JPH0746622Y2 - 自動２輪車等のステアリング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、自動２輪車等のステアリング装置に関する
もので、詳しくは、ヘッドパイプ内の操舵軸支持構造に
関するものである。

［従来の技術］ 自動２輪車等の操舵輪（一般には前輪）はフロントフォ
ークの下端部に回転自在に軸支されるが、そのフロント
フォークは、上部に取り付けた２つのブラケットを介し
ステアリング装置の操舵軸によって保持されている。ス
テアリング装置は、車体フレーム前方のヘッドパイプ内
に軸受を介して回動自在に操舵軸を支持したうえ、その
上下の軸端をヘッドパイプより突出させており、上記２
つのブラケットがこうした操舵軸の上下端にそれぞれ取
着される。操向ハンドルは上記ブラケットのうちアッパ
ー（上側）ブラケットに取り付けられており、これを操
作することによって操舵軸、フロントフォークおよび操
舵輪がヘッドパイプに対して左右に回動するようになっ
ている。

従来のステアリング装置において操舵軸は、ヘッドパイ
プ内に第３図（図はたとえば実開昭61-73493号公報に示
されるもの）のような構造により支持されている。すな
わち、ヘッドパイプ10′の下部・上部に円すいころ軸受
41、42が対向（向きが逆になるように）配置され、その
内側に操舵軸20′が嵌挿されたうえ、ナット27′の締付
けにより操舵軸20′および軸受41、42の位置が固定され
ている。ヘッドパイプ10′および操舵軸20′の軸受取付
け部分の構造から、ナット27′を締め付けるとその締付
け力は、軸受42の内輪42a・外輪42b、ヘッドパイプ10′
および軸受41の外輪41bを経てその内輪41aまで一連に作
用するので、軸受41、42はすきま（軸受すきま）のない
状態に取り付けられる。なお、フロントフォーク（図示
せず）を保持するアンダー（下側）ブラケット31′は操
舵軸20′の下端部に固着され、アッパーブラケット32′
は、ナット27′の螺合部20′ａより一段細くなった操舵
軸20′の上端部20′ｂに、ナット27′の回り止め用座金
33をはさんで嵌挿されたうえ、固定ナット34′で固定さ
れている。

操舵軸20′・ヘッドパイプ10′間の軸受41、42として上
記のように円すいころ軸受が使用されるのは、軸受41、
42にかかるスラスト荷重およびラジアル荷重が大きいか
らである。操舵軸20′には、走行中の操舵輪の上下動に
ともないフロントフォークを介して軸方向の力およびモ
ーメントなどが作用するが、これらによって軸受41、42
にかかる上記のスラスト・ラジアル荷重は相当に大き
く、特にレース用２輪車においては、汎用される深みぞ
玉軸受での長期の使用に耐えられないからである。

［考案が解決しようとする課題］ 上記した従来のステアリング装置（第３図）において
は、円すいころ軸受41、42を取り付けるために、ナット
27′を適正な締付けトルクによって締め付けなければな
らない。すなわち締付けトルクが適正値以下であると、
２つの円すいころ軸受41、42の軸受すきまが大きくなっ
て操舵軸20′が上下左右にガタつくことになり、締付け
トルクが適正値を超えると、軸受41、42の回転抵抗が増
してハンドル操作が重くなる。したがってナット27′の
締付けトルクを厳密に管理することが必要で、ステアリ
ング装置の組立て作業にかなりの時間を要していた。

また、上記締付けののち操舵軸20′の上端部20′ｂにア
ッパーブラケット32′を嵌挿して固定ナット34′を螺着
する際に上記ナット27′の締付け状態が変化しないよ
う、構造上の工夫を施す必要もある。つまり第３図のよ
うに、ナット27′の螺合部20′ａの上方に段差を設けて
操舵軸の上端部20′ｂを一段細くしたうえここにアッパ
ーブラケット32′を嵌挿することにより、固定ナット3
4′を締め込んでもアッパーブラケット32′がナット2
7′を押圧しないようにすること、さらに、締付けトル
クが微妙であるがゆえに緩みがちなナット27′に対して
回り止め用の座金33を装着すること、が必要である。

［考案の目的］ この考案は上記の課題を解決するためになされたもの
で、操舵軸に作用する荷重に対して十分な耐用性を有す
るとともに、構造が簡単で部品点数も少なく、しかも組
立てが容易な、自動２輪車等のステアリング装置を提供
しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するためにこの考案のステアリング装
置は、操舵軸・ヘッドパイプ間に介装される軸受の一部
または全部として、少なくも２個のアンギュラ玉軸受を
対向させて配置するとともに、上記すべての軸受の内輪
のみを、操舵軸に螺嵌したナットにより軸方向に締め付
けて操舵軸に固定し、上記のアッパーブラケットをその
ナットに当接させて取り付けたものである。

［作用］ この考案のステアリング装置は、操舵軸・ヘッドパイプ
間に基本定格荷重の高いアンギュラ玉軸受を少なくとも
２個、対向させて配置するので、操舵軸を介して作用す
るラジアル荷重および双方向のスラスト荷重に対して軸
受が十分な耐用性を有し、長期間にわたる使用が可能で
ある。

また、操舵軸に螺嵌したナットですべての軸受の内輪の
みを締め付けて固定するので、その締付け力が軸受の回
転抵抗や軸受すきま（ガタ）に影響することがない。つ
まり、上記ナットの締付けトルクを管理する必要がな
い。

さらに、アッパーブラケットを上記ナットに当接させて
操舵軸に取着しているので、従来のように操舵軸に段差
を設けたりナットの回り止め用座金を装着したりする必
要がない。アッパーブラケットをナットに当接させ得る
のは、上記のようにナットの締付けトルク（締付け力）
を管理する必要がないからで、アッパーブラケットが直
接にナットに力を及ぼし、あるいは当該ブラケットを介
して他からナットに力が作用しても、軸受の回転抵抗や
軸受すきまには何の影響もない。アッパーブラケットを
ナットに当接させることから、当該ブラケットを当てて
固定するための段差を操舵軸に形成しておくには及ばな
い。また、ナットの締付けトルクを十分大きくとること
ができ、それに当接するアッパーブラケットをどのよう
な状態に取り付けてもよいため、ナットの回り止めのた
めの特別の手段も不要なのである。

［実施例］ 第１図はこの考案のステアリング装置の実施例を示すも
ので、自動２輪車のヘッドパイプ部分の縦断面図（側方
視図）である。図のようにステアリング装置１は、車体
フレーム11、12の前方に固設されたヘッドパイプ10内
に、中空の操舵軸20を、軸受21、22、23、24を介して回
動自在に支持させ、その操舵軸20の下端部にアンダーブ
ラケット31を溶接にて固着するとともに上端部にアッパ
ーブラケット32を嵌挿固定したものである。これら２つ
のブラケット31、32によりフロントフォーク（図示せ
ず）の上部が保持されている。

この実施例の第１の特徴は、軸受21、22、23、24をすべ
てアンギュラ玉軸受とし、ヘッドパイプ10の下方・上方
に、各２個の軸受21、22および軸受23、24をそれぞれ組
み合わせて配置したことである。しかも各組において
は、内輪を固定したとき外輪の軸方向の移動が互いに規
制される、いわゆる背面組合せの状態に２個の軸受21と
22、同23と24を対向させている。

そして第２の特徴は、上記２組の軸受21と22、同23と24
の中間において操舵軸20にカラー26を外嵌したうえ操舵
軸20の上端側からナット27を螺着し、このナット27を締
め付けることによりすべての軸受21、22、23、24の内輪
を操舵軸20に固定したことである。図のように、操舵軸
20の下端側に形成した鍔20a、カラー26およびナット27
の各先端部はいずれも軸受21、22、23、24の内輪のみに
当接し、また各軸受21、22、23、24の内輪・外輪の幅は
等しいので、上記の締付け力は軸受21、22、23、24の各
内輪のみに軸方向に作用する。

操舵軸20の中央寄りに取り付けた軸受22、23の外輪の端
面には、従来（第３図参照）と同様にヘッドパイプ10の
内面に形成した肩部10a、10bが当接している（ただし肩
部10a、10bの端面間の寸法は、カラー26の端面間寸法に
対してわずかに短め、つまりマイナス公差に設定されて
いる）ので、ブラケット31、32を介して操舵軸20に作用
する各種の荷重は、つぎのようにヘッドパイプ10によっ
て受け止められる（ただし実際の荷重は下記〜の複
合したものとして作用する）。

操舵軸20に軸方向・上向きの荷重が作用するとき：
操舵軸20の鍔20aが軸受21の内輪を上方へ押圧する→そ
の押圧力が軸受21のスラスト荷重となってその外輪に伝
わり、これがさらに軸受22の外輪を押圧する→軸受22の
外輪はヘッドパイプ10の肩部10aに当接しているので操
舵軸20が上方へ移動することなく上記の荷重はヘッドパ
イプ10にかかる。

操舵軸20に軸方向・下向きの荷重が作用するとき：
ナット27の先端部が軸受24の内輪を下方へ押圧する→そ
の押圧力が軸受24のスラスト荷重となってその外輪に伝
わり、これがさらに軸受23の外輪を押圧する→と同様
に、上記の荷重は肩部10bを介してヘッドパイプ10にか
かり、操舵軸20が下方へ移動することはない。

操舵軸20に軸直角な荷重またはモーメントが作用す
るとき：操舵軸20の外周面が軸受21、22、23、24の内輪
を外側へ押圧する→その押圧力が軸受21、22、23、24の
ラジアル荷重となって外輪に伝わる→軸受21、22、23、
24の外輪はヘッドパイプ10の内周面に当接しているので
操舵軸20が前後左右へ移動することなく上記の荷重はヘ
ッドパイプ10にかかる。

アンギュラ玉軸受21、22、23、24は構造上、深みぞ玉軸
受よりも多数の玉が組み込まれており、大きな荷重に耐
えられる（つまり基本定格荷重が高い）ので、たとえば
比較的大型の自動２輪車で上記の荷重が大きい場合にも
長期の寿命を有する。

この実施例のもう一つの特徴として、アッパーブラケッ
ト32については、前記ナット27の背面に当接させて操舵
軸20の上端部に嵌挿し、固定ナット34にて固定してい
る。このようにシンプルな構造でアッパーブラケット32
の取付けができるのは、ナット27が軸受21、22、23、24
の内輪のみを締め付け、各軸受21、22、23、24の回転抵
抗には影響をおよぼさないからである。つまりナット27
をどんなに締め付けても、あるいはアッパーブラケット
32を嵌挿してさらに固定ナット34を締め込んでも、軸受
21、22、23、24の回転、すなわち操舵軸20のヘッドパイ
プ10に対する回動は滑らかである。ナット27の背面には
アッパーブラケット32をはさんでナット34を螺着し、い
わゆるダブルナット状態にしているので、回り止め用の
座金などは必要ない。以上のようにこのステアリング装
置１では、操舵軸20の上端部の形状およびアッパーブラ
ケット32の取付け構造がシンプルであるとともに、ナッ
ト27の締付けに際しトルク管理が不要で組立てが容易で
あるという利点がある。

なお、この実施例のアンギュラ玉軸受21、22、23、24と
して内輪・外輪間にわずかな平面差のあるものを使用す
れば、ナット27の締付け力の一部を利用して各組の軸受
21と22、同23と24の間で予圧を与え、軸受すきまをなく
して操舵軸20の取付け剛性を高めることもできる。平面
差のあるアンギュラ玉軸受とは、軸受21と22のように
（軸受23と24でも同じ）背面組合せにしたとき、常態で
は２つの内輪の軸方向端面間にわずかな間隙（平面差）
ができるもので、ナット27を締め付けてこの間隙をなく
す（予圧する）ことにより、玉および内輪・外輪が弾性
変形して軸受すきまがゼロ（または負）となる。こうし
た予圧力を超えるナット27の締付け力は軸受21、22、2
3、24の内輪のみに作用するので、この場合もやはりナ
ット27の締付けトルクの管理は不要である。

続いて本考案の他の実施例を、第２図（ａ）および
（ｂ）に基づいて説明する。

第２図（ａ）に示すステアリング装置2aは、上記第１実
施例の上方の軸受（前記23、24。第１図参照）を１個の
深みぞ玉軸受25に替え、下方のアンギュラ玉軸受21、22
の外輪をヘッドパイプ10の肩部10aと、ヘッドパイプ10
の下端に取り付けたエンドプレート13とによりはさみ込
んだものである。この例では、ヘッドパイプ10の上方に
は肩部（前記10b）がなく軸受25の外輪は軸方向には固
定されないので、軸受25には前述のの荷重に基づくラ
ジアル荷重のみが作用し、およびの荷重はすべて下
方の軸受21、22で受け持つ。ラジアル荷重のみが作用す
る場合は深みぞ玉軸受25でもかなりの耐用性があるの
で、このステアリング装置2aにも十分な実用性があると
いえる。

なお、操舵軸20の中間部には大径部20dを形成し、カラ
ー（前記26）の介装を不要にした。そしてアンダーブラ
ケット31についてもアッパーブラケット32と同様に固定
ナット35にて固定するようにしたが、アンダーブラケッ
ト31には軸受21の内輪のみに当接する突出端31aを設け
たので、ナット35およびナット27を締め込めば、やはり
軸受21、22、25の内輪のみが軸方向に締め付けられ操舵
軸20に固定される。

第２図（ｂ）のステアリング装置2bは、第１実施例にお
けるヘッドパイプ10の中央寄りの軸受（前記22、23。第
１図参照）をなくしたものである。これらの軸受（22、
23）は、第１実施例でも操舵軸20に軸方向の荷重が作用
する場合（前述のおよび）には荷重を支えないの
で、省略することができる。つまりこのステアリング装
置2bは、アンギュラ玉軸受21、24が合計２個だけ配置さ
れたものであるが、およびの荷重に対しては第１実
施例の同装置１と同様の耐用性をもつ。ただし、軸受数
が半分であるため、モーメントなどに基づくの荷重
（ラジアル荷重）には弱いので、比較的小型の自動２輪
車などに適用性がある。この例でもナット27を締め付け
ると、締付け力が軸受21、24の内輪のみに作用するの
で、締付けトルクの管理などは不要である。

ところでこのステアリング装置2bでも軸受21、24は、各
内輪間にカラー26を介装しているもののやはり互いに対
向する（向きが逆になる）ように配置している。これ
は、２個のアンギュラ玉軸受21、24を同じ向きに配置す
ると一方の向きのスラスト荷重を支えられないからであ
る。２個のアンギュラ玉軸受を対向配置する方式として
は、（イ）第１図および第２図（ａ）、（ｂ）のよう
に、背面組合せもしくはこれをそのまま引き離した状態
に配置するもの、または（ロ）その逆の正面組合せもし
くはこれをそのまま引き離した状態に配置するもの、の
２種類がある。どちらを採用してもよいが、以上の実施
例ですべて（イ）の方式にしたのは、各軸受（たとえば
第２図（ｂ）で21または24）にかかる力の作用線（外輪
・玉・内輪の接触点を結ぶ線）が操舵軸20の軸心と交わ
る点（第２図（ｂ）の点ａ、ｂ）が、（イ）の場合には
互いに遠ざかり、モーメントを受けるスパンが広がるの
で、モーメント荷重が作用するときにはこの方が有利な
ためである。

なお、本考案のステアリング装置は、自動２輪車の前輪
に限って適用するものではなく、後輪操舵であれば後輪
にも適用できる。また同様の操舵系を有すれば、自動２
輪車に限らずそれ以外の自動車にも適用できる。

［考案の効果］ 本考案のステアリング装置によれば、操舵軸に作用する
荷重に対して軸受が十分な耐用性を有して長寿命である
とともに、軸受の取付けに関する構造が簡単で部品点数
が少なく、また、軸受固定用のナットの締付けトルクを
管理する必要がないので組立てが容易である。そのナッ
トに直接にアッパーブラケットを当接させるので、操舵
軸の上端部付近に段差とともに細い部分を形成したり、
当該ナットの回り止めのための手段を設けたりする必要
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１実施例に関する、自動２輪車の
ステアリング装置の縦断面図（側方視図）であり、第２
図（ａ）および（ｂ）は、他の実施例としてのステアリ
ング装置の概略を示す縦断面図である。第３図は従来の
ステアリング装置の縦断面図である。 1,2a,2b……ステアリング装置、10……ヘッドパイプ、2
0……操舵軸、21,22,23,24……アンギュラ玉軸受、25…
…深みぞ玉軸受、26……カラー、27……ナット、31……
アンダーブラケット、32……アッパーブラケット。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車体フレームに固設されたヘッドパイプ内
   に、軸受を介して回動自在に操舵軸が支持され、その操
   舵軸の上端部および下端部にそれぞれ取着したアッパー
   ブラケットおよびアンダーブラケットによりフロントフ
   ォークの上部が保持される構造の自動２輪車等のステア
   リング装置において、 前記軸受の一部または全部として少なくとも２個のアン
   ギュラ玉軸受を対向させて配置するとともに、前記した
   すべての軸受の内輪のみを、操舵軸に螺嵌したナットに
   より軸方向に締め付けて操舵軸に固定し、上記のアッパ
   ーブラケットをそのナットに当接させて取り付けた ことを特徴とする自動２輪車等のステアリング装置。