DE2835111A1

DE2835111A1 - Vorderradaufhaengung fuer kraftraeder

Info

Publication number: DE2835111A1
Application number: DE19782835111
Authority: DE
Inventors: Nobuo Anno; Hidehiko Inoue; Masao Nishikawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1977-09-07
Filing date: 1978-08-10
Publication date: 1979-03-15
Also published as: GB2004820A; FR2402575B1; GB2004820B; DE2835111C2; JPS5726988B2; FR2402575A1; JPS5442743A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.^eickmawn, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

Dr.-Ing. H. Liska

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SBH 8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820 1 0. Aug. 1978

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA
27-8, 6-chome, Jingumae, Shibuya-ku,
Tokyo, 150 Japan

Vorderradaufhängung für Krafträder

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Die Erfindung betrifft eine Vorderradaufhängung für Krafträder und dabei insbesondere Verbesserungen einer Vorderradgabel mit Teleskoprohren, die gegenüber der Vertikalen geneigt sind, wenn das Kraftrad- auf einer horizontalen Fläche aufrecht steht.

Gegenwärtig werden Vorderradaufhängungen mit Teleskoprohren weitläufig für Krafträder angewendet, da sie die Vorteile erhöhter Fahrgeschwindigkeit sowie verbesserter Handhabung und Stabilität bieten. Es treten jedoch unerwünschte Reibungswiderstände zwischen den Teleskopteilen auf, die durch das Biegemoment infolge der geneigten Anordnung erzeugt werden. Es hat sich gezeigt, daß eine Teleskopaufhängung keine stoßdämpfende Wirkung zeigt, wenn nicht die Reaktionsvorgänge auf die Straßenunebenheiten stärker als der Reibungswiderstand zwischen den Teleskoprohren werden. Die stoßdämpfende Wirkung der Teleskoprohre kann dann unzureichend sein, so daß unerwünschte Schwingungen und Straßenunebenheiten auf die Lenkstange übertragen werden.

Wegen dieser Eigenschaften hat man bereits vorgeschlagen, die Festigkeit und Steifheit der Teile der Teleskopaufhängung zu erhöhen und gleichzeitig die Lager zwischen den Rohren zu verbessern, so daß der Reibungswiderstand verringert wird. Die erstere Möglichkeit erhöht jedoch nur die Stabilität der Vorderradgabel, verringert jedoch nicht den Reibungswiderstand zwischen den Teleskoprohren. Die letztere Möglichkeit erfordert weitere Berücksichtigung der .Festigkeit, der Struktur und der Konstruktion der Lagerungen.

Im Zusammenhang mit der Erfindung hat sich nun gezeigt, daß der" unerwünschte Reibungswiderstand weitgehend ver-

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ringert werden kann, wenn ein oder mehrere elastische Elemente vorgesehen werden, die das Biegemoment kompensieren, welches infolge der Neigung der Vorderradgabel auftritt. Um dieses Ergebnis in der Praxis zu verwirklichen, müssen jedoch einige mögliche Probleme berücksichtigt werden. Wenn eine Kompensationsvorrichtung mit einem elastischen Element vor der vertikalen Linie angeordnet ist, die durch die Vorderradachse verläuft, so wird der Abstand von der Steuerachse zu dem elastischen Element größer, wodurch das Trägheitsmoment der Vorderradanordnung um ihre Drehachse erhöht wird, was die Steuerungseigenschaften beeinträchtigt. Eine derartige Anordnung der Kompensationsvorrichtung ist auch nachteilig durch ihren Raumaufwand, da Lampen wie beispielsweise Scheinwerfer und Fahrtrichtungsanzeiger bereits in diesem Abschnitt montiert sind.

Wenn die Kompensationsvorrichtung mit einem elastischen Element oberhalb.der unteren Brücke der Vorderradgabel angeordnet ist, so müssen die Gabelrohre breiter ausgeführt sein oder die Kompensationsvorrichtung muß an einer weiter vorn liegenden Stelle angeordnet sein, so daß das Trägheitsmoment einer Gabelanordnung um die Drehachse gleichfalls erhöht wird. Eine weitere Überlegung geht dahin, daß die Verkabelung üblicherweise an der unteren Brücke angeordnet ist, so daß die gleichzeitige Anordnung der Kompensationsvorrichtung in dieser Position unerwünscht ist.

Die Position und der Raum für die Kompensationsvorrichtung bereiten also ein zu lösendes Problem. Da die meisten Kompensationsvorrichtungen und deren Teile nach außen freiliegen und einen Teil der Kraftradkonstruktion bilden, sind in diesem Zusammenhang auch Probleme der

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äußeren Erscheinungsform zu berücksichtigen.

Die Erfindung löst diese Probleme durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung sieht Elemente vor, die auf die Vorderradgabel einwirken und auf sie Kräfte ausüben, die das Biegemoment kompensieren, welches durch die Neigung der Vorderradgabel erzeugt wird. Diese Kompensationswirkung verringert den Reibungswiderstand zwischen den Teleskoprohren bei ihrer gegenseitigen Bewegung. Somit ergibt sich eine weichere Verschiebung der Teleskoprohre und damit ein verbessertes Stoßdämpfungsverhalten, verbunden mit größerem Fahrkomfort. Die Kompensationsvorrichtung ist an einer Stelle angeordnet, die niedriger als die untere Brücke der Vorderradgabel liegt, sowie hinter der vertikalen Linie, die durch den Aufstandspunkt des Vorderrades verläuft. Dadurch wird der vorhandene Raum besser ausgenutzt, und die vorstehenden Wirkungen werden ohne Verschlechterung der Handhabung oder der Fahrstabilität erreicht.

Gemäß der Erfindung ist ein elastisches Element vorgesehen, das auf die Gabelteile der Vorderradaufhängung im Sinne der genannten Kompensation einwirkt. Gleichzeitig mit dieser Kompensation wird eine Zunahme des Trägheitsmoments um die mit der Lenkstange verbundene Steuerachse vermieden, und ein anderweitig ungenutzter Raum wird ausgenutzt. Diese Vorteile werden erreicht, ohne die äußere Erscheinungsform zu beeinträchtigen.

Die Kompensationsvorrichtung kann auch so getroffen sein, daß die Vorderradaufhängung mit dem Fahrzeugrahmen über

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das elastische Element verbunden ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kraftrads mit einer Vorderradaufhängung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise gebrochene Seitenansicht der Kompensationsvorrichtung in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der in der Kompensationsvorrichtung auftretenden Kräfte,

Fig. 4 eine teilweise gebrochene Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Kompensationsvorrichtung in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4,

Fig. 6 eine teilweise gebrochene Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 eine teilweise gebrochene Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Kompensationsvorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 9 eine teilweise gebrochene Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels, das mit Blättfedern arbeitet,

Fig.10 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung,

Fig.11 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 10, jedoch für eine andere Lage der Blattfeder,

Fig.12 eine teilweise gebrochene Seitenansicht eines fünften Ausführungsbeispiels,

Fig.13 eine schematische Darstellung eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 12,

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Fig.14 ein sehematisches Diagramm zur Berechnung der Größe der Kompensationskräfte,

Fig.15 eine graphische Darstellung der Auswirkung einer Vorderradaufhängung nach der Erfindung,

Fig.16 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs

der Vibration gefederter Teile am vorderen Teil des Kraftrads mit der Frequenz,

Fig.17 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs der Vibration der gefederten Teile mit dem Kompensationswirkungsgrad und

Fig.18 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Lagerbelastung und der Fahrzeuggeschwindigkeit .

Das in Fig. 1 gezeigte Kraftrad 20 hat ein Triebwerk 22 im mittleren Teil eines Rahmens 21, einen Kraftstofftank 23 über dem Triebwerk und einen Sitz 24 hinter dem Kraftstofftank. Ein Hinterrad 26 ist an einer Hinterradgabel (nicht dargestellt) gehalten. Hintere Stoßdämpfer 25 tragen den Rahmen 21. Ein Kopfrohr 27 ist am vorderen Ende des Rahmens 21 befestigt und nimmt eine Steuerachse auf, die an einer oberen Brücke 28 und einer unteren Brücke 29 befestigt ist. An der oberen Brücke 28 ist eine Lenkstange 30 befestigt.

Gabelrohre 32 einer teleskopisehen Vorderradgabel 31 sind mit ihren oberen Enden an der oberen und der unteren Brücke 28 und 29 befestigt. Die Gabelrohre 32 sind teleskopisch in unteren Rohren 33 geführt, die die Achse 34 des Vorderrads 35 an ihren unteren Enden tragen. Die Vorderradgabel 31 ist gegenüber dem Erdboden unter einem Winkel geneigt.

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- ίο -

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind Halterungen 36, die den Schmutzfänger 37 an den unteren Rohren 33 halten, jeweils mit einem nach rückwärts stehenden Teil 38 versehen. Ein U-förmiger Arm 39 trägt einen Teil des Schmutzfängers 37, und die vorderen Enden des Arms 39 sind mit den Halterungsteilen 38 verschweißt und bilden somit eine Schmutzfängeraufhängung. Der U-förmige Arm 39 kann an dem Schmutzfänger 37 befestigt sein. Zwei Spannfedern 41 sind zwischen Ösen 42 der unteren Brücke 29 und Ösen 43 an dem U-förmigen Arm 39 gehalten. Falls erwünscht, können Vorrichtungen zur Einstellung der Spannung der Federn 41 vorgesehen sein. Die Federn 41 können jeweils in einer rohrförmigen Hülse 44 und einer dehnbaren Manschette 45 angeordnet sein.

Das in Fig. 3 gezeigte Diagramm verdeutlicht die Biegekräfte innerhalb der Kompensationsvorrichtung. Wenn der Achsangriffspunkt 0 mit einer Kraft P₁' beaufschlagt wird,die die dargestellte Richtung hat, so kann diese Kraft P₁' die Kraft P₁ kompensieren bzw. neutralisieren. Wenn jedoch der Punkt 0 in der Richtung P₁' mit einem elastischen Element gezogen wird, so schneidet die Achse des elastischen Elements die Straßenfläche, so daß das elastische Element in dieser Anordnung nahe der Straßenfläche angeordnet wäre. Eine solche Konstruktion ist jedoch unerwünscht. Wird jedoch der Achsangriffspunkt 0 elastisch nach rückwärts mit einer Spannfeder S in Richtung der Kraft P_Q parallel zur Straßenfläche gezogen, so wird die gewünschte Kompensation gleichfalls erreicht. In diesem Falle ergibt sich der Wert der Kraft P_Q durch die folgende Formel:

P₁ = W sin<*. =

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Deshalb ergibt sich P_Q durch

COSOL COSöt

Hierbei ist

¥ Reaktion gegen Belastung in vertikaler Richtung

von der Straßenfläche zur Radachse «■ 90° - Gabelwinkel |3· .
P₁ Komponente von ¥ in Richtung rechtwinklig zu den Achsen der Vorderradgabel P₁ = ¥ sinc(

P und Pp Lagerbelastungen
P₁' gleich und entgegengesetzt zu P₁.

Durch diese Konstruktion wird die Reibung der Teleskoprohre gegeneinander verringert, indem die Kraft P₁ kompensiert oder die Lagerbelastung P + Pp relativ zur Kraft P₁ kompensiert wird. Hierbei ist zu bemerken, daß in jeder Kompensationsvorrichtung die Position des elastischen Elements und seiner Halteelemente folgendermaßen bestimmt sind:

Unter Bezugnahme auf Fig. 3, die die Position der Kompensationsvorrichtung zeigt, müssen die Kompensationselemente für die Kräfte P₁ und P + Pp unter den folgenden Bedingungen angeordnet werden.

Die Kompensationselemente müssen in dem Raum hinter dem Bereich der vertikalen Linie durch den Aufstandspunkt des Vorderrades (übereinstimmend mit der ¥irklinie der Reaktion ¥ in vertikaler Richtung) und unter der unteren Brücke

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angeordnet sein. Wenn die Kompensationselemente somit innerhalb des Raums rechts unter den schraffierten Grenzen angeordnet sind, so werden die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden, d.h. der tote Raum wird wirksam ausgenutzt, die Erscheinungsform des Vorderteils des Kraftrads wird nicht beeinträchtigt und die Massenträgheit um die Steuerachse wird nicht erhöht. Der optimale Bereich ist deshalb der Raum hinter der Achse der Vorderradgabel 31 und unter der unteren Brücke 29.

Wie aus dem Diagramm nach Fig. 3 hervorgeht, ist die Spannfeder S mit einem Ende an der Achse 34 am unteren Ende des unteren Teleskoprohres 33 befestigt, so daß eine Zugkraft^aer Richtung P_Q zur Kompensation der Kraft P. führen kann, die auf den Achspunkt des unteren Teleskoprohres 33 einwirkt. Somit wird die Kraft P^ am Achsenpunkt durch die Zugkraft P_Q kompensiert, und die Reibungswiderstände, die durch das Biegemoment zwischen dem inneren und dem äußeren Teleskoprohr der Vorderradgabel erzeugt werden, sind verringert.

Bei dem in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind mit Fig. 1 gleichartige Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Ein starrer, gebogener Arm 46 verläuft von dem Kopfrohr 27 abwärts und"ist an der unteren Fläche der unteren Brücke 29 befestigt. Die gebogene Form des Arms 46 entspricht der äußeren Form des hinteren Teils des Schmutzfängers und ist zu diesem unter bestimmtem Abstand angeordnet. Der gebogene Arm 46 hat einen seitlichen Querträger 47 an seinem unteren Ende, der an jedem seiner Enden mit einer Öse 48 versehen ist. Nicht dargestellte Federn sind zwischen den Teleskopteilen 49 und 51 angeordnet. Die Teleskopteile

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sind bei 50 schwenkbar mit den Ösen 48 verbunden, die Teleskopteile 51 sind bei 52 mit den Ösen 53 an den unteren Teleskoprohren 33 verbunden. Beim Betrieb der Vorrichtung wird der Achspunkt eines jeden unteren Teleskoprohrs 33 elastisch nach rückwärts gezogen, so daß die Kraft P^ kompensiert und der Reibungswiderstand, verursacht durch das Biegemoment zwischen den Teleskoprohren 32 und 33 der Vorderradgabel 31> verringert wird. Der starre, gekrümmte Arm 36 sowie die Teile 49 und 51 drehen sich gemeinsam mit der unteren Brücke 29 und folgen den Steuerbewegungen der Vorderradgabel 31.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist eine Druckfeder 55 anstelle einer oder mehrerer Zugfedern vorgesehen. Der Schmutzfänger 37 ist an den unteren Teleskoprohren 33 mit einer Halterung 56 und Streben 57 befestigt. Eine Federaufnahme 58 ist an dem Schmutzfänger 37 möglichst nahe dem unteren Teleskoprohr 33 angeordnet. Eine weitere Federaufnahme 59 ist an der unteren Fläche der oberen Brücke 29 vorgesehen. Eine Druckfeder 55 ist zwischen diesen Federaufnahmen 58 tind 59 angeordnet. Auf diese Weise werden die oberen Enden der unteren Teleskoprohre 33 elastisch über die Halterung 56 und/oder die Schmutzfängerstreben 57 beaufschlagt, so daß die Lagerbelastung, die durch das Biegemoment entwickelt wird, kompensiert wird. Mit anderen Worten, die Lagerbelastungen P und Pp, verursacht durch das genannte Biegemoment, können teilweise oder vollständig kompensiert werden, so daß der Reibungswiderstand der Innenrohre 32 zu den Außenrohren 33 verringert werden kann.

Bei der in Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform der Erfindung -ist ein Gelenkmechanismus als Kompensationsvorrichtung für das Biegemoment vorgesehen. Arme 61 mit Löchern

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zur Gewichtsverringerung sind an den unteren Teleskoprohren 33 mit Halterungen 62 befestigt. Jeder Arm 61 hat ein Gelenk 63, das mit ihm bei 64 schwenkbar verbunden ist. Das Gelenk 63 ist bei 65 mit einem Gelenk 66 verbunden, das wiederum schwenkbar bei 67 mit der Halterung 68 verbunden ist, welche an der unteren Brücke 29 befestigt ist. Eine Torsionsfeder 69 dreht das obere Gelenk 66 im Uhrzeigersinn, indem sie eine aufwärtsgerichtete Kraft auf das äußere Ende des Arms 61 ausübt. Eine andere geeignete Feder kann gleichfalls vorgesehen sein, beispielsweise eine Zugfeder oder eine Druckfeder, wie dem Fachmann geläufig ist.

In der in Fig. 9, 10 und 11 gezeigten Ausführungsform der Erfindung wirkt eine Feder direkt auf einen Teil der unteren Teleskoprohre 33 ein, auf die die Lagerbelastung einwirkt, ohne daß Zwischenelemente der oben beschriebenen Art vorgesehen sind. In Fig. 9 und 10 ist eine Blattfeder 71 an der Unterseite der unteren Brücke 29 befestigt und ragt hinter der Vorderradgabel 31 nach unten, so daß sie eine Rolle 72 nach vorn drücken kann, die an einer Halterung 73 gehalten ist, welche an den äußersten oberen Enden der unteren Teleskoprohre 33 befestigt ist. Die Lagerbelastung infolge des genannten Biegemoments wird dadurch verringert. Dasselbe Ergebnis, wird mit der Blattfeder 74 nach Fig. 11 erreicht, die ander Vorderseite der Vorderradgabel 31 angeordnet ist und durch einen Raum zwischen den obersten Enden der unteren Teleskoprohre 33 und einer Rolle 75 verläuft, welche an einer Halterung 76 gehalten ist, die zwischen den Teleskoprohren 33 angeordnet ist.

Bei der in Fig. 12 und 13 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die Kompensationsfedern zwischen den unte-

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ren Enden der unteren Teleskoprohre 33 und dem Rahmen 21 des Kraftrads und nicht zwischen den Teleskoprohren 32 und 33 angeordnet. Diese Ausführungsform eignet sich für Rennkrafträder, bei denen die Steuerbewegung selten wenige Grad überschreitet. Zwei Zugfedern 78 sind jeweils mit einem Ende an dem hinteren Teil des unteren.Endes eines jeden unteren Teleskoprohrs 33 mit einem Seil 79 befestigt. Das andere Ende einer jeden Feder 78 ist über ein Seil 80 mit einem Ende eines seitlichen Elements 81 verbunden, das hinter dem Vorderrad 35 und seinem Schmutzfänger 37 angeordnet ist. Der mittlere Teil des seitlichen Elements 81 ist mit einem Teil der vorderen Unterseite des Kraftradrahmens 21 über ein Seil 82 verbunden. Auch wenn die unteren Teleskoprohre 33 sich mit der Steuerbewegung der Vorderradgabel 31 drehen, können die Federn 78 der Bewegung der unteren Teleskoprohre 33 zu einem beachtlichen Betrag folgen, so daß die Teleskoprohre 33 elastisch rückwärts in Kompensationsrichtung gezogen werden und damit die Reibungskräfte zwischen den Teleskoprohren 32 und 33 verringert werden.

Das in Fig. 14 schematisch gezeigte Diagramm wird zur folgenden Erläuterung des Grundprinzips der Biegemomentkompensation in einer Vorrichtung verwendet, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Hierbei sind die elastischen Elemente so in Kompensationsrichtung angeordnet, daß die Lagerbelastung P + Pp an den unteren Teleskoprohren 33 und den Gabelrohren 32 verringert wird, die durch die Komponente P^. bzw. durch das Biegemoment verursacht wird.

Um die Lagerbelastung P + P₂ zu kompensieren, werden die unteren Teleskoprohre 33 an ihren oberen Enden elastisch beaufschlagt, die die Lagerbelastung in Kompensationsrichtung aufnehmen. Hierzu dienen elastische Elemente, so daß

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die Belastung P + Pp kompensiert oder verringert werden kann.

Genauer gesagt, wird jeder Punkt A unter der unteren Brücke 29, die ein Steuerungselement darstellt, und hinter den oberen Teilen der unteren Teleskoprohre 33, der mit den unteren Teleskoprohren 33 verbunden ist, gemäß Fig. 14 mit einer Zugkraft P_Q beaufschlagt. Diese Zugkraft P_Q kann an dem Punkt A in eine Komponente Pλ in Richtung rechtwinklig zu den Achsen der Vorderradgabel 31 und in eine Komponente P^ parallel zu den Achsen der Vorderradgabel 31 aufgeteilt werden. Wenn die unteren Teleskoprohre 33 an ihrem oberen Teil mit einer Kraft Pq beaufschlagt werden, so geltend die folgenden Beziehungen:

P₁ = W sine*

P = P₁ + P₂ + P₄ ..(1)

aP = bP₂ + cP₃ + dP₄ ...(2)

Hierbei ist

¥ Reaktion gegen die Belastung vertikal zur Aufstandsfläche und durch die Radachse,

et 90° - Gabelwinkel β

P₁ Komponente von W in Richtung rechtwinklig zu den Achsen der Vorderradgabel, P₁ = V/ since,

P und Pp Lagerbelastungen, P, und P/ Komponenten von Pq, a und b Längen von dem Belastungspunkt 0 zu den

Lagern,
c und d Längen des Krafteinwirkungspunktes A

der Kraft P_Q jeweils von den Achsen der

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Vorderradgabel und vom Punkt 0 ausgehend und

θ Winkel zwischen der Richtung von P_n und den Achsen der Vorderradgabel.

Wenn die Formel für P + P₂ durch Substituition der Formeln

P, =P₀ cos θ
P₄ =P₀ sin θ

für die Formeln 1 und 2 erhalten wird, so gilt

P₊P _ a+b , ρ _ 2(c cosQ + d sin 6)-(a sin θ + b sin θ) . ρ ² b-a ¹ *-^a

Deshalb ergibt sich für P + P₂ = 0 die Kraft P_n zu

P_n= a+b

^υ 2(c cos θ + d sin 0)-(a sin θ + b sin Θ)

Da die Lagerbelastung, wie bereits beschrieben, den Wert

3+fo

P + P₂ = ^Tj · W since hat, wird abhängig davon, v/elcher

prozentuale Anteil dieses Wertes zu kompensieren ist, der Viert für P_Q durch die Position des Krafteinwirkungspunktes A der Kraft P₀ und durch den Winkel θ bestimmt. Auch wenn der Kräfteinwirkungspunkt A vor der Achse der Vorderradgabel angeordnet ist, kann das elastische Element für die Kraft P_n lediglich eine Druckfeder sein. In diesem Fall sind die vorstehenden Formeln gleichfalls anwendbar, und es ergibt sich eine Kompensationswirkung.

Die durch die Kompensationsvorrichtung nach der Erfindung erzielbaren Wirkungen werden im folgenden anhand der Figu-

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ren 15 bis 18 beschrieben. Fig. 15 und 16 zeigen Effekte mit Meßwerten, die sich beim Einsatz der Kompensationsvorrichtung an Krafträdern mit Teleskop-Vorderradgabeln ergeben. Die erhaltenen Werte werden durch Messung der Vibrationen erhalten, die sich auf die Lenkstange 30 übertragen und geben den Effektpegel der Leistungspektren für Vibrationswerte der mit dem Kraftradrahmen verbundenen gefederten Teile an. Obwohl einige kleine Unterschiede abhängig von den Kraftradtypen zu beobachten sind, fällt der Vibrationspegel der meisten Krafträder in einen Bereich, der dem in Fig. 15 schraffiert dargestellten Abschnitt entspricht. Somit bestätigt sich die Wirksamkeit einer Kompensationsvorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 15 ist auf der Abszisse das Verhältnis des Gewichts der gefederten Teile zum Gewicht der nicht gefederten Teile dargestellt. Die Ordinate zeigt den Effektpegel (dB) der Leistungsspektren des Vibrationspegels in den gefederten Teilen des Kraftrades. Durch Prüfungen wurde bestätigt, daß gemäß Fig. 15 die Effekte der Kompensationsvorrichtung durch geübte Fahrer verwirklicht werden können, wenn der Effektpegel höher als 3 dB ist, und insbesondere kann jeder Fahrer die Effekte bestätigen, wenn der Pegel 4 dB überschreitet. Ferner werden in Verbindung mit dem Verhältnis des Gewichts der gefederten Teile zum Gewicht der nicht gefederten Teile geringere Effekte erzielt, wenn das Verhältnis kleiner als 3,5 ist. Stärkere Effekte werden jedoch über diesem Wert erhalten. Die Effekte werden merkbar, wenn der Pegel den Wert 4,5 überschreitet.

In Fig. 16 zeigt die Abszisse Frequenzwerte in Hz und die Ordinate den Vibrationspegel in den gefederten Teilen des Kraftrads. Die Kurve A zeigt Daten üblicher Krafträder,

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die Kurve B Daten von Krafträdern, die mit der Kompensationsvorrichtung versehen sind. Wie aus dieser Graphik hervorgeht, hat die Kompensationsvorrxchtung einen merkbaren Dämpfungseffekt auf die Vibrationspegel.

Fig. 17 zeigt eine graphische Darstellung des Kompensationswirkungsgrades bei Vervrendung der Kompensationsvorrichtung. Bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, die sich auf die Grundkonstruktion der Vorderradgabel nach Fig. 3 und 14 beziehen, ist es möglich, das Biegemoment an den Teleskoprohren und die dadurch verursachte Lagerbelastung mit jedem Wert des Kompensationswirkungsgrades zwischen 0 und 100 % zu kompensieren. Der optimale Wirkungsgrad muß jedoch bestimmt bzw. gewählt werden, indem verschiedene Faktoren wie beispielsweise Maximalgeschwindigkeit, Belastung der gefederten und der nicht gefederten Teile und Belastung der Gabellager des jeweiligen Kraftrads berücksichtigt werden. Allgemein kann man davon ausgehen, daß gemäß Fig. 17 mit Anstieg des Kompensationswirkungsgrads bis 100 % die Stoßdämpfungsleistung der Vorderradgabel verbessert wird, so daß sich der Fahrkomfort verbessert. Die Abszisse der graphischen Darstellung zeigt den Kompensationswirkungsgrad, die Ordinate den Vibrationspegel der gefederten Teile im vorderen Teil des Kraftrades.

Mit Zunahme der Fahrgeschwindigkeit bewegt sich die Lastverteilung auf dem Kraftrad in Richtung zum Hinterrad, verursacht durch den Winddruck auf den Fahrzeugkörper und auf den Fahrer. Die Belastung des Vorderrades wird dadurch kleiner. Wie in Fig. 18 die durchgezogene Kurve A zeigt, nimmt die Belastung der Gabellager mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Fig. 18 zeigt nämlich eine Variation der Belastung der Gabellager über der Fahrge-

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schwindigkeit. Die Abszisse zeigt die Fahrgeschwindigkeit in km/h, die Ordinate die Lagerbelastung in kg. Wenn die Lagerbelastung im statischen Zustand mit 100 % vollständig kompensiert werden soll, so resultiert eine Zunahme der Fahrgeschwindigkeit in einer Überkompensation, wie sie durch die strichpunktierte Kurve B dargestellt ist* Unter Berücksichtigung der vorstehenden Erläuterung kann man davon ausgehen, daß bei einem Kompensationswirkungsgrad im unbelasteten Zustand des Fahrzeug unter 45 % die Kompensationswirkung auf den Fahrkomfort unzureichend ist und daß mit zunehmendem Kompensationswirkungsgrad bis ca. 100 % eine entsprechende Verbesserung erzielbar ist. Wird jedoch die Fahrgeschwindigkeit erhöht, so werden schädliche Effekte infolge von Gegenmomenten im Gegenuhrzeigersinn eingeführt. Unter Berücksichtigung von Faktoren wie Kraftradart, Maximalgeschwindigkeit, Belastungen gefederter und ungefederter Teile und Belastung der Gabellager kann der Kompensationswirkungsgrad im Bereich von 45 % bis 85 % statisch gewählt werden. Mit dieser Auswahl werden Verbesserungen hinsichtlich Fahrkomfort und optimaler KompensationsIeistung sowie Verbesserungen der Straßenlage und der Steuerstabilität erreicht.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Vorderradaufhängung für Krafträder, mit einer Teleskop-Vorderradgabel, deren das Vorderrad haltende parallele Teleskopteile in Fahrtrichtung abwärts geneigt sind und jeweils ein unteres und ein oberes Teleskoprohr umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß hinter einer vertikal durch die Vorderradachse (34) verlaufenden Ebene und unterhalb der oberen Enden der oberen Teleskoprohre (32) eine elastische Vorrichtung (41) angeordnet ist, die auf die unteren Teleskoprohre (33) eine Kraft ausübt, welche die durch ein Biegemoment in den Teleskopteilen (31) verursachte Reibung zwischen den Teleskopteilen (31) verringert.

Vorderradaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Teleskoprohre (32) in den unteren Teleskoprohren (33) geführt sind und daß die elastische Vorrichtung (41) ein dem Biegemoment entgegengesetzt gerichtetes Moment erzeugt.

Vorderradaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderradgabel eine untere und eine obere Brücke (29, 28) umfaßt, die die oberen Teile der oberen Teleskoprohre (32) verbinden, und daß die elastische Vorrichtung (41) mit der unteren Brücke (29) verbunden ist.

Vorderradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach rückwärts verlaufende Arme (61) an den unteren Teleskoprohren (33) befestigt sind, auf die die elastische Vorrichtung (69) jeweils eine aufwärts gerichtete Kraft ausübt.

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5. Vorderradaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der unteren Brücke (29) und den Armen (61) jeweils eine Zugfeder angeordnet ist.

6. Vorderradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Vorrichtung (49, 51) auf die unteren Enden der unteren Teleskoprohre (33) eine Zugkraft ausübt.

7. Vorderradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der unteren Brücke (29) ein hinter dem Vorderrad (35) befindliches gekrümmtes Element (46) vorgesehen ist und daß die elastische Vorrichtung (49, 51) zwischen diesem Element und den unteren Teilen der unteren Teleskoprohre (33) angeordnet ist.

8. Vorderradaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmutzfänger (37) für das Vorderrad (35) mit den unteren Teleskoprohren (33) verbunden ist und daß zwischen diesem und der unteren Brücke (29) eine Feder (41, 55) als elastische Vorrich tung angeordnet ist.

9. Vorderradaufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (41, 55) an einer Halterung (39) für den Schmutzfänger (37) befestigt ist.

10. Vorderradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den unteren Teleskoprohren (33) vorgesehene, nach rückwärts ragende Arme (61) über eine Gelenkvorrichtung (63, 66) mit der unteren Brücke (29) verbunden sind und daß

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die elastische Vorrichtung (69) über die Gelenkvorrichtung (63, 66) eine aufwärts gerichtete Kraft auf die Arme (61) ausübt.

11. Vorderradaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Vorrichtung (78) zwischen den unteren Teleskoprohren (33) und dem Kraftradrahmen (21) angeordnet ist.

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