JP2003191860A - 車両の四輪操舵装置及び車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の通常の走行すなわち前進、後退、旋回
は勿論のこと、車両を横方向等に平行移動させることを
可能にし、又旋回半径を小さくできるようにする。 【解決手段】 操舵ハンドル１７と、操舵ハンドル１７
の主軸１７ａの回転を車体の左右方向に延びる回転軸２
２に伝達する第一伝動ギヤ機構２０，２３と、車体に対
して水平面上において回転可能に設けた前後の車輪ユニ
ット４Ａ，４Ｂと、上記回転軸２２の回転を前車輪ユニ
ット４Ａの回転軸に伝達する第二伝動ギヤ機構１４，３
１と、前車輪ユニット４Ａの回転を後車輪ユニット４Ｂ
の回転軸に伝達する第三伝動ギヤ機構１５，３６とを備
える。操舵ハンドル１７に代えて操舵用モータで回転操
作を行うこともできる。上記第三伝動ギヤ機構に代えて
リンク機構を使用してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の四輪操舵装
置に関し、更に詳しくはフォークリフトやショベルカー
等の作業車両などに好適なよう形成した車両の四輪操舵
装置及びこれを備えてなる車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】フォークリフトやショベルカー等の作業
車両を使用して作業を行うとき、道路の道幅等が狭く作
業スペースを広く確保できない場所では、車両の前進、
後退、旋回のみを行える従来の作業車両によるとスムー
ズに移動できず、その結果作業に支障を来たし、作業を
満足に行えない場合があった。

【０００３】そこで従来この種の問題を解決するため、
車両の四輪操舵を可能にしたものが提案されている（例
えば特開平６−２７８６３６号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの種の
従来品の場合、後輪の操舵角度は、従来、４０度程度が
限度であった。したがって従来品を使用すると、車輪を
真横に操舵できないため、横方向に平行移動することが
できず、狭い場所での作業に支障を来たし易い、という
問題点があった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、提案されたものである。したがって本発明の技術的
課題は、車両の通常の走行すなわち前進、後退、旋回は
勿論のこと、車両を横方向等に平行移動させたり、旋回
半径も小さくできるよう形成した車両の四輪操舵装置及
びこれを搭載した、使い勝手の良い車両を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような技術手段を採る。すなわち、
本発明の車両の四輪操舵装置は、図１〜図６に示されて
いるように、操舵ハンドル１７と、この操舵ハンドル１
７の主軸１７ａの回転を車体の左右方向に延びる回転軸
２２に伝達する第一伝動ギヤ機構２０，２３と、車体に
対して水平面上において回転可能に設けられている前後
の車輪ユニット４Ａ，４Ｂと、上記車体の左右方向に延
びる回転軸２２の回転を前車輪ユニット４Ａの回転軸に
伝達する第二伝動ギヤ機構１４，２７，２８，３０，３
１と、上記前車輪ユニット４Ａの回転を後車輪ユニット
４Ｂの回転軸に伝達する第三伝動ギヤ機構１５，３６と
を備えていることを特徴とする（請求項１）。

【０００７】請求項１によれば、操舵ハンドル１７を回
転操作すると、第一伝動ギヤ機構２０，２３によって車
体の左右方向に延びる回転軸２２が回転される。回転軸
２２の回転は第二伝動ギヤ機構１４，２７，２８，３
０，３１によって前車輪ユニット４Ａの回転軸に伝達さ
れ、前車輪ユニット４Ａが回転され、前車輪ユニット４
Ａの回転は第三伝動ギヤ機構１５，３６によって後車輪
ユニット４Ｂの回転軸に伝達されて後車輪ユニット４Ｂ
も回転される。以上のようにして、操舵ハンドル１７に
より、四輪を回転操作できる。

【０００８】上記車両の四輪操舵装置において、図１１
に示されているように、操舵ハンドル１７に代えて操舵
用モータ４１を設け、この操舵用モータ４１の回転軸の
回転を車体の左右方向に延びる回転軸４４に第一伝動ギ
ヤ機構４２，４５によって伝達するように構成されるの
でもよい（請求項２）。このように構成すれば、四輪の
回転操作を、力を要せずに行うことができる。

【０００９】又上記車両の四輪操舵装置において、図１
１〜図１３に示されているように、上記第三伝動ギヤ機
構１５，３６に代えて、前車輪ユニット４０Ａの回転を
リンク機構４８，４９によって後車輪ユニット４０Ｂの
回転軸に伝達するように構成してもよい（請求項３）。
このようにすれば、前輪と後輪を同方向に簡単な構成で
且つ低コストで向けることができる。

【００１０】又本発明の車両は、図１等に示されている
ように、上記四輪操舵装置を備えており、かつ、前後の
各車輪ユニット４Ａ，４Ｂがそれぞれ走行用モータ６を
有しており、各車輪ユニット４Ａ，４Ｂの車輪１３がそ
れぞれの走行用モータ６によって回転されるように構成
されていることを特徴とする（請求項４）。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の四輪操舵装置の好
適な一実施形態を、図面を参照しながら説明する。

【００１２】図１〜図４において、１はメイン支持フレ
ームで、車両の前後にそれぞれ配置されている。メイン
支持フレーム１は左右方向に延びており、水平支持部１
ａ（図２参照）と、その両端から上方に起立している垂
直部１ｂ（図３参照）と、その上端から左右に延びてい
る水平端部１ｃとからなっている。車体フレーム２が前
後のメイン支持フレーム１の水平支持部１ａに板ばね３
を介装して懸架されている。又車輪ユニット４Ａ，４Ｂ
が、前後のメイン支持フレーム１の水平端部１ｃに、そ
れぞれ水平面上において回転可能に装着されている。

【００１３】又前側の車輪ユニット４Ａは、次のように
構成されている。すなわち、図７に示されているよう
に、伝動ギヤケース５の外面に走行用モータ６が固定さ
れており、走行用モータ６の回転軸が伝動ギヤケース５
内のウォーム７の回転軸に連結されている。伝動ギヤケ
ース５内にはウォーム７と噛み合うウォームホイール８
が回転自在に支持されており、その回転軸９が伝動ギヤ
ケース５から外部へ突出している。伝動ギヤケース５
は、図８に示されている車輪駆動部支持部材１０の取付
面１１に形成されている軸孔１２に、ウォームホイール
８の回転軸９（図７参照）が挿通するようにして、車輪
駆動部支持部材１０の取付面１１に固定されており、取
付面１１から突出するウォームホイール８の回転軸９
に、車輪１３が装着されている（図９参照）。したがっ
て、走行用モータ６の回転により、ウォーム７が回転さ
れると、ウォーム７に噛み合うウォームホイール８が減
速回転され、車輪１３が回転駆動される。

【００１４】車輪ユニット４Ａ，４Ｂはメイン支持フレ
ーム１に回転可能に装着されている。すなわち、図９に
示されているように、車輪駆動部支持部材１０は車輪１
３の上方に延びており、上端部にウォームホイール１４
が固定されている。図５、図６等に示されているよう
に、ウォームホイール１４の上方にはベベルギヤ１５が
配置され、両者は軸部で連結されている。車輪ユニット
４Ａ，４Ｂは車輪駆動部支持部材１０の上記軸部がメイ
ン支持フレーム１の水平端部１ｃの先端筒部１６に形成
されている軸孔内に配置されてメイン支持フレーム１に
水平面上において回転可能に支持されている。

【００１５】次に、操舵ハンドル１７によって車輪ユニ
ット４Ａ，４Ｂを操舵する機構を説明する。

【００１６】本発明の車両の四輪操舵装置は、操舵ハン
ドル１７によって前後左右の４個の車輪ユニット４Ａ，
４Ｂを操舵できるように構成されており、先ず、操舵ハ
ンドル１７によって前側の左右の車輪ユニット４Ａを操
舵する機構を説明する。

【００１７】図１〜図６に示されているように、操舵ハ
ンドル１７の主軸１７ａは車体フレーム２とメイン支持
フレーム１のそれぞれ中央部に固定されているブラケッ
ト１８，１９に上下動可能に支持されており、下端部に
ウォーム２０がスプライン結合されている。一方、メイ
ン支持フレーム１の複数箇所に固定されているブラケッ
ト２１に、回転軸２２が回転可能に支持されており、回
転軸２２がメイン支持フレーム１の水平支持部１ａに沿
って車体の左右方向に水平に延びている。回転軸２２の
中央部にはウォームホイール２３が固定されており、操
舵ハンドル１７の主軸下端のウォーム２０に噛合されて
いる。したがって、操舵ハンドル１７が回転されると、
ウォーム２０の回転によってウォームホイール２３が回
転され、回転軸２２が回転される。

【００１８】回転軸２２の回転は、メイン支持フレーム
１の垂直部１ｂに配置されている中間軸２４（図３参
照）、更には、水平端部１ｃに配置されているウォーム
軸２５に歯車機構によって伝達されるように構成されて
いる。

【００１９】すなわち、メイン支持フレーム１の垂直部
１ｂに固定されているブラケット２６に中間軸２４が回
転可能に垂直に支持されており、中間軸２４の上下端
に、ベベルギヤ２７が固定されている。そして、中間軸
２４の下端のベベルギヤ２７が回転軸２２の端部に固定
されているベベルギヤ２８に噛合されている。従って、
回転軸２２が回転されると、ベベルギヤ２７，２８の噛
合によって中間軸２４が回転される。

【００２０】又メイン支持フレーム１の水平端部１ｃに
固定されているブラケット２９に、ウォーム軸２５が回
転可能に水平に支持されており、ウォーム軸２５の一方
の端部に、ベベルギヤ３０が固定され、他端にウォーム
３１（図１等参照）が固定されている。そして、ウォー
ム軸２５（図３参照）のベベルギヤ３０が、中間軸２４
の上端のベベルギヤ２７に噛合されている。従って、中
間軸２４の回転は、ベベルギヤ２７，３０の噛合によっ
てウォーム軸２５に伝達される。

【００２１】上記ウォーム軸２５のウォーム３１は、図
１等に示されるように、前車輪ユニット４Ａの車輪駆動
部支持部材１０に固定されているウォームホイール１４
に噛合されている。

【００２２】したがって、操舵ハンドル１７が回転され
ると、操舵ハンドル１７の下方のウォーム２０の回転に
よってこれに噛み合うウォームホイール２３が回転さ
れ、回転軸２２が回転される。回転軸２２の回転は、図
３に示されるように、歯車機構によって中間軸２４、ウ
ォーム軸２５へと伝達されてウォーム軸２５のウォーム
３１（図２参照）が回転される。ウォーム３１の回転
は、これに噛み合うウォームホイール１４を回転させ、
これによって前側の車輪ユニット４Ａが回転される。

【００２３】次に、操舵ハンドル１７の回転によって後
側の車輪ユニット４Ｂを回転させる機構を説明する。

【００２４】後側の車輪ユニット４Ｂは、上述した前側
の車輪ユニット４Ａと比較すると、ウォームホイール１
４を有しておらず、他は同じ構成を備えている。

【００２５】図１等に示されるように、前後の車輪ユニ
ット４Ａ，４Ｂの車輪駆動部支持部材１０には、ブラケ
ット３２（図４参照）がそれぞれ固定されており、伝達
軸３３がこれらのブラケット３２に回転可能に水平に支
持されている。伝達軸３３は、中間部にジョイント３４
によって接合されたストロークユニット３５を有してい
る。そして、伝達軸３３の両端部にはベベルギヤ３６が
固定されており、これらのベベルギヤ３６が前後の車輪
ユニット４Ａ，４Ｂの上部位置にあるベベルギヤ１５に
それぞれ噛合されている。

【００２６】したがって、操舵ハンドル１７の回転操作
によって前側の車輪ユニット４Ａが回転されると、それ
に伴って、前側の車輪ユニット４Ａの上部位置にあるベ
ベルギヤ１５も回転される。このベベルギヤ１５の回転
は、伝達軸３３に固定されている前側のベベルギヤ３６
を介して伝達軸３３に伝達される。そして、伝達軸３３
の回転は、伝達軸３３に固定されている後側のベベルギ
ヤ３６を介して後側の車輪ユニット４Ｂの上部位置にあ
るベベルギヤ１５に伝達され、後側の車輪ユニット４Ｂ
が前側の車輪ユニット４Ａと反対方向に同じ角度だけ回
転される。

【００２７】以上のように、本実施形態の車両の四輪操
舵装置によれば、前後の車輪ユニット４Ａ，４Ｂの車輪
１３の角度を３６０°の範囲で自由に変更できる。した
がって、通常の走行すなわち前進、後退、旋回は勿論の
こと、車輪１３の角度を車体の前後方向に対して９０°
を向くように操舵することによって、車両を横方向に平
行移動させることができる。また、車輪１３の操舵角度
が９０°より小さい場合、より小さな旋回を可能にし、
また内輪差もなくなる。したがって、車両の縦列駐車が
可能であり、また、狭い場所でも作業車両はスムーズに
身動きが取れるので作業を支障なく行うことができる。

【００２８】上記構成において、操舵ハンドル１７の主
軸１７ａがウォーム２０とスプライン結合されているの
で、車輪ユニット４Ａ，４Ｂの上下の動きは操舵ハンド
ル１７で吸収される。また、伝達軸３３の中間部にスト
ロークユニット３５が設けられているので、前後の車輪
ユニット４Ａ，４Ｂが上下に動いてもその動きはストロ
ークユニット３５で吸収され、前側の車輪ユニット４Ａ
から後側の車輪ユニット４Ｂへの伝達は円滑に行われ
る。

【００２９】なお、操舵ハンドルの主軸にカム機構を取
り付け、左右に曲がるときに内側の駆動がカム機構によ
ってスピードコントローラが働き、減速されて、運転操
作が円滑にできるように構成することもできる。

【００３０】図１０は、上記実施形態で説明した四輪操
舵装置をフォークリフト３７に適用した例を示してい
る。同図は、道幅の狭い箇所に停車しているトラック３
８の荷台に、フォークリフト３７で荷物を積載している
状態を示している。トラック３８に隣接しているスペー
スが狭い場合、従来のフォークリフトでは、トラック３
８に隣接する位置に移動した後、その向きをトラック３
８に対して直角方向に変えることができないため、フォ
ークリフトでの積載作業が不可能であった。これに対し
て、本発明の四輪操舵装置を適用したフォークリフト３
７によれば、フォークリフト３７をトラック３８に対し
て直角方向に向けた状態で、前後の車輪１３を車体の前
後方向に対して９０°を向くように操舵し、トラック３
８に隣接する狭いスペースをトラック３８に沿って平行
移動させることにより、フォークリフト３７の荷台をト
ラック３８の荷台上に配置させることができるので、フ
ォークリフト３７での積載作業が容易になる。

【００３１】図１１〜図１３は本発明の車両の四輪操舵
装置の別の実施形態を示している。

【００３２】以下、上記で説明した実施形態と相違して
いる点を説明する。他の構成は上記実施形態において説
明したものと同じであるので、説明は省略する。

【００３３】本実施形態は例えばショベルカーに適用さ
れるもので、車輪ユニット４０Ａ，４０Ｂが車台３９の
四隅に、水平面上において回転可能に装着されている。
前後の車輪ユニット４０Ａ，４０Ｂを上記実施形態にお
ける車輪ユニット４Ａ，４Ｂと比較すると、上部位置に
ベベルギヤ１５が設けられていない点を除いて同様な構
成を備えている。

【００３４】次に、車輪ユニット４０Ａ，４０Ｂを操舵
する機構を説明する。

【００３５】本実施形態においても、前後左右の４個の
車輪ユニット４０Ａ，４０Ｂを操舵できるように構成さ
れており、先ず、前側の左右の車輪ユニット４０Ａを操
舵する機構を説明する。

【００３６】図１１に示されているように、車台３９の
前面の中央部に操舵用モータ４１が固定され、このモー
タ４１の回転軸にウォーム４２が連結されている。操舵
用モータ４１は、油圧モータ又は電気モータからなって
おり、図示外のレバーによって制御機構により駆動制御
できるように構成されている。一方、車台３９の前面の
左右端部に固定されているブラケット４３に、回転軸４
４が回転可能に支持されており、回転軸４４が車台３９
の前側に左右方向に水平に延びて配置されている。回転
軸４４の中央部には、スパイラルギヤ４５が固定されて
おり、操舵用モータ４１に連結されているウォーム４２
に噛合されている。したがって、操舵用モータ４１の回
転によってウォーム４２が回転し、それと噛み合うスパ
イラルギヤ４５が回転され、回転軸４４が回転される。

【００３７】回転軸４４の両端部には、ウォーム４６が
固定されており、前車輪ユニット４０Ａの車輪駆動部支
持部材１０に固定されているウォームホイール１４に噛
合されている。したがって、回転軸４４が回転される
と、ウォーム４６が回転され、これに噛み合うウォーム
ホイール１４が回転することによって、前側の車輪ユニ
ット４０Ａは回転される。

【００３８】次に、操舵用モータ４１によって後側の車
輪ユニット４０Ｂを回転させる機構を説明する。

【００３９】図１３に示されているように、後側の車輪
ユニット４０Ｂは、上述した前側の車輪ユニット４０Ａ
と比較すると、ウォームホイール１４を有しておらず、
他は同じ構成を備えている。

【００４０】図１１〜図１３に示されているように、車
台３９の四隅に水平面上において回転可能に装着されて
いる車輪ユニット４０Ａ，４０Ｂは、それらの回転軸４
７が、車台３９の四隅からそれぞれ上方に突出してい
る。そして、各回転軸４７の突出端部には、それぞれア
ーム４８が固定されて水平に延びており、前後の回転軸
４７の各アーム４８の先端部がリンク４９で連結され、
リンク機構を形成している。

【００４１】したがって、操舵用モータ４１によって前
側の車輪ユニット４０Ａが回転されると、リンク機構に
よって、後側の車輪ユニット４０Ｂが前側の車輪ユニッ
ト４０Ａと同方向に同じ角度だけ回転される。

【００４２】以上のように、本実施形態の車両の四輪操
舵装置によっても、前後の車輪ユニット４０Ａ，４０Ｂ
の車輪１３の角度を３６０°の範囲で自由に変更でき、
通常の走行すなわち前進、後退、旋回は勿論のこと、車
両を横方向に平行移動させたりすることができる。

【００４３】図１４は、上記実施形態で説明した四輪操
舵装置を適用したショベルカー５０を示している。

【００４４】図１５は、本発明の四輪操舵装置の更に別
の実施形態を示しており、各車輪ユニットに車輪がそれ
ぞれ一対設けられている例を示している。

【００４５】すなわち、本実施形態では、前後の車輪ユ
ニットはそれぞれ車輪１３を一対備えている。そして、
車輪ユニットは、上記第一の実施形態で説明した車輪ユ
ニット４Ａ，４Ｂと比較すると、上部にウォームホイー
ル１４を有しておらず、ベベルギヤ１５のみが設けられ
ている。一方、上記実施形態のウォーム軸２５（図３参
照）に代えてベベルギヤ軸６１が設けられ、ウォーム３
１（図２参照）に代えてベベルギヤ６２が固定されてお
り、前側の車輪ユニット６０Ａのベベルギヤ１５に噛合
されるように構成されている。

【００４６】したがって、上記第一の実施形態と同じよ
うに、操舵ハンドル１７の回転操作によって回転軸２２
が回転されると、回転軸２２の回転は歯車機構によって
中間軸２４、ベベルギヤ軸６１へと伝達されてベベルギ
ヤ軸６１のベベルギヤ６２が回転される。ベベルギヤ６
２の回転は、これに噛み合うベベルギヤ１５を回転さ
せ、これによって前側の車輪ユニット６０Ａは回転され
る。前側の車輪ユニット６０Ａの回転は、伝達軸３３を
介して後側の車輪ユニットに伝わり、後側の車輪ユニッ
トが前側の車輪ユニット６０Ａと反対方向に同じ角度だ
け回転される。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
両の通常の走行すなわち前進、後退、旋回は勿論のこ
と、車両を横方向等に平行移動させることが可能にな
り、又旋回半径も小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両の四輪操舵装置の一実施形態を示
す斜視図である。

【図２】同上装置の平面図である。

【図３】同上装置の正面図である。

【図４】同上装置の側面図である。

【図５】図１の前側部分の要部拡大図である。

【図６】同上装置の要部拡大図であり、図５の状態から
車輪を直角に操舵した状態を示す。

【図７】車輪ユニットの駆動部を示す一部を切欠した斜
視図である。

【図８】車輪ユニットの車輪駆動部支持部材を示す斜視
図である。

【図９】車輪ユニットを示す斜視図である。

【図１０】本実施形態の四輪操舵装置を備えたフォーク
リフトでトラックに荷物を積載している状態を示す斜視
図である。

【図１１】本発明の車両の四輪操舵装置の別の実施形態
を示す斜視図である。

【図１２】前側の車輪ユニット付近を示す斜視図であ
る。

【図１３】後側の車輪ユニット付近を示す斜視図であ
る。

【図１４】本実施形態の四輪操舵装置を備えたショベル
カーを示す斜視図である。

【図１５】本発明の車両の四輪操舵装置の更に別の実施
形態を示す斜視図である。

【符号の説明】

４Ａ，４０Ａ，６０Ａ 前車輪ユニット ４Ｂ，４０Ｂ 後車輪ユニット ５ 伝動ギヤケース ６ 走行用モータ １０ 車輪駆動部支持部材 １３ 車輪 １４ ウォームホイール １５，２７，２８，３０，３６，６２ ベベルギヤ １７ 操舵ハンドル １７ａ ハンドル主軸 ２０，３１，４２，４６ ウォーム ２２，４４ 回転軸 ２３，４５ ウォームホイール ３３ 伝達軸 ３７ フォークリフト ４１ 操舵用モータ ４７ 回転軸 ４８ アーム ４９ リンク ５０ ショベルカー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵ハンドルと、この操舵ハンドルの主
   軸の回転を車体の左右方向に延びる回転軸に伝達する第
   一伝動ギヤ機構と、上記の車体に対して水平面上におい
   て回転可能に設けられている前後の車輪ユニットと、上
   記車体の左右方向に延びる回転軸の回転を前車輪ユニッ
   トの回転軸に伝達する第二伝動ギヤ機構と、上記前車輪
   ユニットの回転を後車輪ユニットの回転軸に伝達する第
   三伝動ギヤ機構とを備えていることを特徴とする車両の
   四輪操舵装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両の四輪操舵装置にお
   いて、操舵ハンドルに代えて操舵用モータが設けられて
   おり、この操舵用モータの回転軸の回転を車体の左右方
   向に延びる回転軸に第一伝動ギヤ機構によって伝達する
   ことを特徴とする車両の四輪操舵装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の車両の四輪操舵装置にお
   いて、上記第三伝動ギヤ機構に代えて、前車輪ユニット
   の回転をリンク機構によって後車輪ユニットの回転軸に
   伝達することを特徴とする車両の四輪操舵装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかに記載の四輪操
   舵装置を備えており、かつ、前後の各車輪ユニットがそ
   れぞれ走行用モータを有しており、各車輪ユニットの車
   輪がそれぞれの走行用モータによって回転されるように
   構成されていることを特徴とする車両。