专利名称：机动三·四轮车的前轮转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行左右前轮转向的机动三四轮车的前轮转向装置。
背景技术：
机动三·四轮车中，有这样的前轮转向装置，即，前轮的转舵角相对于转向手柄的转向角的比例可变。此种前轮转向装置例如已在日本特开平6-115442号公报的“舵角比可变装置”(以下称为现有技术)中揭示。
上述现有技术，如该公报的图1和图2所示，通过操纵方向盘4(援用公报所记载的标记，下同)，其转向力按照转向轴3→滚珠螺杆机构12→变换螺母部件7→臂17→杆部件16→圆筒部19→轴部18→第1齿轮21→第2齿轮26→小齿轮27→齿条齿轮29→齿条轴28→转向横拉杆→转向节臂的路径，传递到转向车轮30，使转向车轮30转舵。
上述现有技术中，如该公报的图4和图9所示，第1齿轮21和第2齿轮26是椭圆形齿轮。由该第1、第2齿轮21、26构成的舵角比可变机构，具有非线性的舵角比特性，即，在方向盘4的转向角小的区域，转向车轮30的转舵角也小，随着转向角的增大，转舵角也增大。
上述现有技术中，由于构成舵角比可变机构的第1、第2齿轮21、26是形状复杂的椭圆齿轮，所以成本高。而且，为了确保该舵角比可变机构更加稳定地动作，最好把舵角比可变机构收容在箱体1内。箱体1的至少输入输出部分要具有密封性。这也造成舵角比可变装置的成本提高。
发明目的本发明的目的是将舵角比可变机构做成为简单的构造，降低机动三·四轮车的前轮转向装置的成本。
技术方案为了实现上述目的，权利要求1记载的机动三·四轮车的前轮转向装置，用可旋转地安装在车身架头管上的转向轴进行左右前轮的转向，其特征在于，在转向轴的下方且偏离转向轴的位置配置转向轴杆，转向轴杆通过连杆机构与转向轴连接，左右前轮通过左右的转向横拉杆及左右的转向节臂与该转向轴杆连接，由上部连杆、下部连杆和连接在该上部、下部连杆间的万向连轴器构成连杆机构，从转向轴的轴方向看连杆机构时，转向轴配置在转向轴杆与万向连轴器之间。
从转向轴的轴方向看连杆机构时，当转向轴的转向角为零时，转向轴的中心、万向连轴器、转向轴杆的中心在一直线上。从相对于该直线成直角的车身侧方看时，从万向连轴器到转向轴杆中心的距离、相对于从转向轴中心到万向连轴器的距离的比例，根据转向轴的转向角而变化。结果，相对于转向轴的转向角的、前轮转舵角的比例(舵角比)，根据转向轴的转向角而变化。这样，连杆机构具有使舵角比变化的作用、即可变舵角比作用。由于具有可变舵角比作用的机构是连杆机构，所以，其构造极为简单。
图1是本发明中机动四轮车的左侧面图。
图2是本发明车中车身架的左侧面图。
图3是本发明中机动四轮车的前部左侧面图。
图4是本发明中机动四轮车的要部俯视图。
图5是本发明中机动四轮车的前部要部立体图。
图6是本发明中前轮转向装置的构造兼作用图。
图7是本发明中前轮转向装置的作用图(之一)。
图8是本发明中前轮转向装置的作用图(之二)。
图9是本发明中转向轴和调节机构周围的断面图。
图10是本发明中转向轴的安装例图(之一)。
图11是本发明中转向轴的安装例图(之二)。
图12是本发明中转向轴的安装例图(之三)。
下面，参照
本发明的实施例。“前”“后”“左”“右”“上”“下”是从驾驶者看的方向。附图是按照标记的朝向看的。
图1是本发明机动四轮车的左侧面图。
机动四轮车10是小型摩托车型机动四轮车。在车身架20的中央上部安装着大致水平的低底板式踏脚部26。在车身架20的前部安装着前轮悬架装置40和前轮转向装置50。在车身架20的后部安装着后轮悬架装置90。在车身架20的后部上部安装着车座101。
后轮悬架装置90中，在后部架部24连接着可转动且可上下摆动的摆动式动力单元91，在动力单元91上安装着可旋转的后轮92。这里所说的“转动”，是指动力单元91相对于车身架20绕机动四轮车10的车身长度中心(车宽方向中心)旋转的运动。动力单元91是将发动机、和把该发动机的动力传递给后轮92的传动机构组装成一体而构成的。
后部架部24的后架95向后上方延伸，动力单元91的后部通过后缓冲器96悬挂在后架95上。
另外，机动四轮车10中，挡风玻璃装饰物104通过撑杆103安装在头管23的前部。挡风玻璃150从挡风玻璃装饰物104向上立起，车顶106的前端部安装在挡风玻璃105的上端。另外，车顶用支柱、即支柱107从车身架20后部向上立起，车顶106的后端部安装在支柱107上端的支承部107a上。
图中，111是保险杠，112是前灯，113是刮水器，114是前罩，115是把手罩，116是覆盖驾驶者腿部的护腿罩，117是收容箱，118是后罩。
图2是本发明中车身架的左侧面图。
车身架20是铝合金的铸造品，由中心架部21、前部架部(头管柱)22、头管23、后部架部24构成。中心架部21为大致水平的框体构造。前部架部22从中心架部21的前部向上立起。头管23设在前部架部22的前端。后部架部24从中心架部21的后部向上立起。中心架部21具有支承踏脚部26(见图1)的作用。
图3是本发明机动四轮车的前部左侧面图，表示车身架20的前部、前轮悬架装置40和前轮转向装置50。
车身架20中，在中心架部21前部的前部安装部21a及前部架部22前部的前部安装部22a上用螺栓27、28可装卸地安装着前架30的后部。
前架30是整体成形品，备有臂安装部31、缓冲器连接部32和转向支承部33。
前轮悬架装置40中，在前架30的臂安装部31上用枢轴41安装着可上下摆动的摆动臂42，在前架30的缓冲器连接部32，用前缓冲器43悬挂着摆动臂42。44、44是缓冲器连接螺栓。
前轮转向装置50的特征是具有下述(1)和(2)的构造。
(1)在头管23上安装着可旋转且轴方向不能移动的转向轴51，在转向轴51下端的连接部件52上通过连杆机构53连接着与转向轴51不同的转向轴杆(第2转向轴)54。
(2)在头管23上备有转向调节机构70，该转向调节机构70使转向轴51的中心线A1相对于头管23的中心线变位。关于转向调节机构70将在后面说明。
连杆机构53是可上下弯折的ㄑ字形连杆，构成该ㄑ字形连杆的上部、下部连杆56、58间的连接部59A、即万向连轴器59朝向前方。
具体地说，连杆机构53由可上下摆动的上部连杆56、可上下摆的下部连杆58和万向连轴器59构成。上部连杆56的一端通过第1连接销55连接在转向轴51的连接部件52上。下部连杆58的一端通过第2连接销57连接在转向轴杆54的上端。万向连轴器59将上部、下部连杆56、58的另一端连接、即可上下摆动地连接在上部、下部连杆56、58之间。万向连轴器59例如是球关节。59a是球关节的球，59b是球关节的连接臂。
该前轮转向装置50中，在从转向轴51向后方偏置的位置配置着转向轴杆54，并且，从转向轴的轴方向、即从箭头LO方向看连杆机构53时，转向轴51配置在转向轴杆54与万向连轴器59之间。
转向支承部33具有供转向轴杆54穿过的上下贯通的孔33a。
前架30中，在转向支承部33的上下安装着顶板61和底板63。顶板61备有第1轴承62，底板63备有第2轴承64。该前架30通过第1、第2轴承62、64将转向轴杆54可旋转且不能在轴方向移动地支承着。
图4是本发明机动四轮车的要部俯视图，表示备有左右2个前轮48、48和左右2个后轮92、92的机动四轮车10。为了便于理解，省略了图1中的车座101、车顶106和图3中的前架30等。
前轮悬架装置40中，车轴保持块46、46通过转向销45、45可左右旋回地安装在左右摆动臂42、42的前端部，前轮48、48通过车轴47、47可旋转地安装在车轴保持块46、46上。
机动四轮车10的转向系统，例如是阿卡曼转向机构。
具体地说，前轮转向装置50中，在转向轴杆54的下端部通过杆连接部65连接着左右的转向横拉杆66、66，在这些转向横拉杆66、66的前端连接着车轴保持块46、46的转向节臂46a、46a。
图5是本发明机动四轮车的前部要部立体图，表示前轮悬架装置40和前轮转向装置50。
安装在转向轴51上端的转向手柄67是杆式手柄。操纵转向手柄67时，通过转向轴51、连杆机构53和转向轴杆54可以使前轮48、48转舵。
图6(a)(b)是本发明中的前轮转向装置的构造兼作用图。
图6(a)是前轮转向装置50中的连杆机构53周围的左侧面图。前轮转向装置50中，从转向轴51的中心线A1方向、即箭头b方向看时，具有以下(1)至(3)的关系。
(1)在从转向轴51的中心线A1向前方偏置了S1量的位置配置着万向连轴器59的中心B1。
(2)在从万向连轴器59的中心B1向后方偏置了S2量的位置配置着第2连接销57的中心C1。该中心C1通过转向轴杆54的中心线。因此，C1也是转向轴杆54的中心线。
(3)在从转向轴51的中心线A1向前方偏置了S3量的位置配置着第1连接销55的中心D1。
(4)各偏置量S1、S2、S3的关系是，偏置量S3大于偏置量S1，偏置量S2大于偏置量S3(S1＜S3＜S2)。
另外，如图6(a)所示，前轮转向装置50中，在转向轴51的下部配置着第1连接销55的中心D1，在该中心D1的下位配置着第2连接销57的中心C1，在该中心C1的下位配置着万向连轴器59的中心B1。
转向轴杆54的中心线C1不平行于中心线A1。即转向轴杆54从第2连接销57的中心C1向前下方延伸，同时，随着其延伸，朝向后离开中心线A1的方向若干倾斜。
图6(b)是从箭头b方向看(a)所示连杆机构53的模式图。下面，在图6和图7中，把上述(a)所示的转向轴51的中心线A1称为“点A1”，把万向连轴器59的中心B1称为“点B1”，把第2连接销57的中心C1称为“点C1”，把第1连接销55的中心D1称为“点D1”。
图6(b)中，表示当转向轴51的转向角为零时、即中立状态时，点A1、点B1、点C1、点D1排列在车身中心CL上。
下面说明前轮转向装置50的概略作用。从中立状态，用转向轴51把上部连杆56向右转动角度α时，点B1变位到点BR。结果，下部连杆58和转向轴杆54以点C1为中心向右转动角度β。当把上部连杆56向左转动角度α时，点B1变位到点BL。下部连杆58和转向轴杆54以点C1为中心向左转动角度β。角度β小于角度α(α＞β)。
下面，参照图7更详细地说明前轮转向装置50的作用。
图7(a)(b)是本发明中的前轮转向装置作用图(之一)。(a)是连杆机构53周围的侧面图，(b)是从转向轴51的中心线A1方向看(a)的俯视图。
当转向轴51的转向角为零、即中立状态时，点A1、点B1、点C1和点D1排列在(b)所示的车身中心CL(通过0°和180°的线上)上。
从该中立状态，将转向轴51朝顺时针方向转动时，第1连接销55的中心在以点A1为转弯中心的转弯轨迹R1上、从点D1转到点D2、点D3、点D4、点D5。这时，万向连轴器59的中心，在转弯轨迹R2上从点B1转到点B2、点B3、点B4、点B5。即，第1连接销55的中心，从点D1变位到点D2时，万向接头59的中心从点B1变位到点B2。同样地，变位到点D3时变位到点B3，变位到点D4时变位到点B4，变位到点D5时变位到点B5。
例如，用转向轴51将上部连杆56从0°顺时针方向转动角度α(转向)时，第1连接销55的中心从点D1变位到点D3。这时，万向连轴器59的中心从点B1变位到点B3。结果，下部连杆58与转向轴杆54一起转动从点B1变位到点B3的角度β(转舵)。角度α是转向轴51的转向角，角度β是转向轴杆54的转舵角。
当转向轴51的转向角是180°时，转向轴杆54的转舵角也是180°。
由于在转向轴杆54与万向连轴器59之间配置着转向轴51，所以，转舵角β小于转向角α(α＞β)。
因此，与使点A1和点C1一致时相比，转向轴51的转舵力减小。
另外，相对于转向角α的转舵角β的比例、即舵角比，通过变更图6所示的偏置量S2相对于偏置量S1的比率(转向比率X)而变化。
如上所述，(a)中粗线所示的各转弯轨迹R1、R2，与(b)所示投影的各旋回轨迹R1、R2相同。即，如(a)所示，从侧面看前轮转向装置50时，万向连轴器59的中心根据转向角的变化在转弯轨迹R2上变位。
例如，当转向角为0°时，在(a)的转弯轨迹R2上，万向连轴器59的中心位于点B1的位置。这时，万向连轴器59的中心相对于转向轴51的中心线A1的偏置量为最大，是S1(见图6)。然后，随着转向角的增大，偏置量减小。
另一方面，万向连轴器59的中心相对于点C1的偏置量，在转向角为0°时为最大，是S2(见图6)。然后，随着转向角的增大，偏置量减小。但是，由于在转向轴51的中心线A1的后方配置着点C1，所以，随着转向增大而减小的偏置量S2的减小程度，比偏置量S1的减小程度小。
结果，偏置量S2相对于偏置量S1的比率，随着转向角的增大而增大。
从上面的说明可知，在(a)中，从万向连轴器59到转向轴杆54中心的距离(上述偏置量S2)相对于从转向轴51的中心线A1到万向连轴器59的距离(上述偏置量S1)的比例，根据转向轴51的转向角而变化。结果，前轮转舵角相对于转向轴51的转向角的比例(舵角比)，根据转向轴51的转向角而变化。这样，连杆机构53具有使舵角比变化的作用、即具有可变舵角比作用。产生可变舵角比作用的机构是连杆机构53，所以，构造极简单。
图8(a)(b)是本发明前轮转向装置的作用图(之2)。
图8(a)是使机动四轮车转弯行走时的机动四轮车前部的模式化俯视图。相对于杆式手柄形式的转向手柄的转向角α，转弯外侧的前轮(外轮)的转舵角是θo，转弯内侧的前轮(内轮)的转舵角是θi。由于前轮转向装置50是采用阿卡曼转向机构，所以，外轮的转舵角θo小于内轮的转舵角θi(θo＜θ＝。
图8(b)是图8(a)所示前轮转向装置的舵角比特性曲线图，横轴表示转向手柄的转向角α，纵轴表示外轮的转舵角θo。
图中，带点●的粗线是比较例的舵角比特性曲线，具有在转向轴的途中不设置连杆机构时的一般的非线形特性。
带点○的细线是本发明的舵角比特性曲线，具有通过连杆机构把转向轴杆连接在转向轴上时的非线形特性。本发明中的特性，是把图6所示转向比率X(X＝S2/S1)设定为1.8。
比较例的舵角比特性曲线，位朝上方凸出的右上的弯曲曲线。该比较例曲线的特性是，转向手柄的转向角α在约40°以下的区域中斜率陡；超过40°时斜率变缓。
本发明的舵角比特性曲线，是朝下方凸出的右上弯曲曲线。本发明曲线的特性是，转向手柄的转向角α在约40°以下的区域中，斜率缓(渐增)；超过40°时斜率变陡。
根据该图，当转向角α超过52°时，本发明的舵角比特性曲线与比较例的舵角比特性曲线交叉。即，当外轮转舵角θo相对于转向手柄的转向角α的比率St(舵角比St)，在转向角α约为52°以下的区域时，本发明在比较例的下方，在超过52°的区域时，本发明在比较例的上方。结果，转向角α在52°以下时的外轮的转舵角θo，本发明比比较例小。转向手柄的转向力可以减小，其减小的程度相当于舵角比St减小的程度。
下面详细说明这一点。
例如，用转舵角θo＝12°使外轮转舵时，比较例的转向角α是22°，而本发明的转向角α是30°，比比较例大。这样，在转向角α为约52°以下的区域，为了使外轮转舵某转舵角θo所需的转向角α，本发明比比较例大。相应地，转向手柄的转向力，本发明可以小。因此，在转向角α为约52°以下的区域，使机动四轮车转弯行走时的转向手柄的操作力可以减低。
因此，当转向手柄位于约中立位置时，可抑制前轮转舵角θo、θi相对于转向手柄的转向角α的比例、即抑制手柄的断开(切れ)。因此，用中、高速使机动四轮车直行时的操舵感好，所以，更加提高操纵性。而且，用中、高速使机动四轮车直行时的操舵力比比较例例低。
另一方面，在转向角α超过52°的区域中，用某转向角α使转向手柄转向时，外轮的转舵角θo，是本发明比比较例大。相应地本发明可以比比较例减小机动四轮车的转弯半径。
当采用杆式手柄形式的转向手柄时，具有以下作用。
机动两轮车在街上直行时，杆式手柄形式的转向手柄的转向角α只朝左右转动0°～10°即可。另外，通常驾驶者操纵转向手柄时的最大转向角α(最大转向角)是左右各50°～60°以下。该最大转向角，比采用方向盘形式的手柄时小得多。
因此，本发明的前轮转向装置，采用杆式手柄的转向手柄(该杆式手柄的转向手柄的最大转向角在不超过左右60°的范围内)时，操舵感好。
图9是本发明中转向轴和调节机构周围的断面图。
头管23上开设着供转向轴51穿过的上下贯通的通孔23a。该通孔23a的直径比转向轴51的直径大，这样，可以使转向轴51的中心线A1以任意的角度与头管23的中心线E交叉。例如，通孔23a与转向轴51的直径相比，是前后方向长的椭圆孔，或者是大径的圆孔。转向轴51与连接部件52这样结合将转向轴51压入连接部件52，并且将下端部焊接。
转向调节机构70中，在头管23的上下安装着可更换的顶板71和底板81，在顶板71上开设着通孔71a，在底板81上开设着通过孔81a，转向轴51贯通该通孔71a、81a并可旋转地安装着。顶板71通过第1轴承72和锁定螺母76支承转向轴51。底板81通过第2轴承82支承转向轴51。
具体地说，顶板71由本体部71b、嵌合部71c、法兰71d和定位槽71e构成。本体部71b具有通孔71a。嵌合部71c与头管23的通孔23a嵌合。法兰71d抵接头管23的上端面。定位槽71e卡在头管23的凸部分进行定位。
第1轴承72由外圈73、内圈74、多个螺栓75…、图未示挡圈构成。外圈73与顶板71的通孔71a嵌合。内圈74拧入在转向轴51的阳螺纹51a内。螺栓75…夹在该外、内圈73、74间。挡圈用于保持螺栓75…。内圈74兼有调节螺母的作用。
底板81由本体部81b、嵌合部81c、法兰81d和定位槽81e构成。本体部81b具有通孔81a。嵌合部81c与头管23的通孔23a嵌合。法兰81d抵接头管23的下端面。定位槽81e卡在头管23的凸部分进行定位。
第1轴承82由外圈83、内圈84、多个螺栓85…、图未示挡圈构成。外圈83与底板81的通孔81a嵌合。内圈84与转向轴51嵌合。螺栓85…夹在该外、内圈83、84间。挡圈用于保持螺栓85…。
从上面的说明可知，转向轴51通过顶、底板71、81和第1、第2轴承72、82可旋转地安装在头管23上。68是把转向手柄67安装在转向轴51上端部的安装螺栓。
该图9中，转向轴51的中心线A1与头管23的中心线E1(通孔23a的中心)约平行地配置在头管23的中心线E1的前方。安装在头管23上下的顶、底板71、81的通孔71a、81a的中心，与转向轴51的中心线A1一致。
图10是本发明中转向轴安装例的图(之一)，表示转向轴51的中心线A1与头管23的中心线E1约平行地配置在头管23的中心线E1的后方，将转向轴51安装在头管23上。
安装在头管23上下的顶、底板71、81的通孔71a、81a的中心，与转向轴51的中心线A1一致。把图9所示的顶、底板71、81更换为图10的顶、底板71、81时，转向轴51的中心线A1的位置变化。
图11是本发明中转向轴安装例的图(之二)，表示把转向轴51的下端配置在头管23的中心线E1前方，使转向轴51的中心线A1与头管23的中心线E1至前方交叉，把转向轴51安装在头管23上。
安装在头管23上下的顶、底板71、81的通孔71a、81a的中心，与转向轴51的中心线A1一致。把图9所示的顶、底板71、81更换为图11的顶、底板71、81时，转向轴51的中心线A1的位置变化。
图12是本发明中转向轴安装例的图(之三)，表示把转向轴51的下端配置在头管23的中心线E1后方，使转向轴51的中心线A1与头管23的中心线E1在后方交叉，把转向轴51安装在头管23上。
安装在头管23上下的顶、底板71、81的通孔71a、81a的中心，与转向轴51的中心线A1一致。把图9所示的顶、底板71、81更换为图12的顶、底板71、81时，转向轴51的中心线A1的位置变化。
从上面的说明可知，通过更换多个顶板71…及多个底板81…，可相对于头管23的中心线E1、把转向轴51的中心线A1改变到任意位置和角度。通过改变中心线A1的位置和角度，变更图3所示的、连接部59A相对转向轴51中心线A1的偏置量，这样，可将车舵角β相对于转向角α的比例设定为最适当值。
这样，根据机动四轮车10的最佳操纵特性，调节转向调节机构70，可将转向轴51中心线A1设定在任意的位置和角度。
另外，上述本发明的实施例中，也可以是下述(1)～(5)的构造。
(1)前轮转向装置50不限定于是机动四轮车10的前轮转向装置，也可以是进行左右前轮转向的机动三轮车的前轮转向装置。这时的前轮转向装置也与前轮转向装置50具有同样的作用。
(2)转向手柄67不限定于是杆式手柄，也可以是方向盘。
(3)转向轴杆54也可以平行于转向轴51地配置。
(4)如图6所示，从转向轴的轴方向看连杆机构53时，转向轴51也可以配置在转向轴杆54与万向连轴器59之间。因此，除了把万向连轴器59配置在转向轴杆54前面以外，也可以配置在转向轴杆54的后面、左面或右面，并且，也可以把转向轴51配置在转向轴杆54与万向轴接关59之间。另外，偏置量S1～S3的设定是任意的。
(5)如图6所示，连杆机构53只要是连接点D1、点B1间的连线和连接点B1、点C1间的连线构成为略ㄑ字形的连杆即可。例如，也可以使第1连接销55的中心D1与转向轴51的中心线A1一致。另外，也可以把万向连轴器59的中心B1配置在第1连接销55的中心D1的下位、且在第2连接销57的中心C1的上位。
本发明具有以下效果。
权利要求1中，在转向轴的下方且偏离转向轴的位置，配置转向轴杆，转向轴杆通过连杆机构与转向轴连接，由上部连杆、下部连杆和连接在该上部、下部连杆间的万向连轴器构成连杆机构，从转向轴的轴方向看连杆机构时，转向轴配置在转向轴杆与万向连轴器之间。这样，连杆机构具有可变舵角比作用。
因此，舵角比可变机构的构造极简单，同时也不必将舵角比可变机构收容在箱体内。因此，可降低机动三、四轮的前轮转向装置的成本。
权利要求
1.机动三·四轮车的前轮转向装置，用可旋转地安装在车身架头管上的转向轴、进行左右前轮的转向，其特征在于，在上述转向轴的下方且偏离转向轴的位置配置转向轴杆，转向轴杆通过连杆机构与转向轴连接，左右前轮通过左右的转向横拉杆及左右的转向节臂与该转向轴杆连接，由上部连杆、下部连杆和连接在该上部、下部连杆间的万向连轴器构成上述连杆机构，从转向轴的轴方向看连杆机构时，转向轴配置在转向轴杆与万向连轴器之间。
全文摘要
本发明的目的是用简单的构造构成舵角比可变机构,降低机动三、四轮车的前轮转向装置成本。机动四轮车10的前轮转向装置50,用可旋转地安装在头管23上的转向轴51进行左右前轮48的转向。在转向轴的下方且偏离转向轴的位置配置转向轴杆54。转向轴杆通过连杆机构53与转向轴连接。左右前轮通过转向横拉杆66与该转向轴杆连接。连杆机构由上部连杆56、下部连杆58和连接在该上部、下部连杆间的万向连轴器59构成。从转向轴的轴方向看连杆机构时,转向轴配置在转向轴杆与万向连轴器的中间。
文档编号B62K21/18GK1349910SQ0113704
公开日2002年5月22日 申请日期2001年10月19日 优先权日2000年10月20日
发明者高柳真二, 大关孝, 古田慎司, 小林裕悦 申请人:本田技研工业株式会社