JP2017105271A - スイング角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の設置領域を小さくし、また、雨や泥に対する装置の耐久性を高める。【解決手段】スイングアーム２１のスイング角度を検出するスイング角度検出装置３１は、ピボット軸１７と同軸となるようにピボット軸１７に固定された車体側ギヤ３２と、ピボット軸支部２３に固定されたケース３６と、ケース３６に自転可能に軸支され、車体側ギヤ３２と噛合するセンサ側ギヤ４０と、センサ側ギヤ４０の自転の回転角度を検出するセンサ４３とを備えている。スイングアーム２１の揺動変位に伴い、ピボット軸支部２３がピボット軸１７周りを回転すると、センサ側ギヤ４０が車体側ギヤ３２の周りを公転すると共に自転し、センサ４３がセンサ側ギヤ４０の自転の回転角度を検出する。センサ側ギヤ４０の自転の回転角度がスイングアーム２１のスイング角度に相当する。【選択図】図４

Description

本発明は、鞍乗型車両において、後輪を支持するスイングアームのスイング角度を検出するスイング角度検出装置に関する。

自動二輪車等の鞍乗型車両において、後輪を支持するスイングアームのスイング角度を検出することで、リアアクスルシャフトの上下方向における変位、またはリヤサスペンションのストローク量を認識することができ、これに基づいて例えばサスペンションの減衰力の制御、または車両の姿勢制御等を行うことができる。下記の特許文献１、２および３には、このようなスイングアームのスイング角度を検出する装置が記載されている。

特開平２−１０９７１０号公報 実開平２−６６３９２号公報 特開２０１０−１４９７４６号公報

上記特許文献１、２および３に記載された装置には、いずれも、スイングアームの一部と、回転を検出するポテンショメータの入力軸とを、アーム、リンクまたは伸縮継手といった棒状の連結部材により連結し、スイングアームの揺動変位を、連結部材を介してポテンショメータの入力軸に伝達する機構が用いられている。

この機構には、スイングアームの揺動変位に伴う連結部材の移動を許すための大きな領域（空間）が必要である。小さな車体に多数の部材が搭載された鞍乗型車両において、このような領域を確保することは容易でない。

また、スイングアームの揺動変位をポテンショメータの入力軸に伝達する上記機構は、鞍乗型車両の後輪の近傍に配置されているため、雨や泥がかかりやすい。この機構では、上記連結部材をスイングアームに回転可能に接続するジョイント部分等が外部に露出しているため、ジョイント部分に雨水がかかることによりグリスが流れ落ち易く、また、ジョイント部分に泥がかかることによりジョイント部分に泥が詰まり易い。また、外部に露出した連結部材に飛石がぶつかることも考えられる。この結果、機構の耐久性を確保する必要がある。

また、この機構の耐久性の問題は、上記機構をケースで覆って上記機構に雨や泥がかかることを防ぐことで解消することができると考えられるが、鞍乗型車両において、このようなケースを取り付ける領域を確保することは困難である。

本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、設置領域を小さくすることができ、また、雨や泥に対する耐久性を高めることができるスイング角度検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のスイング角度検出装置は、前端側には、筒状に形成され、内側にピボット軸が挿入されることにより鞍乗型車両の車体フレームに揺動可能に連結されるピボット軸支部が設けられ、後端側には後輪を支持する後輪支持部が設けられたスイングアームのスイング角度を検出するスイング角度検出装置であって、前記ピボット軸と同軸となるように前記ピボット軸に固定された車体側ギヤと、前記ピボット軸支部に自転可能に軸支され、前記車体側ギヤと噛合するセンサ側ギヤと、前記センサ側ギヤの自転の回転角度または回転量を検出するセンサとを備えていることを特徴とする。

本発明のこの態様において、スイングアームが揺動変位すると、ピボット軸に対してピボット軸支部が回転し、ピボット軸に固定された車体側ギヤの周囲を、ピボット軸支部に軸支されたセンサ側ギヤが公転し、これに伴ってセンサ側ギヤが自転する。そして、センサ側ギヤの自転の回転角度または回転量がセンサにより検出される。このセンサ側ギヤの自転の回転角度または回転量がスイングアームのスイング角度に相当する。スイングアームの揺動変位を車体側ギヤおよびセンサ側ギヤによりセンサに伝達することができるので、スイングアームの揺動変位を棒状の連結部材によりセンサに伝達する従来技術と比較し、スイングアームの揺動変位をセンサに伝達する機構を小型化することができる。したがって、当該機構の設置領域を小さくすることができる。

また、上記本発明のスイング角度検出装置において、内側に前記センサ側ギヤが軸支されたケースを備え、前記車体側ギヤは前記ピボット軸支部の内側に配置され、前記ピボット軸支部において前記車体側ギヤが配置された位置と対応する部分には前記ピボット軸支部の内側と外側とを連通させる孔が設けられ、前記センサ側ギヤが軸支された前記ケースが前記ピボット軸支部において前記孔が設けられた部分に前記ピボット軸支部の外側から取り付けられることにより、前記孔を介して前記車体側ギヤと前記センサ側ギヤとが噛合され、かつ前記孔が前記ケースにより閉塞される構成とすることが好ましい。

本発明のこの態様によれば、スイングアームの揺動変位をセンサに伝達する機構をピボット軸支部に直接取り付けることができるので、当該機構の設置領域を小さくすることができる。また、スイングアームの揺動変位をセンサに伝達する機構、すなわち、車体側ギヤおよびセンサ側ギヤが、ピボット軸支部およびケースで覆われ、外部から閉ざされた空間内に配置されるので、車体側ギヤまたはセンサ側ギヤに雨や泥がかかることを防止することができ、当該機構の耐久性を高めることができる。また、センサ側ギヤを支持する機能と、ピボット軸支部の孔を閉塞する機能とをケースに併せ持たせることで、部品点数を削減することができ、また、製造時の組立を簡単化することができる。

また、上記本発明のスイング角度検出装置において、前記センサは前記ケースに取り付けられていることが好ましい。

本発明のこの態様によれば、センサ側ギヤとセンサとを同一のケースに設けることにより、装置を小型化することができる。また、センサ側ギヤを支持する機能と、センサを支持する機能とをケースに併せ持たせることで、部品点数を削減することができると共に、製造時の組立を簡単化することができる。

また、上記本発明のスイング角度検出装置において、前記車体側ギヤの外径は、前記ピボット軸支部の内径よりも小さいことが好ましい。

本発明のこの態様によれば、車体側ギヤをピボット軸支部の軸方向端部からピボット軸支部の内側へ挿入することができ、組付性を高めることができる。また、ピボット軸またはピボット軸に取り付けられたディスタンスカラーに車体側ギヤを一体形成し、このように車体側ギヤが一体形成されたピボット軸をピボット軸支部に挿入することにより、車体側ギヤをピボット軸支部内に配置することができ、これによっても組付性を高めることができる。

本発明によれば、装置の設置領域を小さくすることができ、また、雨や泥に対する装置の耐久性を高めることができる。

本発明の実施形態によるスイング角度検出装置を備えた鞍乗型車両を示す説明図である。 本発明の実施形態によるスイング角度検出装置が設けられたスイングアームを示す説明図である。 本発明の実施形態によるスイング角度検出装置が設けられたスイングアームのピボット軸支部を示す説明図である。 図３中の矢示ＩＶ−ＩＶ方向からみた各ピボットフレーム、ピボット軸、ピボット軸支部およびスイング角度検出装置を示す断面図である。 図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた車体フレーム、ピボット軸、ピボット軸支部およびスイング角度検出装置を示す断面図である。 本発明の実施形態によるスイング角度検出装置のスイングアームへの組付を示す説明図である。

図１は、本発明の実施形態によるスイング角度検出装置が設けられた鞍乗型車両を示している。図１に示すように、本発明の実施形態によるスイング角度検出装置が設けられた鞍乗型車両１は自動二輪車である。鞍乗型車両１の車体フレーム２は、車体の前部に配置されたヘッドパイプ３と、ヘッドパイプ３から後方へ伸長し、エンジン１１を支持する左右一対のメインフレーム４と、メインフレーム４から車体の後端部に向かって伸長し、シート１２を支持する左右一対のシートレール５と、車体の前後方向中間部に位置し、メインフレーム４から下方に伸長する左右一対のピボットフレーム６とを備えている。

ヘッドパイプ３にはステアリングシャフト１３が挿入され、ステアリングシャフトの上部には、ステアリングブラケットを介してハンドル１４が支持されている。一方、ステアリングシャフト１３の下部にはステアリングブラケットを介してフロントフォーク１５が支持され、フロントフォーク１５には前輪１６が支持されている。

また、左右一対のピボットフレーム６間には、ピボット軸１７を介してスイングアーム２１が支持され、スイングアーム２１には後輪１９が支持されている。また、車体フレーム２の一部とスイングアーム２１との間には、リヤサスペンション２０が設けられている。

図２はスイングアーム２１を示している。図２に示すように、スイングアーム２１は、前後方向に伸長する左右一対のアーム部２２と、各アーム部２２の前端部がそれぞれ接続されたピボット軸支部２３と、各アーム部２２の前後方向中間部に接続された架橋部２４とを備え、左右のアーム部２２は、ピボット軸支部２３および架橋部２４により連結されている。また、各アーム部２２の後端側には後輪１９を支持する後輪支持部２５が形成されている。また、スイングアーム２１の各部は例えばアルミニウム合金により形成されている。

ピボット軸支部２３は、筒状、具体的には円筒状に形成され、左右方向に伸長している。ピボット軸支部２３の内側には、左右方向に貫通した空間が形成されている。ピボット軸支部２３は左右のピボットフレーム６間に配置され、ピボット軸支部２３の内側には、例えば鋼製で棒状のピボット軸１７が挿入され、ピボット軸１７の両端部は、左右のピボットフレーム６に形成された取付孔６Ａにそれぞれ支持されている（図４参照）。これにより、スイングアーム２１は、ピボットフレーム６に、ピボット軸１７を中心に上下方向に揺動可能に支持されている。また、リヤサスペンション２０の一方の端部は架橋部２４に接続されている。また、スイングアーム２１の前端側には、本発明の実施形態によるスイング角度検出装置３１が設けられている。

図３ないし図５はスイング角度検出装置３１の説明図である。すなわち、図３はスイング角度検出装置３１が設けられたスイングアーム２１の前端側を拡大して示す図である。図４は、図３中の矢示ＩＶ−ＩＶ方向から見た各ピボットフレーム６、ピボット軸１７、ピボット軸支部２３およびスイング角度検出装置３１を示す断面図である。なお、図３ではピボットフレーム６を図示していないが、図４ではピボットフレーム６を図示しているので注意されたい。図５は、図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみたピボットフレーム６、ピボット軸１７、ピボット軸支部２３およびスイング角度検出装置３１を示す断面図である。

スイング角度検出装置３１は、スイングアーム２１のスイング角度を検出する装置である。スイング角度検出装置３１は、図３に示すように、ピボット軸支部２３において左右方向の略中間位置に設けられている。スイング角度検出装置３１は、図４に示すように、ピボット軸１７と同軸となるようにピボット軸１７に固定された車体側ギヤ３２と、ピボット軸支部２３に固定されたケース３６と、ケース３６に自転可能に軸支され、車体側ギヤ３２と噛合するセンサ側ギヤ４０と、センサ側ギヤ４０の自転の回転角度を検出するセンサ４３とを備えている。

具体的に説明すると、車体側ギヤ３２はピボット軸支部２３の内側に配置され、ピボット軸１７に設けられたディスタンスカラー２７に固定されている。すなわち、ピボット軸１７は、その中間部がピボット軸支部２３の内側に形成された空間内に配置され、両端部が左右のピボットフレーム６の取付孔６Ａに支持されている。ピボット軸支部２３の内側において、ピボット軸１７とピボット軸支部２３の左右の両端部との間にはベアリング２６がそれぞれ設けられており、各ベアリング２６の内輪２６Ａがピボット軸１７に固定され、各ベアリング２６の外輪２６Ｂがピボット軸支部２３に固定されている。また、左右のベアリング２６の間に位置し、ピボット軸１７の外周側にはディスタンスカラー２７が設けられている。ディスタンスカラー２７はピボット軸１７の締め付けによってベアリング２６の内輪２６Ａの間に挟まれて固定されている。車体側ギヤ３２はディスタンスカラー２７の外周側に設けられ、ディスタンスカラー２７に固定されている。

また、図４に示すように、車体側ギヤ３２の外径（歯先の円の直径）ｄは、ピボット軸支部２３の内径ｅよりも小さく、ベアリング２６の内径（内輪２６Ａの内径）ｆよりも大きくなるように設定されている。

また、ピボット軸支部２３の周壁部において、車体側ギヤ３２が配置された位置と対応する部分には連通孔３３が形成されている。連通孔３３はピボット軸支部２３の周壁部における上部に形成されている。連通孔３３はピボット軸支部２３の周壁部を貫通しており、これにより、ピボット軸支部２３の内側と外側とが連通孔３３を介して連通している。また、ピボット軸支部２３の周壁部において連通孔３３が形成された部分には台座部３４が形成されている。台座部３４は、図５に示すように、横断面形状が円形のピボット軸支部２３の周壁部の一部を上方に突出させ、その突出端面を前後左右に拡がる平面にすることにより形成されている。連通孔３３は台座部３４の中央部分に形成されている。

ケース３６は、図４に示すように、下側が開口した箱状に形成されている。また、ケース３６の下部にはフランジ部３７が設けられている。ケース３６は、フランジ部３７の下面をピボット軸支部２３の台座部３４の突出端面に重ね合わせ、フランジ部３７および台座部３４にそれぞれ形成されたボルト穴にボルト３９を締着させることにより、ピボット軸支部２３に固定されている。

センサ側ギヤ４０は、検出軸４１を介してケース３６の検出軸支部３８に支持されている。すなわち、ケース３６の左右２箇所には検出軸支部３８が設けられ、検出軸支部３８には検出軸４１の両端部がケース３６に対して回転可能にそれぞれ支持されている。検出軸４１はピボット軸１７と平行に伸長している。センサ側ギヤ４０は、検出軸４１と同軸となるように検出軸４１に固定されている。また、センサ側ギヤ４０は、車体側ギヤ３２と対応する位置に設けられている。センサ側ギヤ４０は、その一部が、連通孔３３を通ってピボット軸支部２３の内側に入り込み、車体側ギヤ３２と噛合している。

センサ４３は、例えばポテンショメータであり、センサ側ギヤ４０の回転角度（自転の角度）に応じた電圧を有する検出信号を出力する。センサ４３はケース３６内に取り付けられ、センサ側ギヤ４０に隣接した位置に配置されている。また、本実施形態では、検出軸４１がセンサ４３の入力軸としてセンサ４３に接続されている。また、センサ４３は、鞍乗型車両１に設けられたコントローラ４５にケーブルを介して接続されており、センサ４３からの検出信号はコントローラ４５に入力される。

図５に示すように、スイングアーム２１がピボット軸１７を中心に揺動し、その後端側が上下方向に変位すると、それに伴い、ピボット軸支部２３がピボット軸１７の周りを回転する。これにより、センサ側ギヤ４０が、ピボット軸１７に固定された車体側ギヤ３２の周りを公転する。センサ側ギヤ４０は、車体側ギヤ３２に噛合しているので、センサ側ギヤ４０は車体側ギヤ３２の周りを公転すると同時に自転する。センサ側ギヤ４０の自転に伴って検出軸４１が回転し、検出軸４１の回転がセンサ４３に入力される。そして、センサ４３は検出軸４１の回転角度に応じた検出信号をコントローラ４５に出力する。検出軸４１の回転角度は、スイングアーム２１の揺動変位によるスイング角度を示している。コントローラ４５は、センサ４３から出力された検出信号に基づいてスイング角度を認識し、例えば、リヤサスペンション２０の減衰力の制御を行う。

図６は、スイング角度検出装置３１のスイングアーム２１への組付を示している。図６において、スイング角度検出装置３１は次の手順によりスイングアーム２１を組み付けることができる。まず、車体側ギヤ３２が固定されたピボット軸１７を、スイングアーム２１のピボット軸支部２３の左端側または右端側から、ピボット軸支部２３の内側へ挿入する。車体側ギヤ３２の外径ｄは、ピボット軸支部２３の内径ｅよりも小さいので、ピボット軸１７と共に車体側ギヤ３２をピボット軸支部２３の内側に容易に挿入することができる。そして、ピボット軸１７とピボット軸支部２３との間にベアリング２６を取り付ける。

続いて、センサ側ギヤ４０、検出軸４１およびセンサ４３が取り付けられたケース３６を、ピボット軸支部２３の外側から、ピボット軸支部２３の台座部３４上に置き、フランジ部３７および台座部３４にそれぞれ形成されたボルト穴にボルト３９を締着して、当該ケース３６をピボット軸支部２３に取り付ける。これにより、車体側ギヤ３２に対向する位置にセンサ側ギヤ４０が配置され、センサ側ギヤ４０の一部が連通孔３３を介してピボット軸支部２３内に入り、車体側ギヤ３２とセンサ側ギヤ４０とが互いに噛合される。また、ケース３６をピボット軸支部２３に取り付けることにより、ピボット軸支部２３に形成された連通孔３３がケース３６により閉塞される。

以上、説明した通り、本発明の実施形態によるスイング角度検出装置３１では、スイングアーム２１の揺動変位を、ピボット軸支部２３内に位置してピボット軸１７の外周側に固定された車体側ギヤ３２と、車体側ギヤ３２に直接噛合したセンサ側ギヤ４０により、センサ側ギヤ４０に隣接して配置されたセンサ４３に伝達する。したがって、スイング角度検出装置３１によれば、スイングアームの揺動変位を棒状の連結部材によりセンサに伝達する従来技術と比較して、スイング角度検出装置３１を小型化することができる。具体的には、スイング角度検出装置３１を設けても、図３に示すように、ピボット軸支部２３の一部が上方に小さく盛り上がる程度である。よって、鞍乗型車両１において、スイング角度検出装置３１の設置領域を小さくすることができる。これにより、鞍乗型車両１において、スイング角度検出装置３１を設ける領域を容易に確保することができ、スイング角度検出装置３１を鞍乗型車両に容易に搭載することができる。

また、スイング角度検出装置３１によれば、車体側ギヤ３２をピボット軸支部２３内に配置し、センサ側ギヤ４０をケース３６内に配置し、ケース３６をピボット軸支部２３に取り付けることにより、センサ側ギヤ４０を車体側ギヤ３２と噛合させるための連通孔３３を閉塞する構成としたから、スイングアーム２１の揺動変位をセンサ４３に伝達する機構、すなわち、車体側ギヤ３２およびセンサ側ギヤ４０をピボット軸支部２３およびケース３６により覆い、外部から閉ざされた空間内に配置することができる。これにより、雨や泥がケース３６内またはピボット軸支部２３内に入ることがないので、車体側ギヤ３２またはセンサ側ギヤ４０に雨や泥がかかることを防止することができる。よって、スイング角度検出装置３１の耐久性を高めることができる。

また、スイング角度検出装置３１のケース３６は、センサ側ギヤ４０を支持する機能と、センサ４３を収容する機能と、連通孔３３を閉塞する機能とを持っている。このように単一のケースにこれら複数の機能を併せ持たせることにより、スイング角度検出装置３１を小型化する効果を高めることができると共に、部品点数の削減および組立の簡単化を図ることができる。

また、車体側ギヤ３２の外径ｄをピボット軸支部２３の内径ｅよりも小さくすることで、ピボット軸１７と共に車体側ギヤ３２をピボット軸支部２３の内側に容易に挿入することができる。したがって、スイング角度検出装置３１の組付性を向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、車体側ギヤ３２をピボット軸１７に設けられたディスタンスカラー２７に固定する場合を例にあげたが、これに代え、ピボット軸１７に設けられたディスタンスカラー２７の周面に複数の凸部または複数の凹部を形成することにより、車体側ギヤ３２の歯をディスタンスカラー２７に直接形成してもよい。また、ディスタンスカラー２７を設けず、車体側ギヤ３２をピボット軸１７に直接固定してもよいし、車体側ギヤ３２の歯をピボット軸１７の周面に形成してもよい。

また、上述した実施形態では、ピボット軸支部２３の上部にケース３６を取り付ける場合を例にあげたが、ピボット軸支部２３の前部、後部または下部にケース３６を取り付けてもよい。もっとも、飛石等がケース３６に当たり難くするために、ピボット軸支部２３の上部または前部にケース３６を取り付けることが好ましい。

また、上述した実施形態では、スイング角度を検出するセンサ４３としてポテンショメータを採用する場合を例にあげたが、他のタイプのセンサを用いることができる。また、検出の対象も、回転角度（回転方向における位置）に限らず、回転量でもよい。

また、本発明は自動二輪車以外の鞍乗型車両にも適用することができる。また、本発明における車体側ギヤおよびセンサ側ギヤからなる動力伝達機構を例えばステアリングシャフトの回転角度の検出にも応用することができる。

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うスイング角度検出装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

１ 鞍乗型車両
２ 車体フレーム
６ ピボットフレーム
１７ ピボット軸
１９ 後輪
２０ リヤサスペンション
２１ スイングアーム
２３ ピボット軸支部
２６ ベアリング
２６Ａ 内輪
２６Ｂ 外輪
２７ ディスタンスカラー
３１ スイング角度検出装置
３２ 車体側ギヤ
３３ 連通孔
３６ ケース
４０ センサ側ギヤ
４１ 検出軸
４３ センサ

Claims (4)

1. 前端側には、筒状に形成され、内側にピボット軸が挿入されることにより鞍乗型車両の車体フレームに揺動可能に連結されるピボット軸支部が設けられ、後端側には後輪を支持する後輪支持部が設けられたスイングアームのスイング角度を検出するスイング角度検出装置であって、
   前記ピボット軸と同軸となるように前記ピボット軸に固定された車体側ギヤと、
   前記ピボット軸支部に自転可能に軸支され、前記車体側ギヤと噛合するセンサ側ギヤと、
   前記センサ側ギヤの自転の回転角度または回転量を検出するセンサとを備えていることを特徴とするスイング角度検出装置。
2. 内側に前記センサ側ギヤが軸支されたケースを備え、
   前記車体側ギヤは前記ピボット軸支部の内側に配置され、
   前記ピボット軸支部において前記車体側ギヤが配置された位置と対応する部分には前記ピボット軸支部の内側と外側とを連通させる孔が設けられ、
   前記センサ側ギヤが軸支された前記ケースが前記ピボット軸支部において前記孔が設けられた部分に前記ピボット軸支部の外側から取り付けられることにより、前記孔を介して前記車体側ギヤと前記センサ側ギヤとが噛合され、かつ前記孔が前記ケースにより閉塞されることを特徴とする請求項１に記載のスイング角度検出装置。
3. 前記センサは前記ケースに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のスイング角度検出装置。
4. 前記車体側ギヤの外径は、前記ピボット軸支部の内径よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスイング角度検出装置。
   

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