JP4815970B2 - 小型電動車両のステアリング構造 - Google Patents

Description

本発明は、特に高齢者や足の不自由な人の利用に供する四輪の小型電動車両に用いて好適なステアリング構造に関する。

小型電動車両は自操用ハンドル型車椅子に分類されるもので、高齢者等の足代わりになるものとして極めて利用価値が高い。かかる小型電動車両の基本構成において、たとえば車体後部に乗員が着座するシートが設置され、その前方には乗員が足を載せるためのフロアが設けられ、さらにその前方に前輪を操舵するためのステアリングシャフトが立設される。ステアリングシャフトの上端にはハンドルが取り付けられ、乗員はシートに着座して該ハンドルを操作するようになっている。

この種の小型電動車両において、ハンドル操作を車輪に伝達するステアリングシステムの基本構造は、ステアリングシャフトの一端がタイロッドアームと固定され、タイロッドアームは左右対称に配設されるタイロッドの一端と連結し、タイロッドの他端がナックルアームを介し車輪と連結される。また、ステアリングシャフトの他端にはハンドルが固定される。このように構成することで、運転者のハンドル操作を回転運動として車輪に伝達している。

また、乗員が足を載せるフロアは、そのスペースの拡大がユーザーメリットとしてあげられる。そのフロアスペース確保のため、フロア前方に立設されるステアリングシャフトとハンドルが固定されるシャフトとを別部品として分離させ、たとえばユニバーサルジョイント等を介し屈曲させたり、ステアリングシャフトと、タイロッドアームを連結させるシャフトとを別部品として離間させ、リンク部材で連結し回転運動を伝達させたり等、様々工夫がされている。このように屈曲させる等して、フロアスペースを十分に確保しつつ、ステアリングシャフトを運転者が操作のしやすい位置に延出させ、ハンドルを取り付けてステアリングシステムを構成するものもある。

ステアリングシステムにおけるハンドルの取付け構造の従来技術として、ステアリングシャフトと一体の支持ブラケットに、ハンドルバーを直接取り付けることのできる特許文献１のような技術がある。この技術によると、ハンドルの修理や改造時に容易にハンドルバーを取り外すことが可能なためメンテナンス性に優れている。

特開２０００−２３７２４５号公報

ステアリングシステムにおける各構成部品の連結、たとえば、ステアリングシャフトとタイロッドアームとの連結部位等はギヤ等が介在し各構成部品を主に溶接によって固定する。また、前述のようにスペース確保のためにステアリングシャフトを屈曲させたりすることは、ユニバーサルジョイント等介在する部品が増加し、またそれに伴い溶接箇所が増加することになる。

部品点数の増加は部品独自の寸法誤差の累積、溶接箇所の増加は溶接による形状誤差の累積を生み、ハンドル取付け時において、その双方の誤差の累積が、車輪の方向とハンドルの方向がずれるといった位相ずれの原因となりやすい。

また、部品精度を上げるために一体化部品を増やしたり、溶接精度を上げることは、コスト増や重量増につながり、販売価格の高騰、航続距離の悪化につながる可能性があるため必ずしも好適であるとは言い難い。

また、前述のステアリングシャフトとタイロッドアームとを、別体シャフトを設けリンク部材で連結する場合は、リンク部材にピロボールとロッドを用いることで位相ずれ調整が可能である。しかしながら、ステアリング切れ角の増加に伴いリンク部材を大きくする必要があり、部品レイアウト及びフロアスペースに制限が加わる可能性がある。また、部品点数も増加するので必ずしも好適であるとは言い難い。

本発明は係る実情に鑑み、ステアリング構造の複雑化に伴って発生し得る形状誤差によるハンドル取付け時の位相ずれを調整可能に構成することで、前輪の向きとハンドルの向きを容易に一致させることができる小型電動車両のステアリング構造を提供する。

本発明は、ハンドル操作により左右の前輪を操舵して走行する小型電動車両において、
ハンドルを略長方形のループハンドルとし、ステアリングシャフトと前記ハンドルとの接合部に、前記ステアリングシャフトの上端に設けられたフランジ部とハンドル取付け部とから構成されて、双方に複数の締結穴を有し、これら締結穴は前記ループハンドルの取付け角度が前記ステアリングシャフトを中心に円周方向へ９０度変更可能な長穴に形成されたハンドル角度調整機構を備えたことを特徴とする。

本発明によると、ハンドルとステアリングシャフトの取付けにおいて、ハンドル角度調整機構を設けることで、ステアリングシステムにおいて生じうる部品の介在による寸法誤差の蓄積及び溶接による形状誤差の蓄積からの前輪とハンドルとの位相ずれを回動調整することができる。

また、ハンドル取付け角度を容易に変えられるように構成することができ、特に９０度回転可能なように構成した場合、運転者に近い位置にハンドルを配置することができ使用性が向上する。

以下、図面を参照して本発明による小型電動車両におけるステアリング構造の好適な実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る小型電動車両１００の全体構成を示す側面図、図２は正面図、図３は平面図である。ここでまず、本実施形態における小型電動車両１００の全体構成を説明する。小型電動車両１００において、車体フレーム１０１に左右一対の前輪１０２及び左右一対の後輪１０３が、図示しないサスペンションを介して支持される。車体フレーム１０１はその一部を除き、前部カバー１０４、レッグシールド１０５、フロア１０６及び後部カバー１０７等からなる樹脂製カバーによって覆われる。

車体後部に概略箱状の後部カバー１０７が上方に突設され、後部カバー１０７の内側には左右それぞれの後輪１０３に対して、これを駆動するための図示しない構成部品、たとえば駆動モータや駆動モータの出力を車軸に伝達するギヤユニット、バッテリ等が収容されている。

後部カバー１０７の上側には、車体フレーム１０１からたとえば門型に立ち上がるブラケット１０８を介して、搭乗者が着座するシート１０９が搭載される。シート１０９はシートクッション１１０とシートバック（背もたれ）１１１を含み、後部カバー１０７上で水平方向に旋回可能に支持される。

さらに、シートバック１１１の両側部にはアームレスト１１２が設けられ、各アームレスト１１２は、支点１１３のまわりに回動可能に支持される。各アームレスト１１２の側面にはそれぞれウィンカが配設されてもよい。

レッグシールド１０５は車体前部で上方に突設され、シート１０９に着座した搭乗者の脚まわりに風等があたらないように保護する。レッグシールド１０５の内部には前輪１０２を操舵するためのステアリングシャフト１１４及びステアリングシャフト１１４の上端において連結されたハンドルシャフト１１５（図１、破線）が立設している。また、ハンドルシャフト１１５上端において、ハンドルユニット１１６が取り付けられる。運転者はシート１０９に着座し、ハンドルユニット１１６をグリップして操作するようになっている。また、ハンドルユニット１１６の適所にはリヤビューミラー１１７が左右に配設される。

レッグシールド１０５の前面部では、ハンドルユニット１１６よりも低い位置において収納籠として利用可能なフロントバスケット１１８が装架されており、このフロントバスケット１１８を適宜物入れとして使用することができる。

ハンドルユニット１１６においては、フロントバスケット１１８と略同一の左右幅のハンドル本体１１９を有し、略長方形状のループハンドルを構成している。また、その略中央に配置されたスイッチボックス１２０の上面には車両の走行時に使用する操作・表示装置類１２１が搭載される。

また、ハンドル本体１１９の内側には、スイッチボックス１２０両側付近より延出する一対のアクセルレバー１２２が左右対称に装着される。アクセルレバー１２２は概略Ｃ形状をしており、ハンドル本体１１９に沿うように構成され、車両後方（Ｒｒ）側部位においてはハンドル本体１１９の上方に位置し、ハンドル本体１１９の車両後方（Ｒｒ）側部位の直線バー部と略平行に延伸し、沿うような形状となっている。また車両前方（Ｆｒ）側部位においては、ハンドル本体１１９の下方に位置し、ハンドル本体１１９の車両前方（Ｆｒ）側部位の直線バー部と略平行に延伸し、さらに湾曲してハンドル本体１１９の短辺と沿うような形状となっている。このようにアクセルレバー１２２を構成することで、運転者は、ハンドル本体１１９を運転者の体格等に応じた適所で把持しながら、支障なくアクセル操作をすることが可能となる。さらに、スイッチボックス１２０前部には、ブレーキレバー１２３が左方に延出する。

次に、ステアリングシャフト１１４及びハンドルシャフト１１５等から構成されるステアリングシステムについて図４〜図７を用いて説明する。

図４は、ハンドルシャフト１１５とステアリングシャフト１１４との連結関係及びステアリングシャフト１１４下端におけるタイロッドアーム１３３との連結関係を示す断面図である。１１５はハンドルシャフトであり、詳細は後述するが、その上端においてハンドルユニット１１６が取り付けられる。ハンドルシャフト１１５は下端においてユニバーサルジョイント１２４を介しステアリングシャフト１１４と連結する。このようにユニバーサルジョイント１２４で連結することで屈曲可能となり、フロア１０６のスペースを十分に確保できる。また、ユニバーサルジョイント１２４とハンドルシャフト１１５とは溶接され、ステアリングシャフト１１４とユニバーサルジョイント１２４とはスプライン嵌合される。

また、ステアリングシャフト１１４の下端には、ギヤ１２５と一体的に形成される補助シャフト１２６の上端が溶接される。補助シャフト１２６の下端側は、車体フレーム１０１に溶接支持されたブラケット１２７に設けられた補助シャフト取付け用のボス１２８に図示しない軸受（好適には樹脂製ブッシュ）を介して軸支される。また、ブラケット１２７には、カウンタ軸取付け用ボス１２９も設けられ、ギヤ１３０が固着するカウンタ軸１３１は、ベアリング１３２を介しボス１２９によって軸支される。また、カウンタ軸１３１の下端はタイロッドアーム１３３が溶接され、ギヤ１２５とギヤ１３０は噛合し、ハンドルユニット１１６の回転運動をタイロッドアーム１３３に伝達する。

つぎに、ハンドルシャフト１１５についての斜視図を図５に示す。ハンドルシャフト１１５は、丸パイプ材等からなり、その下端は、前述のようにステアリングシャフト１１４上端とユニバーサルジョイント１２４を介し連結される。また、ハンドルシャフト１１５の上端は、ハンドルユニット１１６と締結させるためのフランジ部１０が溶接される。フランジ部１０は、金属板からなり、その周縁は屈曲し、縁部を形成している。また、フランジ部１０の略中央においては、ハンドルシャフト１１５とおおよそ同径の嵌合穴１１を有し、嵌合穴１１にハンドルシャフト１１５を嵌合させた状態で溶接する。また、嵌合穴１１を囲うように複数のボルト穴１２が形成される。本実施の形態においては、ボルト穴１２が略１２０度等配で３点形成されている。詳細は後述するがボルト穴１２には、ハンドル取付け部１３の長穴１７に挿通されたボルトが螺合される。

さらに、ハンドル取付け部１３を図６に示す。ハンドル取付け部１３は、軽量化又はスイッチボックス１２０に取り付けられた表示装置１２１等の電気系統の配線用貫通孔のために適所中抜きされた長方形状の平板に成型される。また、長手方向（車両前後方向）の両端部付近にハンドルバー取付け用のボルト穴１４が２点配設される。また、ハンドル取付け部１３の略中央において、下方に突出したフランジ嵌合部１５が形成される。フランジ嵌合部１５は、フランジ部１０に嵌入され、フランジ部１０周縁に形成された縁部に抑えられ、脱落を防ぎ、ボルト締結時に安定した状態に維持される。また、フランジ嵌合部１５は、その略中央にハンドルシャフト１１５とおおよそ同径の貫通穴１６を有し、ハンドルシャフト１１５の上端部分が挿通可能なように構成される。また、貫通穴１６を囲うように長穴１７が略１２０度等配で３点形成され、長穴１７の位置関係は前述ボルト穴１２との位置とおおよそ同位置とする。また、ハンドル取付け部１３は、その長穴１７にボルトを挿通され、前述のフランジ部１０に設けられたボルト穴１２に螺合される。

ハンドルユニット１１６とハンドルシャフト１１５の締結の詳細について、図７を用いて説明する。図７において、ハンドルバー１３４は略長方形状で長辺の一辺中央部を断絶させるように成型され、ループハンドルを成す。また、運転者にとって好適なグリップ部とするため型によってウレタン等の軟質材料を固着し、モールド部１３５を取り付ける。

ハンドルバー１３４の車両前後方向それぞれに、ハンドル取付け用のボルトの挿通穴を有するステー１３６が配設され、前述のハンドル取付け部１３のボルト穴１４とボルトによってハンドルバー１３４を締結する。このようにハンドルバー１３４は着脱可能であり、修理、改造等のメンテナンス性に優れたハンドルとすることができる。また、ハンドルバー１３４には、リヤビューミラー取付け用ブラケット１３７等が取り付けられる。

ハンドルユニット１１６とハンドルシャフト１１５との締結は、図７のようにハンドルバー１３４に配設されたステー１３６のボルト挿通穴とハンドル取付け部１３のボルト穴１４とをボルトによって締結し、ハンドル取付け部１３における長穴１７とフランジ部１０のボルト穴１２とをボルトによって締結することで構成される。

以上のように、フランジ部１０及びハンドル取付け部１３を設けることで本発明の実施形態に係る角度調整機構を構成する。長穴１７とボルト穴１２とを締結するフランジ部１０とハンドル取付け部１３の取付けにおいて、ボルトが挿通された際の長穴１７に隙間が生じる。この隙間を利用し、本実施の形態のステアリングシステム（ハンドルユニット１１６〜タイロッドアーム１３３）において生じる介在部品による寸法誤差の累積及び溶接による形状誤差の累積からの位相差を回動調整することができる。

上述の位相差の原因となる本実施の形態において想定される位相差の詳細を説明する。車両の操舵動作の中心になるタイロッドアーム１３３の中心を車両進行方向に合わせた場合、まず、タイロッドアーム１３３に溶接されるカウンタ軸１３１の溶接において誤差が生じる（図４、ａ）。

さらに、操舵力を伝達するためのギヤ１３０は、ギヤ１２５と噛合する。ギヤ１２５は補助シャフト１２６と一体的に形成されているため、補助シャフト１２６はステアリングシャフト１１４下端と溶接され、誤差が生じる（図４、ｂ）。

また、ステアリングシャフト１１４の上端は、ユニバーサルジョイント１２４と連結するためのスプライン軸が溶接され、誤差を生じ（図４、ｃ）、また、ハンドルシャフト１１５はユニバーサルジョイント１２４の一端が溶接されることで、誤差が生じる（図４、ｄ）。

仮に、ハンドルシャフト１１５にハンドル取付け部１３を直接溶接する構造であったならば、ハンドルバー１３４を取り付けた際、溶接誤差の累積による位相差（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）が発生する。この溶接誤差が同一方向側に累積された場合、タイロッドアーム１３３を直進に合わせると、上記位相差によりハンドルが傾いているように見え、そのままではユーザークレームの原因となる。

そこで、本発明では、本実施の形態のように、フランジ部１０とハンドル取付け部１３とを締結させる構造において、ハンドル取付け部１３の締結穴を長穴１７とし、長穴１７の大きさを位相差（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）よりも余裕を持った角度範囲（図６、ｅ）で回動調整可能なように構成することで、位相差を容易に回避することが可能である。

また、本実施の形態においてフランジ部１０のボルト穴１２及びハンドル取付け部１３の長穴１７の配設位置は略１２０度等配３点形成としたが、その位置や大きさは特に限定されるものでなく、また上述の個数以外でも構わない。たとえば、ボルト穴１２と長穴１７の位置を同心円上に配置すれば、ハンドルユニット１１６を適宜回転させた位置に取付けることが可能となる。特に、長穴１７を十分な長さを持った長穴とすることやボルト穴１２と長穴１７の配置関係を４本または８本等偶数本とすることで、ハンドルユニット１１６を９０度回転させることができる（図８）。

上記のように、ハンドルユニット１１６の位置を変更することができるため、運転者が自分の好みに合わせることができる。また、特に片腕の不自由な運転者は、ハンドルを自分の体に近い位置に配置が可能なので使い勝手の良いハンドルを提供することも可能である。この際、本実施の形態におけるアクセルレバー１２２は、ハンドル本体１１９の各辺に沿うように延出されているため、ハンドルを回転させた位置に配置しても、支障無くアクセル操作が可能である。

また、フランジ部１０とハンドル取付け部１３には、複数の締結穴を設け、複数のボルトで締結が可能であり、ハンドルシャフト１１５の径による制約を受けないため、自転車等で利用されるすり割り構造に比べ大きなトルクを伝達することができる。

なお、本発明の実施は、本実施の形態におけるステアリングシステムに限定されるものではない。たとえば、ユニバーサルジョイントを介し屈曲させていないステアリングシャフトであっても、タイロッドアーム連結部等において、部品の介在、溶接は当然にあるので本発明を好適に実施することができる。

また、溶接によって連結されない場合、たとえばユニバーサルジョイントをセレーション加工によってステアリングシャフトに固定する場合においても、生じうる形状誤差に対し、本発明のステアリング構造は好適に対応可能である。

また、本実施の形態においては、ハンドル取付け部１３に長穴１７を設けたがフランジ部１０に長穴を設け、ハンドル取付け部１３にボルト穴を設けても構わない。また、長穴１７の大きさに限定はないが、取付け時の安定性、剛性面を考慮した配置とすることが望ましい。

なお、本実施の形態で用いたハンドルシャフトは、概念的にステアリングシャフトと同一のものである。

本発明の実施の形態に係る小型電動車両の側面図である。 本発明の実施の形態に係る小型電動車両の正面図である。 本発明の実施の形態に係る小型電動車両の平面図である。 本発明の実施の形態に係る小型電動車両の要部断面図である。 本発明の実施の形態に係る小型電動車両の構成部品を示す図である。 本発明の実施の形態に係る小型電動車両の構成部品を示す図である。 本発明の実施の形態に係る小型電動車両の要部の組立の様子を示す図である。 本発明の実施の形態に係る小型電動車両のハンドルを回転させた例を示す図である。

符号の説明

１０ フランジ部
１１ 嵌合穴
１２ ボルト穴
１３ ハンドル取付け部
１４ 挿通穴
１５ フランジ嵌合部
１６ 貫通穴
１７ 長穴
１００ 小型電動車両
１０１ 車体フレーム
１０２ 前輪
１０３ 後輪
１０４ 前部カバー
１０５ レッグシールド
１０６ フロア
１０７ 後部カバー
１０８ ブラケット
１０９ シート
１１０ シートクッション
１１１ シートバック
１１２ アームレスト
１１３ 支点
１１４ ステアリングシャフト
１１５ ハンドルシャフト
１１６ ハンドルユニット
１１７ リヤビューミラー
１１８ フロントバスケット
１１９ ハンドル本体
１２０ スイッチボックス
１２１ 表示装置
１２２ アクセルレバー
１２３ ブレーキレバー
１２４ ユニバーサルジョイント
１２５ ギヤ
１２６ 補助シャフト
１２７ ブラケット
１２８ ボス
１２９ ボス
１３０ ギヤ
１３１ カウンタ軸
１３２ ベアリング
１３３ タイロッドアーム
１３４ ハンドルバー
１３５ モールド部
１３６ ステー
１３７ ブラケット

Claims (1)

1. ハンドル操作により左右の前輪を操舵して走行する小型電動車両において、
   ハンドルを略長方形のループハンドルとし、
   ステアリングシャフトと前記ハンドルとの接合部に、前記ステアリングシャフトの上端に設けられたフランジ部とハンドル取付け部とから構成されて、双方に複数の締結穴を有し、これら締結穴は前記ループハンドルの取付け角度が前記ステアリングシャフトを中心に円周方向へ９０度変更可能な長穴に形成されたハンドル角度調整機構を備えたことを特徴とする小型電動車両のステアリング構造。

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