JP4178818B2 - 小型電動車両 - Google Patents
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Description
【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 (2)
- 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。
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