JP2013534488A - 傾斜可能な車輪セットに取り付けられたフレームの傾斜角度を制御するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車輪セットに取り付けられ、第一に、ショック・アブソーバ（１７）によって傾斜可能フレーム（１０）に接続され、第二に２個のコネクティング・ロッド（１３，１５）を介して揺りアーム（７，８）に接続されたロッカービーム（１４）と、上記ロッカービーム上に第１固定点を有するブロッキング手段（２７）と、を備えた装置に関する。さらに、該装置は、水平レバー（２１）及び鉛直レバー（２２）によって構成されたデカップリング手段を備える。水平レバー及び鉛直レバーは、その周りに旋回することができる接続点（２４）によってともに接続されている。上記レバーの自由端は、それぞれ、上記フレーム及び上記ロッカービームに接続されている。上記ブロッキング手段の第２固定点は、上記デカップリング手段上にある。本発明は、該装置を取り付けた乗り物、特に四輪車両も提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、傾斜可能な車輪セットに取り付けられたフレームの傾斜角度を制御するための装置に関する。

本発明の技術分野は、三輪車両または四輪車両のような、傾斜可能なフレームを含む乗り物の分野である。三輪車両の場合に、フレームは、フレームの一端の１個の車輪を支持し、他端の車輪セットにヒンジ接続される。四輪車両の場合に、フレームは、前方の車輪セットと後方の車輪セットとの間でヒンジ接続される。それぞれの車輪セットは、このように２個の車輪を備え、本発明は、２個の車輪が独立し、また傾斜可能な車輪セットに関する。

特許文献１(FR 2 616 405)は、車輪が独立で傾斜可能である後方の車輪セットを有するモーター駆動の三輪車両を開示する。車輪のそれぞれは、フレームに固定された横軸にもヒンジ接続された揺りアームに取り付けられている。ロッカーアームは、ショック・アブソーバによって中央がフレームに接続され、２個の端部が、コネクティング・ロッドによって２個の揺りアームに接続されている。

上記の三輪車両は、曲がった道を通る場合には、高速において、要求される安全のレベルを提供しないことがわかる。フレームは、曲がり(ターン)の外側に傾斜する傾向のある乗り手の重量に本質的に起因する遠心力を受ける。

そのようなフレームの位置は、運転を困難にし、危険にさえもする。さらに、乗り手が、それにもかかわらず、フレームを誤った方向に傾斜させる原因となることもある。

特許文献２(WO 2006/130007)は、傾斜角度がモーター駆動される三輪車両を記載している。このモーター駆動の制御は、速度センサ、方向センサ、及び横の加速度センサを考慮する。静止または低速では、横の加速度を優先し、高速では、方向センサが支配的であるように設計されている。この場合も、高速において、フレームの傾斜角度は、実際には制御されない。

傾斜角度のモーター駆動は、物理的な現象、すなわち、重量及び遠心力を機能させるというより、傾斜角度に規制をかけるので、自然に乗ることの妨げとなる。さらに、傾斜角度のモーター駆動は、フレームの傾斜角度を設定するためにエネルギを消費する。そのことは、低燃料消費の乗り物には非常に不利であり、したがって、人間によって推進される、モーター駆動でない乗り物には実際には応用できないと思われる。

さらに、傾斜角度を制御するための完全なシステムはかなり複雑であり、乗り物のコストの点からは明らかに障害となる。

特許文献３(FR 2 825 627)は、誤った方向の傾斜のリスクを制限するための解決策を提供する。三輪車両は、後方に配置された車軸と、前方においてハンドルを支持するフレームと、該フレームを該車軸に接続するヒンジとを有する。しかし、この文献において、該ヒンジは、受動的であり、フレームは、フレームに働く力の結果にしたがって自由に傾斜する。上記の三輪車両は、該ヒンジをブロックするための手段も有している。この手段は、振り子部材によって制御される。この文献における目的は、静止または非常に低速でフレームが傾斜するのを防止することであり、速度が所定の閾値を超えると、このメカニズムは作動停止される。振り子部材は、複雑な機械構造を示し、突然、フレームを故障させることもありうる。

傾斜角度を制御する点で満足な解決策を提供する特許文献４(FR 2 933 950)も知られている。この文献において、装置は、シャーシと、傾斜可能なフレームと、フレームがシャーシに対して傾斜することを可能にする受動的なヒンジと、該ヒンジ、すなわちアクチュエータをブロックするためのブロッキング手段とを備える。制御は、傾斜可能なフレームに配置された加速度計と、加速度が大きくなりすぎたときにアクチュエータをブロックする制御回路とによって行われる。

上記の文献の教示を揺りアームを有する車輪セットに適用することにより、特許文献５(FR 2 550 507)に示されるように、フレームとロッカービームとの間にブロッキング手段を配置することが導かれる。この配置は、ショック・アブソーバとアクチュエータとの間のデカップリングに都合がよくない。

傾斜の場合に、傾斜とのどのような干渉も防止するために、ショック・アブソーバの自由な動きとの干渉を防止するのが適切である。あいにく、アクチュエータの長さは、傾斜角度の関数である。この長さの変化は、ショック・アブソーバの自由な動きを妨害する。

ハンチングの場合に、ショック・アブソーバを妨害するのを防止するために、やはり、アクチュエータの長さの変化はないのが望ましい。ここでも、アクチュエータの長さは、ショック・アブソーバの長さの関数である。

FR 2 616 405 WO 2006/130007 FR 2 825 627 FR 2 933 950 FR 2 550 507

本発明の目的は、ショック・アブソーバとブロッキング手段との間のデカップリングに関して満足することのできる、傾斜可能な車輪セットに取り付けられたフレームの傾斜角度を制御するための装置を提供することである。

本発明によれば、装置は、車輪セットに取り付けられ、
第一に、ショック・アブソーバによって傾斜可能フレームに接続され、第二に２個のコネクティング・ロッドを介して揺りアームに接続されたロッカービームと、
上記ロッカービーム上に第１固定点を有するブロッキング手段と、
を備える。

さらに、装置は、水平レバー及び鉛直レバーによって構成されたデカップリング手段を備える。水平レバー及び鉛直レバーは、その周りに旋回することができる接続点によってともに接続されている。上記レバーの自由端は、それぞれ、上記フレーム及び上記ロッカービームに接続されている。上記ブロッキング手段の第２固定点は、上記デカップリング手段上にある。

第２固定点は、ブロッキング手段の長さの変化を最小化するようにフレームの外側にオフセットされている。この結果、ショック・アブソーバとブロッキング手段との間のカップリングは最小化される。

第２固定点は、上記接続点と一致するのが有利である。

上記ショック・アブソーバは、上記フレームに接続された第１の端部と上記ロッカービームに接続された第２の端部を有し、上記水平レバーは、上記第１の端部で上記フレームに接続されるのが好ましい。

上記第１固定点は、上記ショック・アブソーバの上記第２の端部に位置するのが有利である。

好ましい実施形態において、上記ブロッキング手段は、複動式アクチュエータを備える。

たとえば、上記複動式アクチュエータの２個の部屋は、それぞれのバルブを含む、２本の、反対方向の一方通行管によって接続されている。

さらに、一方通行管のそれぞれは、チェックバルブを含む。

横の加速度が所定の閾値を超えた場合に、上記バルブの一つを閉じ、上記アクチュエータが、上記加速度の方向に動くように、装置を構成するのが有利である。

さらに、装置は、上記横の加速度の大きさの関数として、上記バルブの通過断面を定めるように構成される。

装置の長手方向速度も利用できるときは、装置は、上記長手方向速度の大きさの関数として、上記バルブの流れ断面を定めるように構成される。

本発明は、上述の装置を取り付けた乗り物、特に四輪車両にも当てはまる。

本発明は、説明及び添付の図面の参照によって与えられる実施形態の以下の記述によって、さらに詳細に示される。

鉛直方向の位置で示された、傾斜可能フレームに取り付けられた２個の独立した車輪を有する車輪セットの背面図である。 フレームが右側に傾斜した、同じ車輪セットの背面図である。 フレームが左側に傾斜した、同じ車輪セットの背面図である。 ブロッキング手段のブロック図である。

複数の図に存在する部材は、それぞれの図において同じ符号で示される。

図１を参照すると、独立した車輪を有する、三輪車両または四輪車両の後部車輪セットについて本発明が示されている。

本車輪セットは、左右の揺りアーム７及び８のそれぞれの下端部に固定された、左右の横方向の軸５及び６のそれぞれに取り付けられた、左側の車輪３及び右側の車輪４を備える。これらのサイドアームは、「トレーリング」アームとしても知られ、それらの上端部において、傾斜可能フレーム１０を貫く長手方向軸９に固定されている。

左側のコネクティング・ロッド１３は、左側のアーム７の上端部にヒンジ接続された上端部、及びロッカービーム１４の左側端部にヒンジ接続された下端部を有する。ロッカービーム１４については、以下において詳細に説明する。

同様に、右側のコネクティング・ロッド１５は、右側のアーム８の上端部とロッカービーム１４の右側端部との間にヒンジ接続されている。

ロッカービーム１４は、乗り物１０の車輪３及び４の間に横方向に配置された剛性部材である。ロッカービーム１４は、フレーム１０に対して、位置を変えることができるように取り付けられている。すなわち、ロッカービーム１４は、フレーム１０に対して、揺れ動くことができる。フレーム及び車輪が傾斜した場合には、ロッカービームは、水平に、ほぼ道路と平行にとどまる。

ロッカービーム１４は、フレーム１０のほぼ中央にも接続されている。この接続は、剛性でもよい。しかし、該接続は、フレーム１０とロッカービーム１４との間に固定されたショック・アブソーバ１７を介するのが好ましい。

本発明においては、ブロッキング手段を支持するようにデカップリング手段が設けられている。

デカップリング手段は水平レバー２１と垂直レバー２２とを備え、これらは接続点２４でともに接続され、接続点の周りに旋回することができる。

水平レバー２１の自由端は、フレーム１０に固定され、ショック・アブソーバ１７の上端部に固定されるのが有利である。垂直レバー２２の自由端は、ロッカービーム１４に、その中央と端部の一つ(図１においては右側端部)との間において固定される。

このようにして、ショック・アブソーバ１７及び垂直レバー２２によって構成される２個の長い辺と、水平レバー２１及びロッカービーム１４の対応部分によって構成される２個の短い辺を有する変形可能な平行四辺形が定められる。

デカップリング手段の機能は、ブロッキング手段用の固定点をフレームの外側にオフセットすることである。

ブロッキング手段の機能は、フレームを所定の傾斜の角度に保持するために、デカップリング手段の構造を補強することである。

ブロッキング手段は、長さを変えることができるが所定の位置でブロックすることのできる部材を備える。本例において、ブロッキング手段は、ロッカービーム上の第１固定点及びデカップリング手段上の第２固定点に固定された端部を有する複動式アクチュエータを備える。

好ましい実施形態において、第２固定点は、２個のレバー２１及び２２の間の接続点２４と一致し、第１固定点は、ショック・アブソーバ１７の下端部の締結点と一致する。

図２において、同じ車輪セットが右側に傾斜している。アクチュエータ２７は、適度な量だけ長くなっており、このことは、デカップリングに好ましいことがわかる。

図３において、同じ車輪セットが左側に傾斜している。ここで、アクチュエータ２７は、同様に適度な量だけ短くなっている。

図４を参照すると、ブロッキング手段２７の好ましい実施形態が示されている。ブロッキング手段２７は、ロッカービーム１４の側に配置された第１の部屋４３１とフレーム１０の側の、ロッド４３３を備えた第２の部屋４３２を有する複動式アクチュエータである。

第１の管４３５は、もっぱら、第１の部屋４３１から第２の部屋４３２へ流体が流れることができるようにする。同様に、第２の管４４５は、もっぱら、第２の部屋４３２から第１の部屋４３１へ流体が流れることができるようにする。

第１及び第２の管４３５及び４４５は、それぞれ、流体の流れの戻ることのないそれぞれの方向を定める第１及び第２のチェックバルブ４３６及び４４６を含む。さらに、第１及び第２の管４３５及び４４５は、それぞれ、第１及び第２のバルブ４３７及び４４７を含む。

たとえば、マイクロコントローラである制御回路４５０は、加速度計からの出力信号に応じて上記バルブを制御する。加速度計は、フレームの面に垂直方向の、フレームを横断する加速度を測定する。

フレームが力学的に平衡、すなわち、横の加速度が存在しなければ、マイクロコントローラ４５０は、バルブを開ける。

横の加速度の大きさが所定の閾値を超えたときには、二つの状況が生じうる。

加速度が正であれば、すなわち、フレームがその平衡位置に対して傾斜しすぎれば、制御回路４５０は、第２のバルブ４４７を閉じ、第１のバルブ４３７を開けたままとする。このようになるのは、左に曲がる場合である。このようにして、アクチュエータはより長くなることはできないが短くなることはできる。もちろん、右に曲がる場合には、２個のバブル４３７及び４４７は、逆の仕方で制御される。

反対に、フレーム１０が平衡位置に対して不十分に傾斜した場合には、制御回路４５０は、第１のバルブ４３７を閉じ、第２のバルブ４４７を開けたままとする。このようにして、アクチュエータは長くなることはできるが短くなることはできない。

ブロッキング手段をうまく動作させ、フレームにあまりにも急激に制動をかけるのを避けるために、２個のバルブ４３７及び４４７は、オン・オフバルブとして機能するのではなく、可変な断面を有する。制御回路４５０は、これらのバルブの断面を、横の加速度の大きさの関数として開ける。例として、この関数は線形であり、バルブは、設定値以上の加速度に対して完全に閉じる。

２軸の加速度計であって、これらの軸の両方がフレーム１０に垂直な面内にあり、一方はフレームの面内であり、他方はフレームに垂直である２軸の加速度計を使用することができることに留意すべきである。

センサの２軸によって定義される基準の矩形フレームにおける加速度ベクトルの角度は、力学的平衡位置からの角度オフセットを直接反映する。この角度オフセットは、横の加速度と等価であるとして、横の加速度の大きさの代わりに、制御回路４５０の基準としてもよい。

速度センサ６００が、制御回路４５０に装置の長手方向速度を供給してもよい。これは、速度がゼロまたは非常に低い場合に、ブロッキング手段を制止するように機能する。すなわち、制御回路４５０は、バルブ４３７、４４７を完全に開けておく。このことは、特に乗り物が始動するときに、フレームの不規則な動きに対抗することを防止する。

たとえば、凸凹の地面で使用するために、フレームの傾斜の角度を固定するようにすることもできる。この目的のために、制御回路４５０に情報が送られ、制御回路４５０が両方のバルブ４３７及び４４７を完全に閉じるようにする。

不規則な横の加速度が出現した結果として、バルブ４３７、４４７を適当でないときに制御するのを防止するために、制御回路４５０内にフィルタ素子を設けることも好ましい。これは、振動または道路の凸凹の影響を最小化する。この素子、たとえばローパスフィルタは、加速度計５００からの出力に配置される。特に、低速またはカーブに入るとき、またはカーブから離れるときに生じる過渡的な条件もフィルタをかけられる。サーボ制御における振動を防止することにより、運転が安定する。

上述のブロッキング手段の利点は、動作部材がバルブ４３７及び４４７だけであるので、エネルギ消費が非常に少ないことである。

さらに、応用流体力学の分野で、磁気流体学的アクチュエータを使用することを想定することもできる。そのようなアクチュエータ内を流れる流体は、強磁性体の粒子を多数含んでおり、流体の粘性は、流体が受ける磁場の関数となる。このようにして、電磁石を使用することによって、流体の流れに対するアクチュエータの抵抗を変えることができる。

しかしながら、本発明は、その機能がフレーム１０の傾斜の角度を制御することであれば、ブロッキング手段のどのような他の実施形態にも適用される。

ブロッキング手段とは別に、(図示しない)機械的止め具によってフレーム１０の傾斜角度を制限し、代表値として、−３０°から３０°に広がる範囲に、フレーム１０が留まるようにすることも適切である。

上述した本発明の実施形態は、具体的な性質のために選択したものである。しかしながら、本発明によってカバーされるすべての可能な実施形態を網羅的に挙げるのは不可能である。特に、記載されたどのような手段も、本発明の範囲を超えることなく、同等の手段によって置き換えてよい。

Claims (12)

1. 車輪セットに取り付けられた装置であって、
   第一に、ショック・アブソーバ（１７）によって傾斜可能フレーム（１０）に接続され、第二に２個のコネクティング・ロッド（１３，１５）を介して揺りアーム（７，８）に接続されたロッカービーム（１４）と、
   前記ロッカービーム（１４）上に第１固定点を有するブロッキング手段（２７）と、
   を備え、
   水平レバー（２１）及び鉛直レバー（２２）によって構成されたデカップリング手段を備え、前記水平レバー及び鉛直レバーは、その周りに旋回することができる接続点（２４）によってともに接続され、前記水平レバー及び鉛直レバーの自由端は、それぞれ、前記傾斜可能フレーム及び前記ロッカービームに接続され、前記ブロッキング手段（２７）の第２固定点は、前記デカップリング手段上にある装置。
2. 第２固定点は、前記接続点（２４）と一致する請求項１に記載の装置。
3. 前記ショック・アブソーバ（１７）は、前記傾斜可能フレーム（１０）に接続された第１の端部と前記ロッカービーム（１４）に接続された第２の端部を有し、前記水平レバー（２１）は、前記第１の端部で前記傾斜可能フレームに接続された請求項１または２に記載の装置。
4. 前記第１固定点は、前記ショック・アブソーバ（１７）の前記第２の端部に位置する請求項３に記載の装置。
5. 前記ブロッキング手段（２７）が、複動式アクチュエータを備えた請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記複動式アクチュエータ（２７）の２個の部屋（４３１，４３２）は、それぞれのバルブ（４３７，４４７）を含む、２本の、反対方向の一方通行管（４３５，４４５）によって接続されている請求項５に記載の装置。
7. さらに、前記一方通行管（４３５，４４５）のそれぞれは、チェックバルブ（４３６，４４６）を含む請求項６に記載の装置。
8. 横の加速度が所定の閾値を超えた場合に、前記バルブ（４３７，４４７）の一つを閉じ、前記アクチュエータが、前記横の加速度の方向に動くように構成された請求項６または７に記載の装置。
9. 前記横の加速度の大きさの関数として、前記バルブ（４３７，４４７）の通過断面を定めるように構成された請求項８に記載の装置。
10. 装置の長手方向速度（６００）も利用できるときは、前記長手方向速度の大きさの関数として、前記バルブ（４３７，４４７）の流れ断面を定めるように構成された請求項９に記載の装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の装置を取り付けた乗り物。
12. 四輪車両である請求項１１に記載の乗り物。

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