JP4167616B2 - サスペンション内蔵ホイール - Google Patents

Description

この発明は、サスペンション内蔵ホイールの改良に関する。

旧来、車両における懸架装置にあっては、路面振動などによる振動エネルギーを吸収するサスペンション機構が、たとえば、バネ要素を含む筒型に形成されて車輪軸と車体との間に配在されるとしていた。

しかし、近年では、サスペンション機構が車内容積を狭くすることを回避するために、サスペンション機構がタイヤを介装させるホイールに内蔵されるとするサスペンション内蔵ホイールが提案されるに至っている。

その中で、たとえば、特許文献１に開示の提案にあっては、放射方向のおよび回転方向の相対移動を可能にするように言わば分離形成されたハブ側の駆動部とタイヤ側の介装部との間に複数本のサスペンション機構を有してなるとし、この各サスペンション機構がホイールの回転時に相対移動する駆動部側と介装部側との間で伸縮して、所定の減衰作用をするとしている。

ちなみに、上記の特許文献１に開示されているところでは、サスペンション機構は、ホイールにおけるいわゆる表裏各側にそれぞれ６本づつ、すなわち、全体たる両側で１２本配置とされている。

それゆえ、この特許文献１に開示の提案によれば、ホイールが回転するときには、いずれかのサスペンション機構が必ず伸縮することになり、各サスペンション機構の言わば順を追っての伸縮で所定の減衰作用、すなわち、エネルギー吸収が実現されることになる。
特開２００３−１９１７０２号公報（要約，特許請求の範囲，段落００１４〜００１８，同００２０，同００４３，同００４４，図１，図２，図３）

しかしながら、上記したサスペンション内蔵ホイールにあっては、車両における好ましい乗り心地を具現化できなくなり、また、高い耐久性が得難くなると指摘される可能性がある。

すなわち、上記したサスペンション内蔵ホイールでは、その回転時に、全部で１２本となるサスペンション機構のいずれかのサスペンション機構が必ず伸縮することになる。

それゆえ、各サスペンション機構は、言わば順次ではあるが、常に伸縮を繰り返すことになり、したがって、各サスペンション機構が言わば無駄なエネルギー吸収を繰り返すことになり、したがって、耐久性がいたずらに低下され易くなる。

一方、片側で６本のサスペンション機構は、ホイールの回転方向たる周方向に沿うように配在されるから、各サスペンション機構における伸縮ストロークを大きく採れず、それゆえ、伸縮ストロークが小さく設定される傾向になり、したがって、車両における乗り心地が総じてハードなものになる危惧がある。

この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、好ましい乗り心地と所定の耐久性を保障し得て、その汎用性の向上を期待するのに最適となるサスペンション内蔵ホイールを提供することである。

上記した目的を達成するために、この発明によるサスペンション内蔵ホイールの構成を、基本的には、ほぼ筒状に形成されてホイール回転力を入力させる駆動部と、この駆動部の外側に位置決められてタイヤを介装させる介装部と、この介装部の内周に連結されながら駆動部の外周に連結されて駆動部からのホイール回転力を介装部に伝達する回転力伝達手段と、一端が回転支持手段の介在下に介装部側に連結されると共に他端が支持手段の介在下に車体側に連結されるサスペンション機構とを有してなるサスペンション内蔵ホイールにおいて、サスペンション機構が懸架バネを介装させるダンパ構造に形成されながら二本仕様とされると共に、一方のサスペンション機構が直立されながら他方のサスペンション機構が斜めに配在され、あるいは、二本のサスペンション機構が斜めに配在されてなるとする。

そして、より具体的には、二本のサスペンション機構が上端側あるいは下端側を収斂傾向にすると共に、反対側となる下端側あるいは上端側を拡開傾向にしてなるとするのが好ましい。

それゆえ、この発明にあっては、サスペンション機構が懸架バネを介装するダンパ構造に形成されてなるから、車両における車体荷重を担持しながら凡そサスペンション機構に入力される振動に対して所定の減衰作用を実践し得ることになる。

このとき、サスペンション機構は、回転支持手段の介在下に介装部側に連結されるから、ホイールの回転時に、すなわち、タイヤを介装する介装部の回転時にこの介装部にいわゆる連れ運動せず、すなわち、回転せず、したがって、基本的には、ホイールへの入力が上下方向となるときにのみ伸縮するから、いわゆる無駄な伸縮をしないことになる。

また、直立する状態に配在されるサスペンション機構がホイールに入力される上下方向の振動に対処する一方で、斜めに配在されるサスペンション機構がホイールの前後方向からの入力に対処し得ることになるから、凡そ上下方向および横方向の振動に対する減衰作用が実践されることになる。

その結果、この発明によれば、好ましい乗り心地と所定の耐久性を保障し得て、たとえば、車内スペースを広くする車両への利用に最適となる。

以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明によるサスペンション内蔵ホイールは、図１，図２および図３に示すように、ほぼ円筒状に形成されてホイール回転力が入力される駆動部１と、この駆動部１の外側に位置決められてタイヤ（図示せず）を介装させる介装部２とを有してなる。

このとき、この発明におけるサスペンション内蔵ホイールにあっては、前記した特許文献１による開示で周知されていることではあるが、旧来のホイール、すなわち、旧来からリムと称されている介装部２のみを有するホイールとは異なって、介装部２と分離形成される駆動部１を有してなるのを原則としている。

そして、この発明におけるサスペンション内蔵ホイールにあっては、この分離形成されている駆動部１と介装部２の間に回転力伝達手段３（図１参照）を配在して両者の連結を図りながら駆動部１に入力されるホイール回転力を介装部２に伝達するとしている。

このとき、この回転力伝達手段３は、凡そホイール回転力、すなわち、図示しないが、車両の駆動源たる、たとえば、電動モータからの駆動力を受ける駆動部１がその駆動力を介装部２に伝達し得る限りには、任意に構成されて良い。

ただ、この発明にあっては、後述するように、駆動部１側に相当する車体側と介装部２側との間にサスペンション機構４（図２，図３参照）が配在されていて、このサスペンション機構４が所定の方向たるいわゆる縦方向に伸縮作動するとしている。

それゆえ、このサスペンション機構４の伸縮作動を保障する上から、また、図示するところでは、駆動部１側と介装部２側との間にスラストベアリングＢ（図３参照）を有してサスペンション機構４の円滑な伸縮作動を保障しているから、上記の回転力伝達手段３については、駆動部１と介装部２との間における周方向および径方向の相対移動を許容することを主眼とする構成とされるのが良い。

そこで、図示するところでは、回転力伝達手段３が複数の圧縮コイルバネからなるとしており、また、この各圧縮コイルバネは、わずかに圧縮された状態で、すなわち、その復帰力で駆動部１側と介装部２側との間に保持される状態で、一端が駆動部１側のブラケット１ａ（図１参照）に、また、他端が介装部２側のブラケット２ａ（図１参照）に連結されている。

ちなみに、圧縮コイルバネの両端を上記の各ブラケット１ａ，２ａに連結させるについては、任意の構造が選択されて良く、また、ブラケット１ａ，２ａの形状および各ブラケット１ａ，２ａの駆動部１あるいは介装部２への連結態様についても自由な構成が選択されて良い。

また、圧縮コイルバネの本数については、図示するところでは、二本を直列させる一組を五組連続して、すなわち、図１中に仮想線で示すように、五角形を形成するように連続させるとしているが、この五角形配置が車両における乗り心地を最も良好に保つ上で有効であることが確認されている。

それゆえ、上記した回転力伝達手段３にあっては、これが圧縮コイルバネからなるのに代えて、図示しないが、ゴム柱あるいは肉厚のゴム筒からなるとしても良く、さらには、ゴム体、すなわち、駆動部１の外周と介装部２の内周との間に出現してこの回転力伝達手段３を配在させる部位とされる空間を充填するように両者１，２に一体に連設されながら配在されるゴム体からなるとしても良い。

そして、回転力伝達手段３がゴム材からなる場合には、圧縮コイルバネが多くの場合に金属材からなるであろうことに比較して、上記した車両における乗り心地を良好に保つ上でより有利になるであろう。

つぎに、サスペンション機構４についてであるが、このサスペンション機構４は、一端が回転支持手段５（図３参照）の介在下に介装部２側に連結されると共に他端が支持手段６（図３参照）の介在下に車体側に連結されるとしている。

このとき、このサスペンション機構４は、この発明にあっては、懸架バネＳを介装するダンパ構造に形成されていて、図示するところでは、二本仕様とされながら、上端側が収斂傾向に維持されながら下端側が拡開傾向に維持された状態に、すなわち、立面視で八の字状になるように配在されるとしている（図２参照）。

そこで、このサスペンション機構４を構成するダンパ構造について説明すると、このダンパ構造は、シリンダ体Ｃ内にロッド体Ｒを出没可能に挿通させてなると共に、シリンダ体Ｃとロッド体Ｒの間に懸架バネＳを介装させてなるとしている（図３参照）。

ちなみに、このダンパ構造にあっては、図示しないが、シリンダ体Ｃに対してロッド体Ｒが出没されるときに、シリンダ体Ｃ内において、所定の減衰作用が実践されるとしている。

それゆえ、このダンパ構造にあっては、シリンダ体Ｃに対してロッド体Ｒが出没するときに所定の減衰力を発生すると共に、外周に介装されている懸架バネＳのバネ力でこのダンパを伸長方向に附勢することになる。

このことからすると、このサスペンション機構４は、まず、懸架バネＳを有することから、後述する支持手段６を介しての車両における車体荷重を担持することになり、それゆえ、この発明によるサスペンション内蔵ホイールにあっては、サスペンション機構４における懸架バネＳのバネ力の大小を選択することで、用途に応じた、すなわち、車種に応じた適正な車高を選択することが可能になる。

特に、図２に示すように、サスペンション機構４が二本とされる場合には、言わば二本の懸架バネＳにおけるバネ力選択を可能にし得るから、最も好ましいバネ力を設定できる利点がある。

つぎに、このサスペンション機構４は、所定の減衰作用でこのサスペンション機構４に、すなわち、ホイールに入力される振動エネルギーを吸収する。

このことからすると、このダンパ構造たるサスペンション機構４は、その伸縮方向が上下方向となるように直立状態に配在されるのが好ましいと言い得るが、走行中の車両にあって、タイヤが路面突起を乗り上げるような場合には、タイヤが、すなわち、介装部２が車両の軸線方向たる前後方向に移動することになるので、この前後方向の移動エネルギーをもサスペンション機構４で吸収するのが好ましいと言い得る。

だとすると、この発明におけるサスペンション機構４は、完全な直立状態ではなくほぼ直立状態たる斜め状態に配在されるのが好ましいと言い得る。

もっとも、サスペンション機構４が直立状態に配在される場合にも、別途、横方向の振動エネルギーを吸収するダンパ類を配在することで、所期の目的を達成できるが、実際に配在する場面を鑑みると、いわゆる狭くて十分な配在スペースがないとされるであろうから、このことを勘案すると、サスペンション機構４を直立状態に配在して別途に横方向にダンパ類を配在する提案いついては実施可能性が低くなるであろう。

以上からすれば、サスペンション機構４は、これが二本仕様とされて、図２に示すように、八の字状に配置され、あるいは、図４（Ａ）に示すように、Ｖ字状に配置されるとするのが最も好ましい態様と言い得ることになる。

もっとも、サスペンション機構４が二本仕様とされる場合であっても、図４（Ｂ）あるいは図４（Ｃ）に示すように、一方のサスペンション機構４が直立状態に配在されると共に、他方のサスペンション機構４が斜めに配在されるとしても良く、この場合には、直立するサスペンション機構４がいわゆる上下方向の振動に対処し、斜めのサスペンション機構４が上下方向以外の斜め方向および横方向に対処し得ることになる。

ところで、この発明によるサスペンション内蔵ホイールにあって、上記したサスペンション機構４を直立状態あるいはほぼ直立状態たる斜め状態に維持するのが回転支持手段５であり、また、支持手段６である。

そこで、以下には、この回転支持手段５および支持手段６について少し説明すると、まず、回転支持手段５は、図３に示すところでは、一端が上記したサスペンション機構４におけるシリンダ体Ｃのボトム端側に連繋されると共に、他端が介装部１に一体に連設されたディスク７にベアリング５ａの介在下に連繋されてなるとしている。

このとき、ベアリング５ａは、ディスク７の軸芯部の開穿された円形の開口７ａを取り囲むように配在され、このベアリング５ａに回転支持手段５における環状アーム部５ｂが連繋するとしている。

それゆえ、この回転支持手段５にあっては、介装部２の回転をベアリング５ａで絶縁して環状アーム部５ｂに伝達させないことになり、したがって、サスペンション機構４におけるシリンダ体Ｃのボトム端が最下方に位置決められてそれ以上は上昇しない、すなわち、シリンダ体Ｃのボトム端を介装部２に沿って円運動させないことになる。

以上からすれば、上記した回転支持手段５は、結果として、サスペンション機構４におけるシリンダ体Ｃのボトム端が介装部２の回転に対して連れ運動しなければ足りるから、上記した構成以外の任意の構成が選択されて良く、特に、後述する支持手段６を有することを勘案すると、サスペンション機構４におけるシリンダ体Ｃのボトム端が、ベアリング類を介在させるであろうが、介装部２に直接に連繋されても良いことになる。

ただ、図示するように、ディスク７を利用する場合には、このディスク７をいわゆる蓋代わりにできるので、サスペンション機構４を飛石などの被害から護ることが可能になる利点がある（図２参照）。

つぎに、支持手段６についてであるが、基本的には、いわゆるアーム構造に形成されてなるとするもので、前記した回転支持手段５と比較すると、言わば固定支持構造に形成されているとも言い得る。

そこで、この支持手段６は、図示するところでは、全体的に扇状に形成されているアーム部材６ｂの上端部にサスペンション機構４におけるロッド体Ｒの上端を連繋させると共に、このアーム部材６ｂの基端に前記した荷重入力軸６ａを固定状態に連繋するとしている。

このとき、この荷重入力軸６ａは、車体荷重を受けるのみで、いわゆる動力の入力用のシャフトではないから、その軸線を中心にして回転することはなく、したがって、サスペンション機構４を構成するロッド体Ｒの上端がこの荷重入力軸６ａを中心にして揺動する不具合の招来を危惧する必要もない。

それゆえ、この支持手段６にあっては、前記したサスペンション機構４が直立状態にあるとき、あるいは、斜めの状態にあるとき、それぞれをその状態に維持することが可能になり、また、所要のときにサスペンション機構４を伸縮作動させることが可能になる。

以上のように形成されたこの発明によるサスペンション内蔵ホイールにあっては、回転力伝達手段３によって介装部２の回転、すなわち、ホイールの回転が可能になり、このとき、直立状態あるいは斜めに配在されているサスペンション機構４が介装部２の回転に連れ運動しないから、サスペンション機構４が常時伸縮する不具合の招来を回避できることになる。

そして、サスペンション機構４における懸架バネＳが車体荷重を担持するから、この懸架バネＳにおけるバネ力の大小を適宜に選択することで、車両の車高を最適な状態に維持することが可能になる。

前記したところにあって、スラストベアリングＢについては、図示しないが、たとえば、分割態様に形成された環状レース内に多数の硬球を有する態様に形成されたりするが、駆動部１と介装部２との間における放射方向のおよび回転方向の相対移動を許容する限りには、その他の自由な構成のものが選択されて良いことはもちろんである。

この発明によるサスペンション内蔵ホイールを構成する回転力伝達手段の配在状態を示す裏側立面図である。 この発明によるサスペンション内蔵ホイールを構成するサスペンション機構の配在状態を示す表側立面図である。 この発明によるサスペンション内蔵ホイールを一部正面図で示す縦断面図である。 サスペンション機構の他の配在状態を原理的に示す図である。

符号の説明

１ 駆動部
２ 介装部
３ 回転力伝達手段
４ サスペンション機構
５ 回転支持手段
６ 支持手段
Ｃ ダンパ構造を構成するシリンダ体
Ｒ ダンパ構造を構成するロッド体
Ｓ 懸架バネ

Claims (2)

1. ほぼ筒状に形成されてホイール回転力を入力させる駆動部と、この駆動部の外側に位置決められてタイヤを介装させる介装部と、この介装部の内周に連結されながら駆動部の外周に連結されて駆動部からのホイール回転力を介装部に伝達する回転力伝達手段と、一端が回転支持手段の介在下に介装部側に連結されると共に他端が支持手段の介在下に車体側に連結されるサスペンション機構とを有してなるサスペンション内蔵ホイールにおいて、サスペンション機構が懸架バネを介装させるダンパ構造に形成されながら二本仕様とされると共に、一方のサスペンション機構が直立されながら他方のサスペンション機構が斜めに配在され、あるいは、二本のサスペンション機構が斜めに配在されてなることを特徴とするサスペンション内蔵ホイール
2. 二本のサスペンション機構が上端側あるいは下端側を収斂傾向にすると共に、反対側となる下端側あるいは上端側を拡開傾向にしてなる請求項１に記載のサスペンション内蔵ホイール
   

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