JP2013103706A - 三輪車の後輪サスペンション - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車体フレームに2つの前輪と1つの後輪が装着される三輪車の後輪サスペンションであって、前輪と連結し、車両の旋回に応じてねじれが発生するロールリンク、ロールリンクのねじれに応じて軸回転するロールコネクタ、および後輪と結合して、車体フレームの後方終端部に装着され、ロールコネクタの回転に応じて左右方向に旋回するようにロールコネクタと連結されるナックル組立体、を含み、ナックル組立体は、前輪の旋回方向と同じ方向に旋回し、ロールコネクタは、終端に第1傘歯車が形成されたロールシャフトと結合され、ナックル組立体の上端には、第1傘歯車と噛合する第2傘歯車が装着されたことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
このように、軽量化および親環境性をコンセプトとして開発された三輪車は、1つの前輪と2つの後輪で構成された三角形構造のもの、および2つの前輪と1つの後輪で構成された逆三角形構造のものがあり、四輪車に比べて軽量化および燃費向上の点で長所はあるが、走行安全性が低下するという短所がある。
このうち、前輪が2つで後輪が1つである三輪車に適用される従来の後輪サスペンションは、バイクの後輪に一般的に適用された方式であって、上下運動のみが可能な、スイングアームタイプが主に適用されていた。
図1に示したとおり、前輪が2つで後輪が1つである三輪車において、従来のサスペンション構造は、車体フレームの後方終端部で「H」字形状のアーム(arm)がヒンジピンによって結合されて上下にヒンジ回動(上下ピボット運動)し、ダンピングストロット(図示せず)のバンプ(bump)およびリバウンド(rebound)運動によって衝撃が緩衝されるように構成される。すなわち、アームは、後輪の回転軸(axis of rotation)が後方終端部に結合され、前方終端部はヒンジピンによって車体フレームに結合され、地面の凹凸によって上下ピボット運動をするように構成されていた(例えば、特許文献1,2参照)。
さらに、上述のスイングアームタイプのサスペンション構造は、横力が作用するとき、振動および変形を吸収するためのサスペンション用ゴム材ブッシュが外力によって変形されてアライメントが変わり、ハンドルが操向されたような現象が発生するコンプライアンス効果によってトーアウト(toe−out)が発生する恐れがあった。
すなわち、このように構成されたスイングアームタイプのサスペンションは、車両の旋回時に発生する遠心力と横力により、オーバーステアモーメントが誘発され、車両の旋回安全性が低下した。これによって後輪が正常軌道を離脱し、車両の走行安全性が低下するという問題点があった。
また、ナックル組立体は、一側終端には後輪の回転軸が結合するフォークアーム、および車体フレームの後方終端部で左右方向に回転可能に装着され、フォークアームの他側終端がヒンジシャフトを介して上下方向に回動可能に結合され、上端に第2傘歯車が装着された回動支持部を含んで構成されたことを特徴とする。
さらに、車体フレームの後方終端部には、上側に突出するように折り曲げられた湾曲部が形成され、回動支持部は湾曲部に装着されたことを特徴とする。
ロールリンクは、ロールシャフトの両側に対向して配置され、一側終端が前輪の旋回に応じて上昇または下降するドロップリンクとボールジョイント結合によって連結され、他側終端は中央に配置されたロールコネクタによって連結されたことを特徴とする。
ロールコネクタは後方終端に第1傘歯車が形成されたロールシャフトと結合され、トーコネクタには車体フレームを上側へ貫いて第1傘歯車と噛合する第2傘歯車が形成され、キャンバーコネクタには折り曲げられて形成されたトーコネクタの後方終端部を貫き、車体フレームの終端に形成されたガイドギアと噛合する第3傘歯車が形成されたことを特徴とする。
なお、ロールリンクは、ロールシャフトの両側に対向して配置され、一側終端が前輪の旋回に応じて上昇または下降するドロップリンクとボールジョイント結合によって連結され、他側終端は中央に配置されたロールコネクタに連結されたことを特徴とする。
また、ロールコネクタとナックル組立体は、ロールシャフトを通じて回転力が伝達される構造により、車体フレームの長さに拘わらず、本発明の構造を適用することができる。
なお、ロールリンクは、ロールシャフトの両側に対抗して配置され、ボールジョイント結合によって連結するため、ロールコネクタをより効率的に軸回転させることができる。
さらに、本発明の第2実施形態に係る後輪サスペンション構造は、車両の旋回に応じて、車両のアンダーステアを誘発するように、後輪のトー角とキャンバー角が自動的に変化させる構造であって、スピンアウトを防ぎ、旋回の安全性を一層向上させることができる。
図2は本発明の第1実施形態に係る三輪車の後輪サスペンションを単純化して示した斜視図である。図3はその分解斜視図である。
図2,3に示したとおり、本発明の第1実施形態に係る車体フレーム10は、所定の広さを有する構造であって、前方側には両側に2つの前輪2a、2bが装着される。それぞれの前輪2a、2bは、車両の旋回に応じて上下に回動するロアアーム3を介して車体フレーム10に連結される。
また、それぞれのロアアーム3は、ドロップリンク21を介してロールリンク20に連結される。ロールリンク20は、「S」字型に折り曲げられた形状を有するバー(bar)であり、車体フレーム10に敷設されたマウント部材12を回転軸にねじることができるように装着される。すなわち、マウント部材12に装着されてドロップリンク21を介して力が伝達されたロールリンク20は、ドロップリンク21が結合した一側終端が下降すれば他側終端は上昇し、ドロップリンク21が結合した一側終端が上昇すれば他側終端は下降するようにねじれ運動をする。ドロップリンク21とロアアーム3は、ボールジョイント(ball joint)結合方式によって連結される。
ロールシャフト50とロールコネクタ30は、回転力の伝達のためにセレーション(serration)構造によって連結される。すなわち、ロールシャフト50の一側終端には長さ方向に突出したギア歯(gear teeth)52が周囲に沿って配置され、ロールコネクタ30にはギア歯52を挟んで噛み合うことができる嵌合ホーム32が形成される。さらに、ロールシャフト50の他側終端には、後輪1と結合したナックル組立体40に動力を伝達する第1傘歯車51が装着される。
ナックル組立体40は、フォークアーム41と回動支持部42が結合して構成される。フォークアーム41は「H」字形状であって、後方側終端部に後輪1の回転軸が結合される。また、フォークアーム41の前方側終端部は、上下方向に回動可能なように、ヒンジシャフト44を介して回動支持部42に結合される。
したがって、上述した構成のナックル組立体40は、前輪の旋回方向と同じ方向に旋回する(図5の矢印参照)。すなわち、車両の旋回時に、車体の傾きはロールリンク20のねじれを発生させ、ロールリンク20のねじれはロールコネクタ30を回転させ、ロールコネクタ30の回転力はロールシャフト50を介してナックル組立体40の回動支持部42に伝達され、後輪1を旋回させる。
図4に示したとおり、車両の直進時にはロールリンク20のねじれが発生しないため、後輪1は旋回しない。一方、車両が旋回すれば、車両の重量中心移動によって発生したロールリンク20のねじれは、図5において矢印で表示した方向に沿って回転力に変換した後、ナックル組立体40に伝達され、後輪1が旋回する。
ちなみに、本発明の好ましい実施形態として、傘歯車およびセレーション構造を動力伝達装置として例示したが、ラックギアやウォームギア、さらには他のリンク構造などに変形して実施することができる。
さらに、後輪の旋回程度は、第1傘歯車と第2傘歯車のギア比の調節によって車両の設計条件に応じて定めることができ、ロールリンクのねじれに応じてロールコネクタの回転を増加または減少させることができる別途のリンク装置またはギア装置を間に追加することができる。
図6は本発明の第2実施形態に係る三輪車の後輪サスペンションを単純化して示した斜視図であり、図7はその分解斜視図である。
図6,7に示したとおり、本発明の第2実施形態においても、車体フレーム10は、所定の広さを有する構造であって、前方側には両側に2つの前輪2a、2bが装着され、それぞれの前輪2a、2bは、車両の旋回に応じて上下に回動するロアアーム3を介して車体フレーム10に装着される。
第1実施形態と同様、それぞれのロアアーム3は、ドロップリンク21を介してロールリンク20に連結される。ロールリンク20は、「S」字型に折り曲げられた形状を有するバー(bar)であり、車体フレーム10に敷設されたマウント部材12を回転軸にねじることができるように装着される。
ナックル組立体40は、フォークアーム60、トーコネクタ70、およびキャンバーコネクタ80を結合して構成される。フォークアーム60は、第1実施形態のフォークアーム41と同様「H」字形状であって、後方側終端部に後輪1の回転軸が結合される。また、フォークアーム60の前方側終端部は、上下方向に回動可能なように、ヒンジシャフト82を介してキャンバーコネクタ80に結合される。
図8,9に示したとおり、ロールコネクタ30と結合したロールシャフト50の後方終端には第1傘歯車51が形成され、第1傘歯車51はトーコネクタ70から突出する第2傘歯車71と噛合される。したがって、第2傘歯車71は車体フレーム10を上側へ貫いて左右方向に回動可能に結合される。また、キャンバーコネクタ80の前方終端には第3傘歯車81が突出し、トーコネクタ70の後方終端部は、第3傘歯車81が貫いて軸回転可能に結合するように、上側に折り曲げられた形状で形成される。第3傘歯車81は、車体フレーム10の終端で半円(half−circle)形状に形成された(または、固定結合した)ガイドギア13と噛合して連結される。
したがって、上述した構成のナックル組立体40は、前輪2a、2bの旋回方向と同じ方向に後輪1のトー角を変化させ、車体フレーム10のねじれ方向(軸回転方向)と反対方向に後輪1が傾くようにキャンバー角を変化させる(図7の矢印方向参照)。
すなわち、車両の旋回時の遠心力による車体フレーム10の傾きは、ロールリンク20のねじれを発生させ、ロールリンク20のねじれはロールコネクタ30を回転させ、ロールコネクタ30の回転力はロールシャフト50を介してナックル組立体40のトーコネクタ70に伝達されて後輪1のトー角を変化させ、トーコネクタ70の回動とともに、キャンバーコネクタ80も軸回転することによって、後輪1のキャンバー角を変化させる。
図10に示したとおり、車両の直進時にはロールリンク20のねじれが発生しないため、後輪1のトー角とキャンバー角は変化しない。一方、車両が旋回すれば、車両の重量中心移動によって発生したロールリンク20のねじれは、図11において矢印で表示された回転力に変換された後、トーコネクタ70とキャンバーコネクタ80からなるナックル組立体40に伝達されることにより、後輪1のトー角とキャンバー角の変化を誘導する。
さらに、後輪の旋回程度は、第1傘歯車51と第2傘歯車71のギア比および第3傘歯車81とガイドギア13のギア比調節によって車両の設計条件に応じて定めることができ、ロールリンク20のねじれに応じてロールコネクタ30の回転を増加または減少させることができる別途のリンク装置またはギア装置を間に追加することができる。
2a、2b ・・・前輪
3 ・・・ロアアーム
10 ・・・車体フレーム
11 ・・・湾曲部
12 ・・・マウント部材
13 ・・・ガイドギア
20 ・・・ロールリンク
21 ・・・ドロップリンク
30 ・・・ロールコネクタ
31 ・・・リンクバー
32 ・・・嵌合ホーム
40 ・・・ナックル組立体
41,60 ・・・フォークアーム
42 ・・・回動支持部
43,71 ・・・第2傘歯車
44,82 ・・・ヒンジシャフト
50 ・・・ロールシャフト
51 ・・・第1傘歯車
52 ・・・ギア歯
70 ・・・トーコネクタ
80 ・・・キャンバーコネクタ
81 ・・・第3傘歯車
Claims (10)
- 車体フレームに2つの前輪と1つの後輪が装着される三輪車の後輪サスペンションであって、
前記前輪と連結され、車両の旋回に応じてねじれが発生するロールリンク、
前記ロールリンクのねじれに応じて軸回転するロールコネクタ、および
後輪と結合して、車体フレームの後方終端部に装着され、ロールコネクタの回転に応じて左右方向に旋回するように前記ロールコネクタと連結されるナックル組立体、を含み、
前記ナックル組立体は、前輪の旋回方向と同じ方向に旋回することを特徴とする三輪車の後輪サスペンション。 - 前記ロールコネクタは、終端に第1傘歯車が形成されたロールシャフトと結合され、前記ナックル組立体の上端には、第1傘歯車と噛合する第2傘歯車が装着されたことを特徴とする請求項1に記載の三輪車の後輪サスペンション。
- 前記ナックル組立体は、一側終端部には後輪の回転軸が結合するフォークアーム、および前記車体フレームの後方終端部で左右方向に回転可能に装着され、フォークアームの他側終端部がヒンジシャフトを介して上下方向に回動可能に結合され、上端に第2傘歯車が装着された回動支持部、を含んで構成されたことを特徴とする請求項2に記載の三輪車の後輪サスペンション。
- 前記車体フレームの後方終端部には、上側に突出するように折り曲げられた湾曲部が形成され、前記回動支持部は湾曲部に装着されたことを特徴とする請求項3に記載の三輪車の後輪サスペンション。
- 前記ロールリンクは、ロールシャフトの両側に対向して配置され、一側終端が前輪の旋回に応じて上昇または下降するドロップリンクとボールジョイント結合によって連結され、他側終端は中央に配置されたロールコネクタによって連結されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の三輪車の後輪サスペンション。
- 車体フレームに2つの前輪と1つの後輪が装着される三輪車の後輪サスペンションであって、
前記前輪と連結され、車両の旋回に応じてねじれが発生するロールリンク、
前記ロールリンクのねじれに応じて軸回転するロールコネクタ、および
後輪と結合して、車体フレームの後方終端部に装着され、ロールコネクタの回転に応じて回動する前記ロールコネクタと連結されるナックル組立体、を含み、
前記ナックル組立体は前輪の旋回方向に応じて回動して後輪のトー角を変化させ、前記回動に応じて軸回転して後輪のキャンバー角を変化させるように車体フレームに装着されたことを特徴とする三輪車の後輪サスペンション。 - 前記ナックル組立体は、
一側終端部には後輪の回転軸が結合するフォークアーム、
後輪のトー角を変化させるように車体フレームの後方終端部で左右方向に回転可能に装着され、ロールコネクタと連結されるトーコネクタ、および
前記フォークアームとトーコネクタを連結し、フォークアームが左右方向に回転するに応じて後輪のキャンバー角の変化を誘導するフォークアームの軸回転が発生するように車体フレーム終端部に連結されるキャンバーコネクタ、を含むことを特徴とする請求項6に記載の三輪車の後輪サスペンション。 - 前記ロールコネクタは後方終端に第1傘歯車が形成されたロールシャフトと結合され、前記トーコネクタには車体フレームを上側へ貫いて第1傘歯車と噛合する第2傘歯車が形成され、
前記キャンバーコネクタには折り曲げられて形成されたトーコネクタの後方終端部を貫き、車体フレームの終端に形成されたガイドギアと噛合する第3傘歯車が形成されたことを特徴とする請求項7に記載の三輪車の後輪サスペンション。 - 前記車体フレームの後方は、上側に突出するように折り曲げられた湾曲部が形成され、前記トーコネクタは湾曲部に装着されたことを特徴とする請求項8に記載の三輪車の後輪サスペンション。
- 前記ロールリンクは、ロールシャフトの両側に対向して配置され、一側終端が前輪の旋回に応じて上昇または下降するドロップリンクとボールジョイント結合によって連結され、他側終端は中央に配置されたロールコネクタに連結されたことを特徴とする、請求項6乃至9のいずれか一項に記載の三輪車の後輪サスペンション。
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