JP4990776B2 - ホイール及びホイールに組み込まれた懸架装置を有する車両用接地システム - Google Patents

Description

本発明は、自動車の接地（地面接触）システムに関する。本発明は、特に、垂直懸架装置がホイール内に設けられた滑りバーを用いる接地システムに関する。

欧州特許出願第０８７８３３２号明細書は、車両のシャーシに対するハブキャリヤの垂直方向懸架自由度が、支持体に固定された案内手段内におけるハブキャリヤに固定された垂直バーの運動によって実現可能になるかかる接地システムを開示しており、支持体それ自体は、シャーシに連結されている。この接地システムは、走行用回転モータと、走行用回転モータをホイールに連結する減速手段と、制動手段と、懸架ばねと、懸架運動を制御する電気機械的装置と、ホイールを舵取りできるようにするピボットとを更に有している。この接地システムの構造により、意図した機能を全て実行することができることは確かである。

本発明の一目的は、重量と剛性とサイズの間に見出された妥協策が著しく改善された上述した形式の接地システムを提案することにある。

問題は、接地システムの重量、特に、そのばね下重量が車両の動的性能において極めて重要な特性であるということにある。接地システムの機械的剛性も又、極めて重要な特性である。剛性が不十分であることは、ホイールの平面の案内具合にマイナスの影響を及ぼす場合があり、しかも、例えば変形により生じる摩擦と関連した材料疲労又は摩耗に起因する接地システムの構成部品の寿命に悪影響を及ぼす場合がある。サイズが特に重要な観点であることは理解されよう。というのは、この種の接地システムの特定の利点の１つは、この接地システムがホイールの内容積部内に全ての機能を備えているということにあるからである。

当業者であれば、これら３つの観点（重量、剛性、サイズ）は互いに緊密な相関関係にあることを知っている。したがって、本発明の目的は、これら３つの観点のうちの少なくとも１つを他の観点を必然的に損なわないで著しく改良させた上述した形式の接地システムを提案することにあると言うことも可能である。

欧州特許出願第０８７８３３２号明細書

この目的は、車両の接地システムであって、ホイールと、ハブキャリヤと、ハブキャリヤに固定された少なくとも１つの回転モータを用いてホイールを駆動する手段と、ホイールに連結された少なくとも１つの歯車及び回転モータに連結された少なくとも１つのピニオンを含む減速手段と、ホイールを車両に連結された支持体から懸架する滑り懸架装置と、ブレーキディスクを含む制動手段とを有する接地システムにおいて、ブレーキディスクは、その周囲がホイールに連結されており、ブレーキキャリパが、ブレーキディスクの中に配置されていることを特徴とする接地システムによって達成される。好ましくは、ブレーキディスク、モータピニオン及び歯車は、ほぼ同一の平面内に配置される。

好ましい実施形態では、ピニオン及び歯車は、螺旋歯を有し、ピニオンは、案内手段によって回転モータの軸線（シャフト）とは独立してハブキャリヤに対して案内される。

ホイール、ブレーキディスク及び歯車から成る回転組立体の案内は、ハブキャリヤの雄型部分周りに位置決めされた１対の転がり軸受によって行われる。

好ましくは、滑り懸架装置は、ハブキャリヤに固定されたバーを有し、バーの軸線は、ほぼホイールの軸線に沿い且つホイールの中央平面内にほぼ垂直に位置決めされ、車両のシャーシに対するハブキャリヤの懸架自由度は、支持体に連結された案内手段内におけるバーの運動により実現可能である。

好ましくは、本発明の接地システムは、懸架運動を制御する電気機械的装置を更に有する。電気機械的装置は、有利には、懸架ピニオンに固定された回転機であり、ピニオンは、バーに固定されたラックと協調する。

ホイールが舵取りホイールである場合、本発明の接地システムは、ホイールをピボット軸線回りに舵取りできるよう案内手段と支持体との間に設けられた回動連結部を更に有する。好ましくは、このピボット軸線は、ほぼバーの軸線に一致する。

本発明の他の目的及び利点は、以下の好ましい実施形態についての説明から一層明確に明らかになろう。

図１〜図４は、リム２及びホイールディスク３から組み立てられたホイール１を示している。タイヤ４が、リム２に取り付けられた状態で示されている。ホイール１は、ハブキャリヤ７に設けられた転がり軸受６によってその軸線５回りに回転するよう設けられている。ハブキャリヤは、ほぼ垂直のバー８に固定されている。このバーは、例えばローラを含む案内手段１１により支持体１０に対してその軸線９に沿って摺動することができる。この運動は、本発明の接地システムの懸架移動距離に対応している。好ましくは、懸架運動は、回転電気機械装置１２により能動的に制御される。支持体１０は、剛性的に又は追加の自由度、例えば、車高のばらつき及び／又はホイールキャンバのばらつき、振動の減衰又は水平懸架を実現可能にする連結具を介して車両の車体に連結されるようになっている。

制動手段は、周囲がホイール１に連結されたブレーキディスク１３及びハブキャリヤ７に固定されていて、ブレーキディスク１３内部に配置されたキャリパ１４を有している。したがって、キャリパは、ブレーキディスクをその内側から跨いでいる。このレイアウトの一利点は、ホイールの受ける制動力、即ち、この場合制動の結果としてタイヤ４によりリム２に及ぼされる力が、直接伝達されるということにある。好ましくは、ブレーキディスク１３は、ホイール上に「浮動（floating）」状態に取り付けられ、即ち、ブレーキディスクとホイールとの間の連結により、特に半径方向における軸対称の相対変位が可能である。これら変位の大きさは、数ミリメートルに制限されている。浮動組立体は、ブレーキディスクの熱膨張を考慮に入れており、しかも、かかる浮動組立体により、ホイールとブレーキディスクとの間の熱交換を減少させることができる。図５は、かかる組立体の一実施形態を示している。この図では、ホイールディスク３に固定されたペグ（peg）２７が記載されており、これらペグは、ブレーキディスク１３に設けられたスロット２６に収納されている。

車両には、ハブキャリヤ７に取り付けられた回転モータ１５を含むホイール駆動手段により駆動力が与えられる。好ましくは、モータ１５は、電気モータである。電気モータをリターダとしても使用でき、かかる電気モータにより、車両の運動エネルギーの何割かを電気的な形態で回収することができる。この場合、機械的制動手段の動力を減少させることができる。

減速手段は、ホイールに連結された少なくとも１つの歯車１６と、回転モータ１５により駆動される少なくとも１つのピニオン１７とを有する。１つ又は２つ以上の追加の歯車を、追加の減速比をもたらすよう永続的に又は減速比の選択を提供するよう制御された仕方で駆動ピニオン１７と歯車１６との間に介在して設けるのがよい。

有利には、歯車１６を形成する要素は又、歯車が固定されるハブを構成する。この理由で、ホイール軸受６は、歯車の中央部分のボア内に位置決めされ、ホイールは、この中央部分の軸方向連続部２５にボルト止めされる。

好ましくは、ブレーキディスク１３、歯車１６及びピニオン１７は、ほぼ同一平面内に位置決めされ、即ち、ホイールの軸線５に沿うこれらの全体的サイズは、幅の最も広い構成部品（この場合、ピニオン）の軸方向サイズにほぼ等しい。この特徴は、図３において明らかに識別できる。転がり軸受６も又それ自体、ほぼ同一平面内に位置決めされていることが理解できる。軸方向サイズの観点から見て有利であるこのレイアウトは又、重量の減少（軽量化）及び／又は剛性の増大を可能にすることは理解されよう。

好ましくは、ハブキャリヤ７は、雄型部分を有し、この雄型部分の周りには、ホイール軸受６が取り付けられている。ホイール軸受がハブキャリヤの中央開口部内に保持される欧州特許出願第０８７８３３２号明細書のレイアウトと比較すると、ホイールの案内手段の本来備わっている剛性が、著しく向上している。

好ましくは、ピニオン１７の案内は、例えば１対の玉軸受又はころ軸受１８を介してハブキャリヤにより実行される機能である。したがって、ピニオンは、モータ１５のシャフトによっては支持されず、それ自体の案内手段を備えている。このピニオンは、当然のことながら、例えば、それ自体公知の相補形溝のような連結手段によりモータシャフトにより被動状態のままである。このように、伝達されるトルクの大きさがどれほどであれ、ピニオンと歯車との間の噛み合い具合は、満足のいくままである。というのは、この噛み合い具合は、モータシャフトの剛性にも案内にも依存していないからである。

好ましくは、ピニオン及び歯車は、螺旋歯を有する。

並進（平行移動）の観点でバー６を案内する案内手段１１は、「摩擦無し（frictionless）」であり、即ち、かかる案内手段は、可能な限り摩擦が小さい。転がり軸受を用いる案内は、妥当性が非常に高い。ローラ１９をバーに形成された走路と協調して用いるのがよく、ローラは、案内部材を中心として且つこれに対して回転するよう設けられている。接触面の相互摺動も又、想定できる。ただし、これら接触面は、適当な処理が施されていること又は十分に潤滑されることを条件とする。例えば、流体軸受を使用するのがよい。

好ましくは、ホイールの移動距離を制御するため、回転電気機械装置１２が用いられる。この電気機械装置は、懸架ピン（図示せず）を介して、バー８に固定されたラック２１に作用する。この構造は、懸架特性のアクティブな制御、特に、直接的な電気的制御に特に好適に役立つという利点を備えている。

好ましくは、ばね２２（例えば、コイルばね）が、車両の静荷重のうち何割か、好ましくは全てを支持するようにハブキャリヤ７と案内手段１１との間で作用する。

好ましくは、バーの軸線９は、ほぼホイール５の軸線上に且つホイールの中央平面内にほぼ垂直に位置決めされ、即ち、バーは、ホイールに対して完全に心出しされている。このレイアウトの一利点は、このレイアウトが、懸架移動を助けると共にバー及びその案内手段に加わる機械的応力を減少させるということにある。

また、好ましくは、ホイールが車両の舵取りホイールである場合、バーの軸線９は、ピボット軸線にも一致する。これは、図示の場合である。図２は、回動連結部が１組のテーパころ軸受２３により提供されている状態を示している。これら軸受は、案内手段１１を垂直ピボット軸線回りに支持体１０に対して回転させることができる。ピボット軸線がこのように位置決めされている場合、舵取りホイールは、地面により及ぼされる力の結果として非常に僅かな舵取りトルクを受けるに過ぎない。

図５は、ハブキャリヤ７が歯車１６及びピニオン１７を収容したケーシングを構成している状態を非常に明確に示している。このケーシングは、この歯車装置を包囲するよう密閉カバー２４によって閉鎖されている。この図は又、このケーシング内に設けられた１対の転がり軸受１８へのピニオン１７の取り付け方を明確に示している。

ホイール１は、好ましくは、共に軽合金で作られたホイールディスク３とリム２から組み立てられる。図示のように、リムは、好ましくは一体であり、即ち、一体に作られる。

図は、種々の構成部品の機械的サイズの観点で本発明の利点を明確に示している。本発明の接地システムがコンパクトであることにより、駐車操作中に縁石に接触することはないほど幅の狭いホイールを用いることが可能である（図２参照）。

重量の観点から、本発明により得られる利点も又、相当なものである。具体的に説明すると、欧州特許出願第０８７８３３２号明細書の好ましい実施形態（この特許出願の図１及び図２に見える）を本願の好ましい実施形態と比較するのがよい。懸架移動距離が１４５ｍｍから１７０ｍｍに増大すると共にホイール直径が１６インチ（４０．６４ｃｍ）から１７インチ（４３．１８ｃｍ）に増大しているが、ばね下重量の２０％台の減少が得られている。

種々の図は、全く従来の仕方でリム２に取り付けられたタイヤ４を示している。当然のことながら、他の解決策、例えば、リムに永続的に取り付けられたタイヤ又は非インフレート型弾性トレッドストリップ或いは空気チャンバが設けられていない弾性トレッドストリップを採用できる。

本発明の接地システムの好ましい実施形態のホイールの軸線に沿って見た平面図である。 図１の実施形態のホイールの軸線を通る垂直平面（図１のＡ−Ａ平面）で見た断面図である。 図１の実施形態のＢ−Ｂ線に沿って見た軸方向半断面図である。 図１の実施形態のＣ−Ｃ線に沿って見た軸方向半断面図である。 図１の接地システムの主要構成部品の分解組立て斜視図である。

Claims (8)

1. 車両の接地システムであって、
   ホイール（１）と、ハブキャリヤ（７）と、前記ハブキャリヤに固定された少なくとも１つの回転モータ（１５）を用いて前記ホイールを駆動する手段と、前記ホイールに連結された少なくとも１つの歯車（１６）及び前記回転モータに連結された少なくとも１つのピニオン（１７）を含む減速手段と、前記ホイールを前記車両に連結された支持体（１０）から懸架する滑り懸架装置と、ブレーキディスク（１３）を含む制動手段と、を有し、
   前記ブレーキディスクは、その周囲が前記ホイールに連結されており、ブレーキキャリパ（１４）が、前記ブレーキディスクの内側に配置され、
   前記ブレーキディスク、前記ピニオン及び前記歯車は、ほぼ同一の平面内に配置され、前記ホイール、前記ブレーキディスク及び前記歯車を備える回転組立体が、前記ハブキャリヤ（７）の雄型部分周りに位置決めされた１対の転がり軸受（６）によって案内されることを特徴とする接地システム。
2. 前記ピニオン及び前記歯車は、螺旋歯を有し、前記ピニオンは、案内手段（１８）によって前記回転モータ（１５）のシャフトとは独立して前記ハブキャリヤに対して案内される請求項１記載の接地システム。
3. 前記滑り懸架装置は、前記ハブキャリヤに固定されたバー（８）を有し、前記バーの軸線（９）は、ほぼ前記ホイールの軸線（５）上に且つ前記ホイールの中央平面内にほぼ垂直に位置決めされ、前記車両のシャーシに対する前記ハブキャリヤの懸架自由度は、前記支持体（１０）に連結された案内手段（１１）内における前記バーの運動により実現可能である請求項１又は２に記載の接地システム。
4. 懸架運動を制御する電気機械的装置（１２）を更に有する請求項３に記載の接地システム。
5. 前記電気機械的装置は、懸架ピニオンに固定された回転機であり、この懸架ピニオンは、前記バー（８）に固定されたラック（２０）と協調する請求項４記載の接地システム。
6. 前記ホイールをピボット軸線回りに舵取りできるよう前記案内手段（１１）と前記支持体（１０）との間に設けられた回動連結部（２３）を更に有する請求項３〜５の何れか１項に記載の接地システム。
7. 前記ピボット軸線は、ほぼ前記バーの前記軸線（９）に一致している請求項６記載の接地システム。
8. 前記ホイールは、ホイールディスク（３）と一体リム（２）から組み立てられている請求項１〜７の何れか１項に記載の接地システム。

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