JP2018188010A - 自動傾斜車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】前輪に衝撃荷重が作用した場合に、コネクティングロッドを座屈変形させることにより、揺動部材及び/又はアクチュエータが損壊する虞を低減する事。【解決手段】車輪キャリア16L、16Rにより回転可能に支持され横方向に隔置された一対の車輪12L、12Rと、旋回時に車両を旋回内側へ傾斜させる車両傾斜装置18とを含む自動傾斜車両10であって、車両傾斜装置は、揺動部材36と、揺動軸線34の周りに揺動部材を揺動させるアクチュエータ38と、車両の横方向両側において揺動部材及び車輪キャリアに枢着された一対のコネクティングロッド40L、40Rと、を含み、コネクティングロッドは、予め設定された値以上の座屈荷重が作用すると、予め設定された領域において予め設定された方向へ座屈変形する最脆弱部56L、56Rを有する。【選択図】図1

Description

本発明は、旋回時に自動的に旋回内側へ傾斜(リーン)する自動傾斜車両に係る。
自動傾斜車両は車両傾斜装置を有し、車両は旋回時に車両傾斜装置によって自動的に旋回内側へ傾斜される。例えば、下記の特許文献1には、横方向に隔置された一対の車輪と、揺動型の車両傾斜装置と、車両傾斜装置を制御する制御装置とを含み、一対の車輪はそれぞれ対応する車輪キャリア(ナックル)により回転可能に支持された自動傾斜車両が記載されている。車両傾斜装置は、前後方向に延在する揺動軸線の周りに揺動可能な揺動部材と、揺動軸線の周りに揺動部材を揺動させるアクチュエータと、揺動軸線に対し横方向両側に配置された一対のコネクティングロッドとを含んでいる。各コネクティングロッドは、上端の枢着部にて揺動部材に枢着され且つ下端の枢着部にて対応する車輪キャリアに枢着され、実質的に上下方向に延在している。
揺動部材が揺動軸線の周りに揺動すると、一対のコネクティングロッドが互いに逆方向へ上下動するので、左右の車輪が車体に対し互いに逆方向へ上下動し、これにより車両が横方向へ傾斜する。制御装置は、運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両を安定的に走行させるための車両の目標傾斜角を演算し、アクチュエータによって揺動部材の揺動角を制御することにより、車両の傾斜角が目標傾斜角になるように車両を傾斜させるよう構成されている。
各コネクティングロッドは、車体を支持するための圧縮荷重を受け、圧縮荷重は、車両傾斜装置の作動により、旋回外輪においては増大し、旋回内輪においては減少する。一対のコネクティングロッドは、車両の走行時に車両傾斜装置の作動により圧縮荷重が変動しても不必要な変形などが生じないよう、高い強度を有している。
特開2012−81784号公報
〔発明が解決しようとする課題〕
揺動型の車両傾斜装置においては、例えば何れかの前輪が障害物に乗り上げることにより前輪に衝撃荷重が作用すると、その荷重はコネクティングロッドを介して揺動部材及びアクチュエータへ伝達される。そのため、衝撃荷重が非常に高い場合には、コネクティングロッドは損壊せずに揺動部材及び/又はアクチュエータが損壊し、それらの交換が必要になる虞がある。
一般に、揺動部材及びアクチュエータの交換は、コネクティングロッドの交換よりも困難であり、揺動部材及びアクチュエータは、コネクティングロッドよりも高価である。よって、揺動部材及び/又はアクチュエータが損壊すると、コネクティングロッドの交換よりも労力、時間、コストをかけて揺動部材及び/又はアクチュエータを交換しなければならない。
本発明の主要な課題は、揺動型の車両傾斜装置を備えた自動傾斜車両において、前輪に過剰な衝撃荷重が作用した場合には、コネクティングロッドを座屈変形させることにより、揺動部材及び/又はアクチュエータが損壊する虞を低減することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、横方向に隔置され対応する車輪キャリア(16L、16R)により回転可能に支持された一対の車輪(12L、12R)と、車両の旋回時に車両を旋回内側へ傾斜させるよう構成された車両傾斜装置(18)とを含む自動傾斜車両(10)であって、車両傾斜装置(18)は、前後方向に延在する揺動軸線(34)の周りに揺動する揺動部材(36)と、揺動軸線の周りに揺動部材を揺動させるアクチュエータ(38)と、揺動軸線に対し横方向両側において上端の枢着部にて揺動部材に枢着され且つ下端の枢着部にて対応する車輪キャリアに枢着された一対のコネクティングロッド(40L、40R)と、を含む、自動傾斜車両が提供される。
コネクティングロッド(40L、40R)は、予め設定された値(Po)以上の座屈荷重(P)が作用すると、予め設定された領域において予め設定された方向へコネクティングロッドを座屈変形させるよう構成された最脆弱部(56L、56R)を有するよう構成される。
上記の構成によれば、一対のコネクティングロッドにはそれぞれ最脆弱部が設けられている。最脆弱部は、対応するコネクティングロッドに予め設定された値以上の座屈荷重が作用すると、予め設定された領域において予め設定された方向へコネクティングロッドを座屈変形させる。
よって、例えば障害物への乗り上げなどにより高い衝撃荷重が何れかの前輪に作用し、対応するコネクティングロッドに予め設定された値以上の高い座屈荷重が作用すると、当該コネクティングロッドは最脆弱部にて座屈変形する。よって、衝撃荷重がコネクティングロッドの座屈変形により吸収されるので、コネクティングロッドから揺動部材及びアクチュエータへ伝達される荷重が低減される。従って、コネクティングロッドに最脆弱部が設けられていない従来の自動傾斜車両に比して、前輪に高い衝撃荷重が作用したときに揺動部材及びアクチュエータが損壊する虞を低減することができる。
なお、何れかのコネクティングロッドに高い圧縮荷重が作用しても、圧縮荷重が予め設定された値未満であれば、コネクティングロッドは座屈変形しない。よって、揺動部材を揺動軸線の周りに揺動させ、一対のコネクティングロッドを互いに逆方向へ上下動させ、左右の車輪を車体に対し互いに逆方向へ上下動させることにより、車両を横方向へ傾斜させる車両傾斜装置の機能が損なわれることはない。
一般に、コネクティングロッドは揺動部材及びアクチュエータよりも低廉であり、コネクティングロッドの交換は揺動部材及びアクチュエータの交換よりも容易である。よって、前輪に過剰な荷重が作用した場合に、コネクティングロッドよりも優先して揺動部材又はアクチュエータが損壊する場合に比して、部品の交換コストを低減し、部品の交換を容易に且つ短時間のうちに行うことができる。
更に、コネクティングロッドの座屈変形は、予め設定された領域において予め設定された方向に発生する。よって、コネクティングロッドが座屈変形する領域及び方向が予め設定されていない場合に比して、コネクティングロッドが座屈変形したときにコネクティングロッドによって車両の他の部材が損傷される虞を低減することができる。
〔発明の態様〕
本発明の一つの態様においては、予め設定された方向は、車両の上方から見て車両の横方向外方である。
上記態様によれば、予め設定された方向は、車両の上方から見て車両の横方向外方である。よって、コネクティングロッドが車両の横方向外方以外の方向へ座屈変形する場合に比して、一対のコネクティングロッドの間に位置する内部構造体などがコネクティングロッドの座屈変形によって損傷される虞を低減することができる。
また、車両の走行時には、各コネクティングロッドには、対応する前輪及び車体に作用する前後力に起因する前後力が作用する。最脆弱部におけるコネクティングロッドの座屈変形の方向は車両の横方向外方であるので、例えば座屈変形の方向が車両の前方又は後方である場合に比して、前後力に対するコネクティングロッドの強度が不足する虞を低減することができる。
なお、「車両の横方向外方」は、車両の上方から見て前後方向及び上下方向に延在する車両の中心平面に垂直な横方向に対し車両の前方又は後方へ30度以下の範囲内の外方である。
本発明の他の一つの態様においては、予め設定された値は、コネクティングロッド(40L、40R)に圧縮荷重が作用する状況において、揺動部材(36)及びアクチュエータ(38)の損壊よりも優先して最脆弱部(56L、56R)にてコネクティングロッドを座屈変形させる値である。
上記態様によれば、コネクティングロッドを最脆弱部にて座屈変形させる圧縮荷重は、揺動部材及び/又はアクチュエータを損壊させる圧縮荷重よりも低い。よって、何れかの前輪に高い衝撃荷重が作用し、対応するコネクティングロッドに予め設定された値以上の高い座屈荷重が作用しても、揺動部材及びアクチュエータが損壊することなくコネクティングロッドが座屈変形する。従って、予め設定された値が上記値でない場合に比して、前輪に高い衝撃荷重が作用したときに揺動部材及びアクチュエータがコネクティングロッドよりも先に損壊することを回避することができる。なお、当然のこととして、予め設定された値は、コネクティングロッドに作用する圧縮荷重が車両の通常の走行時における変な堂の範囲内であるときには、コネクティングロッドを座屈変形させない値である。
更に、本発明の他の一つの態様においては、一対の車輪(12L、12R)は、それぞれ車輪キャリア(16L、16R)により回転可能に支持されたホイール部材(66L、66R)と、該ホイール部材の外周に装着されたタイヤ(68L、68R)とを含み、最脆弱部(56L、56R)の中心(56CL、56CR)は対応するホイール部材のうち中心に最も近い部位の上縁(66UL、66UR)よりも上方に位置している。
上記態様によれば、最脆弱部の中心が、該中心に最も近い部位のホイール部材の上縁よりも下方に位置している場合に比して、コネクティングロッドが座屈変形によりホイール部材に接触することに起因して前輪の回転が阻害される虞を低減することができる。
更に、本発明の他の一つの態様においては、最脆弱部(56L、56R)の中心(56CL、56CR)は対応するタイヤ(68L、68R)のうち中心に最も近い部位の上縁(68UL、68UR)よりも上方に位置している。
上記態様によれば、最脆弱部の中心が、該中心に最も近い部位のタイヤの上縁よりも下方に位置している場合に比して、コネクティングロッドが座屈変形によりタイヤに接触しタイヤを変形させることに起因して前輪の円滑な回転が阻害される虞を低減することができる。
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられた符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。また、本願において、「前後方向」及び「横方向」は、それぞれ車両の前後方向及び車両の横方向であり、「前方」及び「後方」は、それぞれ車両の前後方向についての前方及び後方である。
本発明による自動傾斜車両の第一の実施形態を、車両の後方から見た状態にて示す背面図である。 第一の実施形態の自動傾斜車両を、車両の左側から見た状態にて示す側面図である。 第一の実施形態における車両傾斜装置の右半分を示す拡大部分図である。 第一の実施形態における右側のコネクティングロッドの最脆弱部以外の領域の横断面を示す拡大断面図である。 第一の実施形態における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面を示す拡大断面図である。 第一の実施形態における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面の修正例を示している。 第一の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部以外の領域の横断面を示す拡大断面図である。 第一の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面を示す拡大断面図である。 第一の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面の修正例を示している。 第二の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部以外の領域の横断面を示す拡大断面図である。 第二の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面を示す拡大断面図である。 第二の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面の修正例を示している。 第三の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部以外の領域の横断面を示す拡大断面図である。 第三の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面を示す拡大断面図である。 第三の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面の修正例を示している。 第四の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部以外の領域の横断面を示す拡大断面図である。 第四の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面を示す拡大断面図である。 第四の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面の修正例を示している。 第五の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部以外の領域の横断面を示す拡大断面図である。 第五の実施形態における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面を示す拡大断面図である。 第五の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の中心における横断面の修正例を示している。 本発明による自動傾斜車両の第二の実施形態における右側のコネクティングロッドを車両の内側から見た部分図である。 本発明による自動傾斜車両の第二の実施形態における右側のコネクティングロッドを車両の後方から見た部分図である。 本発明による自動傾斜車両の第二の実施形態における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の領域における右側のコネクティングロッドの横断面を示している。 第六の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部以外の領域の横断面を示す拡大断面図である。 第六の変形例における右側のコネクティングロッドの最脆弱部の領域におけるコネクティングロッドの横断面を示している。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明の幾つかの実施形態について詳細に説明する。
[第一の実施形態]
図1乃至図3において、本発明の第一の実施形態にかかる自動傾斜車両10は、非操舵駆動輪である一対の前輪12L及び12Rと、操舵従動輪である一つの後輪14とを含む三輪車両である。前輪12L及び12Rは、横方向に互いに隔置され、それぞれ対応する車輪キャリア16L及び16Rにより回転軸線15L及び15Rの周りに回転可能に支持されている。自動傾斜車両10は、更に車両傾斜装置18及び電子制御装置20を含んでいる。なお、後輪14も駆動輪であってもよく、前輪よりもトレッドが小さい二つの車輪よりなっていてもよい。
実施形態においては、前輪12L及び12Rのキャンバは、ニュートラルキャンバであるが、ネガティブキャンバ又はポジティブキャンバであってもよい。後輪14は、前輪に対し後方に位置し、図には示されていないが、後輪サスペンションにより、車体24に対し上下方向に変位可能であると共に、車体24に対する横方向への変位及び傾斜が制限されるよう、支持されている。更に、後輪14は、操舵装置が運転者によるステアリングホイールの操作量に応じて電子制御装置20によって制御されることにより、ステアバイワイヤ式に操舵されるようになっている。
図示の実施形態においては、図には示されていないが、車輪キャリア16L及び16Rは、駆動装置としてのインホイールモータを内蔵している。インホイールモータの回転方向及び出力は、運転者によるシフトレバー及びアクセルペダル(何れも図示せず)の操作に応じて電子制御装置20により制御される。前輪12L、12R及び後輪14の制動力は、図には示されていないが運転者によるブレーキペダルの操作に応じて作動する制動装置が、電子制御装置20によって制御されることにより制御される。
車輪キャリア16L及び16Rは、それぞれ対応するサスペンションアーム22L及び22Rにより、車体24に対し上下方向に変位可能であると共に、車体24に対する横方向への変位及び傾斜が制限されるよう、支持されている。図示のサスペンションアーム22L及び22Rは、それぞれ一対のジョイント26L及び26Rにより前端にて車輪キャリア16L及び16Rに一体的に連結され、後端にてジョイント28L及び28Rにより車体24に連結されたリーディングアームである。
一対のジョイント26L及び26Rは、それぞれ前後方向に隔置され例えば実質的に上下方向に延在する軸線を有するゴムブッシュ装置のようなジョイントであってよい。ジョイント28L及び28Rは、例えば実質的に横方向に延在する軸線を有するゴムブッシュ装置のようなジョイントであってよい。なお、車輪キャリア16L及び16Rに関する上記要件が満たされる限り、サスペンションアーム22L及び22Rは、トレーリングアーム、アッパアーム及びロアアームの組合せのような他のアームであってもよい。
車両傾斜装置18は、僅かに後傾して前後方向に延在する揺動軸線34の周りに揺動する揺動部材36と、揺動軸線34の周りに揺動部材36を揺動させる傾斜アクチュエータ38と、一対のコネクティングロッド40L及び40Rとを含んでいる。なお、図1においては、説明の便宜上、電子制御装置20は車両傾斜装置18の上方に図示されているが、例えば前輪12L及び12Rの間に設けられた内部構造体41内に収容されていてもよい。
コネクティングロッド40L及び40Rは、揺動軸線34に対し横方向両側において実質的に上下方向に延在し、それぞれ上端にてジョイント42L及び42Rにより揺動部材36の対応する外端に枢動可能に連結されている。なお、ジョイント42L及び42Rは、実質的に車両前後方向に延在する軸線を有するゴムブッシュ付の枢軸ピンを含むジョイントであることが好ましいが、ボールジョイントのようなジョイントであってもよい。図示のコネクティングロッド40L及び40Rは直線状をなしているが、少なくとも部分的に湾曲していてもよい。
更に、コネクティングロッド40L及び40Rは、それぞれ下端にてボールジョイントのようなジョイント44L及び44Rにより車輪キャリア16L、16Rに枢動可能に連結されている。ジョイント44L及び44Rの中心の横方向の間隔は、ジョイント42L及び42Rの中心の横方向の間隔よりも大きい。なお、上下方向に延在する一対の補助アームが設けられ、それらの補助アームの下端が対応するサスペンションアーム22L及び22Rに固定されている場合には、コネクティングロッド40L及び40Rは、対応する補助アームの上端に枢動可能に連結されてもよい。その場合には、コネクティングロッド40L、40Rの下端は、それぞれ対応する補助アーム及びサスペンションアーム22L、22Rを介して車輪キャリア16L、16Rに一体的に連結される。
揺動部材36は、揺動軸線34の周りに回転可能なボス部36Bと、ボス部36Bと一体をなしボス部36Bから互いに逆方向へ延在するアーム部36AL及び36ARとを有し、揺動軸線34の周りに揺動可能なスイングアーム部材として機能する。アーム部36AL及び36ARの有効長さ、即ち軸線34とジョイント42Lの中心との間の距離及び軸線34とジョイント42Rの中心との間の距離は同一である。
傾斜アクチュエータ38は、図には示されていない例えば直流ブラシレスモータなどの電動機及び減速歯車を含むハーモニックドライブ(登録商標)のような回転型の電動アクチュエータであってよい。アクチュエータ38の出力回転軸は後方へ突出し、出力回転軸の先端にボス部36Bが固定的に取り付けられており、これにより電動機の回転運動が揺動部材36へ揺動運動として伝達されるようになっている。なお、アクチュエータ38は、往復動型又は揺動型のアクチュエータであってもよく、前者の場合にはアクチュエータの往復動が運動変換機構により揺動運動に変換されて揺動部材36へ伝達されるようになっていてよい。
図2に示されているように、アクチュエータ38は、横方向に隔置され車体24に固定された一対のブラケット46の間に配置されている。アクチュエータ38は横方向に互いに離れるよう突出する一対の枢軸48を有し、枢軸48がブラケット46によって回転可能に支持されることにより、枢軸48の周りに揺動可能に支持されている。アクチュエータ38の前端部とその下方の車体24との間には、ショックアブソーバ50及びサスペンションスプリング(図示せず)が介装されている。よって、アクチュエータ38は、車体に対する横方向への変位及び傾斜が制限されるが、前端部及び後端部にて車体24に対し上下方向に変位可能であるよう、ショックアブソーバ50及びサスペンションスプリングを介して車体に連結されている。なお、サスペンションスプリングは例えば圧縮コイルばねのような弾性部材であってよい。
ショックアブソーバ50及びサスペンションスプリングは、サスペンションアーム22L及び22Rなどと共働して前輪サスペンション52を構成している。前輪12L、12R及び車両傾斜装置18は、車体24に対し上下方向へ相対変位可能であるが、車体に対する横方向への変位及び傾斜が制限されるよう、前輪サスペンション52により車体24から懸架されている。車両の走行時に生じる前輪12L、12Rと車体24との間の相対上下振動は、ショックアブソーバ50により減衰され、前輪12L、12Rが路面から受け車体24へ伝達される衝撃は、図には示されていないサスペンションスプリングによって緩和される。
アクチュエータ38は、車体24に作用する重力により、一対のブラケット46を介して下方への力を受ける。しかし、アクチュエータ38は、車両傾斜装置18により下方へ変位することが阻止されるので、後方側部分が車体24に対し上方へ変位し前方側部分が車体24に対し下方へ変位するよう、枢軸48の周りに揺動する。よって、サスペンションスプリングが圧縮変形せしめられるので、車体24の重量はサスペンションスプリングの圧縮変形によるばね力によって支持される。また、サスペンションスプリングの圧縮変形量は、前輪12L及び12Rがバウンドし、アクチュエータ38の後方側部分が上方へ変位すると増大し、逆に前輪がリバウンドし、アクチュエータ38の後方側部分が下方へ変位すると減少する。
図には示されていないが、揺動部材36が揺動軸線34の周りに揺動すると、コネクティングロッド40L及び40Rが互いに逆方向へ上下動することにより、前輪12L及び12Rが車体24に対し互いに逆方向へ上下動し、これにより車両10が横方向へ傾斜する。特に、揺動部材36は旋回内側のコネクティングロッドが上昇し旋回外側のコネクティングロッドが下降するように揺動し、これにより車両10は旋回内側へ傾斜する。
車両10の傾斜角は、電子制御装置20によって車両傾斜装置18のアクチュエータ38が制御されることにより制御される。電子制御装置20は、ステアリングホイール(図示せず)の回転角に等しい操舵角及び車速に基づいて車両の推定横加速度を演算し、推定横加速度に基づいて車両10の目標傾斜角を演算する。更に、電子制御装置20は、目標傾斜角に基づいてアクチュエータ38の電動機の目標回転角を演算し、電動機の回転角が目標回転角になるように電動機を制御する。更に、電子制御装置20は、操舵角及び車速に基づいて後輪14の目標転舵角を演算し、後輪の転舵角が目標転舵角になるよう、図には示されていない転舵アクチュエータを制御することにより、後輪14をステアバイワイヤ式に転舵する。
コネクティングロッド40L及び40Rは、車体24を支持するための圧縮荷重を受け、車両傾斜装置18が作動すると、圧縮荷重は、旋回外輪においては増大し、旋回内輪においては減少する。コネクティングロッド40L及び40Rは、車両10の通常の走行時に車両傾斜装置18の作動により圧縮荷重が変動しても実質的に湾曲変形しないよう構成されている。
特に、第一の実施形態においては、図3、図4B及び図4Cに示されているように、コネクティングロッド40L及び40Rは、上端と下端との間の中間部にそれぞれ最脆弱部56L及び56Rを有している。最脆弱部56L及び56Rは、それぞれコネクティングロッド40L及び40Rに予め設定された値Pb(正の定数)以上の座屈荷重(圧縮荷重)Pが作用すると、予め設定された領域において予め設定された方向へ座屈変形するよう構成されている。予め設定された領域は、最脆弱部56L及び56R、即ち最脆弱部の中心56CL及び56CR及びそれらの周囲の領域であり、予め設定された方向は車両10の横方向外方である。最脆弱部56L及び56Rに関する上述の特徴は、後述の第二の実施形態及び第一乃至第六の変形例における最脆弱部についても同様である。
第一の実施形態のコネクティングロッド40L及び40Rは、それぞれ中心線58L及び58Rに沿って直線的に延在し、図4Aに示されているように、最脆弱部56L及び56Rを除き円形の横断面形状を有する充実の棒部材である。図3、図4B及び図4Cに示されているように、最脆弱部56Rは、他の領域と同一の円形の円弧60と車両10の横方向内側において前後方向に延在する直線62とにより決定される部分円の断面形状を有している。図3に示されているように、直線62の長さは中心56CRにおいて最も大きく、中心56CRから上下方向へ離れるにつれて漸次小さくなっている。なお、中心56CRにおける直線62は、図4Bに示されているように、中心線58Rに対し車両の横方向内側に位置しているが、図4Cに示されているように、中心線58Rに対し車両の横方向外側に位置していてもよい。
よって、コネクティングロッド40Rの剪断中心を結ぶ剪断中心線64Rは、最脆弱部56R以外の領域においては、中心線58Rと同一の位置にあるが、最脆弱部56Rの領域においては、中心線58Rに対し車両の横方向外側に位置している。中心線58Rと剪断中心線64Rとの間の距離は、中心56CRにおいて最も大きく、中心56CRから上下方向へ離れるにつれて漸次小さくなっている。
なお、図には詳細に示されていないが、コネクティングロッド40Lの最脆弱部56Lも、車両10の中心平面30に対する左右方向の関係が逆である点を除き、最脆弱部56Rと同一の構成を有している。よって、コネクティングロッド40L及び40Rは、車両10の前後方向に見て互いに他に対し鏡像の関係をなしている。
座屈変形について予め設定された値Pbは、コネクティングロッド40L及び40Rに圧縮荷重が作用する状況において、揺動部材36及びアクチュエータ38の損壊よりも優先して最脆弱部56L及び56Rにてコネクティングロッドを座屈変形させる値である。よって、Pbよりも高い座屈荷重Pが何れかのコネクティングロッドに作用しても、揺動部材36及びアクチュエータ38が損壊することなくコネクティングロッドが座屈変形する。図3の仮想線は、コネクティングロッド40Rについて座屈変形後の形状の例を示している。逆に、コネクティングロッドに作用する圧縮荷重Pが予め設定された値Pb未満であるときには、コネクティングロッドは座屈変形しない。
図1及び図3に示されているように、前輪12L及び12Rは、それぞれ車輪キャリア16L及び16Rにより回転可能に支持された金属製のホイール部材66L及び66Rと、該ホイール部材の外周(リム部)に装着された主としてゴム製のタイヤ68L及び68Rとを含んでいる。最脆弱部56L及び56Rの中心56CL及び56CRは、図1乃至図3に示されているように、対応するホイール部材66L及び66Rのうち中心56CL及び56CRに最も近い部位の上縁66UL及び66URよりも上方に位置している。特に、中心56CL及び56CRは、対応するタイヤ68L及び68Rのうち中心56CL及び56CRに最も近い部位の上縁68UL及び68URよりも上方に位置していることが好ましい。
なお、図5B及び図5Cにおいては、最脆弱部56Rの車両前後方向の幅は、最脆弱部以外の部位の車両前後方向の幅と同一であるが、後述の第三及び第五の変形例と同様に、最脆弱部以外の部位の車両前後方向の幅より大きくてもよい。
[第一乃至第五の変形例]
図5乃至図9は、本発明による自動傾斜車両におけるコネクティングロッド40Rのそれぞれ第一乃至第五の変形例を示す横断面図である。なお、図5乃至図9において、図4に示された部位と同一の部位には図4において付された符号と同一の符号が付されている。各図においては、図示されていないが、コネクティングロッド40Lは、横断面形状がコネクティングロッド40Rの横断面形状に対し鏡像の関係をなしている点を除き、同一の形状を有している。これらのことは後述の第二の実施形態及び第六の変形例についても同様である。
図4と同様に、図5A乃至図9Aは、最脆弱部56R以外の領域におけるコネクティングロッド40Rの横断面を示し、図5B乃至図9Bは、最脆弱部56Rの中心におけるコネクティングロッド40Rの横断面を示している。図5C乃至図9Cは、最脆弱部56Rの中心におけるコネクティングロッド40Rの横断面の修正例を示している。
<第一の変形例>
図5に示された第一の変形例においては、コネクティングロッド40Rは、図5Aに示されているように、最脆弱部56Rを除き実質的に正方形の横断面形状を有する充実の棒部材である。コネクティングロッド40Rの外面40Ros及び最脆弱部56Rを除く内面40Risは、中心線58Rと平行な一つの平面に沿って延在している。内面40Risは、最脆弱部56Rにおいては、外面40Rosに近づけられた位置にあり、最脆弱部56Rの横断面形状は前後方向に長い実質的に長方形をなしている。外面40Rosと内面40Risとの間の距離は、最脆弱部56Rの中心56CRにおいて最も小さく、中心56CRから上下方向へ離れるにつれて漸次大きくなっている。
なお、中心56CRにおける内面40Risは、図5Bに示されているように、中心線58Rに対し車両の横方向内側に位置しているが、図5Cに示されているように、中心線58Rに対し車両の横方向外側に位置していてもよい。このことは、後述の他の変形例についても同様である。
コネクティングロッド40Rの剪断中心線64Rは、コネクティングロッドの横断面の断面中心に位置している。よって、剪断中心線64Rは、最脆弱部56R以外の領域においては、中心線58Rと同一の位置にあるが、最脆弱部56Rの領域においては、中心線58Rに対し車両の横方向外側に位置している。中心線58Rと剪断中心線64Rとの間の距離は、中心56CRにおいて最も大きく、中心56CRから上下方向へ離れるにつれて漸次小さくなっている。剪断中心線64Rに関するこれらのことは、後述の第二乃至第六の変形例についても同様である。
<第二の変形例>
図6に示された第二の変形例においては、コネクティングロッド40Rは、図6Aに示されているように、最脆弱部56Rを除き円形の横断面形状を有する管状部材である。コネクティングロッド40Rの外周部40Rop及び最脆弱部56Rを除く内周部40Ripは、それぞれ中心線58Rに沿って延在する一つの円筒面に沿って延在している。内周部40Ripは、最脆弱部56Rにおいては、外周部40Ropに近づけられた位置にあり、最脆弱部56Rの横断面形状は実質的にハート形をなしている。内周部40Ripと外周部40Ropとの間の距離は、最脆弱部56Rの中心56CRにおいて最も小さく、中心56CRから上下方向へ離れるにつれて漸次大きくなっている。
なお、中心56CRにおける内周部40Ripは、図6Bに示されているように、中心線58Rに対し車両の横方向内側に位置しているが、図6Cに示されているように、中心線58Rに対し車両の横方向外側に位置していてもよい。このことは、後述の第三の変形例についても同様である。
<第三の変形例>
図7に示された第三の変形例においては、コネクティングロッド40Rは、図7Aに示されているように、第二の変形例と同様に、最脆弱部56Rを除き円形の横断面形状を有する管状部材である。コネクティングロッド40Rの外周部40Ropの最も外側の部分は、中心線58Rと平行な一つの直線に沿って延在している。コネクティングロッド40Rの内周部40Rip及び外周部40Ropは、最脆弱部56Rにおいては、長軸が車両の前後方向に整合する楕円形をなしている。短軸の長さに対する長軸の長さの比は、最脆弱部56Rの中心56CRにおいて最も大きく、中心56CRから上下方向へ離れるにつれて漸次小さくなっている。
<第四の変形例>
図8に示された第四の変形例においては、コネクティングロッド40Rは、図8Aに示されているように、最脆弱部56Rを除き実質的に正方形の横断面形状を有する管状部材である。コネクティングロッド40Rの外面40Ros及び最脆弱部56Rを除く内面40Risは、それぞれ中心線58Rと平行な一つの平面に沿って延在している。コネクティングロッド40Rの前面及び後面も、それぞれ中心線58Rと平行な一つの平面に沿って延在している。
内面40Risは、最脆弱部56Rにおいては、外面40Rosに近づけられた位置にあり、最脆弱部56Rの横断面形状は前後方向に長い中空の実質的に長方形をなしている。外面40Rosと内面40Risとの間の距離は、最脆弱部56Rの中心56CRにおいて最も小さく、中心56CRから上下方向へ離れるにつれて漸次大きくなっている。
<第五の変形例>
図9に示された第五の変形例においては、コネクティングロッド40Rは、図9Aに示されているように、第四の変形例と同様に、最脆弱部56Rを除き実質的に正方形の横断面形状を有する管状部材である。最脆弱部56Rも第四の変形例の最脆弱部と同様の形態をなしているが、最脆弱部56Rにおける前面及び後面の間隔は、最脆弱部56R以外の領域におけるそれらの間隔よりも大きく、最脆弱部56Rの中心中心56CRにおいて最も大きい。
なお、第一の実施形態及び第一乃至第五の変形例のコネクティングロッド40L及び40Rを構成する棒部材及び管状部材は、鋼材が押出し又は引抜きにて成形された部材であってよい。また、第一の実施形態及び第一乃至第五の変形例における最脆弱部56L及び56Rは、熱間又は冷間の鍛造又はプレス加工により形成されてよい。
[第二の実施形態]
図10は、本発明による自動傾斜車両の第二の実施形態におけるコネクティングロッド40Rを示す横断面図である。特に、図10A及び図10Bは、最脆弱部56Rを含むコネクティングロッド40Rをそれぞれ車両の内側及び後方から見た部分図であり、図10Cは、最脆弱部56Rの領域におけるコネクティングロッドの横断面を示している。
第二の実施形態においては、コネクティングロッド40Rは、例えば鋼板70が断面正方形のボックス形にプレス成形されることにより形成されている。鋼板70の二つの側縁70Eは、車両の内側から見てコネクティングロッド40Rの中心線58Rに沿って互いに当接している。二つの側縁70Eには中心線58Rに垂直な方向に互いに整合する半円形の切欠き72が設けられており、これらの切欠き72により実質的に円形の最脆弱部56Rが形成されている。
[第六の変形例]
図11は、本発明による自動傾斜車両におけるコネクティングロッド40Rの第六の変形例を示す横断面図である。特に、図11Aは、最脆弱部56Rを含むコネクティングロッド40Rを車両の内側から見た部分図であり、図11Bは、最脆弱部56Rの領域におけるコネクティングロッドの横断面を示している。
第六の変形例においては、コネクティングロッド40Rは、例えば鋼板70が第二の実施形態と同様に断面正方形のボックス形にプレス成形されることにより形成されている。しかし、鋼板70の二つの側縁70Eは、互いに当接しておらず、車両の内側から見てコネクティングロッド40Rの中心線58Rに沿って互いに平行に延在している。二つの側縁70Eには中心線58Rに垂直な方向に互いに整合し長軸が中心線58Rに沿って延在する部分円形の切欠き74が設けられており、これらの切欠き74により実質的に円形の最脆弱部56Rが形成されている。
以上の説明より解るように、上述の各実施形態及び変形例によれば、コネクティングロッド40L及び40Rの中間部には、それぞれ最脆弱部56L及び56Rが設けられている。最脆弱部56L及び56Rは、それぞれコネクティングロッド40L及び40Rに予め設定された値Pb以上の座屈荷重Pが作用すると、予め設定された領域において予め設定された方向へコネクティングロッドを座屈変形させる。よって、コネクティングロッドに作用する荷重がコネクティングロッドの座屈変形により吸収されるので、コネクティングロッドから揺動部材及びアクチュエータへ伝達される荷重が低減される。従って、コネクティングロッドに最脆弱部が設けられていない従来の自動傾斜車両に比して、前輪に高い衝撃荷重が作用したときに揺動部材及びアクチュエータが損壊する虞を低減することができる。
前述のように、予め設定された値Pbは、コネクティングロッド40L及び40Rに圧縮荷重が作用する状況において、揺動部材36及びアクチュエータ38の損壊よりも優先して最脆弱部56L及び56Rにてコネクティングロッドを座屈変形させる値である。よって、例えば何れかの前輪が障害物に乗り上げることにより高い衝撃荷重が作用し、対応するコネクティングロッドにPb以上の高い座屈荷重が作用しても、揺動部材36及びアクチュエータ38が損壊することなくコネクティングロッドが座屈変形する。従って、コネクティングロッド40L及び40Rに最脆弱部56L及び56Rが設けられていない従来の自動傾斜車両に比して、前輪に高い衝撃荷重が作用したときに揺動部材36及びアクチュエータ38が損壊する虞を効果的に低減することができる。
なお、コネクティングロッド40L又は40Rに高い圧縮荷重が作用しても、圧縮荷重が予め設定された値Pb未満であれば、コネクティングロッドは座屈変形しない。よって、揺動部材36を揺動軸線34の周りに揺動させ、一対のコネクティングロッド40L及び40Rを互いに逆方向へ上下動させ、左右の車輪12L及び12Rを車体24に対し互いに逆方向へ上下動させることにより、車両を旋回内側へ傾斜させる車両傾斜装置の機能が損なわれることはない。
一般に、コネクティングロッド40L及び40Rの価格は揺動部材36及びアクチュエータ38の価格よりも低廉であり、コネクティングロッドの交換は揺動部材及びアクチュエータの交換よりも容易である。よって、コネクティングロッド40L及び40Rよりも優先して揺動部材36又はアクチュエータ38が損壊する場合に比して、部品の交換コストを低減し、部品の交換を容易に且つ短時間のうちに行うことができる。
また、予め設定された領域は、最脆弱部56L及び56R、即ち最脆弱部の中心56CL及び56CR及びそれらの周囲の領域であり、予め設定された方向は車両10の上方から見て車両の横方向外方である。よって、それぞれコネクティングロッド40L及び40Rに予め設定された値Pb以上の座屈荷重Pが作用すると、最脆弱部56L及び56Rは車両10の横方向外方へ座屈変形する。従って、コネクティングロッドが車両10の横方向外方以外の方向へ座屈変形する場合に比して、座屈変形したコネクティングロッド40L及び40Rにより一対のコネクティングロッドの間に位置する内部構造体41などが損傷される虞を低減することができる。
なお、上述の各実施形態及び変形例における予め設定された方向は、車両10の上方から見て中心平面30に垂直な横方向外方である。しかし、予め設定された方向は、中心平面30に垂直な横方向外方に対し車両の前方又は後方へ30度以下、好ましくは20度以下、更に好ましくは10度以下の範囲にて傾斜した方向であってもよい。
また、車両10の走行時には、コネクティングロッド40L及び40Rには、前輪12L及び12Rと車体24との間に作用する前後力に起因する前後力が作用する。コネクティングロッド40L及び40Rの座屈変形の方向は車両10の横方向外方であるので、例えば座屈変形の方向が車両の前方又は後方である場合に比して、前後力に対するコネクティングロッドの強度が不足する虞を低減することができる。
更に、最脆弱部56L及び56Rの中心56CL及び56CRは、対応するホイール部材66L及び66Rのうち中心56CL及び56CRに最も近い部位の上縁66UL及び66URよりも上方に位置している。よって、中心56CL及び56CRが、それらの中心に最も近い部位のホイール部材の上縁66UL及び66URよりも下方に位置している場合に比して、コネクティングロッドが座屈変形によりホイール部材に接触することに起因して前輪の回転が阻害される虞を低減することができる。
特に、上述の各実施形態及び変形例によれば、図1乃至図3に示されているように、中心56CL及び56CRは、対応するタイヤ68L及び68Rのうち中心56CL及び56CRに最も近い部位の上縁68UL及び68URよりも上方に位置している。よって、中心56CL及び56CRがそれぞれタイヤの上縁68UL及び68URよりも下方に位置している場合に比して、コネクティングロッドが座屈変形によりタイヤに接触しタイヤを変形させることに起因して前輪の円滑な回転が阻害される虞を低減することができる。
特に、第一の実施形態及び第一乃至第五の変形例によれば、コネクティングロッド40L及び40Rには最脆弱部56L及び56Rを形成するための孔は設けられていないので、コネクティングロッドの内部に泥水が侵入することがない。よって、第二の実施形態及び第六の変形例に比して、コネクティングロッドの耐久性を高くすることができる。
また、第二、第三及び第五の変形例によれば、管状部材をプレス加工することにより最脆弱部56L及び56Rを形成することができる。よって、第一及び第二の実施形態及び他の変形例に比してコネクティングロッド40L及び40Rを容易に製造することができる。
以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
例えば、上述の各実施形態及び変形例においては、最脆弱部56L及び56R以外の部位におけるコネクティングロッド40L及び40Rの横断面形状の車両前後方向及び横方向の寸法は同一である。しかし、車両前後方向及び横方向の寸法は互いに異なっていてもよい。特に、車両前後方向の寸法が横方向の寸法よりも大きい場合には、上述の各実施形態及び変形例の場合よりも前後力に対するコネクティングロッドの強度を高くすることができる。
また、上述の各実施形態及び変形例においては、最脆弱部56L及び56Rの中心56CL及び56CRは、対応するタイヤ68L及び68Rのうち中心56CL及び56CRに最も近い部位の上縁68UL及び68URよりも上方に位置している。しかし、最脆弱部と前輪との間に十分な車両横方向の間隙があり、コネクティングロッドが座屈変形しても前輪と接触しない場合には、中心56CL及び56CRは対応するホイール部材66L及び66Rのうちそれらの中心に最も近い部位の上縁66UL及び66URよりも下方に位置していてもよい。
また、上述の第二の実施形態及び第六の変形例においては、それぞれ切欠き60及び62により実質的に円形の最脆弱部56Rが形成されている。しかし、切欠き(孔)により形成される最脆弱部の形状は、楕円、ひし形などのような円形以外の形状であってもよく、楕円、ひし形などの形状はコネクティングロッドの延在方向に長いことが好ましい。
また、上述の各実施形態及び変形例においては、アクチュエータ38は、その長手方向中央部に設けられた一対の枢軸48が一対のブラケット46によって支持されることにより、枢軸48の周りに揺動可能に支持されている。アクチュエータ38の出力回転軸は後方へ突出し、出力回転軸の先端に揺動部材36のボス部36Bが一体的に取り付けられている。しかし、車両傾斜装置18は、前後方向に延在する揺動軸線34の周りに揺動部材36を揺動させることによりコネクティングロッド40L及び40Rを逆相にて上下動させることができる限り、任意の構成を有していてよい。
例えば、揺動部材36のアーム部36AL及び36ARは、ボス部36Bから離れるにつれて高さが高くなるよう、V形をなしていている。しかし、アーム部36AL及び36ARは、互いに他に対し傾斜することなく一直線状をなし、車両10が標準状態にあるときには水平に延在するようになってもよく、ボス部36Bから離れるにつれて高さが低くなるよう、逆V形をなしていてもよい。
10…自動傾斜車両、12L,12R…前輪、16L,16R…車輪キャリア、18…車両傾斜装置、20…電子制御装置、24…車体、34…揺動軸線、36…揺動部材、38…傾斜アクチュエータ、40L,40R…コネクティングロッド、50…ショックアブソーバ、52…前輪サスペンション、56L,56R…最脆弱部、66L,66R…タイヤ

Claims (5)

  1. 横方向に隔置され対応する車輪キャリアにより回転可能に支持された一対の車輪と、車両の旋回時に車両を旋回内側へ傾斜させるよう構成された車両傾斜装置とを含む自動傾斜車両であって、前記車両傾斜装置は、前後方向に延在する揺動軸線の周りに揺動する揺動部材と、前記揺動軸線の周りに前記揺動部材を揺動させるアクチュエータと、前記揺動軸線に対し横方向両側において上端の枢着部にて前記揺動部材に枢着され且つ下端の枢着部にて対応する車輪キャリアに枢着された一対のコネクティングロッドと、を含む、自動傾斜車両において、
    前記コネクティングロッドは、予め設定された値以上の座屈荷重が作用すると、予め設定された領域において予め設定された方向へ前記コネクティングロッドを座屈変形させるよう構成された最脆弱部を有する、自動傾斜車両。
  2. 請求項1に記載の自動傾斜車両において、前記予め設定された方向は、車両の上方から見て車両の横方向外方である、自動傾斜車両。
  3. 請求項1又は2に記載の自動傾斜車両において、前記予め設定された値は、前記コネクティングロッドに圧縮荷重が作用する状況において、前記揺動部材及び前記アクチュエータの損壊よりも優先して前記最脆弱部にてコネクティングロッドを座屈変形させる値である、自動傾斜車両。
  4. 請求項1乃至3の何れか一つに記載の自動傾斜車両において、前記一対の車輪は、それぞれ前記車輪キャリアにより回転可能に支持されたホイール部材と、該ホイール部材の外周に装着されたタイヤとを含み、前記最脆弱部の中心は対応する前記ホイール部材のうち前記中心に最も近い部位の上縁よりも上方に位置している、自動傾斜車両。
  5. 請求項4に記載の自動傾斜車両において、前記最脆弱部の中心は対応する前記タイヤのうち前記中心に最も近い部位の上縁よりも上方に位置している、自動傾斜車両。

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