(57)【要約】【課題】少ない操舵量で前輪を大きく舵取りできるようにして、周辺部品の配置の自由度を高める。【解決手段】ヘッドパイプ３に支持されたステアリングステム２を上部ステム９と下部ステム１１とから構成する。上部ステム９と下部ステム１１にはボール溝１６、１７がそれぞれ形成され、このボール溝１６、１７に適合するボール１８ａ、１８ｂを収容したボールねじナット１８と上部ステム９および下部ステム１１とを係合させる。ボール溝１６のリード角は操舵角が小さい領域では小さく、操舵角が大きい領域で大きくしている。操舵角が小さい領域では、操舵角と舵角との比が１：１であるが、操舵角が大きい領域では、この比を例えば１：３とする。上部ステム９の回動をボールねじナット１８の直動に変換し、ボールねじナット１８の直動を下部ステム１１の回動に変換するように、ボールねじナット１８とボール溝１６、１７とを係合させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルの操舵角と前輪の舵角との比の値を、操舵角が予定値までの領域と、前記予定値より操舵角が大きい領域で異ならせる操舵角／舵角変換手段を具備したことを特徴とする二輪車のステアリング装置。
【請求項２】
前記操舵角／舵角変換手段が、前記比の値を、操舵角が予定値までの領域では１．０とし、前記予定値より操舵角が大きい領域では１．０以上とするように構成されていることを特徴とする請求項１記載の二輪車のステアリング装置。
【請求項３】
前記操舵角／舵角変換手段が、
ステアリングハンドルに結合された上部ステムと、
上部ステムと同軸上に配置されて互いに回転方向および軸方向で摺動自在に設けられ、前輪を枢支しているフロントフォークに接続された下部ステムと、
前記上部ステムおよび前記下部ステムの外周にそれぞれ予定のリード角で形成されたボール溝に係合するボールねじナットとを含んでいるとともに、
前記ボールねじナットは前記上部ステムおよび前記下部ステムに対して軸方向には摺動自在であり、かつ回転方向の動きが規制されており、
前記上部ステムに形成されたボール溝のリード角が、操舵角がゼロから前記予定値の領域までの値α１と、該領域より操舵角が大きい領域での値α２とからなり、α１＜α２であることを特徴とする請求項１または２記載の二輪車のステアリング装置。
【請求項４】
前記操舵角／舵角変換手段が、二輪車のヘッドパイプ内に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の二輪車のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪車のステアリング装置に関し、特に、ステアリングハンドルの操舵角と車輪舵角との比をステアリングハンドルの操舵角によって変化させるようにした二輪車のステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングハンドルの操舵角と車輪舵角との比を操舵角に応じて変化させることができる自動車のステアリング装置が知られている。例えば、特開昭６１−１２２０７５号公報には、ステアリングハンドルとステアリングギヤ装置との間の操舵力伝達経路中に伝達比可変機構を設け、操舵角に応じてアクチュエータを作動させてステアリングギヤ装置のギヤ比を変化させるステアリング装置が提案されている。
【特許文献１】特開昭６１−１２２０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術は自動車用のステアリング装置であり、ギヤ比を変化させるステアリングギヤ装置やアクチュエータを収納するためのスペース確保が比較的容易である。しかし、自動二輪車においては四輪自動車と異なりステアリング装置のために大きいスペースを容易に確保できない。
【０００４】
また、従来は、車速との関連で車速が大きくなった場合に、操舵角に対して舵角を小さくして操舵安定性を維持するようなギヤ比変化機構がとられていた。しかし、自動二輪車では、四輪自動車とは違った観点から操舵角と車輪の舵角との比を変化させることが望まれる場合が想定される。例えば、四輪車の円形ハンドルは操舵角に応じて周辺のスペースが制限されるということがない。つまり大きく操舵しても小さく操舵してもステアリングハンドルの動作軌跡に変化がないので、操舵角を大きくしてもステアリングハンドル周辺に配置される部品とステアリングハンドルとが干渉することがない。しかし、バーハンドルを備えた自動二輪車の場合は操舵角に応じてステアリングハンドルの動作範囲が変わり、操舵角が大きい場合はステアリングハンドルの動作範囲が大きくなるので、ステアリングハンドルとその周辺部品と干渉するおそれが大きい。特に、駐車に際して大きく舵角した状態でハンドルロックをする構成では、大きい操舵角を確保する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題を解決するために、ステアリングハンドルの操舵角が大きい領域では操舵角が小さい領域に比べて車輪の舵角を大きくすることができる機構を有する二輪車のステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、ステアリングハンドルの操舵角と前輪の舵角との比の値を、操舵角が予定値までの領域と、前記予定値より大きい領域とで異ならせることができる操舵角／舵角変換手段を具備した点に第１の特徴がある。例えば、操舵角が予定値までの領域では比の値を１．０とし、該予定値を越えた領域では１．０以上とする。
【０００７】
また、本発明は、前記操舵角／舵角変換手段が、ステアリングハンドルに結合された上部ステムと、上部ステムと同軸上に配置されて互いに回転方向および軸方向で摺動自在に設けられ、前輪を枢支しているフロントフォークに接続された下部ステムと、前記上部ステムおよび前記下部ステムの外周にそれぞれ予定のリード角で形成されたボール溝に係合するボールねじナットとを含んでいるとともに、前記ボールねじナットは前記上部ステムおよび前記下部ステムに対して軸方向には摺動自在であり、かつ回転方向の動きが規制されており、前記上部ステムに形成されたボール溝のリード角が、操舵角がゼロから前記予定値の領域までの値α１と、該領域より操舵角が大きい領域での値α２とからなり、α１＜α２である点に第２の特徴がある。
【０００８】
また、本発明は、前記操舵角／舵角変換手段が、自動二輪車のヘッドパイプ内に配置されている点に第３の特徴がある。
【発明の効果】
【０００９】
第１の特徴を有する本発明によれば、ステアリングハンドルの操舵角が小さい領域では操舵角の変化量に応じて、予定割合（例えば１：１）で前輪の舵角が変化し、操舵角が大きい領域では操舵角の変化量に応じて予定割合（例えば１：１）以上で舵角が変化する。したがって、前輪を大きく舵取りする場合でもステアリングハンドルの操舵角は小さくてよいので、例えば、大きく舵取りして駐車する場合にステアリングハンドル周囲の物と干渉しにくくなる。その結果、ステアリングハンドル周りの部品の配置自由度が向上するし、大きく舵取りした状態でハンドルロックをして駐車する場合に駐車スペースを小さくすることもできる。
【００１０】
また、操舵角が小さい領域では操舵角に対する舵角の割合を１：１（つまり比の値を１．０）とすることによって、操舵角が小さい走行中においては従来のステアリングハンドルの操舵感覚と同じ感覚で操舵できる。
【００１１】
第２の特徴を有する本発明によれば、ステアリングハンドルを操作して上部ステムを回動させると上部ステムのボール溝のリード角に応じてボールねじナットが直動し、この直動が下部ステムのボール溝のリード角に従って下部ステムの回動つまり前輪の舵取りに変換される。同軸上に配置された上部ステムからボールねじナットを介して下部ステムに動きを伝達するようにしたので、コンパクトな構造を実現できる。
【００１２】
第３の特徴によれば、ヘッドパイプに支持される従来のステアリングステムの変形により操舵角／舵角変換手段を構成することができるので、大きいスペースを確保することが容易でない自動二輪車に操舵角と前輪の舵角との比を変化させる機構を採用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るステアリング装置を備えた自動二輪車の要部フレーム構成を示す左側面図である。同図において、自動二輪車１は、ステアリングステム２を回動自在に支持するヘッドパイプ３と、ヘッドパイプ３に先端が接合されて斜め下後方に延びている上部フレーム４と、上部フレーム４が接合されている部位よりも下方でヘッドパイプ３に先端が接合されてほぼ下方に延びている下部フレーム５とからなる。なお、下部フレーム５は途中から水平に延び、その後端が上部フレーム４と接合される。ステアリングステム２の上部にはステアリングハンドル（以下、単に「ハンドル」という）６が設けられ、ステアリングステム２の下部には前輪ＷＦを回転自在に支持する前輪軸７を有するフロントフォーク８が連結される。
【００１４】
ステアリングステム２の構造を詳述する。図１はステアリングステム２の左側面の拡大断面図であり、図２はステアリングステム２の正面断面図である。図１および図２において、ステアリングステム２は、ハンドル側部分（以下、「上部ステム」と呼ぶ）９と、フロントフォーク側部分（以下、「下部ステム」と呼ぶ）１１とからなる。下部ステム１１は筒状であり、上部ステム９の下部が下部ステム１１に遊嵌されている。つまり上部ステム９は下部ステム１１に対して回転方向および軸方向に摺動自在な状態で結合されている。
【００１５】
上部ステム９および下部ステム１１はヘッドパイプ３内に収容され、上部ステム９の上部が軸受１２を介してヘッドパイプ３に支持され、下部ステム１１の下部が軸受１３を介してヘッドパイプ３に支持されている。上部ステム９の上端は前記ハンドル６に結合され、下部ステム１１の下端はボトムブリッジ１４に結合されている。上部ステム９の下端は下部ステム１１を貫通してボトムブリッジ１４まで延長され、軸受１５でボトムブリッジ１４に支持されている。
【００１６】
上部ステム９および下部ステム１１にはそれぞれボール溝１６、１７が形成されている。このボール溝１６、１７は上部ステム９および下部ステム１１の外周に適合するように配置されたボールねじアウタつまりボールねじナット１８によって保持された複数のボールからなる複数のボール列に対応し、これらのボール１８ａ、１８ｂを案内するボールねじ溝である。ボール１８ａ、１８ｂはそれぞれボールねじナット１８内に設けられる図示しない保持器（リテーナ）内の溝を移動可能である。
【００１７】
ボールねじナット１８は、ヘッドパイプ３に設けられたボールねじナット受け１９で回転止めされ、かつヘッドパイプ３の軸方向に摺動自在に構成される。また、ボールねじナット１８は、上部ステム９のボール溝１６に対応するボール列を収容した上ナット部分１８１と、下部ステム１１のボール溝１７に対応するボール列を収容した下ナット部分１８２とを有する。
【００１８】
図４は、ボール溝１６の展開図、図５は図４の拡大図である。ボール溝１６は複数本（この例では４本）形成される。そして、４本のボール溝１６が円周方向に３列設けられている。ボール溝の列はボールねじナット１８内のボール列の数に対応している。つまりこの例では３列４段のボールで上部ステム９を保持している。
【００１９】
各ボール溝１６は山型をしており、頂部ではリード角がα１であり、裾部ではリード角α２に設定してある（α１＜α２）。山型ボール溝１６の裾部には、ボールねじナット１８を上部ステム９に組み付けるときにボール１８ａを案内するための直線溝１６ａを設ける。山型ボール溝１６の頂部にボールねじナット１８のボール１８ａが位置しているときは、舵角はゼロつまり前輪ＷＦは自動二輪車１を直進させる方向に舵取られるように調節しておく。
【００２０】
一方、ボール溝１７は下ナット部分１８２に設けられるボール列に対しても複数本（ここでは４本）形成される。但し、ボール溝１７はボール溝１６と異なりそのリード角が全長にわたり均一になるよう配置されている。
【００２１】
上記構成のステアリング装置の動作を説明する。舵角ゼロからハンドル６を例えば左方向に回動させると、上部ステム９が回動し、ボールねじナット１８のボール１８ａがボール溝１６を案内される。そうすると、ボールねじナット１８はボール溝１６のリード角に従って下方に変位する。つまり上部ステム９の回転がボールねじナット１８の直線動に変換される。
【００２２】
ボールねじナット１８が下方に変位すると、下ナット部分１８２のボール列を構成しているボールがボールねじ１７に案内される。しかし、ボールねじナット受け１９で回転止めされているボールねじナット１８は回転せず、代わりに反力で下部ステム１１が回動される。つまり、ボールねじナット１８の直線動が下部ステム１１の回転に変換される。その結果、下部ステム１１と一体に形成されているボトムブリッジ１４が回動し、前輪ＷＦが操舵される。なお、ボールねじナット１８の直線動を下部ステム１１の回転に変換するために、ボール溝１７のリード角はフリクションが小さくなるように大きく設定する。
【００２３】
ハンドル６の回動角度（操舵角）が小さいときは、ボール溝１６のリード角α１に従った比でハンドル６の操舵角に対して前輪ＷＦは舵取られる。そして、ハンドル６の操舵角が大きくなった場合、リード角α２に従った比で操舵角に対して前輪ＷＦが舵取られる。つまり、上部ステム９の回動量に対するボールねじナット１８の変位量が大きくなり、下部ステム１１の回動角が大きくなる。したがって、操舵角に対する前輪ＷＦの舵角は、操舵角が小さいときより操舵角が大きくなったときの方が大きい。ハンドルを右に切ったときにも同様である。
【００２４】
図６はハンドル６の操舵角と前輪ＷＦの舵角との関係を示す図である。同図において、操舵角θｓがθｓ０からθｓ１変化するまでは、前輪ＷＦの舵角θｗはボール溝１６のリード角α１に従って直線的に変化し、操舵角θｓがθｓ１の位置から操舵角θｓの変化量に対する舵角θｗの変化量がそれまでより大きくなり、わずかな操舵角θｓの変化によって舵角θｗの変化量が極端に大きくなる。したがって、例えば、前輪ＷＦが大きく舵取られたときにハンドルロックがかかるように設定している自動二輪車において、小さい操舵角で前輪ＷＦを所定位置まで大きく舵取ることができ、例えば図示しないソレノイドで駆動されるピンを、下部ステム１１の図示しないピン孔に係合させることができる。なお、図６において、従来技術の操舵角と舵角との比の設定に従って操舵した場合の操舵角と舵角との関係を点線で示している。
【００２５】
上述のように、本実施形態によれば、ハンドル６の操舵角が小さい場合は操舵角と前輪舵角とが一定の比（例えば１：１）に維持され、ハンドル６の操舵角が予定の角度よりも大きくなった場合、操舵角と前輪舵角との比は大きくなり（例えば１：３）、わずかなハンドル６の動きで、前輪ＷＦは大きく舵取られる。操舵角と前輪舵角との比を変化させるための基準操舵角は、自動二輪車１の走行中に発生する角度ではなく、一般に停車中にのみ可能な角度に設定する。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ボール溝１６に関して操舵角と前輪舵角との比を変化させるのではなく、ボール溝１７に関して操舵角と前輪舵角との比を変化させるようにしてもよい。すなわち、ボール溝１６は上部ステム９の回動量に対するボールねじナット１８の変化量が一定となるように設定し、ボール溝１７はボールねじナット１８の変化量に対する下部ステム１１の変化量が途中で大きく変化するように設定する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るステアリング装置の側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るステアリング装置の正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るステアリング装置を有する自動二輪車の要部側面図である。
【図４】ステアリングステム表面の展開図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】ハンドルの操舵角と前輪の舵角との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…自動二輪車、  ２…ステアリングステム、  ６…ハンドル、  ９…上部ステム、  １１…下部ステム、  １６、１７…ボール溝、  １８…ボールねじナット、  １９…ボールねじナット受け
【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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