JP6378757B2 - 全地形型車両及びそのサスペンション - Google Patents

Description

本発明は、例えば、全地形型車両（ＡＴＶ）等、クロスカントリー性能のよい車両の構造に適用可能な、水陸両用オフロード走行用車両に関する。

従来技術では、クロスカントリー性能のよい全地形型車両として「ロシア国実用新案登録第１００９９８号 全地形型車両Ｋｅｒｚｈａｋ」が知られている。

前記車両は、発電装置を設置したフレームと、ギヤボックスと、キャビンと、フラットボディと、駆動軸と、差動歯車と、低圧タイヤに連結したホイール減速ギヤと、を有する。駆動軸は、螺旋ばねのサスペンションの牽引アームに取り付けられている。この車両は、セントラルタイヤインフレーションシステムを備える。

前記技術的解決法の不利な点は、不整地では乗り心地が悪いホイールのスプリングサスペンションの存在である。

また、従来技術では、気密ボディと、トランスミッションを備えたエンジンと、相互連結したハーフシャフトのファイナルドライブシステムを有する走行ギヤと、制御装置と、を備えた全地形型水陸両用車「ロシア国実用新案登録第９３７４２号 全地形型水陸両用車」が知られている。

固有の接地圧を下げ、クロスカントリー性能を向上させるために、側面ガード（レール）を有するゴム又はプラスチックのキャタピラトラックをホイールに履かせればよい。（タイヤの直径が大きくなるので、）圧力がより高くなり、必要な伸びが確保される。

前記設計の不利な点は、車両のクロスカントリー性能を上げるために増設手段（キャタピラトラック）を使う必要があるという点である。

また、プロトタイプと称され、シングルスペースのキャビンと、変形可能な乗員室と、フレームに搭載したパワードライブと、トランスミッションと、ホイール減速ギヤ付き走行ギヤと、フレームと、横断アームの形態の個々のホイールサスペンションと、を備えた全地形型車両ペトロヴィッチとして知られる従来技術（www.petrovichauto.ruを参照）がある。

前記設計の不利な点は、クロスカントリー走行では衝撃応力によって損傷を受ける可能性があり、ＡＴＶの信頼性が十分確保できないホイールレバー付きサスペンションを使用することである。

また、４つのスプリングと、残りの部分よりも体積が大きい追加の圧力ロッド端部を設けたガイドアセンブリと、を備える車両搭載スタビライザ付きエアサスペンションとして知られる従来技術「ロシア国特許第２０５６３０１号 スタビライザ付きエアサスペンション」がある。

各アセンブリのロッド端部は、連結管を介した、同質のチャンバの斜めの連結と、異なるチャンバとの交差した連結とのための推進ノズルを通って、二つの隣接するアセンブリの（異なる）上側チャンバ（ピストンの上）と、最も距離の離れたアセンブリのロッド端部と、に連結される。

上側チャンバは、連結ロッド端部より大きい断面のダクトと相互連結される。

各アセンブリの下側チャンバ（ピストンの下）は、隔離されている。

休止状態の作動圧媒体は、他より下側チャンバの方が低い。

上記のサスペンションの不利な点は、設計の複雑性と、概して車両全体の重量が大きいということである。

また、いかなる地形でも走行できる車両用サスペンションシステムのプロトタイプとして、従来技術「米国特許第７１５０４５７号 車両用サスペンションシステム」が知られている。前記サスペンションシステムは、それぞれが車両のホイールとシャーシとを相互連結する複数の流体作動シリンダを備える。前記流体作動シリンダ間の流体流動連通は、流体作動シリンダの操作可能な上側又は下側のチャンバの間を延在するチューブを介して行う。

前記技術的解決法の不利な点は、この設計では、一対のホイールの内部でのみシリンダ間に空気の流れを提供する空気圧流量制御装置のフィードバック回路があるため、ホイールサスペンションにはこのチューブの補助が必要であり、変化の多い地形条件下で乗り心地を保証できず、車両の設計をさらに複雑にすると共に全体の重量が増加してしまうという点である。

当業者にとっては、スムーズな走行を確保するために、板ばね、コイルばね、レバー、緩衝器を有する機械的サスペンションを、従来の車両並びに全地形型車両に搭載することは明らかであろう。また、従来技術では、空気圧シリンダを備えた空気圧サスペンションが知られている。

これらのサスペンションで明らかに不利な点は、走行ギヤの耐衝撃性が低いこと、並びに、製造した構造体単位の金属の特定量が高すぎるため、複雑な地形条件下である際の信頼性が低いということである。さらに、この実施形態におけるタイヤインフレーションシステムは、コンプレッサのような増設装置の形態で設けられている。

特許請求の範囲に記載された本発明の第１の目的は、新規で信頼性が高く、コンパクトで、効率がよく、使いやすい、クロスカントリー性能がよい多目的車両（全地形型車両）を製造することである。

この目的は、ガラスとドアを有するキャビンと、乗員室と、フレームと、排気システムを有するエンジンと、トランスミッションギヤボックスと、ステアリングギヤと、低圧タイヤを有するホイールを備えた少なくとも２対の車軸と連結されたファイナルドライブシステムを備えた走行ギヤと、ホイールタイヤに連結したサスペンションと、タイヤインフレーションシステムと、暖房システムと、制御システムと、を備えた全地形型車両を設計することによって達成される。

特許請求の範囲に記載された本発明によると、全地形型車両は、総てのホイールタイヤに同時に連結され、タイヤインフレーションシステムと連動する送気管を備える。

特許請求の範囲に記載された本発明によると、キャビンの前面ガラスは、前方及び上方に開放できるように構成されていると共に、水平方向に対して角度を有して取り付けられている。

特許請求の範囲に記載された本発明によると、キャビンに入るためのドアは、前面ガラスの下部に位置しており、その幅より小さく構成されている。

特許請求の範囲に記載された本発明によると、各ホイールは、フレーム側部材に固定した軸受アセンブリの内部に設置した車軸上に取り付ける。

特許請求の範囲に記載された本発明によると、暖房システムは、過度に暖かい空気をエンジンルームからキャビン、乗員室、及び、大気へ取り除くように構成されている。

特許請求の範囲に記載された本発明によると、熱は、キャビンと乗員室の間、及び、前記乗員室の壁の１つの中に設置したダンパによって、エンジンから取り除かれる。

特許請求の範囲に記載された本発明の第２の目的は、新規で、使用時における信頼性が高く、製造が容易なサスペンションを設計することである。

この目的は、ホイールタイヤと連結されたホイールサスペンションシステムと、フルードパワードライブと、タイヤインフレーションシステムと、を備えた全地形型車両のサスペンションを設計することによって達成できる。

特許請求の範囲に記載された本発明によると、ホイールサスペンションシステムは、側方部材とクロスバーとによって形成されたフレームを作るように互いに溶接された中空のチューブによって形成された送気管として構成されるか、又は、バルブ部材を有するパイプラインによって、それぞれのタイヤと連結された閉回路をフレーム外に形成するように構成されている。特許請求の範囲に記載された本発明は、フルードパワードライブ及びタイヤインフレーションシステムと同様、ダンパを備え、バルブ部材を有するパイプラインを通って送気管と連結されたエンジン排気システムを提供する。

特許請求の範囲に記載された本発明によると、フレーム外の送気管は、バルブ部材を有するマニホールドを通って各タイヤと連結されたパイプラインとして構成されている。

特許請求の範囲に記載された本発明によると、エンジン排気システム内のダンパは、全地形型車両の制御システムと連結されている。

上記で特定した特徴は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を表しており、全地形型車両の乗り心地を改善する、走行ギヤにかかる衝撃負荷並びに車両全体としての撓み及び共振振動を低減するという技術的結果を以下の手段で確実に達成することができる。

−総てのタイヤに対して同時に空気を再分配することによるタイヤ内の圧力変更
−複雑に変化する地形を横切る間に増減し得るタイヤ圧の制御
−走行ギヤにかかる衝撃負荷を低減するためのサスペンションの信頼性の向上
−構造体単位の金属の特定量の低減、サスペンションの設計の単純化、同時に走行ギヤの寸法の縮小

一方、発明の本質的な特徴と達成した技術的結果との間の要因と効果の関係は、次の通りである。

提案したタイヤインフレーションシステムにより、タイヤの圧力が上下したときにタイヤに必要な圧力が自動的に維持され、移動する全地形型車両の滑らかな乗り心地を提供する。

前方及び上方に開放可能に設計され、水平に対して角度を有して設置したキャビンの前面ガラスにより、運転者の視野が向上し、気温が高い場合にはキャビンの通気をよくするので、ドライバーと乗員に対する状況を改善する。

キャビンの入口のドアが前面ガラスの下方に位置し、このドアの幅は、前面ガラスに比べて小さいので、運転者が快適な位置に付ける。さらに、このようなドア設計により、このクラスの車両で従来使用されるキャビン側方のドアと比較すると、ホイールの直径が大きいことによりキャビンの寸法を大きくしなくてもよい。

よって、特許請求の範囲に記載されたドア配置により、全地形型車両の全体的な寸法を低減し、コンパクトにすることができる。

暖かい空気をエンジンから乗員室及び大気中に流すことができるように構成された暖房システムにより、下記が可能となる。

−大気温度がマイナス又は低温時、特別の装置（ストーブなど）を設置することなく、キャビン及び乗員室を加熱することができる。

キャビンと乗員室との間及び車両本体の壁のうちの１つの内部に設置されているダンパによって、過度な熱をエンジンから取り除くことにより、暖かい空気の流れを効率よく主たるラジエターから再配分することができるので、特許請求の範囲に記載の全地形型車両のキャビン及び乗員室に、エネルギー効果の高い熱供給を可能とする。

フレーム内において、フレームの側方部材及びクロスバー内の送気管として、又は、フレーム外において、バルブ部材を搭載したパイプラインの手段によって各タイヤと連結する閉回路を形成することによって構成されたホイールサスペンションシステムであって、
−総てのホイールタイヤ間で同時に空気の循環を作ることができ、
−損傷のあるタイヤを送気管から直ちに切断でき、
−様々な地形条件下でクロスカントリー走行をしている間にホイールにスプリング性を与えることができ、
−サスペンション用の衝撃負荷を低減し、ひいては、その信頼性を大幅に改善することができ、
−構造体単位の金属の特定量と走行ギヤの寸法とを減らして設計を単純化することができる。

フルードパワードライブ及びタイヤインフレーションの原動力としてエンジン排気システムを使用すれば、別にコンプレッサなどの設備を増設する必要がないので、エネルギーを効率的に使うことができる。さらに、前記エンジン排気ガスの生成率は、通常この目的で使用する機械的又は電気的コンプレッサと比較すると高い。

エンジン排気システムに取り付けるダンパを使って、エンジン速度を落とす、又は、緊急停止することができる。

バルブ部材を有するパイプラインを通して、ダンパを備えたエンジン排気システムに連結される送気管は、一方で、タイヤの空気圧が下がったときにその排気ガスでタイヤへの空気自動注入を行うことができ、他方では、タイヤ圧が高いときにはそれを減少させることができる。即ち、送気管から排気システムを通して空気の一部を大気に解放することができる。

バルブ部材付きマニホールドを通って各タイヤと連結されたパイプラインの形態でフレーム外に構成された送気管は、サスペンションの技術的性能をさらに高めることができる。

本発明の技術的特徴について、次の図面を参照しながら説明する。
全地形型車両全体の外観を示す図である。 全地形型車両の主要なアセンブリの配置図である。 フレームの側方部材及びクロスバーにおける送気管を備えた全地形型車両のサスペンションの配置図である。 フレーム外に設けた送気管を備えたサスペンションの配置図である。

上記の図面における参照符号は、
側面ガラス（２）、前面ガラス（３）、ドア（４）及び乗員室（５）を有するキャビン（１）と、
エンジン（６）と、
トランスミッションギヤボックス（７）と、
ドライブラインシステム（８）と、
チェーンドライブ（２７）によって、ホイール（１４）に連結された車軸（１２）に搭載されたスターホイール（２８）と相互に連結されたスターホイール（２６）を有する車軸（２５）を備えたステアリングギヤ（９）と、
ファイナルドライブ（１０，１１）と、
軸受ユニット（１３）内に固定した車軸（１２）と、
車軸（１２）に取り付けた低圧タイヤ（１５）を有するホイール（１４）と、
側方部材（１７）とクロスバー（１８）によってフレーム内に形成された送気管（１６）を有するサスペンション、
バルブ部材、例えば、送気管（１６）をタイヤ（１５）と連結する停止弁（２０）を備えたパイプライン（１９）と、
例えば、停止弁（２２）などのバルブ部材を有するパイプライン（２１）の形態のタイヤインフレーションシステムと、
パイプライン（２１）及び送気管（１６）に連結されたダンパ（２３）と、
エンジン（６）の排気システム（２４）と、
マニホールド（３０）とバルブ（３１）などのバルブ部材とを有するパイプライン（２９）の形態でフレーム外に構成された送気管と、
クラッチ（３２）とする。
全地形型車両は、ガラスとドアとを有するキャビンと、低圧タイヤを有するホイールと、ホイールタイヤに連結したホイールサスペンションと、タイヤインフレーションシステムと、暖房システムと、を備えており、前記タイヤインフレーションシステムは、図２及び図３に示すように、側方部材とクロスバーとによって形成されたフレームを作るように互いに溶接された中空のチューブによって形成され、空気を流す回路を形成する送気管（１６）と、前記送気管（１６）に連結された第１のパイプライン（１９）と、前記第１のパイプライン（１９）上で前記送気管（１６）と低圧タイヤ（１５）との間に備えられる第１のバルブ部材（２０）と、エンジン（６）の排気システム（２４）に連結された第２のパイプライン（２１）と、排気システム（２４）と前記送気管（１６）との間に前記第２のパイプライン（２１）上に備えられた第２のバルブ部材（２２）と、前記第２のバルブ部材（２２）が開いた時の閉位置と、前記第２のバルブ部材（２２）が閉じた時の開位置とを有して、排気システム（２４）内に備えられた制御システムに制御されるダンパ（２３）と、を有している。全地形型車両のサスペンションも同様である。

特許請求の範囲に記載されたサスペンションを備えた全地形型車両は、次のように操作する。

エンジン（６）が始動すると、送気管（１６）のパイプライン（１９）上のバルブ部材（２０）、並びに、パイプライン（２１）上のバルブ部材（２２）が開いて排気システム（２４）内のダンパ（２３）が閉じる。このように空気を流す回路を形成することより、排気システム（２４）内の圧力が過剰になると、排気ガスは、パイプライン（２１）から送気管（１６）（側方部材（１７）、クロスバー（１８））内を流れ、送気管（１６）から第１のパイプライン（１９）に分岐し、タイヤ（１５）に流れる。

総てのタイヤ（１５）に、全地形型車両が移動する土地の地形によって、必要な圧力レベルまで空気が同時に注入される。タイヤ（１５）の圧力レベルは、全地形型車両の制御パネル（図示せず）上に設置された圧力計によって調整される。

バルブ（２２）が自動的に閉じ、ダンパ（２３）が開いた後、全地形型車両が移動し始める。同時に、バルブ（２２）が閉じ、ホイールとの送気管が排気システムから遮断されるので、タイヤ（１５）の圧力が一定レベルに維持される。

回転トルクは、エンジン（６）からクラッチ（３２）へ、そしてトランスミッションギヤボックス（７）へ、さらに、ドライブラインシステム（８）を介してステアリングギヤに伝達され、完全に停止した状態から全速力に切り替えて全地形型車両の左右に分配される。

ステアリングギヤは次のように作動する。回転するには、運転者はレバーのうちの１本を引かなければならない。この場合、関連する側からのクラッチは、まずロック解除され、その後、ブレーキがロックされる。ブレーキレベルを一段階上げれば上げるほど、ブレーキがさらにロックされる。全地形型車両を停止するには、運転者は両方のレベルをＯＮにする必要がある。

タイヤ（１５）内の圧力が下がると、ダンパ（２３）が手動で又は自動的に閉じ、タイヤに排気ガスを注入するためのバルブ（２２）が開く。ここでの操作は、手動および自動モードのいずれでも行うことができる。

例えば、水上を進まなければならない場合などにタイヤ（１５）の圧力を低減するには、バルブ（２２）を手動で開けて送気管（１６）からの空気を排気システム（２４）のダンパ（２３）を通して大気に逃がす。

送気管のサスペンションの他の実施形態では、マニホールド（３０）及びバルブ部材（３１）を備えたパイプライン（２９）のように、フレーム外に構成している（図４参照）。本実施形態によるサスペンションを有する全地形型車両の操作は、本発明の前の実施形態と同様に行う。

よって、特許請求の範囲に記載された全地形型車両及びそのサスペンションは、クロスカントリー走行で、快適な乗り心地を提供し、走行ギヤに対する衝撃負荷を低減し、車両全体の撓み及び共振振動を確実に防止することができる。

Claims (2)

1. ガラスとドアとを有するキャビンと、低圧タイヤを有するホイールと、
   ホイールタイヤに連結したホイールサスペンションと、タイヤインフレーションシステムと、暖房システムと、を備え、
   前記タイヤインフレーションシステムは、
   側方部材とクロスバーとによってフレームを作るように互いに溶接された中空のチューブによって形成され、空気を流す回路を形成する送気管と、
   前記送気管に連結された第１のパイプラインと、
   前記第１のパイプライン上で前記送気管と低圧タイヤとの間に備えられる第１のバルブ部材と、
   エンジンの排気システムに連結された第２のパイプラインと、
   前記排気システムと前記送気管との間に前記第２のパイプライン上に備えられた第２のバルブ部材と、
   前記第２のバルブ部材が開いた時の閉位置と、前記第２のバルブ部材が閉じた時の開位置とを有して、前記排気システム内に備えられた制御システムに連結されるダンパと、
   を有することを特徴とする全地形型車両。
2. ホイールタイヤと連結されたホイールサスペンションシステムは、
   側方部材とクロスバーとによってフレームを作るように互いに溶接された中空のチューブによって形成され、空気を流す回路を形成する送気管と、
   前記送気管に連結された第１のパイプラインと、
   前記第１のパイプライン上で前記送気管と低圧タイヤとの間に備えられる第１のバルブ部材と、
   エンジンの排気システムに連結された第２のパイプラインと、
   前記排気システムと前記送気管との間に前記第２のパイプライン上に備えられた第２のバルブ部材と、
   前記第２のバルブ部材が開いた時の閉位置と、前記第２のバルブ部材が閉じた時の開位置とを有して、前記排気システム内に備えられた制御システムに連結されるダンパと、
   を有することを特徴とする全地形型車両のサスペンション。

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