JP2009509857A - 傾斜サスペンションマシン - Google Patents

Abstract

フレームと、左右のホイールと、傾斜サスペンションシステムとを含む車両。そのフレームは、長手方向の車両軸を規定する。その傾斜サスペンションシステムは、トランスバースビーム（横梁）と、左右のダンピング部材と、左右のコントロールアームと、少なくとも一つの傾斜アクチュエータとを含む。その横梁は、そのフレームに結合され、その車両軸の回りを枢動可能である。その左右のダンピング部材は、その横梁の左右の側部に枢動可能に結合される。その左コントロールアームは、その左ホイールとそのフレームとに枢動可能に結合され、また、その右コントロールアームは、その右ホイールとそのフレームとに枢動可能に結合される。その傾斜アクチュエータは、そのフレームとその横梁との間に枢動可能に接続される。その傾斜アクチュエータは、その左右のホイールを傾け、コーナリング中のその車両を傾斜させるために伸縮するよう構成される。

Description

２００５年９月３０日に出願された米国仮特許出願番号６０／７２２１１４に対する優先権をここに主張し、参照によりその内容全体が本明細書に援用される。

本発明は、傾斜サスペンションシステムを有する車両に関する。

特に、本発明は、傾斜サスペンションシステムを有する三輪車両に関する。

本発明は、三輪車両のためのサスペンションシステムに関する。そのサスペンションシステムは、モーターサイクルのように、コーナリング中にその車両を傾斜させられるようにする。

これは、ターン中にそのバイクを強制的に傾斜姿勢にさせ、かつ、直線進行中に直立姿勢にさせる液圧アクチュエータ群によって達成される。トランスバースビーム（横梁）は、たとえその車両がコーナリング中であってもそのサスペンションが独立して作動できるように、それら液圧アクチュエータ群とスプリングダンパ群とに結合される。

本発明の一実施例において、車両は、フレームと、左右のホイールと、傾斜サスペンションシステムとを含む。そのフレームは、長手方向の車両軸を規定する。その左ホイールは、その車両軸の左側に配置され、また、その右ホイールは、その車両軸の右側に配置される。その傾斜サスペンションシステムは、横梁と、左右のダンピング部材と、左右のコントロールアームと、少なくとも一つの傾斜アクチュエータとを含む。その横梁は、そのフレームに結合され、また、その車両軸の回りを枢動可能である。その左ダンピング部材は、その横梁の左側に枢動可能に結合され、また、その右ダンピング部材は、その横梁の右側に枢動可能に結合される。その左コントロールアームは、その左ホイールに枢動可能に結合される第一端とそのフレームに結合される反対端とを有し、また、その右コントロールアームは、その右ホイールに枢動可能に結合される第一端とそのフレームに結合される反対端とを有する。その傾斜アクチュエータは、そのフレームとその横梁との間に枢動可能に接続される。その傾斜アクチュエータは、その左右のホイールを傾け、かつ、コーナリング中にその車両を傾斜させるために伸縮するよう構成される。

本発明の別の実施例において、車両は、フレームと、左右のホイールと、傾斜サスペンションシステムとを含む。そのフレームは、長手方向の車両軸を規定する。その左ホイールは、その車両軸の左側に配置され、また、その右ホイールは、その車両軸の右側に配置される。その傾斜サスペンションシステムは、横梁と、左右のコントロールアームと、少なくとも一つの傾斜アクチュエータとを含む。その横梁は、そのフレームに結合され、また、その車両軸の回りを枢動可能である。その左コントロールアームは、その左ホイールに枢動可能に結合される一端とそのフレームに結合される反対端とを有する。その右コントロールアームは、その右ホイールに枢動可能に結合される一端とそのフレームに結合される反対端とを有する。左右の上部コントロールアームのそれら反対端群は、分岐している。その横梁の少なくとも一部分は、それら左右のコントロールアームの分岐した端部群の間に配置される。その傾斜アクチュエータは、そのフレームとその横梁との間に枢動可能に接続され、また、それら左右のホイールを傾け、かつ、コーナリング中にその車両を傾斜させるために伸縮するよう構成される。

本発明の他の態様は、詳細な説明及び添付図面を考慮することで明らかとなる。

本発明の何れかの実施例を詳細に説明する前に、本発明は、以下の記載において説明され、或いは、以下の図面において図示される、構成要素の構造及び配置の詳細へのその応用に限定されるものではないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施例にも適用でき、様々な方法で実施され、或いは、実現され得る。また、当然のことながら、本明細書で使用される言葉遣い及び専門用語は、説明目的のものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。本明細書における“含む”、“構成する”又は“有する”及びそれらの変形の使用は、以下に記載される要素群及びそれらの均等物群ばかりでなく追加の要素群をも包含する意味である。別段の特定又は限定が無い限り、用語群“取り付けられ”、“接続され”、“支持され”及び“結合され”並びにそれらの変形は、広い意味で使用され、直接的及び間接的な取り付け、接続、支持及び結合の双方を包含する。更に、“接続され”及び“結合され”は、物理的又は機械的な接続又は結合に限定されるものではない。

図１及び図２は、エンジン１２、ハンドルバー１４、フレーム１６、単一のリアホイール２０、並びに、第一及び第二フロントホイール２２、２４を有する三輪モーターサイクル又はトライク１０を図示する。リアホイール２０は、フレーム１６の後部分に取り付けられ、また、フロントホイール２２、２４は、傾斜サスペンションシステム１８を介してフレーム１６に結合される。フレーム１６は、フレーム１６の前部分を規定するフロントバルクヘッド４０及びメインバルクヘッド４２を含む。フロントバルクヘッド４０は、サスペンションシステム１８全体を硬化かつ強化するためにメインバルクヘッド４２に接続される。エンジン１２は、トライク１０を推進させるためにドライブアセンブリ（図示せず。）を通じてリアホイール２０に結合される。ハンドルバー１４は、フレーム１６の前部分に枢動可能に結合され、また、フロントホイール２２、２４の方向を変える（ターンする）ためにステアリングシステムを通じてフロントホイール２２、２４に結合される。

図示された実施例は、操舵可能な二つのフロントホイール２２、２４と、単一の従動リアホイール２０とを有するトライク１０に対応する。二つのリアホイールと単一のフロントホイールとを有する車両に対して本発明のサスペンションを採用することが本発明の範囲内であることには留意すべきである。また、他の実施例において、そのサスペンションは、ＡＴＶ等、四輪を有する車両におけるフロント及びリアホイールの双方に対して使用され得る。

図３は、トライク１０が平面上の直線を進行する際のサスペンションシステム１８の幾何学的配置を図示する。図４は、図３と同じトライク１０の正面図を図示するが、傾斜配置を図示する。この図は、トライク１０がターンするとき、或いは、アーチ形の道を進行するときにサスペンションシステム１８がどのような姿勢になるかを示す。図３と図４との間のサスペンションシステム１８の姿勢の違いを強調するために、図３及び図４の双方で、ハンドルバー１４及びホイール２２、２４の位置が同じ中央の真っ直ぐな位置に図示されている点には留意すべきである。この位置は、図３においては正確に図示されるが、図４におけるハンドルバー１４の位置及びホイール２２、２４の位置は、通常、それぞれ、ターンの方向に向かって旋回され、或いは、ターンの方向に向きを変えられている。

図５及び図６を参照すると、傾斜サスペンションシステム１８は、横梁３０、上部コントロールアーム群３２、下部コントロールアーム群３４、スプリングダンパ群３６、液圧アクチュエータ群３８及びスピンドル群４４を含む。スピンドル群４４はそれぞれ、ホイールアクスル１０３を受け入れるための穴１０１といった、フロントホイール２２、２４のうちの一つに結合するための手段に加え、上部及び下部ピン１０２、１００を含む。スピンドル４４の構造は、当業者によく知られている。

横梁３０は、剛体であり、トライク１０の運転中、実質的に水平のままとなる。横梁３０は、中央ピボットポイント６０、端部ピボットポイント群６２、及び、中間ピボットポイント群６４を有する。横梁３０は、中央ピボット６０でメインバルクヘッド４２に枢動可能に結合される。中央ピボット６０は、トライク１０の長手方向中心線に一致するよう位置付けられ、また、車両中心線に平行なピボット軸を規定する。端部ピボットポイント群６２は、スプリングダンパ３６上の上部ピボット７０に枢動可能に結合される。

図３及び図４を参照すると、車両傾斜角Ａと、実質的に水平な横梁３０のピボット角Ｂとが図示されている。図４に示されるように、横梁３０は、そのピボットポイント群６２の間の線を規定し、また、この線は、水平な乗車面に対するピボット角Ｂを規定する。図３において、その車両は、直立（すなわち、傾斜角Ａが０度である。）であり、横梁３０は、水平（すなわち、ピボット角Ｂが０度で、水平な乗車面に平行である。）である。図４において、その車両は、鉛直に対し約３０度傾斜しており（すなわち、傾斜角Ａが３０度である。）、また、横梁３０は、水平に対し逆方向に約５度旋回するだけで実質的に水平のままである（すなわち、ピボット角Ｂが５度である。）。本明細書で用いられるように、横梁３０は、ピボット角Ｂが水平に対し１０度未満であり、より詳細には、水平に対して５度未満であり、更に詳細には、水平に対して３度未満であるときに、実質的に水平であると言われる。

下部コントロールアーム３４は、スピンドル４４上の一端に結合され、かつ、スピンドル４４上の下部ピン１００を受け入れるよう構成されるトラニオン群８０を有する。これらのトラニオン群８０は、下部コントロールアーム３４の位置にかかわらずスピンドル４４が旋回でき、かつ、向きが変えられるようにすることで、ホイールの操舵とは独立してそのサスペンションが機能できるようにする。下部コントロールアーム３４の残りの二つの端部は、メインバルクヘッド４２に枢動可能に接続されるフロント及びリアピボットポイント８２、８４を含む。中央ピボット８６は、下部コントロールアーム３４の中央に位置付けられ、かつ、スプリングダンパ３６上の下部ピボットポイント７２に枢動可能に結合するよう構成される。

上部コントロールアーム３２もまた、スピンドル４４上の一端に回転可能に結合されスピンドル４４上の上部ピン１０２を回転可能に受け入れるよう構成されるトラニオン群８０を有する。これらのトラニオン群８０は、ホイールの操舵とは独立してそのサスペンションが機能できるようにする。上部コントロールアーム３２の残りの二つの端部は、メインバルクヘッド４２に枢動可能に接続されるフロント及びリアピボットポイント９０、９２を含む。

図示された実施例において、横梁３０は、上部コントロールアーム３２上のフロント及びリアピボット９０、９２の間に位置付けられる。横梁３０の少なくとも一部分は、コントロールアーム３２の分岐した端部群の間に配置され、かつ、実質的に中心に位置付けられる。コントロールアーム３２は、横梁３０の少なくとも一部分と交差する実質的に水平な面を規定する。他の実施例において、横梁３０は、フロントピボット９０の前で、かつ、リアピボット９２の後に位置付けられ得、或いは、上部コントロールアーム３２以外の異なる場所に結合され得る（すなわち、別のバルクヘッドに結合され得る。）。

上述のように、スプリングダンパ３６群は、横梁３０を下部コントロールアーム群３４に接続する、上部及び下部ピボットポイント７０、７２を含む。スプリングダンパ３６は、バイアス（付勢）部材によって取り囲まれるショック吸収部材を含む。この種類のスプリングダンパ３６は、当業者によく知られており、更に詳細に説明することはない。代替的な実施例は、リーフスプリング、コイルスプリング又はエアスプリング等、付勢及びショック吸収における異なる方向を利用してもよい。

液圧アクチュエータ群３８は、上部及び下部ピボットポイント１１０、１１２を含む。図示された実施例は、液圧アクチュエータ群３８の上部ピボットポイント１１０が中央ピボットポイント６０と端部ピボットポイント６２の一つとの間の位置で横梁３０上の中間ピボットポイント６４に枢動可能に結合されることを示す。他の実施例は、端部ピボットポイント群６２に枢動可能に結合される液圧アクチュエータ群３８と、中央ピボットポイント６０と端部ピボットポイント群６２の一つとの間の位置で横梁３０に枢動可能に結合される結合されるスプリングダンパ３６とを含み得る。また、液圧アクチュエータ群３８及びスプリングダンパ群は、横梁３０に沿った他のポイント群に枢動可能に結合され得る。

図示された実施例における液圧アクチュエータ群３８は、上部及び下部流体ポート１１４、１１６を有するシリンダを含む。ピストン（図示せず。）は、各シリンダ内にあるシャフト１１８の端に存在する。液圧ポンプ（図示せず。）によって液圧流体が上部流体ポート１１４に押し込まれた場合、その内部ピストンは押し下げられ、シャフト１１８は縮まる。この状態が生じている間、液圧流体は、下部流体ポート１１６からリザーバ（図示せず。）に押し出される。液圧流体が下部流体ポート１１６に押し込まれると、その内部ピストンは押し上げられ、シャフト１１８は伸びる。この状態が生じている間、液圧流体は、上部流体ポート１１４からそのリザーバに押し出される。

液圧アクチュエータ群３８は、トライク１０の幾何学的配置を制御する役割を果たす。ターン（曲がり角）に入ると、液圧アクチュエータ群３８の一方は、長さが伸び、反対に、他方は縮み、図４に図示されるような傾斜姿勢になるまでトライク１０を動かす。トライク１０が曲がり角を出るとき、液圧アクチュエータ群３８は、トライク１０を図３に図示されるような垂直姿勢に戻す役割を果たす。液圧アクチュエータ群は、ハンドルバー位置（すなわち、操舵角）、速度、加速度等のような、そのトライクにおける少なくとも一つの特性をモニターする傾斜サスペンション制御システムによって制御される。エンジン１２がオフされた場合に、或いは、その液圧システムの制御に異常がある場合に、トライク１０を垂直姿勢に確実に復帰させる安全機能があってもよい。

横梁３０の実質的に水平な姿勢は、スプリングダンパ群３６の影響下で維持される。下部コントロールアーム群３４は、スピンドル群４４を介してフロントホイール２２、２４に接続され、スプリングダンパ群３６によって横梁３０に接続される。フロントホイール２２、２４、ひいては、下部コントロールアーム３４は、通常運転の間、道路に対し実質的に平行なままである。その道路は、概して、トライク１０の幅に亘って実質的に平らであり、フロントホイール２２、２４の双方がその道路に接している限り、コーナリング中であろうと直線を進行していようと、スプリングダンパ群３６は、その道路に対し実質的に平行となる姿勢まで横梁３０を付勢することを意味する。液圧アクチュエータ群３８は、フレーム１６を横梁３０に接続し、かつ、トライク１０の傾斜を制御する。液圧アクチュエータ群３８が伸びると、それは、横梁３０から離れるようにフレーム１６を押し、傾斜を開始させる。横梁に作用するスプリングダンパ群３６からの付勢力は、中央ピボット８６の回りに液圧アクチュエータ群３８より大きなモーメントを与え、液圧アクチュエータ群３８の伸びは、梁３０に対してフレーム１６を移動させる。

そのステアリングシステムは、スピンドル群４４、タイロッド群４６、及び、ステアリングボックス４８を含む。ハンドルバー１４は、運転者がハンドルバー１４の向きを変えたときに、ステアリングボックス４８上の出力シャフト（図示せず。）が回転するように、ステアリングボックス４８に結合される。その出力シャフトは、タイロッド４６のそれぞれの第一端に枢動可能に結合される。タイロッド４６のそれぞれの第二端は、スピンドル群４４の一つに取り付けられるブラケットに枢動可能に結合される。ステアリングボックス４８上のその出力シャフトが回転すると、タイロッド群４６が追随して、スピンドル４４の一方を引っ張り、他方を押す。スピンドル群４４は、上部及び下部ピン１０２、１００により、上部及び下部コントロールアーム３２、３４に回転可能に結合される。従って、タイロッド群４６によって開始される押し動作又は引き動作は、スピンドル群４４、ひいては、フロントホイール２２、２４を上部及び下部ピン１０２、１００の回りで回転させる。

先に述べたように液圧アクチュエータ群３８を使用することは、いくつかの大きな有利点をトライクに提供する。第一に、トライク１０の傾斜は、液圧アクチュエータ群３８によって制御されるので、トライク１０の傾斜にかかわらず、上部及び下部コントロールアーム３２、３４、スプリングダンパ３６、並びに、ステアリングの構成要素は、通常通り自由に作動できる。これは、アーチ形の道を進行する間も、直線を進行するのと同じように、トライク１０が段差を吸収できるようにし、ターン中であっても、首尾一貫したサスペンションの働きを生み出すことができる。

本発明を具現する、傾斜フロントサスペンションを含む三輪モーターサイクルの斜視図である。 図１における三輪モーターサイクルの側面図である。 図１における三輪モーターサイクルの正面図であり、その三輪モーターサイクルが直立姿勢にある状態を示す。 図１における三輪モーターサイクルの正面図であり、その三輪モーターサイクルが傾斜姿勢にある状態を示す。 図１における三輪モーターサイクルのフロントサスペンションの拡大斜視図である。 図１における三輪モーターサイクルのフロントサスペンションの分解斜視図である。

Claims (23)

1. 車両であって：
   長手方向の車両軸を規定するフレーム；
   前記車両軸の左側に配置される左ホイール；
   前記車両軸の右側に配置される右ホイール；
   傾斜サスペンションシステムであり、
   前記フレームに結合され、かつ、前記車両軸の回りで枢動可能である横梁、
   前記横梁の左側に枢動可能に結合される左ダンピング部材、
   前記横梁の右側に枢動可能に結合される右ダンピング部材、
   前記左ホイールに枢動可能に結合される第一端と前記フレームに結合される反対端とを有する左コントロールアーム、
   前記右ホイールに枢動可能に結合される第一端と前記フレームに結合される反対端とを有する右コントロールアーム、及び、
   前記フレームと前記横梁との間に枢動可能に接続される少なくとも一つの傾斜アクチュエータであり、コーナリング中に、前記左右のホイールを傾け、かつ、当該車両を傾斜させるために伸縮するよう構成される傾斜アクチュエータ、
   を含む傾斜サスペンションシステム；
   を含む車両。
2. 前記左右の上部コントロールアームの端部は分岐し、また、前記横梁の少なくとも一部分は、前記左右のコントロールアームの分岐した端部の間に配置される、
   請求項１の車両。
3. 前記横梁の少なくとも一部分は、前記左コントロールアーム及び前記右コントロールアームのうちの一つによって規定される実質的な水平面内に位置付けられる、
   請求項２の車両。
4. 前記横梁は、実質的に、前記左右のコントロールアームにおける前記分岐した端部の間の中心に位置付けられる、
   請求項３の車両。
5. 前記コントロールアームは、上部コントロールアームであり、
   前記傾斜サスペンションシステムは、前記左ホイールに枢動可能に結合される第一端と前記フレームに枢動可能に結合される反対端とを有する左の下部コントロールアーム、及び、前記右ホイールに枢動可能に結合される第一端と前記フレームに枢動可能に結合される反対端とを有する右の下部コントロールアームを更に含み、前記左右の下部コントロールアームは、前記左右の上部コントロールアームの下にそれぞれ配置される、
   請求項１の車両。
6. 前記左ダンピング部材は、前記左の下部コントロールアームと前記横梁の左側との間に枢動可能に結合され、また、前記右ダンピング部材は、前記右の下部コントロールアームと前記横梁の右側との間に枢動可能に結合される、
   請求項５の車両。
7. 前記左ダンピング部材は、左ピボットポイントで前記横梁の左端に枢動可能に結合され、前記右ダンピング部材は、右ピボットポイントで前記横梁の右端に枢動可能に結合される、
   請求項６の車両。
8. 前記少なくとも一つの傾斜アクチュエータは、前記フレームに枢動可能に結合される一端、及び、前記車両軸と前記右又は左のピボットポイントの一つとの間で前記横梁に枢動可能に結合される反対端を含む、
   請求項７の車両。
9. 前記少なくとも一つの傾斜アクチュエータは、前記フレームと前記横梁の左側との間に枢動可能に結合される左傾斜アクチュエータ、及び、前記フレームと前記横梁の右側との間に枢動可能に結合される右傾斜アクチュエータを含む、
   請求項１の車両。
10. 前記フレームに枢動可能に結合されるハンドルバー、該ハンドルバーと前記左ホイールとの間に結合される左タイロッド、及び、該ハンドルバーと前記右ホイールとの間に結合される右タイロッドを更に有する、
    請求項１の車両。
11. 前記横梁は、前記ホイールが旋回し、かつ、当該車両が傾斜するときに、実質的に水平のままである、
    請求項１の車両。
12. 前記左コントロールアームと前記左ホイールとの間に結合される左スピンドル、及び、前記右コントロールアームと前記右ホイールとの間に結合される右スピンドルを更に有する、
    請求項１の車両。
13. 車両であって：
    長手方向の車両軸を規定するフレーム；
    前記車両軸の左側に配置される左ホイール；
    前記車両軸の右側に配置される右ホイール；
    傾斜サスペンションシステムであり、
    前記フレームに結合され、かつ、前記車両軸の回りで枢動可能である横梁、
    前記左ホイールに枢動可能に結合される一端と前記フレームに結合される反対端とを有する左コントロールアーム、及び、前記右ホイールに枢動可能に結合される一端と前記フレームに結合される反対端とを有する右コントロールアームであって、該左右の上部コントロールアームの前記反対端が分岐し、かつ、前記横梁の少なくとも一部分が該左右のコントロールアームの該分岐した端部の間に配置されるところの左右のコントロールアーム、及び、
    前記フレームと前記横梁との間に枢動可能に接続される少なくとも一つの傾斜アクチュエータであり、コーナリング中に、前記左右のホイールを傾け、かつ、当該車両を傾斜させるために伸縮するよう構成される傾斜アクチュエータ、
    を含む傾斜サスペンションシステム；
    を含む車両。
14. 前記横梁の少なくとも一部分は、前記左コントロールアーム及び前記右コントロールアームのうちの一つによって規定される実質的な水平面内に位置付けられる、
    請求項１３の車両。
15. 前記横梁は、実質的に、前記左右のコントロールアームにおける前記分岐した端部の間の中心に位置付けられる、
    請求項１４の車両。
16. 前記コントロールアームは、上部コントロールアームであり、
    前記傾斜サスペンションシステムは、前記左ホイールに枢動可能に結合される第一端と前記フレームに枢動可能に結合される反対端とを有する左の下部コントロールアーム、及び、前記右ホイールに枢動可能に結合される第一端と前記フレームに枢動可能に結合される反対端とを有する右の下部コントロールアームを更に含み、前記左右の下部コントロールアームは、前記左右の上部コントロールアームの下にそれぞれ配置される、
    請求項１３の車両。
17. 前記左の下部コントロールアームと前記横梁の左側との間に枢動可能に結合される左ダンピング部材、及び、前記右の下部コントロールアームと前記横梁の右側との間に枢動可能に結合される右ダンピング部材を更に含む、
    請求項１６の車両。
18. 前記左ダンピング部材は、左ピボットポイントで前記横梁の左端に枢動可能に結合され、前記右ダンピング部材は、右ピボットポイントで前記横梁の右端に枢動可能に結合される、
    請求項１７の車両。
19. 前記少なくとも一つの傾斜アクチュエータは、前記フレームに枢動可能に結合される一端、及び、前記車両軸と前記右又は左のピボットポイントの一つとの間で前記横梁に枢動可能に結合される反対端を含む、
    請求項１８の車両。
20. 前記少なくとも一つの傾斜アクチュエータは、前記フレームと前記横梁の左側との間に枢動可能に結合される左傾斜アクチュエータ、及び、前記フレームと前記横梁の右側との間に枢動可能に結合される右傾斜アクチュエータを含む、
    請求項１３の車両。
21. 前記フレームに枢動可能に結合されるハンドルバー、該ハンドルバーと前記左ホイールとの間に結合される左タイロッド、及び、該ハンドルバーと前記右ホイールとの間に結合される右タイロッドを更に有する、
    請求項１３の車両。
22. 前記横梁は、前記ホイールが旋回し、かつ、当該車両が傾斜するときに、実質的に水平のままである、
    請求項１３の車両。
23. 前記左コントロールアームと前記左ホイールとの間に結合される左スピンドル、及び、前記右コントロールアームと前記右ホイールとの間に結合される右スピンドルを更に有する、
    請求項１３の車両。

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