JP2011000941A

JP2011000941A - 操向装置と折り畳み車両

Info

Publication number: JP2011000941A
Application number: JP2009144786A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Sugane; 正克菅根
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2011-01-06

Abstract

【課題】操向輪をリンク機構で操作する車両において、必然的に発生していたバンプステアを解消し、簡単な構造で、設計自由度の高い操向装置と、その操向装置を利用した簡単な操作で、分解したりせずに折り畳める車両を実現することを課題とする。
【解決手段】操向装置に４節リンク機構を用い、車輪の上下動に伴うナックルアームとステアアームとの捻れ方向の角度差の増減を、ステアアームを等速ジョイントの外輪に取り付ける事により、ステアアームが捻れ方向に回転して吸収するため、操向方向の角度に影響が無くバンプステアを解消する。
前後スイングアームを懸架するサスペンションユニットの片端を、揺動可能に枢支されたシートポストに接続する事で、シートポストの折り畳みに連動して、前後スイングアームも同時に折り畳むことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バンプステアを発生しない操向装置と、それを用いた折り畳み車両に関するものである。

二輪車における従来の操向装置はバンプステアを発生していた。その一つであるＴｅｓｉ方式（例えば、非特許文献４参照）や、エルフレーサーで用いられた方式（例えば、特許文献１参照。以後エルフ方式と呼ぶ）は、操向装置についてはハンドルからステアリングリンクを介しナックルアームを操作するが、車体側とナックルアームを一本のロッドで繋ぐ構造は、自動車に用いられるタイロッドと同様と言える（以後タイロッドと呼称する場合、Ｔｅｓｉ方式、エルフ方式の車体側とナックルアームを繋ぐステアリングリンクを含む）。このような場合、スイングアーム、タイロッド、トルクロッドを長くするか、各アーム、各ロッドを平行かつ等長に近づけることでバンプステアを少なくしているが、完全に解消していない。

又、ＪａｃｋＤｉｆａｚｉｏにより考案された方式、図５（例えば、非特許文献５参照。以後Ｄｉｆａｚｉｏ方式と呼ぶ）は、平行な二本のリンクロッドでナックルアームと、ステアアームを繋いだ４節リンク機構であり、ステアリングピポットを中心としたステアアームの回転を、リンクロッドによりナックルアームに伝えているが、通常の４節リンク機構が同一平面上で２次元的に動作するのと違い、操向以外に車輪の上下動に対応するため、軸受けは球面滑り軸受けが用いられ３次元的な動きに対応している。直進状態ではバンプステアは起こらないが、舵角がついている状態ではバンプステアが発生する。

バンプステアのない方式にデュオレバー方式（例えば、非特許文献１参照）、テレレバー方式（例えば、非特許文献２参照）、ＲＡＤＤ方式（例えば、非特許文献３参照）が有るが、ハンドル周辺の設計が従来のテレスコピックフォーク方式と大差なく、マスの集中化が進まず、設計の自由度も低くい。

他にもバンプステアを解消しようとする試みがある（例えば、特許文献２参照）。しかし、機構が複雑な上、舵角が付いている状態ではバンプステアが解消されていない。

一方、折り畳み可能な車両は自転車に多いが、リンク式操向装置を持つものは無く、折り畳みの為だけに各種の機能を追加していて、走行性能を悪化させる恐れがあり、折りたたむ手間が煩雑なものが多かった。（例えば、特許文献３参照）

特開昭５４−１２２５３８号公報特開昭６４−５２５８７号広報特開昭５９−１３４０７３号広報

特許庁標準技術集２１−３−１−１デュオレバー方式特許庁標準技術集２１−３−１−２テレレバー方式特許庁標準技術集２１−３−２−１ダブルウィッシュボーン（ＲＡＤＤ方式）特許庁標準技術集２１−３−２−３ダブルウィッシュボーン（Ｔｅｓｉ方式）ＡｌａｎＣａｔｈａｃａｒｔ著、「ＲｏａｄＲａｃｅｒｓＲｅｖｅａｌｅｄ」、ＯＳＰＲＥＹ社、１９８７年発行、第３０頁から第３３頁

Ｄｉｆａｚｉｏ方式では、直進状態ではバンプステアは発生しない。しかし、舵角が付いた状態でギャップなどに乗り上げ車輪が上昇すると、ナックルアームがリンクロッドの延長線と、スイングアームの延長線の交点の瞬間中心を軸に回転軌道を取りながら上昇する、スイングアームよりリンクロッドの方が短い場合ナックルアームは後ろに傾く。

ナックルアームが後ろに傾くと、ナックルアームと、ステアリングシャフトに固定されているステアアームとの間に、捻る方向に角度差が発生する。これは、例えば左にハンドルが切れている場合、ハンドルの角度の他に、ナックルアームの左側が下向きにステアアームに近づき、右側が上向きにステアアームから離れる動きになるが、リンクロッドは伸び縮みしなく、ステアアーム側はハンドルを操縦者が保持しているため、実際にはナックルアームの左側が押され、右側が引き付けられる。結果的に車輪は直進側に向けられバンプステアが発生する。

スイングアームとリンクロッドの長さの比や、それぞれの角度により、上記と逆に車輪が切れ込む動きを示す場合もある。

一方、折り畳み車両は自転車に多いが、折り畳む事を優先してメインフレームに関節を設けたり、サスペンションが無い等、走行性能はないがしろにされていた。

そこで、バンプステアを解消した操向装置と、その操向装置を取り入れた、走行性能の高い、簡単な操作で分解せずに折り畳める車両を実現することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車体に固定されたステアリングピポットにステアリングシャフトを枢支し、ステアリングシャフトの任意の位置か、ナックルアームの任意の位置にステアアーム軸を設け、その反対側のステアリングシャフトかナックルアームに等速ジョイントを設け、等速ジョイントの外輪にステアアームを取り付ける。

ステアアーム軸とステアアームには、それぞれに、太さ方向の互いに平行な二つの軸受けが有り、その軸受けを一対のリンクアームで繋ぎ４節リンク機構とする。この４節リンク機構の作動面は同一で２次元的に動作するが、車輪の上下動によるナックルアームの捻る方向の角度の増減を、等速ジョイントを中心としたステアアームの捻る方向の回転で吸収することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ステアアームと等速ジョイントを、ステアアーム軸とそれを枢支するステアパイプ、ステアアーム軸と直交する軸でステアパイプを枢支する、ステアパイプホルダに置き換えた事を特徴とする。

請求項３に係る発明は、ハンドルが走行可能に取り付けられたフレーム等の車体に、前後のスイングアームと、シートポストが揺動可能に枢支され、シートポストは折り畳んだ状態と、展開した状態を維持できるようにロック機構が取り付けられ、スイングアームを懸架するサスペンションユニットの片端はシートポストに接続されている事を特徴とする。

請求項１に係る発明では、車輪の上下動に伴うナックルアームの捻る方向の角度の増減は、等速ジョイントの外輪に取り付けられたステアアームの捻る方向の回転により吸収され、車輪が上下しても舵角に影響を及ぼさないため、バンプステアを解消する事ができる。

請求項２に係る発明では、ステアアームと等速ジョイントを、ステアアーム軸とそれを枢支するステアパイプ、ステアアーム軸と直行する軸でステアパイプを枢支するステアパイプホルダ、に置き換える事でバンプステアを解消することを特徴とする。

請求項３に係る発明では、折り畳み車両のロック機構を解除すると、シートポストが揺動可能になる。シートポストをハンドル側に倒していくと、シートポストに取り付けられた前後サスペンションユニットは、それぞれが懸架するスイングアームを引き付けるように作動し、簡単な操作で分解等をせずに折り畳みが実現する。

本発明にかかる二輪車の左側面図操向装置に等速ジョイントを用いた前輪懸架装置の斜視図操向装置に二軸の軸受けを用いた前輪懸架装置の斜視図本発明に係る二輪車の折り畳み状態の左側面図背景技術Ｄｉｆａｚｉｏ方式の前輪懸架装置の斜視図

バンプステアを解消し、簡単な操作で折り畳める二輪車を主要な骨格で説明する。図はすべて符号の方向に見るものとする。

図１は全体の左側面図、図２はその懸架装置のみの斜視図、図４は車両を折り畳んだ状態である。

メインフレーム２２で枢支したスイングアーム２０の前端にキングピン一体軸３を回転可能に取り付け、キングピンにナックル１を操向可能に取り付ける。

ナックル１からナックルアーム４が上方に伸び、上部にステアアーム軸１１Ｆが回転可能に取り付けられる。

一方、ステアリングピポット１０をスイングアーム２０より上のメインフレーム２２に固定し、上部にハンドル９、ハンドル９より下のステアリングシャフト８と同軸に等速ジョイント７を取り付け等速ジョイント７の外輪にはステアアーム６を取り付ける。

ステアアーム６とステアアーム軸１１Ｆにはそれぞれに、互いに平行な二つの軸受けがあり、リンクアーム５Ｒ、５Ｌで、４節リンク機構状に連結する。

ハンドル９に舵角が付いた状態で、車輪１４がある瞬間の角度から上昇した場合、リンクアーム５Ｒ、５Ｌはスイングアーム２０より短いため、ナックルアーム４は後ろに傾きステアアーム軸１１Ｆは捻る方向の角度が増える。

しかし、等速ジョイント７を中心としたステアアーム６の捻り方向の回転により、ステアアーム軸１１Ｆの捻り方向の角度の増加に追従できるため、ハンドル操作に影響が無くバンプステアを防ぐ事ができる。

ステアアーム軸１１Ｆと、等速ジョイント７、ステアアーム６を前後入れ替えても効果は同じである。

リンクアーム５Ｒ、５Ｌ同士は平行でなくてもよく、例えば、ステアアーム６側の間隔を広く、ステアアーム軸１１側の間隔を狭くすれば、少ないハンドル操作で大きな舵角を得ることもできる。

リンクアーム５Ｒ、５Ｌはステアリングピポット８の中心と、キングピンの中心を結んだ線に対し線対称で無くて良く、中心線のどちらかの側に偏っていても良く、自動車等のタイロッドと置き換えることもできる。

折り畳みに付いて説明する、ロック機構１８（この場合はクイックレバー）を解除すると、シートポスト１７がシートポスト回転軸１９を支点として揺動可能となる。

シートポスト１７をハンドル９に近づけていくと、シートポスト１７に取り付けたサスペンションユニット１５、１６がシートポストに引き付けられ、スイングアーム２０、２１が上方に折り畳まれ、図４のように折り畳みが完了する。

このようにロック機構１８を解除し、シートポスト１７とハンドル９を持って閉じるだけで全体を折り畳め、走行性能に重要なスイングアーム２０、２１、メインフレーム２２等に不要な関節が無く、分解操作を必要としない。

サスペンションユニット１５、１６は、路面の状況や、使用者の好み等により特性が選択されるため、弾性体の他に金属の棒のような実用上剛体と見なされる物も含む。

図３は実施例１の等速ジョイント７と、ステアアーム６を、ステアアーム軸１１Ｒとそれを枢支するステアパイプ１２と、ステアアーム軸１１Ｒと直行する軸でステアパイプを枢支するステアパイプホルダ１３で置き換えた物であり、実施例１と同じ効果が得られる。

１ナックル
２ハブ
３キングピン一体軸
４ナックルアーム
５Ｒ、５Ｌリンクアーム
６ステアアーム
７等速ジョイント
８ステアリングシャフト
９ハンドル
１０ステアリングピポット
１１Ｆ、１１Ｒステアアーム軸
１２ステアパイプ
１３ステアパイプホルダ
１４車輪
１５前サスペンションユニット
１６後サスペンションユニット
１７シートポスト
１８ロック機構
１９シートポスト回転軸
２０前スイングアーム
２１後スイングアーム
２２メインフレーム
２５リンクロッド

Claims

車体に固定されたステアリングピポットに枢支されたステアリングシャフトを持ち、操向輪をリンク機構で操舵する車両において、ステアアームとステアアーム軸のそれぞれに、太さ方向に互いに平行に設けた二つの軸受けを、一対のリンクアームで繋いで４リンク機構とし、ステアアームを等速ジョイントの外輪に取り付け、等速ジョイントの中心軸をステアリングシャフトの中心軸かナックルアーム上のキングピンの中心軸と同軸に取り付け、ステアアーム軸を、等速ジョイントを設けた側と反対のステアリングシャフトか、ナックルアームに回転可能に取り付け、ステアリングシャフトの回転をナックルアームに伝えて操向し、車輪の上下動によるステアアーム軸とステアアームの間に発生する捻る方向の角度差の増減を、等速ジョイントを中心としたステアアームの捻る方向の回転により吸収する事でバンプステアを解消した操向装置。
請求項１の操向装置の、ステアアームと等速ジョイントを、ステアアーム軸とそれを枢支するステアパイプ、ステアアームと直交する軸でステアパイプを枢支するステアパイプホルダ、に置き換えた操向装置。
請求項１、又は請求項２の操向装置を備え、前後のスイングアームをサスペンションユニットで懸架し、そのサスペンションユニットの片端を、フレームに枢支されロック機構により固定可能なシートポストに取り付け、シートポストを固定している一箇所のロック機構を解除し、シートポスト回転軸を中心にシートポストをハンドルに近づけるだけで、サスペンションユニットが連動して前後のスイングアームを引き上げ、折り畳みが出来る車両。