JP3706775B2 - 小型乗用車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源の駆動力をディファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪に伝達して走行するとともに、停止時にパーキングブレーキ装置によって駆動源およびディファレンシャルギヤ間の動力伝達系を拘束して駆動輪を制動する小型乗用車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の小型乗用車両においては、駆動動力源のモータと左右の駆動輪間の動力伝達経路に配置されたディファレンシャルギヤに対し、このディファレンシャルギヤよりもモータ側にモータ停止時に回転しないようロックしておくためのブレーキ手段を設けており、このブレーキ手段を作動させて左右の駆動輪を同時に制動するパーキングブレーキとしても利用することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のものは、車両の停止中にパーキングブレーキとして前記ブレーキ手段を作動させておいても、左右の駆動輪がディファレンシャルギヤを介して相互に接続されているため、比較的軽い重量の車体を駆動輪の片輪側だけ持ち上げた状態で前方に押していくことが可能になり、長時間駐車しておくような場合には盗難に遭わないように注意が必要である。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ディファレンシャルギヤよりも上流側の動力伝達経路に設けたブレーキ手段で、作動時にはいつもパーキングブレーキ機能を発揮させるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動源の駆動力をディファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪に伝達して走行するとともに、停止時にパーキングブレーキ装置によって駆動源およびディファレンシャルギヤ間の動力伝達系を拘束して駆動輪を制動する小型乗用車両において、走行を停止したときにディファレンシャルギヤに対する差動制限機能が発生し、走行を開始したときに前記差動制限機能が解除されるディファレンシャルロック装置を備え、前記ディファレンシャルロック装置は、左右一方の駆動輪に連なるアクスルシャフトとディファレンシャルケースとを一体化することにより差動制限を行うものであり、前記アクスルシャフトに相対回転不能かつ軸方向摺動可能に支持したロックギヤと、ロックギヤに設けられた第１ドグと、ディファレンシャルケース側に設けられて前記第１ドグに噛合可能な第２ドグと、前記第１ドグが前記第２ドグに噛合する方向にロックギヤを付勢するスプリングと、駆動源による前記アクスルシャフトの回転に伴ってロックギヤをスプリングの弾発力に抗して摺動させ、前記第１ドグおよび前記第２ドグの噛合を解除するカムとを備えたことを特徴とする小型乗用車両が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、小型乗用車両が走行を停止するとディファレンシャルロック装置の差動制限機能が発生するので、パーキングブレーキ装置で左右の駆動輪を制動状態に維持してパーキングブレーキ機能を確保することができる。従って、駆動輪の片輪側だけ持ち上げた状態で小型乗用車両を前方に押していくことができなくなる。また小型乗用車両が走行を開始するとディファレンシャルロック装置の差動制限機能が解除されるので、ディファレンシャルギヤが正常に機能を発揮してスムーズな旋回を可能にすることができる。しかも小型乗用車両が走行を停止すると、左右一方の駆動輪に連なるアクスルシャフトに相対回転不能かつ軸方向摺動可能に支持したロックギヤがスプリングの弾発力でディファレンシャルケース側にドグ結合されるため、アクスルシャフトがディファレンシャルケースに一体化されてディファレンシャルロック装置の差動制限機能が自動的に発生する。また小型乗用車両が走行を開始すると、駆動源によるアクスルシャフトの回転に伴ってカムがロックギヤをスプリングの弾発力に抗して摺動させるため、前記ドグ結合が解除されてディファレンシャルロック装置の差動制限機能が自動的に解除される。このように、ディファレンシャルロック装置の作動および作動解除が自動的に行われるので、特別の操作が不要になって操作性が向上する。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、走行中にロックギヤをスプリングの弾発力に抗して吸引し、前記第１ドグおよび前記第２ドグを噛合解除状態に保持する電磁石を備えたことを特徴とする小型乗用車両が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、小型乗用車両の走行中に電磁石がロックギヤをスプリングの弾発力に抗して吸引するので、第１ドグおよび第２ドグを噛合解除状態に保持してディファレンシャルギヤを正常に機能させることができる。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、駆動源の駆動力を制御するアクセル操作部材の全閉位置からの操作に基づいて前記電磁石を励磁することを特徴とする小型乗用車両が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、アクセル操作部材の全閉位置からの操作に基づいて電磁石が励磁されるので、小型乗用車両の走行開始時に第１ドグおよび第２ドグの噛合解除にタイミングを合わせてロックギヤを吸引することができる。
【００１１】
尚、実施例のモータ１８は本発明の駆動源に対応し、実施例のアクセルレバー２４は本発明のアクセル操作部材に対応し、実施例の電磁ブレーキ３６は本発明のパーキングブレーキ装置に対応し、実施例のドラムブレーキ４６は本発明のパーキングブレーキ装置に対応し、実施例の後輪Ｗｒは本発明の駆動輪に対応する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は電動車椅子の全体側面図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図４は図３の要部拡大図、図５は図４の５−５線拡大断面図、図６は図４の６−６線拡大断面図である。
【００１３】
図１および図２に示すように、操舵輪である左右一対の前輪Ｗｆ，Ｗｆと、駆動輪である左右一対の後輪Ｗｒ，Ｗｒとを備えた電動車椅子Ｃは、車体中央部に設けたステップフロア１１の前部および後部にバッテリ収納部１２およびパワーユニット収納部１３をそれぞれ備えており、バッテリ収納部１２には走行用のバッテリ１４，１４が収納されるとともに前輪Ｗｆ，Ｗｆを操舵するループ状の操向ハンドル１５が支持され、またパワーユニット収納部１３には運転者が座るシート１６が支持されるとともに後輪Ｗｒ，Ｗｒを駆動するパワーユニット１７が収納される。パワーユニット１７は、前記バッテリ１４，１４で駆動されるモータ１８と、このモータ１８の駆動力を後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達するトランスミッション１９とから構成される。
【００１４】
操向ハンドル１５の中央部に設けられたメインコントロールパネル２０には電源スイッチ２１、前後進切換スイッチ２２およびスピードボリューム２３が設けられるとともに、メインコントロールパネル２０の右側面にはアクセルレバー２４が設けられる。
【００１５】
電源スイッチ２１は「停止」ポジションおよび「運転」ポジションを選択可能であり、「停止」ポジションが選択されるとバッテリ１４，１４およびモータ１８を接続するモータ駆動回路が遮断され、「運転」ポジションが選択されると前記モータ駆動回路が接続されて電動車椅子Ｃは走行可能な状態になる。前後進切換スイッチ２２は「前進」ポジションおよび「後進」ポジションを選択可能であり、「前進」ポジションが選択されると電動車椅子Ｃは前進走行し、「後進」ポジションが選択されると電動車椅子Ｃは後進走行する。スピードボリューム２３は電動車椅子Ｃの最高速度を設定するもので、アクセルレバー２４を操作すると、スピードボリューム２３で設定された最高速度の範囲内で電動車椅子Ｃの走行速度が変化する。
【００１６】
操向ハンドル１５には運転者により操作されるブレーキレバー２５が設けられており、このブレーキレバーはボーデンケーブル２６を介してトランスミッション１９の内部に設けたドラムブレーキ４６（図３参照）に接続される。
【００１７】
次に、図３〜図６に基づいてパワーユニット１７の構造を説明する。
【００１８】
パワーユニット１７はモータ１８およびトランスミッション１９から構成されており、トランスミッション１９はモータ１８の左側面に結合される右ケーシング３１と、この右ケーシング３１の左側面に結合される中央ケーシング３２と、この中央ケーシング３２の左側面に結合される左ケーシング３３とを備える。右ケーシング３１の内部に突出してボールベアリング３４で支持されたモータ１８の出力軸３５は、その中間部に設けた電磁ブレーキ３６によって制動可能である。パーキングブレーキ装置として機能する電磁ブレーキ３６は、アクセルレバー２４が全閉位置にあるときにＯＮしてモータ１８の出力軸３５を制動し、アクセルレバー２４が全閉以外の位置にあるときにＯＦＦしてモータ１８の出力軸３５を制動を解除する。
【００１９】
右ケーシング３１および中央ケーシング３２にはボールベアリング３７，３８を介して減速軸３９が支持されており、この減速軸３９には、モータ１８の出力軸３５の先端に形成しピニオン４０に噛合する第１減速ギヤ４１と、ディファレンシャルギヤ４２のディファレンシャルケース４３に設けたファイナルギヤ４４に噛合する第２減速ギヤ４５とが設けられる。第１減速ギヤ４１は減速軸３９に相対回転可能に支持され、また第２減速ギヤ４５は減速軸３９に軸方向摺動可能にスプライン係合し、第１減速ギヤ４１にドグ結合されるように右方向にスプリング６２で右方向に付勢されている。第２減速ギヤ４５には図示せクラッチレバーにより作動するフォーク６３が係合しており、前記クラッチレバーでフォーク６３を駆動して第２減速ギヤ４５を左方向に摺動させると、第２減速ギヤ４５と第１減速ギヤ４１とのドグ結合が解除される。この状態では第１減速ギヤ４１が減速軸３９に対してスリップして後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転がモータ１８に逆伝達されなくなり、従って電動車椅子Ｃを人力で押して移動させることができる。
【００２０】
中央ケーシング３２から外部に突出する減速軸３９の左端に、サービスブレーキ装置あるいはパーキングブレーキ装置として機能するドラムブレーキ４６が設けられる。ドラムブレーキ４６は、減速軸３９に固定したブレーキドラム４７と、ブレーキドラム４７の内部に開閉自在に配置された一対のブレーキシュー４８，４８と、ブレーキシュー４８，４８を拡開してブレーキドラム４７の内周面に接触させるカム４９1 を有してブレーキカバー５０に支持されたカム軸４９と、ブレーキカバー５０から外部に突出するカム軸４９に固定したブレーキアーム５１とを備える。このブレーキアーム５１は、操向ハンドル１５に設けたブレーキレバー２５にボーデンケーブル２６を介して接続される。
【００２１】
従って、電動車椅子Ｃの走行中にブレーキレバー２５を操作することにより、ボーデンケーブル２６、ブレーキアーム５１およびカム軸４９を介してブレーキシュー４８，４８を拡開してブレーキドラム４７との間に摩擦力を発生させ、ドラムブレーキ４６を作動させて後輪Ｗｒ，Ｗｒを制動することができる。また電動車椅子Ｃの停止中にブレーキレバー２５を制動位置に操作してロックすることにより、ドラムブレーキ４６を作動状態に保持してパーキングブレーキ装置として機能させることができる。
【００２２】
ディファレンシャルケース４３と、それと一体のファイナルギヤ４４とは、それぞれボールベアリング５２，５３を介して右ケーシング３１および中央ケーシング３２に支持される。ディファレンシャルケース４３の内部に固定したピニオンシャフト５４に一対のディファレンシャルピニオン５５，５５が回転自在に支持されており、右ケーシング３１および左ケーシング３３にそれぞれボールベアリング５６，５７を介して支持した左右のアクスルシャフト５８，５９の対向端に、前記一対のディファレンシャルピニオン５５，５５に噛合するディファレンシャルサイドギヤ６０，６１が設けられる。
【００２３】
次に、図４に基づいてディファレンシャルギヤ４２の差動機能を制限するディファレンシャルロック装置７１の構造を説明する。尚、図４において、左アクスルシャフト５９の下側にはディファレンシャルロック装置７１の作動状態が示されており、左アクスルシャフト５９の上側にはディファレンシャルロック装置７１の不作動状態が示されている。
【００２４】
ディファレンシャルロック装置７１は、ディファレンシャルケース４３と一体のファイナルギヤ４４を、左側のディファレンシャルサイドギヤ６１と一体の左側のアクスルシャフト５９に結合して差動機能を制限するのである。ファイナルギヤ４４および左アクスルシャフト５９の結合は、左アクスルシャフト５９の外周に軸方向摺動可能にスプライン結合されたロックギヤ７２を介して行われる。図５を併せて参照すると明らかなように、ロックギヤ７２の外周面とファイナルギヤ４４の内周面とにそれぞれ第１ドグ７２1 …および第２ドグ４４1 …が形成されており、ロックギヤ７２が右動して該ロックギヤ７２の第１ドグ７２1 …がファイナルギヤ４４の第２ドグ４４1 …に噛合すると、ファイナルギヤ４４および左アクスルシャフト５９がロックギヤ７２を介して結合されて差動制限状態となる。
【００２５】
中央ケーシング３２に固定した電磁石ハウジング７３に環状の電磁石７４が支持されており、この電磁石７４の中心を貫通する左アクスルシャフト５９がボールベアリング７５を介して電磁石ハウジング７３に支持される。左アクスルシャフト５９の外周に嵌合してボールベアリング７５のインナーレースに当接して位置決めされた支承板７６が、電磁石７４の右側面を覆うように配置される。電磁石ハウジング７３は中央ケーシング３２に固定されているのに対し、支承板７６は左アクスルシャフト５９に支持されて回転するため、電磁石ハウジング７３および支承板７６間には間隙が形成される。ロックギヤ７２の左側面に固定されたアーマチュア７７は前記支承板７６に当接可能に対向しており、支承板７６およびアーマチュア７７間にスプリング７８が縮設される。
【００２６】
中央ケーシング３２には左アクスルシャフト５９の外周を囲むように環状のカム部材７９が固定される。図６を併せて参照すると明らかなように、ロックギヤ７２の右側面には円周方向に山部および谷部が連続する可動カム７２2 が形成され、カム部材７９の左側面には円周方向に山部および谷部が連続する固定カム７９1 が形成される。前記可動カム７２2 および固定カム７９1 は同一のピッチを有しており、相互に係合可能である。
【００２７】
ディファレンシャルロック装置７１の電磁石７４は、アクセルレバー２４が全閉位置にあるときに消磁してディファレンシャルロック装置７１を作動させ、アクセルレバー２４が全閉以外の位置にあるときに励磁してディファレンシャルロック装置７１の作動を解除する。
【００２８】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２９】
アクセルレバー２４が全閉以外の位置にあって電動車椅子Ｃが走行しているとき、電磁ブレーキ３６はＯＦＦ状態にあってモータ１８の出力軸３５の制動を解除している。またディファレンシャルロック装置７１の電磁石７４は励磁しており、アーマチュア７７は電磁石７４に吸引されて支承板７６に密着している。この状態では、図４の上側に示すように、アーマチュア７７と一体のロックギヤ７２が左動し、そのロックギヤ７２の第１ドグ７２1 …がファイナルギヤ４４の第２ドグ４４1 …から離反するため、ディファレンシャルケース４３と左アクスルシャフト５９との結合が解除されてディファレンシャルギヤ４２は差動機能を発揮することができる。このとき、ロックギヤ７２の可動カム７２2 とカム部材７９の固定カム７９1 とは離反している。
【００３０】
而して、上記電動車椅子Ｃの走行中には、モータ１８の出力軸３５の回転が第１減速ギヤ４１、第２減速ギヤ４５、ファイナルギヤ４４、ディファレンシャルギヤ４２および左右のアクスルシャフト５８，５９を介して左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達される。そして電動車椅子Ｃの旋回時にはディファレンシャルギヤ４２が差動機能を発揮し、左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒにモータ１８の駆動力を配分してスムーズな旋回を可能にする。
【００３１】
アクセルレバー２４を全閉位置に操作して電動車椅子Ｃを停止させたとき、電磁ブレーキ３６がＯＮしてモータ１８の出力軸３５を制動し、これと同時にディファレンシャルロック装置７１の電磁石７４を消磁する。その結果、電磁石７４による吸引を解除されたアーマチュア７７がスプリング７８の弾発力で右動し、図４の下側に示すように、アーマチュア７７と一体のロックギヤ７２の可動カム７２2 がカム部材７９の固定カム７９1 に係合するとともに、ロックギヤ７２の第１ドグ７２1 …がファイナルギヤ４４の第２ドグ４４1 …に噛合する。
【００３２】
このように、ロックギヤ７２の第１ドグ７２1 …とファイナルギヤ４４の第２ドグ４４1 …との噛合により、ロックギヤ７２と一体の左アクスルシャフト５９と、ファイナルギヤ４４と一体のディファレンシャルケース４３とが一体化され、ディファレンシャルギヤ４２は差動不能にロックされる。更に、カム部材７９は中央ケーシング３２に固定されているため、ロックギヤ７２の可動カム７２2 とカム部材７９の固定カム７９1 との係合（図６（Ａ）参照）により、左アクスルシャフト５９およびディファレンシャルケース４３は中央ケーシング３２に固定される。
【００３３】
而して、電動車椅子Ｃの停止中に外力が加わって後輪Ｗｒ，Ｗｒが回転しようとしても、後輪Ｗｒ，Ｗｒからモータ１８に駆動力が逆伝達される経路に配置された電磁ブレーキ３６（あるいはドラムブレーキ４６）がＯＮしているため、後輪Ｗｒ，Ｗｒが回転不能に拘束されてパーキングブレーキ機能が発揮される。このように本実施例ではディファレンシャルロック装置７１によってディファレンシャルギヤ４２の差動機能が制限されるため、左右の後輪Ｗｒの回転をＯＮ状態の電磁ブレーキ３６に伝達して拘束し、パーキングブレーキ機能を確保することができる。
【００３４】
電動車椅子Ｃを走行させるべくアクセルレバー２４を全閉位置から操作すると、電磁ブレーキ３６がＯＦＦしてモータ１８が回転し、その駆動力が左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達される。このとき、左アクスルシャフト５９が回転すると、図６（Ｂ）に示すように、左アクスルシャフト５９と一体のロックギヤ７２が回転してカム部材７９との間に矢印ｒで示す相対回転が発生するため、ロックギヤ７２の可動カム７２2 がカム部材７９の固定カム７９1 から矢印ｆで示すスラスト力を受け、このスラスト力ｆでロックギヤ７２は図４において左動する。その結果、図４の上側に示すように、ロックギヤ７２の第１ドグ７２1 …とファイナルギヤ４４の第２ドグ４４1 …との噛合が解除され、ディファレンシャルギヤ４２の差動機能が回復する。そして前記スラスト力ｆで左動したロックギヤ７２と一体のアーマチュア７７は、アクセルレバー２４の全閉位置からの操作に連動して励磁した電磁石７４にタイミング良く吸着され、電動車椅子Ｃの走行中は吸着状態に保持される。このとき、図６（Ｃ）に示すように、ロックギヤ７２の可動カム７２2 とカム部材７９の固定カム７９1 とは完全に離反する。
【００３５】
尚、電動車椅子Ｃの停止中に外力が加わって後輪Ｗｒ，Ｗｒが回転しようとしたときも、ロックギヤ７２およびカム部材７９は相対回転しようとするが、前記外力によるトルクは発進時のモータ１８によるトルクに比べて小さいため、カム部材７９の固定カム７９1 とロックギヤ７２の可動カム７２2 とが離反することはない。
【００３６】
このように、電動車椅子Ｃの停止に伴ってディファレンシャルロック装置７１が自動的に作動し、また電動車椅子Ｃの走行開始に伴ってディファレンシャルロック装置７１が自動的に作動解除されるので、特別の操作が不要になって操作性が向上する。
【００３７】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３８】
例えば、実施例では電動車椅子Ｃを例示したが、本発明はモータ１８以外にエンジンを駆動源とする他の任意の小型乗用車両に適用することが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、小型乗用車両が走行を停止するとディファレンシャルロック装置の差動制限機能が発生するので、パーキングブレーキ装置で左右の駆動輪を制動状態に維持してパーキングブレーキ機能を確保することができる。従って、駆動輪の片輪側だけ持ち上げた状態で小型乗用車両を前方に押していくことができなくなる。また小型乗用車両が走行を開始するとディファレンシャルロック装置の差動制限機能が解除されるので、ディファレンシャルギヤが正常に機能を発揮してスムーズな旋回を可能にすることができる。しかも小型乗用車両が走行を停止すると、左右一方の駆動輪に連なるアクスルシャフトに相対回転不能かつ軸方向摺動可能に支持したロックギヤがスプリングの弾発力でディファレンシャルケース側にドグ結合されるため、アクスルシャフトがディファレンシャルケースに一体化されてディファレンシャルロック装置の差動制限機能が自動的に発生する。また小型乗用車両が走行を開始すると、駆動源によるアクスルシャフトの回転に伴ってカムがロックギヤをスプリングの弾発力に抗して摺動させるため、前記ドグ結合が解除されてディファレンシャルロック装置の差動制限機能が自動的に解除される。このように、ディファレンシャルロック装置の作動および作動解除が自動的に行われるので、特別の操作が不要になって操作性が向上する。
【００４０】
また請求項２に記載された発明によれば、小型乗用車両の走行中に電磁石がロックギヤをスプリングの弾発力に抗して吸引するので、第１ドグおよび第２ドグを噛合解除状態に保持してディファレンシャルギヤを正常に機能させることができる。
【００４１】
また請求項３に記載された発明によれば、アクセル操作部材の全閉位置からの操作に基づいて電磁石が励磁されるので、小型乗用車両の走行開始時に第１ドグおよび第２ドグの噛合解除にタイミングを合わせてロックギヤを吸引することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電動車椅子の全体側面図
【図２】 図１の２方向矢視図
【図３】 図１の３−３線拡大断面図
【図４】 図３の要部拡大図
【図５】 図４の５−５線拡大断面図
【図６】 図４の６−６線拡大断面図
【符号の説明】
１８ モータ（駆動源）
２４ アクセルレバー（アクセル操作部材）
３６ 電磁ブレーキ（パーキングブレーキ装置）
４２ ディファレンシャルギヤ
４３ ディファレンシャルケース
４４1 第２ドグ
４６ ドラムブレーキ（パーキングブレーキ装置）
５９ アクスルシャフト
７１ ディファレンシャルロック装置
７２ ロックギヤ
７２1 第１ドグ
７２2 カム
７４ 電磁石
７８ スプリング
７９1 カム
Ｗｒ 後輪（駆動輪）
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源の駆動力をディファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪に伝達して走行するとともに、停止時にパーキングブレーキ装置によって駆動源およびディファレンシャルギヤ間の動力伝達系を拘束して駆動輪を制動する小型乗用車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の小型乗用車両においては、駆動動力源のモータと左右の駆動輪間の動力伝達経路に配置されたディファレンシャルギヤに対し、このディファレンシャルギヤよりもモータ側にモータ停止時に回転しないようロックしておくためのブレーキ手段を設けており、このブレーキ手段を作動させて左右の駆動輪を同時に制動するパーキングブレーキとしても利用することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のものは、車両の停止中にパーキングブレーキとして前記ブレーキ手段を作動させておいても、左右の駆動輪がディファレンシャルギヤを介して相互に接続されているため、比較的軽い重量の車体を駆動輪の片輪側だけ持ち上げた状態で前方に押していくことが可能になり、長時間駐車しておくような場合には盗難に遭わないように注意が必要である。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ディファレンシャルギヤよりも上流側の動力伝達経路に設けたブレーキ手段で、作動時にはいつもパーキングブレーキ機能を発揮させるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動源の駆動力をディファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪に伝達して走行するとともに、停止時にパーキングブレーキ装置によって駆動源およびディファレンシャルギヤ間の動力伝達系を拘束して駆動輪を制動する小型乗用車両において、走行を停止したときにディファレンシャルギヤに対する差動制限機能が発生し、走行を開始したときに前記差動制限機能が解除されるディファレンシャルロック装置を備え、前記ディファレンシャルロック装置は、左右一方の駆動輪に連なるアクスルシャフトとディファレンシャルケースとを一体化することにより差動制限を行うものであり、前記アクスルシャフトに相対回転不能かつ軸方向摺動可能に支持したロックギヤと、ロックギヤに設けられた第１ドグと、ディファレンシャルケース側に設けられて前記第１ドグに噛合可能な第２ドグと、前記第１ドグが前記第２ドグに噛合する方向にロックギヤを付勢するスプリングと、駆動源による前記アクスルシャフトの回転に伴ってロックギヤをスプリングの弾発力に抗して摺動させ、前記第１ドグおよび前記第２ドグの噛合を解除するカムとを備えたことを特徴とする小型乗用車両が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、小型乗用車両が走行を停止するとディファレンシャルロック装置の差動制限機能が発生するので、パーキングブレーキ装置で左右の駆動輪を制動状態に維持してパーキングブレーキ機能を確保することができる。従って、駆動輪の片輪側だけ持ち上げた状態で小型乗用車両を前方に押していくことができなくなる。また小型乗用車両が走行を開始するとディファレンシャルロック装置の差動制限機能が解除されるので、ディファレンシャルギヤが正常に機能を発揮してスムーズな旋回を可能にすることができる。しかも小型乗用車両が走行を停止すると、左右一方の駆動輪に連なるアクスルシャフトに相対回転不能かつ軸方向摺動可能に支持したロックギヤがスプリングの弾発力でディファレンシャルケース側にドグ結合されるため、アクスルシャフトがディファレンシャルケースに一体化されてディファレンシャルロック装置の差動制限機能が自動的に発生する。また小型乗用車両が走行を開始すると、駆動源によるアクスルシャフトの回転に伴ってカムがロックギヤをスプリングの弾発力に抗して摺動させるため、前記ドグ結合が解除されてディファレンシャルロック装置の差動制限機能が自動的に解除される。このように、ディファレンシャルロック装置の作動および作動解除が自動的に行われるので、特別の操作が不要になって操作性が向上する。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、走行中にロックギヤをスプリングの弾発力に抗して吸引し、前記第１ドグおよび前記第２ドグを噛合解除状態に保持する電磁石を備えたことを特徴とする小型乗用車両が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、小型乗用車両の走行中に電磁石がロックギヤをスプリングの弾発力に抗して吸引するので、第１ドグおよび第２ドグを噛合解除状態に保持してディファレンシャルギヤを正常に機能させることができる。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、駆動源の駆動力を制御するアクセル操作部材の全閉位置からの操作に基づいて前記電磁石を励磁することを特徴とする小型乗用車両が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、アクセル操作部材の全閉位置からの操作に基づいて電磁石が励磁されるので、小型乗用車両の走行開始時に第１ドグおよび第２ドグの噛合解除にタイミングを合わせてロックギヤを吸引することができる。
【００１１】
尚、実施例のモータ１８は本発明の駆動源に対応し、実施例のアクセルレバー２４は本発明のアクセル操作部材に対応し、実施例の電磁ブレーキ３６は本発明のパーキングブレーキ装置に対応し、実施例のドラムブレーキ４６は本発明のパーキングブレーキ装置に対応し、実施例の後輪Ｗｒは本発明の駆動輪に対応する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は電動車椅子の全体側面図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図４は図３の要部拡大図、図５は図４の５−５線拡大断面図、図６は図４の６−６線拡大断面図である。
【００１３】
図１および図２に示すように、操舵輪である左右一対の前輪Ｗｆ，Ｗｆと、駆動輪である左右一対の後輪Ｗｒ，Ｗｒとを備えた電動車椅子Ｃは、車体中央部に設けたステップフロア１１の前部および後部にバッテリ収納部１２およびパワーユニット収納部１３をそれぞれ備えており、バッテリ収納部１２には走行用のバッテリ１４，１４が収納されるとともに前輪Ｗｆ，Ｗｆを操舵するループ状の操向ハンドル１５が支持され、またパワーユニット収納部１３には運転者が座るシート１６が支持されるとともに後輪Ｗｒ，Ｗｒを駆動するパワーユニット１７が収納される。パワーユニット１７は、前記バッテリ１４，１４で駆動されるモータ１８と、このモータ１８の駆動力を後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達するトランスミッション１９とから構成される。
【００１４】
操向ハンドル１５の中央部に設けられたメインコントロールパネル２０には電源スイッチ２１、前後進切換スイッチ２２およびスピードボリューム２３が設けられるとともに、メインコントロールパネル２０の右側面にはアクセルレバー２４が設けられる。
【００１５】
電源スイッチ２１は「停止」ポジションおよび「運転」ポジションを選択可能であり、「停止」ポジションが選択されるとバッテリ１４，１４およびモータ１８を接続するモータ駆動回路が遮断され、「運転」ポジションが選択されると前記モータ駆動回路が接続されて電動車椅子Ｃは走行可能な状態になる。前後進切換スイッチ２２は「前進」ポジションおよび「後進」ポジションを選択可能であり、「前進」ポジションが選択されると電動車椅子Ｃは前進走行し、「後進」ポジションが選択されると電動車椅子Ｃは後進走行する。スピードボリューム２３は電動車椅子Ｃの最高速度を設定するもので、アクセルレバー２４を操作すると、スピードボリューム２３で設定された最高速度の範囲内で電動車椅子Ｃの走行速度が変化する。
【００１６】
操向ハンドル１５には運転者により操作されるブレーキレバー２５が設けられており、このブレーキレバーはボーデンケーブル２６を介してトランスミッション１９の内部に設けたドラムブレーキ４６（図３参照）に接続される。
【００１７】
次に、図３〜図６に基づいてパワーユニット１７の構造を説明する。
【００１８】
パワーユニット１７はモータ１８およびトランスミッション１９から構成されており、トランスミッション１９はモータ１８の左側面に結合される右ケーシング３１と、この右ケーシング３１の左側面に結合される中央ケーシング３２と、この中央ケーシング３２の左側面に結合される左ケーシング３３とを備える。右ケーシング３１の内部に突出してボールベアリング３４で支持されたモータ１８の出力軸３５は、その中間部に設けた電磁ブレーキ３６によって制動可能である。パーキングブレーキ装置として機能する電磁ブレーキ３６は、アクセルレバー２４が全閉位置にあるときにＯＮしてモータ１８の出力軸３５を制動し、アクセルレバー２４が全閉以外の位置にあるときにＯＦＦしてモータ１８の出力軸３５を制動を解除する。
【００１９】
右ケーシング３１および中央ケーシング３２にはボールベアリング３７，３８を介して減速軸３９が支持されており、この減速軸３９には、モータ１８の出力軸３５の先端に形成しピニオン４０に噛合する第１減速ギヤ４１と、ディファレンシャルギヤ４２のディファレンシャルケース４３に設けたファイナルギヤ４４に噛合する第２減速ギヤ４５とが設けられる。第１減速ギヤ４１は減速軸３９に相対回転可能に支持され、また第２減速ギヤ４５は減速軸３９に軸方向摺動可能にスプライン係合し、第１減速ギヤ４１にドグ結合されるように右方向にスプリング６２で右方向に付勢されている。第２減速ギヤ４５には図示せクラッチレバーにより作動するフォーク６３が係合しており、前記クラッチレバーでフォーク６３を駆動して第２減速ギヤ４５を左方向に摺動させると、第２減速ギヤ４５と第１減速ギヤ４１とのドグ結合が解除される。この状態では第１減速ギヤ４１が減速軸３９に対してスリップして後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転がモータ１８に逆伝達されなくなり、従って電動車椅子Ｃを人力で押して移動させることができる。
【００２０】
中央ケーシング３２から外部に突出する減速軸３９の左端に、サービスブレーキ装置あるいはパーキングブレーキ装置として機能するドラムブレーキ４６が設けられる。ドラムブレーキ４６は、減速軸３９に固定したブレーキドラム４７と、ブレーキドラム４７の内部に開閉自在に配置された一対のブレーキシュー４８，４８と、ブレーキシュー４８，４８を拡開してブレーキドラム４７の内周面に接触させるカム４９1 を有してブレーキカバー５０に支持されたカム軸４９と、ブレーキカバー５０から外部に突出するカム軸４９に固定したブレーキアーム５１とを備える。このブレーキアーム５１は、操向ハンドル１５に設けたブレーキレバー２５にボーデンケーブル２６を介して接続される。
【００２１】
従って、電動車椅子Ｃの走行中にブレーキレバー２５を操作することにより、ボーデンケーブル２６、ブレーキアーム５１およびカム軸４９を介してブレーキシュー４８，４８を拡開してブレーキドラム４７との間に摩擦力を発生させ、ドラムブレーキ４６を作動させて後輪Ｗｒ，Ｗｒを制動することができる。また電動車椅子Ｃの停止中にブレーキレバー２５を制動位置に操作してロックすることにより、ドラムブレーキ４６を作動状態に保持してパーキングブレーキ装置として機能させることができる。
【００２２】
ディファレンシャルケース４３と、それと一体のファイナルギヤ４４とは、それぞれボールベアリング５２，５３を介して右ケーシング３１および中央ケーシング３２に支持される。ディファレンシャルケース４３の内部に固定したピニオンシャフト５４に一対のディファレンシャルピニオン５５，５５が回転自在に支持されており、右ケーシング３１および左ケーシング３３にそれぞれボールベアリング５６，５７を介して支持した左右のアクスルシャフト５８，５９の対向端に、前記一対のディファレンシャルピニオン５５，５５に噛合するディファレンシャルサイドギヤ６０，６１が設けられる。
【００２３】
次に、図４に基づいてディファレンシャルギヤ４２の差動機能を制限するディファレンシャルロック装置７１の構造を説明する。尚、図４において、左アクスルシャフト５９の下側にはディファレンシャルロック装置７１の作動状態が示されており、左アクスルシャフト５９の上側にはディファレンシャルロック装置７１の不作動状態が示されている。
【００２４】
ディファレンシャルロック装置７１は、ディファレンシャルケース４３と一体のファイナルギヤ４４を、左側のディファレンシャルサイドギヤ６１と一体の左側のアクスルシャフト５９に結合して差動機能を制限するのである。ファイナルギヤ４４および左アクスルシャフト５９の結合は、左アクスルシャフト５９の外周に軸方向摺動可能にスプライン結合されたロックギヤ７２を介して行われる。図５を併せて参照すると明らかなように、ロックギヤ７２の外周面とファイナルギヤ４４の内周面とにそれぞれ第１ドグ７２1 …および第２ドグ４４1 …が形成されており、ロックギヤ７２が右動して該ロックギヤ７２の第１ドグ７２1 …がファイナルギヤ４４の第２ドグ４４1 …に噛合すると、ファイナルギヤ４４および左アクスルシャフト５９がロックギヤ７２を介して結合されて差動制限状態となる。
【００２５】
中央ケーシング３２に固定した電磁石ハウジング７３に環状の電磁石７４が支持されており、この電磁石７４の中心を貫通する左アクスルシャフト５９がボールベアリング７５を介して電磁石ハウジング７３に支持される。左アクスルシャフト５９の外周に嵌合してボールベアリング７５のインナーレースに当接して位置決めされた支承板７６が、電磁石７４の右側面を覆うように配置される。電磁石ハウジング７３は中央ケーシング３２に固定されているのに対し、支承板７６は左アクスルシャフト５９に支持されて回転するため、電磁石ハウジング７３および支承板７６間には間隙が形成される。ロックギヤ７２の左側面に固定されたアーマチュア７７は前記支承板７６に当接可能に対向しており、支承板７６およびアーマチュア７７間にスプリング７８が縮設される。
【００２６】
中央ケーシング３２には左アクスルシャフト５９の外周を囲むように環状のカム部材７９が固定される。図６を併せて参照すると明らかなように、ロックギヤ７２の右側面には円周方向に山部および谷部が連続する可動カム７２2 が形成され、カム部材７９の左側面には円周方向に山部および谷部が連続する固定カム７９1 が形成される。前記可動カム７２2 および固定カム７９1 は同一のピッチを有しており、相互に係合可能である。
【００２７】
ディファレンシャルロック装置７１の電磁石７４は、アクセルレバー２４が全閉位置にあるときに消磁してディファレンシャルロック装置７１を作動させ、アクセルレバー２４が全閉以外の位置にあるときに励磁してディファレンシャルロック装置７１の作動を解除する。
【００２８】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２９】
アクセルレバー２４が全閉以外の位置にあって電動車椅子Ｃが走行しているとき、電磁ブレーキ３６はＯＦＦ状態にあってモータ１８の出力軸３５の制動を解除している。またディファレンシャルロック装置７１の電磁石７４は励磁しており、アーマチュア７７は電磁石７４に吸引されて支承板７６に密着している。この状態では、図４の上側に示すように、アーマチュア７７と一体のロックギヤ７２が左動し、そのロックギヤ７２の第１ドグ７２1 …がファイナルギヤ４４の第２ドグ４４1 …から離反するため、ディファレンシャルケース４３と左アクスルシャフト５９との結合が解除されてディファレンシャルギヤ４２は差動機能を発揮することができる。このとき、ロックギヤ７２の可動カム７２2 とカム部材７９の固定カム７９1 とは離反している。
【００３０】
而して、上記電動車椅子Ｃの走行中には、モータ１８の出力軸３５の回転が第１減速ギヤ４１、第２減速ギヤ４５、ファイナルギヤ４４、ディファレンシャルギヤ４２および左右のアクスルシャフト５８，５９を介して左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達される。そして電動車椅子Ｃの旋回時にはディファレンシャルギヤ４２が差動機能を発揮し、左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒにモータ１８の駆動力を配分してスムーズな旋回を可能にする。
【００３１】
アクセルレバー２４を全閉位置に操作して電動車椅子Ｃを停止させたとき、電磁ブレーキ３６がＯＮしてモータ１８の出力軸３５を制動し、これと同時にディファレンシャルロック装置７１の電磁石７４を消磁する。その結果、電磁石７４による吸引を解除されたアーマチュア７７がスプリング７８の弾発力で右動し、図４の下側に示すように、アーマチュア７７と一体のロックギヤ７２の可動カム７２2 がカム部材７９の固定カム７９1 に係合するとともに、ロックギヤ７２の第１ドグ７２1 …がファイナルギヤ４４の第２ドグ４４1 …に噛合する。
【００３２】
このように、ロックギヤ７２の第１ドグ７２1 …とファイナルギヤ４４の第２ドグ４４1 …との噛合により、ロックギヤ７２と一体の左アクスルシャフト５９と、ファイナルギヤ４４と一体のディファレンシャルケース４３とが一体化され、ディファレンシャルギヤ４２は差動不能にロックされる。更に、カム部材７９は中央ケーシング３２に固定されているため、ロックギヤ７２の可動カム７２2 とカム部材７９の固定カム７９1 との係合（図６（Ａ）参照）により、左アクスルシャフト５９およびディファレンシャルケース４３は中央ケーシング３２に固定される。
【００３３】
而して、電動車椅子Ｃの停止中に外力が加わって後輪Ｗｒ，Ｗｒが回転しようとしても、後輪Ｗｒ，Ｗｒからモータ１８に駆動力が逆伝達される経路に配置された電磁ブレーキ３６（あるいはドラムブレーキ４６）がＯＮしているため、後輪Ｗｒ，Ｗｒが回転不能に拘束されてパーキングブレーキ機能が発揮される。このように本実施例ではディファレンシャルロック装置７１によってディファレンシャルギヤ４２の差動機能が制限されるため、左右の後輪Ｗｒの回転をＯＮ状態の電磁ブレーキ３６に伝達して拘束し、パーキングブレーキ機能を確保することができる。
【００３４】
電動車椅子Ｃを走行させるべくアクセルレバー２４を全閉位置から操作すると、電磁ブレーキ３６がＯＦＦしてモータ１８が回転し、その駆動力が左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達される。このとき、左アクスルシャフト５９が回転すると、図６（Ｂ）に示すように、左アクスルシャフト５９と一体のロックギヤ７２が回転してカム部材７９との間に矢印ｒで示す相対回転が発生するため、ロックギヤ７２の可動カム７２2 がカム部材７９の固定カム７９1 から矢印ｆで示すスラスト力を受け、このスラスト力ｆでロックギヤ７２は図４において左動する。その結果、図４の上側に示すように、ロックギヤ７２の第１ドグ７２1 …とファイナルギヤ４４の第２ドグ４４1 …との噛合が解除され、ディファレンシャルギヤ４２の差動機能が回復する。そして前記スラスト力ｆで左動したロックギヤ７２と一体のアーマチュア７７は、アクセルレバー２４の全閉位置からの操作に連動して励磁した電磁石７４にタイミング良く吸着され、電動車椅子Ｃの走行中は吸着状態に保持される。このとき、図６（Ｃ）に示すように、ロックギヤ７２の可動カム７２2 とカム部材７９の固定カム７９1 とは完全に離反する。
【００３５】
尚、電動車椅子Ｃの停止中に外力が加わって後輪Ｗｒ，Ｗｒが回転しようとしたときも、ロックギヤ７２およびカム部材７９は相対回転しようとするが、前記外力によるトルクは発進時のモータ１８によるトルクに比べて小さいため、カム部材７９の固定カム７９1 とロックギヤ７２の可動カム７２2 とが離反することはない。
【００３６】
このように、電動車椅子Ｃの停止に伴ってディファレンシャルロック装置７１が自動的に作動し、また電動車椅子Ｃの走行開始に伴ってディファレンシャルロック装置７１が自動的に作動解除されるので、特別の操作が不要になって操作性が向上する。
【００３７】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３８】
例えば、実施例では電動車椅子Ｃを例示したが、本発明はモータ１８以外にエンジンを駆動源とする他の任意の小型乗用車両に適用することが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、小型乗用車両が走行を停止するとディファレンシャルロック装置の差動制限機能が発生するので、パーキングブレーキ装置で左右の駆動輪を制動状態に維持してパーキングブレーキ機能を確保することができる。従って、駆動輪の片輪側だけ持ち上げた状態で小型乗用車両を前方に押していくことができなくなる。また小型乗用車両が走行を開始するとディファレンシャルロック装置の差動制限機能が解除されるので、ディファレンシャルギヤが正常に機能を発揮してスムーズな旋回を可能にすることができる。しかも小型乗用車両が走行を停止すると、左右一方の駆動輪に連なるアクスルシャフトに相対回転不能かつ軸方向摺動可能に支持したロックギヤがスプリングの弾発力でディファレンシャルケース側にドグ結合されるため、アクスルシャフトがディファレンシャルケースに一体化されてディファレンシャルロック装置の差動制限機能が自動的に発生する。また小型乗用車両が走行を開始すると、駆動源によるアクスルシャフトの回転に伴ってカムがロックギヤをスプリングの弾発力に抗して摺動させるため、前記ドグ結合が解除されてディファレンシャルロック装置の差動制限機能が自動的に解除される。このように、ディファレンシャルロック装置の作動および作動解除が自動的に行われるので、特別の操作が不要になって操作性が向上する。
【００４０】
また請求項２に記載された発明によれば、小型乗用車両の走行中に電磁石がロックギヤをスプリングの弾発力に抗して吸引するので、第１ドグおよび第２ドグを噛合解除状態に保持してディファレンシャルギヤを正常に機能させることができる。
【００４１】
また請求項３に記載された発明によれば、アクセル操作部材の全閉位置からの操作に基づいて電磁石が励磁されるので、小型乗用車両の走行開始時に第１ドグおよび第２ドグの噛合解除にタイミングを合わせてロックギヤを吸引することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電動車椅子の全体側面図
【図２】 図１の２方向矢視図
【図３】 図１の３−３線拡大断面図
【図４】 図３の要部拡大図
【図５】 図４の５−５線拡大断面図
【図６】 図４の６−６線拡大断面図
【符号の説明】
１８ モータ（駆動源）
２４ アクセルレバー（アクセル操作部材）
３６ 電磁ブレーキ（パーキングブレーキ装置）
４２ ディファレンシャルギヤ
４３ ディファレンシャルケース
４４1 第２ドグ
４６ ドラムブレーキ（パーキングブレーキ装置）
５９ アクスルシャフト
７１ ディファレンシャルロック装置
７２ ロックギヤ
７２1 第１ドグ
７２2 カム
７４ 電磁石
７８ スプリング
７９1 カム
Ｗｒ 後輪（駆動輪）
Claims (3)
- 駆動源（１８）の駆動力をディファレンシャルギヤ（４２）を介して左右の駆動輪（Ｗｒ）に伝達して走行するとともに、停止時にパーキングブレーキ装置（３６，４６）によって駆動源（１８）およびディファレンシャルギヤ（４２）間の動力伝達系を拘束して駆動輪（Ｗｒ）を制動する小型乗用車両において、
走行を停止したときにディファレンシャルギヤ（４２）に対する差動制限機能が発生し、走行を開始したときに前記差動制限機能が解除されるディファレンシャルロック装置（７１）を備え、
前記ディファレンシャルロック装置（７１）は、左右一方の駆動輪（Ｗｒ）に連なるアクスルシャフト（５９）とディファレンシャルケース（４３）とを一体化することにより差動制限を行うものであり、
前記アクスルシャフト（５９）に相対回転不能かつ軸方向摺動可能に支持したロックギヤ（７２）と、
ロックギヤ（７２）に設けられた第１ドグ（７２ 1 ）と、
ディファレンシャルケース（４３）側に設けられて前記第１ドグ（７２ 1 ）に噛合可能な第２ドグ（４４ 1 ）と、
前記第１ドグ（７２ 1 ）が前記第２ドグ（４４ 1 ）に噛合する方向にロックギヤ（７２）を付勢するスプリング（７８）と、
駆動源（１８）による前記アクスルシャフト（５９）の回転に伴ってロックギヤ（７２）をスプリング（７８）の弾発力に抗して摺動させ、前記第１ドグ（７２ 1 ）および前記第２ドグ（４４ 1 ）の噛合を解除するカム（７２ 2 ，７９ 1 ）と、
を備えたことを特徴とする小型乗用車両。 - 走行中にロックギヤ（７２）をスプリング（７８）の弾発力に抗して吸引し、前記第１ドグ（７２1 ）および前記第２ドグ（４４1 ）を噛合解除状態に保持する電磁石（７４）を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の小型乗用車両。
- 駆動源（１８）の駆動力を制御するアクセル操作部材（２４）の全閉位置からの操作に基づいて前記電磁石（７４）を励磁することを特徴とする、請求項２に記載の小型乗用車両。
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