JP6568895B2 - 鞍乗り型の小型車両、及び車両の車体フレームの剛性調整装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献1と同様に、ストラットタワー等、四輪車の左右を連結するものであり、公知のハイドロリックダンパーを組み込むことで、ロッドの長手方向の車体の変形を遅らせて、変形のオーバーシュートを抑制させるもの(特許文献2)が知られている。
また、二輪車のヘッドパイプの中に配置されるマスダンパーにより、走行時に路面から受ける振動を減衰させるもの(特許文献4)が知られている。
上記特許文献1及び特許文献2においては、四輪車両の左右方向で、剛性調整あるいはダンパーにより変形を遅らせることなどが開示されている。また、特許文献3では、左右輪の支持部となる車体に、荷重をかけることで、ヒステリシスを無くして左右輪の横変位の応答を早めている。
引用文献4では、鞍乗型車両である二輪車の、路面からサスペンションを介してステアリングシャフトの軸方向(車両上下方向)に変位する振動を効果的に減衰させている。
本発明の目的は、主に路面からの突き上げ方向の力に対して、素早く反応してサスペンションや車体フレームを効果的に変位させることが可能な鞍乗り型の小型車両、及び車両の車体フレームの剛性調整装置を提供することにある。
また、上記発明において、前記剛性調整装置(90,300,350,350A)は、ラバー部材(92)により張力発生と振動減衰とを発揮させるようにしても良い。
また、上記発明において、前記懸架装置(12,144)は、クッションユニット(65,206)を有し、前記二つの片部(62a,64b,64c,154,173)の一片に前記クッションユニット(65,206)の前記車体フレーム(11,145)側の取付部を有するようにしても良い。
また、上記発明において、前記第1の剛性調整装置(90)の予張力と前記第2の剛性調整装置(130)の予張力とを異ならせても良い。
上記発明において、前記弾性部材は、ラバー部材(92)であっても良い。
また、上記発明において、剛性調整装置は、ラバー部材により張力発生と振動減衰とを発揮させるので、廉価で簡易な構造により、車輪の上方向の移動の動きだしを早めるとともに、その後の車体の振動を収束させる高性能を得ることができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明に係る第1実施形態の剛性調整装置90を備える揺動車両10を示す斜視図である。
揺動車両10は、車体フレーム11の前部に前輪懸架装置12を介して左右一対の前輪13,13が支持され、車体フレーム11の後部に単一の後輪(不図示)が支持され、車体フレーム11が左右に揺動可能とされた三輪車である。
車体フレーム11は、左右一対のメインフレーム21、左右一対のピボットフレーム22、左右一対のダウンフレーム(不図示)を備える。
左右のメインフレーム21は、車体フレーム11の前部を構成し、左右のメインフレーム21の前端部同士は、それぞれ車幅方向内側に屈曲し、結合されている。
また、車体フレーム11は、左右のフレーム部材間を連結する複数のクロスフレーム(不図示)を備える。
左右のメインフレーム21の前部上部には、燃料タンク25が取付けられ、燃料タンク25の後方にシート26が配置されている。揺動車両10は、運転者がシート26に跨って乗る鞍乗り型の小型車両である。
車体フレーム11には、燃料タンク25の下方位置でパワーユニット28が支持されている。パワーユニット28は、エンジン29と、エンジン29の後部に一体的に設けられた変速機(不図示)とを備える。
揺動車両10は、車体各部を覆う車体カバー40を備える。車体カバー40は、左右一対のラジエータシュラウド41、フロントカバー42、フロントロアカバー43を備える。左右のラジエータシュラウド41は、エンジン29の両側部上方に配置された左右一対のラジエータ45をそれぞれ側方から覆う。フロントカバー42は、ステアリングシャフト32及びその周囲を前方から覆う。フロントロアカバー43は、前輪懸架装置12の車幅方向中央部を前方から覆う。
バーハンドル33の中央部にはメータ47が取付けられ、フロントカバー42にはヘッドライト48が取付けられている。
図2及び図3に示すように、左右のメインフレーム21及び左右のダウンフレームの前端部には、車体フレーム11を構成する前懸架フレーム51が締結され、前懸架フレーム51に前輪懸架装置12が連結されている。
前輪懸架装置12は、左右の前輪13を独立に懸架するダブルウィッシュボーン型のものである。詳しくは、前輪懸架装置12は、前後一対の上揺動軸53、前後一対の下揺動軸54、左右一対のアッパーアーム55,56、左右一対のロアアーム57,58、左右一対のアーム端リンク部材61、左右一対のナックル62、揺動軸63、クッション支持アーム64、左右一対のクッションユニット65を備える。
一対の上揺動軸53には、左右のアッパーアーム55,56のそれぞれの車幅方向内側の端部が揺動可能に支持され、一対の下揺動軸54には、左右のロアアーム57,58のそれぞれの車幅方向内側の端部が揺動可能に支持されている。
また、左右のアッパーアーム55,56のそれぞれの車幅方向外側の端部には、外側上揺動軸67を介してアーム端リンク部材61の上端部がそれぞれ揺動可能に取付けられている。また、左右のロアアーム57,58のそれぞれの車幅方向外側の端部には、外側下揺動軸68を介してアーム端リンク部材61の下端部がそれぞれ揺動可能に取付けられている。
前懸架フレーム51の上部(詳しくは、上揺動軸53よりも上方位置)であって車幅方向中央には、上揺動軸53及び下揺動軸54と平行に前後に延びるように揺動軸63が設けられ、揺動軸63に車幅方向に延びるようにクッション支持アーム64が上下揺動可能に支持されている。
クッション支持アーム64の長手方向中央(車幅方向中央)が揺動軸63に支持される。クッション支持アーム64の両端部には、緩衝器としてのクッションユニット65の上端部がそれぞれ上連結ピン72を介して揺動可能に取付けられている。左右のクッションユニット65の下端部は、それぞれ左右のロアアーム57,58の長手方向中間部に下連結ピン73を介して揺動可能に取付けられている。
揺動制御機構は、アクチュエータ、連結装置、揺動アーム、左右一対の縦リンク部材、ECU(Electronic Control Unit)を備える。
電動モータからなるアクチュエータの回転軸には、連結装置を介して水平に延びる揺動アームの長手方向中央部が取付けられ、揺動アームの両端部に、縦長に配置された左右の縦リンク部材のそれぞれの上端部が連結され、左右の縦リンク部材のそれぞれの下端部がクッション支持アーム64の左アーム64a及び右アーム64bにそれぞれ連結されている。
連結装置は、アクチュエータの回転軸と揺動アームとの間に発生するトルクを検出するトルク検出センサーを内蔵している。連結装置で検出されたトルクや、車体に備える各種センサーによって検出される車速、車両の傾き、ライダーによるバーハンドル33の操作量等に基づいて、ECUは、アクチュエータを駆動して車体の左右の揺動角を制御する。
揺動ロック機構は、揺動軸63を中心とする円弧状に形成されてクッション支持アーム64に取付けられたロックプレートと、ロックプレートを挟んで制動するためにステアリングポスト側に取付けられたロックキャリパとを備える。
ステアリングシャフト32の中心軸線は、正面視で、車幅方向中央を上下に延びる車体中心線75上に位置する。ステアリングシャフト32の下部は、前懸架フレーム51の後部に回動可能に支持されている。
左右のタイロッド77は、それぞれナックル62に連結されている。
ステアリングポスト31は、複数の脚部81,82と、複数の脚部81,82の上端部に支持された円筒状のシャフトホルダ83とを備える。
シャフトホルダ83は、ベアリングを介してステアリングシャフト32を回動可能に支持する。
クッション支持アーム64は、揺動軸63を境にして左右に延びる左アーム64a及び右アーム64bと、揺動軸63の上方位置にて上方に延びる上方延出部64cとが一体に形成されている。左アーム64a及び右アーム64bのそれぞれの端部には、クッションユニット65の上端部65aを上連結ピン72を介して支持するクッション支持部64kが設けられる。
左アーム64a及び右アーム64bは、上連結ピン72よりも車幅方向内側の上部に上突出部64d,64dが一体に設けられる。上方延出部64cは、上部に車幅方向外側に突出する左右一対の側方突出部64eが一体に設けられる。
左側の上突出部64dと左側の側方突出部64e、右側の上突出部64dと右側の側方突出部64eには、それぞれクッション支持アーム64の剛性を調整する剛性調整装置90が取付けられている。
剛性調整装置90は、左側の上突出部64dと左側の側方突出部64eとの間、及び右側の上突出部64dと右側の側方突出部64eとの間に、それぞれ引張力が作用するように取付けられている。即ち、剛性部材であるクッション支持アーム64には、揺動軸63側に対してクッション支持部64k側が上方に撓む方向に予張力が付与されている。
揺動車両10において、前輪懸架装置12は、路面からの反力により前輪13を上方向に変位可能に懸架する。揺動車両10は、前輪懸架装置12の支持部としてのクッション支持部64kを有する車体フレーム11側の剛性部材としてのクッション支持アーム64と、クッション支持アーム64の複数個所間に架け渡される剛性調整装置90とを備える。剛性調整装置90は、クッション支持アーム64に予張力を付与し、予張力は、クッション支持部64kに前輪13の路面からの反力による前輪13の上方への移動方向と同方向の予力成分を発生させる。
この構成によれば、二つの左アーム64a及び右アーム64bと上方延出部64cとの間に架け渡す簡易な形態で、予張力を効果的に加えることができる。
この構成によれば、クッションユニット65により近いところに、剛性調整装置90を取付けることで前輪懸架装置12の応答速度が上がり、俊敏に路面の変化に応答でき、さらに軽快なライディングができる揺動車両(鞍乗り型の小型車両)10とすることができる。
この構成によれば、揺動車両10の前輪13の上方向の移動の動きだしを助力でき、路面変化への応答が早まり、軽快なライディングができる揺動車両(鞍乗り型の小型車両)10(図2参照)とすることができる。
剛性調整装置90は、シリンダー91、ラバー部材92、当接片93、ロッド94、シリンダー側連結部96、ロッド側連結部97を備える。
シリンダー91は、シリンダー本体101、閉塞部材102、キャップ部材103を備える。
シリンダー本体101は、筒状に形成され、一端部の内周面に雌ねじ101aが形成され、他端部の外周面に雄ねじ101bが形成されている。また、シリンダー本体101の外周面には、工具を掛ける六角形状の工具掛け部101dが形成されている。閉塞部材102は、シリンダー本体101の一端の雌ねじ101aにねじ結合される雄ねじ102aと、雄ねじ102aよりも大径でシリンダー本体101の一端面101cに当てられるフランジ部102bと、雄ねじ102a及びフランジ部102bを貫通する貫通穴102cとを備える。フランジ部102bは、外周面に六角形状の外形を有する工具掛け部102dを備える。シリンダー本体101に閉塞部材102を取付けるには、工具掛け部101dと工具掛け部102dとにそれぞれ工具を掛けて相対回転させることで、シリンダー本体101に閉塞部材102をねじ結合することができる。
ラバー部材92は、シリンダー91内に配置された円柱状の部材であり、ロッド94が貫通するラバー貫通穴92aが開けられている。ラバー部材92の外径は、シリンダー本体101の内径よりも小さく、ラバー部材92の外周面とシリンダー本体101の内周面との間に隙間95が設けられる。隙間95は、後で詳述するように、剛性調整装置90によって引張力を発生させる際に、圧縮されたラバー部材92の外径の拡径を許容する部分である。
当接片93は、ラバー部材92の端面92bに当てられる部材であり、ロッド94の端部に設けられた雄ねじ94aとねじ結合する雌ねじ93aが形成されている。ロッド94は、一端側が閉塞部材102の貫通穴102c及びラバー部材92のラバー貫通穴92aを貫通するとともに当接片93の雌ねじ93aに雄ねじ94aがねじ結合される。雄ねじ94aにはロックナット104がねじ結合されて、当接片93とロッド94とのねじ結合がロックされる。
ロッド側連結部97は、ロッド94の先端部に嵌められたワッシャ107と、ロッド94の先端部に形成された先端側雄ねじ94bにねじ結合されたナット108及びロックナット109とからなる。ロッド側連結部97は、連結部材であるとともに予張力を調整する張力調整機構でもある。即ち、ナット108を閉めこむことで、ロッド94及び当接片93を介してラバー部材92を圧縮することができ、剛性調整装置90に予張力を発生させ、発生した予張力を増加又は減少させることができる。また、ラバー部材92は、変形する際のヒステリシス荷重が大きいため、振動を減衰させることも可能である。
クッション支持アーム64(詳しくは、右アーム64b)の上突出部64dは、連結ピン111が挿入されるピン溝64fと、ピン溝64fに断面円弧状に形成された底面64gにロッド94を貫通させるために開けられた突出部貫通穴64hとを備える。ピン溝64fは、上突出部64dのシリンダー91とは反対側(即ち、ワッシャ107に面する側)の側面64jに形成されている。
上記したシリンダー91、ラバー部材92及び当接片93は、シリンダー体98を構成する。また、ロッド94、ロッド側連結部97、ロックナット104は、ロッドアッシー110を構成する。また、シリンダー体98及びロッドアッシー110は、シリンダー・ロッドアッシー99を構成する。
また、剛性調整装置90は、ラバー部材92により張力発生と振動減衰とを発揮させるので、廉価で簡易な機構で、前輪13の上方向の移動の動きだしを早めるとともに、その後の車体の振動を減衰させる効果がある。
この構成によれば、前輪13の上方向の移動の動きだしを早めることに適し、容易に取り付けと調整ができる剛性調整装置90を、簡単な機構で提供することができる。
また、弾性部材は、ラバー部材92であるので、張力発生機能と振動減衰機能を併せ持つので、前輪13の上方向の移動の動きだしを早めるとともに、その後の振動減衰効果が期待でき、また、剛性調整装置90を、廉価に提供できる。
図6(A)は、クッション支持アーム64に設けられたロッド支持部114を示す側面図である。
クッション支持アーム64の右アーム64bの上部に、上方に突出する被接続部としてのロッド支持部114が設けられている。
ロッド支持部114は、一対の板状の支持ブラケット115(手前側の支持ブラケット115のみ図示)と、一対の支持ブラケット115にそれぞれ開けられたピン挿通穴115aに挿入される連結ピン111とからなる。
一対の支持ブラケット115は、紙面の表裏方向に並べられて設けられている。
一対の支持ブラケット115は、ワッシャ107の配置や、ナット108及びロックナット109に工具を掛けて回動させるのに支障がない間隔に配置されている。
ロッド支持部114は、ロッド94が、概ねクッション支持アーム64の延伸方向に指向して掛け渡される場合に使用される。
ロッド支持部118は、一対の板状の支持ブラケット119(手前側の支持ブラケット119のみ図示)と、一対の支持ブラケット119にそれぞれ開けられたピン挿通穴119aに挿入される連結ピン111とからなる。
一対の支持ブラケット119は、紙面の表裏方向に並べられて設けられている。
支持ブラケット119は、剛性調整装置90(図5参照)のロッド94に直交する方向の幅が、剛性部材117に近づくにつれて次第に広くなっている。また、支持ブラケット119の剛性部材117からの突出量Pは、ロッド支持部118に連結ピン111を介してロッド94を連結した際に、ロッド94の先端面94cが剛性部材117に当たらないように設定される。
一対の支持ブラケット119は、ワッシャ107の配置や、ナット108及びロックナット109に工具を掛けて回動させるのに支障がない間隔に配置されている。
ロッド支持部118は、ロッド94と剛性部材117とが直交又は直交に近い状態に配置されている場合に使用される。
剛性調整装置120は、剛性調整装置90(図5参照)に対してロッド121のみ異なる。即ち、剛性調整装置120は、シリンダー体98(図5参照)と、シリンダー側連結部96(図5参照)と、シリンダー体98から延びるロッド121と、ロッド121の先端部に設けられたロッド側連結部122とを備える。
ロッド121のシリンダー体98への組付構造は、剛性調整装置90(図5参照)と同じである。
ロッド121は、先端部に形成された右ねじとされた先端側雄ねじ94bと、先端側雄ねじ94bのシリンダー体98側に形成された六角形状の工具掛け部121aとを備える。
連結部材124は、連結ピン127を介して一対の支持ブラケット115に連結される環部124aと、環部124aから延びる軸部124bとからなる。環部124aには連結ピン127が挿入される。軸部124bは、先端部に左ねじとされた雄ねじ124cが形成されている。
上記した工具掛け部121aと工具掛け部125cとに工具を掛け、ロッド121及び連結部材124とナット部材125とを相対回転させることで、剛性調整装置120の予張力の調整を行うことができる。この予張力の調整は、剛性調整装置120の両端を完全に固定した後でも行うことができる。
図7は、第2実施形態の剛性調整装置90,130を備える揺動車両の要部を示す正面図である。
第2実施形態において、第1実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
前懸架フレーム51の上部に設けられる揺動軸63に、車幅方向に延びるようにクッション支持アーム134が上下揺動可能に支持されている。
クッション支持アーム134の両端部、詳しくは、左右のクッション支持部64kには、クッションユニット65の上端部がそれぞれ上連結ピン72を介して揺動可能に取付けられている。
クッション支持アーム134は、揺動軸63を境にして左右に延びる左アーム134a及び右アーム134bと、揺動軸63の上方位置にて上方に延びる上方延出部64cと、揺動軸63の下方位置にて下方に延びる下方延出部134cとが一体に形成されている。
左アーム134a及び右アーム134bは、上連結ピン72よりも車幅方向内側の上部に設けられた上突出部64d,64dと、上連結ピン72よりも車幅方向内側の下部に設けられた下突出部134d,134dが一体に設けられる。
左側の上突出部64dと左側の側方突出部64e、右側の上突出部64dと右側の側方突出部64eには、それぞれクッション支持アーム134の剛性を調整する剛性調整装置90が取付けられている。
また、左側の下突出部134dと左側の側方突出部134e、右側の下突出部134dと右側の側方突出部134eには、それぞれクッション支持アーム134の剛性を調整する第2の剛性調整装置130が取付けられている。
第2の剛性調整装置130は、左側の下突出部134dと左側の側方突出部134eとの間、及び右側の下突出部134dと右側の側方突出部134eとの間に、それぞれ引張力が作用するように取付けられている。これにより、前輪13の上方への移動後、下方への戻りでも、ヒステリシスが減少し、スムーズに前輪13が下降し、走行時の接地感が向上する。尚、これらの効果は、実装での走行による官能テストで確認した。
この構成によれば、前輪13の上方向の移動の動きだしを早めるとともに、下方向への助力も行い、迅速な応答とスムーズな前輪13の上下動が可能となる。
また、剛性調整装置90の予張力と第2の剛性調整装置130の予張力とを異ならせ、前輪13の上下動の移動の早さを調整することで、車両の性格に合わせて性能の高い前輪懸架装置12(図3参照)を持つ揺動車両(鞍乗り型の小型車両)10とすることができる。
図8は、第3実施形態の揺動車両140を示す左側面図、図9は、揺動車両140を示す正面図、図10は、図8の要部拡大図である。
図8〜図10に示すように、揺動車両140は、車体前部に設けられた左右一対の前輪141と、車体後部の車幅方向中央に設けられた単一の後輪142とを備えた鞍乗り型の三輪車(小型車両)である。
揺動車両140は、前輪懸架装置144の作用により、左右の前輪141,141を車体フレーム145及び後輪142と同様に傾けることが可能である。
車体フレーム145は、左右一対のセンターパイプ151及び左右一対のピボットフレーム152を有する。
左右のセンターパイプ151は、前後に延びる上辺部151aと、上辺部151aの前端部から前斜め下方に屈曲して延びる前辺部151bとを備える。
ヘッドパイプ156には、ステアリングシャフト157が回動可能に支持されている。ステアリングシャフト157は、上端部にバーハンドル158が取付けられている。
ステアリングシャフト157の下端部には、ボトムブラケット161が取付けられ、ボトムブラケット161にステアリングリンク162が連結されている。
左右のピボットフレーム152は、左右のセンターパイプ151の後端部からそれぞれ下方に延びている。左右のピボットフレーム152には、ピボット軸164を介してスイングアーム165が上下揺動可能に支持され、スイングアーム165の後端部に後輪142が支持されている。
左右のセンターパイプ151及び左右のピボットフレーム152に囲まれる空間には、エンジン167が配置されている。
左右のセンターパイプ151、左右の延長パイプ154、ハンガーパイプ171、ロアパイプ172及びクッション支持パイプ173は、剛性部材としての前部フレーム174を構成する。
左右のセンターパイプ151の前端部には、車幅方向に延びるロアフレーム175が渡されて取付けられている。ロアフレーム175の両端部にはそれぞれリヤロアマウント部176が設けられる。ロアフレーム175の車幅方向中央には、ロアセンターマウント部177が設けられる。
アッパーアーム181及びロアアーム182は、それぞれ左右一対に設けられ、左右のアッパーアーム181及び左右のロアアーム182によって、左右の前輪141が支持される。
左右のアッパーアーム181の後端部は、それぞれ左右のセンターパイプ151の前辺部151bに取付けられたリヤアッパーマウントブラケット184にリヤアッパー揺動軸185を介して上下揺動可能に支持される。左右のアッパーアーム181の前端部には、それぞれ前輪141を支持するステアリングパイプ187の上部がフロントアッパー揺動軸188を介して上下揺動可能に支持される。
アッパーアーム181及びロアアーム182は、それぞれ車両側面視で前上がりに傾斜するように配置される。
左右のナックルシャフト194は、バーハンドル158の操作によりステアリングパイプ187の軸回りに回動し、前輪141が操舵される。
第一リンクロッド197は、前端部がステアリングシャフト157のボトムブラケット161に連結されるとともにボトムブラケット161からセンターパイプ151に向けて延びる。第二リンクロッド198は、前端部がリンクアーム196に連結されるとともにリンクアーム196からセンターパイプ151に向けて延びる。ロッカーアーム部199は、左右のセンターパイプ151に回動可能に支持されて第一リンクロッド197及び第二リンクロッド198のそれぞれの後端部が連結される。
一方、バーハンドル158が右に切られたときは、右側の第二リンクロッド198をプッシュロッドとするとともに左側の第二リンクロッド198をプルロッドとする。この結果、左右のリンクアーム196、左右のステアリングパイプ187及び左右のロッカーアーム部199を右回転させ、左右の前輪141を右に操舵する。
差動歯車機構201のギヤケース202は、アウタケース(不図示)を有し、アウタケースの前部にクッション支持部204が一体形成される。
クッション支持部204には、クッションユニット206の下端部206bがクッション下支持軸207を介して揺動可能に支持されている。クッションユニット206の上端部206aは、クッション支持パイプ173に取付けられたクッション上支持ブラケット208にクッション上支持軸209を介して揺動可能に支持されている。クッションユニット206は、車体フレーム145に対する左右の前輪141の上下動に伴い、ストロークする。
正面視において、クッションユニット206は、車幅方向中央を通って鉛直に延びる車体中心線140A上に配置される。
剛性部材としての前部フレーム174、詳しくは、前部フレーム174の左右の延長パイプ154とクッション支持パイプ173との間には、左右一対の剛性調整装置90が取付けられている。左右の剛性調整装置90は、左右の延長パイプ154とクッション支持パイプ173との間で引張力を発生させて予張力を付与する。これにより、前部フレーム174のヒステリシスロスを小さくし、路面からの突き上げ方向の力などに対して、前輪懸架装置144の支持部であるクッション上支持ブラケット208を有する前部フレーム174の撓み開始が早まり、左右の前輪141の上方向の移動の動きだしを助力するように、素早く反応して前輪懸架装置144のクッション上支持ブラケット208を上方向に効果的に変位させることができる。
図11は、本発明の第4実施形態の自動二輪車240を示す左側面図である。
自動二輪車240は、車体フレーム241にエンジン242が支持され、前輪244を支持する懸架装置としてのフロントフォーク245が車体フレーム241の前端に操舵可能に支持され、後輪246を支持するスイングアーム247が車体フレーム241の後部に設けられた車両である。
自動二輪車240は、乗員が跨るようにして着座する運転者用シート251が車体フレーム241の後部の上方に設けられた鞍乗り型の小型車両である。
図12及び図13に示すように、車体フレーム241は、ヘッドパイプ254、左右一対のメインフレーム255、左右一対のピボットフレーム256、左右一対のダウンフレーム257、左右一対のシートフレーム258を備える。
ヘッドパイプ254は、車体フレーム241の前端に設けられてフロントフォーク245(図1参照)を支持する。左右のメインフレーム255は、ヘッドパイプ254の左右から後方斜め下方に延びる。左右のピボットフレーム256は、左右のメインフレーム255の後端からそれぞれ下方に延びる。左右のダウンフレーム257は、左右のメインフレーム255(詳しくは、後で詳述する左右の下フレーム部255b)の前端部からそれぞれ後方斜め下方に延びる。左右のシートフレーム258は、左右のメインフレーム255の後部及び左右のピボットフレーム256の上部からそれぞれ後上がりに延びる。
左右のメインフレーム255は、上フレーム部255aと下フレーム部255bとをトラス状に三角形を形成するように上下に接続する複数の連結フレーム部255c,255d,255e,255fを備える。
即ち、各メインフレーム255は、上フレーム部255aと下フレーム部255bとがトラス状の連結フレーム部255c,255d,255e,255fで連結されたトラスフレームである。また、平面視では、左右のメインフレーム255は、運転者用シート251(図11参照)の下方に位置する後部が、エンジン242(図11参照)を支持する前部よりも車幅方向に幅狭に形成されている。
上側シートフレーム部258aは、上フレーム部255aの後部から後上がりに延びる。サブフレーム部258bは、ピボットフレーム256の上部から後上がりに延びて上側シートフレーム部258aの後端部に連結される。補強フレーム部258cは、上側シートフレーム部258a及びサブフレーム部258bのそれぞれを上下に接続する。
車体フレーム241は、左右のダウンフレーム257の上下の中間部から後上がりに延びて下フレーム部255bに連結される左右一対の補強フレーム259を備える。
左右のダウンフレーム257は、それぞれエンジンハンガ260を下端部に備える。
上部クロスフレーム265は、左右のピボットフレーム256の上端部を車幅方向に連結する。下部クロスフレーム266は、左右のピボットフレーム256の下端部を車幅方向に連結する。上面側クロスフレーム267は、上部クロスフレーム265の後方で左右の上側シートフレーム部258aの前部を車幅方向に連結する。
また、車体フレーム241は、左右の上側シートフレーム部258aの後部を車幅方向に連結する後部クロスフレーム268と、左右の上側シートフレーム部258aの後端を車幅方向に連結する後端クロスフレーム269とを備える。
上記のヘッドパイプ254、左右の下フレーム部255b、左右のピボットフレーム256、上部クロスフレーム265及び下部クロスフレーム266は、剛性部材としての環状フレーム264を構成する。
左右の下フレーム部255b間には、車幅方向に延びるように剛性調整装置300が渡されている。剛性調整装置300は、剛性調整装置90と基本構造が同一であり、剛性部材としての環状フレーム264を構成する左右の下フレーム部255b間で内方に引張力を発生させるように予張力を付与する。
スイングアーム247は、左右のピボットフレーム256を車幅方向に連結するピボット軸271に前端部が支持され、ピボット軸271を中心に上下に揺動する。スイングアーム247と車体フレーム241とは、リアクッションユニット(不図示)を介して連結される。後輪246は、スイングアーム247の後端部に挿通される後輪車軸246aに支持される。
運転者用シート251の前縁に連続して左右のメインフレーム255の上方に燃料タンク279が設けられる。
左右のピボットフレーム256の下部の後部には、後方に延びる左右一対のステップホルダ273が設けられる。運転者用シート251に着座した運転者が足を乗せる左右一対のメインステップ274は、左右のステップホルダ273にそれぞれ取付けられて左右のピボットフレーム256の後方にそれぞれ配置される。
同乗者用シート272に着座した同乗者が足を乗せる左右一対のタンデムステップ275は、左右のシートフレーム258からそれぞれ後下方に延びる左右一対のタンデムステップホルダ276に支持される。
サイドスタンド277は、左側のピボットフレーム256の下部に設けられたスタンド支持部278(図12参照)に支持される。
エンジン242は、エンジンハンガ260,261,262(図12参照)に支持される。エンジン242は、車体フレーム241に吊り下げられるようにして支持され、左右のピボットフレーム256の前方で左右のメインフレーム255の下方に配置される。
シリンダー部282には、排気管283及びマフラー284を備えた排気ユニット285が接続される。排気管283は、シリンダー部282の前面に接続され、クランクケース281の下方を通って後方に延びる。エンジン242の出力は、上記変速機の出力軸側と後輪246との間に掛け渡される駆動チェーン286によって後輪246に伝達される。
自動二輪車240は、車体フレーム241及びエンジン242等で構成される車体を覆う車体カバー290を備える。
この構成によれば、車体フレーム241の一部に剛性調整装置300を装着し、予張力を付与するだけで、前輪244の上方向の移動の動きだしを助力でき、容易にフロントフォーク245を含む懸架装置の性能を効果的に引き出すことができる。
図14は、第5実施形態の自動二輪車用車体フレーム320及び燃料タンク331を示す左側面図、図15は、車体フレーム320及び燃料タンク331を示す斜視図である。
図14に示すように、車体フレーム320は、ヘッドパイプ321、メインフレーム322、左右一対のセンターフレーム323、ダウンフレーム324、左右一対のロアフレーム326、左右一対のシートフレーム327、左右一対のサブフレーム328を備える。
ヘッドパイプ321は、車体フレーム320の前端部を構成し、自動二輪車(鞍乗り型の小型車両)の前輪を懸架する前輪懸架装置としてのフロントフォークを操舵可能に支持する。メインフレーム322は、ヘッドパイプ321から後方斜め下方に延びて燃料タンク331を支持する。左右のセンターフレーム323は、メインフレーム322の後端部の左右から下方に延びて左右のメインフレーム322と共に自動二輪車の駆動源となるエンジンを支持する。左右のセンターフレーム323には、それぞれピボットプレート333が取付けられる。左右のピボットプレート333には、車幅方向に延びるようにピボット軸(不図示)が渡され、ピボット軸に、自動二輪車の後輪を上下揺動可能に懸架するスイングアーム(不図示)が取付けられる。
上記のヘッドパイプ321、メインフレーム322、左右のセンターフレーム323、ダウンフレーム324、左右のロアフレーム326、第1センタークロスパイプ337及び第2センタークロスパイプ338は、剛性部材としての前部フレーム332を構成する。
図14において、前部フレーム332を構成するヘッドパイプ321及びメインフレーム322のそれぞれの間には、剛性調整装置350が設けられている。
シリンダー側連結部301は、シリンダー側連結部96(図5参照)と基本構造が同一であるが、シリンダー側連結部301に備える軸部は、図5のシリンダー側連結部96の軸部96b(図5参照)をより長く形成したものである。
剛性調整装置350の両端部、即ち、シリンダー側連結部301の先端部は、ヘッドパイプ321の上部に設けられたシリンダー側連結部351に連結され、ロッドアッシー110の先端部は、メインフレーム322の後部に設けられたロッド支持部114に連結されている。シリンダー側連結部351は、ヘッドパイプ321に取付けられた一対の板状部材を備え、これらの板状部材に連結ピンを介してシリンダー側連結部301が連結される。
剛性調整装置350は、ヘッドパイプ321の上部を後方に引っ張るように予張力が付与される。これにより、ヘッドパイプ321の下端が持ち上がる方向に予力が与えられ、路面からの突き上げ方向の力などに対して、前輪の上方向の移動の動きだしを助力するように、素早く反応することができる。
剛性調整装置350Aは、ダウンフレーム324がメインフレーム322側に引っ張られるように予張力が付与される。これにより、ダウンフレーム324とメインフレーム322とのなす角度(狭角)が狭まり、ヘッドパイプ321が斜め上方に変位する方向に予力される。これにより、路面からの突き上げ方向の力などに対して、前輪の上方向の移動の動きだしを助力するように、素早く反応することができる。
剛性調整装置350Bの一端は、一方のシートフレーム327に設けられたシリンダー側連結部355に連結され、剛性調整装置350の他端は、他方のシートフレーム327に設けられたロッド支持部118に連結されている。シリンダー側連結部355は、シートフレーム327に取付けられた一対の板状部材を備え、これらの板状部材に連結ピンを介してシリンダー側連結部301が連結される。並列する左右のシートフレーム327間を内側に引張力を発生させることにより、センターフレーム323、サブフレーム328、シートフレーム327で成す三角形状の上辺であるシートフレーム327の長さが、側面視で縮まる方向に予張力が付与される。その結果、シートフレーム327の後方下部に有るリヤクッション支持部336が上方に向かう方向に付与されていることになる。これにより、路面からの突き上げ方向の力などに対して、後輪の上方向の移動の動きだしを助力するように、素早く反応することができる。
なお、図14及び図15に示した剛性調整装置350,350A,350Bを同一のものとしたが、これに限らず、ラバー部材の外径やシリンダーの内径を異ならせても良い。また、剛性調整装置350,350A,350Bを同一のものとして、付与する予張力を同一としても良いし、それぞれ異ならせても良い。
図16は、第6実施形態の自転車370を示す右側面図である。
鞍乗り型の小型車両(軽車両)である自転車370は、車体フレーム371の前端にフロントフォーク372を介して前輪373が支持され、車体フレーム371の後端部に後輪374が支持され、車体フレーム371の上部にシートポスト394を介してサドル376が取付けられている。
車体フレーム371は、ヘッドチューブ381、トップチューブ382、シートチューブ384、シートステー386、チェーンステー387を備える。ヘッドチューブ381は、車体フレーム371の前端部に位置し、フロントフォーク372を操舵可能に支持する。ヘッドチューブ381は、トップチューブ382との接続部381cより上方に位置する上側チューブ381aと、接続部381cより下方に位置する下側チューブ381bとからなる。
トップチューブ382は、ヘッドチューブ381から後方斜め下方に延びる。シートチューブ384は、トップチューブ382の後端部に後傾するように接続されている。シートチューブ384は、トップチューブ382との接続部384cより上方に位置する上側チューブ384aと、接続部384cより下方に位置する下側チューブ384bとから一体に形成されている。シートチューブ384の上部にはシートポスト394が挿入されて固定され、シートポスト394の上端部にサドル376が取付けられている。
シートステー386は、シートポスト394の長手方向中間部から後方斜め下方に延びている。また、軸受部396とシートステー386の後端部とがチェーンステー387で接続されている。シートステー386とチェーンステー387との接続部には、車軸374aを介して後輪374が回転可能に支持されている。
クランク軸397には駆動スプロケット405が取付けられ、後輪374には複数枚の従動スプロケット406が取付けられ、駆動スプロケット405と従動スプロケット406とにチェーン407が掛け渡されている。シートステー386とチェーンステー387との接続部には、複数枚の従動スプロケット406に対するチェーン407の掛け替え(変速)をするためのディレイラー408が取付けられている。
上部フレーム388を構成するヘッドチューブ381の上側チューブ381aとシートチューブ384の上側チューブ384aとの間には、剛性調整装置350が設けられている。剛性調整装置350の両端部、即ち、シリンダー側連結部301の先端部は、上側チューブ381aに設けられたシリンダー側連結部411に連結され、ロッドアッシー110の先端部は、上側チューブ384aに設けられたロッド支持部118に連結されている。
シリンダー側連結部411は、上側チューブ381aに取付けられた一対の板状部材を備え、これらの板状部材に連結ピンを介してシリンダー側連結部301が連結される。
第2の剛性調整装置350Cは、剛性調整装置350と基本構造が同一であるが、ラバー部材の外径及びラバー部材を収容するシリンダーの内径が、剛性調整装置350のものより小さい。従って、第2の剛性調整装置350Cで発生可能な張力は、剛性調整装置350よりも小さい。
第2の剛性調整装置350Cの両端部、即ち、シリンダー側連結部301の先端部は、下側チューブ381bに設けられたシリンダー側連結部411に連結され、ロッドアッシー110の先端部は、下側チューブ384bに設けられたロッド支持部118に連結されている。
上記した剛性調整装置350,350Cによって、ヘッドチューブ381とシートチューブ384との間に、引張力が発生するように予張力が付与される。この予張力により、車体フレーム371の上部フレーム388のヒステリシスを削減させ、前輪373への路面からの入力に対して、俊敏かつ適切に車体フレーム371を撓ませることができる。また、前輪373が下方に向かう方向にも予張力を付与することで、迅速な応答と接地感を兼ね備える自転車370を実現できる。即ち、剛性調整装置350,350Cによる予張力によって、ヘッドチューブ381のヒステリシスを適切に削減して、前輪373の変位の動き出しを迅速にし、俊敏に路面の変化に応答し、迅速かつ適切に変位する自転車370を提供できる。
図17は、第7実施形態の自転車420を示す右側面図である。
第7実施形態において、第6実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
鞍乗り型の小型車両(軽車両)である自転車420は、第6実施形態の自転車370(図16参照)に対して、ヘッドチューブ381とシートチューブ384との間の予張力付与手段を、剛性調整装置350,350Cからゴムバンド431,432に変更したものである。
ヘッドチューブ381において、上側チューブ381aにはバンド掛け部421が設けられ、下側チューブ381bにはバンド掛け部422が設けられる。
バンド掛け部421,422,423,424は、上下方向の中間部に対して上端部及び下端部に、中間部よりも外形の大きなフランジを備え、中間部にバンド状あるいは紐状の弾性体を掛けることが可能である。
ヘッドチューブ381のバンド掛け部421とシートチューブ384のバンド掛け部423とには、バンド状の弾性体として、無端状のゴムバンド431が掛けられている。
ゴムバンド431,432による引張力と振動減衰力でも、第6実施形態と同傾向の効果が得られ、より簡易的な剛性調整装置となり得る。
ゴムバンド431及びゴムバンド432については、それぞれの厚さ、幅、長さ、材質によって、取付時の張力が種々設定可能である。
例えば、上記実施形態において、剛性調整装置は、張力発生と、振動減衰をそれぞれ別の部材で並列又は直
列に設けるものであっても良い。
また、本発明は、小型車両に関わらず、四輪車両の車輪の上下動の迅速化に用いても良い。
また、剛性調整装置での張力の調整は、例えば、タイヤのパターンからくる周波数に合わせて調整し、荒れた路面にも迅速にタイヤの路面密着を、フリクションを少なく適用できるものとしても良い。また、ブレーキング時に表れる周波数に合わせて、ブレーキ性能向上に寄与する周波数に合わせて調整するようにしても良い。
また、図5に示すように、剛性調整装置90に、張力発生と振動減衰とを発揮させるものとしてラバー部材92を用いたが、これに限らず、空気や他の気体、オイル等の液体を組み合わせて張力発生と振動減衰とを発揮させても良い。
また、図16及び図17に示した自転車370,420のフロントフォーク372に、路面から車体フレーム371に伝わる衝撃を緩和する緩衝器を組み込んで、この緩衝器と剛性調整装置350,350Cとを組み合わせたり、緩衝器とゴムバンド431,432とを組み合わせたりしても良い。
また、本実施形態では、引張力による予力の機構であるが、押圧力により適切にヒステリシスを削減するものであっても良い。
11,145,241,320,371 車体フレーム
12,144 前輪懸架装置(懸架装置)
13,141,244,373 前輪(車輪)
63 揺動軸
64 剛性部材
64a 左アーム(片部)
64b 右アーム(片部)
64c 上方延出部(片部)
64k クッション支持部(支持部)
65,206 クッションユニット
90,300,350,350A,350B 剛性調整装置
91 シリンダー
92 ラバー部材(弾性部材)
93 当接片(板状部材)
94 ロッド
97 ロッド側連結部(張力調整機構)
130 第2の剛性調整装置(剛性調整装置)
134c 下方延出部(片部)
154 延長パイプ(片部)
173 クッション支持パイプ(片部)
174,332 前部フレーム(剛性部材)
208 クッション上支持ブラケット(支持部)
240 自動二輪車(小型車両)
245,372 フロントフォーク(懸架装置)
254 ヘッドパイプ(支持部、接続部)
255b 下フレーム部(片部)
264 環状フレーム(剛性部材)
321 ヘッドパイプ(支持部、片部)
322 メインフレーム(片部)
324 ダウンフレーム(片部)
350C 第2の剛性調整装置(剛性調整装置)
370 自転車(小型車両)
Claims (11)
- 車体フレーム(11,145,241,320)と、前記車体フレーム(11,145,241,320)及び車輪(13,141,244)のそれぞれを接続する懸架装置(12,144,245)とを備え、
前記懸架装置(12,144,245)は、路面からの反力により前記車輪(13,141,244)を上方向に変位可能に懸架する鞍乗り型の小型車両において、
前記鞍乗り型の小型車両は、前記懸架装置(12,144,245)の支持部(64k,208,254,321)を有する前記車体フレーム(11,145,241,320)側の剛性部材(64,174,264,332)と、前記剛性部材(64,174,264,332)の複数個所間に架け渡される剛性調整装置(90,300,350,350A)とを備え、
前記剛性調整装置(90,300,350,350A)は、前記剛性部材(64,174,264,332)に予張力を付与し、
前記予張力は、前記車輪(13,141,244)の路面からの反力による前記車輪(13,141,244)の上方への移動方向と同方向に前記支持部(64k,208,254,321)に予力成分を発生させることを特徴とする鞍乗り型の小型車両。 - 前記剛性部材(64,174,264,332)は、延伸方向が異なって接続される少なくとも二つの片部(62a,64b,64c,154,173,255b,255b,322,324)を備え、
前記剛性調整装置(90,300,350)は、前記二つの片部(62a,64b,64c,134c,154,173,255b,322,324)間に架け渡されることで、前記剛性部材(64,174,264,332)とで三角形状を形成するとともに前記二つの片部(62a,64b,64c,154,173,255b,255b,322,324)間に予張力を付与し、前記予張力は、前記車輪(13,141,244)の路面からの反力による前記車輪(13,141,244)の上方への移動方向と同方向に前記支持部(64k,208,254,321)での予力成分を発生させることを特徴とする請求項1に記載の鞍乗り型の小型車両。 - 前記剛性調整装置(90,300,350,350A)は、張力発生機能と振動減衰機能とを併せ持つことを特徴とする請求項2に記載の鞍乗り型の小型車両。
- 前記剛性調整装置(90,300,350,350A)は、ラバー部材(92)により張力発生と振動減衰とを発揮させることを特徴とする請求項3に記載の鞍乗り型の小型車両。
- 前記懸架装置(12,144)は、クッションユニット(65,206)を有し、前記二つの片部(62a,64b,64c,154,173)の一片に前記クッションユニット(65,206)の前記車体フレーム(11,145)側の取付部を有することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載の鞍乗り型の小型車両。
- 前記鞍乗り型の小型車両は揺動車両(10)であり、前記剛性部材(64)は、揺動軸(63)を介して前記車体フレーム(11)と接続し、前記車体フレーム(11)側の前記クッションユニット(65)の支持部(64k)を有し、前記剛性部材(64)の一つの片部(64a,64b)に、前記クッションユニット(65)の取付部と前記剛性調整装置(90)の一方の取付部とが設けられ、前記剛性部材(64)の他の片部(64c)に、前記剛性調整装置(90)の他方の取付部が設けられることを特徴とする請求項5に記載の鞍乗り型の小型車両。
- 前記二つの片部(255b,255b)は、前記車体フレーム(241)の一部を構成し、前記二つの片部(255b,255b)の接続部(254)に前記懸架装置(245)が支持され、前記二つの片部(255b,255b)に予張力を付与することで、前記懸架装置(245)に対して、前記車輪(244)の路面からの反力による前記車輪(244)の上方への移動方向と同方向に予力を発生させることを特徴とする請求項2に記載の鞍乗り型の小型車両。
- 前記剛性調整装置(90,130)を複数備え、前記車輪(13)の路面からの反力による前記車輪(13)の上方への移動方向と同方向に前記支持部(64k)の予力成分を発生させる第1の剛性調整装置(90)と、前記車輪(13)の路面からの反力による前記車輪(13)の下方への移動方向と同方向に前記支持部(64k)の予力成分を発生させる第2の剛性調整装置(130)とを備えることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか一項に記載の鞍乗り型の小型車両。
- 前記第1の剛性調整装置(90)の予張力と前記第2の剛性調整装置(130)の予張力とを異ならせたことを特徴とする請求項8に記載の鞍乗り型の小型車両。
- 小型車両の車体フレームの剛性調整装置において、
車体フレーム(11,145,241,320,371)と車輪(13,141,244,373)とを接続する懸架装置(12,144,245,372)を備える小型車両(10,140,240,370)の前記懸架装置(12,144,245,372)の取付部に予張力を付与する剛性調整装置(90,130,300,350,350C)は、シリンダー(91)と、前記シリンダー(91)の一端部を貫通して、前記シリンダー(91)内から前記シリンダー(91)外に延びるロッド(94)と、前記ロッド(94)の前記シリンダー(91)内の一端部に設けられて前記ロッド(94)と一体的に前記シリンダー(91)内を移動する板状部材(93)とを備え、
前記板状部材(93)と前記シリンダー(91)の一端部との間に弾性部材(92)が設けられ、
前記ロッド(94)の他端部と前記シリンダー(91)の他端部に前記車体フレーム(11,145,241,320)側への取付部が設けられ、
前記ロッド(94)及び前記シリンダー(91)、あるいは、前記ロッド(94)及び前記シリンダー(91)のいずれか一方に、張力調整機構(97)が設けられることを特徴とする車両の車体フレームの剛性調整装置。 - 前記弾性部材は、ラバー部材(92)であることを特徴とする請求項10に記載の車両の車体フレームの剛性調整装置。
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