JP6513630B2 - 車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に関する。
従来、車体フレームのヘッドパイプに支持されて操舵軸線まわりに回動する操舵回動部と、操舵回動部に取り付けられる操舵ハンドルとを備えた車両が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2014−172586号公報
ところで、操舵回動部の周辺部をカバー部材で覆って隠すことが望まれる場合があるが、操舵回動部及び操舵ハンドルは回動するため、カバー部材で操舵回動部の周辺部を広く覆うことは困難であった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、カバー部材で操舵回動部の周辺部を広く覆えるようにすることを目的とする。
本発明は、車体フレーム(11)と、当該車体フレーム(11)のヘッドパイプ(17)に支持されて操舵軸線(Cs)まわりに回動する操舵回動部(13)と、当該操舵回動部(13)に取り付けられる操舵ハンドル(26)とを備えた車体(10)を備え、前記操舵回動部(13)を上方から覆うカバー部材(810)を備えた車両において、記カバー部材(810)は、前記車体(10)に固定される固定カバー(811)と、当該固定カバー(811)の上面開口(813e)を覆うとともに当該固定カバー(811)に対して回動可能な可動カバー(812)とを備え、前記固定カバー(811)は、前記固定カバー(811)の前記上面開口(813e)で前記操舵軸線(Cs)の全周を覆い、前記車体は前記ヘッドパイプ(17)を前方から覆うフロントカバー(27)を有し、前記固定カバー(811)は、前記フロントカバー(27)に対し別体で設けられ、前記可動カバー(812)は、前記操舵ハンドル(26)と一体に回動することを特徴とする。
また、本発明は、車体フレーム(11)と、当該車体フレーム(11)のヘッドパイプ(17)に支持されて操舵軸線(Cs)まわりに回動する操舵回動部(13)と、当該操舵回動部(13)に取り付けられる操舵ハンドル(26)とを備えた車体(10)を備え、前記操舵回動部(13)を上方から覆うカバー部材(810)を備えた車両において、前記カバー部材(810)は、前記車体(10)に固定される固定カバー(811)と、当該固定カバー(811)の上面開口(813e)を覆うとともに当該固定カバー(811)に対して回動可能な可動カバー(812)とを備え、前記固定カバー(811)は、前記固定カバー(811)の前記上面開口(813e)で前記操舵軸線(Cs)の全周を覆い、前記固定カバー(811)は、箱状部(813)と、前記箱状部(813)の上面部(813a)における車幅方向の中央部に設けられて前記可動カバー(812)側に延びる筒状部(813d)とを備え、前記筒状部(813d)の内周部は、前記上面開口(813e)を形成し、前記可動カバー(812)は、前記操舵ハンドル(26)と一体に回動することを特徴とする。
また、本発明は、車体フレーム(11)と、当該車体フレーム(11)のヘッドパイプ(17)に支持されて操舵軸線(Cs)まわりに回動する操舵回動部(13)と、当該操舵回動部(13)に取り付けられる操舵ハンドル(26)とを備えた車体(10)を備え、前記操舵回動部(13)を上方から覆うカバー部材(810)を備えた車両において、前記カバー部材(810)は、前記車体(10)に固定される固定カバー(811)と、当該固定カバー(811)の上面開口(813e)を覆うとともに当該固定カバー(811)に対して回動可能な可動カバー(812)とを備え、前記固定カバー(811)は、前記固定カバー(811)の前記上面開口(813e)で前記操舵軸線(Cs)の全周を覆い、前記可動カバー(812)は、前記操舵ハンドル(26)と一体に回動し、前記操舵ハンドル(26)を前記操舵回動部(13)に対して前記操舵軸線(Cs)まわりに相対回動可能にする操舵ハンドル回動機構(540)を前記操舵回動部(13)の上方に備え、前記可動カバー(812)は、前記操舵ハンドル回動機構(540)を上方から覆うことを特徴とする。
また、上記発明において、前記可動カバー(812)の上面には、前記操舵回動部(13)に前記操舵ハンドル(26)を支持するハンドルホルダ(560)が嵌合する開口部(812c)が形成されていても良い。
また、上記発明において、前記開口部(812c)は、前記ハンドルホルダ(560)の外形に沿って形成されていても良い。
また、上記発明において、前記可動カバー(812)は、前記開口部(812c)の周縁部に沿って上方に延びるリブ(812d)を備えても良い。
また、上記発明において、前記可動カバー(812)は、前記操舵軸線(Cs)の軸方向視で円形の上壁部(812a)と、当該上壁部(812a)の周縁部から前記固定カバー(811)側に延出する筒状の周壁部(812b)とを備えても良い。
また、上記発明において、前記ヘッドパイプを前方から覆うフロントカバーが設けられ、前記フロントカバーは、その上縁から後方に延出する延出カバー部を備え、当該延出カバー部の後縁部は、前記可動カバーの前縁部に連続していても良い。
また、上記発明において、前記操舵ハンドルを前記操舵回動部に対して前記操舵軸線まわりに相対回動可能にする操舵ハンドル回動機構を備え、前記カバー部材は、前記操舵ハンドル回動機構を上方から覆う構成としても良い。
本発明に係る車両は、操舵軸線まわりに回動する操舵回動部と、操舵回動部に取り付けられる操舵ハンドルと、操舵回動部を上方から覆うカバー部材とを備え、カバー部材は、車体に固定される固定カバーと、固定カバーの上面開口を覆うとともに固定カバーに対して回動可能な可動カバーとを備え、可動カバーは、操舵ハンドルと一体に回動する。この構成によれば、車体に固定される固定カバーと可動カバーによって操舵回動部を上方から覆うことができる。可動カバーは、操舵ハンドルと一体に回動するため、操舵回動部の周辺部を広く覆うことができる。
また、上記発明において、可動カバーの上面には、操舵回動部に操舵ハンドルを支持するハンドルホルダが嵌合する開口部が形成されている構成としても良い。この構成によれば、可動カバーをハンドルホルダによって位置決めできるとともに、ハンドルホルダの周囲を広く覆うことができる。
また、上記発明において、開口部は、ハンドルホルダの外形に沿って形成されていても良い。この構成によれば、可動カバーをハンドルホルダによって高い精度で位置決めできるとともに、ハンドルホルダの周囲を広く覆うことができる。
また、上記発明において、可動カバーは、開口部の周縁部に沿って上方に延びるリブを備えても良い。この構成によれば、リブによって可動カバーの剛性を向上できるとともに、ハンドルホルダをリブで側方から覆うことができる。また、リブをハンドルホルダに当接させる場合には、可動カバーとハンドルホルダとの当接面積を大きくでき、可動カバーをハンドルホルダに効果的に位置決めできる。
また、上記発明において、可動カバーは、操舵軸線の軸方向視で円形の上壁部と、上壁部の周縁部から固定カバー側に延出する筒状の周壁部とを備えても良い。この構成によれば、可動カバーが回動する場合であっても、可動カバーが周囲の部品の邪魔になり難い。このため、可動カバーを大きくして広い範囲を覆うことができる。
また、上記発明において、ヘッドパイプを前方から覆うフロントカバーが設けられ、フロントカバーは、その上縁から後方に延出する延出カバー部を備え、延出カバー部の後縁部は、可動カバーの前縁部に連続していても良い。この構成によれば、延出カバー部によって、フロントカバーの上縁と可動カバーの前縁部との間を覆うことができる。
また、上記発明において、操舵ハンドルを操舵回動部に対して操舵軸線まわりに相対回動可能にする操舵ハンドル回動機構を備え、カバー部材は、操舵ハンドル回動機構を上方から覆う構成としても良い。この構成によれば、カバー部材で操舵ハンドル回動機構を効果的に隠すことができる。
本発明の第1の実施の形態に係る車両の左側面図である。 トレール長が正の状態にある車両の左側面図である。 トレール長が負の状態にある車両の左側面図である。 前輪の操舵方向と車両の重心位置との関係を示す模式図である。 車両の前部を前方から見た正面図である。 「通常状態」における車両の前部の左側面図である。 「トレール長変更状態」における車両の前部の左側面図である。 車両の前部を右前方から見た斜視図である。 図5のIX−IX断面図である。 図5のX−X断面図である。 車両の制御に関する構成を示すブロック図である。 操舵回動部の周辺部を右後方側から見た斜視図である。 操舵回動部の上部及び操舵ハンドルの周辺部を後方から見た図である。 図13のXIV−XIV断面図であり、操舵回動部の周辺部の断面を示す。 図13のXIV−XIV断面図であり、操舵ハンドルの周辺部の断面図である。 操舵ハンドル回動制御処理のフローチャートである。 ハンドル回動用モータの制御のゲインと車速との関係を示す図表である。 操舵回動部の周辺部の左側面図である。 車両の前部を上方から見た平面図である。 カバー部材の左側面図である。 カバー部材を上方から見た平面図である。 カバー部材の斜視図である。 第2の実施の形態における自動操舵機構を上方側から見た模式図である。 図23の状態から減速比が変更された状態を示す図である。 原点復帰機構の構造を示す模式的な図である。 操舵ハンドルが回動された状態を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、説明中、前後左右および上下といった方向の記載は、特に記載がなければ車体に対する方向と同一とする。また、各図に示す符号FRは車体前方を示し、符号UPは車体上方を示し、符号LHは車体左方を示している。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車両の左側面図である。
車両1は、車体10と、車体10の前方に配置される前輪2と、車体10の後方に配置される後輪3とを備える自動二輪車である。
車体10は、車体フレーム11と、車体フレーム11に支持される走行用のパワーユニットとしてのエンジン12と、車体フレーム11の前端部の操舵軸線Csまわりに回動する操舵回動部13と、運転者が着座するシート14と、車体フレーム11等を覆う車体カバー15とを備える。車両1は、運転者がシート14に跨るようにして乗車する鞍乗り型車両である。後輪3はエンジン12の動力で駆動される駆動輪である。なお、前輪2のホイールに前輪2の駆動用のモータを内蔵し、前輪2を駆動輪としても良い。
車体フレーム11は、その前端部に設けられて操舵回動部13を軸支するヘッドパイプ17と、ヘッドパイプ17から後下方に延びるメインフレーム18と、メインフレーム18の前部から下方に延びるダウンフレーム19と、メインフレーム18の後部から下方に延びるピボットフレーム20と、ピボットフレーム20の上部から後方に延びるシートフレーム21とを備える。
ヘッドパイプ17は、側面視で、鉛直方向に対して後傾して配置される筒状部材である。ヘッドパイプ17は、前輪2及び後輪3と同様に、車両1における車幅方向(左右方向)の中央に配置される。操舵軸線Csはヘッドパイプ17の軸線に一致する。
また、車両1は、操舵回動部13に支持されて前下方に延びるフロントフォーク25L,25R(前輪支持部材)と、ピボットフレーム20から後方へ延びて後輪3を支持するスイングアーム24とを備える。後輪3は、スイングアーム24の後端部に設けられる車軸3aに軸支される。
フロントフォーク25L,25Rは、前輪2の左右に一対で設けられ、前輪2は、フロントフォーク25L,25Rの下端部に設けられて車幅方向に延びる車軸2aに軸支される。
フロントフォーク25L,25Rは、操舵回動部13と一体に回転する。操舵回動部13の上部には、運転者が操作する操舵ハンドル26が、ハンドル支持部材としての操舵ハンドル回動機構540(図5)を介して取り付けられている。すなわち、運転者によって操舵ハンドル26が回転操作されると、操舵軸線Csを中心に操舵回動部13が回動し、前輪2が左右方向に操舵される。
車体カバー15は、ヘッドパイプ17の前方に位置するフロントカバー27と、ヘッドパイプ17とシート14との間の部分を覆うタンクカバー28とを有する。
ここで、図2〜図4を参照し、本実施の形態に関する基礎的な技術事項を説明する。
図2は、トレール長が正の状態にある車両1の左側面図である。図3は、トレール長が負の状態にある車両1の左側面図である。図4は、前輪2の操舵方向と車両1の重心位置との関係を示す模式図である。なお、図2及び図3では、車両1の重心位置等が図の下部に図示されている。また、図2〜図4では、車両1の前後方向が方向Xで示され、車両のロール方向(方向Xの軸の軸まわり方向)が方向Yで示されている。なお、車体前方FRは方向X上に位置し、車体左方LHは方向Y上に位置する。
図2及び図3では、車両1を直立させるとともに前輪2の操舵角を0(°)とした基準姿勢状態が図示されている。
トレール長tは、上記基準姿勢状態において、前輪2の接地点P0と操舵軸線Csの接地点P1との距離である。トレール長tは、接地点P0を基準に、前方側を正の方向、後方側を負の方向とする。前輪2の接地点P0は、車軸2aの真下に位置する。また、後輪3の接地点P3は、後輪3の車軸3aの真下に位置する。
図2では、操舵軸線Csの接地点P1が前輪2の接地点P0の前方に位置しており、トレール長tは正の値である。図3では、操舵軸線Csの接地点P1が前輪2の接地点P0の後方に位置しており、トレール長tは負の値である。
図2の状態から、操舵軸線Csに対しフロントフォーク25L,25Rをさらに後傾させると、前輪2の接地点P0が前方に移動し、図3のようにトレール長tは負の値となる。
ここで、図2に示すトレール長tが正の状態を、「通常状態」と呼ぶ。また、図3に示すトレール長tが負の状態を、「トレール長変更状態」と呼ぶ。すなわち、「通常状態」から車体10に対しフロントフォーク25L,25Rを後方側により寝かせた状態が、「トレール長変更状態」である。
図2及び図3に示すように、基準姿勢状態では、車両1の重心CGは、車両1における車幅方向の中央且つ前輪2と後輪3との間に位置する。
走行中の車両1は、前輪2が転がることによって操舵された方向(舵を切られた方向)に接地点が移動することから、重心CGに対して操舵された方向と反対向きの力が発生する。すなわち、車体が倒れる方向に操舵すると、車体を起こす向きの力が発生する。
これに対し、車両1の停止時は、図4中の左側部分に示すように、「通常状態」において前輪2が操舵される(図4では右側に操舵)と車両1の重心CGは、操舵方向と同方向(右方向)に移動する。このため、車両1が停止時に「通常状態」にある場合、車体が倒れる方向に操舵されると、より車体を倒す方向に力が発生する。これは走行中とは逆方向である。すなわち、操舵によって発生する車両1の重心CGにかかる力の方向は、車速の変化に伴って反転する。このように、「通常状態」では、重心CGにかかる力の方向が反転する車速域が存在するため、操舵によって車体の倒れを制御することが難しくなり、操舵によって車両1を自立させるように制御を実現することが困難である。
図4中の右側部分に示すように、「トレール長変更状態」において前輪2が操舵される(図4では右側に操舵)と車両1の重心CGは、操舵方向と逆方向(左方向)に移動する。すなわち、「トレール長変更状態」では、前輪2を操舵すると、この操舵の方向とは逆方向に重心CGが移動する。その結果、車体が倒れる方向に操舵すると車体を起こす向きに力Fが発生する。すなわち、「トレール長変更状態」では、操舵によって車両1の重心CGにかかる力が、車両1の停止時及び走行時で常に同一方向に発生するため、操舵による車体の倒れの制御の連続性が保たれる。このため、「トレール長変更状態」では、操舵によって車両1を自立させるように制御を実現することが「通常状態」に比して容易である。
なお、力Fに加えて、前輪2の操舵による前輪2のロール方向の接地点の移動による力を、車両1を自立させるための制御に考慮しても良い。
車両1は、前輪2のトレール長tを可変とするトレール長可変機構30をヘッドパイプ17の前方に備える。以下、トレール長可変機構30及びトレール長可変機構30の周辺部の構造について説明する。
図5は、車両1の前部を前方から見た正面図である。図6は、「通常状態」における車両1の前部の左側面図である。図7は、「トレール長変更状態」における車両1の前部の左側面図である。図8は、車両1の前部を右前方から見た斜視図である。図9は、図5のIX−IX断面図である。ここで、図5〜図9では、車体カバー15を取り外した状態が図示されている。図6及び図7では、左側のフロントフォーク25Lは不図示である。図8では、フロントフォーク25L,25Rは不図示である。
図5〜図9を参照し、操舵回動部13は、ヘッドパイプ17に挿通されて軸支されるステアリングシャフト32(図9)と、ヘッドパイプ17から上方に突出したステアリングシャフト32の上端部に固定されるトップブリッジ33と、ヘッドパイプ17から下方に突出したステアリングシャフト32の下端部に固定されるボトム部材34とを備える。
トップブリッジ33は、ヘッドパイプ17の上方で車幅方向に延びる板状部材であり、その上方に棒状の操舵ハンドル26が設けられる。ステアリングシャフト32の軸線は、操舵軸線Csに一致する。操舵回動部13は、操舵軸線Csを中心に、ステアリングシャフト32、トップブリッジ33及びボトム部材34が一体に回動する。
操舵回動部13には、ブラケット36が取り付けられている。ブラケット36は、左右のフロントフォーク25L,25Rの間且つヘッドパイプ17の前方でヘッドパイプ17に沿って上下に延びるように配置され、トップブリッジ33とボトム部材34とを繋ぐ。詳細には、ブラケット36は、その上端部がボルト36a(図7)によってトップブリッジ33の下面に固定される。また、ブラケット36は、その下端部がボルト36c(図6、図8)によってボトム部材34の前面に固定される。ブラケット36は、操舵回動部13と一体に回動する。
トレール長可変機構30は、前後方向に揺動可能に操舵回動部13に対して連結される揺動部41と、揺動部41を駆動する動力を供給する電動モータ42と、電動モータ42の回転を直線運動に変換して揺動部41を揺動させるボールねじ機構43(ねじ機構)とを備える。
また、トレール長可変機構30は、電動モータ42の回転を減速してボールねじ機構43に伝達する減速機45と、電動モータ42の回転を規制するロック機構46と、ボールねじ機構43を揺動部41及び操舵回動部13に連結するリンク機構47とを備える。
トレール長可変機構30の揺動部41は、車幅方向に延びてフロントフォーク25L,25Rを操舵回動部13に揺動可能に連結する揺動軸48と、左右のフロントフォーク25L,25Rを互いに連結するとともにリンク機構47に連結されるボトムブリッジ49(ブリッジ部材)とを備える。
また、フロントフォーク25L,25Rは、ボトムブリッジ49よりも上方に設けられる連結部材50によっても、車幅方向に連結されている。
各フロントフォーク25は、図6の「通常状態」では、その軸方向に延びるフォーク軸線25a(軸線)が、操舵軸線Csと略平行となる姿勢で、ヘッドパイプ17よりも前方に配置されている。
各フロントフォーク25は、ボトムブリッジ49に支持される固定チューブ25bと、固定チューブ25bに対して軸方向にストローク自在に設けられる可動チューブ25c(図1)と、フォークキャップ25dとを備える。
フロントフォーク25L,25Rは、フォーク軸線25aの方向の長さを自動で変更可能な電子制御式サスペンションである。フロントフォーク25L,25Rの長さの変更は、例えば、フロントフォーク25L,25Rに設けられたアクチュエータ25g(図11)によって、フロントフォーク25L,25R内の懸架ばねのプリロードを変更することで行われる。
固定チューブ25b及び可動チューブ25cの内部には、懸架ばねやオイル等が収容されている。フォークキャップ25dは、固定チューブ25bの上面の開口を塞ぐ。詳細には、フォークキャップ25dは、その外周部に設けられたねじ部が、固定チューブ25bの上端部の内周部に形成された雌ねじ部に締結されることで固定チューブ25bの上端部に固定される。
連結部材50は、固定チューブ25bの上端部を左右に連結し、ボトムブリッジ49は、固定チューブ25bの下部を左右に連結する。
各フォークキャップ25dは、固定チューブ25bの上端よりも上方に延出する延出部25eを備える。延出部25eには、延出部25eを車幅方向に貫通する揺動軸連結孔25fが形成されている。
操舵回動部13のトップブリッジ33は、ヘッドパイプ17よりも前方に延びる前端部に、車幅方向に延びる筒状の揺動軸支持部33aを備える。揺動軸48は、揺動軸支持部33aに挿通されることでトップブリッジ33に連結されている。
フロントフォーク25L,25Rは、揺動軸支持部33aから車幅方向に突出する揺動軸48の両端部に、各フォークキャップ25dの揺動軸連結孔25fがそれぞれ挿通されることで、揺動軸48に軸支されている。
詳細には、揺動軸48は、車両1の側面視では、操舵軸線Cs上に位置し、操舵軸線Csに重なる位置に配置されている。
すなわち、フロントフォーク25L,25Rは、その上端部に設けられる揺動軸48を介してトップブリッジ33に連結されており、操舵軸線Cs上に位置する揺動軸48を中心に前後方向に揺動可能である。
揺動部41のボトムブリッジ49は、車幅方向に延びる筒状の揺動部側リンク連結部49aを、その車幅方向の中央部の前端部に備える。揺動部側リンク連結部49aには、リンク機構47の前端部が連結される。
図6の「通常状態」からリンク機構47が作動すると、図7のようにボトムブリッジ49が前方に移動し、フロントフォーク25L,25Rは揺動軸48を中心に揺動する。リンク機構47の詳細は後述する。
本第1の実施の形態によれば、フロントフォーク25L,25Rは、前輪2と共に操舵軸線Csを中心に回動可能であるとともに、前輪2と共に揺動軸48を中心に前後に揺動可能である。
ボールねじ機構43は、ねじ軸51と、ねじ軸51上に設けられるナット部材52と、ねじ軸51を支持するハウジング53と、ねじ軸51と平行に設けられるガイド部材54とを備える。
ハウジング53は、ねじ軸51の一端部(下端部)を支持する下壁部53aと、ハウジング53の他端(上端)側を支持する上壁部53bと、下壁部53aの周縁部と上壁部53bの周縁部とを上下に繋ぐ柱状の複数の連結部53cとを備える。
下壁部53a及び上壁部53bは、ねじ軸51に直交する板状に形成されており、ねじ軸51は、下壁部53a及び上壁部53bの中央部に設けられたベアリング55,55を介して回転自在に支持されている。連結部53cは、ねじ軸51と略平行に延びている。
ガイド部材54は、下壁部53aと上壁部53bとを繋ぐ軸状に形成されており、ねじ軸51の後方に配置されている。
ナット部材52は、ねじ軸51上に設けられるナット部52aと、ガイド部材54上に設けられる移動部52bとを一体に備える。移動部52bは、後方のヘッドパイプ17側へハウジング53の外側に延びるねじ機構側リンク連結部52cを備える。
ねじ軸51の他端部51a(図9)は、上壁部53bを貫通して上方に延びており、他端部51aには、入力歯車51bが設けられている。
ボールねじ機構43は、側面視において、ねじ軸51が鉛直方向よりも後傾した姿勢となるように配置される。ねじ軸51は、操舵軸線Csよりも大きく後傾している。
ブラケット36は、操舵軸線Csよりも後傾した取付面36bを前面に備える。ボールねじ機構43は、ハウジング53の上部の後面部が取付面36bに当接して配置されており、取付面36bに後方から挿通されるボルト56によって、取付面36bに固定されている。
また、ブラケット36の下部の左右の側面には、前方へ延びる支持片57,57がそれぞれ取り付けられている。
ボールねじ機構43は、支持片57,57の前端部に車幅方向外側から挿通されて連結部53cに締結されるボルト58によって、支持片57,57に固定されている。
ボールねじ機構43は、ブラケット36を介して操舵回動部13に固定されており、前輪2の操舵方向に合わせて操舵回動部13と一体に回動する。
ボールねじ機構43は、操舵回動部13の前方に位置するとともに、図5の前面視では、左右のフロントフォーク25L,25Rの間に配置される。ねじ軸51は、操舵軸線Csと同様に、車両1における車幅方向の中央に位置するとともに、上下方向に延びる。また、ボールねじ機構43は、上下方向では、揺動軸48とボトムブリッジ49との間に配置される。
リンク機構47は、ボトム部材34から前方へ延びる第1のリンク61と、ボトムブリッジ49から後方へ延びて第1のリンク61の前部に連結される第2のリンク62と、第1のリンク61とボールねじ機構43の移動部52bとを連結する第3のリンク63とを備える。
詳細には、図8に示すように、第1のリンク61は、ボトム部材34の左右の側面部から前方に延びる左右一対のアーム部61a,61aと、アーム部61a,61aの先端部を車幅方向に連結する筒状部61bと、筒状部61bの中央部から前方に突出する連結部61cとを備える。
第1のリンク61は、車幅方向に延びる連結軸61dを介してボトム部材34に回動自在に取り付けられる。
第2のリンク62は、図8に示すように、ボトムブリッジ49の揺動部側リンク連結部49aの左右の端部からボトムブリッジ49の上方を通って後方に延びる左右一対のアーム部62a,62aと、アーム部62a,62aを車幅方向に連結するクロスメンバ62bとを備える。
第2のリンク62は、車幅方向に延びる連結軸62cを介して揺動部側リンク連結部49aに回動自在に取り付けられる。
第2のリンク62のアーム部62a,62aの先端部は、車幅方向外側から第1のリンク61の筒状部61bに重なり、この先端部及び筒状部61bに挿通される連結軸62dを介して第1のリンク61に対して回動自在に取り付けられる。
第3のリンク63は、その上端部が、車幅方向に延びる連結軸63aによって、ねじ機構側リンク連結部52cに対して回動自在に取り付けられる。また、第3のリンク63は、その下端部が、車幅方向に延びる連結軸63bによって、第1のリンク61の連結部61cに対して回動自在に取り付けられる。
図10は、図5のX−X断面図である。
図5〜図10を参照し、減速機45は、箱状の減速機ケース65と、減速機ケース65に支持されて減速機ケース65内に収容される第1の伝達軸66及び第2の伝達軸67とを備える。
減速機45は、ボールねじ機構43の上面に取り付けられている。詳細には、減速機45は、減速機ケース65の下面部がボールねじ機構43の上壁部53bに固定されている。すなわち、減速機45は、ボールねじ機構43を介してブラケット36に支持されている。
減速機ケース65は、図6等の側面視では、上壁部53bに沿って前上がりに前方に延びている。
減速機ケース65は、ボールねじ機構43の上面に固定されるねじ機構側ケース部65aと、ねじ機構側ケース部65aから前方且つ車幅方向外側へ延びるモータ側ケース部65bとを一体に備える。
第1の伝達軸66は第2の伝達軸67に噛み合っている。第1の伝達軸66及び第2の伝達軸67は、ボールねじ機構43のねじ軸51と平行に配置されており、後傾している。第2の伝達軸67は、ボールねじ機構43のねじ軸51の他端部51aに設けられた入力歯車51bに噛み合っている。他端部51a及び入力歯車51bは、ねじ機構側ケース部65a内に収容されている。
電動モータ42は、軸継手としてのカップリングユニット70を介して減速機45に取り付けられている。
カップリングユニット70は、筒状のケース71と、ケース71内に収容される駆動側カップリング部材72及び従動側カップリング部材73とを備える。
ケース71は、その上端がモータ側ケース部65bの下面に固定されており、ねじ軸51と略平行に延びている。
電動モータ42は、ロータ等が収納されたモータ本体部42aと、電動モータ42の出力軸としての回転軸42bとを備える。電動モータ42は回転軸42bの軸線42cの方向に長い柱状に形成されている。
電動モータ42は、回転軸42bがケース71内に下方から入るように配置されるとともに、モータ本体部42aがケース71の下端に固定される。すなわち、電動モータ42は、カップリングユニット70、減速機ケース65、ボールねじ機構43及びブラケット36を介して、車体10の操舵回動部13に取り付けられている。
電動モータ42は、ケース71に固定された状態では、回転軸42bの軸線42cがボールねじ機構43のねじ軸51と平行になる。また、軸線42cは、図10の側面視では、鉛直方向に対し操舵軸線Csよりも後傾した姿勢で、車両1の上下方向に指向している。
電動モータ42は、モータ側ケース部65bから下方に吊り下げられるように設けられているため、ボールねじ機構43の前側且つボールねじ機構43から側方にオフセットされた位置にある。また、電動モータ42は、図5の正面視では、左右のフロントフォーク25L,25Rの間に位置している。
駆動側カップリング部材72及び従動側カップリング部材73は、電動モータ42の回転軸42bを、減速機45のモータ側ケース部65b内に収容された入力軸75(図10)に接続する。
入力軸75は、電動モータ42の回転軸42bの軸線42cと同軸上に配置されており、回転軸42b及びねじ軸51に対し平行である。
入力軸75は、減速機45の第1の伝達軸66に噛み合っている。入力軸75は、その上端部がベアリングを介してモータ側ケース部65bの上面部76に支持され、その下端部がベアリングを介してモータ側ケース部65bの下面部77に支持される。
入力軸75の下端はモータ側ケース部65bの下方に突出しており、この下端には、従動側カップリング部材73が接続されている。
電動モータ42の回転軸42bの上端部には、駆動側カップリング部材72が接続されている。駆動側カップリング部材72は従動側カップリング部材73に接続されている。
ロック機構46は、回転軸42bの軸線42cと同軸上に設けられる電磁クラッチである。
入力軸75は、モータ側ケース部65bの上面部76の上方に位置するロック部75a(図10)を上端に備える。ロック機構46は、モータ側ケース部65bの上面部76に上方から取り付けられている。
ロック機構46は、電磁石に通電されていない状態では、その作動部が付勢部材によって付勢されて入力軸75のロック部75aに係合し、入力軸75の回転を規制する。また、ロック機構46は、電磁石に通電されている状態では、その作動部が電磁石の磁力によって上記付勢部材に抗して入力軸75のロック部75aから離れ、係合が解除される。
すなわち、ロック機構46が通電されていない状態では、入力軸75が回転不能であるため、電動モータ42も回転不能である。ロック機構46が通電されている状態では、入力軸75が回転可能であるため、電動モータ42も回転可能である。
また、車両1は、操舵回動部13を駆動して前輪2を転舵させる自動操舵機構31(操舵機構)を備える。
自動操舵機構31は、操舵用駆動源としての操舵用モータ80(駆動源)と、操舵用モータ80の駆動力を操舵回動部13に伝達する駆動力伝達部材としての操舵リンク81(リンク)とを備える。
操舵用モータ80は、ヘッドパイプ17の後方でメインフレーム18に支持されている。
操舵リンク81は、操舵用モータ80の回転軸80aからヘッドパイプ17の側方を通るように前方に延びて、操舵回動部13のトップブリッジ33に連結される。
図11は、車両1の制御に関する構成を示すブロック図である。
車両1は、操舵用モータ80、トレール長可変機構30の電動モータ42、ロック機構46、フロントフォーク25L,25Rのアクチュエータ25g、エンジン12、後述するハンドル回動用モータ105、及び、後述するハンドル回動ロック機構544(ロック機構)の動作の制御処理を実行する制御装置83を備える。
また、車両1は、制御装置83の制御処理に必要な各種状態量を検出するためのセンサとして、車体10のロール方向の傾斜角を検出する車体傾斜センサ84と、前輪2の操舵軸線Csまわりの操舵角を検出する操舵角センサ85と、トレール長tを検出するトレール長センサ86と、車両1の走行速度を検出する車速センサ87と、操舵ハンドル26のアクセルグリップの操作量を検出するアクセル操作量センサ88と、フロントフォーク25L,25Rの軸方向の長さを検出するフォーク長センサ89と操舵ハンドル26の回動角を検出するハンドル回動角センサ90とを備える。
制御装置83は、CPU、RAM、ROM、及び、インターフェース回路等を備える電子回路ユニットであり、車両1に取り付けられている。上記各センサ84〜90は制御装置83に接続されており、各センサ84〜90の出力(検出信号)は、制御装置83に入力される。
制御装置83は、アクセル操作量センサ88の出力に基づいてエンジン12を駆動し、車両1を走行させる。
制御装置83によって電動モータ42が駆動されると、トレール長可変機構30の動作によってトレール長tが変更される。
詳細には、電動モータ42の回転は、電動モータ42側から順に、回転軸42b、駆動側カップリング部材72及び従動側カップリング部材73、入力軸75、減速機45の第1の伝達軸66、第2の伝達軸67、及び、入力歯車51bを介してボールねじ機構43のねじ軸51に伝達される。
電動モータ42の回転は、減速機45によって大きく減速されてねじ軸51に伝達される。
電動モータ42によってねじ軸51が回転させられると、ナット部材52は、ガイド部材54に沿ってねじ軸51上で直線運動する。
ナット部材52がねじ軸51上を移動することで、リンク機構47が変形し、リンク機構47の変形に伴って、第2のリンク62に連結されたボトムブリッジ49が前後に移動する。
ボトムブリッジ49が前後方向に移動することで、フロントフォーク25L,25Rが揺動軸48を中心に前後に揺動し、トレール長tが変更される。
図6に示す「通常状態」では、ナット部材52は、電動モータ42の駆動によって上壁部53bに当接するまで上方に移動させられている。これにより、第2のリンク62の連結軸62dが上方に引き上げられ、第2のリンク62の前端の連結軸62cが後方に移動することで、フロントフォーク25L,25Rがボトムブリッジ49を介して後方側に揺動させられている。「通常状態」は、前輪2が最も後方側に位置するようにトレール長tが変更された状態である。
また、「通常状態」では、ボトムブリッジ49の後面がボトム部材34の前面に当接することで、フロントフォーク25L,25Rの後方への揺動位置が規制されている。
さらに、「通常状態」では、制御装置83は、ロック機構46に通電しておらず、電動モータ42の回転は、ロック機構46によってロックされて規制されている。これにより、ロック機構46によってナット部材52の移動も規制されるため、ロック機構46によってフロントフォーク25L,25Rの揺動が規制される。このため、路面側からの外力等によって、フロントフォーク25L,25Rが「通常状態」から「トレール長変更状態」に変化してしまうことを防止できる。
また、ボールねじ機構43側から減速機45を介して電動モータ42側に回転が伝達される場合には、回転の増速方向となり、ボールねじ機構43側のトルクは減速機45によって減ぜられて入力軸75に伝達される。
本第1の実施の形態では、ロック機構46は、電動モータ42の回転の伝達経路において、減速機45の第1の伝達軸66よりも上流で、入力軸75上に設けられている。これにより、「通常状態」からナット部材52が下方に移動しようとする場合であっても、ボールねじ機構43から入力軸75に伝達されるトルクは小さくなる。このため、ロック機構46のロック能力の容量を小さくした場合であっても、ロック機構46によってフロントフォーク25L,25Rの揺動を規制できる。
図7に示す「トレール長変更状態」では、ナット部材52は、電動モータ42の駆動によって下壁部53aに当接するまで下方に移動させられている。これにより、第2のリンク62の連結軸62dが下方に引き下げられ、第2のリンク62の前端の連結軸62cが前方に移動することで、フロントフォーク25L,25Rがボトムブリッジ49を介して前方側に揺動させられている。
また、「トレール長変更状態」では、制御装置83は、ロック機構46に通電しておらず、電動モータ42の回転は、ロック機構46によってロックされて規制されている。これにより、ロック機構46によってナット部材52の移動も規制されるため、ロック機構46によってフロントフォーク25L,25Rの揺動を規制できる。このため、路面側からの外力等によって、フロントフォーク25L,25Rが「トレール長変更状態」から「通常状態」に変化してしまうことを防止できる。
また、本第1の実施の形態では、電動モータ42が、減速機45、ボールねじ機構43及びブラケット36を介して車体10の操舵回動部13に支持されているため、電動モータ42を操舵軸線Csの近くに配置できる。このため、操舵回動部13の操舵慣性を低減でき、前輪2を容易に操舵することができる。
また、フロントフォーク25L,25Rは、側面視でフォーク軸線25aに重なる位置に配置される揺動軸48を中心に揺動するため、フロントフォーク25L,25Rが揺動する際の慣性重量を小さくできる。このため、小さな駆動力によってフロントフォーク25L,25Rを揺動させることができるとともに、フロントフォーク25L,25Rを速く揺動させてトレール長tの変更を迅速に行うことができる。
ここで、トレール長可変機構30、自動操舵機構31及びフロントフォーク25L,25Rの動作の一例について説明する。
制御装置83は、車速センサ87により検出される車速が、所定速度(例えば、時速4キロメートル)を超えている場合、車両1を「通常状態」に維持する。「通常状態」で走行中の場合、制御装置83は、ロック機構46に通電しておらず、フロントフォーク25L,25Rの揺動はロックされている。また、「通常状態」では、制御装置83は、自動操舵機構31の操舵用モータ80の制御量を小さくする。このため、「通常状態」では、運転者が操舵ハンドル26を介して前輪2を操舵する。
制御装置83は、車速センサ87により検出される車速が、停止状態(時速0キロメートル)も含み所定速度(例えば、時速3キロメートル)以下の場合、車両1を「トレール長変更状態」に変化させる。
まず、制御装置83は、「通常状態」においてロック機構46に通電してフロントフォーク25L,25Rの揺動のロック状態を解除する。次に、制御装置83は、電動モータ42を駆動して、フロントフォーク25L,25Rを揺動軸48を中心として前方に揺動させて「トレール長変更状態」にし、ロック機構46への通電を停止して、フロントフォーク25L,25Rの揺動を規制する。
さらに、制御装置83は、「トレール長変更状態」になると、操舵用モータ80の制御量を大きくし、前輪2を操舵する。詳細には、制御装置83は、車体傾斜センサ84及び操舵角センサ85の出力に基づいて、車両1が直立状態で自立するように、すなわち、車体傾斜センサ84に基づく傾斜が0となるように、操舵用モータ80を駆動する。上述のように、「トレール長変更状態」では、前輪2を操舵すると、この操舵の方向とは逆方向に重心CGが移動することで、車両1を自立させる方向に作用する力F(図4)が発生するため、車体が倒れる方向に操舵する向きに操舵用モータ80を駆動することで、車両1を自立させておくことができる。
「トレール長変更状態」では、制御装置83の制御によって車両1が自立するため、車両1が停車状態であっても、スタンドや運転者による支え無しに、車両1は自立する。
また、制御装置83は、「トレール長変更状態」及び「通常状態」において、フォーク長センサ89の出力に基づいて、フロントフォーク25L,25Rのアクチュエータ25gを駆動して、車高の変化が小さくなるようにフロントフォーク25L,25Rの軸方向の長さを調整する。
詳細には、「通常状態」から「トレール長変更状態」に変化すると、フロントフォーク25L,25Rがより後傾することで車両1の車高が低くなる。このため、制御装置83は、「トレール長変更状態」へ変化した状態であっても「通常状態」と同様の車高を得られるようにアクチュエータ25gを駆動してフロントフォーク25L,25Rの全長を長くする。これにより、トレール長tの変更による車両1の操縦性の変化を小さくできる。
次に、自動操舵機構31について詳細に説明する。
図12は、操舵回動部13の周辺部を右後方側から見た斜視図である。図13は、操舵回動部13の上部及び操舵ハンドル26の周辺部を後方から見た図である。図14は、図13のXIV−XIV断面図であり、操舵回動部13の周辺部の断面を示している。
図1及び図12に示すように、メインフレーム18は、ヘッドパイプ17の下部から左右一対で後方に延びてピボットフレーム20に連結される下側フレーム18a,18aと、ヘッドパイプ17の上部から左右一対で後下がりに延びて下側フレーム18a,18aの前部の上面に連結される上側フレーム18b,18bとを備える。上側フレーム18b,18b及び下側フレーム18a,18aは、パイプ状に形成されている。
左右の上側フレーム18b,18bは、ヘッドパイプ17の後面から後方に行くに連れて、互いの車幅方向の間隔が大きくなるように設けられている。
上側フレーム18b,18bには、その上面から上方に延びる上方延出部501,501が左右一対で設けられている。上方延出部501,501は、側面視では操舵軸線Csと略平行に上下方向に延びるブロック状に形成されている。上方延出部501,501は、ヘッドパイプ17の後面に対し後方に離間した位置に配置されている。上方延出部501,501は、上側フレーム18b,18bに沿って設けられているため、互いの車幅方向の間隔は後方側に行くほど大きくなっている。
図12〜図14を参照し、自動操舵機構31は、電動の前記操舵用モータ80と、操舵用モータ80の回転を減速する減速機502と、減速機502を収容するハウジング503(クロス部材)と、前記操舵リンク81とを備える。
ハウジング503は、上側フレーム18b,18bの上方延出部501,501を車幅方向に繋ぐように上方延出部501,501に固定されるベース部503aと、ベース部503aの車幅方向の中央部から上方に延びる筒状の収納部503bとを備える。
ハウジング503は、ベース部503aが上方延出部501,501の上面に固定されることで、上側フレーム18b,18bに取り付けられる。詳細には、ベース部503aは、車幅方向の両端部に上方から挿通される各ボルト503cによって上方延出部501,501の上面に締結されている。
操舵用モータ80は、ロータ等が収納されたモータ本体部80bと、操舵用モータ80の出力軸としての回転軸80aとを備える。操舵用モータ80は回転軸80aの軸線80cの方向に長い柱状に形成されている。
操舵用モータ80は、回転軸80aがハウジング503内に下方から入るように配置されるとともに、モータ本体部80bがベース部503aの下面に固定されることで、ハウジング503に取り付けられている。すなわち、操舵用モータ80は、ハウジング503及び上方延出部501,501を介してメインフレーム18に支持されている。
操舵用モータ80は、軸線80cが側面視で操舵軸線Csと平行になるように固定されており、軸線80cが上下方向に指向している。操舵用モータ80は、側面視で軸線80cがヘッドパイプ17と平行になるように配置されている。
操舵用モータ80は、ヘッドパイプ17の後方で車幅の中央に配置されており、車幅方向では、左右の上側フレーム18b,18bの間の位置にある。詳細には、操舵用モータ80は、ハウジング503から下方に吊り下げられるようにして設けられており、車幅方向では、モータ本体部80bが、左右の上方延出部501,501の間の空間に位置している。また、モータ本体部80bの下部は、上側フレーム18b,18bの間の空間に位置している。すなわち、モータ本体部80bは、側面視では、上方延出部501,501及び上側フレーム18b,18bに重なって設けられており、左右の側方を上方延出部501,501及び上側フレーム18b,18bで覆われている。
このように、操舵用モータ80を、上側フレーム18b,18b及び上側フレーム18b,18bで覆うことで、操舵用モータ80を保護できるとともに、操舵用モータ80を隠して外観性を向上できる。また、操舵用モータ80が車幅の中央に配置されるため、車両1の車幅方向の重量バランスが良い。
減速機502は、ハウジング503の収納部503b内に配置されている。操舵用モータ80の回転軸80aは、減速機502の入力部に接続されており、減速機502の出力部は操舵リンク81に接続されている。
減速機502は、回転軸80aの軸線80cと同軸上に設けられる波動歯車装置であり、高い減速比が得られるものである。減速機502は、例えばハーモニックドライブ(登録商標)である。
操舵リンク81は、減速機502の出力部に接続される回動アーム81aと、回動アーム81aとトップブリッジ33とを連結する連結アーム81bと、回動アーム81aと連結アーム81bとを回動可能に連結する連結軸81cと、連結アーム81bとトップブリッジ33とを回動可能に連結する連結軸81dとを備える。
回動アーム81aは、ハウジング503の上面側から車幅方向の一側(右側)に延出しており、減速機502を介して操舵用モータ80によって回動させられる。
連結アーム81bは、その後端部が連結軸81cによって回動アーム81aの外端部に連結される。連結アーム81bは、ヘッドパイプ17に対して車幅方向の一側にオフセットされた位置を前後方向に延びる。
連結アーム81bは、その前端部が連結軸81dによってトップブリッジ33に連結される。詳細には、トップブリッジ33は、ヘッドパイプ17に対して車幅方向の一側(右側)にオフセットされた位置に接続部33bを備え、連結アーム81bは連結軸81dを介して接続部33bに連結される。
操舵リンク81は、回動アーム81aの回動軸、連結軸81c、連結軸81d、及び、操舵軸線Csを可動軸として動作するリンクである。
操舵用モータ80は、ヘッドパイプ17の後面近傍で上側フレーム18b,18bから上方に延出しているため、ヘッドパイプ17の上方に位置するトップブリッジ33に近い。このため、操舵リンク81によって操舵用モータ80をトップブリッジ33に容易に接続できる。
図15は、図13のXIV−XIV断面図であり、操舵ハンドル26の周辺部の断面図である。
車両1は、操舵ハンドル26を操舵回動部13に対して操舵軸線Csまわりに相対回動可能にする操舵ハンドル回動機構540を備える。
図12〜図15を参照し、操舵ハンドル回動機構540は、トップブリッジ33の上面に設けられている。
操舵ハンドル回動機構540は、トップブリッジ33の上面に取り付けられるケース541と、ケース541に収容される回転部542と、回転部542を駆動するハンドル回動用モータ543(ハンドル駆動源)と、回転部542を回転不能にロック(規制)するハンドル回動ロック機構544とを備える。
また、操舵ハンドル回動機構540は、ハンドル回動用モータ543と同軸に設けられる駆動プーリ555と、駆動プーリ555と回転部542とを接続するベルト状の動力伝達部材556とを備える。
トップブリッジ33は、その上面から上方に突出する支持部33c,33cを備える。支持部33c,33cは、ステアリングシャフト32に対し左右の位置に分かれて左右一対で設けられている。
ケース541は、箱状のケース本体部541aと、ケース本体部541aの後面から後方に延びる板状の後方延出部541bとを備える。後方延出部541bは、操舵軸線Csに直交するように後下がりに傾斜している。
ケース541は、ケース本体部541aの底面が支持部33c,33cの上面に載置されており、左右の支持部33c,33cを車幅方向に繋ぐように配置されている。
ケース541は、上方からケース本体部541aに挿通される各ケース固定ボルト541cによって支持部33c,33cに固定されている。
回転部542は、ケース本体部541a内に収容されている。
回転部542は、ケース本体部541aに回動自在に支持される回動軸557と、回動軸557に固定される被動プーリ558と、回動軸557の上端に接続される減速部材559と、減速部材559に接続されるハンドルホルダ560とを備える。
回動軸557の軸線557aは回転部542の回転中心である。回動軸557は、ステアリングシャフト32の上方に位置するとともに、操舵軸線Csと同軸上に配置されており、軸線557aが上下方向に指向している。
被動プーリ558は動力伝達部材556を介して駆動プーリ555に接続されている。
回動軸557の上端部は、減速部材559の入力部に接続されている。減速部材559の出力部は、ハンドルホルダ560に接続されている。
減速部材559は、回動軸557の軸線557aと同軸上に設けられる波動歯車装置であり、高い減速比が得られるものである。減速部材559は、例えばハーモニックドライブ(登録商標)である。
ハンドルホルダ560は、ケース本体部541aの上部に形成された開口541d(図15)から上方に露出する。ハンドルホルダ560は、減速部材559の出力部に接続されるベース部材560aと、ハンドル支持部560cと、ハンドル支持部560cの上部に固定されるキャップ560bとを備える。
操舵ハンドル26は、車幅方向における中央部がキャップ560bとハンドル支持部560cとの間に狭持されることで、ハンドルホルダ560に固定されている。
ハンドル回動ロック機構544は、ケース本体部541aの下面に取り付けられている。ハンドル回動ロック機構544は、左右の支持部33c,33cの間に位置するとともに、ステアリングシャフト32の上方に位置する。このため、ステアリングシャフト32とケース本体部541aとの間の空間を利用してハンドル回動ロック機構544をコンパクトに設けることができる。
ハンドル回動ロック機構544、回動軸557、被動プーリ558、減速部材559、及び、ハンドルホルダ560は、回動軸557の軸線557a(操舵ハンドルの回動軸線)と同軸上に設けられている。このため、回転部542及びハンドル回動ロック機構544をコンパクトに設けることができる。
ハンドル回動ロック機構544は、電磁クラッチである。
回転部542は、回動軸557と一体に回動するロック部557b(図15)を回動軸557の下端部に備える。
ハンドル回動ロック機構544は、電磁石に通電されていない状態では、その作動部が付勢部材によって付勢されて回動軸557のロック部557bに係合し、回動軸557の回動を規制する。
また、ハンドル回動ロック機構544は、電磁石に通電されている状態では、その作動部が電磁石の磁力によって上記付勢部材に抗してロック部557bから離れ、係合が解除される。
すなわち、ハンドル回動ロック機構544が通電されていない状態では、回動軸557が回転不能であるため、動力伝達部材556等を介して回動軸557に接続されているハンドル回動用モータ543も回転不能である。ハンドル回動ロック機構544が通電されている状態では、回動軸557が回転可能であるため、ハンドル回動用モータ543も回転可能である。
ハンドル回動用モータ543は、ロータ等が収納されたモータ本体部543aと、ハンドル回動用モータ543の出力軸としての回転軸543bとを備える。
ハンドル回動用モータ543は、回転軸543bがケース541の後方延出部541bに下方から貫通するように配置されるとともに、モータ本体部543aが後方延出部541bの下面に固定されている。すなわち、ハンドル回動用モータ543は、後方延出部541bから下方に吊り下げるようにして固定されている。
ハンドル回動用モータ543の回転軸543bの軸線543cは、回動軸557の軸線557aと平行である。
回転軸543bには駆動プーリ555が固定されている。動力伝達部材556は、駆動プーリ555から後方延出部541bの上面に沿って前方へ延び、被動プーリ558に接続される。
ハンドル回動用モータ543は、回転部542の後方で後方延出部541bの下方に配置されている。また、ハンドル回動用モータ543は、車幅の中央且つ操舵用モータ80の上方に配置されており、ハンドル回動用モータ543の軸線543cは、操舵用モータ80の軸線80cに対し略同軸上に位置する。
ハンドル回動用モータ543の回転は、ハンドル回動用モータ543側から順に、駆動プーリ555、動力伝達部材556、被動プーリ558、回動軸557、及び、減速部材559を介してハンドルホルダ560に伝達される。
操舵ハンドル26は、ハンドルホルダ560が回動することで、回動軸557の軸線557aまわり、すなわち操舵軸線Csまわりに回動する。操舵ハンドル26は、操舵回動部13に対して独立して回動可能である。
なお、本第1の実施の形態では、軸線557a及び操舵軸線Csは同軸であるが、軸線557aが操舵軸線Csからずれていた場合であっても、操舵ハンドル26は操舵軸線Csまわりに回動すると見なすことができる。
ハンドル回動ロック機構544は、ハンドル回動用モータ543から操舵ハンドル26までの回転の伝達経路において、減速部材559よりも上流に設けられている。
制御装置83は、自動操舵機構31によって前輪2が自動で操舵される際に、操舵ハンドル26が回動しないようにする操舵ハンドル回動制御処理を行う。制御装置83は図16の処理を所定の時間間隔で繰り返し実行する。
図16は、操舵ハンドル回動制御処理のフローチャートである。
まず、制御装置83は、車速センサ87により検出される車速Vが、所定速度(例えば、時速4キロメートル)以下であるか否かを判定する(ステップS1)。
車速Vが停止状態(時速0キロメートル)も含み所定速度以下である場合(ステップS1:YES)、制御装置83は、ハンドル回動ロック機構544に通電し、ハンドル回動ロック機構544による回動軸557のロックを解除する(ステップS2)。これにより、ハンドル回動用モータ543を回転させることが可能となる。
次に、制御装置83は、操舵角センサ85によって前輪2の操舵状態を検出する(ステップS3)。詳細には、ステップS3では、前輪2の操舵角(操舵方向)及び前輪2の操舵の角速度が検出される。ここで、前輪2の操舵角は、前輪2が前方に真っ直ぐ向いた状態で0になる。また、図13に示すように、操舵ハンドル26が左右のいずれにも回動していない状態を操舵ハンドル26の回動角の基準位置とする。
続いて、制御装置83は、ステップS3で検出した操舵方向とは逆方向にハンドル26が回動するようにハンドル回動用モータ543を駆動する(ステップS4)。これにより、操舵ハンドル26は、前輪2と一体に回動する操舵回動部13に対して、操舵回動部13とは逆方向に回動する。
例えば、自動操舵機構31によって前輪2が右に5°操舵される場合、制御装置83は、前輪2の操舵の角速度と同一の角速度で操舵ハンドル26が左に5°回動するようにハンドル回動用モータ543を駆動する。この場合、操舵ハンドル26は、操舵回動部13に対して相対回動するが、車体フレーム11に対しては回動せずに上記基準位置に留まり、実質的には、操舵回動部13上で静止した状態となる。操舵ハンドル26は、操舵軸線Csと同軸の軸線557aを中心に回動するため、左右に移動しない。
これにより、自動操舵機構31によって前輪2が操舵されたとしても操舵ハンドル26が車体フレーム11に対して回動しないため、操舵ハンドル26を把持している運転者に自動操舵機構31による前輪2の操舵が影響することを防止できる。
図17は、ハンドル回動用モータ543の制御のゲインKと車速Vとの関係を示す図表である。
制御装置83は、ステップS4では、例えば、前輪2の操舵角度の検出値と操舵ハンドル26の回動位置(回動角)の目標値との偏差に所定値のゲインKを乗じることで、ハンドル回動用モータ543の電流指令値(通電電流の目標値)を決定する。ここで、操舵ハンドル26の回動位置の目標値は0°である。
図17に示すように、ゲインKは、車速Vが0のときが最も大きく、車速Vが増加するに連れて徐々に小さくなる。
このため、車速Vが小さいときは、前輪2の操舵量に対する操舵ハンドル26の逆方向への回動量が大きくなり、車速Vの増加に伴って、前輪2の操舵量に対する操舵ハンドル26の逆方向への回動量は小さくなる。
例えば、車速Vが時速0キロメートルで自動操舵機構31によって前輪2が右に10°操舵される場合、ゲインKが大きいため、操舵ハンドル26は左に10°操舵される。この場合、操舵ハンドル26は実質的に静止状態となり、基準位置に対する回動角は0°となる。
また、車速Vが時速2キロメートルで自動操舵機構31によって前輪2が右に10°操舵される場合、車速Vが時速0キロメートルの場合よりもゲインKが小さくなるため、操舵ハンドル26は、例えば左に5°操舵される。この場合、操舵ハンドル26は基準位置に対して右に5°回動した状態となる。
このように、本第1の実施の形態では、前輪2の操舵量が同一であっても、車速Vが大きくなるほど逆方向への操舵ハンドル26の回動量が小さくなる。このため、車速Vが小さい状態では、操舵ハンドル26を把持している運転者に自動操舵機構31による前輪2の操舵が影響することを防止でき、また、車速Vが大きくなって車両1が安定し易い状態になった場合には、自動操舵機構31によって前輪2が操舵されている方向を操舵ハンドル26の回動によって運転者に認知させることができる。また、車速Vの増加に伴って、前輪2の操舵方向への操舵ハンドル26の回動量が徐々に増加するため、運転者が車両2を運転し易い。
図16に戻り、車速Vが所定速度を超えている場合(ステップS1:NO)、制御装置83は、ハンドル回動ロック機構544への通電を停止し、ハンドル回動ロック機構544によって回動軸557の回動をロックする(ステップS5)。
本第1の実施の形態では、車速Vが大きく、自動操舵機構31による前輪2の操舵が行われない状態では、ハンドル回動ロック機構544によって操舵ハンドル26がトップブリッジ33に直接的に接続される。このため、運転者は、操舵ハンドル26を介して前輪2を直接的に操舵できる。
また、ハンドル回動ロック機構544は、通電されていない状態になるとロック状態となるため、電源が供給されていない状態であっても、運転者は操舵ハンドル26を介して前輪2を直接的に操舵できる。
図18は、操舵回動部13の周辺部の左側面図である。図19は、車両1の前部を上方から見た平面図である。
車体カバー15は、操舵回動部13を上方から覆うカバー部材810を備える。カバー部材810は、車幅の中央に位置するとともに、前後方向においてフロントカバー27とタンクカバー28との間に配置される。
カバー部材810は、操舵ハンドル26の下方に配置されており、トップブリッジ33の上面に設けられる操舵ハンドル回動機構540を上方から覆う。
図20は、カバー部材810の左側面図である。図21は、カバー部材810を上方から見た平面図である。図22は、カバー部材810の斜視図である。
図18〜図22を参照し、カバー部材810は、車体10に固定される固定カバー811と、固定カバー811の上面を上方から覆う可動カバー812とを備える。
固定カバー811は、箱状部813と、箱状部813から後方に延びる後部延出部814とを備える。
箱状部813は、側面視で後下がりに延びる上面部813aと、上面部813aの前縁から下方に延びる前面部813bと、上面部813aの左右の側縁からそれぞれ下方に延びる側面部813c,813cとを備える。箱状部813の下面は下方に開放している。
箱状部813は、上面部813aにおける車幅方向の中央部に、上方に延びる円筒状の筒状部813dを備える。筒状部813dの内周部は、上面部813aを上下に貫通する円形の上面開口813eを形成している。
後部延出部814は、上面部813aの後縁部からタンクカバー28の前縁28aまで後方に延び、前縁28aに連続する。固定カバー811は、例えば、後部延出部814がタンクカバー28に取り付けられることで車体10に固定される。なお、固定カバー811は、車体カバー15の他のカバーや車体フレーム11等に固定されても良い。
後部延出部814の上面には、前後方向に延びる複数の上面リブ814aが形成されている。
可動カバー812は、操舵軸線Csの軸方向視で円形の上壁部812a(上面)と、上壁部812aの周縁部から固定カバー811側へ下方に延出する円筒状の周壁部812bとを備える。
可動カバー812は、上壁部812aにおける車幅方向の中央部に、上壁部812aを上下方向に貫通する開口部812cを備える。また、可動カバー812は、開口部812cの周縁部に沿って上方に延びるリブ812dを備える。
可動カバー812の円筒状の周壁部812bは、固定カバー811の筒状部813dと同軸に配置されるとともに、その外径が筒状部813dの外径と略同一に形成されており、筒状部813dに対して上下方向に連続する。
可動カバー812は、固定カバー811の上面開口813eを上方から覆うように配置され、周壁部812bの下縁部が固定カバー811の筒状部813dの上縁部に近接する。
図15及び図18を参照し、固定カバー811は、箱状部813の内側に操舵ハンドル回動機構540のケース541を収納するように配置され、ケース541を周囲から覆う。ケース541の上部及びハンドルホルダ560は、固定カバー811の上面開口813eを通って上方に露出する。
ケース541の上部及びハンドルホルダ560は、固定カバー811の上面開口813eに被せられる可動カバー812によって上方から覆われる。
ハンドルホルダ560の上部は、可動カバー812の開口部812cを通って上方に露出する。
図13及び図15に示すように、ハンドルホルダ560のベース部材560aの上面には、操舵軸線Csに対し左右に離れた位置から上方に延びるハンドル支持部560c,560cが一対設けられている。キャップ560bは、複数のキャップ固定ボルト560dによって、ハンドル支持部560c,560cの上面に固定される。
図18〜図22を参照し、可動カバー812の開口部812cには、ハンドルホルダ560のハンドル支持部560c,560cが下方から嵌合する。操舵ハンドル26は、開口部812cを通って可動カバー812の上方に延びたハンドル支持部560c,560cに固定される。
可動カバー812は、ハンドルホルダ560のベース部材560aに固定されている。このため、可動カバー812は、操舵ハンドル26の回動に伴って、操舵ハンドル26及び操舵回動部13と一体に回動する。すなわち、可動カバー812は固定カバー811に対して相対回動する。可動カバー812の回動軸線は、操舵軸線Csに一致している。
このように、可動カバー812がハンドル支持部560c,560cに嵌合された状態でハンドルホルダ560と一体に回動するため、ハンドル支持部560c,560cが可動カバー812の内側で回動可能なように開口部812cを大きくする必要がない。このため、可動カバー812でハンドルホルダ560を広範囲に覆うことができる。
可動カバー812は、開口部812cにハンドル支持部560c,560cが嵌合することで、ベース部材560aに位置決めされる。
開口部812cは、ハンドル支持部560c,560cの外形、すなわちハンドル支持部560c,560cの前面、後面及び左右の外側面に沿って形成されている。このため、開口部812cにハンドル支持部560c,560cを良好に嵌合させることができる。
図18及び図19に示すように、キャップ560bは、リブ812dを上方から覆うハンドルカバー815によって上方から覆われる。
図18〜図20を参照し、フロントカバー27は、後上がりに延びるカバー前面部27aの上縁27bから後方に延びる延出カバー部27cを備える。
延出カバー部27cは、上縁27bから後下がりに延びて、可動カバー812の周壁部812bの前縁部に連続している。このため、ヘッドパイプ17とフロントカバー27との間に配置されたトレール長可変機構30を、延出カバー部27cで上方から覆って隠すことができる。また、延出カバー部27cの後縁部27dは、周壁部812bに沿って円弧上に形成されているため、延出カバー部27cは広い範囲を覆うことができる。
以上説明したように、本発明を適用した第1の実施の形態によれば、車両1は、車体フレーム11と、車体フレーム11のヘッドパイプ17に支持されて操舵軸線Csまわりに回動する操舵回動部13と、操舵回動部13と一体に回動する前輪2と、操舵回動部13を回動させる自動操舵機構31とを備え、車体フレーム11は、ヘッドパイプ17から後方に延びるメインフレーム18を備え、自動操舵機構31は操舵回動部13を回動させる操舵用モータ80を備え、操舵用モータ80はメインフレーム18に支持されている。このため、メインフレーム18を利用して、自動操舵機構31の操舵用モータ80を簡単な構造で良好に支持できる。
また、操舵用モータ80がヘッドパイプ17の後方で車幅の中央に配置されるため、車両1の車幅方向の重量バランスが良い。
また、メインフレーム18は、上側フレーム18b,18bがヘッドパイプ17から左右一対で後方へ延び、操舵用モータ80は、車幅方向において左右の上側フレーム18b,18bの間の位置に配置されているため、左右の上側フレーム18b,18bを利用して操舵用モータ80を効果的に支持できる。また、操舵用モータ80が左右の上側フレーム18b,18bの間の空間に位置するため、上側フレーム18b,18bで操舵用モータ80を覆うことで、操舵用モータ80を保護できるとともに操舵用モータ80を隠して外観性を向上できる。
さらに、左右の上側フレーム18b,18bから上方に延びる左右一対の上方延出部501,501が設けられ、操舵用モータ80は、上方延出部501,501を介して上側フレーム18b,18bに支持されるとともに、左右の上方延出部501,501の間に配置されている。このため、操舵用モータ80を上方延出部501,501で覆うことで、操舵用モータ80を保護できるとともに操舵用モータ80を隠して外観性を向上できる。また、操舵用モータ80を高い位置に配置でき、操舵回動部13の上部のトップブリッジ33に操舵用モータ80の動力を伝達し易い。
また、左右の上方延出部501,501を車幅方向に繋ぐクロス部材であるハウジング503が設けられ、操舵用モータ80はハウジング503の下面に取り付けられている。これにより、ハウジング503によってメインフレーム18の剛性を向上できるとともに、ハウジング503で操舵用モータ80を覆うようにして、操舵用モータ80を保護でき且つ外観性を向上できる。
また、ハウジング503には、操舵用モータ80の出力を減速する502が支持されているため、502を簡単な構造で支持できる。
また、操舵用モータ80は、電動モータであり、その回転軸80aの軸線80cが上下方向に指向する向きで配置されているため、操舵用モータ80を車幅方向にコンパクトに配置できる。
さらに、操舵用モータ80は、ヘッドパイプ17に対し車幅方向外側に位置する操舵リンク81を介して操舵回動部13に連結されているため、操舵用モータ80によって操舵回動部13に大きな駆動力を作用させることができ、操舵回動部13を容易に回動させることができる。
また、本発明を適用した第1の実施の形態によれば、車両1は、車体フレーム11と、車体フレーム11のヘッドパイプ17に支持されて操舵軸線Csまわりに回動する操舵回動部13と、操舵回動部13と一体に回動する前輪2と、操舵回動部13に取り付けられる操舵ハンドル26とを備え、操舵ハンドル26を操舵回動部13に対して操舵軸線Csまわりに相対回動可能にする操舵ハンドル回動機構540を備え、操舵ハンドル回動機構540は、操舵ハンドル26を操舵軸線Csまわりに回動させるハンドル回動用モータ543を備える。これにより、ハンドル回動用モータ543によって操舵ハンドル26を操舵回動部13に対して相対回動させることで、前輪2の操舵方向と異なる方向に操舵ハンドル26を回動させることができる。このため、前輪2の動作に連動する操舵ハンドル26の動きを運転者に伝わり難くできる。
また、操舵回動部13は、ヘッドパイプ17に軸支されるステアリングシャフト32と、ステアリングシャフト32の上端部に固定されるトップブリッジ33と、ステアリングシャフト32の下端部に固定されるボトム部材34とを備え、操舵ハンドル回動機構540は、トップブリッジ33に取り付けられている。これにより、操舵ハンドル回動機構540が操舵回動部13のトップブリッジ33に取り付けられるため、ハンドル回動用モータ543に異常が発生した場合であっても運転者が操舵ハンドル26を介してトップブリッジ33を直接的に回動させることが可能な構造を実現し易い。
また、操舵ハンドル回動機構540は、操舵ハンドル26を操舵回動部13に対し相対回動不能にロックするハンドル回動ロック機構544を備える。これにより、ハンドル回動ロック機構544で操舵ハンドル26をロックした場合には、運転者が操舵ハンドル26を介して操舵回動部13を直接的に回動させることができる。
さらに、操舵ハンドル回動機構540は、ハンドル回動用モータ543の回転を減速して操舵ハンドル26に伝達する減速部材559を備えているため、操舵ハンドル26をハンドル回動用モータ543で容易に回動させることができる。また、操舵ハンドル26側からハンドル回動用モータ543側への動力の伝達は増速方向となるため、操舵ハンドル26を介して操舵回動部13を回動させる場合には、操舵ハンドル26が操舵回動部13に対して相対回転し難いため、操舵ハンドル26を介して操舵回動部13を回動させ易い。
また、ハンドル回動ロック機構544は、ハンドル回動用モータ543の回転の伝達経路において、減速部材559よりも上流に設けられている。操舵ハンドル26側から減速部材559を介してハンドル回動用モータ543に伝達される回転は増速方向となるため、操舵ハンドル26側から減速部材559を介してハンドル回動用モータ543に伝達されるトルクは小さくなる。このため、減速部材559の上流にハンドル回動ロック機構544を設けることで、容量の小さなハンドル回動ロック機構544であってもハンドル回動用モータ543の回転を規制でき、操舵ハンドル26を介して操舵回動部13を回動させ易い。
また、操舵ハンドル回動機構540は、操舵回動部13の上方に設けられるケース541と、ケース541に収容されるとともにハンドル回動用モータ543によって駆動される回転部542とを備え、操舵ハンドル26は、回転部542の上端部に支持されている。これにより、ハンドル回動用モータ543によって駆動される回転部542を、操舵回動部13の上方に設けられるケース541によって簡単な構造で支持できるとともに、運転者が操作し易い上方の位置に操舵ハンドル26を設けることができる。
また、回転部542は、ハンドル回動用モータ543によって回動される回動軸557と、操舵ハンドル26を支持するハンドルホルダ560と、回動軸557に入力される回転を減速してハンドルホルダ560に出力する減速部材559とを備え、回動軸557、減速部材559及びハンドルホルダ560は、同軸上に設けられる。このため、操舵ハンドル回動機構540をコンパクトに設けることができる。
さらに、ハンドル回動用モータ543は、回転部542の後方に配置されるとともに、ケース541に取り付けられているため、ハンドル回動用モータ543を、回転部542を駆動し易い位置にコンパクトに設けることができる。
また、ハンドル回動ロック機構544は、ケース541の下面に取り付けられて回転部542の下端部に係合するため、ハンドル回動ロック機構544を簡単な構造で固定できるとともに、ハンドル回動ロック機構544をコンパクトに設けることができる。
また、ハンドル回動ロック機構544は、操舵ハンドル26の回動軸線である回動軸557の軸線557aと同軸に設けられるため、ハンドル回動ロック機構544をコンパクトに設けることができる。
また、操舵ハンドル26の回動軸線である回動軸557の軸線557aは、操舵軸線Csと同軸であるため、操舵回動部13が左右に操舵された状態であっても、操舵ハンドル26は操舵軸線Cs上で回動することができる。このため、操舵ハンドル26の動きを効果的に小さくすることができ、操舵ハンドル26の動きを運転者に伝わり難くできる。
さらに、操舵回動部13の回動方向の逆方向に操舵ハンドル26が回動するようにハンドル回動用モータ543を駆動する制御装置83を備えるため、前輪2が操舵された状態における操舵ハンドル26の回動角を小さくできる。
また、制御装置83は、車速センサ87によって検出される車速Vに応じて、逆方向への操舵ハンドル26の回動量を変化させるため、操舵ハンドル26の回動量を車速Vに応じた適切な回動量にできる。
また、制御装置83は、車速Vが大きくなるほど、逆方向への操舵ハンドルの回動量を小さくするため、車速Vが小さい状態では、前輪2の操舵による操舵ハンドル26の回動量を小さくでき、車速Vが大きくなるに連れて操舵ハンドル26の動きが前輪2の操舵方向に同調していくようにすることができる。このため、運転者が車両2を運転し易い。
また、操舵回動部13を自動で回動させる自動操舵機構31を備えるため、自動操舵機構31によって前輪2が自動で操舵された際の操舵ハンドル26の回動量を小さくできる。
また、車速センサ87によって検出される車速Vが所定速度を超えていることが検出されると、ハンドル回動ロック機構544によって、操舵ハンドル26が操舵回動部13に対し相対回動不能にロックされる。これにより、車速Vが所定速度を超えた状態では、ハンドル回動ロック機構544によって操舵ハンドル26が操舵回動部13に直接的に接続されるため、運転者は、操舵ハンドル26を介して前輪2を直接的に操舵できる。
さらに、本発明を適用した第1の実施の形態によれば、車両1は、車体フレーム11と、車体フレーム11のヘッドパイプ17に支持されて操舵軸線Csまわりに回動する操舵回動部13と、操舵回動部13に取り付けられる操舵ハンドル26とを備え、操舵回動部13を上方から覆うカバー部材810を備え、カバー部材810は、車体10に固定される固定カバー811と、固定カバー811の上面開口813eを覆うとともに固定カバー811に対して回動可能な可動カバー812とを備え、可動カバー812は、操舵ハンドル26と一体に回動する。これにより、車体10に固定される固定カバー811と可動カバー812によって操舵回動部13を上方から覆うことができる。可動カバー812は、操舵ハンドル26と一体に回動するため、操舵回動部13の周辺部を広く覆うことができる。
また、可動カバー812の上壁部812aには、操舵回動部13に操舵ハンドル26を支持するハンドルホルダ560が嵌合する開口部812cが形成されているため、可動カバー812をハンドルホルダ560によって位置決めできるとともに、ハンドルホルダ560の周囲を広く覆うことができる。
また、開口部812cは、ハンドルホルダ560の外形に沿って形成されているため、可動カバー812をハンドルホルダ560によって高い精度で位置決めできるとともに、ハンドルホルダ560の周囲を広く覆うことができる。
また、可動カバー812は、開口部812cの周縁部に沿って上方に延びるリブ812dを備えるため、リブ812dによって可動カバー812の剛性を向上できるとともに、ハンドルホルダ560をリブ812dで側方から覆うことができる。また、リブ812dをハンドルホルダ560に当接させる場合には、可動カバー812とハンドルホルダ560との当接面積を大きくでき、可動カバー812をハンドルホルダ560に効果的に位置決めできる。
また、可動カバー812は、操舵軸線Csの軸方向視で円形の上壁部812aと、上壁部812aの周縁部から固定カバー811側に延出する筒状の周壁部812bとを備えるため、可動カバー812が回動する場合であっても、可動カバー812が周囲の部品の邪魔になり難い。このため、可動カバー812を大きくして広い範囲を覆うことができる。
また、ヘッドパイプ17を前方から覆うフロントカバー27が設けられ、フロントカバー27は、その上縁27bから後方に延出する延出カバー部27cを備え、延出カバー部27cの後縁部は、可動カバー812の前縁部に連続している。このため、延出カバー部27cによって、フロントカバー27の上縁27bと可動カバー812の前縁部との間を覆うことができる。
また、操舵ハンドル26を操舵回動部13に対して操舵軸線Csまわりに相対回動可能にする操舵ハンドル回動機構540を備え、カバー部材810は、操舵ハンドル回動機構540を上方から覆う。このため、カバー部材810で操舵ハンドル回動機構540を効果的に隠すことができる。
また、本発明を適用した第1の実施の形態によれば、車両1は、車体10と、車体10の前方に配置されて操舵軸線Csまわりに操舵可能な前輪2とを備え、車体10が、車体フレーム11と、車体フレーム11に支持されて操舵軸線Csまわりに回動する操舵回動部13とを備え、前輪2のトレール長tを可変とするトレール長可変機構30を備え、トレール長可変機構30は、前後方向に揺動可能に設けられるとともに前輪2を支持するフロントフォーク25L,25Rを支持する揺動部41と、揺動部41を揺動させる駆動源としての電動モータ42とを備え、電動モータ42は車体10に支持されている。これにより、電動モータ42が車体10に支持されることで、電動モータ42が操舵軸線Csに近くなるため、操舵慣性を低減できる。
また、電動モータ42は車体10の操舵回動部13に支持されているため、電動モータ42が操舵軸線Csに近くなる。このため、操舵慣性を低減できる。さらに、操舵回動部13は揺動部41と一体に回動するため、操舵回動部13に支持される電動モータ42の動力を簡単な構造で揺動部41に伝達して揺動部41を揺動させることができる。
また、電動モータ42は、車両側面視において操舵回動部13の前方に配置されるとともに、その回転軸42bの軸線42cが上下方向に指向するように配置されているため、電動モータ42をコンパクトに配置でき、操舵慣性を低減できる。なお、軸線42cは車両1の上下方向に指向していれば良く、例えば、軸線42cは、略鉛直方向を指向しても良く、また、図10のように車両側面視で傾斜した姿勢で上下方向に指向していても良い。
さらに、トレール長可変機構30は、電動モータ42の回転を直線運動に変換して揺動部41を揺動させるボールねじ機構43を備え、ボールねじ機構43は、そのねじ軸51の軸線が電動モータ42の軸線42cと平行になるように配置されているため、電動モータ42及びボールねじ機構43をコンパクトに配置できる。このため、操舵慣性を低減できる。
また、トレール長可変機構30は、電動モータ42の回転を減速してボールねじ機構43に伝達する減速機45を備え、電動モータ42の回転を規制するロック機構46が、電動モータ42の回転の伝達経路において、減速機45よりも上流に設けられている。これにより、揺動部41側からボールねじ機構43及び減速機45を介して電動モータ42に伝達される回転は増速方向となるため、揺動部41側から減速機45を介して電動モータ42に伝達されるトルクは小さくなる。このため、減速機45の上流にロック機構46を設けることで、容量の小さな小型のロック機構46であっても電動モータ42の回転を規制でき、トレール長可変機構30の動作を容易に規制できる。
また、ロック機構46は、電動モータ42の軸線42cと同軸に設けられているため、コンパクトにロック機構46を設けることができる。
さらに、トレール長可変機構30は、ボールねじ機構43を揺動部41及び操舵回動部13に連結するリンク機構47を備え、操舵回動部13は、車体フレーム11のヘッドパイプ17に軸支されるステアリングシャフト32と、ステアリングシャフト32の上端部に固定されるトップブリッジ33と、ステアリングシャフト32の下端部に固定されるボトム部材34とを備え、揺動部41は、トップブリッジ33に設けられる揺動軸48を介して揺動可能に支持されるとともに、リンク機構47を介してボトム部材34に連結されている。これにより、トップブリッジ33の揺動軸48を中心に揺動可能な揺動部41を、ボトム部材34に連結されるリンク機構47を介して揺動させることができ、コンパクトな構造で揺動部41を揺動させてトレール長tを変更できる。
また、揺動部41は、左右のフロントフォーク25L,25Rを互いに連結するボトムブリッジ49を備え、リンク機構47はボトムブリッジ49に連結されている。これにより、フロントフォーク25L,25Rの剛性を増加させるボトムブリッジ49を利用して、コンパクトな構造でリンク機構47を揺動部41に連結できる。
また、ヘッドパイプ17の前方で操舵回動部13のトップブリッジ33とボトム部材34とを繋ぐブラケット36が設けられ、電動モータ42は、ブラケット36を介して車体10に支持されている。これにより、ブラケット36は、ヘッドパイプ17の前方でトップブリッジ33とボトム部材34とを繋ぐため、操舵軸線Csに近い。このため、操舵軸線Csの近くに電動モータ42を配置でき、操舵慣性を低減できる。
また、本第1の実施の形態によれば、車両1は、車体10と、車体10の前方に配置されて操舵軸線Csまわりに操舵可能な前輪2と、前輪2を支持するフロントフォーク25L,25Rとを備え、車体10が、車体フレーム11と、車体フレーム11に支持されて操舵軸線Csまわりに回動する操舵回動部13とを備え、前輪2のトレール長tを可変とするトレール長可変機構30を備え、トレール長可変機構30は、車幅方向に延びてフロントフォーク25L,25Rを操舵回動部13に揺動可能に連結する揺動軸48を備え、揺動軸48は、車両側面視で、フロントフォーク25L,25Rのフォーク軸線25aに重なる位置に配置されている。これにより、フロントフォーク25L,25Rは、フォーク軸線25aに重なる位置に配置される揺動軸48を中心に揺動するため、フロントフォーク25L,25Rを揺動させてトレール長tを変更する際の慣性重量を小さくできる。このため、トレール長可変機構30によってトレール長tを容易に変更できる。
また、揺動軸48は、フロントフォーク25L,25Rの上端部に設けられているため、フロントフォーク25L,25Rの上端部のスペースを有効利用してコンパクトに揺動軸48を設けることができる。また、揺動軸48の上方にフロントフォーク25L,25Rの揺動のためのスペースを確保しなくとも良いため、部品の配置の自由度が高い。
また、フロントフォーク25L,25Rは、フロントフォーク25L,25Rの上面を塞ぐフォークキャップ25dを備え、揺動軸48はフォークキャップ25dに設けられているため、フォークキャップ25dを利用する簡単な構造で揺動軸48を設けることができる。
さらに、操舵回動部13は、車体フレーム11のヘッドパイプ17に軸支されるステアリングシャフト32と、ステアリングシャフト32の上端部に固定されるトップブリッジ33と、ステアリングシャフト32の下端部に固定されるボトム部材34とを備え、トレール長可変機構30は、電動モータ42と、フロントフォーク25L,25R及びボトム部材34を連結するとともに電動モータ42の動力によってフロントフォーク25L,25Rを揺動させるリンク機構47とを備え、揺動軸48は、トップブリッジ33に支持されている。これにより、トップブリッジ33の揺動軸48に支持されるフロントフォーク25L,25Rを、ボトム部材34に連結されるリンク機構47を介して揺動させることができ、コンパクトな構造でフロントフォーク25L,25Rを揺動させてトレール長tを変更できる。
さらに、フロントフォーク25L,25Rは、その軸方向の長さを変更可能な電子制御式サスペンションであり、車両1は、トレール長可変機構30の動作による車高の変化に応じて、この車高の変化を小さくするように電子制御式サスペンションを駆動する制御装置83を備える。このため、トレール長可変機構30でトレール長tを変更した場合であっても、車高の変化を小さくできる。また、車両1の停止時に、電子制御式サスペンションによって車高を下げることで、運転者(ライダー)の足付き性を向上できる。
[第2の実施の形態]
以下、図23及び図24を参照して、本発明を適用した第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
本第2の実施の形態は、操舵用モータ80と操舵回動部13との間の伝達トルクを可変とする構造を備える点が、上記第1の実施の形態と異なる。
図23は、第2の実施の形態における自動操舵機構531を上方側から見た模式図である。
図23に示すように、自動操舵機構531は、操舵用モータ80と、減速機502(図14)と、ハウジング503と、伝達トルク可変機構610とを備える。
伝達トルク可変機構610は、操舵リンク81と、トップブリッジ33の上面に設けられるねじ機構611とを備える。
ねじ機構611は、トップブリッジ33の上面に設けられる伝達トルク変更用モータ611aと、一端が伝達トルク変更用モータ611aに連結されたねじ軸611bと、ねじ軸611b上に設けられるナット611cと、ねじ軸611bの他端を支持するベアリング611dとを備える。
伝達トルク変更用モータ611aは、車幅方向においてヘッドパイプ17を挟んで操舵リンク81の反対側に配置されている。伝達トルク変更用モータ611aは、制御装置83(図11)に接続されている。
ねじ軸611bは、トップブリッジ33上を、伝達トルク変更用モータ611aから操舵リンク81が位置する側へ車幅方向に延び、トップブリッジ33の車幅方向の外端部に設けられたベアリング611dに他端を支持されている。
操舵リンク81の連結アーム81bの前端部は、連結軸81dによってナット611cに連結されている。
制御装置83によって伝達トルク変更用モータ611aが駆動されてねじ軸611bが回転すると、ナット611cがねじ軸611b上を車幅方向に移動する。これにより、ステアリングシャフト32(操舵軸線Cs)からナット611cまでの距離Lが変わり、操舵用モータ80から操舵回動部13への伝達トルクが変更される。
すなわち、ねじ軸611bにおいて距離Lの部分は、操舵用モータ80から操舵回動部13へトルクを伝達するトルク伝達アームとして機能し、このトルク伝達アームの長さである距離Lを可変とすることで、操舵用モータ80から操舵回動部13への伝達トルクが可変となる。
図24は、図23の状態からトルク伝達アームの長さが変更された状態を示す図である。
図24の状態では、図23の状態に対し、ナット611cがステアリングシャフト32側に移動しており、図23の状態よりもトルク伝達アームの長さである距離Lが小さい。すなわち、図24の状態は、図23よりも「トルク伝達アームの長さが小さい状態」に設定されている。また図23の状態は、図24の状態よりも「トルク伝達アームの長さが大きい状態」に設定されている。
図23の「トルク伝達アームの長さが大きい状態」では、操舵用モータ80から操舵リンク81を介してトップブリッジ33に伝達されるトルクが大きいため、操舵用モータ80によって容易に操舵回動部13を回動させることができる。
また、「トルク伝達アームの長さが大きい状態」の状態では、操舵回動部13側から操舵用モータ80を回動させようとする場合、伝達トルクが小さくなるため、操舵用モータ80を回動させ難い。このため、「トルク伝達アームの長さが大きい状態」の状態では、操舵用モータ80が停止している際に運転者が操舵ハンドル26を介して手動で操舵回動部13を回動させる場合、操舵用モータ80が抵抗(フリクション)となり、操舵回動部13の操舵が重くなる。
図24の「トルク伝達アームの長さが小さい状態」では、操舵用モータ80から操舵リンク81を介してトップブリッジ33に伝達されるトルクが小さいため、操舵用モータ80によって操舵回動部13を回動させ難い。
また、「トルク伝達アームの長さが小さい状態」では、操舵回動部13側から操舵用モータ80を回動させようとする場合、伝達トルクが大きくなるため、操舵用モータ80を回動させ易い。このため、「トルク伝達アームの長さが小さい状態」では、操舵用モータ80が停止している際に運転者が操舵ハンドル26を介して手動で操舵回動部13を回動させる場合、操舵用モータ80の抵抗が小さくなり、操舵回動部13の操舵が軽くなる。
制御装置83は、車速センサ87により検出される車速が、停止状態(時速0キロメートル)も含み所定速度(例えば、時速4キロメートル)以下であり、自動操舵機構531で前輪2を操舵する場合、伝達トルク変更用モータ611aを駆動して、「トルク伝達アームの長さが大きい状態」にする。これにより、操舵用モータ80で操舵回動部13を容易に回動させて前輪2を操舵できる。
制御装置83は、車速センサ87により検出される車速が、所定速度(例えば、時速4キロメートル)を超えており、自動操舵機構531で前輪2を操舵しない場合、伝達トルク変更用モータ611aを駆動して、「トルク伝達アームの長さが小さい状態」にする。これにより、運転者が操舵ハンドル26を操舵する際に操舵用モータ80が抵抗になり難いため、手動で容易に前輪2を操舵することができる。
[第3の実施の形態]
この第3の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
第3の実施の形態では、運転者の手動による操舵回動部13の操舵を軽くするために、操舵用モータ80と操舵回動部13との間の動力伝達経路から操舵用モータ80を切り離し可能な切り離し機構を備える。
この切り離し機構(不図示)は、例えば操舵用モータ80の動力の伝達経路において操舵用モータ80と操舵リンク81との間に介装される電磁クラッチを備える。
制御装置83は、車速センサ87により検出される車速が、停止状態(時速0キロメートル)も含み所定速度(例えば、時速4キロメートル)以下であり、自動操舵機構31で前輪2を操舵する場合、上記電磁クラッチに通電して、操舵用モータ80を操舵リンク81側に接続する。これにより、操舵用モータ80によって操舵回動部13を回動させることが可能となる。
制御装置83は、車速センサ87により検出される車速が、所定速度(例えば、時速4キロメートル)を超えており、自動操舵機構31で前輪2を操舵しない場合、上記電磁クラッチへの通電を停止して、操舵用モータ80を上記動力伝達経路から切り離す。これにより、運転者が操舵ハンドル26を操舵する際に操舵用モータ80が抵抗にならないため、手動で容易に前輪2を操舵することができる。
さらに、制御装置83は、操舵用モータ80に動作異常等の異常があることを検出した場合、上記電磁クラッチへの通電を停止して、操舵用モータ80を上記動力伝達経路から切り離す。これにより、操舵用モータ80に異常が発生した場合であっても、操舵用モータ80が操舵の抵抗にならないため、運転者が手動で容易に前輪2を操舵することができる。
[第4の実施の形態]
この第4の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
本第4の実施の形態は、運転者の手動による操舵回動部13の操舵を軽くするために、操舵用モータ80が操舵力を補助する点が上記第1の実施の形態と異なる。
第4の実施の形態では、操舵用モータ80(図14)からステアリングシャフト32までの動力伝達経路に、この動力伝達経路に作用するトルクを検出するトルクセンサ(不図示)が設けられている。このトルクセンサは制御装置83に接続されている。
上記トルクセンサは、運転者が操舵ハンドル26を介して手動で操舵回動部13を回動させる場合の運転者側の負荷をトルクとして検出する。
制御装置83は、上記トルクセンサの検出値に基づいて、この検出値が小さくなるように(例えば検出値が0になるように)操舵用モータ80を駆動する。これにより、操舵用モータ80の駆動力によって、手動による操舵回動部13の操舵を補助でき、運転者が手動で容易に前輪2を操舵することができる。
[第5の実施の形態]
この第5の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
本第5の実施の形態は、車体フレーム11に対する操舵ハンドル26の回動位置が所定の上記基準位置となるように、付勢部材713によって操舵ハンドル26を付勢する原点復帰機構710が設けられている点が上記第1の実施の形態と異なる。
図25は、原点復帰機構710の構造を示す模式的な図である。
原点復帰機構710は、図15には不図示であるが、図15のケース541に設けられる。
原点復帰機構710は、操舵ハンドル回動機構540の回動軸557上に固定されるカム711と、カム711に当接する押圧部材712と、押圧部材712がカム711に当接するように押圧部材712を付勢する付勢部材713とを備える。
カム711は、回動軸557の外周部に嵌合されて固定される略円形状のカムであり、回動軸557と一体に回動する。すなわち、カム711は、操舵ハンドル26と一体に回動する。
カム711は、回動軸557の軸線557a側に向かって窪む凹部711aをその外周部の一部に備える。凹部711aは略V字状に窪んでいる。
押圧部材712は、カム711に対して進退自在に設けられるスライド部712aと、スライド部712aに支持されて凹部711aに当接する当接部712bとを備える。スライド部712aは、ケース541に支持される。当接部712bは、回動軸557の軸線557aと平行な軸を中心に回動可能なローラである。
付勢部材713は、押圧部材712をカム711に押し付けるコイルばねである。付勢部材713は、一端がケース541に当接し、他端がスライド部712aに当接している。付勢部材713は、ケース541とスライド部712aとの間で圧縮された状態で設けられる。押圧部材712の当接部712bは、付勢部材713の付勢力によって凹部711aに押し付けられている。
操舵ハンドル26の回動位置が上記基準位置(回動角が0°)にある場合、図25に示すように、カム711は、凹部711aが車両前方側を向く回動位置にある。この基準位置の状態では、凹部711aの底部711bは車幅の中央に位置する。
また、上記基準位置の状態では、当接部712bが凹部711aの底部711bに前方側から嵌まっている。
原点復帰機構710は、付勢部材713によって当接部712bをカム711の凹部711aに押し付けることで、回動軸557の回動位置を図25の状態に維持させている。これにより、操舵ハンドル26の回動位置も基準位置に維持される。すなわち、原点復帰機構710は、操舵ハンドル26の回動位置を基準位置に維持する復元力を発生させている。
図26は、操舵ハンドル26が回動された状態を示す図である。
図26では、ハンドル回動用モータ543によって回動軸557が回動されて操舵ハンドル26が基準位置に対して回動されている。この状態では、ハンドル回動用モータ543は、原点復帰機構710の上記復元力に抗して操舵ハンドル26を回動させている。
図26の状態において、ハンドル回動用モータ543に動作異常が発生し、ハンドル回動用モータ543によって操舵ハンドル26を図25の基準位置に戻せなくなった場合、操舵ハンドル26は、原点復帰機構710の復元力によって基準位置に戻る。このため、ハンドル回動用モータ543に異常が発生した場合であっても、操舵ハンドル26を速やかに基準位置に戻すことができる。
また、制御装置83は、ハンドル回動用モータ543の異常を検出した後、ハンドル回動角センサ90からの信号に基づいて操舵ハンドル26が基準位置に戻ったことを検出すると、ハンドル回動ロック機構544への通電を停止し、回転部542を回転不能にする。これにより、操舵ハンドル26が操舵回動部13に対し回動不能となるため、運転者は、基準位置に固定された操舵ハンドル26を介して前輪2を操舵できる。
なお、原点復帰機構710の復元力が十分に大きい場合、ハンドル回動ロック機構544によって回転部542を回転不能にしなくとも、運転者は、原点復帰機構710によって基準位置に固定された操舵ハンドル26を介して前輪2を操舵できる。
なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記第1〜第5の実施の形態に限定されるものではない。
上記第1の実施の形態では、操舵用モータ80は、モータ本体部80bの下部が上側フレーム18b,18bの間の空間に位置しているものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。操舵用モータ80は、モータ本体部80bが車幅方向において左右の上側フレーム18b,18bの間に位置していれば、モータ本体部80bが上側フレーム18b,18bの間の空間の上方に配置されても良い。
上記第1〜第5の実施の形態では、自動二輪車を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、前輪または後輪を2つ備えた3輪の鞍乗り型車両、4輪以上を備えた鞍乗り型車両、及び、スクーターなどの鞍乗り型車両に適用可能である。
1 車両
10 車体
11 車体フレーム
13 操舵回動部
17 ヘッドパイプ
26 操舵ハンドル
27 フロントカバー
27b 上縁
27c 延出カバー部
27d 後縁部
540 操舵ハンドル回動機構
560 ハンドルホルダ
810 カバー部材
811 固定カバー
812 可動カバー
812c 開口部
812a 上壁部
812b 周壁部
812d リブ
813e 上面開口
Cs 操舵軸線

Claims (9)

  1. 車体フレーム(11)と、当該車体フレーム(11)のヘッドパイプ(17)に支持されて操舵軸線(Cs)まわりに回動する操舵回動部(13)と、当該操舵回動部(13)に取り付けられる操舵ハンドル(26)とを備えた車体(10)を備え、前記操舵回動部(13)を上方から覆うカバー部材(810)を備えた車両において、
    記カバー部材(810)は、前記車体(10)に固定される固定カバー(811)と、当該固定カバー(811)の上面開口(813e)を覆うとともに当該固定カバー(811)に対して回動可能な可動カバー(812)とを備え、
    前記固定カバー(811)は、前記固定カバー(811)の前記上面開口(813e)で前記操舵軸線(Cs)の全周を覆い、
    前記車体は前記ヘッドパイプ(17)を前方から覆うフロントカバー(27)を有し、
    前記固定カバー(811)は、前記フロントカバー(27)に対し別体で設けられ、
    前記可動カバー(812)は、前記操舵ハンドル(26)と一体に回動することを特徴とする車両。
  2. 車体フレーム(11)と、当該車体フレーム(11)のヘッドパイプ(17)に支持されて操舵軸線(Cs)まわりに回動する操舵回動部(13)と、当該操舵回動部(13)に取り付けられる操舵ハンドル(26)とを備えた車体(10)を備え、前記操舵回動部(13)を上方から覆うカバー部材(810)を備えた車両において、
    前記カバー部材(810)は、前記車体(10)に固定される固定カバー(811)と、当該固定カバー(811)の上面開口(813e)を覆うとともに当該固定カバー(811)に対して回動可能な可動カバー(812)とを備え、
    前記固定カバー(811)は、前記固定カバー(811)の前記上面開口(813e)で前記操舵軸線(Cs)の全周を覆い、
    前記固定カバー(811)は、箱状部(813)と、前記箱状部(813)の上面部(813a)における車幅方向の中央部に設けられて前記可動カバー(812)側に延びる筒状部(813d)とを備え、前記筒状部(813d)の内周部は、前記上面開口(813e)を形成し、
    前記可動カバー(812)は、前記操舵ハンドル(26)と一体に回動することを特徴とする車両。
  3. 車体フレーム(11)と、当該車体フレーム(11)のヘッドパイプ(17)に支持されて操舵軸線(Cs)まわりに回動する操舵回動部(13)と、当該操舵回動部(13)に取り付けられる操舵ハンドル(26)とを備えた車体(10)を備え、前記操舵回動部(13)を上方から覆うカバー部材(810)を備えた車両において、
    前記カバー部材(810)は、前記車体(10)に固定される固定カバー(811)と、当該固定カバー(811)の上面開口(813e)を覆うとともに当該固定カバー(811)に対して回動可能な可動カバー(812)とを備え、
    前記固定カバー(811)は、前記固定カバー(811)の前記上面開口(813e)で前記操舵軸線(Cs)の全周を覆い、
    前記可動カバー(812)は、前記操舵ハンドル(26)と一体に回動し、
    前記操舵ハンドル(26)を前記操舵回動部(13)に対して前記操舵軸線(Cs)まわりに相対回動可能にする操舵ハンドル回動機構(540)を前記操舵回動部(13)の上方に備え、
    前記可動カバー(812)は、前記操舵ハンドル回動機構(540)を上方から覆うことを特徴とする車両。
  4. 前記可動カバー(812)の上面には、前記操舵回動部(13)に前記操舵ハンドル(26)を支持するハンドルホルダ(560)が嵌合する開口部(812c)が形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の車両。
  5. 前記開口部(812c)は、前記ハンドルホルダ(560)の外形に沿って形成されていることを特徴とする請求項記載の車両。
  6. 前記可動カバー(812)は、前記開口部(812c)の周縁部に沿って上方に延びるリブ(812d)を備えることを特徴とする請求項または記載の車両。
  7. 前記可動カバー(812)は、前記操舵軸線(Cs)の軸方向視で円形の上壁部(812a)と、当該上壁部(812a)の周縁部から前記固定カバー(811)側に延出する筒状の周壁部(812b)とを備えることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の車両。
  8. 前記ヘッドパイプ(17)を前方から覆うフロントカバー(27)が設けられ、
    前記フロントカバー(27)は、その上縁から後方に延出する延出カバー部(27c)を備え、当該延出カバー部(27c)の後縁部(27d)は、前記可動カバー(812)の前縁部に連続していることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の車両。
  9. 前記操舵ハンドル(26)を前記操舵回動部(13)に対して前記操舵軸線(Cs)まわりに相対回動可能にする操舵ハンドル回動機構(540)を備え、
    前記カバー部材(810)は、前記操舵ハンドル回動機構(540)を上方から覆うことを特徴とする請求項1または2記載の車両。
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