JP5279675B2 - 自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車におけるリヤクッション機構に関し、特に、停車中における車体の直立状態の維持を補助するリヤクッション機構を有する自動二輪車に関する。

自動二輪車は前後にそれぞれ１個の車輪を有する構造なので、停車中においては自立して直立状態を維持することができず、ライダーにより車体を支えることが行われていた。
また、後輪の左右に補助輪を装着したり、特許文献１に示されるように、後輪にそれ自体が自立性を有する幅広タイヤを装着することで、車体を直立に維持することも可能ではある。

特開昭６４−１６７６号公報

しかしながら、自動二輪車に補助輪や自立性を有する幅広タイヤを装着した場合、本来自動二輪車が有する良好な運動性能が損なわれるばかりか、車体重量の増加により軽快感が低減することが懸念される。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、補助輪や幅広タイヤを用いることなく、車体の直立状態の維持を補助することが可能なリヤクッション機能を有する自動二輪車を提供することを目的とする。
また、停車時において、車体が傾いた状態でライダーが車体を支える負荷を低減させることが可能なリヤクッション機能を有する自動二輪車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１は、車体フレーム（１１）と、前記車体フレーム（１１）に連結されて後輪（１７）を支持するスイングユニット（１６）とを備えた車体を有する自動二輪車（１０）において、前記後輪（１７）を挟む左右位置の前記車体フレーム（１１）と前記スイングユニット（１６）との間に両端が自在継ぎ手（４３）を介して装着された左右一対のリヤクッションユニット（４０）と、前記車体の傾斜状態を検出する傾斜状態検出手段と、前記傾斜状態検出手段で検出した傾斜状態に基づいて前記各リヤクッションユニット（４０）を制御して前記車体を直立状態に維持するリヤクッション制御手段（４１）とを備え、前記スイングユニット（１６）は弾性体（５０）を介して前記車体に結合（バネ下部品は、弾性体（５０）で車体に結合）して成ることを特徴としている。

請求項２は、請求項１の自動二輪車において、前記リヤクッション制御手段（４１）は、前記リヤクッションユニット（４０）の長さを制御することを特徴としている。

請求項３は、請求項１の自動二輪車において、前記リヤクッション制御手段（４１）は、前記リヤクッションユニット（４０）の荷重を制御することを特徴としている。

請求項４は、請求項１の自動二輪車において、前記リヤクッション制御手段（４１）は油圧アクチュエータ（４２）を備えたことを特徴としている。

請求項５は、請求項１の自動二輪車において、前記車体の停止状態を検出する停止状態検出手段を備え、前記リヤクッション制御手段（４１）は、前記停止状態検出手段で停止状態を検出した時に前記リヤクッションユニット（４０）の制御を行うことを特徴としている。

請求項６は、請求項１の自動二輪車において、前記停止状態検出手段は車輪速センサ（３）であることを特徴としている。

請求項７は、請求項１の自動二輪車において、前記傾斜状態検出手段は、前記車体の傾斜の左右方向における加速度を検出する左右方向軸加速度センサ（１）と、前記車体の傾斜の左右方向における角速度を検出する左右方向軸角速度センサ（２）を備えて成ることを特徴としている。

請求項１から請求項５の構成によれば、車体が左右方向に傾斜、又は、傾斜動作した場合に、傾斜している側のリヤクッションユニット（４０）の長さを長くする、又は、荷重を上げる（あるいは、傾斜していない側のリヤクッションユニット（４０）の長さを短くする、又は、荷重を下げる）ことにより、バネ上車体重量の多くを傾斜側で分担して支えることにより、バネ上が直立状態に近づくようにする。これにより、車体が倒れようとするモーメントが少なくなり、停車状態から直立状態に戻り易くすることにより、車体を支えるライダーの負荷を少なくすることができる。

また、車体フレーム（１１）とスイングユニット（１６）との間に両端が自在継ぎ手（４３）を介して装着された左右一対の各リヤクッションユニット（４０）を装着することにより、補助輪や幅広タイヤを使用することなく連結部分の仕様変更により車体の直立状態の維持が補助可能なリヤクッション機能を実現できるので、一般的な構造の自動二輪車に適用することができ、動力性能や軽快性を損なくことなく停車時の直立補助を行う構成を得ることができる。

請求項６の構成によれば、停止状態検出手段として車輪速センサ（３）を使用することで、自動二輪車が通常有する既存のセンサを用いて構成することができる。

請求項７の構成によれば、左右方向軸角速度センサ（２）からの角速度を検出することにより、車体の傾斜状態をより素早く（応答良く）、且つ、精度良く判断することができ、車体に対して滑らかな制御が可能となる。

本発明の一実施形態に係るリヤクッション機構を備えた自動二輪車の外観を示す側面説明図である。 本発明のリヤクッション機構を車体フレームに備えた状態の要部を示す後方説明図である。 本発明のリヤクッション機構の構造を説明するための模式図である。 本発明のリヤクッション機構を制御するためのブロック図である。 本発明のリヤクッション機構における制御を説明するためのフローチャート図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明のリヤクッション機構の動作を説明するためのモデル図である。

以下、本発明の自動二輪車のリヤクッション機構の実施形態の一例について、図１〜図６を参照しながら説明する。

本発明の自動二輪車のリヤクッション機構は、例えば図１及び図２に示すように、車体フレーム１１と、車体フレーム１１のヘッドパイプ１２に取付けたフロントフォーク１３と、フロントフォーク１３に取付けた前輪１４と、フロントフォーク１３に連結したハンドル１５と、車体フレーム１１の後上部に取付けたスイングユニット１６と、スイングユニット１６の後部に取付けた後輪１７と、車体フレーム１１の後部上部に配置したシート１８と、車体フレーム１１を覆うボディカバー２０とを、主要構成としたスクータ型車両の自動二輪車１０に適用される。

クレードル形式の車体フレーム１１の後部上部には、スイングユニット１６の前部がピボット軸１６ａを中心に上下方向に揺動自在に枢支されている。また、スイングユニット１６のピボット軸１６ａは弾性体５０を介して支持されることで、バネ下部品が弾性体５０を介して車体フレーム１１に結合されている。弾性体５０は、車体フレーム１１に対してスイングユニット１６が前後左右方向の捩れを許容して支持するためのものである。
具体的な構造としては、スイングユニット１６のピボット軸１６ａの外側周囲に弾性体５０としてラバーブッシュを設けることで構成されている。また、スイングユニット１６の車体側取付をピローボールとすることで前後左右方向の捩れを許容する構成を実現してもよい。

スイングユニット１６は、前部のエンジン３０に後部の伝動機構３１を一体的に組合せた、いわゆる、後輪用動力伝達機構内蔵型のスイング式パワーユニットであり、エンジン３０の動力を、伝動機構３１の伝動ケース３２に内蔵した後輪用動力伝達機構（図示せず）を介して、後輪１７に伝達するようにしたものである。
また、スイングユニット１６は後方へ延長され、後端側で後輪１７に対して両側に配置される形状に形成され、後輪１７の回転軸の後ろ位置においてそれぞれ外側に突出する軸部１９を形成している。
エンジン３０の排気口は排気管３３を介して、車体右側方（図１における裏面側）を通るエンジン排気用マフラ３４に接続している。

そして、車体フレーム１１の後端左右は連結板２１に連結され、車体フレーム１１の後端左右とスイングユニット１６との間にそれぞれリヤクッションユニット４０を装着することによりスイングユニット１６を懸架するようになっている。

左右のリヤクッションユニット４０は、車体フレーム１１の後端の連結板２１上に設置されたリヤクッション制御手段４１により、クッション長、又は、荷重が制御される。リヤクッション制御手段４１は、左右の各リヤクッションユニット４０にそれぞれ接続される別々の油圧アクチュエータ４２を有し、それぞれ単独に制御可能としている。

各リヤクッションユニット４０の両端は、自在継ぎ手４３を介して車体フレーム１１の後端左右及びスイングユニット１６に連結された軸部１９に装着されている。自在継ぎ手４３は連結部分が全方向に動作可能な継ぎ手であるので、各リヤクッションユニット４０は車体フレーム１１及びスイングユニット１６の軸部１９に対して全方向に回転可能（揺動自在）に結合される。

上述したように、スイングユニット１６は弾性体５０を介して車体フレーム１１に連結されているので、左右に配置された各リヤクッションユニット４０のクッション長（荷重）を制御することで、車体フレーム１１及びスイングユニット１６の軸部１９に対して全方向に回転（揺動）し、バネ上の車体（車体フレーム１１）部分を直立状態に維持するように構成されている。

ヘッドパイプ１２の前方側には、左右方向軸における加速度を検知する左右方向軸加速度センサ（車体傾斜角検出手段）１と、左右方向軸における角速度を検知する左右方向角速度センサ（車体傾斜角速度検出手段）２が設置されている。
また、フロントフォーク１３の先端に、速度を検出する車輪速センサ３が装着されている。この車輪速センサ３は、自動二輪車１０の停止状態を検出する停止状態検出手段としも利用される。

各リヤクッションユニット４０は、図３に示すように、シリンダ部４４と、シリンダ部４４内を摺動するピストン部４５と、シリンダ部４４から伸長する軸部４６と、軸部４６の先端に固定される支持部４７と、シリンダ部４４と支持部４７との間に装着された緩衝バネ部４８とから構成されている。ピストン部４５から伸びるロッド部４９の上方先端部は自在継ぎ手４３を介して車体フレーム１１に連結され、支持部４７の下方先端部は自在継ぎ手４３を介してスイングユニット１６に設けた軸部１９に連結されている。

油圧アクチュエータ４２は、オイルが貯蔵されるタンクＴと、タンクＴから供給先にオイルを供給するためのポンプＰと、リヤクッションユニットの４０シリンダ部４４内にオイルを供給するための電磁弁である昇圧バルブ４と、シリンダ部４４からオイルを排出するための電磁弁である減圧バルブ５とにより油圧回路が構成されている。昇圧バルブ４及び減圧バルブ５は、電気信号（後述するバルブＯＮ時間の信号）により弁の開閉が行われ、通常の状態（通電がない状態）では弁が「閉」となっている。

リヤクッション制御手段４１は、図４のブロック図に示すように、傾斜情報検出手段としての左右方向軸加速度センサ（車体傾斜角検出手段）１及び左右方向軸角速度センサ（車体傾斜角速度検出手段）２と、停止状態検出手段としての車輪速センサ３で検出された各信号が入力され、左右の各リヤクッションユニット４０，４０の昇圧バルブ４及び減圧バルブ５をそれぞれ制御することが行われる。

すなわち、リヤクッション制御手段４１では、車輪速センサ３で検出された信号により車体が停止状態であると判断した場合に、図５のフローチャートに示すように、左右方向軸加速度センサ１で検出された信号から鉛直方向に対して傾斜する車体傾斜角θを演算し（ステップ１０１）、左右方向軸角速度センサ２から検出された信号から車体傾斜角速度dθを演算する（ステップ１０２）。ここにおいて、左側へ車体が傾斜する場合を、θ＞０とする。

次に、車体傾斜角θ及び車体傾斜角速度dθから次式により、左右のリヤクッションユニット４０を動作させるためのクッション荷重演算（油圧演算）の算出が行われる（ステップ１０３）。
R_SUS=PR×θ＋DR×dθ （右側）
L_SUS=PL×θ＋DL×dθ （左側）
式中、PR，DR，PL，DLは、制御を行うための係数である。

続いて、「θ＞０」が成立するか否かの判断を行う（ステップ１０４）。
「θ＞０」であれば左側への傾斜であるため左側のリヤクッションユニットの昇圧バルブのＯＮ時間、又は、右側のリヤクッションユニットの減圧バルブのＯＮ時間を次式で演算する（ステップ１０５）。
L_Valve_up=KL1×L_SUS
（左側のリヤクッションユニットの昇圧バルブＯＮ時間演算）
R_Valve_dw=KR2×R_SUS
（右側のリヤクッションユニットの減圧バルブＯＮ時間演算）

「θ＞０」でなければ右側への傾斜であるため右側のリヤクッションユニットの昇圧バルブのＯＮ時間と、左側のリヤクッションユニットの減圧バルブのＯＮ時間をそれぞれ次式で演算する（ステップ１０６）。
R_Valve_up=KR1×R_SUS
（右側のリヤクッションユニットの昇圧バルブＯＮ時間演算）
L_Valve_dw=KR2×L_SUS
（右側のリヤクッションユニットの減圧バルブＯＮ時間演算）
式中、KR1，KR2は、右側クッション用バルブ係数であり、KL1，KL2は、左側クッション用バルブ係数である。

そして、各バルブのＯＮ時間に応じた電気信号がリヤクッション制御手段４１から各バルブへ供給されることで、左右の各リヤクッションユニット４０の制御が行われる。
すなわち、車体が左側に傾斜している場合は、左側のリヤクッションユニット４０の昇圧バルブ４へのＯＮ時間信号により、昇圧バルブ４の開（減圧バルブ５が閉）制御が行われ、ポンプＰを介してシリンダ部４４内にオイルが供給されることで、ピストン４５を押し上げる荷重が増加してピストン４５が上方に摺動され、左側のリヤクッションユニット４０のクッション長をアップ動作させる。または、右側のリヤクッションユニット４０の減圧バルブ５へのＯＮ時間信号により、減圧バルブ５の開（昇圧バルブ４が閉）制御が行われ、シリンダ部４４内のオイルが排出されて、ピストン４５の位置が下降し、右側のリヤクッションユニット４０のクッション長をダウン動作させる。

逆に、車体が右側に傾斜している場合は、右側のリヤクッションユニット４０の昇圧バルブ４へのＯＮ時間信号により、昇圧バルブ４の開（減圧バルブ５が閉）制御が行われ、ポンプＰを介してシリンダ部４４内にオイルが供給されることで、ピストン４５を押し上げる荷重が増加してピストン４５が上方に摺動され、右側のリヤクッションユニット４０のクッション長をアップ動作させる。または、左側のリヤクッションユニット４０の減圧バルブ５へのＯＮ時間信号により、減圧バルブ５の開（昇圧バルブ４が閉）制御が行われ、シリンダ部４４内のオイルが排出されて、ピストン４５の位置が下降し、左側のリヤクッションユニット４０のクッション長をダウン動作させる。

上述の例によれば、クッション荷重演算（油圧演算）を行う場合に、左右方向軸角速度センサ２から検出された信号である車体傾斜角速度dθの項を設けることにより、リヤクッションユニットのクッション長を動作させる際に、振動（ハンチング）を抑えて滑らかな制御が可能となる。

また、左右方向軸角速度センサ２から直接車体傾斜角速度dθを得ることができるので、角速度を加速度センサ１から演算する必要がなく、リヤクッションユニット４０の制御に対する応答性の向上を図ることができる。

次に、図６（ａ）（ｂ）を参照しながら、上述した構造のリヤクッション制御による車体の直立を補助する動作について説明する。
車両の停車時において、車体が左右方向に傾斜又は傾斜動作をした場合、傾斜している側のリヤクッションユニット４０の長さを長くする（又は荷重を上げる）か、あるいは、傾斜していない側のリヤクッションユニット４０の長さを短くする（又は荷重を下げる）かを行うことにより、バネ上車体重量の多くを傾斜側で分担し支えることにより、バネ上が直立状態に近づくようにする。
例えば図６（ａ）のように、車体が左方向に角度θだけ傾斜した場合は、車体が倒れようとするモーメントＴ（接地点廻りの回転トルク）は、バネ上重量をＭ、バネ上重心と接地点とのずれ量をＬとした場合、下記の式で表される。
Ｔ＝Ｍ×sinθ×Ｌ

この状態で、傾斜している側（左側）のリヤクッションユニット４０の長さを長くする（又は荷重を上げる）制御を行うことにより（Ｆ1＞Ｆ2）、自在継ぎ手４３を介して連結されたリヤクッションユニット４０が動作することにより、バネ上車体重量の多くを傾斜側で分担し支えることができる（図６（ｂ））。
その結果、弾性体５０を介して車体フレーム１１に対してスイングユニット１６等のバネ下部分が連結されているので、バネ上を直立状態に近づけることができ、重心は直立時の位置に近くなる（バネ上重心と接地点とのずれ量がＬ´となる）。
この時、車体が倒れようとするモーメントはＴ´＝Ｍ×sinθ×Ｌ´となり、Ｌ´＜Ｌであるので、補助前のモーメントＴ＝Ｍ×sinθ×Ｌより小さくなり、車体の直立を保持しようとするライダーの負担を軽くすることができる。

上述したリヤクッションユニットを備えた自動二輪車によれば、停車時の直立補助が行われることで、車体が傾いた状態の時のライダーが車体を支える負担を少なくするので、気遣い少なく停車することができる。また、停車時の直立補助が行われることで、停車時に傾斜している状態から直立状態に戻り易くするので、発進時の気遣いを少なくすることができ、車体操作性の向上を図ることができる。

また、補助輪や幅広タイヤを使用することなく、リヤクッションユニットと部材結合部（自在継ぎ手で連結する構成）の仕様変更だけで実施できるため、一般的二輪車に適応可能であり、動力性能や軽快性の低下を少なくして停車時の直立補助を行うことができる。

１…左右方向軸加速度センサ、 ２…左右方向軸角速度センサ、 ３…車輪速センサ、 ４…昇圧バルブ、 ５…減圧バルブ、 １０…自動二輪車、 １１…車体フレーム、 １６…スイングユニット、 １６ａ…ピボット軸、 １７…後輪、 １９…軸部、 ２１…連結板、 ４０…リヤクッションユニット、 ４１…リヤクッション制御手段、 ４２…油圧アクチュエータ、 ４３…自在継ぎ手、 ５０…弾性体。

Claims (7)

1. 車体フレーム（１１）を有する車体と、前記車体に連結して後輪（１７）を支持するスイングユニット（１６）とを備えた自動二輪車（１０）において、
   前記後輪（１７）を挟む左右位置の前記車体と前記スイングユニット（１６）との間に両端が自在継ぎ手（４３）を介して装着された左右一対のリヤクッションユニット（４０）と、
   前記車体の傾斜状態を検出する傾斜状態検出手段と、
   前記傾斜状態検出手段で検出した傾斜状態に基づいて前記各リヤクッションユニット（４０）を制御して前記車体を直立状態に維持するリヤクッション制御手段（４１）とを備え、
   前記スイングユニット（１６）は弾性体（５０）を介して前記車体に結合して成る
   ことを特徴とする自動二輪車。
2. 前記リヤクッション制御手段（４１）は、前記リヤクッションユニット（４０）の長さを制御する請求項１に記載の自動二輪車。
3. 前記リヤクッション制御手段（４１）は、前記リヤクッションユニット（４０）の荷重を制御する請求項１に記載の自動二輪車。
4. 前記リヤクッション制御手段（４１）は油圧アクチュエータ（４２）を備えた請求項１に記載の自動二輪車。
5. 前記車体の停止状態を検出する停止状態検出手段を備え、前記リヤクッション制御手段（４１）は、前記停止状態検出手段で停止状態を検出した時に前記リヤクッションユニット（４０）の制御を行う請求項１に記載の自動二輪車。
6. 前記停止状態検出手段は車輪速センサ（３）である請求項５に記載の自動二輪車。
7. 前記傾斜状態検出手段は、前記車体の傾斜の左右方向における加速度を検出する左右方向軸加速度センサ（１）と、前記車体の傾斜の左右方向における角速度を検出する左右方向軸角速度センサ（２）を備えて成る請求項１に記載の自動二輪車。

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