JP2013075589A - 操舵復元装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドルのふらつきを空気バネの復元力で低減させるとともに、走行状態に応じて復元力を変化させる。
【解決手段】トップブリッジ上に復元装置を取付ける。復元装置の圧力室３０内には左室３２と右室３３に区画するベーン３１を備え、ハンドルと連動して回動させる。左室３２と右室３３間を流出用の第１連通路４１と流入用の第２連通路４２で接続するとともに、第１連通路４１と第２連通路４２を第３連通路４３で接続し、第１連通路４１の途中にメインバルブ４５を設け、リニアソレノイド４６により、全閉のポジション、半開のポジション、全開のポジションのいずれかにする。全閉のポジションでは左室３２と右室３３の連絡が絶たれ、ハンドルと連動するベーン３１の回動で、左室３２又は右室３３内で高圧空気が圧縮されて空気バネをなし大きな復元力を発生する。全開のポジションでは左室３２と右室３３間が連通し、復元力が発生しない。
【選択図】図３

Description

この発明は、自動２輪車等における操舵復元装置に係り、特に低速走行時におけるハンドルのふらつきを抑制するとともに、高速走行において快適なハンドル操作を可能にしたものに関する。

気体を利用してふらついたハンドル軸を自立復元させてハンドルのふらつきを低減した自立復元が公知である。この装置は、自転車のハンドル軸を回動軸とし、この回動軸を気体が封入された気体室内へ入れて内部を２つの内室に区画し、ハンドルのふらつきにより回動軸が回動すると一方の内室の気体を圧縮するようになっている。圧縮された内室には、圧縮気体による反発力が発生し、回動軸に対する復元力となり、回動軸を回動前の状態へ戻そうとする。このため、ハンドルのふらつきを低減することができるようになっている（特許文献１参照）。

特開平６−２４７３７０号公報

ところで、エンジンを備えて低速から高速までの幅広い速度域で走行する自動２輪車では、速度に応じてジャイロ効果により直進性が増す。しかし、低速走行では、ジャイロ効果が減少する一方、車体のロールに対する操舵系のセルフステア（自動操舵）が過敏になる傾向があり、このセルフステアを修正しながら車体を倒れないように維持するため、運転者が操舵角を修正しながら走行する状態が低速走行時のハンドルふらつきとなる。この低速走行時のハンドルふらつきを低減させるためには、セルフステアの過敏傾向を抑制し、運転者による操舵角の修正頻度を低減することが必要であり、上記従来例のように、気体バネを利用した自立復元装置を用いれば、ジャイロ効果に加えて、復元力によってセルフステアの過敏傾向を抑制できるため、低速走行時のハンドルふらつきを抑制できる。
しかし、上記したように、自動２輪車は低速走行時において上記自立復元装置を必要としても、高速走行になれば、ジャイロ効果により直進性が増すため、上記自立復元装置は不要であり、逆に、復元力がハンドルの回動を抑制してしまい、軽快なハンドル操作の支障になる。
したがって、自動２輪車においては、低速走行時に復元力を発生して、高速走行時には復元力を発生せず軽快なハンドル操作を可能にするよう、走行状態に応じて簡単に復元力を変更することが望まれるが、上記従来例ではこのようなことはできなかった。なお、上記従来例には調整バルブが備えられているが、この調整バルブは、単なる初期状態における内圧調整用と考えられ、走行状態によって復元力を変更できるようなものではない。
そこで、本願発明はこのような要望の実現を目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載した発明は、車体に操舵系部材（例えば、実施形態における前輪２・フロントフォーク７・ハンドル９・トップブリッジ１１等が相当する）を走行可能に取付け、これらの車体と操舵系部材との間に操舵系部材を直進方向へ戻す力を発生する復元装置を介設した車両において、
前記復元装置は、高圧の気体が圧入される圧力室と、
その圧力室内を複数の室に区画するとともにハンドルと連動して回動する隔壁と、
前記区画された複数の室を連通する連通路と、
この連通路を少なくとも開閉自在にする復元力調整弁（例えば、実施形態におけるメインバルブ４５が相当する）とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、上記請求項１において、前記復元力調整弁は、前記連通路に連通する弁側通路を備え、この弁側通路の開度を可変としたことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、上記請求項２において、車速検出手段（例えば、実施形態の車体速度センサー７２が相当する）を備え、その出力により、車速が遅いときに車速が速いときより前記復元力調整弁の開度を小さくし、復元力を大きくしたことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、上記請求項２又は３において、サスペンション（例えば、実施形態のフロントフォーク７が相当する）のストローク検出手段（例えば、実施形態のストロークセンサー６２）を備え、その出力により、ストローク速度が大きいときに、よりストローク速度が小さいときより前記復元力調整弁の開度を小さくし、復元力を大きくしたことを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、上記請求項２〜４のいずれかにおいて、操舵系の操舵角検出手段（例えば、実施形態の操舵角センサーに相当する）を備え、その出力により、操舵角速度が速いときに操舵角速度が遅いときより前記復元力調整弁の開度を小さくして、復元力を大きくしたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、圧力室内の区画された複数の室を連通する連通路を設け、この連通路を復元力調整弁で少なくとも開閉自在にするので、開放すると連通路を介して複数の室間を気体が自由に移動し、復元力を発生せず、ハンドル操作を軽快にする。
また、連通路を閉じると、複数の室間における気体の移動ができなくなるため、復元力を発生してハンドルのふらつきを低減できる。
したがって、復元装置の復元力を復元力調整弁の開け閉めで容易に調整できることになり、走行状態に応じて復元力調整弁を開閉制御すれば、走行状態に応じて復元装置の復元力を調整できる。

請求項２の発明によれば、復元力調整弁は、連通路に連通する弁側通路を備え、この通路の開度を可変としたので、復元力調整弁の開度を調整することにより、復元力を種々に調整できる。

請求項３の発明によれば、車速検出手段により、車速が遅いときに車速が速いときより復元力調整弁の開度を小さくし、復元力を大きくしたので、操舵系がふらつきやすい低速時に復元力を強くしてふらつきにくくできる。一方、高速時に復元力を小さくすることにより高速時の操舵フィーリングを自然なままにして、ハンドル操作を軽快にすることができる。

請求項４の発明によれば、サスペンションのストローク検出手段に基づくストローク速度により悪路か良路かを判別できる。そこでストローク速度が大きく悪路と判別したときは、ストローク速度がより小さいときより復元力調整弁の開度を小さくし、復元力を大きくすることができるので悪路走行時の復元力を大きくしてハンドルのふらつきを低減できる。

請求項５に記載した発明によれば、操舵系の操舵角検出手段により、操舵角速度が速いときに操舵角速度が遅いときより復元力調整弁の開度を小さくして、復元力を大きくしたので、操舵角速度からハンドルの振られる程度を検出し、振られる速度が速いときに復元力を大きくして、ハンドルの振れを抑制できる。

実施形態に係る自動２輪車の左側面図 復元装置及びその近傍部についての斜視図 復元装置の断面図 復元装置の構成図 メインバルブのポジション切り換えを示す図 ポジションの制御テーブル及び各ポジションにおけるハンドル回動トルクとハンドル回動角度の関係を示すグラフ Ｂポジション時における復元装置の作動説明図 Ａポジション時における復元装置の作動説明図 制御方法のフローチャート（第１実施例） 制御方法のフローチャート（第２実施例）

図１は、本実施形態に係る自動２輪車の左側面図である。なお、本願において用いる方向は、車両を基準とし、具体的には、図１の図示状態にて、図の左側・上方・紙面垂直方向における手前側をそれぞれ、前方・上方・左方とする。この自動２輪車は、車体フレーム１の前後に前輪２と後輪３を支持し、前輪２，後輪３間の車体フレーム１下方にエンジン４を支持している。エンジン４の上方には、燃料タンク５が支持され、その後方にはシート６が配置されている。

前輪２は左右一対のフロントフォーク７に支持され、各フロントフォーク７は車体フレーム１の前端に設けられたヘッドパイプ８へ回動自在に支持され、ハンドル９にて操舵される。このハンドル９の回動は、復元装置１０にて制御される。

復元装置１０は、フロントフォーク７をヘッドパイプ８へ支持するためのトップブリッジ１１上に取付けられている。１２はボトムブリッジであり、トップブリッジ１１の下方にて、トップブリッジ１１と共にフロントフォーク７とヘッドパイプ８へ連結している。

１３はリヤフォークであり、前端を車体フレーム１の後端部へ揺動自在に取付けられ、後端に後輪３を支持する。後輪３はチェーン駆動され、エンジン４の出力スプロケット１４と、後輪３と一体の従動スプロケット１５との間にチェーン１６が巻き掛けられている。

図２は車両へ取付けられた復元装置１０及びその近傍部について車両の斜めから示す斜視図である。
この復元装置１０は、既存の液圧式ステアリングダンパを利用して構成したものであり、ステアリングダンパと同様にトップブリッジ１１の近傍に配置される。
トップブリッジ１１は横長のブリッジ本体部１１ａと、その左右両端に設けられたリング状をなすフォーク支持部１１ｂを備える。ブリッジ本体部１１ａと図示しないボトムブリッジ１２の各左右方向中央部間にヘッドパイプ８が配置され、ヘッドパイプ８に通したボルト１１ｃにより、ヘッドパイプ８の上下にトップブリッジ１１とボトムブリッジ１２とを連結一体化している。

ボトムブリッジ１２はトップブリッジ１１と同様の部材であり、左右方向両端部にフォーク支持部、左右方向中央部にボルト１１ｃの取付部（ナット部）が設けられている。
ヘッドパイプ８にはボルト１１ｃの軸受けが設けられており、ボルト１１ｃで連結されたトップブリッジ１１及びボトムブリッジ１２はヘッドパイプ８に対して回動自在になる。フォーク支持部１１ｂにはそれぞれフロントフォーク７の上部が通され、割締め等することでフロントフォーク７がトップブリッジ１１及びボトムブリッジ１２と固定される。

復元装置１０は空気バネを発生するための機構部分である本体機構部２０を備える。本体機構部２０は、空気バネケース２１を備え、空気バネケース２１から側方へ突出する取付突部２２がボルト２２ａにより、車体フレーム１のヘッドパイプ８近傍となる前端平坦部１ｂ上へ固定されている。
空気バネケース２１は上方へ開放された容器状をなし、フタ２８で覆うことにより内部に圧力室が形成されている。

また、空気バネケース２１とフタ２８間には、上下方向に軸線を配置した回動軸２３が軸線回りへ回動自在に支持されている。回動軸２３はボルト１１ｃとほぼ同軸上に配置され、その下端には第１リンク２４の一端が取付けられ、第１リンク２４の他端は斜め左前方へ突出し、ブリッジ本体部１１ａの上方にてピン２５により第２リンク２６の一端と連結されている。

第２リンク２６はブリッジ本体部１１ａの左右方向中央の前部に左右方向へ長く配設され、ピン２５と反対側の他端は、ボルト２７でブリッジ本体部１１ａ上へ固定されている。これにより、トップブリッジ１１の回動が第１リンク２４及び第２リンク２６を介して回動軸２３へ伝達され、回動軸２３をトップブリッジ１１と連動して同期回動させるようになっている。
このように、リンク機構を介して回動軸２３をトップブリッジ１１と連結させると、回動軸２３を直接ボルト１１ｃと連結した場合に比べて、レバー比を大きくして、トップブリッジ１１から回動軸２３へ伝達される回動トルクを大きくすることができる。

図３は復元装置１０の構成を示し、ＡはＣのＡ−Ａ線断面、ＢはＣのＢ−Ｂ線断面図である。ＣはＡにおけるＣ−Ｃ線に相当する復元装置１０の断面図である。
Ａに示すように、空気バネケース２１内には扇形をした圧力室３０が設けられ、回動軸２３が圧力室３０における扇の要に相当する部分に上下方向へ通され、その一端２３ａは空気バネケース２１のフタ２８に形成された凹部内へ回動自在に嵌合している。回動軸２３の他端２３ｂは空気バネケース２１の裏面へ突出し、ここで第１リンク２４の一端部と一体回動可能に連結されている。

圧力室３０内には、一端を回動軸２３と一体化されて、回動軸２３と一体に回動するベーン３１が設けられる。ベーン３１は圧力室３０内を左室３２と右室３３とに区画する可動隔壁であり、回動軸２３と反体側の突出端３１ａは、その回動軌跡円に沿う圧力室３０の弧状壁３０ａの内周面に近接する。
左室３２と右室３３はベーン３１の回動により相補的に容積が増減される容積可変室である。

圧力室３０内には予め高圧空気が充填されている。この高圧空気は、ベーン３１の回動により回動方向へ圧縮されると、ベーン３１の回動を阻止して押し戻す復元力を発生するための空気バネとして機能する。
したがって、ベーン３１の回動方向により、左室３２又は右室３３のいずれか側の高圧空気が圧縮されることになる。

但し、図３のＣに明らかなように、ベーン３１と圧力室３０の内壁間には所定の空隙２９があるため、この空隙２９により左室３２と右室３３は連通しており、ベーン３１の回動速度（角速度）が所定未満の比較的ゆっくりした速度のときは、圧力室３０の高圧空気は左室３２と右室３３の間を自由に移動して圧縮をされない。この所定の速度は自由に設定できる。

左室３２には第１吐出口３２ａと第１流入口３２ｂが設けられ、右室３３には第２吐出口３３ａと第２流入口３３ｂが設けられている。
第１吐出口３２ａと第２吐出口３３ａは第１連通路４１で連結されている（図３のＡ）。

第１連通路４１には、第１吐出口３２ａ及び第２吐出口３３ａとの間に、それぞれ第１チェックバルブ４１ａ，４１ｂが設けられている。第１チェックバルブ４１ａ，４１ｂはそれぞれ第１吐出口３２ａ及び第２吐出口３３ａからの流出のみを可能とし、逆流を阻止するように配置される。

第１流入口３２ｂと第２流入口３３ｂは第２連通路４２で連結されている（図３のＡ・Ｃ）。第２連通路４２は各第１流入口３２ｂと第２流入口３３ｂ側にそれぞれからの流出を阻止し、流入を可能にする第２チェックバルブ４２ａ，４２ｂが設けられている（図３のＢ）。
さらに、第２連通路４２には、第３連通路４３が連結され、第３連通路４３は第４連通路４４及び第１連通路４１へ連結されている。

これらの第１〜第４連通路は、空気バネケース２１の肉厚方向（回動軸２３の軸線方向）において上下に隔てられて設けられ、いわば２階建て構造になっている。すなわち、第１連通路４１が図３のＡに示す上層に形成され、第２〜第４連通路４２〜４４が図３のＢに示す下層に形成されている。
但し、第３連通路４３及び第４連通路４４は上下方向の連通路を介して第１連通路４１へ連通接続している。また、第２連通路４２も図では見えないが上下方向の連通路を介して第１流入口３２ｂと第２流入口３３ｂへ連通接続している。

左右の第１チェックバルブ４１ａ，４１ｂ間における第１連通路４１の中間部にはメインバルブ４５が設けられ、第１連通路４１のメインバルブ４５を挟む左右間の空気移動を遮断又は連通状態に切り換えるようになっている。この切り換えはリニアソレノイド４６により行われる。
なお、第３連通路４３の第１連通路４１に対する接続部はメインバルブ４５の近傍になっている。

メインバルブ４５による遮断は、第１連通路４１のメインバルブ４５を挟む左右間の空気移動を禁止する全閉状態であり、左室３２と右室３３間における高圧空気の移動を禁止する。連通は、上記左右間の空気移動を完全に自由にする全開状態と、ある程度の制限をする半開状態とがある。半開時における流量は全閉と全開の間で自由に設定できる。このメインバルブ４５の切り換えは、本体機構部における空気バネの効きを調節するためであり、この調節は車速に応じた路面判定（後述）に従って行われる。

第４連通路４４にはリリーフバルブ４７が設けられ、第４連通路４４が所定の空気圧以上となったとき、リリーフバルブ４７が開いて高圧空気を第１連通路４１から第２連通路４２へ逃がして空気圧を所定以下に保つようになっている。

また、第２連通路４２にはアキュームレータ５０が接続されている（図３のＢ）。アキュームレータ５０は、圧力室３０に対する空気圧補償装置であり、第２連通路４２を介して左室３２と右室３３へ連通し、これらの室内におけるエア圧が所定のレベルまで低下すると、アキュームレータ５０から高圧空気を補充して、空気バネの効きをある程度の高レベルに維持するようになっている。

アキュームレータ５０は、シリンダ５１内を摺動自在のピストン５２で高圧空気室５３とバネ室５４に区画し、高圧空気室５３を第２連通路４２へ連通接続させるとともに内部へ高圧空気を充填し、バネ室５４にはバネ５５を収容して所定のセット荷重で支持したものである。

このアキュームレータ５０は、高圧空気の温度変化に対して自動補償でき、高圧空気の温度が上昇すると、高圧空気室５３のエア圧が上昇するので、この上昇分に見合うだけピストン５２がバネ５５に抗して仮想線で示すように移動し、高圧空気室５３の容積を拡大してエア圧の上昇分を解消させることでエア圧を所定に維持するようになっている。

図４は復元装置１０の構成図である。復元装置１０は、本体機構部２０、コントロール部６０、センサー部６１及びストロークセンサー部６２を備える。本体機構部２０は上述した空気バネを発生するための機構部分であり、高圧空気の回路は図３における構造の等価回路を示してある。
この等価回路に示すように、メインバルブ４５により第１連通路４１を遮断すると、ハンドルの回動に連動してベーン３１が回動することにより、左室３２と右室３３に容積変化が生じても、左室３２と右室３３間における高圧空気の移動を禁止することにより、圧縮側におけるエア圧を高めて空気バネにより復元力を発生させ、ハンドルを中立位置へ戻すようにする。

メインバルブ４５により第１連通路４１を連通させると、左室３２と右室３３間における高圧空気の移動が許容されるので、ハンドルの回動に連動してベーン３１が回動することにより、左室３２と右室３３に容積変化が生じても、左室３２又は右室３３の高圧空気はあまり圧縮されず、遮断時のように大きな空気バネを発生しない。なお、全開時にはほとんど空気バネを発生せず、ハンドルを軽快に操舵できるので、操舵フィーリングを自然なままにすることができる。半開時には多少の空気バネを発生させ、直進性維持を補助できる。

コントロール部６０は、リニアソレノイド４６を制御する部分であり、コントローラとしてＥＣＵ７０を備える。ＥＣＵ７０はバッテリ７１から電源を供給され、センサー部６１における車体速度センサー７２から車体速度信号Ｖ、ストロークセンサー部６２からのフロントフォークのストローク信号ＳＴ並びに復元装置１０に設けられた装置全体のスイッチ７３からのＯＮ・ＯＦＦ信号に基づいて、メインバルブ４５のポジションを決定し、リニアソレノイド４６を駆動制御する。車体速度センサー７２は車両のスピードメータと共用できる。

なお、ＥＣＵ７０は、ストロークセンサー部６２からのストローク信号ＳＴにより所定時間におけるストローク変化を検出し、さらに単位時間当たりのストローク変化をストローク変化速度として算出し、これを路面判定の基準に用いてメインバルブ４５のポジション決定をすることもできる。

図５は、メインバルブ４５のポジション切り換えを示す。メインバルブ４５は本体部４５ａ、バネ４５ｂ、ボール４５ｃを備え、本体部４５ａとボール４５ｃ間に形成される弁側通路４５ｄの開度をボール４５ｃの本体部４５ａに対する押し込み量で変化させるようになっている。
弁側通路４５ｄはメインバルブ４５を挟む第１連通路４１の左右部分と連通しており、弁側通路４５ｄの開度を変化させると、第１連通路４１における高圧空気の移動を制御し、左室３２又は右室３３における空気バネの発生を変化させて、復元力を調整できる。

この例における開度変化は、ボール４５ｃを最も大きく本体部４５ａから離間させて弁側通路４５ｄの通路断面積を最大にした全開状態のＡポジション、半開状態のＮポジション、ボール４５ｃで弁側通路４５ｄを塞いだ全閉状態のＢポジションのいずれかに切り換えるようになっている。
このポジション切り換えは、リニアソレノイド４６のアクチュエータ４６ａの伸縮により行われる。アクチュエータ４６ａの伸縮量は、ＥＣＵ７０によるリニアソレノイド４６の制御駆動により行われる。

図６は、このポジション切り換えにおける制御テーブルをＡ、ポジションによるハンドル回動トルクとハンドル回動角度の関係をＢに示す。
Ａにおいて、フロントフォーク７のストローク（伸び）と車速に基づき、各ポジションが決定される。すなわち、ストローク及び車速とは、それぞれにしきい値が設けられ、ストロークは大きなしきい値ＳＴ１と、小さなしきい値ＳＴ２とが設定される。また、車速は、低速・中速・高速に区分され、それぞれの境界値がＶ１及びＶ２である。

これは、単位時間当たりのストロークの変化量であるストロークの変化速度により悪路判定が可能であり、ストロークの変化速度の大きな状態は悪路であること、車速に応じて復元力の大きさを変化させるべきであるという知見に基づくものである。

すなわち、ストロークが大きなしきい値ＳＴ１よりも大きいとき（ＳＴ＞ＳＴ１）はストロークの変化速度も所定の基準値よりも大きくなるので、悪路と判定される。そうでない場合は良路と判定される。悪路走行では復元力を大きくすることが求められる。
但し、良路と判定の場合であっても、小さいしきい値ＳＴ２よりストロークが小さいとき（ＳＴ＜ＳＴ２）は、ストロークの変化速度が小さいため、復元力を必要とせず、これを抑えるべきであり、中間のＳＴ２＜ＳＴ＜ＳＴ１となる範囲はある程度の復元力を必要とする領域である。

なお、大きなしきい値ＳＴ１は、車速に応じて右上がり変化する直線をなし、車速が上がるほどしきい値ＳＴ１のストローク量も大きくなる。一般的に同じ条件の路面であっても、車速が上がるにつれてフロントフォークのストロークは増大する傾向にあるが、車速が増すと直進性が増大するため、ふらつき防止の制御をする必要性が減少する傾向があるためである。
また、小さなしきい値ＳＴ２も、車速に応じて右上がり変化する直線をなす。但し、ＳＴ１よりも傾きは小さい。

また、低速域（Ｖ＜Ｖ１）は、低速走行時のふらつきを低減させるために復元力を増大させる必要がある範囲である。逆に、高速域では復元力を抑えてハンドル操作を軽くする必要がある範囲である。
中速域は、ある程度の復元力を発生させることが望ましい範囲である。

そこで、ＳＴ＞ＳＴ１及び低速域は、復元力を必要とする領域のためＢポジションとする。
ＳＴ＜ＳＴ１及び中速域以上ではある程度の復元力を必要とする領域のためＮポジションとする。
但し、ＳＴ＜ＳＴ２でかつ高速域の場合は、復元力を必要とせず、むしろ発生を抑えるべき領域のためＡポジションとする。
このようにして、ポジション決定に関する制御テーブルが完成される。

なお、図中のＳＴ０は、１ＧＳＴ（静止荷重時のストローク）の基準値であり、車体積載量が標準時のものである。実際には搭乗者数や荷物量の変化に伴う積載量の変動により１ＧＳＴが変化するので、ＳＴ１及びＳＴ２がＳＴ０を基準とする相対量であれば、積載量の変動により補正が必要である。

そこで、積載量の状態は、静荷重時における前後分担荷重変化によるフロントフォークのストローク変化によりそのときのストロークと（ＳＴ０）との差により判定できるので、実際の１ＧＳＴが仮想線のように変化すれば、この変化分△だけ、ＳＴ１及びＳＴ２もそれぞれ仮想線のように平行移動すれば補正できる。

図６のＢは、ポジションによるハンドル回動トルク（縦軸）とハンドル回動角度（横軸）の関係を示す。一般にハンドル回動角度とハンドル回動トルクは相関関係にある。特に、本願発明においては、空気バネを関与させるため、ポジションによりハンドル回動角度とハンドル回動トルクの比例関係が変化する。Ａポジションでは、空気バネによる復元力が発生しないため、ハンドル回動トルクは小さくなり、最も寝た直線ａのようになる。

Ｎポジションではある程度の空気バネによる復元力が発生してトルクを増大させるため、ハンドル回動トルクは直線ａよりも大きな傾きの直線ｎに沿ったものになる。この場合、ハンドル回動角度の変化に対してハンドル回動トルクの変化が小さくなるような設定になっている（直線ｎの傾きが４５°よりも小）。

Ｂポジションでは、直線ｎよりも大きな急角度の傾き（４５°よりも大）の直線ｂに沿ったものになり、ハンドルの回動角度よりもハンドルの回動トルクが大きくなる。これは、空気バネによる大きな復元力が得られるためであり、その結果、ハンドルのふらつきが抑制されるようになる。

次に、各ポジションに応じた本体機構部の作動を説明する。
図７はメインバルブ４５が第１連通路４１を全閉するＢポジションの作動を示し、Ａは左旋回、Ｂは右旋回を示す。
まず、Ａにおいて、ハンドル９が左へ旋回すると、トップブリッジ１１が反時計回りに回動するので、第２リンク２６，第１リンク２４を介して回動軸２３及びベーン３１が反時計回りに回動する。

すると、ベーン３１により、右室３３内の高圧空気が圧縮されて高圧側となり、左室３２は容量拡大により低圧側となる。
このとき、圧縮された右室３３内の高圧空気は、第２吐出口３３ａから第１連通路４１へ流出しようとするが、第１連通路４１はメインバルブ４５で閉じられているため、第１チェックバルブ４１ｂを通過したところでメインバルブ４５により止められる。

また、第２流入口３３ｂは第２チェックバルブ４２ｂが流入専用であるため、ここから第２連通路４２へ流出することはない。
したがって、右室３３内の高圧空気は左室３２側へ移動できずに圧縮されるため、大きな空気バネが発生し、これが大きな復元力になってベーン３１を中立側へ押し戻し、その結果、ハンドルを中立位置へ戻すので、ハンドル９のふらつきを阻止して直進走行を維持するよう補助できる。

Ｂは右旋回時を示し、ベーン３１が時計回り方向へ回動するため、左室３２が高圧側となり右室３３が低圧側となる。
これにより、左室３２の高圧空気は、第１吐出口３２ａから第１連通路４１へ流出しようとするが、第１連通路４１はメインバルブ４５で閉じられているため、第１チェックバルブ４１ａを通過したところでメインバルブ４５により止められる。

また、第１流入口３２ｂは第２チェックバルブ４２ａが流入専用であるため、ここから第２連通路４２へ流出することはない。
したがって、左室３２内の高圧空気は右室３３側へ移動できずに圧縮されるため、大きな空気バネが発生し、ベーン３１を中立側へ押し戻し、その結果、ハンドルを中立位置へ戻すので、ハンドル９のふらつきを阻止して直進走行を維持するよう補助できる。

なお、右旋回及び左旋回のいずれでも、圧力室３０のエア圧が所定よりも低下したときは、アキュームレータ５０から第２チェックバルブ４２ａ又は４２ｂを介して左室３２又は右室３３へ高圧空気を補充する。これにより、圧力室３０は所定のエア圧を維持して大きな空気バネを発生することができる。

このとき、第２チェックバルブ４２ａ又は４２ｂは、それぞれ左室３２又は右室３３の第１流入口３２ｂ又は第２流入口３３ｂへ向かう高圧空気の移動を許容するので、アキュームレータ５０による速やかな高圧空気の補充が可能になり、アキュームレータ５０がエア圧変動を補償している。

図８はメインバルブ４５が第１連通路４１を全開するＡポジション時における動作説明図であり、Ａは左旋回、Ｂは右旋回の状態を示す。
Ａにおける左旋回時には、ベーン３１が反時計回りに回動して右室３３側が高圧、左室３２側が低圧となる。
すると、メインバルブ４５が開いて第１連通路４１は連通状態になっているから、右室３３内の高圧空気は、第２吐出口３３ａより出て、第１チェックバルブ４１ｂを通過して第１連通路４１へ流出する。第１連通路４１へ流出した高圧空気は、さらに第３連通路４３から第２連通路４２へ入る。第２連通路４２では、低圧側の第２チェックバルブ４２ａを通って第１流入口３２ｂから左室３２へ入る。

このため、高圧空気は、第２吐出口３３ａ→第１連通路４１→第３連通路４３→第２連通路４２→第１流入口３２ｂと、流れる。
このとき、メインバルブ４５がＡポジションで十分に大きく開いているので、右室３３から左室３２へ高圧空気がスムーズに流れ、空気バネは殆ど発生せず、そのため、復元力も発生せずハンドルの回動トルクを低減させる。

Ｂは右旋回時であり、ベーン３１は時計回りに回動し、高圧空気は、第１吐出口３２ａから第１チェックバルブ４１ａを通過して第１連通路４１を経て第３連通路４３から第２連通路４２へ流れる。さらに、低圧側の第２チェックバルブ４２ｂを通って第２流入口３３ｂから右室３３へ入る。すなわち、高圧空気は、第１吐出口３２ａ→第１連通路４１→第３連通路４３→第２連通路４２→第２流入口３３ｂ、と流れ、左旋回時と同様に空気バネは殆ど発生せず、そのため、ハンドルの回動トルクを低減させる。
なお、左旋回又は右旋回のいずれでも、アキュームレータ５０によるエア圧の補償はＢポジション時と同様に行われる。

次に、ＥＣＵ７０によるリニアソレノイド４６の制御を図９及び図１０のフローチャートにより説明する。
図９は第１実施例であり、まず、リニアソレノイド４６をノーマル状態（Ｎポジション）とする（Ｓ１）。
続いて、スイッチ７３のオン・オフ操作を判断し（Ｓ２）、スイッチ７３がオンであれば（ＳＷ＝ＯＮ）、リニアソレノイド４６を駆動してメインバルブ４５をＢポジションにする（Ｓ３）。速度を判断しない段階では基本的にＢポジションを設定するためである（図６Ａ参照）。
なお、Ｓ２でスイッチ７３がオフであればＳ１へ戻って、スイッチ７３のオンを待つ。

次に、Ｓ４にてフロントフォークのストロークにより路面判定を行う。まず、ストローク量ＳＴが大きいしきい値ＳＴ１よりも小さいかを判断し（ＳＴ＜ＳＴ１）、ＹＥＳであってかつストローク変化速度に基づく路面判定が良路であれば、Ｓ５へ進む。ＮＯのとき、すなわちＳＴ＞ＳＴ１又は悪路判定及びＳＴ＞ＳＴ１かつ悪路判定のときは、Ｂポジションを維持してＳ２へ戻る（Ｓ４）。

続いて、車速Ｖについて、しきい値Ｖ１と大小比較し、Ｖ＞Ｖ１か否か判定する。このとき、Ｖ＞Ｖ１であれば中速域であり、かつＳＴ＜ＳＴ１であるから、ポジションテーブル（図６のＡ）におけるＮポジションに合致する。そこでＮポジションと決定してメインバルブ４５を作動させてＮポジションに切り換える（Ｓ６）。ＮＯならば、Ｖ＜Ｖ１であって低速域であるから、ポジションテーブルではＢポジションであり、Ｂポジションを維持してＳ４へ戻る。

Ｓ６に続いてＳ７にて、ストロークを小さなしきい値ＳＴ２と大小比較し、ＳＴ＜ＳＴ２（ＹＥＳ）であり、かつストローク変化速度に基づく路面判定が良路であれば、ポジションテーブルでＡポジションに相当する可能性があるからＳ８へ進む。ＮＯならば、ＳＴ＞ＳＴ２又は悪路判定もしくは双方であって、ポジションテーブルでＮポジション又はＢポジションに相当するから、ＮポジションのままＳ４へ戻る。

Ｓ８は、車速判断であり、車速Ｖが大きいしきい値Ｖ２より大きいか否か、Ｖ＞Ｖ２を判断する。ＹＥＳならば高速域と判定し、ポジションテーブルでは、Ａポジションに相当するのでＳ９へ進み、メインバルブ４５をＡポジションに切り換え、その後、Ｓ７へ戻り、再び、ストローク及び車速の比較を反復する。

Ｓ８にてＮＯの場合は、Ｖ＜Ｖ２であって、中速域以下であるから、Ｓ４へ戻して再び、Ｎポジション又はＢポジションであるか判断する。ここでＹＥＳならば、Ｎポジションを維持してＳ５以降を続行する。
ＮＯの場合は、悪路判定になり、Ｓ２へ戻してからＳ３のＢポジションへ切り換え、Ｓ４以下の処理を続行する。

図１０は、ＥＣＵ７０における第２実施例のフローチャートを示す。この実施例は、ポジション決定において、前実施例のストロークと車速に加えて、操舵角の大きさを加えたものである。操舵角の大きさは、操舵角度センサーによって検出でき、この検出値に基づいてハンドルの振られ状態を判定することができる。操舵角度センサーはセンサー部６１に追加され、その検出値はＥＣＵ７０へ送られ、ＥＣＵ７０はこの検出値に基づいて単位時間当たりの操舵角変化量である操舵角速度を算出する。さらに、予め所定以上のハンドルの振れを制限すべき制限角速度が設定されており、この制限角速度以内か超えたかを判断して、結果をポジション決定に加えるようになっている。

図１０のフローチャートは、図９のフローチャートに対応し、Ｓ１１〜１９は、図９のフローチャートにおけるＳ１〜９と、Ｓ１４と１７を除き同じ内容である。そこで、相違する処理する点を説明する。まず、Ｓ１４はストロークＳＴ＜ＳＴ１の比較及び良路判定か否かに加えて、操舵角速度が制限角速度内か否かを加重して判断する点で対応するＳ４と相違する。このため、本実施例では、ＳＴ＜ＳＴ１及び良路判定なる条件を満たしても、操舵角速度が制限角速度を超えていれば、Ｓ４のようにポジション切り換えのためにＳ５へ進むようなことがなく、Ｓ１２へ戻されてＢポジションを維持される。

Ｓ１７も同様であって、ＳＴ＜ＳＴ２及び良路判定なる条件を満たしても、操舵角速度が制限角速度を超えていれば、Ｓ７のようにポジション切り換えのためにＳ８へ進むようなことがなく、Ｓ１４へ戻されてＮポジションを維持するか、Ｂポジションに切り換えられる。
但し、Ｓ１４及び１７において、操舵角速度が制限角速度内であれば、Ｓ４及びＳ７同様に、次のＳ１５、Ｓ１８へ進み、Ｂ→Ｎ又はＮ→Ａへのポジション切り換えが判断される。

このように、本実施例では、ポジション決定の条件に操舵角速度が制限角速度内か否かの判断を加えたので、ストロークによる接地状態の判断に加えて、ハンドルの振られ状態を併せて判断できることになり、操舵角速度が速いときは操舵角速度が遅いときよりもメインバルブ４５の開度をＢ又はＮと小さくして、ハンドルの復元力を大きくすることができる。したがって、センサーの追加によるポジション切換制御の精度を向上させ、ハンドルの振られる速度を検出してハンドルを素早く復元させることができる。

なお、本願発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。
例えば、本体機構部２０の構成をよりシンプルにすることができ、圧力室３０の左室３２と右室３３を第１連通路４１のような１本の連通路で接続し、その途中に復元力調整弁を配置して、走行状態に応じて復元力調整弁を制御してもよい。このとき、復元力調整弁は単なる開閉のみか、開閉に加えて開度調整機能を備えるものでもよい。このようにすれば、最もシンプルな操舵復元装置を実現できる。
ここで、復元力調整弁は、メインバルブ４５に限らず、種々の公知構造を利用でき、またその調整駆動もリニアソレノイド４６に限らず、種々な駆動手段を利用できる。

さらに、フロントフォーク７等のストロークセンサー部６２の検出したストローク量に基づいてストロークの速度を算出し、このストロークの速度に基づいて復元力を調整してもよい。この場合、ストロークの速度が速いときにストロークの速度が遅いときより復元力調整弁の開度を小さくして復元力を大きくする。
このように、ストロークの大きさではなく、ストロークの速度に基づいて復元力を調整すると、ストローク速度により悪路判定が正確になるので、悪路走行時における復元力制御がより正確になる。

また、実施形態において、圧力室３０内に充填される高圧空気は、他の適宜気体に変更できる。圧縮性の気体であれば気体バネとして機能できる。但し、高圧空気は扱いが容易で低コストのため好ましいものである。
そのうえ、上記実施形態では、メインバルブのポジションを３段階で制御していたが、２段階（すなわちオン・オフ）や４段階以上で変更した制御テーブルを作成することもできる。

さらに、図１０の別実施例のように、センサー部６１に車両の状態を判定する他のセンサーを追加して制御の精度を高める場合には、種々なセンサーが可能であり、スロットル開度センサーを用いれば加速状態を判定できる。同様なことはエンジンの回転数センサーやギヤポジションセンサーが可能である。また、ステアリングトルクセンサーを用いれば、運転者側からの人による操舵系入力を判定できる。

また、上記実施形態は、車速とフロントサスペンション（フロントフォーク）のストロークに基づくことを基本にしていたが、フロントサスペンションに代えてリヤサスペンションのストロークを用いることができる。さらには、フロントサスペンションとリヤサスペンションのストロークを両方用いてもよい。さらに、サスペンションのストロークに代えて、加速度をセンシングしてもよい。これらのセンサーはストロークセンサー部６２を構成する。
また、ステアリングの操舵角度をセンシングすることに加えて、操舵系の状態を把握してフィードバック制御することにより、制御の精度を上げることもできる。

このフィードバック制御には、スロットル開度、エンジンの回転数、ギヤポジション情報等の走行状態を把握するものや、ステアリングトルクセンサーによる、人による操舵系に対する力の入れ具合を把握するものを利用して精度を上げることができる。

１０：復元装置、１１：トップブリッジ、２０：本体機構部、２１：空気バネケース、３０：圧力室、３１：ベーン、３２：左室、３３：右室、４１：第１連通路、４２：第２連通路、４３：第３連通路、４５：メインバルブ、４６：リニアソレノイド、５０：アキュームレータ、６０：コントロール部、６１：センサー部、６２：ストロークセンサー部、７０：ＥＣＵ

Claims (5)

1. 車体に操舵系部材を走行可能に取付け、これらの車体と操舵系部材との間に操舵系部材を直進方向へ戻す力を発生する復元装置（１０）を介設した車両において、
   前記復元装置（１０）は、高圧の気体が圧入される圧力室（３０）と、
   その圧力室内を複数の室（３２・３３）に区画するとともにハンドルと連動して回動する隔壁（３１）と、
   前記区画された複数の室（３２・３３）を連通する連通路（４１）と、
   この連通路（４１）を少なくとも開閉自在にする復元力調整弁（４５）とを備えることを特徴とする操舵復元装置。
2. 前記復元力調整弁（４５）は、前記連通路（４１）に連通する弁側通路（４５ｄ）を備え、この弁側通路の開度を可変としたことを特徴とする請求項１に記載した操舵復元装置。
3. 車速検出手段（７２）を備え、その出力により、車速が遅いときに車速が速いときより前記復元力調整弁の開度を小さくし、復元力を大きくしたことを特徴とする請求項２に記載した操舵復元装置。
4. サスペンション（７）のストローク検出手段（６２）を備え、その出力により、ストローク速度が大きいときにストローク速度が小さいときより前記復元力調整弁（４５）の開度を小さくし、復元力を大きくしたことを特徴とする請求項２又は３に記載した操舵復元装置。
5. 操舵系の操舵角検出手段を備え、その出力により、操舵角速度が速いときに操舵角速度が遅いときより前記復元力調整弁（４５）の開度を小さくして、復元力を大きくしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載した操舵復元装置。

Images