(57)【要約】【課題】ベース車と高機能車とで、部品を共通化でき、物入れなど、有効に利用できるスペースを低減させないように配置した車両の角速度センサユニットを提供する。【解決手段】車体フレーム７の前部に設けられるヘッドパイプ２で支持された円筒状ステアリング軸２８の中空部２８ａ内に角速度センサユニット３５を配置する。角速度センサユニット３５は、筒状のセンサケース３８内に樹脂３９が充填されて固定された角速度センサ３６、および角速度センサを保持する基板３７とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
姿勢制御のための角速度センサを搭載する小型車両の角速度センサユニットにおいて、
前記角速度センサ（３６）が、小型車両の車体フレーム（７）前部に設けられるヘッドパイプ（２）で支持された円筒状ステアリング軸（２８）の中空部（２８ａ）内に配置されたことを特徴とする小型車両の角速度センサユニット。
【請求項２】
前記ステアリング軸の内径（Ｄ）に適合する外径を有する筒状のセンサケース（３８）と、
前記センサケース内に樹脂が充填されて位置決めされた角速度センサ（３６）、および前記角速度センサ（３６）を保持する基板（３７）とからなることを特徴とする請求項１記載の小型車両の角速度センサユニット。
【請求項３】
前記角速度センサ（３６）が車両のロール角速度を検出するセンサであり、ロール角速度検出軸（Ｙ）が、前記ステアリング軸の中心軸を通って車幅方向に延在する面（Ｓ）に直交するように、前記センサケース（３８）内に設けられていることを特徴とする請求項２記載の小型車両の角速度センサユニット。
【請求項４】
前記角速度センサ（３６）が車両のヨー角速度を検出するセンサであり、ヨー角速度検出軸（Ｚ）を、鉛直方向に一致させて前記センサケース（３８）内に配置されていることを特徴とする請求項２記載の小型車両の角速度センサユニット。
【請求項５】
前記センサケース（３８）が、円筒状の本体部分（３８ａ）と、該本体部分（３８ａ）の端部に形成されたフランジ（３８ｂ）とからなることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の小型車両の角速度センサユニット。
【請求項６】
前記センサケース（３８）が、本体部分（３８ａ）をステアリング軸（２８）内に挿入し、前記フランジ（３８ｂ）がステアリング軸（２８）の上端面に当接させて配置されていることを特徴とする請求項５記載の小型車両の角速度センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型車両の角速度センサユニットに関し、特に、小さいスペースを有効利用して取り付けた小型車両の角速度センサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車の姿勢制御のため、ロールレート（ロール角速度）やヨーレート（ヨー角速度）等を検出する角速度センサが自動二輪車に搭載されることがある。特許文献１には、ヨーレートとロールレートを自動二輪車の挙動に関する情報として検出し、この情報に基づいて後輪を自動二輪車の本体フレームの上下方向に対して揺動させる揺動装置の動作を制御する制御手段を備えた自動二輪車が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載された自動二輪車では、角速度センサとしてのヨーレート検出手段およびロールレート検出手段を、乗員が着座するシート下面またはシート後方スペースに配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４４５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているように、シート下に角速度センサを配置する場合、座り心地を良好に維持するために、角速度センサを有しないベース車両に対してシート下の構造を変更する必要がある。また、シート後方に角速度センサを配置する場合は、この部分に設けると好都合である物入れスペースを減少させることになる。
【０００６】
このように、従来の角速度センサの配置では、角速度センサを有しないベース車と角速度センサを有する高機能車とで部品変更が必要であり、部品の共通化によるコスト低下が図れないことや、物入れスペースの減少による利便性低下を招くことがある。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題に対して、ベース車と高機能車とで、部品を共通化でき、物入れなど、有効に利用できるスペースを低減させないように配置した小型車両の角速度センサユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明は、姿勢制御のための角速度センサを搭載する小型車両の角速度センサユニットにおいて、前記角速度センサが、小型車両の車体フレーム前部に設けられるヘッドパイプで支持された円筒状ステアリング軸の中空部内に配置されている点に第１の特徴がある。
【０００９】
また、本発明は、前記ステアリング軸の内径に適合する外径を有する筒状のセンサケースと、センサケース内に樹脂が充填されて位置決めされた角速度センサ、および前記角速度センサを保持する基板とからなる点に第２の特徴がある。
【００１０】
また、本発明は、前記角速度センサが小型車両のロール角速度を検出するセンサであり、ロール角速度検出軸が、ステアリング軸の中心軸を通って車幅方向に延在する面に直交するように、センサケース内に設けられている点に第３の特徴がある。
【００１１】
また、本発明は、前記角速度センサが小型車両のヨー角速度を検出するセンサであり、ヨー角速度検出軸を、鉛直方向に一致させて前記センサケース内に配置されている点に第４の特徴がある。
【００１２】
また、本発明は、前記センサケースが、円筒状の本体部分と、該本体部分の端部に形成されたフランジとからなる点に第５の特徴がある。
さらに、本発明は、前記センサケースが、本体部分をステアリング軸内に挿入し、前記フランジがステアリング軸の上端面に当接させて配置されている点に第６の特徴がある。
【発明の効果】
【００１３】
第１〜第６の特徴を有する本発明によれば、ロール角速度センサやヨー角速度センサを含む角速度センサユニットをステアリング軸の中空部に設けることができるので、これらのセンサを設けるために、車体の各部品の形状や配置をベース車両のものから変更する必要がない。したがって、角速度センサユニットを搭載する上級車種の車両と該ユニットを搭載しないベース車両との部品の共通化を図ることができる。
【００１４】
特に第２の特徴を有する本発明によれば、センサケース内に充填する樹脂で角速度センサと基板の配置位置を固定できるので、検出軸を所定位置に設定する位置決めが容易である。
【００１５】
また、センサケースをステアリング軸の中空部に挿入すると、充填された樹脂とフランジとが、蓋となってステアリング軸の中空部の上端を覆うことにより、水、泥などの浸入を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る角速度センサユニットを適用した自動二輪車の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る角速度センサユニットを適用した自動二輪車の左側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る角速度センサユニットの装着態様を示すステアリング軸の上部拡大断面図である。
【図４】角速度センサユニットの上面図である。
【図５】角速度センサの正面図である。
【図６】第２実施形態に係る角速度センサユニットの装着態様を示すステアリング軸の上部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る角速度センサユニットを備えた小型車両としての自動二輪車の左側面図である。同図において、自動二輪車１は、ヘッドパイプ２と、該ヘッドパイプ２から後方（図２の右方向）に延在しているメインフレーム３と、メインフレーム３および該メインフレーム３に接合されたブラケット４から後方に延長されるリヤフレーム５およびシートフレーム６とからなる車体フレーム７を有する。メインフレーム３は、ヘッドパイプ２から車体幅方向左右に分岐して後方に延長する左右一対の部材である。したがって、リヤフレーム５およびシートフレーム６も左右一対である。
【００１８】
メインフレーム３は、２箇所に設けられた支持部８、９によってエンジン１０を含む動力部を懸架している。メインフレーム３のうち、下方に延びるピボット支持部１１に設けられた枢軸１２は、後輪１３を支持するスイングアーム１４の一端（前端）を、該スイングアーム１４が上下揺動自在となるように支持する。スイングアーム１４は、さらにリヤサスペンション１５によって枢軸１２から後方位置で支持されている。なお、リヤサスペンション１５は上部がブラケット４に連結され、下部がリンク機構を介してスイングアーム１４に連結されている。
【００１９】
エンジン１０の出力軸に設けられた駆動スプロケット１６はチェーン１７を介して後輪１３側のスプロケット１８と連結され、エンジン１０の出力が後輪１３に伝達される。
【００２０】
ヘッドパイプ２には、図２では示してないステアリング軸２８（図１等参照）が上下に貫通され、このステアリング軸の上端には、車両直進状態で車幅方向（左右）に延びているトップブリッジ１９が連結され、このステアリング軸の下端には、同様に車幅方向（左右）に延びているボトムブリッジ２０が連結されている。トップブリッジ１９の上にはステアリングハンドル２１が固定される。トップブリッジ１９およびボトムブリッジ２０には、トップブリッジ１９の左右端近傍から下方に延びてボトムブリッジ２０を上方から下方に貫通する左右一対のパイプ部材からなるフロントフォーク２２が設けられる。
【００２１】
フロントフォーク２２の下端部近傍には、フロントフォーク２２を構成する一対のパイプ部材間を連結するフロントアクスル２３が設けられ、このフロントアクスル２３には前輪２４が回転自在に支持される。
【００２２】
フロントフォーク２２は、上部筒体２２１と、該上部筒体２２１に摺動自在に組み合わされる下部筒体２２２と、上部筒体２２１と下部筒体２２２とで囲まれたスペース内に収容され、上部筒体２２１と下部筒体２２２との距離を遠ざける方向に付勢するコイルばねつまりサスペンションスプリング（図示しない）とを備える。したがって、フロントフォーク２２にかかる負荷の大きさによって、上部筒体２２１と下部筒体２２２との距離が変化して、前輪２４から車体フレーム７、ひいてはステアリングハンドル２１に伝わる振動が吸収される。
【００２３】
なお、上部筒体２２１と下部筒体２２２は、一方が他方に差し込まれてサスペンションスプリングを収容するスペースを形成しているが、小外径の上部筒体２２１を大内径の下部筒体２２２に差し込むように設計するか、小外径の下部筒体２２２を大内径の上部筒体２２１に差し込むように設計するかは任意である。下部筒体２２２には、前輪２４を上部からカバーするフロントフェンダ２５が取り付けられる。
【００２４】
さらに、前記ステアリング軸内に、車体のロール角速度およびヨー角速度を検出する角速度センサユニット３５が配置される。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る自動二輪車１の要部を示す図であり、図２と同符号は同一または同等部分を示す。図１において、ヘッドパイプ２には、図２に関して述べたように、上端はトップブリッジ１９に結合され、下端がボトムブリッジ２０に結合されるステアリング軸２８が貫通して設けられている。ヘッドパイプ２は、ステアリング軸２８を、上下に配設された軸受３０、３１によって回動自在に支持している。
【００２６】
トップブリッジ１９と軸受３０との間にはトップブリッジ１９と軸受３０との間隔を規定するナット３２、３３がダブルナット形式で配置されており、トップブリッジ１９から上方に突出しているステアリング軸２８の突出部の周囲にはねじが形成されており、トップブリッジ１９をナット３２と協働してステアリング軸２８に締め付け固定するためのナット３４が螺着されている。
【００２７】
ステアリング軸２８は、筒状であり、この筒状ステアリング軸２８の中空部２８ａに、角速度センサユニット３５が収納される。本実施形態では、角速度センサユニット３５は、ステアリング軸２８の上部から嵌め込まれ、上端部に保持されている。
【００２８】
組み立て時、ボトムブリッジ２０に設けられた通し孔２０ａに、ステアリング軸２８を下方から上方に向けて挿入する。そして、このステアリング軸２８をさらにヘッドパイプ２に下方から挿入する。つまり軸受３１および軸受３０の順に、上方に向けてステアリング軸２８を挿入する。ボトムブリッジ２０の通し孔２０ａは、上方で内径が小さく、下方で内径が大きくなっている段付き孔である。したがって、ステアリング軸２８を軸受３１から所定量突出させた状態で、ステアリング軸２８の下端拡張部２８ｂが、通し孔２０ａの段に引っ掛かり、ステアリング軸２８がそれ以上通し孔２０ａ内に挿入されるのが制限される。
【００２９】
次の段階で、ステアリング軸２８の、軸受３１からの突出部にナット３３、３２を螺着し、かつトップブリッジ１９を挟んで、ナット３４を螺着し、締め付ける。最後に角速度センサユニット３５をステアリング軸２８内に装着する。
【００３０】
図３は、角速度センサユニットの装着態様を示すステアリング軸の上部拡大断面図、図４は角速度センサユニットの上面図、図５は角速度センサの正面図である。これらの図において、図１と同符号は同一部分を示す。
【００３１】
図３〜図５において、角速度センサユニット３５は、角速度センサ（ロール角速度センサ）３６と角速度センサ３６を保持する基板３７と、角速度センサ３６および基板３７を収納するセンサケース３８と、センサケース３８内での角速度センサ３６の姿勢を固定するためにセンサケース３８に充填される樹脂部材３９とからなる。なお、基板３７からは、角速度センサ３６の検出信号を、図示しないエンジンＥＣＵとの間でやりとりしたり、角速度センサ３６の動作電力を、図示しない車載バッテリ等から供給したりするための電線（ハーネス）４０が引き出される。
【００３２】
センサケース３８は、ステアリング軸２８の内径に適合する外径Ｄを有する円筒形の本体部分３８ａと本体３８ａの端部（図３では上端）に形成された鍔部分（フランジ）３８ｂとからなる。フランジ３８ｂは、センサケース３８をステアリング軸２８に挿入したときにステアリング軸２８の上端面に当接してそれより下にセンサケース３８が嵌り込まないように規制する機能を有する部分である。
【００３３】
角速度センサ３６は、ロール角速度検出軸（図４の符号Ｙ）が、前記ステアリング軸２８の中心軸２８ｘを通って車幅方向に延在する面Ｓに直交するように、センサケース３８内に設けられている。つまり、直方体をなす角速度センサ３６の、６つの面のうち最も大きい面が、ステアリング軸２８の軸方向に沿い、かつ自動二輪車１の直進方向に直交する方向に延在してセンサケース３８内に位置決めされる。角速度センサ３６は基板３７上に、６つの面のうち最も大きい面を沿わせて予め固定されるので、センサケース３８内で、基板３７をセンサケース３８の本体部分３８ａの長手方向（軸方向）に沿わせて配置して、樹脂部材３９を充填すればよい。
【００３４】
図５において、符号Ｒは角速度センサ３６の角速度検出軸Ｙの周りでの回転方向を示す。つまり、角速度センサ３６は、この回転方向での角速度（ロール角速度）を検出する。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態として、角速度センサが、ヨー角速度センサである場合を説明する。図６は、第２実施形態に係る角速度センサユニットの装着態様を示すステアリング軸の上部拡大断面図であり、図３と同符号は同一または同等部分を示す。ヨー角速度センサである角速度センサ３６１は、ヨー角速度検出軸（図６に符号Ｚで示す）が鉛直方向と一致するように、つまり、路面４１と直交させ、ステアリング軸２８の軸２８ｘに対して角度θを有して配置される。このように角速度センサ３６１をステアリング軸２８に対して所定角度を有して配置する場合も、センサケース３８内に角速度センサ３６１を位置決めして樹脂を充填すればよいので、個別の部品としての角速度センサ３６１を、取付角度を調節しつつ車体に取り付けるのと比べて精度を出しやすい。
【００３６】
本明細書では、本発明を実施形態に従って説明したが、本発明はこれに限定されない。当業者は、請求項に記載した範囲で、周知技術を適用する等して本発明を実施することができる。例えば、センサケース内に、ロール角速度センサおよびヨー角速度の双方を組み込んでユニットとしてもよい。また、本実施形態は自動二輪車の角速度センサユニットであるが、本発明が適用可能な小型車両は自動二輪車に限定されない。例えば、三輪車や揺動車両（前輪と後輪とが相対的にロール方向で揺動可能な小型車両）等にも適用できる。要は、中空円筒形のヘッドパイプを有する小型車両であれば、本発明の角速度センサユニットを適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１…自動二輪車、  ２…ヘッドパイプ、  ３…メインフレーム、  １９…トップブリッジ、  ２０…ボトムブリッジ、  ２２…フロントフォーク、  ２４…前輪、  ２５…フロントフェンダ、  ２８…ステアリング軸、  ３０、３１…軸受、  ３２、３３、３４…ナット、  ３５…角速度センサユニット、  ３６…角速度センサ、  ３７…基板、  ３８…センサケース、３９…樹脂部材、  ４０…電線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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