JP2006264510A - Automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トレッドおよびホイールベースを可変とする自動車に関する。 The present invention relates to an automobile having a variable tread and wheelbase.
コンバインにおいて、籾の重量に応じてトレッドを変化させることで走行時のバランスを保つ技術がある。この技術では、左右方向一側の車輪を逆側の車輪に対して離れる方向に移動させてトレッドを広げたり、逆に移動させてトレッドを狭めたりするようになっている(例えば特許文献1参照)。 In the combine, there is a technique for maintaining the balance during running by changing the tread according to the weight of the bag. In this technique, the tread is widened by moving the wheel on one side in the left-right direction away from the wheel on the opposite side, or the tread is narrowed by moving the wheel in the opposite direction (see, for example, Patent Document 1). ).
また、車両において車体前方に延出するアームの前端に前輪を支持するとともに車体後方に延出するアームの後端に後輪を支持し、前後のアームを基端側が上下するように回転させることでホイールベースを可変とする技術がある(例えば特許文献2参照)。
ところで、車両において、駐車スペースを縮小するためにはホイールベースを短かくする方が良いが、操縦安定性を確保するためにはホイールベースの長さがある程度必要になってくる。これらを両立するためには上記のようにホイールベースを可変とすることが考えられるが、上記の車両では、ホイールベースの変更時にアームの基端側つまりキャビンが昇降することになり、乗降性に影響を与えることになってしまう。 By the way, in a vehicle, in order to reduce a parking space, it is better to shorten a wheel base, but in order to ensure steering stability, the length of a wheel base is required to some extent. In order to achieve both of these, it is conceivable that the wheel base can be made variable as described above. However, in the above vehicle, when the wheel base is changed, the base end side of the arm, that is, the cabin moves up and down. Will be affected.
したがって、本発明は、乗降性に影響を与えることなく駐車スペース縮小と操縦安定性確保の両立を図れる自動車の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an automobile capable of achieving both reduction of a parking space and ensuring steering stability without affecting boarding / exiting performance.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、車輪(例えば実施形態における車輪21)を転動回転させる走行駆動装置(例えば実施形態におけるインホイールモータ20)、車輪の転動回転を制動する制動装置(例えば実施形態におけるインホイールモータ20)、車輪を操舵回転させる操舵装置(例えば実施形態における操舵装置18)および車輪を支持する懸架装置(例えば実施形態における懸架装置16,17)を各車輪毎にそれぞれ独立して備えるとともに、前記懸架装置を車輪に対し反対側を中心に水平旋回させる旋回装置(例えば実施形態における旋回装置45)を備えてなることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a traveling drive device (for example, the in-
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、複数の運転形態を選択可能であり、各運転形態に応じて、前記旋回装置による前記懸架装置の旋回と前記操舵装置による前記車輪の操舵回転とが連携することを特徴としている。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein a plurality of driving modes can be selected, and according to each driving mode, turning of the suspension device by the turning device and turning of the wheels by the steering device are possible. It is characterized by cooperation with steering rotation.
請求項1に係る発明によれば、旋回装置によって各車輪毎に独立して設けられた懸架装置を旋回させることで、懸架装置の旋回装置とは反対側に設けられた車輪のホイールベースを長くしたり、短くしたりすることができる。しかも、旋回装置が懸架装置を水平旋回させるため、ホイールベースの伸縮に関して上下方向に移動することがない。また、このように懸架装置を水平旋回させても、各車輪それぞれに独立して走行駆動装置、制動装置および操舵装置が設けられているため、支障なく走行できる。したがって、乗降性に影響を与えることなく駐車スペース縮小と操縦安定性確保の両立を図ることができる。 According to the first aspect of the invention, the wheel base of the wheel provided on the side opposite to the turning device of the suspension device is lengthened by turning the suspension device provided independently for each wheel by the turning device. Can be shortened or shortened. In addition, since the turning device horizontally turns the suspension device, it does not move in the vertical direction with respect to the expansion and contraction of the wheel base. Further, even when the suspension device is horizontally swiveled in this manner, the vehicle can travel without any trouble because the traveling drive device, the braking device, and the steering device are provided independently for each wheel. Therefore, it is possible to achieve both the reduction of the parking space and the securing of the steering stability without affecting the boarding / exiting performance.
請求項2に係る発明によれば、所望の運転形態を選択すると、その運転形態に応じて、旋回装置による懸架装置の旋回と操舵装置による車輪の操舵回転とが連携することになるため、懸架装置を水平旋回させても操舵装置を支障なく作動させることができる。 According to the second aspect of the present invention, when a desired driving mode is selected, the swinging of the suspension device by the turning device and the steering rotation of the wheel by the steering device are linked in accordance with the driving mode. Even if the device is turned horizontally, the steering device can be operated without hindrance.
本発明の一実施形態を図面を参照して以下に説明する。
図1および図2は、自動車11を示すもので、この自動車11は、図3に示すように、中央に配置されるセンタフレーム12と、センタフレーム12上に搭載されるキャビン13とを有している。なお、キャビン13は乗員が乗車するためのもので、以下における前後左右はキャビン13における前後左右である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 show an
自動車11は、キャビン13の下側においてセンタフレーム12の両側に配置されるバッテリあるいは燃料電池を収納したエネルギボックス14と、図1に示すリアシート15の下側に設けられたパワーコントロールユニット22と、図3および図4に示すように、センタフレーム12の前端部の左右からそれぞれ外方に水平に延出する一対の懸架装置16と、センタフレーム12の後端部の左右からそれぞれ外方に水平に延出する一対の懸架装置17と、一対の懸架装置16および一対の懸架装置17のそれぞれの先端に設けられる操舵装置18と、各操舵装置18にそれぞれ支持される電動式のインホイールモータ(走行駆動装置,制動装置)20と、各インホイールモータ20にそれぞれ取り付けられる車輪(操舵輪)21とを有している。なお、インホイールモータ20としては、例えば特開平8−168208号公報に開示されたもの等がある。
The
センタフレーム12は、前後方向に長い矩形枠状をなすフレーム本体23と、フレーム本体23の前端部の上面および下面に固定される一対(上側のみ図示)の支持板24と、フレーム本体23の後端部の上面および下面に固定される一対(上側のみ図示)の支持板25とを有している。そして、前端部の上下の支持板24には、左右対称の位置に鉛直方向に沿う一対の回動軸27が配設されており、各回動軸27にそれぞれアーム状の懸架装置16が回転可能に支持されている。同様に、後端部の上下の支持板25にも、左右対称の位置に鉛直方向に沿う回動軸28が配設されており、各回動軸28にそれぞれアーム状の懸架装置17が回転可能に支持されている。これにより、一対の懸架装置16および一対の懸架装置17はすべて水平旋回可能となっている。
The
センタフレーム12には、前部にシリンダ31から前方に延出するピストン32を有する電動式の伸縮アクチュエータ33が、後部にシリンダ35から後方に延出するピストン36を有する電動式の伸縮アクチュエータ37がそれぞれ取り付けられている。
The
前側の伸縮アクチュエータ33は、図4に示すように、前方に延出するピストン32の先端部の左右対称の位置に鉛直方向に沿う一対の回動軸39を有しており、各回動軸39にそれぞれアーム40の一端側が水平旋回可能に支持されている。これらアーム40の他端側は前側の懸架装置16のうちの左右方向同側のものの中間部に回動軸41を介して鉛直軸周りに回転可能に連結されている。
As shown in FIG. 4, the front expansion /
後側の伸縮アクチュエータ37は、後方に延出するピストン36の先端部の左右対称の位置に鉛直方向に沿う一対の回動軸42を有しており、各回動軸42にそれぞれアーム43の一端側が水平旋回可能に支持されている。これらアーム43の他端側は後側の懸架装置17のうちの左右方向同側のものの中間部に回動軸44を介して鉛直軸周りに回転可能に連結されている。
The rear
これにより、伸縮アクチュエータ33がピストン32を伸縮させることで左右のアーム40を介して左右の懸架装置16を回動軸を27を中心に左右対称に水平旋回させることになり、伸縮アクチュエータ37がピストン36を伸縮させることで左右のアーム43を介して左右の懸架装置17を回動軸28を中心に左右対称に水平旋回させることになる。これにより、伸縮アクチュエータ33,37およびアーム40,43が、懸架装置16,17を車輪21に対し反対側の回動軸27,28を中心に水平旋回させる旋回装置45を構成している。
As a result, the expansion /
一対の懸架装置16および一対の懸架装置17は、それぞれ、基端側が回動軸27,28の対応するものに支持されるベース部47となっており、図5に示すように、ベース部47の先端側の上部の両側に、ベース部47の延出方向に直交しかつ水平に沿って設けられた一対の回動軸48と、各回動軸48を中心に基端側において回動可能に設けられた一対のアッパアーム49とを有している。また、ベース部47の先端側の下部の両側に、ベース部47の延出方向に直交しかつ水平に沿って設けられた一対の図6に示す回動軸51と、各回動軸51を中心に基端側において回動可能に設けられた一対のロアアーム52とを有している。そして、一対のアッパアーム49の先端側にはこれらに直交しかつ水平に沿って回動軸53が設けられており、一対のアッパアーム52の先端側にもこれらに直交しかつ水平に沿って回動軸55が設けられている。そして、これら両回動軸53および両回動軸55を介してナックル54が支持されている。これにより、一対の懸架装置16および一対の懸架装置17は、ダブルウイッシュボーンタイプの懸架装置となっている。
Each of the pair of
また、一対のロアアーム52の基端側の中間所定位置にはこれらを橋架するピン56が設けられており、一対のロアアーム52の先端側の中間所定位置にもこれらを橋架するピン57が設けられている。そして、先端側のピン57と基端側のピン56との間に、コイルスプリングとショックアブソーバとを有するダンパユニット59と、リンク60とが設けられている。
Further, a
リンク60は、図5および図6に示すように、ロアアーム52の基端側のピン56からナックル54側に斜め上方に延出する傾斜延出部61と、傾斜延出部61の上端から略鉛直に沿って上方に延出する中間延出部62と、中間延出部62の上端からナックル54側に延出する外側延出部63とを有しており、ピン56に対し回動可能に支持されている。そして、このリンク60の外側延出部63の先端にピン56と平行な回動軸65を介してダンパユニット59の一端側が回動可能に支持されており、ダンパユニット59の他端側がロアアーム52の先端側のピン57に回動可能に支持されている。さらに、リンク60の傾斜延出部61と中間延出部62との間にピン56と平行に設けられた回動軸64を介してリンク66の一端側が回動可能に連結されており、このリンク66の他端側はピン56と平行な回動軸67においてベース部47に回動可能に支持されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
これにより、ナックル54は、アッパアーム49およびロアアーム52によって姿勢を略一定に維持された状態で上下動することになり、上方に移動した際に図6に二点鎖線で示すようにリンク60がダンパユニット59を押し縮め、下方に移動した際に図6に一点鎖線で示すようにリンク60がダンパユニット59を引き延ばす。
As a result, the
ナックル54には、図7に示すように、電動式の回転アクチュエータ(電動機)68がその回転軸69を略水平に配置して取り付けられており、また、ナックル54には、略鉛直方向に沿って操舵回転の中心となるキングピン(操舵軸)70が回転可能に支持されている。キングピン70には、図7に示すように、中間所定位置に同軸状にギア(歯車)71が固定されており、回転アクチュエータ68の回転軸69には、このギア71に直交状態で噛み合うウォームギア(歯車)72が固定されている。そして、キングピン70にインホイールモータ20がその取付部74において固定されている。
As shown in FIG. 7, an electric rotary actuator (electric motor) 68 is attached to the
これにより、回転アクチュエータ68の駆動でウォームギア72が回転するとこれに噛み合うギア71と一体にキングピン70が回動し、ナックル54に対してインホイールモータ20がキングピン70を中心に操舵回転する。つまり、回転アクチュエータ68、ウォームギア72、ギア71およびキングピン70が車輪21を操舵回転させる操舵装置18を構成している。この操舵装置18は、車輪21をその操舵回転の中心であるキングピン70と同軸に配置されたギア71を介して回転アクチュエータ68で操舵回転させることになり、回転アクチュエータ68の回転軸69に固定されたウォームギア72および操舵軸であるキングピン70と同軸に配置されたギア71の一対のみで車輪21を操舵回転させる。なお、回転アクチュエータ68をキングピン70に設けられたギア71と平行に配置し回転軸69にこのギア71に平行に噛み合うギアを固定しても良い。
Thus, when the
インホイールモータ20は、車輪21の内側に配設された状態で車輪21を支持しており、車輪21を円周方向に転動回転させたり、車輪21の転動回転を制動したりする。
The in-
以上により、本実施形態の自動車11は、車輪21を転動回転させるとともに車輪21の転動回転を制動するインホイールモータ20、車輪21を操舵回転させる操舵装置18および車輪21を車体側のセンタフレーム12に支持する懸架装置16,17を各車輪21毎にそれぞれ独立して備えており、全懸架装置16,17を車輪21に対し反対側を中心に水平旋回させる旋回装置45を備えている。
As described above, the
そして、図3に示すように、すべてのインホイールモータ20、両伸縮アクチュエータ33,37およびすべての回転アクチュエータ68を独立して制御可能な制御ユニット76が、センタフレーム12の両伸縮アクチュエータ33,37の間に配設されている。また、ナックル54に車輪21の円周方向に沿って延在して上側を覆うフェンダ77が取り付けられる。さらに、キャビン13の後側には着脱式の図1に示すトランク78が取り付けられる。なお、本実施形態の自動車11は、キャビン13に設けられたステアリングホイール80の操舵を電気的に検出しこれに応じて制御ユニット76が操舵装置18を制御するとともに、キャビン13に設けられた図示略のアクセルペダルおよびブレーキペダルの操作を電気的に検出しこれに応じて制御ユニット76がインホイールモータ20を制御する、いわゆるバイワイヤ方式のものである。なお、制御ユニット76は、一対の懸架装置16および一対の懸架装置17にそれぞれ独立して設けられた各操舵装置18をそれぞれ独立して制御可能となっている。
As shown in FIG. 3, the
制御ユニット76の制御により、本実施形態の自動車11は、複数の運転形態を選択可能となっており、以下に各運転形態について説明する。なお、制御ユニット76は、選択した各運転形態に応じて旋回装置45による懸架装置16,17の旋回と操舵装置18による車輪21の操舵回転とを連携して制御する。
Under the control of the
キャビン13に設けられた図示略の操作部の操作等により、運転形態としてパーキングモードが選択されると、制御ユニット76が、旋回装置45の両伸縮アクチュエータ33,37をピストン32,36の突出量を最小とするように制御し、両伸縮アクチュエータ33,37のピストン32,36に押されてアーム40,43が懸架装置16,17を水平旋回させてセンタフレーム12と直交する姿勢とする。すると、図8に示すように、ホイールベースが短くなり、すべての車輪21が全体の前後方向における位置をキャビン13と重ね合わせてキャビン13の車幅方向側方に配置される。このようにホイールベースを短くすることで駐車スペース、特に前後方向の駐車スペースを縮小でき、図8に示すように駐車することで例えば一台分の駐車スペースに二台駐車することができる。
When the parking mode is selected as the driving mode by operating an operation unit (not shown) provided in the
このとき、制御ユニット76は、伸縮アクチュエータ33,37の伸縮量つまり懸架装置16,17の水平旋回量をモニタしており、モード変更後、懸架装置16,17の水平旋回量をキャンセルし、キャビン13に設けられたステアリングホイール80の操舵角と各懸架装置16の操舵装置18による車輪21の舵角との関係が適正となるように、伸縮アクチュエータ33による各懸架装置16の旋回と各懸架装置16の操舵装置18による車輪21の操舵回転とを連携して制御する。また、各懸架装置17の車輪21の中心軸が常に左右方向に沿うように、伸縮アクチュエータ37による各懸架装置17の旋回と各懸架装置17の操舵装置18による車輪21の操舵回転とを連携して制御する。
At this time, the
また、キャビン13に設けられた図示略の操作部の操作等により、運転形態として高速走行モードが選択されると、制御ユニット76が、旋回装置45の両伸縮アクチュエータ33,37をピストン32,36の突出量を最大とするように制御し、両伸縮アクチュエータ33,37のピストン32,36に引かれてアーム40,43が懸架装置16,17を水平旋回させてセンタフレーム12に最大限沿う姿勢とする。すると、図9に示すように、ホイールベースが長くなり、すべての車輪21がキャビン13と左右方向における位置を重ね合わせてキャビン13の前後に配置される。このようにホイールベースを長くし、かつトレッドを短くすることで車輪21による空気抵抗を低減し、高速走行時の燃料消費率を低く抑えることができる。
In addition, when the high-speed traveling mode is selected as the driving mode by operating an operation unit (not shown) provided in the
このときも、制御ユニット76は、モード変更後、懸架装置16,17の水平旋回量をキャンセルし、キャビン13に設けられたステアリングホイール80の操舵角と各懸架装置16の操舵装置18による車輪21の舵角との関係が適正となるように、伸縮アクチュエータ33による各懸架装置16の旋回と各懸架装置16の操舵装置18による車輪21の操舵回転とを連携して制御する。また、各懸架装置17の車輪21の中心軸が常に左右方向に沿うように、伸縮アクチュエータ37による各懸架装置17の旋回と各懸架装置17の操舵装置18による車輪21の操舵回転とを連携して制御する。
Also at this time, after the mode change, the
さらに、キャビン13に設けられた図示略の操作部の操作等により、運転形態としてワインディング走行モードが選択されると、制御ユニット76が、旋回装置45の両伸縮アクチュエータ33,37をピストン32,36の突出量を中間の所定量とするように制御し、両伸縮アクチュエータ33,37のピストン32,36でアーム40,43が懸架装置16,17を水平旋回させてセンタフレーム12から斜めに延出する姿勢とする。すると、図10に示すように、ホイールベースが中間で、トレッドも中間で、すべての車輪21がキャビン13から前後方向に突出しかつ側方にも突出するように配置される。このとき、自動車11の重心位置等に併せてホイールベースおよびトレッドを制御することで、操縦安定性を最適にすることができる。
Further, when the winding travel mode is selected as a driving mode by operating an operation unit (not shown) provided in the
このときも、制御ユニット76は、モード変更後、懸架装置16,17の水平旋回量をキャンセルし、キャビン13に設けられたステアリングホイール80の操舵角と各懸架装置16の操舵装置18による車輪21の舵角との関係が適正となるように、伸縮アクチュエータ33による各懸架装置16の旋回と各懸架装置16の操舵装置18による車輪21の操舵回転とを連携して制御する。また、各懸架装置17の車輪21の中心軸が常に左右方向に沿うように、伸縮アクチュエータ37による各懸架装置17の旋回と各懸架装置17の操舵装置18による車輪21の操舵回転とを連携して制御する。
Also at this time, after the mode change, the
加えて、キャビン13に設けられた図示略の操作部の操作等により、超信地旋回モードが選択されると、制御ユニット76が、旋回装置45の両伸縮アクチュエータ33,37をピストン32,36の突出量を中間の所定量となるように制御するととともに、これと連携して各懸架装置17,18の操舵装置18を制御することにより、図11に示すように全ての車輪21を同じ円周上に配置する。すると、一点を中心に自動車11が回転する超信地旋回が可能となり、取り回しが容易になる。
In addition, when the super turning mode is selected by operating an operation unit (not shown) provided in the
加えて、キャビン13に設けられた図示略の操作部の操作等により、横移動モードが選択されると、制御ユニット76が、旋回装置45の両伸縮アクチュエータ33,37をピストン32,36の突出量を最大となるように制御するととともに、これと連携して各懸架装置17,18の操舵装置18を制御することにより、図12に示すようにすべての車輪21を横向きつまり中心軸が車体前後方向に沿う状態に配置する。すると、自動車11が横向きで移動が可能となり、例えば駐車が容易になる。
In addition, when the lateral movement mode is selected by operating an operation unit (not shown) provided in the
さらに、上記したワインディング走行モードにおいて、走行状況により四つの車輪21をそれぞれ操舵装置18で操舵回転させることで、図13に示すように四輪操舵での走行が可能となる。
Furthermore, in the above-described winding travel mode, the four
以上に述べた実施形態によれば、旋回装置45によって各車輪21毎に独立して設けられた懸架装置16,17を旋回させることで、懸架装置16,17の旋回装置45とは反対側に設けられた車輪21のホイールベースを長くしたり、短くしたりすることができる。しかも、旋回装置45が懸架装置16,17を水平旋回させるため、ホイールベースの伸縮に関してキャビン13が上下方向に移動することがない。また、このように懸架装置16,17を水平旋回させても、各車輪21それぞれに独立してインホイールモータ20および操舵装置18が設けられているため、支障なく走行できる。したがって、乗降性に影響を与えることなく駐車スペース縮小と操縦安定性確保の両立を図ることができる。
According to the embodiment described above, by turning the
また、所望の運転形態を選択すると、その運転形態に応じて、旋回装置45による懸架装置16,17の旋回と操舵装置18による車輪21の操舵回転とが連携することになるため、懸架装置16,17を水平旋回させても操舵装置18を支障なく作動させることができる。
If a desired driving mode is selected, the
加えて、各車輪21をそれぞれの操舵回転の中心であるキングピン70と同軸に配置されたギア71を介して回転アクチュエータ68で操舵回転させるため、操舵回転を駆動するためにテコ・クランク機構やラックギア等が不要になるとともにキングピン70廻りで操舵装置18が完結する。したがって、構造を簡素化できるとともに、小型化および軽量化ができ、さらには伝達効率を向上させることができる。しかも、テコ・クランク機構と違い、フルストローク位置でのロックが実質的に起きないので車輪21が周辺と干渉しない範囲で最大限操舵可能となる。
In addition, since each
また、回転アクチュエータ68の回転軸69に固定されたウォームギア72およびキングピン70と同軸に配置されたギア71の一対のみで車輪21を操舵回転させるため、確実に構造を簡素化できるとともに、確実に小型化および軽量化ができ、さらには確実に伝達効率を向上させることができる。
Further, since the
加えて、リンク60,66等によってダンパユニット59の上部取付部を車体骨格部に設けない構造とすることで、キャビン13から懸架装置16,17をオフセットする配置が可能となる。これにより、低床化が図れる。また、懸架装置16,17をモジュール化できるため、生産性の向上や組み付け精度の向上が図れる。さらに、ダンパユニット59の上部取付部を車体骨格部に設けない構造とすることで、ロードノイズの低減が図れる。
In addition, by providing a structure in which the upper mounting portion of the
さらに、アーム40,43で旋回装置45にリンクを設定することで伸縮アクチュエータ33,37への入力を低減でき、旋回装置45の構造をシンプルかつコンパクトにできる。
Furthermore, by setting a link to the
11 自動車
16,17 懸架装置
18 操舵装置
20 インホイールモータ(走行駆動装置,制動装置)
21 車輪
45 旋回装置
DESCRIPTION OF
21
Claims (2)
The plurality of driving modes can be selected, and according to each driving mode, the turning of the suspension device by the turning device and the steering rotation of the wheel by the steering device are linked. Car.
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Cited By (16)
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