(57)【要約】【課題】有効且つ効果的に車体のハンドリングやコーナリングの軽快性を向上させる二輪車の車輪走行装置を提供する。【解決手段】ハブ１３を介して車軸１２のまわりに回転可能に支持される車輪ホイール１１を有する。車輪ホイール１１のハブ１３内に車軸１２と同軸に回転するカウンタウェイト１８を配設し、カウンタウェイト１８をハブ１３内に内蔵した反転駆動機構１９を介して、車輪ホイール１１と反対方向に回転させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブを介して車軸のまわりに回転可能に支持される車輪ホイールを有する二輪車の車輪走行装置であって、
前記車輪ホイールのハブ内に前記車軸と同軸に回転するカウンタウェイトを配設し、前記カウンタウェイトを前記ハブ内に内蔵した反転駆動機構を介して、前記車輪ホイールと反対方向に回転させるようにしたことを特徴とする二輪車の車輪走行装置。
【請求項２】
前記反転駆動機構は前記車軸と同軸に固定されたアクスルスペーサと、内歯車、遊星歯車及びサン歯車を含んでこれらが前記アクスルスペーサ上に配置構成されてなる遊星歯車機構とを有し、
前記車輪ホイール側に前記内歯車を固定すると共に、前記カウンタウェイトに前記サン歯車を固定し、前記内歯車及び前記サン歯車間が前記遊星歯車を介して連結されることを特徴とする請求項１に記載の二輪車の車輪走行装置。
【請求項３】
前記内歯車と前記サン歯車との間に変速歯車を介挿し、前記反転駆動機構における減速比を変更可能にしたことを特徴とする請求項２に記載の二輪車の車輪走行装置。
【請求項４】
前記ハブはその一部が分離可能に分割構成され、その分割部位に開口部が開設されると共に、分割された前記一部が前記開口部に閉合して一体化することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二輪車の車輪走行装置。
【請求項５】
前記開口部は、前記ハブ内に配設される複数の部材を挿脱可能とする形状及び寸法を有することを特徴とする請求項４に記載の二輪車の車輪走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車等の車両において車軸のまわりに回転可能に支持される前輪又は後輪の車輪ホイールを有する二輪車の車輪走行装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の二輪車において回転体に働くジャイロモーメントを利用した姿勢制御や低速走行時の安定性を高めるための技術として特許文献１や特許文献２に開示されるものが知られている。特許文献１では自立式並列二輪車の姿勢制御のために、車輪と同軸上に設けられた二重のホイールをそれぞれ電動で正回転又は逆回転させて制御している。
【０００３】
また、特許文献２では前輪と同軸上に設けた回転体を遊星歯車とワンウェイクラッチにより正回転させることで、前輪に働くジャイロモーメントを増幅し走行安定性を向上させている。この場合、回転体は前輪と同じ正回転である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３７６６５号公報
【特許文献２】特開平１０−２９７５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のものでは走行とは別個の電動機によって駆動させているので、各ホイールにはモータを介する必要がある。
また、特許文献２のものでは回転体が前輪と同じ正回転であるため、車輪速が高速回転になる程、前輪に働くジャイロモーメントは過大になり過ぎるため、そのままではハンドリング及びコーナリングの軽快性が損なわれてしまう。更に、車輪速が高速回転から急減速した際には、回転体はワンウェイクラッチにより高速回転を維持した状態になりジャイロモーメントは大きい状態で保持されてしまうため、減速時からのハンドリング及びコーナリングの軽快性が損なわれてしまう。
【０００６】
本発明はかかる実情に鑑み、有効且つ効果的に車体のハンドリングやコーナリングの軽快性を向上させる二輪車の車輪走行装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の二輪車の車輪走行装置は、ハブを介して車軸のまわりに回転可能に支持される車輪ホイールを有する二輪車の車輪走行装置であって、前記車輪ホイールのハブ内に前記車軸と同軸に回転するカウンタウェイトを配設し、前記カウンタウェイトを前記ハブ内に内蔵した反転駆動機構を介して、前記車輪ホイールと反対方向に回転させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の二輪車の車輪走行装置において、前記反転駆動機構は前記車軸と同軸に固定されたアクスルスペーサと、内歯車、遊星歯車及びサン歯車を含んでこれらが前記アクスルスペーサ上に配置構成されてなる遊星歯車機構とを有し、前記車輪ホイール側に前記内歯車を固定すると共に、前記カウンタウェイトに前記サン歯車を固定し、前記内歯車及び前記サン歯車間が前記遊星歯車を介して連結されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の二輪車の車輪走行装置において、前記内歯車と前記サン歯車との間に変速歯車を介挿し、前記反転駆動機構における減速比を変更可能にしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の二輪車の車輪走行装置において、前記ハブはその一部が分離可能に分割構成され、その分割部位に開口部が開設されると共に、分割された前記一部が前記開口部に閉合して一体化することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の二輪車の車輪走行装置において、前記開口部は、前記ハブ内に配設される複数の部材を挿脱可能とする形状及び寸法を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、二輪車の回転する車輪の回転軸上に、逆回転する回転体でなるカウンタウェイトを設けることで、車輪に働くジャイロモーメントを軽減し、車体のハンドリングやコーナリングの軽快性を向上させる。その場合、カウンタウェイト及びその反転駆動機構を車輪ホイールのハブ内に収め、カウンタウェイトを逆転させることで外観を損なわず、且つ任意にジャイロモーメントを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る自動二輪車の側面図である。
【図２】本発明に係る基本的原理作用を説明するための摸式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る車輪走行装置の例を示す図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る車輪走行装置の要部拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る車輪走行装置における遊星歯車機構の構成例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る車輪走行装置のハブ内部を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る車輪走行装置のハブ内部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づき、本発明における二輪車の車輪走行装置における好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明の適用例としての自動二輪車１００の概略構成を示す側面図である。先ず、この図１を用いて、自動二輪車１００の全体構成について説明する。その際、必要に応じて一部の構成部材については図示等を省略する。なお、図１を含め、以下の説明で用いる図においては適宜、車両の前方を矢印Ｆｒにより、車両の後方を矢印Ｒｒにより示し、また、車両の側方右側を矢印Ｒにより、車両の側方左側を矢印Ｌにより示す。
【００１５】
図１に示すように自動二輪車１００は車両前後に前輪１０１と後輪１０２を有し、本実施形態では前輪１０１が本発明に係る車輪走行装置１０として構成される例とし、その具体的構成については後述するものとする。さて、図１において鋼製あるいはアルミニウム合金材でなる車体フレーム１０３の前部には、ステアリングヘッドパイプ（図示は省略する）によって左右に回動可能に支持された左右２本のフロントフォーク１０４が設けられる。フロントフォーク１０４の上端にはステアリングブラケットを介して、ハンドルバー１０５が固定され、ハンドルバー１０５の両端にグリップ１０６を有する。フロントフォーク１０４の下部には上述の前輪１０１が回転可能に支持されると共に、前輪１０１の上部を覆うようにフロントフェンダ１０７が固定される。
【００１６】
車体フレーム１０３はその前端部にてステアリングヘッドパイプから後方に向けて左右二又状に分岐し、それぞれが後下がりに傾斜して延出する。車体フレーム１０３の後端部付近にはスイングアーム１０８が上下方向に揺動可能に結合すると共に、両者間にリヤショックアブソーバが装架される。スイングアーム１０８の後端には上述の後輪１０２が回転可能に支持される。後輪１０２は、エンジン１０９（一点鎖線により略記する）の出力を伝達するチェーン１１０が巻回されたドリブンスプロケット１１１を介して、回転駆動されるようになっている。なお、チェーン１１０の上方にはチェーンカバー１１２が付設され、後輪１０２の上方にはリヤフェンダ１１３が配置される。
【００１７】
車体フレーム１０３に搭載されたエンジン１０９に対して、吸気系においてエアクリーナ及び燃料供給装置からそれぞれ供給される空気（吸気）及び燃料でなる混合気が供給されると共に、排気系においてエンジン１０９内での燃焼後の排気ガスが排気管１１４を通って排気される。エンジン１０９は例えば４サイクル多気筒エンジンであってよく、各気筒のものを排気管１１４として集合させ、車両後端付近でマフラ１１５から排気されるような構成も可能である。なお、マフラ１１５は、着座シート等を支持するシートレール１１６等を利用して取付支持される。
【００１８】
エンジン１０９の上方には燃料タンク１１７が搭載され、燃料タンク１１７の後方にライダシート１１８及びタンデムシート１１９が連設される。ライダシート１１８及びタンデムシート１１９に対応して、フートレスト１２０及びフートレスト１２１（ピリオンステップ）が配置される。更に図１において、１２２はヘッドランプ、１２３はスピードメータ、タコメータあるいは各種インジケータランプ等を含むメータユニット、１２４はステー１２５を介してフェアリング１２６に支持されるバックミラーである。
【００１９】
車両外装において、フェアリング１２６及びサイドカウル１２７によって車両の主に前部及び側部が覆われ、車両後部にはシートカウル１２８等が被着し、これらにより所謂、流線型を有する車両の外観フォルムが形成される。また、フェアリング１２６の前端部において、エアクリーナに空気を送給するための空気取入口（詳細図示を省略する）が開口してもよいが、本発明はかかる外観タイプの車両にのみ限定されるものではなく、その他の場合も適用可能である。
【００２０】
次に、前輪１０１を構成する車輪走行装置１０について説明する。ここで、本例のような前輪１０１の例を始めとしてこの種の回転体に働くジャイロモーメントを考える。図２に示すような回転体のジャイロモーメントＭは、回転ベクトルをωd（角速度）、旋回ベクトルをωp（角速度）、回転体の軸まわりの慣性モーメントＩとすると、（１）式で与えられる。
Ｍ＝Ｉ・ωd・ωp                                              （１）
【００２１】
更に、２つの回転体Ａ及び回転体Ｂを考え、回転体Ａと同一の回転軸上にあり、且つ重心位置も一致する回転体Ｂが回転体Ａの回転方向に対して反対方向に回転するものとする。この場合、回転体Ａ及び回転体Ｂに作用するベクトルが互いに打ち消し合う方向となる。このため回転体Ａ及び回転体Ｂ全体としてのジャイロモーメントＭ′は、（２）式で与えられる。
Ｍ′＝ＩA・ωdA・ωpA−ＩB・ωdB・ωpB                      （２）
なお、本例ではωpA＝ωpBとなる。
【００２２】
上記を踏まえて車輪走行装置１０について具体的に説明する。なお、この例では前輪１０１に対して本発明の車輪走行装置１０を適用するが、本発明は及び後輪１０２のいずれに対しても適用可能であり、即ち後輪１０２に適用する場合には後輪走行装置として構成される。図３は本実施形態における車輪走行装置１０を例えば右方から見て示しており、その前輪ホイール１１（後輪１０２に適用した場合には後輪ホイールであるが、以下ではそれらの車輪ホイールを単にホイールという）は所謂キャストホイールであってよい。車輪走行装置１０が前輪１０１を構成する本例の場合、フロントフォーク１０４の先端部間に横架された車軸１２（詳細図示を省略する）に支持されるハブ１３と、タイヤが装着されるリム１４と、ハブ１３及びリム１４を相互に結合する複数のスポーク１５とが一体形成されてなる。この例では３つのスポーク１５を有し、各スポーク１５はハブ１３からホイール径方向の外方に向けて、ホイール周方向の一方向に適度に傾斜している。ハブ１３の左右両側にはボルト１６により、車軸１２と同軸にブレーキディスク１７が締結固定される。なお、本例ではハブ１３の一部はホイール１１から分割構成されるが、これについては後述するものとする。
【００２３】
ハブ１３は図４に示されるように中空構造を有し、その内部には車軸１２と同軸にカウンタウェイト（反転体）１８が回転可能に支持される。更にハブ１３は、カウンタウェイト１８をホイール１１とは反対方向に回転させる反転駆動機構１９を内蔵し、反転駆動機構１９によりハブ１３内でカウンタウェイト１８を反転駆動するようになっている。
【００２４】
図５をも参照して、車軸１２のまわりにはアクスルスペーサ２０が軸着し、このアクスルスペーサ２０は車軸１２に同軸に固定される。ハブ１３はその内径側で、一対のベアリング２１を介してアクスルスペーサ２０上に回転可能に支持される。本実施形態において反転駆動機構１９はアクスルスペーサ２０と遊星歯車機構（スター型）２２で構成されている。
【００２５】
図６は遊星歯車機構２２の構成例を示しており、ハブ１３内部の左側部にはリング状の内歯車２３が固定される（図７をも参照）。内歯車２３はホイール１１と一体回転し、その回転方向をＸ方向とする。内歯車２３の右側に所定間隔あけて、アクスルスペーサ２０から車軸１２と直交方向にステー２４が延出し、このステー２４の先端部にはベアリング２５を介して、車軸１２と平行な連結軸２６が回転可能に支持される。連結軸２６はステー２４の左右両側に延出し、その左側一端部には内歯車２３と噛合する遊星歯車２７が圧入等によって固定される。これら内歯車２３及び遊星歯車２７と後述のサン歯車３０とで遊星歯車機構２２が構成される。
【００２６】
一方、連結軸２６の右側他端部（ホイール中心側）には遊星歯車２７と対向して、変速歯車２８が圧入等によって固定される。変速歯車２８は遊星歯車２７と同一回転数で同一方向（Ｘ方向）に回転する。ステー２４の右側に所定間隔あけて、一対のベアリング２９を介して上述のカウンタウェイト１８がアクスルスペーサ２０上に回転可能に支持される。このカウンタウェイト１８には、変速歯車２８と噛合するサン歯車３０が嵌合固定される。カウンタウェイト１８は変速歯車２８とは反対方向に回転し、その回転方向をＹ方向とする。この場合、サン歯車３０はカウンタウェイト１８に対して直接、あるいは図６に示したように適宜ホルダ３１等を介して取付固定することができる。カウンタウェイト１８、サン歯車３０及びホルダ３１は一体にＹ方向に回転する。なお、変速歯車２８の歯数及びモジュール等の主要諸元、及びこれに対応してサン歯車３０の主要諸元は、必要に応じて適宜変更可能である。
【００２７】
上記のようにアクスルスペーサ２０上にハブ１３を支持するベアリング２１及びカウンタウェイト１８を支持するベアリング２９がそれぞれ装着される。これらのベアリング２１及びカウンタウェイト１８の内輪側にはそれら相互間及び隣接部材との間でアクスルスペーサ２０の軸方向位置を規定するために複数のスペーサ３２が介挿される。
【００２８】
上述したようにハブ１３の一部はホイール１１から分割構成される。この場合、ハブ１３はその一部である左右いずれかの側壁部、本例では図５に示したように右側の側壁部１３Ａがハブ１３本体から分離可能に取り付けられる。側壁部１３Ａは例えば概略円盤状もしくは皿状に形成され、ボルト１６によってハブ１３本体側に右側のブレーキディスク１７と共に共締固定される。ハブ１３本体側における側壁部１３Ａの分割部位には、側壁部１３Ａが取り付けられて閉合される開口部３３が開設される。
【００２９】
この開口部３３の径Ｄは図５及び図８から分かるように、ハブ１３の中空内部に収容されて配置構成される複数パーツの車軸１２を中心とする径方向寸法よりも大きく設定される。これによりカウンタウェイト１８や反転駆動機構１９及び内歯車２３あるいはステー２４等を、開口部３３を介して挿脱可能とする。そして、これらの部材の組付に際して開口部３３を開成状態にしておき、ハブ１３の中空内部に各パーツを順次組み込んで取り付け、その後ハブ１３本体に対して側壁部１３Ａをボルト１６により固定することで組立作業を行うことができる。
【００３０】
上記の場合、ハブ１３内部において車軸１２方向で一方側（この例では左側）には内歯車２３及び左側に適度に偏倚してステー２４を配置すると共に、その他方側（この例では右側）にはカウンタウェイト１８及び必要に応じてホルダ３１等を配置する。このようにハブ１３内部に車軸１２方向で左右バランスよく複数パーツを配設し、ホイール１１全体として実質的に左右バランスのとれた部品の配置構成となっている。
【００３１】
本発明の車輪走行装置１０は上記のように構成されており、次にその主だった作用等について説明する。自動二輪車１００のエンジン１０９を始動させることで、ライダシート１１８に着座したライダはハンドルバー１０５のグリップ１０６を把持して、自動二輪車１００を走行させる。その際、適宜ハンドルを回動しあるいはアクセルを開閉することでコーナリングし、又は車速を調整して自由に操縦することができる。
【００３２】
かかる自動二輪車１００の走行時には前輪１０１が回転し、（１）式で示されるような前輪１０１自体による本来のジャイロモーメントが働く。この場合、本発明の車輪走行装置１０ではハブ１３内に配設したカウンタウェイト１８を、反転駆動機構１９を介してホイール１１と反対方向に回転させる。このように前輪１０１で発生するジャイロモーメントを、カウンタウェイト１８を反転させることにより軽減することで、自動二輪車１００の走行時のハンドリング及びコーナリングの軽快性等が大幅に向上する。
【００３３】
車輪走行装置１０はこのような優れた機能性に加えて、カウンタウェイト１８及び反転駆動機構１９等の部材をホイール１１のハブ１３内に収めることで、外観的には既存の前輪１０１と何ら変化がない。つまり前輪１０１まわりの外観を損なわず、更にフロントアクスル周辺部品の変更も必要ないため、互換性を持たせることができる。
【００３４】
より具体的には、自動二輪車１００の走行（当然ながら前進である）により（１）、（２）式に係る回転体Ａに対応するホイール１１及び内歯車２３等の部材が図６のＸ方向に回転（前転）する。一方、回転体Ｂに対応するカウンタウェイト１８、サン歯車３０及びホルダ３１は反転駆動機構１９により回転方向が反転されて、図６のＹ方向に回転（後転）する。回転体Ａ及び回転体Ｂ全体に働くジャイロモーメントは、前述のように個別のジャイロモーメントが打ち消し合った結果として作用し、従って車輪走行装置１０における最終的なジャイロモーメントを低減することができる。
【００３５】
この場合、変速歯車２８により反転駆動機構１９の減速比を変更可能にし、これによりカウンタウェイト１８の回転数も調整可能になる。従って、車輪走行装置１０に全体として働くジャイロモーメントを任意に設定することができ、バランス量の調整が極めて容易になる。
【００３６】
また、ハブ１３の一部は側壁部１３Ａとしてホイール１１から分割構成され、その分割部位に開口部３３が開設される。このようにハブ１３を２分割構成としたことで、構造が簡素であり、組付性が容易である。この場合、開口部３３の形状及び寸法は、ハブ１３内に配設される複数の部材を挿脱可能とするように設定され、それらの部材を適正且つ円滑に組み付けることができる。とりわけ開口部３３は組付可能な最小限の大きさとすることにより、必要且つ十分なホイール強度を確保し、向上することが可能となる。
【００３７】
上記の場合、前輪１０１（ホイール１１及びそのタイヤ）のジャイロモーメントは、カウンタウェイト１８の形状及び重量が前輪１０１に対して十分小さいため、必要十分な走行性能を満足する。
【００３８】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態では本発明による車輪走行装置１０を前輪１０１に対して適用した例を説明したが、本発明の車輪走行装置１０は後輪１０２に対しても同様に適用可能であり、その場合、後輪走行装置として構成される。
上記実施形態においてカウンタウェイト１８を反転させるために遊星歯車機構２２を用いる例を説明したが、クロスベルトあるいはベルトを用いても上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
車輪走行装置１０における複数の構成部材の配置に関して、左右の取付勝手を上記実施形態とは逆にしてもよい。
また、本発明は自動二輪車のみならず、例えば電動二輪車両等の場合にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  車輪走行装置、１１  ホイール、１２  車軸、１３  ハブ、１４  リム、１５  スポーク、１６  ボルト、１７  ブレーキディスク、１８  カウンタウェイト、１９  反転駆動機構、２０  アクスルスペーサ、２１  ベアリング、２２  遊星歯車機構、２３  内歯車、２４  ステー、２６  連結軸、２７  遊星歯車、２８  変速歯車、２９  ベアリング、３０  サン歯車、３１  ホルダ、３２  スペーサ、３３  開口部、１００  自動二輪車、１０１  前輪、１０２  後輪。
【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】
2015063236.tif 000007
【図６】
2015063236.tif 000008
【図７】
2015063236.tif 000009
【図８】
2015063236.tif 000010