DE10355203A1

DE10355203A1 - Einarmschwinge für ein Motorrad mit Kardanantrieb

Info

Publication number: DE10355203A1
Application number: DE2003155203
Authority: DE
Inventors: Helmut Köhler; Lars Weiler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-23

Abstract

Einarmschwinge für ein Motorrad mit Kardanantrieb, wobei die Einarmschwinge einen Schwingenarm und ein Hinterachsgetriebegehäuse aufweist, die schwenkbar über ein Schwenkgelenk mit dem Schwingenarm verbunden ist. Das Hinterachsgetriebegehäuse ist gelenkig über eine Strebe, die zur Abstützung am Hinterachsgetriebegehäuse auftretender Nickmomente vorgesehen ist, abgestützt. Ferner ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen, mit der die Länge der Strebe und somit die Schwenkstellung des Hinterachsgetriebegehäuses in bezug auf den Schwingenarm einstellbar ist. Die Verstelleinrichtung weist einen während der Fahrt betätigbaren Aktor auf, der eine Längenverstellung der Strebe während der Fahrt ermöglicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einarmschwinge für ein Motorrad mit Kardanantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Einarmschwinge ist aus GM 80 17 869 U1 bekannt. Die Einarmschwinge ist durch ein Kardanwellengehäuse und ein Hinterachsgetriebegehäuse gebildet. Der vordere Teil des Kardanwellengehäuses ist schwenkbar um eine horizontale Achse mit dem Motorradrahmen verbunden. Der hintere Teil des Kardanwellengehäuses ist schwenkbar um eine horizontale Achse mit dem Hinterachsgetriebegehäuse verbunden. Bei dem in der 1 der GM 80 17 869 U1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Hinterachsgetriebegehäuse durch eine Strebe abgestützt, deren Länge bei stehendem Motorrad über ein Verstellgewinde unter Zuhilfenahme eines Schraubenschlüssels verstellt werden kann. Die Strebe ist zur Abstützung dynamischer Nickmomente vorgesehen, die z. B. beim Anfahren bzw. Beschleunigen am Hinterachsgetriebegehäuse auftreten: Die Strebe verhindert bzw. begrenzt Schwenkbewegungen des Hinterachsgetriebegehäuses in Bezug auf das Kardanwellengehäuse.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik eine verbesserte Einarmschwinge zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung geht von einer Einarmschwinge für ein Motorrad mit Kardanantrieb aus. Die Einarmschwinge kann durch ein Kardanwellengehäuse und ein Hinterachsgetriebegehäuse gebildet sein, das über ein Schwenkgelenk mit dem Kardanwellengehäuse verbunden ist. Es muss nicht unbedingt ein Kardawellengehäuse vorgesehen sein. Anstatt eines „gehäuseartigen" Bauteils kann auch ein „Schwingenarm" vorgesehen sein, wobei die Kardanwelle neben, unterhalb oder oberhalb des Schwingenarms angeordnet ist. Wenn in der folgenden Beschreibung oder in den Patentansprüchen von einem „Kardanwellengehäuse" die Rede ist, so sind hierunter selbstverständlich auch Schwingenarme zu verstehen, die nicht von der Art eines Gehäuses sind. Das Hinterachsgetriebegehäuse wiederum ist gelenkig über eine Strebe abgestützt, z. B. am Rahmen des Motorrads, am Motor oder am Getriebe. Ferner ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen, mit der die Länge der Strebe und somit die Schwenkstellung des Hinterachsgetriebegehäuses in bezug auf das Kardanwellengehäuse einstellbar ist.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Verstelleinrichtung einen Aktor aufweist, der während des Betriebs des Motorrads, insbesondere während der Fahrt betätigbar ist und eine Längenverstellung der Strebe im Betrieb bzw. während der Fahrt des Motorrads ermöglicht.

Durch eine Verstellung der Strebenlänge kann die Schwenkstellung des Hinterachsgetriebes in bezug auf das Kardanwellengehäuse verändert werden. Durch die Schwenkstellung des Hinterachsgetriebes wiederum ist die Sitzhöhe bzw. die Höhe des Motorrads festgelegt. Somit kann durch eine Verstellung der Strebenlänge die Sitzhöhe des Motorrads verändert werden.

Der Aktor kann beispielsweise durch einen Hydraulikzylinder gebildet sein. Vorzugsweise bildet der Hydraulikzylinder einen Teilabschnitt der Strebe. Der Hydraulikzylinder kann beispielsweise das „hintere" Ende der Strebe bilden und über ein Gelenk gelenkig mit dem Hinterachsgetriebegehäuse verbunden sein.

Zur Ansteuerung des Aktors kann eine elektrohydraulische Steuerung vorgesehen sein. Vorzugsweise weist die elektrohydraulische Steuerung ein Bedienelement auf, über das der Fahrer während der Fahrt den Aktor ansteuern und somit die Strebenlänge verstellen kann. Das Bedienelement kann beispielsweise am Lenker angeordnet sein.

In bezug auf die Fahrbahn des Motorrads kann die Strebe oberhalb oder unterhalb des Kardanwellengehäuses angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Strebe jedoch oberhalb des Kardanwellengehäuses angeordnet.

Die Verstellung der Strebenlänge, d. h. die Ansteuerung des Aktors kann automatisch in Abhängigkeit des Fahrzustandes des Motorrads erfolgen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Aktor, d. h. die Strebenlänge und somit die Sitzhöhe des Motorrads in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Motorrads verstellt werden. Unterschreitet das Motorrad eine untere Grenzgeschwindigkeit, von z. B. 10 km/h, so kann vorgesehen sein, dass die Strebenlänge so verstellt wird, dass sich die Sitzhöhe absenkt. Umgekehrt kann vorgesehen sein, dass über Überschreiten einer vorgegebenen oberen Grenzgeschwindigkeit die Strebenlänge so verändert wird, dass die Sitzhöhe zunimmt. Die obere Grenzgeschwindigkeit ist vorzugsweise größer als die untere Grenzgeschwindigkeit. Versuche haben ergeben, dass durch eine Veränderung der Strebenlänge die Sitzhöhe des Motorrads ausgehend von einer „Mittelstellung" problemlos um 40 mm nach oben oder nach unten verstellt werden kann. Durch eine Längenverstellung der Strebe kann bei niedrigen Geschwindigkeiten bzw. im Stand das Motorrad gezielt abgesenkt werden. Für kleinere Motorradfahrer stellt insbesondere der Stop-and-Go-Betrieb im Stadtverkehr eine permanente Gefahr dar, da sie Mühe haben, mit den Füßen den Boden zu erreichen und das Motorrad abzustützen.

Wie bereits erwähnt, kann die Strebenlänge und somit die Sitzhöhe automatisch in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass nach dem Anfahren des Motorrads aus dem Stand die Sitzhöhe erst nach einer gewissen Fahrstrecke und nach Überschreiten einer vorgegebenen Geschwindigkeit angehoben und z. B. eine „vorgegebene" Normallage eingestellt wird. Wird während der weiteren Fahrt eine vorgegebene Geschwindigkeit unterschritten, so kann vorgesehen sein, das die Sitzhöhe durch Verändern der Strebenlänge „automatisch" minimiert wird, was ein Abstützen des Motorrads durch die Fahrerbeine erleichtert und die Umkippgefahr verringert.

Nicht nur die Verringerung der Sitzhöhe bei Langsamfahrt ist von Vorteil. Durch Anheben des Fahrzeughecks bei höheren Geschwindigkeiten erhöht sich die Bodenfreiheit und somit die Schräglagenfreiheit, was sowohl bei der Fahrt auf der Straße als auch bei Geländefahrten von Vorteil ist. Durch eine automatische Verstellung der Strebenlänge beim Bremsen kann auch die Gefahr eines Überschlags nach vorne bzw. das Steigen des Vorderrads verringert werden.

Ein ganz wesentlicher Vorteil einer Verstellmöglichkeit der Strebenlänge liegt im Bereich der Fahrwerkskinematik. Der Anfahrnickausgleich und die Raderhebungskurve charakterisieren die Fahrwerkskinematik eines Motorrads. Diese sind bei einem kardangetriebenen Motorrad wiederum von der Strebenlänge abhängig. Somit lässt sich durch eine Veränderung der Verstellung der Strebenlänge das Fahrverhalten des Motorrads gezielt beeinflussen.

Die Strebenlänge kann in Abhängigkeit vom momentanen Fahrzustand des Motorrads durch manuelle Ansteuerung durch den Fahrer oder automatisch gesteuert an das jeweilige „Streckenprofil" (Passstraße, Autobahn, Landstraße) und den Beladungszustand angepasst werden.

Beim Soziusbetrieb mit Gepäck ändert sich die Lage des Gesamtschwerpunkts des Motorrads und somit auch die Radlastverteilung. Durch eine entsprechende Verstellung der Strebenlänge kann der Hecklastigkeit des Motorrads gezielt entgegengewirkt und die Lenkpräzision verbessert werden.

Im folgenden wir die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1a, 1b das Grundprinzip einer Einarmschwinge mit längenverstellbarer Momentenstütze;
2 einen Hydraulikschaltplan zur Ansteuerung des Hydraulikzylinders; und
3 das Grundprinzip der elektrischen Steuerung.
Die 1a und 1b zeigen eine Hinterachsaufhängung eines Motorrads mit Kardanantrieb mit einer Einarmschwinge 1, die durch ein Kardanwellengehäuse 2, ein Hinterachsgetriebegehäuse 3 und eine Momentenstütze bzw. Strebe 4 gebildet ist. Anstatt eines Kardanwellengehäuses kann auch ganz allgemein gesprochen ein „Schwingenarm" vorgesehen sein. Das Kardanwellengehäuse 2, in welchem eine Kardanwelle (nicht dargestellt) verläuft, ist an seinem vorderen Ende über ein Schwenkgelenk 5 schwenkbar am Rahmen, am Motor oder am Getriebe des Motorrads befestigt.
Das Hinterachsgetriebegehäuse 3 wiederum ist schwenkbar über in Schwenkgelenk 6 mit dem Kardanwellengehäuse 2 verbunden. Die Strebe bzw. Momentenstütze 4 ist über ein hinteres Schwenkgelenk 7 mit dem Hinterachsgetriebegehäuse 3 verbunden. Das vordere Ende der Strebe bzw. Momentenstütze 4 ist über ein Schwenkgelenk 8 mit dem Rahmen, dem Motor oder dem Getriebe des Motorrads verbunden. Ein Teilabschnitt der Strebe bzw. Momentenstütze 4 ist durch einen Hydraulikzylinder 9 gebildet.
Wie aus den 1a und 1b ersichtlich ist, kann durch „Einfahren" des Hydraulikkolbens in den Hydraulikzylinder 9 das Hinterachsgetriebegehäuse 3 entgegen dem Uhrzeigersinn in bezug auf das Kardanwellengehäuse 2 geschwenkt werden. Durch Ausfahren des Hydraulikkolbens aus dem Hydraulikzylinder 9 kann das Hinterachsgetriebegehäuse 3 im Uhrzeigersinn in bezug auf das Kardanwellengehäuse 2 verschwenkt werden. Somit kann durch Einfahren des Hydraulikkolbens die Sitzhöhe verringert und durch Ausfahren des Hydraulikkolbens die Sitzhöhe, bzw. die Bodenfreiheit des Motorrads vergrößert werden.
Die Strebe bzw. Momentenstütze 4 braucht nicht notwendigerweise oberhalb des Kardanwellengehäuses 2 angeordnet sein. Prinzipiell ist es auch möglich, die Strebe 4 unterhalb des Kardanwellengehäuses 2 anzuordnen, was ebenfalls eine Verstellung der Sitzhöhe ermöglicht.
Die Verstellung der Strebenlänge, d. h. die Ansteuerung des Hydraulikzylinders 9 erfolgt über eine elektrohydraulische Steuerung. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen elektrohydraulischen Steuerung wird im Zusammenhang mit den 2 und 3 näher erläutert.
2 zeigt in schematischer Darstellung die hydraulische Steuerung zur Ansteuerung des Hydraulikzylinders 9. Der Hydraulikzylinder 9 weist eine erste Kammer 10 und eine zweite Kammer 11 auf. Die Kammern 10, 11 sind jeweils über eine Hydraulikleitung 12, 13, Rückschlagventile 14 – 17 mit einem Anschluß 18 bzw. 19 eines 4/3-Wege-Magnetventils 20 verbunden.
Ein Eingang 21 des Magnetventils 20 wird von einer Hydraulikpumpe 22, die durch einen Elektromotor 23 angetrieben ist, mit Öl aus einem Ölreservoir 24 versorgt. Ein Ausgang 25 des Magnetventils 20 ist über eine Rücklaufleitung 26 mit dem Ölreservoir 24 verbunden.
Zwischen der Hydraulikpumpe 22 und dem Eingang 21 ist ein Rückschlagventil 27 angeordnet. Das Rückschlagventil 27 hält das Hydrauliköl im System und sorgt dafür, dass nach einem Abschalten der Hydraulikpumpe 22 die Druckleitung unter Systemdruck steht. Wird die Hydraulikpumpe 22 in der hier gezeigten Mittelstellung des Magnetventils betrieben oder ist eine der Endlagen des Hydraulikzylinders 9 erreicht, steigt der Druck in der Druckleitung an. Der Druckanstieg wird durch ein Druckbegrenzungsventil 28 begrenzt.
3 zeigt schematisch das „elektrische System" der elektrohydraulischen Steuereinrichtung. Die elektrohydraulische Pumpe 22, 23 wird über ein Motorrelais 29 ein- bzw. ausgeschaltet. Das Motorrelais 29 wiederum wird durch ein Steuergerät 30 angesteuert. Dem Steuergerät 30 ist eine Bedieneinheit 31 zugeordnet, die beispielsweise am Lenker des Motorrads angeordnet sein kann. Über die Bedieneinheit 31, die Schalter S1, S2 und S3 aufweist, kann der Fahrer die elektrohydraulische Steuerung ein- bzw. ausschalten und im eingeschalteten Zustand den Hydraulikzylinder 9 durch entsprechende Ansteuerung der elektrohydraulischen Pumpe 22, 23 ein- bzw. ausfahren. Ferner ist ein Wegaufnehmer 32 vorgesehen, der z.B. durch einen Seilzugaufnehmer gebildet sein kann und der die Momentanstellung des Kolbens des Hydraulikzylinders 9 sensiert. Der Wegaufnehmer 32 ist über eine elektrische Leitung 33 mit einer Anzeigeeinheit 34 verbunden, die dem Fahrer den momentanen Stellzustand des Hydraulikzylinders 9 anzeigt.
Zusätzlich zu der in den 2, 3 beschriebenen manuell betätigbaren elektrohydraulischen Steuervorrichtung kann eine elektrohydraulische Regelung vorgesehen sein, welche die Strebenlänge bzw. den Stellzustand es Hydraulikzylinders automatisch in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und gegebenenfalls von weiteren Parametern, wie z. B. den Beladungszustand des Motorrads regelt.

Claims

Einarmschwinge (1) für ein Motorrad mit Kardanantrieb, wobei die Einarmschwinge (1) einen Schwingenarm (2) und ein Hinterachsgetriebegehäuse (3) aufweist, das schwenkbar über ein Schwenkgelenk (6) mit dem Schwingenarm (2) verbunden ist und wobei das Hinterachsgetriebegehäuse (2) gelenkig über eine Strebe (4), die zur Abstützung am Hinterachsgetriebegehäuse (3) auftretender Nickmomente vorgesehen ist, abgestützt ist, und eine Verstelleinrichtung (9) vorgesehen ist, mit der die Länge der Strebe (4) und somit die Schwenkstellung des Hinterachsgetriebegehäuses (3) in bezug auf den Schwingenarm (2) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (9) einen während der Fahrt betätigbaren Aktor aufweist, der eine Längenverstellung der Strebe (4) während der Fahrt ermöglicht.
Einarmschwinge (1) nach Anspruch 1, wobei der Aktor (9) durch einen Hydraulikzylinder gebildet ist.
Einarmschwinge (1) nach Anspruch 2, wobei der Hydraulikzylinder (9) einen Teilabschnitt der Strebe (4) bildet.
Einarmschwinge (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei ein Ende des Hydraulikzylinders gelenkig mit dem Hinterachsgetriebegehäuse verbunden ist.
Einarmschwinge (1) nach einem der Ansprüche 1 – 4, wobei eine elektrohydraulische Steuerung vorgesehen ist, welche den Aktor (9) ansteuert.
Einarmschwinge (1) nach Anspruch 5, wobei die elektrohydraulische Steuerung ein Bedienelement (31) aufweist, über das der Fahrer den Aktor (9) ansteuern kann.
Einarmschwinge (1) nach einem der Ansprüche 1 – 6, wobei die Strebe in bezug auf die Fahrbahn des Motorrads oberhalb des Schwingenarms (2) verläuft.
Einarmschwinge (1) nach einem der Ansprüche 5 – 7, wobei die elektrohydraulische Steuerung den Aktor (9) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Motorrads automatisch ansteuert.
Einarmschwinge (1) nach Anspruch 8, wobei bei Unterschreiten einer unteren Grenzgeschwindigkeit der Aktor (9) so angesteuert wird, dass die Sitzhöhe des Motorrads verringert wird.
Einarmschwinge (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei bei Überschreiten einer oberen Grenzgeschwindigkeit der Aktor (9) so angesteuert wird, dass die Sitzhöhe des Motorrads vergrößert wird.
Einarmschwinge (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die obere Grenzgeschwindigkeit größer als die untere Grenzgeschwindigkeit ist.
Einarmschwinge (1) nach einem der Ansprüche 5 – 11, wobei die elektrohydraulische Steuerung einen Elektromotor (23) aufweist, der eine Hydraulikpumpe (24) antreibt, welche über hydraulische Leitungen und über ein durch eine elektrische Steuerung ansteuerbares Magnetventil (20) mit dem Aktor (9) verbunden ist.
Einarmschwinge (1) nach einem der Ansprüche 1 – 12, wobei ein Wegaufnehmer (32) vorgesehen ist, welcher die momentane Strebenlänge sensiert.
Einarmschwinge (1) nach Anspruch 13, wobei eine Anzeigeeinheit (34) vorgesehen ist, welche den momentanen Stellzustand der Strebe anzeigt.
Einarmschwinge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, der Schwingenarm (2) durch ein Kardanwellengehäuse gebildet ist.