JP2004142488A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャスタ角を設けることなく、ステアリングハンドルが中立状態に自動復帰するようにする。
【解決手段】前輪１を操舵するためのリンク機構８が連結されるステアリングシャフト５と、ステアリングシャフト５のところにステアリングシャフト５に対して同軸上に設けられるコイルスプリング９と、コイルスプリング９の一方の係合端末部９１と係合するようにステアリングシャフト５に一体的に設けられるものであってステアリングシャフト５の回転運動に伴ってコイルスプリング９にバネ反力を発揮させるように作動するステアリング側係合部５１と、コイルスプリング９のもう一方の係合端末部９２と係合するものであって車体側に設けられた車体側係合部７７と、からなるようにする。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、高齢者等の手軽な移動手段として利用される電動車両などに用いられる車両用操舵装置に関するものであり、特に、車両の直進安定性を向上させるようにした車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、電動車両、特に、その走行速度が人の歩く速さとほぼ同じ程度の、いわゆるシニアカー等においては、例えば特開２００２−２１１４３１号公報に記載されるものの如く、直進走行時における操舵装置の中立保持機能等は、特に取り上げられていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動車両においても、比較的高速度で走行するもの、あるいは大型のもの等においては、電動車両の直進走行性能を向上させるために、操舵輪である前輪には、キングピンを介してキャスタ角が設けられるようになっているものがある。このようなキャスタ角を有するものにおいては、操舵装置周りの構造が複雑化し、その結果、操舵装置周辺部におけるレイアウトの自由度が損なわれ、延いては操舵輪周りの構造を、大形化させてしまうと言う問題点がある。このような問題点を解決するために、操舵輪である前輪にはキャスタ角を設けることなく、その代わりに前輪を操舵するためのリンク機構が連結されるステアリングシャフトのところに、コイルスプリングを同軸上に設けるようにし、このコイルスプリングのバネ反力によって、常時、ステアリングシャフト及びステアリングハンドルが中立状態の位置に自動復帰するようにした車両用操舵装置を提供しようとするのが、本発明の目的（課題）である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講じることとした。すなわち、請求項１記載の発明においては、車両用操舵装置に関して、乗員が操舵操作を行うためのステアリングハンドルと、当該ステアリングハンドルが取付けられるものであって操舵輪を操舵するためのリンク機構が連結されるステアリングシャフトと、当該ステアリングシャフトのところに当該ステアリングシャフトに対して同軸上に設けられるコイルスプリングと、当該コイルスプリングの一方の端末部と係合するように上記ステアリングシャフトに一体的に設けられるものであって上記ステアリングシャフトの回転運動に伴って上記コイルスプリングにバネ反力を発揮させるように作動するステアリング側係合部と、上記コイルスプリングのもう一方の端末部と係合するものであって車体側に設けられた車体側係合部と、からなるようにした構成を採ることとした。
【０００５】
このような構成を採ることにより、本発明のものにおいては、操縦者（ドライバー）がステアリングハンドルを操作すると、ステアリングシャフトに設けられたステアリング側係合部と車体側に設けられた車体側係合部との間には相対変位（角度変化）が生じ、これによって、上記コイルスプリングにはバネ反力が生ずることとなる。このバネ反力によって、上記ステアリングハンドルは中立状態に戻されるように付勢される。その結果、本発明のものにおいては、キャスタ角を設けるようにした操舵輪取付構造を採用することなく、きわめて簡単な構造にて車両の直進時における安定性を得ることができるようになる。
【０００６】
次に、請求項２記載の発明について説明する。このものも、その基本的な点は上記請求項１記載のものと同じである。すなわち、本発明においては、請求項１記載の車両用操舵装置に関して、上記コイルスプリングの両端末部は、上記ステアリングハンドルが中立状態時において、一方はステアリング側係合部に接合するとともにもう一方側は車体側係合部に接合し、これによって、上記コイルスプリングからのバネ反力が上記ステアリングハンドルの中立状態時において上記ステアリングシャフトに作用するようにした構成を採ることとした。このような構成を採ることにより、本発明のものにおいては、ステアリングハンドルが中立状態にあるとき、常時、コイルスプリングの両端末部のそれぞれが、ステアリング側係合部及び車体側係合部に接合することとなるので、上記コイルスプリングのバネ反力が、ステアリングシャフト及びステアリングハンドルを中立状態に戻すように働くこととなる。その結果、ステアリングハンドルから操縦者（ドライバー）が手を離したとしても、ステアリングハンドルは中立状態に自動復帰することとなり、車両の直進時における安定性が高められることとなる。また、コイルスプリングは、ステアリング側係合部及び車体側係合部に接合した状態となっているので、コイルスプリングはガタや遊びがない状態でステアリングシャフトに取り付けられることとなる。従って、車両の走行時等において、上記コイルスプリングが踊ったりするようなことがなく、コイルスプリングの装着部位からガタ音等の異音の発生することがない。
【０００７】
次に、請求項３記載の発明について説明する。このものも、その基本的な点は上記請求項１または請求項２記載のものと同じである。すなわち、本発明においては、請求項１または請求項２記載の車両用操舵装置に関して、上記コイルスプリングは上記ステアリングシャフトに同軸上に設けられた円筒状ホルダのところに装着されるとともに、上記コイルスプリングは当該コイルスプリングの両端末部間が最大角度に開かれたときに、当該コイルスプリングの巻径の内径部が上記円筒状ホルダの外形部に密着するようにした構成を採ることとした。このような構成を採ることにより、本発明のものにおいては、コイルスプリングの両端末部が最大角度に開かれたときに、コイルスプリングの巻径の内径部が、ステアリングシャフトに同軸上に設けられた円筒状ホルダの外形部に密着するようになり、コイルスプリングは円筒状ホルダに対して、ガタや遊びのない状態に装着されるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１ないし図７を基に詳述する。本実施の形態にかかるものは、図１に示す如く、高齢者や歩行困難な人が乗車して操縦するシニアカー（以下車両と言う）に関するものである。具体的には、本実施の形態にかかるものは、操舵輪である前輪１と、駆動輪である後輪２と、これら前輪１及び後輪２上に搭載される車体３と、当該車体３上に設けられるものであって操縦者（ドライバー）の着座するシート３３と、上記操舵輪である前輪１を操舵するリンク機構８につながるステアリングシャフト５と、当該ステアリングシャフト５に取付けられるものであって操縦者（ドライバー）によって操作されるステアリングハンドル４と、上記駆動輪である後輪２を駆動するモータ２２と、からなる車両に設けられる操舵装置（ステアリング機構）に関するものである。
【０００９】
このような構成からなる上記車両に採用されるステアリング機構の具体的構成について、図２ないし図４を基に説明する。すなわち、本ステアリング機構は、図２に示す如く、操縦者（ドライバー）によって操舵されるステアリングハンドル４と、当該ステアリングハンドル４の取付けられる、その基礎となるステアリングシャフト５と、当該ステアリングシャフト５を車体３側へ保持するものであってメインフレーム６の一構成部材である円筒形状のコラム６ａと、上記ステアリングシャフト５の下方部に設けられるものであって上記ステアリングシャフト５及びステアリングハンドル４を中立状態に戻すように作用するコイルスプリング９と、当該コイルスプリング９の一方の端末端が係合するものであって上記ステアリングシャフト５と一体となって回転運動するステアリング側係合部５１と、上記コイルスプリング９のもう一方の端末部が係合する車体側係合部７７と、からなることを基本とするものである。なお、このような構成からなるものにおいて、上記車体側係合部７７は車体側に取り付けられるブラケット７に設けられるようになっているものである。また、このような構成からなるものにおいて、上記ステアリングシャフト５の下方部には、図４に示すリンク機構８に連結されるレバー部５５が設けられるようになっている。そして、上記リンク機構８は操舵輪である前輪１につながるようになっているものである。
【００１０】
次に、上記リンク機構８について、図４を基に説明する。このものは、前輪１が取付けられるものであってベルクランク状の形態からなる左右のナックル８１、８１の一端（レバー部）８１ｂ、８１ｂ間を連結するタイロッド８２と、当該タイロッド８２の一部あるいは上記左右のナックル８１のうちのいずれか一方側のレバー部８１ｂに連結されるロッド８３と、からなることを基本とするものである。そして、このロッド８３の一方の端部が上記ステアリングシャフト５に設けられたレバー部５５の先端部５５ａとピンジョイント結合されるようになっているものである。このような構成からなるものにおいて、上記ステアリングハンドル４が操作されると、上記ステアリングシャフト５に設けられたレバー部５５の先端部５５ａは、図２に示すＡ１矢印方向またはＡ２矢印方向へと揺動運動をすることとなる。そして、この揺動運動は、図４におけるロッド８３のＢ１矢印方向あるいはＢ２矢印方向への動きに変換され、左右一対の各ナックル８１、８１は、連結されるタイロッド８２を介して同時に揺動運動をすることとなる。その結果、前輪１は操舵（転舵）されることとなる。
【００１１】
次に、このような構成からなる本ステアリング機構の特徴であるステアリングシャフト５の中立状態保持機構について、図２及び図３を基に説明する。まず、ステアリングシャフト５の下方部には、図２に示す如く、リンク機構８を形成するロッド８３に連結されるレバー部５５が設けられるようになっている。そして、このようなレバー部５５の更に、その下方部には、コイルスプリング９が設置されるようになっている。このコイルスプリング９は、図３に示す如く、ステアリングシャフト５の下方部に設けられるブラケット５９の下面部に、上記ステアリングシャフト５と同軸上に設けられる円筒形状のホルダ９ｃのところに装着されるようになっているものである。具体的には、本コイルスプリング９は、ホルダ９ｃの外側にタイトな状態で組み込まれ、更に、その下側からはワッシャ９ｅにて支えられるとともに、このワッシャ９ｅはボルト９ｆにて上記ホルダ９ｃにねじ止めされるようになっているものである。また、ホルダ９ｃに取り付けられるコイルスプリング９の、その仕様は、本実施の形態においては、例えば図５に示す如く、自由状態時において、コイル平均径が３０ｍｍ、線径が３．２ｍｍ、巻き数が５．０１４、ばね定数が４．００ｋｇ・ｍｍ／ｄｅｇ、材質はＳＷＰ−Ｂのものが採用されるようになっている。また、本コイルスプリング９は、図５に示すように、巻取り部の両端末部のところに、上記各係合部５１、７７に係合する係合端末部９１、９２が設けられるようになっているものである。そして、この両係合端末部９１、９２間の自由状態時における開き角度は、図６に示す如く、約５°の値を有するように設定されている。
【００１２】
次に、このようなコイルスプリング９がホルダ９ｃのところに装着されるとともに、各係合部５１、７７のところにセットされた状態（すなわち中立状態）について、図７を基に説明する。まず、コイルスプリング９の両係合端末部９１、９２がステアリング側係合部５１の両側面部に常に接触するように設置（セット）される。具体的には、両係合端末部９１、９２は、図７に示す如く、約３０°開かれた状態でプリセットされる。このような状態において、上記両係合端末部９１、９２のそれぞれの先端部に近いところに、上記両係合端末部９１、９２のうちの少なくともいずれか一方側のものが、常時車体側係合部７７のいずれか一方の側面に接触するようにセット（設置）される。なお、本実施の形態においては、上記コイルスプリング９の両係合端末部９１、９２は、例えば図７に示す如く、ステアリングシャフト５側に設けられるステアリング側係合部５１の両側面部に接合するようになっているとともに、上記両係合端末部９１、９２は、それぞれが、できる限り上記車体側係合部７７の両側面部にも接触するように設置されるようになっているものである。このように、両係合端末部９１、９２が、できる限り車体側係合部７７及びステアリング側係合部５１のそれぞれに常時接合するように、各部品精度が調整されることによって、ステアリングハンドル４の右切り時及び左切り時の両方において、ステアリングハンドル４及びステアリングシャフト５の中立保持力が確保されるようになる。その結果、車両走行時における直進安定性が高められることとなる。
【００１３】
また、このようなコイルスプリング９のコイル巻き部は、当該コイルスプリング９の上記両係合端末部９１、９２が、図７の二点鎖線図示の如く、左右に大きく開かれたとき、すなわち、本実施の形態においては、約６５°の角度に開かれた状態において、上記コイルスプリング９の巻径の内径部が、円筒形状のホルダ９ｃの外形部に密着するように設定されているものである。なお、これらのプリセット角度及び最大開き角度は、これらに限定されるものではなく、これらの値以外のものであっても良いことは言うまでもない。
【００１４】
次に、このような構成からなる本実施の形態のものについての、その作動態様について説明する。まず、車両に搭乗した操縦者（ドライバー）が、シート３に着座した状態でステアリングハンドル４を操縦して走行を開始すると、ステアリングハンドル４が中立状態の位置にあるときには、コイルスプリング９の両係合端末部９１、９２は、共にステアリング側係合部５１に接合した状態にあるとともに、車体側係合部７７の両側面部にも略接合した状態になっているので、ステアリングシャフト５には、コイルスプリング９のバネ反力が初めから入力された状態となる。従って、ステアリングハンドル４の中立状態が保持されるようになる。また、これによって、前輪１の直進安定性が確保されることとなる。
【００１５】
このような状態から、例えば、ステアリングハンドル４が、図２におけるＡ１矢印方向（この場合を右切り操舵とする）に操舵されたとすると、この作動力は、図４に示すように、ロッド８３のところにＢ１矢印方向の力となって伝播される。そして、この力はタイロッド８２を介して左右のナックル８１、８１のレバー部８１ｂのところへと伝播される。その結果、当該ナックル８１のスピンドル部８１ａのところに取り付けられている前輪１は所定の方向（右切り方向）へと転舵されることとなる。なお、このような操舵操作が終わって、操縦者（ドライバー）がステアリングハンドル４から操舵力を抜くと、コイルスプリング９のバネ反力が、上記ステアリング側係合部５１を介してステアリングシャフト５に入力される。その結果、ステアリングハンドル４は、中立状態に自動復帰し、その状態が保持されることとなる。
【００１６】
また、同様に、ステアリングハンドル４を左方向に操舵する場合には、上記とは逆の方向、すなわち、図２におけるＡ２矢印方向へのレバー部５５の移動、更にはロッド８３のＢ２矢印方向への移動を介して、最終的には前輪１は左切り方向に転舵されることとなる。そして、この場合においても、上記と同様、コイルスプリング９からのバネ反力によって、中立保持力及び中立位置への自動復帰力が作用することとなる。
【００１７】
このように、本実施の形態のものにおいては、従来のもののように複雑なキャスタ角を設けることなく、ステアリングシャフト５の下方部に設けられたコイルスプリング９のバネ反力の作用によって、ステアリングハンドル４の中立保持力が確保されるようになる。その結果、車両の直進安定性が高められることとなる。また、ステアリングハンドル４を操舵した状態においても、上記コイルスプリング９のバネ反力の作用により、ステアリングシャフト５の中立位置への復元力が形成されるようになり、前輪１の直進性が確保されることとなる。これによって、車両の直進安定性が高められることとなる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、車両用操舵装置に関して、乗員が操舵操作を行うためのステアリングハンドルと、当該ステアリングハンドルが取付けられるものであって操舵輪を操舵するためのリンク機構が連結されるステアリングシャフトと、当該ステアリングシャフトのところに当該ステアリングシャフトに対して同軸上に設けられるコイルスプリングと、当該コイルスプリングの一方の端末部と係合するように上記ステアリングシャフトに一体的に設けられるものであって上記ステアリングシャフトの回転運動に伴って上記コイルスプリングにバネ反力を発揮させるように作動するステアリング側係合部と、上記コイルスプリングのもう一方の端末部と係合するものであって車体側に設けられた車体側係合部と、からなるようにした構成を採ることとしたので、操縦者（ドライバー）がステアリングハンドルを操作すると、ステアリングシャフトに設けられたステアリング側係合部と車体側に設けられた車体側係合部との間には相対変位（角度変化）が生じ、これによって、上記コイルスプリングにはバネ反力が生ずることとなり、このバネ反力の作用によって、上記ステアリングハンドルは中立状態に戻されるようになった。その結果、本発明のものにおいては、操舵輪側取付部周りにキャスタ角を設けることなく、きわめて簡単な構造にて車両の直進時における安定性を確保することができるようになった。
【００１９】
また、本発明においては、上記コイルスプリングの両端末部を、上記ステアリングハンドルが中立状態時において、一方はステアリング側係合部に接合するとともにもう一方側は車体側係合部に接合するようにし、これによって、上記コイルスプリングからのバネ反力が上記ステアリングハンドルの中立状態時において上記ステアリングシャフトに作用するようにした構成を採ることとしたので、ステアリングハンドルが中立状態にあるとき、常時、コイルスプリングの両端末部のそれぞれが、ステアリング側係合部及び車体側係合部に接合することとなり、コイルスプリングのバネ反力が上記ステアリングシャフト及びステアリングハンドルを中立状態に戻すように働くようになった。その結果、ステアリングハンドルから操縦者（ドライバー）が手を離したとしても、ステアリングハンドルは中立状態に自動復帰することとなり、車両の直進時における安定性が高められるようになった。また、上記コイルスプリングは、ステアリング側係合部及び車体側係合部に接合した状態となっているので、コイルスプリングはガタや遊びがない状態でステアリングシャフトに取り付けられるようになり、車両の走行時等において、上記コイルスプリングが踊ったりするようなことがなくなった。また、コイルスプリングの装着部位からガタ音等の異音が発生するようなこともなくなった。
【００２０】
また、本発明においては、上記コイルスプリングが上記ステアリングシャフトに対して同軸上に設けられた円筒状ホルダのところに装着されるとともに、上記コイルスプリングは当該コイルスプリングの両端末部間が最大角度に開かれたときに、当該コイルスプリングの巻径の内径部が上記円筒状ホルダの外形部に密着するようにした構成を採ることとしたので、コイルスプリングは円筒状ホルダに対して、ガタや遊びのない状態に装着されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される車両の外観斜視図である。
【図２】本発明にかかるステアリング機構部の全体構成を示す斜視図である。
【図３】本発明にかかる中立復帰機構部の全体構成を示す展開斜視図である。
【図４】本発明にかかるリンク機構の全体構成を示す展開斜視図である。
【図５】本発明にかかるコイルスプリングの全体構成を示す外観側面図である。
【図６】本発明にかかるコイルスプリングの外観平面図である。
【図７】本発明における中立復帰機構部の作動状態を示す図である。
【符号の説明】
１　前輪（操舵輪）
２　後輪
２２　モータ
３　車体
３３　シート
４　ステアリングハンドル
５　ステアリングシャフト
５１　ステアリング側係合部
５５　レバー部
５５ａ　先端部
５９　ブラケット
６　車体フレーム
６ａ　コラム
７　ブラケット
７７　車体側係合部
８　リンク機構
８１　ナックル
８１ａ　スピンドル部
８１ｂ　レバー部
８２　ロッド
８３　タイロッド
９　コイルスプリング
９ｃ　ホルダ
９ｅ　ワッシャ
９ｆ　ボルト
９１　一方の係合端末部
９２　もう一方の係合端末部

Claims (3)

1. 乗員が操舵操作を行うためのステアリングハンドルと、当該ステアリングハンドルが取付けられるものであって操舵輪を操舵するためのリンク機構が連結されるステアリングシャフトと、当該ステアリングシャフトのところに当該ステアリングシャフトに対して同軸上に設けられるコイルスプリングと、当該コイルスプリングの一方の端末部と係合するように上記ステアリングシャフトに一体的に設けられるものであって上記ステアリングシャフトの回転運動に伴って上記コイルスプリングにバネ反力を発揮させるように作動するステアリング側係合部と、上記コイルスプリングのもう一方の端末部と係合するものであって車体側に設けられた車体側係合部と、からなることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１記載の車両用操舵装置において、上記コイルスプリングの両端末部は、上記ステアリングハンドルが中立状態時において、一方はステアリング側係合部に接合するとともにもう一方側は車体側係合部に接合し、これによって、上記コイルスプリングからのバネ反力が上記ステアリングハンドルの中立状態時において上記ステアリングシャフトに作用するようにしたことを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１または請求項２記載の車両用操舵装置において、上記コイルスプリングは上記ステアリングシャフトに同軸上に設けられた円筒状ホルダのところに装着されるとともに、上記コイルスプリングは当該コイルスプリングの両端末部間が最大角度に開かれたときに、当該コイルスプリングの巻径の内径部が上記円筒状ホルダの外形部に密着するようにした構成からなることを特徴とする車両用操舵装置。

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