JP4394117B2 - シャフト駆動車両用スイングアーム構造 - Google Patents

Description

本願は、自動２輪車等のシャフト駆動車両用スイングアーム構造に関する。

シャフト駆動形式の自動２輪車においては、スイングアームの前端を車体フレームへ揺動自在に支持するピボットシャフトと、スイングアームの中空部内へ前後方向へ長く収容したドライブシャフトの各軸線を平面視で交差するように配置してあり、上下方向においてもこれら各軸線が直交するもの（以下、直交形式という）と、各軸線が上下にずれて交差しないもの（特許文献１参照、以下、非交差形式という）がある。
ドイツ特許２６１６１０１号公報

直交形式の場合、ドライブシャフトとエンジンの出力軸とのジョイントは、一般的なユニバーサルジョイントで足りるが、ピボットシャフトはユニバーサルジョイントで分断されるため、足回りの剛性を高くするには、ピボットシャフトの軸受スパンを長くするか、ピボットシャフトの軸受部における剛性を高くする必要がある。しかし、軸受スパンを長くすると車体幅を広くし、バンク角を狭くしてしまうことになり、軸受部の剛性を高くすると、スイングアームの重量が増加する。また、いずれの場合も大型化かつ重量増加を招くことになる。
一方、非交差形式を採用すれば、ピボットシャフトがユニバーサルジョイントで分断されないので、スイングアームの幅を拡大しなくても十分な軸受スパンを確保できる。しかし、ジョイントは等速ジョイントが必要となり、かつジョイントとピボットシャフトが上下に配置される分だけスイングアーム前端部が太径化することになる。このため、直交形式ほどではないが、スイングアームが大型化かつ重量化することになる。またバネ下重量軽減の要請からもスイングアームの軽量化が望まれている。
そこで本願は、非交差形式を採用して車幅方向のコンパクト化を図るとともに、可及的に軽量化することを目的とする。

請求項１の発明は車体フレームへ前端をピボットシャフトにより揺動自在に支持されたスイングアームと、スイングアームの内部に形成された空間内へ前後方向へ配置されたドライブシャフトと、ドライブシャフトの前端部と車体側に搭載されたパワーユニットの出力軸とを連結するユニバーサルジョイントを備え、
ドライブシャフトとピボットシャフトを平面視で交差し、
ドライブシャフトとピボットシャフトの各軸線を上下方向へずらして配置したシャフト駆動車両用スイングアーム構造において、
前記スイングアームは、後輪の左右に配置される一対の中空パイプ状をなすアーム部を備え、
このアーム部の一方の内部に前記ドライブシャフトを配置するとともに、
アーム部外周の下壁をピボット支持部に連接し、
他方のアーム部は、側面視で上下幅の中心線が、前記ピボットシャフトと後輪車軸とを結ぶ線と重なるように配置し、
前記左右の各アーム部における前後方向中間部間を連結するクロス部を設け、
このクロス部が、一方のアーム部から他方のアーム部へ向かって斜め下方に延びていることを特徴とする。

請求項２の発明は、上記請求項１において、前記一方のアーム部より他方のアーム部を小径にしたことを特徴とする。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２において、前記スイングアームは前記左右のアーム部とクロス部とを鋳造にて一体成形したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、左右一対の中空パイプ状をなすアーム部のうち、ドライブシャフトを配置する側のアーム部外周の下壁をピボット支持部に連接したので、ドライブシャフト収容部とピボット支持部を上下に一体化できる。また、他方のアーム部は、側面視で上下幅の中心線をピボットシャフトと後輪車軸とを結ぶ線と重なるように配置したので、直線的にしてコンパクトに形成できる。
しかも、クロス部を斜めにして左右のアーム部間を連結させたので、コンパクトにした他方のアーム部を、より大型である一方のアーム部と連結一体化でき、可及的に軽量化できる。

請求項２の発明によれば、一方のアーム部より他方のアーム部を小径にしても、傾斜するクロス部にて連結でき、他方のアーム部をよりコンパクト化できる。

請求項３の発明によれば、左右のアーム部とクロス部とを鋳造にて一体成形してスイングアームを形成するので、中空一体化構造のスイングアームを容易に形成できる。

以下、図面に基づいて一実施例を説明する。図１は本願発明の適用された大型自動２輪車の側面図であり、車体フレーム１に対して、前輪２がフロントフォーク３を介して支持され、ハンドル４で操向される。また、後輪５は後述するスイングアームの後端に支持される。
６はピボットシャフトである。７は水平対向型のエンジンであり、その動力により後輪５が駆動される。８は燃料タンク、９はシートである。

図２は後輪サスペンション部分の側面図である。後輪５を後端に支持するスイングアーム１０は、前端を車体フレーム１の後部に設けられたピボットプレート１１に対してピボットシャフト６を介して揺動自在に支持されている。スイングアーム１０の前後方向中間部下面とピボットプレート１１の下端部間にはサスペンションリンク１２が設けられ、このサスペンションリンク１２にリヤクッション１３の下端部が連結されている。リヤクッション１３の上端部はスイングアーム１０の前部を貫通して上方へ延び、ピボットプレート１１の上部へ支持されている。１４はシート９を支持するシートレールである。

スイングアーム１０は後述する中空のアーム部を備え、この中にドライブシャフト１５が収容されて前後方向へ長く配置され、前端部はユニバーサルジョイント１６を介してエンジン７の出力軸１７と連結されている。ピボットシャフト６の中心Ａとユニバーサルジョイント１６の中心Ｂは前後及び上下にオフセットされ、中心Ａは中心Ｂに対して後方かつ下方に位置する。中心Ａはスイングアーム１０の揺動中心である。中心Ｂはユニバーサルジョイント１６の揺動中心であり、より正確には出力軸１７に対するドライブシャフト１５の揺動中心であり、ユニバーサルジョイント１６の十字軸（後述）における直交２軸の交点でもある。１８は蛇腹状のブーツであり、出力軸１７及びユニバーサルジョイント１６の周囲を覆っている。
直線Ｄはピボットシャフト６の中心Ａと後輪車軸３４の中心とを結ぶ線である。

図３はスイングアーム１０の平断面図である。スイングアーム１０は中空の右アーム部２０及び左アーム部２１からなる左右一対のアーム部を備え、右アーム部２０は前後方向両端部が開口されてドライブシャフト１５の収容部をなしている。各アーム部の前端は車幅方向へ長く配置されるピボットパイプ２２により一体に連結される。ピボットパイプ２２の長さ方向両端は軸受部２３，２４となっている。
両軸受部２３，２４を貫通したピボットシャフト６が長さ方向両端を左右のピボットプレート１１に支持されている。軸受部２３にはニードルベアリング，軸受部２４にはボールベアリングが設けられている。

ドライブシャフト１５は右アーム部２０の中空部内に収容されて長さ方向を前後方向へ向けて配置され、前端部１５ａにはユニバーサルジョイント１６を構成するヨーク２５がスプライン結合されている。ヨーク２５は他方のヨーク２６と十字軸２７で連結されている。ヨーク２６には出力軸１７の後端がスプライン結合される。出力軸１７はエンジン側の軸受部７ａに支持され、この軸受部７ａにブーツ１８の前端部が係止されている。ブーツ１８の後端部は右アーム部２０の前端開口部２８の周囲へ係止されている。Ｅはドライブシャフトの軸線である。

ユニバーサルジョイント１６の中心Ｂは右アーム部２０の前端開口部２８よりも前方に位置し、ユニバーサルジョイント１６の最も太径になる部分である、ヨーク２５及び２６と十字軸２７の連結部、すなわち中心Ｂ近傍部は右アーム部２０から前方へ延出している。このため前端開口部２８の径をユニバーサルジョイント１６の最大径よりも小さくできる。
また、中心Ｂより後方側へ行くに従って小径になるようになっている。

ドライブシャフト１５の後端部１５ｂには等速ジョイント２９を介して駆動側のベーベルギヤ３０が連結される。等速ジョイント２９はジョイントカップ３１とこの内側へ嵌合されるドライブシャフト１５の後端部１５ｂに設けられたローラー３２とからなり、ジョイントカップ３１はドライブシャフト１５と一体回転するとともに、ドライブシャフト１５の後端部１５ｂを軸方向移動自在にする。これによりスイングアーム１０がピボットシャフト６を中心に、ユニバーサルジョイント１６の中心Ｂと異なる中心Ａを中心として揺動することによるストローク変化を吸収可能になっている。なお等速ジョイント２９は公知の種々構造が可能である。

ベーベルギヤ３０はジョイントカップ３１とスプライン結合され、右アーム部２０の後端部に取付けられたギヤボックス３３内にて後輪車軸３４上に設けられた従動側のベーベルギヤ３５と噛み合っている。ベーベルギヤ３５は後輪車軸３４上にベアリング３６で軸受け支持され、一体のフランジ３７が後輪ハブ３８とダンパ３９を介して連結されている。後輪ハブ３８は後輪車軸３４上にベアリング４０で軸受け支持されている。
後輪車軸３４は一端がギヤボックス３３に支持され、他端はハブ３８を貫通して左アーム部２１の後端部に支持される。

エンジンから出力軸１７へ伝達された駆動力は、ユニバーサルジョイント１６を介してドライブシャフト１５へ伝達され、さらに等速ジョイント２９を介してベーベルギヤ３０から同３５へ伝達され、ベーベルギヤ３５と一体のフランジ３７からハブ３８へ伝達される。これによりエンジンの動力で後輪５を後輪車軸３４の回りに回転駆動する。
なお、スイングアーム１０の前端部中央部には上下方向の貫通穴空間４１が形成され、ここにリヤクッション１３が上下方向へ通るようになっている。

以下、スイングアーム１０について詳述する。図４はスイングアーム１０の斜視図である。スイングアーム１０は、軽合金等の適宜材料を用いて、鋳造等の適宜製法にて製造される。
右アーム部２０は左アーム部２１に対して太径のパイプ状をなし、前端開口部２８は円形であって、ピボットパイプ２２の上に位置する。この前端開口部２８を囲む外周のうち、下壁をピボットパイプ２２に連接し、ドライブシャフト収容部とピボットパイプ２２を上下に一体化してある。

右アーム部２０の前端開口部２８より下方の前端部と左アーム部２１の前端部間はそれぞれピボットパイプ２２で一体に連結され、中間部間はクロスメンバ４２で一体に連結されている。これらのピボットパイプ２２とクロスメンバ４２の間には空間４１が形成されている。
右アーム部２０の後端部はギヤボックス３３との連結フランジ２０ａをなす。左アーム部２１の後端部には車軸穴２１ａが設けられている。

図５はスイングアーム１０の平面図であり、右アーム部２０は左アーム部２１よりも太くかつ後部側が短い。また、前端開口部２８はピボットパイプ２２よりも前方へ若干延出しており、ピボットパイプ２２の中心線Ａ（ピボットシャフト６の軸線と一致する）から前端開口部２８前端間の距離ａは左アーム部２１の前端と中心線Ａとの距離ｂよりも大きい（ａ＞ｂ）。なお、左アーム部２１の前端はピボットパイプ２２の前端と一致する。

図６は左側面図であり、右アーム部２０は左アーム部２１よりも上方へ突出している。クロスメンバ４２も右アーム部２０側が左アーム部２１より高くなっている。クロスメンバ４２の下面にはリンク用ステー４３が一体に下方へ突出形成されている。
Ｆは左アーム部２１の側面視における中心線であり、上下幅方向のほぼ中心を結んだ線であり、ピボットパイプ２２の中心と車軸穴２１ａの中心とを結ぶ線Ｄとほぼ重なっている。

図７はスイングアーム１０の右側面図であり、右アーム部２０の下面は上方へ凸に湾曲し、前後方向中間部は左アーム部２１よりも上方に位置する。クロスメンバ４２も左アーム部２１側がより下方へ出ている。ピボットパイプ２２は右アーム部２０の前端下部に一体に形成され、側方へ開口している。前端開口部２８の周囲にはブーツ１８の係合溝２８ａが形成されている。
ドライブシャフト１８の軸線Ｅは前方やや斜め上がりに傾斜して、線Ｄは前方やや斜め下がりになっているので、軸線Ｅは線Ｄと車軸穴２１ａの中心上で交差し、車軸穴２１ａの中心より前方では線Ｄより上方に位置する。

図８は図６の８−８線断面であり、右アーム部２０と左アーム部２１は、この断面部で共に角筒状をなすが、右アーム部２０は左アーム部２１よりも大きくなっており、上方及び車幅方向へ拡大している。このため、クロスメンバ４２は右アーム部２０から左アーム部２１へ向かって下がり傾斜し、かつ左アーム部２１と右アーム部２０の各上面は高低差ｄなる段違い状をなし、左アーム部２１側が低くなっているため、この低い上面を平坦な載置面４４とし、ここを利用して例えばバッテリ４５等の適宜物品を支持でき、スイングアーム１０に物品を載置したときの車高を下げることができる。４６はクロスメンバ４２を補強するためのリブであり、リンク用ステー４３の上方でクロスメンバ４２の内部に突出している。リブ４６には鋳造用の開口４６ａが設けられている（図５及び８）。

次に、本実施例の作用を説明する。図２及び３において、スイングアーム１０の揺動中心であるピボットシャフト６の中心（軸線）Ａに対して、ユニバーサルジョイント１６の中心Ｂより前方に配置したので、ドライブシャフト１５を通すために右アーム部２０に設けられる空間が最も大きくなるユニバーサルジョイント１６の中心Ｂの収容部分をピボット支持部であるピボットパイプ２２の上下方向に重ならないように配置できる。このため、スイングアーム１０を小型化して可及的に軽量化することができる。

また、ユニバーサルジョイント１６は、その中心Ｂ近傍部が最も径が太く、その後方に行くに従い径が小さくなるようにしたので、中心Ｂより後方側に対するドライブシャフト１５の収容部を小型化できる。

さらに、左右一対の中空パイプ状をなすアーム部２０、２１のうち、ドライブシャフト１５を配置する右アーム部２０外周の下壁をピボットパイプ２２に連接したので、ドライブシャフト収容部とピボット支持部を上下に一体化できる。また、左アーム部２１は、側面視で上下幅の中心線Ｆをピボットシャフト６と後輪車軸３４とを結ぶ線Ｄと重なるように配置したので、左アーム部２１を直線的にしてコンパクトに形成できる。
しかも、クロスメンバ４２を斜めにして左右のアーム２０、２１間を連結させたので、コンパクトにした左アーム部２１を、より大型である右アーム部２０と連結一体化でき、可及的に軽量化できる。

また、右アーム部２０より他方のアーム部を小径にしても、傾斜するクロス部にて連結でき、他方のアーム部をよりコンパクト化できる。

さらに、左右のアーム部２０、２１とクロスメンバ４２とを鋳造にて一体成形してスイングアーム１０を形成するので、中空一体化構造のスイングアーム１０を容易に形成できる。

なお、本願発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、ユニバーサルジョイント１６は等速ジョイントとしてもよい。但し、上記実施例のようにユニバーサルジョイント１６を設ければ、中心Ｂの前後方向位置を固定できるので、ピボットシャフト６からの前方突出量を少なくすることができるので、前部開口縁部２８ａの前方突出量を少なくして小型・軽量化することができる。

本願発明の適用された大型自動２輪車の側面図 後輪サスペンション部分の側面図 後輪サスペンション部分の平断面図 スイングアームの斜視図 スイングアームの平面図 スイングアームの左側面図 スイングアームの右側面図 図６の８−８線断面図

符号の説明

１：車体フレーム、５：後輪、６：ピボットシャフト、７：エンジン、１１：ピボットプレート、１５：ドライブシャフト、１６：ユニバーサルジョイント、１７：出力軸、２０：右アーム部、２１：左アーム部、２２：ピボットパイプ、２９：等速ジョイント

Claims (3)

1. 車体フレームへ前端をピボットシャフトにより揺動自在に支持されたスイングアームと、スイングアームの内部に形成された空間内へ前後方向へ配置されたドライブシャフトと、ドライブシャフトの前端部と車体側に搭載されたパワーユニットの出力軸とを連結するユニバーサルジョイントを備え、
   ドライブシャフトとピボットシャフトを平面視で交差し、
   ドライブシャフトとピボットシャフトの各軸線を上下方向へずらして配置したシャフト駆動車両用スイングアーム構造において、
   前記スイングアームは、後輪の左右に配置される一対の中空パイプ状をなすアーム部を備え、
   このアーム部の一方の内部に前記ドライブシャフトを配置するとともに、
   アーム部外周の下壁をピボット支持部に連接し、
   他方のアーム部は、側面視で上下幅の中心線が、前記ピボットシャフトと後輪車軸とを結ぶ線と重なるように配置し、
   前記左右の各アーム部における前後方向中間部間を連結するクロス部を設け、
   このクロス部が、一方のアーム部から他方のアーム部へ向かって斜め下方に延びていることを特徴とするシャフト駆動車両用スイングアーム構造。
2. 前記一方のアーム部より他方のアーム部を小径にしたことを特徴とする請求項１に記載したシャフト駆動車両用スイングアーム構造。
3. 前記スイングアームは前記左右のアーム部とクロス部とを鋳造にて一体成形したことを特徴とする請求項１又は２に記載したシャフト駆動車両用スイングアーム構造。

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