JP4555750B2 - ステアリングダンパ装置 - Google Patents

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Description

本発明は,自動二輪車等の小型車両に用いられるステアリングダンパ装置に関し,特に,ロータリ型ダンパが,ダンパケースと,このダンパケースに回転自在に支承されるロータリ軸と,このロータリ軸の外端に結合される作動レバーとを備えていて,ロータリ軸の回転によりダンパケース内で減衰力を発生するように構成され,ハンドル操作によりステアリングステムを中心として回動するステアリング側部材に前記ダンパケースを取り付ける一方,ハンドル操作によっても回動しないフレーム側部材に前記作動レバーの先端部側を連結したステアリングダンパ装置の改良に関する。
自動二輪車においては,ハンドル操作によって,前輪を支持するフロントフォークを,車体フレーム前端のヘッドパイプに回動自在に挿通されたステアリングステムを中心として回動させることにより,ステアリングが行われるようになっている。そのような自動二輪車には,ハンドル操作によって回動するステアリング側部材と,ハンドル操作によっても回動しないフレーム側部材との間に,ステアリングダンパ装置が装備されることがある。その場合,そのステアリングダンパ装置には,ハンドルの切れ角が小さくかつ角速度の遅い通常の走行においては減衰モーメントをほとんど発生させないこと,ハンドルの切れ角が大きくかつ角速度が速い領域では高い減衰モーメントを発生させること,スピードが遅く,細かなターンが連続して比較的ハンドル切れ角が大きくなるような状況では,低速域の減衰モーメントを小さく設定することによりハンドル操作の負担が極力抑えられるようにすること,操舵されたステアリングを戻すときには減衰モーメントをほとんど発生させないようにすること,などが求められる。そのために,従来の自動二輪車用ステアリングダンパ装置の中には,揺動型ダンパを用い,複雑に減衰力を変化させるバイパスを設けることによって上述のような要求に応えるようにしているものがある。
しかしながら,そのような揺動型ダンパを用いたステアリングダンパ装置は,構造が複雑で,価格が高く,しかも,大型で重量も大きくなるために,他の部品の配置等が制約される場合も生じることが考えられる。
自動二輪車用のステアリングダンパ装置を,単純な構造で価格も低いロータリ型ダンパによって構成したものも知られている(例えば,特許文献1参照)。そのステアリングダンパ装置は,ロータリ型ダンパのロータリ軸をステアリングステムと同軸状に配置した状態で,ダンパケースをフロントフォークに固定する一方,作動レバーの先端部を車体フレームに直接回動自在に連結し,ハンドル操舵時,ロータリ軸の回転によりダンパケース内で減衰力を発生させるようになっている。
特開2000−255473号公報
ところが,上記のようなロータリ型ダンパを用いたものでは,ハンドル操舵角とロータリ軸の回動角とが直線的に比例するので,前述のような要求を満足させるためには,複雑な制御装置を付加しなければならない。
本発明は,かゝる事情に鑑みてなされたもので,構造の簡単なロータリ型ダンパを用いながら,所望の特性を持たせることのできるステアリングダンパ装置を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために,本発明は,ロータリ型ダンパが,ダンパケースと,このダンパケースに回転自在に支承されるロータリ軸と,このロータリ軸の外端に結合される作動レバーとを備えていて,ロータリ軸の回転によりダンパケース内で減衰力を発生するように構成され,ハンドル操作によりステアリングステムを中心として回動するステアリング側部材に前記ダンパケースを取り付ける一方,ハンドル操作によっても回動しないフレーム側部材に前記作動レバーの先端部側を連結したステアリングダンパ装置において,フレーム側部材に第1枢軸を介してコントロールレバーの一端部を回動自在に連結すると共に,このコントロールレバーの他端部に第2枢軸を介して前記作動レバーの先端部を相対回動自在に連結し,前記第1及び第2枢軸を,ハンドル操舵角0°のとき,これら第1及び第2枢軸の中心間を結ぶ直線がステアリングステムの軸線と略交差するように配置して,ハンドル操舵角の0°からの増加に応じて前記ロータリ軸の回転角度が2次曲線的に増加するようにしたことを第1の特徴とする。
また本発明は,第1の特徴に加えて,前記作動レバーを,これがハンドル操舵角0°のとき平面視で前記コントロールレバーと直線状に並ぶように配置したこと第2の特徴とする。
さらに本発明は,第2の特徴に加えて,前記作動レバー及びコントロールレバーの少なくとも一方に,それを一側方に回動付勢するばねを接続して,ハンドル操舵角0°からのハンドル操舵時,その操舵方向に拘わらず,前記作動レバー及びコントロールレバーが前記第2枢軸を中心にして互いに一定方向に屈折するようにしたことを第3の特徴とする。
さらにまた本発明は,第2の特徴に加えて,前記作動レバー及びコントロールレバーを,これらがハンドル操舵角0°のとき前記第2枢軸を中心にした屈折状態を呈するように配置して,ハンドル操舵角0°からのハンドル操舵時,その操舵方向に拘わらずロータリ軸が一定方向に回動するようにしたことを第4の特徴とする。
さらにまた本発明は,第4の特徴に加えて,前記コントロールレバー及び作動レバーを,これらがハンドル操舵角0°のとき平面視で互いに直角をなすように配置したことを第5の特徴とする。
本発明の第1の特徴によれば,ハンドル操舵角0°のとき第1及び第2枢軸の中心間を結ぶ直線をステアリングステムの軸線と交差させて,ハンドル操舵角の0°からの増加に応じて前記ロータリ軸の回転角度が2次曲線的に増加するようにしたので,このロータリ軸の回転特性は,ハンドルを左右何れの方向に切るときでも変わりがなく,したがってハンドルに付与する減衰力も,常にハンドル操舵角の0°からの増加に応じて2次曲線的に増加させることができる。
本発明の第2の特徴によれば,作動レバーがハンドル操舵角0°のとき平面視でコントロールレバーと直線状に並ぶようにしたことで,ハンドルに2次曲線形型の減衰特性を容易,確実に付与することができる。
本発明の第3の特徴によれば,作動レバー及びコントロールレバーの少なくとも一方に,それを一側方に回動付勢するばねを接続するという,簡単な構成により,ハンドル操舵角0°からのハンドル操舵時,その操舵方向に拘わらずロータリ軸が一定方向に回動することができ,したがってロータリ軸に結合したロータリベーンの往動時と復動時とで発生する減衰力の大きさを変えることが可能となり,ハンドルに与える減衰モーメントを,ハンドルを切るときと,戻すときとで変化させることができる。しかもダンパケースの油室の小容量化を図ることが可能となる。
本発明の第4の特徴によれば,作動レバー及びコントロールレバーがハンドル操舵角0°のとき第2枢軸を中心にした屈折状態を呈するという,簡単な構成により,ハンドル操舵角0°からのハンドル操舵時,その操舵方向に拘わらずロータリ軸が一定方向に回動することができ,したがってロータリ軸に結合したロータリベーンの往動時と復動時とで発生する減衰力の大きさを変えることが可能となり,ハンドルに与える減衰モーメントを,ハンドルを切るときと,戻すときとで変化させることができる。しかもダンパケースの油室の小容量化を図ることが可能となる。
本発明の第5の特徴によれば,コントロールレバー及び作動レバーがハンドル操舵角0°のとき平面視で互いに直角に並ぶようにしたことで,ハンドルに2次曲線形型の減衰特性を容易,確実に付与することができる。
以下,本発明の実施の形態を,添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて説明する。
図1は本発明の第1実施例に係るステアリングダンパ装置を備えた自動二輪車の要部を示す側面図,図2は図1の2矢視拡大図,図3は図2の3矢視拡大図,図4は図2の4−4線拡大断面図,図5は図4の5−5線断面図,図6は図5の6−6線断面図,図7は上記ステアリングダンパ装置の特性曲線図,図8は本発明の第2実施例に係るステアリングダンパ装置を備えた自動二輪車の要部を示す平面図,図9は本発明の第3実施例に係るステアリングダンパ装置を備えた自動二輪車の要部を示す平面図である。
図1〜図7に示す本発明の第1実施例の説明より始める。
先ず,図1及び図2において,自動二輪車の前輪1を支持するフロントフォーク2は,左右のフォークパイプ3,3と,その上端部を連結するフォークブリッジ4とを備えている。フォークブリッジ4は,上下に離間して平行に配置されて対をなすトップブリッジ4a及びボトムブリッジ4bからなっており,これらブリッジ4a,4bは,左右方向中央部においてステアリングステム5を介して相互に一体に連結され,そのステアリングステム5が,車体フレーム6の前端に設けられるヘッドパイプ6hに回動自在に支承される。ステアリング用のハンドル7はトップブリッジ4aに取り付けられる。而して,ハンドル7の操作により,フロントフォーク2をステアリングステム5を中心として左右に回動すれば,そのフロントフォーク2に支持されている前輪1を操舵することができる。
図2〜図6に示すように,トップブリッジ4a及び車体フレーム6間にロータリ型の油圧ダンパ10が配設される。この油圧ダンパ10は,ダンパダンパオイルを満たした油室12を有するダンパケース11と,このダンパケース11に回転自在に支承されるロータリ軸13と,このロータリ軸13に結合され,ダンパケース11の油室12内でロータリ軸13により回動されるロータリベーン14と,ロータリ軸13の外端に結合される作動レバー15とで構成される。
ダンパケース11は,上面を開放した油室12を形成したケース本体11aと,油室12を閉じるようにケース本体11aの上端面に複数のビス16,16で接合される蓋体11bとからなっている。そのケース本体11aは,ステアリングステム5の前方においてトップブリッジ4aに形成された左右一対の前部ステー18,18にボルト19,19で固着される。その際,ダンパケース11は,ロータリ軸13が前記ステアリングステム5と平行になるように配置される。
そのロータリ軸13は,ケース本体11aの底壁及び蓋体11bに回転自在に支承される。前記油室12はロータリ軸13を中心とする扇形をなしており,この油室12内でロータリ軸13に結合されるロータリベーン14は油室12を左右の第1及び第2室12a,12bに仕切るように配置される。このロータリベーン14は,上記第1及び第2室12a,12b間を連通するオリフィス17を有していて,ロータリ軸13により左方又は右方に回動されるとき,油室12のダンパオイルがオリフィス17を通して第1及び第2室12a,12b間を行き来することで,ロータリ軸13の回転に対する減衰力が発生するようになっている。
またロータリ軸13は,上端部を蓋体11bの上方へ突出させており,その上端部に作動レバー15が固着される。
一方,ステアリングステム5の後方において車体フレーム6の上面に突設された後部ステー23には,コントロールレバー20の一端部が第1枢軸21を介して回動自在に連結され,このコントロールレバー20の他端部と前記作動レバー15の先端部とが第2枢軸22を介して相対回動自在に連結される。
その際,第1及び第2枢軸21,22は,前記ロータリ軸13と平行に配置される。また第1枢軸21及び第2枢軸22は,ハンドル7が中立位置にあるとき,即ちハンドル操舵角0°のとき,それらの中心O1,O2間を結ぶ直線Lがステアリングステム5の軸線Yと略交差するように,ステアリングステム5の軸線Yを挟んで前後に配置される。さらに作動レバー15及びコントロールレバー20は,ハンドル操舵角0°のとき,平面視で直線状に並ぶように配置される。さらにまたロータリベーン14は,ハンドル操舵角0°のとき,油室12の左右中央位置を占めるように配置される。
次に,この第1実施例の作用について説明する。
ハンドル7が中立位置にあるとき,すなわちハンドル操舵角が0°のときには,第1枢軸21及び第2枢軸22の中心O1,O2間を結ぶ直線Lがステアリングステム5の軸線Yと略交差し,また作動レバー15及びコントロールレバー20は,平面視で直線状に並び,ロータリベーン14は,油室12の中央位置を占めている。この状態で,ハンドル7を例えば左に切ると,図2に鎖線で示すように,フロントフォーク2がステアリングステム5を中心として左方向に回動する。したがって,トップブリッジ4aに固定されたダンパケース11も同様に回動し,このダンパケース11に回転自在に支承されたロータリ軸13は,ステアリングステム5周りに,ステアリングステムステム5及びロータリ軸13の中心間距離Rを半径する円弧Aを描くことになるから,ロータリ軸13及び第1枢軸21間の軸間距離Sは,ハンドル操舵角0°からハンドルを右に切るときと,左に切るときとの何れにおいても,最大値から短縮していくことになる。その結果,作動レバー15及びコントロールレバー20は,第2枢軸22を中心にして左右何れかの方向に相互に屈折していき,それに伴いロータリ軸13がダンパケース11に対して回動することになるから,ロータリ軸13に結合したロータリベーン14が油室12内で回動し,油室12のダンパオイルがロータリベーン14のオリフィス17を通して第1及び第2室12a,12b間を流動し,減衰力が発生し,ハンドル7に減衰モーメントを与えることができる。ハンドル7を中立位置に戻すときも,ロータリベーン14の回動方向が逆になるのみで,同様の減衰力が発生する。
またハンドル7を右に切ったときにも,上記と同様に作動レバー15及びコントロールレバー20が第2枢軸22を中心にして左右何れかの方向に相互に屈折していき,ロータリベーン14が油室12内で回動するので,減衰力が発生し,ハンドル7に減衰モーメントを与えることができる。ハンドル7を中立位置に戻すときも,ロータリベーン14の回動方向が逆になるのみで,同様の減衰力が発生する。
このように,ハンドル操舵角が0°の位置からハンドル7を左右何れの方向に操舵したときにも,ダンパケース11の油室12では同じ条件でロータリベーン14が回動するので,それぞれのとき発生する減衰力特性は,図7に示すように,左右対称となる。
特に,ハンドル操舵角0°のとき,第1及び第2枢軸21,22の中心O1,O2間を結ぶ直線Lがステアリングステム5の軸線Yと交差し,また作動レバー15及びコントロールレバー20を平面視で直線状に並ばせたことで,図7に示すように,ハンドル操舵角の0°からの増加に応じてロータリ軸13の回動角,即ちロータリベーン14の回動角が2次曲線的に増加するようになり,したがってハンドル7に与える減衰モーメントも2次曲線的に増加することになるから,ハンドル7の切れ角が小さいところでは発生する減衰モーメントは小さく,切れ角が大きくなるに従って大きな減衰モーメントが発生する。しかも,その間は滑らかに連続する。
このようにして,このステアリングダンパ装置により,自動二輪車に求められる前述したような要求を満足させることが可能となる。しかも従来のステアリングダンパ装置に対しては,作動レバー15と,車体フレーム6間を連結するコントロールレバー20を付加するのみであるから,その構造は簡単で装置を安価に提供することができる。
次に,図8に示す本発明の第2実施例について説明する。
この第3実施例では,前述の第1実施例の構成に加えて,作動レバー15及びコントロールレバー20の少なくとも一方に,図示例では作動レバー15に,作動レバー15及びコントロールレバー20を左右何れかの一定方向に屈折させるよう付勢するばね25が接続される。こうすることで,ハンドル操舵角0°からのハンドル操舵時,その操舵方向に拘わらずロータリ軸13及びロータリベーン14が一定方向に回動するようになっている。
一方,ロータリベーン14は,ハンドル操舵角が0°のとき,ダンパケース11の油室12の左右方向一方の内側壁に近接するように配置される。こゝで,油室12の一方の内側壁とは,ハンドル操舵角0°からのハンドル操舵時,ロータリベーン14が回動する方向と反対側の内側壁を指し,図示例では左方の内側壁である。ロータリベーン14には,オリフィス17と並列に一方向弁26が設けられる。この一方向弁26は,ハンドル操舵の戻し時,開弁して油室12の第1及び第2油室12a,12b間でのダンパオイルの流れをスムーズにし,発生する減衰力を弱めるようになっている。
その他の構成は,第1実施例と同様であるので,図8中,第1実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して,重複する説明は省略する。
この第2実施例によれば,ハンドル操舵角0°からのハンドル操舵時には,その操舵方向に拘わらずロータリ軸13及びロータリベーン14が一方向弁26が閉弁する一定方向に回動するので,油室12のダンパオイルがロータリベーン14のオリフィス17を通過することで減衰力が発生し,ハンドル7に減衰モーメントを与えることができる。
またハンドル7を中立位置に戻すときは,ロータリベーン14の回動方向が逆になるので,油室12でのダンパオイルの流れが先刻とは逆になって,一方向弁26を開弁させる。したがって,このとき発生する減衰力は弱まるため,ハンドル7を中立位置まで軽快に戻すことができる。
さらに,ロータリベーン14の回動方向は,ハンドル7の操舵方向に関係なく,常に一定方向であるから,ロータリベーン14の回動ストロークは左右片側で足り,その分,油室12の小容量化を図ることが可能である。
最後に,図9に示す本発明の第3実施例について説明する。
この第4実施例では,ハンドル操舵角が0°のとき,第1枢軸21及び第2枢軸22の中心O1,O2間を結ぶ直線Lをステアリングステム5の軸線Yと略交差させた状態において,作動レバー15及びコントロールレバー20は,互いに直角をなすように配置される。
一方,ロータリベーン14は,ハンドル操舵角が0°のとき,ダンパケース11の油室12の前後方向一方の内側壁に近接するように配置される。こゝで,油室12の一方の内側壁とは,ハンドル操舵角0°からのハンドル操舵時,ロータリベーン14が回動する方向と反対側の内側壁を指し,図示例では後方の内側壁である。このロータリベーン14には,オリフィス17と並列に一方向弁26が設けられる。この一方向弁26は,ハンドル操舵の戻し時,開弁して油室12の第1及び第2油室12a,12b間でのダンパオイルの流れをスムーズにし,発生する減衰力を弱めるようになっている。
その他の構成は,第1実施例と同様であるので,図8中,第1実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して,重複する説明は省略する。
この第4実施例によれば,ハンドル7が中立位置にあるとき,すなわちハンドル操舵角が0°のときには,第1枢軸21及び第2枢軸22の中心O1,O2間を結ぶ直線Lがステアリングステム5の軸線Yと略交差し,また作動レバー15及びコントロールレバー20は,平面視で互いに直角をなすように並んでいる。この状態で,ハンドル7を左右何れかの方向に切ると,図9に鎖線で示すように,フロントフォーク2がステアリングステム5を中心として回動する。したがって,トップブリッジ4aに固定されたダンパケース11も同様に回動し,このダンパケース11に回転自在に支承されたロータリ軸13は,ステアリングステム5周りに,ステアリングステムステム5及びロータリ軸13の中心間距離Rを半径する円弧Aを描くことになるから,ロータリ軸13及び第1枢軸21間の軸間距離Sは,ハンドル操舵角0°からハンドル7を左右何れの方向に切るときでも,最大値から短縮していくことになる。その結果,作動レバー15は,ハンドル7の操舵方向に拘らず,ハンドル操舵角の0°からの増加に応じてコントロールレバー20により前方へ押されて回動することになるから,ロータリ軸13及びロータリベーン14が一方向弁26が閉弁する一定方向に回動し,油室12のダンパオイルがロータリベーン14のオリフィス17を通過することで減衰力が発生し,ハンドル7に減衰モーメントを与えることができる。
またハンドル7を中立位置に戻すときは,ロータリベーン14の回動方向が逆になるので,油室12でのダンパオイルの流れが先刻とは逆になって,一方向弁26を開弁させる。したがって,このとき発生する減衰力は弱まるため,ハンドル7を中立位置まで軽快に戻すことができる。
さらに,ロータリベーン14の回動方向は,ハンドル7の操舵方向に関係なく,常に一定方向であるから,ロータリベーン14の回動ストロークは前後片側で足り,その分,油室12の小容量化を図ることが可能である。
またこの第3実施例においては,ハンドル操舵角が0°のとき,第1枢軸21及び第2枢軸22の中心O1,O2間を結ぶ直線Lをステアリングステム5の軸線Yと略交差させた状態において,作動レバー15及びコントロールレバー20を,これらが互いに直角をなすように配置したことで,ハンドル操舵角の0°からの増加に応じてロータリ軸13の回動角,即ちロータリベーン14の回動角が2次曲線的に増加するようになり,前記第1実施例と同様に,ハンドル7に与える減衰モーメントも2次曲線的に増加させることができる。しかもその構造は簡単で装置を安価に提供することができる。
以上,本発明の好適な実施例について説明したが,本発明はその実施例に限定されることなく,本発明の要旨の範囲内で種々の設計変更が可能である。例えば,第1及び第2枢軸21,22の少なくとも一方をボールジョイントで構成することができる。そうした場合には,ロータリ軸13をステアリングステム5に対して必ずしも平行に配置する必要はない。また本発明は,上記実施例のような自動二輪車のほか,四輪バギー車などの他の車両にも適用することができる。
本発明の第1実施例に係るステアリングダンパ装置を備えた自動二輪車の要部を示す側面図。 図1の2矢視拡大図。 図2の3矢視拡大図。 図2の4−4線拡大断面図。 図4の5−5線断面図。 図5の6−6線断面図。 上記ステアリングダンパ装置の特性曲線図。 本発明の第2実施例に係るステアリングダンパ装置を備えた自動二輪車の要部を示す平面図。 本発明の第3実施例に係るステアリングダンパ装置を備えた自動二輪車の要部を示す平面図。
符号の説明
1・・前輪
2・・ステアリング側部材(フロントフォーク)
5・・ステアリングステム
6・・フレーム側部材(車体フレーム)
10・・ロータリ型油圧ダンパ
11・・ダンパケース
12・・油室
13・・ロータリ軸
14・・ロータリベーン
15・・作動レバー
17・・オリフィス
20・・コントロールレバー
21・・第1枢軸
22・・第2枢軸
25・・ばね
26・・一方向弁
O1・・第1枢軸の中心
O2・・第2枢軸の中心
Y・・・ステアリングステムの軸線

Claims (5)

  1. ロータリ型ダンパ(10)が,ダンパケース(11)と,このダンパケース(11)に回転自在に支承されるロータリ軸(13)と,このロータリ軸(13)の外端に結合される作動レバー(15)とを備えていて,ロータリ軸(13)の回転によりダンパケース(11)内で減衰力を発生するように構成され,ハンドル操作によりステアリングステム(5)を中心として回動するステアリング側部材(2)に前記ダンパケース(11)を取り付ける一方,ハンドル操作によっても回動しないフレーム側部材(6)に前記作動レバー(15)の先端部側を連結したステアリングダンパ装置において,
    フレーム側部材(6)に第1枢軸(21)を介してコントロールレバー(20)の一端部を回動自在に連結すると共に,このコントロールレバー(20)の他端部に第2枢軸(22)を介して前記作動レバー(15)の先端部を相対回動自在に連結し,前記第1及び第2枢軸(21,22)を,ハンドル操舵角0°のとき,これら第1及び第2枢軸(21,22)の中心(O1,O2)間を結ぶ直線(L)がステアリングステム(5)の軸線(Y)と略交差するように配置して,ハンドル操舵角の0°からの増加に応じて前記ロータリ軸(13)の回転角度が2次曲線的に増加するようにしたことを特徴とする,ステアリングダンパ装置。
  2. 請求項1記載のステアリングダンパ装置において,
    前記作動レバー(15)を,これがハンドル操舵角0°のとき平面視で前記コントロールレバー(20)と直線状に並ぶように配置したことを特徴とする,ステアリングダンパ装置。
  3. 請求項2記載のステアリングダンパ装置において,
    前記作動レバー(15)及びコントロールレバー(20)の少なくとも一方に,それを一側方に回動付勢するばね(25)を接続して,ハンドル操舵角0°からのハンドル操舵時,その操舵方向に拘わらず,前記作動レバー(15)及びコントロールレバー(20)が前記第2枢軸(22)を中心にして互いに一定方向に屈折するようにしたことを特徴とする,ステアリングダンパ装置。
  4. 請求項1記載のステアリングダンパ装置において,
    前記作動レバー(15)及びコントロールレバー(20)を,これらがハンドル操舵角0°のとき前記第2枢軸(22)を中心にした屈折状態を呈するように配置して,ハンドル操舵角0°からのハンドル操舵時,その操舵方向に拘わらずロータリ軸(13)が一定方向に回動するようにしたことを特徴とする,ステアリングダンパ装置。
  5. 請求項4記載のステアリングダンパ装置において,
    前記コントロールレバー及び作動レバー(15)を,これらがハンドル操舵角0°のとき平面視で互いに直角をなすように配置したことを特徴とする,ステアリングダンパ装置。
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