JP4153390B2 - 車両用ステアリングダンパ手段 - Google Patents

Description

本発明は、二輪車に好適な車両用ステアリングダンパ手段に関するものである。

従来、二輪車用ステアリングダンパ手段として、例えば、車体フレーム前端に設けたヘッドパイプの上方に配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−８１１７２公報

図９は特許文献１の図２の再掲図である。ただし、符号は振り直した。
ステアリングダンパ２００は、液圧式減衰器であり、トップブリッジ２０１と車体フレーム２０２の前方にあるヘッド部２０３との間に配置し、ケーシングを構成する本体部２０４と蓋２０５を備える。ステアリングダンパ２００の後部側はボルト２０６により車体フレーム２０２のヘッド部２０３上面に上方突出して一体に形成したボス２０７へ連結する。このとき、本体部２０４と蓋２０５は共締めで一体化される。

ステアリングナット２０８は、ヘッドパイプ２０９の内側にあるステアリング軸２１１の上端をトップブリッジ２０１へ締結する。
また、ステアリングナット２０８は、ステアリングダンパ２００の回転軸であるシャフト２１２の下端をこのステアリングナット２０８の中央部に形成した穴を貫通させてステアリングナット２０８を介してトップブリッジ２０１に連結する。すなわち、シャフト２１２とステアリング軸２１１はトップブリッジ２０１を介して一体に回動する構造である。
なお、２１３はボトムブリッジ、２１４は燃料タンク、２１５は回転角度センサーである。

ステアリングダンパ２００は、車両が走行中に路面から外力を受けると、シャフト２１２と一体に回動するステアリング軸２１１の回転角度を回転角度センサー２１５で検出し、この信号を制御装置へ出力して車両が路面より受ける外力を吸収するように作用する。

しかし、特許文献１のステアリングダンパ２００の構造は、シャフト２１２を直接ステアリング軸２１１に嵌合するものであるが、シャフト２１２とステアリング軸２１１の位置を正確に決めるには、部品の精度を高める必要があり、製造が困難という問題がある。

また、シャフト２１２とトップブリッジ２０１の連結は、連結アームや偏心カラー内蔵の球面軸受などの調整機構を使用して行うこともできるが、偏心カラー内蔵の球面軸受の構造が複雑になり且つメンテナンス費用が嵩むという問題がある。

本発明は、摺動する軸や連結部品の寸法精度を高めなくても、回転軸と固定軸との距離の変化に対応可能なステアリングダンパ手段を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車体側にステアリング系部材を操向可能に取付け、これらの車体側とステアリング系部材との間に、ステアリングダンパ手段を介設した車両において、
ステアリングダンパ手段は、ロータリーダンパと、このロータリーダンパの回転軸に一端を固定した第１トルクアーム及びこの第１トルクアームの他端にスイング自在に連結した第２トルクアームから構成されるリンク機構からなり、
このリンク機構は、前記ステアリング系部材の揺動軸であるステアリング軸及びこのステアリング軸の車体前方に設けられるメインスイッチキーシリンダーの間の領域に配置され、且つトップブリッジの上方に配置され、
車体側とステアリング系部材との一方に、第２トルクアームの先端をスイング自在に取付けるとともに、車体側とステアリング系部材との他方に、ロータリーダンパのダンパケースを取付けたことを特徴とする。

ロータリダンパの回転軸を、第１トルクアームと第２トルクアームとを用いて車体側又はステアリング系部材に連結する。
第１トルクアームと第２トルクアームとは、平面視でくの字のリンクにし、二つのトルクアームの成す角度を変化させることで、車体側とステアリング系部材の間の距離の変化を吸収させる。
請求項２に係る発明は、第２トルクアームは、ピンを介して第１トルクアームに連結され、ピンがトップブリッジに接触しないよう、トップブリッジの上面に凹部が構成されることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、ステアリング系部材に、第２トルクアームの先端を取付けるとともに、車体側に、回転軸の中心がステアリング軸の中心とほぼ同軸になるようにして、ダンパケースを取付けたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車体側とステアリング系部材の間の距離の変化を吸収させるために、一対のトルクアームの成す角度を変化させるようにした。トルクアームの数を増すだけであるから、ステアリング手段の構造は複雑にならず、コストアップを抑えることもできる。
加えて、一対のトルクアームの成す角度は、距離の変化に合わせて勝手に変化するので、特別なメンテナンスは不要である。
請求項２に係る発明は、ピンがトップブリッジに接触しないよう、トップブリッジの上面に凹部が構成される。
ピンの下方にトップブリッジ凹部を設けることにより、第１ピンの下端がトップブリッジに当接しにくくなるので、ステアリングダンパを低い位置に配置できる。
請求項３に係る発明は、回転軸の中心がステアリング軸の中心とほぼ同軸になるようにして、ダンパケースを取付けた。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るステアリングダンパ手段を備えた二輪車を示す側面図であり、二輪車としての自動二輪車１０は、メインフレーム１１と、メインフレーム１１の前端に設けたヘッドパイプ１２で回転自在に支持するステアリング軸（後に詳細を記述する。）に取付けたフロントフォーク１３及びハンドル１４と、フロントフォーク１３の下端部に取付けた前輪１５と、メインフレーム１１の下部に取付けたエンジン１６と、このエンジン１６の後部に一体的に設けた変速機１７と、メインフレーム１１の後部にスイングアーム１８を取付け、このスイングアーム１８の後端部に取付けた後輪１９と、メインフレーム１１の上部に取付けた燃料タンク２１と、この燃料タンク２１の後部に取付けたシート２２と、このシート２２の後部に取付けた同乗者用シート２３とからなる。

ステアリングダンパ手段３０は、ヘッドパイプ１２及びハンドル１４の上方に配置した装置であり、走行中に路面から作用する外力の吸収を図る装置である。

ここで、２４は前輪１５を覆うフロントフェンダ、２５はアッパカウル、２６は吸気ボックス、２７はエンジン１６から後方へ延ばした排気管、２８は排気管２７に接続したマフラである。

図２は本発明に係る二輪車の要部斜視図（図中の矢印（ｆｒｏｎｔ）は車両前方を表す。以下同様。）であり、ステアリングダンパ手段３０は、ステアリングダンパケース３１の下端部をボルト６１、６２（図示しないがボルト６３、６４も含む。）でメインフレーム１１に固定し、回転軸３２に一端を固定した第１トルクアーム３３と、この第１トルクアーム３３の他端を第１ピン３４を介して第２トルクアーム３５の一端に連結し、この第２トルクアーム３５の反対側の先端を固定ボルト３６を介してトップブリッジ３７に固定する構造であり、これらの部品を総称してステアリング系部材４０とする。

なお、後に詳細を記述するステアリング軸（図２では示さない。）とそのステアリング軸上方に位置するステアリングダンパ手段３０の回転軸３２との位置関係は、ほぼ同軸上にある。

図３はステアリングダンパ手段の平面図であり、ステアリングダンパ手段３０は、ステアリングダンパケース３１の下端部をボルト６１、６２、６３、６４でメインフレーム１１に固定し、回転軸３２に一端４３を固定した第１トルクアーム３３と、この第１トルクアーム３３の他端４４を第１ピン３４を介して第２トルクアーム３５の一端４５に連結し、この第２トルクアーム３５の反対側の先端４６を固定ボルト３６を介してトップブリッジ３７に固定する構造であり、第１トルクアーム３３と第２トルクアーム３５は、回転軸３２及び第１ピン３４を介してスイング自在である。

ロータリーダンパ５１（作用を兼ねて後に詳細を記述する。）は、可動隔壁５２と、この可動隔壁５２が動くスペースである油室５３と、油室５３から流れるオイルが通る連通路５７と、オイルの流量を絞るオリフィス形成部材５８内のオリフィス５９とからなり、ステアリングダンパケース３１の内部に取付ける。ステアリングダンパケース３１は、ボルト６１、６２、６３、６４でヘッドパイプ１２に結合するステアリングダンパーステー４９に固定され、車体側に取付けたことを特徴とする。

図４はステアリングダンパ手段の側面図の一例である。ステアリングダンパ手段３０は、ステアリングダンパケース３１の下端部に制御バルブ駆動用ソレノイド１０１を取付け、回転軸３２に一端を固定した第１トルクアーム３３と、この第１トルクアーム３３の他端を第１ピン３４を介して第２トルクアーム３５の一端に連結し、この第２トルクアーム３５の反対側の先端を図示しない固定ボルト３６を介してトップブリッジ３７に固定する構造体である。

ここで、ステアリング軸４２は、そのステアリング軸４２上方に位置するステアリングダンパ手段３０の回転軸３２とほぼ同軸上にある。
また、ステアリング軸４２は、トップブリッジ３７との結合部の上下にナット９２、９３を備え、ステアリング軸４２の下方部にはナット９４と円すいころ軸受９５を備えた構成であり、ステアリング軸４２と回転軸３２とが接触することの無いように配置する。ナット９３とナット９４の間は爪折りワッシャー９６を介在させる。
なお、１０２はメインスイッチキーシリンダー、１０３はトップブリッジ凹部、１０４はトップブリッジ側カバー、１０５は本体側カバーである。

回転軸３２、第１トルクアーム３３、第１ピン３４、第２トルクアーム３５、図示しない固定ボルト３６からなるリンク機構は、ステアリング軸４２とメインスイッチキーシリンダー１０２に挟まれたトップブリッジ３７上面に配置する。
また、第１ピン３４の下方にトップブリッジ凹部１０３を設けることにより、第１ピン３４の下端がトップブリッジ３７に当接しにくくなるので、ステアリングダンパ３０を低い位置に配置できる。

図５は回転軸と第１トルクアーム及び第２トルクアームの連結部の断面図の一例であり、第１ピン３４は、第１トルクアーム３３の他端４４との結合部及び第２トルクアーム３５の一端４５との結合部に、球面軸受６５を備えることにより構成した。
また、固定ボルト３６は、第２トルクアーム３５の先端４６を介してトップブリッジ３７に球面軸受６６を備えることにより構成した。
この図の各連結部は一例であるため、第１ピン３４、固定ボルト３６、第１トルクアーム３３、第２トルクアーム３５、球面軸受６５、６６を備えていれば細かい構造変更は問題無い。

詳細に説明すると、第１ピン３４と第１トルクアーム３３及び第２トルクアーム３５との連結部は、第１ピン３４と、第１ピン３４とナット９１との間に備えた第１トルクアーム３３の二股に分離した他端４４、４４と、この第１トルクアーム３３の二股に分離した他端４４、４４とこの他端４４、４４の内側で軸方向に備えた球面ブッシュ８４、カップ８５、止め輪８６とからなる球面軸受６５との間に備えたカラー８１、８２と、この球面軸受６５を介して第２トルクアーム３５の一端４５を結合した構成である。

一方、固定ボルト３６とトップブリッジ３７との連結部は、固定ボルト３６と、第２トルクアーム３５の先端４６及び球面ブッシュ８７、カップ８８、止め輪８９とからなる球面軸受６６を介して結合することにより構成した。

これにより、ステアリングダンパ手段３０は、回転軸３２の中心３８とステアリング軸中心４８が傾いていても球面軸受６５、６６が介在するために、トップブリッジ３７と各トルクアームの連結部の軸線の傾斜を吸収できる。

このように、第１トルクアーム３３と第２トルクアーム３５の連結部及び第２トルクアーム３５とトップブリッジ３７の連結部に各々球面軸受６５、６６を備えたことで、回転平面の傾きに対する角度変化分を球面軸受６５、６６部で吸収し、ピッチエラー（ステアリングダンパ手段３０のダンパ回転軸中心と車体ヘッドパイプ中心との距離。）を第１トルクアーム３３と第２トルクアーム３５で吸収するため、ステアリング系部材４０の構成部材は、スムースな動きの確保が可能である。
したがって、背景技術のように摺動する回転軸３２、第１ピン３４や連結部品の寸法精度を高めなくとも、回転軸３２と第２トルクアーム３５の固定ボルト３６との距離の変化に対応可能なステアリングダンパ手段３０を提供することができる。

図６は本発明に係るステアリングダンパ手段の原理を示す作用図である。
（ａ）はロータリーダンパ５１が作用しない状態を示し、ロータリーダンパ５１は、ステアリングダンパケース３１内で可動隔壁５２を入力軸５６に取付け、また、オイル７１を満たした油室５３を備え、この油室５３内を第１室５４と第２室５５とに隔てるとともに第１室５４と第２室５５とを連通路５７で連通させ、この連通路５７にオリフィス形成部材５８を備えたものである。
オリフィス形成部材５８は、内部を通過するオイルの通路を絞るオリフィス５９を設けた部材である。

（ｂ）はロータリーダンパ５１が作用した状態を示し、例えば、路面から前輪に外力が作用して、前輪を左側に操舵する力がフロントフォーク、トップブリッジ、第２トルクアーム（図１、２参照。）を介して第１トルクアーム３３に伝わり、第１トルクアーム３３が矢印ａの如くスイングする時、第１トルクアーム３３と一体的に可動隔壁５２がスイングし、ロータリーダンパ５１の第２室５５内のオイル７１は矢印ｂ、ｃ、ｄで示すように、連通路５７及びオリフィス形成部材５８内を通り、第１室５４内に至る。

このとき、ロータリーダンパ５１においては、オイル７１が連通路５７の途中に設置するオリフィス５９で絞られるため、オイル７１の流れに抵抗が発生し、逆に可動隔壁５２を第２室５５側から第１室５４側にスイングしようとする力が働く。そして、入力軸５６が矢印ａの方向に回転するためには大きな回転力が必要になる。したがって、本発明のステアリングダンパ手段は、外力による入力軸５６の大きな回転力を抑制する働きがある。

図７はステアリングダンパ手段の動作を示す作用図である。
（ａ）はステアリングダンパ手段３０が動作する前の状態を示し、このときの前輪（図１参照）は車両前方を向いた状態にあり、回転軸３２の中心３８と固定ボルト３６の中心との距離をＬ１、第１トルクアーム３３の中心線と第２トルクアーム３５の中心線の成す角をθ２とする。
また、３９は車体ヘッドパイプ中心であり、この車体ヘッドパイプ中心３９と回転軸３２の中心３８との間に生じる距離がピッチエラーである。

（ｂ）はハンドル（図１参照。）が左に切れて、ステアリングダンパ手段３０が作用した場合であり、路面から前輪に外力が作用して、前輪を左側に操舵する力がフロントフォーク（図１参照。）、トップブリッジ３７、第２トルクアーム３５を介して第１トルクアーム３３に伝わり、回転軸３２が左に回転し、第１ピン３４が左に回転する。しかし、固定ボルト３６がトップブリッジ３７と一体になっているので、第２トルクアーム３５の固定ボルト３６との結合部は動かない。ただし、トップブリッジ３７の傾斜は説明をわかり易くするために実際より大きくした。

その結果、回転軸３２の中心３８と固定ボルト３６の中心との距離Ｌ２は図７（ａ）のＬ１より短くなり、第１トルクアーム３３の中心線と第２トルクアーム３５の中心線の成す角をθ３は図７（ａ）のθ２より小さくなる。
これは、ステアリングダンパ手段３０の作用で回転軸３２の中心３８と車体ヘッドパイプ中心３９がずれるが、第１ピン３４と第１トルクアーム３３及び第２トルクアーム３５の連結部に介在する球面軸受６５（図示せず。）や、第２トルクアーム３５と固定ボルト３６とトップブリッジ３７との連結部に介在する球面軸受６６（図示せず。）の動作により、ステアリングダンパ手段３０が車両の前輪（図１参照。）から作用する外力の吸収を図れたことに起因する。

車体の走行中に路面より前輪に外力が作用して、前輪を左側に操舵する力がフロントフォーク（図１参照。）、トップブリッジ３７、第２トルクアーム３５を介して第１トルクアーム３３に伝わり、若干ではあるが回転軸３２が左に回転しても、摺動する回転軸３２、第１ピン３４や連結部品の寸法精度を高めなくとも、回転軸３２の中心３８と第２トルクアーム３５の固定ボルト３６の中心との距離の変化に対応可能なステアリングダンパ手段を提供することができる。

（ｃ）はハンドル（図１参照。）が右に切れて、ステアリングダンパ手段３０が作用した場合であり、路面から前輪に外力が作用して、前輪を右側に操舵する力がフロントフォーク（図１参照。）、トップブリッジ３７、第２トルクアーム３５を介して第１トルクアーム３３に伝わり、若干ではあるが回転軸３２が右に回転し、第１ピン３４が右に回転する。しかし、固定ボルト３６がトップブリッジ３７と一体になっているので、第２トルクアーム３５の固定ボルト３６との結合部は動かない。ただし、トップブリッジ３７の傾斜は説明をわかり易くするために実際より大きくした。

その結果、回転軸３２の中心３８と固定ボルト３６の中心との距離Ｌ３は図７（ａ）のＬ１より長くなり、第１トルクアーム３３の中心線と第２トルクアーム３５の中心線の成す角をθ４は図７（ａ）のθ２より大きくなる。

車体の走行中に路面より前輪に外力が作用して、前輪を右側に操舵する力がフロントフォーク（図１参照。）、トップブリッジ３７、第２トルクアーム３５を介して第１トルクアーム３３に伝わり、若干ではあるが回転軸３２が右に回転しても、摺動する回転軸３２、第１ピン３４や連結部品の寸法精度を高めなくとも、回転軸３２の中心３８と第２トルクアーム３５の固定ボルト３６の中心との距離の変化に対応可能なステアリングダンパ手段を提供することができる。

以上より、回転軸３２と第２トルクアーム３５の固定ボルト３６との距離は、第１トルクアーム３３と第２トルクアーム３５により一定の範囲で可変長であることがわかる。したがって、回転に伴ってピッチエラーが発生しても、それを吸収するために第１トルクアーム３３と第２トルクアーム３５の２部品の相対的な角度変化で対応できるため、ステアリングダンパ手段３０を含むステアリング系部材４０は、構成部品の変形が発生せず、スムースな動きの確保が可能となる。

図８は図３の別実施例を示す図であり、ステアリングダンパ手段３０は、ステアリングダンパケース３１の下端部をボルト６１、６２、６３、６４でメインフレーム１１に固定し、回転軸３２に中央部を固定した第１トルクアーム３３と、これら２本の第１トルクアーム３３の他端４４、４４の各々に第１ピン３４、３４を介して２本の第２トルクアーム３５、３５の一端４５、４５を連結し、これら２本の第２トルクアーム３５、３５の反対側の先端４６、４６を固定ボルト３６、３６を介してトップブリッジ３７に固定した構造である。

ステアリングダンパ手段３０が作用しない状態では、回転軸３２を中心として第１トルクアーム３３と第２トルクアーム３５、３５の設置状態はＺ形状のリンク構造であり、ステアリングダンパ手段３０が作用する状態では、第１トルクアーム３３と第２トルクアーム３５、３５は、回転軸３２及び第１ピン３４、３４を介してスイング自在である。

このように、回転軸３２を中心として第１トルクアーム３３と第２トルクアーム３５、３５の設置状態をＺ形状のリンク構造とすることは、片持ち構造と比べて、回転運動を生じる偶力が発生するので、モーメントを打ち消すことができ、摺動箇所の摩擦摩耗を低減することができる。

尚、本発明のステアリングダンパ手段３０は、ヘッドパイプ及びハンドルの上方に配置したが、その取付け位置については、細かい制約を問わない。
また、ステアリングダンパ手段３０の制御は電子制御が好ましい。

本発明のステアリングダンパ手段は、二輪車用として好適である。

本発明に係るステアリングダンパ手段を備えた二輪車を示す側面図である。 本発明に係る二輪車の要部斜視図である。 ステアリングダンパ手段の平面図である。 ステアリングダンパ手段の側面図である。 回転軸と第１トルクアーム及び第２トルクアームの連結部の断面図である。 本発明に係るステアリングダンパ手段の原理を示す作用図である。 ステアリングダンパ手段の動作を示す作用図である。 図３の別実施例を示す図である。 特許文献１の図２の再掲図である。

符号の説明

１０…自動二輪車、１１…メインフレーム、１２…ヘッドパイプ、３０…ステアリングダンパ手段、３２…回転軸、３３…第１トルクアーム、３４…第１ピン、３５…第２トルクアーム、３６…固定ボルト、３７…トップブリッジ、４０…ステアリング系部材、４２…ステアリング軸、５１…ロータリーダンパ、５２…可動隔壁、５７…連通路、５９…オリフィス。

Claims (3)

1. 車体側にステアリング系部材を操向可能に取付け、これらの車体側とステアリング系部材との間に、ステアリングダンパ手段を介設した車両において、
   前記ステアリングダンパ手段は、ロータリーダンパと、このロータリーダンパの回転軸に一端を固定した第１トルクアーム及びこの第１トルクアームの他端にスイング自在に連結した第２トルクアームから構成されるリンク機構とからなり、
   このリンク機構は、前記ステアリング系部材の揺動軸であるステアリング軸及びこのステアリング軸の車体前方に設けられるメインスイッチキーシリンダーの間の領域に配置され、且つトップブリッジの上方に配置され、
   車体側とステアリング系部材との一方に、前記第２トルクアームの先端をスイング自在に取付けるとともに、車体側とステアリング系部材との他方に、ロータリーダンパのダンパケースを取付けることを特徴とする車両用ステアリングダンパ手段。
2. 前記第２トルクアームは、ピンを介して前記第１トルクアームに連結され、前記ピンが前記トップブリッジに接触しないよう、前記トップブリッジの上面に凹部が構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリングダンパ手段。
3. 前記ステアリング系部材に、前記第２トルクアームの先端を取付けるとともに、前記車体側に、前記回転軸の中心が前記ステアリング軸の中心とほぼ同軸になるようにして、前記ダンパケースを取付けたことを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリングダンパ手段。

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