TWI600565B - For steering gear with two front wheel carrier - Google Patents

Description

用於具兩前輪載具之轉向機構

本創作係關於一種用於具兩前輪載具之轉向機構，尤指一種可控制載具之兩前輪轉向之轉向機構。

目前所見之機動載具均為前後輪之設置型態，然為不同的用途，即有一前輪、一後輪標準型態之機動載具，或適用於特殊地形之二前輪、二後輪之機動載具，然鑑於一前輪、一後輪之機動載具於暫停時，須以腳著地的方式來支撐，即有業者進一步開發出二前輪、一後輪之機動載具。

而上述屬二前輪之兩種型態之機動載具，與一前輪的機動載具，設計上最大的差別，在於載具轉向或傾時，其靈活性不如一前輪的機動載具，因此業者莫不致力於轉向機構及傾斜機構之研發，以期使兩前輪之機動載具控制更加順暢及靈活。

其中轉向機構設計上最大的考量，在兩前輪的連動性，若無法使兩前輪保持於特定的連動關係，勢必使載具難以操控，因此以往所見之轉向機構係於轉向桿前端樞設一轉向架座，轉向架座兩端分別樞設於兩側前輪的懸吊機構上端處，藉此使轉向桿、轉向機構、轉向架座及兩前輪保持於連動狀態，當控制轉向桿轉動時，即同時帶動兩前輪轉向。

惟，兩前輪除了藉由懸吊機構與轉向桿所傳動之各機構銜接外，兩前輪係分別與地面接觸，因此兩前輪分別與地面的關係，也會影響兩前輪機動載具之轉向，因此在轉向桿直接操控轉向機構時，若兩前輪與地面的相對狀況不同，而傳達不同的反作用力時，在傳統的轉向架座本身為剛性設計的情況下，會導致轉向桿難以靈活地控制轉向。

為此，即有業者研發出一種轉向機構，其係於轉向架座上設置一樞轉裝置，該樞轉裝置於轉向架座之中央處形成球狀孔，於球狀孔處配設一支撐桿，該支撐桿與轉向桿樞接，且支撐桿與球狀孔間係以球形面接觸，使轉向架座與支撐桿間形成正交的轉動軸線，藉以增加轉向角度以提升操控性，並能吸收衝擊力。

然前述之轉向機構，其轉向架座除了中央與支撐桿間呈萬向的樞接狀態外，轉向架座本身仍是剛性構件，並仍是以兩端分別與兩前輪懸吊機構樞接，因此，兩前輪分別傳達之反作用力，仍受限於轉向架座的剛性傳達，而無法適時地分別抵消，因此，並無法達到預期的功效。

鑑於現有轉向機構之問題，本創作者乃研發出本創作用於具兩前輪載具之轉向機構，本創作轉向機構之轉向架係為左右各一之設置，並以主樞接組件將左、右轉向架樞接呈連動狀態，而藉由主樞接組件與左、右轉向架之樞接座間之球面樞接關係，既可使轉向桿之轉向動作傳達至兩前輪處，可藉樞接處產生之些微變化，使轉向桿之操控不會受到影響，且當載具處於傾斜狀態時，此轉向機構不受載具之傾斜機構影響，仍可依循原操控之軌跡進行轉向，提供一實用之轉向機構。

因此，本創作之主要目的，係提供一種用於具兩輪前輪載具之轉向機構，其包含固設於載具轉向桿前端之一定位架，定位架端部設有前樞接組件，前樞接組件再以主樞接組件樞接左轉向架及右轉向架之樞接座而呈球面的樞接關係，另右轉向架外側端樞設右銜接架，右銜接架再與載具之右支撐桿上延伸之右銜接臂樞接，而左轉向架外側端樞設左銜接架，左銜接架再與載具之左支撐桿上延伸之左銜接臂樞接。

藉由上述之轉向架係由右轉向架及左轉向架以球面樞接關係之樞接座銜接，使轉向架整體不再呈現剛性之結構型態，因此可藉由二轉向架與主樞接組件間產生之些微變化，使轉向桿之操控更加靈活順暢。

前述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中主樞接組件包含有一與前樞接組件連動之主固定螺桿及鎖固於主固定螺桿端部之螺帽，主固定螺桿上穿設有主球形樞軸，另於左、右轉向架中之其一樞接座之端部，形成套設於主球形樞軸外之樞套件，樞套件內形成弧孔，而另一樞接座之端部之上、下各形成上樞套件及下樞套件，並套設於主固定螺桿上下端處。

藉由上述主樞接組件與左、右轉向架之樞接座的相對關係，使其相對的樞接座間形成靈活之樞接關係。

前述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中包含有樞套件之樞接座與對應之轉向架為分離式，其於轉向架端部套設一可自由轉動之螺帽，而樞套件相對端形成螺桿，使螺桿旋入螺帽內並藉旋轉螺帽調整該轉向架之長度。

藉由上述其中一轉向架之長度可調整之型態，即可依實際的使用狀況適時調整。

前述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中前樞組件包含有一前固定螺桿，前固定螺桿外並套設一球形樞軸並可穿過定位架，而以螺帽鎖固定位，於球形樞軸周緣套設一前轉座，前轉座並與主樞接組件之主固定螺桿連動。

藉由上述之前樞接組件，可使定位架與主樞接組件間保持於樞接連動之關係。

前述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中右轉向架外側形成前後方向延伸之套座，套座內套設一軸套，軸套前後端各設置一軸承，另右銜接架包含有一體之前叉片及後叉片，前叉片與後叉片分別位於二軸承之前後端，另一定位螺桿穿過後叉片、軸套及前叉片後，以螺帽鎖固定位；左轉向架外側形成前後方向延伸之套座，套座內套設一軸套，軸套前後端各設置一軸承，另左銜接架包含有一體之前叉片及後叉片，前叉片與後叉片分別位於二軸承之前後端，另一定位螺桿穿過後叉片、軸套及前叉片後，以螺帽鎖固定位。

藉由上述左、右轉向架分別與左、右銜接架間之樞接結構，使轉向機構的連動關係更加穩定。

前述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中右銜接架外側形成上下延伸之中空套筒，套筒上下各設置一軸承，另載具之右支撐桿之右銜接臂對應形成具中孔之銜座，一固定螺桿自上端依序穿入軸承、套筒、軸承及銜接座，以螺帽鎖固定位；左銜接架外側形成上下延伸之中空套筒，套筒上下各設置一軸承，另載具之左支撐桿之左銜接臂對應形成具中孔之銜座，一固定螺桿自上端依序穿入軸承、套筒、軸承及銜接座，以螺帽鎖固定位。

藉由上述左、右銜接架分別與左、右銜接臂間之樞接結構，使轉向機構的連動關係更加穩定。

請參看圖1所示，本創作之轉向機構10係設置於機動載具20之轉向桿21前端處，而於轉向桿21之兩側各設有一支撐桿，若以騎乘者乘坐於座椅上朝向轉向桿21之方向來定義，即分別設有右支撐桿22及左支撐桿23，本創作之轉向機構10即設置於轉向桿21、右支撐桿22及左支撐桿23之間，本創作主要係於載具轉向桿21前端延伸之定位架24端部設有前樞接組件，前樞接組件再以主樞接組件樞接左轉向架及右轉向架之樞接座而呈球面的樞接關係，而形成與現有技術有顯著差異之轉向機構。

請配合參看圖1及圖2所示，於轉向桿21前端固設之定位架24端部係往上延伸，請同時配合參看圖3，於定位架24端部即設有前樞接組件30，該前樞接組件30包含有一前固定螺桿31，前固定螺桿31穿過一球形樞軸32及定位架24上預留之穿孔241後，以螺帽33鎖固定位，另於球形樞軸32周圍另套設一前轉座34，前轉座34即可依循球形樞軸32而轉動，而於前轉座34上端另設置一主樞接組件40，主樞接組件40包含有一往上延伸之主固定螺桿41，該主固定螺桿41係與前轉座34連動，主固定螺桿41上穿設有主球形樞軸42、右轉向架43之右樞接座44、左轉向架45之左樞接座46，而後於上端藉由螺帽411鎖固定位，使主固定螺桿41、主球形樞軸42、右樞接座44及左樞接座46間呈特定的樞接關係，但右樞接座44與左樞接座46之結構為可相互置換，均可與其他構件保持特定的樞接關係。

先以圖1至圖3所示之型態說明，主球形樞軸42係套設於主固定螺桿41上，另於左樞接座46對應主球形樞軸42處套設樞套件461，樞套件461內形成弧孔462，使樞套件461可依循著主球形樞軸42而轉動，另右樞接座44上、下各形成上樞套件441及下樞套件442，內部均形成穿孔，於主固定螺桿41穿入各構件後，上樞套件441係位於主球形樞軸42之上端處，下樞套件442位於主球形樞軸42之下端處，故以圖3來說明，主固定螺桿41係由下往上依序穿過下樞套件442、已套設樞套件461之主球形樞軸42、上樞套件441後，再以螺帽411鎖固定位，此時，右轉向架43之右樞接座44即以主固定螺桿41為中心得以轉動，左轉向架45之左樞接座46則以主球形樞軸42為中心而得以轉動，且更進一步因左樞接座46係以樞套件461之弧孔462與主球形樞軸42接觸，故使左轉向架45具有特定的擺動角度。

故本創作左、右之轉向架各以對應之樞接座相銜接，圖上所示之右轉向架43之右樞接座44係以上樞接套件441及下樞接套件442與主樞接組件40之主固定螺桿41樞接，左轉向架45之左樞接座46則以樞套件461與套設固定螺桿41上之主球形樞軸42樞接，形成本創作第一種型式之主樞接組件40，另也可為右轉向架43與左轉向架45間之樞接結構為相互替換之型態，即於右轉向架之樞接座設有樞套件，而左轉向架之樞接座則設置上樞接套件及下樞接套件，並以與第一種型式相同的樞接關係，形成另種型式之主樞接組件。

且為使轉向機構可依實際之使用狀況而適當調整轉向架之長度，本創作並進一步將其中一轉向架設置呈可調式之型態，主要是設置於有樞套件之轉向架上，如圖上所示，係設置於左轉向架45上，左轉向架45與樞套件461為分離式之型態，於左轉向架45端部套設一可自由轉動之螺帽47，而於樞套件461相對端形成圖上未表示之螺桿，藉由旋動螺帽47，即可改變左轉向架45與樞套件461間之相對關係，以略調整左轉向架45之長度。

另於右轉向架43之外側樞設一右銜接架50，如圖4所示，於左轉向架45之外側樞設一左銜接架60，如圖5所示，因右轉向架43與右銜接架50之銜接方式，與左轉向架45與左銜接架60之銜接方式相同，故以圖4所示之右轉向架43與右銜接架50間之結構說明之，其中，右轉向架43外側形成前後方向延伸之套座431，套座431內套設一軸套432，並於軸套432前後端各設置一軸承433、434，另右銜接架50包含有一體之前叉片51及後叉片52，使前叉片51與後叉片52分別位軸承433的前端及軸承434之後端處，之後將定位螺桿53穿過後叉片52、軸套432及前叉片51，再以螺帽531將定位螺桿53鎖固定位，即可使右轉向架43與右銜接架50間可相互樞轉。

復請配合參看圖1及圖2所示，於右支撐桿22外側邊延伸出右銜接臂221，右銜接臂221與右銜接架50並呈樞接狀態，如圖6所示，而於左支撐桿23外側邊延伸出左銜接臂231，左銜接臂231與左銜接架60並呈樞接狀態，如圖7所示，因右銜接架50與右銜接臂221之樞接方式，與左銜接架60與左銜接臂231之樞接方式相同，故以圖6所示，右銜接架50與右銜接臂221之樞接方式說明之，其中，右銜接架50外側形成上下延伸之中空套筒54，套筒54內設有一軸套55，而於套筒54上下各設置一軸承541、542，另右銜接臂221對應形成具中孔之銜接座222，可將固定螺桿56自上端依序穿入軸承541、套筒54、軸承542及銜接座222，再以螺帽561將固定螺桿56鎖固定位，即使右銜接架50外側與右銜接臂221呈樞接狀態；另請參看圖8所示，右支撐桿22與左支撐桿23底端分別藉由右懸吊機構70及左懸吊機構80來銜接右前輪及左前輪。

故本創作之轉向機構於與轉向桿連動之定位架上，請配合參看圖1及圖2所示，藉由主樞接組件40銜接右轉向架43及左轉向架45，而右轉向架43與左轉向架45間又以對應之樞接座來樞接，因此整個轉向機構非呈剛性，兩側之轉向架間藉由主樞接組件40與兩側樞接座之樞接為球面的套接關係，而存在些微的作動餘隙度，因此，縱使兩側轉向架分別以銜接架，而與兩側支撐桿上所延伸之銜接臂樞設呈連動狀態，如圖8所示，但當旋轉轉向桿21而藉由轉向機構帶動右前輪71及左前輪81轉向時，如圖9及圖10所示，縱使右前輪71及左輪81因與地面的相對狀況不同，而傳達不同的反作用力時，傳達至主樞接組件40與右樞接座44、左樞接座46之樞接處，即可藉由二樞接座間之作動餘隙度而達到平衡，使轉向桿之操控靈活性不會受到影響。

且因本創作之轉向機構非剛性之型態，故當機動載具處於傾斜狀態時，如圖11所示，本創作之轉向機構10不受機動載具之傾斜機構90影響，仍可依循原操控之軌跡進行轉向。

因此，本創作之轉向機構將原剛性之轉向架以樞接型態之左轉向架及右轉向架來取代，藉由各樞接點之銜接關係，仍將轉向桿所傳達的轉向動作，正確地傳達至兩前輪處，故藉由兩側轉向架間之樞接處所產生之些微變化，而使轉向桿之操控不會受到影響，提供一更符合所需之轉向機構。

10轉向機構 20機動載具                                    21轉向桿 22右支撐桿                                    221右銜接臂 222右銜接座                                  23左支撐桿 231左銜接臂                                  24定位架 241穿孔                                         30前樞接組件 31前固定螺桿                                32球形樞軸 33螺帽                                           34前轉座 40主樞接組件                                41主固定螺桿 411螺帽                                         42主球形樞軸 43右轉向架                                    431套座 432軸套                                         433軸承 434軸承                                         44右樞接座 441上樞套件                                  442下樞套件 45左轉向架                                    46左樞接座 461樞套件                                     462弧孔 47螺帽                                           50右銜接架 51前叉片                                       52後叉片 53定位螺桿                                    531螺帽 54套筒                                           541軸承 542軸承                                         55軸套 56固定螺桿                                    561螺帽 60左銜接架 70右懸吊機構                                71右前輪 80左懸吊機構                                81左前輪 90傾斜機構

圖1係本創作轉向機構設置於機動載具轉向桿上之前視示意圖。

圖2係本創作轉向機構設置於機動載具轉向桿上之俯視示意圖。

圖3係本創作轉向機構設置於機動載具轉向桿上之側視剖面圖。

圖4係本創作轉向機構右第一樞轉組件之局部剖面圖。

圖5係本創作轉向機構左第一樞轉組件之局部剖面圖。

圖6係本創作轉向機構右第二樞轉組件之局部剖面圖。

圖7係本創作轉向機構左第二樞轉組件之局部剖面圖。

圖8係本創作轉向機構與兩前輪之避震機構銜接之前視示意圖。

圖9係本創作轉向機構與兩前輪之避震機構銜接並進行轉向之前視示意圖。

圖10係本創作轉向機構裝設機動載具上並進行轉向之前視示意圖。

圖11係本創作轉向機構裝設於機動載具上並同時進行傾斜及轉向之前視示意圖。

10轉向機構 20機動載具                                    21轉向桿 22右支撐桿                                    221右銜接臂 23左支撐桿                                    231左銜接臂 24定位架                                       40主樞接組件  43右轉向架                                    44右樞接座 441上樞套件                                  442下樞套件 45左轉向架                                    46左樞接座 461樞套件                                     47螺帽 50右銜接架                                    60左銜接架

Claims (9)

1. 一種用於具兩前輪載具之轉向機構，其包含固設於載具轉向桿前端之一定位架，定位架端部設有前樞接組件，前樞接組件再以主樞接組件樞接左轉向架及右轉向架之樞接座而呈球面的樞接關係，另右轉向架外側端樞設右銜接架，右銜接架再與載具之右支撐桿上延伸之右銜接臂樞接，而左轉向架外側端樞設左銜接架，左銜接架再與載具之左支撐桿上延伸之左銜接臂樞接，主樞接組件包含有一與前樞接組件連動之主固定螺桿及鎖固於主固定螺桿端部之螺帽，主固定螺桿上穿設有主球形樞軸，另於左、右轉向架中之其一樞接座之端部，形成套設於主球形樞軸外之樞套件，樞套件內形成弧孔，而另一樞接座之端部之上、下各形成上樞套件及下樞套件，並套設於主固定螺桿上下端處。
2. 如請求項1所述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中包含有樞套件之樞接座係位於左轉向架端部處，包含有上樞套件及下樞套件之樞接座係位於右轉向架端部處。
3. 如請求項1所述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中包含有樞套件之樞接座係位於右轉向架端部處，包含有上樞套件及下樞套件之樞接座係位於左轉向架端部處。
4. 如請求項1至3中任一項所述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中包含有樞套件之樞接座與對應之轉向架為分離式，其於轉向架端部套設一可自由轉動之螺帽，而樞套件相對端形成螺桿，使螺桿旋入螺帽內並藉旋轉螺帽調整該轉向架之長度。
5. 如請求項1至3中任一項所述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中前樞接組件包含有一前固定螺桿，前固定螺桿外並套設一球形樞軸並可穿過 定位架，而以螺帽鎖固定位，於球形樞軸周緣套設一前轉座，前轉座並與主樞接組件之主固定螺桿連動。
6. 如請求項4所述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中前樞接組件包含有一前固定螺桿，前固定螺桿外並套設一球形樞軸並可穿過定位架，而以螺帽鎖固定位，於球形樞軸周緣套設一前轉座，前轉座並與主樞接組件之主固定螺桿連動。
7. 如請求項1至3中任一項所述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中右轉向架外側形成前後方向延伸之套座，套座內套設一軸套，軸套前後端各設置一軸承，另右銜接架包含有一體之前叉片及後叉片，前叉片與後叉片分別位於二軸承之前後端，另一定位螺桿穿過後叉片、軸套及前叉片後，以螺帽鎖固定位；左轉向架外側形成前後方向延伸之套座，套座內套設一軸套，軸套前後端各設置一軸承，另左銜接架包含有一體之前叉片及後叉片，前叉片與後叉片分別位於二軸承之前後端，另一定位螺桿穿過後叉片、軸套及前叉片後，以螺帽鎖固定位。
8. 如請求項4所述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中右轉向架外側形成前後方向延伸之套座，套座內套設一軸套，軸套前後端各設置一軸承，另右銜接架包含有一體之前叉片及後叉片，前叉片與後叉片分別位於二軸承之前後端，另一定位螺桿穿過後叉片、軸套及前叉片後，以螺帽鎖固定位；左轉向架外側形成前後方向延伸之套座，套座內套設一軸套，軸套前後端各設置一軸承，另左銜接架包含有一體之前叉片及後叉片，前叉片與後叉片分別位於二軸承之前後端，另一定位螺桿穿過後叉片、軸套及前叉片後，以螺帽鎖固定位。
9. 如請求項1至3中任一項所述用於具兩前輪載具之轉向機構，其中右銜接架外側形成上下延伸之中空套筒，套筒上下各設置一軸承，另載具之右支撐桿之右銜接臂對應形成具中孔之銜接座，一固定螺桿自上端依序穿入軸承、套筒、軸承及銜接座，以螺帽鎖固定位；左銜接架外側形成上下延伸之中空套筒，套筒上下各設置一軸承，另載具之左支撐桿之左銜接臂對應形成具中孔之銜接座，一固定螺桿自上端依序穿入軸承、套筒、軸承及銜接座，以螺帽鎖固定位。