DE102008021059B4 - Motorrad mit einer Hinterradaufhängung, deren Federkennlinie verstellbar ist - Google Patents

Abstract

Fahrzeug mit einer Hinterradaufhängung (1), die folgendes aufweist:- Eine Hinterradschwinge (4), die schwenkbar an einem Rahmen (2) oder an einem Motor- oder Getriebegehäuse des Fahrzeugs angeordnet ist,- Einen Hebelmechanismus, über den die Hinterradschwinge (4) federnd in Bezug auf den Rahmen (2) abgestützt ist, wobei der Hebelmechanismus• mehrere Gelenke und• ein Federbein (8) aufweist, wobei die Position eines der Gelenke (12, 19, 20) in Bezug auf- den Rahmen (2) und/oder- das Motor- oder Getriebegehäuse und/oder- einen Hebel des Hebelmechanismus und/oder- die Hinterradschwinge (4) verstellbar ist, wobei durch Verstellen der Position des betreffenden Gelenks (12, 19, 20) die Federkennlinie der Hinterradaufhängung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass• das Fahrzeug ein Motorrad ist und• das verstellbar angeordnete Gelenk (12, 19, 20) mit einem Hebel (11, 18) verbunden ist, der im Wesentlichen auf Zug oder Druck beansprucht ist und dass die Richtung (x), in der die Position des Gelenks (12, 19) verstellbar ist, im Wesentlichen senkrecht zu dem auf Zug oder Druck beanspruchten Hebel (11, 18) ist, zumindest aber einen Winkel zwischen 45° und 90° mit dem auf Zug oder Druck beanspruchten Hebel (11, 18) einschließt.

Description

• Motorrad mit einer Hinterradaufhängung, deren Federkennlinie verstellbar ist
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Ein derartiges Fahrzeug ist aus der DE 43 17 510 A1 bekannt.
• Aus der EP 1 734 277 A1 sowie aus der WO 2006/006847 A2 sind Federbeine für Motorräder bekannt, bei denen die Federrate bzw. die Federkennlinie verstellt werden kann. Das Grundprinzip der in diesen Anmeldungen beschriebenen Federbeine besteht in einem in Serie zur Tragfeder angeordneten Elastomer, in das ein „Keilelement“ eingedrückt wird. Für die Verstellung ist ein sehr leistungsstarker Elektroantrieb erforderlich, da der Verstellmechanismus gegen die in das Federbein eingearbeiteten Kräfte arbeiten muss. Die daraus resultierende Belastung des elektrischen Bordnetzes ist erheblich.
• Aus der DD 241 720 A1 ist eine Hinterradaufhängung für Motorräder bekannt, bei die Hinterradschwinge über einen Hebelmechanismus und das Federbein gegenüber dem Rahmen abgestützt ist, wodurch sich eine auf die Einfederung des Hinterrads bezogene progressive Federkennlinie ergibt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Motorrad mit einer Hinterradaufhängung zu schaffen, deren Federkennlinie und Dämpfung mit vergleichsweise geringer Verstellenergie verstellt werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer Hinterradaufhängung, bei der eine Hinterradschwinge schwenkbar an einem Rahmen oder an einem Motor- bzw. Getriebegehäuse des Fahrzeugs angeordnet ist. Ferner ist ein Hebelmechanismus vorgesehen, über den die Hinterradschwinge federnd in Bezug auf den Rahmen abgestützt ist, wobei der Hebelmechanismus mehrere Gelenke und ein Federbein aufweist.
• Ganz allgemein besprochen besteht das Grundprinzip der Erfindung darin, nicht die Federkennlinie und die Dämpfung des Federbeins an sich verstellbar zu konzipieren, sondern durch eine Verstellung der Hebelverhältnisse des Hebelmechanismus die Federkennlinie der Hinterradaufhängung zu verändern.
• Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Position mindestens eines der Gelenke des Hebelmechanismus in Bezug auf den Rahmen und/oder in Bezug auf das Motor- bzw. Getriebegehäuse und/oder in Bezug auf einen Hebel des Hebelmechanismus und/oder in Bezug auf die Hinterradschwinge verstellbar ist. Durch Verstellen der Position mindestens eines Gelenks des Hebelmechanismus ändert sich in gewissem Umfang das „Übersetzungsverhältnis“ des Hebelmechanismus und damit die Federkennlinie der Hinterradaufhängung.
• Geht man von einem Federbein aus, das über seinen Federweg s eine konstante Federrate c aufweist, so gilt für die vom Federbein übertragene Kraft $$\text{F}=\text{c}\cdot \text{s}\text{,}$$

  

  wobei für den Federweg s des Federbeins gilt: $$\text{s}=\text{f}\left(\varphi \text{,}x\right)\text{,}$$

  

  wobei gilt:
• Φ: Schwenk- bzw. Federwinkel der Hinterradschwinge,
• x: Verstellkoordinate des verstellbaren Gelenks des Hebelmechanismus.
• Für ein Federbein mit konstanter Federrate gilt somit ganz allgemein $$\text{F}=\text{c}\cdot \text{f}\left(\varphi \text{,}x\right)\text{.}$$

  
• Für ein Federbein, dessen Federrate sich über dem Federweg s des Federbeins ändert gilt ganz allgemein: $$\text{F}=\text{c}\left(\text{s}\right)\cdot \text{f}\left(\varphi \text{,}x\right)\text{ bzw}\text{.}$$

  

  $$\text{F}=\text{c}\left[\text{f}\left(\varphi \text{,}x\right)\right]\cdot (\text{f}\left(\varphi \text{,}x\right)\text{.}$$

  

  Das verstellbar angeordnete Gelenk ist mit einem Hebel verbunden, der im Wesentlichen auf Zug bzw. Druck aber nicht oder zumindest nur wenig auf Biegung beansprucht ist. Ferner ist die Richtung, in der die Position des Gelenks verstellbar ist, im Wesentlichen senkrecht zu dem primär auf Zug bzw. Druck beanspruchten Hebel. Zumindest schließt die Richtung, in der die Position des Gelenks verstellbar ist, einen Winkel zwischen 45° und 90° mit dem auf Zug bzw. auf Druck beanspruchten Hebel ein. Dadurch wird erreicht, dass die für die Verstellung des verstellbaren Gelenks erforderliche Kraft, sofern man Reibung vernachlässigt, sehr gering bzw. Null ist.
• Das verstellbare Gelenk kann beispielsweise translatorisch verschiebbar angeordnet sein. Zum einen kann es mit einem Hebel des Hebelmechanismus verbunden sein. Zum anderen kann es in einer Führung bzw. Kulisse o. ä. in bzw. an oder relativ zu dem Rahmen und/oder dem Motor- bzw. Getriebegehäuse und/oder einem anderen Hebel des Hebelmechanismus und/oder der Hinterradschwinge des Motorrads verschiebbar sein.
• Alternativ dazu kann das verstellbar angeordnete Gelenk mit einem Exzenterelement verbunden sein, wobei eine Verstellung der Position des Gelenks durch Drehverstellung des Exzenterelements erfolgt.
• Es kann vorgesehen sein, dass die Position des verstellbar angeordneten Gelenks manuell verstellbar ist, z. B. mittels eines Handrads oder eines Schraubmechanismus. Alternativ dazu kann auch eine aktuatorische Verstellung vorgesehen sein, z. B. mittels eines elektromechanischen oder eines hydraulischen Aktors.
• Vorzugsweise ist das verstellbare Gelenk in seiner momentanen Position selbsthemmend festgelegt oder arretierbar. Eine Selbsthemmung ist z. B. bei einem Schraubmechanismus gegeben. Sollte keine Selbsthemmung gegeben sein, so ist zumindest eine Arretierbarkeit sicherzustellen, so dass eine selbsttätige Verschiebung des verstellbaren Gelenks während der Fahrt ausgeschlossen wird.
• Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die 1 - 3 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung.
• 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Hinterradaufhängung 1 eines Motorrads. An einem Rahmen 2 ist über ein Schwingengelenk 3 eine Hinterradschwinge 4 gelagert. Der Einfederzustand der Hinterradschwinge kann beispielsweise durch die Koordinate Φ beschrieben werden. Die Hinterradschwinge kann um das Hinterradschwingengelenk 3 auf einer Kreisbahn ein- bzw. ausfedern.
• Die Hinterradschwinge 4 ist über ein erstes Gelenk 5, ein plattenartiges Zwischenstück 6 und ein zweites Gelenk 7 mit einem unteren Ende eines Federbeins 8 verbunden. Der Federweg des Federbeins 8 kann z. B. durch die Koordinate s beschrieben werden. Ein oberes Ende des Federbeins 8 stützt sich über ein drittes Gelenk 9 am Rahmen 2 des hier nicht näher dargestellten Motorrads ab.
• Das Zwischenstück 6 ist ferner über in viertes Gelenk 10, eine Zug-/Druckstrebe 11 und ein verschiebbares Gelenk 12 mit dem Rahmen 2 gekoppelt. Das verschiebbare Gelenk 12 ist in einer hier nicht näher dargestellten Kulissenführung in bzw. an einem Rahmenrohr 2a des Rahmens 2 verschieblich. Die Position des verschiebbaren Gelenks 12 kann durch die Koordinate x angegeben werden.
• Aus 1 ist unmittelbar ersichtlich, dass der Federweg s des Federbeins eine Funktion der beiden Koordinaten Φ und x ist, d. h. der Ein- bzw. Ausfederkoordinate Φ der Hinterradschwinge 4 und der Verschiebeposition x des verstellbaren Gelenks 12. Durch Verstellen des verstellbaren Gelenks 12 kann somit die Federkennlinie und die Dämpfung der Hinterradaufhängung 1 in einfacher Weise verändert werden.
• Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem „Hebel 11“ um eine Zug-/Druckstrebe, die im Wesentlichen senkrecht zur Koordinate x angeordnet ist. Aufgrund des im Wesentlichen rechten Winkels zwischen der Zug-/Druckstrebe 11 und der Richtung der Koordinate x ist, abgesehen von Reibungsverlusten, die Verstellung des verstellbaren Gelenks 12 im Wesentlichen kraftfrei möglich. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber vielen herkömmlichen Hinterradaufhängungen, deren Federrate verstellbar ist.
• 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, bei dem die Hinterradschwinge 4 ebenfalls über ein Schwingengelenk 3 an einem Rahmenelement 2a eines Rahmens 2 schwenkbar gelagert ist. An einem Rahmenelement 2b ist ein waagebalkenartiges Element 13 über ein fünftes Gelenk 14 schwenkbar angeordnet. Ein rechtes Ende des waagebalkenartigen Elements 13 ist über ein sechstes Gelenk 15 mit einem oberen Ende des Federbeins 8 gelenkig verbunden. Ein unteres Ende des Federbeins 8 ist über ein siebtes Gelenk 16 gelenkig mit der Hinterradschwinge 4 gekoppelt.
• Ein linkes Ende des waagebalkenartigen Elements 13 ist über ein achtes Gelenk 17 mit einer Zug-/Druckstrebe 18 gekoppelt, deren unteres Ende über ein neuntes Gelenk 19 ebenfalls mit der Schwinge 4 gekoppelt ist, wobei das neunte Gelenk 19 zwischen dem Schwingengelenk 3 und dem siebten Gelenk 17 angeordnet ist. Das neunte Gelenk 19 ist in Längsrichtung an bzw. in der Schwinge oder an bzw. in einer Kulissenführung, die an der Schwinge angeordnet ist, verschieblich. Auch hier gilt s = f (Φ,x). Das bedeutet, durch Verschieben des verschiebbaren Gelenks 19 kann die Federkennlinie und die Dämpfung der Hinterradaufhängung 4 verändert werden.
• Die 3a, 3b beschreiben eine Variante des Ausführungsbeispiel der 2. Anstatt eines verschiebbaren Gelenks 19 ist ein Gelenk 20 vorgesehen, das an einem Exzenterelement 21 angeordnet ist. Das Exzenterelement 21 ist drehbar in bzw. an der Hinterradschwinge 4 angeordnet. Durch Drehen des Exzenterelements 21 findet eine gewisse Verschiebung des Gelenks 20 in Richtung der Hinterradschwinge und senkrecht dazu statt, wodurch in gewissem Umfang ebenfalls das Übersetzungsverhältnis des durch die Hebel 13, 18 und das Federbein 8 gebildeten Hebelmechanismus und somit die Federkennlinie und die Dämpfung der Hinterradaufhängung 1 verändert werden kann.

Claims (7)

1. Fahrzeug mit einer Hinterradaufhängung (1), die folgendes aufweist: - Eine Hinterradschwinge (4), die schwenkbar an einem Rahmen (2) oder an einem Motor- oder Getriebegehäuse des Fahrzeugs angeordnet ist, - Einen Hebelmechanismus, über den die Hinterradschwinge (4) federnd in Bezug auf den Rahmen (2) abgestützt ist, wobei der Hebelmechanismus • mehrere Gelenke und • ein Federbein (8) aufweist, wobei die Position eines der Gelenke (12, 19, 20) in Bezug auf - den Rahmen (2) und/oder - das Motor- oder Getriebegehäuse und/oder - einen Hebel des Hebelmechanismus und/oder - die Hinterradschwinge (4) verstellbar ist, wobei durch Verstellen der Position des betreffenden Gelenks (12, 19, 20) die Federkennlinie der Hinterradaufhängung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass • das Fahrzeug ein Motorrad ist und • das verstellbar angeordnete Gelenk (12, 19, 20) mit einem Hebel (11, 18) verbunden ist, der im Wesentlichen auf Zug oder Druck beansprucht ist und dass die Richtung (x), in der die Position des Gelenks (12, 19) verstellbar ist, im Wesentlichen senkrecht zu dem auf Zug oder Druck beanspruchten Hebel (11, 18) ist, zumindest aber einen Winkel zwischen 45° und 90° mit dem auf Zug oder Druck beanspruchten Hebel (11, 18) einschließt.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbar angeordnete Gelenk (12, 19) translatorisch verschiebbar angeordnet ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbar angeordnete Gelenk (20) mit einem Exzenterelement (21) verbunden ist, wobei die Verstellung der Position des Gelenks (20) durch Drehen des Exzenterelements (21) erfolgt.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des verstellbar angeordneten Gelenks (12, 19, 20) manuell verstellbar ist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des verstellbar angeordneten Gelenks (12, 19, 20) mittels eines Handrads oder eines Schraubmechanismus verstellbar ist.
6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des verstellbar angeordneten Gelenks (12, 19, 20) mittels einesAktors verstellbar ist.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare Gelenk in seiner Momentanposition selbsthemmend festgelegt oder arretierbar ist.

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