JP2010527834A - ホイール平面の角度位置を調整するバイナリアクチュエータを備えた自動車のホイール取付台 - Google Patents

Abstract

本発明は、ホイールホルダを介する自動車へのホイール取付台に関する。ホイールホルダは、ホイール平面が第１および第２駆動位置を示すように、少なくとも１つのピボットを介して車に連結されている。ホイール取付台は、固定部材（１）を有するバイナリアクチュエータと、上記固定部材に対して平行移動を行うことができる運動部材（２）とをさらに備える。上記運動部材は、ホイールホルダに固定されており、上記アクチュエータは、運動部材（２）を２つの安定状態のうちの一つに配置するためのバイナリ制御装置を備える。２つの安定状態のそれぞれによって、ホイールホルダがホイール平面の１つの角度位置に対応する角度位置に移動することができる。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、自動車へのホイール取付台に関する。当該取付台において、少なくとも１つのホイールが、２つの角度位置に係るバイナリアクチュエータによって移動し得る。さらに、本発明は、当該取付台に係るホイール平面の回転時角度位置の調整方法にも関する。

本発明は、特に、自動車への非誘導ホイールの取付台、特に、後ろ車軸へのホイール取付台に用いられる。

自動車の後ろ車軸は、ホイール平面の角度位置がアクチュエータによる回転条件下にてサーボ制御されることが広く知られている。このように、特に自動車がカーブをうまく曲がれるように、動的回転状況に従ってホイール平面の角度位置を常に調整することができる。

しかし、これらの具体的な実施は、特にアクチュエータの動作に関して非常に複雑である。さらに、自動車の動的挙動に必要とされる機能に伴い、その動作を確保するための制約は最も厳しいものである。

さらに、自動車の動的挙動を向上させるために、ホイールがピンチ角、および、場合によっては非ゼロのキャンバ角を有するようにホイールを取り付けることによって、車軸のホイール平面の回転時角度位置を静的に調整することが知られている。

ピンチ角は、地面に対して平行な水平面において、ホイール平面が、車の正中面から分離した角度として定義される。ホイールの前面が内側、および、外側に向けてそれぞれ移動するとき、これは、それぞれピンチ、および、オープニングと呼ばれる。キャンバ角は、鉛直軸に対するホイール平面の角度であり、ホイールが自動車の外側に向けて傾く場合、キャンバは正である。

しかし、回転の間に、ホイール平面と自動車のフレームとの間の角度変化により、タイヤに多大な負荷がかかるとともに、結果生じる回転に対する抵抗によって燃料の過剰消費が生じる。

本発明は、回転のエネルギー出力および車の動的挙動の安全性を向上させることができる、自動車のホイール取り付けを提案することを目的とする。当該方法の実施は、特に、機械的に単純であるとともに、アクチュエータの記載の観点から、および、上記自動車の動的挙動に介在する機能に特有の検証ステップと比較して、特に単純である。

この効果に対して、第１形態によると、本発明は、ホイールホルダを用いた自動車のホイール取り付けを提案している。ホイールホルダは、ホイール平面が第１および第２回転時角度位置を有し得るように、少なくとも１つのピボットによって自動車に連結される。取り付けは、固定部材を有するバイナリアクチュエータと、上記固定部材に対して平行移動を行うことができる運動部材とをさらに備える。運動部材は、ホイールホルダに固定されており、２つの安定状態における運動部材のバイナリ制御のための装置を備える。各安定状態では、ホイール平面の角度位置に対応する角度位置にホイールホルダを移動することができる。

第２形態によると、本発明は、取り付けに係るホイール平面の回転時角度位置の調整方法を提案している。当該方法は、ホイールの回転の間にホイール平面を第２角度位置に維持する方法、および、少なくとも１つの臨界回転パラメータが検知された場合、ホイール平面を第１角度位置に変更し、所定期間の経過後にホイール平面を第２角度位置に戻す方法を含む。

本発明の他の目的および利点は、添付の図面の参照、および、下記の説明によって明らかとなる。

第１形態に係るバイナリアクチュエータが第１安定状態（図１ａ）に設けられるような、ホイール取付台のサスペンションアームを示す部分断面図である。 第１形態に係るバイナリアクチュエータが吸収位置（図１ｂ）に設けられるような、ホイール取付台のサスペンションアームを示す部分断面図である。 第１形態に係るバイナリアクチュエータが第２安定状態（図１ｃ）に設けられるような、ホイール取付台のサスペンションアームの取り付けを示す部分断面図である。 第２形態に係るバイナリアクチュエータが第１安定状態（図２ａ）に設けられるような、ホイールへのサスペンションアームの取付台を示す部分断面図である。 第２形態に係るバイナリアクチュエータが吸収位置（図２ｂ）に設けられるような、ホイールへのサスペンションアームの取付台を示す部分断面図である。 第２形態に係るバイナリアクチュエータが第２安定状態（図２ｃ）に設けられるような、ホイールへのサスペンションアームの取付台を示す部分断面図である。

本発明は、ホイールホルダを用いた、車へのホイール取付台に関する。特に、当該ホイール取付台は、非誘導ホイールを運搬する車軸上にて実施され、とりわけ後ろ車軸に用いられる。本実施形態によれば、車軸は、本発明に従ってホイールが取り付けられる各端部上に横材を備えるタイプであってもよい。他の実施形態によれば、上記車軸は、複合アームタイプであってもよい。

少なくとも１つ、および、特に各ホイールホルダは、ホイール平面が第１回転時角度位置および第２回転時角度位置を有するように、少なくとも１つのピボットを用いて、車に連結されている。ホイールホルダは、車の統合を助けるために、および、振動にフィルタをよりよくかけるために、車のシェルまたは台枠に固定されている。

本実施の形態に係る具体例では、回転時角度位置は、ピンチ角、キャンバ角、または、それらの組み合せの中から選択される。特に、第２角度位置は、ピンチ角、および／または、実質的にゼロのキャンバ角に対応し、第１角度位置は、ピンチ角、および／または、非ゼロのキャンバ角に対応する。

本実施の形態に係る具体例では、第２角度位置は、０°のピンチ角およびキャンバ角に対応しており、第１角度位置は、０．５°未満、特に０．３５°のピンチ角、および、ゼロキャンバ角に対応する。代替的に、第１角度位置のピンチ角は、１°以下の大きさをとり得る。

上記取付台は、特に各ホイールに関して、固定部材１と、当該固定部材１に対して平行移動する運動部材２とを有するバイナリアクチュエータをさらに含む。上記バイナリアクチュエータは、運動部材２を２つの安定状態にさせるバイナリ制御装置を備える。このように、バイナリアクチュエータは２つの安定状態のみを有しており、一連の中間位置において調整がなされることなく、一方から他方への通過が行われる。特に、バイナリアクチュエータは、サーボ制御されるアクチュエータとは区別される。ここで、制御装置は、複数の連続位置に準連続性の調整を行うために、命令信号を用いる。

運動部材２がホイールホルダに固定されるように設けられることによって、運動部材２の各安定状態において、ホイール平面の角度位置に対応する角度位置にホイールホルダを移動させることができる。さらに、特にホイール平面の２つの角度位置間の角度範囲を変更するために、安定状態を調整することができる。

特に、第１安定状態（図１ａ、図２ａ）は、第２角度位置に対応しており、少なくともピンチ角が非ゼロである。第２安定状態（図１ｃ、図２ｃ）は、第２角度位置に対応しており、少なくともピンチ角が実質的にゼロである。

図面に関して、ホイール取り付けに係る２つの実施形態が記載されており、その中で、アクチュエータが複合アーム車軸のサスペンションアーム上に取り付けられており、部材１、２のうちの１つが当該サスペンションアームの一部を形成している。代替的に、アクチュエータは、横材を作動させるために設けられ得るか、または、上記サスペンションアームの端部にてホイールホルダに埋め込まれる。

固定部材１は、ハウジングを備える。当該ハウジングにおいて、運動部材２が、２つのスラスト軸受３、４間に摺動可能に取り付けられており、スラスト軸受３、４は、運動部材２の位置を第１安定位置および第２安定状態にそれぞれ規定している。さらに、部材１と部材２との間の接合ゾーンは、ベローズ５によって密封されている。

アクチュエータは、第２安定状態から第１安定状態へと運動部材２を平行移動させる弾性拘束手段６と、第２安定状態への平行移動を遮断する遮断装置とを備える。さらに、アクチュエータは、運動部材２をその第１安定状態から第２安定状態へと戻すための動力装置を備える。

このように、運動部材２を第２安定状態に遮断することができ、遮断解除によって、弾性拘束手段６の影響下において、運動部材をその第１安定状態に配列することができる。そして、動力装置により、その後の遮断解除を待つ間に、運動部材２をその第２安定状態に戻すことができる。

本実施形態では、遮断装置は、運動部材２に固定された電磁石７を備える。電磁石７のロッド８は、部材１、２とそれぞれ嵌合させ、分離するために、さらに、部材１，２の平行移動を遮断し、遮断解除するために、移動可能である。より正確には、電磁石７は保護カバー９の下に設けられており、ロッド８は、ロッド８の端部における係合孔１０から半径方向に運動部材２が通るように構成されている。さらに、ロッド８は、磁石の停止の際に当該ロッド８を解放するように、ばね１１によって、運動部材２に対して弾性力による拘束がなされるように設けられている。代替的に、設けられたトリガによって順番に遮断解除が行われ、磁石におけるロッド８によって上記回転が開始される。

この実施形態によって、ロッド８が孔１０から出るとすぐに、その端子において電圧を最小値まで低減させて磁石７への電圧を流れないようにし、孔１０が開かないようにする。このようにして、運動部材２を最小電力消費にてその第２状態に維持することができる。

図１に係る実施形態によれば、電動装置は、固定部材１に取り付けられており、ねじ１３を移動させるマイクロギアモータ１２を有する。ねじ１３の上に、ナット１４が設けられている。ナット１４は、運動部材２に固定されたウェッジ１５によって順番に停止し、ロッド８のスラスト軸受と係合する。代替的に、ロッド８は、ナット１４から順番にウェッジを停止させてもよい。

第１安定状態（図１ａ）から、ロッド８に対してナット１４から遠ざかる方向にギアモータ１２を回転させることにより、運動部材２が戻され、ロッド８をナット上に突き出させ得る（図１ｂ）。そして、ギアモータ１２が他の方向へ回転し、弾性拘束手段６の圧縮が生じることによって、運動部材２がその第２安定状態に戻る（図１ｃ）。

図２の実施形態によると、電動装置は、１対の先細ボールスラスト軸受１７ａ、１７ｂを運搬するキャリッジ１６を備える。ボールスラスト軸受１７ａ、１７ｂは、圧電変形を行う構造体１８によって互いに接続されている。さらに、電動装置は、構造体１８と平行に配置された引っ張りコイルばね１９を備える。また、電動装置は、スラスト軸受１７ａ、１７ｂのボールの遮断解除を行う電磁石２０をさらに備える。スラスト軸受１７ａは、ロッド８の端部と係合する貫入部２１を備える。

このようにして、圧電構造体１８の振動効果を受けて、キャリッジ１６は、固定部材１に向けて移動することができる。膨張することによって、圧電構造体１８が第２先細スラスト軸受１７ｂを圧迫する。第２先細スラスト軸受１７ｂは、そのボールによって固定部材１に対して定位置に楔留めされる。圧電構造体１８は、第１先細スラスト軸受１７ａを固定部材１に向けて押し出す。第１先細スラスト軸受１７ａは、ボールによって、固定部材に対してその移動を維持している。圧電構造体１８が収縮すると、引っ張りコイルばね１９が第２先細スラスト軸受１７ｂを引き戻し、先細スラスト軸受１７ｂは、その新しい位置に保持される。このサイクルを複数回繰り返すことによって、キャリッジ１６が運動部材２から固定部材１に向けて前進移動する。

アクチュエータの動作は下記の通りである。第１安定状態（図２ａ）から、２つの電磁石７、２０に電力が供給され、ばね２２の動作によって、キャリッジ１６は、運動部材２に対してスラスト軸受に配置される。そして、電磁石７におけるロッド８が、貫入部２１の後ろから出ることができ、電磁石７が閉じられる（図２ｂ）。そして、ボールの遮断解除を行うための電磁石２０が切断され、ロッド８を用いて運動部材２を駆動させることによって、キャリッジ１６を引き戻すために、圧電構造体１８が振動する。キャリッジ１６が第２安定状態に対応するスラスト軸受４上に到達するとき、圧電構造体１８への電力供給は遮断され、アクチュエータが始動準備に入る（図２ｃ）。

これら２つの実施形態により、ゆっくりと戻ることが可能となり、そのため、第２状態における運動部材２のエネルギーから考えて経済的である。さらに、戻る間に、アクチュエータが遅滞なく制御され、運動部材２を第１状態へと移動させる。

上述のアクチュエータを備えるホイール取り付けは、ホイール平面の角度位置の調整方法を実施するために特に適している。上記方法は、上記ホイールの回転中にホイール平面を第２角度位置に固定するものであり、少なくとも１つの臨界回転パラメータを検知した場合は、ホイール平面が第２位置に戻る前に、所定の期間内にホイール平面が第１角度位置に移動するように、制御装置が作動する。特に、車軸の各々に対してこのような方法が実施される。

上記方法の実施のために、制御装置は、少なくとも１つの回転パラメータを決定するためのシステムに連結されている。特に、決定システムは、車内に存在するセンサを用いることができる。

このようにして、実質的なゼロピンチ角での回転を維持することできる。ゼロピンチ角での回転は、タイヤの擦り減り、および、誘発消費の観点から好適である。そして、ピンチ角を必要とする状況における回転の場合、車の動的挙動を時間通りに改善するために、この角度を迅速かつ所定の期間中に設ける。さらに、車の回転状況に応じて、ピンチ角は動作せず、これにより、車の安全性能の検証制約に対する実施が促進される。

さらに、故障の際には、アクチュエータが、ピンチ角を有する第１角度位置にホイール平面を移動させる。この第１角度位置は、車の動的挙動についての安全位置に対応する。

さらに、アクチュエータは、安全角度位置に配置される時間が０．１秒であるように構成されており、そのため、動的挙動を迅速に固定することができる。そして、第２位置への回帰時間は、安全角度位置への配置時間よりも長く、例えば、１秒であったり、数秒のこともある。したがって、簡素なアクチュエータを用いて、低エネルギー消費にて調整方法を実施することができる。また、運動部材２の平行移動の進路は小さく、特にミリメートルの長さであり、アクチュエータの取り付けに関する制約は限定されている。

実施形態によると、安全位置が維持されている時間は、１０秒未満であり、具体的には、５秒である。実際、この持続時間は、殆どの場合、車の動的挙動を安定させるのに十分な時間である。

本実施の形態に係る具体例では、臨界回転パラメータは、車の回転パラメータの閾値を超えるものに対応しており、当該パラメータは、横加速度、ブレーキ圧力、ステアリングホイールの回転速度の中から選択することができる。

本実施の形態に係る具体例では、横加速度の閾値は０．７ｇであり、ブレーキ圧力の閾値は３８バールであり、ステアリングホイールの回転速度の閾値は５００°／秒である。さらに、臨界回転パラメータは、車の前進速度に応じて、および／または、ＡＢＳまたはＥＳＰなどの、車の動的挙動を確保するためのシステムの介入に応じて、決定される。

Claims (13)

1. ホイールホルダを用いた自動車へのホイール取付台であって、
   上記ホイールホルダは、ホイール平面が第１角度位置および第２角度位置を有するように、少なくとも１つのピボットによって上記自動車に連結されており、
   当該ホイール取付台は、固定部材（１）を有するバイナリアクチュエータと、上記固定部材に対して平行移動する運動部材（２）とをさらに備えており、
   上記運動部材が、上記ホイールホルダに固定されており、上記アクチュエータが、上記運動部材（２）を２つの安定状態にさせるバイナリ制御装置を備えており、上記２つの安定状態の各々により、上記ホイールホルダを上記ホイール平面の角度位置に対応する角度位置に移動させることができることを特徴とするホイール取付台。
2. 上記アクチュエータが、サスペンションアーム上に設けられており、
   上記部材（１、２）の各々が、上記アームの一部を形成していることを特徴とする請求項１に記載のホイール取付台。
3. 上記回転時角度位置が、ピンチ角、キャンバ角、または、ピンチ角とキャンバ角との組み合せ、の中から選択されることを特徴とする請求項１または２に記載のホイール取付台。
4. 上記アクチュエータが、
   −上記運動部材（２）を第２安定状態から第１安定状態へと平行移動させる弾性拘束手段（６）と、
   −上記第２安定状態における上記平行移動を遮断する装置と、上記第１安定状態における上記運動部材（２）の上記位置を規定するスラスト軸受（３）と、
   −上記運動部材（２）を上記第１安定状態から上記第２安定状態へと戻すための電動装置と、を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のホイール取付台。
5. 上記第１安定状態は、上記ピンチ角が非ゼロである角度位置に対応しており、
   上記第２安定状態は、上記少なくともピンチ角が実質的にゼロである角度位置に対応していることを特徴とする請求項４に記載のホイール取付台。
6. 上記アクチュエータが、上記運動部材（２）の位置を上記第２安定状態に規定するスラスト軸受（４）をさらに備えることを特徴とする請求項４または５に記載のホイール取付台。
7. 上記遮断する装置が、上記部材（２）のうちの１つの固定された電磁石（７）を備えており、上記電磁石の上記ロッド（８）が、上記平行移動を遮断、遮断解除をそれぞれ行うために、上記部材（１、２）に係合される、係合解除されるように移動可能であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のホイール取付台。
8. 上記ロッド（８）が、上記電磁石（７）を運搬する上記部材（２）と弾性拘束関係を有するように取り付けられており、上記電磁石の停止の際には上記ロッドを解放するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のホイール取付台。
9. 上記電動装置が、ねじ（１３）を移動させるギアモータ（１２）を備えており、上記ねじ（１３）上にナット（１４）が設けられており、上記ナットが、ウェッジ（１５）によって順番に停止し、上記ロッド（８）におけるスラスト軸受と係合することを特徴とする請求項７または８に記載のホイール取付台。
10. 上記電動装置が、１組の先細ボールスラスト軸受（１７ａ、１７ｂ）を運搬するキャリッジ（１６）を備えており、先細ボールスラスト軸受（１７ａ、１７ｂ）は、圧電変形構造体（１８）によって互いに接続されており、上記圧電変形構造体に対して平行に、引っ張りコイルばね手段（１９）が接続されており、
    上記装置が、上記スラスト軸受（１７ａ、１７ｂ）のボールを遮断解除するための電磁石（２０）をさらに備えており、上記スラスト軸受（１７ａ）が、上記ロッド（８）における係合貫入部（２１）を備えることを特徴とする請求項７または８に記載のホイール取付台。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のホイール取付台に係る平面の回転時角度位置の調整方法であって、
    ホイールの回転の間にホイール平面を第２角度位置に維持することを含み、そして、少なくとも１つの臨界回転パラメータを検知した際に、上記ホイール平面を第１角度位置に変更し、所定期間の経過後に上記ホイール平面を上記第２角度位置に戻す調整方法。
12. 上記臨界回転パラメータが、上記車の回転パラメータの閾値を超えるものに対応しており、上記パラメータが、上記横加速度、上記ブレーキ圧力、上記ステアリングホイールの回転速度の中から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の調整方法。
13. 上記ホイール平面を第２角度位置に戻す時間が、上記ホイール平面を第１角度位置に配置する時間よりも長いことを特徴とする請求項１１または１２に記載の調整方法。

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