JPH02246892A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステアリング装置に係り、特に車輪の対地キャ
ンバ−角度を可変にすることにより旋回力を可変にする
ステアリング装置に関する。

〔従来の技術〕

二輪車のステアリング装置はテレスコピック型のフォー
クシャフトが用いられているが、この方式に代わってフ
ロントサスペンシランをボディフレームに対して上下動
可能に連結されたリンク式すスペンシツンとし、その先
端側面に車輪を取り付けた構造のものが使用されるよう
になっている。

従来のリンク式フロントサスペンシッンを有する二輪車
用ステアリングでは、前輪がサスペンションアームと一
緒に動がないハブステア方式構造とされ、第１３図に示
すように、サスペンションアームｌの先端側面に車輪２
を取り付け、この車輪２のみをサスペンションアーム１
とは独立して水平面に沿って回転させることで所定の操
舵角度を得るような構造となっている。

一方、四輪車ではステアリング操作により車輪は設定さ
れたキャンバ角を保持する状態でタイロツドにより転舵
させるものとなっている。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 ところが、上記の二輪車におけるリンク式ステアリング
装置では、１舵時に前輪がサスペンシランアームと干渉
し易く、舵角を大きくとれないという欠点をもつ、この
ため比較的大きな舵角を必要とする低速時の回転等では
不都合が生じる。

また、旋回時においては、旋回力はキャンバ角によって
与えられるキャンバスラストとコーナリングフォースに
よって得られるが、前述のように四輪車では機構的にキ
ャンバ角を固定した状態とされているので、大きく旋回
しようとする際にはキャンバスラストがほぼ一定である
ために充分な旋回力を発揮する構造とはなってぃなかっ
た。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、車輪のキャンバ
角を可変として操舵角度に応じてキャンバ角を変えられ
るようにし、もって二輪車の場合は、リンク式フロント
サスベンシッン構成としてもサスペンシランアームと干
渉させずに充分な旋回を行わせ、また、四輪車の場合に
はキャンバ角の可変機構によって小さい操舵力で大きい
旋回力を得ることができるようにしたステアリング装置
を提供することを特徴とする特に、二輪車においておも
に低速時の回転半径を縮小することができるステアリン
グ装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るステアリング
装置は、車輪にそのキャンバ角の可変調整機構を設け、
この可変調整機構によりステアリング操舵角度に対し比
例的にキャンバ角を加減調整させる構成とした。この場
合において、前記可変調整機構は、一端を車輪に取付け
られたホイールディスクに回転自在に取付け、他の一端
を操舵装置に連結されたステアリングアーふと、一端を
前記ホイールディスクに回転自在に取付け、他の一端を
ホイールディスクと車体とを連結するサスペンシランア
ームに回転自在に取り付けたリンクとを有し、前記ステ
アリングアー五の前記ホイールディスクへの取付位置を
前記ホイールディスクの回転中心より前後方向へ偏位さ
せた位置とし、前記リンクの前記ホイールディスクへの
取付位置を前記ホイールディスクの回転中心より上下方
向へ偏位させた位置とする構成とするか、あるいは前記
車輪の前記ステアリング操舵角制御用のステアリング能
動的駆動手段と、前記車輪のキャンバ−角制御用のキャ
ンバ−角部動的駆動手段とを有し、前記ステアリング能
動的駆動手段は前記ホイールディスクの回転中心から前
後方向に偏位した位置に回転自在に連結し、前記キャン
バ−角部動的駆動手段は前記ホイールディスクの回転中
心から上下方向に偏位した位置に回動自在に連結した構
成とすることもできる。また、前記ステアリング能動的
駆動手段と、前記キャンバ−角能動的駆動手段とを前記
ステアリング操舵角に応じて機械的または、電気的に制
御する制御手段を設けた構成とすることもできる。更に
、四輪車のステアリング装置において、ステアリングハ
ブにキャンバ角調整用のタイロッドを設け、このタイロ
ッドを操舵角度に連動して駆動制御する手段を設け、あ
るいは前記キャンバ角用タイロッドはキングピン位置か
ら偏位させてホイールディスクに連結し、かつロアアー
ムに端部を連結して操舵に自動的に連動してキャンバ角
を可変にするようにすればよい。

〔作用〕

上記のように構成された本発明に係るステアリング装置
によれば、対地キャンバ−角度を増す機構と、これを機
械的、または電気的に制御する手段によりキャンバ−ス
ラストを増加させれば、小舵角でも強い旋回力を得て回
転半径を縮小することができる。前者場合、前記可変調
整機構をホイールディスクと操舵装置を連結するステア
リングアームと、車輪の回転中心位置より車体前後方向
に偏位させサスペンションアームとホイールディスクに
連係されたリンクから形成することによってステアリン
グによる操舵に自動追従してキャンバ角が増大される。

また、後者の場合、車輪回転中心の前後位置にてホイー
ルディスクと連結されて舵角を出力するステアリング能
動的駆動手段と、車輪の回転中心の上下位置にてサスペ
ンションアームとホイールディスクに連結されたキャン
バ角能動的駆動手段を用いて積極的に操舵角度に関連付
けてキャンバ角を変更するので、高い旋回力を６１実に
発揮させることができる。更に、前記能動的駆動手段を
ステア角に応じて機械的、電気的に制御する手段を設け
ることにより、小さい操舵角度で大きく旋回させること
ができるので、車輪と操舵と独立してサスペンションア
ームをフレームにリンクさせても、車輪とサスペンショ
ンアームとを干渉させることなく充分な操向機能を持た
せることができる。四輪車に適用した場合にはキングピ
ンから水平方向に偏位させた位置にキャンバ角調整用の
タイロッドを連結し、これを駆動装置で積極的に駆動さ
せるか、あるいはロアアームに連結することで自動的に
キャンバ角を増幅変更することができる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例に係るステアリング装置の実施
例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図〜第２図は実施例に係るステアリング装置を備え
た二輪車の前部である０図示のように、二輪車のボディ
フレーム１０にはその下方位置に前方に延設されたサス
ペンションアーム１２が水平軸１３を介して取り付けら
れ、前端を揺動可能にしている。このサスペンションア
ーム１２の先端部片側面には、ホイールディスク１６の
中心に配！されているボールジヨイント１８を介して、
前車輪１４が取り付けられている。このサスペンション
アーム１２は平面形状が円弧状に湾曲されており、前車
輪１４のタイヤ部分と接触干渉することがないようにし
ている。また、サスペンションアーム１２とボディフレ
ーム１０との間にはサスベンシランユニット２０が取り
付けられ、サスペンションアーム１２の揺動を緩衝させ
、もって前車輪１４の上下運動に伴う振動を吸収するよ
うにしている。

一方、ボディフレーム１０のヘッドバイブ２２にはテレ
スコピック構造のステアリングシャフト２４が挿通され
、上端にステアリングハンドル２６を取り付けている。

ステアリングシャフト２４はインナチェーブ２４Ａを三
角形状とし、これをアウタチューブ２４Ｂに挿入させる
ようにしてステアリングハンドル２６の回転をアウタチ
ューブ２４Ｂに伝達できるようにしている。アウタチュ
ーブ２４Ｂの下端にはステアリングアーム２８が連結さ
れ、これはホイールディスク１６の前部寄りの位置であ
ってステアリングシャフト２４の延長線と直交し前車軸
１４０回転中心を通る線上に位置させて、当該ホイール
ディスク１６と連結されている。この連結部はサスペン
ションアーム１２と同様にボールジヨイント３０が用い
られている、またステアリングアーム２８はやはり円弧
状に湾曲形成され、サスペンションアーム１２が配置さ
れている前車輪１４の片面側で前車輪１４に連結されて
いる。

ところで、このような構成において、前記ホイールディ
スク１６とサスペンションアーム１２との間をキャンバ
角の可変調整機構を構成するリンク３２により連結して
いる。このリンク３２はサスペンションアーム１２の連
結ボールジヨイント３０より後方に偏位させた位置にて
、ホイールディスク１６の上部とサスペンションアーム
１２の側方張出部上面とを相互に連結するもので、ステ
アリングハンドル２Ｇの操向方向側に前車輪１４の上縁
が傾くようになっている。これにより操向操作すること
により、キャンバ角が操向方向側に増大し、前車輪１４
の接地点でのキャンバスラストが増大されるのである。

このような構成に係るステアリング装置によれば、ステ
アリングハンドル２６を操作すると、ステアリングシャ
フト２４の傾斜角（キャスタ角）が付されている分だけ
、操向に伴ってキャンバ角が付くが、本実施例では、ホ
イールディスク１６の回転中心（ボールジヨイント１８
）から車体後方に偏位した位置に、キャンバ角の可変調
整機構としてリンク３２をもってサスペンションアーム
１２とホイールディスク１６とを連結するようにしてい
るので、操舵角度に比例してキャンバ角を大きくするこ
とができる。このため、実施例に係る二輪車では前車輪
１４をリンク式サスペンションアーム１２によって支持
するようにしても、そのサスペンションアーム１２と干
渉することなく小さい操舵力で大きく旋回させることが
できる。

したがって、リンク式のサスペンションアーム構造とす
ることによる、ホイールアライメントを自由に設定でき
、剛性が高いという利点を充分発揮させることができる
。なお、上記リンク３２の連結位置の偏位置を加減調整
することでキャンバ変更角の操舵角に対する比例定数を
変更することができる。

次に第３図には第二実施例に係るステアリング装置の構
成図を示す、これは操向手段を油圧駆動としたもので、
サスペンションアーム１２の先端に油圧シリンダ３４を
取り付け、この作動ロッド３４Ａをホイールディスク１
６の前記ポールジ町インド３０部に連結した構成として
いる。ステアリングハンドル２６による操向操作を油圧
シリンダ３４に伝達するために、舵角センサ３６と速度
センサ３８による各検出値を入力する舵角制御手段４０
が設けられており、舵角と車速とから前車輪１４に必要
なフロント舵角を算出し、この算出した舵角となるよう
にソレノイドバルブからなる油圧制御手段４１に出力す
るようにしている。油圧制御手段４１は前記油圧シリン
ダ３４とポンプからなる油圧発生手段４２との経路に介
在され、油圧シリンダ３４への作動油の供給制御をなす
。

そして、ホイールディスク１６側にはステア角センサ４
４を設け、このステア角センサ４４がらの検出信号を前
記舵角制御手段４０にフィードバックさせ、フィードバ
ック信号により目標舵角で停止させるようにしている。

かかる第二実施例では、キャンバ角を付与することに伴
う前車輪１４の転舵量が小さくてすむため、ステアリン
グハンドル２６の操作量と一致しなくなる不都合が改善
される。すなわち、ステアリングハンドル２６は従来と
同様の操向量だけ回転させるが、キャンバ角の増幅によ
る旋回力の増大分だけ前車輪１４の操舵角を小さくする
ように舵角制御手段４０にて演算させる。これによりス
テアリングハンドル２６自体は通常量だけ操作させて、
違和感をなくすることができるのである。

次に、第４図には第三実施例に係るステアリング装！の
構成図を示す、これは前述した第二実施例における油圧
駆動の操向手段に代えて電気駆動方式の操向手段とした
点が異なる。すなわち、サスペンションアーム１２の先
端に転舵モータ４６を取り付け、その転舵モータ４６の
伸縮可能なスクリュウロッド４６Ａをホイールディスク
１６の前記ボールジヨイント３０部に連結した構成とし
ている。上記転舵モータ４６はモータ制御手段４日から
の制御信号に基づいて駆動されるようになっており、モ
ータ制御手段４８は舵角制御手段４０からの演算結果に
応じた制御信号を出力するようにしている。その他の構
成は第３図の第二実施例と同様である。当該実施例では
、転舵モータ４６を含み電気的な駆動手段によっている
ので、構造が簡易化する利点がある。

上述した第二、第三実施例の作動フローチャートを第５
図に示す、各センサから車速、舵角、ステア角を取り込
み（ステップ１００〜１２０）、車速信号と舵角信号か
ら舵角制御手段４０によってステア目標値を算出する（
ステップ１３０）。

そしてステア角検出信号を目標値と比較管理しくステッ
プ１４０）、目標値に達していない場合には油圧制御手
段４１あるいはモータ制御手段４８を駆動（ステップ１
５０）、目標値に到達した場合に制御手段４０．４８に
停止指令を出力する（ステップ１６０）。

第６図は第四実施例に係るステアリング装置を示す、こ
の実施例のステアリング装置は第二実施例の変形例であ
り、キャンバ角の可変調整機構を能動的駆動手段にて構
成した点が相違する。前車輪１４のホイールディスク１
６とサスペンションアーム１２と連結して操向時にキャ
ンバ角を増大するリンクとして油圧シリンダ５０を用い
ており、その作動ロッド５０Ａを回転中心と車輪１４の
接地点を結ぶ線上のホイールディスク１６に連結してい
る。油圧シリンダ５０はサスペンションアーム１２に設
置され、作動ロッド５０Ａを伸縮させることで前車輪１
４に積極的にキャンバ角を与えることができる。油圧シ
リンダ５０の駆動は、舵角センサ３６と速度センサ３８
からの信号を取り込む制御手段５２の指令によりソレノ
イドパルプからなる油圧制御手段５４を開閉させること
で行われ、操向用の油圧シリンダ３４とともに制御され
る。そして、前車輪１４側のステア角センサ４４とキャ
ンバ角センサ５５により検出信号を制御手段５２にフィ
ードバックさせ、目標値に管理するようにしている。そ
の他は第二実施例と同様である。

上記実施例では、舵角および車速からキャンバ角とフロ
ント舵角を算出し、オイルポンプで発生している油圧を
ソレノイドバルブで０Ｎ−ＯＦＩＦＬ、て油圧シリンダ
３４．５０を作動させ、ステア角およびキャンバ角を可
変にする。これらはステア角センサ４４とキャンバ角セ
ンサ５５によりフィードバックされた信号により目標位
置で停止する。

したがって、積極的にキャンバ角を可変にできるので、
確実にキャンバスラストを得ることができ、もって小さ
い舵角で大きい旋回力を得ることができる。

第７図は第五実施例の構成図であり、これは前記第四実
施例の油圧シリンダ３４．５０をモータに変更したもの
である。すなわち、転舵モータ４６に加えてキャンバ角
可変モータ５６を使用し、このキャンバ角可変モータ５
６を前記第四実施例の油圧シリンダ５０と同様に連結す
る構成としている。これらのモータ４６．５６は第四実
施例におけると同様な制御手段５２からの指令に基づく
モータ制御手段５８からの出力信号を受けて駆動１Ｉｌ
ｊ御される。

上記第四、第五実施例のステアリング装置の作動フロー
チャートを第８図に示す０図示のように、この装置は最
初各センサから車速、舵角、ステア角、キャンバ角を取
り込み（ステップ２００〜２３０）、車速および舵角か
ら目標ステア角と目標キャンバ角を算出する（ステップ
２４０）、そして、実ステア角と目標値を比較しくステ
ップ２５０）、目標値に達していない場合には油圧シリ
ンダ３４または転舵モータ４６を駆動しくステップ２６
０）、達している場合にはその停止動作を行わせる（ス
テップ２７０）、そして同様にキャンバ角についても目
標値との比較をなしくステップ２８０）、目標値と差が
ある場合にはキャンバ角可変モータ５６の駆動を継続し
くステップ２９０）、偏差がなくなった時点でその停止
を行って（ステップ３００）、制御を完了する。

このような第四、第五実施例によれば、操舵角とキャン
バ角とを独立して制御できるので、旋回力となるコーナ
リングフォースとキャンバスラストの割合を任意に設定
でき、旋回フィーリングを調整できる効果がある。

次に第９図〜第１２図には四輪車の操向車輪に適用した
例を示す、操向輪６０のホイールディスク６２にはブラ
ケット６４を突出し、これにロアアーム６６に連結され
るステアリング用キングピン６８が交差状態に嵌着され
たキャンバ用キングピン７０を水平回転可能に取り付け
ている。キャンバ用キングピン７０はその一端を延長し
てステアリング用のタイロッド７２が連結され、このタ
イロッド７２によりホイールディスク６２をステアリン
グ用キングピン６８回りに回転させることで操舵角が得
られるようになっている。ここで、ホイールディスク６
２にキャンバ角を与えるために、ホイールディスク６２
の上部にはアーム７４が突出されており、その先端にキ
ャンバ角用タイロッド７６が連結されている。このタイ
ロッド７６とアーム７４との連結点は、ステアリング用
キングピン６８の中心軸の延長線上の位置に設定され、
ピローボール７８により結合された構造となっている。

前記キャンバ角用タイロッド７６に番ム図示しないが前
述した第四〜第五実施例における油圧シリンダ５０、キ
ャンバ角可変モータ５６と同様な押引駆動手段を連結し
、能動的にキャンバ角を与えるようにしている。もちろ
んキャンバ角は車速、ステアリング角等を要因として決
定し、所定の制御手段により演算して出力すればよい。

なお、図示のステアリング装置では、ステアリング用タ
イロッド７２の支点をキャンバ用キングピン７０と同軸
においてキャンバ変化時のステアリング角度の影響を無
くし、また、キャンバ角用タイロッド７６の支点をステ
アリング用キングピン６８と同軸においてステアリング
角度の変化時のキャンバ角の変化を無くするようになっ
ている。

上記四輪車用のステアリング装置は、積極的にキャンバ
角を操舵時に与えるようにできるので、キャンバスラス
トを大きくすることができ、もって大きい旋回力を発揮
させることができる。

また、図示しないが、キャンバ角用タイロッド７゛６と
アーム７４の連結点をステアリング用キングピン６８の
軸線上から車両前後方向に偏位させ、かつタイロッド７
６の他端をロアアーム６６に連結するようにすれば、第
１〜第二実施例の場合と同様に、ステアリング操作に追
随してキャンバ角が変化する機構にすることができる。

このようにすると、機構を非常に簡易にしつつキャンバ
角を増幅可変させることができるものとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ステアリングに
追随してキャンバ角を増幅変更することができるので、
キャンバスラストの増加を図って小さい操舵角で大きな
旋回力を得ることができる。

したがって二輪車の場合に適用すればリンク式フロント
サスペンシツンとすることができ、もってリンク式のも
つホイールアライメントの設定が自由にでき、また剛性
が高いという利点を生かしつつ、機構的な干渉を起こさ
せずに小舵力で大きな旋回力を得ることができる。また
、四輪車に適用しても同様にキャンバスラストの増大に
伴う旋回力の増大を図ることができる効果が得られる。

更に、キャンバ角の可変調整機構を車輪の回転中心位置
から前後に偏位させて連結させることにより、操向操作
に追随してキャンバ角が比例的に増大し、構造の簡易化
を図りつつ、キャンバ角の増幅による旋回力の増大効果
が得られる。また能動的な可変調整機構とすることによ
り、操舵と分離してキャンバ角の変更ができるので、旋
回操舵感覚を自在に設定することができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係るステアリング装置を具備した二輪
車の前回側面図、第２図は同正面図、第３図は第二実施
例に係るステアリング装置の構成図、第４図は第三実施
例の構成図、第５図は第二および第三実施例の作動説明
のフローチャート、第６図は第四実施例の構成図、第７
図は第五実施例の構成図、第８図は第四および第五実施
例の作動説明のフローチャート、第９図は四輪車に適用
したステアリング装置の要部斜視図、第１０図は同側面
図、第１１図は同正面図、第１２図は同平面図、第１３
図は二輪車のリンク式フロントサスベンシッの平面構成
図である。 ｌ２・・・・・・サスペンションアーム、１６・・・・
・・ホイールディスク、２４・・・・・・ステアリング
シャフト、２８・・・・・・ステアリングアーム、３２
・・・・・・リンク（可変調整機構）、５０・・・・・
・油圧シリンダ、５６・・・・・・キャンバ角可変モー
タ、６２・・・・・・ホイールディスク、６６・・・・
・・ロアアーム、６８・・・・・・ステアリング用キン
グピン、７０・・・・・・キャンバ用キングピン、７２
・・・・・・ステアリング用タイロッド、７６・・・・
・・キャンバ角用タイロッド。 代理人　弁理士　村　上　友　− 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 １゜ 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）、車輪にそのキャンバ角の可変調整機構を設け、
   この可変調整機構によりステアリング操舵角度に対し比
   例的にキャンバ角を加減調整させることを特徴とするス
   テアリング装置。
2. （２）、前記可変調整機構は、一端を車輪に取付けられ
   たホィールディスクに回転自在に取付け、他の一端を操
   舵装置に連結されたステアリングアームと、一端を前記
   ホィールディスクに回転自在に取付け、他の一端をホィ
   ールディスクと車体とを連結するサスペンションアーム
   に回転自在に取り付けたリンクとを有し、前記ステアリ
   ングアームの前記ホイールディスクへの取付位置を前記
   ホイールディスクの回転中心より前後方向へ偏位させた
   位置とし、前記リンクの前記ホィールディスクへの取付
   位置を前記ホィールディスクの回転中心より上下方向へ
   偏位させた位置としたことを特徴とする請求項１記載の
   ステアリング装置。
3. （３）、前記可変調整機構は前記車輪の前記ステアリン
   グ操舵角制御用のステアリング能動的駆動手段と、前記
   車輪のキャンバー角制御用のキャンバー角能動的駆動手
   段とを有し、前記ステアリング能動的駆動手段は前記ホ
   ィールディスクの回転中心から前後方向に偏位した位置
   に回転自在に連結し、前記キャンバー角能動的駆動手段
   は前記ホィールディスクの回転中心から上下方向に偏位
   した位置に回動自在に連結したことを特徴とする請求項
   １記載のステアリング装置。
4. （４）、前記ステアリング能動的駆動手段と、前記キャ
   ンバー角能動的駆動手段とを前記ステアリング操舵角に
   応じて機械的または、電気的に制御する制御手段を設け
   たことを特徴とする請求項１、３記載のステアリング装
   置。
5. （５）、四輪車のステアリング装置において、ステアリ
   ングハブにキャンバ角調整用のタイロッドを設け、この
   タイロッドを操舵角度に連動して駆動制御する手段を設
   けたことを特徴とするステアリング装置。
6. （６）、前記キャンバ角用タイロッドはキングピン位置
   から偏位させてホィールディスクに連結し、かつロアア
   ームに端部を連結して操舵に自動的に連動してキャンバ
   角を可変にしたことを特徴とする請求項５に記載のステ
   アリング装置。