JP5306874B2 - スイングアーム装置 - Google Patents

Description

本発明は，スイングアームとドライブシャフトとを有する自動二輪車等の車両に用いられるスイングアーム装置に関するものである。

従来，例えば特許文献１に見られるように，車体フレ―ム（１）に設けたピボット軸（６）で上下方向に揺動可能に支持され，駆動輪（５）を回転可能に支持するスイングアーム（１０）と、車体フレ―ム（１）に取り付けたエンジン（７）と駆動輪（５）との間に設けられ，エンジン（７）から駆動輪（５）へ駆動力を伝達するドライブシャフト（１５）と、車体フレーム（１）とスイングアーム（１０）とを弾性的に連結するクッション（１３）と，を備えたスイングアーム装置が知られている。

特開２００８−１６２５０２号公報

上述した従来のスイングアーム装置では，クッション（１３）の上端を支持するクッション支持部が，ピボット軸（６）に対し，上方に大きく離れた位置に配置されていた。このため，高強度・高剛性が要求されるスイングアーム（１０）におけるピボット軸（６）回りと，同じく高強度・高剛性が要求される車体フレーム（１）におけるクッション支持部とをそれぞれ個別に高強度・高剛性化を図る必要があった。したがって，重量増加が避けられないという課題を有していた。
本発明の目的は，上記課題を解決し，軽量化を図ることができるスイングアーム装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のスイングアーム装置は，車体フレ―ムに設けたピボット軸で上下方向に揺動可能に支持され，駆動輪を回転可能に支持するスイングアームと、前記車体フレ―ムに取り付けたエンジンと前記駆動輪との間に設けられ，エンジンから駆動輪へ駆動力を伝達するドライブシャフトと、前記スイングアームを弾性的に支持するクッションと，を備えたスイングアーム装置であって，
前記ドライブシャフトの中心軸を、車体を側方から見たときに、前記ピボット軸と前記駆動輪のアクスル軸とを結ぶ線の下側に配置するとともに，前記スイングアームを、前記ドライブシャフトを囲む第１アームと，車体の左右方向に関して前記第１アームの反対側に配置した第２アームとで構成して、これら第１アームと第２アームとを，前記ピボット軸と前記駆動輪との間に位置する連結部で連結し，
前記クッションの下端を，リンク機構を介して，前記連結部の下面から下方へ突出して設けたリンク支持部に連結するとともに，前記スイングアームの上面における前記ピボット軸近傍に，前記クッションの上端を支持するクッション支持部を設け、
前記ピボット軸と前記駆動輪のアクスル軸とを結ぶ線から前記連結部の上面までの高さ方向の距離より前記ピボット軸と前記駆動輪のアクスル軸とを結ぶ線から前記連結部の下面までの高さ方向の距離を長くしたことを特徴とする。
このスイングアーム装置によれば，
スイングアームを、ドライブシャフトを囲うように設けたこと，
スイングアームを，前記ドライブシャフトを囲む第１アームと，車体の左右方向に関して第１アームの反対側に配置した第２アームとで構成して、これら第１アームと第２アームとを，ピボット軸と駆動輪との間に位置する連結部で連結したこと，
クッションの下端を，リンク機構を介して，前記連結部の下面から下方へ突出して設けたリンク支持部に連結するとともに，前記スイングアームの上面におけるピボット軸近傍に，クッションの上端を支持するクッション支持部を設けたこと，
によって，スイングアーム全体の強度および剛性を向上させることができる。
特に，ドライブシャフトの中心軸を、車体を側方から見たときに、ピボット軸と駆動輪のアクスル軸とを結ぶ線の下側に配置して，相対的にピボット軸がドライブシャフトの上方に配置される構成とし，かつ，クッションの下端を，リンク機構を介して，前記連結部の下面から下方へ突出して設けたリンク支持部に連結することで，クッションの配置スペースを確保しつつ，クッションの上端を支持するクッション支持部をスイングアームの上面におけるピボット軸近傍に設けることを可能とし，これによって，高強度・高剛性が要求される，スイングアームにおけるピボット軸回りと，クッション支持部とを近づけて配置することを可能とし，高強度・高剛性化が必要な両者間の間隔を狭めることでスイングアーム装置，ひいては車両全体の軽量化を図ることが可能となった。
また、前記ピボット軸と前記駆動輪のアクスル軸とを結ぶ線から前記連結部の上面までの高さ方向の距離より前記ピボット軸と前記駆動輪のアクスル軸とを結ぶ線から前記連結部の下面までの高さ方向の距離を長くしたので、スイングアームの捩れ中心を、高さ方向でピボット軸寄りに近づけることができる。スイングアームの捩れ中心を、ピボット軸寄りに近づけることで，車両の操縦性を向上させることができる。
望ましくは，前記連結部と前記第１アームとの接続部は，前記ドライブシャフトと同じ高さに配置する。
このように構成すると，スイングアーム全体の強度および剛性を一層向上させることができる。
また望ましくは，前記リンク機構は，互いに揺動自在に連結された第１腕部材と第２腕部材とを有する構成とし，第１腕部材は、車体フレームから第１揺動軸を介して前記リンク支持部側へ向けて延ばして設け，前記第２腕部材は、前記リンク支持部から第２揺動軸を介して前記第１揺動軸側へ延ばして設け、
前記クッションは、ダンパとスプリングとを有するクッションユニットで構成され、
前記第１腕部材は、前記クッションの車幅方向外側に位置し、側面視において、前記スプリングと重なる構成とする。
このように構成すると，クッションの配置スペースを良好に確保することができる。
また望ましくは，前記リンク機構は，互いに揺動自在に連結された第１腕部材と第２腕部材とを有する構成とし，第１腕部材は、車体フレームから第１揺動軸を介して前記リンク支持部側へ向けて延ばして設け，前記第２腕部材は、前記リンク支持部から第２揺動軸を介して前記第１揺動軸側へ延ばして設ける。
このように構成すると，クッションの配置スペースを良好に確保することができる。

本発明に係るスイングアーム装置の一実施の形態を用いた車両の一例を示す左側面図。 スイングアーム装置を示す側面図。 は同じく部分断面図。 同じく部分切断平面図。 図２におけるＶ−Ｖ断面図。 図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図。 図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 （ａ）（ｂ）は作用説明図。

以下，本発明に係るスイングアーム装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るスイングアーム装置の一実施の形態を用いた車両の一例を示す左側面図である。
この実施の形態の車両１０は後輪駆動の自動二輪車であり，車体をなすフレーム（車体フレーム）１１を有している。このフレーム１１の前端を構成するヘッドパイプ１２に操舵自在にフロントフォーク１３が取付けられ，このフロントフォーク１３の上部にバーハンドル１４が取付けられている。フロントフォーク１３の下端に前輪１５が回転自在に取り付けられている。フレーム１１にはエンジン１６が固定されている。フレーム１１の後部には，スイングアーム２０がピボット軸１７で上下スイング自在に取り付けられており，このスイングアーム２０の後端部に駆動輪である後輪１８が回転可能に取り付けられている。後輪１８は，エンジン１６との間に配置されたドライブシャフト３０を介して駆動される。

図２はこの実施の形態のスイングアーム装置を示す側面図，図３は同じく部分断面図，図４は同じく部分切断平面図，図５は図２におけるＶ−Ｖ断面図，図６は図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図，図７は図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
先ず，このスイングアーム装置の基本構成について説明する。
このスイングアーム装置は，車体フレ―ム１１に設けたピボット軸１７で上下方向に揺動可能に支持され，駆動輪１８を回転可能に支持するスイングアーム２０と、車体フレ―ム１１に取り付けたエンジン１６と駆動輪１８との間に設けられ，エンジン１６から駆動輪１８へ駆動力を伝達するドライブシャフト３０と、スイングアーム２０を弾性的に支持するクッション４０とを備えている。

図３に示すように，ドライブシャフト３０の中心軸３０ｃは、車体を側方から見たときに、ピボット軸１７と駆動輪１８のアクスル軸１８ａとを結ぶ線Ａの下側に配置するとともに，スイングアーム２０は、ドライブシャフト３０を囲うように構成してある。
図４に示すように，スイングアーム２０は，ドライブシャフト３０を囲む第１アーム２１と，車体の左右方向に関して第１アーム２１の反対側（図では右側）に配置した第２アーム２２とで構成して、これら第１アーム２１と第２アーム２１とを，ピボット軸１７と駆動輪１８との間に位置する連結部２３で連結した構成である。

図２〜図４に示すように，クッション４０の下端４１は，リンク機構５０を介して，スイングアーム２０における連結部２３の下面２３ｃから下方へ突出して設けたリンク支持部２４に連結するとともに，スイングアーム２０の上面２０ｂにおけるピボット軸１７近傍に，クッション４０の上端４２を支持するクッション支持部２５を設けてある。
スイングアーム２０における連結部２３と第１アーム２１との接続部２３ｊは，ドライブシャフト３０と同じ高さに配置されている。

図３に示すように，ピボット軸１７と駆動輪１８のアクスル軸１８ａとを結ぶ線Ａから連結部２３の上面２３ｂまでの高さ方向の距離Ｌ１より，ピボット軸と駆動輪のアクスル軸とを結ぶ線Ａから連結部２３の下面２３ｄまでの高さ方向の距離Ｌ２を長くしてある。
リンク機構５０は，ピン５３で互いに揺動自在に連結された第１腕部材５１と第２腕部材５２とを有している。第１腕部材５１は、車体フレーム１１から第１揺動軸５１ａを介して前記リンク支持部２４側へ向けて延ばして設け，第２腕部材５２は、前記リンク支持部２４から第２揺動軸５２ａを介して第１揺動軸５１ａ側へ延ばして設けてある。

以下，各部について順次詳しく説明する。
図２〜図４に示すように車体フレーム１１の後部には，左右一対のピボットプレート１１ｐが設けられており，図４に示すように，これらピボットプレート１１ｐ間にピボット軸１７がボルトナット１１ｂで締結されて固定されている。

スイングアーム２０は，第１アーム２１，第２アーム２２の前端部２１ｆ，２２ｆがピボット軸１７に対して回動可能に支持されている。
図５〜図７に示すように，スイングアーム２０は中空体であり，第１アーム２１，第２アーム２２の前部には，それぞれの内部空間を上下に仕切るとともに剛性を高めるための仕切板２１ｂ，２２ｂ部が一体に設けられている。第１アーム２１において仕切板２１ｂで仕切られた下方の空間２１ｓにドライブシャフト３０が挿通される。

図２，図３に示すように，第１アーム２１の下部空間２１ｓにおける前方は切り欠かれており，この切り欠き部２１ｄおよびドライブシャフト３０の前端は，合成樹脂製の筒状カバー２１ｃで覆われている。カバー２１ｃは合成樹脂製であるから，スイングアーム２０の軽量化を図ることができる。また，上記切り欠き部２１ｄを設けたことで，スイングアーム２０における下側の剛性を低下させ，スイングアーム２０の捩れ中心を、高さ方向でピボット軸１７寄り（ピボット軸１７と駆動輪１８のアクスル軸１８ａとを結ぶ線Ａ寄り）に近づけることができ、適切な捩れ特性を設定することが可能となる。なお，図４において２１ｈはスイングアーム２０の前部に設けた，前記カバー２１ｃの前部を止める締結穴、図４および図７において２１ｇは，スイングアーム２０の中間部に開け前述したカバ―２１ｃの後部を止める締結穴である。

図３に示すように，エンジン１６の出力軸（または該出力軸に接続された動力伝達軸）１６ｓの後端に，自在継手１６Ｕが設けられ，この自在継手１６Ｕを介してドライブシャフト３０の先端３１がエンジン１６の出力軸１６ｓに接続されている。なお，１６ｂはエンジン１６と第１アーム２１の先端との間に設けられたブーツである。

ドライブシャフト３０の後端３２は軸長可変機構３３を介してドライブギヤ６１に接続されている。図示の軸長可変機構３３はトリポード形等速ジョイントを利用しているが，これに限定されず，ボールスプラインすべり継手、クロスグル―ブ形継手などでもよく、スライド機能を有する継手であればその構造は限定されない。
図３，図４に示すように，スイングアーム２０の後端部２０Ｒには，内部に駆動輪１８のアクスル軸１８ａを有するギヤボツクス６０が設けられている。このギヤボックス６０に上記ドライブギヤ６１と，これに噛み合うドリブンギヤ６２が設けられている。

アクスル軸１８ａはギヤボックス６０に回転可能に支持されており，ドリブンギヤ６２はアクスル軸１８ａに固定されている。アクスル軸１８ａの端部には，駆動輪１８のハブ１８ｈがボルト１８ｂでブレーキディスク１８ｄとともに締結固定されている。
したがって，エンジン１６の動力は，自在継手１６Ｕ，ドライブシャフト３０，軸長可変機構３３，ドライブギヤ６１，ドリブンギヤ６２，およびアクスル軸１８ａを介して駆動輪１８へ伝達され，駆動輪１８が駆動される。

主として図２に示すように，クッション４０は，ダンパ４０ｄとスプリング４０ｓとを有するクッションユニットで構成されている。クッション４０の下端４１はボルト４３で上記第２腕部材５２に回動可能に連結され，クッション４０の上端４２はボルト４４でスイングアーム２０上面に設けたクッション支持部２５に回動可能に連結される。
クッション支持部２５は図４に示すように，第１アーム２１と第２アーム２２とから上方に向けて一体に相対向して構成され，その上端に設けたボルト挿通穴２５ｂにボルト４４が挿通されて一対のクッション支持部２５間に該ボルト４４が横架され，そのボルト４４にクッション４０の上端４２が回動可能に連結される。

リンク機構５０は，ピン５３で互いに揺動自在に連結された第１腕部材５１と第２腕部材５２とを有している。第１腕部材５１は、左右一対の部材であり，車体フレーム１１から第１揺動軸５１ａを介して前記リンク支持部２４側へ向けて延ばして設けられている。第２腕部材５２は、側面視略三角形，平面視コ字形をなし，前記リンク支持部２４から第２揺動軸５２ａを介して第１揺動軸５１側へ延ばして設けてある。
リンク機構５０は，スイングアーム２０が揺動した際，ピボット軸１７に対する，クッション４０上端４２の支持部であるクッション支持部２５の移動量に対して，クッション４０下端４１の支持部（図示のものは第２腕部材５２に対する支持部４３）の移動量の方が大きくなるような機構であれば，任意の機構を採用し得る。

以上のようなスイングアーム装置によれば次のような作用効果が得られる。
（ａ）スイングアーム２０を、ドライブシャフト３０を囲うように設けたこと，
スイングアームを，ドライブシャフト３０を囲む第１アーム２１と，車体の左右方向に関して第１アーム２１の反対側に配置した第２アーム２２とで構成して、これら第１アーム２１と第２アーム２２とを，ピボット軸１７と駆動輪１８との間に位置する連結部２３で連結したこと，
クッション４０の下端４１を，リンク機構５０を介して，連結部２３の下面２３ｃから下方へ突出して設けたリンク支持部２４に連結するとともに，スイングアーム２０の上面２０ｂにおけるピボット軸近傍に，クッション４０の上端４２を支持するクッション支持部２５を設けたこと，
によって，スイングアーム２０全体の強度および剛性を向上させることができる。
特に，ドライブシャフト３０の中心軸３０ｃを、車体を側方から見たときに、ピボット軸１７と駆動輪１８のアクスル軸１８ａとを結ぶ線Ａの下側に配置して，相対的にピボット軸１７がドライブシャフト３０の上方に配置される構成とし，かつ，クッション４０の下端４１を，リンク機構５０を介して，連結部２３の下面２３ｃから下方へ突出して設けたリンク支持部２４に連結することで，クッション４０の配置スペースを確保しつつ，クッション４０の上端４２を支持するクッション支持部２５をスイングアーム２０の上面２０ｂにおけるピボット軸近傍に設けることを可能とし，これによって，高強度・高剛性が要求される，スイングアーム２０におけるピボット軸１７回り（先端部２１ｆ，２２ｆ）と，クッション支持部２５とを近づけて配置することを可能とし，高強度・高剛性化が必要な両者間の間隔を狭めることでスイングアーム装置，ひいては車両全体の軽量化を図ることが可能となった。

（ｂ）スイングアーム２０における連結部２３と第１アーム２１との接続部２３ｊは，ドライブシャフト３０と同じ高さに配置したので，スイングアーム２０全体の強度および剛性を一層向上させることができる。
（ｃ）ピボット軸１７と駆動輪１８のアクスル軸１８ａとを結ぶ線Ａから連結部の２３上面２３ｂまでの高さ方向の距離Ｌ１よりピボット軸と駆動輪のアクスル軸とを結ぶ線Ａから連結部２３の下面２３ｃまでの高さ方向の距離Ｌ２を長くしてあるので，スイングアーム２０の捩れ中心を、高さ方向でピボット軸１７寄り（ピボット軸１７と駆動輪１８のアクスル軸１８ａとを結ぶ線Ａ寄り）に近づけることができる。スイングアーム２０の捩れ中心を、ピボット軸１７寄りに近づけることで，車両の操縦性を向上させることができる。

この点について，図８を参照して，さらに説明する。
図８（ａ０）〜（ａ２）（ｂ０）〜（ｂ２）はそれぞれ車両の駆動輪１８を後方から見た図であり，ピボット軸１７の中心１７ａの高さに対するスイングアームの捩れ中心２０ａの高さの位置関係によって、スイングアーム２０の捩れ特性に差が出ることを説明する図である。

図８（ａ０）に示すように，ピボット軸１７の中心線１７ａ（図４参照）の高さとスイングアーム２０の捩れ中心２０ａの高さとが―致している場合，図（ａ１）（ａ２）に示されるように、左右のコ―ナリング時には、駆動輪１８は、スイングアーム２０の捩れ中心２０ａを軸に傾動することになる。この場合，車両後方から見たピボット軸１７の左右方向への傾動中心，すなわち車体の左右への傾動中心と，駆動輪（後輪）１８の左右方向への傾動中心とが一致しているので，車両の操縦性が向上する。

一方，図８（ｂ０）に示すように，ピボット軸１７の中心線１７ａの高さに対し、スイングアーム２０の捩れ中心２０ａの高さが一致していない場合，図（ｂ１）（ｂ２）に示されるように、左右のコ―ナリング時には、駆動輪１８は、車両後方から見たピボット軸１７の左右方向への傾動中心１７ａから離間した位置にあるスイングアーム２０の捩れ中心２０ａを軸に傾動することとなる。この場合，車体の左右への傾動中心と，駆動輪（後輪）１８の左右方向への傾動中心とが離間しているため，車両の操縦性が低下する。
この実施の形態では，スイングアーム２０の捩れ中心を、高さ方向でピボット軸１７寄りに近づけることができるので，車両の操縦性を向上させることができる。

（ｄ）リンク機構５０は，互いに揺動自在に連結された第１腕部材５１と第２腕部材５２とを有する構成とし，第１腕部材５１は、車体フレーム１１から第１揺動軸５１ａを介してリンク支持部２４側へ向けて延ばして設け，第２腕部材５２は、リンク支持部２４から第２揺動軸５２ａを介して第１揺動軸５１ａ側へ延ばして設けたので，クッション４０の配置スペースを良好に確保することができる。

以上，本発明の実施の形態について説明したが，本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく，本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。

１０ 車両
１１ 車体フレ―ム
１７ ピボット軸
１８ 駆動輪
２０ スイングアーム
１６ エンジン
３０ ドライブシャフト
４０ クッション
２１ 第１アーム
２２ 第２アーム
２３ 連結部
５０ リンク機構
２４ リンク支持部
２５ クッション支持部
５１ 第１腕部材
５２ 第２腕部材

Claims (4)

1. 車体フレ―ム（１１）に設けたピボット軸（１７）で上下方向に揺動可能に支持され，駆動輪（１８）を回転可能に支持するスイングアーム（２０）と、前記車体フレ―ム（１１）に取り付けたエンジン（１６）と前記駆動輪（１８）との間に設けられ，エンジン（１６）から駆動輪（１８）へ駆動力を伝達するドライブシャフト（３０）と、前記スイングアーム（２０）を弾性的に支持するクッション（４０）と，を備えたスイングアーム装置であって，
   前記ドライブシャフト（３０）の中心軸を、車体を側方から見たときに、前記ピボット軸（１７）と前記駆動輪（１８）のアクスル軸（１８ａ）とを結ぶ線（Ａ）の下側に配置するとともに，前記スイングアーム（２０）を、前記ドライブシャフト（３０）を囲む第１アーム（２１）と，車体の左右方向に関して前記第１アーム（２１）の反対側に配置した第２アーム（２２）とで構成して、これら第１アーム（２１）と第２アーム（２２）とを，前記ピボット軸（１７）と前記駆動輪（１８）との間に位置する連結部（２３）で連結し，
   前記クッション（４０）の下端を，リンク機構（５０）を介して，前記連結部（２３）の下面から下方へ突出して設けたリンク支持部（２４）に連結するとともに，前記スイングアーム（２０）の上面における前記ピボット軸（１７）近傍に，前記クッション（４０）の上端を支持するクッション支持部（２５）を設け、
   前記ピボット軸（１７）と前記駆動輪（１８）のアクスル軸（１８ａ）とを結ぶ線（Ａ）から前記連結部（２３）の上面までの高さ方向の距離（Ｌ１）より前記ピボット軸（１７）と前記駆動輪（１８）のアクスル軸（１８ａ）とを結ぶ線（Ａ）から前記連結部（２３）の下面までの高さ方向の距離（Ｌ２）を長くしたことを特徴とするスイングアーム装置。
2. 前記連結部（２３）と前記第１アーム（２１）との接続部（２３ｊ）は，前記ドライブシャフト（３０）と同じ高さに配置したことを特徴とする請求項１記載のスイングアーム装置。
3. 前記リンク機構（５０）は，互いに揺動自在に連結された第１腕部材（５１）と第２腕部材（５２）とを有する構成とし，第１腕部材（５１）は、車体フレーム（１１）から第１揺動軸（５１ａ）を介して前記リンク支持部（２４）側へ向けて延ばして設け，前記第２腕部材（５２）は、前記リンク支持部（２４）から第２揺動軸（５２ａ）を介して前記第１揺動軸（５１ａ）側へ延ばして設け、
   前記クッション（４０）は、ダンパ（４０ｄ）とスプリング（４０ｓ）とを有するクッションユニットで構成され、
   前記第１腕部材（５１）は、前記クッション（４０）の車幅方向外側に位置し、側面視において、前記スプリング（４０ｓ）と重なることを特徴とする請求項１または２記載のスイングアーム装置。
4. 前記リンク機構（５０）は，互いに揺動自在に連結された第１腕部材（５１）と第２腕部材（５２）とを有する構成とし，第１腕部材（５１）は、車体フレームから第１揺動軸（５１ａ）を介して前記リンク支持部（２４）側へ向けて延ばして設け，前記第２腕部材（５２）は、前記リンク支持部（２４）から第２揺動軸（５２ａ）を介して前記第１揺動軸側へ延ばして設けたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のスイングアーム装置。

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