DE1505392A1

DE1505392A1 - Aufhaengung und Lenkung fuer Strassenfahrzeuge

Info

Publication number: DE1505392A1
Application number: DE19651505392
Authority: DE
Inventors: Bothwell Peter William
Original assignee: BOTHWELL PETER WILLIAM
Current assignee: BOTHWELL PETER WILLIAM
Priority date: 1964-04-22
Filing date: 1965-04-22
Publication date: 1969-10-09
Also published as: GB1035458A

Description

D-4000 DÜSSELDORF 1 PATENTANWÄLTE

Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. ALEX STE NG E R

DIPL.-ING. WOLFRÄlS (jK&Sz&ii

Unser Zeichen: 6308-a Datum: 28. 11. 1968

Peter William Bothwell, 7 Red House Lane, Westbury-on-Trym, Bristol/England

Aufhängung und Lenkung für Strassenfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Einreichtung zur Aufhängung und Lenkung mindestens eines Rades eines Strassenfahrzeuges mit einer nicht drehbaren Radnabe die um einen Königszapfen auf einer nicht drehbaren Achse schwenkbar gelagert ist, deren Enden über an dem Rahmen des Strassenfahrzeuges befestigte Schwingarme und über je eine im wesentlichen vertikale, gelenkig an dem Rahmen gelagerte Teleskopfederung mit dem Rahmen verbunden sind.

Aus der britischen Patentschrift 833 741 ist eine Aufhängung und Lenkung für ein Motorfahrzeug mit nur einem lenkbaren Vorderrad und einer Nabe bekannt, die nicht drehbar auf einer Achse gelagert, aber um einen Königszapfen auf dieser Achse drehbar ist. Dabei ist die Achse an jedem Ende in einem Lager aufgenommen, die von oberen und unteren Gliedern getragen sind, die am Fahrzeugrahmen drehbar gelagert sind. Die Nabe ist auf dem Königszapfen mittels Lenkstangen bewegbar, die von einer in dem Rahmen drehbar gelagerten Lenksäule betätigbar sind.

Bei einer der bekannten Ausführungen bilden die oberen und unteren Glieder mit den an ihren freien Enden drehbaren Lagern ein Parallelogramm oder Trapez, während zwischen den die Achse tragenden Lager und dem Fahrzeugrahmen ein Stossdämpfer gelenkig angeordnet ist und den letzteren von dem Lager abstützt.

Bei dieser Ausführungsform gestatten die Glieder, Rahmen und Lager der Maschine, welche die Seiten eines Parallelogramms oder Trapezes

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bilden, die Auf- und Abbewegung des Rahmens gegenüber den Rädern. Sie sind starr und nicht verlängerbar, während der mit dieser Figur verbundene Stossdämpfer für Nachgiebigkeit sorgt. Nunmehr wird vorgeschlagen, eine geometrische Figur für das Gestell des Rahmens von der Achse vorzusehen, die nicht unbedingt die Form eines Parallelogramms oder eines Trapezes haben muss, und die ein Auseinander- und zusammenschiebbares nachgiebiges Teil, z. B. eine Schraubenfeder hat, wodurch eine einfachere, leichtere und wirksamere Bauart erreicht wird.

Ausserdem wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, das auseinander- und zusammenschiebbare nachgiebige Teil drehbar um seine Längsachse anzuordnen, damit das Vorderrad um den Königszapfen gedreht werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufhängung und Lenkung mit besseren Betriebseigenschaften zu schärfen und die wenig Raum beansprucht und ein geringes Gewicht hat. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Aufhängung und Lenkung für ein Strassenfahrzeug mit einer nicht drehbaren Achse aus, die einen Königszapfen trägt, auf den eine nicht drehbare Radnabe zur Lenkung des Rades zusammen mit dem Rad drehbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug einen Rahmen hat, der von jedem Ende der Achse mittels einer geometrischen Figur getra-'-' gen ist, die aus einem Teil des Fahrzeugrahmens, einem nicht verlängerbaren, an dem Rahmen angelenkten Glied und einem auseinander- und zusammenschiebbaren nachgiebigen Teil besteht.

Nach einem kennzeichnenden Merkmal der Erfindung hat jedes auseinander- und zusammenschiebbare nachgiebige Teil eine Schraubenfeder und Teleskoprohre, die zur Drehung der Radnabe um den Königszapfen zusammen um ihre gemeinsame Achse drehbar sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Teleskoprohre ^ im wesentlichen vertikal und mit ihren oberen Enden drehbar im |

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Fahrzeugrahmen gelagert und ist das nicht verlängerbare Glied im wesentlichen horizontal angeordnet, wobei die Enden dieser Teile im Abstand vom Rahmen mit der Achse zusammentreffen.

Der Vor-'teil des Allradantriebes bei einem vierrädrigen Fahrzeug ist bekannt und beachtenswert, insbesondere wenn ein Differentialgetriebe mit begrenztem Schlupf nicht nur zwischen den Hinterrädern oder zwischen den Vorderrädern sondern auch zwischen den Vorder- und Hinterrädern vorgesehen ist und auch dann, wenn eine nicht sperrende Bremseinrichtung vorgesehen ist. Die Vorteile sind, dass eine gleichmässige Zugkraft bei jeder Art von Strassenbeschaffenheit erreicht wird. Das führt zu einer besseren Zugwirkung, einer geringen Neigung der Räder durchzudrehen, der Schaffung einer besseren Zugstabilität beim Lenken und Bremsen, und, insbesondere, wenn dem Hauptdifferentialgetriebe eine nicht sperrende Bremsvorrichtung überlagert wird, zur Vermeidung des Blockierens der Räder.

Ein mit diesen Vorteilen versehenes Fahrzeug ist viel sicherer in einem Notfall, in Kurven, nassen Strassen und bei Notbremsung und bei schlechten Zugbedingungen.

Die Anwendung eines solchen Antriebs auf das Vorderrad eines bekannten Motorrades bringt infolge des verwendeten Lenkverfahrens praktische Schwierigkeiten mit sich, so daß der Antrieb entweder flexibel ausgebildet und unten angeordnet oder aufwärts bis zur Längsstange und dann wieder hinabgeführt werden muss. Die Vorderradaufhängung- und lenkung gemäss der vorliegenden Erfindung eignet sich selbst zum Einbau eines Antriebs für das Vorderrad von dem Rahmen und dem nicht verlängerbaren Glied nach dem Ende der Nabe des Vorderrades.

Zu diesem Zweck ist das Motorrad vorzugsweise mit einer Maschinen-Getriebeeinheit vesehen, in der die Kurbelwelle nach vorn und hinten liegt und dadurch Antriebsmöglichkeiten an geeigneter Stelle und in geeigneter Richtung bietet. In einem vollständigen System

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wird die Kraft vorzugsweise von dem Getriebeantriebsritzel auf ein Schlupf - gesteuertes Differentialgetriebe bekannter Bauart übertragen, in das eine zentral angeordnete, nicht sperrende Bremsvorrichtung eingebaut ist.

Der Abtrieb des einen Abtriebsritzels des Differentialgetriebes geht nach hinten und der andere nach vorn zu einem Universalgelenk für konstante Geschwindigkeit im vorderen Teil des Rahmens. Von hier aus wird der Antrieb über das nicht verlängerbare Glied auf ein Kegelradgetriebe übertragen, das konzentrisch zu der Vorderachse gelagert ist.

Auf der Nabenseite des Zahnrades, das auf der äusseren Hülse des Nabenlenkrades umläuft, wird ein Universalgelenk des konstanten Geschwindigkeitstypes von Birfield verwendet, so daß der Antrieb zu dem Rad gelangen und das Rad gelenkt werden kann.

Der Aufbau dieses Gelenkes für konstante Geschwindigkeit ist derart, daß die äussere Radnabe Vorsprünge hat, deren innere Radien sich radial über die inneren Teile des Universalgelenks bewegen aber Winkelbewegungen der Achse in der Innenbohrung gestatten. Hydraulische Scheibenbremsen können benutzt werden, und der Antrieb des Hinterrades kann ein bekannter Wellenantrieb sein.

Bei einem bekannten Motorrad müssen zwei nicht sperrende Bremsvorrichtungen vorgesehen sein. Bei der vorliegenden Erfindung kann wegen des Zweiradantriebes eine solche zentrisch gelagerte Vorrichtung verwendet werden.

Mit der Kombination der Lenkanordnung mit dem oben beschriebenen Zweiradantrieb wird ein Motorrad geschaffen, das sicherer zu fahren ist als die bekannten Motorräder, so daß eine viel geringere Unfallgefahr besteht.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel

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veranschaulicht:

Es zeigen

Figur 1 das Motorrad in schaubildlicher Ansicht;

Figur 2 das Motorrad von vorn, teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt durch die Vorderachse und durch die Achse eines Stossdämpfers und

Figur 5 den Schnitt nach Linie M-III der Figur 2, teilweise in Ansicht;

Figur 4 die Vorderachse und ihren Antrieb in schaubildlicher Ansicht;

Figur 5 die Lenkung der Vorderachse in schaubildlicher Ansicht, teilweise geschnitten.

Das in Figur 1 schematisch dargestellte Motorrad mit eingebauter Vorderradaufhängung- und lenkung hat einen starren Rahmen, der aus diagonalen Seitenteilen 1, horizontalen Seitenteilen 2 und Querteilen 3 besteht, von denen in Figur 1 nur einige sichtbar sind. Sie tragen den Benzintank 4, den Sattel 5 und die Antriebsmaschine. Wie auch die Figuren 2 und 3 zeigen, ist mit dem Rahmen eine Lenkstange 6 fest verbunden, die mit zwei Bohrungen versehen ist, in denen die Lenkglieder 7 und 8 gelagert sind, die mittels kurzer Handgriffe 9 und 10 gedreht werden können. Jedes Lenkglied ist mit einem Zahnbogen 11 und 12 versehen, die mit einem mittleren Zahnrad 13 kämmen, das auf einem Bolzen 14 drehbar gelagert ist^Daßdie zwei Lenkglieder sich in der gleichen Richtung und um gleiche Winkelbeträge drehen. Die Räder sind durch eine Deckplatte 15 geschützt.

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Das auseinander - und zusammenschiebbare nachgiebige Teil 16 auf jeder Seite des Vorderrades besteht.aus zwei inneren Rohren 17 und 18,die mit Passfedern versehen sind, so daß sie sich zwar in Längsrichtung gegeneinander bewegen können, an einer Drehung um ihre gemeinsame Achse jedoch gehindert sind. Das äussere Rohr 18 endet oben in einem Universalgelenk I9, das mit dem Lenkglied 7 oder 8 verbunden ist. Dadurch sind die Rohre mittels der Lenkglieder gegenüber der Lenkstange 6 in alle Drehlagen der Lenkglieder drehbar.

Das Rohr 17 oder 18 ist an seinen Endstücken 20 und 21 mit Schultern versehen, die Anschläge für die Enden von Schraubenfedern 22 bilden. Das innere Rohr I7 hat einen Schlitz 23 in den ein Stift 23a des äusseren Rohres 18 ragt, der den Verschiebeweg des inneren Rohres 17 in dem äusseren Rohr begrenzt. Im Ruhezustand und bei normaler Belastung befindet sich der Stift 2^a etwa in der Mitte des Schlitzes 23, so daß die Feder 22 bei Unregelmässigkeiten der Strassenoberflache sowohl zusammengedrückt als auch auseinandergezogen werden kann. Nach aussen wird die Feder 22 durch zwei Rohre 24 und 25 abgedeckt, die ineinanderschiebbar sind.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Schraubenfeder innerhalb der Rohre 18 und 17 untergebracht, so daß die äusseren Abdeckrohre entfallen können, doch sind hierbei die Passfedern des Rohres I7 gegen Strassenschmutz nicht geschützt, es sei denn, sie werden mit einer Gummidichtung abgedeckt.

Damit das untere Endstück 20 an der feststehenden Achse 26 befestigt werden kann und sich die Rohre dabei drehen können, ist das Endstück 20 mit einem Rollenlager 27 versehen, und ruht auf einem kreisförmigen Flansch 28 um einen Zapfen 29 des oberen Teils, der Spaltbefestigung 30 für die Achse. Die Achse 26 ist in der Bohrung der Spaltbefestigung 'j>0 sdi verkeilt, daß sie sich nicht relativ zu den Stossdämpfern 16 drehen kann.

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Die dritte Seite des Dreiecks wird durch einen Arm 31 eines Ur förmigen Teiles 32 gebildet, der mittels einer Mutter 33 an einem durch eine Längsbohrung in der Achse 26 gehenden Stab starr befestigt ist. Hierdurch und in Verbindung mit den Teleskopdämpfern wird ein Drehen der Achse 26 verhindert, aber der Rahmen des Motorrades kann sich auf- und abbewegen, weil das Teil 32 drehbar an ihm gelagert ist, während ein seitliches Ausschlagen der Achse mittels der beiden mit dem Boden des U- förmigen Teiles 32 starr verbundenen Arme 31 verhindert wird.

Zur Lenkung ist das Rad 36 mit einer von einem Königszapfen 35 auf der Achse 26 getragenen, nicht drehbaren Buchse 34 in Form eines in Teile zerlegbaren Blockes versehen, der, wie aus Figur 3 ersichtlich ist, an den Seiten offen ist, um Bewegungsfreiheit gegenüber der Achse 26 zu haben. Das Rad 36 ist mittels der Kugellager 37 auf der Buchse 24 drehbar gelagert. Auf jeder Seite der Buchse 34 sind Platten 38 zur Befestigung der Lenkzahnsegmente 39 vorgesehen, die mit einem Zahnsegment 4o am unteren Endstück 20 kämmen, so daß beim Drehen der Teleskopdämpfer durch Drehen eines oder beider Handgriffe 9 und 10 das Rad 36 zur Lenkung des Fahrzeuges nach links oder rechts gedreht wird.

Bei einer anderen Ausführung können die drehbar auseinanderziehbaren und zusammendrückbaren nachgiebigen Teile 16 zur Lenkung des Vorderrades nicht drehbar ausgebildet sein. Die Drehung der Lenkglieder wird dabei mittels eines axialen Stabes nach dem unteren Ende der auseinanderziehbaren und zusammendrUckbaren Teile übertragen, der ein unteres Endstück dreht, an dem das Zahnsegment befestigt ist.

Anstelle der Zahnräder 11, 12, 13 kann ein Hebelsystem vorgesehen sein, mit dem die Lenkglieder 7 und 8 gemeinsam drehbar sind. So können anstelle der Passfedern ein oder mehrere Hebelpaare zwischen den Teleskoprohren 17 und l8 angeordnet sein, die eine re-

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lative Drehbewegung verhindern und eine relative Längsbewegung zulassen.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf die Aufhängung und Lenkkung z. B. eines Motorrades, das entweder durch das Hinterrad allein oder durch Hinterrad und Vorderrad gemeinsam angetrieben wird, wie im folgenden beschrieben ist. Dabei verläuft der Antrieb durch den Rahmen und neben dem Arm J51 des U- förmigen Teiles 52 nach dem Vorderrad. Das Motorrad ist mit einem Getriebekasten 41 versehen, in den ein schlupf-gesteuertes Differentialgetriebe und eine zentral angeordnete, nicht sperrende Bremsvorrichtung eingebaut ist. Die Gelenkwelle 42 geht von dem einenÄbtriebsritzel des Differentialgetriebes nach hinten und die andere Gelenkwelle 4j5 nach vorne über ein Gelenk 44 für konstante Geschwindigkeit und ein weiteres Gelenk 45 nach dem Kegelrad 46, das mit einem Kegelring 47 auf dem Rad 56 kämmt. Das Lager für das Kegelrad kann entweder in einem Lagerschild 52 angeordnet,, wie in Figur 5 gezeigt, oder mittels eines Ringes 55 an der Nabenbuchse 54 befestigt sein, wie aus Figur 4 ersichtlich ist.

Da die Antriebswelle zwischen dem Gelenk 44 und dem Vorderrad beim Lenken des Vorderrades ihre Stellung verändert, ist die Welle unterbrochen und mit einer Keilverzahnung 48 versehen, die eine Längenänderung der Antriebswelle gestatte^ wenn das Rad zur Seite ausschlägt.

Auf der der Antriebswelle gegenüberliegenden Seite des Rades ist das Rad mit einer Scheibenbremse versehen, deren Scheibe 49 an dem Rad befestigt ist, während die hydraulisch betätigbare Bremse in einem Gehäuse 50 angeordnet ist, das an einem Flansch 51 befestigt ist, der ein Stück der an der Buchse 34 angebrachten Platte 38 ist.

Wie schon erwähnt, ist wegen des Zweiradantriebes nur eine zentral angeordnete, nicht verriegelbare Bremsvorrichtung erforder-

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lieh, die zusammen mit der Lenkung und dem allradantrieb zu einem Motorrad führen, das viel sicherer zu fahren ist als die bekannten Motorräder.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Patentansprüche beliebig abwendelbar.

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Claims

Patentansprüche:

!.Einrichtung zur Aufhängung und Lenkung mindestens eines Rades eines Strassenfahrzeuges mit einer nicht drehbaren Radnabe, die um einen Königszapfen auf einer nicht drehbaren Achse schwenkbar gelagert ist, deren Enden über an dem Rahmen des Strassenfahrzeuges befestigte Schwingarme und über je eine im wesentlichen vertikale, gelenkig an dem Rahmen gelagerte Teleskopfederung mit dem Rahmen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teleskop-Federung (16) gelenkig an der festen Achse (26) befestigt ist und mit zumindest einem um ihre Längsachse drehbaren Teil einerseits mit Lenkgliedern (7* 8), andererseits mit der Radnabe in Eingriff ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopfederung (16) mit der Achse (26) über einen Zapfen (29) verbunden ist, der dort, wo die Radnabe durch Drehung der gesamten oder eines Teils der Teleskopfederung (16) schwenkbar ist, ein Lager (27, 28) aufweist.
3.Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopfederung (16) mit einem axial verlaufenden, um ihre Längsachse schwenkbaren Stab versehen ist, der mit einem Endstück verbunden ist, das mit der Radnabe in Eingriff steht.
4.Einrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß ein Teleskoprohr (18) der Teleskopfederung (16) einen Stift (2Ja) aufweist, der in einen in Axialrichtung verlaufenden Schlitz in einem anderen Teleskoprohr (17) geführt ist.
5.Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein um seine Achse drehbares Rohr der Teleskopfederung (16) mit ei nem unteren Endstück (20, 21) versehen ist, das ein'Zahn -

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segment (4O) trägt, welches mit einem auf der Radnabe angeordneten Zahnsegment (39) kämmt.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopfederungen (16) durch Lenkglieder (7,8) drehbar und durch einen Getriebezug (11 bis.13) verbunden sind, so daß sie sich gleichzeitig in derselben Richtung und in demselben Maß drehen.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teleskopfederung (16) über ein Universalgelenk (19) mit einem Lenkglied (7,8) verbunden ist, daß in einem Lager in einem Steuerkopf drehbar ist, welcher fest mit dem Rahmen der Maschine verbunden ist, während der Getriebezug (11 bis 1J5) auf dem Steuerkopf befestigt ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopfederung durch Lenkglieder drehbar sind und über ein Hebelsystem verbunden sind, so daß sie sich gleichzeitig in derselben Richtung und in demselben Maß drehen.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingarm (31) mit jedem Ende der starren Achse (26) verbunden ist, mit einem Querglied verbunden oder in einem Stück ausgeführt ist und ein U bildet, dessen Basis am Rahmen des Fahrzeugs schwenkbar gelagert ist.

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