JP4843594B2 - 自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車のスイングアームの取付け構造に関する。

自動二輪車は、車体フレームの後部からスイングアームを延ばし、このスイングアームの後部に後輪を取付けた形態のものが広く採用されている。スイングアームは上下にスイングさせるため、車体フレームに軸受を介して連結される（例えば、特許文献１参照。）。
実開昭６０−１４２１８４号公報（第１図〜第４図）

特許文献１の図を参照しながら従来の技術を説明する。
特許文献１の第４図に、ピボットシャフト２７、ニードルローラ２８、球体３０からなるスイングアームの支持構造が開示されている。ニードルローラ２８でラジアル荷重を分担し、球体３０でスラスト荷重を分担する。
周知技術として掲げられた第２図は、ボールベアリング１１を採用し、同第１図は、テーパローラベアリング５を採用している。

第４図では、球体３０を、奥の受板２９に適当な力で接触させる必要がある。仮に、球体３０と受板２９との間に隙間があると、受板２９に接触させる際に球体３０に大きな力が加わる。

この点、第２図は、取付けが容易であるが、反面、ボールベアリング１１の外径が大きいため、スイングアームの先端が大型化し、スイングアームの重量の増加が避けられない。

第１図も、テーパローラベアリング５の外径が大きいため、スイングアームの先端が大型化し、スイングアームの重量が増加する傾向にある。

このようなことから、取付け性や軽量化の更なる改良が望まれている。

本発明は、取付け性の向上や軽量化が達成できる自動二輪車のスイングアームの取付け構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ヘッドパイプから後方へメインフレームを延ばし、このメインフレームの後部に左右のピボットプレートを備え、これらのピボットプレートから後方へスイングアームを延ばし、このスイングアームで左右の後輪支持部材を支持し、これらの後輪支持部材で後輪を回転自在に支持させるようにした自動二輪車において、
前記スイングアームは、アッパアームと、このアッパアームの前端に一体形成され車幅方向に延ばされている、中空筒状の前側上部取付部材と、ロアアームと、このロアアームの前端に一体形成され車幅方向に延ばされている、中空筒状の前側下部取付部材とを備え、
前側上部取付部材は、前記左右のピボットプレートから各々延ばされた、片持ち梁状の支軸と、これらの支軸に取付けられ、ラジアル荷重とスラスト荷重の両方を受けることができるラジアル−スラスト軸受とにより、ピボットプレートの上部に支持され、
前側下部取付部材は、前記左右のピボットプレートに渡したロッドと、このロッドに取付けられたラジアル軸受とにより、ピボットプレートの下部に支持されることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、アッパアームは、自動調心軸受を介して後輪支持部材に連結されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、ラジアル軸受は、複数の軸受で構成し、これらのうち、駆動伝動機構側に設ける軸受は、針状ころ軸受であることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、リヤサスペンションの下端はロアアームに設けられているサスペンション下部取付部で支承され、リヤサスペンションの上端は、前側上部取付部材から突出させた突出部に設けられているサスペンション上部取付部で支承されるようにして、アッパアームとロアアームとの間にリヤサスペンションを掛け渡し、
ロッドの中心からサスペンション下部取付部までの距離より、支軸の中心からサスペンション上部取付部までの距離が、短く設定されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、自動調心軸受は、すべり軸受であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、アッパアームの前端に筒形状の前側上部取付部材を備え、この前側上部取付部材にラジアル−スラスト軸受を取付けるようにした。前側上部取付部材が筒形状であって中空であるため、アッパアームの軽量化が図れる。一般に、左右の軸受間に細長いカラーを介在させて、軸受の左右位置を決定するが、本発明では、カラーが不要であり、カラーによる重量増加をも回避することができる。

請求項２に係る発明では、アッパアームは、自動調心軸受を介して後輪支持部材に連結されていることを特徴とする。自動調心軸受の採用で、軸心は自動で調整されるため、アッパアームの取付け作業が楽になる。

請求項３に係る発明では、ラジアル軸受は、複数の軸受で構成し、これらのうち、駆動伝動機構側に設ける軸受は、針状ころ軸受とした。針状ころ軸受は、ニードルベアリングと呼ばれ、受圧面積を増大させることができる。駆動伝動機構側に設ける軸受は、荷重負担の割合が大きいが、針状ころ軸受で容易に対応させることができる。

請求項４に係る発明では、ロッドの中心からサスペンション下部取付部までの距離より、支軸の中心からサスペンション上部取付部までの距離が、短く設定されている。モーメントは距離に比例するため、モーメントが大きな方のロッドは、負荷負担の割合が大きくなり、モーメントが小さな方の支軸は、負荷負担の割合が小さくなる。
ロッドは剛性が高いため、荷重負担の増加に良好に対応する。一方、荷重負担が小さい、支軸及び筒形状の前側上部取付部材は、要求される剛性が小さい。すなわち、支軸は片持ち梁とすることができ、且つ筒形状の前側上部取付部材が採用できる。この結果、アッパアームの軽量化が容易に達成できる。

請求項５に係る発明では、自動調心軸受は、すべり軸受であることを特徴とする。すべり軸受は、ころがり軸受に比較して、格段に大きな荷重に耐える。この結果、自動調心軸受の小型化、軽量化が可能となり、アッパアームの後部のコンパクト化と軽量化が図れる。

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は本発明に係る自動二輪車の要部斜視図であり、ヘッドパイプ１１から後方へ（図面右へ）メインフレーム１２を延ばし、このメインフレーム１２の後部に左右のピボットプレート１３Ｌ、１３Ｒ（Ｌは乗員から見て左、Ｒは右を意味する添え字である。以下同様。）を備え、これらのピボットプレート１３Ｌ、１３Ｒから後方へスイングアーム２０を延ばし、このスイングアーム２０で左右の後輪支持部材１５Ｌ、１５Ｒを支持し、これらの後輪支持部材１５Ｌ、１５Ｒで後輪１６を回転自在に支持させるようにした。

メインフレーム１２は、本例では、ヘッドパイプ１１から二股状に分岐させた左フレーム１２Ｌと右フレーム１２Ｒとからなる。なお、メインフレーム１２はヘッドパイプ１２から後方へ延ばした一本のフレームであってもよい。しかし、左右のピボットプレート１３Ｌ、１３Ｒの取付け性を考えた場合は、左右フレーム１２Ｌ、１２Ｒで構成した方が製造などが容易になる。

スイングアーム２０は、想像線で示す駆動力伝達機構２１の上方に配置されるアッパアーム２２と、駆動力伝達機構２１の下方に配置されるロアアーム２３とで構成される。
駆動力伝達機構２１は、具体的にはエンジンの動力を伝達するドライブシャフト又はローラチェーンである。

アッパアーム２２は、アッパ左アーム２２Ｌと、アッパ右アーム２２Ｒと、これらのアーム２２Ｌ、２２Ｒの中間位置（後輪１６の図左側）に渡したアッパクロス部２４と、アーム２２Ｌ、２２Ｒの先端に渡した前側上部取付部材２５とからなり、平面視で鳥居の形状を呈している。アッパアーム２２は、金属管の溶接又は鋳造で造られた中空構造が望ましい。

ロアアーム２３は、ロア左アーム２３Ｌと、ロア右アーム２３Ｒと、これらのアーム２３Ｌ、２３Ｒの中間位置（後輪１６の図左側）に渡したロアクロス部２７と、アーム２３Ｌ、２３Ｒの先端に渡した前側下部取付部材２８とからなり、平面視で鳥居の形状を呈している。ロアアーム２３も、金属管の溶接又は鋳造で造られた中空構造が望ましい。

図２はスイングアームの側面図であり、ピボットプレート１３Ｌの上部１３Ｌａに支軸３１を介してアッパアーム２２が上下動可能に連結され、このアッパアーム２２の後端が第１ボルト３２を介して後輪支持部材１５Ｌの上部に連結されている。
また、ピボットプレート１３Ｌの下部１３Ｌｂにロッド３３を介してロアアーム２３が上下動可能に連結され、このロアアーム２３の後端が第２ボルト３４を介して後輪支持部材１５Ｌの下部１３Ｌｂに連結されている。なお、手前のロア左アーム２３Ｌに対して、奥のロア右アーム２３Ｒは上方へ湾曲している。

図３は図２の３−３線断面図であり、左のピボットプレート１３Ｌと右のピボットプレート１３Ｒとの間に、前側上部取付部材２５と、前側下部取付部材２８とが配置されている。これらの前側上部取付部材２５と、前側下部取付部材２８との取付構造を以下に順に説明する。

上方に示されている、中空筒状の前側上部取付部材２５の両端に、ラジアル−スラスト軸受としての円錐ころ軸受３６、３６を圧入し、これらの円錐ころ軸受３６、３６の内輪へ支軸３１、３１を挿入する。円錐ころ軸受３６は内輪と外輪との間に円錐ころ３７を介在させた軸受であり、円錐ころ３７が支軸３１の軸線３８に対して傾斜しているため、軸線３８に平行に作用するスラスト荷重と、軸線３８に直角に作用するラジアル荷重との両方の荷重を受けさせることができる。このような軸受をラジアル−スラスト軸受（アンギュラ軸受を含む）と呼ぶ。

次に、ピボットプレート１３Ｌ、１３Ｒに設けてある雌ねじ３９、３９へ、支軸３１、３１の外周に設けてある雄ねじ４１、４１をねじ込む。ねじ込み量を変えると、左右の支軸３１、３１の間隔が変化する。左右の支軸３１、３１の間隔が所定値になったら、ロックナット４２、４２を雌ねじ３９、３９にねじ込む。これで、支軸３１、３１はピボットプレート１３Ｌ、１３Ｒに固定される。

なお、４３、４３は、カバーであり、封入グリースの保持などの役割を果たす。４４、４４はＣ形止め輪であり、円錐ころ軸受３６、３６の抜け止めの役割を果たす。カバー４３やＣ形止め輪４４は省くこともできる。

前側上部取付部材２５が筒形状であって中空であるため、アッパアームの軽量化が図れる。また、一般に、左右の軸受間に細長いカラーを介在させて、軸受の左右位置を決定するが、本発明では、長いカラー（後に説明する符号４９）が不要であり、カラーによる重量増加をも回避することができる。
加えて、ラジアル−スラスト軸受（円錐ころ軸受３６）の奥が塞がっていない（極く薄いカバー４３は無視する。）ので、空気の対流が期待でき、ラジアル−スラスト軸受の温度上昇を抑制することができる。

次に、前側下部取付部材２８の取付構造を説明する。
前側下部取付部材２８も中空筒体であって、一端（図右端）からラジアル玉軸受４５を挿入し、次に第１の針状ころ軸受４６を挿入し、この第１の針状ころ軸受４６の抜け止めてとしてＣ形止め輪４７を取付け、オイルシール４８を取付ける。
続いて、他端（図左端）から筒状で長いカラー４９を挿入し、第２の針状ころ軸受５１を挿入し、オイルシール５２を取付け、鍔付きカラー５３を第２の針状ころ軸受５１に挿入する。

このように予め組み上げた前側下部取付部材２８などを、左右のピボットプレート１３Ｌ、１３Ｒの間に置き、右のピボットプレート１３Ｒに設けてある円筒ナット５４を回し、この円筒アジャスタボルト５４で、カラー５８、ラジアル玉軸受４５の内輪、長いカラー４９及び鍔付きカラー５３で押し、この押付け力が所定値に達したら、円筒アジャスタボルト５４の雄ねじにロックナット５５をねじ込む。これで、円筒ナット５４は右のピボットプレート１３Ｒに固定される。右から、ロッド３３を挿入し、先端に座金５６を介してナット５７をねじ込む。

前側下部取付部材２８は、第１の針状ころ軸受４６、ラジアル玉軸受４５及び第２の針状ころ軸受５１からなる複数のラジアル軸受けにより、回転自在にロッド３３に支承されている。
ラジアル玉軸受４５は、基本的にはラジアル荷重を受けるものであるが、ラジアル玉軸受の一種であるアンギュラ玉軸受を用いることで、スラスト荷重も受けることができる。ラジアル玉軸受４５でラジアル荷重を負担させることができるため、隣に設けた第１の針状ころ軸受４６は、ニードルが短く、ニードルの径が小さな、小型ニードルベアリングとすることができる。

一方、想像線で示す駆動力伝達機構２１側に配置されている第２の針状ころ軸受５１は、ニードルが長く、ニードルの径が大きな大型ニードルベアリングとした。これで、受圧面積及び耐荷重性能を増大させることができた。すなわち、駆動伝動機構２１側に設ける軸受は、荷重負担の割合が大きいが、大型ニードルベアリングである、第２の針状ころ軸受５１で負荷に対応させるようにした。

図４はリヤクッションの取付け状態を説明する図であり、リヤサスペンション５９の下端はロアアーム（ロアクロス部２７）に設けられているサスペンション下部取付部６１で支承され、リヤサスペンション５９の上端は、前側上部取付部材２５から突出させた突出部６２（図３参照）に設けられているサスペンション上部取付部６３で支承されるようにして、アッパアームとロアアームとの間にリヤサスペンション５９が掛け渡されている。
そして、ロッド３３の中心からサスペンション下部取付部６１までの距離Ｌ１より、支軸３１の中心からサスペンション上部取付部６３までの距離Ｌ２が、短く設定されている。

力学におけるモーメントの大きさは距離に比例するため、モーメントが大きな方に配置されるロッド３３は、負荷負担の割合が大きくなり、モーメントが小さな方の支軸３１は、負荷負担の割合が小さくなる。
ロッド３３は剛性が高いため、荷重負担の増加に良好に対応する。一方、荷重負担が小さい支軸３１及び筒形状の前側上部取付部材２５は、要求される剛性が小さい。そのため、支軸３１は片持ち梁とすることができ、且つ筒形状の前側上部取付部材２５が採用できる。この結果、アッパアームの軽量化が容易に達成できる。

アッパ右アーム２２Ｒの後端は二股に分かれており、この上部二股部６４が後輪支持部材１５Ｒに第１ボルト３２で連結されている。同様に、ロア右アーム２３Ｒの後端は二股に分かれており、この下部二股部６５が後輪支持部材１５Ｒに第２ボルト３４で連結されている。連結構造の詳細を次図で説明する。なお、６６はブレーキキャリパーであり、後輪支持部材１５Ｒに取り外し可能に設けられている。

図５は図４の５−５線断面図であり、第１ボルト３２による取付構造と、第２ボルト３４による取付構造とを順に説明する。
後輪支持部材１５Ｒの上部に、水平に上部穴６８が開けられており、この上部穴６８に自動調心すべり軸受６９が挿入されている。自動調心すべり軸受６９は、中央に球面部７１を備える中空軸７２と、球面部７１を囲うブッシュ７３とからなる。

中空軸７２を静止部材とした場合に、ブッシュ７３は矢印（１）のように回転する。また、中空軸７２を静止部材とした場合に、ブッシュ７３は角度θだけ揺動する。このように角度θだけ、中空軸７２を相対的に傾けても、軸受の機能が維持される軸受を自動調心軸受と呼ぶ。

自動調心軸受には、ころがり軸受の要素を組込んだ自動調心玉軸受や自動調心ころ軸受と、すべり軸受の要素を組込んだ自動調心すべり軸受とがある。
自動調心玉軸受や自動調心ころ軸受は、回転に伴って発生する回転抵抗が小さいという利点を有するが、玉やころの耐荷重に限界があるため、高負荷部位に適用すると、大径になる。

この点、自動調心すべり軸受は、回転に伴って発生する回転抵抗が大きいという難点を有するが、高負荷部位に適用することができ、小径化が達成できる。
そこで、本実施例では、自動調心すべり軸受６９を採用した。
なお、スペース的に許容されれば、自動調心軸受に、自動調心玉軸受又は自動調心ころ軸受を採用することは差し支えない。

このような自動調心すべり軸受６９を、アッパアームの上部二股部６４に配置し、中空軸７２に第１ボルト３２を差込み、この第１ボルト３２の先端にナット７４をねじ込む。これで、アッパアームの上部二股部６４に後輪支持部材１５Ｒの上部が相対回転（矢印（１））自在に連結されたことになる。

次に、第２ボルト３４について説明する。
後輪支持部材１５Ｒの下部に、水平に下部穴７５が開けられており、この下部穴７５に２個の玉軸受７６、７６と、オイルシール７７、７７が挿入されている。これらのオイルシール７７、７７には短いカラー７８、７８を挿入し、これらの短いカラー７８、７８で２個の玉軸受７６、７６を挟む構造とした。

このような後輪支持部材１５Ｒの下部を、ロアアームの下部二股部６５の間に配置し、第２ボルト３４を差込み、この第２ボルト３４の先端にナット７９をねじ込む。これで、ロアアームの下部二股部６５に後輪支持部材１５Ｒの下部が相対回転（矢印（２））自在に連結されたことになる。

想像線で示す後輪支持部材１５Ｒは、図面左右に撓むことがある。この場合、上方の自動調心すべり軸受６９で、角度θまでの揺動が吸収され、後輪支持部材１５Ｒの撓みが吸収される。この結果、下位の玉軸受７６、７６に、過大な力が加わる心配はなく、玉軸受７６、７６の寿命を良好に維持させることができる。

図５では、右の後輪支持部材１５Ｒについて説明した。左の後輪支持部材１５Ｌ（図２）についても、同様の構造であるため詳細な説明は省略する。

本発明は、自動二輪車のスイングアームの取付構造に好適である。

本発明に係る自動二輪車の要部斜視図である。 スイングアームの側面図である。 図２の３−３線断面図である。 リヤクッションの取付け状態を説明する図である。 図４の５−５線断面図である。

符号の説明

１１…ヘッドパイプ、１２…メインフレーム、１３Ｌ、１３Ｒ…左右のピボットプレート、１３Ｌａ…ピボットプレートの上部、１３Ｌｂ…ピボットプレートの下部、１５Ｌ、１５Ｒ…左右の後輪支持部材、１６…後輪、２０…スイングアーム、２１…駆動力伝達機構、２２…アッパアーム、２３…ロアアーム、２５…前側上部取付部材、２８…前側下部取付部材、３１…支軸、３３…ロッド、３６…ラジアル−スラスト軸受（円錐ころ軸受）、４５…ラジアル玉軸受、４６…ラジアル軸受としての第１の針状ころ軸受、５１…駆動力伝達機構側に設けられているラジアル軸受としての針状ころ軸受（第２の針状ころ軸受）、５９…リヤサスペンション、６１…サスペンション下部取付部、６２…突出部、６３…サスペンション上部取付部、６９…自動調心軸受（自動調心ころ軸受）、Ｌ１…ロッドの中心からサスペンション下部取付部までの距離、Ｌ２…支軸の中心から前記サスペンション上部取付部までの距離。

Claims (5)

1. ヘッドパイプから後方へメインフレームを延ばし、このメインフレームの後部に左右のピボットプレートを備え、これらのピボットプレートから後方へスイングアームを延ばし、このスイングアームで左右の後輪支持部材を支持し、これらの後輪支持部材で後輪を回転自在に支持させるようにした自動二輪車において、
   前記スイングアームは、アッパアームと、このアッパアームの前端に一体形成され車幅方向に延ばされている、中空筒状の前側上部取付部材と、ロアアームと、このロアアームの前端に一体形成され車幅方向に延ばされている、中空筒状の前側下部取付部材とを備え、
   前側上部取付部材は、前記左右のピボットプレートから各々延ばされた、片持ち梁状の支軸と、これらの支軸に取付けられ、ラジアル荷重とスラスト荷重の両方を受けることができるラジアル−スラスト軸受とにより、ピボットプレートの上部に支持され、
   前側下部取付部材は、前記左右のピボットプレートに渡したロッドと、このロッドに取付けられたラジアル軸受とにより、ピボットプレートの下部に支持されることを特徴とする自動二輪車。
2. 前記アッパアームは、自動調心軸受を介して前記後輪支持部材に連結されていることを特徴とする請求項１記載の自動二輪車。
3. 駆動力を伝達する駆動力伝達機構を備え、
   前記ラジアル軸受は、複数の軸受で構成し、これらのうち、前記駆動伝動機構側に設ける軸受は、針状ころ軸受であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動二輪車。
4. リヤサスペンションの下端は前記ロアアームに設けられているサスペンション下部取付部で支承され、前記リヤサスペンションの上端は、前側上部取付部材から突出させた突出部に設けられているサスペンション上部取付部で支承されるようにして、前記アッパアームと前記ロアアームとの間にリヤサスペンションを掛け渡し、
   前記ロッドの中心から前記サスペンション下部取付部までの距離より、前記支軸の中心から前記サスペンション上部取付部までの距離が、短く設定されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の自動二輪車。
5. 前記自動調心軸受は、すべり軸受であることを特徴とする請求項２記載の自動二輪車。

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