JP2015512821A - 独立可変多車輪ステアリングと道路接触幾何学との統合システム - Google Patents

Abstract

車輪（１０）と、車両に取り付け可能な少なくとも１つの下方サスペンションリンク（２０）および上方取り付けジョイント（３０）と、を含む車両用の車輪アセンブリであって、車輪（１０）は、車両に取り付けられると、少なくとも１つの下方サスペンションリンク（２０）および上方取り付けジョイント（３０）によって位置が決まる旋回軸線（９０）周りに３６０?回転可能で、車両を操向することができ、車輪（１０）と地面（１００）との間の接触点を通る垂直軸を含む垂直投影面への旋回軸線（９０）の投影は、垂直軸とのキャスタ角を規定し、車輪アセンブリは、投影面の向きがいずれの向きであっても、キャスタ角を所定の範囲内に調整するように構成されたキャスタ調整手段（３７）を含み、調整されたキャスタ角に応じて、上方取り付け点（３０）と、車輪（１０）と地面（１００）との間の接触点との間の距離を調整するように構成された長さ調整手段（４０）を含むことを特徴とする車輪アセンブリ。

Description

本発明は、車輪アセンブリ、および少なくとも２つの当該車輪アセンブリを含む車両に関する。

国際公開第２０１０／１５０２８６号パンフレットには、５つの全方向車輪アセンブリを備える車両が記載されている。当該車両は、車輪の支持体を移動させることで車両高さを調整できるが、この高さ調整は軸を基準としてなされるため、システムが複雑になり、フロント側またはリア側のいずれかが移動して、曲線路での安定性が向上しない可能性がある。

また、国際公開第２０１１／１４７６４８号パンフレットには、キャスタ角が調整可能な車輪アセンブリを備える車両が記載されている。しかし、この解決策では、進行方向変更時の安定性の欠如を完全に解消することができない。

本発明は、上述の問題を解決することを目的とし、第１に、曲線路走行時または進行方向変更時の安定性を向上させる全方向車輪アセンブリを提案するものである。

上記の目的を踏まえ、本発明の第１の態様は、
−車輪と、
−車両に取り付け可能な少なくとも１つの下方サスペンションリンクおよび上方取り付けジョイントと、
を含む車両用の車輪アセンブリであって、
前記車輪は、前記車両に取り付けられると、前記少なくとも１つの下方サスペンションリンクおよび前記上方取り付けジョイントによって位置が決まる旋回軸線周りに３６０°回転可能で、前記車両を操向することができ、
前記車輪と地面との間の接触点を通る垂直軸を含む垂直投影面への前記旋回軸線の投影は、前記垂直軸とのキャスタ角を規定し、
前記車輪アセンブリは、
−前記投影面の向きがいずれの向きであっても、前記キャスタ角を所定の範囲内に調整するように構成されたキャスタ調整手段を含み、
−前記調整されたキャスタ角に応じて、前記上方取り付け点と、前記車輪と地面との間の前記接触点との間の距離を調整するように構成された長さ調整手段を含むことを特徴とする。

本発明は、上方調整点と地面との間の距離を調整すること提案し、車両の各車輪アセンブリの長さを独立して調整できるようにして、キャスタ角に応じた調整を行うことで安定性を向上する。シャーシの向きは、同乗者の乗り心地が最適化されるように（水平方向または傾斜方向に）制御される。例えば、シャーシを傾斜させることで、高速で曲がっているときに同乗者にかかる遠心力を補償することができる。

好ましくは、長さ調整手段は、旋回軸線周りの車輪の回転に応じて距離が調整される。当該調整は、旋回角に応じて行われるので、進行方向変更時の安定性が向上する。

好ましくは、車輪アセンブリは、上方取り付けジョイントと下方サスペンションリンクとの間に配置された緩衝手段を有し、長さ調整手段は、車輪と下方サスペンションリンクとの間に配置される。この実施形態によれば、アセンブリの重心が低くなる。

望ましくは、長さ調整手段は電気的に駆動される。

あるいは、長さ調整手段は空気圧により駆動される。

あるいは、長さ調整手段は液圧により駆動される。

また、本発明は、第１の態様による少なくとも１つの車輪アセンブリを含む車両に関し、少なくとも１つの車輪アセンブリの車輪は、車両の別の車輪とともにトラックを規定し、トラックは、キャスタ角に応じて、少なくとも１つの車輪アセンブリの調整可能な距離を調整することで調整される。本発明は、キャスタ角の調整と長さ調整との組み合わせにより、トラック幅の変化が大きくなり、安定性がさらに向上することから、車両全体に対するさらなる効果を期待できる。

好ましくは、車輪アセンブリの車輪は、車両の長手方向位置を占有し、長手方向位置は、キャスタ角に応じて、少なくとも１つの車輪アセンブリの調整可能な距離を調整することで調整される。車輪の長手方向位置を変更することにより、車両の敏捷性が向上する。

また本発明は、トラックを規定する少なくとも２つの車輪であって車輪アセンブリに属する車輪を有する走行中の車両を安定化するプロセスに関し、車輪アセンブリはそれぞれ、
−旋回軸線を有し、
−キャスタ角を調整可能にし、
−上方取り付け点と地面との間の距離を調整可能にし、
プロセスは、
−ステアリング角だけ各車輪をその旋回軸線周りに回転させることで、車両を所定の方向に操向するステップと、
−ステアリング角に応じて、各車輪アセンブリのキャスタ角を調整するステップと、
−調整可能な距離を変更することで、ステアリング角に応じてトラックを調整するステップと、
を含む。

本発明によるプロセスにより、車両が曲線路を走行中にトラック幅が変更されることで、車両の安定性が向上する。

好ましくは、上記プロセスは、ステアリング角に応じて、調整可能な距離を変更することで、少なくとも２つの車輪の車両に対する長手方向位置を調整するステップを含む。方向変更時の車両の敏捷性が向上する。

好ましくは、方向の変更により、少なくとも２つの車輪に共通であり車両の片側に位置する回転の瞬間中心が規定され、
トラックを調整するステップは、
−車両と回転の瞬間中心との間にある車輪アセンブリの調整可能な距離を短くするステップと、
−車両に関する回転の瞬間中心とは反対側にある車輪アセンブリの調整可能な距離を長くするステップと、
を含む。

この実施形態は、方向変更時に車体にかかる遠心力に能動的に抵抗する性能を車両に与える。

望ましくは、プロセスは、車両の速度を測定するステップを含み、トラックを調整するステップは、車両の速度に応じて実行される。

望ましくは、プロセスは、調整可能な距離を変更することで、水平面に対する車両シャーシの向きを調整するステップを含む。本発明によれば、道路の向きが変わる場合に、シャーシの向きが安定する。このとき、道路の斜面または横方向の勾配を補償することが可能であり、その結果、同乗者の乗り心地が向上する。

本発明の他の特徴および利点については、添付図面によって示される、本発明の非限定的な特定の例に関する以下の詳細な説明によってさらに明らかにする。

図１は、本発明に係る車輪アセンブリの斜視図を示す。 図２は、第１の長さ構成で、直進走行状態時の図１の車輪アセンブリの正面図を示す。 図３は、第２の長さ構成で、直進走行状態時の図１の車輪アセンブリの正面図を示す。 図４は、第３の長さ構成で、直進走行状態時の図１の車輪アセンブリの正面図を示す。 図５は、第１の長さ構成で、曲線路の走行による、図１の車輪アセンブリの正面図を示す。 図６は、第２の長さ構成で、曲線路の走行による、図１の車輪アセンブリの正面図を示す。 図７は、第３の長さ構成で、曲線路の走行による、図１の車輪アセンブリの正面図を示す。 図８は、本発明に係る４つの車輪アセンブリを含む、曲線路を走行中の車両の平面図を示す。

図１に示す車輪アセンブリは、ギヤ９６と係合する電気駆動装置９５からのコマンドに応じて、旋回軸線９０周りを回転するように構成された車輪１０を含む。車輪アセンブリは、上方取り付けジョイント３０と下方サスペンションアーム２０との間で車両に取り付けられるように構成されている。車輪アセンブリは、軸３７周りの部品３５の回転によって、車輪アセンブリのキャスタ角を調整するように構成されたキャスタ角調整手段３７を備え、この軸３７は、旋回軸線９０から特定の距離だけ離れて配置される。この偏心部品３５の回転は、図示しない電気モータによって制御することができる。この構成により、車輪の旋回軸線周りの回転がどのようなものであっても、キャスタ角の調整が可能となる。車輪アセンブリは、緩衝手段５０を含み、さらに、以下の段落で詳細に説明するように、様々なパラメータに応じて長さＨを調整するように構成された長さ調整手段４０を含む。車輪１０は、車輪アセンブリの上部に取り付けられた、図示しない１つの電気モータによって駆動することができる。

図２は、第１の長さ構成で、直進走行状態時の図１の車輪アセンブリの正面図を示している。長さ調整手段４０は、最小長さＨ１に設定されている。

図３は、第２の長さ構成で、直進走行状態時の図１の車輪アセンブリの正面図を示して
いる。長さ調整手段４０は、中間長さＨ２に設定されている。

図４は、第３の長さ構成で、直進走行状態時の図１の車輪アセンブリの正面図を示している。長さ調整手段４０は、高い長さＨ２に設定されている。

図５は、第１の長さ構成で、曲線路の走行による、図１の車輪アセンブリの正面図を示している。車輪１０は、曲線路を走行するため、旋回軸線９０周りに回転する。車輪１０の一部、さらには、同様に回転するフォークが点線で示されている。同時に、偏心部品３５が回転することで、キャスタ調整手段３７によってキャスタ角が調整される。車輪１０の横移動Ｗ１が同時に得られる。

図６は、第２の長さ構成で、曲線路の走行による、図１の車輪アセンブリの正面図を示している。道路の傾斜を補償する、あるいは曲線路に沿った安定性を向上するために、長さ調整手段４０が第２の長さＨ２まで伸長されて、車輪１０の横移動Ｗ２がより大きくなる。図５の第１の長さＷ１に比べてトラックが拡大される。

図７は、第３の長さ構成で、曲線路の走行による、図１の車輪アセンブリの正面図を示している。車両の最も高い安定性を得るために、長さ調整手段４０が最大長さＨ３に伸長され、車輪１０の最大の横移動Ｗ３が得られる。

図８は、本発明による４つの車輪アセンブリを含む、曲線路を走行中の車両の平面図を示している。車両は、４つの車輪アセンブリ１、２、３、４を備え、方向変更時の状態が示されている。回転の瞬間中心Ｃは、各ステアリング車輪に付随する回転半径で表される。長さ調整手段は、各車輪の横方向および長手方向の位置が、調整されたキャスタ角に応じて調整されるように制御される。車輪が専有する位置は実線で示され、点線は、本発明を採用しない場合に車輪が専有する位置を示している。なお、外側車輪は、それらのそれぞれの距離が拡大されるように移動し、内側車輪は、それらのそれぞれの距離が短縮されるように移動する。トラック幅も拡大される。この結果、曲線路を走行する車両の安定性および敏捷性が向上する。

なお、当然ながら、当業者にとって自明である改良および／または修正を行うことができ、当該改良および／または修正は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲に含まれる。

上記の目的を踏まえ、本発明の第１の態様は、
−車輪と、
−車両に取り付け可能な少なくとも１つの下方サスペンションリンクおよび上方取り付けジョイントと、
を含む車両用の車輪アセンブリであって、
前記車輪は、前記車両に取り付けられると、前記少なくとも１つの下方サスペンションリンクおよび前記上方取り付けジョイントによって位置が決まる旋回軸線周りに３６０°回転可能で、前記車両を操向することができ、
前記車輪と地面との間の接触点を通る垂直軸を含む垂直投影面への前記旋回軸線の投影は、前記垂直軸とのキャスタ角を規定し、
前記車輪アセンブリは、
−前記投影面の向きがいずれの向きであっても、前記キャスタ角を所定の範囲内に調整するように構成されたキャスタ調整手段を含み、
−前記調整されたキャスタ角に応じて、前記上方取り付けジョイントと、前記車輪と地面との間の前記接触点との間の距離を調整するように構成された長さ調整手段を含むことを特徴とする。

本発明は、上方取り付けジョイントと地面との間の距離を調整すること提案し、車両の各車輪アセンブリの長さを独立して調整できるようにして、キャスタ角に応じた調整を行うことで安定性を向上する。シャーシの向きは、同乗者の乗り心地が最適化されるように（水平方向または傾斜方向に）制御される。例えば、シャーシを傾斜させることで、高速で曲がっているときに同乗者にかかる遠心力を補償することができる。

また本発明は、トラックを規定する少なくとも２つの車輪であって車輪アセンブリに属する車輪を有する走行中の車両を安定化するプロセスに関し、車輪アセンブリはそれぞれ、
−旋回軸線を有し、
−キャスタ角を調整可能にし、
−上方取り付けジョイントと地面との間の距離を調整可能にし、
プロセスは、
−ステアリング角だけ各車輪をその旋回軸線周りに回転させることで、車両を所定の方向に操向するステップと、
−ステアリング角に応じて、各車輪アセンブリのキャスタ角を調整するステップと、
−調整可能な距離を変更することで、ステアリング角に応じてトラックを調整するステップと、
を含む。

図１に示す車輪アセンブリは、ギヤ９６と係合する電気駆動装置９５からのコマンドに応じて、旋回軸線９０周りを回転するように構成された車輪１０を含む。車輪アセンブリは、上方取り付けジョイント３０と下方サスペンションリンク２０との間で車両に取り付けられるように構成されている。車輪アセンブリは、軸３７周りの部品３５の回転によって、車輪アセンブリのキャスタ角を調整するように構成されたキャスタ角調整手段を備え、この軸３７は、旋回軸線９０から特定の距離だけ離れて配置される。この偏心部品３５の回転は、図示しない電気モータによって制御することができる。この構成により、車輪の旋回軸線周りの回転がどのようなものであっても、キャスタ角の調整が可能となる。車輪アセンブリは、緩衝手段５０を含み、さらに、以下の段落で詳細に説明するように、様々なパラメータに応じて長さＨを調整するように構成された長さ調整手段４０を含む。車輪１０は、車輪アセンブリの上部に取り付けられた、図示しない１つの電気モータによって駆動することができる。

図４は、第３の長さ構成で、直進走行状態時の図１の車輪アセンブリの正面図を示している。長さ調整手段４０は、高い長さＨ３に設定されている。

図５は、第１の長さ構成で、曲線路の走行による、図１の車輪アセンブリの正面図を示している。車輪１０は、曲線路を走行するため、旋回軸線９０周りに回転する。車輪１０の一部、さらには、同様に回転するフォークが点線で示されている。同時に、偏心部品３５が回転することで、キャスタ調整手段によってキャスタ角が調整される。車輪１０の横移動Ｗ１が同時に得られる。

Claims (13)

1. −車輪（１０）と、
   −車両に取り付け可能な少なくとも１つの下方サスペンションリンク（２０）および上方取り付けジョイント（３０）と、
   を含む車両用の車輪アセンブリであって、
   前記車輪（１０）は、前記車両に取り付けられると、前記少なくとも１つの下方サスペンションリンク（２０）および前記上方取り付けジョイント（３０）によって位置が決まる旋回軸線（９０）周りに３６０°回転可能で、前記車両を操向することができ、
   前記車輪（１０）と地面（１００）との間の接触点を通る垂直軸を含む垂直投影面への前記旋回軸線（９０）の投影は、前記垂直軸とのキャスタ角を規定し、
   前記車輪アセンブリは、
   −前記投影面の向きがいずれの向きであっても、前記キャスタ角を所定の範囲内に調整するように構成されたキャスタ調整手段（３７）を有し、
   −前記調整されたキャスタ角に応じて、前記上方取り付け点（３０）と、前記車輪（１０）と地面（１００）との間の前記接触点との間の距離を調整するように構成された長さ調整手段（４０）を有する
   ことを特徴とする車輪アセンブリ。
2. 前記長さ調整手段（４０）は、前記旋回軸線（９０）周りの前記車輪（１０）の回転に応じて前記距離を調整する、ことを特徴とする請求項１に記載の車輪アセンブリ。
3. 前記車両アセンブリは、前記上方取り付けジョイント（３０）と前記下方サスペンションリンク（２０）との間に配置された緩衝手段（５０）を有し、前記長さ調整手段（４０）は、前記車輪（１０）と前記下方サスペンションリンク（２０）との間に配置される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の車輪アセンブリ。
4. 前記長さ調整手段（４０）は電気的に駆動されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車輪アセンブリ。
5. 前記長さ調整手段（４０）は空気圧により駆動されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車輪アセンブリ。
6. 前記長さ調整手段（４０）は液圧により駆動されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車輪アセンブリ。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の少なくとも１つの車輪アセンブリを含む車両であって、前記少なくとも１つの車輪アセンブリの前記車輪（１０）は、前記車両の別の車輪とともにトラックを規定し、前記トラックは、前記キャスタ角に応じて、前記少なくとも１つの車輪アセンブリの前記調整可能な距離を調整することで調整される、ことを特徴とする車両。
8. 前記車輪アセンブリの前記車輪（１０）は、前記車両の長手方向位置を占有し、前記長手方向位置は、前記キャスタ角に応じて、前記少なくとも１つの車輪アセンブリの前記調整可能な距離を調整することで調整される、ことを特徴とする請求項７に記載の車両。
9. トラックを規定する少なくとも２つの車輪（１０）であって車輪アセンブリに属する車輪（１０）を有する走行中の車両を安定化するプロセスであって、前記車輪アセンブリはそれぞれ、
   −旋回軸線（９０）を有し、
   −キャスタ角を調整可能にし、
   −上方取り付け点（３０）と地面（１００）との間の距離を調整可能にし、
   前記プロセスは、
   −ステアリング角だけ各車輪（１０）をその旋回軸線周りに回転させることで、前記車両を所定の方向に操向するステップと、
   −前記ステアリング角に応じて、各車輪アセンブリの前記キャスタ角を調整するステップと、
   −前記調整可能な距離を変更することで、前記ステアリング角に応じて前記トラックを調整するステップと
   を含むことを特徴とするプロセス。
10. 前記ステアリング角に応じて、前記調整可能な距離を変更することで、前記少なくとも２つの車輪（１０）の前記車両に対する前記長手方向位置を調整するステップを含む、ことを特徴とする請求項９に記載のプロセス。
11. 前記車両の方向の変更により、前記少なくとも２つの車輪（１０）に共通であり前記車両の片側に位置する回転の瞬間中心（Ｃ）が規定され、
    前記トラックを調整するステップは、
    −前記車両と前記回転の瞬間中心（Ｃ）との間にある前記車輪アセンブリの前記調整可能な距離を短くするステップと、
    −前記車両に関する前記回転の瞬間中心（Ｃ）とは反対側にある前記車輪アセンブリの前記調整可能な距離を長くするステップと、
    を含む、ことを特徴とする請求項９または１０に記載のプロセス。
12. 前記車両の速度を測定するステップを含み、前記トラックを調整するステップは、前記車両の速度に応じて実行される、ことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載のプロセス。
13. 前記調整可能な距離を変更することで、水平面に対する車両シャーシの向きを調整するステップを含む、ことを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載のプロセス。

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