(57)【要約】【課題】車幅方向の荷重を受けても安定した走行を可能にする。【解決手段】フロントフォーク５同士はアッパ・ロワーの両ブラケット１７，１８によって上下で連結されている。アッパブラケット１７の中央部にはアッパ側ハンドル軸挿通部２７が配され、両端部にはアッパ側フロントフォーク挿通部２８が配されている。アッパ側ハンドル軸挿通部２７はアッパ側フロントフォーク挿通部２８の中心Ｏ２同士を結ぶ軸線Ｓ１より後方にずれている。アッパブラケット１７の後縁からは前方へ向けて切欠き部３６が切り込まれている。その切り込み深さはアッパ側ハンドル軸挿通部２７の中心Ｏ１とアッパ側フロントフォーク挿通部２８の中心Ｏ２を結ぶ軸線Ｓ２より前方にまで延びている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操向用のハンドル軸と、
前輪を車幅方向に挟んで支持する左右一対のフロントフォークと、
この両フロントフォーク同士を上下位置で連結し、車幅方向両端部に配設され両フロントフォークを挿通する一対のフロントフォーク挿通部と車幅方向中央部で前記ハンドル軸を挿通するハンドル軸挿通部とを有するアッパブラケット及びロワーブラケットとを備え、
前記両フロントフォークが車体に対して前記ハンドル軸周りに旋回可能に支持されてなる自動二輪車の前輪支持装置であって、
前記両フロントフォーク挿通部の中心同士を結ぶ軸線よりも車両後方へずれた位置には前記ハンドル軸挿通部が位置し、
前記アッパブラケット及びロワーブラケットの少なくともいずれか一方には、車両上方から視てその後縁から車両前方へ向けて前記ハンドル軸挿通部の中心と前記フロントフォーク挿通部の中心とを結ぶ軸線を越える位置まで切り込まれた切欠き部が形成されていることを特徴とする自動二輪車の前輪支持装置。
【請求項２】
前記切欠き部は、前記アッパブラケットに形成されかつ前記左右一対のフロントフォーク挿通部側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の自動二輪車の前輪支持装置。
【請求項３】
前記アッパブラケット及びロワーブラケットの少なくともいずれかにおいて、前記左右一対のフロントフォーク挿通部の間には、車両前後方向の両縁から内側の領域内で肉抜き部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車の前輪支持装置。
【請求項４】
前記肉抜き部は、車両前後方向に沿った長孔状に形成され、かつ前記切欠き部の車両幅方向内側に隣接して位置するものは有底肉抜き部を含むことを特徴とする請求項３記載の自動二輪車の前輪支持装置。
【請求項５】
前記肉抜き部における前記有底肉抜き部より車両幅方向内側に位置するものは貫通肉抜き部を含むことを特徴とする請求項４記載の自動二輪車の前輪支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車の前輪支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、レース用あるいはそれに準じる程度の高出力エンジンを搭載した自動二輪車においては、車体フレームも剛性の高い仕様となっており、車両全体が一つの剛体と化した状況にある。こうした高性能の自動二輪車が高速でコーナリングを行い、車幅方向に非常に大きな荷重が作用すると、フレーム剛性の高さが原因で前輪の横滑り現象を生じやすい。前輪の横滑りはドライバーに接地感を失わせ、車両走行の安定感を失わせるため、適切な対策が必要である。
【０００３】
その対応として、まず考えられるのは車体フレーム全体の剛性を低下させることである。しかし、単純にこのような方策をとったのでは、剛性を低下させる領域が車体フレーム全体に及ぶのであるから、フレーム全体としての変位量が大きくなりすぎて、却って走行安定性に欠ける。そこで、局所的に剛性を低下させる部位として、フロントフォークが考えられる。しかし、フロントフォークは車両前後方向の荷重に対しても極めて重要な部品であるにも拘わらず、同部位の剛性を低下させてしまうと、フロントフォーク本来の機能を損ねてしまうのは明らかである。したがって、この方策も採用することはできない。
【０００４】
そこで、本出願人はフロントフォーク同士を連結しているブラケットに着目した。すなわち、一般の自動二輪車では前輪を懸架するためのフロントフォークが左右に対をなして備えられている。両フロントフォークはアッパ・ロワーの両ブラケットによって上下部位同士が連結され、これら両ブラケットによって車体に対して旋回可能に支持されている。本出願人はこうしたブラケットの剛性を低下させるべく、ブラケットの一部に所定形状の切欠き部を設けることとしたのである。但し、単に切欠き部を設けた構造としては下記特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１０−１６８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記公報に開示された切欠きは図面のみによって開示がなされているに過ぎず、明細書中には特段の説明もされていない。同公報に開示された切欠きは、専ら周辺の部材との干渉回避を目的として形成されたものと考えられ、本願発明が想定するような車幅方向の大きな荷重に対して充分な剛性低下をもたらすものではない。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、車幅方向の荷重が作用しても安定した走行を可能にする自動二輪車におけるフロントフォークの支持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】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、操向用のハンドル軸と、前輪を車幅方向に挟んで支持する左右一対のフロントフォークと、この両フロントフォーク同士を上下位置で連結し、車幅方向両端部に配設され両フロントフォークを挿通する一対のフロントフォーク挿通部と車幅方向中央部でハンドル軸を挿通するハンドル軸挿通部とを有するアッパブラケット及びロワーブラケットとを備え、両フロントフォークが車体に対してハンドル軸周りに旋回可能に支持されてなる自動二輪車の前輪支持装置であって、両フロントフォーク挿通部の中心同士を結ぶ軸線よりも車両後方へずれた位置にはハンドル軸挿通部が位置し、アッパブラケット及びロワーブラケットの少なくともいずれか一方には、車両上方から視てその後縁から車両前方へ向けてハンドル軸挿通部の中心とフロントフォーク挿通部の中心とを結ぶ軸線を越える位置まで切り込まれた切欠き部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、切欠き部は、前記アッパブラケットに形成されかつ前記左右一対のフロントフォーク挿通部側に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１に記載のものにおいて、アッパブラケット及びロワーブラケットの少なくともいずれかにおいて、左右一対のフロントフォーク挿通部の間には、車両前後方向の両縁から内側の領域内で肉抜き部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、肉抜き部は、車両前後方向に沿った長孔状に形成され、かつ切欠き部の車両幅方向内側に隣接して位置するものは有底肉抜き部を含むことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載のものにおいて、肉抜き部における前記有底肉抜き部より車両幅方向内側に位置するものは貫通肉抜き部を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
＜請求項１の発明＞
例えば、高速でコーナリングを行った場合には、フロントフォークに対し前輪側から車幅方向の荷重が作用する。一方、両フロントフォークを連結しているアッパ・ロワーの少なくともいずれかのブラケットにおいては、車両後方の縁部から車両前方へ向けて所定深さの切欠きが切り込んであるため、その分、当該ブラケットの剛性が低められている。したがって、車体フレーム自体の剛性を低下させずにすむため、前輪に車幅方向の荷重が作用した場合にも車体挙動を穏やかなものとすることができる。
【００１２】
そして、このような効果は、切欠き部の切り込み深さを、ブラケットの後縁からハンドル軸挿通部の中心と両フロントフォーク挿通部の中心を結ぶ軸線に至る以上の深さ位置にまで設定することによって達成されることが確認されている。
【００１３】
＜請求項２の発明＞
切欠き部は、フロントフォークの上端部側を連結するアッパ側に設定した方が有利であり、かつフロントフォーク挿通部に近い位置の方が弾性変形も生じやすく、車幅方向の荷重を吸収しやすい。
【００１４】
＜請求項３の発明＞
横剛性の低下を一層促進することができる。
【００１５】
＜請求項４、５の発明＞
切欠き部に隣接する肉抜き部を貫通形態としたのでは、この肉抜き部と切欠き部との間が幅方向に薄肉化し、当該部位に応力が集中してしまうが、切欠き部に隣接する肉抜き部は有底形態とすることで同部位の応力集中を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図７によって説明する。この実施形態の自動二輪車１は、車体フレーム２の前端部にヘッドパイプ３が取り付けられてなる。このヘッドパイプ３には操舵装置４が取り付けられ、操舵装置４に備えられたフロントフォーク５の下端部には前輪６が取り付けられている。車体フレーム２の前下部には駆動ユニット９（エンジン７と変速機８）が搭載され、後下部には後輪１０を支持するリアスイングアーム１１がピボット軸１２周りに回動可能に取り付けられている。
【００１７】
なお、１３はシート、１４は燃料タンクである。  
図２は操舵装置４の組み付け状態を示している。操舵装置４は、ヘッドパイプ３に軸受け１５を介して回転可能に挿通されたハンドル軸１６と、ハンドル軸１６の上下両端部に取り付けられたアッパ・ロワーの両ブラケット１７、１８と、ロワーブラケット１８に挿通されアッパブラケット１７に上端部が取り付けられた一対のフロントフォーク５，５とから構成されている。
【００１８】
両フロントフォーク５，５は、前輪６を車幅方向から挟んでやや後傾姿勢で縦向きに配されている。フロントフォーク５はアッパ・ロワーの両ブラケット１７，１８にて支持されたアウターチューブ５Ａと、このアウターチューブ５Ａにその下端部側からスライド自在に挿入したインナーチューブ５Ｂとからなる倒立型が使用されている。インナーチューブ５Ｂの下端部は前輪６の車軸を支持している。
【００１９】
ロワーブラケット１８には幅方向中央部にハンドル軸１６の下端部が圧入によって挿通される圧入孔（ロワー側ハンドル軸挿通部１９）が貫通して形成されている。図７に示すように、ロワー側ハンドル軸挿通部１９における下縁側には大径部１９Ａが同心でかつ段差状に形成され、ハンドル軸１６の下端部に張り出し形成された鍔部１６Ａが嵌め入れられる。ロワーブラケット１８において、車幅方向両端部にはロワー側ハンドル軸挿通部１９を挟んで対称にロワー側フロントフォーク挿通部２０が貫通して配されている。両ロワー側フロントフォーク挿通部２０はアウターチューブ５Ａの途中位置を挿通可能である。ロワーブラケット１８において、両ロワー側フロントフォーク挿通部２０が配された両端部は図７に示すように、ロワー側ハンドル軸挿通部１９の周辺の面よりも上下両方向へ突出する高さ寸法をもって形成されている。ロワー側ハンドル軸挿通部１９の中心Ｏ３は、両ロワー側フロントフォーク挿通部の中心Ｏ４同士を結ぶ軸線Ｓ３よりも車両後方へずれた位置に配されている。これに伴い、ロワーブラケット１８の車両前部側の縁部１８ｆは幅方向と平行に形成されるが、車両後部側の縁部１８ｒはロワー側ハンドル軸挿通部１９側からロワー側フロントフォーク挿通部２０に向けて末広がり状の傾斜縁となっている。
【００２０】
両ロワー側フロントフォーク挿通部２０の周縁には、車両前部側において径方向から割り溝２１が入れられており、その開口縁部にはボルト締め部２２が対向して形成され、ボルトによる締め込みを行うことで両ロワー側フロントフォーク挿通部２０内に挿通されたアウターチューブ５Ａを締め付けることができる。
【００２１】
また、ロワーブラケット１８において両ロワー側フロントフォーク挿通部２０の間には車両前後方向に延びる長孔形態をなす肉抜き部２３〜２６が、適切な間隔をおいて複数個所に配されている。この実施形態では、ロワー側ハンドル軸挿通部１９とロワーブラケット１８の車両前部側の縁部との間には、ロワー側ハンドル軸挿通部１９の車幅方向に関する中心軸を境にして一対の広幅貫通孔２３が貫通して形成されている。そして、広幅貫通孔２３と車幅方向外方に隣接した位置には細幅貫通孔２４が一対配されている。一方、両ロワー側フロントフォーク挿通部２０の車幅方向内側に隣接した位置には、有底孔２５が配されている。両有底孔２５と細幅貫通孔２４との間には、有底部分２６Ａと貫通部分２６Ｂとが混在した混合孔２６が配されている。この実施形態においては、貫通部分２６Ｂは車両前後両端部に位置しこれらの間が有底部分２６Ａとなっている。
【００２２】
アッパブラケット１７もロワーブラケット１８と同様、車幅方向中央にはハンドル軸１６を挿通するアッパ側ハンドル軸挿通部２７が貫通して形成され、車幅方向両端部にはアウタチューブ５Ａを挿通するアッパ側フロントフォーク挿通部２８が対をなして配されている。また、アッパ側ハンドル軸挿通部２７の中心
Ｏ１位置が、両アッパ側フロントフォーク挿通部２８の中心Ｏ２同士を結ぶ軸線Ｓ１よりも車両後方にずれて配置されている点もロワーブラケット１８と同様である。しかし、図２あるいは、図４と図７との対比から明らかなように、アッパブラケット１７はロワーブラケット１８に比較して全体が薄肉に形成されている。
【００２３】
アッパ側ハンドル軸挿通部２７に対するハンドル軸１６の固定は図２に示すようにしてなされている。すなわち、ハンドル軸１６の上端部寄りには外周面にねじが刻設されたはねじ部１６Ｂが形成され、ヘッドパイプ３から上方へ突出した部分においてナット２９が締め込まれている。ハンドル軸１６の上端には小径部１６Ｃが同軸で延出し、この小径部１６Ｃがアッパ側ハンドル軸挿通部２７に挿通されている。小径部１６Ｃの上端面には軸芯に沿ってねじ孔１６Ｄが穿孔されていて、上面側から押さえボルト３０がねじ込まれている。アッパ側ハンドル軸挿通部２７における下面には同心で短筒部２７Ａが形成され、上記したナット２９が収容されるようになっている。
【００２４】
両アッパ側フロントフォーク挿通部２８にも、周縁の一部に径方向から割り溝３１が入れられている。但し、割り溝３１はロワーブラケット１８側では車両前部から入れられていたが、アッパ側では車両後側のコーナ部において斜めに切り込まれている。割り溝３１の開口縁部にボルト締め部３２が対向しボルトによる締め込みによってアウターチューブ５Ａの締め込みが可能になっている点はロワー側と同様である。両フロントフォーク５のアッパチューブ５Ａにおいてアッパブラケット１７の僅か下方には操舵用のハンドル３３がそれぞれ取り付けられている。これにより、ハンドル３３の操作によりアッパ・ロワーのブラケット１７，１８はハンドル軸１６周りに旋回可能となり、同時に両フロントフォーク５を介して前輪６の操舵が可能となる。
【００２５】
また、アッパブラケット１７の車両前縁部でかつ車幅方向中央部は、両アッパ側フロントフォーク挿通部２８における外周面よりも車両前方へ水平に張り出す迫り出し部３４が形成されている。また、迫り出し部３４における車両前縁部には車両前方側へ下り勾配となるテーパー面３５が形成されている。
【００２６】
アッパブラケット１７における車両後縁部であって、両アッパ側フロントフォーク挿通部２８寄りには一対の切欠き部３６が配されている。両切欠き部３６はアッパブラケット１７の車両後縁部を後方へ開放するようにして車両後端側が開口して形成され、車両前方に行くにしたがって徐々に開口幅が狭くなるように形成されている。両切欠き部３６内の車両幅方外側の壁面はアッパ側フロントフォーク挿通部２８の外周面が円弧状をなすようにして円弧部３６Ａが形成されている。このことにより、両アッパ側フロントフォーク挿通部２８における外周部の肉厚は、割り溝３１を挟んで周方向にほぼ同一となる。その結果、両アッパ側フロントフォーク挿通部２８の拡開方向及び閉じ方向の変形動作が割り溝３１を挟んで双方が均一化する。一方、切欠き部３６内の車幅方向内方側の壁面は車両前後方向に沿ったストレート面３６Ｂに形成されている。また、切欠き部３６の終端（車両前方端部）には半円状の応力逃がし部３６Ｃが形成され、応力の分散化が図られている。
【００２７】
切欠き部３６における車両前方への切り込み深さは次のように設定されている。すなわち、切欠き部３６の終端位置は、アッパ側ハンドル軸挿通部２７の中心Ｏ１とアッパ側フロントフォーク挿通部２８の中心Ｏ２とを結ぶ軸線Ｓ２を車両前方側へ越える位置に設定されている。図３に示すように、両アッパ側フロントフォーク挿通部２８の中心Ｏ２同士を結ぶ軸線Ｓ１が上記した応力逃がし部３６Ｃの最前端における接線をなすようにしてある。このような切欠き部３６は、後に改めて説明するが、図８のグラフに示すように剛性を低下させ、フロントフォーク５を含め前輪６に車幅方向への荷重が作用したときに、アッパ側フロントフォーク挿通部２８をアッパ側ハンドル軸挿通部２７側へ接近しつつ高さ方向にずれさせるような弾性変位を許容する。
【００２８】
アッパブラケット１７においても、ロワーブラケット１８と同様、車両前後方向に延びる長孔形態をなす肉抜き部が、適切なピッチをおいて複数箇所に配されている。アッパ側ハンドル軸挿通部２７の車幅方向に関する中心軸を境にして一対の広幅貫通孔３７が貫通して形成されている。一方、切欠き部３６におけるストレート面３６Ｂの車幅方向内側に隣接した位置でかつ車両後方縁部寄りには細幅の有底孔３８が配されている。この有底孔３８と広幅貫通孔３７との間には、有底部分３９Ａと貫通部分３９Ｂとが混在した細幅の混合孔３９が配されている。有底部分３９Ａはアッパ側ハンドル軸挿通部２７の車幅方向外方に配され、貫通部分３９Ｂは有底部分３９Ａの延長線上に同幅をもって形成されている。アッパブラケット１７におけるこのような複数個所の肉抜き部３７〜３９が設けられることにより、アッパブラケット１７の剛性が低下される。
【００２９】
図８は切欠き部３６の切り込み深さを変化させた場合に、図２に示す、両フロントフォーク５、上下のブラケット１７，１８、ハンドル軸１６を含めた前輪支持構造ユニットとし、ユニットの全体の剛性（車両前後方向の荷重が作用した場合の剛性（縦剛性）と車幅方向に荷重が作用した場合の剛性（横剛性））がどのように変化するかを示している。縦剛性あるいは横剛性は次のような条件のもとで算出された。図２に示す前輪支持構造部において、ハンドル軸１６を固定した状態で、フロントフォーク５の下端に車両後方へあるいは車幅方向内方へ向けて所定の荷重を作用させる。そして、荷重を作用させた位置での車両後方への変位量あるいは車幅方向内方への変位量をそれぞれ算出し、得られた変位量に基づいて上記ユニット全体の縦剛性あるいは横剛性をシミュレーションして得た。そして、（１）の仕様のときに得られた縦剛性値あるいは横剛性値を「１」として、他の仕様のときに得られた各剛性値との比率を図８のグラフに示した。グラフ中の（５）は本実施形態に対応している。つまり、（５）は切欠き部３６の終端位置（切り込み深さ）が、アッパ側ハンドル軸挿通部２７の中心Ｏ１とアッパ側フロントフォーク挿通部２８の中心Ｏ２を結ぶ軸線Ｓ２（境界線Ｓ２という）を所定距離（ａ寸法）だけ車両前方へ越えた場合に対応する。（４）は切欠き部３６の終端位置を境界線Ｓ２上に設定した場合に対応する。（３）は切欠き部３６の終端位置が境界線Ｓ２から（ａ寸法）だけ車両後方の手前に設定した場合に対応する。（２）は同じく境界線Ｓ２から（２ａ寸法）だけ手前に設定した場合に対応する。（１）は切欠き部３６を全く形成しない場合に対応する。
【００３０】
図８中に示される縦剛性の変化率の変化状況から明らかように、縦剛性は切欠き部３６の切り込み深さとは無関係にほぼ一定であり、切欠き部３６は縦剛性に殆ど影響を与えないことがわかる。縦剛性の維持にはアッパブラケット１７の車両前部側の縁部の役割が大きく、アッパブラケット１７が当該部分の肉を除いていないことによる、と考えられる。
【００３１】
一方、横剛性率については、切欠き部３６の切り込み深さが（１）〜（３）程度ではさほどには低下しないが、境界線Ｓ２の近傍から境界線Ｓ２を車両前方へ越えるあたりから低下傾向が顕著になっている。したがって、切欠き部３６の終端位置はアッパ側ハンドル軸挿通部２７の中心Ｏ１とアッパ側フロントフォーク挿通部２８の中心Ｏ２を結ぶ軸線Ｓ２の近傍位置からこれを車両前方へ越える位置に設定することが、横剛性の低下に有効である。但し、切欠き部３６の終端位置は（５）の位置を若干超える程度であれば、横剛性をさらに低下させて実用上も問題ないが、（５）の位置を深く越えてしまうと、アッパブラケット１７自体が過度に強度低下してしまうため、切欠き部３６の終端はその範囲内で設定されることになる。
【００３２】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００３３】
（１）この実施形態では、切欠き部３６はアッパブラケット１７側のみに設けたが、ロワーブラケット１８に設けてもよい。アッパ側に代えてロワー側のみに設ける態様も考えられる。
【００３４】
（２）切欠き部３６は車両前方に行くにしたがって、徐々に幅狭に形成される態様を示したが、均一幅であってもよい。要は、ブラケットの車両後方の縁部が開口していればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】自動二輪車全体の側面図
【図２】操舵装置の組み付け状態を示す断面図
【図３】アッパブラケットの平面図
【図４】図３のIV-IV線断面図
【図５】図３のV-V線断面図
【図６】ロワーブラケットの平面図
【図７】図５のVI-VI線断面図
【図８】アッパブラケットにおける車両前後方向と車幅方向に関する剛性の変化率を示すグラフ
【符号の説明】
【００３６】
６…前輪
１６…ハンドル軸
１７…アッパブラケット
１８…ロワーブラケット
１９…ロワー側ハンドル軸挿通部
２０…ロワー側フロントフォーク挿通部
２７…アッパ側ハンドル軸挿通部
２８…アッパ側フロントフォーク挿通部
３６…切欠き部
Ｏ１…アッパ側ハンドル軸挿通部の中心
Ｏ２…アッパ側フロントフォーク挿通部の中心
Ｏ３…ロワー側ハンドル軸挿通部の中心
Ｏ４…ロワー側フロントフォーク挿通部の中心
Ｓ１…アッパ側フロントフォーク挿通部の中心同士を結ぶ軸線
Ｓ２…アッパ側ハンドル軸挿通部の中心とフロントフォーク挿通部の中心とを結ぶ軸線
Ｓ３…ロワー側フロントフォーク挿通部の中心同士を結ぶ軸線
【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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【図７】
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【図８】
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