DE29620003U1

DE29620003U1 - Front suspension for a motorcycle

Info

Publication number: DE29620003U1
Application number: DE29620003U
Authority: DE
Original assignee: SCHELHAAS JUN CLEMENS
Current assignee: SCHELHAAS JUN CLEMENS
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2006-11-19
Also published as: DE19751252A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorderradaufhängung für ein Kraftrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a front wheel suspension for a motorcycle according to the preamble of claim 1.

Bei einer früher weitverbreiteten Vorderradaufhängung für Krafträder(&ldquor;Trapezgabel", Reichspatent Nr.589538 ) ist das Vorderrad an einer aus Rohren hergestellten Gabel geführt, und über einen unteren Hebel und einen oberen Hebel gelenkig mit dem Gabelschaftrohr verbunden, und durch ein vor dem Lenkkopf angebrachtes Federelement federnd aufgehängt.In a previously widespread front wheel suspension for motorcycles (“trapezoidal fork”, Reich patent no. 589538), the front wheel is guided on a fork made of tubes and is connected to the fork shaft tube via a lower lever and an upper lever and is suspended by a spring element mounted in front of the steering head.

Diese Plazierung des Federelementes erfordert viel Platz, läßt nur einen kurzen Federweg zu, und erhöht das Massenträgheitsmoment um die Lenkachse, was die Kontrollierbarkeit und den Fahrkomfort des Motorrades verschlechtert. Das Bremsnickverhalten des Kraftrades um die Querachse, das beim Betätigen der Vorderradbremse auftritt ist unbefriedigend. Durch die Radaufhängung an zwei Hebeln kann der Nachlauf beim Einfedern konstruktiv so ausgelegt werden, daß er sich beim Einfedern den Anforderungen entsprechend vergrößert oder verkleinert.This placement of the spring element requires a lot of space, allows only a short spring travel, and increases the mass moment of inertia around the steering axis, which impairs the controllability and ride comfort of the motorcycle. The braking behavior of the motorcycle around the transverse axis, which occurs when the front wheel brake is applied, is unsatisfactory. Due to the wheel suspension on two levers, the caster can be designed in such a way that it increases or decreases during compression according to requirements.

Bei einer aus G 90 05 142.4 bekannten Vorderradaufhängung für ein Fahrrad wird das Vorderrad an Gabelholmen geführt, die über einen unteren Hebel und einen oberen Hebel gelenkig mit dem Gabelschaftrohr verbunden, und durch ein im Gabelschaftrohr angebrachtes Feder-Dämpfungselement aufgehängt sind. Diese Erfindung ermöglicht die platzsparende Anordnung des Feder-Dämpfungselementes, ist jedoch nicht geeignet die hohen Anforderungen an ein wesentlich schnelleres und stärkeres Kraftrad zu erfüllen. Das zur Aufnahme der im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte erforderliche Feder-Dämpfungselement würde so voluminös, daß der Gabelschaftrohrdurchmesser unzulässig groß würde, und ein ausreichend dimensionierter unterer Hebel ebenfalls unzulässig groß würde. Die Anlenkung des Feder-Dämpferelementes durch den unteren Hebel ergibt nur einen kleinen Dämpferhub, woraus sich ein schlechtes Ansprechvehalten der Federung beim Überfahren kleiner Bodenunebenheiten, und ein schwieriges Abstimmen des Feder-Dämpfungselementes ergibt. Das Bremsnickverhalten kann konstruktiv bedingt nicht ausreichend auf die unterschiedlichen Anforderungen eines Kraftrades abgestimmt werden. Durch die Radaufhängung an zwei Hebeln kann der Nachlauf beim Einfedern konstruktiv so ausgelegt werden, daß er sich beim Einfedern den Anforderungen entsprechend vergrößert oder verkleinert. Bei den heute vorwiegend verwendeten Vorderradaufhängungen der Bauart &ldquor;Teleskopgabel" ist es konstruktiv nicht möglich die Nachlaufanderung beim Einfedern auf den jeweiligen Einsatszweck abzustimmen und so das Fahrverhalten zu verbessern.In a front wheel suspension for a bicycle known from G 90 05 142.4, the front wheel is guided on fork legs which are connected to the fork shaft tube via a lower lever and an upper lever and are suspended by a spring damping element mounted in the fork shaft tube. This invention enables the space-saving arrangement of the spring damping element, but is not suitable for meeting the high requirements of a significantly faster and more powerful motorcycle. The spring damping element required to absorb the forces occurring during driving would be so bulky that the fork shaft tube diameter would become unacceptably large and a sufficiently dimensioned lower lever would also become unacceptably large. The linkage of the spring-damper element by the lower lever results in only a small damper stroke, which results in poor response of the suspension when driving over small bumps in the ground and makes it difficult to adjust the spring-damper element. The braking dive behavior cannot be adequately adjusted to the different requirements of a motorcycle due to the design. The wheel suspension on two levers means that the caster during compression can be designed in such a way that it increases or decreases during compression according to the requirements. With the front wheel suspensions of the "telescopic fork" type that are predominantly used today, it is not possible to adjust the caster change during compression to the respective application and thus improve the driving behavior.

Die große Haftreibung der Gleitrohre verhindert ein ausreichend sensibles Ansprechen beim Überfahren kleiner Bodenunebenheiten. Eine Ausführung mit einseitiger Radaufhängung, wie sie z.B. im Rennsport sinnvoll ist, ist nicht möglich. Das Kraftrad taucht beim Bremsen stark ein, der verbleibende Restfederweg ist sehr gering. Bei einer aus DE 3723107 Al bekannten Vorderradaufhängung ist konstruktiv bedingt nur ein kleiner Lenkeinschlag möglich. Die Vorderradaufhängung ist sehr kompliziert und erfordert eine völlige Neukonstruktion des Rahmens. Die Verwendung zweier Schwingen ermöglicht die Abstimmung der Nachlaufänderung beim Einfedern auf den Einsatzzweck. Das Fahrzeug taucht beim Bremsen zwar nicht so stark ein wie mit der Teleskopgabel, jedoch ist eine Abstimmung des Bremsnickverhaltens auf den Einsatzzweck nur in engen Grenzen möglich.The high static friction of the sliding tubes prevents a sufficiently sensitive response when driving over small bumps in the ground. A design with one-sided wheel suspension, as is useful in racing, for example, is not possible. The motorcycle dives heavily when braking, and the remaining spring travel is very small. With a front wheel suspension known from DE 3723107 Al, only a small steering angle is possible due to the design. The front wheel suspension is very complicated and requires a completely new design of the frame. The use of two swing arms enables the change in caster when compressing to be adjusted to the intended use. The vehicle does not dive as much when braking as with the telescopic fork, but the braking dive behavior can only be adjusted to the intended use within narrow limits.

Der Erfindimg liegt die Aufgabe zugrunde, ein optimales Fahrverhalten auf der Straße zu gewährleisten, insbesondere dadurch, daß das Bremsnicken um die Querachse (was direkt den Nachlauf und die Federung beeinflußt), die Nachlaufanderung beim Einfedern, und das Ansprechverhalten auch auf kleine Bodenunebenheiten durch seine konstruktive Auslegung optimal auf den Einsatzzweck des Motorrades abgestimmt werden kann.The invention is based on the task of ensuring optimal driving behavior on the road, in particular by ensuring that the braking dive around the transverse axis (which directly influences the caster and the suspension), the change in caster during compression, and the response behavior even to small unevenness in the ground can be optimally adapted to the intended use of the motorcycle through its structural design.

Hinzu kommt die Forderung nach ausreichend großem Lenkeinschlag, der Möglichkeit einen Motorradrahmen zu verwenden der bis auf den größeren Lenkkopfdurchmesser den heute üblichen Rahmen für Teleskopfedergabeln entspricht, und der Möglichkeit eine einseitige Vorderradauffhängung zu verwenden.In addition, there is the requirement for a sufficiently large steering angle, the possibility of using a motorcycle frame that corresponds to the frames commonly used today for telescopic suspension forks, except for the larger steering head diameter, and the possibility of using a one-sided front wheel suspension.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Vorderrad (1) mittels eines Hohns (2) geführt wird, wobei der Holm über einen unteren Hebel (3) und einen oberen Hebel (4) gelenkig mit dem Gabelschaftrohr (5) verbunden und durch ein im Gabelschaftrohr angebrachtes Feder-Dämpfiingselement (6) federnd aufgehängt ist, wobei erfindungsgemäß der obere Hebel (4) als Kipphebel zur Anlenkung des Feder-Dämpfungselementes ausgeführt, der untere Hebel (3) als Schlepphebel zur Anlenkung des Feder-Dämpfungselementes (6) ausgeführt, und über eine an ihr drehbar gelagerte Schubstange (7) mit einer drehbar gelagerten Bremsankerplatte (8) verbunden ist. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur 1 erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Vorderradaufhängung ausgefedert In den Zeichnungen ist die Vorderradaufhängung mit Vorderrad (1), Holm (2), Schlepphebel (3), Kipphebel (4), Gabelschaftrohr (5), Feder-Dämpfungselement (6), Schubstange (7), Bremsankerplatte (8), Bremsscheibe (9), Bremszange (10), Bahnkurve des Vorderrades (11), und Nachlauf (N) dargestellt. Beim Überfahren einer Bodenunebenheit bewegt sich das Vorderrad (1) auf der konstruktionsbedingten Bahnkurve (11) relativ zum Kraftrad nach oben, wobei der Kipphebel (4), der gelenkig mit dem Gabelschaftrohr (5) und dem Holm (2) verbunden ist das Feder-Dämpfungselement (6) von oben, und der untere Schlepphebel (3), der gelenkig mit dem Gabelschaftrohr (5) und dem Holm (2) verbunden ist, das Feder-Dämpfungselement (6) von unten zusammendrücken und so einen, im Vergleich zu einem lediglich von unten beaufschlagten Feder-Dämpfungselementes, wesentlich größeren Hub des Federdämpferelementes ergeben, woraus sich ein gutes Ansprechen auf kleine Bodenunebenheiten und eine gute Abstimmbarkeit des Feder- Dämpferelementes ergibt.This object is achieved in that the front wheel (1) is guided by means of a bracket (2), whereby the bar is connected to the fork shaft (5) in an articulated manner via a lower lever (3) and an upper lever (4) and is suspended in a spring-damping manner by a spring-damping element (6) mounted in the fork shaft, whereby according to the invention the upper lever (4) is designed as a rocker arm for linking the spring-damping element, the lower lever (3) is designed as a drag lever for linking the spring-damping element (6), and is connected to a rotatably mounted brake anchor plate (8) via a push rod (7) rotatably mounted on it. An embodiment of the invention is explained with reference to Figure 1. Shown: Fig. 1 the front wheel suspension extended The drawings show the front wheel suspension with front wheel (1), bar (2), rocker arm (3), rocker arm (4), steerer tube (5), spring damping element (6), push rod (7), brake anchor plate (8), brake disc (9), brake caliper (10), trajectory of the front wheel (11), and caster (N). When driving over an uneven surface, the front wheel (1) moves upwards relative to the motorcycle on the design-related trajectory (11), whereby the rocker arm (4), which is connected in an articulated manner to the fork shaft tube (5) and the bar (2), compresses the spring damping element (6) from above, and the lower rocker arm (3), which is connected in an articulated manner to the fork shaft tube (5) and the bar (2), compresses the spring damping element (6) from below, thus resulting in a significantly larger stroke of the spring damper element compared to a spring damping element that is only acted upon from below, which results in a good response to small uneven surfaces and good tunability of the spring damper element.

Beim Betätigen der Vorderradbremse ergibt die Verzögerung des Kraftrades eine Schwe&phgr;unktverlagerung auf das Vorderrad (1), die eine Bewegung des Vorderrades auf der Bahnkurve (11) nach oben, relativ zum Kraftrad erzeugt ( Bremsnicken), wobei dieses Bremsnicken, bedingt durch die konstruktive Anordnung der Hebel (3,4) verstärkt wird. Durch die drehbar an dem unteren Schlepphebel (3) und der drehbar mit dem Hohn (2) verbundenen Bremsankerplatte (8) verbundenen Schubstange (7) wird das Bremsnicken verringert, es wird ein Bremsnickausgleich erreicht und so steht ein wesentlich größerer Restfederweg zur Verfugung, was zu einer besseren Kontrollierbarkeit des Kraftrades beim gleichzeitigen Bremsen und Überfahren von Bodenwellen führt. Die Stärke des Bremsnickens hängt von der konstruktiv bestimmten Lage des Befestigungspunktes der Schubstange (7) auf der Bremsankerplatte (8), der Länge der Schubstange (7) und der Lage des Befestigungspunktes der Schubstange (7) auf dem Schlepphebel (3) und läßt sich leicht verändern und optimieren.When the front wheel brake is applied, the deceleration of the motorcycle results in a shift in the center of gravity on the front wheel (1), which causes the front wheel to move upwards on the trajectory (11) relative to the motorcycle (brake dive), whereby this brake dive is amplified by the structural arrangement of the levers (3,4). The push rod (7) which is rotatably connected to the lower rocker arm (3) and the brake anchor plate (8) which is rotatably connected to the brake anchor plate (2) reduces brake dive, brake dive compensation is achieved and a significantly greater remaining spring travel is available, which leads to better controllability of the motorcycle when braking and driving over bumps at the same time. The strength of the brake dive depends on the structurally determined position of the attachment point of the push rod (7) on the brake anchor plate (8), the length of the push rod (7) and the position of the attachment point of the push rod (7) on the rocker arm (3) and can be easily changed and optimized.

Besondere Vorteile der Vorderradaufhängung für Krafträder ergeben sich durch die Möglichkeit die Nachlaufänderung beim Enfedern und das Bremsnicken (und die damit entstehende Nachlaufänderung) durch entsprechende konstruktive Auslegung optimal auf den Einsatzzweck des Kraftrades anzupassen, und ist daher unter anderem besonders für den Einsatz auf der Rennstrecke geeignet. Motorräder mit Teleskopgabel können ohne große Änderungen mit der Vorderradaufhängung nachgerüstet werden. Eine völlige Neukonstruktion des Rahmens, bzw. Motorrades entfällt, der Entwicklungsaufwand ist vergleichsweise gering. Diese Vorderradaufhängung ermöglicht bei entsprechender Gestaltung des Hohns eine einseitige Radaufhängung, was den Radwechsel wesentlich vereinfacht. Die Federung spricht gut auch auf kleine Bodenunebenheiten an, und steigert so die Fahrsicherheit. Das geringe Massenträgheitsmoment um die Lenkachse ergibt geringe Lenkkräfte, erhöht ebenfalls die Kontrollierbarkeit des Motorrades und ermöglicht ermüdungsarmes Fahren.
Der Lenkeinschlag ist ausreichend groß und es gibt kerne Einschränkung in der Altagstauglichkeit, was bei anderen komplizierteren Systemen mit ähnlichen Möglichkeiten der Nachlauf- und Bremsnickoptimierung nicht der Fall ist.The particular advantages of the front wheel suspension for motorcycles are the possibility of optimally adapting the caster change during suspension deceleration and the braking dive (and the resulting caster change) to the intended use of the motorcycle through appropriate design, and are therefore particularly suitable for use on the race track. Motorcycles with telescopic forks can be retrofitted with the front wheel suspension without major changes. A completely new design of the frame or motorcycle is not necessary, and the development effort is comparatively low. This front wheel suspension enables one-sided wheel suspension with the appropriate design of the fork, which makes changing the wheel much easier. The suspension also responds well to small bumps in the ground, thus increasing driving safety. The low moment of inertia around the steering axis results in low steering forces, also increases the controllability of the motorcycle and enables fatigue-free driving.
The steering angle is sufficiently large and there are no restrictions in everyday suitability, which is not the case with other more complicated systems with similar options for caster and brake dive optimization.

Claims

-1- 14.11.96

Applicant: Clemens Schelhaas jun., Am Klostereck 28,41515 Grevenbroich Protection claim:

1. Front wheel suspension for a motorcycle in which the front wheel (1) is guided by means of a bar (2), the bar being connected to the fork shaft tube (5) in an articulated manner via a lower lever (3) and an upper lever (4) and being suspended in a spring-damping manner by a spring-damping element (6) mounted in the fork shaft tube, characterized in that

that the upper lever (4) is designed as a rocker arm for linking the spring-damping element (6), the lower lever (3) is designed as a drag lever for linking the spring-damping element (6), and is connected to a rotatably mounted brake anchor plate (8) via a push rod (7) rotatably mounted on it.