(57)【要約】【課題】  旋回走行時における運転操作の容易化等を実現した車両の操縦機構を提供する【解決手段】  シートフレーム７は、ステアリングシャフト５の下方に延設されたフロントメンバ２４と、フロントメンバ２４の後端から左右下方に延設されたセンタメンバ２５と、センタメンバ２５の左右後端から延設されてシート８の座面部８ａおよび背もたれ部８ｂの保持を行う側面視Ｌ字形状のリヤメンバ２６とからなる。フロントメンバ２４の先端は、スラスト軸受であるテーパローラベアリング３１を介して、メインフレーム２に回転自在に保持されている。センタメンバ２５の上部は、弾性マウント３２を介して、メインフレーム２に回転自在に支持されている。リヤメンバ２６の上端も、弾性マウント３２を介してメインフレーム２に回転自在に支持されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗員の着座に供されるシートを保持したシートフレームと、前記シートフレームを支持する揺動軸とを車体に備え、
前記揺動軸は、前記シートの座面部より上方にあって、前記車体の後方から前方に向けて前下がりに設置されたことを特徴とする車両の操縦機構。
【請求項２】
前記シートが運転者用シートであり、
運転操作ペダルとフットレストとの少なくとも一方が前記シートフレームと一体に揺動することを特徴とする、請求項１に記載の車両の操縦機構。
【請求項３】
前記シートが運転者用シートであり、
前記揺動軸がステアリングシャフトの軸心と略平行に設置されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両の操縦機構。
【請求項４】
前記シートが運転者用シートであり、
前記揺動軸がステアリングシャフトの軸心と略同軸に設置されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両の操縦機構。
【請求項５】
前記シートフレームが左右に４５°以下の角度をもって揺動することを特徴とする、請求項１〜請求項４に記載の車両の操縦機構。
【請求項６】
前記シートフレームの揺動を減衰させるダンパを備えたことを特徴とする、請求項１〜請求項５に記載の車両の操縦機構。
【請求項７】
前記シートフレームの前後方向変位を抑制するスラスト軸受を少なくとも１つ備えたことを特徴とする、請求項１〜請求項６に記載の車両の操縦機構。
【請求項８】
前記揺動軸が少なくとも２つの弾性マウントを介して前記車体に弾性支持されたたことを特徴とする、請求項１〜請求項７に記載の車両の操縦機構。
【請求項９】
前記弾性マウントが、前記車体と前記シートフレームとのどちらか一方に固着される外筒と、前記車体と前記シートフレームとのどちらか他方に固着される内筒と、前記外筒と前記内筒との間に介装された弾性体とからなることを特徴とする、請求項８に記載の車両の操縦機構。
【請求項１０】
前記シートフレームと前記車体とのどちらか一方には、当該シートフレームの揺動限界位置において、前記シートフレームと前記車体とのどちらか他方に係止される弾性ストッパが取り付けられたことを特徴とする、請求項１〜請求項９に記載の車両の操縦機構。
【請求項１１】
前記シートフレームを前記車体に対して揺動させるアクチュエータと、当該アクチュエータを車両運転状況に応じて駆動制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする、請求項１〜請求項５に記載の車両の操縦機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回走行時における運転操作の容易化等を実現した車両の操縦機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
４輪自動車は、旋回走行時に横方向運動に伴う慣性力（横加速度）が車体に作用すると、自動２輪車等とは逆に旋回外側にロールする。旋回外側へのロールは、運転者が進行方向を注視することを阻害するのみならず、横加速度を倍加させるために頭部を旋回内側に傾ける等の不自然な姿勢を運転者に強いていた。このような問題を解決すべく、回転中心が乗員とシートとの重心より上方になるように、水平な揺動軸によってシートを揺動自在に支持し、車両の旋回走行時に旋回内側にロールさせるようにした振り子式シートが提案されている（特許文献１参照）。また、後２輪の３輪車両の例としては、ステアリングハンドルやシートが取り付けられた車体フレームを後車軸の中央に揺動自在に連結し、旋回走行時に運転者が旋回内側に傾けることができる遊技用走降車が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６０−５１１３３号公報
【特許文献２】特開２００４−２４７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の振り子式シートには、水平な揺動軸によって支持されることに起因して、４輪自動車の運転席用シートへの適用を図る上で種々の問題が生じる。例えば、ステアリングホイールは車体に固着されたテアリングシャフトの後端に取り付けられているため、シートのみが旋回内側に揺動した場合、運転者の両手の位置とステアリングホイールとの間に大きなずれが生じて操舵が非常に行い難くなる。また、シートの回転中心とステアリングホイールの位置とを接近させておいても、ステアリングシャフトが前下がりに設置されていることから、シートが揺動するとステアリングホイールの角度が運転者に対して大きく変化して操舵が行い難くなる。また、自動車の運転席にはアクセルペダルやブレーキペダル等の運転操作ペダルやフットレストが設置されているが、シートのみが揺動した場合には、運転者がこれら運転操作ペダルを操作することが難しくなる。
【０００４】
一方、特許文献２は、ステアリングハンドルやシートが取り付けられた車体フレーム全体を揺動させる構成を採っているが、シートの揺動軸（ロールセンタ）が重心より下にあるため、旋回内側に傾けるためには運転者が体重移動等を行う必要があった。また、特許文献２の構成は、操舵車輪が１つしかない後２輪の３輪車両とは異なり、左右に操舵車輪を備えた４輪自動車への適用はステアリングリンケージの構造等から極めて難しかった。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、旋回走行時における運転操作の容易化等を実現した車両の操縦機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明に係る車両の操縦機構は、乗員の着座に供されるシートを保持したシートフレームと、前記シートフレームを支持する揺動軸とを車体に備え、前記揺動軸は、前記シートの座面部より上方にあって、前記車体の後方から前方に向けて前下がりに設置されたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明に係る車両の操縦機構は、請求項１に記載の車両の操縦機構において、前記シートが運転者用シートであり、運転操作ペダルとフットレストとの少なくとも一方が前記シートフレームと一体に揺動することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明に係る車両の操縦機構は、請求項１または請求項２に記載の車両の操縦機構において、前記シートが運転者用シートであり、前記揺動軸がステアリングシャフトの軸心と略平行に設置されたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明に係る車両の操縦機構は、請求項１または請求項２に記載の車両の操縦機構において、前記シートが運転者用シートであり、前記揺動軸がステアリングシャフトの軸心と略同軸に設置されたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の発明に係る車両の操縦機構は、請求項１〜請求項４に記載の車両の操縦機構において、前記シートフレームが左右に４５°以下の角度をもって揺動することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６の発明に係る車両の操縦機構は、請求項１〜請求項５に記載の車両の操縦機構において、前記シートフレームの揺動を減衰させるダンパを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７の発明に係る車両の操縦機構は、請求項１〜請求項６に記載の車両の操縦機構において、前記シートフレームの前後方向変位を抑制するスラスト軸受を少なくとも１つ備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８の発明に係る車両の操縦機構は、請求項１〜請求項７に記載の車両の操縦機構において、前記揺動軸が少なくとも２つの弾性マウントを介して前記車体に弾性支持されたたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９の発明に係る車両の操縦機構は、請求項８に記載の車両の操縦機構において、前記弾性マウントが、前記車体と前記シートフレームとのどちらか一方に固着される外筒と、前記車体と前記シートフレームとのどちらか他方に固着される内筒と、前記外筒と前記内筒との間に介装された弾性体とからなることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０の発明に係る車両の操縦機構は、請求項１〜請求項９に記載の車両の操縦機構において、前記シートフレームと前記車体とのどちらか一方には、当該シートフレームの揺動限界位置において、前記シートフレームと前記車体とのどちらか他方に係止される弾性ストッパが取り付けられたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１の発明に係る車両の操縦機構は、請求項１〜請求項５に記載の車両の操縦機構において、前記シートフレームを前記車体に対して揺動させるアクチュエータと、当該アクチュエータを車両運転状況に応じて駆動制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の車両の操縦機構によれば、旋回走行時に乗員やシートフレームに作用する横加速度によってシートフレームが前下がりの揺動軸を中心として旋回内側にロールするため、乗員自身が旋回内側に向くことになって頭部を旋回内側に傾ける等の必要がなくなるとともに進行方向の注視も容易になる。そして、揺動軸が前下がりに設置されているため、シートフレームの揺動時において、運転者の両手の位置に対してステアリングホイールの位置や角度がずれ難くなる。また、請求項２の車両の操縦機構によれば、運転者による運転操作ペダルの操作が容易に行えるようになる。また、請求項３の車両の操縦機構によれば、シートフレームの揺動時において、運転者の両手の位置に対してステアリングホイールの位置や角度がよりずれ難くなる。また、請求項４の車両の操縦機構によれば、シートフレームの揺動時において、運転者の両手の位置に対してステアリングホイールの位置や角度がずれなくなる。また、請求項５の車両の操縦機構によれば、シートフレームの揺動時において、乗員やシートフレームの重心が徒に上昇しなくなり、走行安定性等が向上する。また、請求項６の車両の操縦機構によれば、シートフレームの微少な揺動や揺り戻しが起こり難くなり、走行安定性等が向上する。また、請求項７の車両の操縦機構によれば、シートフレームが前後方向に移動し難くなり、乗り心地や走行安定性等が向上する。また、請求項８の車両の操縦機構によれば、走行時における路面からの衝撃がシートフレームに伝達され難くなり、乗り心地等が向上する。また、請求項９の車両の操縦機構によれば、比較的簡易かつ低コストな構成を採りながら、中立位置の保持と揺動の減衰とを実現できる。また、請求項１０の車両の操縦機構によれば、シートフレームの揺動限界位置において、シートフレームと車体とのメタルタッチによる衝撃や騒音が生じなくなる。また、請求項１１の車両の操縦機構によれば、例えば、運転者がステアリングホイールを操舵した際に、横加速度が発生する前にシートフレームを旋回内側にロールさせること等が可能となり、操縦性の更なる向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明をレーシングカートに適用した実施形態とその一部変形例とを詳細に説明する。
【００１９】
［実施形態］
図１は実施形態に係るレーシングカートを示す要部透視斜視図であり、図２は実施形態に係るレーシングカートのフレーム構造を示す側面図であり、図３は図２中のIII部拡大断面図であり、図４は図２中のIV部拡大断面図であり、図５は図４中のＶ矢視図であり、図６は図２中のVI部拡大断面図であり、図７は図２中のVII拡大矢視図である。
【００２０】
≪実施形態の構成≫
＜レーシングカートの全体構成＞
図１に示すように、実施形態のレーシングカート１は、メインフレーム（車体）２と、メインフレーム２に回転自在に取り付けられた４本のホイール３と、メインフレーム２の後部に搭載されたエンジン４と、メインフレーム２の前部に回転自在に保持されたステアリングシャフト５と、ステアリングシャフト５の後端に取り付けられたステアリングホイール６と、メインフレーム２の上部に揺動自在に支持されたシートフレーム７と、シートフレーム７の後部に装着されたシート８とを主要構成要素としている。
【００２１】
メインフレーム２は鋼管溶接構造品であり、その前端にフロントカウル１０が取り付けられ、両側端に左右サイドガード１１，１２が取り付けられている。一方、シートフレーム７も鋼管溶接構造品であり、その前部に燃料タンク１３が吊り下げられるかたちで固定され、その前部上面にアッパカウル１４が取り付けられ、後端上部にウイング１５が取り付けられている。また、シートフレーム７の前部には、操作ペダルであるアクセルペダル１７とブレーキペダル１８とがクロスパイプ１６を介して保持されている。
【００２２】
図２にも示すように、メインフレーム２には、前部にフロント支持コラム２１が立設され、中央部に下方が開いた略コ字形状のセンタ支持コラム２２が立設され、後部に逆Ｖ字形状のリア支持コラム２３が立設されている。一方、シートフレーム７は、ステアリングシャフト５の下方に延設されたフロントメンバ２４と、フロントメンバ２４の後端から左右下方に延設されたセンタメンバ２５と、センタメンバ２５の左右後端から延設されてシート８の座面部８ａおよび背もたれ部８ｂの保持を行う側面視Ｌ字形状のリヤメンバ２６とからなる。
【００２３】
＜シートフレームの支持機構＞
本実施形態の場合、図３に示すように、フロントメンバ２４の先端は、スラスト軸受であるテーパローラベアリング３１を介して、フロント支持コラム２１の上端に形成されたシートフレーム支持筒部２１ａに回転自在に保持されている。また、センタメンバ２５の上部は、図４，図５に示すように、金属製の内筒３２ａと外筒３２ｂとの間にゴム３２ｃを加硫接着してなる弾性マウント３２と、ニードルベアリング３４とを介して、センタ支持コラム２２の上部に形成されたシートフレーム支持筒部２２ａに支持されている。また、リヤメンバ２６の上端も、図６，図７に示すように、弾性マウント３２とニードルベアリング３４とを介して、リア支持コラム２３の上部に形成されたシートフレーム支持筒部２３ａに支持されている。図２に示すように、シートフレーム７の揺動軸Ｚは、シート８より上方にあって、メインフレーム２の後方から前方に向けて前下がりに設置されている。なお、本実施形態の場合、シートフレーム７の揺動軸Ｚは、ステアリングシャフト５の軸心Ｃより若干下方に位置している。
【００２４】
図４，図６に示すように、弾性マウント３２およびニードルベアリング３４はナット３３によってメインフレーム２側のセンタメンバ２５やリヤメンバ２６に回転自在に保持され、外筒３２ｂはシートフレーム７側のセンタ支持コラム２２やリア支持コラム２３のシートフレーム支持筒部２２ａ，２３ａに圧入されている。
【００２５】
図４，図５に示すように、フロントメンバ２４の後端には円筒状のストッパラバー（弾性ストッパ）３５が外嵌しており、図５に二点鎖線に示すように、シートフレーム７が左右に所定角度（本実施形態では、それぞれ４５°）揺動するとこのストッパラバー３５がセンタ支持コラム２２の内側に当接し、シートフレーム７のそれ以上の揺動を抑止する。
【００２６】
図６，図７に示すように、リア支持コラム２３の上部にはテレスコピック式の油圧ダンパ４１が装着されており、この油圧ダンパ４１のロッド４１ａがリヤメンバ２６の上部に取り付けられたステー４２に連結されている。
【００２７】
≪実施形態の作用≫
レーシングカート１に運転者Ｄが乗車すると、図２に示すように、シート８の座面部８ａが揺動軸Ｚより所定量下方にあるため、運転者Ｄやシート８、燃料タンク１３を含めたシートフレーム７の重心Ｇが揺動軸Ｚより下方に位置する。そのため、レーシングカート１がサーキット走行を開始して左右に旋回を行った場合、シートフレーム７には、図８，図９に示すように、旋回半径や走行速度に応じた横加速度（図８，図９中に太い矢印で示す）が重心Ｇに作用し、横加速度の大きさに応じてシートフレーム７が揺動軸Ｚを中心に旋回内側にロールする。この際、シートフレーム７は左右に４５°以上揺動しないため、重心Ｇの過大な上昇による走行安定性の低下が防止される。
【００２８】
これにより、シート８に着座した運転者Ｄは、進行方向を注視しながらレーシングカート１の運転を行うことができるようになる。また、ステアリングシャフト５の軸心Ｃと揺動軸Ｚが接近しているため、シートフレーム７がロールしてもステアリングホイール６に対する両手の位置があまり変わらず、運転者Ｄは操舵を円滑に行うことができる。また、シートフレーム７にアクセルペダル１７とブレーキペダル１８とが取り付けられているため、運転者Ｄはアクセル操作やブレーキ操作も容易に行うことができる。
【００２９】
一方、シートフレーム７が旋回内側にロールした場合、図１０に示すように、運転者Ｄが受ける横加速度が非常に小さくなる。その結果、旋回走行時に運転者Ｄが頭部を旋回内側に傾ける等の不自然な姿勢をとる必要が無くなる。また、本実施形態のシートフレーム７は、弾性マウント３２を介して２箇所（センタメンバ２５の上部およびリヤメンバ２６の上端）でメインフレーム２に弾性支持される他、リヤメンバ２６の上部とメインフレーム２との間に油圧ダンパ４１も介装されているため、走行振動のメインフレーム２からシートフレーム７への伝達が緩和されるとともに、旋回走行時におけるロール挙動が高い減衰力をもって減衰される。これにより、運転者Ｄの疲労が大幅に軽減されると同時に、レーシングカート１の走行が非常に安定したものとなる。
【００３０】
［第１変形例］
図１１は、第１変形例に係るレーシングカートのフレーム構造を示す側面図である。同図に示すように、第１変形例も、その全体構成は上述した実施形態と同様であるが、揺動軸Ｚがステアリングシャフト５のの軸心Ｃと同軸に配置されている。これにより、本変形例においては、シートフレーム７の揺動時における運転者Ｄの手の位置とステアリングホイール６とのずれが全くなくなり、運転者Ｄの操舵がより容易になった。
【００３１】
［第２変形例］
図１２は、第２変形例に係るレーシングカートの要部を示す後面図である。同図に示すように、第２変形例も、その全体構成は上述した実施形態と同様であるが、リア支持コラム２３の上部にはダンパに代えて電動アクチュエータ５１が装着されており、この電動アクチュエータ５１のロッド５１ａがリヤメンバ２６の上部に取り付けられたステー５２に連結されている。電動アクチュエータ５１は、車速信号や操舵量信号、操舵速度信号等に基づいて、メインフレーム２等に設置されたＥＣＵ５３により駆動制御される。本変形例では、例えば、運転者Ｄが操舵を行った場合、横加速度が発生する前に電動アクチュエータ５１によりシートフレーム７を旋回内側にロールさせることにより、より円滑な運転を実現させることが可能となる。
【００３２】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態や一部変形例に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態や一部変形例はレーシングカートの運転席に本発明を適用したものであるが、乗用車や貨物車等にも適用可能であるし、運転席以外のシート等にも適用可能である。また、上記実施形態ではシートフレームの前端にテーパローラベアリングを設置したが、シートフレームの中間部等にスラスト軸受を設置してもよいし、スラスト軸受としてアンギュラベアリング等を採用してもよい。また、上記実施形態では、メインフレームに弾性マウントとニードルベアリングとを介してシートフレームを支持させるようにしたが、ダンパに代えてシートフレームに固着される内筒とメインフレームに固着される外筒との間に弾性体を加硫接着した弾性マウントを採用するようにしてもよいし、操縦性を向上させるべくローラベアリング等を用いてシートフレームをリジッドに支持するようにしてもよい。また、上記実施形態では操作ペダルであるアクセルペダルおよびブレーキペダルをシートフレームと一体に揺動させるようにしたが、クラッチペダルやフットレストもシートフレームと一体に揺動させるようにしてもよいし、シートのみを揺動させるようにしてもよい。また、第２変形例ではシートフレーム電動アクチュエータにより揺動させるようにしたが、油圧アクチュエータ等、他種のアクチュエータを採用してもよい。その他、レーシングカートやシートフレームの具体的構成数等ついても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態に係るレーシングカートを示す要部透視斜視図である。
【図２】実施形態に係るレーシングカートのフレーム構造を示す側面図である。
【図３】図２中のIII部拡大断面図である。
【図４】図２中のIV部拡大断面図である。
【図５】図４中のＶ矢視図である。
【図６】図２中のVI部拡大断面図である。
【図７】図２中のVII拡大矢視図である。
【図８】実施形態に係るレーシングカートの旋回走行状態を示す正面図である。
【図９】実施形態に係るレーシングカートの旋回走行状態を示す平面図である。
【図１０】実施形態に係るレーシングカートの右旋回時における縦加速度および横加速度の変化を示すグラフである。
【図１１】第１変形例に係るレーシングカートのフレーム構造を示す側面図である。
【図１２】第２変形例に係るレーシングカートの要部を示す後面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      レーシングカート
２      メインフレーム（車体）
５      ステアリングシャフト
６      ステアリングホイール
７      シートフレーム
８      シート
８ａ    座面部
１７    アクセルペダル（操作ペダル）
１８    ブレーキペダル（操作ペダル）
２１    フロント支持コラム
２２    センタ支持コラム
２３    リア支持コラム
２４    フロントメンバ
２５    センタメンバ
２６    リヤメンバ
３１    テーパローラベアリング（スラストベアリング）
３２    弾性マウント
３５    ストッパラバー（弾性ストッパ）
４１    油圧ダンパ（ダンパ）
５１    電動アクチュエータ（アクチュエータ）
Ｃ      ステアリングシャフトの軸心
Ｄ      運転者
Ｇ      重心
Ｚ      揺動軸
【図１】
2007261493.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007261493.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007261493.tif 000011
【図１０】
2007261493.tif 000012
【図１１】
2007261493.tif 000013
【図１２】
2007261493.tif 000014