JP5124832B2 - 車両の操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の操舵装置に係り、特に、車両の操舵機構を効率よく配置することを目的とした車両の操舵装置に関する。

従来から、自動二輪車の操舵装置において、ハンドルの操作性を向上させる機構を、車体フレーム前端でステアリングステムを支持するヘッドパイプ部に組み込むようにした構成が知られている。

特許文献１には、作動オイルを不要とした磁力式のステアリングダンパーを、ステアリングステムを取り巻くように一体的に組み込んだ操舵装置が開示されている。
特開２００４−９０７１６号公報

ハンドルの操作性を向上させる機構として、例えば、可変レシオ操舵機構やパワーアシスト機構が知られている。しかしながら、これらの機構は、前記したようなステアリングダンパーに比して構造が複雑で設置スペースも大きくなりやすいので、ヘッドパイプ部への取り付けには、特許文献１に示されるような取り付け方法とは異なる工夫が必要であった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、車両の操舵機構を効率よく配置することを目的とした車両の操舵装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、前後輪を有する車両の操舵装置において、入力軸への回動入力を、任意の回動量およびまたは任意の回動力に変換して出力軸から出力する操舵変換機構と、前記入力軸に連結された操向ハンドルと、前記出力軸に連結されると共に前記車両の前輪を支持する支持部と、前記操舵変換機構が収められた収納ケースとを具備し、前記操舵変換機構が、前記収納ケースを介して前記車両の車体フレームの前端部に一体に取り付けられている点に第１の特徴がある。

また、前記操舵変換機構は、電動で駆動される点に第２の特徴がある。

また、前記操舵変換機構には、それぞれの駆動源としての電動モータが含まれている点に第３の特徴がある。

また、前記操舵変換機構は、前記操向ハンドルによる入力軸への入力操舵角を任意の出力操舵角に変換して前輪へ伝達する可変レシオ操舵機構と、前記操向ハンドルへの入力操作に対して任意の補助力を供給するパワーアシスト機構とのうちの少なくとも一方を含む点に第４の特徴がある。

さらに、前記収納ケースが、前記車体フレームと同じ材質で形成されている点に第５の特徴がある。

第１の特徴によれば、操舵変換機構が収められた収納ケースが、車両の車体フレームの前端部に一体に取り付けられているので、収納ケースを車体フレームの一部として使用することができ、ヘッドパイプまわりの小型化および高剛性化が可能な操舵装置を得ることができる。また、車両の組立時には、操舵変換機構を収めた収納ケースを先に小組みしておき、この収納ケースを車体フレームに取り付けることで組み立てが完了するので、複雑な機構を後から車体に取り付ける方式に比して、車体組立時の作業性を高めることができる。また、１種類の操舵装置を、車体フレームの形状等が異なる複数の車種で共用することが容易になる。さらに、収納ケースと車体フレームとをボルト等で固定するようにすれば、分解整備等の際に車体フレームから操舵装置を簡単に取り外すことが可能となる。さらに、収納ケースは、車体フレームに取り付けられており、操向ハンドルを操舵しても回動されることがないので、ヘッドライトやカウリング等の取り付け基部として利用しやすい。

第２の特徴によれば、操舵変換機構は電動で駆動されるので、各種センサ等の出力情報に基づく種々の電気的制御に適した車両の操舵装置を得ることができる。

第３の特徴によれば、操舵変換機構には、それぞれの駆動源としての電動モータが含まれているので、収納ケース内に駆動源を含む操舵変換機構の全体が収められることとなり、１種類の操舵装置を複数の車種に適用することがさらに容易になる。

第４の特徴によれば、操舵変換機構は、操向ハンドルによる入力軸への入力操舵角を任意の出力操舵角に変換して前輪へ伝達する可変レシオ操舵機構と、操向ハンドルへの入力操作に対して任意の補助力を供給するパワーアシスト機構とのうちの少なくとも一方を含むので、車体フレームの前端部に操舵機構が集中的に配置されることとなり、操舵装置の小型化および省スペース化を図ることができる。

第５の特徴によれば、収納ケースが車体フレームと同じ材質で形成されているので、収納ケースと車体フレームとを溶接等で固定することが容易となる。また、収納ケースを車体フレームの剛性メンバとして設計した際に、車体フレーム全体の剛性計算がしやすくなる。

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、本発明の一実施形態に係る操舵装置３０が適用された自動二輪車１の側面図である。自動二輪車１の操舵輪としての前輪ＷＦは、フロントフォーク４の下端部に回転自在に軸支されている。フロントフォーク４は、車体フレーム２の前端部かつアンダフレーム２ａの上方に取り付けられた操舵装置３０の下部に支持されている。乗員によって操舵される操向ハンドル１５を含む操舵装置３０の車体前方側には、ウインドスクリーン２２と、左右一対の方向指示灯２３と、前照灯装置２１とを有するフロントカウル２０が取り付けられている。

アンダフレーム２ａを有する車体フレーム２の下方には、エアクリーナ７およびエンジン６が懸架されている。エンジン６の燃焼ガスは、車体後方側のマフラ１４から排出される。後輪ＷＲを回転自在に軸支するスイングアーム１２は、リヤクッション１１で吊り下げられてピボット軸１６を中心に揺動自在とされており、エンジン６の回転駆動力はドライブチェーン１３によって後輪ＷＲに伝達される。エンジン６の上方には燃料タンク５が取り付けられ、その後方には、着座シート８およびシートカウル９が配設されている。また、シートカウル９の後端部には制動灯および方向指示灯を一体式とした尾灯装置１０が取り付けられている。本実施形態に係る車両の操舵装置は、車体フレーム２の前端部に操舵装置３０の収納ケースが直接取り付けられている点に特徴がある。

図２は図１の一部拡大図である。また、図３は操舵装置３０の斜視図である。本実施形態に係る操舵装置３０は、箱状の収納ケース３１の内部に、可変レシオ操舵機構とパワーアシスト機構とを一体的に構成した操舵ユニット３２を収納している。金属等で形成される収納ケース３１は、車体フレーム２およびアンダフレーム２ａを車体前端部で結合するガセット３５の前面部３７に溶着によって結合されており、これによって、自動二輪車１の車体に操舵装置３０が固定されることとなる。

操舵変換機構としての操舵ユニット３２は、収納ケース３１の内壁面に固定用延出部３６を介して固定されている。略直方体の操舵ユニット３２の車体上方側には、入力軸３３が設けられている。この入力軸３３の上端は、収納ケース３１の上部から突出して、操向ハンドル１５の支持ブラケット１５ａと結合されている。一方、操舵ユニット３２の車体下方側には、出力軸３４が設けられている。この出力軸３４の下端は、収納ケース３１の下部から突出して、フロントフォーク４の支持部としての支持ブラケット４ａと結合されている。

操舵ユニット３２には、パワーアシスト機構を駆動するための第１モータ４０と、可変レシオ操舵機構を駆動するための第２モータ４１とが取り付けられている。可変レシオ操舵機構は、第１モータ４０の駆動力を利用して、入力軸３３の回動角度と出力軸３４の回動角度とを任意の比率で異ならせる、すなわち、操向ハンドル１５への入力操舵角と前輪ＷＦへの出力操舵角とを任意の比率で異ならせる機構である。一方、パワーアシスト機構は、第２モータ４１の駆動力を利用して、操向ハンドル１５に入力される乗員の操作力に補助力を供給して前輪ＷＦを回動させやすくする、すなわち、入力軸３３に入力された操作力より大きな操舵力で出力軸３４を回動させる機構である。

前記したように、本実施形態に係る操舵装置３０によれば、操舵ユニット３２が収められた収納ケース３１を車体フレーム２の前端部に一体に取り付けるようにしたので、収納ケース３１を車体フレーム２の一部として使用することが可能となり、ヘッドパイプ部の小型化および高剛性化が可能な操舵装置３０を得ることができる。なお、本実施形態では、収納ケース３１とガセット３５とを溶着することで、操舵装置３０を車体フレーム２に取り付けているが、収納ケース３１とガセット３５とをボルト等で固定するようにすれば、分解整備等の際に操舵装置３０を車体フレーム２から簡単に取り外すことが可能となる。また、操舵ユニット３２を収納ケース３１に収めた操舵装置３０を先に小組みしておき、この収納ケース３１を車体フレーム２に取り付けることで組み立てが完了するので、複雑な操舵機構を後から車体に取り付ける方式に比して、車体組立時の作業性を高めると共に、操舵装置および車体の小型化が可能となる。

なお、上記実施形態では、収納ケース３１をガセット３５の前端部に取り付けるように構成したが、収納ケース３１とガセット３５とを一体的に形成すると共に、ガセット３５の後端側を車体フレーム２と結合するように構成してもよい。また、本実施形態において、操向ハンドル１５を操舵しても回動されることがない収納ケース３１は、ヘッドライトやカウリング等の取り付け基部に好適である。さらに、収納ケース３１と車体フレーム２とを溶着する場合は、例えば、両者を同じ金属等で形成すると、収納ケース３１を車体フレームの剛性メンバとして設計した際に、車体フレーム全体の剛性計算が容易となる。さらに、収納ケース３１と車体フレーム２とをボルト等で固定する場合は、両者を異なる材料で形成することができる。

図４は、本実施形態に係る操舵装置３０およびその周辺機器の構成を示すブロック図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。パワーアシスト機構３２ａを駆動する第１モータ４０および可変レシオ操舵機構３２ｂを駆動する第２モータ４１は、それぞれ、エンジン回転数センサ５１、車速センサ５２、操向ハンドル１５に入力された乗員の操作力を検知する操舵トルクセンサ５３からの出力信号に基づいて、前輪ＷＦに最適な操舵レシオおよび補助操舵力が発生するように操舵ユニット制御部５０で駆動制御される。また、操舵ユニット制御部５０に入力されるセンサ信号には、走行中の車体の傾斜角を検知するバンク角センサ、入力軸および出力軸の回動角度を検知する回動角度センサからの出力信号等が含まれてもよい。

本実施形態に係る操舵装置３０によれば、操舵装置３０と車体フレーム２とが別個独立して構成されているので、車体フレーム２の前端部に収納ケース３１を固定することによって、車両に操舵装置３０を取り付けることができる。これにより、１種類の操舵装置を、車体フレーム等の構成が異なる複数の車種で共用することが容易になる。このとき、車種毎に異なる操舵ユニット３２のセッティングは、操舵ユニット制御部５０への入力情報を変更することで対応可能である。なお、操舵ユニット３２には、万一、何らかの不具合が生じた場合に、入力軸３３および出力軸３４の回動量を同一とすることで通常のハンドル操作を可能とするフェールセーフ機能が備えられる。

車体フレーム、アンダフレーム、ガセットの形状や材質、収納ケースの形状や材質、操舵ユニットやフロントフォークの構成等は、上記した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、収納ケースに収められる操舵変換機構は、可変レシオ操舵機構およびパワーアシスト機構のいずれか一方とするほか、油圧式のステアリングダンパー機構等を含むものであってもよい。また、車両の車体フレームは、アルミのツインスパー型のほか、鉄パイプのトラス型など種々の変形が可能である。本発明に係る車両の操舵装置は、上記した自動二輪車に限られず、操向ハンドルによって前輪の操舵を行う三輪車や四輪車に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る操舵装置が適用された自動二輪車の側面図である。 図１の一部拡大図である。 操舵装置の斜視図である。 操舵装置およびその周辺機器の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…自動二輪車、２…車体フレーム、２ａ…アンダフレーム、４…フロントフォーク、４ａ…支持ブラケット（支持部）、１５…操向ハンドル、１５ａ…支持ブラケット、３０…操舵装置、３１…収納ケース、３２…操舵ユニット（操舵変換機構）、３２ａ…パワーアシスト機構、３２ｂ…可変レシオ操舵機構、３３…入力軸、３４…出力軸、３５…ガセット、４０…第１モータ、４１…第２モータ、ＷＦ…前輪

Claims (4)

1. 前後輪を有する車両（１）の操舵装置において、
   入力軸（３３）への回動入力を、任意の回動量およびまたは任意の回動力に変換して出力軸から出力する操舵変換機構（３２）と、
   前記入力軸（３３）に連結された操向ハンドル（１５）と、
   前記出力軸（３４）に連結されると共に前記車両（１）の前輪（ＷＦ）を支持する支持部（４ａ）と、
   前記操舵変換機構（３２）が収められた収納ケース（３１）とを具備し、
   前記操舵変換機構（３２）が、前記収納ケース（３１）を介して前記車両（１）の車体フレーム（２）の前端部に一体に取り付けられており、
   前記入力軸（３３）が前記収納ケース（３１）の上部から突出すると共に、該入力軸（３３）と同軸の位置で前記出力軸（３４）が前記収納ケース（３１）の下部から突出するように構成されており、
   前記操舵変換機構（３２）は、前記操向ハンドル（１５）による入力軸（３３）への入力操舵角を任意の出力操舵角に変換して前輪（ＷＦ）へ伝達する可変レシオ操舵機構（３２ｂ）と、前記操向ハンドル（１５）への入力操作に対して任意の補助力を供給するパワーアシスト機構（３２ａ）とを含み、
   前記パワーアシスト機構（３２ａ）を駆動する第１モータ（４０）と、前記可変レシオ操舵機構（３２ｂ）を駆動する第２モータ（４１）とが、車幅方向に振り分けられて配設されており、
   前記支持部（４ａ）に連結されて前記前輪（ＷＦ）を支持する左右一対のフロントフォーク（４）は、前記出力軸（３４）に対して車体前方側にオフセットして配設されており、
   前記第１モータ（４０）および第２モータ（４１）が、前記操舵変換機構（３２）の車体前部に設けられることで前記フロントフォーク（４）の軸線より車体前方の位置に配設されることを特徴とする車両の操舵装置。
2. 前記操舵変換機構（３２）は、電動で駆動されることを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵装置。
3. 前記操舵変換機構（３２）には、それぞれの駆動源としての電動モータ（４０，４１）が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の操舵装置。
4. 前記収納ケース（３１）が、前記車体フレーム（２）と同じ材質で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両の操舵装置。

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