JP4339021B2 - スイングアーム式懸架装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、車輪を軸支するスイングアーム及びこれに取り付けられるクッションユニットを備えたスイングアーム式懸架装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動二輪車等に用いられるスイングアーム式懸架装置の中には、例えば車体の最低地上高を十分に確保するために、クッションユニットの下端部がスイングアームに連結され、クッションユニットの上端部がリンク機構を介して車体側に連結されるものがある(例えば、特許文献1参照。)。これは、車体側にその略中間部が揺動可能に支持されるアームの後側の一端部にスイングアームから延びるロッドが連結され、アームの前側の他端部にはクッションユニットの上端部が連結される。これにより、スイングアームが上方に揺動すると、ロッドを介してアームが揺動し、クッションユニットがその上端部が押し下げられてストロークする。
【0003】
【特許文献1】
実公昭59−33743号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなスイングアーム式懸架装置では、アームを支持するために車体側である車体フレームをクッションユニットよりも後方に延長する必要があり、結果的に車体フレームが延長した分だけ車体重量が増加することとなるため、このような不都合の改善が課題となっている。
そこでこの発明は、クッションユニットの上端部がリンク機構を介して車体側に連結される場合でも車体重量の増加を抑えることができるスイングアーム式懸架装置を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段として、請求項1に記載した発明は、車体側(例えば実施の形態におけるピボットプレート13)のピボット軸(例えば実施の形態におけるピボット軸14)にスイングアーム(例えば実施の形態におけるスイングアーム21)の一端部が支持され、他端部には後輪(例えば実施の形態における後輪22)が支持され、前記車体側と後輪との間に配置されたクッションユニット(例えば実施の形態におけるクッションユニット23)の上端部が上部リンク機構(例えば実施の形態における上部リンク機構24)を介して前記車体側に取り付けられる自動二輪車のスイングアーム式懸架装置(例えば実施の形態におけるスイングアーム式懸架装置20)において、前記スイングアームは一体に連結された左右一対のアーム部(例えば実施の形態におけるアーム部52,52)を有し、前記クッションユニットは前記アーム部の間であって後輪の前方に配置されており、前記上部リンク機構が、クッションユニットの上端部に一端部が連結され他端部がスイングアームの上部に連結される上部アーム(例えば実施の形態における上部アーム25)と、該上部アームと前記車体側とに渡る上部ロッド(例えば実施の形態における上部ロッド26)とを備え、該上部ロッドの前端部が車体側のピボット軸よりも上方の部位に連結されると共に、車体側の後方に位置する上部ロッドの後端部が前記上部アームの略中間部に連結され、前記クッションユニットの下端部が下部リンク機構(例えば実施の形態における下部リンク機構27)を介して前記車体側に取り付けられ、前記下部リンク機構は、前記スイングアームの下部に連結される第一リンク(例えば実施の形態における第一リンク28)と前記車体側のピボット軸よりも下方の部位に連結される第二リンク(例えば実施の形態における第二リンク29)とが互いに連結されてなり、前記第一リンクと第二リンクとの少なくとも一方に前記クッションユニットの下端部が連結されることを特徴とする。
【0006】
この構成によれば、上部リンク機構の一部をなす上部ロッドを有効利用することで、車体側の後方で上部アームが支持される。そして、スイングアームが揺動すると、上部ロッドの後端部を中心として上部アームが揺動してクッションユニットの上端部が押し下げられる。
【0008】
また、上部及び下部リンク機構によりクッションユニットをその上下方向から押圧しストロークさせることができるため、スイングアームの揺動ストローク量に対するクッションユニットのストローク量を増加させることができる。
請求項2に記載した発明は、前記クッションユニットが、前記スイングアームの前記一対のアーム部を連結するクロスメンバ(例えば実施の形態におけるクロスメンバ55)の後方に配置されることを特徴とする。
この構成によれば、スイングアームの揺動中心であるピボット軸からクッションユニットまでの距離を長くすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係るスイングアーム式懸架装置を備えた自動二輪車の側面図である。本図に示すように、自動二輪車1の前輪2を軸支するフロントフォーク3はステアリングステム4を介して車体フレーム5のヘッドパイプ6に操舵可能に取り付けられる。車体フレーム5のメインフレーム7の下部にはエンジン及び変速機からなる車体側としてのパワーユニット8が取り付けられ、メインフレーム7の上部には燃料タンク9が取り付けられる。また、メインフレーム7の後部に接続されるシートレール10の上部には運転者用のシート11及び後部搭乗者用のピリオンシート12が各々取り付けられる。そして、メインフレーム7の後端部から下方に延びる車体フレーム5のピボットプレート(車体側)13にはスイングアーム式懸架装置20が取り付けられる。
【0010】
スイングアーム式懸架装置20は、ピボットプレート13に設けられたピボット軸14に前端部が揺動可能に取り付けられ後端部には後輪(車輪)22が回転可能に取り付けられるスイングアーム21と、スイングアーム21及びピボットプレート13に取り付けられ後輪22から車体側へ伝達される衝撃を吸収するクッションユニット23とを備え、クッションユニット23の上端部が、スイングアーム21の上方への揺動に伴いクッションユニット23の上端部を押し下げる上部リンク機構24を介して車体側に連結されると共に、クッションユニット23の下端部が、スイングアーム21の上方への揺動に伴いクッションユニット23の下端部を押し上げる下部リンク機構27を介して車体側に連結されるものである。そして、クッションユニット23がその上下端部を近接離反させるようストロークすることで、後輪22及びスイングアーム21から車体側へ伝達される衝撃が吸収されるようになっている。なお、ピボット軸14は後輪22の車軸(以下、後輪車軸ということがある)15と同様に車幅方向と平行に設けられる。
【0011】
図2に示すように、スイングアーム21の前端部近傍、つまりクッションユニット23よりも前方の上壁には上部ブラケット31が設けられ、この上部ブラケット31に後方に伸びる上部アーム25の前端部が第一連結軸41を介して回動可能に連結される。また、上部アーム25の後端部には、クッションユニット23の上端部が第二連結軸42を介して回動可能に連結される。上部アーム25の前後端部間の略中間部には上部ロッド26の後端部第三連結軸43を介して回動可能に連結され、上部ロッド26の前端部は、ピボットプレート13のピボット軸14よりも上方でかつ上部アーム25の前端部よりも上方に位置する上部取り付け部33に第四連結軸44を介して回動可能に連結される。そして、上部アーム25と上部ロッド26とが上部リンク機構24を構成している。ここで、上部ロッド26の後端部はピボットプレート13(車体フレーム5)の後端よりも後方に位置している。
【0012】
一方、スイングアーム21の前後方向での略中間部の下壁には下部ブラケット32が設けられ、この下部ブラケット32には第一リンク28が第五連結軸45を介して回動可能に連結される。第一リンク28は側面視略三角形状に形成され、各頂部が相手部品との連結部として構成されるもので、上部後側に位置する頂部に下部ブラケット32が連結されている。また、第一リンク28の上部前側に位置する頂部にはクッションユニット23の下端部が第六連結軸46を介して回動可能に連結される。第一リンク28の下部となる頂部には第二リンク29の後端部が第七連結軸47を介して回動可能に連結され、第二リンク29の前端部はピボットプレート13の下端部、つまりピボット軸14よりも下方に位置する下部取り付け部34に連結軸48を介して連結される。そして、第一リンク28と第二リンク29とが下部リンク機構27を構成している。なお、各連結軸41〜48はピボット軸14と平行に設けられる。
【0013】
図3に示すように、スイングアーム21は、並列に設けられる一対のアーム部52,52の前部をクロスメンバ55で連結して構成されるものである。具体的には、各アーム部52は後方に位置するほど車幅方向で緩やかに広がるように形成され、これらの下面には前後端に渡る補強フレーム53がそれぞれ接合される(図2参照)。そして、各アーム部52の前端部が車幅方向に延在するピボットパイプ54により結合され、かつピボットパイプ54の後方に設けられるクロスメンバ55により各アーム部52及び補強フレーム53の前部が結合されて、スイングアーム21が一体に構成される。また、クロスメンバ55の後方であって後輪22の前方にはクッションユニット23が配置される。つまり、クッションユニット23がクロスメンバ55よりも後輪22側に配置されている。このため、クッションユニット23と後輪22との間にはクロスメンバ55が設けられていない。
【0014】
また、図2に示すように、クッションユニット23は、シリンダ58が上側でシリンダ58内のピストン(図示略)と共にストロークするピストンロッド59が下側となるように配置されたダンパー(減衰装置)60と、シリンダ58の上端部及びピストンロッド59の下端部にそれぞれ設けられたフランジ部58a,59a間に所定の初期荷重となるようにセットされた懸架スプリング61とを有する。シリンダ58の上方にはクッションユニット23の上端部である上側連結部62が、ピストンロッド59の下方にはクッションユニット23の下端部である下側連結部63が各々設けられ、これら各連結部62,63を近接離反させるようにクッションユニット23がストロークする。このとき、ダンパー60も同時にストロークすることでクッションユニット23のストローク速度に比例した減衰力を発生させる。なお、64はシリンダ58内に充填されるクッションオイルのリザーブタンクである。
【0015】
クッションユニット23は、その上部がスイングアーム21の上面(アーム部52の上面)よりも上方に突出し、下端部(下側連結部63)がスイングアーム21の下面(補強フレーム53の下面)よりも下方に突出するように配置される。また、クッションユニット23は、その両端部の各連結軸42,46の中心を結ぶ長手方向(伸縮方向)の軸線23Aが略垂直となるよう、つまり上下方向と略平行となるように配置される。
【0016】
上部アーム25の前後端部間の略中間部位は上方に向かって突出形成され、この突出部分に上部ロッド26の後端部が連結される。つまり、第三連結軸43は、上部アーム25の第一及び第二連結軸41,42の中心を結ぶ軸線25Aよりも上方に変位するように設けられる。
下部ブラケット32は、クッションユニット23よりも後方、つまりピボット軸14及び下部取り付け部34よりも後方に配置される。そして、スイングアーム21の上方への揺動に伴い下部ブラケット32が上方へ移動すると、下部ブラケット32及び第五連結軸45と下部取り付け部34及び第八連結軸48との間の距離は増加することとなる。
【0017】
ここで、図2はスイングアーム式懸架装置20のクッションユニット23が最大伸び位置にある状態(全伸状態)を示し、この状態において、上部アーム25は、その前側よりも後側が上方に位置するよう前傾した姿勢で配置される。上部ロッド26とピボットプレート13とを連結する第四連結軸44は、第三連結軸43と略同一高さに設けられており、上部ロッド26の第三及び第四連結軸43,44の中心を結ぶ軸線26Aは前後方向と略平行となるように設けられる。
【0018】
一方、第一リンク28と下部ブラケット32及びクッションユニット23の下側連結部63とをそれぞれ連結する第五及び第六連結軸45,46は互いに略同一高さとなるように設けられる。また、第一及び第二リンク28,29を互いに連結する第七連結軸47は第五及び第六連結軸45,46よりも下方に配置されており、第一リンク28の第五及び第七連結軸45,47の中心を結ぶ軸線28Aと、第二リンク29の第七及び第八連結軸47,48の中心を結ぶ軸線29Aとが形成する角度Rは略直角とされる。
【0019】
次に、作用について説明する。
図4はスイングアーム式懸架装置20のクッションユニット23が最大縮み位置にある状態(全屈状態)を示す。なお、図中鎖線で示すスイングアーム21はクッションユニット23全伸状態での位置(図2における位置)を示す。
本図に示すように、スイングアーム21が車体側(車体フレーム5及びパワーユニット8)に対してピボット軸14を中心として後輪22を上方に移動させる方向に揺動すると、スイングアーム21と共に上部ブラケット31がピボット軸14を中心とする円弧に沿って斜め前上方へ移動し、下部ブラケット32がピボット軸14を中心とする円弧に沿って斜め後上方へ移動する。
【0020】
このとき、上部ブラケット31と共に上部アーム25の前端部がピボット軸14を中心として斜め前上方へ移動するが、上部アーム25の中間部が上部ロッド26と連結されていることから、上部アーム25の中間部が上部ロッド26を介してピボットプレート13に支持されていることとなる。その結果、上部ロッド26の後端部を中心として上部アーム25がその後端部を下方に変位させるように揺動する。
【0021】
また、下部ブラケット32と連結される第一リンク28も上方へ移動し、かつ第五連結軸45と第八連結軸48との間の距離が増加することで、第一リンク28及び第二リンク29が各軸線28A,29Aの形成する角度Rを開くように相対的に回動することとなり、結果として第六連結軸46が第五連結軸45よりも上方へ変位する。
【0022】
したがって、クッションユニット23の上端部は上部アーム25の後端部により下方に押し下げられる。一方、クッションユニット23の下端部は、第一リンク28の上方移動により押し上げられ、かつ第六連結軸46が第五連結軸45よりも上方へ変位することでさらに上方へ押し上げられる。これにより、クッションユニット23がその上下方向から押圧されてストロークし、ダンパー60により減衰されつつ懸架スプリング61により荷重が吸収される。
【0023】
図5はスイングアーム式懸架装置20における後輪車軸15の変位量とクッションユニット23のストローク量との関係を示すグラフである。なお、縦軸はクッションユニット23のストローク量を、横軸は後輪車軸15の上下方向の変位量を表す。
同図に示すように、クッションユニット23が最大伸び位置にある状態(全伸状態)から後輪車軸15が変位し始めた際には、クッションユニット23のストローク量は後輪車軸15の変位量の増加に伴いほぼ直線的に増加する。そして、後輪車軸15の変位量がさらに増加してクッションユニット23が最大縮み位置にある状態(全屈状態)に近づくと、後輪車軸15の変位量の増加に対するクッションユニット23のストローク量の増加の割合(レシオ)が次第に大きくなる。つまり、このスイングアーム式懸架装置20では、後輪車軸15が上方へ変位することに伴い、クッションユニット23のストローク量が次第に増加する、すなわち、クッションユニット23のストローク速度が増加するようになっている。これにより、クッションユニット23の縮み量が少ないとき(例えば乗車1G状態等)には減衰力が減少して乗り心地が良好となり、クッションユニット23の最大縮み位置付近では減衰力が増加してクッションユニット23の底付き防止等が図られている。
【0024】
上記実施の形態によれば、上部リンク機構24の一部をなす上部ロッド26を有効利用することで、ピボットプレート13の後方で上部アーム25が支持され、スイングアーム21が揺動した場合には、上部ロッド26の後端部を中心として上部アーム25が揺動してクッションユニット23の上端部が押し下げられる。このため、上部アーム25を支持するために車体フレーム5を後方に延出させたりする必要がなく、スイングアーム21の上方をコンパクトにすると共に車体フレーム5の重量増を抑えた上で、上部リンク機構24を介してクッションユニット23を効率良くストロークさせることができる。
【0025】
また、上部及び下部リンク機構24,27によりクッションユニット23をその上下方向から押圧しストロークさせることができるため、後輪車軸15の変位量(スイングアーム21の揺動ストローク量)に対するクッションユニット23のストローク量を増加させることができる。このため、減衰力の設定自由度を高めることができると共に、各リンク機構24,27にクッション荷重が分散されることで各リンク機構24,27に加わる負荷が軽減され、最適設計による軽量化を図ることができる。
【0026】
さらに、クッションユニット23がスイングアーム21のクロスメンバ55の後方に配置されることで、スイングアーム21の揺動中心であるピボット軸14からクッションユニット23までの距離が長くなり、後輪車軸15の変位量に対するクッションユニット23のストロークの割合を増加させることができる。このため、減衰力の設定自由度を高めることができると共に、この点でも各リンク機構24,27への負荷が軽減され、各リンク機構24,27の最適設計による軽量化を図ることができる。
【0027】
さらにまた、クッションユニット23がクロスメンバ55の後方に配置されることで、クロスメンバ55にクッションユニット23等のための挿通孔を設ける必要がなく、結果としてスイングアーム21の剛性を高めることができる。
また、クッションユニット23が略直立した姿勢で配置されるため、クッションユニット23の配置スペースの前後長を抑えてホイールベースの短縮を図ることができる。
【0028】
なお、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、例えば、上部リンク機構24及び下部リンク機構27の構成は一例であり、例えばクッションユニット23の下端部を第二リンク29に連結してもよく、さらに、第七連結軸47を共有して第一リンク28及び第二リンク29の両方に連結してもよい。
さらに、上部アーム25を後傾した姿勢で配置し、その前端部にはクッションユニット23を、後端部にはスイングアーム21の上部ブラケット31をそれぞれ連結するようにしてもよい。
さらにまた、パワーユニット8の後部にスイングアーム21や各リンク機構24,27をそれぞれ取り付けるようにしてもよく、同様に、車体フレーム5(ピボットプレート13)とパワーユニット8との少なくとも一方にスイングアーム21や各リンク機構24,27を取り付けるようにしてもよい。このとき、ピボットプレート13が車体フレーム5と別体であってもよい。
【0029】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項1に記載した発明によれば、上部リンク機構の上部ロッドにより車体側の後方で上部アームが支持されるので、上部アームを支持するために車体側を後方に延出させたりする必要がなく、スイングアームの上方をコンパクトにすると共に車体側の重量増を抑えた上で、上部リンク機構を介してクッションユニットを効率良くストロークさせることができる。
【0030】
また、上部及び下部リンク機構を用いることでスイングアームの揺動ストローク量に対するクッションユニットのストローク量を増加させることができるため、減衰力の設定自由度を高めることができると共に、各リンク機構にクッション荷重が分散されるため、各リンク機構の最適設計による軽量化を図ることができる。
【0031】
請求項2に記載した発明によれば、スイングアームの揺動中心であるピボット軸からクッションユニットまでの距離を長くすることができるため、クッションユニットのストロークの割合を増加させることができる。このため、減衰力の設定自由度を高めることができると共に、この点でも各リンク機構への負荷が軽減され、各リンク機構の最適設計による軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態における自動二輪車の側面図である。
【図2】 スイングアーム式懸架装置の側面図である。
【図3】 スイングアームの平面図である。
【図4】 スイングアーム式懸架装置のクッションユニット全屈状態を示す側面図である。
【図5】 クッションユニットのストローク量と後輪車軸の変位量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
8 パワーユニット(車体側)
13 ピボットプレート(車体側)
14 ピボット軸
20 スイングアーム式懸架装置
21 スイングアーム
22 後輪(車輪)
23 クッションユニット
24 上部リンク機構
25 上部アーム
26 上部ロッド
27 下部リンク機構
28 第一リンク
29 第二リンク
55 クロスメンバ
Claims (2)
- 車体側のピボット軸にスイングアームの一端部が支持され、他端部には後輪が支持され、前記車体側と後輪との間に配置されたクッションユニットの上端部が上部リンク機構を介して前記車体側に取り付けられる自動二輪車のスイングアーム式懸架装置において、
前記スイングアームは一体に連結された左右一対のアーム部を有し、前記クッションユニットは前記アーム部の間であって後輪の前方に配置されており、
前記上部リンク機構が、クッションユニットの上端部に一端部が連結され他端部がスイングアームの上部に連結される上部アームと、該上部アームと前記車体側とに渡る上部ロッドとを備え、該上部ロッドの前端部が車体側のピボット軸よりも上方の部位に連結されると共に、車体側の後方に位置する上部ロッドの後端部が前記上部アームの略中間部に連結され、
前記クッションユニットの下端部が下部リンク機構を介して前記車体側に取り付けられ、前記下部リンク機構は、前記スイングアームの下部に連結される第一リンクと前記車体側のピボット軸よりも下方の部位に連結される第二リンクとが互いに連結されてなり、前記第一リンクと第二リンクとの少なくとも一方に前記クッションユニットの下端部が連結されることを特徴とする自動二輪車のスイングアーム式懸架装置。 - 前記クッションユニットが、前記スイングアームの前記一対のアーム部を連結するクロスメンバの後方に配置されることを特徴とする請求項1に記載の自動二輪車のスイングアーム式懸架装置。
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