JP2015522464A - 伸縮式車輪アセンブリの多軸キャスタ角制御システム - Google Patents

Abstract

車両用の車輪アセンブリであって、車輪（１０）と、少なくとも１つの下方サスペンションリンク（２０）と１つの上方部（３０）と、を備え、車輪（１０）は、枢軸線（９０）の周囲で、車両を操舵するために３６０?回転するよう配置され、垂直投影面上への前記枢軸線（９０）の投影は、前記車輪（１０）と地面（１００）との間の接点を通る垂直軸を備え、前記垂直軸とキャスタ角を画成し、前記車輪アセンブリは、キャスタ角（α）を調整するよう配置されるキャスタ調整手段（３５）を備え、上方部（３０）の位置が第１の自由度および第２の自由度に沿って車両に対して移動可能であることを特徴とする、車輪アセンブリ。

Description

本発明は、調整可能なキャスタ角を有する車輪アセンブリと、少なくとも２つのかかる車輪アセンブリを備える車両とに関する。

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有する車両が記載されている。かかる車両は車輪支持を動かすことによってその高さを調整できるが、この高さ調整は車軸レベルで行われ、その結果、システムが複雑化し、前端または後端部が移動し、その結果、カーブでの安定性が向上されていない。また、高さの増加は重心が高くなることにより安定性の低下を招き、乗車者の安全性を損なうかもしれないことにも留意すべきである。

国際公開第２０１１／１４７６４８号パンフレットには、調整可能なキャスタ角を備える車輪アセンブリを有する車両が記載されている。しかし、この文献に開示されているシステムは、限られた数値範囲内でキャスタ角を調整するよう制限されている。

本発明は、これら前記の欠点を解決することを目的とし、斜面上や、車両の高さが増加された場合のコーナリングにおける安定性が向上するような、向上したキャスタ角の調整を提供できる全方向車輪アセンブリをまず提案することに向けられる。

この目的を念頭において、本発明の第１の態様は、車両用の車輪アセンブリであって、− 車輪と、
− 少なくとも１つの下方サスペンションリンクと１つの上方部であって、ともに車両に取り付けられるよう配置される下方サスペンションリンクと１つの上方部と、を備え、
車輪は、一旦、車両に取り付けられた前記少なくとも１つの下方サスペンションリンクおよび前記上方部によって位置決めされる枢軸線の周囲で、車両を操舵するために３６０°回転するよう配置され、
垂直投影面上への枢軸線の投影は、車輪と地面との間の接点を通る垂直軸を有し、前記垂直軸とキャスタ角を規定し、
車輪アセンブリは、
− 投影面の配向がどのようなものでも、所定範囲内でキャスタ角を調整するよう配置されるキャスタ調整手段を備え、
前記上方部の位置が第１の自由度および第２の自由度に沿って車両に対して移動可能であり、前記キャスタ調整手段が前記第１の自由度および前記第２の自由度に沿って前記上方部の位置を制御するよう配置されることを特徴としている。

本発明による車輪アセンブリは、上方部が２つの自由度を有するため、先行技術のシステムに対する改良を提供している。キャスタ角の調整は、システムがキャスタ角を調整するより多くの可能性を提供するように、２つの自由度に沿って上方部を独立して移動させることによって行われてもよい。言い換えれば、枢軸線は、安全な走行条件を保持するために必要であれば、キャスタ角を調整するだけでなく、トレッドの幅を増加するよう２つの自由度を有して位置決めされてもよい。

好ましくは、第１の自由度および第２の自由度は、枢軸線に垂直な平面に含まれる２つ
の軸に沿った２つの平行移動である。この実施形態は、正方形、長方形、または、２つの軸によって規定される他のいずれかの種類の領域内に位置するいずれかの点においてＸＹ系により上方部を位置決めする可能性を提供する。かかるＸＹ調整系には、一方の軸または他方の軸、または同時に２つの軸に沿って移動させることによって上方部を位置決めする柔軟性がある。２つの軸は垂直であるのが望ましい。

キャスタ調整手段は２つの軸を形成する第１および第２のねじを備え、第１のねじは、車両に取り付けられ、第１の可動ナット自体の軸に沿って位置を制御するよう配置され、第２のねじは、第１の可動ナットに取り付けられ、第２の可動ナット自体の軸に沿って位置を制御するよう配置され、上方部が第２の可動ナットに取り付けられるのが有利である。ナットアセンブリを用いるこの実施形態は、軸に沿って上方部の所望位置を設定することに効果的であり、堅固である。

キャスタ調整手段は２つの電動機を備え、第１および第２のねじはそれぞれ、第１および第２の可動ナットの位置を制御するよう配置される前記電動機のうちの１つに連結されるのが理想である。この実施形態の電動機は、要求される位置への上方部の正確、迅速、およびダイナミックな位置決めを可能にする。

代替として、キャスタ調整手段は２つの空気圧モータを備え、第１および第２のねじはそれぞれ、第１および第２の可動ナットの位置を制御するよう配置される前記空気圧モータのうちの１つに連結される。空気圧モータは、車両が圧縮空気分配装置を備えている場合、電動機と比較して費用効果の高い解決法であるかもしれない。

この第１の実施形態の代替として、第１の自由度は枢軸線と平行な軸の周囲での回転であり、第２の自由度は枢軸線と平行な平行移動である。この実施形態は、下方サスペンションリンクに位置するボールジョイントによる構造的配置を利用しており、枢軸線と平行な平行移動により、キャスタ角が変更されるように、アームレバーを変化させている。

好ましくは、キャスタ調整手段は、
− 車両に連結され、
− 枢軸線と平行な軸の周囲で回転するよう配置され、
− 枢軸線と平行な前記軸からの偏心距離において上方部との取り付け部を有し、
− 枢軸線と平行な平行移動方向で上方部との取り付け部に対して摺動するよう配置される、偏心ケースを備える。

好ましくは、キャスタ調整手段は、偏心ケースと上方部との間で取り付け部を形成するよう配置されるレバーを備え、レバーは車両に取り付けられるよう配置される支点を有し、支点は偏心ケースと上方部との間に配置される。本発明のこの実施形態による追加のレバーは、支点が偏心ケースと上方部との間に配置されるので、上方部の変位を増幅する。この実施形態は、枢軸線と平行な偏心ケースの必要な平行移動を低減して、上方部を大幅に変位することができ、その結果、キャスタ角を大幅に調整することができる。

好ましくは、車輪アセンブリは、走行条件に関係してキャスタ角を調整するよう配置される。キャスタ角は、旋回角度、速度、路面グリップ力等による走行条件に関係して安定性を高めるよう調整される。言い換えれば、キャスタ角は、車両が方向転換する場合の特定値、車両が緊急減速を行わなければならない場合の特定値等に調整される。

好ましくは、車輪アセンブリは、調節されたキャスタ角に関係して、上方取り付け点と、車輪と地面との間の接点との間の距離を調整するよう配置される長さ調整手段を備える。本発明による長さ調整手段は、走行条件に関係して、車体の高さの変更を可能にする。
言い換えれば、車両がアスファルト上を走行している場合、高さを最小値に設定することができるが、道路上に水がある場合（水浸し状態）または通過先に物体がある場合、車両の高さを（例えば、１ｍ以上まで）上昇させることができる。カーブおよびコーナリングにおける外側および内側駆動アセンブリに対する拡張された調整により、「バンク効果」による乗車者への遠心力を補償できる。車輪アセンブリレベルで高さを独立して調整するこの方法は、このバンク効果を達成するようキャビンを関節接合する必要を回避し、車両構造は、シャシーを傾けるよりも簡素化され、より費用効果の高いものとなる。

好ましくは、長さ調整手段は枢軸線の周囲での車輪の回転に関係して距離を調整するよう配置される。車両が方向転換する場合の車両の安定性が向上する。制御命令は、各車輪アセンブリのキャスタ角および長さを調整するよう命令を送信する前に、走行条件（速度、旋回角度、非常制動、および路面の傾斜）に関するすべての関連データを計算するよう、車輪アセンブリを管理する統合型アクティブ制御システムによって車両レベルで処理される。

本発明の別の態様は、車輪アセンブリであって、
− 車輪軸と枢軸線との間のアーティキュレーションと、
− 車輪軸と水平軸との間のそり角の調整を可能にして、その自由度のうちのいずれかに沿った上方部の位置の調整の影響を補償するよう配置されるそり角調整手段と、を備える。この実施形態は、そり角に悪影響を与える枢軸線の傾きの補償を与える。枢軸線が傾いた場合、たとえ枢軸線が傾いて車輪を車両のシャシー外周の外側に移動させる場合であっても、そり角が修正されるので、タイヤに掛かる応力は増加しない。言い換えれば、安定性を犠牲にするように車両の高さが上げられた場合、枢軸線が傾けられてトレッドを広げ、その結果、車輪同士を互いから離間して移動させる。極端な状況において、車輪は５０ｃｍ以上まで互いから離間して移動してもよく、そり角を強く変更する。そり角調整手段および車輪軸と枢軸線との間のアーティキュレーションにより、枢軸線の傾きとそり角がどのようなものでも、そり角は所定範囲内で維持されるよう調整される。

本発明はまた、本発明の第１の態様による少なくとも１つの車輪アセンブリを備える車両にも関し、ここで、キャスタ角は走行条件に関係して調整される。

本発明の他の特徴および利点は、以下の添付図面によって示される以下の本発明の特定の非制限的な実施例の詳細な説明からより明確となるであろう。

本発明による車輪アセンブリの側面図を示す。 図１の車輪アセンブリの正面図を示す。 第１の長さに設定された図１の車輪アセンブリを示す。 第２の長さに設定された図１の車輪アセンブリを示す。 本発明の別の実施形態の正面図を示す。

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（不図示）からの命令に応答して枢軸線９０の周囲で回転するよう配置される車輪１０を備えている。車輪アセンブリは、上方部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配置されている。上方部３０は車両に対して相対的に可動であるよう配置され、２つの自由度を有している。これらの２つの自由度は、２つの垂直軸３１および３２に沿った平行移動である。車輪アセンブリは、２つの垂直方向において上方取り付け部３０の位置を移動させることによって車輪アセンブリのキャスタ角を正確に調整するために、ナットアセンブリにより２つの垂直軸３１および３２に沿って上方部３０の位置を制御するよう編
成されるキャスタ角調整手段３５を備えている。２つのプレート１００は、２つのナットアセンブリによって行われる移動に対する基準を与えるための車両シャシーの一部である。ねじ３２は、プレート１００に取り付けられ、従って、上方部３０上の２重矢印で示すように上方部３０をその方向に移動させるよう配置されている。車輪アセンブリはサスペンション手段５０を備え、また、図３および４に関して以下の段落で詳述するような長さ調整手段４０も備えている。車輪１０は、車輪アセンブリの上部に取り付けられる図示しない１つの電動機によって駆動されてもよい。

図２は図１の車輪アセンブリの正面図を示す。図１から９０°にあるこの図において、ねじ３１がねじ３２によって駆動されるナットに取り付けられるので、上方部３０上の２重矢印で示すように、その軸に沿って上方部３０を移動させるよう配置されるのは、ここではねじ３１であることに留意されたい。２つのねじ３１および３２は、電動機によって、または空気圧モータによってのいずれかで駆動されてもよい。

図３は図１の車輪アセンブリの正面図を示す。長さ調整手段４０は低い高さＨ１に設定されており、その結果、地面と上方部３０との間の距離が低くなっている。この配置は、例えば、車両がアスファルトまたは普通のロッドを走行している場合の標準走行条件に対応していてもよい。

図４は図１の車輪アセンブリの正面図を示す。長さ調整手段４０は高い高さＨ２に設定されており、その結果、地面と上方部３０との間の距離が重要となっている。この配置は、例えば、車両がオフロード条件で走行している場合、または水位がある場合に、水に触れないよう車両シャシーを十分高くするように、特定の走行条件に対応してもよい。その場合、乗車者は彼らの移動を続けることができる。車両を地面から１ｍ上げる必要があり、安定性を犠牲にする可能性があるが、その場合、キャスタ角調整手段は、車両の安定性を高めていずれのロールオーバー問題も防ぐよう、車輪間の幅（すなわち、トレッド）を増加するように、上方部３０を位置決めしてもよい。

図５は、本発明の別の実施形態による車輪アセンブリを示している。この特定実施形態において、関節６０が車輪軸１１と枢軸線９０との間に、それら２軸の間の角度γが調整可能なように一体化されている。その結果、車輪軸１１と水平線１２との間のそり角βが、キャスタ角の調整の影響を補償するよう調節可能である。実際に、上方部３０は独立した２自由度に沿って移動できるので、枢軸線９０は、車輪１０が車両シャシーの外周の外側に移動して車両の安定性を高め、アーティキュレーション６０によりそり角の調整が可能となり、このそり角の過大な値を防ぐように、配向されてもよい。

当該技術に精通する者にとって明らかな改良および／または変形例が、添付の特許請求範囲によって定義されるような発明の適用範囲の下で実装されてもよいことは言うまでもない。特に、本発明はそり角を調整して過大な応力がタイヤに掛かることを防ぐ可能性について言及しているが、急勾配の斜面において継続的に路面グリップ力を確保する地面とタイヤとの間の不変の接点を有するよう、オートバイのタイヤ、すなわち、円形断面タイヤを使用することを考慮してもよい。また、自由度に沿った移動がそれらの軸に沿ってナットを位置決めするねじによって得られることについても言及しているが、ナットの回転によってねじをその軸に沿って移動できるようにすることを意図してもよい。言い換えれば、それは、ねじまたはねじ軸に沿って移動可能なナットのいずれかであってもよい。

Claims (13)

1. 車両用の車輪アセンブリであって、
   − 車輪（１０）と、
   − 前記車両に取り付けられるよう配置される少なくとも１つの下方サスペンションリンク（２０）と１つの上方部（３０）を備え、
   前記車輪（１０）は、一度前記車両に取り付けられた前記少なくとも１つの下方サスペンションリンク（２０）および前記上方部（３０）によって位置決めされる枢軸線（９０）の周囲で、前記車両を操舵するために３６０°回転するよう配置され、
   垂直投影面上への前記枢軸線（９０）の投影は、前記車輪（１０）と地面（１００）との間の接点を通る垂直軸を備え、前記垂直軸とキャスタ角を画成し、
   前記車輪アセンブリは、
   − 前記投影面の配向がどのようなものでも、所定範囲内で前記キャスタ角（α）を調整するよう配置されるキャスタ調整手段（３５）を備え、
   前記上方部（３０）の位置が第１の自由度および第２の自由度に沿って前記車両に対して移動可能であり、前記キャスタ調整手段（３５）が前記第１の自由度および前記第２の自由度に沿って前記上方部（３０）の位置を制御するよう配置されることを特徴とする、
   車輪アセンブリ。
2. 前記第１の自由度および前記第２の自由度は、前記枢軸線に垂直な平面に含まれる２つの軸（３１、３２）に沿った平行移動であ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. 前記キャスタ調整手段（３５）は前記２つの軸（３１、３２）を形成する第１および第２のねじを備え、前記第１のねじは、前記車両に取り付けられ、第１の可動ナット自体の軸に沿って位置を制御するよう配置され、前記第２のねじは、前記第１の可動ナットに取り付けられ、第２の可動ナット自体の軸に沿って位置を制御するよう配置され、前記上方部（３０）が前記第２の可動ナットに取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載の車輪アセンブリ。
4. 前記キャスタ調整手段（３５）は２つの電動機を備え、前記第１および第２のねじはそれぞれ、前記第１および第２の可動ナットの位置を制御するよう配置される前記電動機のうちの１つに連結されることを特徴とする、請求項３に記載の車輪アセンブリ。
5. 前記キャスタ調整手段（３５）は２つの空気圧モータを備え、前記第１および第２のねじはそれぞれ、前記第１および第２の可動ナットの位置を制御するよう配置される前記空気圧モータのうちの１つに連結されることを特徴とする、請求項３に記載の車輪アセンブリ。
6. 前記第１の自由度は前記枢軸線と平行な軸の周囲での回転であり、前記第２の自由度は前記枢軸線（９０）と平行な平行移動であることを特徴とする、請求項１に記載の車輪アセンブリ。
7. 前記キャスタ調整手段（３５）は、
   − 前記車両に連結され、
   − 前記枢軸線（９０）と平行な軸の周囲で回転するよう配置され、
   − 前記枢軸線（９０）と平行な前記軸からの偏心距離において前記上方部（３０）との取り付け部を有し、
   − 前記枢軸線（９０）と平行な平行移動方向で前記上方部（３０）との前記取り付け部に対して摺動するよう配置される、偏心ケースを備えることを特徴とする、
   請求項６に記載の車輪アセンブリ。
8. 前記キャスタ調整手段（３５）は、前記偏心ケースと前記上方部（３０）との間で前記取り付け部を形成するよう配置されるレバーを備え、前記レバーは前記車両に取り付けられるよう配置される支点を有し、前記支点は前記偏心ケースと前記上方部（３０）との間に配置されることを特徴とする、請求項７に記載の車輪アセンブリ。
9. 走行条件に関係して前記キャスタ角（α）を調整するよう配置されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の車輪アセンブリ。
10. 前記調節されたキャスタ角（α）に関係して、上方タッチメント点（３０）と、前記車輪（１０）と地面（１００）との間の前記接点との間の距離を調整するよう配置される長さ調整手段（４０）を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の車輪アセンブリ。
11. 前記長さ調整手段（４０）は前記枢軸線（９０）の周囲での前記車輪（１０）の回転に関係して前記距離を調整するよう配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の車輪アセンブリ。
12. − 車輪軸（１１）と前記枢軸線（９０）との間のアーティキュレーション（６０）と、− 前記車輪軸（１１）と水平軸（１２）との間のそり角（β）の調整を可能にして、その自由度のうちのいずれかに沿った前記上方部（３０）の位置の調整の影響を補償するよう配置されるそり角調整手段と、
    を備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の車輪アセンブリ。
13. 前記キャスタ角（α）が走行条件に関係して調整される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つの車輪アセンブリを備える車両。

Images