WO2021255772A1 - エアサスペンション装置、及び、フロントフォーク - Google Patents

エアサスペンション装置、及び、フロントフォーク Download PDF

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suspension device
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air suspension
vehicle body
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重紀 淡佐
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日立Astemo株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details

Definitions

  • the present invention relates to an air suspension device used for a saddle-riding vehicle and a front fork.
  • a front fork is provided at the front of many saddle-riding vehicles.
  • the front fork has a spring that damps vibration.
  • An air suspension device that uses air as such a spring is known.
  • the front fork as shown in Patent Document 1 has an air supply / exhaust valve for adjusting the pressure of the gas chamber by inserting the vehicle body side tube and the axle side tube into each other and attaching a gas chamber to the vehicle body side tube and the axle side tube. is doing.
  • the air suspension device as shown in Patent Document 1 has a proportional characteristic in which a reaction force (hereinafter, may be referred to as "gas reaction force”) and a stroke amount, which is an expansion / contraction amount of the air suspension, are in a proportional relationship. Instead, it shows a squared curve characteristic in which the gas reaction force increases at an accelerating rate as the stroke amount increases. If the gas reaction force characteristics (hereinafter referred to as “reaction force characteristics”) can be brought closer to the proportional characteristics, it will be possible to improve the ride quality of the saddle-riding vehicle equipped with the air suspension. Until now, it has been difficult to bring the reaction force characteristics of the air suspension closer to the proportional characteristics with a simple configuration.
  • An object of the present invention is to provide an air suspension device or the like capable of improving ride comfort.
  • the present inventor has provided a flow rate control valve in the cylinder that can change the flow rate of air that can pass through, and the flow rate is based on the information detected by the detection means that detects the state of the saddle-mounted vehicle. It has been found that by controlling the flow rate of air passing through the control valve to be changed, the reaction force characteristic of the air suspension can be brought closer to the proportional characteristic from the conventional squared curve characteristic. Since it is possible to improve the ride quality by bringing the reaction force characteristics of the air suspension closer to the proportional characteristics, the air suspension device that can improve the ride quality by controlling as described above, and this It is possible to provide a saddle-riding vehicle to be mounted. The present invention has been completed based on this finding. The present invention will be described below.
  • a detection means for detecting information on the saddle-mounted vehicle, a control unit for receiving the information detected by the detecting means as an electric signal, and a vehicle body or front wheel of the saddle-riding vehicle are provided.
  • An air suspension device including a flow rate control valve for controlling the flow rate of the air that can pass through is provided by adjusting so as to change the opening degree of the flow path based on an electric signal from the control unit.
  • a suspension device having a liquid that extends from the vehicle body to the left or right of the front wheels and can attenuate the vibration energy applied to the vehicle body via the front wheels, and the left and right of the front wheels.
  • the air suspension device is provided on the side where the suspension device is not provided, and is filled with air capable of dampening the vibration energy applied to the vehicle body via the front wheels.
  • a stroke sensor connected to the air suspension device and detecting the stroke amount of the air suspension device, a control unit that receives the stroke amount detected by the stroke sensor as an electric signal, and a cylinder provided on the vehicle body or the front wheel.
  • An outer tube having a shape, and a tubular body provided on the side of the vehicle body and the front wheel on which the outer tube is not provided and whose tip exists inside the outer tube, and has an axis line with respect to the outer tube.
  • the control is provided in an air chamber filled with air, which is surrounded by an inner tube and an inner tube that can move along the inner tube, and has a flow path through which the air can pass.
  • a front fork having a flow control valve for controlling the flow rate of air that can pass through is provided by adjusting so as to change the opening degree of the flow path based on an electric signal from the unit.
  • an air suspension device or the like capable of improving ride comfort.
  • FIG. 1 It is a side view of the motorcycle which mounted the front fork according to Example 1 of this invention. It is a figure explaining the main part of the vibration damping device which constitutes a part of the front fork shown in FIG. It is a figure which shows the 3rd part of FIG. 2 in an enlarged manner. It is a figure explaining the main part of the air suspension apparatus shown in FIG. It is a figure explaining the operation of the air suspension apparatus shown in FIG. It is a figure explaining the reaction force generated by the air suspension apparatus shown in FIG. It is a side view of the motorcycle which mounted the front fork according to Example 2 of this invention. It is a side view of the motorcycle which mounted the front fork according to Example 3 of this invention.
  • left and right refer to the left and right based on the occupant of the two-wheeled vehicle as a saddle-riding vehicle
  • front and rear refer to the front and rear based on the traveling direction of the two-wheeled vehicle.
  • Fr indicates the front
  • Rr indicates the rear
  • Up indicates the top
  • Dn indicates the bottom.
  • the form shown in the attached figure is an example of the present invention, and the present invention is not limited to this form.
  • the "inner tube provided on the side of the vehicle body and the front wheels on which the outer tube is not provided” means that when the outer tube is provided on the vehicle body side, the inner tube is provided on the front wheel side. However, when the outer tube is provided on the front wheel side, it means that the inner tube is provided on the vehicle body side. Further, the “inner tube that can move along the axis with respect to the outer tube” means that the inner tube can move forward and backward along the center line CL of the outer tube and the inner tube. Further, “the air suspension device provided on the left and right sides of the front wheel on which the suspension device is not provided” means that the air suspension device is provided on the right side of the front wheel when the suspension device is provided on the left side of the front wheel.
  • the suspension device When the suspension device is provided on the right side of the front wheel, it means that the air suspension device is provided on the left side of the front wheel.
  • the "stroke sensor connected to the air suspension device” means that the stroke sensor is provided in a form capable of transmitting information on the detected stroke amount to the control unit.
  • the stroke sensor in the present invention may be provided inside the outer tube and the inner tube provided in the air suspension device, or may be provided outside the outer tube and the inner tube.
  • Example 1 See FIG.
  • an inverted front fork 13 mounted on a two-wheeled vehicle 10 which is an example of a saddle-riding vehicle, will be described as an example.
  • the two-wheeled vehicle 10 includes a vehicle body 11, an engine 12 as a power source supported in the lower center of the vehicle body 11, a front fork 13 provided in the front portion of the vehicle body 11 and absorbing an impact received from unevenness of the road surface, and a front fork. It has a front wheel 14 that is connected to 13 and rotatably supported. Further, the two-wheeled vehicle 10 includes a handle pipe 15 arranged above the front fork 13 to steer the front wheels 14, a seat 16 provided above the engine 12 on which the occupant sits, and an up-and-down extension extending rearward from the rear portion of the vehicle body 11. It has a swing arm 17 provided so as to be swingable in a direction, and a rear wheel 18 rotatably supported by the swing arm 17. The two-wheeled vehicle 10 further has left and right rear suspensions 19 extending from the rear portion of the vehicle body 11 to the swing arm 17.
  • the front fork 13 has a pair of devices for attenuating the vibration energy received by the front wheels 14 from the road surface, and the pair of devices is provided on each of the left and right sides of the front wheels 14.
  • a suspension device 30 (see FIG. 2) for attenuating vibration energy received from the road surface is provided on the left side of the front wheel 14, and an air suspension device 60 is provided on the right side of the front wheel 14.
  • the suspension device 30 is filled with oil as an example of a liquid, and generates a damping force when the distance from the vehicle body 11 to the front wheels 14 expands and contracts.
  • the suspension device 30 has a tubular outer tube 31 supported by the vehicle body 11, a lid 32 that closes the upper end of the outer tube 31, and a tubular outer tube 31 having a tip inserted inside the outer tube 31.
  • It has a fixed rod 35 and a stroke sensor 40 as an example of a detecting means provided at the lower end of the rod 35 and detecting a stroke amount which is a displacement amount of the inner tube 33 with respect to the outer tube 31.
  • the stroke sensor 40 includes a tubular coil support 41 provided along the inner peripheral surface of the rod 35, an energizable coil 42 wound around the outer peripheral surface of the coil support 41, and the coil 42. It has a connecting member 43, 43 electrically connected to the connection member 43, and a harness 44 connected to the connecting member 43, 43.
  • a conductor 45 which is a metal cylinder supported by the lid 32, faces.
  • the conductor 45 also moves up and down along the axis CL inside the coil 42.
  • the harness 44 is connected to the control unit 50.
  • the control unit 50 receives the information detected by the stroke sensor 40 as an electric signal. More specifically, a stroke signal obtained by converting the stroke amount detected by the stroke sensor 40 into an output signal is input to the control unit 50.
  • the control unit 50 is an arithmetic logic operation circuit having a CPU, ROM, RAM, and the like.
  • the air suspension device 60 is a device having a function of applying a force to the front wheels 14 and the vehicle body 11 by the force of an air spring to attenuate the vibration energy received by the front wheels 14 from the road surface.
  • the air suspension device 60 will be described.
  • the air suspension device 60 has a tubular outer tube 61 supported by the vehicle body 11, a lid 62 that closes the upper end of the outer tube 61, and a tubular shape having a tip inside the outer tube 61.
  • the flow rate control valve 70 has a flow path 71 through which air can pass, and controls the flow rate of air that can pass through the flow path 71 by adjusting the opening degree of the flow path 71.
  • the flow rate control valve 70 has a motor 72 whose operation is controlled by being energized from the control unit 50, and a slope 73a whose outer diameter is continuously reduced toward the tip by moving forward and backward by the operation of the motor 72. It has a valve 73 and a valve seat portion 74 having a seat surface to which the slope 73a can abut.
  • a stepping motor for example, a stepping motor can be used.
  • the valve 73 is supported by, for example, the motor 72 via a ball screw. Therefore, as the motor 72 rotates, the valve 73 advances and retreats along the axis of the motor 72.
  • the oil filled inside When the inner tube 33 is displaced, the oil filled inside generates a damping force when passing through a piston (not shown), for example. See FIGS. 2 and 3.
  • a piston not shown
  • the amount of the conductor 45 supported by the outer tube 31 and the coil 42 overlapping in the direction of the axis CL increases.
  • an alternating current is passed through the coil 42
  • an eddy current is generated in the conductor 45 so as to cancel the fluctuation of the magnetic field.
  • the eddy current apparently reduces the inductance of the coil 42. Since there is a correlation between the stroke amount of the inner tube 33 and the change amount of the inductance, the stroke amount can be detected by using the change amount of the inductance.
  • the stroke amount detected by the stroke sensor 40 is sent to the control unit 50 as an electric signal.
  • the control unit 50 changes the amount of current flowing through the motor 72 based on the information from the stroke sensor 40.
  • the energized motor 72 rotates and vertically displaces the valve 73 in the vertical direction of the paper in FIG.
  • the opening degree of the flow path 71 can be changed. That is, the control unit 50 operates the motor 72 so that the opening degree of the flow path 71 becomes a predetermined opening degree based on the information from the stroke sensor 40.
  • the air suspension device 60 generates a gas reaction force so as to keep the position of the front wheel 14 with respect to the vehicle body 11 constant. Therefore, when a force in the compression direction is applied to the front fork 13, the air suspension device 60 generates a gas reaction force in the extension direction opposite to the compression direction.
  • the magnitude of the gas reaction force generated at this time can be controlled by adjusting the opening degree of the flow path 71.
  • FIG. 6 shows the relationship between the stroke amount, which is the amount of expansion and contraction of the air suspension device 60, and the gas reaction force generated by the air suspension device 60.
  • the horizontal axis is the stroke amount (mm), and the vertical axis is the gas reaction force (N).
  • the alternate long and short dash line is a line explaining the relationship between the gas reaction force and the stroke amount of the air suspension device that does not use the flow control valve 70, and the broken line is the line that explains the reaction force and the stroke amount of the suspension device that uses the coil spring. It is a line explaining the relationship.
  • the solid line is a line for explaining the relationship between the gas reaction force and the stroke amount of the air suspension device 60 when the flow control valve 70 is used.
  • the gas reaction force of the air suspension device without the flow control valve 70 exhibits a square curve characteristic in which the gas reaction force increases at an accelerating rate as the stroke amount increases.
  • the gas reaction force generated by the air suspension device affects the ride quality of the saddle-riding vehicle, and the closer the stroke amount and the reaction force are to the proportional relationship, the more the ride quality becomes. Easy to improve.
  • the reaction force characteristic shown by the alternate long and short dash line in FIG. 6 is significantly different from the proportional characteristic shown by the solid line. Therefore, the conventional air suspension device that does not have the flow rate control valve 70 has room for improvement in terms of improving the riding comfort.
  • the air suspension device 60 has a flow rate control valve 70.
  • the gas reaction force of the air suspension device 60 can be changed by changing the opening degree of the flow path 71 by the flow rate control valve 70.
  • the stroke amount of the air suspension device 60 detected by the stroke sensor 40 is "stroke amount X”
  • the gas reaction force value of the reaction force characteristic shown by the alternate long and short dash line in FIG. 6 is "F1 (" N) ”
  • the reaction force value of the proportional characteristic shown by the broken line in FIG. 6 when the stroke amount X is defined as“ F2 (N) ”.
  • the air suspension device 60 brings the gas reaction force value F1 (N) at the stroke amount X closer to the reaction force value F2 (N) in order to bring the gas reaction force characteristic closer to the proportional characteristic.
  • the control unit 50 changes (controls) the amount of current energized in the motor 72.
  • the opening degree of the flow path 71 in the flow control valve 70 can be changed, and thereby the gas reaction force of the air suspension device 60 can be changed. Therefore, according to the present invention, there is provided an air suspension device 60 capable of bringing the reaction force characteristic closer to the proportional characteristic by controlling the operation of the flow rate control valve 70 according to the stroke amount detected by the stroke sensor 40. can do.
  • the control unit 50 can arbitrarily set the operating amount of the motor 72 according to the stroke amount. Therefore, it is possible to provide an air suspension device 60 capable of exhibiting an arbitrary reaction force characteristic, not limited to the proportional characteristic.
  • the air suspension device 60 described above is summarized below.
  • the air suspension device 60 includes a stroke sensor 40 that detects information on the two-wheeled vehicle 10, a control unit 50 that receives the information detected by the stroke sensor 40 as an electric signal, and a tubular outer body 11 provided on the vehicle body 11 of the two-wheeled vehicle 10.
  • the inner tube 63 which is provided on the tube 61 and the front wheel 14 and whose tip exists inside the outer tube 61 and is movable along the axis CL with respect to the outer tube 61, the outer tube 61, and the outer tube 61.
  • an air chamber 67 filled with air and surrounded by an inner tube 63, has a flow path 71 through which air can pass, and has an opening degree of the flow path 71 based on an electric signal from the control unit 50. It has a flow control valve 70 that controls the flow rate of air that can pass through by adjusting so as to change.
  • the air suspension device 60 has a flow rate control valve 70 that adjusts the opening degree of the flow path 71 based on an electric signal from the control unit 50. By adjusting the opening degree of the flow path 71, the flow rate of the air that can pass through can be controlled, and thereby the magnitude of the reaction force generated can be controlled.
  • the gas reaction force generated by the air suspension device 60 affects the riding comfort of the motorcycle 10.
  • the flow control valve 70 includes a motor 72 whose operation is controlled by a control unit 50, and a valve 73 having a slope 73a whose outer diameter is continuously reduced toward the tip by moving forward and backward when the motor 72 is operated. It has a valve seat portion 74 having a seat surface to which the slope 73a can abut.
  • the valve 73 has a slope 73a. Therefore, by slightly displacing the valve 73, the opening degree of the flow path 71 can be greatly changed. Since the displacement amount of the valve 73 is small, the flow rate control valve 70 can be miniaturized.
  • the information detected by the stroke sensor 40 includes the amount of change in the length from the vehicle body 11 to the front wheels 14. That is, the information detected by the stroke sensor 40 includes the stroke amount of the inner tube 63 with respect to the outer tube 61.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a two-wheeled vehicle 10A, which is an example of a saddle-riding type vehicle, on which the front fork 13A according to the second embodiment is mounted.
  • an acceleration sensor 81 is used as an example of a detecting means for detecting the acceleration of the motorcycle 10A. That is, the reaction force of the air suspension device 60A is adjusted according to the acceleration of the saddle-type vehicle.
  • the control unit 50 operates so as to change the opening degree of the flow path through which air flows according to the acceleration detected by the acceleration sensor 81.
  • the reaction force characteristics according to the acceleration for example, even in a situation where the motorcycle 10A is a motocrosser and the acceleration changes suddenly such as when landing after a jump, the change in posture due to the influence of the acceleration is suppressed. It will be easier to do. Therefore, by adopting the embodiment of the second embodiment, it is possible to provide the air suspension device 60A and the front fork 13A, which can improve the riding comfort, and the two-wheeled vehicle 10A.
  • the information detected by the detection means 81 includes the acceleration of the motorcycle 10A.
  • the change in the posture of the occupant due to the influence of the acceleration can be more stabilized, so that the air suspension device 60A and the front fork 13A, which can improve the riding comfort, and the front fork 13A, and , Motorcycle 10A can be provided.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a two-wheeled vehicle 10B which is an example of a saddle-riding type vehicle on which the front fork 13B according to the third embodiment is mounted.
  • a brake pressure sensor 82 is used as an example of the detecting means for detecting the brake pressure of the motorcycle 10B. That is, the reaction force of the air suspension device 60B is adjusted according to the brake pressure of the saddle-type vehicle.
  • Brake pressure can be detected, for example, from the brake fluid pressure or the amount of operation of the brake lever.
  • the control unit 50 operates so as to change the opening degree of the flow path through which air flows according to the brake pressure detected by the brake pressure sensor 82.
  • the reaction force characteristics according to the brake pressure it becomes easier to suppress the change in posture due to the influence of the brake, so the air suspension device 60B and front fork 13B, and the two-wheeled vehicle 10B that can improve the riding comfort can be improved. Can be provided.
  • the information detected by the detection means 82 includes the brake pressure of the motorcycle 10B.
  • the brake When the brake is activated, a force is applied to the air suspension device 60B in the direction in which the vehicle body 11 sinks toward the front wheels 14. The greater the braking pressure, the greater the force in the sinking direction.
  • the gas reaction force according to the brake pressure By controlling the gas reaction force according to the brake pressure, the change in the posture of the occupant due to the influence of the brake can be more stabilized, so that the air suspension device 60B and the front fork 13B, which can improve the riding comfort, can be improved.
  • the two-wheeled vehicle 10B can be provided.
  • the air suspension device used for the front fork of a two-wheeled vehicle is exemplified, but the air suspension device of the present invention can also be applied to other saddle-riding vehicles such as a tricycle and the rear cushion 19, and is exemplified.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the front fork having the suspension device filled with oil and the air suspension device is exemplified, but the present invention is also applicable to the front fork having a pair of air suspension devices.
  • the air suspension device may be not only an inverted type but also an upright type in which an outer tube is provided on a side portion of a front wheel and an inner tube is supported by a vehicle body.
  • control unit 50 may adjust the opening degree of the flow path 71 based on information from not only one detection means but also a plurality of detection means.
  • the present invention is not limited to the examples as long as the actions and effects of the present invention are exhibited.
  • the air suspension device of the present invention is suitable for the front fork of a saddle-riding vehicle.

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Abstract

エアサスペンション装置６０は、鞍乗り型車両１０の情報を検知する検知手段４０と、検知手段４０が検知した情報を電気信号として受け取る制御部５０と、車体１１又は前輪１４に設けられたアウタチューブ６１と、先端がアウタチューブ６１の内部に存在する筒体であって、アウタチューブ６１に対して軸線ＣＬに沿って移動可能なインナチューブ６３と、空気室６７に設けられ、内部に空気が通過可能な流路７１を有し、制御部５０からの電気信号に基づいて流路７１の開度を変更させるように調節することにより、通過可能な空気の流量を制御する流量制御弁７０と、を有する。

Description

エアサスペンション装置、及び、フロントフォーク
　本発明は、鞍乗り型車両に用いられるエアサスペンション装置、及び、フロントフォークに関する。
　多くの鞍乗り型車両の前部には、フロントフォークが設けられている。フロントフォークは、振動を減衰するばねを有している。このようなばねとして空気を利用するエアサスペンション装置が知られている。
　特許文献１に示されるようなフロントフォークは、車体側チューブと車軸側チューブを互いに挿入し、車体側チューブと車軸側チューブにガス室を付帯し、ガス室の圧力を調整する給排気バルブを有している。
特開２０１４－１４５４７５号公報
　特許文献１に示されるようなエアサスペンション装置は、反力（以下において、「ガス反力」と称することがある。）と、エアサスペンションの伸縮量であるストローク量とが比例関係にある比例特性ではなく、ストローク量が大きいほどガス反力が加速度的に大きくなる２乗カーブ特性を示す。ガス反力の特性（以下において、「反力特性」と称する。）を比例特性に近づけることができれば、エアサスペンションを搭載した鞍乗り型車両の乗り心地を向上させることが可能になると考えられるが、簡易な構成でエアサスペンションの反力特性を比例特性に近づけることは、これまで困難であった。
　本発明は、乗り心地を向上させることが可能なエアサスペンション装置等を提供することを課題とする。
　本発明者は、鋭意検討の結果、通過可能な空気の流量を変更可能な流量制御弁を、シリンダ内に設け、鞍乗り型車両の状態を検知する検知手段によって検知された情報に基づいて流量制御弁を通過する空気の流量を変更するように制御することにより、エアサスペンションの反力特性を、従来の２乗カーブ特性から比例特性に近づけることが可能になることを知見した。エアサスペンションの反力特性を比例特性に近づけることにより、乗り心地を向上させることが可能なので、上記のように制御することにより、乗り心地を向上させることが可能なエアサスペンション装置、及び、これを搭載する鞍乗り型車両を提供することができる。本発明は、当該知見に基づいて完成させた。本発明について、以下に説明する。
　本開示の一面によれば、鞍乗り型車両の情報を検知する検知手段と、前記検知手段が検知した情報を電気信号として受け取る制御部と、前記鞍乗り型車両の車体又は前輪に設けられた、筒状のアウタチューブと、前記車体及び前記前輪のうち、前記アウタチューブが設けられない側に設けられると共に、先端が前記アウタチューブの内部に存在する筒体であって、前記アウタチューブに対して軸線に沿って移動可能なインナチューブと、前記アウタチューブ及び前記インナチューブによって囲まれた、空気が充填されている空気室に設けられ、内部に前記空気が通過可能な流路を有し、前記制御部からの電気信号に基づき前記流路の開度を変更させるように調節することにより、通過可能な前記空気の流量を制御する流量制御弁と、を有するエアサスペンション装置が提供される。
　本開示の別の面によれば、車体から前輪の左又は右まで架け渡され、前記前輪を介して前記車体に加わる振動エネルギーを減衰可能な液体を有する懸架装置と、前記前輪の左右のうち、前記懸架装置が設けられない側に設けられ、前記前輪を介して前記車体に加わる振動エネルギーを減衰可能な空気が充填されているエアサスペンション装置と、を有し、前記エアサスペンション装置は、前記エアサスペンション装置に接続され、前記エアサスペンション装置のストローク量を検知するストロークセンサと、前記ストロークセンサが検知した前記ストローク量を電気信号として受け取る制御部と、前記車体又は前記前輪に設けられた、筒状のアウタチューブと、前記車体及び前記前輪のうち、前記アウタチューブが設けられない側に設けられると共に、先端が前記アウタチューブの内部に存在する筒体であって、前記アウタチューブに対して軸線に沿って移動可能なインナチューブと、前記アウタチューブ及び前記インナチューブによって囲まれた、空気が充填されている空気室に設けられ、内部に前記空気が通過可能な流路を有し、前記制御部からの電気信号に基づき前記流路の開度を変更させるように調節することにより、通過可能な空気の流量を制御する流量制御弁と、を有するフロントフォークが提供される。
　本発明によれば、乗り心地を向上させることが可能なエアサスペンション装置等を提供することができる。
本発明の実施例１によるフロントフォークが搭載された二輪車の側面図である。 図１に示したフロントフォークの一部を構成する振動減衰装置の要部を説明する図である。 図２の３部を拡大して示す図である。 図１に示したエアサスペンション装置の要部を説明する図である。 図４に示したエアサスペンション装置の作用を説明する図である。 図４に示したエアサスペンション装置が生ずる反力について説明する図である。 本発明の実施例２によるフロントフォークが搭載された二輪車の側面図である。 本発明の実施例３によるフロントフォークが搭載された二輪車の側面図である。
　本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは鞍乗り型車両としての二輪車の乗員を基準として左右、前後とは二輪車の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。添付図に示した形態は本発明の一例であり、本発明は当該形態に限定されない。
　本発明において、「車体及び前輪のうち、アウタチューブが設けられない側に設けられるインナチューブ」とは、アウタチューブが車体側に設けられる場合には、インナチューブが前輪側に設けられることを意味し、アウタチューブが前輪側に設けられる場合には、インナチューブが車体側に設けられることを意味する。また、「アウタチューブに対して軸線に沿って移動可能なインナチューブ」とは、アウタチューブ及びインナチューブの中心線ＣＬに沿って、インナチューブが進退可能であることを意味する。また、「前輪の左右のうち、懸架装置が設けられない側に設けられるエアサスペンション装置」とは、懸架装置が前輪の左側に設けられる場合には、エアサスペンション装置が前輪の右側に設けられることを意味し、懸架装置が前輪の右側に設けられる場合には、エアサスペンション装置が前輪の左側に設けられることを意味する。また、「エアサスペンション装置に接続されるストロークセンサ」とは、検知したストローク量に関する情報を制御部へと伝えることが可能な形態で、ストロークセンサが設けられることを意味する。本発明におけるストロークセンサは、エアサスペンション装置に備えられるアウタチューブ及びインナチューブの内側に設けられていても良く、当該アウタチューブ及びインナチューブの外側に設けられていても良い。
＜実施例１＞
　図１を参照する。以下、鞍乗り型車両の一例である二輪車１０に搭載されている倒立式のフロントフォーク１３を例に、説明する。
　二輪車１０は、車体１１と、この車体１１の中央下部に支持された動力源としてのエンジン１２と、車体１１の前部に設けられ路面の凹凸から受ける衝撃を吸収するフロントフォーク１３と、フロントフォーク１３に連結され回転可能に支持されている前輪１４と、を有している。また、二輪車１０は、フロントフォーク１３の上方に配置され前輪１４を操舵するハンドルパイプ１５と、エンジン１２の上方に設けられ乗員が着座するシート１６と、車体１１の後部から後方に向かって延び上下方向にスイング可能に設けられたスイングアーム１７と、このスイングアーム１７によって回転可能に支持された後輪１８と、を有している。二輪車１０は、さらに、車体１１の後部からスイングアーム１７まで掛け渡された左右のリヤサスペンション１９を有している。
　フロントフォーク１３は、前輪１４が路面から受ける振動エネルギーを減衰する一対の装置を有し、この一対の装置は、前輪１４の左右に、それぞれ１つずつ設けられている。例えば、前輪１４の左には、路面から受ける振動エネルギーを減衰する懸架装置３０（図２参照）が設けられ、前輪１４の右には、エアサスペンション装置６０が設けられている。
　図１及び図２を参照する。懸架装置３０は、液体の一例としてのオイルが内部に充填されており、車体１１から前輪１４までの距離が伸縮する際に減衰力を発生させる。
　懸架装置３０は、車体１１に支持されている筒状のアウタチューブ３１と、このアウタチューブ３１の上端を閉じている蓋体３２と、アウタチューブ３１の内部に先端が挿入されている筒状のインナチューブ３３と、このインナチューブ３３の下端を閉じていると共に前輪１４の車軸を保持しているホルダ３４と、インナチューブ３３の内部に設けられた筒体であって上端に不図示のピストンが固定されているロッド３５と、このロッド３５の下端に設けられアウタチューブ３１に対するインナチューブ３３の変位量であるストローク量を検知する検知手段の一例としてのストロークセンサ４０と、を有する。
　図２及び図３を参照する。ストロークセンサ４０は、ロッド３５の内周面に沿って設けられている筒状のコイル支持体４１と、このコイル支持体４１の外周面に巻かれている通電可能なコイル４２と、このコイル４２に電気的に接続されている接続部材４３、４３と、これらの接続部材４３、４３に接続されているハーネス４４と、を有している。
　コイル支持体４１の内部には、蓋体３２に支持された金属製の筒体である導体４５が臨んでいる。インナチューブ３３がアウタチューブ３１に対して上下動することにより、導体４５もコイル４２の内部を軸線ＣＬに沿って上下動する。
　図２を参照する。ハーネス４４は、制御部５０に接続されている。制御部５０は、ストロークセンサ４０が検知した情報を電気信号として受け取る。より詳細には、制御部５０には、ストロークセンサ４０にて検出されたストローク量が出力信号に変換されたストローク信号が入力される。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する算術論理演算回路である。
　図１及び図４を参照する。エアサスペンション装置６０は、空気ばねの力によって前輪１４及び車体１１に対して力を加え、前輪１４が路面から受ける振動エネルギーを減衰する機能を有する装置である。以下、エアサスペンション装置６０について説明する。
　エアサスペンション装置６０は、車体１１に支持されている筒状のアウタチューブ６１と、このアウタチューブ６１の上端を閉じている蓋体６２と、アウタチューブ６１の内部に先端が存在している筒状のインナチューブ６３と、インナチューブ６３の下端を閉じていると共に前輪１４の車軸を保持しているホルダ６４と、アウタチューブ６１及びインナチューブ６３によって囲まれた、空気が充填されている空気室６７に設けられ、制御部５０からの電気信号に基づき作動する流量制御弁７０と、を有する。
　図５を参照する。流量制御弁７０は、内部に空気が通過可能な流路７１を有し、流路７１の開度を調節することにより、流路７１を通過可能な空気の流量を制御する。流量制御弁７０は、制御部５０から通電されることにより動作を制御されるモータ７２と、このモータ７２が作動することにより進退し、先端に向かって連続的に外径が細くなる斜面７３ａを有する弁７３と、斜面７３ａが当接可能な座面を有する弁座部７４と、を有する。
　モータ７２には、例えば、ステッピングモータを用いることができる。
　弁７３は、例えば、モータ７２にボールねじを介して支持されている。このため、モータ７２が回転することにより、弁７３は、モータ７２の軸線に沿って進退する。
　次に作用を説明する。図１を参照する。走行中において前輪１４が路面の凹凸等に乗り上げると、前輪１４には、車体１１に向かって近接する方向の力が加わる。図２及び図４を参照する。路面の凹凸等に乗り上げることにより、懸架装置３０のインナチューブ３３はアウタチューブ３１側に向かって変位し、エアサスペンション装置６０のインナチューブ６３は、アウタチューブ６１端に向かって変位する。
　インナチューブ３３が変位すると、内部に充填されているオイルが、例えば不図示のピストンを通過する際に減衰力を発生する。図２及び図３を参照する。インナチューブ３３が上方に変位することにより、アウタチューブ３１に支持されている導体４５と、コイル４２とが軸線ＣＬの方向に重なる量は、増加する。このときコイル４２に交流電流が流されていると、磁界の変動を打ち消すように導体４５内に渦電流が生じる。渦電流によりコイル４２のインダクタンスが見かけ上、小さくなる。インナチューブ３３のストローク量とインダクタンスの変化量との間には相関があるので、インダクタンスの変化量を用いてストローク量を検知することができる。ストロークセンサ４０によって検知されたストローク量は、制御部５０に電気信号として送られる。
　図５を参照する。制御部５０は、ストロークセンサ４０からの情報に基づいて、モータ７２に流す電流量を変更する。通電されたモータ７２は、回転し、弁７３を図５の紙面上下方向に直線的に変位させる。弁７３と弁座部７４との距離を変更することにより、流路７１の開度を変更することができる。つまり、制御部５０は、ストロークセンサ４０からの情報に基づき流路７１の開度が所定の開度となるように、モータ７２を作動させる。
　図１及び図４を併せて参照する。エアサスペンション装置６０は、車体１１に対する前輪１４の位置を一定に保つように、ガス反力を発生させる。このため、フロントフォーク１３に圧縮方向の力が加わると、エアサスペンション装置６０は、圧縮方向と反対の方向である伸長方向にガス反力を発生させる。このとき発生するガス反力の大きさは、流路７１の開度を調節することにより、制御することができる。
　図５及び図６を参照する。図６には、エアサスペンション装置６０の伸縮量であるストローク量とエアサスペンション装置６０が発生するガス反力との関係が示されている。横軸はストローク量（ｍｍ）であり、縦軸はガス反力（Ｎ）である。一点鎖線は、流量制御弁７０を用いないエアサスペンション装置の、ガス反力とストローク量との関係を説明する線であり、破線は、コイルばねを用いる懸架装置の、反力とストローク量との関係を説明する線である。これに対し、実線は、流量制御弁７０を用いた際のエアサスペンション装置６０の、ガス反力とストローク量との関係を説明する線である。
　一点鎖線で示されるように、流量制御弁７０を有しないエアサスペンション装置のガス反力は、ストローク量が大きくなるほどにガス反力が加速度的に大きくなる２乗カーブ特性を呈する。ここで、本発明者による検討によれば、エアサスペンション装置が生ずるガス反力は、鞍乗り型車両の乗り心地に影響を与え、ストローク量と反力とが比例関係に近づくほど、乗り心地が向上しやすい。図６に一点鎖線で示される反力特性は、実線で示される比例特性とは大きく異なる。そのため、流量制御弁７０を有しない従来のエアサスペンション装置は、乗り心地を向上させる点で、改善の余地がある。
　一方、エアサスペンション装置６０は、流量制御弁７０を有している。流量制御弁７０によって流路７１の開度を変更することにより、エアサスペンション装置６０のガス反力を変更することができる。ここで、ストロークセンサ４０で検知したエアサスペンション装置６０のストローク量を「ストローク量Ｘ」、ストローク量Ｘのときの、図６に一点鎖線で示される反力特性のガス反力値を「Ｆ１（Ｎ）」、ストローク量Ｘのときの、図６に破線で示される比例特性の反力値を「Ｆ２（Ｎ）」とする。このとき、エアサスペンション装置６０は、ガス反力の特性を比例特性に近づけるために、ストローク量Ｘのときのガス反力値Ｆ１（Ｎ）を、反力値Ｆ２（Ｎ）に近づけるように、制御部５０によって、モータ７２に通電する電流量を変更（制御）する。モータ７２に通電する電流量を変更することにより、流量制御弁７０における流路７１の開度を変更でき、これにより、エアサスペンション装置６０のガス反力を変更することができる。したがって、本発明によれば、ストロークセンサ４０によって検知されたストローク量に応じて流量制御弁７０の動作を制御することにより、反力特性を比例特性に近づけることが可能なエアサスペンション装置６０を提供することができる。
　なお、制御部５０は、ストローク量に応じてモータ７２の作動量を任意に設定することができる。このため、比例特性に限らず、任意の反力特性を示すことが可能な、エアサスペンション装置６０を提供することができる。
　以上に説明したエアサスペンション装置６０について、以下に纏める。
　図１、図４、及び図５を参照する。エアサスペンション装置６０は、二輪車１０の情報を検知するストロークセンサ４０と、このストロークセンサ４０が検知した情報を電気信号として受け取る制御部５０と、二輪車１０の車体１１に設けられた、筒状のアウタチューブ６１と、前輪１４に設けられると共に、先端がアウタチューブ６１の内部に存在する筒体であって、アウタチューブ６１に対して軸線ＣＬに沿って移動可能なインナチューブ６３と、アウタチューブ６１及びインナチューブ６３によって囲まれた、空気が充填されている空気室６７に設けられ、内部に空気が通過可能な流路７１を有し、制御部５０からの電気信号に基づき流路７１の開度を変更させるように調節することにより、通過可能な空気の流量を制御する流量制御弁７０と、を有する。
　エアサスペンション装置６０は、制御部５０からの電気信号に基づき流路７１の開度を調節する流量制御弁７０を有する。流路７１の開度を調節することにより、通過可能な空気の流量を制御でき、これによって、生ずる反力の大きさを制御することができる。エアサスペンション装置６０が生ずるガス反力は、二輪車１０の乗り心地に影響を与える。生ずるガス反力の大きさを、例えば比例特性のときの大きさに近づけるように制御することにより、従来よりも乗り心地を向上させることが可能なエアサスペンション装置６０及びフロントフォーク１３、並びに、これを搭載する二輪車１０を提供することができる。
　流量制御弁７０は、制御部５０によって動作を制御されるモータ７２と、このモータ７２が作動することにより進退し、先端に向かって連続的に外径が細くなる斜面７３ａを有する弁７３と、斜面７３ａが当接可能な座面を有する弁座部７４と、を有する。
　弁７３は、斜面７３ａを有する。このため、弁７３を僅かに変位させることによって、流路７１の開度を大きく変化させることができる。弁７３の変位量が少なくて済むため、流量制御弁７０を小型化することができる。
　ストロークセンサ４０によって検知される情報に、車体１１から前輪１４までの長さの変化量が含まれる。すなわち、ストロークセンサ４０によって検知される情報には、アウタチューブ６１に対する、インナチューブ６３のストローク量が含まれる。
　このような形態であることにより、ストローク量に応じてガス反力を制御しやすいので、エアサスペンション装置６０のガス反力を、コイルばねを用いたときのような比例特性に近づけやすくなる。コイルばねを用いたサスペンション装置は、ストローク量に比例する反力が生じるため、高い乗り心地性を有する。エアサスペンション装置６０によれば、コイルばねを用いたサスペンション装置よりも軽量でありながら、乗り心地を向上させたフロントフォーク１３及び二輪車１０を提供しやすくなる。
＜実施例２＞
　図７は、実施例２によるフロントフォーク１３Ａが搭載された、鞍乗り型車両の一例である二輪車１０Ａを説明する図である。フロントフォーク１３Ａには、実施例１による上記ストロークセンサ４０に代え、二輪車１０Ａの加速度を検知する検知手段の一例としての加速度センサ８１が用いられている。つまり、エアサスペンション装置６０Ａは、鞍乘り型車両の加速度に応じて反力が調節される。
　その他の基本的な構成については、実施例１によるフロントフォーク１３及びエアサスペンション装置６０と共通する。実施例１と共通する部分については、符号を流用すると共に、詳細な説明を省略する。
　エアサスペンション装置６０Ａは、加速度センサ８１によって検知した加速度に応じて、空気が流通する流路の開度を変更させるように、制御部５０が作動する。加速度に応じて反力特性を制御することにより、例えば、二輪車１０Ａがモトクロッサーであり、ジャンプ後の着地時のように加速度が急激に変化するような場面でも、加速度の影響による姿勢の変化を抑制しやすくなる。そのため、実施例２の形態にすることにより、乗り心地を向上させることが可能なエアサスペンション装置６０Ａ及びフロントフォーク１３Ａ、並びに、二輪車１０Ａを提供することができる。
　検知手段８１によって検知される情報に、二輪車１０Ａの加速度が含まれる。加速度に応じてガス反力を制御することにより、加速度の影響による乗員の姿勢の変化をより安定させることができるので、乗り心地を向上させることが可能なエアサスペンション装置６０Ａ及びフロントフォーク１３Ａ、並びに、二輪車１０Ａを提供することができる。
＜実施例３＞
　図８は、実施例３によるフロントフォーク１３Ｂが搭載された、鞍乗り型車両の一例である二輪車１０Ｂを説明する図である。フロントフォーク１３Ｂには、実施例１による上記ストロークセンサ４０に代え、二輪車１０Ｂのブレーキ圧力を検知する検知手段の一例としてのブレーキ圧センサ８２が用いられている。つまり、エアサスペンション装置６０Ｂは、鞍乘り型車両のブレーキ圧力に応じて反力が調節される。
　ブレーキ圧力は、例えば、ブレーキ液圧やブレーキレバーの操作量から検知することができる。
　その他の基本的な構成については、実施例１によるフロントフォーク１３及びエアサスペンション装置６０と共通する。実施例１と共通する部分については、符号を流用すると共に、詳細な説明を省略する。
　エアサスペンション装置６０Ｂは、ブレーキ圧センサ８２によって検知したブレーキ圧力に応じて、空気が流通する流路の開度を変更させるように、制御部５０が作動する。ブレーキ圧に応じて反力特性を制御することにより、ブレーキの影響による姿勢の変化を抑制しやすくなるので、乗り心地を向上させることが可能なエアサスペンション装置６０Ｂ及びフロントフォーク１３Ｂ、並びに、二輪車１０Ｂを提供することができる。
　検知手段８２によって検知される情報に、二輪車１０Ｂのブレーキ圧力が含まれる。ブレーキが作動することにより、エアサスペンション装置６０Ｂには、車体１１が前輪１４に向かって沈む方向の力が加わる。ブレーキ圧力が大きいほど、沈む方向の力は大きくなる。ブレーキ圧力に応じてガス反力を制御することにより、ブレーキの影響による乗員の姿勢の変化をより安定させることができるので、乗り心地を向上させることが可能なエアサスペンション装置６０Ｂ及びフロントフォーク１３Ｂ、並びに、二輪車１０Ｂを提供することができる。
　なお、上記説明では、二輪車のフロントフォークに用いられるエアサスペンション装置を例示したが、本発明のエアサスペンション装置は、三輪車等の他の鞍乗り型車両やリヤクッション１９にも適用可能であり、例示した上記実施例の形態に限定されない。
　また、上記説明では、オイルが充填される懸架装置とエアサスペンション装置とを有するフロントフォークを例示したが、本発明は、一対のエアサスペンション装置を有するフロントフォークにも適用可能である。さらに、エアサスペンション装置は、倒立式のみならず、アウタチューブが前輪の側部に設けられインナチューブが車体に支持されている正立式であってもよい。
　さらに、各実施例は、適宜組み合わせることも可能である。例えば、制御部５０は、１つの検知手段のみならず複数の検知手段からの情報に基づき、流路７１の開度を調節することとしても良い。
　即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
　本発明のエアサスペンション装置は、鞍乗り型車両のフロントフォークに好適である。
　１０…二輪車（鞍乗り型車両）
　１１…車体
　１４…前輪
　３０…懸架装置
　４０…ストロークセンサ（検知手段）
　５０…制御部
　６０…エアサスペンション装置
　６１…アウタチューブ
　６３…インナチューブ
　６７…空気室
　７０…流量制御弁
　７１…流路
　７２…モータ
　７３…弁
　７３ａ…斜面
　７４…弁座部
　８１…加速度センサ（検知手段）
　８２…ブレーキ圧センサ（検知手段）
　ＣＬ…軸線

Claims (6)

  1. 　鞍乗り型車両の情報を検知する検知手段と、
    　前記検知手段が検知した情報を電気信号として受け取る制御部と、
    　前記鞍乗り型車両の車体又は前輪に設けられた、筒状のアウタチューブと、
    　前記車体及び前記前輪のうち、前記アウタチューブが設けられない側に設けられると共に、先端が前記アウタチューブの内部に存在する筒体であって、前記アウタチューブに対して軸線に沿って移動可能なインナチューブと、
    　前記アウタチューブ及び前記インナチューブによって囲まれた、空気が充填されている空気室に設けられ、内部に前記空気が通過可能な流路を有し、前記制御部からの電気信号に基づき前記流路の開度を変更させるように調節することにより、通過可能な前記空気の流量を制御する流量制御弁と、を有するエアサスペンション装置。
  2. 　前記流量制御弁は、
    　前記制御部によって動作を制御されるモータと、
    　前記モータが作動することにより進退し、先端に向かって連続的に外径が細くなる斜面を有する弁と、
    　前記斜面が当接可能な座面を有する弁座部と、を有する請求項１記載に記載のエアサスペンション装置。
  3. 　前記検知手段によって検知される情報に、前記車体から前記前輪までの長さの変化量が含まれる、請求項１又は２に記載のエアサスペンション装置。
  4. 　前記検知手段によって検知される情報に、前記鞍乗り型車両の加速度が含まれる、請求項１～３のいずれか１項に記載のエアサスペンション装置。
  5. 　前記検知手段によって検知される情報に、前記鞍乗り型車両のブレーキ圧力が含まれる、請求項１～４のいずれか１項に記載のエアサスペンション装置。
  6. 　車体から前輪の左又は右まで架け渡され、前記前輪を介して前記車体に加わる振動エネルギーを減衰可能な液体を有する懸架装置と、
    　前記前輪の左右のうち、前記懸架装置が設けられない側に設けられ、前記前輪を介して前記車体に加わる振動エネルギーを減衰可能な空気が充填されているエアサスペンション装置と、を有し、
    　前記エアサスペンション装置は、
    　前記エアサスペンション装置に接続され、前記エアサスペンション装置のストローク量を検知するストロークセンサと、
    　前記ストロークセンサが検知した前記ストローク量を電気信号として受け取る制御部と、
    　前記車体又は前記前輪に設けられた、筒状のアウタチューブと、
    　前記車体及び前記前輪のうち、前記アウタチューブが設けられない側に設けられると共に、先端が前記アウタチューブの内部に存在する筒体であって、前記アウタチューブに対して軸線に沿って移動可能なインナチューブと、
    　前記アウタチューブ及び前記インナチューブによって囲まれた、空気が充填されている空気室に設けられ、内部に前記空気が通過可能な流路を有し、前記制御部からの電気信号に基づき前記流路の開度を変更させるように調節することにより、通過可能な前記空気の流量を制御する流量制御弁と、を有するフロントフォーク。
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