JP2001512068A - 独立式サスペンションと駆動装置の配置およびそれらを含む車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 独立式サスペンションおよび駆動システムは、フレーム上に取り付けられ、動力源と連結されるディファレンシャルを有する横向きの動力シャフトを備え、フレームに取り付けられた少なくとも１つのピボットシャフトを有し、少なくとも１つのピボットのシャフトのそれぞれに固定された片持ち梁状のスイングアーム、言いかえればトレーリングアームあるいはピボットアームを有し、少なくとも１つの駆動輪を有し、各駆動輪は、それぞれの軸を介して少なくとも１つのピボットアームそれぞれに取り付けられ、動力シャフトの駆動スプロケットをそれぞれの車輪の被駆動スプロケットへ作用的に連結させる少なくとも１つのチェーンあるいはベルトもしくはそれらと同等の部材を有する。そして、動力シャフトの中心線は、少なくとも１つのピボットシャフトそれぞれの中心線と実質的に一致しており、また、ピボットシャフトは、動力シャフトとは独立している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、自動車の駆動輪に対するサスペンションおよび駆動装置の配置に関
し、特に、１つもしくはそれ以上の駆動輪を有する自動車の独立式リアサスペン
ションおよび駆動システムに関する。

【０００２】 （背景技術） オートバイ、ゴルフ用カート、普通乗用車などの２つ、３つ、あるいは４つの
車輪が付いている車両や、より多くの車輪および車軸を備える大型の車両を含む
自動車は、フレームと、そのフレームに据え付けられたエンジンと、車輪をフレ
ームに連結し、平らでない路面を通ることに起因する振動や垂直方向の変動の影
響を車両の操縦性をひどく損なうことなく最小限に抑え、また、一般的には、車
両を前進させるためのサスペンションおよび駆動システムとを備えていることで
知られている。独立式サスペンションシステムは、特に、ある１つの車輪が他の
車輪とは独立して垂直方向へ変動することを考慮している。

【０００３】 オートバイなどのような２つの車輪付きでチェーン駆動式の車両の多くは、概
略的に二股分岐の形状、すなわちＵ字型の形状を有し、後輪を懸架するスイング
アーム、すなわちトレーリングアームを利用することで知られている。このよう
なトレーリングアームは、サスペンションと駆動システムとのバランスを結びつ
けるため、通常、車輪とは反対側の端にピボットシャフトを備える。後輪の垂直
方向への変動により、後輪は、ピボットシャフトの軸、すなわちその中心線の周
りを円弧上に沿って揺れ動く。ところが、ピボットシャフトの軸がトランスミッ
ションの出力シャフトの軸からたとえ比較的わずかな量だけでもオフセットして
いると、重大な駆動の長さの変化が生じる可能性がある。このような変化は、通
常、粗く飛び跳ねやすい運転をもたらし、最終的に駆動システムの損傷をもたら
す激しいチェーンの張力変化を引き起こす。そのため、オートバイのサスペンシ
ョンおよび駆動システムの設計分野において、トレーリングアームのピボットシ
ャフト軸とトランスミッションの出力シャフト軸との間のオフセットを最小にす
るか、あるいは取り除く試みが、いままで幾つか行われてきた。

【０００４】 このようなチェーンの張力変化によって困惑させられる問題にもかかわらず、
トレーリングアームは、オートバイなどの小型の車両にとって魅力的である。な
ぜなら、トレーリングアームは、その環境において低コストであり、また、非常
に僅かなスペースしか必要としないからである。しかしながら、より大きな車両
、例えば、ゴルフ用カート、普通乗用車、あるいはトラックなどの３つ、４つの
車輪付きの車両の分野において、トレーリングアームは、付加的なサポートなし
では一般的に利用されない。トレーリングアームが利用されない原因として、そ
のような配置によって現れる高い構造的圧力や、適切なキャンバーとキャスター
の形を維持することの難しさや、トレーリングアームの調整あるいは取替えのた
めに動力伝達部材およびタイヤへ近づくことの難しさが挙げられる。

【０００５】 したがって、本発明の主要な目的は、１つの駆動輪あるいは２つ以上の駆動輪
の主な支持としてトレーリングアームを利用する自動車のためのサスペンション
および駆動システムを提供することである。 さらに、本発明の目的は、少なくとも１つの駆動輪を有する自動車用の独立式
リアサスペンションおよび駆動システムであって、駆動輪の主な支持としてトレ
ーリングアームを利用するとともに、トレーリングアームのピボット軸とトラン
スミッションの出力シャフトの回転軸とが実質的にほぼ一致する独立式リアサス
ペンションおよび駆動システムを提供することである。

【０００６】 そして、さらなる本発明の目的は、少なくとも１つの駆動輪を有する自動車用
の独立式リアサスペンションおよび駆動システムであって、駆動輪の主な支持と
してトレーリングアームを利用するとともに、経済的で、トランスミッションの
出力シャフトの高速回転と同様に車輪にかかる荷重にも耐えることができる独立
式リアサスペンションおよび駆動システムを提供することである。

【０００７】 また、本発明の他の目的は、横に沿って互いに正反対の位置ある後輪を少なく
とも２つ備える自動車用の独立式リアサスペンションおよび駆動システムであっ
て、トレーリングアームを含んだ公知のサスペンションおよび駆動システムより
も駆動システムの動力伝達部材を容易に取り扱えることを考慮した独立式リアサ
スペンションおよび駆動システムを提供することである。

【０００８】 （発明の開示） 前述の課題および他の課題を達成するため、また、ここで具体化され広く記載
された本発明の目的に従って、フレームと、少なくとも１つの駆動輪と、動力源
と、少なくとも１つの駆動輪をフレームへ連結させるとともに動力源を少なくと
も１つの駆動輪へ連結させるサスペンションおよび駆動システムとを備える車両
が提供され、サスペンションおよび駆動システムは、フレームに取り付けられる
少なくとも１つのトレーリングアームであって、ピボットシャフトを収容する第
１の端と少なくとも１つの駆動輪のいずれかに作用的に連結された第２の端とを
有する少なくとも１つのトレーリングアームを備える。さらに、サスペンション
および駆動システムは、フレームに横向きに軸支された少なくとも１つの動力シ
ャフトと、作用的に動力シャフトに連結された少なくとも１つの動力シャフト出
力部材と、少なくとも１つの駆動輪のいずれかに作用的に連結された少なくとも
１つの駆動部材と、少なくとも１つの動力シャフト出力部材を少なくとも１つの
駆動部材へ作用的に連結させる少なくとも１つの動力伝達部材とを備える。少な
くとも１つのピボットシャフトは、動力シャフトとは独立しており、また、動力
シャフトの中心線は、少なくとも１つのピボットシャフトのそれぞれの中心線と
実質的に一致している。

【０００９】 さらに本発明の具体化したものとして、フレームと、横方向に配置された少な
くとも２つの車輪と、動力源と、少なくとも２つの車輪をフレームへ連結させる
とともに、動力源を車輪へ連結させるサスペンションおよび駆動システムとを備
えた自動車が提供される。サスペンションおよび駆動システムは、少なくとも２
つのトレーリングアームを備え、トレーリングアームのそれぞれが、フレームに
ジャーナリングされるピボットシャフトを収容する第１の端と、少なくとも２つ
の車輪のいずれかと作用的に連結された第２の端とを有する。トレーリングアー
ムは、フレームの横方向に沿って互いに正反対の側にそれぞれ取り付けられる。
さらに、サスペンションおよび駆動システムは、フレームに横向きに軸支された
動力シャフトを有する。動力シャフトは、ディファレンシャルと、第１および第
２の動力シャフト出力部材とを含み、動力シャフト出力部材は、ディファレンシ
ャルの一方の側にそれぞれ別々に配置されている。動力シャフト出力部材は、通
常動力伝達部材によってそれぞれ駆動部材に作用的に連結されている。逆に、駆
動部材の各々は、車両の車輪のいずれかに作用的に連結されている。トレーリン
グアームのピボットシャフトの各々は、動力シャフトとは独立している。この文
脈において「独立した」という用語の意味するものは、動力シャフトとピボット
シャフトがお互いに物理的に接触しておらず、実際に離れた構造をしているが、
動力シャフト、動力伝達部材および駆動部材によってお互いに作用的に連結して
いるということである。軸、すなわち、動力シャフトの中心は軸、すなわち各ピ
ボットシャフトの軸と実質的に一致している。

【００１０】 （発明を実施するための最良の形態） 明細書に組み込まれるとともにその一部を形成する添付図面は、発明のより好
ましい実施形態を例示しており、記述とともに、発明の本質を説明するのに役立
つ。複数の図面において、同じ参照符号は同じ部分を示す。図１を参照すると、
本発明の一実施形態の概略図が示されている。図示された実施形態では、独立サ
スペンションおよび駆動システム１０は、独立式リアサスペンションおよび駆動
システムという形式であり、高速ベアリング（high speed bearing）部材１６、
１６’によって車両のフレーム１４に据え付けられた横向き駆動機構、すなわち
動力シャフト１２を含む。高速ベアリング部材１６、１６’は、自動車の駆動機
構、すなわち動力シャフトの典型的な高速回転に適応できるほど、十分強健でな
ければならない。そのような高速ベアリング部材は、この技術分野においてよく
知られており、例えば、ローラベアリングやニードルベアリングが含まれる。

【００１１】 ディファレンシャル１８は、動力シャフト１２上に配置されており、通常、デ
ィファレンシャル１８によって、車両がコーナーを曲がる時、横方向に沿って互
いに正反対の位置にある車軸および車輪がそれぞれ異なった回転速度で回転でき
る。一対の片持ち梁状であるスイングアーム、すなわちトレーリングアームある
いはピボットアーム２２、２２’は、車両のフレーム１４に連結されている。ト
レーリングアーム２２，２２’の先端に位置するピボットシャフト２０、２０に
より、重量ベアリング部材３６、３６’によってトレーリングアーム２２、２２
’の車両のフレーム１４への連結が構成される。これら重量ベアリング部材３６
、３６’は、車輪の組み立て体の荷重のみ耐えられればよく、動力シャフトの高
速回転に耐える必要はない。したがって、重量ベアリング部材３６、３６’は、
比較的簡素で安価な種類でよい。これらのタイプのベアリングもまた、その技術
分野においてよく知られており、例えば、簡素なピボットベアリングが含まれる
。

【００１２】 車輪２４、２４’は、車軸２６、２６’に取り付けられており、各車軸は、逆
に、ホイールベアリング部材３４、３４’によって、トレーリングアーム２２、
２２’のピボットシャフトから離れた端に連結されている。 オートバイに一般
的に使用されるＵ字型トレーリングアームであって、その二股分岐するアームの
間に延びている車軸上に車輪が取り付けられるトレーリングアームとは違い、こ
れら片持ち梁状のトレーリングアーム２２、２２’は、横方向に車輪を移動させ
たり車輪を取り替えることを考慮に入れて形成されており、車輪はトレーリング
アームの外面側に取り付けられる。

【００１３】 図１において駆動スプロケット３０、３０’として示される動力シャフト出力
部材は、動力シャフト１２に固定されており、動力シャフト出力部材の一方がデ
ィファレンシャル１８の一方の側に位置し、他方がディファレンシャル１８のも
う一方の側に位置する。図１において被駆動軸スプロケット３２、３２’として
表される駆動部材は、それぞれ車軸２６、２６’に固定されている。動力伝達ベ
ルト２８、２８’として表される動力伝達部材は、駆動スプロケット３０、３０
’を被駆動スプロケット３２、３２’へ作用的に連結させており、一方における
動力シャフト１２と他方における車輪の組み立て体、すなわち、ピボットシャフ
ト２０、２０’、トレーリングアーム２２、２２’、車軸２６、２６’および車
輪２４、２４’との間の作用的な連結構造を構成している。つまり、トレーリン
グアーム２２、２２’は、動力シャフト１２に取り付けられたり、あるいは支持
されていない。この特異な構成により、動力伝達部材は、他の知られた構成に比
べてより取り扱い易く、また、ピボットシャフト２０、２０’のそれぞれと動力
シャフト１２との間のスペースにより、例えばドライブシャフトを含んだベルト
やチェーン、あるいは他の形式の動力伝達部材の調整や取り替えが、他の知られ
た構成に比べてより簡単である。

【００１４】 図１の視察から容易に明らかなように、動力シャフト１２の軸、すなわち中心
線Ａは、ピボットシャフト２２、２２’のそれぞれの軸、すなわち中心線Ａ’、
Ａ”と実質的に一致する。これにより、車輪の垂直方向へのピボットに伴うベル
トの張力変化は、ほぼ取り除かれる。本発明の実施形態によれば、垂直方向の変
動を受ける場合、各車輪２４、２４’は、動力シャフト軸と実質的に一致するそ
れぞれのピボットシャフト軸周りを円弧上に沿って移動する。

【００１５】 注目すべき点は、図１に示された本発明の実施形態は、トレーリングアーム２
２、２２’を動力シャフト１２から動力シャフトとは異なるピボットシャフト２
０、２０’上へ離すことによって、およそ２つの高速ベアリング１６、１６’だ
けしか必要としないことである。トレーリングアーム２２、２２’が動力シャフ
ト１２上に直接固定されていないため、トレーリングアームの車両のバランスへ
の連結を構成するために使用されるベアリングは、動力シャフトの回転に耐えれ
る必要はなく、代わりに車輪の組み立て体の荷重に十分耐えれるほど強健である
だけでよい。設計において、このような簡素なベアリングを付加的な高速ベアリ
ングの代わりに使用できることは、顕著な潜在的コスト削減をもたらす。

【００１６】 さらに、本発明のサスペンションおよび駆動システムは、公知のサスペンショ
ンシステムに比べて動力伝達部材２８、２８’がより取り扱いやすくなるよう考
慮している。その理由の一部として、動力シャフト１２がピボットシャフト２０
、２０’から離れているためである。このことは、駆動スプロケット３０、３０
’の周囲に空間を形成し、それによって、動力伝達ベルト２８、２８’が容易に
取り扱えれるようになる。

【００１７】 図２は、ゴルフ用カートの形式で本発明の好ましい実施形態を示している。車
両の左側後方の四分円（quadrant）周りの部分は、本発明のサスペンションおよ
び駆動システムのほぼ左側半分を明らかにするために切り取られている。図１に
関連する上述の議論から容易に明らかなように、横方向に沿って配置される２つ
の後輪を有する車両にとって、本発明のサスペンションおよび駆動システムの右
側部分は、関連する全ての点において実質的に左側半分と同じである。ただし、
右側部分は、右側の後輪を収容するため反対方向に配置されている。図３は、図
２の一部を拡大した図を示しており、この図は、本発明のサスペンションおよび
駆動システムの一つの実施形態を示す。

【００１８】 図において、独立式サスペンションおよび駆動システム８２は、概略的に示さ
れるように、ゴルフ用カート８０の独立式リアサスペンションおよび駆動システ
ムとして利用されている。また、独立式サスペンションおよび駆動システム８２
は、車両のフレーム８４に搭載される横向き駆動部、すなわち動力シャフト８８
を含む。任意の適切な構成をもつディファレンシャル（図示せず）は、通常動力
シャフト８８上に位置しており、ディファレンシャルによって、横方向に沿って
互いに正反対の位置にある車軸および車輪のそれぞれが、車両がコーナーを曲が
る時に、異なった回転速度で回転することができる。左側が図示されている一対
の片持ち梁状のトレーリングアーム８６は、車両のフレーム８４に連結されてい
る。左側のみ図示されているピボットシャフト８７は、トレーリングアーム８６
の先端であってトレーリングアーム８６を車両フレーム８４へ連結する部分に位
置する。

【００１９】 一対の車輪（図示せず）は、左側のみ図示された車軸９８に取り付けられてお
り、逆に車軸９８は、ホイールベアリング９７、９９を介して、トレーリングア
ーム８６の後方端上あってトレーリングアームの外面側に取り付けられる。図２
、図３では駆動スプロケット９０として示される動力シャフト出力部材は、動力
シャフト８８に固定されている。図２、図３では被駆動軸スプロケット９２とし
て示される駆動部材は、トレーリングアーム８６の後方端が被駆動スプロケット
９２と車輪（図示せず）との間に配置されるように、それぞれ車軸９８に取り付
けられる。同期式動力伝達ベルト９４として示される動力伝達部材は、駆動スプ
ロケット９０を被駆動スプロケット９２へ作用的に連結し、また、一方における
動力シャフト８８と他方における車輪の組み立て体、すなわち車軸９８と車輪（
図示せず）との間の作用的な連結構造を構成する。

【００２０】 図２、３において容易にわかるように、動力シャフト８８の中心線は、ピボッ
トシャフト８７の中心線と実質的に一致する。これにより、ベルトの張力変化は
実質的に取り除かれる。本実施形態によれば、垂直方向の変動を受けた場合、車
輪は、動力シャフトの軸と実質的に一致するように設計されたピボットシャフト
軸周りを円弧上に沿って動く。好ましい実施形態では、動力シャフトの中心線と
ピボットシャフトの中心線は、お互い約４ｃｍの範囲内である。さらに好ましく
は、約２ｃｍ以内であり、最も好ましくは、０．５ｃｍ以内である。

【００２１】 この技術分野の専門家であれば容易に認識するように、クレームされた本発明
の範囲に収まるゴルフ用カートや他のあらゆる車両は、ショックアブソーバ９６
もしくはそれと同等のものや、シャシーや、エンジン、モータあるいは他の動力
源や、前輪の組み立て体や、ドライバと乗客者のシート等々、車両を構成するた
めに通常必要とされる、あるいは望まれる要素も含んでいる。

【００２２】 図２に示されるタイプの車両においてチェーンあるいはベルトの張力変化を実
質的に取り除くことにより、張力の変化を伴う飛び跳ねや他の不安定な運転状態
が実質的に取り除かれる。クレームされたサスペンションおよび駆動システムの
好ましい使用は、体の不自由な人のための自力輸送車（independent transporta
tion veichle）における使用であり、そのような車両では、ドライバーの安全お
よび快適さに対して乗ったときの安定性が最も重要となる。さらに好ましい実施
形態では、クレームされたサスペンションおよび駆動システムは、体の不自由な
人のためのゴルフ用カートに利用される。

【００２３】 本発明は、車両の車輪が垂直方向に変位する時にできる円弧の中心にトランス
ミッションの出力部材を配置することにより、トランスミッションの出力部材か
ら駆動部材までの距離を実質的に一定にし、そして、同様にチェーンもしくはベ
ルトの張力を一定にする。本発明は、トレーリングアームの接続点を駆動機構、
すなわち動力シャフトから離すことにより、オートバイ、ゴルフ用カートを含む
レジャー用車両、体の不自由な人用の車両、普通乗用車およびトラックなどの重
量車を含む自動車における主要な車輪のサスペンション要素としてトレーリング
アームを使用することを考慮に入れたサスペンションおよび駆動システムを提供
する。さらに本発明は、現在利用されるトレーリングアームの構成よりも非常に
低コストである点において利益を与える。その第１の理由としては、従来知られ
たトレーリングアームの構成に比べて高速ベアリングを最小限に使用することを
考慮に入れた、特異な設計のためである。最後に、本発明における特異な構成要
素の配置は、従来知られたサスペンションおよび駆動システムに比べ、車両の車
輪、トランスミッションの出力部材、動力伝達部材および駆動部材をより取り扱
い易くすることを考慮している。

【００２４】 本発明は、例示する目的で詳細に記述されたが、このような詳細な記述は、た
だその目的のためだけのものであり、発明の変形例が、クレームによって限定さ
れれるようなものを除き、本発明の思想および範囲から離れることなくその技術
分野に属する専門家によりできることは理解されなければならない。ここで開示
された発明は、ここで特別に開示されていない要素がないので適宜実施可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のサスペンションおよび駆動システムの実施形態の概略的表示である。

【図２】 ゴルフ用カートの形式による本発明の実施形態の斜視図であり、その図の中の
一部は、本発明のサスペンションおよび駆動システムを明らかにする切り取り図
として示されている。

【図３】 図２に示されたサスペンションおよび駆動システムの拡大斜視図である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームと、少なくとも１つの駆動輪と、動力源と、前記少
   なくとも１つの駆動輪を前記フレームへ連結するとともに前記動力源を前記少な
   くとも１つの駆動輪へ連結するサスペンションおよび駆動システムとを備えた車
   両であって、 前記サスペンションおよび駆動システムが、少なくとも１つのトレーリングア
   ームを備え、前記少なくとも１つのトレーリングアームが、ピボットシャフトを
   収容する第１の端と、前記少なくとも１つの駆動輪のうちのいずれかに作用的に
   連結された第２の端とを有するとともに、前記フレームに取り付けられ、 前記サスペンションおよび駆動システムが、前記フレームにおいて横向きに軸
   支された少なくとも１つの動力シャフトと、作用的に前記動力シャフトに連結さ
   れた少なくとも１つの動力シャフト出力部材と、前記少なくとも１つの駆動輪の
   いずれかに作用的に連結された少なくとも１つの駆動部材と、前記少なくとも１
   つの動力シャフト出力部材を前記少なくとも１つの駆動部材へ作用的に連結させ
   る少なくとも１つの動力伝達部材とを有しており、 前記少なくとも１つのピボットシャフトが、前記動力シャフトとは独立してお
   り、また、前記動力シャフトの中心線が、前記少なくとも１つのピボットシャフ
   トのそれぞれの中心線と実質的に一致していることを特徴とする車両。
2. 【請求項２】 フレームと、横方向に配置された少なくとも２つの車輪と、
   動力源と、前記少なくとも２つの車輪を前記フレームに連結させるサスペンショ
   ンおよび駆動システムと、前記動力源を前記車輪へ連結させる駆動システムとを
   備えた車両であって、 前記サスペンションおよび駆動システムが、第１および第２のトレーリングア
   ームを備え、前記トレーリングアームのそれぞれが、ピボットシャフトを収容す
   る第１の端と、前記少なくとも２つの車輪のいずれかに作用的に連結された第２
   の端とを有し、前記トレーリングアームが、前記フレームの横方向に沿って相対
   する側にそれぞれ取り付けられ、 前記サスペンションおよび駆動システムが、前記フレームにおいて横向きに軸
   支された動力シャフトと、前記動力シャフト上にあるディファレンシャルと、第
   １および第２の動力シャフト出力部材とを有し、前記第１の動力シャフト出力部
   材が前記ディファレンシャルの第１の側に配置され、前記第２の動力シャフト出
   力部材が前記ディファレンシャルの第２の側に配置され、前記動力シフト出力部
   材が前記動力シャフトに作用的に連結されており、第１および第２の駆動部材を
   有し、前記駆動部材の各々が前記少なくとも２つの車輪のいずれかに作用的に連
   結され、少なくとも２つの動力伝達部材を有し、前記動力伝達部材のそれぞれが
   前記第１と第２の動力シャフト出力部材のいずれかを前記駆動部材へ作用的に連
   結させており、 前記ピボットシャフトの各々が、前記動力シャフトとは独立しており、前記動
   力シャフトの中心線が、前記ピボットシャフトの各々の中心線と実質的に一致し
   ていることを特徴とする車両。
3. 【請求項３】 前記トレーリングアームが、片持ち梁であることを特徴とす
   る請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の車両。
4. 【請求項４】 前記動力シャフト出力部材、前記動力伝達部材および前記駆
   動部材が、それぞれ、駆動スプロケット、動力伝達ベルトおよび被駆動スプロケ
   ットの形式であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載
   の車両。
5. 【請求項５】 前記動力シャフト出力部材、前記動力伝達ベルトおよび前記
   駆動部材のすべてが、前記トレーリングアームの車両に向く側に沿って配置され
   ていることを特徴とする請求項２に記載の車両。
6. 【請求項６】 各後輪すべてが、前記トレーリングアームの車両から離れた
   側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の車両。
7. 【請求項７】 各ピボットシャフトの中心線の各々は、動力シャフトの中心
   線の約４センチの範囲内にあることを特徴とする請求項１もしくは請求項２のい
   ずれかに記載の車両。
8. 【請求項８】 各ピボットシャフトの中心線の各々は、動力シャフトの中心
   線の約０．５０センチの範囲内にあることを特徴とする請求項１もしくは請求項
   ２のいずれかに記載の車両。
9. 【請求項９】 前記車両が、ゴルフ用カートの形式であることを特徴とする
   請求項２に記載の車両。
10. 【請求項１０】 前記車両が、体の不自由な人のためのゴルフ用カートであ
    ることを特徴とする請求項２に記載の車両。