JP2001105819A - 揺動式2連車輪装置 - Google Patents

揺動式2連車輪装置

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JP2001105819A
JP2001105819A JP28609499A JP28609499A JP2001105819A JP 2001105819 A JP2001105819 A JP 2001105819A JP 28609499 A JP28609499 A JP 28609499A JP 28609499 A JP28609499 A JP 28609499A JP 2001105819 A JP2001105819 A JP 2001105819A
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swing
wheel
oscillating
frame
wheel device
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JP28609499A
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Yoshimasa Kimura
嘉昌 木村
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Topy Industries Ltd
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Topy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロア高さを低くすることができる揺動式2
連車輪装置の提供。 【解決手段】 車体側に連結される固定フレーム11
と、揺動中心17まわりに揺動可能に固定フレーム11
に連結される揺動フレーム12と、揺動中心17の前後
で揺動フレーム12に回転可能に支持された車輪13と
を、有する揺動式2連車輪装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、揺動式2連車輪装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の車両では、車輪はその車輪を支持
する車軸と、車両前後方向に位置を合わせて配置されて
いる。したがって、車軸上には、車両左右方向各側で、
1輪のみ配置されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の車輪には、つぎ
の問題がある。 イ.悪路に遭遇した場合、車輪の上下動はそのまま車軸
の上下動となって車体に伝達され、車体上下動による乗
り心地不良や積荷の損傷を招く。 ロ.車輪が乗り上げ段差を通過する際は、車輪を持ち上
げるための前後力の反力が、そのまま車軸から車体に伝
わり、車体の前後振動や騒音(ハーシュネス)となる。 ハ.車体のフロアの高さを低くしたいという要求がある
が、それを満足することが困難である。さらに詳しく
は、 人の乗り降りや、積荷の上げ下ろしを容易にするた
め、車のフロア(荷台高さ)を下げたいという要求があ
る。 居住性向上や、荷物の収納性向上のために、フロア
(荷台)を平坦にしたいという要求がある。 、の要求を満たすためには、図20、図21に示す
ように、車輪1の径を小さくすることが有効である。し
かし、車輪径を小さくすると、以下の問題が発生する。 a.小径タイヤではタイヤの容量が不足する。タイヤ容
量不足を解決するには図22に示すように横置きのダブ
ルタイヤ2を使うが、ホイールハウス3の幅が広くなる
ためフロア平坦部4が狭くなり、上記の要求に反す
る。 b.小径の場合は、段差での前後入力が大きくなり、前
後ショックが強い。したがって、上記ロ.の問題が強く
なる。 したがって、車体のフロア高さを低くするという要求を
満足することが困難であった。本発明の目的は、悪路で
の乗り心地悪化を低減でき、段差通過時の振動を低減で
き、車体のフロア高さを低減できる、揺動式2連車輪装
置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 (1) 車両側に連結される固定フレームと、 車両に対して前後方向に延び、前後方向の中央部に揺動
中心を有し、揺動中心まわりに揺動可能に揺動機構を介
して前記固定フレームに連結される揺動フレームと、 揺動中心の前後で揺動フレームにそれぞれ回転可能に支
持された車輪と、からなる揺動式2連車輪装置。 (2) 前記揺動機構が、内筒と、外筒と、内筒と外筒
との間に位置するゴム部材を有するゴムブッシュからな
り、 前記内筒は該内筒を挿通する揺動軸ボルトにより前記固
定フレームに締め付けられており、前記外筒は揺動フレ
ームの前後方向の中央部に設けられた穴に嵌合されてい
る(1)記載の揺動式2連車輪装置。 (3) 前記揺動機構が、インナーレースと、アウター
レースと、インナーレースとアウターレースとの間に位
置するボール等を有するベアリングからなり、 インナーレースは該インナーレースを挿通する揺動軸ボ
ルトにより前記固定フレームに締め付けられており、前
記アウターレースは揺動フレームの前後方向の中央部に
設けられた穴に嵌合されている(1)記載の揺動式2連
車輪装置。 (4) 前記車輪は、通常の車輪の径より小径とされて
いる(1)記載の揺動式2連車輪装置。
【0005】上記(1)〜(4)の車輪装置では、車輪
装置が揺動2連式装置からなるので、荒れた路面を通過
する時の車軸の上下動は車輪部位での上下動の約半分と
なり、車体の上下動の動き量は従来の約1/2となり、
乗り心地が改善される。また、段差を通過する時に必要
な前後力Fは、車輪にかかる垂直荷重をWとし段差接点
の中心角をθとすると、 F=W・tan θ であらわされるが、連結車輪では各車輪の垂直荷重は1
輪の場合の約半分となるので、段差通過時の前後ショッ
クも約半分となる。また、2連車輪のため、容量不足を
伴わずに車輪を小径化でき、車のフロア(荷台高さ)を
低くすることができる。また、車両前後方向に配された
2連車輪のため、ホイールハウスが車両前後方向に長く
なるだけで、車両のフロアの中央平坦部は幅広くとれ
る。上記(2)の車輪装置では、揺動機構がゴムブッシ
ュからなるので、クッション性と減衰性があり、悪路走
行時のタイヤの振動が車体に伝達されるのを緩衝するこ
とができ、乗り心地が向上する。上記(3)の車輪装置
では、揺動機構がベアリングからなるので、大きな負荷
にも対応することができる。上記(4)の車輪装置で
は、小径車輪とすることにより、車体のフロア高さを低
くすることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明実施例の揺動式2連車輪装
置は、たとえば、フロントエンジンフロントドライブ
(FF)車の後輪として用いられる。図1〜図3、図
5、図11に示すように、本発明実施例の揺動式2連車
輪装置10は、車体側に連結される固定フレーム11
と、揺動フレーム12と、車輪13とからなる。揺動フ
レーム12は、車体に対して前後方向に延び、前端部1
5、後端部16、前後方向の中央部14を有し、中央部
14に揺動中心17を有する。揺動フレーム12は、揺
動中心17まわりに揺動可能に、揺動機構20を介し
て、固定フレーム11に連結される。車輪13は、揺動
中心17の前後で揺動フレーム12にそれぞれ回転可能
に支持される。揺動機構20は、ゴムブッシュ、または
ベアリングからなる。
【0007】揺動機構20がゴムブッシュからなる場合
は、図1〜図3に示すように、揺動機構(ゴムブッシ
ュ)20は、内筒21と、外筒22と、内筒21と外筒
22との間に位置するゴム部材23を有する。ゴム部材
23は内筒21と外筒22にたとえば加硫接着などによ
り固定されている。内筒21は、内筒21を挿通する揺
動軸ボルト24により固定フレーム11に締め付けられ
ている。内筒21は固定フレームに対して回転しない。
外筒22は揺動フレーム12の前後方向の中央部14に
設けられた穴18に嵌合されていて揺動フレーム12と
一体に動く。揺動フレーム12に回転モーメントが働く
と、ゴム部材23が捩じれて揺動フレーム12は回動す
る。ゴム部材23は揺動フレーム12の必要揺動角だけ
捩じれればよい。ゴムブッシュは揺動フレーム12の横
揺れ防止のために左右に2個配置する。また、揺動フレ
ーム12の横揺れ防止のために固定フレーム11のゴム
ブッシュ対向面にはゴムのストッパー25が設けられて
いる。
【0008】揺動機構20がベアリングからなる場合
は、図4に示すように、揺動機構(ベアリング)20
は、インナーレース26と、アウターレース27と、イ
ンナーレース26とアウターレース27との間に位置す
るボール28等(コロでもよい)を有する。インナーレ
ース26は該インナーレースを挿通する揺動軸ボルト2
4により固定フレーム11に締め付けられており、アウ
ターレース27は揺動フレーム12の前後方向の中央部
14に設けられた穴18に嵌合されていて揺動フレーム
12と一体に動く。揺動フレーム12の横揺れ防止のた
めに固定フレーム11のベアリング対向面にゴムのスト
ッパー25が設けられてもよい。
【009】車輪13は、従来の通常の車輪の径より小径
とされている。これは、車体のフロア高さ(荷台高さ)
を低くするためである。車輪13の中心は、車軸の軸芯
に対して車体前後方向にずれた位置にある。したがっ
て、車輪13は車両前後方向に配された2連式車輪とな
っており、しかも揺動フレーム12によって揺動式とな
っている。前後の車輪13間の中心、またはその近傍に
揺動フレーム12の揺動中心が位置する。また、車輪1
3は、たとえば図6、図7に示すように、揺動フレーム
12の、車両幅方向外側に配置される。車輪13を、揺
動フレーム12の、車両幅方向内側に配置しないことに
より、車両のフロア平坦部を車両幅方向に広くとること
ができる。
【0010】本発明実施例の揺動式2連車輪装置10
は、車両につぎのように組み付けられる。リーフ式サス
ベンションの場合は、図5〜図7に示すように、固定フ
レーム11は、車体30側部材であるのリーフスプリン
グ31の中央部に、Uボルト32などにより取り付けら
れる。従来車での車軸の取り付け方に準じる。また、リ
ンク式サスペンションの場合は、図8〜図10に示すよ
うに、リンク33の車体への連結側端部34と反対側の
端部に固定フレーム11を構成し、固定フレーム11に
揺動フレーム12を揺動可能に支持する。なお、35は
オイルダンパーを示し、36はサスペンションスプリン
グを示す。従来のサスペンションより、リンクやばねの
位置が広がり、フロアが広くとれる。
【0011】つぎに、本発明実施例の揺動式2連車輪装
置10の作用を、図11〜図21を参照して、説明す
る。図11に示すように、車輪13の中心は、揺動中心
17の前後に離れた位置にあり、従来の車輪(2点鎖線
で示した)の中心に対し、車両前後方向に離れた位置に
ある。そして、揺動フレーム12は揺動中心17まわり
に、ピッチング方向に揺動する。
【0012】荒れた路面走行時の作用を図12、図13
に示す。荒れた路面を通過する時の車軸13の上下動
は、揺動フレーム12の前端部が路面の凸部の高さだけ
持ち上がったとき前後車輪の中間にある揺動中心17は
前輪の持ち上がり量の約半分しか持ち上がらないので、
従来車輪1(図12に破線で示す)の約半分となる。た
だし、上下動の回数は、前輪と後輪の通過時に持ち上が
るので、従来輪の回数の倍になる。その結果、車体30
の上下方向の動きは約1/2、加速度は約1/4とな
り、車両の悪路での乗り心地が向上する。
【0013】段差通過時の作用(路面段差を通過できる
か、また、その時の前後方向ショックがどのようになる
か)を図14〜図19に示す。乗り上げ性能については
つぎの通りである。図14で、車輪13にかかる垂直力
をFu、推進力をFfとする。乗り上げはP点(段差接
触点)まわりのO点(車輪中心)の回転の問題に帰す
る。したがって、段差を乗り越すためには、図15でV
fがVuより大きくなる必要がある。ここで、VfはF
fのOP線と直交する方向の成分であり、VuはFuの
OP線と直交する方向の成分である。角度θを図16の
ようにとると(OP線がO点を通る鉛直線に対してなす
角度)、 Vf=Ffcos θ Vu=Fusin θ 乗り越しができる条件は、Vf>Vuであるから、 Ffcos θ>Fusin θ 故に、 Ff>Futan θ 三角形OPMで考えると(MはPからOを通る鉛直線へ
の垂直線の交点)、 tan θ=2(hD−h2 1/2 /(D−2h) ここで、Dは車輪直径である。したがって、 Ef/Fu>2(hD−h2 1/2 /(D−2h) が乗り越しできる条件となる。 ここで、h=εDとおくと、 Ef/Fu>2(ε−ε2 1/2 /(1−2ε) となる。この計算値は図17のようになり、εが0.5
に近づくと∞となる。つまり、段差が車輪の半径に達す
るといくら押し込んでも上がれない、図17の一点鎖線
は、車輪径が半分の時、同じ段差を乗り越す場合の計算
値である。車輪が小さい場合、段差乗り上げは辛くな
る。
【0014】2連スイング式小径車輪での乗り上げショ
ックについては次の通りである。車輪が段差を乗り越す
時の前後方向ショックは、上記で計算した所要前後力の
大きさに比例すると考えてもよい。したがって、同じ段
差を乗り越す時、小径車輪ではショックが大きい。しか
し、図18に示すように、車輪が2連になっていると、
垂直荷重Wが車輪部位で半分(W/2)しかかからず、
したがって小さい段差での乗り上げショックは小さくな
る。この手法で計算した結果を、ε≦0.2の範囲を拡
大して示すと図19のようになる。ε≦0.12位まで
の小さな段差では、車輪直径が半分しかなくても、2連
スイング式の方がショックが小さくなることがわかる。
【0015】フロア(荷台)高さを下げる作用は次の通
りである。図20、図21に示すように、後輪車輪の径
を従来車輪1の径に比べて小さくすることによって、車
のフロア高さを、図20、図21で破線で示すように、
下げることができるとともに、フロアを平坦にするかま
たは平坦に近づけることができる。本発明実施例では、
車輪13の径を小さくすることにより、図20、図21
に示したと同じ作用、効果が得られる。ただし、ホイー
ルハウスは車両前後方向に延びるが、その部位には機器
が配置されていないので、問題はない。
【0016】
【発明の効果】請求項1〜4の車輪装置によれば、車輪
装置が揺動2連式装置からなるので、荒れた路面を通過
する時の車軸の上下動は車輪部位での上下動の約半分と
なり、車体の上下動の動き量は従来の約1/2となり、
乗り心地が改善される。また、車輪にかかる垂直荷重が
1輪の場合の約半分となるので、段差通過時の前後ショ
ックも約半分となる。また、2連車輪のため、容量不足
を伴わずに車輪を小径化でき、車のフロア(荷台高さ)
を低くすることができる。また、車両前後方向に配され
た2連車輪のため、車両のフロアの中央平坦部は幅広く
とれる。請求項2の車輪装置によれば、揺動機構がゴム
ブッシュからなるので、クッション性と減衰性があり、
悪路走行時のタイヤの振動が車体に伝達されるのを緩衝
することができ、乗り心地が向上する。請求項3の車輪
装置によれば、揺動機構がベアリングからなるので、大
きな負荷にも対応することができる。請求項4の車輪装
置によれば、小径車輪とすることにより、車体のフロア
高さを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の揺動式2連車輪装置のゴムブッ
シュタイプの揺動機構とその近傍の断面図である。
【図2】図1の揺動機構の一部断面図である。
【図3】図2の揺動機構の図2と直交する方向の断面図
である。
【図4】本発明実施例の揺動式2連車輪装置のベアリン
グタイプの揺動機構とその近傍の断面図である。
【図5】本発明実施例の揺動式2連車輪装置の車両への
組み付け構造(リーフ式サスペンション)の側面図であ
る。
【図6】図5のA−A線断面図である。
【図7】図5のB−B線断面図である。
【図8】本発明実施例の揺動式2連車輪装置の車両への
組み付け構造(リンク式サスペンション)の側面図であ
る。
【図9】図8の平面図である。
【図10】図9のA矢視図である。
【図11】揺動式2連車輪装置の概略側面図である。参
考のために従来の場合を2点鎖線で示す。
【図12】図11の揺動式2連車輪装置が荒れた路面を
通過する時の側面図である。参考のために従来の場合を
破線で示す。
【図13】図12の装置の車輪の上下動きと時間との関
係を示す図である。参考のために従来の場合を破線で示
す。
【図14】車輪の段差乗り上げ時の側面図である。
【図15】車輪の段差乗り上げ時の段差部と車輪中心点
の位置と力の関係図である。
【図16】車輪の段差乗り上げ時に段差部と車輪に作用
する力の関係図である。
【図17】図16のFf/Fuとεとの関係を示すグラ
フである。
【図18】揺動式2連車輪装置の直径D/2の車輪にか
かる荷重の配分を示す側面図である。参考のために直径
Dの1輪の車輪の場合も示す。
【図19】直径D/2の車輪の揺動式2連車輪装置の場
合と直径Dの1輪の車輪の場合のFf/Fuとεとの関
係を示すグラフである。
【図20】従来車輪装置でフロアを低くするために車輪
を小さくした場合の車両の側面図である。
【図21】図20の車両の背面図である。
【図22】図20の車両で横置きダブルタイヤを使用し
た場合の車両の背面図である。
【符号の説明】
11 固定フレーム 12 揺動フレーム 13 車輪 14 中央部 15 前端部 16 後端部 17 揺動中心 20 揺動機構 21 内筒 22 外筒 23 ゴム部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車体側に連結される固定フレームと、 車体に対して前後方向に延び、前後方向の中央部に揺動
    中心を有し、揺動中心まわりに揺動可能に揺動機構を介
    して前記固定フレームに連結される揺動フレームと、 揺動中心の前後で揺動フレームにそれぞれ回転可能に支
    持された車輪と、からなる揺動式2連車輪装置。
  2. 【請求項2】 前記揺動機構が、内筒と、外筒と、内筒
    と外筒との間に位置するゴム部材を有するゴムブッシュ
    からなり、 前記内筒は該内筒を挿通する揺動軸ボルトにより前記固
    定フレームに締め付けられており、前記外筒は揺動フレ
    ームの前後方向の中央部に設けられた穴に嵌合されてい
    る請求項1記載の揺動式2連車輪装置。
  3. 【請求項3】 前記揺動機構が、インナーレースと、ア
    ウターレースと、インナーレースとアウターレースとの
    間に位置するボール等を有するベアリングからなり、 インナーレースは該インナーレースを挿通する揺動軸ボ
    ルトにより前記固定フレームに締め付けられており、前
    記アウターレースは揺動フレームの前後方向の中央部に
    設けられた穴に嵌合されている請求項1記載の揺動式2
    連車輪装置。
  4. 【請求項4】 前記車輪は、通常の車輪の径より小径と
    されている請求項1記載の揺動式2連車輪装置。
JP28609499A 1999-10-06 1999-10-06 揺動式2連車輪装置 Pending JP2001105819A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1293365A3 (de) * 2001-09-14 2003-07-16 Jörn ELZA GmbH Elastisches Federaugenlager zur Lagerung eines Federauges einer Blattfeder an einem Fahrzeug
CN107639986A (zh) * 2017-09-19 2018-01-30 合肥工业大学 一种具有外倾角调整机构的摆臂式平衡悬架

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