JP5235682B2 - 懸架装置を備える車両 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の導入部による懸架装置に関するものである。

本発明は、車両製造業で利用できる。

現在の懸架装置では、車輪はリンク要素に取り付けられており、リンク要素自体は車両のフレームの回転点の回りに取り付けられている。そのような懸架装置は、スウェーデン特許第０１０２８７８−６号明細書において記載されており、それにおいては、補償動作を車両が得られるように、懸架装置は、衝突に乗り上げる場合に車輪に付与される垂直運動を、吸収できるように、設計されている。

国際公開第０２／０６２２８５号パンフレットには、懸架装置がリンク要素を備えていることが記載されている。そのリンク要素には、車両の上昇特性を向上させるために、力を付与できる。リンク要素は、リフティングホイールを備えており、リフティングホイールは、レバーアーム構造に付与される力を用いて、車両の前端部を持ち上げる。リンク要素は、補足的な構造物であり、車両の主輪から離れている。この構造物は、使用者が、車両を上昇させるために追加操作を行わなくてはならないこと、を意味している。
スウェーデン特許第０１０２８７８−６号明細書 国際公開第０２／０６２２８５号パンフレット

本発明は、障害物例えば縁石等を乗り越える上昇特性を向上し、同時に、可能な限り簡単な車両の操作を許容するような、解決法を、見つけることを目的としている。同時に、本発明は、補足的なばね要素を使用しないで、本来のばね作用を効果的に提供する、簡素な構造を、作り出すことを目的としている。

これは、導入部に記載された懸架装置に基づく本発明を用いて達成されており、懸架装置は、請求項１の特徴部分で特定された特徴的な特性によって、特徴付けられている。

この場合においては、必要な推進力は、第１車輪軸の車輪を持ち上げるためにも利用されている。これは、レバーアーム効果によって達成され、リンク要素の回転は、回転点に加えられた力、つまり推進方向の車両推進直線力と、リンク要素のレバーアームのために得られた距離と、によって生じる。

上記レバーアーム効果を生成する、車輪軸の中心の下方に押し下げられた、回転点は、車両のより円滑な推進に寄与する。なぜなら、推進力が、リフティング力へ、一定程度、変換されるからである。従って、リンク要素の回転に対抗する弾性要素を使用する必要がない。

或いは、第１車輪軸と回転点との間の第１距離は、第２車輪軸と回転点との間の第２距離と、一致する。

従って、使用者は、前輪及び後輪が調整される順番を気にしないで、懸架装置の車輪を、進行方向に一列に、設定でき、同時に、所望のレバーアーム効果を得ることができる。車両の旋回能力は、同程度に良いままである。

好ましくは、第１車輪軸と回転点との間の第１距離は、第２車輪軸と回転点との間の第２距離と、異なっている。

この場合において、第２車輪軸と回転点との間の第２距離が、第１車輪軸と回転点との間の第１距離より短い場合、レバーアーム効果は、急上昇下でさえ、モーメント生成距離を維持して、得ることができる。

便宜上、第１車輪軸及び第２車輪軸は、車輪軸範囲が互いに平行であるように、また、第２車輪軸が進行方向に見て第１車輪軸の後方に配置されるように、リンク要素に、設けられている。

或いは、第２車輪軸は、進行方向に見て第１車輪軸に対して離間し、その結果、軸に取り付けられた車輪は、回転点の両側になっている。

便宜上、車輪は、互いに重なるように、同様に設けられており、このようにして、旋回能力は、最適化される。

好ましくは、各車輪の表面は、車道に対する接触のために、外側周囲面を有しており、車輪は、周囲面が互いに向き合うように、車輪軸に取り付けられている。

従って、１組の車輪が障害物に対して接触してねじれる傾向は、減少する。

便宜上、フレームは、リンク要素が回転するのを防止するために、リンク要素と係合するよう設けられた、停止部材を、備えており、それにより、第１車輪軸は、第２車輪軸の位置をとらない。

従って、使用者は、下がる前の元の位置へリンク要素を回転させる必要なしに、車両のフレームを持ち上げることができる。

或いは、車両は、歩行器である。

好ましくは、２つの車輪は、それぞれ第１車輪軸及び第２車輪軸に、設けられている。

便宜上、懸架装置は、旋回不能に、しかしながら、リンク要素が回転点回りを回転できるように、車両に、設けられている。

本発明は、実施態様として説明される。明確さのために、本発明にとって重要性のない構成要素は、図面から除外している。多数の図面中に示されている同じ部品は、場合によっては参照符号を持たなくてもよいが、参照符号を持つものに相当する。

図１は、第１実施形態による懸架装置を示している。懸架装置１は、車両（図示せず）のフォーク５を備えているフレーム３に、取り付けられている。その推進方向において、車両は、縁石等の障害物７を上ることができるように、設けられている。懸架装置１は、リンク要素９を備えており、リンク要素９は、フォーク５に、回転点Ｒの回りを回転可能に、設けられている。車両の推進のために、力Ｇｘが、フレーム３に加えられており、従って、フォーク５を介して、回転点Ｒにも加えられている。長方形板の形をしたリンク要素９は、リンク要素９の前部１５及び後部１７にそれぞれ取り付けられた、第１（前）車輪軸１１及び第２（後）車輪軸１３を、備えている。

前輪１９及び後輪２１は、前後一列に配置されており、且つ、各車輪軸１１、１３に回転可能に配置されている。後輪軸１３は、モーメント軸Ｘとして機能し、力Ｆｘが、前輪１９を介して、前輪軸１１に、進行方向と実質的には反対方向に加えられる場合に、リンク要素９は、モーメント軸Ｘの回りを回転する傾向にある。この力Ｆｘ及び力Ｆｙは、力Ｆを形成する構成要素である。縁石が据えられている場合に生成される力Ｆは、前輪１９を持ち上げる、後輪軸１３回りの回転モーメントＭに、寄与している。

リンク要素９は、回転点Ｒによって、レバーアームとして作動するように、設けられている。回転点Ｒは、第１車輪軸１１及び第２車輪軸１３と交差し、且つ、モーメント軸Ｘの範囲に対して横方向の面内に位置している仮想直線Ｌから距離ｂだけ離れて位置している。レバーアームｂを生成するために、回転点Ｒは、仮想直線Ｌの下に位置している。推進力Ｇｘ及びレバーアームｂは、後輪軸１３回りのモーメントを生成し、そのモーメントは、リンク要素９を持ち上げる。このモーメントは、力Ｆによって生成された更なるモーメントによって補完され、その力Ｆは、前輪１９に対して、距離ａで、作用する。懸架装置１の前輪１９が、地面Ｕ上で、車輪軸１１、１３（又は車輪１９の半径）の高さと少なくとも同じ高さの障害物７に衝突する、と仮定した場合、距離ａは、０となる。力Ｇｘによって生成されたリフティングモーメント（トルクＭ）及び距離ｂは、ただ単に、懸架装置１が第２車輪軸１３の回りを回転するようにするのみである。

図１では、２つの車輪軸１１、１３は、回転点Ｒの回りに対称的に位置しており、車輪１９、２１が、前後一列に配列されているため、車両の回転能力は、障害を乗り越える場合に、影響されない。この実施形態によれば、第１車輪軸１１と回転点Ｒとの間の第１距離ｄは、第２車輪軸１３と回転点Ｒとの間の第２距離ｃと、一致する。

図２ａ−２ｂは、第２実施形態による懸架装置１の側面図及び正面図を、示している。第１車輪軸１１及び第２車輪軸１３は、リンク要素９において、互いに平行に配置されている。第１車輪軸１１は、前輪１９を備えている。第２車輪軸１３は、２つの副軸に分かれており、それらは、それぞれ後輪２１を支持している。後輪２１は、進行方向に見て前輪１９の後ろに、配置されている。第２車輪軸１３（２つの副軸）は、進行方向に見て第１車輪軸１１に対して、離間しており、その結果、軸１１、１３に取り付けられた車輪１９、２１は、部分的に並んで、また、回転点Ｒと交差し且つ進行方向と平行に長手方向に伸びて仮想直線の両側に、位置している。或いは、２つの前輪を、第１車輪軸１１に取り付けることができる。

図３ａ−３ｂは、第３実施形態による懸架装置１を示している。前輪１９及び後輪２１は、リンク要素９に設けられている。車輪１９、２１は、部分的に並んで位置しており、また、進行方向に見て、互いに離間する。図３ａは、上記記載の懸架装置１を示している。懸架装置１の回転点Ｒは、手動の車両（例えば、歩行器、ベビーカー）のフォーク５（図示せず）に配置された回転軸によって、構成されている。フォーク５は、歩行器のフレーム３に、旋回軸Ｓにて旋回可能に、設けられている。リンク要素９は、Ｖ形状を有しており、また、図３ｂに図示されるように、各リンク端部において、前輪１９及び後輪２１を支持している。

図３ｃは、上記の懸架装置を示している。旋回軸は、ここでは、ボールジョイント２０であり、（回転点を、旋回軸から離れた進行方向に対して横向き方向の水平軸とする代わりに）回転点Ｒと旋回軸Ｓとを同時に構成しており、２つの車輪軸は、回転点Ｒの両側に、対称的に配置されている。車輪１９、２１の対称的な配置は、車両の最適な旋回能力を可能にする。同時に、車輪は、懸架装置１の構造に影響することなく、旋回能力の最適化が可能であるように、互いに重なるように且つ充分に離れて、配置されている。

図４は、一実施形態による図３ａ−３ｂの懸架装置１を、概略的に示している。上昇特性を向上させるためのリフティング力を生成するために、リンク要素９（リンクアーム）の回転点Ｒは、第１車輪軸１１及び第２車輪軸１３と交差し、且つ、モーメント軸Ｘの範囲に対して横方向の面内に位置している仮想直線Ｌから距離ｂだけ下に位置している。

前輪軸１１と回転点Ｒとの間の前方距離ｄと、回転点Ｒと後輪軸１３との間の後方距離ｃと、の比は、前方距離ｄが後方距離ｃより長くなるようになっている。

Ｘ回りの回転を計算するための簡易方程式は、以下のように定義される。

上記式において、Ｆは、障害物７が衝突するときに、懸架装置１によって吸収される力である。Ｆは、成分Ｆｙ（リフティング力）と成分Ｆｘ（車両に対して進行方向に作用する力）と、に分けられる。

Ｇｘは、車両に対して進行方向に作用する力である。Ｇｙは、車両に対して地面Ｕの方向に加えられる力である。歩行器の場合、使用者（図示せず）の体重は、歩行器の推進のために、力Ｇ（図示せず）とともに、回転点Ｒに対して作用する。この力Ｇは、成分ＧｙとＧｘとに分けられ、Ｇｘは、推進力として定義される。

距離ｂは、歩行器の上昇特性を向上させるための、生成されたレバーアームである。距離ｂは、０より大きく、後輪２１の半径ｒより小さい。距離ｂは、半径ｒの、２−９０％の間、好ましくは２５−７０％の間、である。

角度αは、障害物の高さと車輪の半径ｒとの間の関係によって決定され、すなわち、車輪の半径が障害物の高さと等しい場合、角度αは０である。

上記式において、Ｆｙは、懸架装置１のためのリフティング力を、構成している。

距離ｃが距離ｄより短いため、使用者の重量は、その大半が後輪２１へ分配され、それは、懸架装置１の上昇特性を向上させ、前輪は、少ない荷重によって、地面から、より簡単に持ちあがる傾向にある。

回転点が線Ｌより下に下がるので、上昇するように障害物を乗り越える時の懸架装置１は、リンク要素が、ほぼ垂直となるとき、又は、リンク要素が、回転点Ｒが進行方向に見て第１車輪軸１１及び第２車輪軸１３の前にくるように長くなるとき、車輪１９、２１に対して遅れ位置で、作動する。これは、すなわち２つの車輪１９、２１が回転点Ｒの後ろとなるとき、同様に、懸架装置１の旋回能力が最適化されるのを、助ける。

図５ａ−５ｂは、障害物７を乗り越えるための基本図を示している。第１車輪軸１１と回転軸Ｒとの間の前方距離ｄは、後方距離ｃよりも、実質的には長い。これは、懸架装置１が上昇する（図５ｂ参照）ときでさえ、レバーアーム効果を維持するためである。後方距離ｃを前方距離ｄより短くすること、及び、車輪軸１１と車輪軸１３との間の距離を可能な限り短くすること、によって、懸架装置の良好な旋回特性が、得られる。距離ｃが短いという事実は、回転点Ｒが、上昇の過程で、後輪軸１３の下方位置に保持されることを可能にし、レバーアームｂ’’が維持されるのを可能にする。しかしながら、レバーアームｂ’’は、懸架装置１（図５ａ及び図５ｂに示される参照符号ｂ’及びｂ’’を参照）の上昇していない位置におけるレバーアームｂ’より僅かに短い。

従って、レバーアーム効果は、実質的には維持された距離ｂを用いて、急上昇中でさえ得ることができる。なぜなら、第２車輪軸１３と回転点Ｒとの間の後方距離ｃが、第１車輪軸１１と回転点Ｒとの間の前方距離ｄより短いからである。

図６は、懸架装置１の第４実施形態を示している。各車輪１９、２１の表面は、地面Ｕ（車道）に対する接触のために、並置された周囲面２２を有している。車輪１９、２１は、周囲面２２が互いに向かい合うように、車輪軸１１、１３に取り付けられている。従って、１組の車輪１が障害物７に接触してねじれる傾向は、減少する。なぜなら、前輪１９と、地面Ｕ及び旋回軸Ｓと、の接触点が、それらの間に最小限の距離を有しているからである。

図７は、懸架装置１の第５実施形態を示している。この実施形態によれば、障害物７との最初の接触を吸収する前輪１９は、後輪２１より大きい直径を有している。障害物７の高さが前輪１９の半径より高い場合（図７参照）でも、推進力Ｇｘは、回転点Ｒと懸架装置１で得られたレバーアームｂとに、回転モーメントＭを生成し、その結果、前輪１９は、障害物７に上る傾向にある。フレーム３は、停止部材２５（ラバーパッド）を備えており、停止部材２５は、リンク要素９が回転するのを防止するために、リンク要素９と係合するように配置されている。すなわち、それにより、第１車輪軸１１は、使用者が車両を持ち上げるときに、第２車輪軸１３のための位置をとらない。懸架装置は、ベビーカー又はジョギングカート（図示せず）等のクロスカントリーの手動車両に、取り付けられている。

更に好ましい実施形態が、図８ａ−８ｃに概略的に示されている。この実施形態によって、１組の車輪が、力Ｆを生じさせる障害物に接触した際に、回転点の回りを（進行方向に見て）ねじれる傾向は、減少する。これは、第１車輪軸１１と回転点Ｒとの間の第１距離ｄより大きい、第２車輪軸１３と回転点Ｒとの間の第２距離ｃによって、実現される。この実施形態によって、ユーザーの重量の大部分は、前輪１９に分配され、その結果、より大きい摩擦力Ｆｆ（図８ｃ参照）が、（進行方向に対して実質的には横向きの方向に）前輪１９と地面７との間に生成される。従って、懸架装置が旋回軸Ｓの回りにねじれる傾向は、後輪２１が図８ｃに示すように力Ｆｂで障害物に衝突する瞬間に、減少する。図８ｄは、図８ａの懸架装置をそれぞれ概略的に示している。

更なる実施形態が、図９ａ及び図９ｂに概略的に示されている。調整可能な停止要素１００が、懸架装置の旋回フォークに取り付けられている。図９ａは、その駆動位置における停止要素１００を示しており、停止要素１００は、後輪軸１３をロックする場合、リンクアームの反時計回りの回転を防止する。停止要素１００は、リンクアーム９の運動の自由を制限し、それにより、前輪１９は、旋回軸Ｓの回りを進む時に、地面に対する摩擦抵抗が減少するという結果によって、地面との接触を防止されるが、懸架装置の障害乗り越え能力は、維持される。レジスター１０１は、後輪２１の軸１３に設けられている。図９ｂは、ニュートラル位置における停止要素１００を示しており、それは、リンクアームの（参照符号ＲＭによって示される）反時計回り及び時計回りの両回転を可能にし、（初期の記述による）懸架装置に、障害物の乗り越え作用及びばね作用の両方を、与える。摩擦抵抗は、両車輪が地面と接触しているため、地面に対して増加し、また、ステアリング中の慣性を意味しており、それは、地面に起伏がある場合に好ましい。また、車両は、一方向においてより安定するようになり、車輪は、横方向に「振れて」行ったり来たりしない。（図９ａに示されるように）停止要素１００が下方に押される結果として、リンクアーム９は、前方向に回転する（進行方向に進む間の車輪と同じ回転）のを防止し、従って、前輪は、地面から持ち上げられる。それは、（地面に対して車輪２つの場合よりも地面に対して車輪１つの場合の方が小さい摩擦を）後輪が地面に対して担うだけであるので、最適な旋回能力を与える。（上昇位置の）前輪１９が、考えられる障害物に出くわし続けることができるような、地面からの距離に、上げられるように、設けられているので、懸架装置は、その上昇機能を維持している。

更に別の実施形態が、水平面において旋回不能に設けられた懸架装置を示す、図１０ａ、１０ｂに、概略的に示されている。第１車輪軸１１と回転点Ｒとの間の第１距離ｄは、回転点Ｒと第２車輪軸１３との間の第２距離ｃと等しい大きさである。障害物を無事に通過する特性は、進行方向に関係なく同じである。リンク要素９は、基板１１５上に、２つの軸１１０を介して回転点Ｒの回りを回転可能に、配置されており、３つのフランジ１１１’、１１１’’、１１１’’’を、備えている。フランジは、軸１１０の２つの端部に回転可能に設けられており、前輪１９及び後輪２１は、フランジとともに、回転点Ｒの回りを回転可能である。２つのフォーク締結と、３つの（Ｍ形状の）フランジ及び短い軸１１０を備えたその形態と、を用いて、より強力に構成されたリンク要素は、高い荷重負担能力を可能にする高強度を、与える。この実施形態は、移動用車輪又は什器用車輪（輸送用のかご、カート、事務所用及び病院用什器等）に適している。懸架装置のこの実施形態は、また、基板１１５の表側に取り付けられることによって、横方向に旋回可能に構成できる。

本発明は、上記記載の実施形態に制限されるものではないが、本発明の範囲内で、各種の修正及び変更を行うことは、明らかに可能である。懸架装置は、歩行器、ゴルフカート、ベビーカー、ショッピングトローリー、多種類の移動用車、又は、鉄道車両、ケーブルカー等の、他の車両に、使用できる。懸架装置は、横方向に旋回するために、車両に旋回可能に設けられることに、制限されない。また、回転点を備えている懸架装置は、例えば、車両のステアリング可能な第２車輪が横方向の車両のステアリングを提供するような適した場所、における車両では、車両に固定して取り付け、すなわち、旋回不可能に設けることができる。懸架装置は、例えばスノースクーター又は同様のものにおいて、車輪の代わりに、滑走部、スキー等を備えることができ、それにおいては、車輪軸という用語は、軸という用語に置き換わる。

第１実施形態による懸架装置を示す図である。 第２実施形態による懸架装置を示す図である。 第２実施形態による懸架装置を示す図である。 第３実施形態による懸架装置を示す図である。 第３実施形態による懸架装置を示す図である。 懸架装置を上から見た図である。 好ましい寸法の関係を備えた、図３ａ、３ｂの懸架装置を示す図である。 上昇のための基本図である。 上昇のための基本図である。 第４実施形態を示す図である。 第５実施形態を示す図である。 第６実施形態を示す図である。 第６実施形態を示す図である。 第６実施形態を示す図である。 第６実施形態を示す図である。 更なる実施形態を示す図である。 更なる実施形態を示す図である。 更に別の実施形態を示す図である。 更に別の実施形態を示す図である。

Claims (10)

1. フレーム（３）と懸架装置（１）とを備える車両であって、その進行方向において、障害物（７）を上ることができるように構成されており、
   前記懸架装置（１）は、回転点（Ｒ）の回りを回転可能に構成されたリンク要素（９）を備えており、前記回転点（Ｒ)に対して、推進のために、前記フレーム（３）を介して、力（Ｇｘ）を加えることができ、
   前記リンク要素（９）は、第１車輪（１９）及び第２車輪（２１）をそれぞれ支持する第１車輪軸（１１）及び第２車輪軸（１３）を、備えており、
   前記第２車輪軸（１３）は、モーメント軸（Ｘ）として機能し、力（Ｆ）が、前記第１車輪軸（１１）に、進行方向とは反対方向に、加えられる場合に、前記リンク要素（９）は、前記モーメント軸（Ｘ）の回りを回転しようとし、
   前記リンク要素（９）は、前記回転点（Ｒ）によって、レバーアームとして作動し、前記回転点（Ｒ）は、前記第１車輪軸（１１）及び前記第２車輪軸（１３）と交差するとともに前記モーメント軸（Ｘ）の範囲に対して横方向の面内に位置する仮想直線（Ｌ）から離れて位置して、
   進行方向に走行する間に、前記懸架装置（１）の調整可能な停止要素（１００）が、前記リンク要素（９）が車輪の回転方向と同じ方向に回転することを妨げ、それによって、前記第１車輪軸（１１）の第１車輪（１９）が地面と接することが妨げられることを特徴とする車両。
2. 進行方向において、前記第１車輪軸（１１）と前記回転点（Ｒ）との間の第１距離（ｄ）が、前記第２車輪軸（１３）と前記回転点（Ｒ）との間の第２距離（ｃ）と一致する、請求項１に記載の車両。
3. 進行方向において、前記第１車輪軸（１１）と前記回転点（Ｒ）との間の第１距離（ｄ）が、前記第２車輪軸（１３）と前記回転点（Ｒ）との間の第２距離（ｃ）と異なる、請求項１に記載の車両。
4. 前記第１車輪軸（１１）と前記第２車輪軸（１３）とが互いに平行となるように前記第１車輪軸（１１）と前記第２車輪軸（１３）とが前記リンク要素（９）の上に配置されており、前記第２車輪軸（１３）が、進行方向に見て前記第１車輪軸（１１）の後方に配置されている、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の車両。
5. 前記第２車輪軸（１３）が、進行方向に見て前記第１車輪軸（１１）に対して変位しており、その結果、前記第１車輪軸（１１）及び前記第２車輪軸（１３）に取り付けられた前記第１車輪（１９）及び前記第２車輪（２１）が、前記回転点（Ｒ）の両側に位置している、請求項４に記載の車両。
6. 前記第１車輪（１９）及び前記第２車輪（２１）が、互いに重なるように配置されている、請求項５に記載の車両。
7. 前記フレーム（３）は、前記リンク要素（９）の回転を防止するために、前記リンク要素（９）と係合するように構成された停止部材（２５）を備えている、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の車両。
8. 前記車両が、歩行器である、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の車両。
9. 前記懸架装置（１）が、前記車両において旋回不能であるものの、前記リンク要素（９）が前記回転点（Ｒ）回りに回転可能であるように構成されている、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の車両。
10. ニュートラル位置にある前記調整可能な停止要素（１００）が、前記リンク要素（９）の反時計回り及び時計回りの両回転を可能にする、請求項１乃至９のいずれか１つに記載の車両。

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