JP4139309B2 - 自動車のブレーキ緩衝器と右左折バランス装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車のブレーキ緩衝器と右左折バランス装置に係り、特に運動量の転移を利用し、該運動量を暫時錘上に移動させることにより、自動車の乗り心地のよさと、安全性を高める装置に関わる。

従来の自動車はブレーキシステムにABS装置が設けられており、ブレーキ時に車輪が動かなくなることで滑るのを防ぎ、こうすることで車輪が地面を確実にグリップし、ハンドル制御が利かなくなることによる事故が防止されている。また、自動車走行における右左折時の安全性においては、変速機によって右左折の際の安全性が高められている。更に自動車走行時の快適さを求めるべく、シートの弾力性やシートベルトの改良などが加えられている。

しかし上述のような従来のブレーキシステムにおいては、電子タイプのものが採用されており、構造が複雑で価格が高いため、高級車にのみしか搭載されていないといった欠点がある。また公知のものでも既に乗り心地のよさが追求されてはいるものの、ブレーキをかけたときと右左折の際に生ずる遠心力による乗り心地の不快感、並びに車後部の滑りにおける対策は未だ解決されていない。
そこで上述の欠点に鑑み、ブレーキをかけた時と、右左折時の安全性と快適性を更に高めるべく、本発明の自動車のブレーキ緩衝器と右左折バランス装置を提供する。

ブレーキ緩衝器と右左折バランス装置とを設けるが、先ずブレーキをかけた際の運動量を暫時錘上に転移させることでブレーキをかけてから止まるまでの距離を縮めると同時に車両及び乗員の安全性及び快適さを確保するべく先自動車の車体上左右両側にそれぞれ設けるブレーキ緩衝器において、縦向きで車体上の前輪と後輪の中間部に設けられていることで後端板とガイド軸とリカバースプリングと緩衝スプリングと錘とを支持する支持フレームと、該錘とスプリングの位置を前後にのみ滑動するべくガイドするガイド軸と、該支持フレームの両端に設けられて該ガイド軸を支持する前端板と後端板と、該ガイド軸上にて滑動し、運動量を吸収する錘と、ブレーキ後に該錘を元の位置に戻す該リカバースプリングと、該リカバースプリングが元の位置に戻る際のクッション及び消音効果を提供する緩衝スプリングと、該支持フレームを車体上に固定する固定構造と、を設け、また右左折時の遠心力の運動量を暫時錘上に転移させることで前輪の遠心力による運動量を減少させて安全性を高める右左折バランス装置においては、横向きで車体の後方のトランク下部に設置されて左端板と右端板並びにガイド軸とリカバースプリングと錘とを支持する支持フレームと、該錘とスプリングの位置を左右にのみ滑動するべくガイドするガイド軸と、該支持フレームの両端に固定されて該ガイド軸を支持する左右端板と、該ガイド軸上で滑動して運動量を吸収する錘と、右左折が完成した後に該錘を元の位置に戻す一対のリカバースプリングと、該支持フレームを車体上に固定する固定構造と、を設ける。

本発明によると、コストを抑えつつ、車両にブレーキをかけた際および右左折した際の車両の安全性と乗員の快適さを更に高めることに成功した。

本発明の自動車のブレーキ緩衝及び右左折バランス装置において、まず実施例１として、図１に示すように、ブレーキ緩衝器１００は支持フレーム１０２を含み、該支持フレーム１０２の断面形状は円形あるいは楕円形、方形、長方形、または車体下部の空間の形状に合わせた空洞の筒状とし、錘１１４とスプリングなどが運動する際の衝撃を受けるに足るものとする。通常、ステンレスあるいはプレス鋼を材質としており、更に両端には固定構造としてボルトホール１０６が設けられ、ボルトで支持フレームが車体下部に固定されるようになっている。また、通常自動車には左右両側にそれぞれ緩衝器が設けられており、該支持フレーム１０２の両側は前端板１０４´及び後端板１０４が設けられており、該支持フレーム１０２上に固定され、ガイド軸１０８とガイド軸上の錘１１４とリカバースプリング１１０と緩衝スプリング１１２を支持する。
該リカバースプリング１１０はブレーキをかけた後、その位置エネルギーを放出して該錘１１４が元の位置に戻るようにするが、リカバースプリングは気圧式のものとしてもよい。該緩衝スプリング１２は、リカバースプリングが元の位置に戻る際の緩衝及び消音の効果を提供する。該緩衝スプリング１１２は弾力を具有するラバーなどで代用してもかまわない。またガイド軸１０８においては、該錘１１４の穿孔を通過し、該錘１１４が該ガイド軸１０８上で滑動できるようにしており、ブレーキをかけると、慣性の法則によって矢印方向１１６に向かって滑動する。
その質量をｍ、車のスピードをＶ1とすると、その運動量は
錘の運動量＝ｍＶ1 ・・・（式１）
となる。
このとき自動車がブレーキをかけて減速すると、車両本体の速度はＶ2に下がり、つまりＶ2＜Ｖ1となり、自動車本体の質量をＭとすると、該自動車の運動量の変化は
運動量の変化＝ＭＶ1−ＭＶ2＝Ｍ（Ｖ1−Ｖ2）・・・（式２）
となるが、錘についても同様の運動量の変化が働く。
さらに、この時の運動量の変化は運転者及び乗員にも働くが、ブレーキの作用は摩擦力よるため当初は効きが弱く、最後に減速して低速となって停止するときにその作用を強めて急停止させ、運転者及び乗員に衝撃力を感じさせるように働く。
本願発明において、錘をスプリングを介してこれらの運動方向に沿って緩衝させると、錘に生じた慣性モーメントの変化はリカバースプリングを介して車体側に伝えられるために、車体に対する作用は固定された場合に比較してその分和らげられ、車体全体の慣性モーメントは小さくなるために、効果的にブレーキ作用が働く。
更に減速する過程で錘はリカバースプリングを圧し、更に減速すると逆にその反発力により跳ね返るため、慣性モーメントは錘を加えた分大きくなり、更にスプリングによる反発力による反作用を加えた力が車体に働くが、既に減速した状態にある車体はこれらの負荷の下でブレーキ作用が低下しても危険はなく、むしろ低速状態から停止する際のブレーキ作用によるショックが緩和される。

図２に示すように、ブレーキをかけた後の瞬間の錘１１４の位置の透視図のとおり、該リカバースプリング１１０は圧縮されて位置エネルギーを貯え、該緩衝スプリング１１２はまだ元の位置にあるため、該錘１１４とつながった状態にない。該錘１１４が一旦最先端に到達すると、該リカバースプリング１１０は該錘１１４を元の位置に押し戻す。図２に示すように、該錘１１４が最先端に到達したとき、自動車はまだ前進しており、ブレーキ進行中の状態にあり、該リカバースプリング１１０が該錘１１４を元の位置に押し戻す動作により、弾力によって該錘１１４を後方の該後端板１０４にまではね返し、
その反作用として自動車を前方に向けて押すが、既にブレーキ作用により減速している自動車の車輪にスリップを生じさせること無く、むしろブレーキ作用が過度に働くことを抑制して自動車の速度をさらに低下させ、停止させる。
該錘１１４の形状は、支持フレームの断面形状と一致したものとし、円形や楕円形、方形や長方形など、支持フレームの外形に合わせたものや設置位置の形状に合わせたもののであればよい。また該錘１１４の重量は重ければ重いほど効果に優れ、自動車の大きさによって決められるものとし、体積を小さくするべく鉛製が最も望ましいが、汚染を減少させるべくステンレスや鉄製としてもよい。該リカバースプリング１１０及び緩衝スプリングは弾性を具有するラバーによるもの、または気圧式のものとしてもよく、該錘１１４を元の位置に回復させるものであれば、これに限られるものではない。

自動車のブレーキ緩衝器は自動車の車体の左右両側に一組ずつ設置されるものであり、第一実施例では該ブレーキ緩衝器は縦向き且つ水平に、前輪と後輪の間にて、自動車のドア下部に位置するボディー上の左右両側に一組ずつ設けている。またもう一つの実施例では、ブレーキ緩衝装置は縦向き且つ前方に１度から４度ほど傾けて、自動車のボディー上の左右両側に一組ずつ設置する。こうすることで該錘１１４の運動量が下方へ向かい、前輪と後輪に対して加圧するが、多くは前輪に加圧されることで、四つのタイヤが地面をグリップする力を増加させ、四つのタイヤの摩擦力を増加させるのであり、前輪と後輪が滑るのを防ぎ、ブレーキをかけてから停止する距離を縮め、緩衝効果をアップさせる。急ブレーキを踏んだ際は、該錘１１４が前方に傾いて下方に加圧するため自動車が横転する可能性が減り、自動車走行の安全性を高めることができ、また右左折する際にも該錘１１４の作用で更に走行を安定させることができる。こうして自動車の両側の地面に最も接近した個所に、ある一定の重みを具有するブレーキ緩衝器を設けたことにより、ブレーキをかけた際や右左折の際に横転する危険性を免れる。

図３に示すように、本発明の第二実施例である右左折緩衝器２００において、上述のブレーキ緩衝器１００の構造と異なる点は、錘２１４が中央位置に設けられていることであり、両端にはそれぞれリカバースプリング２１０，２１２が設けられており、支持フレーム２０２が固定構造２０６（本実施例ではボルトホールとなっている）で自動車のボディーの後方のトランク部分の下方にて横向きに固定されており、前輪軸との垂直距離が大きければ大きいほど効果は大きい。また左右端板２０４，２０４´が支持フレーム２０２上に固定されて、ガイド軸２０８，ガイド軸の錘２１４，リカバースプリング２１０，２１２を支えており、該ガイド軸２０８は該錘２１４の穿孔を貫通し、該錘２１４が該ガイド軸２０８上で左右に滑動できるようにしている。図４に示すように、自動車が右折しようとする際、該錘２１４は遠心力によって加速されて左に向かって滑り出す。このときの錘２１４の質量をm、加速されたスピードはｖ3とすると、そのときの運動量は、
運動量＝ｍｖ3 ・・・（式３）
となる。
左の後輪と地面との摩擦力が充分に働く間は、外側に向かう速度はほぼゼロに抑制されるが、遠心力が過大となれば、タイヤの摩擦力が該遠心力より小さくなり、前輪が前方及び外側に向かって滑り出し、回転する半径を増加させ、外に向かって滑り出す運動量はｆｔ＝ＭＶ4となる。ｆとは遠心力であり、ｔとは滑動する時間、Ｍとは自動車本体の質量を示し、Ｖ4は外へ向かってすべる平均速度であり、滑動の運動量はＭＶ4となる。
ここで錘２１４が摩擦力は生じずに自由に左に向かって滑動すると、その速度Ｖ3は自動車が滑動する速度Ｖ4よりも大きく、従ってその慣性モーメントも大きいが、その作用は当初リカバースプリングの反発力の範囲でしか車体に作用しない。
且つこの運動量ｆｔ＝ｍV4は該錘２１４が最も左側に至るとき、車体に吸収され、外側に向かう力ｆ＝ｍV4／ｔが生じる。こうして車体に生じたひねり力が自動車の右折を補助し、前輪が前方及び外側へと滑り出す作用が減少されて回転する半径を縮め、タイヤの磨耗を最小限に抑える。こうして運転手と車両のバランスと安全性を高め、傾斜角度を下げることで、乗員の快適さを提供する。また右折が終わると、該錘２１４が該左端板２０４´と左のリカバースプリング２１０によって阻まれると衝撃が緩み、運動量が熱エネルギーに変わり、このとき回転はすでに完了し、この衝撃は運転手と乗員にとって極くわずかなものとなり、該錘２１４が左側にて停止し、図４に示すようになる。図４に示すように、左の該リカバースプリング２１０は圧縮されて位置エネルギーを貯えるが、右側の該リカバースプリング２１２は元の位置にあり、該リカバースプリング２１０，２１２は該錘２１４と連接した状態とならない。右折が終わると、該リカバースプリング２１０は該錘２１４を元の位置に押し戻す（図３参照）。左折時には該錘２１４は右向きに滑動し、上述の図４とは反対の状態となる。
図５に示すように、本発明を自動車のボディー上のブレーキ緩衝器５０４，５０４´及び自動車右左折バランス装置５０５の実施例においては、ブレーキ緩衝器５０４は右の前輪５０２及び右の後輪５０３の間に設置され、縦向きで配列されているものとする。またもう一つのブレーキ緩衝器５０４´は左前輪５０２´と左後輪５０３´の間に設置され、同様に縦向きで配列されているものとする。該右左折バランス装置５０５においては自動車後方のトランク後部下方に、横向きで配列される（図５参照）。

本発明の第一実施例におけるブレーキ緩衝器構造の透視図である。 ブレーキをかけた瞬間の錘の位置における透視図である。 本発明の第二実施例における右左折バランス装置の透視図である。 自動車が右折する際に錘が遠心力によって加速し、左に滑り出す様子を示す透視図である。 本発明のブレーキ緩衝器と右左折バランス装置を自動車のボディー下に設置した様子を示す図である。

符号の説明

１００ ブレーキ緩衝器
１０２ 支持フレーム
１０４ 前端板
１０４´ 前端板
１０６ 固定ボルトホール
１０８ ガイド軸
１１０ リカバースプリング
１１２ 緩衝スプリング
１１４ 錘
１１６ 矢印方向
２００ 自動車右左折バランス装置
２０２ 支持フレーム
２０４ 右端板
２０４´ 左端板
２０６ 固定構造
２０８ ガイド軸
２１０ リカバースプリング
２１２ リカバースプリング
２１４ 錘
５０１ 前バンパー
５０２ 右前輪
５０２´ 左前輪
５０３ 右後輪
５０３´ 左後輪
５０４ ブレーキ緩衝器
５０４´ ブレーキ緩衝器
５０５ 自動車右左折バランス装置

Claims (7)

1. ブレーキ緩衝器と右左折バランス装置からなり、
   該ブレーキ緩衝器は、
   中空筒状の支持フレーム内の軸方向にガイド軸及び該軸に沿って滑動可能に錘を配置し、さらに該錘を挟んで軸方向前方にリカバースプリング、後方に緩衝スプリングを設けると共に、該支持フレームの前後端に設けた前端板及び後端板により自動車車体の前後輪間の中間左右にそれぞれ縦方向に一対配置され
   該左右折バランス装置は、
   中空筒状の支持フレーム内に配置されたガイド軸に沿って錘を滑動可能に配置すると共に錘を挟んで両側にリカバースプリングを設けて、該錘を支持フレーム中央に位置させると共に、該支持フレーム両端に設けた左端板及び右端板により車体後方のトランク下に横方向に固定して配置され、
   該ブレーキ緩衝器によりブレーキ作動時に該錘の運動量をリカバースプリングを介して緩衝させ、
   また、左右折運動時に該錘に働く遠心力による運動量をリカバースプリングを介して緩衝させることを特徴とする自動車のブレーキ緩衝及び右左折バランス装置。
2. 該緩衝スプリングは、弾性を具有するラバー材質からなることを特徴とする請求項１記載の自動車のブレーキ緩衝及び右左折バランス装置。
3. 該リカバースプリングは、気圧式のものであることを特徴とする請求項１あるいは２記載の自動車のブレーキ緩衝及び右左折バランス装置。
4. 該緩衝スプリングは、気圧式のものであることを特徴とする請求項１記載の自動車のブレーキ緩衝及び右左折バランス装置。
5. 該錘は、鉛、鉄又はステンレスからなることを特徴とする請求項１記載の自動車のブレーキ緩衝及び右左折バランス装置。
6. 該ブレーキ緩衝器は、縦方向で水平に配置されていることを特徴とする請求項１記載の自動車のブレーキ緩衝及び右左折バランス装置。
7. 該ブレーキ緩衝器は、縦方向に前側を下げて下方に１度から4度傾斜させて配置されていることを特徴とする請求項１記載の自動車のブレーキ緩衝及び右左折バランス装置。

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