JPH05270472A - 二輪車用キャスタ角可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二輪車の車速及び振れ状態が一定以上に達し
た場合にはキャスタ角を大きく、それ以外の場合にはキ
ャスタ角を比較的小さく可変できると共に、車両におけ
る操縦性の向上を図ること。 【構成】 二輪車用フレーム１１の前端１１Ａに当該フ
レーム１１の前後方向に沿って回動自在に装備されたス
テアリングシャフト１２を軸支するヘッドパイプ２と、
このヘッドパイプ２に一端部３Ａが固着されると共に他
端部３Ｂが前記フレーム１１に固着されたアクチューエ
タ３と、上記二輪車用フレーム１１に装備され当該フレ
ーム１１の振れ状態を検出する振れ検出手段としてのレ
ートジャイロ４と、上記二輪車用フレーム１１に装備さ
れ該二輪車の車速を検出する車速検出手段としての車速
センサ５と、この車速センサ５とレートジャイロ４とか
らの出力に基づいてアクチューエタ３を駆動制御するア
クチューエタ制御回路６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二輪車用キャスタ角可
変装置に係り、特に、二輪車の前輪ホークのステアリン
グシャフト取付箇所に装備される二輪車用キャスタ角可
変装置に関する。

【０００２】

【背景技術】一般に、二輪車は、フレームの前端のヘッ
ドパイプに前輪ホークのステアリングシャフトを回動自
在に軸支し、ハンドルで前輪ホークを回動させて操舵し
て進行方向を変えるようになっている。この前輪ホーク
は、前方に向けて所定角度傾斜させて取り付けられてお
り、鉛直線に対してなす角度をキャスタ角という。ま
た、この前輪ホークは、キャスタ角を大きく、前に寝せ
るほど直進性がよくなり、キャスタ角を小さく立てるほ
ど操舵性がよくなってハンドルが切り易いという性質が
ある。そして、このキャスタ角は、通常は、二輪車の性
格及び使用目的に合わせて固定的に設定しているため、
サスペンションの変位がないとすれば全車速域において
一定になっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例では、二輪車のキャスタ角が一定に設定されて
いるため、高速域において直進走行が不安定になり易い
という不都合があった。また、高速直進走行を安定させ
るため、キャスタ角を大きめ設定すると低速域での運動
性（操舵性）が悪化するという不都合があった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、二輪車の車速及び振れ状態が一定以上に
達した場合にはキャスタ角を大きく、それ以外の場合に
はキャスタ角を比較的小さく可変できると共に、車両に
おける操縦性の向上を図った二輪車用キャスタ角可変装
置を提供することを、その目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、二輪車用フ
レームの前端に当該フレームの前後方向に沿って回動自
在に装備されたステアリングシャフトを軸支するヘッド
パイプと、このヘッドパイプに一端部が固着されると共
に他端部が前記フレームに固着されたアクチューエタ
と、上記二輪車用フレームに装備され当該フレームの振
れ状態を検出する振れ検出手段と、上記二輪車用フレー
ムに装備され該二輪車の車速を検出する車速検出手段
と、この車速検出手段と振れ検出手段とからの出力に基
づいてアクチューエタを駆動制御するアクチューエタ制
御手段とを備えている。そして、このアクチューエタ制
御手段が、車速検出手段と振れ検出手段とからから出力
される信号が予め設定されたレベルに達したときにアク
チューエタに駆動信号を出力するアクチューエタ駆動制
御機能を有している。これによって前に述べた目的を達
成しようとしている。

【０００６】

【作用】アクチューエタ制御手段は、車速検出手段と振
れ検出手段とからの出力が定められたレベルに達した場
合には、アクチューエタに対し駆動信号を出力する。す
ると、アクチューエタの駆動によってヘッドパイプが二
輪車用フレームの前方向に回動し、ステアリングシャフ
トを前方向に所定角度傾斜させる。一方、アクチューエ
タ制御手段は、車速検出手段と振れ検出手段とからの出
力が定められたレベル以下になった場合には、アクチュ
ーエタに対する駆動信号の出力を停止する。これによ
り、アクチューエタは非駆動状態にもどり、ヘッドパイ
プも二輪車用フレームの後方に回動してステアリングシ
ャフトの傾斜角度をもとの位置に戻す。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図７に
基づいて説明する。

【０００８】図１には、本発明の一実施例である二輪車
用キャスタ角可変装置の全体構成が概略的に示されてい
る。この、図１に示す実施例は、二輪車用フレーム１１
の前端１１Ａに当該フレーム１１の前後方向（図１に示
す矢印Ａ，Ｂ方向）に沿って回動自在に装備されたステ
アリングシャフト１２を軸支するヘッドパイプ２と、こ
のヘッドパイプ２に一端部３Ａが固着されると共に他端
部３Ｂが前記フレーム１１に固着されたアクチューエタ
３と、上記二輪車用フレーム１１に装備され当該フレー
ム１１の振れ状態を検出する振れ検出手段としてのレー
トジャイロ４と、上記二輪車用フレーム１１に装備され
該二輪車の車速を検出する車速検出手段としての車速セ
ンサ５と、この車速センサ５とレートジャイロ４とから
の出力に基づいてアクチューエタ３を駆動制御するアク
チューエタ制御手段としてのアクチューエタ制御回路６
とを備えている。

【０００９】これを更に詳述すると、ヘッドパイプ２
は、該ヘッドパイプの上側（図１に示す上側）に回動支
点Ｃが設けられており、この回動支点Ｃを中心に図１に
示す矢印Ａ，Ｂ方向に所定角度で回動が可能になってい
る。このヘッドパイプ２の内部には、ステアリングシャ
フト１２が回動自在に軸支されている。このステアリン
グシャフト１２は、上ブラケット１２Ａ及び下ブラケッ
ト１２Ｂを介して前輪２０を軸支する前輪ホーク１４に
連結されている。この前輪ホーク１４は、前方に向けて
所定角度傾斜した状態になっており、鉛直線Ｌに対して
なす角度θがキャスタ角である。

【００１０】アクチューエタ３は、上記ヘッドパイプ２
の下側（図１に示す下側）にその一端部３Ａが固着され
ると共に、他端部３Ｂがフレーム１１の前端１Ａの近傍
に固着されている。このため、アクチューエタ３の駆
動，非駆動すなわち伸縮動作に応じて前輪ホーク１４が
図１に示す矢印Ａ，Ｂ方向に回動し、キャスタ角θを可
変するようになっている。ここで、本実施例において
は、図２に示すようにアクチューエタ３の非駆動時には
前輪ホーク１４が実線１４Ａの位置に、アクチューエタ
３の駆動時には前輪ホーク１４が仮想線１４Ｂの位置に
くるように予め前輪ホーク１４の取付角を設定してい
る。

【００１１】レートジャイロ４は、二輪車用フレーム１
１の上部（図１に示す上側）に装備されており、車体全
体のヨー軸回りの振れ及び振動（ウィーブモード）状態
を検出し、その検出した信号をアクチューエタ制御回路
６に出力するものである。

【００１２】車速センサ５は、二輪車用フレーム１１の
後輪軸支箇所３０Ａ近傍に装備されており、後輪３０の
回転数に応じて車速を検出し、その検出した信号をアク
チューエタ制御回路６に出力するものである。

【００１３】アクチューエタ制御回路６は、車速センサ
５とレートジャイロ４とから出力される信号としての車
速レベル及び振れレベルが予め定められたレベルに達し
たときにアクチューエタ３に駆動信号を出力し当該アク
チューエタ３を駆動するものである。

【００１４】次に、図２ないし図４を参照しつつ、図３
のフローチャートに示すアクチューエタ制御回路６制御
動作を説明する。

【００１５】まず、ステップ１０１で、アクチューエタ
制御回路６では、車速センサ５からの信号出力に基づい
て車速Ｖが１００ｋｍ／ｈ以上かを判定する。

【００１６】次にアクチューエタ制御回路６では、ステ
ップ１０１での判定の結果、車速Ｖが１００ｋｍ／ｈ以
上と判定をした場合にステップ１０２に進み、レートジ
ャイロ４からの信号出力に基づいて車体の振動及び振幅
Ａが一定振幅Ａｔ以上かを判定する。ここで、振幅Ａの
判定については、図４に示すように、レートジャイロ４
からの信号が入力されると、この信号はバンドパスフィ
ルタ「２〜５Ｈｚ」（符号４０）を介して一定以上の波
形が求められる（符号４１）。次に、この一定以上の波
形を一定時間「１ｓｅｃ程度」継続して剣知する（符号
４２）によってなされる。

【００１７】そして、アクチューエタ制御回路６では、
ステップ１０２判定の結果、車体の振動及び振幅が一定
振幅以上と判断した場合にステップ１０３に進みアクチ
ューエタ３に駆動信号を出力し該アクチューエタ３を駆
動させる。ここで、このアクチューエタ３が駆動する
と、図２に示すように前輪ホーク１４が実線位置１４Ａ
から仮想線位置１４Ｂに変位するため、キャスタ角θ1
もキャスタ角θ2まで可変することになる。このキャス
タ角θは図２からも明らかのようにθ1＜θ2の関係を有
するため、アクチューエタ３が駆動するとキャスタ角も
これに伴って大きく変化することになる。次にアクチュ
ーエタ制御回路６では、キャスタ角の変更（ステップ１
０４）後メインスイッチをオフ（ステップ１０５）にす
る。

【００１８】一方、アクチューエタ制御回路６は、車速
センサ５とレートジャイロ４とからの出力が上記した一
定レベル以下になった場合には、アクチューエタ３に対
する駆動信号の出力を停止する。このため、アクチュー
エタ３は非駆動状態にもどり、ヘッドパイプ２も二輪車
用フレーム１１の後方に回動してステアリングシャフト
１２の傾斜角度，即ち、前輪ホーク１４の傾斜角度をも
との位置（キャスタ角θ1の状態）に戻す。

【００１９】図５には、ウィーブモード（車体全体の振
動で３〜５Ｈｚ程度の周波数）についての車速に対する
減衰率の変化を示しており、図６にはキャスタ角をＺｄ
ｅｇ増加させた場合の車速に対する改善率を示す。

【００２０】そして、これらの制御により二輪車におけ
る高速時での直進安定性が増加する。この増加率を図７
に示す。ここで、点線Ｄはキャスタ角「大」，即ち図２
に示すキャスタ角θ2の状態の場合を、実線Ｅはキャス
タ角「小」，即ち図２に示すキャスタ角θ1の状態の場
合を、一点鎖線Ｆはキャスタ角の変更後の状態をそれぞ
れ示す。

【００２１】以上説明したように、本実施例によると、
アクチューエタ制御回路６の機能によりアクチューエタ
３を駆動制御し、二輪車の車速及び振れ状態が一定以上
に達した場合にはキャスタ角を大きく、それ以外の場合
にはキャスタ角を比較的小さく可変することができる。
このため、二輪車における安定した高速直進走行が可能
となり、操縦性が向上する。また、本実施例では、低速
走行時には、常にキャスタ角が小さく設定されるため、
低速走行時におけるハンドルの切れが比較的に良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明では、以上のように構成され機能
するので、これによると、アクチューエタ制御回路の機
能によりアクチューエタを駆動制御し、二輪車の車速及
び振れ状態が一定以上に達した場合にはキャスタ角を大
きく、それ以外の場合にはキャスタ角を比較的小さく可
変することができる。このため、二輪車における安定し
た高速直進走行が可能となり、操縦性を有効に向上する
ことができる。また、本発明では、低速走行時には、常
にキャスタ角が小さく設定されるため、二輪車における
低速走行時のハンドルの切れが比較的に良いという従来
にない優れた二輪車用キャスタ角可変装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す概略図である。

【図２】図１に示す実施例のキャスタ角の可変状態を説
明する図である。

【図３】図１に示す実施例のアクチューエタ制御回路の
制御プログラムを示すフローチャートである。

【図４】車体の振幅の判定方法を説明するブロック図で
ある。

【図５】ウィーブモードの減衰率を示す図である。

【図６】キャスタ角をｄｅｇ増加させた場合の減衰率の
改善率を示す図である。

【図７】キャスタ角変更後の減衰率を示す線図である。

【符号の説明】

２ ヘッドパイプ ３ アクチューエタ ３Ａ 一端部 ３Ｂ 他端部 ４ 振れ検出手段としてのレートジャイロ ５ 車速検出手段としての車速センサ ６ アクチューエタ制御手段としてのアクチューエタ
制御回路 １１ 二輪車用フレーム １１Ａ 前端 １２ ステアリングシャフト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二輪車用フレームの前端に当該フレーム
   の前後方向に沿って回動自在に装備されたステアリング
   シャフトを軸支するヘッドパイプと、このヘッドパイプ
   に一端部が固着されると共に他端部が前記フレームに固
   着されたアクチューエタと、前記二輪車用フレームに装
   備され当該フレームの振れ状態を検出する振れ検出手段
   と、前記二輪車用フレームに装備され前記二輪車の車速
   を検出する車速検出手段と、この車速検出手段と前記振
   れ検出手段とからの出力に基づいて前記アクチューエタ
   を駆動制御するアクチューエタ制御手段とを備え、この
   アクチューエタ制御手段が、前記車速検出手段と前記振
   れ検出手段とからから出力される信号が予め設定された
   レベルに達したときに前記アクチューエタに駆動信号を
   出力するアクチューエタ駆動制御機能を有していること
   を特徴とする二輪車用キャスタ角可変装置。