JP2020505266A - 車両サスペンションシステム - Google Patents

Abstract

車両シャーシ部（４）とサスペンション手段を通じて接続される操舵ナックル（１）を備える車両サスペンションシステムにおいて、本サスペンションシステムは、第１の位置と第２の位置との間でのアーチ形経路に沿った車両シャーシ部（４）に対する操舵ナックル（１）の移動を可能にするように構成されているガイド手段と、第１の位置と第２の位置との間の操舵ナックル（１）の移動をもたらすように構成されている駆動手段とを備え、ガイド手段は、第１の位置と第２の位置との間での移動の際に車両シャーシ部（４）に対する操舵ナックル（１）の選択された角度方向をもたらすように適合されていることを特徴とする車両サスペンションシステム。

Description

本発明は可変輪距を有する車両に関する。

異なる環境での車両の使用や、異なる速度での車両空力特性の調節や、異なる走行条件での車両安定性の調節を容易にすることによって車両の機能を強化するのに可変輪距アクスルが用いられている。

たとえば、米国特許第６９０２０２２号には転換フロントエンドおよび可変輪距幅を有するトラクタが示されている。トラクタは、操舵可能で交換可能な前輪アセンブリと調節可能なリア輪距幅とを有する。取り外し可能な前輪アセンブリによって単輪前輪アセンブリと２輪前輪アセンブリとの容易な転換が可能になる。交換可能な前輪アセンブリと組み合わせて、調節可能な後輪輪距幅によってトラクタの旋回半径の変更が可能になる。本構成は、旋回半径がリア輪距の幅によって調節可能である、広い旋回半径の大型重量車両を明確に対象としている。

一方、ＰＣＴ出願Ｗ０９９５０１２８号には、前輪または後輪が接続される各側に平行四辺形リンクを有することで、調整式の車輪の変位を可能にする短くて細い自動車が示されている。車両が前輪を通じて操舵され、また、前輪がその変位の程度にかかわりなく操舵されるのを可能にするように操舵機構が構成されるが、収縮位置で旋回の範囲が制限される。後輪は操舵不能である。

米国特許出願第２００６０１７０１７１号には、傾斜可能なシャーシと、上記シャーシを傾斜させるために前輪の回転軸と交差して移動するように適合されている前輪とを有する車両が示されている。前輪は、高速時に傾斜するのを可能にするように、低速用の広い輪距と高速用の狭い輪距とに設定されるように構成されている可変輪距幅を有する。後輪は操舵不能であり、ホイールベースは前輪の増加した輪距幅の分だけ減少する。

たとえば特許文献ＦＲ１５０４７５３、ＥＰ１５３３２１４、ＵＳ２７８８８５８から、可変輪距幅を有する前輪と１つの後輪とを有し、すべての車輪が操舵可能であることが可能である産業用トラクタも知られている。しかし、前輪を旋回させ後輪を旋回させるのに別々の操舵手段が用いられている。さらに、車輪の操舵が前輪の輪距幅に応じていない。ホイールベースは一定であるか、前輪の増加した輪距幅の分だけ減少する。

フランス特許出願第２８４４２４５Ａ１号には、前輪と後輪との両方の、調節可能な輪距幅を用い、すべての車輪がその輪距幅にかかわりなく独立して旋回可能である車両が示されている。

欧州特許第１０６６１９１Ｂ１号には、前輪の調節可能な輪距幅を用いるが、前輪がその輪距幅にかかわりなく旋回可能である可変輪距車両が示されている。後輪は旋回不能である。前輪が狭い輪距になっているとき、前輪を旋回させることによって車両が操舵され、後輪は常に旋回不能である。このために、シャーシの前部で前輪を旋回させるための余計なスペースを提供することが必要である。

上記の車両のいくつかの欠点は、輪距幅の変更が専用のコストの高い液圧または電気手段を用いてもたらされるということである。この結果、車両の大きいかさばり、高い製造コストおよび相当な複雑さが生じる。

本発明の目的は、コスト効率に優れた手段を利用して容易で安全な輪距幅変更を可能にする、可変輪距幅を用いる代替の車両サスペンションシステムを提供することである。具体的には、本発明の目的は、輪距幅を変更する際に車輪が車両シャーシに対して選択された向きを維持することを可能にするサスペンションを提供することである。本発明の別の目的は、サスペンションが収縮構成と伸長構成との間から移行する際にトー角の調節を可能にするサスペンションを提供することである。最後に、本発明は、荷重分布の変化に起因し、一方で収縮構成と伸長構成との間でのホイールベース寸法変化によって引き起こされる有効車輪サスペンション荷重の変化を打ち消す手段を提供することを目的とする。

車両シャーシ部とサスペンション手段を通じて接続される操舵ナックルを備える車両サスペンションシステムであって、本サスペンションシステムは、第１の位置と第２の位置との間でのアーチ形経路に沿った車両シャーシ部に対する操舵ナックルの移動を可能にするように構成されているガイド手段と、第１の位置と第２の位置との間の操舵ナックルの移動をもたらすように構成されている駆動手段とを備え、ガイド手段は、第１の位置と第２の位置との間での移動の際に車両シャーシ部に対する操舵ナックルの選択された角度方向をもたらすように適合されている、車両サスペンションシステムが開示されている。

車両サスペンションシステムは、操舵ナックルの第１の位置と第２の位置との間で車両安定性の変化を補償するように構成されている安定性補償手段を備えてもよい。

ガイド手段は、少なくとも１つの制御アームであって、第１の接続箇所で操舵ナックルに対して回転可能にこの少なくとも１つの制御アームの第１の末端を用いて接続され、ヨークで旋回可能にこの少なくとも１つの制御アームの第２の末端を用いて取り付けられ、ヨークは軸Ｚ２のまわりをさらに回転可能であり、第１の接続箇所は垂直車両軸Ｚに平行な軸上に位置する、少なくとも１つの制御アームと、第２の接続箇所で操舵ナックルに回転可能に接続され、第３の接続箇所で車両シャーシ部に回転可能に接続されるリジッドアームであって、第２の接続箇所は距離Ａだけ軸Ｚ１から離れており、第３の接続箇所は距離Ｂだけ軸Ｚ２から離れており、距離ＡおよびＢは、第１の位置と第２の位置との間での移動の際に車両シャーシ部に対する操舵ナックルの選択された角度方向をもたらすように選択される、リジッドアームとを備えてもよい。

駆動手段は、ガイド手段が有する要素のうちの少なくとも１つを軸Ｚ２のまわりに双方向に回転させるように適合されている駆動アセンブリを備えてもよい。

駆動アセンブリはナット・ネジ・アセンブリを備えてもよい。

駆動アセンブリはレバーで作動してよい。

距離ＡおよびＢは一定であってもよい。

安定性補償手段は、操舵ナックルと連結される第１の端部と、第４の接続箇所で車両シャーシ部と接続される第２の端部とを有するショックアブソーバをさらに備えてもよく、第２の端部は長手方向車両軸Ｘに沿って第１の端部に対して変位する。

接続箇所は、ある制御方式で車両シャーシ部に対して移動可能であってもよい。

接続箇所は垂直車両軸Ｚに平行に移動可能であってもよい。

軸Ｚ２は垂直車両軸Ｚに平行であってもよい。

接続箇所は、ある制御方式で車両シャーシ部に対して移動可能であってもよい。

接続箇所は長手方向車両軸Ｘまたは横軸Ｙまたは垂直軸Ｚに平行に移動可能であってもよい。

本発明のさらなる詳細および特徴、本発明のさらなる詳細および特徴の性質および様々な効果が、以下の図面に示されている好ましい実施の形態の以下の詳細な説明からより明らかになる。

第１の実施の形態に係る車両サスペンションシステムを等角図に示す。

第１の実施の形態に係る車両サスペンションシステムを上面図に示す。

第１の実施の形態に係る車両サスペンションシステムを側面図に示す。

第１の実施の形態の修正例を示す。

第２の実施の形態に係る車両サスペンションシステムを等角図に示す。

サスペンションの広い構成と狭い構成との比較を示す。 サスペンションの広い構成と狭い構成との比較を示す。

駆動手段の例を示す。 駆動手段の例を示す。

第３の実施の形態に係る車両サスペンションシステムを等角図に示す。

図５の修正サスペンションシステムを示す。

上述されているようなサスペンションシステムは、特許ＥＰ２３８８１５３またはＥＰ２３８８１７９に示されているもののような可変輪距幅を用いる車両で用いることができる。車両が運転されるとき、前輪を広い軌跡に設定してもよく、前輪および／または後輪の旋回を制御するように構成されている操舵手段を通じて車両を制御することができる。このような「運転モード」によって優れた安定性が車両に提供される。車両シャーシに対する車輪のこの位置（したがって、車輪の操舵ナックルの位置）を第１の位置と称する場合がある。車両を狭いスペースに駐車するとき、前輪を狭い輪距に設定してもよく、後輪の旋回を制御するように構成されている操舵手段を通じて車両を制御することができる。このような「駐車モード」によって車両の狭い寸法と優れた操作能力とが提供される。したがって、車両を狭い駐車スペースに容易に駐車することができる。車両シャーシに対する車輪のこの位置（したがって、車輪の操舵ナックルの位置）を第２の位置と称する場合がある。より狭いフロント輪距幅の分だけホイールベースが短くなるとき、旋回半径が減少し、操作能力はさらに高められる。

説明全体にわたって、一般的な車両方向、すなわち、長手方向車両方向Ｘ、側方車両方向Ｙおよび垂直車両方向Ｚを、本技術において一般的な仕方で用いる。これらの方向は、図１に示されている座標系として示されており、発明の様々な特徴を説明するのに用いられる。これらの方向は、サスペンションシステムが設置されることが意図されている車両の方向を表す。したがって、上記サスペンションシステムは、車両シャーシに対して特定の向きに設置されるように設計される。

本発明に係る車両サスペンションシステムは、車両シャーシ部４とサスペンション手段を通じて接続される操舵ナックル１を備える。操舵ナックル１は、サスペンションシステムの残りと車輪１４との間の橋渡し的要素として用いられる。操舵ナックル１の任意の移動の結果、車輪１４の同様の移動が生じる。サスペンションシステムは、第１の位置と第２の位置との間でのアーチ形経路に沿った車両シャーシ部４に対する操舵ナックル１の移動を可能にするように構成されているガイド手段をさらに備える。サスペンションシステムは、第１の位置と第２の位置との間の操舵ナックル１の移動をもたらすように構成されている駆動手段をさらに備える。ガイド手段は、第１の位置と第２の位置との間の移動の際に車両シャーシ部４に対する操舵ナックル１の選択された角度方向をもたらすように適合されている。好ましくは、サスペンションシステムは、操舵ナックルの第１の位置と第２の位置との間で車両安定性の変化を補償するように構成されている安定性補償手段をさらに備える。

図１は第１の実施の形態に係る車両サスペンションシステムを等角図に示す。ガイド手段は、リジッドアーム９と協働する制御アーム２を備える。より具体的には、車両サスペンションシステムは、ヨーク３に旋回可能に取り付けられる少なくとも１つの制御アーム２を通じて車両シャーシ部４と接続される操舵ナックル１を備える。車両シャーシ部４は、車両シャーシの任意の部分であり、サスペンションシステムの取り付け箇所としての役割を果たす。好ましくは、車両シャーシ部４はシャーシの剛体部分、たとえば車両フレームである。操舵ナックル１は第１のボールジョイントによって制御アーム２と第１の接続箇所５で接続される。ヨーク３は制御アーム２と車両シャーシ部４との間の中間部材としての役割を果たす。好ましくは、第１の実施の形態で示されているように、サスペンションシステムは、それぞれのヨーク３を通じて操舵ナックル１を車両シャーシと接続し、かつ並行して動作する２つの制御アーム２を備える。ヨーク３は、当技術分野において知られている方式で、制御アーム２が車両シャーシ部４に対して旋回することを可能にする。また、ヨーク３は車両シャーシ部４に対して回転可能に取り付けられることで、ヨーク３は（したがって、制御アーム２も）車両シャーシ部４に対して軸Ｚ２のまわりを回転することができる。言い換えると、制御アーム２は車両シャーシ部４に対して２つの自由度を有する。操舵ナックル１は剛体部材９を通じて車両シャーシ部４とさらに接続されている。操舵ナックル１の垂直位置はショックアブソーバ１３を通じて制御される。ショックアブソーバ１３は、操舵ナックル１と連結される第１の端部１６と、第４の接続箇所１５で車両シャーシ部４と接続される第２の端部１７とを備える。車両シャーシ部４に対する接続箇所１５の位置は、車輪１４の垂直位置、またはショックアブソーバ１３のバネ要素にかかる荷重に影響する。接続箇所１５の位置は一定であってもよく、またサスペンションの収縮運動の際に車輪１４が車両の長手方向軸Ｘに沿って変位するのと同じ方向に、軸Ｚ２に対して変位してもよい。このような場合、サスペンションの収縮運動の際に、接続箇所１５と接続箇所５との距離は減少する。これにより、ホイールベースの関連する変化によって引き起こされる重量分布の変化によるショックアブソーバの長さの減少が補償され、したがって、収縮の際および収縮後に車両のシャーシの垂直位置を維持することが可能になる。

いくつかの実施の形態では、接続箇所１５の垂直位置と水平位置との両方が移動可能であってもよく、車両のシャーシに対する操舵ナックル１および車輪１４の適切な位置決めを実現し、かつ／またはショックアブソーバ１３のバネ要素にかかる荷重を制御するために、専用の制御手段によって制御されてもよい。このような垂直および／または水平位置の制御は、たとえば、第１の実施の形態に関連して、また、さらなる実施の形態に関連して図４に示すように、旋回可能アーム１８に作用する適切な制御手段を通じて実現することができる。

図２は第１の実施の形態に係る車両サスペンションシステムを上面図に示し、図３は第１の実施の形態に係る車両サスペンションシステムを側面図に示す。操舵ナックル１は、第２の接続箇所７で第２のボールジョイントによって剛体部材９と接続されている。操舵ナックル１が軸Ｚ１のまわりを回転することが可能になる。好ましくは、軸Ｚ１は垂直車両軸に平行である。第２の接続箇所７と軸Ｚ１とは距離Ａだけ互いから離れている。

剛体部材９は第３のボールジョイントによって第３の接続箇所８を通じて車両シャーシ部４に接続されている。第３の接続箇所８は、ある制御方式で回転軸Ｚ１に対して位置決めされてよく、その結果、第３の接続箇所８の位置は、制御アーム２とともにヨーク３が軸Ｚ１のまわりを回転する際に、車両シャーシに対する操舵ナックル１の角度位置を定める。したがって、操舵ナックル１に取り付けられた車輪１４の車両シャーシに対する角度方向を輪距幅が変化する際に制御することができる。

具体的には、接続箇所８の位置は一定であってもよく、接続箇所８と回転軸Ｚ２との間の距離Ｂが、接続箇所７と軸Ｚ１との間の距離Ａに等しくてもよい。このような実施の形態では、軸Ｚ２のまわりのヨーク３の回転と無関係に、車輪１４の角度方向は一定のままであることになる。

他の実施の形態では、車輪１４の角度方向と軸Ｚ２のまわりを回転するヨーク３の角度方向との間の所望の依存関係を実現するために、距離ＡおよびＢならびに接続箇所７および８の位置を様々な異なる方式で調節してもよい。具体的には、ヨーク３の任意の与えられた角度方向に対して回転軸Ｚ１のまわりの車輪１４の所望のトー角を確保するために、接続箇所８が長手方向車両軸Ｘおよび／または横軸Ｙおよび／または垂直軸Ｚに平行に移動可能であることが可能であり、これにより、車両が移動する際に、車輪の主水平軸Ｙ１のまわりを回転する車輪の側方反力によって軸Ｚ２のまわりのヨークの回転がサポートされる。言い換えると、可動接続箇所７および／または８によって、第１の位置と第２の位置との間で操舵ナックル１を移動させることと、第１の位置と第２の位置との間での移動の際に車両シャーシ部４に対する操舵ナックル１の選択された角度方向をもたらすこととの両方がさらに補助される。

本出願で言及されている任意のボールジョイントは、２つの平面内の動き／２つの軸のまわりの回転を可能にする任意のジョイント、好ましくは球形ジョイントとして理解されることになる。ハイムジョイント（ローズジョイント）を用いることもできる。

図５は第２の実施の形態に係る車両サスペンションシステムを等角図に示す。この例では、制御アーム２とヨーク３とが１つしかなく、サスペンションはマクファーソンストラットの形式で実施される。ただし、残りの要素は第１の実施の形態に類似しており、それに応じて動作する。この例では、第２の端部１７はヨーク３を通じて車両シャーシ部４と接続されている。第２の端部１７は、ヨーク３に直接接続することも、図１０に示されているようにアーム１８を通じて接続することもできる。

図６ａ、図６ｂは、サスペンションの広い構成（操舵ナックルの第１の位置）と狭い構成（操舵ナックルの第２の位置）との比較を示す。好ましくは、駆動手段は、ガイド手段が有する要素のうちの少なくとも１つを軸Ｚ２のまわりに双方向に回転させるように適合されている駆動アセンブリを備える。この実施の形態では、これはネジ１２に沿って移動するナット部１１である。好ましくは、ネジ１２またはナット部１１は電気モータによって駆動される。この駆動アセンブリは、ヨーク３に旋回可能に取り付けられている接続部材１０を引いたり押したりし、これにより、軸Ｚ２のまわりのヨーク３の回転がもたらされ、この結果、第１の位置と第２の位置との間の変更がもたらされる。

広い構成と狭い構成との間の変更は、車輪１４を直接駆動する電気駆動装置を用いて行なうこともできる。

図７および図８は駆動手段のさらなる例を示す。

図７では、駆動アセンブリはレバーで作動する。対称的に配置された２つのコネクタを接続する要素２０が傾斜レバー２１の回転によって車両の前または後に変位する。傾斜レバー２１はその第１の末端によって要素２０に取り付けられている。傾斜レバー２１は固定回転軸のまわりを回転する。レバー２１の第２の末端に取り付けられているバー２２の動きによってレバー２１の回転がもたらされる。

図８では、駆動アセンブリは、可動要素に直接取り付けられている電気モータ２３によって作動させられるナット・ネジ・アセンブリを備える。

図９は第３の実施の形態に係る車両サスペンションシステムを等角図に示す。この実施の形態では、サスペンションは、１つの制御アーム２（ウイッシュボーン）と、ウイッシュボーンに対して実質的に平行に位置するロッド２４とを利用する。このようなマルチリンクサスペンションは軽量であり、製造するのが容易である。これにより、制動中および加速中に所望の値の独立したスクラブ半径およびめざましいピッチ補償を得ることが可能になる。固定箇所間で長い距離を保ちつつ、車輪から生じる力を本体に伝達することができる。サスペンションの撓みに応じて、好ましいトー角およびキャンバ角を得ることも可能である。

図７〜図９に示されている実施の形態のいずれも、可動アーム１８および可動接続箇所１５なしで、すなわち、第１の実施の形態と同様に、固定接続箇所１５を用いて実施することもできることに留意するべきである。

Claims (9)

1. サスペンション手段を通じて車両シャーシ部と接続される操舵ナックルと、
   第１の位置と第２の位置との間のアーチ形経路に沿った、前記車両シャーシ部に対する前記操舵ナックルの移動を可能にするように構成されているガイド手段と、
   前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記操舵ナックルの前記移動をもたらすように構成されている駆動手段と、
   前記操舵ナックルの前記第１の位置と前記第２の位置との間で車両安定性の変化を補償するように構成されている安定性補償手段と
   を備え、
   前記ガイド手段は、
   少なくとも１つの制御アームであって、前記少なくとも１つの制御アームの第１の末端を用いて、第１の接続箇所で前記操舵ナックルに対して回転可能に接続され、かつ前記少なくとも１つの制御アームの第２の末端を用いてヨークに旋回可能に取り付けられ、前記ヨークは軸Ｚ２のまわりをさらに回転可能であり、前記第１の接続箇所は垂直車両軸Ｚに平行な軸Ｚ１上に位置する、少なくとも１つの制御アームと、
   第２の接続箇所で前記操舵ナックルに回転可能に接続され、かつ第３の接続箇所で前記車両シャーシ部に回転可能に接続されるリジッドアームであって、前記第２の接続箇所は距離Ａだけ前記軸Ｚ１から離れており、前記第３の接続箇所は距離Ｂだけ前記軸Ｚ２から離れており、前記距離Ａおよび前記距離Ｂは、前記第１の位置と前記第２の位置との間での前記移動の際に前記車両シャーシ部に対する前記操舵ナックルの選択された角度方向をもたらすように選択される、リジッドアームと
   を有し、
   前記安定性補償手段は、前記操舵ナックルと連結される第１の端部と、第４の接続箇所で前記車両シャーシ部と接続される第２の端部とを含むショックアブソーバをさらに有し、前記第２の端部は長手方向車両軸Ｘに沿って前記第１の端部に対して変位し、前記第４の接続箇所の位置は、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記操舵ナックルの位置の変化に関連する前記ショックアブソーバの長さの変化を補償する制御方式で前記車両シャーシ部に対して移動可能である、
   車両サスペンションシステム。
2. 前記駆動手段は、前記ガイド手段が有する要素のうちの少なくとも１つを前記軸Ｚ２のまわりに双方向に回転させるように適合されている駆動アセンブリを有する、請求項１に記載の車両サスペンションシステム。
3. 前記駆動アセンブリはナット・ネジ・アセンブリを有する、請求項２に記載の車両サスペンションシステム。
4. 前記駆動アセンブリはレバーで作動する、請求項２に記載の車両サスペンションシステム。
5. 前記距離Ａおよび前記距離Ｂは一定である、請求項１に記載の車両サスペンションシステム。
6. 前記第４の接続箇所は前記垂直車両軸Ｚに平行に移動可能である、請求項１に記載の車両サスペンションシステム。
7. 前記軸Ｚ２は垂直車両軸Ｚに平行である、請求項１に記載の車両サスペンションシステム。
8. 前記第３の接続箇所は、ある制御方式で前記車両シャーシ部に対して移動可能である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両サスペンションシステム。
9. 前記第３の接続箇所は前記長手方向車両軸Ｘまたは横軸Ｙまたは垂直軸Ｚに平行に移動可能である、請求項８に記載の車両サスペンションシステム。

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