JP5798944B2 - 自動二輪車 - Google Patents

Description

この発明は、自動二輪車の改良に関する。

一般的に、自動二輪車における車体と前輪との間には、フロントフォークと称される懸架装置が介装されている。そして、このフロントフォークは、懸架ばねと緩衝器とを並列に備え、車両走行時における衝撃を懸架ばねで吸収し、この衝撃吸収に伴う伸縮運動を緩衝器で抑制して車両の乗り心地を良好にしている。

また、フロントフォークにおいては、気体が圧縮しながら封入される気室を内部に有し、その反力を利用して車両走行時における衝撃を吸収するものがある（特許文献１）。

特開２０１１−１７４５０２号公報

しかしながら、上記したようなエアばねとして機能する気室を有したフロントフォークにおいては、フロントフォークの使用による発熱、気温や気圧（標高）の変化により気体が膨縮し気室の内圧が変化するため、フロントフォークの反力特性が変化する。

そして、上記フロントフォークの反力特性を一定の範囲内に収めるためには、フロントフォークの反力が所定よりも大きくなったとき、気室の気体を排出する一方、気体を収容する気体供給源となる容器を車体フレームに取り付けて、フロントフォークの反力が所定よりも小さくなったとき、上記容器からフロントフォークの内部に気体を供給することが好ましい。

しかしながら、気体供給源となる容器を車体フレームに取り付けた場合、自動二輪車においては容器の取り付けスペースの確保が困難であり、容器の重さ分の重量が増す不具合がある。

そこで、本発明の目的は、車体フレームに気体供給源となる容器を取り付けることが不要で、取り付けスペースの心配がなく、重量増となることを抑制することが可能な自動二輪車を提供することである。

記課題を解決するための手段は、先頭にヘッドパイプを有する車体フレームと、上記ヘッドパイプに軸支されるステアリングシャフトと、このステアリングシャフトに固定され前輪を懸架するフロントフォークとを備え、上記フロントフォークの内部にこのフロントフォークの伸縮に伴い膨縮可能な気室が形成され、この気室内に収容される気体が上記フロントフォークの伸縮量に応じた反力を発生する自動二輪車において、上記車体フレーム内に形成されて気体を収容する容室と、この容室と上記気室とを連通する通路と、この通路の途中に設けられる気体供給手段とを備え、上記気体供給手段は、上記気室の内圧が閾値よりも上昇したとき上記気室から上記容室に気体を排出し、上記気室の内圧が閾値よりも低下したとき上記容室から上記気室に気体を供給することである。

本発明によれば、車体フレーム内に形成される容室に気体を収容し、車体フレーム自体を気体供給源となる容器として利用することから、車体フレームに容器を別に取り付けることが不要で取り付けスペースの心配がなく、重量増となることを抑制することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の主要部を示す側面図である。 本発明の一実施の形態を原理的に示す説明図である。（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車のフロントフォークを原理的に示す縦断面図である。（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の車体フレームを部分的に切り欠いて示す側面図である。

以下に本発明の一実施の形態に係る自動二輪車について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品を示す。

図１に示すように、本実施の形態に係る自動二輪車は、先頭にヘッドパイプ１０を有する車体フレーム１と、上記ヘッドパイプ１０に軸支されるステアリングシャフト２と、このステアリングシャフト２に固定され前輪３を懸架するフロントフォーク４とを備える。

そして、図２に示すように、上記フロントフォーク４の内部には、このフロントフォーク４の伸縮に伴い膨縮可能な気室Ａが形成されており、この気室Ａ内に収容される気体が上記フロントフォーク４の伸縮量に応じた反力を発生する。

さらに、上記自動二輪車は、上記車体フレーム１内に形成されて気体を収容する容室Ｂと、この容室Ｂと上記気室Ａとを連通する通路５と、上記容室Ｂから上記気室Ａに気体を供給することが可能なレギュレータ（気体供給手段）５０とを備える。

以下、詳細に説明すると、本実施の形態に係るフロントフォーク４は、アウターチューブ４０と、このアウターチューブ４０内に出没可能に挿入されるインナーチューブ４１とからなる懸架装置本体Ｆを備え、この懸架装置本体Ｆ内に緩衝器Ｄを収容している。

また、上記懸架装置本体Ｆの内部には、緩衝器Ｄの外側にリザーバＲが形成されており、このリザーバＲには、作動流体が収容されてリザーバ液室Ｒ１が形成されるとともに、その液面Ｏを介して上側に気体が収容されて気室Ａが形成されている。

そして、上記リザーバＲの作動流体や気体は、懸架装置本体Ｆの上下の開口を塞ぐキャップ部材４２及びボトム部材４３と、アウターチューブ４０の図２中下側開口に取り付けられてインナーチューブ４１の外周面に摺接する環状のオイルシール４４及びダストシール４５とで懸架装置本体Ｆ内に密閉されている。

また、上記気室Ａには、気体が圧縮されながら収容されており、懸架装置本体Ｆ（フロントフォーク）を常に伸長方向に附勢する。さらに、上記気室Ａの容積は、インナーチューブ４１がアウターチューブ４０から退出する懸架装置本体Ｆ（フロントフォーク）の伸長時に拡大し、インナーチューブ４１がアウターチューブ４０内に進入する懸架装置本体Ｆ（フロントフォーク）の圧縮時に縮小するため、上記気室Ａの内圧がフロントフォークの伸縮量に応じて変化し、上記気室Ａは、フロントフォークの伸縮量に応じた反力を発生する。

また、本実施の形態において、フロントフォーク４は、コイルスプリングからなる懸架ばねを備えておらず、気室Ａの反力のみで車体を弾性支持するエアばね式のフロントフォークであり、金属製のコイルスプリングからなる懸架ばねを備えるフロントフォークと比較して軽量化することができる。

つづいて、上記フロントフォーク４において懸架装置本体F内に収容される緩衝器Ｄは、上記懸架装置本体Ｆの軸心部に起立するシリンダ６と、キャップ部材４２に垂設されるとともにロッドガイド６０に軸支されフロントフォーク４の伸縮に伴いシリンダ６内に出没するロッド７と、このロッド７の先端に保持されてシリンダ６の内周面に摺接するピストン８とを備える。

そして、上記シリンダ６内は、上記ピストン８により二つの部屋Ｐ１，Ｐ２に区画されており、これらの部屋Ｐ１，Ｐ２は作動流体で満たされている。以下、ロッド側（図２中上側）の部屋を一方室Ｐ１、ピストン側（図２中下側）の部屋を他方室Ｐ２とする。尚、本実施の形態において、シリンダ６やリザーバＲに収容される作動流体は、水、水溶液、油等からなる液体であり、緩衝器Ｄは液圧緩衝器である。

さらに、上記緩衝器Ｄは、一方室Ｐ１と他方室Ｐ２とを連通する第一流路８０の途中に設けられてこの第一流路８０を通過する作動流体に抵抗を与える伸側減衰バルブＶ１と、一方室Ｐ１と他方室Ｐ２とを連通する第二流路８１の途中に設けられて作動流体が他方室Ｐ２から一方室Ｐ１に移動することのみを許容する圧側チェック弁Ｃ１と、他方室Ｐ２とリザーバ液室Ｒ１とを連通する第三流路９０の途中に設けられてこの第三流路９０を通過する作動流体に抵抗を与える圧側減衰バルブＶ２と、他方室Ｒ２とリザーバ液室Ｒ１とを連通する第四流路９１の途中に設けられて作動流体がリザーバ液室Ｒ１から他方室Ｐ２に移動することのみを許容する伸側チェック弁Ｃ２とを備える。

そして、シリンダ６からロッド７が退出するフロントフォーク４の伸長時には、一方室Ｐ１がピストン８で加圧され、一方室Ｐ１の作動流体が第一流路８０を通過して他方室Ｐ２に移動するため、緩衝器Ｄは伸側減衰バルブＶ１の抵抗に起因する減衰力を発生する。また、このとき退出したロッド体積分の作動流体がシリンダ６内で不足となるため、この不足分の作動流体が伸側チェック弁Ｃ２を開いて第四流路９１を通過し、リザーバ液室Ｒ１から他方室Ｒ２に移動する。

他方、シリンダ６内にロッド７が進入するフロントフォーク４の圧縮時には、他方室Ｐ２がピストン８で加圧され、他方室Ｐ２の作動流体が圧側チェック弁Ｃ１を開き第二流路８１を通過して一方室Ｐ１に移動する。また、このとき進入したロッド体積分の作動流体がシリンダ６内で余剰となるため、この余剰分の作動流体が第三流路９０を通過して他方室Ｐ２からリザーバ液室Ｒ１に移動し、緩衝器Ｄは圧側減衰バルブＶ２の抵抗に起因する減衰力を発生する。

つまり、緩衝器Ｄは、フロントフォーク４の伸縮に伴い減衰力を発生してフロントフォーク４の伸縮運動を抑制し、シリンダ６内に出没するロッド体積分のシリンダ内容積変化を上記リザーバＲで補償している。

また、上記フロントフォーク４は、上記緩衝器Ｄのロッド７に保持される筒状のばね受け７０の先端７０ａと、シリンダ６から外周側に突出するロッドガイド６０の突出部６０ａとの間に配置されるバランスばねＳを備えている。

そして、このバランスばねＳは、コイルスプリングからなり、フロントフォーク４の最伸長時から所定のストローク範囲においてフロントフォーク４を収縮方向に附勢するとともに、フロントフォーク４の最伸長時における気室Ａがフロントフォーク４を伸長方向に附勢する力を相殺する。

したがって、本実施の形態においては、フロントフォーク４を懸架ばねとして機能する気室Ａで常に伸長方向に附勢していても、最伸長時から所定のストローク範囲にあるフロントフォーク４の収縮をバランスばねＳが助け、最伸長時近傍におけるフロントフォーク４の収縮を速やかに開始させて乗り心地を良好にすることができる。

もどって、上記懸架装置本体Ｆにおけるアウターチューブ４０は、図１に示すように、ステアリングシャフト２に固定されている。このステアリングシャフト２は、車体フレーム１のヘッドパイプ１０に軸支され、回転可能とされており、図１中上側にハンドルＨが固定されている。他方、上記懸架装置本体Ｆにおけるインナーチューブ４１の図１中下端は、前輪３の車軸に固定されている。これにより、ハンドルＨの操作によりステアリングシャフト２とともにフロントフォーク４を回転させ、前輪３の向きを変更することができる。

つづいて、上記車体フレーム１は、自動二輪車の先頭側に配置される上記ヘッドパイプ１０と、このヘッドパイプ１０から後方に連設されるフレーム本体１１とからなる。そして、自動二輪車において、このフレーム本体１１にエンジンＥが取り付けられている。

また、本実施の形態において、フレーム本体１１は、図２に示すように、上記ヘッドパイプ１０から自動二輪車の後方に延びるメインフレーム１１ａと、上記ヘッドパイプ１０から自動二輪車の下方に延びるダウンチューブ１１ｂと、上記メインフレーム１１ａと上記ダウンチューブ１１ｂの終端を連結するピボットフレーム１１ｃと、上記メインフレーム１１ａとダウンチューブ１１ｂとの間に架設される補強用のガセットプレート１１ｄとを備えている。そして、上記メインフレーム１１ａは、その内部が中空に形成されて容室Ｂを有し、この容室Ｂ内に気体が封入されている。

さらに、上記容室Ｂが通路５を介して上記気室Ａに連通しているとともに、上記通路５の途中にレギュレータ（気体供給手段）５０が設けられている。このレギュレータ５０は、上記気室Ａの内圧が所定よりも上昇及び低下したときに、上記容室Ｂと上記気室Ａとを連通し、上記気室Ａの気体を上記容室Ｂに排出したり、上記容室Ｂから上記気室Ａ内に気体を供給したりする。

尚、上記気室Ａにおける内圧の検出方法は、ばね等の機械的な方法で検出するとしても、センサ等の電気的な方法で検出するとしても良く、適宜周知の検出方法を採用することが可能であり、内圧の検出のタイミングも、気体の排出時と供給時でそれぞれ一定であれば良い。

また、上記レギュレータ５０が作動する上記気室Ａの内圧の閾値も、フロントフォーク４の所望の反力範囲により適宜設定することが可能である。

また、具体的な気室Ａから容室Ｂへの気体の排出方法や、容室Ｂから気室Ａへの気体の供給方法も、適宜周知の方法を採用することが可能であり、上記排出と上記供給を別の構成要素で行うとしても良い。

以下、本実施の形態に係る自動二輪車の作用効果について説明する。本実施の形態において、上記気室Ａの内圧が所定よりも上昇し、フロントフォーク４の反力が所定よりも大きくなると、上記レギュレータ５０が上記容室Ｂと上記気室Ａとを連通し、上記気室Ａの気体を上記容室Ｂに排出する。

他方、上記気室Ａの内圧が所定よりも低下し、フロントフォーク４の反力が所定よりも小さくなると、上記レギュレータ５０が上記容室Ｂと上記気室Ａとを連通し、上記容室Ｂから上記気室Ａ内に気体を供給する。

したがって、上記気室Ａの内圧を一定の範囲内に収めることで、フロントフォーク４の反力特性を一定の範囲内に収めることが可能となる。

また、本発明においては、フロントフォーク４の気室Ａに気体を供給するための気体供給源が車体フレーム１の内部に形成される容室Ｂからなる。つまり、車体フレーム１自体を気体供給源となる容器として利用していることから、車体フレーム１に容器を別に取り付けることが不要で取り付けスペースの心配がなく、重量増となることを抑制することが可能となる。

また、本実施の形態におけるフロントフォークは、コイルスプリングからなる懸架ばねを備えておらず、気室Ａの反力のみで車体を弾性支持するエアばね式のフロントフォークであり、フロントフォークの反力特性が特に変化しやすい。

このため、気室Ａに気体を供給するための容器を車体フレーム１に取り付ける場合には、大容量の容器が必要となり、取り付けスペースの確保がより困難であり、重量増となり易い。したがって、エアばね式のフロントフォークにおいては、車体フレーム１自体を容器として利用することが特に有効である。

また、本実施の形態においては、気室Ａの内圧が所定よりも上昇したとき気室Ａから容室Ｂに気体を排出し、気室Ａの内圧が所定よりも低下したとき容室Ｂから気室Ａに気体を供給するレギュレータ５０を通路５の途中に設けたことから、気室Ａの内圧が所定よりも上昇したときに排出される気体を容器Ｂに留め、蓄圧することが可能となる。

また、本実施の形態においては、メインフレーム１１ａに容室Ｂを形成したことから、フロントフォーク４の近くに気体供給源（容室Ｂ）を配置することが可能となり、気室Ａと容室Ｂとを連通する通路５を短くすることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

例えば、上記実施の形態に係る自動二輪車において、フロントフォーク４がコイルスプリングを備えていないエアばね式のフロントフォークであるとしたが、エアばねとして機能する気室を有していれば金属性のコイルスプリングを備えていても良い。

また、上記実施の形態におけるフロントフォーク４は、アウターチューブ４０が車体側に取り付けられるとともに、インナーチューブ４１が車軸側に取り付けられる倒立型のフロントフォークであるが、インナーチューブ４１が車体側に取り付けられるとともに、アウターチューブ４０が車軸側に取り付けられる正立型のフロントフォークであるとしても良い。

また、上記実施の形態におけるフロントフォーク４は、正立型の液圧緩衝器Ｄを収容しているが、倒立型や両ロッド型の緩衝器を収容するとしても、作動流体として気体を利用する空圧緩衝器を収容するとしても、シリンダ６を廃してインナーチューブ４１の内周面にピストン８が直接摺接するとしても良く、如何なる形態の緩衝器を収容しているとしても良い。

また、上記実施の形態において、気体供給源となる容室Ｂが、車体フレーム１のメインチューブ１１ａ内に形成されるとしたが、車体フレーム１内であれば、どの部分に気体供給源となる容室Ｂを設けても良く、この場合も上記実施の形態と同様に、車体フレーム１に別に容器を取り付ける必要がなく、取り付けスペースの心配がない。

また、上記実施の形態においては、気室Ａと容室Ｂとを連通する通路５の途中に気体供給手段たるレギュレータ５０を設け、このレギュレータ５０で気室Ａ内に気体を給排し、フロントフォーク４の反力特性を一定の範囲内に収めているが、フロントフォーク４の反力特性を一定の範囲内に収めることが可能であれば気体供給手段の構成及び位置は上記の限りではない。

例えば、図示しないが、気室Ａと容室Ｂとを通路５で常に連通し、上記容室Ｂの反気室側に上記気室Ａの内圧に応じて駆動される気体供給手段たる可動ピストンを設け、上記気室Ａ及び上記容室Ｂの内圧が所定よりも低下したとき、可動ピストンを気室側に移動させて容室Ｂの容積を縮小して上記気室Ａ及び上記容室Ｂの内圧を高める一方、上記気室Ａ及び上記容室Ｂの内圧が所定よりも上昇したとき、可動ピストンを反気室側に移動させて容室Ｂの容積を拡大して上記気室Ａ及び上記容室Ｂの内圧を低くするとしても良い。

また、上記実施の形態における気体供給手段たるレギュレータ５０は、上記気室Ａの内圧が所定よりも上昇及び低下したとき容室Ｂと気室Ａとを連通するが、レギュレータ５０が上記気室Ａの内圧が所定よりも低下したときにのみ容室Ｂと気室Ａを連通し、容室Ｂから気室Ａ内に気体を供給するとしても良い。尚、この場合においては、キャップ部材４２等にリリーフバルブ（図示せず）を設け、気室Ａの内圧が所定よりも上昇したとき上記リリーフバルブで気室Ａの気体を大気側に排出することが好ましい。

また、上記実施の形態における車体フレーム１は、メインフレーム１１ａ、ダウンチューブ１１ｂ、ピボットフレーム１１ｃ、ガセットプレート２２ｄとを備えているがこの限りではなく、車体フレーム１の構成は適宜選択することが可能である。

Ａ 気室
Ｂ 容室
Ｃ１ 圧側チェック弁
Ｃ２ 伸側チェック弁
Ｄ 緩衝器
Ｅ エンジン
Ｆ 懸架装置本体
Ｈ ハンドル
Ｏ 液面
Ｐ１ 一方室
Ｐ２ 他方室
Ｒ リザーバ
Ｒ１ リザーバ液室
Ｓ バランスばね
Ｖ１ 伸側減衰バルブ
Ｖ２ 圧側減衰バルブ
１ 車体フレーム
２ ステアリングシャフト
３ 前輪
４ フロントフォーク
５ 通路
６ シリンダ
７ ロッド
８ ピストン
１０ ヘッドパイプ
１１ フレーム本体
４０ アウターチューブ
４１ インナーチューブ
４２ キャップ部材
４３ ボトム部材
４４ オイルシール
４５ ダストシール
５０ レギュレータ（気体供給手段）
６０ ロッドガイド
７０ ばね受け
８０ 第一流路
８１ 第二流路
９０ 第三流路
９１ 第四流路

Claims (3)

1. 先頭にヘッドパイプを有する車体フレームと、上記ヘッドパイプに軸支されるステアリングシャフトと、このステアリングシャフトに固定され前輪を懸架するフロントフォークとを備え、
   上記フロントフォークの内部にこのフロントフォークの伸縮に伴い膨縮可能な気室が形成され、この気室内に収容される気体が上記フロントフォークの伸縮量に応じた反力を発生する自動二輪車において、
   上記車体フレーム内に形成されて気体を収容する容室と、この容室と上記気室とを連通する通路と、この通路の途中に設けられる気体供給手段とを備え、
   上記気体供給手段は、上記気室の内圧が閾値よりも上昇したとき上記気室から上記容室に気体を排出し、上記気室の内圧が閾値よりも低下したとき上記容室から上記気室に気体を供給することを特徴とする自動二輪車。
2. 上記気体供給手段は、レギュレータであることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車。
3. 上記車体フレームが上記ヘッドパイプから後方に延びるメインフレームを備え、このメインフレームの内部に上記容室が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動二輪車。

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