JP4875929B2

JP4875929B2 - 車両の操舵機構

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Publication number: JP4875929B2
Application number: JP2006162654A
Authority: JP
Inventors: 雅行笹岡
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2026-06-12
Also published as: EP1870316A1; US20070284839A1; CN100486848C; CN101088826A; DE602007000668D1; EP1870316B1; US7690685B2; JP2007331441A

Description

本発明は、車輪を操舵するためのタイロッドやナックルアームを備えた車両の操舵機構に関するものである。

車両の操舵機構は、例えば、ステアリングハンドルが操作されると、増速ギヤを介して前輪を操舵する（例えば、特許文献１参照。）。
特許第２６５５６８４号公報（第１図）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９は、従来の技術の基本構成を説明する図であり、従来の車両のステアリングシステム２０１は、ハンドル２０２に連結したウォームギヤ２０３で増速ギヤ２０４を駆動し、増速ギヤ２０４でタイヤ２０５を操舵するもので、特に、増速ギヤ２０４に固定したナックルアーム２０６とナックルアーム２０６に連結したタイロッド２０７とで左右の増速ギヤ２０４を接続している。

しかし、特許文献１のステアリングシステム２０１では、ハンドル２０２からの力を伝えるナックルアーム２０６やタイロッド２０７などの操舵装置が前方の障害物に当接するおそれがある。特に、作業車両の場合、不整地や草木の生える所を走行するため、障害物に当たりやすいという問題がある。

本発明は、障害物から操舵増速ギヤ機構やナックルアームを保護する車両の操舵機構を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明では、サスペンションアームの左右端に取付けられて、ステアリングハンドルからの力によって車輪を操舵する操舵増速ギヤ機構を備えた車両の操舵機構において、操舵増速ギヤ機構は、左端又は右端に取付けられた入力ギヤ構造と、入力ギヤ構造に係合している出力ギヤ構造と、入力ギヤ構造に接続し、ステアリングハンドルからの力が伝達されて、入力ギヤを回動するナックルアームとを備え、サスペンションアームは、操舵増速ギヤ機構より車両の前方に向け突出し、車体に連結されて、左端及び右端を有する中央アームと、入力ギヤ構造の入力軸受けボスに一端が取付けられ、他端が出力ギヤ構造の出力軸受けボスに取付けられて、操舵増速ギヤ機構より車両の前方に向けて突出している軸受け連結サスペンションアームと、を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、操舵増速ギヤ機構は、入力軸受けボスの下端側で、且つ、入力軸受けボスと出力軸受けボスとの間に形成している空間にナックルアームを配置していることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、軸受け連結サスペンションアームの下端は、ナックルアームの地上高の近傍に位置されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、操舵増速ギヤ機構は、左端又は右端に取付けられた入力ギヤ構造と、入力ギヤ構造に係合している出力ギヤ構造と、入力ギヤ構造に接続し、ステアリングハンドルからの力が伝達されて、入力ギヤを回動するナックルアームとを備え、サスペンションアームは、操舵増速ギヤ機構より車両の前方に向け突出しているので、サスペンションアームが車両の前方の障害物から操舵増速ギヤ機構を保護するという利点がある。

請求項１に係る発明では、サスペンションアームは、車体に連結されて、左端及び右端を有する中央アームと、入力ギヤ構造の入力軸受けボスに一端が取付けられ、他端が出力ギヤ構造の出力軸受けボスに取付けられて、操舵増速ギヤ機構より車両の前方に向けて突出している軸受け連結サスペンションアームと、を備えているので、軸受け連結サスペンションアームが前方の障害物に当接して、前方の障害物から、ナックルアームを含む操舵増速ギヤ機構を保護することができるという利点がある。

請求項２に係る発明では、操舵増速ギヤ機構は、入力軸受けボスの下端側で、且つ、入力軸受けボスと出力軸受けボスとの間に形成している空間にナックルアームを配置しているので、空間を形成している軸受け連結サスペンションアームが車両の前方の障害物からナックルアームを保護することができる。

請求項３に係る発明では、軸受け連結サスペンションアームの下端は、ナックルアームの地上高の近傍に位置されているので、軸受け連結サスペンションアームが車両の前方の障害物からナックルアームをより確実に保護することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の車両の操舵機構の平面図である。
車両１１は、例えば、乗用芝刈り機であり、車体１２と、運転席１３と、車体１２の前部に取付けているサスペンションアーム１４と、サスペンションアーム１４に取付けている操舵機構（大舵角操舵機構）１５と、大舵角操舵機構１５に支持されている車輪であるところの前輪１６と、車体１２に支持されている後輪１７と、を備えている。
次に大舵角操舵機構１５を説明する。

図２は、図１の２−２線断面図である。
図３は、本発明の車両の操舵機構の正面図である。図１を併用して説明する。
操舵機構（大舵角操舵機構）１５は、車体１２に取付けているステアリングハンドルであるところのステアリングホイール２１と、ステアリングホイール２１に連結し、車体１２に回転自在（Ｃ軸方向）に取付けているステアリングシャフト２２と、ステアリングシャフト２２の下端に嵌合しているステアリング第１歯車２３と、ステアリング第１歯車２３に噛み合わせた扇状のステアリング第２歯車２４（図６参照）と、ステアリング第２歯車２４を支持しているステアリングギヤ軸２５と、ステアリングギヤ軸２５に固定した三角形の連結板２６と、連結板２６に連結している左の操舵増速ギヤ機構２７及び右の操舵増速ギヤ機構２８と、左の操舵増速ギヤ機構２７に取付けられた左転舵ストッパ３１と、右の操舵増速ギヤ機構２８に取付けられた右転舵ストッパ３２と、を備える。

また、大舵角操舵機構１５では、左の操舵増速ギヤ機構２７と右の操舵増速ギヤ機構２８は、同じ構成で、対称軸線Ｃを基準に対称である。
ステアリングシャフト２２は、車体１２に回転自在に支持され、中央に自在継手３４を備える。
ステアリングギヤ軸２５は、上部が軸受けを介して車体１２に回転自在（Ｃ軸方向）に支持され、下端に扇状のステアリング第２歯車２４が固定され、中央に三角形の連結板２６が固定されている。

連結板２６には、連結部３５、３６が形成され、連結部３５に左の操舵増速ギヤ機構２７の第１押し引きロッド３７が連結され、連結部３６に右の操舵増速ギヤ機構２８の第２押し引きロッド３８が連結されている。

左の操舵増速ギヤ機構２７は、第１押し引きロッド３７と、第１押し引きロッド３７が連結されているナックルアーム４１と、ナックルアーム４１が固定された入力ギヤ構造４２と、入力ギヤ構造４２から力が伝達される出力ギヤ構造４３と、からなる。

入力ギヤ構造４２は、サスペンションアーム１４の左の端に入力軸受けボス５１が取付けられ、入力軸受けボス５１の孔に入力軸５２が回転自在（図１のＣ軸方向）に嵌合し、入力軸５２の下端にナックルアーム４１が、例えば、溶接で固定されるナックル取付け部５３が形成され、入力軸５２の上端に歯車嵌合部５４が形成され、歯車嵌合部５４に扇状の入力ギヤ５５が嵌合しているものである。

出力ギヤ構造４３は、入力ギヤ構造４２の入力軸受けボス５１に軸受け連結サスペンションアーム５６を介して出力軸受けボス５７が取付けられ、出力軸受けボス５７の孔に出力軸５８が回転自在（Ｃ軸方向）に嵌合し、出力軸５８の上端に歯車嵌合部６１が形成され、歯車嵌合部６１に出力ギヤ６２が嵌合し、出力軸５８の下端に、車輪支持機構６３が取付けられる車輪接続部６４が形成されているものである。
出力ギヤ６２は、入力ギヤ５５と噛み合い、出力ギヤ６２のピッチ円直径ｄｐ（図に示していない）は、入力ギヤ５５のピッチ円直径Ｄｐより小さい。

車輪支持機構６３は、出力軸５８の下端の車輪接続部６４に固定されたＬ字形の車軸固定部材６６と、車軸固定部材６６に、例えば溶接で固定された車軸本体６７と、からなり、車軸本体６７には前輪１６が取付けられている。

車軸固定部材６６は、出力軸５８に固定され、前輪１６の上方に配置している取付け部６８が形成され、取付け部６８の両縁に当接部６９が形成されている。左の当接部６９は、ステアリングホイール２１を操作して、最大まで操作したときに、左転舵ストッパ３１に当接して止まるので、左の車軸固定部材６６は左転舵ストッパ３１で止まり、右の当接部６９は、右転舵ストッパ３２に当接して止まるので、右の車軸固定部材６６は右転舵ストッパ３２で止まる。

左転舵ストッパ３１は、左の操舵増速ギヤ機構２７が備える出力軸受けボス５７の下端に板状の本体部７１が固定され、本体部７１の端の前端に左旋回限凸部７２、後端に右旋回限凸部７３（図４参照）が取付けられ、且つ、左旋回限凸部７２及び右旋回限凸部７３が操舵増速ギヤ機構２７の外方に配置されている。
右転舵ストッパ３２は、左転舵ストッパ３１と対称であり、本体部７１の端の後端に左旋回限凸部７２（図４参照）、前端に右旋回限凸部７３が取付けられている。

サスペンションアーム１４は、車体１２に揺動自在（Ａ軸方向）にボルト８１で取付けられた中央アーム８２と、中央アーム８２の端に固定されている入力ギヤ構造４２の入力軸受けボス５１に一端を固定して、他端を出力ギヤ構造４３の出力軸受けボス５７に固定している軸受け連結サスペンションアーム５６と、入力軸受けボス５１の上部と出力軸受けボス５７の上部に固定している梁部材８３と、を備える。

次に、本発明の車両の操舵機構１５が車両１１を左又は右に曲げる（旋回）ときの機構を説明する。
まず、左に曲がる（旋回する）ときの機構を説明する。
図４は、車両を左に旋回させるときの操舵機構の機構を説明する図であり、最小旋回半径で曲がる状態を示している。図１〜図３を併用して説明する。なお、ナックルアーム４１の回動状態を見せるために、入力ギヤ５５及び出力ギヤ６２を二点鎖線で示している。

ステアリングホイール２１を左（矢印ａ１の方向）に操作（回す）すると、扇状のステアリング第２歯車２４が回動（矢印ａ２の方向）し、三角形の連結板２６を介して第１押し引きロッド３７がナックルアーム４１を押す（矢印ａ３の方向）ので、操舵増速ギヤ機構２７の扇状の入力ギヤ５５が回動（矢印ａ４の方向）して、出力ギヤ構造４３の出力ギヤ６２を回転（矢印ａ５の方向）させる。出力ギヤ６２が回転（矢印ａ５の方向）することで、左の車軸固定部材６６は回動（矢印ａ６の方向）すると同時に左の前輪１６は矢印ａ６のように、直進位置Ｓｈから左旋回限界位置Ｍｈｈまで転舵する。その際、同時に、同様の機構によって、右の前輪１６は直進位置Ｓｒから左旋回限界位置Ｍｒｈまで転舵するので、車両１１は左に矢印ａ７のように旋回する。

「同様の機構によって」とは、三角形の連結板２６を介して第２押し引きロッド３８がナックルアーム４１を引く（矢印ｂ１の方向）ので、右の操舵増速ギヤ機構２８の扇状の入力ギヤ５５が回動（矢印ｂ２の方向）して、出力ギヤ構造４３の出力ギヤ６２を回転（矢印ｂ３の方向）させる。出力ギヤ６２が回転（矢印ｂ３の方向）することで、右の車軸固定部材６６は回動（矢印ｂ４の方向）すると同時に右の前輪１６は矢印ｂ４のように、直進位置Ｓｒから左旋回限界位置Ｍｒｈまで転舵するということである。

次に、右に曲がる（旋回する）ときの機構を説明する。
図５は、車両を右に旋回させるときの操舵機構の機構を説明する図である。図１〜図３を併用して説明する。

右に曲がる（旋回する）ときの機構は、既に説明した左に曲がる（旋回する）ときの機構の逆である。
まず、ステアリングホイール２１を右（矢印ｃ１の方向）に回すと、扇状のステアリング第２歯車２４が回動（矢印ｃ２の方向）し、三角形の連結板２６を介して第１押し引きロッド３７がナックルアーム４１を引く（矢印ｃ３の方向）ので、操舵増速ギヤ機構２７の扇状の入力ギヤ５５が回動（矢印ｃ４の方向）して、出力ギヤ構造４３の出力ギヤ６２を回転（矢印ｃ５の方向）させる。出力ギヤ６２が回転（矢印ｃ５の方向）することで、左の車軸固定部材６６は回動（矢印ｃ６の方向）すると同時に左の前輪１６は矢印ｃ６のように、直進位置Ｓｈから右旋回限界位置Ｍｈｒまで転舵する。その際、同時に、同様の機構によって、右の前輪１６は直進位置Ｓｒから右旋回限界位置Ｍｒｒまで転舵するので、車両１１は右に矢印ｃ７のように旋回する。

なお、「同様の機構によって」とは、三角形の連結板２６を介して第２押し引きロッド３８がナックルアーム４１を押す（矢印ｄ１の方向）ので、右の操舵増速ギヤ機構２８の扇状の入力ギヤ５５が回動（矢印ｄ２の方向）して、出力ギヤ構造４３の出力ギヤ６２を回転（矢印ｄ３の方向）させる。出力ギヤ６２が回転（矢印ｄ３の方向）することで、右の車軸固定部材６６は回動（矢印ｄ４の方向）すると同時に右の前輪１６は矢印ｄ４のように、直進位置Ｓｒから右旋回限界位置Ｍｒｒまで転舵する。

次に、車両の操舵機構１５が備える操舵増速ギヤ機構２７及びサスペンションアーム１４を具体的に説明する。
図６は、本発明の車両の操舵機構が備える操舵増速ギヤ機構の斜視図である。
図７は、図３の７−７線断面図であり、左の操舵増速ギヤ機構２７の断面を示している。

サスペンションアーム１４は、前述した中央アーム８２と、左右の軸受け連結サスペンションアーム５６とを備える。
中央アーム８２は、第１〜第４側壁９１〜９４を連ねて閉断面形状とし、第１、第３側壁９１、９３の長手中央に、車体１２に揺動自在に嵌合して、ボルト８１が通っている支点軸部９５が固定されていて、両端に軸受け連結サスペンションアーム５６が配置されている。

軸受け連結サスペンションアーム５６は、第１〜第４側壁９６〜９９を連ねて閉断面形状とし、中央アーム８２に直接、若しくは入力ギヤ構造４２の入力軸受けボス５１を介して連なる第１突出枠部１１１が入力軸受けボス５１から車両１１の前方（矢印ｅ１の方向）に向け突出して、且つ、ナックルアーム４１の旋回限位置Ｍｆより車両１１の前方に距離Ｘｎだけ離して成形され、第１突出枠部１１１に連ねてプロテクト部１１２が車幅方向（Ｙ軸方向）に平行に成形され、プロテクト部１１２に連ねて第１突出枠部１１１に対向するように第２突出枠部１１３が形成され、第２突出枠部１１３で出力ギヤ構造４３の出力軸受けボス５７を支持しているものである。

第４側壁９９（図３も参照）は、軸受け連結サスペンションアーム５６の下端に相当し、ナックルアーム４１の地上高Ｈｎ（図３参照）の近傍に位置されている部位である。
軸受け連結サスペンションアーム５６の高さをＨｐとした。

また、軸受け連結サスペンションアーム５６は、第１突出枠部１１１、プロテクト部１１２及び第２突出枠部１１３で、高さＨｐ、幅Ｗ、長さＬｐの範囲の空間Ｅを形成している。
さらに、軸受け連結サスペンションアーム５６は、扇状の入力ギヤ５５より車両１１の前方に距離Ｘｇ（図４も参照）だけ突出している。
空間Ｅは、ナックルアーム４１が配置される空間である。

なお、空間Ｅは、詳しくは、入力軸受けボス５１並びに出力軸受けボス５７によっても形成されている。
軸受け連結サスペンションアーム５６は、平面で示すとＵ形に形成したが、Ｕ形以外の形状に形成してもよい。例えば、Ｖ形、Ｈ形、半円形に形成することも可能である。
操舵増速ギヤ機構２７は、入・出力軸受けボス５１、５７の下端側にナックルアーム４１を配置しているが、ナックルアーム４１を上端側に配置し、入力ギヤ５５並びに出力ギヤ６２を下端側に配置することも可能である。

次に、本発明の操舵機構１５の作用を説明する。
図８は、本発明の車両の操舵機構に含まれる操舵増速ギヤ機構を障害物から保護している状態を説明する図である。
車両１１が前進（白抜き矢印の方向）して、うっかり障害物１１６や障害物１１７にオフセット衝突した際に、軸受け連結サスペンションアーム５６は障害物１１６や障害物１１７に当接するので、障害物１１６から左の操舵増速ギヤ機構２７を保護することができ、障害物１１７から右の操舵増速ギヤ機構２８を保護することができる。

また、車両１１が、うっかり障害物１１６や障害物１１７にオフセット衝突した際に、軸受け連結サスペンションアーム５６は障害物１１６や障害物１１７からナックルアーム４１を保護することができる。

このように、操舵機構１５は、入力ギヤ構造４２と、出力ギヤ構造４３と、入力ギヤ構造４２に接続して、入力ギヤ５５を回動するナックルアーム４１とを備え、サスペンションアーム１４は、操舵増速ギヤ機構２７、２８より車両１１の前方に向け突出しているので、ナックルアーム４１の回動によって、左右の入力ギヤ構造４２の入力ギヤ５５を回動させる構造を採用しても、サスペンションアーム１４が車両１１の前方の障害物１１６や障害物１１７から左の操舵増速ギヤ機構２７及び右の操舵増速ギヤ機構２８を保護することができる。

操舵増速ギヤ機構２７、２８は、入力軸受けボス５１の下端側で、且つ、入力軸受けボス５１と出力軸受けボス５７との間に形成している空間Ｅにナックルアーム４１を配置しているので、空間Ｅを形成している軸受け連結サスペンションアーム５６が車両１１の前方の障害物１１６や障害物１１７から左の操舵増速ギヤ機構２７のナックルアーム４１及び右の操舵増速ギヤ機構２８のナックルアーム４１を保護することができる。

車両１１では、軸受け連結サスペンションアーム５６は、操舵増速ギヤ機構２７の入力ギヤ５５及び出力ギヤ６２の下方に位置しているので、入力ギヤ５５及び出力ギヤ６２は軸受け連結サスペンションアーム５６で隠れない。従って、入力ギヤ５５及び出力ギヤ６２の点検や整備に手間がかからないという利点がある。

軸受け連結サスペンションアーム５６は、扇状の入力ギヤ５５より車両１１の前方に距離Ｘｇ（図４も参照）だけ突出しているので、車両１１の前方の障害物１１６や障害物１１７から入力ギヤ５５及び出力ギヤ６２を保護することができる。

操舵機構（大舵角操舵機構）１５では、入力ギヤ構造４２は、ナックルアーム４１と入力ギヤ５５が、同一の入力軸５２に取付けられているとともに、入力軸５２の上端と下端に固定されているので、ギヤ周りをコンパクトにすることができ、単一のプロテクト部１１２にてナックルアーム４１と入力ギヤ５５を保護することができる。

サスペンションアーム１４は、入力軸受けボス５１の上部と出力軸受けボス５７の上部に固定している梁部材８３を備え、梁部材８３は、軸受け連結サスペンションアーム５６の両端側の上方（第２側壁９７の近傍）を連結しているので、Ｕ字状に迂回した形状である軸受け連結サスペンションアーム５６を補強することができるとともに、ナックルアーム４１の上方または側方（Ｙ軸方向）より加わる衝撃からナックルアーム４１を保護することができる。

尚、本発明の車両の操舵機構は、実施の形態では乗用芝刈り機に採用したが、乗用芝刈り機以外に用いてもよい。例えば、ゴルフカート、トラクター、ユーテイリテイービークル、空港・病院などの屋内の移動車両、福祉車両に採用してもよい。

本発明の車両の操舵機構は、乗用芝刈り機に好適である。

本発明の車両の操舵機構の平面図図１の２−２線断面図本発明の車両の操舵機構の正面図車両を左に旋回させるときの操舵機構の機構を説明する図車両を右に旋回させるときの操舵機構の機構を説明する図本発明の車両の操舵機構が備える操舵増速ギヤ機構の斜視図図３の７−７線断面図本発明の車両の操舵機構に含まれる操舵増速ギヤ機構を障害物から保護している状態を説明する図従来の技術の基本構成を説明する図

符号の説明

１１…車両、１２…車体、１４…サスペンションアーム、１５…操舵機構（大舵角操舵機構）、１６…車輪（前輪）、２１…ステアリングハンドル（ステアリングホイール）、２７…左の操舵増速ギヤ機構、２８…右の操舵増速ギヤ機構、４１…ナックルアーム、４２…入力ギヤ構造、４３…出力ギヤ構造、５１…入力軸受けボス、５５…入力ギヤ、５６…軸受け連結サスペンションアーム、５７…出力軸受けボス、６３…車輪支持機構、８２…中央アーム、９９…軸受け連結サスペンションアームの下端（第４側壁）、Ｅ…空間、Ｈｎ…ナックルアームの地上高。

Claims

サスペンションアームの左右端に取付けられて、ステアリングハンドルからの力によって車輪を操舵する操舵増速ギヤ機構を備えた車両の操舵機構において、
前記操舵増速ギヤ機構は、前記左端又は右端に取付けられた入力ギヤ構造と、該入力ギヤ構造に係合している出力ギヤ構造と、前記入力ギヤ構造に接続し、ステアリングハンドルからの力が伝達されて、入力ギヤを回動するナックルアームとを備え、
前記サスペンションアームは、操舵増速ギヤ機構より車両の前方に向け突出し、車体に連結されて、前記左端及び右端を有する中央アームと、前記入力ギヤ構造の入力軸受けボスに一端が取付けられ、他端が前記出力ギヤ構造の出力軸受けボスに取付けられて、前記操舵増速ギヤ機構より車両の前方に向けて突出している軸受け連結サスペンションアームと、を備えていることを特徴とする車両の操舵機構。
前記操舵増速ギヤ機構は、前記入力軸受けボスの下端側で、且つ、前記入力軸受けボスと前記出力軸受けボスとの間に形成している空間に前記ナックルアームを配置していることを特徴とする請求項１記載の車両の操舵機構。
前記軸受け連結サスペンションアームの下端は、前記ナックルアームの地上高の近傍に位置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の操舵機構。