JP3103308U - 車両前輪転向機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両のカーブ時の安定度と走行の安全性を高める車両前輪転向機構の提供。
【解決手段】 ステアリングホイールシャフトはフレームに枢設されて上端が車両のステアリングホイール或いはハンドルと結合固定され、連結シートはステアリングホイールシャフトの一側に固定されてそれと共に回転し、サスペンションフレームの一端はフレームに枢設され、連接棒により縦方向軸座と連結シートが連結され、縦方向軸座が連結シートの移動に連動し縦方向軸座とサスペンションフレームの枢設軸を中心として縦方向回転し、Ｌ形の横方向軸座が縦方向軸座に枢設され、もう一つの連接棒により連結シートと連結され、縦方向軸座及び連接棒の設計により、ドライバーがステアリングホイールを回して前輪を左右に回転させると前輪自身のカーブ方向の内側と地面に傾斜を発生し９０度より小さい夾角を発生して全体の重心を下げる。
【選択図】 図３

Description

本考案は一種の車両前輪転向機構に係り、特に、ステアリングホイールシャフトが回されて前輪を左右方向に回転させると同時に前輪の回転方向の内側と地面との間に傾斜角度を発生させる車両前輪転向機構に関する。

科学技術の不断の進歩と発展に伴い、各種の交通工具が不断に研究開発され、大幅にその便利性が増されただけでなく走行の安全性も増された。伝統的な四輪車両の前輪転向機構（図１）は、ステアリングホイールシャフトＡ、連結シートＢ、連接棒Ｃ、可動回転軸Ｄで組成されている。連結シートＢはステアリングホイールシャフトＡと連結固定されてステアリングホイールシャフトＡの回転に伴い回転し、Ｌ形外観を呈する可動回転軸ＤはフレームＥの前端に枢設され、該可動回転軸Ｄの一端は前輪Ｆに接続され、もう一端は連接棒Ｃの一端に接続され、連接棒Ｃの別端は連結シートＢに結合されている。この構造により、ドライバーがステアリングホイール（図示せず）を回してステアリングホイールシャフトＡを回転させると、ステアリングホイールシャフトＡ上の連結シートＢが一体に回転し並びに連接棒Ｃの伝動により可動回転軸Ｄが左右に回転する動作により前輪Ｆ転向の目的を達成する。

前述の構造は確実に前輪Ｆを転向させる目的を達成するが、平面の転向機能しか提供できず、事実上、機械或いは物理常識を有する人ならば分かるように、車両はカーブすると同時に反対方向の遠心力を発生し、且つ該遠心力の大きさは車の速度及びカーブ半径の大きさにより改変し、カーブ半径が小さくなり、車速が速くなるほど発生する遠心力は大きくなる。また、車両はカーブ時に受けられる遠心力は車両のシャーシの幅及び車両全体の重心位置の高さにより異なる。例えば、小型車のシャーシ幅より商業用箱型車両のものは広く、重心も低い。このため同じ湾曲度の道でカーブする時、商業用箱型車両の速度は小型車より遅くなければならず、さもなければ不注意から転覆事故が発生しやすい。これが我々が経常的にニュースで箱型車両の速度が速過ぎることによる転覆事故の発生の原因である。このほか、前述の伝統的な四輪車両のほか、多くの特殊用途の車両も同様の欠点を有している。例えば、現在身体障害者に受け入れられている電動スクーター（図２）は、一人で乗ることと停車と操作の便利性を考慮し、左右の車輪間の距離が大きくなく、さらに運転及び乗り降りしやすいようにそのシート位置が相当に高い。このため重心位置を下げられず、このため電動スクーターの運転の安全性には大きな疑念と欠点があり、改善が求められている。

上述の周知の車両の欠点を改善するために本考案はなされた。本考案の主要な目的は、一種の車両前輪転向機構を提供することにある。それは、車体のフレーム、ステアリングホイールシャフト、連結シート、複数の連接棒、二つのサスペンションフレーム、二つの縦方向軸座及び二つの横方向軸座で組成されている。そのうち、ステアリングホイールシャフトはフレームに枢設されて上端が車両のステアリングホイール或いはハンドルと結合固定され、連結シートはステアリングホイールシャフトの一側に固定されてそれと共に回転し、サスペンションフレームの一端はフレームに枢設され、連接棒により縦方向軸座と連結シートが連結され、縦方向軸座が連結シートの移動に連動し縦方向軸座とサスペンションフレームの枢設軸を中心として縦方向回転し、Ｌ形の横方向軸座が縦方向軸座に枢設され、もう一つの連接棒により連結シートと連結され、縦方向軸座及び連接棒の設計により、ドライバーがステアリングホイールを回して前輪を左右に回転させると前輪自身のカーブ方向の内側と地面に傾斜を発生し９０度より小さい夾角を発生して全体の重心を下げる。

本考案のもう一つの目的は、一種の車両前輪転向機構を提供することにあり、それは、カーブの効率を高め、最小回転半径を減らして操作の機動性を増すことができるものとする。

請求項１の考案は、車体のフレーム、ステアリングホイールシャフト、連結シート、二つのサスペンションフレーム、二つの縦方向軸座、二つの横方向軸座で構成された車両前輪転向機構であり、
該フレーム上に軸座が設けられ、フレームの左右両側の上下にそれぞれ第１枢設シート及び第２枢設シートが設けられ、
該ステアリングホイールシャフトはフレームに設けられた軸座内に枢設され、その上端が車両のステアリングホイール或いはハンドルと結合固定され、
該連結シートはステアリングホイールシャフトの一側に固定されてそれと共に回転し、連結シートに二つの横方向軸座連接棒固定孔と二つの縦方向軸座連接棒固定孔が設けられ、
該二つのサスペンションフレームの一端はそれぞれフレーム下方の左右に設けられた第２枢設シートに枢設され、サスペンションフレームの上端に枢設シートが設けられ、該枢設シートはサスペンションの一端に接続され、サスペンションのもう一端はフレーム上方に設けられた第１枢設シートに枢設され、サスペンションフレームの別端は縦方向軸座に枢設され、
該二つの縦方向軸座は上端に固定座が設けられて連接棒が接続され、該連接棒の一端はステアリングホイールシャフト上の連結シートに設けられた縦方向軸座連接棒固定孔に接続され、これにより縦方向軸座が連結シートの移動に伴い縦方向軸座とサスペンションフレームの枢設軸を中心として縦向きに回転し、
該二つの横方向軸座は、Ｌ形を呈し、横方向軸座は縦方向軸座に枢設されて枢軸を中心として左右に回転可能で、Ｌ形の横方向軸座のサスペンションフレームと平行な一端外側は前輪に接続され、横方向軸座のサスペンションフレームと垂直な一端に固定孔が設けられて連接棒が固定され、この連接棒の一端はステアリングホイールシャフト上の連結シートに設けられた横方向軸座連接棒固定孔に接続され、これにより横方向軸座は連結シートの移動により横方向軸座と縦方向軸座間の枢軸を中心として横方向に左右回転可能とされたことを特徴とする、車両前輪転向機構としている。
請求項２の考案は、請求項１記載の車両前輪転向機構において、連接棒の両端にユニバーサル継手が設けられたことを特徴とする、車両前輪転向機構としている。
請求項３の考案は、請求項１記載の車両前輪転向機構において、サスペンションフレームとフレーム、サスペンションフレームと縦方向軸座、縦方向軸座と横方向軸座の枢設位置の枢設軸に軸受が設けられたことを特徴とする、車両前輪転向機構としている。
請求項４の考案は、請求項３記載の車両前輪転向機構において、軸受がポリテトラフルオロエチレンで形成された乾式軸受とされたことを特徴とする、車両前輪転向機構としている。

本考案は車両カーブ時に発生する反対方向の遠心力が車両転覆の事故を起こし得ることを考慮して設計された。各車両のレース中に各種の異なる方式により遠心力の車両に対する影響を減らし、あるものは路面を傾斜する設計としてレース場の路面は外側が内側より高くされ、あるものは完全に運転者が車両がカーブする方向に傾斜して重心を下げることに依存しており、例えば自転車或いはバイクのレースでは、運転者は高速でカーブする時に身体を傾けて、車両の重心を下げる。一般の使用者にとって、第１種の路面を改変する方式は実行不能である。このため、本考案は第２種の方式を参考にして設計された。

前述したことから分かるように、本考案は縦方向軸座と連接棒等関係部品の設計により、使用者がステアリングホイールを回して横方向軸座を介して前輪を左右方向に回転させると同時に、もう一組の連接棒が縦方向軸座を駆動し、前輪に、回転方向の内側に向けて地面との間に９０度より小さい夾角を発生させ、全体の重心を下げる効果を達成し、カーブの効率を増し、カーブ半径を縮小し、且つ有効に車両カーブ時の反対方向の遠心力の車両の安定に対する影響を減らし、走行の安定度と安全性を高める。

本考案の車両前輪転向機構は、簡単な構造と修理しやすい特徴を有し、且つ縦方向軸座と連接棒の設計により、使用者がステアリングホイールを回して前輪を左右方向に回転させると同時に、前輪に、回転方向の内側に向けて地面との間に９０度より小さい夾角を発生させ、車両とドライバー自身を重力の関係により回転方向に向けて適当な角度傾斜させ、カーブ時に発生する反対方向の遠心力の車両の安定に対する影響を減らし、走行の安定度と安全性を高める。

図３及び図４は本考案の立体分解図及び側面図である。本考案の車両前輪転向機構は、車体のフレーム１、ステアリングホイールシャフト２、連結シート３、複数の連接棒４、二つのサスペンションフレーム５、二つの縦方向軸座６及び二つの横方向軸座７で組成されている。そのうち、フレーム１上に軸座１１が設けられ、フレーム１の左右両側の上下にそれぞれ第１枢設シート１２及び第２枢設シート１３が設けられている。ステアリングホイールシャフト２はフレーム１に設けられた軸座１１内に枢設され、その上端は車両のステアリングホイール１４或いはハンドルと結合固定されている。このほか連結シート３はステアリングホイールシャフト２の一側に固定されてそれと共に回転し、連結シート３に二つの横方向軸座連接棒固定孔３１と二つの縦方向軸座連接棒固定孔３２が設けられている。二つのサスペンションフレーム５の一端はそれぞれフレーム１下方の左右に設けられた第２枢設シート１３に枢設され、サスペンションフレーム５の上端に枢設シート５１が設けられ、該枢設シート５１はサスペンション５２の一端に接続され、サスペンション５２のもう一端はフレーム１上方に設けられた第１枢設シート１２に枢設され、サスペンションフレーム５の別端は縦方向軸座６に枢設されている。縦方向軸座６の上端には固定座６１が設けられて連接棒４が接続され、該連接棒４の一端はステアリングホイールシャフト２上の連結シート３に設けられた縦方向軸座連接棒固定孔３２に接続され、これにより縦方向軸座６が連結シート３の移動に伴い縦方向軸座６とサスペンションフレーム５の枢設軸６２を中心として縦向きに回転する。このほか、Ｌ形を呈する横方向軸座７は縦方向軸座６に枢設されて枢軸７１を中心として左右に回転可能で、Ｌ形の横方向軸座７のサスペンションフレーム５と平行な一端外側は前輪８に接続され、横方向軸座７のサスペンションフレーム５と垂直な一端に固定孔７２が設けられて連接棒４が固定され、この連接棒４の一端はステアリングホイールシャフト２上の連結シート３に設けられた横方向軸座連接棒固定孔３１に接続され、これにより横方向軸座７は連結シート３の移動により横方向軸座７と縦方向軸座６間の枢軸７１を中心として横方向に左右回転可能とされている。

前述した構造により、ドライバーが時計回りにステアリングホイール１４を回してステアリングホイールシャフト２を時計回りに回して連結シート３を左に偏移させると、連結シート３上の横方向軸座７と接続された連接棒４は左右の横方向軸座７を駆動して時計回りに回転させ、左右の横方向軸座７上の前輪８がこれにより時計回りに回転し転向の目的が達成される（図５）。また一方で本考案の横方向軸座７が回転すると同時に、連結シート３上の縦方向軸座６と接続された連接棒４も連結シート３の移動により左に偏移し（図６）、これにより連接棒４のもう一端が縦方向軸座６を駆動して右側（カーブ方向の内側）に回転、傾斜させ、これにより前輪８とカーブ方向内側の地面が９０度より小さい夾角を形成する。

本考案の構造中、連接棒４の両端にはユニバーサル継手４１が設けられ、該ユニバーサル継手４１により連結シート３及び各固定座及び固定孔が接続されている。このほか、サスペンションフレーム５とフレーム１、サスペンションフレーム５と縦方向軸座６、縦方向軸座６と横方向軸座７等の各枢設位置の枢設軸に軸受５３、６３、７３が設けられ、軸受５３、６３、７３の設置により、前述の構造の枢設回転が更に順調となり且つ部品間の磨損が減らされその使用寿命が増されている。軸受５３、６３、７３はポリテトラフルオロエチレンで製造された乾式軸受とされうる。

本考案は前二輪後単輪の三輪車両のほか、その他の四輪の車両にも応用可能である。

周知の転向機構の平面図である。 周知の電動スクーターの外観図である。 本考案の立体分解図である。 本考案の側面図である。 本考案の平面図である。 本考案の正面図である。

符号の説明

Ａ ステアリングホイールシャフト
Ｂ 連結シート
Ｃ 連接棒
Ｄ 可動回転軸
Ｅ フレーム
Ｆ 前輪
１ フレーム
１１ 軸座
１２ 第１枢設シート
１３ 第２枢設シート
１４ ステアリングホイール
２ ステアリングホイールシャフト
３ 連結シート
３１ 横方向軸座連接棒固定孔
３２ 縦方向軸座連接棒固定孔
４ 連接棒
４１ ユニバーサル継手
５ サスペンションフレーム
５１ 枢設シート
５２ サスペンション
５３ 軸受
６ 縦方向軸座
６１ 固定座
６２ 枢設軸
６３ 軸受
７ 横方向軸座
７１ 枢軸
７２ 固定孔
７３ 軸受
８ 前輪

Claims (4)

1. 車体のフレーム、ステアリングホイールシャフト、連結シート、二つのサスペンションフレーム、二つの縦方向軸座、二つの横方向軸座で構成された車両前輪転向機構であり、 該フレーム上に軸座が設けられ、フレームの左右両側の上下にそれぞれ第１枢設シート及び第２枢設シートが設けられ、
   該ステアリングホイールシャフトはフレームに設けられた軸座内に枢設され、その上端が車両のステアリングホイール或いはハンドルと結合固定され、
   該連結シートはステアリングホイールシャフトの一側に固定されてそれと共に回転し、連結シートに二つの横方向軸座連接棒固定孔と二つの縦方向軸座連接棒固定孔が設けられ、
   該二つのサスペンションフレームの一端はそれぞれフレーム下方の左右に設けられた第２枢設シートに枢設され、サスペンションフレームの上端に枢設シートが設けられ、該枢設シートはサスペンションの一端に接続され、サスペンションのもう一端はフレーム上方に設けられた第１枢設シートに枢設され、サスペンションフレームの別端は縦方向軸座に枢設され、
   該二つの縦方向軸座は上端に固定座が設けられて連接棒が接続され、該連接棒の一端はステアリングホイールシャフト上の連結シートに設けられた縦方向軸座連接棒固定孔に接続され、これにより縦方向軸座が連結シートの移動に伴い縦方向軸座とサスペンションフレームの枢設軸を中心として縦向きに回転し、
   該二つの横方向軸座は、Ｌ形を呈し、横方向軸座は縦方向軸座に枢設されて枢軸を中心として左右に回転可能で、Ｌ形の横方向軸座のサスペンションフレームと平行な一端外側は前輪に接続され、横方向軸座のサスペンションフレームと垂直な一端に固定孔が設けられて連接棒が固定され、この連接棒の一端はステアリングホイールシャフト上の連結シートに設けられた横方向軸座連接棒固定孔に接続され、これにより横方向軸座は連結シートの移動により横方向軸座と縦方向軸座間の枢軸を中心として横方向に左右回転可能とされたことを特徴とする、車両前輪転向機構。
2. 請求項１記載の車両前輪転向機構において、連接棒の両端にユニバーサル継手が設けられたことを特徴とする、車両前輪転向機構。
3. 請求項１記載の車両前輪転向機構において、サスペンションフレームとフレーム、サスペンションフレームと縦方向軸座、縦方向軸座と横方向軸座の枢設位置の枢設軸に軸受が設けられたことを特徴とする、車両前輪転向機構。
4. 請求項３記載の車両前輪転向機構において、軸受がポリテトラフルオロエチレンで形成された乾式軸受とされたことを特徴とする、車両前輪転向機構。
   

Images