JP2010173408A - 自動二輪車のサスペンションストローク検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サスペンションセンサを複数車種で共通化することができるようにする。
【解決手段】ステアリング軸２８の真下、つまりフロントフォーク２２を支持するボトムブリッジ２０の車幅方向中央部下面にサスペンションセンサ２６を設ける。サスペンションセンサ２６は、超音波送受方式またはレーザ光送受方式の非接触式センサであり、超音波やレーザ光をフロントフェンダ２５の上面に指向させるように配置される。サスペンションストローク検出装置５０は、超音波やレーザ光の送出タイミングと受信（受光）タイミングとの時間差により、前輪サスペンション装置の伸縮量を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動二輪車のサスペンションストローク検出装置に関し、特に、非接触式センサを用いてサスペンションのストロークを検出することができる自動二輪車のサスペンションストローク検出装置に関する。

自動二輪車の車輪は、車体フレームに対してサスペンション装置を介して連結されている。自動二輪車の前輪を支持するサスペンション装置としてのフロントフォークは、車体フレーム側に連結された上部筒体と前輪側に連結された下部筒体とを互いに摺動自在に嵌め合わせ、両筒体の間にばねを配置することによって伸縮自在とし、車体フレームと前輪とが弾力性を有して連結されるように構成されている。つまり、運転状態によって前輪側にかかる荷重が変化すると、この荷重の変化はばねの伸縮による上部筒体と下部筒体との距離の変化で吸収される。この距離の変化量がサスペンションストロークである。サスペンションストロークを検出して、その結果により、例えば、サスペンション装置のばね定数を設定する等して、快適な乗り心地や、良好な走行性能を得られるようにすることは従来行われている。

特許文献１には、自動二輪車の後輪用サスペンションストロークセンサが開示されている。このストロークセンサは、シリンダ部とピストン部とからなり、ピストン部の一端がリヤショックアブソーバの車体フレーム側取付部近傍に取り付けられ、シリンダ部の一端がリヤショックアブソーバのスイングアーム側取付部に取り付けられている。そして、リヤショクアブソーバの摺動方向軸線と平行になるように取り付けられているこのストロークセンサが、ピストン部の動きに応じたリヤショックアブソーバの伸縮量（サスペンションストローク）を検出する。

特開平７−２０８５２９号公報

特許文献１に開示されているサスペンションストロークセンサは、該センサのピストン部およびシリンダ部がいずれもリヤクッションアブソーバつまりリヤサスペンション装置に連結されている。したがって、リヤサスペンション装置のサイズが異なる車種毎に、異なるサイズのストロークセンサを使用しなければならない。この課題は、前輪のサスペンション装置に取り付けるストロークセンサにおいても同様に起こり得る。

本発明の目的は、上記課題に対して、サスペンション装置の仕様の違いによりストロークセンサの仕様を変える必要性を減らし、できるだけ多くのサスペンション装置に共通して適用することができる自動二輪車のサスペンションストローク検出装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明は、自動二輪車のサスペンションストローク検出装置において、自動二輪車のステアリング軸の延長線上に設けられた距離測定用の非接触センサ（例えば、超音波送受方式やレーザ光送受方式）を具備し、前記非接触センサが、フロントフェンダの上面に指向させて配置されている点に第１の特徴がある。

また、本発明は、フロントフェンダが、前輪のサスペンション装置としてのフロントフォーク下部分に結合されている構成を有する自動二輪車に使用されるサスペンションストローク検出装置である点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記非接触式センサが、超音波またはレーザ光の送信部および受信部を単一のケースに組み入れて一体化したユニットである点に第３の特徴がある。

また、本発明は、前記非接触式センサに、信号入出力および動作電力供給用の電線が接続されており、該電線が、筒状であるステアリング軸の中空部を通して外部に引き出されるように配線されている点に第４の特徴がある。

第１〜第４の特徴を有する本発明によれば、非接触式センサから送出される超音波やレーザ光が、フロントフェンダの上部で反射され、反射音や反射光が非接触式センサで受信または受光される。超音波やレーザ光が送出されたタイミングと、反射音や反射光を受信したタイミングとの時間差は、非接触式センサとフロントフェンダとの距離を代表するので、この時間差を検出することで前輪のサスペンション装置の伸縮量（サスペンションのストローク）を精度良く検出することができる。

本発明によれば、サスペンション装置のストロークの仕様にかかわらず、同一仕様のサスペンションセンサを使用することができるので、多くの車種にサスペンションセンサを共用できる。

なお、第４の特徴によれば、サスペンションセンサから引き出される電線を、ステアリング軸の中空部を通すことができるので、水、泥、外力などから電線を保護できるし、配線スペースが不要になる。また、外観の見栄えも確保できる。

本発明の一実施形態に係るサスペンションストローク検出装置を適用した自動二輪車の要部拡大図である。 本発明の一実施形態に係るサスペンションストローク検出装置を適用した自動二輪車の左側面図である。 本発明の一実施形態に係るサスペンションストローク検出装置のシステム構成図である。 第２実施形態に係るサスペンションストローク検出装置を適用した自動二輪車の要部正面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るサスペンションストローク検出装置を適用した自動二輪車の左側面図である。同図において、自動二輪車１は、ヘッドパイプ２と、該ヘッドパイプ２から後方（図２の右方向）に延在しているメインフレーム３と、メインフレーム３および該メインフレーム３に接合されたブラケット４から後方に延長されるリヤフレーム５およびシートフレーム６とからなる車体フレーム７を有する。メインフレーム３は、ヘッドパイプ２から車体幅方向左右に分岐して後方に延長する左右一対の部材である。したがって、リヤフレーム５およびシートフレーム６も左右一対である。

メインフレーム３は、２箇所に設けられた支持部８、９によってエンジン１０を含む動力部を懸架している。メインフレーム３のうち、下方に延びるピボット支持部１１に設けられた枢軸１２は、後輪１３を支持するスイングアーム１４の一端（前端）を、該スイングアーム１４が上下揺動自在となるように支持する。スイングアーム１４は、さらにリヤサスペンション１５によって枢軸１２から後方位置で支持されている。なお、リヤサスペンション１５は上部がブラケット４に連結され、下部がリンク機構を介してスイングアーム１４に連結されている。

エンジン１０の出力軸に設けられた駆動スプロケット１６はチェーン１７を介して後輪１３側のスプロケット１８と連結され、エンジン１０の出力が後輪１３に伝達される。

ヘッドパイプ２には、図２では示してないステアリング軸（図１に関して後述）が上下に貫通され、このステアリング軸の上端には、車両直進状態で車幅方向（左右）に延びているトップブリッジ１９が連結され、このステアリング軸の下端には、同様に車幅方向（左右）に延びているボトムブリッジ２０が連結されている。トップブリッジ１９の上にはステアリングハンドル２１が固定される。トップブリッジ１９およびボトムブリッジ２０には、トップブリッジ１９の左右端近傍から下方に延びてボトムブリッジ２０を上方から下方に貫通する左右一対のパイプ部材からなるフロントフォーク２２が設けられる。

フロントフォーク２２の下端部近傍には、フロントフォーク２２を構成する一対のパイプ部材間を連結するフロントアクスル２３が設けられ、このフロントアクスル２３には前輪２４が回転自在に支持される。

フロントフォーク２２は、上部筒体２２１と、該上部筒体２２１に摺動自在に組み合わされる下部筒体２２２と、上部筒体２２１と下部筒体２２２とで囲まれたスペース内に収容され、上部筒体２２１と下部筒体２２２との距離を遠ざける方向に付勢するコイルばねつまりサスペンションスプリング（図示しない）とを備える。したがって、フロントフォーク２２にかかる負荷の大きさによって、上部筒体２２１と下部筒体２２２との距離が変化して、前輪２４から車体フレーム７、ひいてはステアリングハンドル２１に伝わる振動が吸収される。

なお、上部筒体２２１と下部筒体２２２は、一方が他方に差し込まれてサスペンションスプリングを収容するスペースを形成しているが、小外径の上部筒体２２１を大内径の下部筒体２２２に差し込むように設計するか、小外径の下部筒体２２２を大内径の上部筒体２２１に差し込むように設計するかは任意である。

下部筒体２２２には、前輪２４を上部からカバーするフロントフェンダ２５が取り付けられる。したがって、フロントフォーク２２を介して前輪２４にかかる負荷の大きさが変化すると、フロントフォーク２２は伸縮し、これに伴い、フロントフェンダ２５の上面とボトムブリッジ２０の下面との距離が変動する。本実施形態では、この距離の変動量を検出するためのサスペンションセンサ２６をヘッドパイプ２もしくはボトムブリッジ２０の下面に取り付けている。

図１は、本実施形態の要部である自動二輪車１の要部を示す図である。図１において、図２と同符号は同一または同等部分を示す。図１において、フロントフェンダ２５は、フロントフォーク２２の下部筒体２２１から突出している取付部２２３に対し、車幅方向にねじ込まれるボルト２７により固定される。フロントフォーク２２の下部筒体２２１は、前輪２４を前記アクスル軸２３で軸支しているので、フロントフェンダ２５は、前輪２４の、上下方向（フロントフォークの長手方向）の動きに追随する。

ヘッドパイプ２には、図２に関して述べたように、トップブリッジ１９に上端が結合され、下端がボトムブリッジ２０に結合されるステアリング軸２８が貫通して設けられている。ヘッドパイプ２は、ステアリング軸２８を、上下に配設された軸受３０、３１によって回動自在に支持している。フロントフォーク２２は、ヘッドパイプ２に対して左右に等距離をおいて配置されるので、図１では、車体幅方向の右側の筒体のみを示している。

フロントフェンダ２５の上方に、サスペンションセンサ２６が設けられる。つまり、サスペンションセンサ２６はボトムブリッジ２０の車幅方向中央部（ステアリング軸２８の延長線上）の下面に取り付けられる。

サスペンションセンサ２６は、超音波やレーザ光を送出する送信部または発光部と、超音波やレーザ光を検知する受信部または受光部とを備える非接触式センサである。以下、超音波式センサで代表して説明する。非接触式サスペンションセンサ２６は、超音波の送信部および受信部をフロントフェンダ２５の上面に指向させて配置する。図１において、サスペンションセンサ２６から送出される超音波は符号ＵＳｏｕｔで示し、フロントフェンダ２５で反射された超音波は符号ＵＳｉｎで示す。

サスペンションセンサ２６の出力信号および出力信号を、図示しないエンジンＥＣＵや外部の測定装置との間でやりとりしたり、サスペンションセンサ２６の動作電力を、図示しない車載バッテリ等から供給したりするための電線（ハーネス）２９が、サスペンションセンサ２６に接続され、この電線２９は、ステアリング軸２８の中空部を通して、外部に引き出される。

図３は、サスペンションストローク検出装置のシステム構成を示すブロック図である。図３において、サスペンションストローク検出装置５０は、サスペンションセンサ２６と、超音波パルス発生器３２と、増幅器３３と、マイクロコンピュータ３４とからなる。サスペンションセンサ２６は、超音波送信部２６１と超音波受信部２６２を単一のケースに組み入れて一体化したユニットである。マイクロコンピュータ３４は、超音波パルス発生器３２に所定時間間隔でパルスを発生させるパルス発生指示部３４１と、その発生と同時に時間計測を開始するタイマ手段（カウンタからなる）３４２とを有する。

さらに、マイクロコンピュータ３３は、超音波受信部２６２で受信されて増幅器３３で増幅された超音波（超音波に基づいて得られた電気信号）のうち、所定レベル（閾値）以上のものだけをマイクロコンピュータ３４に入力するスレッショルド演算部３４３を備える。スレッショルド演算部３４３を通じてマイクロコンピュータ３４で超音波の受信が検出されると、前記タイマ手段３４２は、その時点のカウンタ値を検出値として出力部３５から出力する。なお、サスペンションセンサ２６をレーザ光送受方式のものとする場合は、超音波パルス発生器３２に代えて、レーザ発生器とすることができる。

この構成によれば、パルス発生指示部３４１から所定時間毎に超音波パルス発生器３２にパルス発生指示が入力されると、その指示は送信部２６１に伝達され、同時にタイマ手段３４２が時間測定開始する。送信部２６１は、入力された指示（電気信号）を超音波に変換して送出する。送出された超音波ＵＳｏｕｔは、サスペンションセンサ２６の下方に位置するフロントフェンダ２５の上面に当たり、反射される。反射超音波ＵＳｉｎは、受信部２６２で受信され、電気信号に変換されて増幅器３３に入力される。増幅された電気信号（つまり受信信号）は、スレッショルド演算部３４３で閾値と比較され、閾値を超えている信号が受信されたときに、タイマ手段３４２に受信検出信号を入力する。タイマ手段３４２は、この受信検出信号を入力されると、その時のカウンタ値を出力部３５に供給し、出力部３５は、カウンタ値を検出値として出力する。なお、タイマ手段３４２は次の動作のため、カウンタ値をリセットする。

カウンタ値は、超音波出力時と入力時との時間差に対応するものであり、この時間差は、サスペンションセンサ２６とフロントフェンダ２５との距離を代表する。つまり、カウンタ値が小さいほど、自動二輪車１の前部に荷重がかかっていて車体が沈み込んでいることを示す。

サスペンションストローク検出装置５０の検出値、つまりフロントフォーク２２の伸縮量は、自動二輪車１の走行中に測定され、最適な操縦性や乗り心地等の改善のために、サスペンションスプリングのばね定数を調節する等の整備に役立てられる。また、サスペンションの減衰力制御への応用も可能である。また、サスペンションストローク検出装置５０の検出値は自動二輪車１の走行中に測定され、エンジン出力調整によって最適な操縦性や乗り心地を得るために、エンジンＥＣＵ等の制御装置でリアルタイムに使用されることもできる。

図４は、第２実施形態に係る自動二輪車の要部正面図であり、図１、図２と同符号は、同一又は同等部分を示す。この第２実施形態の自動二輪車１ｂは、フロントフォークを上下のブリッジで支持した形式を有していない。そのようなフロントフォークに代えて、ヘッドパイプ２ｂに支持されたステアリング軸２８ｂの下端で、車幅方向（左右）に分岐する部材からなるフロントフォーク２２を有している。したがって、この二股のフロントフォーク２２の付け根、つまりステアリング軸２８ｂの直下に、フロントフェンダ２５ｂの上面に対向させてサスペンションセンサ２６を取り付けている。このサスペンションセンサ２６は図１、図３に関して説明したサスペンションセンサ２６と同様に作用する。

本明細書では、本発明を実施形態に従って説明したが、本発明はこれに限定されない。当業者は、請求項に記載した範囲で、周知技術を適用する等して本発明を実施することができる。サスペンションセンサ２６は、非接触式の距離センサとして使用できるものであればよく、超音波センサに限らず、レーザ光送受方式のセンサでもよいし、ミリ波送受方式のセンサを適用してもよい。

なお、レーザ光送受方式やミリ波送受方式を適用する場合も、超音波センサと同様に、送信部と受信部とは単一のケースに一体的に収納したユニットとして構成するのがよい。

１…自動二輪車、 ２…ヘッドパイプ、 ３…メインフレーム、 １９…トップブリッジ、 ２０…ボトムブリッジ、 ２２…フロントフェンダ、 ２４…前輪、 ２５…フロントフェンダ、 ２６…サスペンションセンサ、 ２８…ステアリング軸、 ２９…電線、 ２２２…上部筒体、 ２２３…フェンダ取付部、 ５０…サスペンションストローク検出装置

Claims (7)

1. 自動二輪車のサスペンションストローク検出装置において、
   自動二輪車の車体フレーム（７）前部に設けられるヘッドパイプ（２）で支持されたステアリング軸（２８）の延長線上に設けられた距離測定用の非接触センサ（２６）を具備し、
   前記非接触センサ（２６）が、自動二輪車の前輪（２４）を上部からカバーするフロントフェンダ（２５）の上面に指向させて配置されていることを特徴とする自動二輪車のサスペンションストローク検出装置。
2. 前記フロントフェンダ（２５）が、前輪（２４）のサスペンション装置としてのフロントフォーク下部分（２２２）に結合されている構成を有する自動二輪車に使用されることを特徴とする請求項１記載の自動二輪車のサスペンションストローク検出装置。
3. 前記非接触式センサ（２６）が、超音波送受方式であることを特徴とする請求項１または２記載の自動二輪車のサスペンションストローク検出装置。
4. 前記非接触式センサ（２６）が、超音波の送信部および受信部を単一のケースに組み入れて一体化したユニットであることを特徴とする請求項３記載の自動二輪車のサスペンションストローク検出装置。
5. 前記非接触式センサ（２６）が、レーザ光送受方式であることを特徴とする請求項１または２記載の自動二輪車のサスペンションストローク検出装置。
6. 前記非接触式センサ（２６）が、レーザ光の送信部および受信部を単一のケースに組み入れて一体化したユニットであることを特徴とする請求項５記載の自動二輪車のサスペンションストローク検出装置。
7. 前記ステアリング軸（２８）が筒状であり、
   前記非接触式センサ（２６）に、信号入出力および動作電力供給用の電線（２９）が接続されており、該電線（２９）が、前記ステアリング軸（２８）の中空部を通して外部に引き出されるように配線されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の自動二輪車のサスペンションストローク検出装置。

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