JPH0224378Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は車両における前後輪の操舵装置に関す
る。

（従来の技術） 車両の４輪操舵方式の一つとして、ハンドルと
連動して揺動するレバーを車体前部に配設すると
ともに、左右の後輪用タイロツドを連結支持する
アームを中間部で枢支し、このアームの一半部と
レバーとをリンクで連結したものは知られてい
る。これによれば、ハンドルの操舵操作で後輪を
前輪と逆方向へ転舵することが可能となり、小さ
な旋回半径が得られて車両のとりまわし性が良好
になる。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、ハンドルの小操舵角操作でも後輪が
前輪と逆方向に転舵されてしまう、いわゆる線形
特性をもつた操舵方式のため、一般の走行、特に
直進付近におけるハンドル応答がシヤープである
がために直進維持操作が難しくなつてしまう。

従つて本考案の目的は、前記操舵方式に若干の
工夫を施すことにより後輪転舵特性の非線形化を
実現し、ハンドルの小操舵角操作では前輪と同方
向へ若干転舵することを可能にし、ハンドルの大
操舵角操作では後輪を前輪と逆方向へ比較的大き
く転舵させて小さな旋回半径を得ることができる
とともに、車両を左右方向へ平行移動させて幅寄
せ等を容易に行うことをできるようにした前後輪
の操舵装置を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成すべく本考案は、車体前部に配
設されてハンドルと連動して揺動するレバー４１
と、中間部で枢支されて左右の後輪用タイロツド
を連結支持するアーム４７の一半部とをリンク５
１で連結して成る前後輪の操舵装置において、レ
バー４１またはアーム４７の一方とリンク５１と
をクランク軸５３にて連結し、このクランク軸５
３をレバー４１またはアーム４７の一方とリンク
５１とに夫々回転自在に支承して、このクランク
軸５３の操舵入力側の軸部５４にピニオン５６を
一体的に設けるとともに、このピニオン５６と噛
合すべく軸心をレバー４１またはアーム４７の枢
支点としたエキスターナルギヤ５７またはインタ
ーナルギヤ１５７を車体側に固定して設け、且つ
平面視においてクランク軸５３の操舵出力側の軸
部５５の軸心をピニオン５６の基準ピツチ円の外
方に位置させたことを特徴とする。

具体的には、前輪１１及び後輪１２がともに直
進方向を向いている操舵中立状態における初期設
定を下記またはのように行う。

エキスターナルギヤ５７を採用した場合、当
該エキスターナルギヤ５７及びピニオン５６の
軸心間を結ぶ直線上にクランク軸５３の操舵出
力側の軸部５５の軸心を一致させる。

インターナルギヤ１５７を採用した場合、当
該インターナルギヤ１５７及びクランク軸５３
の操舵出力側の軸部５５の軸心間を結ぶ直線上
にピニオン５６の軸心を一致させる。

（実施例） 以下に添付図面を基に実施例を詳述する。

第１図は乗用作業機の破断側面図、第２図は操
舵系の平面図で、実施例では前後輪の操舵装置を
農耕用トラクタ等の乗用作業機１に装備する。

乗用作業機１は、フレーム２の前部にクランク
軸４を縦置としたエンジン３を搭載し、フレーム
２の後部にはミツシヨンケース５を配置し、ミツ
シヨン入力軸６とクランク軸４とを推進軸８で連
結し、車体後部上にはシート９を載置し、車体の
前後左右には同径なる前輪１１，１１と後部１
２，１２を備え、斯かる作業車両はハンドル３１
の操作で前後輪操舵が行え、且つ４輪駆動が可能
である。

即ちミツシヨンケース５の両側方にはリダクシ
ヨンケース１３，１３が配設され、その入力軸と
ミツシヨンケース５内に設けられたデフの出力軸
とを連動連結し、リダクシヨン出力軸１４，１４
に後輪１２，１２を装着する。そしてエンジン３
下方にはデフケース１５が配設され、デフ入力軸
１６とミツシヨン出力軸７とを推進軸１７で連結
し、更にデフケース１５の両側方にはリダクシヨ
ンケース１８，１８が配設され、その入力軸とデ
フ出力軸とを連動連結し、リダクシヨン出力軸１
９，１９に前輪１１，１１を装着する。斯くして
４輪駆動系が構成される。

４輪操舵系は以下の如く構成する。

先ず前輪１１，１１を軸承したリダクシヨンケ
ース１８，１８をキングピン２１，２１回りに揺
動可能とし、後方へ延びるナツクルアーム２２，
２２を設け、ナツクルアーム２２，２２にタイロ
ツド２３，２３を玉継手２４，２４にて連結す
る。また後輪１２，１２を軸承したリダクシヨン
ケース１３，１３もキングピン２６，２６回りに
揺動可能とし、内側方へ延びるナツクルアーム２
７，２７を設け、ナツクルアーム２７，２７にタ
イロツド２８，２８を玉継手２９，２９にて連結
する。

そしてハンドル３１のステアリング軸３２が縦
通するハンドルコラム３３の下部にギヤボツクス
３４を設け、このギヤボツクス３４をエンジン３
後方に配設する。ギヤボツクス３４内の前部には
ステアリング軸３２と連通して回転するピニオン
３５を配置し、このピニオン３５と噛合するセク
タギヤ３６を設け、セクタギヤ３６と一体化した
支軸３７をギヤボツクス３４下方に垂下突出させ
る。この支軸３７の突出部にレバー４１を一体化
して設ける。

このレバー４１は平面ほぼベルクランク型を成
し、中間部の角部で支軸３７に固着され、前方へ
延びる一半部４２の先部左右に前輪用タイロツド
２３，２３の内端部を玉継手４５，４５にて連結
支持する。またレバー４１の側部後方へ延びる他
半部４３の先部には側面コ字形部４４を起設す
る。

一方、ミツシヨンケース５の前方のフレーム２
上に支軸４６を起設し、この支軸４６に平面ほぼ
ベルクランク型のアーム４７を中間部の角部で揺
動自在に枢支し、このアーム４７の両側部前方へ
延びる先部に後輪用タイロツド２８，２８の内端
部を玉継手４９，４９にて連結支持する。

以上において、レバー４１の支軸３７及びアー
ム４７の支軸４６をともに車体の車巾中心線上に
配置し、アーム４７の右半部の先端には突出部４
８を設ける。

そしてこのアーム突出部４８にリンケージリン
グ５１をピン５２にて枢着連結する。

更に第３図及び第４図にも示すようにレバー４
１のコ字形部４４とリンク５１前端部とをクラン
ク軸５３にて連結する。即ちクランク軸５３は軸
心を偏心ｅさせた上下のクランクピン５４，５５
を一体形成して成り、下部のクランクピン５５で
リンク５１前端部を枢支し、斯くしてリンク５１
を車体の車巾中心線と交差させる一方、上部のク
ランクピン５４をコ字形部４４に縦通支承し、こ
のコ字形部４４内に臨むクランクピン５４の中間
部にはピニオン５６を一体に備える。

斯かるピニオン５６が噛合するエキスターナル
ギヤ５７をギヤボツクス３４下面に固定する。こ
のエキスターナルギヤ５７は軸心を支軸３７の軸
心と一致させたセクタギヤ型のサンギヤを成し、
このサンギヤ５７をギヤボツクス３４下面にボル
ト５８…にて固定する。従つてピニオン５６はサ
ンギヤ５７外周を回転するプラネタリピニオンを
成す。

以上の遊星歯車機構５６，５７とクランク軸５
３の初期設定を以下の如く行う。

先ず操舵中立状態におけるサンギヤ５７の中心
点（O₁）とプラネタリピニオン５６の中心点
（O₂）とを結ぶ直線上にリンク５１とのジヨイン
トピン５５の中心点（Ｐ）を一致させる。即ち線
図的に示した第５図の如く初期設定する。図中
（R₁）はサンギヤ５７の基準ピツチ円半径、（R₂）
はピニオン５６の基準ピツチ円半径で、（R₃）は
ピニオン５６に対するジヨイントピン５５の偏心
量であり、（α）は中立位置からのレバー４１の
回動角である。

そして（O₁）点で交わる直交座標系をとれば
第６図の如くで、外転サイクロイドの条件より R₁α＝R₂θ ∴ θ＝（R₁／R₂）α …(i) 従つて（O₂）点の座標は x₁＝（R₁＋R₂）cosα …(ii) y₁＝（R₁＋R₂）sinα …(iii) 次に（O₂）点に対する（Ｐ）点の相対座標を
求める。

先ずR₃＝R₂、即ちピニオン５６の基準ピツチ
円上に（Ｐ）点を一致させた場合は、第７図から
明らかな如く Ｘ＝−R₂cos（α＋θ） …(iv) Ｙ＝−R₂sin（α＋θ） …(v) そして（O₁）点に対する（Ｐ）点の座標は ｘ＝x₁＋Ｘ、ｙ＝y₁＋Ｙで表されるから ｘ＝（R₁＋R₂）cosα−R₂cos（α＋θ） ｙ＝（R₁＋R₂）sinα−R₂sin（α＋θ） これに(i)式を代入して ｘ＝（R₁＋R₂）cosα−R₂cos ｛（R₁＋R₂／R₂）α｝ …(vi) ｙ＝（R₁＋R₂）sinα−R₂sin ｛（R₁＋R₂／R₂）α｝ …(vii) 以上により、(vii)式のｙの値がほぼレバー４１の
回動角（α）におけるジヨイントピン５５のコン
トロールストロークとなる。

尚、ピニオン５６の基準ピツチ円上に（Ｐ）点
を一致させない場合、即ちジヨイントピン５５の
中心点を（P′）点とした場合は、前記の(iv)，(v)，
(vi)，(vii)式は下記の如くなる。

Ｘ＝−R₃cos（α＋θ） …（） Ｙ＝−R₃sin（α＋θ） …（） ｘ＝（R₁＋R₂）cosα−R₃cos ｛（R₁＋R₂／R₂）α｝ …（） ｙ＝（R₁＋R₂）sinα−R₃sin ｛（R₁＋R₂／R₂）α｝ …（） そしてジヨイントピン５５の中心点（Ｐ）若し
くは（P′）の軌跡を表せば第８図の如くである。
ここでR₁＝76.5、R₂＝12であり、R₃＝17の場合
は軌跡(A)、R₃＝12の場合は軌跡(B)、R₃＝８の場
合は軌跡(C)を描く。

更に各軌跡に対応する後輪１２，１２の転舵特
性を表せば第９図の如くである。ここでレバー４
１の使用角度は±38.5゜とし、線形特性（Ｌ）は
従来の特性を示し、また領域イ，ロは前後輪の逆
位相操舵を、領域ハ，ニは同位相操舵を表す。

斯かる特性図から明らかなようにR₃＞R₂、即
ちジヨイントピン５５の中心をピニオン５６の基
準ピツチ円の外方に設定した場合、つまり中心点
（P′）の場合は、ハンドル３１の小操舵角範囲で
後輪１２，１２を前輪１１，１１と同方向へ若干
転舵することが可能となり、車両を斜め左右方向
へ移動させることができ、幅寄せ等を容易に行う
ことができる。

従つて乗用作業機１において、ロータリー作業
機等を装着して農耕作業を行う場合に、畔際や段
差のきつい箇所で幅寄せを行いながら耕耘性を高
めることができる。

このように本考案では、操舵出力側の軸部を成
すジヨイントピン５５の中心をピニオン５６の基
準ピツチ円の外方に位置させて構成する。

一方、R₃≦R₂、即ちジヨイントピン５５の中
心をピニオン５６の基準ピツチ円を含みその内方
に設定した場合、つまり中心点（Ｐ）の場合は、
ハンドル３１の小操舵角範囲では後輪１２，１２
を殆ど転舵することがなく、通常の前輪操舵車両
と同等の直進維持が行えることとなる。

そして何れの場合にもハンドル３１の大操舵角
範囲では後輪１２，１２を前輪１１，１１と逆方
向へ大きな転舵することができるので、小さな旋
回半径が得られ、車両のとりまわし性は良好なも
のとなる。

以上は外転サイクロイドを説明したが、次に内
転サイクロイドを説明する。

本実施例では第１０図及び第１１図に示すよう
にピニオン５６が噛合するインターナルギヤ１５
７をギヤボツクス３４下面に固定する。このイン
ターナルギヤ１５７は軸心を支軸３７の軸心と一
致させた円弧状のリングギヤを成し、このインタ
ーナルギヤ１５７をギヤボツクス３４下面にボル
ト１５８…にて固定する。従つてピニオン５６は
インターナルギヤ１５７内周を回転するプラネタ
リピニオンを成す。

以上の遊星歯車機構５６，１５７とクランク軸
５３の初期設定は、操舵中立状態におけるインタ
ーナルギヤ１５７の中心点（O₁）とリンク５１
のジヨイントピン５５の中心点（Ｐ）とを結ぶ直
線上にプラネタリピニオン５６の中心点（O₂）
を一致させて行う。

また第１２図にも示す如くエキスターナルギヤ
５７の基準ピツチ円半径を（R₁）とする以外は
前記と同様であり、斯かる内転サイクロイド方式
によつても前記の各条件式が成立する。

そしてジヨイントピン５５の中心点の軌跡を第
１３図、その各軌跡に対応する後輪１２，１２の
転舵特性を第１４図に示す。ここでR₁＝88.5であ
り、軌跡及び特性の(A)はR₂＝12、R₃＝17の場合、
(B)はR₂＝R₃＝12の場合、(C)はR₂＝12、R₃＝８の
場合で、また(D)はR₂＝R₃＝８の場合である。

このように内転サイクロイド方式によつても前
述の外転サイクロイド方式と同様の効果が得られ
ることが判る。

ところで、以上の実施例ではレバー４１とリン
ク５１との連結部にクランク軸５３と遊星歯車機
構５６，５７，１５７を構成したが、リンク５１
とアーム４７との連結部に同様に構成しても良
い。その場合においては、クランク軸の操舵入力
側、即ちリンク５１とのクランクピンと車体側と
に遊星歯車機構を構成する。

尚、以上の前後輪の操舵装置は作業車両のみな
らず、乗用車等の一般車両にも適用されること勿
論である。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、車体前部に配設
されてハンドルと連動して揺動するレバーと、中
間部で枢支されて左右の後輪用タイロツドを連結
支持するアームの一半部とをリンクで連結して成
る前後輪の操舵装置において、レバーまたはアー
ムの一方とリンクとをクランク軸で連結するとと
もに、このクランク軸をレバーまたはアームの一
方とリンクとに夫々回転自在に支承して、このク
ランク軸の操舵入力側の軸部と車体側とに遊星歯
車機構を構成したため、比較的簡単な構造で後輪
転舵特性の非線形化を実現できる。

そして特にクランク軸の操舵入力側の軸部にピ
ニオンを一体的に設け、このピニオンと噛合すべ
く軸心をレバーまたはアームの枢支点としたエキ
スターナルギヤまたはインターナルギヤを車体側
に固定して設け、更に平面視においてクランク軸
の操舵出力側の軸部の軸心をピニオンの基準ピツ
チ円の外方に位置させたため、レバーまたはアー
ムの一方とともに旋回するクランク軸に一体的に
設けられ、固定のエキスターナルギヤまたはイン
ターナルギヤに噛合するピニオンの回転に応じ
て、ハンドルの小操舵角操作では後輪と前輪と同
方向へ若干転舵することができる一方、ハンドル
の大操舵角操作では後輪を前輪と逆方向へ比較的
大きく転舵することができるので、小さな旋回半
径が得られて車両のとりまわし性が良好になると
ともに、車両を斜め左右方向へ移動させて幅寄せ
等を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は乗用作業機の破断側面図、第２図は操
舵系の平面図、第３図は要部拡大側面図、第４図
は同平面図、第５図は線図的に示した要部平面
図、第６図はエキスターナルギヤの中心点に対す
るジヨイントピンの中心点の座標を示す線図、第
７図はピニオンの中心点に対するジヨイントピン
の中心点の相対座標を示す線図、第８図は外転サ
イクロイドによる軌跡図、第９図はその後輪転舵
特性図、第１０図は第２実施例を示す要部拡大側
面図、第１１図は同平面図、第１２図は線図的に
示した要部平面図、第１３図は内転サイクロイド
による軌跡図、第１４図はその後輪転舵特性図で
ある。 尚、図面中１１は前輪、１２は後輪、２３は前
輪用タイロツド、２８は後輪用タイロツド、３１
はハンドル、３４はギヤボツクス、３５はピニオ
ン、３６はセクタギヤ、３７は支軸、４１はレバ
ー、４６は支軸、４７はアーム、５１はリンク、
５３はクランク軸、５４は操舵入力側の軸部、５
５は操舵出力側の軸部たるジヨイントピン、５６
はプラネタリピニオン、５７はエキスターナルギ
ヤ、１５７はインターナルギヤである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ハンドルと連動して揺動するレバーを車体前
   部に配設し、左右の後輪用タイロツドを連結支
   持するアームを中間部で枢支し、該アームの一
   半部と前記レバーとをリンクで連結し、ハンド
   ルの操舵操作により前輪とともに後輪も転舵す
   るようにした車両の操舵装置において、前記レ
   バーまたはアームの一方とリンクとをクランク
   軸にて連結し、且つ該クランク軸を前記レバー
   またはアームの一方とリンクとに夫々回転自在
   に支承するとともに、該クランク軸の操舵入力
   側の軸部にピニオンを一体的に設け、該ピニオ
   ンと噛合すべく軸心をレバーまたはアームの枢
   支点としたエキスターナルギヤまたはインター
   ナルギヤを車体側に固定して設け、更に平面視
   において前記クランク軸の操舵出力側の軸部の
   軸心を前記ピニオンの基準ピツチ円の外方に位
   置させたことを特徴とする前後輪の操舵装置。 (2) 前記前輪及び後輪がともに直進方向を向いて
   いる操舵中立状態において、前記ピニオンと、
   エキスターナルギヤまたはインターナルギヤ
   と、クランク軸の操舵出力側の軸部との各軸心
   の位置関係を下記またはのように初期設定
   して成る実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   前後輪の操舵装置。 ピニオン及びエキスターナルギヤの軸心間
   を結ぶ直線上にクランク軸の操舵出力側の軸
   部の軸心を一致させる。 クランク軸の操舵出力側の軸部及びインタ
   ーナルギヤの軸心間を結ぶ直線上にピニオン
   の軸心を一致させる。