JP4021425B2 - ホイールアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は懸架装置を内蔵したホイールアッセンブリに関する。

一般の車両ホイール懸架装置について、特許文献１の図２６に示す駆動輪の場合を例にとって説明すると、車両の回転駆動系にはユニバーサルジョイント等で出力シャフトが連結され、この出力シャフトの先端にホイールのディスクが固定されている。そして、この出力シャフトを回転可能に支持する軸受部材が、ホイールより車体側に配置されたサスペンション要素とサスペンションアームを介して支持されている。
上記構成では、サスペンション要素とサスペンションアームを配置するスペースを必要とし、車両設計の自由度を制限したり、車両幅の増大，車室の狭小を招いていた。

そこで、本出願人は、特許文献１の図１，図２に示す懸架装置を開発した。詳述すると、この懸架装置は複数の短いサスペンション要素を備えている。ホイールのディスクとリムとが独立した部品からなり、ディスクは回転駆動系に連結され、その周縁に短い支持筒部を有している。この支持筒部の外周とリムの内周との間に、上記サスペンション要素が周方向にほぼ等間隔をなして配置されている。

上記構成によれば、ディスクの回転は、サスペンション要素を介してリムおよびリムに装着されたタイヤに伝達される。また、路面凹凸によりタイヤが衝撃を受けた時には、これらサスペンション要素のうち特に起立状態にあるサスペンション要素の流体ダンパが働いて衝撃を吸収する。サスペンション要素はリムの径方向内側に配置されているので、サスペンション要素のための配置スペースを省くことができる。
特開平２００２−３７０５０３号公報（図１，図２，図２６）

上記公報の図１，図２の懸架装置では、リムとディスクの支持筒部と間に短い寸法のサスペンション要素を多数配置しており、そのうちの一部のサスペンション要素でしか上下方向の衝撃,振動を緩和,吸収することができず、効率良い緩和、吸収機能を発揮できない欠点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨は、
（イ）リムと、リムの車両の反対側の周縁部に設けられたディスクとを有し、リムの幅方向中間部に径方向内方向に突出する環状の係止部を設けてなるホイールと、
（ロ）車体側に設けられ上記リムの径方向内側まで延びる第１支持部材と、
（ハ）上記リムの径方向内側において上記ホイールのディスクにホイールの中心軸線を中心にして回転可能に連結された第２支持部材と、
（ニ）上記リムの径方向内側において上記第１支持部材と第２支持部材との間にほぼ起立状態で配置され、上下方向の振動や衝撃を吸収するサスペンション要素と、
（ホ）車体側に支持されて上記リムの車体側の周縁部の径方向内側に配置された回転部材と、
（ヘ）上記リムの内周と上記回転部材の外周との間に配置されたバネ機構と、
（ト）上記リムの径方向内側において、上記回転部材と上記リムとの間に配置されたフラットベアリングとを備え、
上記フラットベアリングは、上記リムの内周に固定される外輪と、上記回転部材の外周に固定される内輪と、外輪に形成された径方向内方向に突出する受板部と内輪に形成された径方向外方向に突出する受板部との間に介在されたボールとを有し、これにより、上記ホイールが回転部材に対してホイールの中心軸線と直交する面上を相対変位するのを許容し当該中心軸線方向の相対変位を禁じており、
上記フラットベアリングの外輪が上記リムの係止部の側面に当たっていることを特徴とするホイールアッセンブリにある。

上記構成によれば、サスペンション要素がホイールに内蔵されているため、ホイールの外のサスペンション要素の配置スペースを省略できる。常時起立状態にあるサスペンション要素により、路面の凹凸に起因する上下方向の振動や衝撃を効率良く緩和,吸収することができる。バネ機構により、上下方向，前後方向（車両の前後方向、以下同じ）の衝撃の吸収，緩和を行なうことができる。

さらに、フラットベアリングにより、ホイールがホイールの中心軸線と直交する面上を回転部材に対して相対変位するのを許容し当該中心軸線方向の相対変位を禁じるため、ホイールの回転を安定して行なうことができる。また、フラットベアリングをリムに固定する際に、フラットベアリングの外輪をリムの環状の係止部に当てて固定するので、フラットベアリングの位置決めが容易であり固定作業も簡単である。

好ましくは、上記リムの係止部が、リムと一体をなす小径のリムドロップである。これによれば、リムドロップを係止部として利用するので、構成を簡略化することができる。

好ましくは、上記フラットベアリングの外輪と内輪には互いに接するシール板が固定されており、外輪側のシール板と上記リムドロップとの間に形成された環状の窪みには、充填材が充填されている。これによれば、上記窪みに塵埃や泥等が溜まるのを防止することができる。

好ましくは、上記バネ機構は、上記リムの内周に固定された外側バネ受リングと上記回転部材の外周に固定された内側バネ受リングとを有し、上記外側バネ受リングの内周に径方向内方向に突出する複数の第１バネ受部が形成され、上記内側バネ受リングの外周に径方向,外方向に突出する複数の第２バネ受部が形成され、第１,第２バネ受部間にバネ要素が介在されており、上記フラットベアリングの外輪は、上記係止部と上記外側バネ受リングとの間に挟まれて、上記リムに固定されている。これによれば、フラットベアリングの外輪がホイールからの横力を確実に受け止めて内輪へと伝達することができる。

好ましくは、上記回転部材は、支持筒部と、この支持筒部と直交する段差面を有し、上記フラットベアリングの内輪はこの段差面に当たるようにして支持筒部に固定されている。これによれば、フラットベアリングの内輪の位置決めが容易であり固定作業も簡単である。

本発明によれば、サスペンション要素の配置スペースを省略できるとともに、サスペンション要素により路面の凹凸に起因する上下方向の振動や衝撃を効率良く緩和,吸収することができる。また、バネ機構により、上下方向，前後方向（車両の前後方向、以下同じ）の衝撃の吸収，緩和を行なうことができる。さらに、フラットベアリングにより、ホイールの回転を安定して行なうことができる。また、フラットベアリングをリムに固定する際に、フラットベアリングの外輪をリムの環状の係止部に当てて固定するので、フラットベアリングの位置決めが容易であり固定作業も簡単である。

以下、本発明の一実施形態をなす従動輪としての車両用ホイールアッセンブリについて、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、ホイールアッセンブリは、ホイール１０とホイール１０に内蔵された懸架装置Ｓを備えている。懸架装置Ｓは、回転部材２０と、バネ機構３０と、フラットベアリング４０（横力支持機構またはスラスト荷重支持機構）と、第１支持部材５０と、第２支持部材６０と、サスペンション要素７０と、アタッチメント８０とを備えている。

ホイール１０は、タイヤ（図示しない）を外周に装着するリム１１と、このリム１１の車体と反対側の周縁部に固定されたディスク１２とを有している。リム１１は、タイヤのビードを支持する一対のビードシート１１ａと、各ビードシート１１ａの外縁側に形成されたフランジ部１１ｂと、一対のビードシート１１ａ間に形成されたリムドロップ１１ｃとを有している。リムドロップ１１ｃはタイヤ装着のために形成された小径部である。本実施形態では、リムドロップ１１ｃはリム１１の幅の中央より車体の反対側に偏って位置している。

上記ディスク１２は中央に作業穴１２ａを有し、その周囲に飾り穴１２ｂを有している。この作業穴１２ａの周縁には車体側に突出する短い支持筒部１２ｃが形成されている。

上記回転部材２０は、上記リム１１の車体側の周縁部の径方向内側に配置されている。回転部材２０は、上記ディスク１２と平行をなして離間対向するとともに中央に穴２１ａを有するディスク部２１と、このディスク部２１の外周縁から軸方向に車体に向かって突出する短い支持筒部２２と、ディスク部２１から軸方向に車体と反対側に突出する短い支持筒部２３とを有している。なお、支持筒部２３は支持筒部２２より小径をなしている。

上記回動部材２０はアタッチメント８０を介して車両のブレーキドラム１００に固定されている。アタッチメント８０は、板状の第１取付リング８１と、これより径の大きい第２取付リング８２と、両リング８１,８２間に掛け渡された複数の脚部８３とを有している。上記第１取付リング８１のねじ穴８１ａに上記回動部材２０のディスク部２１の内周縁近傍部を貫通するボルト２５をねじ込むことにより、回動部材２０とアタッチメント８０が連結されている。他方、ブレーキドラム１００からはボルト１０１が突設されて第２取付リング８２の貫通穴８２ａを貫通しており、このボルト１０１にナット８５を螺合して締め付けることにより、回動部材２０がアタッチメント８０を介してブレーキドラム１００に固定されている。

上記ホイール１０のリム１１の車体側周縁部の内周と回転部材２０の支持筒部２２の外周との間には、上記バネ機構３０が配置されている。
図１，図２に示すように、バネ機構３０は、外側バネ受リング３１と、内側バネ受リング３２と、同一規格の１０個（複数個）の圧縮コイルバネ３５（バネ要素）とを有している。外側バネ受リング３１は、リム１１の内周面に溶接固定され（溶接部を図１,図４において符号３１ｘで示す）、径方向，内方向に山形をなして突出する５つ（複数）のバネ受部３１ａ（第１バネ受部）を有している。これらバネ受部３１ａは周方向に等間隔で配置されている。バネ受部３１ａの周方向の両面には、座金３３（バネ受座）が固定されている。また、内側バネ受リング３２は、回転部材２０の支持筒部２２の外周面に溶接固定され（溶接部を符号３２ｘで示す）、径方向，外方向に山形をなして突出する５つ（複数）のバネ受部３２ａ（第２バネ受部）を有している。これらバネ受部３２ａも周方向に等間隔で配置されている。各バネ受部３２ａは、隣接する２つのバネ受部３１ａ間に配置されている。バネ受部３２ａの周方向の両面には、座金３４が固定されている。上記圧縮コイルバネ３５は、上記リム１１側のバネ受部３１ａの座金３３と、回転部材２０側のバネ受部３２ａの座金３４との間に介在されている。合計１０個のコイルバネ３５はホイール１０の中心軸線を中心とする星形の各辺（図２において一点鎖線で示す）に配置されている。

上記バネ受部３１ａ,３２ａの頂端部（径方向の端部）には、ブラケット３６を介してゴム（弾性材料）からなるストッパ３７が取り付けられている。図４に最も良く示すように、ブラケット３６は、ホイール１０の中心軸線方向に延びてバネ受部３１ａ,３２ａの頂端部の平坦面に当接される支持片３６ａと、この支持片３６ａの一端から直角に曲げられた固定片３６ｂとを有している。固定片３６ｂはバネ受部３１ａ,３２ａの車体側の側面にボルト３８で固定されている。上記ストッパ３７はホイール１０の中心軸線方向に延びて支持片３６ａに取り付けられている。外側バネ受リング３１に取り付けられた合計５個のストッパ３７は、内側バネ受リング３２のバネ受部３２ａ間において、内側バネ受リング３２の外周面（回転部材２０の支持筒部２２の外周面）と対峙している。同様に、内側バネ受リング３２に取り付けられた合計５個のストッパ３７は、外側バネ受リング３１のバネ受部３１ａ間において、外側バネ受リング３１の内周面（リム１１の内周面）と対峙している。

上記フラットベアリング４０は、円盤状にユニット化されていてバネ機構３０とリムドロップ１１ｃ（係止部）との間に配置されている。フラットベアリング４０は、一対の同形状の外輪半体４１ｘをボルト,ナットで連結してなる外輪４１と、同様に一対の同形状の内輪半体４２ｘを連結してなる内輪４２とを有している。各外輪半体４１ｘには、径方向内方向に山形の輪郭をなして突出する複数例えば５つの受板部４１ａが、周方向に等間隔で形成されている。車体側の外輪半体４１ｘの受板部４１ａと車体と反対側の外輪半体４１ｘの受板部４１ａの位相は異なっており、一方の外輪半体４１ｘの受板部４１ａが他方の外輪半体４１ｘの隣接する２つの受板部４１ａの中央に位置するように、外輪半体４１ｘ同士が固定されている。

各内輪半体４２ｘには、径方向外方向に山形の輪郭をなして突出する受板部４２ａが、外輪半体４１ｘの受板部４１ａと同数だけ、周方向に等間隔をなして形成されている。車体側の内輪半体４２ｘの受板部４２ａと車体の反対側の内輪半体４２ｘの受板部４２ａの位相は異なっており、一方の内輪半体４２ｘの受板部４２ａが他方の内輪半体４２ｘの隣接する２つの受板部４２ａの中央に位置するように、内輪半体４２ｘ同士が固定されている。

車体側の外輪半体４１ｘ,内輪半体４２ｘの受板部４１ａ,４２ａと、車体の反対側の外輪半体４１ｘ,内輪半体４２ｘの受板部４１ａ,４２ａとの間には、板状の保持リング４３が配置されている。

図１の上部および図４に示すように、車体側の外輪半体４１ｘの受板部４１ａと車体の反対側の内輪半体４２ｘの受板部４２ａとが対峙しており、同様に図１の下部に示すように、車体の反対側の外輪半体４１ｘの受板部４１ａと車体側の内輪半体４２ｘの受板部４２ａとが対峙している。これら受板部４１a,４２ａの対峙面には受座４４が嵌め込まれており、これら受座４４間に鋼球からなるボール４５が介在されている。これらボール４５は、上記保持リング４３の穴に嵌め込まれた保持筒４６に転動可能に収容されている。

図４に示すように、車体の外輪４１と内輪４２には薄いシール板４７が固定されている。これらシール板４７は互いに相対移動可能に面接触している。同様に車体の反対側の外輪４１と内輪４２にもシール板４７が固定されている。これら４枚のシール板４７によりフラットベアリング４０の内部が遮蔽されている。

次に、図４を参照しながら、上記のユニット化されたフラットベアリング４０の支持構造について説明する。フラットベアリング４０の外輪４１の外周面はリム１１の内周面に接し、外輪４１の車体と反対側の側面がリムドロップ１１ｃの車体側の側面１１ｄ（段差面）に当たり、外輪４１の車体側の側面がバネ機構３０の外側バネ受リング３１に当たっている。これにより、外輪４１がリム１１に固定されている。

他方、フラットベアリング４０の一対の内輪４２の内周面は回動部材２０の支持筒部２３の外周面に接し、車体側の内輪４２の側面が回動部材２０のディスク部２１の車体と反対側の側面２１ｄ（段差面）に当接し、この状態で、内輪４２は支持筒部２３に溶接されている（溶接部を符号２３ｘで示す）。これにより、内輪４２が回動部材２０に固定されている。

外輪半体４１ｘの受板部４１ａは同じ側にある内輪半体４２の外周面から離れており、内輪半体の４２ｘの受板部４２ａも同じ側にある外輪半体４１ｘの内周面から離れているので、外輪４１と内輪４２は径方向に相対移動が可能である。また、同じ側にある外輪半体４１ｘ,内輪半体４２ｘの受板部４１ａ，４２ａが互いに周方向に離れているので、外輪４１と内輪４２は周方向の相対移動が可能である。その結果、ホイール１０はホイール１０の中心軸線と直交する垂直面上を回動部材２０に対して相対移動が可能である。しかし、外輪半体４１ｘの受板部４１ａと内輪半体４２ｘの受板部４２ａとの間にボール４５が介在されているため、外輪４１と内輪４２はホイール１０の中心軸線方向の相対移動を禁じられており、その結果、ホイール１０は回動部材２０に対する上記中心軸線方向の相対移動を禁じられている。換言すれば、ホイール１０からの横力（スラスト荷重）を回転部材２０で受け止めることができる。

上記リムドロップ１１ｃにおいて、上記側面１１ｄと円筒面からなる内周面との境部が傾斜しており、この境部と外輪４１に固定されたシール板４７との間には環状の窪み４８が形成されている。この環状の窪み４８には、シリコーンゴム等の充填材４９が充填されている。このように窪み４８を充填したことにより、泥や埃等が蓄積されるのを防止することができる。

図１に示すように、上記第１支持部材５０は、ホイール１０の中心軸線上を延びるシャフト５１と、ブラケット５２（第１ブラケット）とからなる。このシャフト５１は、回転部材２０を通り、車体と反対側の端部がリム１１の幅方向のほぼ中央に位置している。シャフト５１とアタッチメント８０の第１取付リング８１との間にはラジアルベアリング５３が介在されており、これにより回転部材２０がシャフト５１に回転可能に支持されている。シャフト５１の車体側の端面にはねじ穴５１ａが形成されており、このねじ穴５１ａに車体から延びる車軸１０５の先端ねじ部１０５ａが螺合されており、これによりシャフト５１が車軸１０５に固定されている。本実施形態では、車軸１０５もシャフト５１の一部となり、ひいては第１支持部材の一部となる。

上記シャフト５１の車体と反対側の端部には六角柱形状の係合突起５１ｂが形成されており、この係合突起５１ｂに上記ブラケット５２の下端部に形成された六角形状の係合穴５２ａが嵌っている。ボルト５５を係合突起５１ｂにねじ込み、ワッシャ５６を介してブラケット５２をシャフト５１の段差に押し付けることにより、ブラケット５２の下端部がシャフト５１の先端に回動不能に固定されている。上記シャフト５１の中間部には環状の他の段差が形成されており、この段差とブラケット５２との間には上記ラジアルベアリング５３と筒状スペーサ５９が介在されている。

他方、第２支持部材６０はブラケット６１（第２ブラケット）からなる。このブラケット６１はリング形状をなし、その内周と上記ディスク１２の支持筒部１２ｃ外周との間には、ラジアルベアリング６５が介在しており、これによりブラケット６１はディスク１２に、ホイール１０の中心軸線を中心にして回転可能に連結されている。

図１，図３に示すように、上記第１ブラケット５２と第２ブラケット６１との間には、２本の起立状態のサスペンション要素７０が掛けられている。詳述すると、ブラケット５２の幅広の上端部には車体の反対側に突出する円弧形状のボス部５２ｘ（受部）が形成されている。また、ブラケット６１の下側には車体の前後方向に離れた一対の脚部６１ａが形成されている。この脚部６１ａの下端には、車体側に突出するボス部６１ｘ（受部）が形成されている。２本のサスペンション要素７０は、その上端が上記第１ブラケット５２のボス部５２ｘの両端にそれぞれ連結され、その下端が上記第２ブラケット６１の一対のボス部６１ｘにそれぞれ回動可能に連結されており、上方に向かって互いの距離を狭めるように傾斜して連結されている。すなわち、２本のサスペンション要素７０は、垂直線に対して前後異なる方向に傾斜している。より詳しくは、前方のサスペンション要素７０は、垂直線に対して後方に傾斜しており、後方のサスペンション要素７０は前方に傾斜している。

上記サスペンション要素７０は、流体ダンパ７１（ダンパ，ショックアブソーバ）と、復帰バネとしての圧縮コイルバネ７６とからなる。流体ダンパ７１は、オイル等の流体を収容したシリンダ７２と、シリンダ７２内に軸方向移動可能に収容されオリフィスを有するピストン（図示しない）と、基端がピストンに固定され先端がシリンダ７２から突出して上方に延びるロッド７３とを有している。シリンダ７２の下端はラバーブッシュ７４を介して第２ブラケット６１のボス部６１ｘに回動可能に連結されており、ロッド７３の上端のヘッド部７３ａは、ラバーブッシュ７５を介して第１ブラケット５２のボス部５２ｘに回動可能に連結されている。ラバーブッシュ７４,７５は自動車の分野では周知の構造であるので詳述しない。

上記ロッド７３のヘッド部７３ａには、バネ受部材７７が当たっており、シリンダ７２の下部外周にはバネ受部材７８が固定されている。両バネ受部材７７，７８間には上記圧縮コイルバネ７６が介在されている。

次に、上記構成をなすホイールアッセンブリの組立工程について説明する。概略的に説明すると、図５に示すように第１サブアッセンブリＡ１と、図６に示す第２サブアッセンブリＡ２と、図７に示す第３サブアッセンブリＡ３を別工程で予め組み立てる。

まず、第１サブアッセンブリＡ１の組み立て工程について説明する。回転部材２０の支持筒部２３にユニット化されたフラットベアリング４０を圧入し、このフラットベアリング４０を回転部材２０のディスク部２１の側面２１ｄに当てた状態で、フラットベアリング４０の内輪４２を支持筒部２３に溶接する。次に、回転部材２０の支持筒部２２に内側バネ受リング３２を挿入し溶接する。なお、内側バネ受リング３２のバネ受部３２ａには座金３４が予め固定されている。回転部材２０へのフラットベアリング４０と内側バネ受リング３２の取り付けの順番は逆でもよい。

次に、上記回転部材２０にフラットベアリング４０と内側バネ受リング３２を組み付けた回転部材アッセンブリをリム１１に組み付ける。この際、フラットベアリング４０をリム１１の内周に圧入し、リムドロップ１１ｃの側面１１ｄに当てる。次に、外側バネ受リング３１をリム１１の内周に挿入してフラットベアリング４０の外輪４１に当てた状態で、外側バネ受リング３１をリム１１に溶接する。外側バネ受リング３１のバネ受部３１ａには座金３３が予め固定されている。この外側バネ受リング３１の組み付けに際しては、フラットベアリング４０の内輪４２および回転部材２０を基準位置で仮止めしておく。基準位置とは、内輪４２が外輪４１およびリム１１と同心をなし、内輪４２の受板部４２ａが外輪４１の受板部４１ａ間の中央（周方向ストロークの中央）にある時の位置を言う。内輪４２および回転部材２０が基準位置にある状態で、上記外側バネ受リング３１のバネ受部３１ａが内側バネ受リング３２のバネ受部３２ａ間の中央に位置するように外側バネ受リング３１を位置決めしてリム１１に固定する。

次に、バネ受リング３１,３２のバネ受部３１a,３２ａ間に圧縮コイルバネ３５をセットする。このようにして、リム１１,回転部材２０,フラットベアリング４０,バネ機構３０からなる第１サブアッセンブリＡ１が完成する。

第２サブアッセンブリＡ２は、次のようにして組み立てられる。まず、第２ブラケット６１にラジアルベアリング６５を圧入する。次に、第２ブラケット６１に取付られたラジアルベアリング６５をディスク１２の支持筒部１２ｃに圧入する。これにより、第２ブラケット６１がラジアルベアリング６５を介してディスク１２に組み付けられる。

次に、ボルト９１を第２ブラケット６１にねじ込み、ボルト９２を第１ブラケット５２にねじ込む。次に、サスペンション要素７０のラバーブッシュ７４,７５を上記ボルト９１，９２にセットし、ナット９３，９４で締め付け固定する。このようにして、ディスク１２,サスペンション要素７０,第１,第２のブラケット５２,６１からなる第２サブアッセンブリＡ２が完成する。

第３サブアッセンブリＡ３は次のようにして組み立てられる。シャフト５１にベアリング５３を圧入する。次に、シャフト５１に取り付けられたベアリング５３をアタッチメント８０の第１取付リング８１に圧入する。これによりシャフト５１とアタッチメント８０がベアリング５３を介して相対回転可能に連結され、第３サブアッセンブリＡ３が完成する。

上記３つのサブアッセンブリＡ１〜Ａ３から、上述したホイールアッセンブリが組み立てられる。最初に、ディスク１２をリム１１の周縁にボルト９０で固定することにより、サブアッセンブリＡ１，Ａ２同士が組みつけられる。

次に、スペーサ５９をシャフト５１にセットした後で、アタッチメント８０の第１取付リング８１を回動部材２０のディスク部２１に当ててボルト２５で固定する。これにより、サブアッセンブリＡ３がサブアセンブリＡ１，Ａ２に組みつけられ、ホイールアッセンブリがほぼ完成する。ただし、シャフト５１の係合突起５１ｂと第１ブラケット５２の係合穴５２ａは係合されておらず、第１ブラケット５２は図１において紙面と直交する方向にシャフト５１から外れている。なお、この第１ブラケット５２はラバーブッシュ７４,７５を弾性変形ることにより、このようなオフセット位置にすることができる。

次に、上記ホイールアッセンブリの車体への組み付け工程について説明する。まず、ホイール１０のリム１１にタイヤ（図示しない）を組み付ける。次に、ブレーキドラム１００のボルト１０１をアタッチメント８０の第２取付リング８２の貫通穴８２ａに貫通させ、このボルト１０１にナット８５を緩く螺合させることにより、ホイールアッセンブリを車両に仮装着する。次に、シャフト５１の係合突起５１ｂを工具で掴みながらシャフト５１を回すことにより、シャフト５１のねじ穴５１ａと車軸１０５のねじ部１０５ａの螺合を進める。この際、一対のサスペンション要素７０が図３に示すように、等しい角度で傾斜して起立状態となるようにホイールアッセンブリの姿勢を維持しながら、シャフト５１に締め付けトルクを付与する。

次に、第１ブラケット５２とシャフト５１を係合する。すなわち、第１ブラケット５２の下端部をラバーブッシュ７４，７５の弾性力に抗して車体の反対側に変位させながら、係合穴５２ａを係合突起５１ｂに位置合わせた後、ラバーブッシュ７４,７５の弾性復帰力により第１ブラケット５２の下端部を元に戻し係合穴５２ｂを係合突起５１ｂに嵌める。次に、ワッシャ５６を介してボルト５５で締め付けることにより、第１ブラケット５２をシャフト５１に固定する。次にナット８５を締め付けてアタッチメント８０をブレーキドラム１００に固定し、ホイールアッセンブリの車体への装着を完了する。

なお、上記組み付けに際して、予めサスペンション要素７０のバネ受部材７７,７８を近づけた状態でワイヤで連結しておき、圧縮コイルバネ７６の弾性力を殺しておく、そして、上記ホイールアッセンブリの車体への装着後にこのワイヤを切断し除去する

次に、上記構成をなすホイールアッセンブリの作用について説明する。
上記ホイールアッセンブリでは、サスペンション要素７０およびこれに付属するバネ機構３０，フラットベアリング４０をリム１１の径方向内側に内蔵しており、外部にサスペンション要素７０のためのスペースを必要としない。

車両の重量は、第１支持部材５０，サスペンション要素７０の圧縮コイルバネ７６，第２支持部材６０，ディスク１２を介して、ホイール１０のリム１１に装着されたタイヤで支持される。

車両走行の際には、第１支持部材５０，第２支持部材６０、サスペンション要素７０は回転せず、サスペンション要素７０の起立姿勢は変わらない。ホイール１０と第２支持部材６０との間のラジアルベアリング６５により、ホイール１０の回転を許容する。この際、回転部材２０はシャフト５１に回転可能に支持されているので、回転部材２０とブレーキドラム１００もホイール１０に追随して回転する。

車両が凹凸のある路面を走行する際には、タイヤを介してホイール１０に上下方向，前後の衝撃荷重が加わる。この際、フラットベアリング４０は、シャフト５１，回転部材２０に対するホイール１０の上下方向，前後方向の相対変位を許容する。上下方向の衝撃荷重はラジアルベアリング６５，第２支持部材６０を介してサスペンション要素７０の圧縮コイルバネ７６及び流体ダンパ７１で吸収され、第１支持部材５０を経て車体に伝達される衝撃，振動を大幅に緩和することができる。また、サスペンション要素７０は前後方向に傾斜しているので、前後方向の衝撃，振動も吸収し緩和することができる。

また、回転部材２０とホイール１０との間にはバネ機構３０が介在されており、バネ機構３０の１０個のコイルバネ３５の軸がそれぞれ上下方向，前後方向，傾斜方向に配置されているので、ホイール１０から回転部材２０への上下方向、前後方向の衝撃、振動も吸収，緩和することができる。

ブレーキが作動した時には、車軸１０５に対してブレーキドラム１００の回転が禁じられ、これにより、ブレーキドラム１００の制動トルクがアタッチメント８０,回転部材２０,バネ機構３０を介してホイール１０に伝達され、車両を停止させることができる。

ホイール１０の回転部材２０,シャフト５１に対する過度の径方向移動は、上記バネ機構３０のストッパ３６により制限される。すなわち、外側バネ受リング３１に設けられたストッパ３７が内側バネ受リング３２の外周（回転部材２０の外周側）に当たり、内側バネ受リング３２に設けられたストッパ３７が外側バネ受リング３１の内周（リム１１の内周側）に当たることにより、ホイール１０の径方向ストロークが制限されるのである。そして、サスペンション要素７０,フラットベアリング４０の干渉を防止することができる。ストッパ３７がバネ受リング３１,３２に当たった時の衝撃は、ストッパ３７が弾性部材からなるので吸収することができる。

上記フラットベアリング４０の干渉を防止するためには、上記ストッパ３７により制限されたホイール１０の径方向ストロークを、フラットベアリング４０の本来の径方向ストロークより小さくする必要がある。なお、フラットベアリング４０の本来の径方向ストロークとは、本実施形態では、保持筒４６が受板部４１ａ，４２ａに形成された凹部４１ｒ,４２ｒの周縁に当たることにより制限される外輪４１の内輪４２に対する径方向ストロークを意味する。

なお、ホイールアッセンブリは車両への装着前に所定速度で回転させて動的バランスをチェックする必要がある。この場合、重心が回転中心からずれていると、その遠心力が働く。この遠心力Ｆは下記式で表すことができる。
Ｆ＝（Ｖ×Ｓ／Ｒ）^２×（Ｍ／Ｓ） …（１）
ここで、Ｖはホイールアッセンブリの周速度、Ｒはホイールアッセンブリの半径、Ｓはずれ量、Ｍはホイールアッセンブリの質量である。上記式において（Ｖ×Ｓ／Ｒ）は重心位置の周速度である。
上記遠心力Ｆによりバネ機構３０の圧縮コイルバネ３５が弾性変形すると、重心のずれ量がさらに増大することになる。そこで、バネ機構３０による戻し力Ｋ・Ｓ（ただしＫはバネ機構３０全体のバネ定数である）を、下記式のように遠心力より大きくする必要がある。
Ｋ・Ｓ＞Ｆ … （２）
上記式（１）,（２）から下記式が導き出される。
Ｋ＞（Ｖ×Ｒ）^２×Ｍ
バネ機構３０のバネ定数を上記式のように設定することにより、動的バランス試験において重心のずれ量を正確に測定でき、また車両走行も安定して行なえる。

本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様が可能である。例えば、ホイールアッセンブリを駆動輪として用いることもできる。この場合は、回転部材２０はエンジンやモータ等の駆動源からの伝達系の末端に連結され、駆動トルクがバネ機構３０を介してホイールに伝達される。モータを用いる場合には、その出力シャフトに固定されるロータを回転部材として提供してもよい。
ブレーキドラムの一部がリムの径方向,内側に入り込んで回転部材として提供されるようにしてもよい。この場合、車体に固定されてブレーキドラムを貫通する車軸が、第１支持部材のシャフトとして提供される。
上記実施形態では、ドロップを有するリムを用いたが、リムをほぼ円筒形状にしてタイヤを横装填し、このタイヤ装填の後にリムと別体をなすフランジを取り付けるようにしてもよい。この場合、リムの内周側に環状の突起を形成して、フラットベアリングのための係止部としてもよい。

上記実施形態では、上下方向の衝撃,振動のみならず前後方向の衝撃,振動を吸収するように２本の傾斜したサスペンション要素を用いたが、垂直をなす１本のサスペンション要素を用いてもよい。

本発明の一実施形態に係わるホイールアッセンブリの縦断面図である。 同ホイールアッセンブリを図１において左方向から見た図である。 同ホイールのサスペンション要素およびこのサスペンション要素を支持するための第１,第２支持部材を図１において右方向から見た図である。 同ホイールアッセンブリの上部の拡大縦断面図である。 同ホイールアッセンブリの一部をなす第１サブアッセンブリの縦断面図である。 同ホイールアッセンブリの一部をなす第２サブアッセンブリの縦断面図である。 同ホイールアッセンブリの一部をなす第３サブアッセンブリの縦断面図である。

符号の説明

１０ ホイール
１１ リム
１１ｃ リムドロップ（係止部）
１１ｄ 側面
１２ ディスク
２０ 回転部材
２１ ディスク部の側面（段差面）
２２ 支持筒部
３０ バネ機構
３１ 外側バネ受リング
３２ 内側バネ受リング
３１ａ，３２ａ バネ受部
３５ 圧縮コイルバネ（バネ要素）
４０ フラットベアリング
４１ 外輪
４２ 内輪
４１ａ,４２ａ 受板部
４５ ボール
５０ 第１支持部材
５１ シャフト
５２ 第１ブラケット
６０ 第２支持部材
６１ 第２ブラケット
７０ サスペンション要素
７１ 流体ダンパ（ダンパ，ショックアブソーバ）
７６ 圧縮コイルバネ（復帰バネ）

Claims (5)

1. （イ）リムと、リムの車両の反対側の周縁部に設けられたディスクとを有し、リムの幅方向中間部に径方向内方向に突出する環状の係止部を設けてなるホイールと、
   （ロ）車体側に設けられ上記リムの径方向内側まで延びる第１支持部材と、
   （ハ）上記リムの径方向内側において上記ホイールのディスクにホイールの中心軸線を中心にして回転可能に連結された第２支持部材と、
   （ニ）上記リムの径方向内側において上記第１支持部材と第２支持部材との間にほぼ起立状態で配置され、上下方向の振動や衝撃を吸収するサスペンション要素と、
   （ホ）車体側に支持されて上記リムの車体側の周縁部の径方向内側に配置された回転部材と、
   （ヘ）上記リムの内周と上記回転部材の外周との間に配置されたバネ機構と、
   （ト）上記リムの径方向内側において、上記回転部材と上記リムとの間に配置されたフラットベアリングとを備え、
   上記フラットベアリングは、上記リムの内周に固定される外輪と、上記回転部材の外周に固定される内輪と、外輪に形成された径方向内方向に突出する受板部と内輪に形成された径方向外方向に突出する受板部との間に介在されたボールとを有し、これにより、上記ホイールが回転部材に対してホイールの中心軸線と直交する面上を相対変位するのを許容し当該中心軸線方向の相対変位を禁じており、
   上記フラットベアリングの外輪が上記リムの係止部の側面に当たっていることを特徴とするホイールアッセンブリ。
2. 上記リムの係止部が、リムと一体をなす小径のリムドロップであることを特徴とする請求項１に記載のホイールアッセンブリ。
3. 上記フラットベアリングの外輪と内輪には互いに接するシール板が固定されており、外輪側のシール板と上記リムドロップとの間に形成された環状の窪みには、充填材が充填されていることを特徴とする請求項２に記載のホイールアッセンブリ。
4. 上記バネ機構は、上記リムの内周に固定された外側バネ受リングと上記回転部材の外周に固定された内側バネ受リングとを有し、上記外側バネ受リングの内周に径方向内方向に突出する複数の第１バネ受部が形成され、上記内側バネ受リングの外周に径方向,外方向に突出する複数の第２バネ受部が形成され、第１,第２バネ受部間にバネ要素が介在されており、
   上記フラットベアリングの外輪は、上記係止部と上記外側バネ受リングとの間に挟まれて、上記リムに固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のホイールアッセンブリ。
5. 上記回転部材は、支持筒部と、この支持筒部と直交する段差面を有し、上記フラットベアリングの内輪はこの段差面に当たるようにして支持筒部に固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のホイールアッセンブリ。

Images