JP4471943B2 - 独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造 - Google Patents

Description

本発明は独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造に係り、ハンドル操作が快適、且つスムーズで安全な走行を提供するホイールと車体の傾斜構造に関わる。

車体の幅が狭い、或いは重心が高い位置にある車は、一般の道路でのコーナリング、或いはスポーツタイプの車両における高速でのコーナリングでは横転しやすい、といった問題を解決するため、現在では既に様々な技術が開発されている。

公知の例の一つとして、図１に示すＰＣＴ出願 W09721583号(特許文献１)の「Vehicle with at least three wheels and a suspension system」のように、車体１とタイヤ１１との間にパラレルロッドサスペンション構造１０とパラレルロッドサスペンションフレーム８を設け、該フレーム上方にはコネクティングロッド（連桿）１６とサスペンション構造１０との間にはショックアブソーバー１４を設けるが、該車体１が傾斜した際、該パラレルロッドサスペンションフレーム８が該サスペンション構造１０を連動し、該タイヤ１１が該車体１に伴って傾斜するようになっている。

また、図２に示すように、もう一つの公知の例として、アメリカ特許ＵＳＰ4998596号(特許文献２)の「self‐propelled balancing three-wheeled vehicle」があり、これはタイヤ１４，１６がパラレルロッド構造４６，４８，５０，５２の両側のロッド（連桿）４６，４８に固定され、ショックアブソーバー９０（図中の破線部分、符号は無し）でリアフレーム１８と接続され、タイヤ１４，１６が該フレーム１８に伴って傾斜するようになっている。

更に、図３に示すアメリカ特許ＵＳＰ4887829号(特許文献３)の「Rear wheel suspension system for tricycle vehicle」のように、車体１０後部にスイングアーム２０を設け、該スイングアーム２０がボールソケット２１，２４でショックアブソーバー１８，２３に接続され、該ショックアブソーバー１８，２３のもう一端はボールソケット１９，２６でそれぞれスイングアーム１７，２５に接続され、車体１０が傾いたとき、該スイングアーム１７，２５がタイヤ１６，２７が作用力を受けてカプラーとなり、該スイングアーム１７，２５の動作に合わせてタイヤ１６，２７が該車体１０と共に傾く目的を達成する。

また、図４に示すように、アメリカ特許ＵＳＰ20050100059(特許文献４)の「Tilting vehicle provided with steerable rear wheels」では、ショックアブソーバー２２，２３が連桿４０の両端に設置され、該ショックアブソーバー２２，２３の中心線１９，２０がタイヤ１４，１５の回転軸となる。該車体１にはレバー２７が連動し、球状関節２８により該タイヤ１４，１５のプッシュロッド２５，２６と連結する。該車体１が傾斜したとき、該レバー２７を連動して該タイヤ１４，１５が該車体１に伴って傾斜し向きを変える。
ＰＣＴ W０９７２１５８３ ＵＳＰ４９９８５９６ ＵＳＰ４８８７８２９ ＵＳＰ２００５０１０００５９

上述のような公知における技術では、車体の振動減衰効果を具有し、且つタイヤが車体に伴って連動するこで共に傾斜する構造を提供することを目的としているが、これらには以下のような欠点があった。
まず、上述の図１から図３で示す公知の技術において、両側のタイヤの傾斜角度と車体の傾斜角度が等しいことから、外側のタイヤに半径方向に向かう大きな推力を効果的に働かせることができず、ハンドル操作が容易でないこと。また、車体が傾斜した際、トー角制御効果が確保できないといった問題点がある。
また、上述の図２に示す公知の技術において、ショックアブソーバーは一組のみ設けられ、且つ該ショックアブソーバーはリアフレームと連結されていることから、タイヤからの震動を効果的に吸収できず、結果として振動減衰効果に劣るといった問題点がある。
更に、上述の図３に示す公知の技術においては、構造が複雑で省スペースが図られておらず、且つスイングアームが内側と外側のタイヤの速度差を生むことになる。
また、図４に示す公知の技術においては、後輪に微量の方向転換を生じさせるためにステアリング構造を設置しているが、該ステアリング構造は変形しやすく複雑、また設置にコストがかかり不経済であるといった問題点がある。
そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、特にコーナリングの際のハンドル操作を快適にし、また走行をスムーズにすると同時にその安全性を高めるべく、本発明の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造を提供する。

前記課題を解決するために、本発明では、連桿構造及び独立懸架型ホイール構造を設け、先ず、該連桿構造には、両端にそれぞれスイングアームを枢設する上方浮動桿と、該上方浮動桿の下方に位置し且つ該上方浮動桿と略平行を呈し且つ両端が該スイングアームに枢設される底桿と、該上方浮動桿と該底桿の略中央位置に設置され且つ始めの状態では延伸方向が該上方浮動桿及び底桿と略直角で交わり且つ該上方浮動桿の上下に延伸するレールに対応するスライダーを具有し且つ該連桿の底部が該底桿と枢設される連結部とを設ける。
また、該独立懸架型ホイール構造においては、上部と底部がそれぞれ該スイングアームの上部とホイールハブ底部に枢設されるショックアブソーバーと、二つ以上の連桿で該スイングアームと枢設されるホイールハブとを設ける。
前記上方浮動桿と底桿とにより構成される構造等価平面が車体の重心方向に傾き、地面と９０度以下の夾角を成すべく、該底桿の長さは該上方浮動桿より長く設定し、該スライダーは円柱状を呈して該連結部と一体成型、或いはボルトにより該連結部に螺合されるものとし、また該スライダーはレール内にて摺動させ、また該連結部は車体と堅牢に固定し、且つショックアブソーバーは該スイングアーム底部に枢設したホルダーに枢設し、該ホルダーは更に該底桿と枢設する。
このような、タイヤに独立したサスペンションシステムと車体に連動するスライダー及び六つの連桿構造よりなる車体の構造により、車体とタイヤが同時に内側に傾き、これによりＳＳＦ（static safety factor）値を高めることで横転を効果的に防止し、且つ、コーナリングにおいて外側のタイヤの傾角が内側のタイヤよりも大きくなることで、外側のタイヤが半径方向に推力を得て、ハンドル操作が快適、且つスムーズで安全な走行を可能とする。

即ち、請求項１の発明は、上方浮動桿と、底桿と、連結部より構成される連桿構造を含むホイルと車体の傾斜構造において、
該底桿の長さは該上方浮動桿よりも長くし、両端にそれぞれスイングアームが枢設される該上方浮動桿と、該上方浮動桿下方に位置し、且つ該上方浮動桿と略平行を呈し、両端がそれぞれ該スイングアームと枢設される該底桿と、同時に該上方浮動桿の略中央位置と底桿の略中央位置とに設置され、その延伸方向が該上方浮動桿及び底桿と略直角を呈して交わり、且つ該上方浮動桿と前記連結部との間をスライダーが突出するとともに該スライダーに対応すべく上下に延伸する摺動レールを具有し、底部が該底桿と枢設される該連結部と、より構成される該連桿構造を具有し、底部が該底桿と枢設される該連結部とを具有する懸架型ホイールを含むことを特徴とする。

請求項２の発明は、上方浮動桿と、底桿と、連結部より構成される連桿構造を含むホイルと車体の傾斜構造において、
該底桿の長さは該上方浮動桿よりも長くし、
両端にそれぞれスイングアームが枢設される該上方浮動桿と、
該上方浮動桿下方に位置し、且つ該上方浮動桿と略平行を呈し、両端がそれぞれ該スイングアームと枢設される該底桿と、
同時に該上方浮動桿の略中央位置と底桿の略中央位置とに設置され、その延伸方向が該上方浮動桿及び底桿と略直角を呈して交わり、且つ該上方浮動桿と前記連結部との間をスライダーが突出するとともに該スライダーに対応すべく上下に延伸する摺動レールを具有し、底部が該底桿と枢設される該連結部と、より構成される該連桿構造を具有し、
更に、一対の懸架型連桿が該スイングアームとホイールハブに枢設され、並びに、ショックアブソーバーの上部と底部が、それぞれ該スイングアームの上部とホイールハブ底部に設置されている懸架型連桿に枢設されることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１或いは請求項２記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造において、前記上方浮動桿と前記底桿とにより構成される構造等価平面の前部と地面との夾角は９０度以下であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造において、前記スイングアームは上部がそれぞれ前記上方浮動桿の両端に枢設され、底部がそれぞれ前記底桿の両端に枢設されて四辺形の構造を成し、前記上方浮動桿の略中央位置と底桿の略中央位置とに設置され、その延伸方向が該上方浮動桿及び底桿と略直角を呈して交わり、且つ該上方浮動桿と前記連結部との間をスライダーが突出するとともに該スライダーに対応すべく上下に延伸する摺動レールを具有し、底部が該底桿と枢設される該連結部とからなることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１、請求項２或いは請求項３記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造において、前記スライダーは前記連結部と一体成型されることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１、請求項２或いは請求項４記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造において、前記スライダーはボルトにより前記連結部に螺設固定されることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１、請求項２或いは請求項４記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造において、前記スライダーはレール内にて摺動することを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１、請求項２或いは請求項５記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造において、前記連結部は該車体と堅牢に固定されることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項２記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造において、前記ショックアブソーバー底部はスイングアーム底部に枢設した前記懸架型連桿の一部に枢設されることを特徴とする。

本発明によると、タイヤに独立したサスペンションシステムと車体に連動するスライダー及び六つの連桿構造よりなる車体の構造により、車体とタイヤが同時に内側に傾き、これによりＳＳＦ（static safety factor）値を高めることで横転を効果的に防止し、且つ、コーナリングにおいて外側のタイヤの傾角が内側のタイヤよりも大きくなることで、外側のタイヤが半径方向に推力を提供するため、ハンドル操作が快適、コーナリングの際に車体が安定し、走行がスムーズでハンドル操作が快適且つ安全なホイールと車体の傾斜構造が得られる。

本発明の好適な独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造の実施例を図面に沿って説明する。
図５，６に示すように、本発明の提供する独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造であるが、主に連桿構造２及び二つの独立する懸架型ホイール構造３，３´を具有する。該連桿構造２には上方浮動桿２１を含み、該上方浮動桿２１下方には該上方浮動桿２１より長さがやや長い底桿２２並びに連結部２３を具有する。該連結部２３は車体（図中なし）と堅牢に連結され、前後方向に突出するスライダー２３１においては、該スライダー２３１は該連結部２３と一体になるべく円柱状を呈するが、該連結部２３上に螺合方式でと形成されるものとしてもよい。また、該スライダー２３１は該上方浮動桿２１の上下に延伸するレール２１１内に嵌入され、該スライダー２３１及びレール２１１が左右方向が規制され相互に上下前後方向へ摺動することで、該連結部２３と上方浮動桿２１とが連結した関係となり、該連結部２３の底部は枢軸２３２により底桿２２は相互に枢設され、該枢軸２３２の設置により、該連結部２３と底桿２２が連結関係を呈する。次に、該上方浮動桿２１の両端にはそれぞれ枢軸２１２，２１３がスイングアーム２４，２５の上部に枢設され、該スイングアーム２４，２５の底部は延伸方向が該スイングアーム２４，２５と略垂直に交錯するホルダー２４１，２５１が固定され、該ホルダー２４１，２５１の両端は枢軸２４２，２５２が該底桿２２の両端に設けられたクリップ２２１，２２２（図５参照）内に枢設される。該独立懸架型のホイール構造３，３´は主にショックアブソーバー３１，３１´及びホイールハブ３２，３２´により構成されるが、該ホイールハブ３２，３２´は少なくとも一対の懸架型連桿３２１a，３２１b、３２１´a，３２１´bとスイングアーム２４，２５とが枢設され、該ホイールハブ３２，３２´にはタイヤ３２２，３２２´が設けられ、該ショックアブソーバー３１，３１´の上部には枢軸３１１，３１１´により該スイングアーム２４，２５上部に枢設され、該ショックアブソーバー３１，３１´の底部は枢軸３１２，３１２´により該懸架型連桿３２１bと３２１´bとに枢設される。

上述の構造により、図７に示すように連結部２３と車体（図中なし）とは堅牢に固定されるため、車体がコーナリング時に傾斜しても該連結部２３が共に傾き、該連結部２３の傾斜と同時に該上方浮動桿２１、底桿２２が傾斜し、該上方浮動桿２１と底桿２２が更に該スイングアーム２４，２５を傾斜させる。また該ホイールハブ３２，３２´が該連桿３２１，３２１´（ａ，ｂ）により該スイングアーム２４，２５に枢設されることから、該ホイールハブ３２，３２´は該スイングアーム２４，２５に伴って傾斜し、該ホイールハブ３２，３２´は独立懸架型のショックアブソーバー３１，３１´によりそれぞれ震動を吸収する効果を提供し、該タイヤ３２２，３２２´に良好な摩擦や地面との密着性の維持が提供される。また、本発明の連桿構造２が公知におけるパラレル連桿構造と大きく異なる点として、該スライダー２３１は該レール２１１内にて摺動する構造を呈しており、該連結部２３が傾斜して上方浮動桿２１と底桿２２とスイングアーム２４，２５を連動するとき、該スライダー２３１は該レール２１１内にて上下に摺動し、よって、本発明の提供する連桿構造２は該上方浮動桿２１，底桿２２、並びに連結部２３，スイングアーム２４，２５，突出するスライダー２３１より構成される六つの連桿構造で成り立っており、該スライダー２３１の設置、並びに該上方浮動桿２１が該底桿２２よりも短いことから、該スイングアーム２４，２５の傾斜角度が異なり、よって該スイングアーム２４，２５の両側に設置されるホイールハブ３２，３２´（またはタイヤ３２２，３２２´）が異なる傾斜角度θ，θ´を呈することである。

更に、図８〜図１１に示すように、本発明の該上方浮動桿２１，底桿２２は長さが異なるという特徴以外に、該上方浮動桿２１の水平設置位置が該底桿２２よりやや前方に位置し、該上方浮動桿２１と底桿２２が前傾角度Ψ（即ち地面Ｇとの夾角が90度より小さい）を具有する構造等価平面Ａを形成する。
図９〜図１１に示すタイヤ３２２を例にして説明を加えると、該タイヤ３２２は該上方浮動桿２１，底桿２２が枢設されるスイングアーム２４に枢設されるため、タイヤが車体と共に傾いたとき、該タイヤ３２２の幅中央面Ｗと地面Ｇとは傾斜角度θを呈し、該浮動桿２１，底桿２２、連結部２３，スイングアーム２４，２５及び該スライダー２３１より構成される六つの連桿構造、或いは任意のパラレル連桿構造による車のタイヤの傾斜構造とにより、車はコーナリング時に傾斜するが、外側に位置するタイヤも内側に位置するタイヤも同一方向を向き、ここではタイヤ３２２は内側のタイヤ、またタイヤ３２２´は外側のタイヤとする。図１２に示すように分析曲線図では、内側のタイヤ３２２は該外側のタイヤ３２２´と同時に左側へ向き、該内側のタイヤ３２２に生ずるトー角は、トーアウトδとなり、また、外側のタイヤ３２２´に生ずるトー角はトーインδ´となる。また、車体の傾斜が大きくなると、該外側のタイヤ３２２´のトー角（トーアウトδ）の変化は該内側のタイヤ３２２のトー角（トーインδ´）より１．５〜２度ほどであり、よって該二つのタイヤ３２２、３２２´は内側に向かって更に大きな推進力が提供され、コーナリング時にハンドル操作がしやすくなる効果を提供する。

図１３，１４に示すように、本実施例における独立懸架型のホイールの構造３，３´は、従来のパラレル連桿構造４において実施することも可能であり該連桿構造４には上桿４１、並びに該上桿４１下方に位置する底桿４２，連桿４３を具有し、該連桿４３は車体（図中なし）と堅牢に固定され、該連桿４３の上部は枢軸４３１によって該上桿４１と相互に枢設され、該連桿４３の底部ももう一本の枢軸４３２によって該底桿４２と相互に枢設される。その他の構造の関連は図６に示すものと等しいため、ここではあえて記述をしない。本発明で提供する独立懸架型のホイール３，３´は、タイヤ３２２、３２２´に優れた地面との密着性（摩擦)を提供し、走行時のハンドル操作の快適さと安全性を提供すると同時に修理やメンテナンスがしやすい構造を提供する。

また、本発明は上述に限らず、実施時には図１５に示すような三輪形式、或いは図１６に示すような前輪二つをあわせた四輪形式に応用ができる他、ひし形やその他の形式で応用、或いはレジャー用のバギー、サンドバギー、レーシングカーに応用した場合においても、上述同様の効果を提供する。

公知の技術による構造を表す説明図（１）である。 公知の技術による構造を表す説明図（２）である。 公知の技術による構造を表す説明図（３）である。 公知の技術による構造を表す説明図（４）である。 本発明の実施例を表す外観立体図である。 図５の背面図である。 図５の傾斜状態における構造説明図である。 本発明の提供する前傾構造等価平面の構造説明図である。 本発明におけるタイヤの傾斜状態を示す図（１）である。 本発明におけるタイヤの傾斜状態を示す図（２）である。 本発明におけるタイヤの傾斜状態を示す図（３）である。 本発明のトー角分析曲線図である。 本発明をパラレル連桿構造に応用した様子を示す背面図である。 図１３における傾斜状態を示す構造説明図である。 本発明を三輪車形式で実施した様子を示す立体図である。 本発明を四輪車形式で実施した様子を示す立体図である。

符号の説明

２ 連桿構造
２１ 上方浮動桿
２１１ 摺動レール
２１２，２１３ 枢軸
２２ 底桿
２２１，２２２ クリップ
２３ 連結部
２３１ スライダー
２３２ 枢軸
２４，２５ スイングアーム
２４１，２５１ ホルダー
２４２，２５２ 枢軸
３，３´ 独立懸架型のホイール
３１，３１´ ショックアブソーバー
３２，３２´ ホイールハブ
３１１，３１１´，３１２，３１２´ 枢軸
３２１a，３２１b，３２１´a，３１２´b 懸架型連桿
３２２ タイヤ（内側）
３２２´ タイヤ(外側）
４ パラレル連桿構造
４１ 上桿
４２ 底桿
４３ 連桿
４３１，４３２ 枢軸
Ａ 構造等価平面
Ｇ 地面
Ｗ タイヤの幅中央面
θ，θ´ 傾斜角度
δ，δ´ トー角
Ψ 前傾角度

Claims (9)

1. 上方浮動桿と、底桿と、連結部より構成される連桿構造を含むホイルと車体の傾斜構造において、
   該底桿の長さは該上方浮動桿よりも長くし、
   両端にそれぞれスイングアームが枢設される該上方浮動桿と、
   該上方浮動桿下方に位置し、且つ該上方浮動桿と略平行を呈し、両端がそれぞれ該スイングアームと枢設される該底桿と、
   同時に該上方浮動桿の略中央位置と底桿の略中央位置とに設置され、その延伸方向が該上方浮動桿及び底桿と略直角を呈して交わり、且つ該上方浮動桿と前記連結部との間をスライダーが突出するとともに該スライダーに対応すべく上下に延伸する摺動レールを具有し、底部が該底桿と枢設される該連結部と、より構成される該連桿構造を具有する懸架型ホイールを含むことを特徴とする独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造。
2. 上方浮動桿と、底桿と、連結部より構成される連桿構造を含むホイルと車体の傾斜構造において、
   該底桿の長さは該上方浮動桿よりも長くし、
   両端にそれぞれスイングアームが枢設される該上方浮動桿と、
   該上方浮動桿下方に位置し、且つ該上方浮動桿と略平行を呈し、両端がそれぞれ該スイングアームと枢設される該底桿と、
   同時に該上方浮動桿の略中央位置と底桿の略中央位置とに設置され、その延伸方向が該上方浮動桿及び底桿と略直角を呈して交わり、且つ該上方浮動桿と前記連結部との間をスライダーが突出するとともに該スライダーに対応すべく上下に延伸する摺動レールを具有し、底部が該底桿と枢設される該連結部と、より構成される該連桿構造を具有し、
   更に、一対の懸架型連桿が該スイングアームとホイールハブに枢設され、並びに、ショックアブソーバーの上部と底部が、それぞれ該スイングアームの上部とホイールハブ底部に設置されている懸架型連桿に枢設されることを特徴とする独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造。
3. 前記上方浮動桿と前記底桿とにより構成される構造等価平面の前部と地面との夾角は９０度以下であることを特徴とする請求項１或いは請求項２記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造。
4. 前記スイングアームは上部がそれぞれ前記上方浮動桿の両端に枢設され、底部がそれぞれ前記底桿の両端に枢設されて四辺形の構造を成し、
   前記上方浮動桿の略中央位置と底桿の略中央位置とに設置され、その延伸方向が該上方浮動桿及び底桿と略直角を呈して交わり、且つ該上方浮動桿と前記連結部との間をスライダーが突出するとともに該スライダーに対応すべく上下に延伸する摺動レールを具有し、底部が該底桿と枢設される該連結部とからなることを特徴とする請求項３記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造。
5. 前記スライダーは前記連結部と一体成型されることを特徴とする請求項１、請求項２或いは請求項３記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造。
6. 前記スライダーはボルトにより前記連結部に螺設固定されることを特徴とする請求項１、請求項２或いは請求項４記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造。
7. 前記スライダーはレール内にて摺動することを特徴とする請求項１、請求項２或いは請求項４記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造。
8. 前記連結部は該車体と堅牢に固定されることを特徴とする請求項１、請求項２或いは請求項５記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造。
9. 前記ショックアブソーバー底部はスイングアーム底部に枢設した前記懸架型連桿の一部に枢設されることを特徴とする請求項２記載の独立懸架型のホイールと車体の傾斜構造。

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