JP2007076380A - シャシー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 シャシーがねじられる向きの力に対する剛性を軽減可能とすると共にサスペンションを簡易化して、車両の軽量化を図ったシャシー構造を得る。
【解決手段】 シャシー１０の前部側に一対の前輪であるタイヤ１６Ａが配置されると共に、後部側に一対の後輪であるタイヤ１６Ｂが配置される構造にされている。一対のタイヤ１６Ａが配置されたシャシー１０の前部側を前部分割フレーム１２が形成すると共に、一対のタイヤ１６Ｂが配置されたシャシー１０の後部側を後部分割フレーム１４が形成する形で、このシャシー１０は分割される。一対の分割フレーム１２、１４の下部側には、前部分割フレーム１２と後部分割フレーム１４との間をシャシー１０の前後方向に沿った軸線Ｒ廻りに、相対回転可能にする連結部材である回転連結機構３０が設置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シャシーがねじられる向きの力に対する剛性を軽減可能とすると共にサスペンションを簡易化して、車両の軽量化が図られたシャシー構造に関する。

従来の車両は、シャシーが一体化された構造になっていた。この為、悪路の内でも特に、車両の前輪が接地している部分と後輪が接地している部分との間で、路面の傾斜が相違しているような箇所を通過する際には、シャシーをねじる向きの力が路面側から加わり、これに伴ってシャシーに大きな衝撃が路面から伝わることがあった。

従って、従来の車両では、前部側と後部側との間で路面の傾斜が相違してねじれがシャシーに生じた時であっも、シャシーを破損しない為に、シャシーがねじられる向きの力に対する剛性を高める必要を有していた。さらに、上記のような悪路の箇所では、衝撃を吸収して低減するためのサスペンションの負担が大きくなる結果、これに対応できるような高剛性のサスペンションが必要であった。

一方、従来技術として、特許文献１である下記の特開平７−３１３７３８号公報に開示されるような車両の中程ではシャシーを折り曲げ可能な構造にして、障害物を乗り越える際などにシャシーを折り曲げるようにしたものが、知られている。しかし、この構造であっても、前輪が接地している部分と後輪が接地している部分との間で、路面の傾斜が相違した箇所を車両が通過する際には、シャシーをねじる向きの力が路面側から加わる結果として、路面からシャシーに伝わる衝撃を緩和することはできなかった。
特開平７−３１３７３８号公報

以上より、従来の車両では、前輪が接地している部分と後輪が接地している部分との間で、路面の傾斜が相違するような箇所をこの車両が通過する際に、シャシーをねじる向きの力が路面側から加わるのに伴って、シャシーに大きな衝撃が伝わることがあった。この為、シャシーがねじられる向きの力に対しての車両の剛性を高める必要が生じたり、衝撃を吸収して低減するために高剛性のサスペンションが必要となることから、車両の軽量化が図れなかった。

本発明は上記事実を考慮し、シャシーがねじられる向きの力に対する剛性を軽減可能とすると共にサスペンションを簡易化して、車両の軽量化が図られたシャシー構造を提供することが目的である。

請求項１に係るシャシー構造は、前輪と後輪が配置されたシャシーを有したシャシー構造であって、
前記前輪と前記後輪との間でシャシーを分割することで、前部分割フレーム及び後部分割フレームにより形成された一対の分割フレームと、
前記シャシーの前後方向に沿った軸線廻りに、前記分割フレーム間を相対回転可能に繋ぐ連結部材と、
を備えることを特徴とする。

請求項１に係るシャシー構造の作用を以下に説明する。
本請求項によれば、一対の前輪が接地している部分と一対の後輪が接地している部分との間で、路面の傾斜が相違するような箇所を車両が通過することがある。この通過の際には、シャシーの前後方向に沿った軸線廻りに、連結部材が一対の分割フレーム相互間を相対的に回転し、一対の前輪及び一対の後輪がそれぞれ接地している部分の傾斜に沿って、一対の分割フレームがそれぞれ傾斜するようになる。

この為、一対の分割フレーム相互間が、路面の傾斜に合わせて連結部材により相対的に回転するので、ねじる向きの力が路面側からシャシーを構成する一対の分割フレームに加わらず、これに伴って路面からシャシーに大きな衝撃も伝わらないようになった。この結果として、シャシーをねじる向きの力に対する剛性を高める必要がなくなるので、シャシーの軽量化が図れるようになる。

さらに、車両の前後部間で路面の傾斜が異なっていても、上記のように路面から大きな衝撃が一対の分割フレームに加わらないのに伴い、例えば段差等により車両の左右輪間で生じる高さの違いで起きる衝撃のみを、サスペンションで緩和すれば良いことになるので、サスペンションに加わる負担が減ることになる。従って、高剛性のサスペンションを必要としなくとも良くなるので、サスペンションを簡易化して軽量なサスペンションに変更可能となる結果として、上記と同様にシャシーの軽量化が図れるようになる。

以上より、本請求項のシャシー構造によれば、シャシーがねじられる向きの力に対する剛性を軽減可能とすると共にサスペンションを簡易化することで、車両の軽量化が図られることになる。また、これに伴って衝撃緩和効果が高まることになる為、車両の乗り心地も向上することにもなる。

請求項２に係るシャシー構造の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、一対の分割フレームが、シャシーの前部側を形成する前部分割フレーム及び、シャシーの後部側を形成する後部分割フレームにより構成され、連結部材が、一対の分割フレームの下部側に配置され且つ前部分割フレームと後部分割フレームとの間を相対回転可能にする回転連結機構とされるという構成を有している。

つまり、連結部材が、一対の分割フレームをそれぞれ構成する前部分割フレームと後部分割フレームとの間を相対回転可能にした回転連結機構とされたことで、シャシーの前後方向に沿った軸線廻りに一対の分割フレームがより容易に相対回転するようになった。さらに、一対の分割フレームの下部側に回転連結機構が配置されていることから、この回転連結機構が、一対の分割フレームの上部に配置されることになるボディの邪魔にならないようになり、車両の設計の自由度が高まる。

請求項３に係るシャシー構造の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、前部分割フレームの一部を形成する前部受け部と、後部分割フレームの一部を形成する後部受け部と、これら受け部にそれぞれ取り付けられた少なくとも一対のベアリングと、各ベアリングに嵌め合わされて前部受け部と後部受け部との間を繋ぐ軸部材と、により連結部材が形成されたという構成を有している。

つまり、前部受け部及び後部受け部にそれぞれ取り付けられている各ベアリングに、軸部材が嵌め合わされて、前部受け部と後部受け部との間をこの軸部材が繋いだ形に、連結部材が形成されている。この為、車両が長期間使用されて、この連結部材により一対の分割フレーム間が多数回相対回転した場合であっても、軸部材が嵌め合わされているベアリングの存在によって、耐久性が向上する。

以上説明したように本発明の上記構成によれば、シャシーがねじられる向きの力に対する剛性を軽減可能とすると共にサスペンションを簡易化して、車両の軽量化が図られたシャシー構造を提供できるという優れた効果をも有する。

本発明に係るシャシー構造の一実施の形態を、図１から図８に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両を下方から見た斜視図である。図２は、本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両の側面図である。図３は、本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両の平面図である。図４は、本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両の背面図である。本実施の形態は、例えば電気自動車等の車両に採用されており、このような車両の下部を車体であるシャシー１０が図１から図４に示すように構成されている。また、このシャシー１０の前部側に一対の前輪であるタイヤ１６Ａが配置されると共に、このシャシー１０の後部側に一対の後輪であるタイヤ１６Ｂが配置される構造になっていて、各タイヤ１６Ａ、１６Ｂで図２及び図４に示す路面Ａと接地される形に、この車両はされている。

但し、このシャシー１０は、一対の分割フレーム１２、１４に分割されている。つまり、一対のタイヤ１６Ａが配置されたシャシー１０の前部側を前部分割フレーム１２が形成すると共に、一対のタイヤ１６Ｂが配置されたシャシー１０の後部側を後部分割フレーム１４が形成する形で、このシャシー１０は分割されている。

そして、前部分割フレーム１２には、車両進行方向であるシャシー１０の前後方向と直交して延びる前部ブラケット２０Ａがこの前部分割フレーム１２の一部として取り付けられている。後部分割フレーム１４には、同様にシャシー１０の前後方向と直交して延びる後部ブラケット２０Ｂがこの前部分割フレーム１２の一部として取り付けられている。前部ブラケット２０Ａのそれぞれ両端側の箇所には、図示しない舵角センサを内蔵した操舵モータ１８Ａがそれぞれ固定されており、同様に後部ブラケット２０Ｂのそれぞれ両端側の箇所には、同様に舵角センサを内蔵した操舵モータ１８Ｂがそれぞれ固定されている。

これら操舵モータ１８Ａ、１８Ｂは、ステアリングと繋がる図示しない制御装置に接続されていて、各舵角センサが操舵モータ１８Ａ、１８Ｂの回転量をそれぞれ検出するのに伴い、この制御装置により操舵モータ１８Ａ、１８Ｂの回転量が制御されるようになっている。

一方、一対の前輪である２つのタイヤ１６Ａ及び一対の後輪である２つのタイヤ１６Ｂの内周側にはこれらタイヤ１６Ａ、１６Ｂの支持部材であるホイール２２Ａ、２２Ｂがそれぞれ配置されている。各ホイール２２Ａ、２２Ｂには、タイヤ１６Ａ、１６Ｂを回転する為のホイールモータ２４Ａ、２４Ｂの図示しない回転軸がそれぞれ連結されている。さらに、本実施の形態では、前輪側のホイールモータ２４Ａと操舵モータ１８Ａとの間を連結アーム２６Ａが連結する構造とされており、同様に後輪側のホイールモータ２４Ｂと操舵モータ１８Ｂとの間を連結アーム２６Ｂが連結する構造とされている。

以上より、操舵モータ１８Ａを介して連結アーム２６Ａの基端側が前部分割フレーム１２に旋回可能に連結され、この連結アーム２６Ａの先端側にホイールモータ２４Ａが連結されて取り付けられている。同様に操舵モータ１８Ｂを介して連結アーム２６Ｂの基端側が後部分割フレーム１４に旋回可能に連結され、この連結アーム２６Ｂの先端側にホイールモータ２４Ｂが連結されて取り付けられている。

これに伴って操舵モータ１８Ａ、１８Ｂが、連結アーム２６Ａ、２６Ｂに連結されたホイールモータ２４Ａ、２４Ｂ及びタイヤ１６Ａ、１６Ｂを任意の旋回角に旋回させる構造とされることになる。さらに、各舵角センサが、これら連結アーム２６Ａ、２６Ｂ及びタイヤ１６Ａ、１６Ｂの一対の分割フレーム１２、１４に対する旋回角を検出し得る構造とされることになる。

尚、本実施の形態では、車両の外枠とされる図示しないボディがシャシー１０の上部に取り付けられると共に、図示しないバッテリィが一対の分割フレーム１２、１４の少なくともいずれかに搭載されている。そして、このバッテリィが、ホイールモータ２４Ａ、２４Ｂ、操舵モータ１８Ａ、１８Ｂ及び制御装置等に接続されていて、これらホイールモータ２４Ａ、２４Ｂ、操舵モータ１８Ａ、１８Ｂ及び制御装置等にこのバッテリィから電源が供給されるようになっている。

他方、図１、図３及び図４に示すように、これら一対の分割フレーム１２、１４の下部側には、前部分割フレーム１２と後部分割フレーム１４との間を相対回転可能にする連結部材である回転連結機構３０が設置されている。すなわち、図５及び図６に示すように、前部分割フレーム１２の後側部分の壁面とされる形で四角形状の前部受け部３２がこの前部分割フレーム１２にねじ止め等により固定されている。同様に後部分割フレーム１４の前側部分の壁面とされる形で四角形状の後部受け部３４がこの後部分割フレーム１４にねじ止め等により固定されている。

図５は、本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両を下方から見た一部分解斜視図である。図６は、本発明の一実施の形態に適用される回転連結機構の拡大分解斜視図である。図１、図５及び図６に示すこれら前部受け部３２及び後部受け部３４の下側には、突出部３２Ａ、３４Ａがそれぞれ突出して設けられており、これら突出部３２Ａ、３４Ａにシャシー１０の前後方向に沿って貫通する貫通穴３２Ｂ、３４Ｂがそれぞれ形成されている。

これら相互に対向して配置される一対の受け部３２、３４から突出する突出部３２Ａ、３４Ａの貫通穴３２Ｂ、３４Ｂ内には、ベアリング３６が各２つずつそれぞれ取り付けられている。また、前部受け部３２と後部受け部３４との間には、リング状の形成されたスペーサ３８が配置されている。

そして、管状に形成された軸部材４０が、前部受け部３２と後部受け部３４との間を繋ぐ形で、各ベアリング３６の内輪側及びスペーサ３８に嵌め合わされつつ、配置されている。さらに、この軸部材４０を貫通してボルト４２が配置され、このボルト４２の先端側にナット４４が締結されることで、この軸部材４０の前部受け部３２及び後部受け部３４からの抜け止めが図られている。

以上より、本実施の形態では、これら前部受け部３２、後部受け部３４、ベアリング３６、スペーサ３８、軸部材４０、ボルト４２及びナット４４等により連結部材とされる回転連結機構３０が形成されている。そして、一対の分割フレーム１２、１４間に設置されたこの回転連結機構３０が、シャシー１０の前後方向に沿った軸線Ｒ廻りに、前部分割フレーム１２と後部分割フレーム１４との間を相対回転可能に繋いだ構造とされている。

次に、本実施の形態に係るシャシー構造１０の作用を以下に説明する。
本実施の形態によれば、一対のタイヤ１６Ａがシャシー１０の前部側に配置されると共に一対のタイヤ１６Ｂがシャシー１０の後部側に配置されている。一対のタイヤ１６Ａが配置された部分であるシャシー１０の前部側を形成する前部分割フレーム１２と、一対のタイヤ１６Ｂが配置された部分であるシャシー１０の後部側を形成する後部分割フレーム１４との間で、このシャシー１０を分割している。つまり、このシャシー１０の分割によって、一対の分割フレーム１２、１４が形成されている。

また、これら一対の分割フレーム１２、１４間であって一対の分割フレーム１２、１４の下部側とされる部分に連結部材である回転連結機構３０が設置されている。これに伴い、この回転連結機構３０が、シャシー１０の前後方向に沿った軸線Ｒ廻りに、前部分割フレーム１２と後部分割フレーム１４との間を相対回転可能に繋いでいる。

そして、この回転連結機構３０は、図５及び図６に示すように前部分割フレーム１２に固定された前部受け部３２、後部分割フレーム１４に固定された後部受け部３４、これら受け部にそれぞれ取り付けられた計４つのベアリング３６、スペーサ３８、各ベアリング３６やスペーサ３８に嵌め合わされて前部受け部３２と後部受け部３４との間を繋ぐ軸部材４０、ボルト４２及びナット４４等により、形成されている。

図７は、本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両の背面概念図であって、前輪が接地している部分と後輪が接地している部分との間で路面の傾斜が相違するような箇所を車両が通過している状態を示す図である。図７に示すように本実施の形態では、一対のタイヤ１６Ａが接地している部分と一対のタイヤ１６Ｂが接地している部分との間で、路面Ａの傾斜が相違するような箇所を車両が通過することがある。この通過の際には、シャシー１０の前後方向に沿った軸線Ｒ廻りに、回転連結機構３０が一対の分割フレーム１２、１４相互間を相対的に回転して、一対のタイヤ１６Ａ及び一対のタイヤ１６Ｂがそれぞれ接地している部分の傾斜に沿って、一対の分割フレーム１２、１４がそれぞれ傾斜するようになる。

この為、一対の分割フレーム１２、１４相互間が、路面Ａの傾斜に合わせて回転連結機構３０により相対的に回転するので、ねじる向きの力が路面Ａ側からシャシー１０を構成する一対の分割フレーム１２、１４に加わらないようになる。そしてこれに伴って、路面Ａからシャシー１０に大きな衝撃も伝わらないようになる結果、シャシー１０をねじる向きの力に対する剛性を高める必要がなくなるので、シャシー１０の軽量化が図れるようになる。

図８は、本発明の一実施の形態に係るシャシー構造の変形例とされる車両の背面概念図であって、左右輪間で路面の高さに違いが生じている箇所を車両が通過している状態を示す図である。車両の前後部間で路面Ａの傾斜が異なっていても、上記のように路面Ａから大きな衝撃が一対の分割フレーム１２、１４に加わらないようになる。これに伴い、例えば段部Ａ１による段差から車両の左右輪間で生じる高さの違いで起きる衝撃のみを、この図８の変形例のサスペンション４６で緩和すれば良いことになるので、サスペンション４６に加わる負担が減ることになる。

従って、高剛性のサスペンションを必要としなくとも良くなるので、サスペンションを簡易化して軽量なサスペンションに変更可能となる結果として、上記と同様にシャシー１０の軽量化が図れるようになる。

以上より、本実施の形態のシャシー構造によれば、シャシー１０がねじられる向きの力に対する剛性を低下させると共にサスペンションを簡易化することで、車両の軽量化が図られることになる。また、これに伴って衝撃緩和効果が高まることになる為、車両の乗り心地も向上することにもなる。

一方、本実施の形態では、連結部材が、一対の分割フレーム１２、１４の下部側に配置されて、一対の分割フレーム１２、１４をそれぞれ構成する前部分割フレーム１２と後部分割フレーム１４との間を相対回転可能にした回転連結機構３０とされている。このことで、シャシー１０の前後方向に沿った軸線Ｒ廻りに一対の分割フレーム１２、１４がより容易に相対回転するようになった。

さらに、一対の分割フレーム１２、１４の下部側に回転連結機構３０が配置されていることから、一対の分割フレーム１２、１４の上部に配置されることになるボディの邪魔に、この回転連結機構３０がならないようになり、車両の設計の自由度が高まるようにもなった。

他方、本実施の形態では、前述のように回転連結機構３０が、前部受け部３２、後部受け部３４、これら受け部にそれぞれ取り付けられたベアリング３６及び、各ベアリング３６に嵌め合わされて前部受け部３２と後部受け部３４との間を繋ぐ軸部材４０等により、形成されている。

つまり、前部受け部３２及び後部受け部３４にそれぞれ取り付けられる図５及び図６示す各ベアリング３６に、軸部材４０が嵌め合わされて、前部受け部３２と後部受け部３４との間をこの軸部材４０が繋いだ形に、この回転連結機構３０が形成されている。この為、車両が長期間使用されて、この回転連結機構３０により一対の分割フレーム１２、１４間が多数回相対回転した場合であっても、軸部材４０が嵌め合わされているベアリング３６の存在によって、耐久性が低下するおそれが小さくなる。

尚、上記実施の形態では、図１に示すようにシャシー１０の後部寄りの箇所においてこのシャシー１０は分割されているが、回転連結機構３０に加わる負荷が小さい箇所であれば、他の部分においてシャシー１０を分割しても良い。また、上記実施の形態では、四輪操舵で四輪駆動の電気自動車を用いて本発明を説明したが、他の例えば前輪のみで操舵及び駆動される一般的なエンジンを搭載した車両に本発明を適用しても良い。

さらに、上記実施の形態では、例えば図８に示す変形例のように後部分割フレーム１４側のみに緩衝機構であるサスペンション４６を有する構造によって、本発明のシャシー構造を説明したが、本発明のシャシー構造は、当然に前部分割フレーム１２にもサスペンションを有するようにしても良い。また、回転連結機構３０のベアリング３６の数を上記実施の形態では４つとしたが、各受け部３２、３４に一つずつの一対のベアリングを取り付けても良く、各受け部３２、３４のいずれか一方のみにベアリングを取り付けても良い。

本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両を下方から見た斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両の側面図である。 本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両の平面図である。 本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両の背面図である。 本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両を下方から見た一部分解斜視図である。 本発明の一実施の形態に適用される回転連結機構の拡大分解斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るシャシー構造を有した車両の背面概念図であって、前輪が接地している部分と後輪が接地している部分との間で路面の傾斜が相違するような箇所を車両が通過している状態を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るシャシー構造の変形例とされる車両の背面概念図であって、左右輪間で路面の高さに違いが生じている箇所を車両が通過している状態を示す図である。

符号の説明

１０ シャシー
１２ 前部分割フレーム
１４ 後部分割フレーム
１６Ａ タイヤ（前輪）
１６Ｂ タイヤ（後輪）
３０ 回転連結機構（連結部材）
３２ 前部受け部
３４ 後部受け部
３６ ベアリング
４０ 軸部材
Ｒ 軸線

Claims (3)

1. 前輪と後輪が配置されたシャシーを有したシャシー構造であって、
   前記前輪と前記後輪との間でシャシーを分割することで、前部分割フレーム及び後部分割フレームにより形成された一対の分割フレームと、
   前記シャシーの前後方向に沿った軸線廻りに、前記分割フレーム間を相対回転可能に繋ぐ連結部材と、
   を備えることを特徴とするシャシー構造。
2. 前記連結部材は、前記分割フレームの下部側に配置されることを特徴とする請求項１記載のシャシー構造。
3. 前記前部分割フレームに固定される前部受け部と、
   前記後部分割フレームに固定される後部受け部と、
   前記前部受け部及び前記後部受け部にそれぞれ取り付けられた一対のベアリングと、を備え、
   前記連結部材は、前記一対のベアリングに嵌め合わされて前記前部受け部と前記後部受け部との間を繋ぐ軸部材により形成される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のシャシー構造。
   

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