JP4178818B2

JP4178818B2 - 小型電動車両

Info

Publication number: JP4178818B2
Application number: JP2002064164A
Authority: JP
Inventors: 邦宏林
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP2003261039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の小型電動車両はたとえばセニアカー（Ｒ）等と呼ばれ、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。
【０００３】
従来の小型電動車両の特にステアリング機構においてたとえば左右前輪が堅固で、車両中心部に揺動軸を持つタイプのものがある。このタイプのものでは、まずステアリングシャフトから一方のナックルアームにタイロッドが取り付けられ、そこから他方のナックルアームへタイロッドが延設される構造となっている。この構造では比較的ハンドル（ステアリング）切れ角を大きくとれるが、前輪が左右独立懸架式のものには適用することができない。
【０００４】
通常、左右独立懸架式の場合には中央のステアリングシャフトにアームを設置し、そのアームからタイロッドを延設した構造をとる。なお、この構造の場合アーム長を長くとれないため、ハンドル切れ角をあまり大きくとることができない等の問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の問題を解決するものとして、最近知られるステアリング機構では、ステアリングシャフトのアームの上下にタイロッドが配置される。しかしながら、このステアリング機構ではタイロッドが上下に配置されるためサスペンションアーム等の設計の自由度が制限される。
【０００６】
本発明はかかる実情に鑑み、ハンドル切れ角を大きくし、使用性あるいは操舵性能等に優れた操舵装置を備える小型電動車両を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の小型電動車両は、車体フレーム上に支持された単座シートの下方前方にて、前記車体フレーム上に敷設されたフロアを有し、ハンドル操作により左右に揺動する操向輪として前記フロアの前方に設けられた左右一対の前輪と、パワーユニットで駆動される駆動輪として前記単座シートの下方後部に設けられた左右一対の後輪とで走行可能に構成され、前記左右一対の前輪を操舵する操舵装置と前輪支持機構を前記車体フレームの前端部に備えた小型電動車両であって、前記操舵装置において、上端にハンドルを回動可能に支持するとともに前記フロアの先端部から上方へ突出するステアリングシャフトと、左右方向外側に向って延設された左右一対のサスペンションアームの外側端部にキングピンを介して左右に揺動可能に支持された前輪ステアリングナックルとが、タイロッドアームおよびナックルアームを介してタイロッドによって連結され、前記タイロッドアームおよび前記ナックルアームは、前記キングピンの軸心相互間を結ぶ軸線を挟んで前記ナックルアームが前記前輪ステアリングナックルから前方に向かって延設される一方、前記タイロッドアームが前記ステアリングシャフトから反対方向の後方に向かって突出するように配置され、前記タイロッドは、両端が前記キングピンの軸心相互間を結ぶ軸線の前方および後方に位置するように構成され、前記前輪支持機構において、前記サスペンションアームは前記前輪ステアリングナックルが支持される外側端部から左右方向内側の基端部に向かって前後に分岐する二股状を呈し、その分岐した２つの基端が前記車体フレームに設けられた前後２つのサスペンションアームブラケットにより上下へ回動自在に軸支され、前記サスペンションアームの二股状に分岐したうちの前側にサスペンションスプリングの下端を取付ける一方、後側に中央部が前方へ湾入する湾曲部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の小型電動車両において、前記ステアリングシャフトの下端支持部を前記軸線よりも前方に配置し、前記タイロッドアームの回動軸を前記ステアリングシャフトよりも後方に配置し、前記ステアリングシャフトおよび前記タイロッドアームの回動軸を連係手段により連係するとともに、前記タイロッドアームを前記フロアの前部下方に配設したことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、最大操舵角を大きく確保することができ、略アッカーマン理論線に従って切れ角を推移させることが可能になる。これにより旋回運動してもタイヤの横滑りが少なく、構造的に無理な負荷が加わらないとともに、タイヤの磨耗を有効に抑制することができる。
【００１２】
また、タイロッドアーム、ナックルアームおよびタイロッドの配置関係を好適に設定することで、車両の操縦性や安定性をさせることができる上、フロアを広く確保することができ、フロアを有効に使用することができる。さらに、ステアリングシャフトとタイロッドアームとを連結するギヤの減速比を適宜設定することで、ステアリング操作性を向上させることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基き、本発明による小型電動車両における好適な実施の形態を説明する。
図１〜図５は、この実施形態における小型電動車両の全体構成を示している。この実施形態は四輪小型電動車両の例であり、これらの図において車体フレームを含むフレームユニット１００の前後部にそれぞれ左右一対の前輪１および後輪２が支持される。前輪１は前輪支持機構２００により、また後輪２は後輪支持機構３００によりそれぞれ支持される。フレームユニット１００の後部寄りには、１人の乗員が着座するようにした単座シートを構成するシートユニット４００が支持される。単座シートの下方前方には、車体フレーム上に敷設された低床の乗員足載せフロアを構成するフロアパネル３を有する。フレームユニット１００の前部には、ハンドル操作により左右に揺動する操向輪としての前輪１を操舵する操舵機構５００を有する。
【００１４】
この例では後輪２が駆動輪として構成され、単座シートの下方後部に設けられた電動モータを含むパワーユニット６００によって駆動されるようになっている。そして本発明ではフロアパネル３の下側に、パワーユニット６００に電力を供給する二次電池を備えた電池ユニット７００が配置される。
【００１５】
フレームユニット１００は図６〜図８をも参照して、シャーシ部分を構成する車体フレーム１０１とステアリングハンドル等を支持するステアリングフレーム１０２とから構成され、車体フレーム１０１はメインフレーム１０３とリヤフレーム１０４を含む。メインフレーム１０３はさらに、センタフレーム部１０５とセンタフレーム部１０５の前方に延設したフロントフレーム部１０６とから構成される。
【００１６】
メインフレーム１０３は、左右両側で前後方向に配置された一対のメインフレーム部材１０７を含み、メインフレーム部材１０７はセンタフレーム部１０５およびフロントフレーム部１０６の境界付近で、図８等に示すように先細に窄んだ形状となっている。メインフレーム部材１０７は好適には角パイプ材により形成されるが、これに限らずたとえばＣチャンネル材あるいは丸パイプ材等で形成することができる。いずれの場合も、メインフレーム部材１０７は一定の高さ（上下方向の厚さ）を有する。また、各メインフレーム部材１０７には外側方に突出する、たとえば丸パイプ材でなるキャリイングハンドル１１１が付設される。
【００１７】
また、この例ではメインフレーム部材１０７においてその前端部とセンタフレーム部１０５およびフロントフレーム部１０６の境界付近と後端部とに３つのブリッジ部材１０８，１０９，１１０が横架され、これによりメインフレーム１０３の高い剛性を確保している。ブリッジ部材１０８，１０９は図７に示されるように、下方に突出するように湾曲形成され、後述する前輪支持機構のベース部材がブリッジ部材１０８，１０９上に配置されるようになっている。なお、実車では図７のようにメインフレーム１０３は適度に前上がりに傾斜した状態になり、このとき前輪支持機構のベース部材はほぼ水平支持される。
【００１８】
ここで、ステアリングフレーム１０２は図９にも示すように、４本のパイプ材１０２ａ〜ｄがフロントフレーム部１０６の前端部内側にて、一体的に立設支持されてなる。ステアリングフレーム１０２はフロントフレーム部１０６（メインフレーム部材１０７）から垂直に立ち上がっているが、上述のようにメインフレーム１０３が前上がりに傾斜するため、ステアリングフレーム１０２は単座シート側へ適度に傾斜する。なお、ステアリングフレーム１０２は好適には角パイプ材により形成される。
【００１９】
リヤフレーム１０４は、各メインフレーム部材１０７の後端部付近から後上方に傾斜配置され、それぞれの後端部でキャリイングハンドル１１２によって相互に結合される。リヤフレーム１０４の前後方向中ほどには、概略アーチ状もしくは台形状のブリッジ部材１１３が横架され、ブリッジ部材１１３の上部にシートユニット４００を支持するためのシートポスト１１４が取り付けられる。リヤフレーム１０４あるいはブリッジ部材１１３は、好適には角パイプ材により形成されるが、これに限らずたとえばＣチャンネル材あるいは丸パイプ材等で形成することができる。リヤフレーム１０４の後端部にはまた、下方に突出するように湾曲形成されたブリッジ部材１１５が横架される。
【００２０】
前輪支持機構２００は、前輪１を回転自在かつ揺動可能に支持するが、フロントフレーム部１０６の下方に保持された支持部としてのベース部材２０１と、ベース部材２０１上に固定されたサスペンションアームブラケット２０２と、サスペンションアームブラケット２０２によって上下方向に揺動自在に支持され、車両の左右方向中央部から外側へ延設されるとともにその外側端部で前輪１を回転自在に支持するサスペンションアーム２０３とを含んでいる。
【００２１】
ここで、主にこの前輪支持機構２００により、後述する電池ケースの前方において左右の前輪１の対向間に亘り左右に延在し、該電池ケースよりも下側へ突出する剛性部材からなる突出構造が構成される。すなわちこの突出構造は図１〜図５あるいは図７等に示されるように、フロントフレーム部１０６の下方に突出して配置構成されたベース部材２０１、サスペンションアームブラケット２０２およびサスペンションアーム２０３等からなり、かかる突出構造を電池ケースの前方かつ下側に持つことで、車両の電源装置として重要な機能を有する電池ケースのバリヤもしくは防護手段を構成し、デリケートな電源装置を有効に保護することができる。なお、このようにフロントフレーム部１０６の下方に突出する突出構造を有していても、実車ではフロア３は前上がりに傾斜配置されるため（図７参照）下方に張り出すことはなく、最低地上高を有効に確保することができる。
【００２２】
前輪支持機構２００において図９をも参照して、メインフレーム１０３のブリッジ部材１０８，１０９上に配置されたベース部材２０１上には、左右のサスペンションアーム２０３それぞれに対して前後２つのサスペンションアームブラケット２０２が設けられている。各サスペンションアーム２０３は前後に分岐する二股状を呈し、その分岐した２つの基端（内側端）が前後２つのサスペンションアームブラケット２０２により上下へ回動自在に軸支される。サスペンションアーム２０３の先端には、コ字状のナックル２０４（前輪ステアリングナックル）がキングピン２０８を介して左右に回動可能に軸支される。ナックル２０４には車軸２０５が水平に延設され、この車軸２０５に前輪１が回転自在に支持される。
【００２３】
フロントフレーム部１０６の外側部にはサスペンションスプリング２０６を装架するためのブラケット２０７が固着し、該ブラケット２０７とサスペンションアーム２０３（二股状に分岐したうちの前側）との間にサスペンションスプリング２０６が装着される。
【００２４】
後輪支持機構３００は、パワーユニット６００と協働して後輪２を支持する。この場合、パワーユニット６００は電動モータおよびその出力軸に連結する減速ギヤ群を含み、最終段ギヤの支軸が後輪２の車軸３０１として構成される。パワーユニット６００の前端側は、メインフレーム部材１０７の後端に固着するブラケット３０２（図１〜図３等参照）を介して枢支される。パワーユニット６００の後端側は、ショックアブソーバ３０３の下端と連結する。ショックアブソーバ３０３の上端は、リヤフレーム１０４の後端に固着するブラケット３０４を介して枢支される。なお、ショックアブソーバ３０３は、圧縮コイルスプリングあるいは油圧等を利用したものであってよい。
【００２５】
シートユニット４００において、角パイプ材等で形成されたシートクッションフレーム４０１およびシートバックフレーム４０２が概略Ｌ字状に結合して一体化し、シートクッションフレーム４０１を略水平にしてシートポスト１１４上に支持される。この場合、シートユニット４００は左右に回動可能に、かつその回動途中における複数の角度位置で選択的に固定し得るように支持される。
【００２６】
シートクッションフレーム４０１には弾性体として構成されるシートクッション４０３が、またシートバックフレーム４０２には弾性体として構成されるシートバック４０４がそれぞれ取り付けられる。シートバックフレーム４０２の適度な高さ位置には、アームレスト４０５が回動可能に支持される。図３のようにシートポスト１１４上に支持されたシートユニット４００に着座した乗員は、フロアパネル３に足を乗せることができ、その際フロアパネル３の前部付近に配置されたフットブレーキ４を踏むことができるようになっている。
【００２７】
ここで、単座シートの回動支持機構の構成例を説明する。図１０において、シートクッションフレーム４０１の下側にベースブラケット４０６が結合し、該ベースブラケット４０６にはシートパイプ４０７が垂下される。一方シートポスト１１４にはパイプホルダ４０８が嵌合し、このパイプホルダ４０８にシートパイプ４０７が回転可能に内嵌するようになっている。これによりシートクッションフレーム４０１、したがって単座シートは左右に回動可能になる。なお、パイプホルダ４０８はシートポスト１１４に着脱可能にしてもよい。
【００２８】
また、ベースブラケット４０６にはその前部に軸受４０９を有するレバーホルダ４１０が固着する。軸受４０９には回転軸４１１が挿通し、回転軸４１１が外側へ延設されて図示のように適度に屈曲することによりレバー部４１２が形成される。回転軸４１１には、ベースブラケット４０６に開設された開口４１３から下方に突出する爪片４１４が固着する。レバー部４１２の操作で爪片４１４を回動させることができる。爪片４１４は、後述するストッパプレートの歯と係合可能な孔４１４ａを有している。一方、パイプホルダ４０８の上端にはストッパプレート４１５が固着し、ストッパプレート４１５の外周部には適度な角度間隔で複数の歯４１６が設けられる。各歯４１６の両側は逃げとして切除されており、これにより爪片４１４と係合可能になる。
【００２９】
パイプホルダ４０８にシートパイプ４０７を挿入することにより、単座シートはシートポスト１１４上に支持される。この場合、レバー部４１２の操作により爪片４１４を所望の歯４１６と係合させることにより、単座シートを所望の角度位置で選択的に固定することができる。
【００３０】
操舵機構５００において図５あるいは図９等を参照して、ステアリングフレーム１０２の内側には複数のホルダ５０２を介して、ステアリングシャフト５０１が回転自在に保持される。ステアリングシャフト５０１は長手方向の中間部でユニバーサルジョイント５０３を介して、単座シート側へ傾斜するように屈曲し、その上端部にブラケット５０４を介してステアリングハンドル５０５が支持される。ステアリングハンドル５０５は前部が切り欠かれた変形Ｕ字状を呈し、ステアリングハンドル５０５の適所を把持しながら、ブラケット５０４に取り付けられたアクセルレバー５０６を回動操作し得るようになっている。
【００３１】
フロントフレーム部１０６の各メインフレーム部材１０７の前端部内側には、ブラケット５０７が取り付けられており、このブラケット５０７上にステアリングシャフト５０１の下端を回転自在に支持するためのボスが設けられている。ブラケット５０７上のステアリングシャフト５０１の後側には、ステアリングシャフト５０１の下端に設けたギヤと噛合するギヤを有するカウンタ軸５０８が配置される。カウンタ軸５０８にはタイロッドアーム５０９が固定されるが、ステアリングシャフト５０１を右または左へ回転させると、カウンタ軸５０８を介してタイロッドアーム５０９が右側または左側へ回動する。
【００３２】
各前輪１において、ナックル２０４に固着するナックルアーム５１０とタイロッドアーム５０９とはタイロッド５１１を介して、相互に連結される。ステアリングハンドル５０５を右左旋させることで、ステアリングシャフト５０１、カウンタ軸５０８、タイロッドアーム５０９およびタイロッド５１１を介して前輪１は右または左に操舵される。このようにカウンタ軸５０８を設けることで、ステアリングハンドル５０５の旋回方向と同一方向に前輪１を操舵することができる。この場合、ステアリングシャフト５０１側のギヤとカウンタ軸５０８側のギヤのギヤ比を適宜選択することで、操舵角および操舵力を適切に設定することができる。
【００３３】
パワーユニット６００は前述したように、後輪支持機構３００と協働して後輪２を支持する。後述する電池ユニット７００はパワーユニット６００に電力を供給し、その電動モータ６０１が駆動されるようになっている。
【００３４】
本発明の電池ユニット７００において、図８に示すようにフロア（あるいはフロアパネルという）３の主要領域においてその両側縁部に沿って配置されたフレーム相互間に、該フレームの高さと略同等の高さを有する電池ケース７０１を収容し、この電池ケース７０１内に複数の二次電池７０２を列設配置する。図示例では前後２列で同一平面上に複数の二次電池７０２が配列される。
【００３５】
ここでフロア３は、前輪１よりも後方に位置しかつ前輪１の左右対向間隔と略等しい幅を有するメインフロア部５と、前輪１の左右対向間隔よりも狭小でかつメインフロア部５よりも狭小な幅でメインフロア部５の前方に延設したフロントフロア部６とにより構成される。フロア３の主要領域は、メインフロア部５により構成され、この部分に電池ケース７０１が配置される。
【００３６】
また、前述したメインフレーム１０３のセンタフレーム部１０５は、メインフロア部５の左右両側縁部に沿って前後に延びる。フロントフレーム部１０６は、前輪１の左右対向間隔よりも小さい対向間隔でセンタフレーム部１０５の前方に延設される。この例ではセンタフレーム部１０５を構成するメインフレーム部材１０７相互間に、電池ケース７０１が配置される。
【００３７】
電池ケース７０１は図１１に示されるように、概略薄箱状を呈し、メインフレーム部材１０７と略同一高さに形成される。そして、この電池ケース７０１はメインフロア部５の下側でメインフレーム部材１０７相互間に配置される。本発明で使用するドライ形の二次電池７０２として典型的にはリチウムイオン電池が用いられるが、この種のドライ形二次電池は通常、多数のセルを組合せてパッキングされる。この場合、大型のセルモジュールの密度を上げるために所謂、俵積みになることが多く、そのままではかなり嵩だかなものになっていしまう。この実施形態では、前述したように左右一対の前輪１を備え、メインフロア部５を前輪１の左右対向間隔と略等しい幅を有する大面積に形成できたので、同一平面に前後２列で合計８つの二次電池７０２が配列可能である。二次電池７０２の幅（直径）をメインフレーム部材１０７の高さと同等か、僅かに高い程度に留めることで、電池搭載スペースを極めて薄く設定することができる。
【００３８】
電池ケース７０１の底部には図１２に示されるように、二次電池７０２の外形に対応するように形成された複数の凹凸状の保持部を備える。この保持部として本実施形態では、複数の半月状リブ７０１ａが形成される。上述のように二次電池７０２を同一平面に配列したことにより、二次電池７０２が振動等によって電池ケース７０１で動かないように固定する必要がある。半月状リブ７０１ａを設けることにより、二次電池７０２を適正に固定し相互に干渉しないようにしている。
【００３９】
電池ケース７０１は左右両側にフランジ状の取付部７０１ｂを有し、この取付部７０１ｂをメインフレーム部材１０７上に載せるかたちで、ビス等によって該メインフレーム部材１０７に取り付けられる。この場合、その取付用ビスの挿通孔７０１ｃが設けられる。電池ケース７０１の前部、すなわち前列側の二次電池７０２の前側にはホルダ７０１ｄを介して、セルコントローラ（基板）７０３が配置される。
【００４０】
セルコントローラ７０３は、二次電池７０２（セル）間で容量差や電位差が生じないように制御するが、電池ケース７０１の底部に対して垂直に設けられる。このようにセルコントローラ７０３をフロントサスペンションまわりの部品と二次電池７０２の間に垂直に設けることで、前後方向スペースを有効活用することができる。なお、セルコントローラ７０３を垂直に設けても、実車ではフロアは前上がりに傾斜配置されるため下方に出っ張ることはなく、最低地上高を有効に確保することができる。
【００４１】
図１２あるいは図１３に示されるように電池ケース７０１の上部には、平板状のカバー７０４が覆設される。カバー７０４は電池ケース７０１の上部開口と整合する形状を有し、その下面の周縁部から複数の爪片７０４ａが垂設される。電池ケース７０１には爪片７０４ａに対応して複数の係合部７０１ｅが設けられ、爪片７０４ａを係合部７０１ｅに係合させることでカバー７０４を固定する。なお、電池ケース７０１とカバー７０４の合せ部には、電池ケース７０１内に水あるいは塵等が侵入しないようにガスケットが装着される。二次電池７０２を収納した電池ケース７０１にカバー７０４を覆設固定することで、電池もしくはバッテリパックが構成される。
【００４２】
また、図１３にも示されるように電池もしくはバッテリパックの上側、すなわちカバー７０４の上側にフロアパネル３が配置される。フロアパネル３はスペーサを介して電池ケース７０１の取付部７０１ｂ上に載るかたちで、ビス等によって該メインフレーム部材１０７に取り付けられる。この場合、フロアパネル３の周縁部にはその取付用ビスの挿通孔３ａが設けられるとともに、取付部７０１ｂにも挿通孔３ａの対応位置に挿通孔７０１ｆが設けられる。
【００４３】
電池もしくはバッテリパックの下側、すなわち電池ケース７０１の下側には概略平板状のアンダガード７０５が配置される。アンダガード７０５は電池ケース７０１の下部を覆うように、ビス等によってブリッジ部材１０９およびブリッジ部材１１０（図６等参照）に取り付けられる。この場合、アンダガード７０５の前縁部および後縁部にはそれぞれ、その取付用ビスの挿通孔７０５ａ，７０５ｂが設けられる（図１２）。
【００４４】
さらに、本発明の小型電動車両において前述した各図を参照して、フロア３の後方に配設した単座シートの下方前半部には図３等に示されるように、パワーユニット６００の電動モータ６０１に供給すべき電力を電子制御するメインコントローラ７と、電池ユニット７００の二次電池７０２に充電を行なうための充電装置８とが配設される。メインコントローラ７および充電装置８は、フロア３から一体的に連続して設けた車体カバー（図示せず）によって覆われ、外部に露呈しないようになっている。
【００４５】
また、メインコントローラ７等の後方に位置する左右一対の後輪２間の空間には、箱状もしくは籠状の荷物収納装置９が装架され、この荷物収納装置９の上部には荷物等を出入れ可能とするための開口９ａが開設されている。前述したように単座シートはシートポスト１１４の上方至近位置で、該シートポスト１１４のまわりに回動可能に支持される。単座シートを適宜回動させることで、その下方に位置する荷物収納装置９の開口９ａの一部または全部を、単座シートで上方から開閉可能に覆うことができる。
【００４６】
一方また、ステアリングフレーム１０２の上部において、ステアリングハンドル５０５の前方至近位置にスイッチボックス（操作パネル）１０が取り付けられる。このスイッチボックス１０は、たとえば図７に示されるようにステアリングフレーム１０２の上端に固定された概略鍵形のブラケット１１を介して、支持される。スイッチボックス１０は各種スイッチ類を搭載するが、たとえば前後進切替えノブ、速度設定ノブ、バッテリ残量表示器および充電ランプ、さらには左右のウィンカスイッチおよびホーンボタン等のスイッチが配設される。
【００４７】
スイッチボックス１０は、ステアリングハンドル５０５の前方至近位置で適度に傾斜配置されており、運転操作に必要なスイッチ類に容易に手が届き、表示ランプ等の表示内容を見易く構成されている。したがって、単座シートに着座した乗員は、スイッチボックス１０のスイッチ類を簡単かつ的確に操作することができる。その際、必要に応じてアクセルレバー５０６を適宜操作可能である。
【００４８】
また、スイッチボックス１０の下方至近位置にコードリールを内蔵したコードリールケース１２が、ステアリングフレーム１０２に取り付けられる。コードリールには巻取り方向に付勢された充電用コードが、繰出し自在に巻回されており、該充電用コードは充電装置８に接続されている。電池ユニット７００の二次電池７０２に充電を行なう際には、コードリールケース１２から充電用コードを繰り出して、この充電用コードを介して充電装置８が外部電源と接続される。
【００４９】
ステアリングフレーム１０２の上部にはまた、たとえばホルダ５０２を利用してメインキー１３が取り付けられる。メインキー１３は、単座シートに着座した乗員が操作し易い位置に配置される。メインキー１３の下方にはステアリングフレーム１０２に箱状もしくは籠状の荷物収納装置１４が装架され、この荷物収納装置１４の上部には荷物等を出入れ可能とするための開口が開設されている。
【００５０】
上記の場合、各ユニットはプラスチックもしくは合成樹脂等で形成された車体カバーによって覆われ、車両全体として所定の外観意匠を得るようにデザインされる。この場合、ステアリングフレーム１０２まわりにはレッグシールド等が実装され、前輪１および後輪２まわりにはそれぞれフロントフェンダおよびリヤフェンダが装着されてよい。
【００５１】
さらに、実車においては走行上必要となる安全あるいは保安部品類が装備される。この種の装備品としてヘッドランプ、ウィンカ、ストップランプ、サイドミラーあるいはホーン等が含まれ、さらに必要に応じてその他の部品等が装備される。
【００５２】
ここで図１４〜図１７において、この実施形態による操舵装置をさらに説明する。
操舵装置において前述したように、上端にステアリングハンドル５０５を回動可能に支持するとともにフロア３の先端部から上方へ突出するステアリングシャフト５０１と、左右方向外側に向って延設されたサスペンションアーム２０３の外側端部にキングピン２０８を介して左右に揺動可能に支持されたナックル２０４とが、タイロッドアーム５０９およびナックルアーム５１０を介してタイロッド５１１によって連結される。
【００５３】
ステアリングフレーム１０２の下端に溶接されるブラケット５０７には、その凹部内に図１６に示されるようにステアリングシャフト取付用ボス５１２とカウンタ軸取付用ボス５１３とが配設される。ボス５１２には軸受５１４（好適には樹脂製ブッシュ）を介して、ステアリングシャフト５０１の下端が軸支される。軸受５１４の上部においてステアリングシャフト５０１に略半月状のギヤ５１５（平歯車）が固着し、ギヤ５１５にはカウンタ軸５０８に固着する略半月状のギヤ５１６（平歯車）が噛合する。カウンタ軸５０８はベアリング５１７を介して、ボス５１３によって軸支され、この場合上下のベアリング５１７の間にスペーサ５１８が介挿される。
【００５４】
そして本発明では特に、タイロッドアーム５０９およびナックルアーム５１０は図１５に示されるように、左右のキングピン２０８の軸心相互間を結ぶ軸線を挟んで互いに反対方向に突出するように配置される。この場合、ナックルアーム５１０をナックル２０４から斜め前方に向って延設し、タイロッドアーム５０９をステアリングシャフト５０１から後方に向って延設する。
【００５５】
このようにタイロッドアーム５０９およびナックルアーム５１０を配置構成することで、タイロッド５１１の両端のロッドエンド５１１ａおよび５１１ｂが、キングピン２０８の軸心相互間を結ぶ軸線の前方および後方に位置する。
【００５６】
また、ステアリングシャフト５０１の下端支持部（ステアリングシャフト取付用ボス５１２）をキングピン２０８の軸心相互間を結ぶ軸線よりも前方に配置し、タイロッドアーム５０９の回動軸（カウンタ軸５０８）をステアリングシャフト５０１よりも後方に配置する。そして、ステアリングシャフト５０１およびカウンタ軸５０８が、連係手段としてのギヤ５１５，５１６により連係される。この場合、タイロッドアーム５０９はフロア３の前部下方に配設される（図２あるいは図９等参照）。
【００５７】
本発明の操舵装置において、所謂アッカーマン理論に近づくステアリング切れ角を確保し、円滑かつ適正な操舵、走行性能を実現する。ここで、アッカーマン理論とは図１８を参照して、操舵された左右前輪（Ｆ）の車軸中心線Ｍ１，Ｍ２が、後輪（Ｒ）の車軸延長線Ｍ′上で交差するというものである。左側前輪を切れ角αで切ったとき、右側前輪の切れ角βとすると、次式が成り立つ。なお図中において、Mはキングピン２０８の軸心相互間を結ぶ軸線を示す。
ｃｏｔα＝Ｂ／Ｌ
ｃｏｔβ＝Ａ＋Ｂ／Ｌ
なお、Ｌは前後車軸間距離（ホイールベース）、Ａはキングピン間距離である。
【００５８】
たとえば図示例のように車両旋回中心の内側となる左側前輪（切れ角α）の車軸中心線Ｍ₁、および車両旋回中心の外側となる右側前輪（切れ角β）の車軸中心線Ｍ₂とし、また車両中心線Ｃと平行なキングピン中心線Ｎに関して車軸中心線Ｍ₁と線対称な直線Ｍ₁′とする。内側の切れ角を変化させ（０〜９０°）、その角度ごとに車軸中心線Ｍ₂と直線Ｍ₁′の交点をプロットすることにより、アッカーマン理論線Ｐが得られる。
【００５９】
図１９は、本発明の操舵装置において前輪１を左へ操舵した場合に、上述したアッカーマン理論線Ｐを得るのと同様な方法で左側前輪１の切れ角αおよび右側前輪１の切れ角βを変化させ（α＝０°，１５°，３０°，４５°，６０°，．．．およびβ＝０°，１５°，３０°，４５°，６０°，．．．）、このときのアッカーマン理論線Ｐとの対応関係を示している。この場合、タイロッドアーム５０９を回動させことで、ナックルアーム５１０の揺動角度が変化し、アッカーマン理論線Ｐにおける車軸中心線Ｍ₂と直線Ｍ₁′の交点をプロットしたのと同様に、切れ角αおよび切れ角βの角度変化１５°ごとに交点Ｐ₀，Ｐ₁₅，Ｐ₃₀，Ｐ₄₅，Ｐ₆₀，．．．．をプロットしたものである。図から分かるように切れ角α＝８０°程度までアッカーマン理論線Ｐと略一致している。
【００６０】
本発明の小型電動車両の実使用において、単座シートに着座した乗員はステアリングハンドル５０５を把持し、アクセルレバー５０６を引きあるいは必要に応じてフットブレーキ４を踏むことで車両を走行させることができる。この場合、フロアパネル３の下側に収納されている電池ユニット７００からパワーユニット６００に電力が供給され、パワーユニット６００の電動モータ６０１が後輪２を駆動することで、乗員はこの小型電動車両を円滑かつ適正に運転することができる。
【００６１】
ところで、この種の電動車両は法規制による形式認定上、全長１２００ｍｍ、全幅７００ｍｍ以下と規制されている。この条件で４輪タイプの車両を構成すると、各車輪は車両の四隅に配置されることになる。また、狭い通路等を走行するためにステアリング切れ角を大きく確保する必要がある。本発明ではナックルアーム５１０をナックル２０４から前方に向って延設し、タイロッドアーム５０９をステアリングシャフト５０１から後方に向って延設する。このようにタイロッドアーム５０９およびナックルアーム５１０を配置構成することで、直進時（図１５参照）におけるタイロッド５１１の軸線と車両前後方向の軸線との挟み角を鋭角に設定することができ、これにより最大操舵角を大きく確保することができる。そして、前輪１の内側の切れ角が８０°程度になっても（図１７参照）、略アッカーマン理論線Ｐに従って切れ角を推移させることが可能になる。
【００６２】
また、上述のように直進時におけるタイロッド５１１の軸線と車両前後方向の軸線との挟み角を鋭角に設定することで、ナックルアーム５１０と車両前後方向の軸線との挟み角を、車両左右方向の内側へ開くように形成することができる。これによりナックルアーム５１０の先端と前輪１とのクリアランスを大きく確保しても、ナックル２０４を揺動可能に支持するキングピン２０８を前輪１に近づけてスクラブ半径（キングピンオフセット）を小さく設定することができる。スクラブ半径を小さくすることで、車両の操縦性や安定性を向上させることができる。
【００６３】
さらに、フロア３の先端部から上方へ突出するステアリングシャフト５０１を車両前方に配置することができるため、フロア３を広く確保することができ、フロア３を有効に使用することができる。この場合、ステアリングシャフト５０１を軸線Ｍよりも前方に配置することで、フロア３をより広く形成することができる。
【００６４】
また、ステアリングシャフト５０１とタイロッドアーム５０９とが連係手段としてのギヤ５１５，５１６を介して連結される。その場合、これらのギヤの減速比を適宜設定することで、ステアリング操作性を向上させることが可能になる。たとえば腕力の弱い女性高齢者等にあっては減速比を大きくし、小さいハンドル操作力で操舵することができる。また、男性においては減速比を比較的大きくすることで、小さいハンドル切れ角で前輪切れ角を大きく、すなわちクイックな操作感が得られる。
【００６５】
以上、本発明を実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
たとえばタイロッドアーム５０９をその中心線に沿って２分割し、左右別々の動きを可能に構成することで、所謂モータチェア等の小型電動車両のようなその場旋回が可能になる。この場合、ハンドル操作を連続的に行なっていきながらそのままその場旋回をするのは不可能であるため、その場旋回時は一旦停止し、左右前輪を「ハ」の字状にする機構を備える必要がある。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種の小型電動車両において最大操舵角を大きく確保することができ、略アッカーマン理論線に従って切れ角を推移させることが可能になる。これにより旋回運動してもタイヤの横滑りが少なく、構造的に無理な負荷が加わらないとともに、タイヤの磨耗を有効に抑制することができる。また、タイロッドアーム、ナックルアームおよびタイロッドの配置関係を好適に設定することで、車両の操縦性や安定性をさせることができる上、フロアを広く確保することができ、フロアを有効に使用することができる。さらに、ステアリングシャフトとタイロッドアームとを連結するギヤの減速比を適宜設定することで、ステアリング操作性を向上させることが可能になる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小型電動車両の実施形態における基本構成を示す前方斜視図である。
【図２】本発明の小型電動車両の実施形態における基本構成を示す後方斜視図である。
【図３】本発明の小型電動車両の実施形態における基本構成を示す側面図である。
【図４】本発明の小型電動車両の実施形態における基本構成を示す平面図である。
【図５】本発明の小型電動車両の実施形態における基本構成を示す正面図である。
【図６】本発明の小型電動車両の実施形態におけるフレームユニットおよび電池ユニットまわりを示す斜視図である。
【図７】本発明の小型電動車両の実施形態におけるフレームユニットまわりを示す側面図である。
【図８】本発明の小型電動車両の実施形態におけるフレームユニットまわりを示す平面図である。
【図９】本発明の小型電動車両の実施形態における前輪支持機構まわりを示す斜視図である。
【図１０】本発明の小型電動車両の実施形態における単座シートの回動機構まわりを示す斜視図である。
【図１１】本発明の小型電動車両の実施形態における電池ユニットを示す斜視図である。
【図１２】本発明の小型電動車両の実施形態における電池ユニットを示す分解斜視図である。
【図１３】本発明の小型電動車両の実施形態における電池ユニットを示す側面図である。
【図１４】本発明の小型電動車両の実施形態における操舵装置まわりを示す斜視図である。
【図１５】本発明の小型電動車両の実施形態における操舵装置まわりを示す平面図である。
【図１６】本発明の小型電動車両の実施形態におけるステアリングシャフトとタイロッドアームの連結構造を示す平面図および断面図である。
【図１７】本発明の小型電動車両の実施形態における操舵装置まわりを示す平面図である。
【図１８】本発明の小型電動車両に係るアッカーマン理論線を説明するための模式図である。
【図１９】本発明の小型電動車両の実施形態における操舵装置のアッカーマン理論線との対応関係を示す図である。
【符号の説明】
１前輪、２後輪、３フロアパネル、４ブレーキペダル、７メインコントローラ、８充電装置、９荷物収納装置、１０スイッチボックス、１２コードリールケース、１３メインキー、１００フレームユニット、１０１車体フレーム、１０２ステアリングフレーム、１０３メインフレーム、１０４リヤフレーム、１０５センタフレーム部、１０６フロントフレーム部、１０７メインフレーム部材、１０８，１０９，１１０ブリッジ部材、１１４シートポスト、２００前輪支持機構、２０１ベース部材、２０２サスペンションアームブラケット、２０３サスペンションアーム、２０４ナックル、２０５車軸、２０６サスペンションスプリング、２０７ブラケット、２０８キングピン、３００後輪支持機構、３０１車軸、３０２ブラケット、３０３ショックアブソーバ、４００シートユニット、４０１シートクッションフレーム、４０２シートバックフレーム、４０３シートクッション、４０４シートバック、４０５アームレスト、５００操舵機構、５０１ステアリングシャフト、５０５ステアリングハンドル、５０６アクセルレバー、５０７ブラケット、５０７ａクランプ部、５０８カウンタ軸、５０９タイロッドアーム、５１０ナックルアーム、５１１タイロッド、５１４クランプ部材、５１５ボルト、６００パワーユニット、６０１電動モータ、７００電池ユニット、７０１電池ケース、７０２二次電池、７０３セルコントローラ、７０４カバー、７０５アンダガード。

Claims

車体フレーム上に支持された単座シートの下方前方にて、前記車体フレーム上に敷設されたフロアを有し、ハンドル操作により左右に揺動する操向輪として前記フロアの前方に設けられた左右一対の前輪と、パワーユニットで駆動される駆動輪として前記単座シートの下方後部に設けられた左右一対の後輪とで走行可能に構成され、前記左右一対の前輪を操舵する操舵装置と前輪支持機構を前記車体フレームの前端部に備えた小型電動車両であって、
前記操舵装置において、上端にハンドルを回動可能に支持するとともに前記フロアの先端部から上方へ突出するステアリングシャフトと、左右方向外側に向って延設された左右一対のサスペンションアームの外側端部にキングピンを介して左右に揺動可能に支持された前輪ステアリングナックルとが、タイロッドアームおよびナックルアームを介してタイロッドによって連結され、
前記タイロッドアームおよび前記ナックルアームは、前記キングピンの軸心相互間を結ぶ軸線を挟んで前記ナックルアームが前記前輪ステアリングナックルから前方に向かって延設される一方、前記タイロッドアームが前記ステアリングシャフトから反対方向の後方に向かって突出するように配置され、
前記タイロッドは、両端が前記キングピンの軸心相互間を結ぶ軸線の前方および後方に位置するように構成され、
前記前輪支持機構において、前記サスペンションアームは前記前輪ステアリングナックルが支持される外側端部から左右方向内側の基端部に向かって前後に分岐する二股状を呈し、その分岐した２つの基端が前記車体フレームに設けられた前後２つのサスペンションアームブラケットにより上下へ回動自在に軸支され、前記サスペンションアームの二股状に分岐したうちの前側にサスペンションスプリングの下端を取付ける一方、後側に中央部が前方へ湾入する湾曲部を設けたことを特徴とする小型電動車両。
前記ステアリングシャフトの下端支持部を前記軸線よりも前方に配置し、前記タイロッドアームの回動軸を前記ステアリングシャフトよりも後方に配置し、前記ステアリングシャフトおよび前記タイロッドアームの回動軸を連係手段により連係するとともに、前記タイロッドアームを前記フロアの前部下方に配設したことを特徴とする請求項１に記載の小型電動車両。