(57)【要約】【課題】ステアリングシャフトおよびフロントフォークをリンク機構で連結した自動二輪車の前輪操舵装置において、リンク機構を大型化することなくハンドルの切れ角と前輪の切れ角とのずれを最小限に抑える。【解決手段】車体フレーム１３に対して上下揺動するスイングアーム２０に支持したフロントフォーク１１と、ハンドル１８に接続されたステアリングシャフト１７とを連結するリンク機構２８は、ステアリングシャフト１７を第１リンク３３に連結するピンジョイントよりなる第１ジョイント３２と、第１リンク３３を第２リンク３５に連結するピンジョイントよりなる第２ジョイント３４と、第２リンク３５をフロントフォーク１１に連結するユニバーサルジョイントよりなる第３ジョイント３６とを備えており、第１ジョイント３２においてステアリングシャフト１７および第１リンク３３は車体左右方向に摺動可能である。【選択図】      図８
2004149089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレーム（１３）と、
車体フレーム（１３）に支持されてハンドル（１８）によって左右に回動するステアリングシャフト（１７）と、
車体フレーム（１３）に上下揺動自在に枢支されたスイングアーム（２０）と、
スイングアーム（２０）に支持されて前輪（Ｗｆ）と共に左右に回動するフロントフォーク（１１）と、
ステアリングシャフト（１７）をフロントフォーク（１１）に連結するリンク機構（２８）とを備え、
スイングアーム（２０）が上方に揺動するとステアリングシャフト（１７）の回動軸線（Ｌｓ）に対してフロントフォーク（１１）の回動軸線（Ｌｆ）が車体後方に移動する自動二輪車の前輪操舵装置において、
前記リンク機構（２８）が、
一端が第１ジョイント（３２）を介してステアリングシャフト（１７）に枢支された第１リンク（３３）と、一端が第２ジョイント（３４）を介して前記第１リンク（３３）の他端に枢支されるとともに、他端が第３ジョイント（３６）を介してフロントフォーク（１１）に枢支された第２リンク（３５）とを備え、
前記第１乃至第３ジョイント（３２，３４，３６）の何れか一つがユニバーサルジョイント（３６）で構成され、前記第１乃至第３ジョイント（３２，３４，３６）の残りの二つがピンジョイント（３２，３４）で構成され、前記二つのピンジョイント（３２，３４）の何れか一方によって連結された二つの部材（１７，３３）が車体左右方向に相対的に摺動可能であることを特徴とする自動二輪車の前輪操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪を軸支するフロントフォークがスイングアームを介して車体フレームに上下揺動自在に支持された自動二輪車の前輪操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前輪を軸支するフロントフォークをスイングアームを介して車体フレームに上下揺動自在に支持し、ステアリングシャフトの下端に車体左右方向に延びるピンジョイントで連結した上リンクの先端と、フロントフォークの上端に車体左右方向に延びるピンジョイントで連結した下リンクの先端とをボールジョイントで連結した自動二輪車の前輪操舵装置が、下記特許文献により公知である。
【０００３】
この前輪操舵装置によれば、フロントフォークを支持するスイングアームが上下に揺動することでステアリングシャフトの回動軸線とフロントフォークの回動軸線とがずれた場合でも、ハンドルに接続されたステアリングシャフトの回転を、ピンジョイント、上リンク、ボールジョイント、下リンクおよびピンジョイントを介してフロントフォークに伝達し、フロントフォークに軸支された前輪を支障なく操舵することができる。
【０００４】
【特許文献】
特開平４−１６９３８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のものは、スイングアームが下方に揺動した状態にあってステアリングシャフトの回動軸線とフロントフォークの回動軸線とが一致している場合には、ステアリングシャフト（ハンドル）の切れ角とフロントフォーク（前輪）の切れ角とが一致する。しかしながら、スイングアームが上方に揺動すると、ステアリングシャフトの回動軸線に対してフロントフォークの回動軸線が車体後方に移動するため、ボールジョイントからステアリングシャフトの回動軸線までの距離よりも、ボールジョイントからフロントフォークの回動軸線までの距離の方が大きくなり、そのためにステアリングシャフトの切れ角に対してフロントフォークの切れ角が小さくなってしまう課題があった。
【０００６】
前記切れ角の差を小さくするには、上リンクおよび下リンクの長さを延長してボールジョイントの位置を車体前方側に移動させれば良いが、このようにするとステアリングシャフトおよびフロントフォークを連結するリンク機構が大型化する課題がある。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ステアリングシャフトおよびフロントフォークをリンク機構で連結した自動二輪車の前輪操舵装置において、リンク機構を大型化することなくステアリングシャフト（ハンドル）の切れ角とフロントフォーク（前輪）の切れ角とのずれを最小限に抑えることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体フレームと、車体フレームに支持されてハンドルによって左右に回動するステアリングシャフトと、車体フレームに上下揺動自在に枢支されたスイングアームと、スイングアームに支持されて前輪と共に左右に回動するフロントフォークと、ステアリングシャフトをフロントフォークに連結するリンク機構とを備え、スイングアームが上方に揺動するとステアリングシャフトの回動軸線に対してフロントフォークの回動軸線が車体後方に移動する自動二輪車の前輪操舵装置において、前記リンク機構が、一端が第１ジョイントを介してステアリングシャフトに枢支された第１リンクと、一端が第２ジョイントを介して前記第１リンクの他端に枢支されるとともに、他端が第３ジョイントを介してフロントフォークに枢支された第２リンクとを備え、前記第１乃至第３ジョイントの何れか一つがユニバーサルジョイントで構成され、前記第１乃至第３ジョイントの残りの二つがピンジョイントで構成され、前記二つのピンジョイントの何れか一方によって連結された二つの部材が車体左右方向に相対的に摺動可能であることを特徴とする自動二輪車の前輪操舵装置が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、スイングアームが下方に位置していてステアリングシャフトの回動軸線とフロントフォークの回動軸線とが同軸上にあるとき、ステアリングシャフトの回転をフロントフォークに伝達するリンク機構の相対的に摺動可能な二つの部材は中立状態にあり、ステアリングシャフトの回転はそのままフロントフォークに伝達され、両者の切れ角は一致する。
【００１０】
スイングアームが上方に揺動するとき、リンク機構の二つのピンジョイントおよび一つのユニバーサルジョイントの作用で前記スイングアームの揺動が許容される。またスイングアームの上方への揺動に伴って、ステアリングシャフトの回動軸線に対してフロントフォークの回動軸線が車体後方に移動するために両者の回動軸線が不一致になるが、この状態からハンドルを切ってもリンク機構のユニバーサルジョイントの作用で前輪の転舵が許容される。このとき両回動軸線のずれによってステアリングシャフトの切れ角に対してフロントフォークの切れ角が減少するが、リンク機構の相対的に摺動可能な二つの部材が摺動することでフロントフォークの切れ角が増加する方向への補正がなされ、ステアリングシャフトの切れ角とフロントフォークの切れ角との差が最小限に抑えられる。
【００１１】
しかも、前記切れ角の差を最小限に抑えるために第１リンクおよび第２リンクを長くする必要がないため、リンク機構の大型化が防止される。
【００１２】
尚、実施例のステアリングシャフト１７および第１リンク３３は本発明の二つの部材に対応し、実施例の第１ジョイント３２および第２ジョイント３４は本発明のピンジョイントに対応し、実施例の第３ジョイント３６は本発明のユニバーサルジョイントに対応する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図８は本発明の一実施例を示すもので、図１はスクータ型自動二輪車の全体側面図、図２は自動二輪車の車体前部の斜視図、図３は図２の３方向矢視図、図４は図２の４方向矢視図、図５はリンク機構の分解斜視図、図６はスイングアームの下降状態でハンドルを右に切ったときの作用説明図、図７はスイングアームが上昇したときの、前記図３に対応する図、図８はスイングアームの上昇状態でハンドルを右に切ったときの作用説明図である。
【００１５】
図１に示すように、スクータ型の自動二輪車Ｖはフロントフォーク１１の下端に軸支された操舵輪としての前輪Ｗｆと、スイングユニット１２の後端に軸支された駆動輪としての後輪Ｗｒとを備える。自動二輪車Ｖの車体フレーム１３は、ヘッドパイプ１４と、ヘッドパイプ１４から下方に延びる左右一対のダウンチューブ１５，１５と、ダウンチューブ１５，１５の下部から後方に延びる左右一対のメインチューブ１６，１６とを備えており、ヘッドパイプ１４に左右回動自在に支持したステアリングシャフト１７の上端にバー型のハンドル１８が固定される。左右のダウンチューブ１５，１５の下端間を接続するピボット１９にスイングアーム２０の下端が上下揺動自在に枢支されており、スイングアーム２０の上端に設けた前方に開放するコ字状のブラケット２１に、前記フロントフォーク１１の上端に設けたパイプ部材１１ａがピン２２を介して左右回動自在に支持される。
【００１６】
スイングアーム２０の上部に設けたブラケット２０ａと、左右のメインチューブ１６，１６に設けたブラケット１６ａ，１６ａ間を連結するピン２３とに、フロントクッション２４の両端が連結される。スイングアーム２０が最下方（最前方）に揺動したときにフロントクッション２４は伸長し、このときステアリングシャフト１７の回動軸線Ｌｓと、フロントフォーク１１の回動軸線Ｌｆとは一直線上に整列する。図７に示すように、この状態から前輪Ｗｆがバンプアップしてスイングアーム２０が上方（後方）に揺動するとフロントクッション２４は収縮する。このときステアリングシャフト１７の回動軸線Ｌｓに対して、フロントフォーク１１の回動軸線Ｌｆは車体後方に移動する。
【００１７】
次に、ステアリングシャフト１７の操作をフロントフォーク１１に伝達するリンク機構２８の構造を、図２〜図５に基づいて説明する。
【００１８】
ヘッドパイプ１４から下方に突出するステアリングシャフト１７の下端に下向きに開放するコ字状のブラケット２９が固定されており、このブラケット２９に車体左右方向にボルト３０およびナット３１で固定されたピンジョイントよりなる第１ジョイント３２の外周に、中空ブロック状の第１リンク３３の上端が回動自在かつ左右摺動自在に支持される。第１リンク３３の下端に車体左右方向に固定されたピンジョイントよりなる第２ジョイント３４に、左右に２分割された板状の第２リンク３５，３５の上端が枢支される。フロントフォーク１１の上端のパイプ部材１１ａと第２リンク３５，３５の下端とが、ユニバーサルジョイントよりなる第３ジョイント３６によって連結される。第３ジョイント３６は、前記パイプ部材の前面に車体前後方向に固定されたピン３７と、このピン３７に左右回動自在に支持されたブロック３８と、車体左右方向に延びてブロック３８に前記第２リンク３５，３５の下端を枢支するピン３９とで構成される。
【００１９】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２０】
図３および図４に示すように、スイングアーム２０が下方（前方）に揺動してフロントフォーク１１が下降した状態にあるとき、ステアリングシャフト１７の回動軸線Ｌｓとフロントフォーク１１の回動軸線Ｌｆとは同一直線上にある。図６に示すように、この状態からハンドル１８を例えば右方向に切ると、ステアリングシャフト１７の回転がリンク機構２８を介してフロントフォーク１１に伝達され、前輪Ｗｆが右に転舵される。即ち、ステアリングシャフト１７の回転は、ブラケット２９、ピンジョイントよりなる第１ジョイント３２、第１リンク３３、ピンジョイントよりなる第２ジョイント３４、第２リンク３５，３５およびユニバーサルジョイントよりなる第３ジョイント３６（つまりピン３７、ブロック３８およびピン３９）を介してフロントフォーク１１のパイプ部材１１ａに伝達される。
【００２１】
このとき、ステアリングシャフト１７の回動軸線Ｌｓとフロントフォーク１１の回動軸線Ｌｆとが同一直線上にあることから、第１ジョイント３２においてステアリングシャフト１７に対して第１リンク３３は車体左右方向に摺動せず、その中央位置に止まっている。また第３ジョイント３６のブロック３８はピン３７まわりに回動せず、中立位置に止まっている。つまり、ステアリングシャフト１７とフロントフォーク１１とは相対回転不能に一体化されており、ステアリングシャフト１７（ハンドル１８）の切れ角とフロントフォーク１１（前輪Ｗｆ）の切れ角とは完全に一致する。
【００２２】
図７に示すように、フロントフォーク１１を支持するスイングアーム２０がフロントクッション２４を圧縮しながらピボット１９まわりに上方（後方）に揺動すると、ステアリングシャフト１７の回動軸線Ｌｓに対してフロントフォーク１１の回動軸線Ｌｆが車体後方側に移動し、かつ両回動軸線Ｌｓ，Ｌｆは非平行になる。このとき、第１ジョイント３２、第２ジョイント３４および第３ジョイント３６の左右方向のピン３９の作用で第１、第２リンク３３，３５，３５が揺動することで、フロントフォーク１１の上方への移動が許容される。
【００２３】
フロントフォーク１１が上方に移動した状態から、図８に示すように、例えばハンドル１８を右方向に切ると、ステアリングシャフト１７の回転がリンク機構２８を介してフロントフォーク１１に伝達され、前輪Ｗｆが右に転舵される。このとき、リンク機構２８の幾何学的形状により、第１ジョイント３２に対して第１リンク３３の上端が車体右側に摺動する（矢印ａ参照）。
【００２４】
前述したように、スイングアーム２０の上方への揺動に伴ってステアリングシャフト１７の回動軸線Ｌｓに対してフロントフォーク１１の回動軸線Ｌｆが車体後方側に移動するため、リンク機構２８の前端の第２ジョイント３４からステアリングシャフト１７の回動軸線Ｌｓまでの距離よりも、フロントフォーク１１の回動軸線Ｌｆまでの距離の方が大きくなる。従って、従来のリンク機構のままであれば、第２ジョイント３４の周方向の移動量に対する切れ角は、前記距離が小さい回動軸線Ｌｓまわりに回転するステアリングシャフト１７では等しいのに対し、前記距離が大きい回動軸線Ｌｆまわりに回転するフロントフォーク１１では小さくなる。言い換えると、ステアリングシャフト１７の切れ角に比べてフロントフォーク１１の切れ角が小さくなってしまう。
【００２５】
しかしながら本実施例によれば、前述したようにハンドル１８を右に切ると、第１ジョイント３２に対して第１リンク３３の上端が車体右側に摺動するため、その分だけフロントフォーク１１の切れ角が増加することでステアリングシャフト１７の切れ角とフロントフォーク１１の切れ角とのずれを最小限に抑えることができる。このとき、第１、第２リンク３３，３５，３５を長くする必要がないため、リンク機構２８の大型化が防止される。
【００２６】
また第３ジョイント３４をユニバーサルジョイントで構成したので、その第３ジョイント３４のブロック３８がピン３７，３９まわりに揺動することで、ステアリングシャフト１７の回動軸線Ｌｓとフロントフォーク１１の回動軸線Ｌｆとのずれを補償し、リンク機構２８に無理な荷重が加わるのを防止することができる。
【００２７】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２８】
例えば、実施例では第１〜第３ジョイント３２，３４，３６のうち、第１ジョイント３２においてステアリングシャフト１７および第１リンク３３を車体左右方向に摺動自在に連結しているが、この摺動部分を第２ジョイント３４あるいは第３ジョイント３６に設けることができる。
【００２９】
また実施例では第１〜第３ジョイント３２，３４，３６のうち、第３ジョイント３６をユニバーサルジョイントで構成しているが、第１ジョイント３２あるいは第２ジョイント３４をユニバーサルジョイントで構成することができる。
【００３０】
また実施例では第３ジョイント３６を直交する２本のピン３７，３９を備えたユニバーサルジョイントで構成したが、ボールを備えたユニバーサルジョイントで構成することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、スイングアームが下方に位置していてステアリングシャフトの回動軸線とフロントフォークの回動軸線とが同軸上にあるとき、ステアリングシャフトの回転をフロントフォークに伝達するリンク機構の相対的に摺動可能な二つの部材は中立状態にあり、ステアリングシャフトの回転はそのままフロントフォークに伝達され、両者の切れ角は一致する。
【００３２】
スイングアームが上方に揺動するとき、リンク機構の二つのピンジョイントおよび一つのユニバーサルジョイントの作用で前記スイングアームの揺動が許容される。またスイングアームの上方への揺動に伴って、ステアリングシャフトの回動軸線に対してフロントフォークの回動軸線が車体後方に移動するために両者の回動軸線が不一致になるが、この状態からハンドルを切ってもリンク機構のユニバーサルジョイントの作用で前輪の転舵が許容される。このとき両回動軸線のずれによってステアリングシャフトの切れ角に対してフロントフォークの切れ角が減少するが、リンク機構の相対的に摺動可能な二つの部材が摺動することでフロントフォークの切れ角が増加する方向への補正がなされ、ステアリングシャフトの切れ角とフロントフォークの切れ角との差が最小限に抑えられる。
【００３３】
しかも、前記切れ角の差を最小限に抑えるために第１リンクおよび第２リンクを長くする必要がないため、リンク機構の大型化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクータ型自動二輪車の全体側面図
【図２】自動二輪車の車体前部の斜視図
【図３】図２の３方向矢視図
【図４】図２の４方向矢視図
【図５】リンク機構の分解斜視図
【図６】スイングアームの下降状態でハンドルを右に切ったときの作用説明図
【図７】スイングアームが上昇したときの、前記図３に対応する図
【図８】スイングアームの上昇状態でハンドルを右に切ったときの作用説明図
【符号の説明】
１１        フロントフォーク
１３        車体フレーム
１７        ステアリングシャフト（部材）
１８        ハンドル
２０        スイングアーム
２８        リンク機構
３２        第１ジョイント（ピンジョイント）
３３        第１リンク（部材）
３４        第２ジョイント（ピンジョイント）
３５        第２リンク
３６        第３ジョイント（ユニバーサルジョイント）
Ｌｓ        ステアリングシャフトの回動軸線
Ｌｆ        フロントフォークの回動軸線
Ｗｆ        前輪
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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