JP7236387B2 - 改良されたステアリング機構を有する、２つのフロントステアリングホイールを備えたモータビークル - Google Patents

Description

本発明は、改良されたステアリング機構を有する、２つのフロントステアリングホイールを備えたモータビークル（自動車両）に関する。

２つのフロントステアリングとローリング又はチルティング（傾斜）ホイールを有するモータビークルが知られている。このモータビークルは、フロントシャーシにローリング運動機構（一般には、関節接合された四辺形構造）を有する。これにより、曲線路では傾斜し、フロントステアリングホイールを地面に確実に支持させることができる。

これらチルティングとステアリングの動作が組み合わされることにより、ステアリング機構が非常に複雑になる。実際、ホイールとフレームのあらゆる揺れ条件やローリング条件に対して、フロントホイールのステアリングを修正する必要がある。そのため、あらゆるドライブコンディションにおいてステアリングを修正できるように、上述の運動学液機構を構成する種々のロッドの回転を保証するステアリングジョイントの構造が必要になる。

したがって、長い一連のコンポーネントと相対的な誤差が発生し、これにより、特にローリングと揺れが組み合わされた条件では、ステアリング動作に問題を伴う。ホイールがスライドすることにより、例えば外側に開いたこぶが存在すると、ホイールは予想外の方向に進み、それに応じてハンドルバーには力が作用することを意味する。

したがって、２つのフロントステアリングホイールを有するモータビークルのために改良され且つ長時間に亘って精確で信頼性のある運転を保証するステアリング機構を提供することが要求されている。

そのような要求は、請求項１に係るモータビークルによって得られる。

本発明の好ましい実施形態に係る以下の説明から、本発明の更なる特徴と関連する利点がさらに明らかになる。
図１は、本発明の実施形態に係るモータビークルの斜視図を示す。 図２は、図１のＩＩ方向から見た拡大詳細図を示す。 図３は、異なる角度から見た、図１のモータビークルの斜視図を示す。 図３のＩＶ方向から見た拡大詳細図を示す。 図５は、本発明に係るモータビークルのフロントフレームの前方斜視図を示す。 図６は、内部のコンポーネントが見えるようにホイールを取り除いた、図５のフロントフレームを示す。 図７は、ホイールの無い、本発明に係るモータビークルのフロントフレームの斜視図を示す。 図８は、図７におけるフロントフレームの、中心面に沿った断面図を示す。 図９は、図７に矢印ＩＸで示す側から図７のフロントフレームを見た側面図を示す。 図１０は、図７に矢印Ｘで示す側から図７のフロントフレームを見た背面図を示す。 図１１は、本発明の別の実施形態に係るモータビークルのフロントフレームの斜視図を示す。 図１２は、追加のホイールを有する、図１１のモータビークルのフロントフレームの図を示す。 図１２に矢印ＸＩＩＩで示す側から図１２のモータビークルのフロントホイールを見た側面図を示す。 図１４は、図１１に矢印ＸＩＶで示す側から図１１のモータビークルのフロントフレームを見た側面図を示す。 図１５は、図１４の断面ＸＶ－ＸＶに沿った、図１４のフロントホイールの断面図を示す。

以下に説明する実施例に共通する要素は同じ参照符号で示す。

図面を参照すると、符号４は、大略、本発明に係るモータビークルの全体図を示す。

モータビークル４は、少なくとも一つのリアホイール８と、ハンドルバー２０に運動学的に連結された少なくとも２つのフロントステアリングホイール１２，１６を有する。

モータビークル４はフレーム２４を有する。フレーム２４は、フロントステアリングホイール１２，１６を有するフロントシャーシ２６と、リアホイール８を支持するリアスイング（揺）アーム（図示せず）を有するリアアクスル（車軸）２８を有する。

リアスイングアーム２４とフレーム２４は共に、任意の形状と大きさを有し、例えば格子型、箱型、金型鋳造品等であってもよい。

フレーム２４は、一体型であってもよいし、複数の部分で構成してもよい。典型的には、リアスイングアーム３０に接続するフレーム２４の一部は、ドライバシート及び/又は同乗者シートを支持する。リアスイングアーム３０は、少なくとも一つのヒンジピンに関して、モータビークル４のフレーム２４の上記部分にヒンジ結合してもよい。スイングアームとフレーム２４の連結は、直接行ってもよいし、直的ヒンジで行ってもよいし、又は、クランク機構及び/又は中間フレームを介在して行ってもよい。

フロントフレーム２６に関して、フロントステアリングホイール１２，１６は、横ステアリング軸Ｌ１，Ｌ２を中心に横ステアリング角α１、α２に従って回転可能である。

ハンドルバー２０は、中央ステアリング軸Ｃを中心に、中央ステアリング角度βに従って回転可能である。

フロントステアリングホイール１２，１６は、トランスミッション手段３６によって、ハンドルバー２０に運動学的に連結されている。トランスミッション手段３６は、横ステアリング角α１、α２と中央ステアリング角βの間の比によって定義されるトランスミッション比Ｔを形成する。

トランスミッション手段３６は、ステアリングバー４０を有する。ステアリングバー４０は、ハンドルバー２０に運動学的に連結されており、フロントステアリングホイール１２，１６を直接連結する。

実施形態によれば、トランスミッション手段３６は、２つの横ステアリングサポート４４，４８を有する。これら横ステアリングサポート４４，４８はそれぞれ、対応するフロントホイール１２，１６に運動学的に連結されており、そこでは、ステアリングバー４０が横ヒンジ５２，５６で横ステアリングサポート４４，４８に旋回可能に連結されている。

横ステアリングサポート４４，４８は、横ステアリング軸Ｌ１，Ｌ２を定義するヒンジを有する。

トランスミッション手段３６は少なくとも第１の連結ロッド６０を有する。第１の連結ロッド６０は、ステアリングバー４０の中央線Ｍをステアリングコラム３２に、中央ステアリング軸Ｃを中心に回転自在に連結する。

第１の連結ロッド６０は、中央ステアリング軸Ｃに垂直な平面上にある旋回軸Ｂ－Ｂを中心にハンドルバー２０と一体的に回転する第１のピボットヒンジ６４を介してヒンジされている。

換言すれば、第１の旋回ヒンジ６４は、一定の位置に無く、中央ステアリング軸Ｃを中心に中央ステアリング角βだけステアリングコラム３２と共に回転する。

実施形態によれば、第１のピボットヒンジ６４は、中央ステアリング軸Ｃに垂直な平面上に位置し且つ中央ステアリング軸Ｃから所定ピッチだけ離れて交差しない旋回軸Ｂ－Ｂを定義するような形状をしている。

さらなる実施形態によれば、第１のピボットヒンジ６４は、中央ステアリング軸Ｃに垂直な平面上に位置し且つ中央ステアリング軸Ｃに交差する旋回軸Ｂ－Ｂを定義するような形状を有する。

トランスミッション手段３６は、ステアリングバー４０と第１のピボットヒンジ６４との間で回転と相互移動できるように、第１の連結ロッド６０とステアリングバー４０との間に、連結方向Ｔ－Ｔに沿って、相対回転移動手段６８を有する。

例えば、回転移動手段６８は円筒ヒンジ７２を有する。円筒ヒンジ７２は円筒端部７４を有する。円筒端部は、第１の連結ロッド６０に一体化されており、連結方向Ｔ－Ｔに沿って傾斜した状態で、対応する形状の円筒キャビティ７６に挿入されて回転移動可能に連結されている。

例えば、円筒キャビティ７６は、ステアリングバー４０にヒンジ結合されたブッシング７８内に形成されている。

実施形態において、円筒ヒンジ７２には、円筒端部７４と円筒キャビティ７６との間の回転移動を促進するように構成されたベアリング８０が設けられている。

例えば、そのようなベアリング８０は、低摩擦係数のローラ及び/又はブッシュを有する。

特に、円筒ヒンジ７２は、ステアリングバー４０と第１の連結ロッド６０との間で、係合方向Ｔ－Ｔに平行な移動と、連結方向Ｔ－Ｔを中心とする回転を許可するものでなければならない。このような２つの自由度を有する運動学的連結は、円筒端部７４と円筒キャビティ７６との間の連結によって得られ、その円筒形状により、相対的回転が可能である。また、摺動により、それら２つの部品の間の相対的移動が可能となる。相対的な摺動および移動の量は、ホイールのステアリング構造、ローリング構造、及び揺れ構造に依存する。

ブッシング７８は、ステアリングバー４０に垂直な中央ヒンジ軸Ｘ－Ｘに沿ったステアリングバー４０の中心線Ｍに対してヒンジされている。

中央ステアリング軸Ｘ－Ｘは横ヒンジ軸Ｙ－Ｙに平行である。横ヒンジ軸Ｙ－Ｙは、ステアリングバー４０を横ステアリングサポート４４，４８に連結する横回転ヒンジ８４によって定義される。

好ましくは、回転移動手段６８は、連結方向Ｔ－Ｔが中央ヒンジ軸Ｘ－Ｘとの間に１５度から９０度の連結角８８を形成するように、形作られている。その角度範囲にの両端の値は含まれる。

実施形態によれば、連結角は１５度と３５度の間である。好ましくは、連結角８８は２５度に等しい。

特に、これらの角度の値により、例えば円筒端部７４と円筒キャビティ７６との間の回転移動手段６８の相対移動が数ミリメートルのオーダーに収まる。これにより、従来の方法に比べて、摩耗が著しく減少する。

ブッシング７８は、ステアリングバー４０を横断するように該ステアリングバー４０の中心線Ｍに形成された分岐部９２に挿入されている。

別の実施形態において、回転移動手段６８は第２の連結ロッド９６を有する。第２の連結ロッド９６は第１の端部９８と第２の端部１０４を有する。第１の端部９８は、第１のピボットヒンジ６４に平行な第２のピボットヒンジ１００によって、第１の連結ロッド６０にヒンジされている。第２の端部１０４は、ステアリングバー４０にヒンジされたブッシング７８にヒンジされている。

一つの実施形態において、フロントステアリングホイール１２，１６とハンドルバー２０の間のトランスミッション比Ｔは、ハンドルバー２０の中央ステアリング角βが変化すると、変化する。

一つの実施形態において、トランスミッション比Ｔは、ステアリング角βがゼロのとき、ハンドルバー２０の中央位置近傍で最大となり、前記中央位置に対するハンドルバー２０の回転が大きくなるにしたがって減少する。

可能性のある一つの実施形態によれば、トランスミッション比Ｔは、４０度よりも大きな中央ステアリング角βの場合、実質的に一定である。一つの実施形態によれば、横ステアリングサポート４４，４８は、互いに等しい横ステアリングアーム１０８，１１０を形成する。ここで、ステアリングバー４０は、横ステアリングアーム１０８，１１０に対して、より小さな長さの中央ステアリングアーム１１２を受けるような形状を有する。

横ステアリングアーム１０８，１１０は、横ステアリング軸Ｌ１，Ｌ２の間の距離及び対応する横ヒンジ５２，５６の間の距離だけ離れている。一方、中央ステアリングアーム１１２は、回転移動手段６８と中央ステアリング軸Ｃとの間の距離だけ離れている。この距離は、中央ステアリング軸に垂直な突出面上で測定した値である。

好ましくは、まっすぐなフロントステアリングホイール１２，１６の構造に関して、横ステアリングアーム１０８，１１０は中央ステアリングアーム１１２よりも大きい。

これにより、トランスミッション比Ｔは、中央ステアリング角βがゼロの場合、ハンドルバー２０の中央位置近傍で最大となり、中央位置に対するハンドルバー２０の回転が大きくなるにしたがって、小さくなる。

上述のように、モータビークル４は、傾斜しており、フロントシャーシ２６に関節接合された四辺形構造を有する。この四辺形構造は、一対の上下横部材１１７，１１８を有する。上下横部材１１７，１１８は、互いに平行な横ローリング軸Ｙ－Ｙを形成する横ローリングヒンジ１２２によって、縦部材１１９，１２０でそれぞれの端部に連結されている。

上下横部材１１７，１１８は、互いに平行な中央ローリング軸Ｗ－Ｗを形成する中央ローリングヒンジ１２４によって、フレーム２４の中央線でヒンジされている。

好ましくは、横ローリング軸Ｙ－Ｙと中央ローリング軸Ｗ－Ｗは互いに平行である。

図面から分かるように、本発明により、従来の問題が解消される。

特に、本発明により、長期間に亘って正確で且つ信頼性のある運転性能を有するステアリング用運動学的機構が得られる。

実際、上述の構成により、回転移動手段によって、正確にホイールを駆動できるとともに、大きなスライドが無くなる。

これにより、ステアリング機構の摩耗が減少する。

また、本発明により、球形連結の使用が無くなる又はその使用が制限され、ステアリング性が実際の部品形状に左右されなくなる。

さらに、本発明により、ホイールのスライドが制限される。すなわち、ステアリングによって与えられる理論上のステアリングと個々のホイールの実際のステアリングとの間の差が減少する。

さらにまた、本発明により、ステアリング、ローリング、及びサスペンションの圧縮動作と、それに起因するホイールとが最大限に分離される。

そのために、ステアリングバーは、一つの部材からなり、ステアリングホイールの近くの横端部から吊り下げられる。ビークルの垂直中央面に対するその運動は、第１と第２の連結ロッドを用いて、又は、スライド部材を有する円筒ヒンジ等の、第１連結ロッドと回転移動手段を用いて、達成される。

換言すると、第１の形態では、一定の長さを有する２つのセグメント（連結ロッド）が使用される。これらのセグメントは、一定の長さを有し、２つの可変角度（一つは、ステアリングコラムの連結に関し、他方はセグメント間に含まれるものである。）を有する。第２の形態では、可変長さを有する一つのセグメントだけが使用され（すなわち、円筒端部でスライドする）、それは可変角度によってステアリングコラムに連結される。

上述のように、ステアリング比を「１」に近づける運動学的機構を用いてステアリング比を変え、これにより、ゼロ近くの柔らかな運動学的機構に剛性を与えることができる。

特に、ダウンステアリングの場合、Ｕターンする際にハンドルバーを大きく回転することをなくすことが重要である。これは、人間工学的には好ましいことではなく、ビークルのコーティング/フェアリングに制約を課すものである。

動作上、ダウンステアリングの際にモータビークルの著しく改善された敏捷性を経験することが確認されており、ドライバはハンドルバーをホイールの回転角度と同じ角度にする必要が無くなる。

したがって、本発明によれば、高価で複雑な機構を用いることなく、ハンドルバーのステアリング比を自動的に且つ効率的に変えることができる。

本発明はまた、モータビークルのフロントフレームの重量化を防止する。

可変式ダウンステアリングによって、ハンドルバーを軽量化し、ステアリング角が大きくなるにしたがってステアリング比が「１」に近づく。

このようにステアリング比がゼロに近づくと、すなわち、ホイールが実質的にまっすぐなると、ステアリングホイールが軽くなり、それにより、ハンドルバーに大きな力を加える必要が無くなるので、回転な操作性が得られる。

さらに、中心位置に対するハンドルバーの角度が著しく大きくなると、ステアリング比の変化によってダウンステアリングが減少し、ハンドルバーとシャーシ部品及び/又はビークル構造体との緩衝が無くなる。

換言すると、ステアリング比が変化することによって、快適なステアリング操作が得られ、大きさに起因する問題が解消される。

また、ステアリング角が大きくなると、ダウンステアリングが自動的に減少するため、ステアリングが硬くなる。このように、カーブに入ると、ステアリングの感度と硬さが必要に応じて大きくなる。

本発明に係るモータビークルにより、ステアリング装置のコスト・重量・寸法を大きくすることなく、快適性とドライブ性が良くなる。

当業者は、特定の要求やその時々の要求に答えるために、上述した装置に変更や調整を加えることができ、そのような変更や調整は本発明の範囲に属するものである。

Claims (19)

1. 少なくとも一つのリアホイール（８）、左右のフロントステアリングホイール（１２，１６）、及びハンドルバー（２０）を備えており、
   前記左右のフロントステアリングホイール（１２，１６）はそれぞれ、左右のステアリング軸（Ｌ１，Ｌ２）を中心として左右のステアリング角（α１、α２）の回転が可能であり、
   前記ハンドルバー（２０）は、中央ステアリング軸（Ｃ）を定義するステアリングコラム（３２）を中心として中央ステアリング角（β）の回転が可能であり、
   前記左右のフロントステアリングホイール（１２，１６）は、トランスミッション手段（３６）によって前記ハンドルバー（２０）に運動学的に連結されており、
   前記トランスミッション手段（３６）は、左右のヒンジ（５２，５６）で、対応する前記左右のフロントステアリングホイール（１２，１６）に運動学的に連結された左右のステアリングサポート（４４，４８）に対して旋回するステアリングバー（４０）を有し、
   前記トランスミッション手段（３６）はさらに、
   前記ステアリングコラム（３２）に関連付けられた第１の旋回ヒンジ（６４）と、
   前記少なくとも一つのステアリングバー（４０）に関連付けられた第２の旋回ヒンジ（７８）と、
   前記第１の旋回ヒンジ（６４）と前記第２の旋回ヒンジ（７８）との間に配置された円筒ヒンジ（７２）とを有し、
   前記第１の旋回ヒンジ（６４）は、前記中央ステアリング軸（Ｃ）に垂直な第１のヒンジ軸（Ｂ－Ｂ）を有し、
   前記円筒ヒンジ（７２）は、前記第１のヒンジ軸（Ｂ－Ｂ）に垂直な第３のヒンジ軸（Ｔ－Ｔ）を有し、
   前記第２の旋回ヒンジは、前記第３のヒンジ軸（Ｔ－Ｔ）と斜めに交差する第２のヒンジ軸（Ｘ－Ｘ）を有し、
   前記トランスミッション手段（３６）は、前記ステアリングバー（４０）が前記第３のヒンジ軸（Ｔ－Ｔ）に沿って前記第１の旋回ヒンジ（６４）に対して接近及び離間し且つ前記第３のヒンジ軸（Ｔ－Ｔ）を中心に回転することを許可する回転移動手段（６８）を有する、モータビークル（４）。
   
2. 前記トランスミッション手段（３６）は、前記第１の旋回ヒンジ（６４）を介して前記ステアリングコラム（３２）に連結され且つ前記第３のヒンジ軸（Ｔ－Ｔ）に沿って延在する第１の連結ロッド（６０）を有し、
   前記回転移動手段（６８）は、前記第１の連結ロッド（６０）と前記ステアリングバー（４０）との間に設けられている、請求項１に記載のモータビークル（４）。
   
3. 前記回転移動手段（６８）は、前記第２のヒンジ軸（Ｘ－Ｘ）を中心に回転可能に前記ステアリングバー（４０）に連結されたブッシング（７８）を有し、
   前記ブッシング（７８）は、前記第２のヒンジ軸（Ｘ－Ｘ）と斜めに交差する前記第３のヒンジ軸（Ｔ－Ｔ）に沿って延在する円筒キャビティ（７６）を有し、
   前記第１の連結ロッド（６０）が前記円筒キャビティ（７６）に挿入されており、これにより、前記円筒キャビティ（７６）が前記第１の連結ロッド（６０）に沿って移動し且つ前記第１の連結ロッド（６０）の周りを回転できる、請求項２のモータビークル（４）。
   
4. 前記円筒ヒンジ（７２）は、前記円筒キャビティ（７６）に対する前記第１の連結ロッド（６０）の回転と移動を促進するように構成されたベアリング（８０）が設けられている、請求項３のモータビークル（４）。
   
5. 前記ブッシング（７８）は、前記ステアリングバー（４０）の中心線（Ｍ－Ｍ）の位置で、前記ステアリングバー（４０）に垂直な前記第２のヒンジ軸（Ｘ－Ｘ）の周りを回転するように、前記ステアリングバー（４０）にヒンジされている、請求項３又は４のモータビークル（４）。
   
6. 前記第２のヒンジ軸（Ｘ－Ｘ）は、前記ステアリングバー（４０）を前記左右のステアリングサポート（４４，４８）にそれぞれ連結する左右の回転ヒンジ（８４）によって形成された左右のローリング軸（Ｙ－Ｙ，Ｙ－Ｙ）に平行である、請求項５のモータビークル（４）。
   
7. 前記第３のヒンジ軸（Ｔ－Ｔ）が前記第２のヒンジ軸（Ｘ－Ｘ）との間に１５度から９０度の間の連結角（８８）を形成するように形作られている、請求項５又は６のモータビークル（４）。
   
8. 前記連結角（８８）が１５度から３５度である、請求項７のモータビークル（４）。
   
9. 前記連結角（８８）が２５度に等しい、請求項７又は８のモータビークル（４）。
   
10. 前記第２の旋回ヒンジ（７８）が、前記ステアリングバー（４０）と交差するように前記ステアリングバー（４０）の中心線（Ｍ－Ｍ）の位置に形成された分岐部（９２）に挿入されている、請求項３～９のいずれかのモータビークル（４）。
    
11. 前記第１の旋回ヒンジ（６４）は、前記中央ステアリング軸（Ｃ）に垂直な平面上に位置し且つ前記中央ステアリング軸（Ｃ）から離れて交差しない旋回軸（Ｂ－Ｂ）を定義するように形作られている、請求項２～１０のいずれかのモータビークル（４）。
    
12. 前記第１の旋回ヒンジ（６４）は、前記中央ステアリング軸（Ｃ）に垂直な平面上に位置し且つ前記中央ステアリング軸（Ｃ）に交差する旋回軸（Ｂ－Ｂ）を定義するように形作られている、請求項３～１０のいずれかのモータビークル（４）。
    
13. 前記回転移動手段（６８）は第２の連結ロッド（９６）を有し、
    前記第２の連結ロッド（９６）は、前記第１の旋回ヒンジ（６４）に平行な旋回ヒンジ（１００）によって前記第１の連結ロッド（６０）にヒンジされた第１の端部（９８）と、前記第２の旋回ヒンジ（７８）にヒンジされた第２の端部（１０４）を有する、請求項２～１２のいずれかのモータビークル（４）。
    
14. 前記左右のステアリングサポート（４４，４８）は、互いに等しい左右のステアリングアーム（１０８，１１０）を定義しており、
    前記ステアリングバー（４０）は、前記左右のステアリングアーム（１０８，１１０）よりも短い中央ステアリングアーム（１１２）を受けるような形状を有し、
    前記左右のステアリングアーム（１０８，１１０）は、前記左右のステアリング軸（Ｌ１，Ｌ２）とそれぞれに対応する前記左右のヒンジ（５２，５６）との間の距離として定義されており、
    前記中央ステアリングアーム（１１２）は、前記回転移動手段（６８）と前記中央ステアリング軸（Ｃ）との間の距離として定義される、請求項１～１３のいずれかのモータビークル（４）。
    
15. 前記左右のステアリングアーム（１０８，１１０）は、前記左右のフロントステアリングホイール（１２，１６）を真っ直ぐにした状態で、前記中央ステアリングアーム（１１２）よりも長さが大きい、請求項１４のモータビークル（４）。
    
    
16. 前記左右のフロントステアリングホイール（１２，１６）を前記ハンドルバー（２０）に連結する連結機構は、前記中央ステアリング角（β）が変化すると、前記中央ステアリングアーム（１１２）の長さが変化するように構成されている、請求項１４又は１５のモータビークル（４）。
    
17. 前記モータビークル（４）は、フロントシャーシ（２６）に、関節接合された四辺形構造を有し、
    前記四辺形構造は、互いに平行な左右のローリング軸（Ｙ－Ｙ）をそれぞれ定義する左右のローリングヒンジ（１２２）によって垂直部材（１１９，１２０）の端部に連結された上部部材（１１７）及び下部部材（１１８）を有する、請求項１～１６のいずれかのモータビークル（４）。
    
18. 前記上部部材（１１７）及び前記下部部材（１１８）は、互いに平行な中央ローリング軸（Ｗ－Ｗ）を形成する中央ローリングヒンジ（１２４）によって車両フレーム（２４）の中心線でヒンジされている、請求項１７のモータビークル（４）。
    
19. 前記左右のローリング軸（Ｙ－Ｙ）と前記中央ローリング軸（Ｗ－Ｗ）は互いに平行である、請求項１８のモータビークル（４）。

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