JP2005231415A - ホイールベース可変式車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホイールベースの変化と車輌用シートの傾きとの連動機構を備えたホイールベース可変式車輌を提案することを目的とする。
【解決手段】 ホイールベース可変式車輌１の、車輌用シートＳＶが取り付けられたメインフレーム２の前方部には前輪ＦＷが連結され、その後方には一対の回動アーム４の上端が回動可能に連結されている。回動アーム４の下端は後輪ＲＷに対し回動可能に連結され、回動アーム４の後方には、メインフレーム２と後輪ＲＷを連結するように、互いに回動可能に接続されたアッパアーム８とロアアーム７３が設けられている。回動アーム４には、メインフレーム２に取り付けられた作動装置６の作動部６２が作動リンク５を介して連結され、作動装置６を作動させることにより、作動リンク５を介して回動アーム４を回動させ、後輪ＲＷを前輪ＦＷに対して移動させ、ホイールベースを変化させると同時に、メインフレーム２の傾斜を変化させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホイールベースの変化に連動して、車輌用シートの傾きを変化させることのできるホイールベース可変式車輌に関する。

その走行状態に応じてホイールベース（前輪と後輪の中心間距離）を変化させることのできる車輌に関する従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。これは、車体フレームに固定されたアクチュエータにより、後車軸を前後に移動させるものであるが、高速走行時の車輌の安定性の点から、この構成に加えて、ホイールベースの変化に連動して、車輌用シートの傾きを変化させるというものも考えられた。しかしながら、ホイールベースの変化と車輌用シートの傾きとを連動させるための、具体的な機構に関する提案はこれまでなかった。
特開平１−１０６７１７号公報（第１図および第２図）

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ホイールベースの変化と車輌用シートの傾きとの連動機構を備えたホイールベース可変式車輌を提案することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、車輌用シートが設けられ、前方部が前輪に連結されるとともに、後方へと延びたメインフレーム、上端が前記メインフレームの、前記前輪との連結部よりも後方に位置する部位に回動可能に接続されるとともに、下端が後輪に連結された回動アーム、および前記メインフレームに連結される取付部と、この取付部と前記回動アームとの間に介装され、前記取付部に対して移動可能な作動部を有する作動装置を備え、前記作動装置の駆動により、前記回動アームを付勢して前記メインフレームとの連結部を中心として回動させることにより、前記前輪に対して前記後輪を前後方向に移動させるとともに、前記メインフレームの傾斜を変化させ、ホイールベースの変化に連動して車輌用シートの傾きを変化させることを特徴とするホイールベース可変式車輌とした。

請求項２の発明は、その一端同士が互いに回動可能に接続された一対のサブリンクによって作動リンクが構成され、この作動リンクの両端が前記回動アームおよび前記メインフレームにそれぞれ回動可能に取り付けられており、前記作動装置の作動部が前記した一対のサブリンク同士の接続部に連結されたことを特徴とする請求項１記載のホイールベース可変式車輌とした。

請求項３の発明は、前記作動リンクは、前記メインフレームをその幅方向に回避するように、前記した一対のサブリンクが互いに接続された状態で、前記メインフレームの幅方向の外側に一組づつ配置されるとともに、これらが前記作動装置の作動部によって、その前記サブリンクの接続部同士において、互いに車輌の幅方向に連結されていることを特徴とする請求項２記載のホイールベース可変式車輌とした。

請求項４の発明は、前記作動装置の作動部は、外周面にネジ山が形成されるとともに、電動モータにより回転される雄ネジ部材と、この雄ネジ部材に螺合するとともに、前記作動リンクに接続されて回転不能とされ、前記雄ネジ部材が回転することにより、その上を直線的に移動する雌ネジ部材により構成されたことを特徴とする請求項２または請求項３記載のホイールベース可変式車輌とした。

請求項５の発明は、アッパアームの下端とロアアームの上端が、互いに回動可能に連結された後、前記アッパアームの上端が、前記メインフレームの前記回動アームとの連結部よりも後方に位置する部位に接続されるとともに、前記ロアアームの下端が前記後輪に接続され、前記アッパアームおよびロアアームのうちのいずれかが、前記メインフレームあるいは後輪に対し、回動可能に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のホイールベース可変式車輌とした。

＜請求項１の発明＞
作動装置の駆動により、回動アームを付勢してメインフレームとの連結部を中心として回動させることにより、前輪に対して後輪を前後方向に移動させるとともに、メインフレームの傾斜を変化させ、ホイールベースの変化に連動して車輌用シートの傾きを変化させる構成としたため、簡単な構成で、ホイールベースの大きさと車輌用シートの傾斜を走行状態に適した状態に調整することができる。また、回動アームの部位のうち、作動部によって付勢される上下方向の位置を選択することにより、作動装置の作動量に対する後輪の移動量および車輌用シートの傾斜量を容易に調整することができ、小型で設計上の自由度を備えたホイールベース可変式車輌とすることができる。

＜請求項２の発明＞
作動装置が作動リンクを介して回動アームに接続されているため、その作動により作動装置の作動部が大きく揺動することがなく、メインフレームとの干渉を防ぐことができ、また、作動部の移動量を小さくでき、各機構のレイアウトにおいて設計上の自由度を大きくすることができる。

＜請求項３の発明＞
作動リンクは、メインフレームをその幅方向に回避するように、一対のサブリンクが互いに接続された状態で、メインフレームの幅方向の外側に一組づつ配置されるとともに、これらが作動装置の作動部によって、そのサブリンクの接続部同士において、互いに車輌の幅方向に連結されているため、作動リンクがメインフレームに干渉することがなく、回動アームを回動させるために、作動装置を十分に作動させることができるとともに、設計上の自由度をいっそう増大させることができる。

＜請求項４の発明＞
作動装置の作動部は、外周面にネジ山が形成されるとともに、電動モータにより回転される雄ネジ部材と、この雄ネジ部材に螺合するとともに、作動リンクに接続されて回転不能とされ、雄ネジ部材が回転することにより、その上を直線的に移動する雌ネジ部材により構成されたことにより、静かで振動の少ない作動装置とすることができる。

＜請求項５の発明＞
アッパアームの下端とロアアームの上端が、互いに回動可能に連結された後、アッパアームの上端が、メインフレームの回動アームとの連結部よりも後方に位置する部位に接続されるとともに、ロアアームの下端が後輪に接続され、アッパアームおよびロアアームのうちのいずれかが、メインフレームあるいは後輪に対し、回動可能に接続されているため、アッパアームとロアアームとが、回動アームとともにメインフレームを支持することにより、車輌の走行中にメインフレームに振動等が発生することを防ぐことができ、また、回動アームにかかる荷重負担を低減できる。

本発明の実施形態を図１乃至図４によって説明する。以下の説明中、図３および図４において左方を車輌１の前方とする。ホイールベース可変式車輌である車輌１は、メインフレーム２を備えている。メインフレーム２は、アルミニウムの鋳物によって一体に形成されて前後方向に延びており、その中央部には、車輌用シートＳＶが取り付けられる窪み状のシート取付部２１が形成されている。シート取付部２１の背面にはフレーム骨部２２が形成されており、シート取付部２１の上下方向に湾曲して延びて、車輌用シートＳＶを支持している。車輌用シートＳＶは、着座した運転者の身体を収容して保持する形状に形成され、その下端部には着座する運転者が乗り降りに使用するステップＳＴが設けられている（図１示）。

メインフレーム２の前方部には、それぞれサスペンションアーム３がボルトあるいはリベット等により連結される左右一対のアーム取付部２２ａが、車輌１の幅方向外側に向けて設けられている。サスペンションアーム３は弾性を備える金属材料により形成され、その先端部には、操舵用の電動モータＭＳを介して前輪ＦＷがそれぞれ連結されている。電動モータＭＳは、図示しない車輌用バッテリーと電気的に接続されており、必要な時に前輪ＦＷを操向させるためのものである。

図２に示すように、メインフレーム２の前端部の背面には、後述する作動装置６が取り付けられる互いに対向した一対の作動装置取付部２２ｂが、後方に突出するように設けられている。また、シート取付部２１の側方部には、一対の円柱形状をしたサブリンク取付部２１ａが、幅方向外側に向けて突出している。また、フレーム骨部２２の側面にも、それぞれ円柱状の一対の回動アーム取付部２２ｃがサブリンク取付部２１ａと同様に形成され、更に、回動アーム取付部２２ｃよりも後方（上方）に、回動アーム取付部２２ｃと同様の形状のアッパアーム取付部２２ｄが、幅方向外側に向けて突出している。

前輪ＦＷとの連結部よりも後方に位置した回動アーム取付部２２ｃは、左右一対の回動アーム４の上端に挿入され、回動アーム４はメインフレーム２に対して回動可能に取り付けられている。また、シート取付部２１の側方部に形成されたサブリンク取付部２１ａは、作動リンク５を構成する一対の第１サブリンク５１の上端に、回動可能に挿入されて取り付けられている。また、同じく作動リンク５を構成する連結シャフト５３の一端を、直線状に形成された第２サブリンク５２の一端に挿通した後、更に、第１サブリンク５１の下端に挿入することにより、第１サブリンク５１の下端と第２サブリンク５２の一端が、互いに回動可能に接続されている。こうすることにより、第１サブリンク５１と第２サブリンク５２とで、いわゆる増角リンク機構が構成されている。

上述した、それぞれの回動アーム４の互いに対向する内側面には、円柱状に突出したリンク取付部４１が形成され、これは第２サブリンク５２の他端に、それぞれ内側から回動可能に挿入されている。図１に示すように、サブリンク５１、５２は、メインフレーム２をその幅方向に回避するように、互いに接続された状態で、メインフレーム２の幅方向の外側（両側）に、互いに対向するように一組づつ配置されており、後述するように、作動装置６のナット６２ｂが、一対の連結シャフト５３の他端にそれぞれ接続されることにより、これらが車輌１の幅方向に連結されて作動リンク５が構成されている。

作動装置６は、図示しない電動モータを内蔵することにより、ほぼ円柱状に形成された取付部６１と、取付部６１と接続された作動部６２とにより構成されている。取付部６１は、その端部に設けられた取付孔６１ａに図示しない回動シャフトを挿通し、その両端を上述したメインフレーム２の作動装置取付部２２ｂに挿入して、一対の作動装置取付部２２ｂによって挟まれるように配されることにより、上下方向に揺動可能に取り付けられている。取付部６１に内蔵された電動モータは、車輌用バッテリーと電気的に接続され、作動スイッチを操作することにより駆動可能とされている。

一方、作動部６２は、シャフト状に延びるとともに、その外周面にネジ山が形成され、取付部６１に内蔵された電動モータの回転軸に、減速機を介して連結されることにより回転可能な雄ネジ部材６２ａと、内部に雌ネジ部が形成され、雄ネジ部材６２ａに螺合する直方体状のナット６２ｂとにより構成されている。ナット６２ｂは本発明の雌ネジ部材に該当し、上述した作動リンク５の対向した一対の連結シャフト５３をつなぐことにより、二組のサブリンク５１、５２の接続部同士を連結している。これによって、ナット６２ｂは作動リンク５に接続され、回動不能とされている。従って、作動装置６の作動部６２は、取付部６１と回動アーム４との間に介装され、取付部６１に対して移動可能とされている。

それぞれの回動アーム４の下端は、ドライブユニット用フレーム７の上面に形成されたアーム連結部７１に対して回動可能に連結されている。ドライブユニット用フレーム７の側面部には後輪駆動用の電動モータＭＤが取り付けられるモータキャリア７２が形成され、ドライブユニット用フレーム７は、モータキャリア７２に取り付けられた電動モータＭＤを介して、後輪ＲＷと連結されている。従って、回動アーム４の下端も後輪ＲＷに接続される。電動モータＭＤは、操舵用の電動モータＭＳおよび作動装置６の電動モータと同様に、車輌用バッテリーと電気的に接続されている。ドライブユニット用フレーム７上には、車輌用バッテリー、制御用コントローラおよび後輪用アクスル等（いずれも図示せず）が搭載されている。

また、ドライブユニット用フレーム７の上面後端部には、一本のロアアーム７３が一体（回動不能）に形成され、ほぼ上方へと延びている。従って、ロアアーム７３の下端も後輪ＲＷに接続されている。ロアアーム７３の上端には回動軸７４が挿通され、回動軸７４の両端部には左右一対のアッパアーム８が挿入されて、ロアアーム７３に対して回動可能に連結されている。各々のアッパアーム８の上端には、上述したフレーム骨部２２の側面にそれぞれ形成されたアッパアーム取付部２２ｄが挿入され、アッパアーム８はメインフレーム２に対し回動可能に接続されている。上述した回動アーム４、サブリンク５１、５２およびアッパアーム８は、これに限定されることはないが、本実施形態においては、アルミニウムの鋳物によってそれぞれ一体に形成されている。

次に、図３および図４に基づいて、ホイールベース可変式車輌１の、ホイールベースを変化させる際の作動方法について説明する。図３に示すように、車輌１は、ホイールベースを最小の状態にして低速で走行している。車輌の運転者が車輌１を高速で走行させることを所望する時、車輌１の図示しない作動スイッチを操作することにより、作動装置６の電動モータが駆動され、減速機を介して雄ネジ部材６２ａに回転が伝達される。雄ネジ部材６２ａと螺合しているナット６２ｂは回動不能とされているため、雄ネジ部材６２ａの回動により雄ネジ部材６２ａ上を車輌１の後方へと直線的に移動する。

第１サブリンク５１と第２サブリンク５２の互いの接続部は、連結シャフト５３を介してナット６２ｂと接続されているため、ナット６２ｂの移動により、第１サブリンク５１がその上端を中心として図３において反時計回りに回動する。第１サブリンク５１の下端が後方に回動することにより、一対の第２サブリンク５２が後方へ揺動し、回動アーム４を後方へと付勢する。これにより、回動アーム４は上端のメインフレーム２との連結部を中心として図３において反時計回りに回動して、ほぼ水平状態となる。回動アーム４の回動により、後輪ＲＷが前輪ＦＷに対して後方へと移動されてホイールベースが最大になるとともに、メインフレーム２が後方にねるように傾斜する（図４示）。上述したように、作動装置６はメインフレーム２に上下方向に揺動可能に取り付けられているため、ナット６２ｂの移動が第１サブリンク５１の下端の軌跡に対応することができ、その回動に支障をきたすことはない。

また、後輪ＲＷが後方に移動する時、ロアアーム７３も後方に移動するため、一対のアッパアーム８はメインフレーム２と連結された上端を中心に、図３において反時計回りに回動して、水平に近い状態となる。メインフレーム２の後方への傾斜により、これに取り付けられた車輌用シートＳＶも運転者とともに後方に傾斜し、車輌１の重心を低下させるとともに直進安定性を高めることができ、車輌１を高速走行に適した状態とすることができる。

図４に示した、車輌１のホイールベースが拡大された高速走行時の状態から、再び、ホイールベースを小さくして低速走行の状態とする時、運転者が車輌１の作動スイッチを操作することにより、作動装置６の電動モータを上述した時と逆方向に駆動する。これにより、雄ネジ部材６２ａが逆方向に回転して、ナット６２ｂが車輌１の前方に向けて移動する。これにより、第１サブリンク５１が上端を中心に図４において時計回りに回動し、第２サブリンク５２が前方に揺動する。従って、第２サブリンク５２の付勢により、回動アーム４が上端のメインフレーム２との連結部を中心として図４において時計回りに回動して垂直に近い状態となり、後輪ＲＷが前方へと移動してホイールベースが短縮されるとともに、メインフレーム２が前方に起き上がる。

また、後輪ＲＷが前方に移動する時、ロアアーム７３もホイールベースを拡大する時と逆に前方に移動するため、一対のアッパアーム８はメインフレーム２と連結された上端を中心に、図４において時計回りに回動する。メインフレーム２の前方への起き上がりにより、これに取り付けられた車輌用シートＳＶも前方に起き上がり、運転者の視界を良好にすることができ、運転者の車輌１への乗降性を向上させることができる。

本実施形態によれば、作動装置６の駆動により、回動アーム４を付勢してメインフレーム２との連結部を中心として回動させることにより、前輪ＦＷに対して後輪ＲＷを前後方向に移動させるとともに、メインフレーム２の傾斜を変化させ、ホイールベースの変化に連動して車輌用シートＳＶの傾きを変化させる構成としたため、簡単な構成で、ホイールベースの大きさと車輌用シートＳＶの傾斜を走行状態に適した状態に調整することができる。また、回動アーム４の部位のうち、作動部６２によって付勢される部位である、作動リンク５を介して作動部６２と連結される上下方向の位置（リンク取付部４１が形成された位置）を選択することにより、作動装置６の作動量に対する後輪ＲＷの移動量および車輌用シートＳＶの傾斜量を容易に調整することができ、小型で設計上の自由度を備えたホイールベース可変式車輌１とすることができる。

また、回動アーム４と作動装置６との間に作動リンク５が介装されていない車輌１０を想定した場合、作動装置６を作動させて後輪ＲＷを図４に示したものと同じ位置に移動させようとすると、図５に示したように、作動装置６の雄ネジ部材６２ａがメインフレーム２の背面に干渉してしまい、同じ大きさのホイールベースを確保することはできない。雄ネジ部材６２ａとメインフレーム２との干渉を避けるために、作動装置６を車輌１のより下方に取り付けると、ナット６２ｂの移動距離が非常に大きくなり、設計上の自由度が低下するとともに、雄ネジ部材６２ａの強度上の新たな課題が発生する。

しかしながら、本実施形態においては、作動装置６が作動リンク５を介して回動アーム４に接続されているため、その作動により作動装置６の作動部６１が、上方へ大きく揺動することがなく、作動装置６の取付位置を特別に限定しなくても、作動部６２とメインフレーム２との干渉を防ぐことができる。また、ナット６２ｂの移動距離も小さくでき、各機構のレイアウトにおいて設計上の自由度を大きくすることができる。

更に、作動リンク５は、メインフレーム２をその幅方向に回避するように、一対のサブリンク５１、５２が互いに接続された状態で、メインフレーム２の幅方向の外側に一組づつ配置され、これらがナット６２ｂによって、そのサブリンク５１、５２の接続部同士において、互いに車輌１の幅方向に連結されているため、作動リンク５がメインフレーム２に干渉することがなく、回動アーム４を回動させるために、作動装置６を十分に作動させることができ、設計上の自由度をいっそう増大させることができる。

また、作動装置６の作動部６２は、外周面にネジ山が形成されるとともに、電動モータにより回転される雄ネジ部材６２ａと、この雄ネジ部材６２ａに螺合するとともに、作動リンク５に接続されて回転不能とされ、雄ネジ部材６２ａが回転することにより、その上を直線的に移動するナット６２ｂにより構成されたことにより、静かで振動の少ない作動装置６とすることができる。

更に、アッパアーム８の下端とロアアーム７３の上端が、互いに回動可能に連結された後、アッパアーム８の上端が、メインフレーム２の回動アーム４との連結部よりも後方に位置する部位に回動可能に接続されるとともに、ロアアーム７３の下端が後輪ＲＷに接続されているため、アッパアーム８とロアアーム７３とが、回動アーム４とともにメインフレーム２を支持することにより、車輌１の走行中にメインフレーム２に振動等が発生することを防ぐことができ、また、回動アーム４にかかる荷重負担を低減できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上述の記載および図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、以下の記載のもの以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）アッパアームとロアアームについては、アッパアームの上端をメインフレームに回動不能に連結し、ロアアームの下端を後輪に対し回動可能に連結してもよい。
（２）本発明の作動装置には、油圧、空気圧を使用したもの、あるいは電磁アクチュエータ等を用いてもよい。
（３）車輌が自動的にその走行速度を検知して、それが所定速度以上となった場合に、作動装置を作動させてホイールベースを拡大し、それが所定速度未満となった場合に、ホイールベースを短縮するようにしてもよい。
（４）ホイールベースが最大の状態と最小の状態の間の、複数の中間状態においても前後輪が固定されて走行可能な車輌としてもよい。
（５）本発明は、前後あるいは幅方向に複数の車輌用シートが並べられ、複数人が同時に乗車できる車輌に適用してもよい。

本実施形態によるホイールベース可変式車輌の前方斜視図である。 図１の要部分解斜視図である。 図１に示したホイールベース可変式車輌の、ホイールベースが小さい状態を示した簡略した側面図である。 図３に示したホイールベース可変式車輌の、ホイールベースが大きい状態を示した図である。 ホイールベース可変式車輌の、作動リンクを使用しない場合の作動状態を示した図である。

符号の説明

１…ホイールベース可変式車輌
２…メインフレーム
４…回動アーム
５…作動リンク
６…作動装置
８…アッパアーム
５１…第１サブリンク
５２…第２サブリンク
６１…取付部
６２…作動部
６２ａ…雄ネジ部材
６２ｂ…ナット
７３…ロアアーム
ＦＷ…前輪
ＲＷ…後輪
ＳＶ…車輌用シート

Claims (5)

1. 車輌用シートが設けられ、前方部が前輪に連結されるとともに、後方へと延びたメインフレーム、
   上端が前記メインフレームの、前記前輪との連結部よりも後方に位置する部位に回動可能に接続されるとともに、下端が後輪に連結された回動アーム、および
   前記メインフレームに連結される取付部と、この取付部と前記回動アームとの間に介装され、前記取付部に対して移動可能な作動部を有する作動装置を備え、
   前記作動装置の駆動により、前記回動アームを付勢して前記メインフレームとの連結部を中心として回動させることにより、前記前輪に対して前記後輪を前後方向に移動させるとともに、前記メインフレームの傾斜を変化させ、ホイールベースの変化に連動して車輌用シートの傾きを変化させることを特徴とするホイールベース可変式車輌。
2. その一端同士が互いに回動可能に接続された一対のサブリンクによって作動リンクが構成され、この作動リンクの両端が前記回動アームおよび前記メインフレームにそれぞれ回動可能に取り付けられており、前記作動装置の作動部が前記した一対のサブリンク同士の接続部に連結されたことを特徴とする請求項１記載のホイールベース可変式車輌。
3. 前記作動リンクは、前記メインフレームをその幅方向に回避するように、前記した一対のサブリンクが互いに接続された状態で、前記メインフレームの幅方向の外側に一組づつ配置されるとともに、これらが前記作動装置の作動部によって、その前記サブリンクの接続部同士において、互いに車輌の幅方向に連結されていることを特徴とする請求項２記載のホイールベース可変式車輌。
4. 前記作動装置の作動部は、外周面にネジ山が形成されるとともに、電動モータにより回転される雄ネジ部材と、この雄ネジ部材に螺合するとともに、前記作動リンクに接続されて回転不能とされ、前記雄ネジ部材が回転することにより、その上を直線的に移動する雌ネジ部材により構成されたことを特徴とする請求項２または請求項３記載のホイールベース可変式車輌。
5. アッパアームの下端とロアアームの上端が、互いに回動可能に連結された後、前記アッパアームの上端が、前記メインフレームの前記回動アームとの連結部よりも後方に位置する部位に接続されるとともに、前記ロアアームの下端が前記後輪に接続され、前記アッパアームおよびロアアームのうちのいずれかが、前記メインフレームあるいは後輪に対し、回動可能に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のホイールベース可変式車輌。

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