JP4766556B2 - 二輪車の乗員制止装置 - Google Patents

Description

本発明は二輪車の乗員制止装置に係り、特に、乗員の体格にかかわらず、その膝部で乗員を制止させる二輪車の乗員制止装置に関する。

自動二輪車において乗員の車体前方への移動を制止する技術として、特許文献１には、四輪自動車において乗員の下半身が車体前方へ移動することを制限することを目的として、車室インストルメントパネルの下部であって乗員の膝部と対向する位置に衝撃吸収部材を配置する技術が開示されている。
特許公報第２７０５７７５号

特許文献１の技術は、乗員の膝部前方に衝撃吸収部材を支持できる支持部材があることを前提とした技術であり、二輪車のように、乗員の膝部前方に支持部材がない車両には適用することが困難であった。

また、乗員の膝位置や衝撃吸収部材に加わる荷重の大きさは乗員の体格に応じて変化する。しかしながら、上記した従来技術では乗員の体格差が考慮されていなかったので、小柄あるいは体重の軽い乗員に合わせて衝撃吸収構造を設計すると、大柄あるいは体重の重い乗員に対して（その逆も同様）は制止効果が低減してしまうという技術課題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、二輪車における乗員の車体前方への移動を、乗員の体格にかかわらず効果的に制限できる二輪車の乗員制止装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明は、二輪車の乗員の車体前方への移動を制限する乗員制止装置において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
(1)ハンドルパイプを軸支するヘッドパイプに対して左右対称に配置され、下端部を車体フレームに片持ち支持された左右一対の第１支持部材と、前記第１支持部材の上端部で自身の上端部が荷重吸収部材を介して片持ち支持され、膝パッドを支持する左右一対の第２支持部材とを含み、前記膝パッドに加わる前向き荷重に応じて、前記第１支持部材の下端部近傍および前記荷重吸収部材が変形することを特徴とする。
(2)第１支持部材の下端部近傍の前部に、当該第１支持部材と交差して前記下端部近傍に当接されるクロス部材が配置されたことを特徴とする。
(3)第１支持部材が、ヘッドパイプの左右に対称配置された左右一対の第１棒状部材をその下端部と上端部との間の所定位置同士で第２棒状部材により相互に連結して全体として逆A字状に構成され、前記各第２支持部材の上端部が前記各第１棒状部材の上端部に、それぞれ前記荷重吸収部材を介して連結されたことを特徴とする。
(4)第１支持部材の各第１棒状部材は、前記第２棒状部材との連結部近傍で車体後ろ向きに湾曲していることを特徴とする。
(5)車体フレームのハンドルパイプ上部に搭載されたエアバック装置を含むことを特徴とする。

上記した特徴(1)によれば、乗員が大柄であって、膝パッドに第２支持部材の上端部から近い位置で前向き荷重が加わると、前向き荷重の入力点と第２支持部材の上端部との距離が短いので荷重吸収部材には小さな応力しか加わらないものの、この荷重が第１支持部材の上端部に伝達され、その下端部近傍に応力限界を超えるモーメントが生じれば、この下端部近傍が変形することで荷重を吸収できる。

これに対して、乗員が小柄であって、膝パッドに第２支持部材の上端部から遠い位置で前向き応力が加わると、前向き荷重の入力点と第２支持部材の上端部との距離が長くなって荷重吸収部材に大きなモーメントが加わるので、荷重吸収部材が第１支持部材の下端部近傍よりも先に変形することで応力を吸収できる。

上記した特徴(2)によれば、第１支持部材の過度の変形をクロス部材で防止できるようになる。

上記した特徴(3)によれば、前向き荷重が加わる第１支持部材の剛性を高めることができる。

上記した特徴(4)によれば、各第１棒状部材が湾曲部で変形し易くなるので、この湾曲部でも前向き荷重を吸収できるようになる。

上記した特徴(5)によれば、エアバックとの相乗効果により前向き荷重をさらに効果的に吸収できるようになる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の乗員制止装置を適用したスクータ型自動二輪車の側面図である。

車体フレーム１０は、ヘッドパイプ１１が前端部に固着されたメインフレームパイプ１２と、このメインフレームパイプ１２の後端部に直角かつ水平に固着されたクロスパイプ１３と、このクロスパイプ１３の両端部に前端がそれぞれ連設された左右一対のリヤフレームパイプ１４（１４Ｌ，１４Ｒ）とを主要な構成としている。

前記メインフレームパイプ１２は、ヘッドパイプ１１から後ろ下がりに傾斜したダウンフレーム部１２ａと、ダウンフレーム部１２ａの後端からほぼ水平にして後方へ延びたロアフレーム部１２ｂとを一体に連設して構成される。前記クロスパイプ１３は車体フレーム１０の左右方向に延設され、このクロスパイプ１３の中央部に前記メインフレームパイプ１２の後端部が直角に固着される。前記左右一対のリヤフレームパイプ１４は、前記クロスパイプ１３の両端部から後ろ上がりに延びるライズフレーム部１４ａと、このライズフレーム部１４ａの後端からほぼ水平にして後方に延びると共に後端部開口が相互に対向するように水平面内で彎曲するアッパーフレーム部１４ｂとを一体に連設して構成される。

前記ヘッドパイプ１１には、前輪Ｗｆを支持する操向部材としてのフロントフォーク１５が操向自在に支承され、フロントフォーク１５の上端には、ハンドル連結部材としてのハンドルパイプ２０を介して操向ハンドル１６が連結されている。前記リヤフレームパイプ１４の前部には、後輪Ｗｒの前方側に配置されたエンジンＥと、後輪Ｗｒの左側方に配置された無段変速機Ｍとから成るパワーユニットＰが上下方向への揺動自在に支承され、後輪ＷｒはパワーユニットＰの後部に軸支されている。後輪Ｗｒの上部左側にはエアクリーナ２９が配置されている。

パワーユニットＰの後部と左側のリヤフレームパイプ１４Ｌとの間にはリヤクッションユニット１７が設けられている。エンジンＥからの排気ガスを導く排気管１８がエンジンＥから後輪ＷＲの右側方側に延出されており、この排気管１８は、後輪Ｗｒの右側方に配置される排気マフラー１９に接続されている。

前記ヘッドパイプ１１の下方では、第１支持部材３１の下端部が連結されて片持ち支持されている。第１支持部材３１は湾曲部を備え、上端部に第２支持部材３２の上端部が片持ち支持され、この第２支持部材３２に左右一対の膝部パッド３０（Ｌ，Ｒ）が、乗員の膝部を指向する姿勢で装着されている。

この膝部パッド３０により、図２に破線で示したように、制動時等に慣性で乗員の下半身が前方へ移動しても、乗員の膝部が膝パッド３０で押さえられ、それ以上の移動が阻止されるので、乗員の前方への移動が所定範囲内に制限される。また、本実施形態では膝パッド３０に所定の基準値を超える前方荷重が加わった際に、これを吸収して乗員に加わる荷重を緩和する荷重吸収機能が前記第１および第２支持部材３１、３２に付与されている。

図３は、前記膝パッド３０およびその支持構造の構成を示した正面斜視図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。

前記第１支持部材３１は、所定の鋭角度で略「V」型に配置された左右一対の第１棒状部材３１１ａ，３１１ｂを所定位置同士で第２棒状部材３１２により相互に連結し、全体として逆「A」型の形状に構成され、前記第１棒状部材３１１ａ，３１１ｂがヘッドパイプ１１に対して左右対称に配置されるように当該ヘッドパイプ１１の前部に配置されている。各第１棒状部材３１１（ａ，ｂ）は第２棒状部材３１２との連結部近傍で車体後ろ向きに所定の角度で僅かに湾曲している。各第１棒状部材３１１（ａ，ｂ）の下側端部にはフランジ３１３が形成され、前記第１支持部材３１は、このフランジ部３１３において車体フレーム１２の適所に直接または連結部材（図示せず）を介して間接的にネジ止め固定されて片持ち支持される。

前記ヘッドパイプ１１の下方には、前記第１支持部材３１の各第１棒状部材３１１（ａ，ｂ）の前側と、その下側端部と前記湾曲部との間で交差するクロスチューブ３３が連結部材３４を介して連結されている。

第２支持部材３２(L，R)はそれぞれ、左右一対の支持チューブ３２１ａ，３２１ｂを、その上端部で荷重吸収部材３２２により連結して構成され、各支持チューブ３２１（ａ，ｂ）および荷重吸収部材３２２には、膝パッド３０の背部に設けられたパッドプレート３５が４箇所でネジ止め固定されている。各第２支持部材３２(L，R)はヘッドパイプ１１を挟んで左右に配置され、それぞれの荷重吸収部材３２２の中央部において前記第１支持部材３１を構成する各第１棒状部材３１１ａ、３１１ｂの上端部に片持ち支持されている。

図４、５は、上記した膝パッド支持構造において、乗員の体格や体重にかかわらず、膝パッド３０に入力される前向き荷重が適正に吸収される様子を模式的に表現した図である。

図４に示したように、乗員が小柄で膝位置が低い場合には、乗員の膝が膝パッド３０の低い位置に当接し、当該位置で第２支持部材３２に前向き荷重が加わる。このとき、前向き荷重の加わる力点と第２支持部材３２の上端部との距離が比較的長くなるので、第１および第２支持部材３１，３２を連結する荷重吸収部材３２２には、その捩れ方向に大きな回転モーメントが作用する。そして、この回転モーメントが荷重吸収部材３２２の捩れ方向に関する降伏点（弾性限界）を超えると、同図に波線で示したように、荷重吸収部材３２２が図中時計回りに捩れるように変形し、第２支持部材３２が荷重吸収部材３２２を支点に変位することで前向き荷重が吸収される。

これに対して、図５に示したように、乗員が大柄で膝位置が高い場合には、乗員の膝が膝パッド３０の高い位置に当接し、当該位置で第２支持部材３２に前向き荷重が加わる。このとき、前向き荷重の加わる力点と第２支持部材３２の上端部との距離は比較的短くなるので、第１および第２支持部材３１，３２を連結する荷重吸収部材３２２には小さな回転モーメントしか作用しない。したがって、荷重吸収部材３２２は変形しないか、あるいは僅かに変形するのみである。

しかしながら、乗員が大柄であれば、第１および第２支持部材３２１ａ，３２１ｂを連結する荷重吸収部材３２２には、乗員が小柄な場合よりも大きな前向き荷重が生じている。そして、第１支持部材３１では荷重吸収部材３２２との連結部が力点となり、車体フレームに固定されたフランジ３１３が支点となり、またクロスチューブ３３で支持された規制部材３８との当接部が作用点となって、てこの原理が働く。したがって、荷重吸収部材３２２に加わる前向き荷重が第１支持部材３１（第１棒状部材３１１）の降伏点を超えると、当該第１支持部材３１が規制部材３８との当接位置近傍を支点として前側に屈折し、これにより乗員の前向き荷重が吸収される。

図６は、乗員の膝から膝パッド３０を介して第２支持部材３２に入力される前向き荷重の入力位置(P1〜P3)と、第１支持部材３１（第１棒状部材３１１）および第２支持部材３２（荷重吸収部材３２２）の応力限界との関係を示した図である。

曲線Aは、第２支持部材３２（荷重吸収部材３２２）の応力限界と前向き荷重の入力位置との関係を示した図であり、前向き荷重Fの入力位置が荷重吸収部材３２２に近づくほど、第２支持部材３２が応力限界に達する前向き荷重Fが大きくなる。曲線Bは、第１支持部材３１（第１棒状部材３１１）の応力限界と前向き荷重の入力位置との関係を示した図であり、前向き荷重Fの入力位置が荷重吸収部材３２２に近づくほど、第１支持部材３１が応力限界に達する前向き荷重Fが小さくなる。

したがって、前向き荷重の入力位置が第２支持部材３２のP1−P2間であれば、第２支持部材３２が第１支持部材３１よりも先に応力限界に達する。入力位置がP2−P3間であれば、第１支持部材３１が第２支持部材３２よりも先に応力限界に達する。そして、例えば入力位置P1であれば、前向き荷重がF1未満であれば第１および第２支持部材３１、３２のいずれも変形せず、前向き荷重がF1以上F2未満であれば第１支持部材３１が変形せずに第２支持部材３２のみが変形し、前向き荷重がF2以上であれば第１および第２支持部材３１，３２のいずれもが変形することで前向き荷重を吸収できる。

図７は、本発明の第２実施形態の構成を示した側面図である。本実施形態では、第１支持部材３１の第１棒状部材３１１を第1実施形態よりも大きく湾曲させることにより、第１支持部材３１が前記規制部材３８との当接部で変形されたのち、さらに湾曲部でも変形して前向き荷重を吸収できるようにした点に特徴がある。

本実施形態によれば、膝パッド３０に加わる前向き荷重を第１支持部材３１の２箇所および第２支持部材３２の１箇所の計３箇所で段階的に吸収できるので、乗員の体格や体重にかかわらず、膝パッドに加わる前向き荷重を広範囲にわたって効率よく吸収できるようになる。

図８は、本発明の乗員制止装置を適用したスクータ型自動二輪車の第３実施形態の側面図である。本実施形態では、乗員の膝を保護する前記膝パッド３０に加えて、ハンドルパイプ２０の上部で展開膨張して乗員の胸部を保護するエアバッグ４０を設けた点に特徴がある。

本実施形態によれば、車両に加わる前向き荷重を膝パッド３０およびエアバッグ４０の双方に分散して吸収できるようになる。

本発明の乗員制止装置を適用したスクータ型自動二輪車の側面図である。 膝パッドにより乗員の移動が阻止される様子を示した図である。 膝パッドおよびその支持構造体の構成を示した正面斜視図である。 膝パッドに入力される前向き荷重が乗員の体格や体重に応じて適正に吸収される様子を模式的に表現した図（その１）である。 膝パッドに入力される前向き荷重が乗員の体格や体重に応じて適正に吸収される様子を模式的に表現した図（その２）である。 膝パッドに入力される前向き荷重の入力位置と第１支持部材および第２支持部材の応力限界との関係を示した図である。 本発明の乗員制止装置を適用したスクータ型自動二輪車の第２実施形態の側面図である。 本発明の乗員制止装置を適用したスクータ型自動二輪車の第３実施形態の側面図である。

符号の説明

１１…ヘッドパイプ，３０…膝パッド，３１…第１支持部材，３２…第２支持部材，３３…クロスチューブ，３５…パッドプレート，３１１ａ，３１１ｂ…第１棒状部材，３１２…第２棒状部材，３１３…フランジ，３２１ａ，３２１ｂ…支持チューブ，３２２…荷重吸収部材

Claims (5)

1. 乗員の車体前方への移動を制限する二輪車の乗員制止装置において、
   ハンドルパイプを軸支するヘッドパイプに対して左右対称に配置され、下端部を車体フレームに片持ち支持された左右一対の第１支持部材と、
   前記第１支持部材の上端部で自身の上端部が荷重吸収部材を介して片持ち支持され、膝パッドを支持する左右一対の第２支持部材とを含み、
   前記膝パッドに加わる前向き荷重に応じて、前記第１支持部材の下端部近傍および前記荷重吸収部材が変形することを特徴とする二輪車の乗員制止装置。
2. 前記第１支持部材の下端部近傍の前部に、当該第１支持部材と交差して前記下端部近傍に当接されるクロス部材が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の二輪車の乗員制止装置。
3. 前記第１支持部材が、ヘッドパイプの左右に対称配置された左右一対の第１棒状部材をその下端部と上端部との間の所定位置同士で第２棒状部材により相互に連結して全体として逆A字状に構成され、
   前記各第２支持部材の上端部が前記各第１棒状部材の上端部に、それぞれ前記荷重吸収部材を介して連結されたことを特徴とする請求項１または２に記載の二輪車の乗員制止装置。
4. 前記第１支持部材の各第１棒状部材は、前記第２棒状部材との連結部近傍で車体後ろ向きに湾曲していることを特徴とする請求項３に記載の二輪車の乗員制止装置。
5. 車体フレームのハンドルパイプ上部に搭載されたエアバック装置を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の二輪車の乗員制止装置。

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