JP4584510B2

JP4584510B2 - 二輪自動車の車体姿勢調整装置

Info

Publication number: JP4584510B2
Application number: JP2001270098A
Authority: JP
Inventors: 忠城
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: JP2003072663A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二輪自動車の坂路走行時等において車体姿勢の変化を抑制するための二輪自動車の車体姿勢調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二輪自動車は、四輪自動車とは異り、車幅が小さいため、狭い道路や駐車場での走行や駐車には非常に有用で安易に利用できる乗物であるが、安易に利用できる反面、車体重量に対する乗車人や貨物の重量割合が四輪自動車に比較して格段に高く、また、乗車人はハンドルと座席とステップとによって二輪自動車上に身体を支承する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような車体重量に対する乗車人の重量割合および二輪自動車における乗車人の支承形態から、坂路を走行する場合に、乗車人の姿勢変化によって、短いホイールベース間を体重を含むばね上の重心位置が移動し、車体の傾きが坂路の傾斜より大きくなる場合がある。
【０００４】
また、二名乗車や荷物積載の場合には車体の傾きが必然的に大きくなり、車体姿勢がアンバランスになり、走行安定性が悪くなる。
【０００５】
さらに、上記のような重心位置の移動によって、坂路の下り走行では前輪側が、一方、上り走行では後輪側がそれぞれ異常に大きく沈み込んで、走行安定性を損なったり、乗心地を悪くするという問題があった。
【０００６】
加えて、ブレーキ操作や加速操作によって車体のピッチング動作を招くと、乗車人に無理な姿勢を要求することとなり、走行安定性の悪化に加えて、操安運転操作のために、乗車人が著しく疲労するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題を解決するものであり、二名乗車や荷物積載時、あるいは坂路走行時における二輪自動車の前輪側および後輪側の一方または双方の異常な沈み込みを防止できるとともに、ピッチングによる走行安定性や乗心地の悪化、さらには運転操作による著しい疲労を回避することができる二輪自動車の車体姿勢調整装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のために、請求項１の発明にかかる二輪自動車の車体姿勢調整装置は、二輪自動車のばね上の上下加速度を検出する上下加速度センサと、上記二輪自動車の前輪側および後輪側の一方または双方のサスペンションに設けられ、懸架ばねのプリロードを調整する懸架ばねプリロード調整機構と、シリンダ内を第１の油室および第２の油室に区画するフリーピストンを持った油圧ねじポンプと、上記第２の油室に設けられて、上記フリーピストンを第１の油室方向に付勢するスプリングと、上記第２の油室と上記懸架ばねプリロード調整機構の油室とを連結する油路と、上記シリンダ内において軸方向摺動自在に設けられて、上記フリーピストンとの間に上記第１の油室を区画する上記油圧ねじポンプのピストンと、該ピストンに一体のロッドに螺合された出力軸を持つ駆動手段と、上記第１の油室および第２の油室の各圧力を検出する第１の圧力センサおよび第２の圧力センサと、該第１の圧力センサおよび第２の圧力センサの各出力と上記上下加速度センサの加速度データ出力とにもとづいて、コントローラが、プリロード調整データを演算し、該プリロード調整データに応じた調整量分、上記駆動手段により上記油圧ねじポンプを介して上記懸架ばねプリロード調整機構を作動制御させるようにしたものである。
【０００９】
これにより、二名乗車や荷物積載の場合の車体の傾きを防止でき、さらには坂路走行における車体の異常な傾きや過大なピッチングを抑制し、車体姿勢の安定化と走行安定性、並びに快適な乗心地を実現することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明にかかる二輪自動車の車体姿勢調整装置は、上記油圧ねじポンプを、駆動手段によって軸方向摺動自在に駆動されるピストンを持ったシリンダと、該ピストンによって上記シリンダ内に区画された油室に連通するとともにフリーピストンによって区画された第１の油室および上記懸架ばねプリロード調整機構の油室に連通する第２の油室を有するメータリングシリンダとに分けて設置したものである。
【００１５】
これにより、憂シリンダやメータリングシリンダをサスペンションから離れた車体上の任意の位置に自由に設置でき、駆動手段の設置も容易に選択および確保できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の一形態を図について説明するが、図１は、二輪自動車の車体姿勢調整装置を概念的に示す構成図であり、同図において、１は、前輪側および後輪側の一方または双方に設置されるサスペンション、ここでは前輪側のサスペンションであるフロントフォークである。
【００１７】
このフロントフォーク１は、懸架ばねのプリロードを調整する懸架ばねプリロード調整機構Ａを有する。
【００１８】
また、上記フロントフォークは、インナーチューブ２の上端内周にシールリング３を介して螺合された有底円筒形の上蓋４と、この上蓋４の有底円筒部内に油室５を隔成する油室隔成板６と、有底円筒部内に摺動自在に設けられて、油室隔成板６との間に上記油室５と空気室７とを隔成するピストン８と、ピストン８に一体のロッド９と、このロッド９端に連設された懸架ばね１０の押圧部材１１とを有する。
【００１９】
なお、ロッド９は、上蓋４の底部中心を貫通して、懸架ばね１０側に突出している。
【００２０】
１２は、上記有底円筒部内周に嵌合されて、油室隔成板６の抜け止めをするためのリングである。
【００２１】
また、１３は、油圧ねじポンプであり、これがシリンダ１４内にピストン１５およびフリーピストン１６によって第１の油室１７および第２の油室１８を区画したものからなる。
【００２２】
ピストン１５およびフリーピストン１６は、シリンダ１４内に軸方向摺動自在に設けられ、第２の油室１８内にはフリーピストン１６を常時ピストン１５側に付勢するスプリング１９が介装されている。
【００２３】
なお、第２の油室１８は、油路（管路）２０を介して上記油室５に連通している。また、ここでインナーチューブ２、油室５、ピストン８、ロッド９および押圧部材１１は油圧ジャッキとしての上記懸架ばねプリロード調整機構Ａを構成している。
【００２４】
上記ピストン１５にはシリンダ１４の内外に出入するロッド２１の一端が取り付けられており、このロッド２１の外周には、正逆転駆動可能な電動モータ２２に連動する減速機２３の出力軸２４が螺合されており、この電動モータ２２および減速機２３は駆動手段Ｂを構成している。
【００２５】
上記第１の油室１７および第２の油室１８には圧力（油圧）を検出する第１の圧力センサ２５および第２の圧力センサ２６が設けられている。
【００２６】
２７は、コントローラで、このコントローラ２７は、第１の圧力センサ２５および第２の圧力センサ２６から出力される圧力信号Ｐａ、Ｐｂを受けて、車高状態としての、例えば現在の車高の信号を計算する。
【００２７】
また、２８は、二輪自動車のばね上の上下加速度を検出する上下加速度センサであり、これが車体のピッチング中心近傍、つまりピッチング挙動の最大レベルと最小レベルとの中間位置に臨むように配設されている。
【００２８】
この上下加速度センサ２８は、車体の上下加速度信号を検出し、コントロール２７はこの上下加速度信号にもとづいて、車体の上下速度を積分算出し、図２に示す制御マップに従って適正車高を求め、上記圧力センサ２５、２６の出力から求めた車高信号との高低差（誤差）に従って、その高低差をさらに補正するように、電動モータ２２を所定回転数分または所定時間分正転または逆転制御する。
【００２９】
このため、油圧ねじポンプ１３が作動し、第２の油室１８および油室５間で作動油の給排を行い、懸架ばねプリロード調整機構Ａを駆動させる。
【００３０】
これにより、電動モータ２２の正転時には押圧部材１１の下降により懸架ばね１０を圧縮させ、一方、逆転時には懸架ばね１０を伸長させることができる。
【００３１】
上記コントローラ２７は、上下加速度センサ２８が出力する加速度データを常時監視しており、積分算出した上下速度の大きさが平均的に＋（プラス）、つまり増速度であると判断したとき、これに応じて懸架プリロードを減じるプリロード調整データを演算する。
【００３２】
一方、積分算出した上下速度の大きさが平均的に−（マイナス）、つまり減速度であると、コントローラ２７が判断したときには、これに応じて懸架ばねプリロードを増加させるプリロード調整データを演算する。
【００３３】
そして、この演算結果を得るに当って上記制御マップを利用してその時の車高を適正車高に補正を行うべく、電動モータ２２を駆動させる。
【００３４】
このため、ロッド２１が軸方向に移動し、ピストン１５およびフリーピストン１６を移動させ、第２の油室１８および油室５間での作動油の給排を行わせる。
【００３５】
このため、ピストン８は移動し、懸架ばね１０に対するプリロードを調整する。
このように、増速度および減速度の大きさに応じてプリロードの調整量を増減することにより、坂路走行等における車体の重心位置の移動にも拘らず、車体姿勢を略水平状態に近づけることが可能となる。
【００３６】
本発明で基本信号とする加速度信号は、道路（坂路）勾配と車体速度変化の積であり、加速側および減速側のいずれにおいても、その積の絶対値が高くなる場合には、走行安定性を低下させてしまうため、安全性を考慮して上記プリロードの調整による車体の姿勢補正量を多くする。なお、上記プリロードの調整量は、上記電動モータ２２の回転量で設定する。
【００３７】
また、この実施の形態では、管路２０の長さおよび配置を自由に行えるため、ねじポンプ１３をフロントフォーク１の作動や外観上の障害のならない任意の場所に装着できる。つまり、ねじポンプ１３を含む駆動手段Ｂの装備スペースの確保を容易化できる。
【００３８】
なお、上記実施の各形態では前輪側サスペンションであるフロントフォークの動作を中心に説明したが、ピッチング抑制のためにリアークッションユニットとしての後輪側サスペンションにも、同様のプリロード調整機能を持たせることができることは言うまでもない。
【００３９】
一方、坂路走行におけるブレーキ操作によって車体前部が沈み込むような荷重を受ける場合があるが、この場合には、インナーチューブ２が図示しないアウターチューブ内に沈み込み、懸架スプリング１０を介してピストン８がインナーチューブ２に対し相対的に上方へ移動する。
【００４０】
このため、油室５内の油圧が上昇し、油路２０を介して油圧ねじポンプ１３の第２の油室１８内の油圧も上昇し、第１の油室１７との油圧差分とスプリング１９のばね反力の等価圧力とでフリーピストン１６を所定量移動させる。
【００４１】
一方、第１の油室１７および第２の油室１８における圧力は、圧力センサ２４、２５により検知され、コントローラ２７はこれらの検知信号や上記油室１７、１８、５の断面積、油量データを参照して車高状態を計算し、さらに上記制御マップから得られる適正車高との差違を求め、この差違に応じた作動油の必要量を計算し、Ｐａ−Ｐｂの調整値を設定する。
【００４２】
このため、電動モータ２２はこのＰａ−Ｐｂの調整値に応じた制御量分の回転数（または駆動時間）だけ、例えば正転駆動され、減速機２３を介してピストン１５をシリンダ１４内に右行させる。
【００４３】
このピストン１５の右行により、第１の油室１７内の圧力が高まり第２の油室１８との差圧に応じてフリーピストン１６を右行させる。
【００４４】
このため、第２の油室１８内の作動油は、油路２０を通じて懸架ばねプリロード調整機構Ａを構成する上記インナーチューブ２内の油室５に供給され、油室５内の油圧が高められる。この油圧は懸架スプリング１０を介して、アウターチューブに対しインナーチューブ２を上昇するように機能する。
【００４５】
つまり、坂路走行時での前輪側サスペンションの沈み込みを自動的に抑制し、前輪側で車体を上昇させ、車体姿勢を適正姿勢に維持することができる。
【００４６】
なお、上記油圧ねじポンプ１３を、駆動手段Ｂによって軸方向摺動自在に駆動されるピストン１５を持ったシリンダと、このピストン１５によってシリンダ内に区画された油室に連通するとともにフリーピストンによって区画された第１の油室および上記懸架ばねプリロード調整機構の油室に連通する第２の油室を持ったメータリングシリンダとに分けて設置してもよい。
【００４７】
この場合には、上記シリンダおよびメータリングシリンダとともに、駆動手段Ｂの車体における設置位置を容易に選定できる。
【００４８】
このように、各実施の形態によれば二人乗り、貨物の積載、坂路走行などにより車体姿勢が大きく変化する場合においても、この車体姿勢を適正姿勢に自動調整することが可能になるため、例えば前照灯が異常な角度で上下方向に向き、対向車の運転手に直射するのを回避でき、従って対向車の事故を誘発するのを防止できる。
【００４９】
また、車体姿勢の変動が抑制されるため、前輪側サスペンションの減衰力や懸架スプリング１０のばね定数、および後輪側サスペンションの定常減衰力や懸架スプリングのばね定数を低減できることとなり、凹凸の少ない路面やうねり路などでの前後輪の各サスペンションの作動量を大きく設定でき、さらに乗心地の改善が可能になる。
【００５０】
また、前輪側サスペンションとしての上記フロントフォーク１と油圧ねじポンプ１３との間や、上記メータリングシリンダと上記シリンダやフロントフォークとの間を管路としての油路で接続する構成を採用することで、これらの車体における装備スペースの設定が容易になる。また、各圧力センサ２５、２６は小型、軽量で油圧ねじポンプ１３やメータリングに簡単に装着でき、外観を悪化させない設置が可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、駆動手段によって駆動される油圧ねじポンプによりサスペンションにおける懸架ばねのプリロードを調整するものにおいて、油圧ねじポンプ内にフリーピストンによって区画された油室の圧力を検出する圧力センサと、二輪自動車のばね上の上下加速度を検出する上下加速度センサとを設けて、これらの各センサ出力にもとづきコントローラが制御マップを利用して演算したプリロード調整データに応じて、上記駆動手段により駆動される油圧ねじポンプにより、サスペンションの懸架ばねプリロード調整を実施するように構成したので、二名乗車や荷物積載の場合の車体の傾きを防止でき、また坂路等の走行中における車体の異常な傾きや過大なピッチングを抑制し、車体姿勢の安定化と走行安定性、並びに快適な乗心地を実現することができる。
【００５２】
また、上記コントローラに、車体のピッチング挙動の中間付近に設置された上記上下加速度センサにより積分算出した上下速度が平均的に増速度であるときに、上記サスペンションにおける懸架ばねのプリロードを減じるように、一方、上記上下速度が平均的に減速度であるとき、上記プリロードを増加するように、上記駆動手段により懸架ばねプリロード調整機構をそれぞれ作動制御させるようにしたので、上下速度の増速側または減速側の大きさに応じてプリロード調整量を設定して車体を略水平に近づけることができる。
【００５３】
さらに、上記コントローラが、上下速度の絶対値に比例して上記懸架ばねのプリロード調整量を大きく設定するように、上記駆動手段を制御することとしたので、車体の安定性が低下している状態を速やかに車体安定状態に引き戻すことができる。
【００５４】
また、上記油圧ねじポンプを、駆動手段によって軸方向摺動自在に駆動されるピストンを持ったシリンダと、該ピストンによって上記シリンダ内に区画された油室に連通するとともに、フリーピストンによって区画された第１の油室および上記懸架ばねプリロード調整機構の油室に連通する第２の油室を有するメータリングシリンダとに分けて設置したことにより、上記シリンダ、メータリングシリンダおよび駆動手段をサスペンションから離れた車体上の任意の位置に自由に設置できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による二輪自動車の車体姿勢調整装置を概念的に示す構成図である。
【図２】この発明におけるコントローラが懸架ばねのプリロード調整に利用する制御マップである。
【符号の説明】
Ａ懸架ばねプリロード調整機構
Ｂ駆動手段
１フロントフォーク（サスペンション）
５油室
１０懸架ばね
１３油圧ねじポンプ
１４シリンダ
１５ピストン
１６フリーピストン
１７第１の油室
１８第２の油室
１９スプリング
２０油路（管路）
２４出力軸
２５第１の圧力センサ
２６第２の圧力センサ
２７コントローラ
２８上下加速度センサ

Claims

二輪自動車のばね上の上下加速度を検出する上下加速度センサと、上記二輪自動車の前輪側および後輪側の一方または双方のサスペンションに設けられ、懸架ばねのプリロードを調整する懸架ばねプリロード調整機構と、シリンダ内を第１の油室および第２の油室に区画するフリーピストンを持った油圧ねじポンプと、上記第２の油室に設けられて、上記フリーピストンを第１の油室方向に付勢するスプリングと、上記第２の油室と上記懸架ばねプリロード調整機構の油室とを連結する油路と、上記シリンダ内において軸方向摺動自在に設けられて、上記フリーピストンとの間に上記第１の油室を区画する上記油圧ねじポンプのピストンと、該ピストンに一体のロッドに螺合された出力軸を持つ駆動手段と、上記第１の油室および第２の油室の各圧力を検出する第１の圧力センサおよび第２の圧力センサと、該第１の圧力センサおよび第２の圧力センサの各出力と上記上下加速度センサの加速度データ出力とにもとづいて、プリロード調整データを演算し、該プリロード調整データに応じた調整量分、上記駆動手段により上記油圧ねじポンプを介して上記懸架ばねプリロード調整機構を作動制御させるコントローラとを備えたことを特徴とする二輪自動車の車体姿勢調整装置。
上記油圧ねじポンプが、駆動手段によって軸方向摺動自在に駆動されるピストンを持ったシリンダと、該ピストンによって上記シリンダ内に区画された油室に連通するとともにフリーピストンによって区画された第１の油室および上記懸架ばねプリロード調整機構の油室に連通する第２の油室を有するメータリングシリンダとに分けて設置されたことを特徴とする請求項１に記載の二輪自動車の車体姿勢調整装置。