JP2004306751A - 車両のスイングアーム式懸架装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クッションユニットのストロークを確保して減衰特性の設定自由度を高めることができる車両のスイングアーム式懸架装置を提供する。
【解決手段】ピボットプレート１３のピボット軸１４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に取り付けられるクッションユニット２３とを備える車両のスイングアーム式懸架装置２０において、クッションユニット２３の上端部に、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を取り付けると共に、クッションユニット２３の下端部に、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を取り付けた。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【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車両のスイングアーム式懸架装置に関し、特に、クッションユニットのストロークを増加させて減衰特性の設定自由度を高めることができるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両のスイングアーム式懸架装置として、スイングアームの前部（揺動軸近傍）に一本のクッションユニットを備えた方式のものが多く採用されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、スイングアームの後部（車軸近傍）に二本のクッションユニットを備えた方式と比較して、クッションユニットのストローク量に対する後輪車軸の変位量を増加できると共に、クッションユニットの一端側にリンク機構を取り付けることで後輪車軸の変位量に対するクッションユニットのストローク量のレシオ変化を比較的自由に設定できるというメリットもある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−６８０６６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスイングアーム式懸架装置では、後輪車軸の変位量に対するクッションユニットのストローク量には限界があるため、クッションユニットに所望の減衰力を発生させることが容易ではなく、このような課題を解決できる新規の構造が要望されつつある。
そこでこの発明は、クッションユニットのストロークを確保して減衰特性の設定自由度を高めることができる車両の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、パワーユニット８）に設けられたピボット軸（例えば実施の形態におけるピボット軸１４）に一端部が揺動可能に取り付けられ他端部には車輪（例えば実施の形態における後輪２２）が取り付けられるスイングアーム（例えば実施の形態におけるスイングアーム２１）と、該スイングアーム及び車体側に取り付けられ前記車輪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（例えば実施の形態におけるクッションユニット２３）とを備える車両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、前記クッションユニットの上端部に、前記スイングアームの上方への揺動に伴いクッションユニットの上端部を押し下げる上部リンク機構（例えば実施の形態における上部リンク機構２４）を取り付けると共に、前記クッションユニットの下端部に、前記スイングアームの上方への揺動に伴いクッションユニットの下端部を押し上げる下部リンク機構（例えば実施の形態における下部リンク機構２７）を取り付けたことを特徴とする。
【０００６】
このスイングアーム式懸架装置によれば、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、後輪車軸の変位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。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記上部リンク機構及び下部リンク機構が、前記車体側のピボット軸よりも下方の部位に取り付けられることを特徴とする。
【０００８】
このスイングアーム式懸架装置によれば、車体側のピボット軸上方の車体中央周辺にリンク機構を取り付けるためのクロスメンバ等を設ける必要がなく、車体中央周辺に電装部品等を集中して配置することができる。
【０００９】
請求項３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一対のアーム部（例えば実施の形態におけるアーム部５２）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）よりも前記車輪側に配置されることを特徴とする。
【００１０】
このスイングアーム式懸架装置によれば、クッションユニットがスイングアームのクロスメンバよりも車輪側に配置されることで、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が長くなり、後輪車軸の変位量に対するクッションユニットのストローク量の割合を増加させることができる。
【００１１】．
【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（車両）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の後端に連なるピボットプレート（車体側）１３には本発明に係るスイングアーム式懸架装置２０が取り付けられる。
【００１２】
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の上端部に、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を取り付けると共に、クッションユニット２３の下端部に、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を取り付けたものである。
【００１３】
上部リンク機構２４は、スイングアーム２１の上部とクッションユニット２３の上端部とを連結する第一リンク２５と、第一リンク２５とピボットプレート１３のピボット軸１４よりも下方の部位とを連結する第二リンク２６とを備える。
また、下部リンク機構２７は、スイングアーム２１の下部とクッションユニット２３の下端部とを連結する第三リンク２８と、第三リンク２８とピボットプレート１３のピボット軸１４よりも下方の部位とを連結する第四リンク２９とを備える。
【００１４】
上部リンク機構２４はスイングアーム２１の上方への揺動に伴い第一リンク２５がクッションユニット２３の上端部を押し下げるように構成され、下部リンク機構２７はスイングアーム２１の上方への揺動に伴い第三リンク２８がクッションユニット２３の下端部を押し上げるように構成されている。
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を吸収す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。
【００１５】
図２に示すように、スイングアーム２１の上部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に長手状の第一リンク２５の前端部が第一連結軸４１により回動可能に連結される。また、第一リンク２５の後端部とクッションユニット２３の上端部とは第二連結軸４２により回動可能に連結される。第一リンク２５の前後端部間にはロッド状の第二リンク２６の上端部が第三連結軸４３により回動可能に連結され、第二リンク２６の下端部がピボットプレート１３の下端部に設けられたリンク取り付け部３３の後側に第四連結軸４４により回動可能に連結される。
【００１６】
また、スイングアーム２１の下部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に側面視略三角形状の第三リンク２８の一端部が第五連結軸４５により回動可能に連結される。また、第三リンク２８の他の一端部とクッションユニット２３の下端部とが第六連結軸４６により回動可能に連結される。そして、第三リンク２８の残りの一端部とロッド状の第四リンク２９の後端部とが第七連結軸４７により回動可能に連結され、第四リンク２９の前端部がピボットプレート１３のリンク取り付け部３３の前側に第八連結軸４８により回動可能に連結される。なお、各連結軸４１〜４８はピボット軸１４と平行に設けられる。
【００１７】
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。
【００１８】
クロスメンバ５５の後方寄りの部位には略上下方向に沿う挿通孔５６が形成され、この挿通孔５６内に第二リンク２６が配置される。なお、第二リンク２６は車幅方向で対向する二枚の板状部材で構成される。
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。
【００１９】
図２に示すように、第二リンク２６は、その上端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）よりも下方に突出している。また、第二リンク２６は、その両端部の各連結軸４３，４４の中心を結ぶ長手方向の軸線２６Ａが略垂直となるように配置される。
また、クッションユニット２３は、その上端部がスイングアーム２１の上面よりも上方に突出し、下端部がスイングアーム２１の下面よりも下方に突出している。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、つまり第二リンク２６と略平行となるように配置される。
ここで、第二リンク２６をその軸線２６Ａと垂直に切った断面はクッションユニット２３をその軸線２３Ａと垂直に切った断面と比べて小さく、したがって、挿通孔５６はクッションユニット２３を通す場合と比べて小さく形成される（図３参照）。
【００２０】
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の上方には第一リンク２５との連結部６２が、ピストンロッド５９の下方には第三リンク２８との連結部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内に充填されるガスのリザーブタンクである。
【００２１】
上部ブラケット３１はスイングアーム２１の上面から上方へ突出するように形成され、スイングアーム２１の前端部近傍であってクッションユニット２３及び挿通孔５６よりも前方に配置される。また、下部ブラケット３２はスイングアーム２１の下面から下方へ突出するように形成され、クッションユニット２３の下端部の後方、つまりピボット軸１４及びリンク取り付け部３３よりも後方に配置される。これにより、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とリンク取り付け部３３及び第八連結軸４８との間の距離は増加することとなる。
【００２２】
上部ブラケット３１とクッションユニット２３の上端部との間には第一リンク２５が配設され、第一リンク２５の両端部間であって上部ブラケット３１寄りの部位には第二リンク２６の上端部が連結される。
また、下部ブラケット３２、クッションユニット２３の下端部、及び第四リンク２９の後端部が各々第三リンク２８により連結される。
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、第三リンク２８と下部ブラケット３２及びクッションユニット２３の連結部６３とを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配置される。また、第三及び第四リンク２８，２９を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、第三リンク２８の第五及び第七連結軸４５，４７の中心を結ぶ軸線２８Ａと、第四リンク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。
【００２３】
次に、この実施の形態におけるスイングアーム式懸架装置２０の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及び下部ブラケット３２がピボット軸１４を中心とする円弧に沿って上方へ移動する。
【００２４】
このとき、上部ブラケット３１と連結される第一リンク２５の前端部も上方へ移動するが、第一リンク２５の上部ブラケット３１の後方の部位は第二リンク２６の上端部と連結されており、かつ第二リンク２６の下端部は車体側に連結されているため、第一リンク２５はその前端部が上昇すると第三連結軸４３を中心として後端部を下方に移動させるように揺動する。
また、下部ブラケット３２と連結される第三リンク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三及び第四リンク２８，２９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。その結果、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となる。
【００２５】
したがって、クッションユニット２３の上端部は第一リンク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、第三リンク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。
【００２６】
また、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、各リンク機構２４，２７への負荷を抑えつつ、スイングアーム２１の後端部に支持される後輪２２の車軸１５の変位量に対するクッションユニット２３のストローク量の割合を増加させることができる。このため、後輪車軸１５の変位に対するクッションユニット２３のストローク速度が増加し、ダンパー６０に所望の減衰力を発生させ易くなる。
【００２７】
さらに、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、挿通孔５６には第二リンク２６のみが挿通されることとなるため、クッションユニット２３がクロスメンバ５５を貫通する場合と比べて挿通孔５６を大幅に縮小することができ、スイングアーム２１の剛性を高めることができる。
さらにまた、第二リンク２６と共に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、これら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】
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。
【００２９】
上記実施の形態によれば、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。
【００３０】
また、クッションユニット２３の両端部はそれぞれ上部及び下部リンク機構２４，２７を介して車体側に取り付けられるが、上部リンク機構２４の第二リンク２６及び下部リンク機構２７の第四リンク２９はそれぞれピボットプレート１３（車体側）のピボット軸１４よりも下方の部位に取り付けられるため、ピボット軸１４上方の車体中央周辺にクッションユニット２３又は各リンク機構２４，２７を取り付けるためのクロスメンバ等を設ける必要がなくなる。このため、車体中央周辺に電装品（バッテリやコントロールユニット等）やツールボックス等の備品を集中して配置することができ、自動二輪車１の運動性能を高めることができる。また、自動二輪車１生産時の作業工数を低減することができ、かつメインフレーム７、ピボットプレート１３、及びシートレール１０の設計自由度を高めることもできる。
【００３１】
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。
【００３２】
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、パワーユニット８の後部にピボット軸及びリンク取り付け部を設け、そのピボット軸及びリンク取り付け部にスイングアーム２１、及び各リンク機構２４，２７をそれぞれ取り付けるようにしてもよい。さらにまた、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。
そして、上記実施の形態における構成は一例であり、この発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはいうまでもない。
【００３３】
【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、後輪車軸の変位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、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。
【００３４】
請求項２に記載した発明によれば、車体側のピボット軸上方の車体中央周辺にリンク機構を取り付けるためのクロスメンバ等を設ける必要がなく、車体中央周辺に電装部品等を集中して配置することができ、自動二輪車の運動性能を高めることができると共に、自動二輪車生産時の作業工数を低減することができる。
【００３５】
請求項３に記載した発明によれば、クッションユニットがスイングアームのクロスメンバの後方に配置されることで、後輪車軸の変位量に対する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、減衰力の設定自由度を高めることができると共に、各リンク機構への負荷がより軽減されるため、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。
【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
２７ 下部リンク機構
５２ アーム部
５５ クロスメンバ

Claims (3)

1. 車体側に設けられたピボット軸に一端部が揺動可能に取り付けられ他端部には車輪が取り付けられるスイングアームと、該スイングアーム及び車体側に取り付けられ前記車輪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とを備える車両のスイングアーム式懸架装置において、前記クッションユニットの上端部に、前記スイングアームの上方への揺動に伴いクッションユニットの上端部を押し下げる上部リンク機構を取り付けると共に、前記クッションユニットの下端部に、前記スイングアームの上方への揺動に伴いクッションユニットの下端部を押し上げる下部リンク機構を取り付けたことを特徴とする車両のスイングアーム式懸架装置。
2. 前記上部リンク機構及び下部リンク機構が、前記車体側のピボット軸よりも下方の部位に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の車両のスイングアーム式懸架装置。
3. 前記クッションユニットが、前記スイングアームの一対のアーム部を連結するクロスメンバよりも前記車輪側に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両のスイングアーム式懸架装置。

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