JP2007312596A - 電気駆動の四輪ローリング車両 - Google Patents

Abstract

【課題】前トルク或いは後トルクにそれぞれ属する駆動車輪間でトルクモーメントの適切な分配を保証し且つ前軸と後軸の間でトルクを分配することができる一体の電気駆動装置の四輪ローリング車両を提供する。
【解決手段】関節四辺形の前サスペンション群（１５）によりシャーシ（１２）に連結された舵取り前車輪（１１）と、独立の、長手方向アームサスペンション（１６）により上記シャーシに連結された後車輪（１４）とを含む、電気駆動の四輪ローリング車両（１０）であって、上記前車輪（１１）の各々のための、及び又は上記後車輪（１４）の各々のための電動機をそれぞれ含む、少なくとも一対の電動機（２１）を含み、上記電動機（２１）は、電気配線接続（２３）及び少なくとも一つの電子制御盤を通して少なくとも一つの蓄電池群（２２）によって給電される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気駆動の四輪ローリング車両に関する。

明細書中、ローリングという用語は、車両自体に関して長手方向軸を中心に揺動することの車両の特性に言及し、その揺動がローリングという用語で言及される。

オートバイの特徴を、扱いやすさの点から、四輪車両の特有の安定性及び制動の特性と組合せることのできる四輪ローリング車両が、設計及び当然の運動力学による運転中の安全性の点からそれらの利点の結果として、出願人によって研究されている。

この点で、出願人は、ＰＣＴ特許出願ＷＯ２００５／０５８６８０Ａ１の対象である、二つの舵取り前輪及び二つの駆動後輪を備えた革新的な、四輪ローリング車両を既に開発しており、舵取り前輪は、車両のローリングを可能にする関節四辺形を形成するように、車両のシャーシに連結された少なくとも二つの水平クロスバーと、互いに独立し且つ二つのクロスバーに拘束された少なくとも二つのサスペンションとからなるサスペンション群を備え、これに反して、後輪は、車両のローリングを可能にするように、シャーシに拘束された独立の長手方向アームサスペンションを備えている。

全てのそのホイールと路面との接触を依然として維持して車両を横揺れさせるために開発された特定の解決策のおかげで、ＰＣＴ特許出願ＷＯ２００５／０５８６８０Ａ１の対象である四輪ローリング車両は、いかなる走行及び路面状態にもその安定性が保証されるので、特に信頼でき且つ安全である。

車輪の数に関わりなく、路面輸送車両に利用可能な異なる駆動解決策を参照すると、車両に関する駆動装置の位置に応じて、特に加速及び制動中、重量の移動、従って、自動車のバランスが、異なるモードにより、車両の力学的挙動に影響を及ぼすことも、知られている。

事実、加速中駆動或いは制動トルクに対抗するために、軸線上に生じる反作用は、車両の後部に向って移動し、これに対して、制動中その逆が生じる。これは、前輪駆動車両では、加速中前方部分が軽くなる傾向があり、その結果、たいてい舵取り車輪でもある前輪駆動車輪に加えられる荷重が減少し、その結果、特に高い加速度に対して或いは滑り易い道路上で、車輪が付着を失うことがあり、車両がカーブの外側に向って方向を変える傾向があることを意味する。

それとは逆に、（２輪車両、特にモータバイク及びオートバイの場合に一般的に用いられる）後輪駆動車両は、カーブで路面保持の逆の問題を有し、或いはち、強力な加速の結果として、或いは（車両の前方に向って荷重が移動した場合）緩やかな加速であっても制動の直後、車両の後部が方向を変える傾向があり、その結果、運転者としては制御を失うことが起こるかもしれない。

駆動力を全ての車輪に分配する四輪駆動車両と呼ばれる車両は、前輪或いは後輪駆動のみを有する車両に関するこれらの問題を解決するために、特に、きつい傾斜或いは悪い付着のラフな路面上での駆動を容易にするために、開発された。

既知の種類の駆動システムの分析を続けると、同じ軸上の各対の駆動車輪のために、差動システム、即ち、一つ或いは両方の車輪がカーブで滑るのを防止するために、車輪を異なる角速度で自由に回転させて、二つの車輪間にトルクモーメントを公平に分配することのできる機械的機関が必要であることも、知られており、機械的機関では、ローリング半径が同じなので、外側の車輪がより長い長さの湾曲径路を走らなければならないので、外側の車輪が内側の車輪に関してより速いスピードで回転しなければならない。

少なくとも二つの差動装置（前差動装置及び後差動装置）が四輪駆動車両に存在しなければならないし、おそらくは、前軸と後軸の間に動力を分配する第３の差動装置が中心に存在しなければならない。中間差動装置がない車両は、アスファルト道路上で円運動することができない、なぜならば、前輪と後輪の平均スピードの僅かな違いが車両を損傷させるトランスミッションにねじりを引き起すからである。このために、四輪駆動を切るための駆動装置が一体の四輪駆動車両に存在する。他方、この問題は、スピード差が低い摩擦係数を有する路面上で車輪の滑りによって吸収されるので、粗面及び未舗装道路では起らない。

他方、四輪駆動車両の安全走行を確保するための大きな助けは、統合駆動装置を四輪駆動車両に設けることである；これは、ＰＣＴ特許出願ＷＯ２００５／０５８６８０Ａ１に記述されるように、従来の種類の一体の四輪駆動車両の場合に既に説明したように、駆動システムが機械的差動型の機構で通常得られるものと同じか或いはそれよりもよい前トルク或いは後トルクにそれぞれ属する駆動車輪間のトルクモーメントの適当な分配を保証することができるならば、四輪ローリング車両にも適用される。

この目的を達成するために、ローリング車両の場合では、シャーシの異なる構成、及び特に、単一の機構で、サスペンション運度、ローリング及び舵取りを組合せる前サスペンションの特定の関節四辺形形態、長手方向アームサスペンションシステムにより一連の製造問題を解決しなければならない。並びに後輪から独立した、非ローリング型の統合駆動自動車の場合に採用される長手方向アームサスペンションシステムは、同じ運動差動トランスミッション手段の使用を可能にしない。

従来型の四輪駆動車両で用いられるものに関して、使用のより大きな柔軟性及び機械的製造の簡単化を保証する“駆動トルク制御”を備えた一体の駆動システムを四輪ローリング車両に設ける機会は、明らかである。

従って、本発明の目的は、車輪毎に電動機を備え、いかなる路面でも且ついかなる使用条件の下でも全く安全に最大駆動を提供するために、前トルク或いは後トルクにそれぞれ属する駆動車輪間のトルクモーメントの適当な分配を保証し且つ前軸と後軸の間にトルクを分配することのできる一体の電気駆動装置を有する四輪ローリング車両を提供することによって既知の技術の問題を解決することである。

本発明の更なる目的は、極端な構造的及び機能的な単純さを有する一体の電気駆動装置を有する四輪ローリング車両を提供することである。

これら及び他の目的は、開示された特許請求の範囲の請求項１の特徴を有する本発明による一体の電気駆動の四輪ローリング車両によって達成される。

本発明の更なる特徴及び利点は、添付した図面を参照して、説明及び非限定の目的で提供されるこの明細書の記述から明らかになるであろう。

図を参照すると、本発明の好適な実施形態による、参照番号１０で全体として指示された一体の電気駆動装置を有する四輪ローリング車両は、二つの前方舵取り前車輪１１、シャーシ１２、ハンドルバー１３、二つの後車輪１４、前輪１１用の前サスペンション群１５、後輪１４用の独立長手方向アームサスペンション１６を備える。特に、前サスペンション群１５は、その半分でヒンジ１８により車両のシャーシ１２に連結された上クロスバー１７と、ヒンジ２０によって車両のシャーシ１２の端に連結された二つの下クロスバー１９と、互いに独立し、車両のローリングを可能にする関節四辺形を形成するように、上クロスバー１７の各端に上方で拘束され且つそれぞれの下クロスバー１９に下方で拘束された少なくとも２つのサスペンション２０とからなる。

この解決策は、車両に、平行で、舵取りし、傾き可能な、二つの案内前輪を持たせ車両を、オートバイのように案内することができる（前部傾き可能−ローリング運動−後部と一緒に）。前舵取りシステムが後部に関して横揺れできるので、前輪を、後輪のように傾けることができ、常に路面と接触したままであり、従って、路面との大きな付着を保証する。

既に説明したように、本発明による車両の特徴は、各車輪に、即ち、前輪１１と後輪１４の両方に対応する電動機２１を設けることにあり、電動機は、車輪のハブに収容される。（その寸法形状を、必要に応じて、ハブの内部に必要な空間を保証するために適当に増大させる。

簡略化のために車両１０の後部だけを示す、図３を特に参照すると、蓄電池群２２が、また、車両１０に搭載され、蓄電池群２２は、例えば、スーパーコンデンサの組合せで、或いは組合せなしに、Ｐｂ（鉛）、Ｐｂ−ｇｅｌ（鉛ゲル）、Ｎｉ−Ｍｈ（ニッケル水素）、Ｌｉ−Ｉｏｎ（リチウムイオン）に基づくバッテリからなるのがよい。蓄電池群２２は、電気接続２３を通して、且つおそらく、ボード上のコマンドによって補助される、副制御盤に機能的に分割された、適当な電子制御盤２４によって、四輪の各々、即ち前輪１１と後輪１４の両方に設置された電動機群２１に給電する。従って、駆動トルクの伝達が四輪に向けられる。

四輪ローリング車両のシャーシ１２の内側に収納された、蓄電池群２２は、運搬及び“家で”の再充電を可能にするために抜き取ることができる。変形例として、再充電は、蓄電池２２の抜き取りなしに、行なうことができ、或いは、搭載され、或いは搭載されない、おそらくはこれまたシャーシ１２の内側に収納され、且つ電源、或いはより一般的に、電気エネルギー源との接続のためのプラグを有するワイヤを備えた、充電器（図示せず）により、“現場”で行なうことができる。

本発明の解決策が、おそらくは、副制御盤に機能的に分割される、電子制御盤２４によって行なわれる制御を通して、どのようにして四輪の各々に設置された電動機２１の各々の単一運転を可能にし、その結果、車両の安全走行に関してより高い性能を得ることができるかが、明らかである。

更に、一方では、単一車両に接続され且つ他方では、おそらくは副制御盤に機能的に分割された電子制御盤２４に接続されたスピード及び加速度センサシステム（図示せず）を通して、単一車輪の付着状態をいつでも検査することが可能である。

その結果、前輪１１或いは後輪１４の一つ以上で明らかになった、加速中に、方向を変える場合には、電子制御盤２４及び又はその副制御盤は、電動機或いは対応する電動機によって供給されるトルクを直接制限することによって介入することができ、付着状態を回復する。

一つ以上の車輪で明らかになった、制動中に方向を変える場合には、電子制御盤２４及び又はその副制御盤は、電動機或いは対応する電動機によって供給されるトルクを直接増大させることによって介入することができ、制動装備の同じ圧力で付着状態を回復する。従って、この意味では電動機の電子管理は、（車両に存在し或いは存在しない）既知のＡＢＳシステムに支援及び又は変形として提供される。

更に、一つ以上の加速度計及び又はジャイロスコープ（図示せず）を車両に搭載することによって、車両自体の偏揺れ運動をいつでも検査し且つそれを幾何学的傾き及び舵取り角と比較して、運転者が望む軌道からのありうる移動を得ることができる。明らかになった移動の場合には、電子制御盤２４が、直接或いはその副制御盤を介して、正しい角偏揺れ速度を回復するために、電動機２１によって供給されるトルクに作用する。

車両の車輪の各々に対して電動機２１が存在する、図１〜３を参照して説明した実施形態に加えて、電動機が択一的に、二つの前輪１１にのみ或いは後輪１４にのみ存在するような変形実施形態がまた予想される。

しかしながら、車輪が全て電動機を備えているならば、車輪は、前輪のみ、後輪のみ対で或いは全部一緒に、運転者の命令で用いられてもよい。

駆動モードの選択は、いろいろな要因、即ち要求される性能、自立及び付着に依存する。一体の駆動装置の誘発は、特定の運転状況に対して都合よく用意され、その特定の運転状況が、セレクタ（図示せず）の結果、車両の運転者によって選択されうる。全車輪の駆動は、一般的には、性能及び運動性を免除し、低付着状態の下で常に望ましいが、それは、いかなる場合にも運転者の個人的な考えに基づいて設定することができる。

図４を参照すると、これは、特に車両の自立を増すことを目的とする、本発明の車両の変形実施形態を示す。この実施形態によれば、事実、静止或いは半静止領域状態の下で或いは車両中に正しい電気エネルギーバランスを維持するのに適当ないかなる場合にも、蓄電池２２を再充電するための発電機として、機能する内燃機関２５の存在が構想される。この解決策は、“熱／電気直列ハイブリッド”と呼ばれる運転システムを作り、“熱／電気直列ハイブリッド”は、蓄電池によって給電される電動機２１を有し、蓄電池群２２が、バッテリ自体の状態及び電子制御盤２４及び又は副制御盤によって予め画成されかつ作動されるロジックにより、車両１０がさらされる使用の種類に応じて再充電サイクルにより、内燃機関２５によって再充電される。

内燃機関２５には、自動車に対するガソリン、ガスオイル、メタン、ガス状の水素、ＬＰＧ、アルコールのような、異なる燃料を供給することができる。

更に、図５を参照すると、これは、ディスクホイール２６及び同期発電機／発電機２７を図式化したターボガスモータを用いて得られる、特に車両１０の自立を増すことを目的とする、更なる実施形態を示す。ターボガスモータは、静止或いは半静止領域状態の下で或いは車両中に正しい電気エネルギーバランスを維持するのに適当ないかなる場合にも作動しているとき、蓄電池２２の再充電のための発電機として作用する。この解決策は、既に説明した場合におけるように、蓄電池群２２を通して給電される電気モータを有する、“ターボガス／電気直列ハイブリッド”と呼ばれる駆動システムを作る。この場合には、蓄電池群２２は、次いで、バッテリ自体の状態及び電子制御盤２４及び又は副制御盤によって予め画成されかつ作動されるロジックにより、車両がさらされる使用の種類に応じて再充電システムにより、ターボガスモータによって再充電される。

ターボガスモータは、灯油、自動車に対するガソリン、ガスオイル、メタン、ＬＰＧ、アルコールのような、異なる燃料で供給されるように計画することができる。

車両の自立を増すことを目的とする、車両１０の更なる実施形態を図６に示し且つ蓄電池の再充電のための発電機として一つ以上の燃料電池２８の使用を構想する：この解決策は、既に説明した場合におけるように蓄電池群２２によって給電される電気モータ２１を有する、“燃料セル電気駆動”と呼ばれるシステムを創作する。

圧縮ガス水素或いは金属水素化物に吸着される水素、或いは燃料電池用の他の種類の特殊な燃料を給電として用いてもよい。

先に説明した全ての変形実施形態により、バッテリを損害し或いはバッテリで処理し得ない（例えば加速中に）電力の突然の要求を効果的に処理するために、蓄電池グループ２２と並列にスーパーコンデンサを組立てることが可能である。

これらの実施形態は、また、車両をいかなる理由でもバッテリの再充電装置を一時的に停止させる“電気”モードだけで使用することを可能にする。また、停止中及び／又は、許可されるときには、駐車中蓄電池群２２を再充電するために、車両が停止しているときに、挿入された（機械的及び又は電気的及び又は電子的）盗難警報機でバッテリの再充電装置を使用することも可能である。

かくして考えられた四輪ローリング車両は、その全てが本発明に含まれる、多くの変更及び変更を受けるようにしてもよい；更に、全ての詳細は、技術的に同等な要素によって置き換えるようにしてもよい。実際には、使用される材料、及び寸法形状が技術的要求により変化してもよい。

本発明による、統合電気駆動装置を有する四輪ローリング車両の前輪サスペンション群の概略正面図を示す。 本発明による、統合電気駆動を有する四輪ローリング車両の後部の概略平面図を示す。 本発明の第１の実施形態による供給システムを有する、図２のローリング車両の後部の概略平面図を示す。 本発明の第２の実施形態による供給システムを有する、図２のローリング車両の後部の概略平面図を示す。 本発明の第３の実施形態による供給システムを有する、図２のローリング車両の後部の概略平面図を示す。 本発明の第４の実施形態による供給システムを有する、図２のローリング車両の後部の概略平面図を示す。

符号の説明

１０ 四輪ローリング車両
１１ 舵取り前車輪（前輪）
１２ シャーシ
１４ 後車輪（後輪）
１６ 独立長手方向アームサスペンション
１７ 上部クロスバー
１９ 下部クロスバー
２０ サスペンション
２１ 電動機

Claims (15)

1. 関節四辺形の前サスペンショングループ（１５）によりシャーシ（１２）に連結された舵取り前車輪（１１）と、独立の、長手方向アームサスペンション（１６）により上記シャーシに連結された後車輪（１４）とを含む、電気駆動の四輪ローリング車両（１０）であって、
   上記前車輪（１１）の各々のための、及び又は上記後車輪（１４）の各々のための電動機をそれぞれ含む、少なくとも一対の電動機（２１）を含み、
   上記電動機（２１）は、電気接続（２３）を通して少なくとも一つの蓄電池群（２２）によって給電されることを特徴とする四輪ローリング車両。
2. 上記電動機（２１）は、上記車輪（１１、１４）のハブに収容されることを特徴とする請求項１に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
3. 上記少なくとも一つの蓄電池群（２２）は、運搬及び“家で”の再充電を可能にするために抜き取ることができることを特徴とする請求項１に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
4. “現場”で上記少なくとも一つの蓄電池群（２２）の再充電のための少なくとも一つのバッテリ充電器を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
5. 各電動機（２１）のエネルギー流及び再充電の電気駆動制御のための、おそらくは、機能的に副制御盤に分割される、少なくとも一つの電子制御盤（２４）を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
6. おそらくは、機能的に副制御盤に分割される、上記電子制御盤（２４）は、速度及び加速度センサに接続され、且ついつでも付着状態を検査するために単一の車輪（１１、１４）に連結される請求項５に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
7. 上記電子制御盤及び又は副制御盤は、車両の偏揺れ運動をいつでも検査し、且つ該偏揺れ運動を幾何学的傾き及び舵取り角と比較して、運転者によって望まれる軌道からの可能な移動を得るために一つ以上の加速度計及び又はジャイロスコープに接続されることを特徴とする請求項５に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
8. 各車輪に一つずつ、４つの電動機（２１）と、上記前車輪（１１）だけの、上記後車輪（１４）だけの電動機或いは同時的に全ての電動機（２１）の使用のためのセレクタを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
9. 静止或いは半静止領域の下で或いは上記車両の中の正しい電気エネルギーバランスを維持するための適当ないかなる場合にも上記蓄電池（２２）を再充電するための発電機として機能する、内燃機関（２５）も含むことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
10. 上記内燃機関（２５）には、自動車用のガソリン、ガスオイル、メタン、ガス状の水素、ＬＰＧ、アルコールのような、異なる燃料を供給することができることを特徴とする請求項９に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
11. 静止或いは半静止領域の下で或いは上記車両中の正しい電気エネルギーバランスを維持するのに適当ないかなる場合にも上記蓄電池（２２）を再充電するための発電機として機能する、ターボガスモータをも含むことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
12. 灯油、自動車用のガソリン、ガスオイル、メタン、ＬＰＧ、アルコールのような、異なる燃料を供給することができることを特徴とする請求項１１に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
13. 上記蓄電池（２２）を再充電するための発電機として、一つ以上の燃料セル（２８）も含むことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
14. 圧縮ガス水素、或いは金属水素化物に吸着される水素のような異なる燃料を供給することができることを特徴とする請求項１３に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。
15. 上記蓄電池グループ（２２）と並列に配置された、スーパーコンデンサをも更に含むことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動の四輪ローリング車両（１０）。

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