JP3957767B2 - 操舵組立体 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、凹凸のある地面の上での使用に適した、自動車用の前車軸懸架機構及び操舵組立体に関する。
本発明は、農場用トラクタのような多用途車へ適用するのに便利であり、本発明について単に例を用いて以下に説明する。
発明の背景
以下の記述において右方向及び左方向の基準は、前進する方向に向いているトラクタの後ろに立って決定されるものである。また、以下の記述において「前方向の」、「後方向の」又は「上方向の」等の用語は便宜上の用語であり、限定的な用語と解釈されるべきものではない。
農耕作業において、機械的又は化学的な地面処理機械を牽引する車輪トラクタを使用することは一般に知られている。ほとんどの型のトラクタにおいてエンジンブロックを備えるフレームは、通常、操舵可能な車輪を取付けた前車軸を有する操舵組立体を前部で支持する。引用することによりここに組込まれるＥＰ−Ａ−０．６９１．２５８は、フレームに回動自在に接続された、Ｔ字形構造の前車軸を有する操舵組立体を開示している。前車軸は、旋回する端部によって水平方向の範囲が定められ、操舵可能な車輪を支持し、球面継手によってフレームに接続されて後方向に延びる管状体を有する。操舵可能な各車輪は、リニアアクチュエータによって管状体に接続され、リニアアクチュエータによって前車軸に対して回転される。操舵組立体はさらに、管状体をトラクタの後輪端に近い位置でフレームに接続する支持リンクを備える。この支持リンクは、略垂直な円筒形ヒンジによって管状体に、そして球面継手によってフレームに接続され、前車軸を一方では垂直ヒンジの回りに水平方向に旋回させ、他方では水平軸回りに垂直に振動させる。上記の構造により、支持リンクは牽引力の作用を主に受ける。操舵組立体は、一対の連結棒を備え、各連結棒は、その一端において、フレームの、管状体の前部と並んだ部分に接続され、その他端において、操舵可能な各車輪に接続される。
前車軸をフレームに接続する球面継手と後輪の軸との間の距離は、前輪と後輪との間の距離よりも短いことがわかる。そのことによって、また、連結棒があることによって、前車軸は、リニアアクチュエータの対立する作動で球面継ぎ手に対して回転される。その結果、フレームに対する操舵可能な車輪の運動量は、操舵可能な各車輪の前車軸の対応する端に対する回転と、前車軸のフレームに対する回転との組合せとなり、それによって、狭い場所で車両をうまく動かすことができる。
上記から、上述の操舵組立体は、様々な条件下においてトラクタを高度に操縦可能であり、粗い、凹凸のある地面の上を走行するときにも、後輪同様に操舵可能な車輪の接地も維持することができるものであることがわかる。しかし、地形と対向する前車軸に働く、トラクタの前進に対する抵抗力は、支持リンクによってフレームに直接伝達され、支持リンクは逆にまたフレームが受けた荷重を車軸へ伝達するので、粗い地面上を走行する時や高速度で走行する時には、上記の操舵組立体の効果は減少してしまい、そのような場合、トラクタの操縦は特に困難であり、結果として、疲労のために運転手の気が散ることもある。
発明の目的
従って、本発明は、前述の欠点を克服するように設計された、自動車用の操舵組立体を提供することを目的とする。
発明の概要
本発明は、支持フレームを有する多目的車用の操舵組立体であって、
前記フレームに対して回転可能であって、
操舵可能な車輪を回転自在に各々支持し、ほぼ垂直な軸の各々のまわりに旋回可能な端部によって横方向に範囲を定められる車軸部材と、
前記車軸部材に固く接続され、操舵車軸を第１の球面継ぎ手を介して前記フレームに回転自在に接続する部材とを有する操舵車軸と、
前記操舵車軸と前記フレームの中間に設けられ、前記操舵車軸の前記フレームに対する所定方向の動きを制限する接続手段とを備える組立体において、
前記接続手段は、前記操舵車軸を前記フレームから弾性を持って切り離す緩衝手段を有することを特徴とする操舵組立体を提供する。
【図面の簡単な説明】
本発明に係る操舵組立体について、例を用い、添付の図面を参照しながら、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明に係る操舵組立体の第１の実施形態の概略平面図である。
図２は、図１の側面図である。
図３は、図１の操舵組立体の第２の実施形態の概略平面図である。
図４は、図１の操舵組立体の第３の実施形態の概略平面図である。
図５は、図４の側面図である。
図６は、図１の組立体の第４の実施形態の概略平面図である。
図７は、図４に示す第３の実施形態に適用できる他の取付部材の前部断面図である。
図８は、図７の側面図である。
好適な実施形態の詳細な説明
図１の参照番号１は、トラクタ２のような多目的車用の操舵組立体を指しており、添付図面では簡略にするために部分的にしか示していない。
図１及び図２を参照すると、トラクタ２は、長手方向の支持フレーム又はシャーシ（以下フレームと略す）３と、このフレーム３の下側（図２参照）に球面継ぎ手５によって接続されるＴ字形前車軸４を有する組立体１とを備える。この組立体１はさらに、前車軸４とフレーム３との間に配置される接続ユニット６を備え、この接続ユニット６は前車軸４を支持するが、接続ユニット６が支持しなければ、前車軸４はフレーム３の重さによって図１に示すように右回りに回転してしまう。接続ユニット６は、前車軸４にかかる荷重をフレーム３へ伝えるものであり、関節構造７と緩衝装置８とを備える。すなわち、この緩衝装置８は、関節構造７と協動して、前車軸４をフレーム３から機械的に切離し、それによって前車軸４とフレーム３との間の荷重のよりスムーズな伝達を可能にするものである。
図１及び図２を参照すると、前車軸４は、２本の横アーム１４を有する横車軸部１３を備え、各横アーム１４は中空で、揺動体１７の介在によって操舵可能な車輪１６に接続される端部１５によってその範囲を定められる。揺動体１７は、対応する横アーム１４に対して略垂直な軸１８回りに蝶番式に取付けられている。前車軸４はさらに、管状体又はトランペット状部の形をした部材（以下管状体と略す）１９を備え、この管状体１９は、横車軸部１３に固着され、そこから後ろ方向に延びる。図２に示すように、ボディの上部後端には継ぎ手５の頭部２０が設けられ、この継ぎ手５は、フレーム３に固着された円筒形シート２１の内側に係合する。前車軸４は車軸シャフト２２（図２参照）を収容し、この車軸シャフト２２は、管状体１９内に収容される差動装置２４を介して、伝動軸２３によって駆動される。車軸シャフト２２は、四輪駆動を希望する場合には、選択的に前輪を駆動することもできる。
組立体１はまた、一対の連結棒２５（図１参照）を備え、各連結棒２５は、前車軸４の端部１５のうちの一方をボス２６を介してフレーム３に接続し、このボス２６は、フレーム３に取付けられ、車輪１６の中間に位置し、管状体１９の前端に対向する。すなわち、ＥＰ−Ａ−０．６９１．２５８により詳しく説明されているように、２本の連結棒２５は共に拘束部２７を形成し、車輪１６は旋回軸上に取付けられているので、管状体１９を、またそれによって前車軸４を同一方向に回転させる。車輪１６の、各端部１５の枢軸１８回りの回転と、管状体１９の、継ぎ手５（図２参照）回りの回転の組合せによって、トラクタ２の操舵半径は著しく減少する。
その上、組立体１は、一対の複動油圧（液圧）リニアアクチュエータ２８を備え、各アクチュエータ２８は、管状体１９と各端部１５に接続され、一対のアクチュエータ２８は従来の方法で逆相で動作して、車輪１６を前車軸４に対して回転させる。同時に、拘束部２７は、前車軸４を継ぎ手５の円筒形シート２１回りに回転させ、トラクタ２を狭い場所でうまく動かすことを可能にする。
関節構造７は、長形体３０によって形成される連接棒を備え、この長形体３０は、継ぎ手５の下に設けられる球面継ぎ手３１によって管状体１９に接続される。関節構造７はさらに、継ぎ手５と球面継ぎ手３１との間の管状体１９の部分によって形成される垂直レバーアームと、垂直な軸を有するヒンジ３３によってフレーム３に蝶番式に取付けられる水平レバーアーム３２とを有する。長形体３０は、球面継ぎ手３１から遠い端において、球面継ぎ手３４によってレバーアーム３２に接続され、それによって、関節構造７は、空間的な構造になる。関節構造７の固定された基部は、トラクタ２のフレーム３と一致する。また、この場合においては、レバーアーム３２は、いわゆる第１分類のレバーとして機能する。
直線状ベルクランクの形をしたレバーアーム３２は、ヒンジ３３の球面継ぎ手３４とは反対側に延びる延長部３５を有する。緩衝装置８は、一方でフレーム３に接続し、他方で延長部３５に接続するための環状部３７を有する公知の長形緩衝装置３６を備える。すなわち、緩衝装置３６は、ヒンジ３３の球面継ぎ手３１とは反対側において、ヒンジ３８によってフレーム３に接続され、ヒンジ３９によってレバーアーム３２に接続される。両方のヒンジ３８、３９は、ヒンジ３３のヒンジ軸に平行なヒンジ軸を有する。
図１を参照すると、緩衝装置３６は、油圧（液圧）空気圧式であって、公知の油圧空気圧式アキュムレータを有する剛性調節部材４０を備える。この剛性調節部材４０は、緩衝装置３６の応答を、トラクタ２が運転される地面の特性に適合させるように動作可能である。
特に図１及び図２を参照すると、長形体３０は通常、部分的に伝動軸２３（図２参照）の横及び下側に位置し、したがって、決して伝動軸２３とぶつかることがない。
操舵組立体１の動作は、さらに詳しく述べなくても、上記の説明によって明確に理解されよう。地面によって引き起こされた、トラクタ２への荷重に応じて、前車軸４は、緩衝装置３６によって減衰して、継ぎ手５付近を振動させ、これによって、トラクタ２を粗い地面の上で、あるいは高速度で、スムーズに操縦できるようになる。明らかに、ここで説明及び例示した組立体１に対し、本発明の範囲から逸脱せずに変更を加えることが可能である。
例えば、図３に示すように、緩衝装置３６にかかる力を減少させるために、継ぎ手３４とヒンジ３３の位置を逆にして、図１でフレーム３の中心に蝶番式に取付けられたレバーアーム３２を、今度は水平方向の端で蝶番式に取付け、いわゆる第２分類のレバーとして動作するようにする。
図４及び図５を参照すると、レバーアーム３２は変更を加えられ、その横方向の端において、一対の略同一の直角部４５によって範囲を定められ、それによってＨ字形構造を形成している。直角部４５は、上端４５’（図５参照）において旋回するようにフレーム３に接続される。フレーム３はさらに、一対の緩衝装置３６を支持し、簡潔にするために、そのうち一方だけが対応する剛性調節部材４０とともに図示される。各緩衝装置３６は、水平ヒンジ４６によって、蝶番式にフレーム３に取付けられ、この水平ヒンジ４６に平行なヒンジ４７によって、一方の直角部４５の下端に接続される。この配置において、レバーアーム３２は、フレーム３にあまり固定されずに保持され、２つの緩衝装置３６によって浮動状態に維持される。長形体３０は、球面継ぎ手４８を介してレバーアーム３２に取付けられる。図４に示すように、長形体３０は、スロット４９を有し、長手方向に方向に延びる伝動軸２３は、スロット４９を介して案内される。
もちろん、希望によっては、一対の液圧空気圧式緩衝装置３６を、同等の剛性を有する一対のばねに置き換えてもいい。
図５に示すように、支持構造であるレバーアーム３２と直角部４５が、継ぎ手３１の最下部を通る水平面から上方向に片寄っている。このことは、緩衝機構を設けても最低地上高を減少させないことを意味している。
図６に示すように、組立体１は、長形体３０に変更を加えることによって、大幅に単純化されており、この場合、組立体１は、図１乃至図５に示す緩衝装置３６と同一機能であるが明らかに寸法の小さい一対の緩衝装置５０を介在して互いに接続される２つの部分から成る。長形体３０は、球面継ぎ手３４によってフレーム３に直接接続され、伝動軸２３を案内する長形スロット５１を有する。
要望によっては、一対の油圧空気圧式緩衝装置５０は当然、ともに同等の剛性を有する一対のばね、又は単一のばねに置き換えることができる。
図７及び図８において、図５のＨ字形構造であるレバーアーム３２と直角部４５の他の取付構造６０が示されている。この取付構造６０は、球面継ぎ手６４によってフレーム３に回転自在に取付けられた円筒形延長部６２を有する逆Ｕ字形に形成される。逆Ｕ字のそれぞれの外側において、図８に仮想的に示す緩衝装置３６は、球面継ぎ手６６を介して、旋回可能に取付構造６０に取付けられる。緩衝装置３６は、球面継ぎ手６８によって、旋回可能にフレーム３に取付けられ、一方の球面継ぎ手６８のみが図８に示されている。長形体３０は、その後端に円筒形ハブ７０が設けられ、このハブ７０は、逆Ｕ字形の取付構造６０の２本の脚の中間に保持されるピン７２に嵌合する。長形体３０は再び、伝動軸２３が長形体３０のどの位置においてもぶつからずに通り抜けられるようにするためのスロットを有する。全ての球面継ぎ手を設けることによって、長形体３０によって送られてくる動きに応答するために、付随の緩衝装置３６を有する取付構造６０を様々な方向に動かすことができる。
長形体３０の緩衝運動を、そしてそれによって前車軸４の緩衝運動を所定の範囲内に制限するために、取付構造６０には、図８において破線で示されるように、最端位置にあるときにフレーム３に当接する当接延長部７４が前部及び後部にそれぞれ設けられている。したがって、緩衝装置３６がその最端動作位置に達する前に、当接延長部７４は長形体３０のそれ以上の動きを制限し、これによって、緩衝装置がそのストロークの最後の位置において強い力を受けることを防ぐ。
ピン７２を継ぎ手６４と緩衝装置３６の取付点６６の中間に配置して緩衝装置のためのより大きなレバーアームを形成することは、緩衝装置３６に伝わる力を軽減するために有利である。

Claims (15)

1. 支持フレーム（３）を有する多用途車（２）用の操舵組立体（１）であって、上記フレーム（３）に対して回転可能な操舵車軸（４）と、該操舵車軸（４）と上記フレーム（３）との中間部に設けられ、上記操舵車軸（４）の上記フレーム（３）に対する所定方向の動きを制限する接続手段（６）とを備えてなり、上記操舵車軸（４）は略垂直な軸（１８）の各々のまわりに旋回可能な端部（１５）によって横方向に範囲が定まる車軸部材（１３）と、該車軸部材（１３）に固着され、上記操舵車軸（４）を第１の球面継ぎ手（５）を介して上記フレーム（３）に回転自在に接続する部材（１９）とを有するもので、上記各端部（１５）は操舵可能な車輪（１６）を回動自在に各々支持するものである、操舵組立体（１）において、上記接続手段（６）は、上記操舵車軸（４）に接続され、上記第１の球面継ぎ手（５）の近くにある第１のレバー（３０）と、該第１のレバー（３０）の遠位の端において第２の球面継ぎ手（３４）によって上記第１のレバー（３０）に接続される第２のレバー（３２）と、上記操舵車軸（４）を上記フレーム（３）から分離するとともに両者を弾性をもって接続する緩衝手段（８）とを備えてなることを特徴とする操舵組立体。
2. 上記端部（１５）と上記部材（１９）との中間部に設けられ、上記端部（１５）を上記操舵車軸（４）に対して回転させる制御手段（２８）と、上記端部（１５）と上記フレーム（３）との間に位置し、上記操舵車軸（４）を上記第１の球面継ぎ手（５）に対して回転させる一対の棒（２５）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の操舵組立体。
3. 上記第２のレバー（３２）は、上記第１の球面継ぎ手（５）の操舵可能な車輪（１６）とは反対側において、第１のヒンジ（３３）によって上記フレーム（３）に接続されたものであり、上記部材（１９）と上記第１及び第２のレバー（３０、３２）は共に、上記第１の球面継ぎ手（５）及び上記第１のヒンジ（３３）によって上記フレーム（３）に接続される関節構造（７）を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵組立体。
4. 上記緩衝手段（８）は、上記第１のレバー（３０）によって上記第２のレバー（３２）に伝達される荷重を少なくとも部分的に吸収するために、第２のヒンジ（３９）によって上記第２のレバー（３２）に接続される弾性部（３６）を有することを特徴とする請求項３に記載の操舵組立体。
5. 上記第１のヒンジ（３３）は、上記第２の球面継ぎ手（３４）と上記第２のヒンジ（３９）との中間に設けられ、上記第２のヒンジ（３９）は、略垂直なヒンジ軸を有することを特徴とする請求項４に記載の操舵組立体。
6. 上記第２の球面継ぎ手（３４）は、上記第１及び第２のヒンジ（３３、３９）の中間に配置され、上記第２のヒンジ（３９）は、略垂直なヒンジ軸を有することを特徴とする請求項４に記載の操舵組立体。
7. 上記弾性部（３６）はその剛性が調節可能であることを特徴とする請求項４に記載の操舵組立体。
8. 上記弾性部（３６）は、剛性が調節可能な液圧空気圧式緩衝装置（３６）を有することを特徴とする請求項４に記載の操舵組立体。
9. 上記第２のレバー（３２）には、上記フレーム（３）に対して立設する端部（４５）が設けられ、該端部（４５）は、一方がヒンジによって直接、他方が上記緩衝手段（８）を介して間接的に上記フレーム（３）に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵組立体。
10. 上記接続手段（６）は、上記第１の球面継ぎ手（５）の上記操舵可能な車輪（１６）とは反対側に設けられる第２の球面継ぎ手（３４）によって上記フレーム（３）に接続される長形体（３０）を有し、該長形体（３０）は、上記第１の球面継ぎ手（５）の近くにあって、上記操舵車軸（４）を上記フレーム（３）から弾性をもって切離すために上記緩衝手段によって弾性を持って互いに接続される少なくとも２つの部分から成る上記部材（１９）に蝶番式に接続されることを特徴とする請求項２に記載の操舵組立体。
11. 上記第１のレバー（３０）は、第３の球面継ぎ手（３１）によって上記操舵車軸（４）に接続されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の操舵組立体。
12. 上記接続手段（６）は、旋回軸（６４）を介してフレーム（３）に蝶番式に接続される取付構造（６０）と、一端において上記第１の球面継ぎ手（５）の近くで上記操舵車軸（４）に接続され、他端において上記取付構造（６０）に接続される上記レバー（３０）とを有し、上記緩衝手段（８、３６）は、上記取付構造（６０）と上記フレーム（３）との中間部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の操舵組立体。
13. 上記取付構造（６０）は逆Ｕ字形に形成されていて、球面継ぎ手によって形成される上記旋回軸（６４）を介してフレーム（３）に接続するための上向き延長部（６２）を有することを特徴とする請求項１２に記載の操舵組立体。
14. 上記緩衝手段（８、３６）は、球面継ぎ手（６６）によって上記取付構造（６０）に取付けられ、上記レバー（３０）は、上記旋回軸（６４）と上記球面継ぎ手（６６）との中間位置において上記取付構造（６０）に接続されることを特徴とする請求項１３に記載の操舵組立体。
15. 上記取付構造（６０）は、上記取付構造（６０）の最端位置においてフレーム（３）と係合することによって上記緩衝手段（８、３６）のストロークを制限する当接部材（７４）を有することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の操舵組立体。

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