JP4339021B2 - スイングアーム式懸架装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車輪を軸支するスイングアーム及びこれに取り付けられるクッションユニットを備えたスイングアーム式懸架装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動二輪車等に用いられるスイングアーム式懸架装置の中には、例えば車体の最低地上高を十分に確保するために、クッションユニットの下端部がスイングアームに連結され、クッションユニットの上端部がリンク機構を介して車体側に連結されるものがある（例えば、特許文献１参照。）。これは、車体側にその略中間部が揺動可能に支持されるアームの後側の一端部にスイングアームから延びるロッドが連結され、アームの前側の他端部にはクッションユニットの上端部が連結される。これにより、スイングアームが上方に揺動すると、ロッドを介してアームが揺動し、クッションユニットがその上端部が押し下げられてストロークする。
【０００３】
【特許文献１】
実公昭５９−３３７４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなスイングアーム式懸架装置では、アームを支持するために車体側である車体フレームをクッションユニットよりも後方に延長する必要があり、結果的に車体フレームが延長した分だけ車体重量が増加することとなるため、このような不都合の改善が課題となっている。
そこでこの発明は、クッションユニットの上端部がリンク機構を介して車体側に連結される場合でも車体重量の増加を抑えることができるスイングアーム式懸架装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、車体側（例えば実施の形態におけるピボットプレート１３）のピボット軸（例えば実施の形態におけるピボット軸１４）にスイングアーム（例えば実施の形態におけるスイングアーム２１）の一端部が支持され、他端部には後輪（例えば実施の形態における後輪２２）が支持され、前記車体側と後輪との間に配置されたクッションユニット（例えば実施の形態におけるクッションユニット２３）の上端部が上部リンク機構（例えば実施の形態における上部リンク機構２４）を介して前記車体側に取り付けられる自動二輪車のスイングアーム式懸架装置（例えば実施の形態におけるスイングアーム式懸架装置２０）において、前記スイングアームは一体に連結された左右一対のアーム部（例えば実施の形態におけるアーム部５２，５２）を有し、前記クッションユニットは前記アーム部の間であって後輪の前方に配置されており、前記上部リンク機構が、クッションユニットの上端部に一端部が連結され他端部がスイングアームの上部に連結される上部アーム（例えば実施の形態における上部アーム２５）と、該上部アームと前記車体側とに渡る上部ロッド（例えば実施の形態における上部ロッド２６）とを備え、該上部ロッドの前端部が車体側のピボット軸よりも上方の部位に連結されると共に、車体側の後方に位置する上部ロッドの後端部が前記上部アームの略中間部に連結され、前記クッションユニットの下端部が下部リンク機構（例えば実施の形態における下部リンク機構２７）を介して前記車体側に取り付けられ、前記下部リンク機構は、前記スイングアームの下部に連結される第一リンク（例えば実施の形態における第一リンク２８）と前記車体側のピボット軸よりも下方の部位に連結される第二リンク（例えば実施の形態における第二リンク２９）とが互いに連結されてなり、前記第一リンクと第二リンクとの少なくとも一方に前記クッションユニットの下端部が連結されることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、上部リンク機構の一部をなす上部ロッドを有効利用することで、車体側の後方で上部アームが支持される。そして、スイングアームが揺動すると、上部ロッドの後端部を中心として上部アームが揺動してクッションユニットの上端部が押し下げられる。
【０００８】
また、上部及び下部リンク機構によりクッションユニットをその上下方向から押圧しストロークさせることができるため、スイングアームの揺動ストローク量に対するクッションユニットのストローク量を増加させることができる。
請求項２に記載した発明は、前記クッションユニットが、前記スイングアームの前記一対のアーム部を連結するクロスメンバ（例えば実施の形態におけるクロスメンバ５５）の後方に配置されることを特徴とする。
この構成によれば、スイングアームの揺動中心であるピボット軸からクッションユニットまでの距離を長くすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るスイングアーム式懸架装置を備えた自動二輪車の側面図である。本図に示すように、自動二輪車１の前輪２を軸支するフロントフォーク３はステアリングステム４を介して車体フレーム５のヘッドパイプ６に操舵可能に取り付けられる。車体フレーム５のメインフレーム７の下部にはエンジン及び変速機からなる車体側としてのパワーユニット８が取り付けられ、メインフレーム７の上部には燃料タンク９が取り付けられる。また、メインフレーム７の後部に接続されるシートレール１０の上部には運転者用のシート１１及び後部搭乗者用のピリオンシート１２が各々取り付けられる。そして、メインフレーム７の後端部から下方に延びる車体フレーム５のピボットプレート（車体側）１３にはスイングアーム式懸架装置２０が取り付けられる。
【００１０】
スイングアーム式懸架装置２０は、ピボットプレート１３に設けられたピボット軸１４に前端部が揺動可能に取り付けられ後端部には後輪（車輪）２２が回転可能に取り付けられるスイングアーム２１と、スイングアーム２１及びピボットプレート１３に取り付けられ後輪２２から車体側へ伝達される衝撃を吸収するクッションユニット２３とを備え、クッションユニット２３の上端部が、スイングアーム２１の上方への揺動に伴いクッションユニット２３の上端部を押し下げる上部リンク機構２４を介して車体側に連結されると共に、クッションユニット２３の下端部が、スイングアーム２１の上方への揺動に伴いクッションユニット２３の下端部を押し上げる下部リンク機構２７を介して車体側に連結されるものである。そして、クッションユニット２３がその上下端部を近接離反させるようストロークすることで、後輪２２及びスイングアーム２１から車体側へ伝達される衝撃が吸収されるようになっている。なお、ピボット軸１４は後輪２２の車軸（以下、後輪車軸ということがある）１５と同様に車幅方向と平行に設けられる。
【００１１】
図２に示すように、スイングアーム２１の前端部近傍、つまりクッションユニット２３よりも前方の上壁には上部ブラケット３１が設けられ、この上部ブラケット３１に後方に伸びる上部アーム２５の前端部が第一連結軸４１を介して回動可能に連結される。また、上部アーム２５の後端部には、クッションユニット２３の上端部が第二連結軸４２を介して回動可能に連結される。上部アーム２５の前後端部間の略中間部には上部ロッド２６の後端部第三連結軸４３を介して回動可能に連結され、上部ロッド２６の前端部は、ピボットプレート１３のピボット軸１４よりも上方でかつ上部アーム２５の前端部よりも上方に位置する上部取り付け部３３に第四連結軸４４を介して回動可能に連結される。そして、上部アーム２５と上部ロッド２６とが上部リンク機構２４を構成している。ここで、上部ロッド２６の後端部はピボットプレート１３（車体フレーム５）の後端よりも後方に位置している。
【００１２】
一方、スイングアーム２１の前後方向での略中間部の下壁には下部ブラケット３２が設けられ、この下部ブラケット３２には第一リンク２８が第五連結軸４５を介して回動可能に連結される。第一リンク２８は側面視略三角形状に形成され、各頂部が相手部品との連結部として構成されるもので、上部後側に位置する頂部に下部ブラケット３２が連結されている。また、第一リンク２８の上部前側に位置する頂部にはクッションユニット２３の下端部が第六連結軸４６を介して回動可能に連結される。第一リンク２８の下部となる頂部には第二リンク２９の後端部が第七連結軸４７を介して回動可能に連結され、第二リンク２９の前端部はピボットプレート１３の下端部、つまりピボット軸１４よりも下方に位置する下部取り付け部３４に連結軸４８を介して連結される。そして、第一リンク２８と第二リンク２９とが下部リンク機構２７を構成している。なお、各連結軸４１〜４８はピボット軸１４と平行に設けられる。
【００１３】
図３に示すように、スイングアーム２１は、並列に設けられる一対のアーム部５２，５２の前部をクロスメンバ５５で連結して構成されるものである。具体的には、各アーム部５２は後方に位置するほど車幅方向で緩やかに広がるように形成され、これらの下面には前後端に渡る補強フレーム５３がそれぞれ接合される（図２参照）。そして、各アーム部５２の前端部が車幅方向に延在するピボットパイプ５４により結合され、かつピボットパイプ５４の後方に設けられるクロスメンバ５５により各アーム部５２及び補強フレーム５３の前部が結合されて、スイングアーム２１が一体に構成される。また、クロスメンバ５５の後方であって後輪２２の前方にはクッションユニット２３が配置される。つまり、クッションユニット２３がクロスメンバ５５よりも後輪２２側に配置されている。このため、クッションユニット２３と後輪２２との間にはクロスメンバ５５が設けられていない。
【００１４】
また、図２に示すように、クッションユニット２３は、シリンダ５８が上側でシリンダ５８内のピストン（図示略）と共にストロークするピストンロッド５９が下側となるように配置されたダンパー（減衰装置）６０と、シリンダ５８の上端部及びピストンロッド５９の下端部にそれぞれ設けられたフランジ部５８ａ，５９ａ間に所定の初期荷重となるようにセットされた懸架スプリング６１とを有する。シリンダ５８の上方にはクッションユニット２３の上端部である上側連結部６２が、ピストンロッド５９の下方にはクッションユニット２３の下端部である下側連結部６３が各々設けられ、これら各連結部６２，６３を近接離反させるようにクッションユニット２３がストロークする。このとき、ダンパー６０も同時にストロークすることでクッションユニット２３のストローク速度に比例した減衰力を発生させる。なお、６４はシリンダ５８内に充填されるクッションオイルのリザーブタンクである。
【００１５】
クッションユニット２３は、その上部がスイングアーム２１の上面（アーム部５２の上面）よりも上方に突出し、下端部（下側連結部６３）がスイングアーム２１の下面（補強フレーム５３の下面）よりも下方に突出するように配置される。また、クッションユニット２３は、その両端部の各連結軸４２，４６の中心を結ぶ長手方向（伸縮方向）の軸線２３Ａが略垂直となるよう、つまり上下方向と略平行となるように配置される。
【００１６】
上部アーム２５の前後端部間の略中間部位は上方に向かって突出形成され、この突出部分に上部ロッド２６の後端部が連結される。つまり、第三連結軸４３は、上部アーム２５の第一及び第二連結軸４１，４２の中心を結ぶ軸線２５Ａよりも上方に変位するように設けられる。
下部ブラケット３２は、クッションユニット２３よりも後方、つまりピボット軸１４及び下部取り付け部３４よりも後方に配置される。そして、スイングアーム２１の上方への揺動に伴い下部ブラケット３２が上方へ移動すると、下部ブラケット３２及び第五連結軸４５と下部取り付け部３４及び第八連結軸４８との間の距離は増加することとなる。
【００１７】
ここで、図２はスイングアーム式懸架装置２０のクッションユニット２３が最大伸び位置にある状態（全伸状態）を示し、この状態において、上部アーム２５は、その前側よりも後側が上方に位置するよう前傾した姿勢で配置される。上部ロッド２６とピボットプレート１３とを連結する第四連結軸４４は、第三連結軸４３と略同一高さに設けられており、上部ロッド２６の第三及び第四連結軸４３，４４の中心を結ぶ軸線２６Ａは前後方向と略平行となるように設けられる。
【００１８】
一方、第一リンク２８と下部ブラケット３２及びクッションユニット２３の下側連結部６３とをそれぞれ連結する第五及び第六連結軸４５，４６は互いに略同一高さとなるように設けられる。また、第一及び第二リンク２８，２９を互いに連結する第七連結軸４７は第五及び第六連結軸４５，４６よりも下方に配置されており、第一リンク２８の第五及び第七連結軸４５，４７の中心を結ぶ軸線２８Ａと、第二リンク２９の第七及び第八連結軸４７，４８の中心を結ぶ軸線２９Ａとが形成する角度Ｒは略直角とされる。
【００１９】
次に、作用について説明する。
図４はスイングアーム式懸架装置２０のクッションユニット２３が最大縮み位置にある状態（全屈状態）を示す。なお、図中鎖線で示すスイングアーム２１はクッションユニット２３全伸状態での位置（図２における位置）を示す。
本図に示すように、スイングアーム２１が車体側（車体フレーム５及びパワーユニット８）に対してピボット軸１４を中心として後輪２２を上方に移動させる方向に揺動すると、スイングアーム２１と共に上部ブラケット３１がピボット軸１４を中心とする円弧に沿って斜め前上方へ移動し、下部ブラケット３２がピボット軸１４を中心とする円弧に沿って斜め後上方へ移動する。
【００２０】
このとき、上部ブラケット３１と共に上部アーム２５の前端部がピボット軸１４を中心として斜め前上方へ移動するが、上部アーム２５の中間部が上部ロッド２６と連結されていることから、上部アーム２５の中間部が上部ロッド２６を介してピボットプレート１３に支持されていることとなる。その結果、上部ロッド２６の後端部を中心として上部アーム２５がその後端部を下方に変位させるように揺動する。
【００２１】
また、下部ブラケット３２と連結される第一リンク２８も上方へ移動し、かつ第五連結軸４５と第八連結軸４８との間の距離が増加することで、第一リンク２８及び第二リンク２９が各軸線２８Ａ，２９Ａの形成する角度Ｒを開くように相対的に回動することとなり、結果として第六連結軸４６が第五連結軸４５よりも上方へ変位する。
【００２２】
したがって、クッションユニット２３の上端部は上部アーム２５の後端部により下方に押し下げられる。一方、クッションユニット２３の下端部は、第一リンク２８の上方移動により押し上げられ、かつ第六連結軸４６が第五連結軸４５よりも上方へ変位することでさらに上方へ押し上げられる。これにより、クッションユニット２３がその上下方向から押圧されてストロークし、ダンパー６０により減衰されつつ懸架スプリング６１により荷重が吸収される。
【００２３】
図５はスイングアーム式懸架装置２０における後輪車軸１５の変位量とクッションユニット２３のストローク量との関係を示すグラフである。なお、縦軸はクッションユニット２３のストローク量を、横軸は後輪車軸１５の上下方向の変位量を表す。
同図に示すように、クッションユニット２３が最大伸び位置にある状態（全伸状態）から後輪車軸１５が変位し始めた際には、クッションユニット２３のストローク量は後輪車軸１５の変位量の増加に伴いほぼ直線的に増加する。そして、後輪車軸１５の変位量がさらに増加してクッションユニット２３が最大縮み位置にある状態（全屈状態）に近づくと、後輪車軸１５の変位量の増加に対するクッションユニット２３のストローク量の増加の割合（レシオ）が次第に大きくなる。つまり、このスイングアーム式懸架装置２０では、後輪車軸１５が上方へ変位することに伴い、クッションユニット２３のストローク量が次第に増加する、すなわち、クッションユニット２３のストローク速度が増加するようになっている。これにより、クッションユニット２３の縮み量が少ないとき（例えば乗車１Ｇ状態等）には減衰力が減少して乗り心地が良好となり、クッションユニット２３の最大縮み位置付近では減衰力が増加してクッションユニット２３の底付き防止等が図られている。
【００２４】
上記実施の形態によれば、上部リンク機構２４の一部をなす上部ロッド２６を有効利用することで、ピボットプレート１３の後方で上部アーム２５が支持され、スイングアーム２１が揺動した場合には、上部ロッド２６の後端部を中心として上部アーム２５が揺動してクッションユニット２３の上端部が押し下げられる。このため、上部アーム２５を支持するために車体フレーム５を後方に延出させたりする必要がなく、スイングアーム２１の上方をコンパクトにすると共に車体フレーム５の重量増を抑えた上で、上部リンク機構２４を介してクッションユニット２３を効率良くストロークさせることができる。
【００２５】
また、上部及び下部リンク機構２４，２７によりクッションユニット２３をその上下方向から押圧しストロークさせることができるため、後輪車軸１５の変位量（スイングアーム２１の揺動ストローク量）に対するクッションユニット２３のストローク量を増加させることができる。このため、減衰力の設定自由度を高めることができると共に、各リンク機構２４，２７にクッション荷重が分散されることで各リンク機構２４，２７に加わる負荷が軽減され、最適設計による軽量化を図ることができる。
【００２６】
さらに、クッションユニット２３がスイングアーム２１のクロスメンバ５５の後方に配置されることで、スイングアーム２１の揺動中心であるピボット軸１４からクッションユニット２３までの距離が長くなり、後輪車軸１５の変位量に対するクッションユニット２３のストロークの割合を増加させることができる。このため、減衰力の設定自由度を高めることができると共に、この点でも各リンク機構２４，２７への負荷が軽減され、各リンク機構２４，２７の最適設計による軽量化を図ることができる。
【００２７】
さらにまた、クッションユニット２３がクロスメンバ５５の後方に配置されることで、クロスメンバ５５にクッションユニット２３等のための挿通孔を設ける必要がなく、結果としてスイングアーム２１の剛性を高めることができる。
また、クッションユニット２３が略直立した姿勢で配置されるため、クッションユニット２３の配置スペースの前後長を抑えてホイールベースの短縮を図ることができる。
【００２８】
なお、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、例えば、上部リンク機構２４及び下部リンク機構２７の構成は一例であり、例えばクッションユニット２３の下端部を第二リンク２９に連結してもよく、さらに、第七連結軸４７を共有して第一リンク２８及び第二リンク２９の両方に連結してもよい。
さらに、上部アーム２５を後傾した姿勢で配置し、その前端部にはクッションユニット２３を、後端部にはスイングアーム２１の上部ブラケット３１をそれぞれ連結するようにしてもよい。
さらにまた、パワーユニット８の後部にスイングアーム２１や各リンク機構２４，２７をそれぞれ取り付けるようにしてもよく、同様に、車体フレーム５（ピボットプレート１３）とパワーユニット８との少なくとも一方にスイングアーム２１や各リンク機構２４，２７を取り付けるようにしてもよい。このとき、ピボットプレート１３が車体フレーム５と別体であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、上部リンク機構の上部ロッドにより車体側の後方で上部アームが支持されるので、上部アームを支持するために車体側を後方に延出させたりする必要がなく、スイングアームの上方をコンパクトにすると共に車体側の重量増を抑えた上で、上部リンク機構を介してクッションユニットを効率良くストロークさせることができる。
【００３０】
また、上部及び下部リンク機構を用いることでスイングアームの揺動ストローク量に対するクッションユニットのストローク量を増加させることができるため、減衰力の設定自由度を高めることができると共に、各リンク機構にクッション荷重が分散されるため、各リンク機構の最適設計による軽量化を図ることができる。
【００３１】
請求項２に記載した発明によれば、スイングアームの揺動中心であるピボット軸からクッションユニットまでの距離を長くすることができるため、クッションユニットのストロークの割合を増加させることができる。このため、減衰力の設定自由度を高めることができると共に、この点でも各リンク機構への負荷が軽減され、各リンク機構の最適設計による軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態における自動二輪車の側面図である。
【図２】 スイングアーム式懸架装置の側面図である。
【図３】 スイングアームの平面図である。
【図４】 スイングアーム式懸架装置のクッションユニット全屈状態を示す側面図である。
【図５】 クッションユニットのストローク量と後輪車軸の変位量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
８ パワーユニット（車体側）
１３ ピボットプレート（車体側）
１４ ピボット軸
２０ スイングアーム式懸架装置
２１ スイングアーム
２２ 後輪（車輪）
２３ クッションユニット
２４ 上部リンク機構
２５ 上部アーム
２６ 上部ロッド
２７ 下部リンク機構
２８ 第一リンク
２９ 第二リンク
５５ クロスメンバ

Claims (2)

1. 車体側のピボット軸にスイングアームの一端部が支持され、他端部には後輪が支持され、前記車体側と後輪との間に配置されたクッションユニットの上端部が上部リンク機構を介して前記車体側に取り付けられる自動二輪車のスイングアーム式懸架装置において、
   前記スイングアームは一体に連結された左右一対のアーム部を有し、前記クッションユニットは前記アーム部の間であって後輪の前方に配置されており、
   前記上部リンク機構が、クッションユニットの上端部に一端部が連結され他端部がスイングアームの上部に連結される上部アームと、該上部アームと前記車体側とに渡る上部ロッドとを備え、該上部ロッドの前端部が車体側のピボット軸よりも上方の部位に連結されると共に、車体側の後方に位置する上部ロッドの後端部が前記上部アームの略中間部に連結され、
   前記クッションユニットの下端部が下部リンク機構を介して前記車体側に取り付けられ、前記下部リンク機構は、前記スイングアームの下部に連結される第一リンクと前記車体側のピボット軸よりも下方の部位に連結される第二リンクとが互いに連結されてなり、前記第一リンクと第二リンクとの少なくとも一方に前記クッションユニットの下端部が連結されることを特徴とする自動二輪車のスイングアーム式懸架装置。
2. 前記クッションユニットが、前記スイングアームの前記一対のアーム部を連結するクロスメンバの後方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車のスイングアーム式懸架装置。

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