JP2009269457A

JP2009269457A - 前輪懸架装置

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Publication number: JP2009269457A
Application number: JP2008121401A
Authority: JP
Inventors: Xueyi Chen; 學毅陳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: JP4825237B2

Abstract

【課題】振動減衰および吸収能力が向上した前輪懸架装置を提供する。
【解決手段】上側部がハンドルと連結され、下側部２１がフレーム本体１１の前端に回動可能に枢支されるステアリングロッド２と、ステアリングロッド２の前方で前輪Ｗを支持しているフロントフォーク３と、後端部４１がステアリングロッド２の下側部２１に揺動可能に枢支されているうえ、前端部４２がフロントフォーク３の前方に延伸している揺動アーム４と、前端部がそれぞれ揺動アーム４の前端部４２の上下に、後端部がそれぞれフロントフォーク３の上側部３２の上下に枢支されていて、揺動アーム４とフロントフォーク３と共に四リンク構造をなす上下スイングアーム５１，５２と、後端部がステアリングロッド２の下側部２１に枢支されているサスペンションアーム６と、前輪Ｗの振動をサスペンションアーム６、そしてステアリングロッド２に伝える伝動アーム７とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、前輪懸架装置に関し、特に二輪車や三輪車の車体フレームにおけるフレーム本体の前端に装着されて前輪を回転可能に支持する前輪懸架装置に関する。

一般の自転車やオートバイなどの二輪車や三輪車には、車体フレームにおけるフレーム本体の前端に、前輪懸架装置が、ハンドルによって左右に操縦されるうえ、前輪を回転可能に支持することができるように装着されている。この種の前輪懸架装置の一例としては、特許文献１に開示されているものが挙げられる。この従来の前輪懸架装置は、図１１に示すように、ステアリングロッド９１と、フロントフォーク９２と、第１の連結アーム９３と、第２の連結アーム９４とを備えている。

ステアリングロッド９１は、その下側部がフレーム本体９５の前端に連結され、上側部がハンドル（図示せず）の操縦により回動可能に枢支されている。

フロントフォーク９２は、その下側部が車軸（図示せず）を介して前輪９６を支持している。

第１の連結アーム９３は、ステアリングロッド９１とフロントフォーク９２との間に回動可能に枢支されている。

第２の連結アーム９４は、ステアリングロッド９１とフロントフォーク９２との間において、第１の連結アーム９３より下方に回動可能に枢支されている。

また、ステアリングロッド９１と、フロントフォーク９２と、第１の連結アーム９３と、第２の連結アーム９４と共になった四リンク構造に、ダンパー９７が更に組み込まれている。そのため、四リンク構造が揺動してダンパー９７を圧縮することによって、地形による前輪９６の昇降の振動を減衰させ、吸収することができる。例えば図１２に示すように、その第１の連結アーム９３が角度θで回動するように前記四リンク構造が揺動すると、フロントフォーク９２に付与する減衰ストロークはＨ_１となる。

しかしながら、特許文献１のダンパー付き四リンク構造の前輪懸架装置では、自転車やオートバイなどの前輪に起こる振動を減衰させる機能を果たすが、ヒルクライム用などの場合にとっては、激しい起伏に富んだ地形に対応できる能力はまだ改善の余地があるので、一層振動減衰能力を向上させることができる前輪懸架装置が求められている。

米国特許９１３９６１号

本発明は、従来の問題に鑑みてなされたものであり、振動減衰および吸収能力が向上していて激しい起伏に富んだ地形でも騎乗安定性が優れる前輪懸架装置を提供しようとすることを目的とする。

前記目的を達成するために、発明者は、研究に研究を重ねた結果、ステアリングロッドとフロントフォークも含めて全体がただ四リンク構造だけとなった従来の前輪懸架装置に代えて、ステアリングロッドとフロントフォークも含めて全体が七リンク以上の構造となったものを使用すると、前輪懸架装置により大きな揺動ストロークを生成させることができるので、伸縮範囲がより大であるダンパと合わせて二輪車や三輪車の前輪に従来より大きな昇降ストロークを付与するうえ、前輪の道路における起伏に当たった反力を減衰させる能力を大きく上げることができる、ということを発見した。

前記発見に基づき、本発明は、車体フレーム中におけるフレーム本体の前端に装着されて前輪を回転可能に支持することができるように構成されている前輪懸架装置であって、上側部がハンドルと連結されるうえ、下側部が前記フレーム本体の前端に対して前記ハンドルの操縦により回動可能に枢支されているステアリングロッドと、前記ステアリングロッドの前方にあるうえ、下側部が車軸を介して前記前輪を支持していて、該前輪の地形による昇降の振動が前記車軸と前記下側部を経由して上側部へ伝わるフロントフォークと、後端部が前記ステアリングロッドの下側部に揺動可能に枢支されているうえ、前端部が前記フロントフォークの前方に延伸している揺動アームと、前端部がそれぞれ前記揺動アームの前端部の上下に、後端部がそれぞれ前記フロントフォークの上側部の上下に枢支されていて、前記揺動アームと前記フロントフォークと共に四リンク構造をなす上下スイングアームと、後端部が前記ステアリングロッドの下側部に枢支されているサスペンションアームと、前記四リンク構造に装着されていて、前記前輪の地形による昇降の振動を前記四リンク構造によって減衰させてから、前記サスペンションアーム、そして前記ステアリングロッドに伝える伝動アームとを備えたことを特徴とする前輪懸架装置を提供する。

また、この前輪懸架装置は、前端部が前記伝動アームに、後端部が前記フロントフォークに枢支されている連結アームを更に備えてもよい。

前記構成による前輪懸架装置は、従来の四リンク構造と比べると、少なくともステアリングロッドと、フロントフォークと、揺動アームと、上、下スイングアームと、サスペンションアームと、伝動アームとから七リンク構造を構成する七リンク以上の構造を採用している。よって、より大きな揺動ストロークを生成させるので、それだけより大きな昇降ストロークを前輪に付与することができるため、激しい起伏に当たった際の前輪の反力を容易に減衰させて吸収し、騎乗安定性の向上に大いに役に立つ。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる前輪懸架装置の斜視図である。図２は、図１の分解斜視図である。図３は、図１の側面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の前輪懸架装置は、二輪、三輪車の車体フレームの一部であるフレーム本体１１の前端に装着され、ハンドル（図示せず）によって左右に操縦され、且つ前輪Ｗを前後回転可能に支持することができるうえ、走行時の騎乗安定を図るためのものである。そして、この前輪懸架装置は、通常のように組込まれているダンパー１３を圧縮することによって、地形による前輪Ｗの昇降の振動を減衰させ、吸収することができるように構成されている。

この第１の実施形態の前輪懸架装置は、自動二輪車に適用されるものであるが、ダンパー１３は、図示のものと数量に限らず、市販のものから任意のタイプと任意の数量が選択される。

この前輪懸架装置は、ステアリングロッド２と、フロントフォーク３と、揺動アーム４と、上下スイングアーム５１，５２と、サスペンションアーム６と、伝動アーム７と、連結アーム８とを備えている。

ステアリングロッド２は、その上側部がハンドル（図示せず）と連結されるうえ、下側部２１がフレーム本体１１の前端にあるヘッドパイプ１１１に対して前記ハンドルの操縦により左右に回動可能に枢支されている。

フロントフォーク３は、ステアリングロッド２の前方に配設され、その下側部３１が車軸Ｓを介して前輪Ｗを支持するものである。このフロントフォーク３には、地形による前輪Ｗの昇降の振動が車軸Ｓと下側部３１を経由して上側部３２へ伝わる。

揺動アーム４は、側面視にてその一本脚の上端部に左右に展開した両腕を有するＴ字形のものである。具体的には、前記上端部を前端部４２とし、一本脚の下端部を後端部４１として、図中左へ９０度ほど横に傾いて配設したものである。また、後端部４１は、ステアリングロッド２の下側部２１に揺動可能に枢支された枢接箇所４１１（ステアリングロッド２において枢接箇所２１１となっている）となっているうえ、前端部４２がフロントフォーク３の前方に延伸している。もちろん、揺動アーム４の形状は、前記のようなＴ字形に限らない。

上下スイングアーム５１，５２は、それらの前端部が、それぞれ揺動アーム４の前端部４２にある両腕の先端近くの上下に枢支されて枢接箇所５１１（揺動アーム４において枢接箇所４２１となっている），５２１（揺動アーム４において枢接箇所４２２となっている）となっている。また、それらの後端部が、それぞれフロントフォーク３の上側部３２の上下に枢支されて枢接箇所５１２（フロントフォーク３において枢接箇所３２１となっている），５２２（フロントフォーク３において枢接箇所３２２となっている）となっている。このようにして、上下スイングアーム５１，５２は、揺動アーム４とフロントフォーク３と共に四リンク構造を構成している。そのうえ、フロントフォーク３と上スイングアーム５１との枢接箇所３２１（５１２）は、揺動アーム４と上スイングアーム５１との枢接箇所４２１（５１１）より上方に、またフロントフォーク３と下スイングアーム５２との枢接箇所３２２（５２２）は、揺動アーム４と下スイングアーム５２との枢接箇所４２２（５２１）より下方にある。

サスペンションアーム６は、その後端部がステアリングロッド２の下側部２１に枢支されて枢接箇所６１１（ステアリングロッド２において枢接箇所２１２となっている）となっている。なお、この例において、ダンパー１３は、サスペンションアーム６と下スイングアーム５２との間に取付けられている。

連結アーム８は、その後端部が、フロントフォーク３の上スイングアーム５１との枢接箇所３２１より上方に枢支されて枢接箇所８１１（フロントフォーク３において枢接箇所３２３となっている）となっている。また、前端部が、サスペンションアーム６の前端部に枢支されて枢接箇所８１２（サスペンションアーム６において枢接箇所６１２となっている）となっている。

伝動アーム７は、その上側部が、連結アーム８のサスペンションアーム６との枢接箇所８１２より前方に枢支されて枢接箇所７１１（連結アーム８において枢接箇所８１３となっている）となっている。また、下側部が、下スイングアーム５２の揺動アーム４との枢接箇所５２１より前方に枢支されて枢接箇所７１２（下スイングアーム５２において枢接箇所５２３となっている）となっている。即ち、伝動アーム７は、前記四リンク構造部分に装着されているので、前輪Ｗの地形による昇降の振動を、前記四リンク構造によって減衰させてから、始めてそれを介してサスペンションアーム６、そしてステアリングロッド２に伝えることができる。

前記のように、本実施形態の前輪懸架装置は、ステアリングロッド２とフロントフォーク３も含めて、特定の八リンク構造となっている。

次に、図４〜図６に基づいて前記前輪懸架装置の作動を説明する。図４〜図６は、前輪懸架装置において、車輪に負担がない平常（平坦）時から、地面の凹凸によって作動する状態を順番に示す一連の概略図である。

前輪Ｗ（図３参照）に負担がない平常時に、この前輪懸架装置は、図４に示す状態にある。そして、地面の激しい隆起に当たると、図４に示す状態から図５に示す状態になるように、前輪Ｗの上動に連動して、上下スイングアーム５１，５２と、揺動アーム４と、フロントフォーク３と共になった四リンク構造から、伝動アーム７、連結アーム８、そしてサスペンションアーム６という経路で揺動し、ダンパー１３を圧縮することによって、ステアリングロッド２に伝えられる振動を容易に減衰させて吸収する。その後、前輪Ｗが激しい隆起を通った時、この前輪懸架装置の八リンク構造がダンパー１３がはね返る反発力によって、また図４に示す状態に戻る。

一方、地面の窪みに落ち込むと、図４に示す状態から図６に示す状態になるように、前輪Ｗの下動に連動して、上下スイングアーム５１，５２と、揺動アーム４と、フロントフォーク３と共になった四リンク構造から、伝動アーム７、連結アーム８、そしてサスペンションアーム６という経路で揺動し、ダンパー１３を引張ることによって、該窪みに対応する。その後、前輪Ｗが窪みを通った時、該八リンク構造がダンパー１３がはね返る反発力によって、また図４に示す状態に戻る。

前記構成による前輪懸架装置は、図７に示すように、そのサスペンションアーム６が角度θで回動するように前記八リンク構造が揺動すると、フロントフォーク３に付与する減衰ストロークはＨとなり、図１２に示す従来の四リンク構造による減衰ストロークのＨ_１より遥かに大きい。そのため、伸縮ストロークがより大きいダンパと合わせて二輪車や三輪車などの前輪にかかる減衰能力を大きく増加させることができる。

図８は、本発明の第２の実施形態にかかる前輪懸架装置の概略図である。この前輪懸架装置は、その構造が第１の実施形態のとほぼ同じであるが、その相違点は、伝動アーム７Ａは、その上側部が連結アーム８Ａの前端部に枢支され、下側部が下スイングアーム５２Ａの揺動アーム４Ａとの枢接箇所５２１Ａより後方に枢支（枢接箇所５２３Ａ）されており、また、サスペンションアーム６Ａは、その前端部が連結アーム８Ａの、伝動アーム７Ａとの枢接箇所８１３Ａより前方に枢支（枢接箇所８１２Ａ）されていることにある。

前記構成による前輪懸架装置は、第１の実施形態の前輪懸架装置と同じように、その八リンク構造のフロントフォーク３Ａに付与する減衰ストロークは、従来の四リンク構造による減衰ストロークより遥かに大きい。そのため、伸縮ストロークがより大きいダンパと合わせて、二輪車や三輪車などの前輪にかかる減衰能力を大きく増加させることができる。

図９は、本発明の第３の実施形態にかかる前輪懸架装置の概略図である。この前輪懸架装置は、その構造が第１と第２の実施形態のとほぼ同じであるが、その相違点は、連結アーム８Ｂは、その後端部がフロントフォーク３Ｂと上スイングアーム５１Ｂとの枢接箇所３２１Ｂに枢支されており、伝動アーム７Ｂは、その上側部が連結アーム８Ｂの前端部に枢支され、下側部が揺動アーム４Ｂと下スイングアーム５２Ｂとの枢接箇所４２２Ｂに枢支されており、また、サスペンションアーム６Ｂは、その前端部が連結アーム８Ｂと伝動アーム７Ｂとの枢接箇所８１３Ｂに枢支されていることにある。

前記構成による前輪懸架装置は、第１と第２の実施形態の前輪懸架装置と同じように、その八リンク構造のフロントフォーク３Ｂに付与する減衰ストロークは、従来の四リンク構造による減衰ストロークより遥かに大きいので、伸縮ストロークがより大きいダンパと合わせて二輪車や三輪車などの前輪にかかる減衰能力を大きく増加させることができる。

図１０は、本発明の第４の実施形態にかかる前輪懸架装置の概略図である。この前輪懸架装置は、その構造が第１と第２の実施形態のとほぼ同じであるが、その相違点は、連結アーム８Ｃは、その後端部がフロントフォーク３Ｃの上スイングアーム５１Ｃとの枢接箇所３２１Ｃより上方に枢支されており、伝動アーム７Ｃは、その上側部が連結アーム８Ｃの前端部に枢支され、下側部が揺動アーム４Ｃの上下スイングアーム５１Ｃ，５２Ｃとの枢接箇所４２１Ｃ，４２２Ｃの間且つそれらより後方に枢支されて枢接箇所４３１Ｃとなっており、サスペンションアーム６Ｃは、その前端部が伝動アーム７Ｃの、連結アーム８Ｃとの枢接箇所７１１Ｃより上方に枢支されており、また、伝動アーム７Ｃと揺動アーム４Ｃとの枢接箇所４３１Ｃと、揺動アーム４Ｃとステアリングロッド２Ｃとの枢接箇所４１１Ｃとを通った線を基準線Ｌとすれば、サスペンションアーム６Ｃは、該基準線Ｌと平行になっていることにある。なお、この基準線Ｌおよび枢接箇所４３１Ｃは、第１の実施形態におけるＴ字形の揺動アーム４の後端部４１に相当する。

前記構成による前輪懸架装置は、第１と第２の実施形態の前輪懸架装置と同じように、その八リンク構造のフロントフォーク３Ｃに付与する減衰ストロークは、従来の四リンク構造による減衰ストロークより遥かに大きいので、伸縮ストロークがより大きいダンパと合わせて二輪車や三輪車などの前輪にかかる減衰能力を大きく増加させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されない。即ち、本発明は前記実施形態に限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

前記各実施形態から分かるように、本発明の前輪懸架装置は、少なくともステアリングロッドと、フロントフォークと、揺動アームと、上下のスイングアームと、サスペンションアームと、伝動アームとから七つ以上のリンクを構成することによって、従来の四リンク構造より大きな揺動ストロークを生成させることができる。そのため、伸縮範囲がより大であるダンパと合わせて二輪車や三輪車の前輪に搭載することにより、従来より大きな昇降ストロークを付与するうえ、前輪の道路における起伏に当たった反力を減衰させて吸収する能力を大きく上げ、二輪車や三輪車騎乗安定性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態にかかる前輪懸架装置の斜視図である。図１の分解斜視図である。図１の側面図である。第１の実施形態の前輪懸架装置の地面からの衝撃による振動によって作動する状態を説明するための概略図である。図４の状態から地面の激しい隆起に当たった状態を示す概略図である。図４の状態から地面の窪みに落ち込んだ状態を示す概略図である。第１の実施形態の前輪懸架装置による減衰ストロークＨを説明するための概略図である。本発明の第２の実施形態にかかる前輪懸架装置の概略図である。本発明の第３の実施形態にかかる前輪懸架装置の概略図である。本発明の第４の実施形態にかかる前輪懸架装置の概略図である。従来の前輪懸架装置の一例の側面図である。従来の前輪懸架装置による減衰ストロークＨ_１を説明するための概略図である。

符号の説明

１１フレーム本体
１１１ヘッドパイプ
１３ダンパー
２，２Ｃステアリングロッド
２１１，３２１，３２１Ｂ，３２１Ｃ，３２２，３２３，４１１，４１１Ｃ，４２１，４２１Ｃ，４２２，４２２Ｂ，４２２Ｃ，４３１Ｃ，５１１，５１２，５２１，５２１Ａ，５２２，５２３，６１１，６１２，７１１，７１２，８１１，８１２，８１３，８１３Ａ，８１３Ｂ枢接箇所
２１ステアリングロッドの下側部
３，３Ｂ，３Ｃフロントフォーク
３１フロントフォークの下側部
３２フロントフォークの上側部
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ揺動アーム
４１揺動アームの後端部
４２揺動アームの前端部
５１，５１Ｂ，５１Ｃ上スイングアーム
５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ下スイングアーム
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃサスペンションアーム
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ伝動アーム
８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ連結アーム
Ｌ基準線
Ｓ車軸
Ｗ前輪

Claims

車体フレーム中におけるフレーム本体の前端に装着されて前輪を回転可能に支持することができるように構成されている前輪懸架装置であって、
上側部がハンドルと連結されるうえ、下側部が前記フレーム本体の前端に対して前記ハンドルの操縦により回動可能に枢支されているステアリングロッドと、
前記ステアリングロッドの前方にあるうえ、下側部が車軸を介して前記前輪を支持していて、該前輪の地形による昇降の振動が前記車軸と前記下側部を経由して上側部へ伝わるフロントフォークと、
後端部が前記ステアリングロッドの下側部に揺動可能に枢支されているうえ、前端部が前記フロントフォークの前方に延伸している揺動アームと、
前端部がそれぞれ前記揺動アームの前端部の上下に、後端部がそれぞれ前記フロントフォークの上側部の上下に枢支されていて、前記揺動アームと前記フロントフォークと共に四リンク構造をなす上下スイングアームと、
後端部が前記ステアリングロッドの下側部に枢支されているサスペンションアームと、
前記四リンク構造に装着されていて、前記前輪の地形による昇降の振動を前記四リンク構造によって減衰させてから、前記サスペンションアーム、そして前記ステアリングロッドに伝える伝動アームとを備えたことを特徴とする前輪懸架装置。
前記フロントフォークは、前記揺動アームと前記上スイングアームとの枢接箇所より上方で、また前記揺動アームと前記下スイングアームとの枢接箇所より下方で、前記上下スイングアームの後端部をそれぞれ枢支していることを特徴とする請求項１に記載の前輪懸架装置。
前端部が前記伝動アームに、後端部が前記フロントフォークに枢支されている連結アームを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の前輪懸架装置。
前記連結アームは、後端部が前記フロントフォークの前記上スイングアームとの枢接箇所より上方に枢支されており、
前記伝動アームは、上側部が前記連結アームの前端部に枢支され、下側部が前記下スイングアームの前記揺動アームとの枢接箇所より前方に枢支されており、
また、前記サスペンションアームは、前端部が前記連結アームの前記伝動アームとの枢接箇所より後方に枢支されていることを特徴とする請求項３に記載の前輪懸架装置。
前記連結アームは、後端部が前記フロントフォークの前記上スイングアームとの枢接箇所より上方に枢支されており、
前記伝動アームは、上側部が前記連結アームの前端部に枢支され、下側部が前記下スイングアームの前記揺動アームとの枢接箇所より後方に枢支されており、
また、前記サスペンションアームは、前端部が前記連結アームの前記伝動アームとの枢接箇所より前方に枢支されていることを特徴とする請求項３に記載の前輪懸架装置。
前記連結アームは、後端部が前記フロントフォークと前記上スイングアームとの枢接箇所に枢支されており、
前記伝動アームは、上側部が前記連結アームの前端部に枢支され、下側部が前記揺動アームと前記下スイングアームとの枢接箇所に枢支されており、
また、前記サスペンションアームは、前端部が前記連結アームと前記伝動アームとの枢接箇所に枢支されていることを特徴とする請求項３に記載の前輪懸架装置。
前記連結アームは、後端部が前記フロントフォークの前記上スイングアームとの枢接箇所より上方に枢支されており、
前記伝動アームは、上側部が前記連結アームの前端部に枢支され、下側部が前記揺動アームの前記上下スイングアームとの枢接箇所の間に枢支されており
また、前記サスペンションアームは、前端部が前記伝動アームの前記連結アームとの枢接箇所より上方に枢支されていることを特徴とする請求項３に記載の前輪懸架装置。
前記伝動アームは、下側部が前記揺動アームの前記上下スイングアームとの枢接箇所の間且つそれらより後方に枢支されており、
また、前記伝動アームと前記揺動アームとの枢接箇所と、前記揺動アームと前記ステアリングロッドとの枢接箇所とを通った線を基準線として、前記サスペンションアームは、該基準線と平行になっていることを特徴とする請求項７に記載の前輪懸架装置。