JP5663360B2 - 鞍乗り型車両の前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、鞍乗り型車両の前部構造の改良に関する。

二輪車では、一般に、車体フレームの前部にヘッドパイプが設けられ、このヘッドパイプに回転可能にステアリング部材が取付けられ、操向ハンドルの操作により前輪が左又は右へ転舵される（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

具体的には、特許文献１の図１に示されるように、車体フレーム（１１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）の前部（１１ｂ）から、図示せぬステアリング軸が立てられ、このステアリング軸にステアリング部材（１２ａ）が回転自在に取付けられる。このステアリング部材（１２ａ）の上端に操向ハンドル（１２ｂ）が固定され、ステアリング部材（１２ａ）の高さ方向途中からアッパリンク（１３ｃ）が車両前方へ延ばされ、このアッパリンク（１３ｃ）の先端からフォーク部材（１３ａ）が下げられ、このフォーク部材（１３ａ）の下端に前輪（１４）の車軸（１４ａ）が軸支される。

操向ハンドル（１２ｂ）を左又は右へ回すと、ステアリング部材（１２ａ）が回転し、アッパリンク（１３ｃ）及びフォーク部材（１３ａ）を旋回させ、結果、前輪（１４）がステアリング軸線（Ｓ）を中心に転舵される。

ステアリング部材（１２ａ）を支えるステアリング軸（図示せぬ）は、車体フレーム（１１）の前部（１１ｂ）から起立された片持ち軸となる。片持ち軸であるため、上端に最大撓みが発生する。撓みを抑えるために、片持ち軸の外径を増大する必要があり、ステアリング部材（１２ａ）も外径が大きくなり、外観性に影響が出るとともに、車体重量の増加の要因となる。

車体の軽量化が求められるため、ステアリング軸の小径化が求められる。

国際公開００／６１４２７号パンフレット

本発明は、ステアリング軸が車体フレームの前部から起立し、ステアリング軸にステアリング部材が回転自在に取付けられる構造において、ステアリング軸を小径にすることができる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、前部からステアリング軸が延びている車体フレームと、下部に前輪が回転自在に取付けられるフォーク部材と、このフォーク部材の上部に連結されると共に前記ステアリング軸に回転自在に取付けられるステアリング部材と、を備える鞍乗り型車両の前部構造において、前記車体フレームから上板部材が延ばされ、この上板部材で前記ステアリング軸の先端を支え、ステアリング部材は、上側ベアリングと下側ベアリングを介してステアリング軸に軸支され、これらのベアリングは、ステアリング軸にねじ込む予圧付与ナットで上側ベアリングの内輪を下側ベアリング側へ押すことで、予圧が付与され、上板部材は、雌ねじ部を有し、この雌ねじ部に筒型ボルトがねじ込まれ、この筒形ボルトは、ステアリング軸に被せつつ下面が予圧付与ナットに当たるまでねじ込まれ、予圧付与ナットとは別にステアリング軸にねじ込むロックナットで回り止め処置が施されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、筒型ボルトの与圧ナットへの当該位置にて、筒型ボルトの上部鍔と上板部材との間に隙間が設けられるようにしたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、車体フレームの前部にクッションユニットの上端を支持するクッションブラケットが取付けられ、このクッションブラケットに上板部材が締結されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、前部からステアリング軸が延びている車体フレームと、下部に前輪が回転自在に取付けられるフォーク部材と、このフォーク部材の上部に連結されると共にステアリング軸に回転自在に取付けられるステアリング部材とを備える鞍乗り型車両の前部構造において、車体フレームから上板部材が延ばされ、この上板部材でステアリング軸の先端を支え、ステアリング部材は、上側ベアリングと下側ベアリングを介してステアリング軸に軸支され、これらのベアリングは、ステアリング軸にねじ込む予圧付与ナットで上側ベアリングの内輪を下側ベアリング側へ押すことで、予圧が付与され、上板部材は、雌ねじ部を有し、この雌ねじ部に筒型ボルトがねじ込まれ、この筒形ボルトは、ステアリング軸に被せつつ下面が予圧付与ナットに当たるまでねじ込まれ、予圧付与ナットとは別にステアリング軸にねじ込むロックナットで回り止め処置が施されている。
先ず、車体フレームの前部から延ばしたステアリング軸の先端を、車体フレームから延ばした上板部材で支えるようにした。
ステアリング軸が両端で支持されるため、ステアリング軸の撓み剛性及び曲げ剛性を高めることができ、ステアリング軸の小径化が可能となる。
すなわち、ステアリング軸が車体フレームの前部から起立し、ステアリング軸にステアリング部材が回転自在に取付けられる構造において、ステアリング軸を小径にすることができる。
又請求項１に係る発明では、上板部材とステアリング軸との連結に、筒形ボルトを介在させた。すなわち、上板部材に筒形ボルトをねじ込む。この筒形ボルトの先端が予圧付与ナットに当接するようにして、上板部材を車体フレームに取付ける。筒形ボルトはロックナットにより回り止めを図る。この構成により、上板部材に上下方向の外力を極力加えないようにすることができる。結果、上板部材に上下方向の撓みが発生しないため、上板部材の薄肉化、軽量化が図れると共に強固に上板部材にステアリング軸の先端を連結することができる。

請求項２に係る発明では、筒型ボルトの与圧ナットへの当該位置にて、筒型ボルトの上部鍔と上板部材との間に隙間が設けられるようにしたので、隙間により筒形ボルトが上板部材を下方に押圧することを確実に防ぐことができる。

請求項３に係る発明では、クッションブラケットに上板部材を締結する。クッションブラケットはクッションユニットの軸力に耐えるような剛性に富んだ部材である。このように強固なクッションブラケットに上板部材を締結すれば、上板部材の変形や振動の発生を抑制することができる。

本発明に係る鞍乗り型車両前部の左側面図である。 図１の要部拡大図である。 図２の３矢視図である。 乗車１Ｇ状態における前輪懸架装置の模式図である。 クッションユニットが伸びきったとき（全伸時）における前輪懸架装置の模式図である。 クッションユニットが完全に縮んだとき（全屈時）における前輪懸架装置の模式図である。 前輪車軸の移動軌跡を示す図である。 ステアリング軸にステアリング部材を取付ける手順を説明する図である。 上板部材及び筒型ボルトを取付ける手順を説明する図である。 ロックナット及び化粧キャップを取付ける手順を説明する図である。 本発明に係る鞍乗り型車両の前部構造の断面図である。

本発明の実施の形態は、図８〜図１１で詳しく述べるが、一緒に用いられる前輪懸架装置の構成及び作用を、先に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、鞍乗り型車両１０は、駆動源としての内燃機関１１を支える車体フレーム１２の前部１３に、前輪懸架装置２０を介して前輪２１を上下揺動可能に且つ転舵可能に備える。
すなわち、操向ハンドル２２に付与される転舵力により、フォーク部材２３を旋回させ、前輪２１を転舵させる。

この鞍乗り型車両１０では、内燃機関１１を冷却するラジエータ１４が内燃機関１１と前輪２１との間に配置される。また、フォーク部材２３の上部前部にブラケット１５が取付けられ、このブラケット１５に前照灯１６やメータ類１７やフロントカウル１８が取付けられ、フロントカウル１８からシールド１９が上方へ延ばされている。

図２に示すように、車体フレーム１２の前部１３にステアリング軸２５が立てられ、このステアリング軸２５に筒状のステアリング部材２６がステアリング軸２５回りに回転可能に嵌められる。ステアリング軸２５の上部（先端）はステアリング部材２６から突出して、車体フレーム１２から延ばした上板部材７２で支えられる。
そして、テアリング部材２６の前部上面２６ａに、操向ハンドル（図１、符号２２）がボルト締結されるため、ステアリング部材２６は操向ハンドルによりステアリング軸２５回りに回転する。

ステアリング部材２６の後部に上部ピボット軸２７が車幅方向（図では表裏方向）に延びる形態で設けられ、この上部ピボット軸２７で上下スイング可能に軸支されるアッパアーム２８が車両前方へ延びている。
アッパアーム２８は、後部が上部ピボット軸２７でステアリング部材２６に連結され、前部が球ジョイント２９で張出し部３１に連結される。この張出し部３１はフォーク部材２３の上端に一体形成される。

上部ピボット軸２７より下位位置にて車体フレーム１２に下部ピボット軸３８が車幅方向（図では表裏方向）に延びる形態で設けられ、この下部ピボット軸３８で上下スイング可能に軸支されるロアアーム４０が車両前方へ延びている。

ロアアーム４０は、軌跡補正リンク機構５０を介してフォーク部材２３に連結される。
軌跡補正リンク機構５０は、ロアアーム４０とフォーク部材２３とを連結するリンク部材４９と、このリンク部材４９を車体フレーム１２に連結するテンションロッド５１とからなる。

そして、リンク取付部４６にリンク部材４９が連結され、クッション取付部４７にクッションユニット４８が連結される。
また、テンションロッド５１は、車両後方下方へ延びるようにして車体フレーム１２の前部１３に上下にスイング可能に軸支される。

リンク部材４９は球ジョイント６１によりフォーク部材２３に連結され、アッパリンク２８も球ジョイント２９によりフォーク部材２３に連結されているため、フォーク部材２３の上下ストロークが可能となる。

フォーク部材２３の上下ストロークに伴って、リンク部材４９は、ロアアーム側連結部５７を中心に揺動する。この揺動の際に、湾曲部５３がロアアーム４０の前部に被さる。言い換えると、相対的に湾曲部５３にロアアーム４０の前部が進入する。結果、ロアアーム４０とリンク部材４９との干渉を回避しつつ、リンク部材４９の揺動量を増大することができる。

図３に示すように、車体フレーム１２にクッションブラケット８４が固定され、このクッションブラケット８４に平面視三角形の上板部材７２がボルト８１で締結される。
クッションブラケット８４に車幅方向に延びるボルト８５にてクッションユニット４８の上部が連結される。

以上の構成からなる鞍乗り型車両の前輪懸架装置２０の作用を次に説明する。
図４は乗車１Ｇ状態（平坦な路面で乗員が乗車した状態）における前輪懸架装置２０の模式図である。フォーク部材２３の上下ストロークに伴って、前輪２１が車体フレーム１２に対して下がるときの作用を説明する。

このときには、アッパアーム２８が上部ピボット軸２７を中心に、図反時計方向に回転する。並行してロアアーム４０が下部ピボット軸３８を中心に、図反時計方向に回転する。
ロアアーム側連結部５７が下がるため、テンションロッド５１は前部ボルト７１を中心に図時計方向に回転し、Ｖ字形状を呈するテンションロッド５１とリンク部材４９のなす角度θは、増加する。結果、球ジョイント６１及び後部ボルト６９は車両前方（図左）へ移動する。

図５は前輪２１が前輪２１Ａに示す位置まで下がった形態（クッションユニットの全伸時に相当）を示す。細線で示す乗車１Ｇ状態の前輪懸架装置２０がクッションユニットの全伸時には、太線で示すようになる。移動後には要素の符号に添え字Ａを付した。
フォーク部材２３は車両前方斜め下へ、ほぼ平行に移動する。結果、前輪車軸６３は６３Ａまで車両前方斜め下へ直線的に移動する。

次に、図４においてフォーク部材２３の上下ストロークに伴って、前輪２１が車体フレーム１２に対して上がるときの作用を説明する。

このときには、アッパアーム２８が上部ピボット軸２７を中心に、図時計方向に回転する。ロアアーム４０が下部ピボット軸３８を中心に、図時計方向に回転する。ロアアーム側連結部５７が上がるため、Ｖ字形状を呈するテンションロッド５１とリンク部材４９のなす角度θは、減少する。結果、球ジョイント６１及び後部ボルト６９は車両後方（図右）へ移動する。

図６は前輪２１が前輪２１Ｂに示す位置まで上がった形態（クッションユニットの全屈時に相当）を示す。細線で示す乗車１Ｇ状態の前輪懸架装置２０がクッションユニットの全屈時には、太線で示すようになる。移動後には要素の符号に添え字Ｂを付した。
フォーク部材２３は、ほぼ真上に移動する。結果、前輪車軸６３は６３Ｂまで上方へほぼ直線的に移動する。

前輪車軸６３の移動軌跡を細かく計算して描いた移動軌跡のグラフを図７に示す。
図７は横軸が車両前後方向における水平移動量を示し、縦軸は上下方向のストローク形態を示し、細線Ａはテレスコピックフォークでの前輪車軸の移動軌跡を示し、細線Ｂはダブルウイッシュボーン構造での前輪車軸の移動軌跡の一例を示す。

太線は、本実施例による前輪車軸６３の移動軌跡を示す。太線で示す前輪車軸６３の移動軌跡は、乗車１Ｇ状態の横線より下の領域（ストロークの初期）では、細線Ａ（テレスコピックフォークの移動軌跡）に近似し、乗車１Ｇ状態の横線より上の領域（ストロークの後半）では、細線Ｂ（ダブルウイッシュボーン構造の移動軌跡の一例）に近似する。

よって、ストロークの初期においてはテレスコピックフォークのような特性を有し、ストロークの後半においては細線Ｂのような軌跡を持つダブルウイッシュボーンのような特性を有する鞍乗り車両の前輪懸架装置が提供される。

次に、鞍乗り型車両の前部構造を、図８〜図１１に基づいて説明する。
図８に示すように、車体フレーム１２の前部１３からステアリング軸２５を上へ延ばす。ステアリング軸２５は、下部を車体フレーム１２にかしめることで固定する。ただし、かしめ結合の他、ねじ結合や溶接で固定することは差し支えない。

ステアリング軸２５は中空部材が望ましい。軽量化が図れるからである。ステアリング軸２５の先端に、第１雄ねじ部７３を形成し、この第１雄ねじ部７３より下位位置にてステアリング軸２５に、第１雄ねじ部７３よりねじ径が大きな第２雄ねじ部７４を形成する。

ステアリング部材２６に、上側ベアリング７５と下側ベアリング７６とが嵌められている。
相対的に上側ベアリング７５と下側ベアリング７６にステアリング軸２５が挿入されるようにして、ステアリング軸２５にステアリング部材２６を取付ける。下側ベアリング７６の内輪７６ａが車体フレーム１２側の座面１３ａに当たる。

図９に示すように、第２雄ねじ部７４に予圧付与ナット７８をねじ込む。この予圧付与ナット７８をねじ込むと、上側ベアリング７５の内輪７５ａが下側ベアリング７６の内輪７６ａに接近し、上側ベアリング７５と下側ベアリング７６とに予圧が付与される。予圧が所定値になったら予圧付与ナット７８の回転を停止する。

上板部材７２に設けた雌ねじ部７２ａに筒形ボルト７９を軽くねじ込む（次の図１０に示す隙間ａが確保できるように、ねじ込む）。
筒形ボルト７９の穴７９ａにステアリング軸２５の上部を挿入する要領で、ステアリング軸２５に上板部材７２を取付ける。
次に、上板部材７２を固定ボルト８１、８１により、クッションブラケット８４に固定する。

図１０にて、筒形ボルト７９の上部鍔７９ｂの下面と予圧付与ナット７８の上面との間に隙間ａがある。隙間が無い場合には図９の時点で予圧付与ナット７８を緩めておく。
すなわち、予圧付与ナット７８に軽く当たるまで、筒形ボルト７９を回す。予圧付与ナット７８に当ったときに筒形ボルト７９の上部鍔７９ｂが上板部材７２と隙間ａが確保できるようにする。ところで、隙間ａを確保すると、筒形ボルト７９に軸力が発生しないため、筒形ボルト７９が空回りする可能性がある。

そこで、第１雄ねじ部７３にロックナット８２をねじ込んで、筒形ボルト７９に軸力を発生させて、筒形ボルト７９の空回りを防止する。
最後に、化粧キャップ８３をステアリング軸２５の上端に差し込むようにして、取付ける。化粧キャップ８３は、第１雄ねじ部７３への水の侵入を防止する役割を果たす。

出来上がった形態を、図１１に示す。
すなわち、ステアリング部材２６は、上側ベアリング７５と下側ベアリング７６を介してステアリング軸２５に軸支され、これらのベアリング７５、７６は、ステアリング軸２５にねじ込む予圧付与ナット７８で上側ベアリング７５の内輪７５ａを下側ベアリング７６側へ押すことで、予圧が付与され、上板部材７２は、雌ねじ部７２ａを有し、この雌ねじ部７２ａに筒型ボルト７９がねじ込まれ、この筒形ボルト７９は、ステアリング軸２５に被せつつ下面が予圧付与ナット７８に当たるまでねじ込まれ、予圧付与ナット７８とは別にステアリング軸２５にねじ込むロックナット８２で回り止め処置が施されている。

仮に、ステアリング軸２５に上板部材７２（筒型ボルト７９は付いていない。）をセットし、ボルト又はナットをステアリング軸２５にねじ込むことで、ステアリング軸２５に上板部材７２を締結する構造の場合、ボルト又はナットをねじ込むに従って上板部材７２が下がる。上板部材７２が変形するとステアリング軸２５が曲げられ、上側ベアリング７５に影響がでる。

一方、本発明では、上板部材７２に上下方向の外力を極力加えないようにすることができる。結果、上板部材７２に上下方向の撓みが発生しないため、上板部材７２の薄肉化、軽量化が図れると共に強固に上板部材７２にステアリング軸２５の先端を連結することができる。

図２に示すように、前部１３からステアリング軸２５が延びている車体フレーム１２と、下部に前輪２１が回転自在に取付けられるフォーク部材２３と、このフォーク部材２３の上部に連結されると共にステアリング軸２５に回転自在に取付けられるステアリング部材２６と、を備える鞍乗り型車両の前部構造において、車体フレーム１２から上板部材７２が延ばされ、この上板部材７２でステアリング軸２５の先端（上部）を支えるようにした。

ステアリング軸２５が両端で支持されるため、ステアリング軸２５の撓み剛性及び曲げ剛性を高めることができ、ステアリング軸２５の小径化が可能となる。

また、車体フレーム１２の前部１３にクッションユニット４８の上端を支持するクッションブラケット８４が取付けられ、このクッションブラケット８４に上板部材７２が締結される。
クッションブラケット８４はクッションユニット４８の軸力に耐えるような剛性に富んだ部材である。このように強固なクッションブラケット８４に上板部材７２を締結すれば、上板部材７２の変形や振動の発生を抑制することができる。

尚、鞍乗り型車両は、乗員がシートに跨って乗車するタイプの車両であり、本発明は二輪車の他、三輪車や四輪車にも適用できる。

本発明の鞍乗り型車両の前部構造は、二輪車に好適である。

１０…鞍乗り型車両、１２…車体フレーム、１３…車体フレームの前部、２１…前輪、２３…フォーク部材、２５…ステアリング軸、２６…ステアリング部材、４８…クッションユニット、７２…上板部材、７２ａ…上板部材に設けられる雌ねじ部、７５…上側ベアリング、７５ａ…上側ベアリングの内輪、７６…下側ベアリング、７８…予圧付与ナット、７９…筒形ボルト、７９ｂ…鍔部、ａ…上板部材と筒型ボルトの鍔部との間の隙間、８２…ロックナット、８４…クッションブラケット。

Claims (3)

1. 前部（１３）からステアリング軸（２５）が延びている車体フレーム（１２）と、下部に前輪（２１）が回転自在に取付けられるフォーク部材（２３）と、このフォーク部材（２３）の上部に連結されると共に前記ステアリング軸（２５）に回転自在に取付けられるステアリング部材（２６）と、を備える鞍乗り型車両（１０）の前部構造において、
   前記車体フレーム（１２）から上板部材（７２）が延ばされ、この上板部材（７２）で前記ステアリング軸（２５）の先端を支え、
   前記ステアリング部材（２６）は、上側ベアリング（７５）と下側ベアリング（７６）を介して前記ステアリング軸（２５）に軸支され、
   これらのベアリング（７５、７６）は、前記ステアリング軸（２５）にねじ込む予圧付与ナット（７８）で前記上側ベアリング（７５）の内輪（７５ａ）を前記下側ベアリング（７６）側へ押すことで、予圧が付与され、
   前記上板部材（７２）は、雌ねじ部（７２ａ）を有し、この雌ねじ部（７２ａ）に筒型ボルト（７９）がねじ込まれ、この筒形ボルト（７９）は、前記ステアリング軸（２５）に被せつつ下面が前記予圧付与ナット（７８）に当たるまでねじ込まれ、
   前記予圧付与ナット（７８）とは別に前記ステアリング軸（２５）にねじ込むロックナット（８２）で回り止め処置が施されている、
   ことを特徴とする鞍乗り型車両の前部構造。
2. 前記筒型ボルト（７９）の前記与圧ナット（７８）への当該位置にて、前記筒型ボルト（７９）の上部鍔（７９ｂ）と前記上板部材（７２）との間に隙間（ａ）が設けられるようにしたことを特徴とする請求項１記載の鞍乗り型車両の前部構造。
3. 前記車体フレーム（１２）の前部にクッションユニット（４８）の上端を支持するクッションブラケット（８４）が取付けられ、このクッションブラケット（８４）に前記上板部材（７２）が締結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鞍乗り型車両の前部構造。

Images