JP7141071B2 - サスペンションシステムおよび操舵能力 - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明はサスペンションシステムの分野に関し、特に摺動部材を有するサスペンションシステムに関する。
発明の背景
初期の車両、例えば、２０世紀初頭からの車両は、「スライディングピラー」または「摺動車軸」タイプのサスペンションシステムを組み込んでいた。これらのサスペンションシステムは、典型的には、円形スライダ上で摺動するように適合されたダンパユニットを含み、その摺動を可能にするために摩擦ブッシングを利用した。これらの車両では、操舵軸（例えば、車両を操舵するためにホイールがその周りを回り得る軸）が、典型的には、ダンパユニットの軸と整列された。
発明の概要
本発明のいくつかの実施形態は、スライディングピラー式サスペンションユニットを提供し得、このサスペンションユニットは、長手方向軸を有するレールと、レールに摺動可能に接続される摺動部材と、動きを減衰し、レールの長手方向軸に沿って力を支持するように適合される緩衝およびばね手段とを含み、レールおよび摺動部材は、レールの長手方向軸の周りにおけるレールに対する摺動部材の回転運動を防止する横断面プロファイルを有するように成形される。
いくつかの実施形態では、レールおよび摺動部材の横断面プロファイルの少なくとも一部は多角形である。
いくつかの実施形態では、レールおよび摺動部材の横断面プロファイルの少なくとも一部は、それらの長手方向軸について非対称である。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニットは、摺動部材の内側側面の少なくとも一部上の空洞内に配置されるころ軸受を含み得る。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニットは、空洞内に螺合するように適合される軸受調整ピンを含むことができ、空洞内への軸受調整ピンの螺合の形状および度合いは、空洞内のころ軸受の位置および整列のうちの少なくとも１つを決定する。
いくつかの実施形態では、緩衝およびばね手段は、ばね荷重式緩衝器を含み得る。
いくつかの実施形態では、ばね荷重式緩衝器は、レール内に配置される。
いくつかの実施形態では、ばね荷重式緩衝器は、その第１の端部においてレールに接続され、その第２の端部において、レールの１つ以上の側面上の対応する１つ以上のスロット内で摺動するように適合される１つ以上のピンを用いて、摺動部材に接続される。
いくつかの実施形態では、１つ以上のスロットは、１つ以上の可撓性スリーブで封止される。
いくつかの実施形態では、緩衝およびばね手段は、摺動部材とレールとの間に発生可能な磁力によるものである。
いくつかの実施形態では、レールは、車両のホイールに接続されるように適合され、摺動部材は、車両の基準フレームに接続されるように適合される。
いくつかの実施形態では、レールは、車両の基準フレームに接続されるように適合され、摺動部材は、車両のホイールに接続されるように適合される。
いくつかの実施形態では、レールの長手方向軸は湾曲しており、摺動部材は、湾曲した長手方向軸に沿ってレール上を摺動するように適合される。
いくつかの実施形態では、レールおよび摺動部材のうちの少なくとも１つの少なくとも一部は、ホイールがサスペンションユニットに組み付けられるとホイールのリム内に配置されるように適合される。
いくつかの実施形態では、レールおよび摺動部材は、ホイールがサスペンションユニットに組み付けられると、ホイールのリムの外部に配置され、かつそれに隣接するように適合される。
本発明のいくつかの実施形態は、車両のホイールのためのインホイールシステムを提供することができ、システムは、車両のホイールを回転可能に支持するように適合されるホイールインターフェイスと、サスペンションユニットとを備え得、サスペンションユニットは、長手方向軸を有するレールと、レールに摺動可能に接続される摺動部材と、動きを減衰し、レールの長手方向軸に沿って力を支持するように適合される緩衝およびばね手段とを含み、レールおよび摺動部材は、レールの長手方向軸の周りにおけるレールに対する摺動部材の回転運動を防止する横断面プロファイルを有するように成形され、システムはさらに、サスペンションユニットとホイールインターフェイスとの間に配置され、操舵軸の周りでホイールインターフェイスを操舵するように適合される操舵ユニットを備え得、操舵軸は、レールの長手方向軸からホイールインターフェイスに向かってオフセットされている。
いくつかの実施形態では、操舵ユニットの少なくとも一部は、ホイールがシステム内に組み付けられるとホイールのリム内に配置されるように適合される。
いくつかの実施形態では、操舵ユニットは、サスペンションユニットおよびホイールインターフェイスに接続される２つの回動部材を含むことができ、回動部材は、操舵軸を規定し、操舵軸の周りでサスペンションユニットに対するホイールインターフェイスの回転を可能にするように適合される。
いくつかの実施形態では、回動部材は、サスペンションユニットのレールに接続される。
いくつかの実施形態では、回動部材は、サスペンションユニットの摺動部材に接続される。
いくつかの実施形態では、操舵ユニットは、回動部材のうちの少なくとも１つに接続され、操舵機構に接続されるように適合される操舵機構インターフェイスを含むことができ、操舵機構インターフェイスは、回動部材およびそれに接続されるホイールインターフェイスをサスペンションユニットに対して操舵軸の周りで回すように適合される。
いくつかの実施形態では、システムは操舵機構を含み得、操舵機構は、サスペンションユニットのばね上質量に接続され、回転運動を発生させるように適合される操舵モータと、第１のギアアセンブリを用いて操舵モータに接続される操舵ロッドとを含み得、第１のギアアセンブリは、操舵モータから操舵ロッドに回転運動を伝達するように構成され、操舵機構はさらに、操舵ロッドからの回転運動を回動部材のうちの少なくとも１つのギアに伝達して、回動部材に接続されたホイールインターフェイスをサスペンションユニットに対して操舵軸の周りで回すように適合される第２のギアアセンブリを含む。
いくつかの実施形態では、操舵ロッドおよび第１のギアアセンブリは、摺動部材がレール上で摺動するとき、操舵ロッド上で第１のギアアセンブリの摺動を可能にする一方、操舵モータによって生成された回転運動を操舵ロッドに伝達するように適合される。
いくつかの実施形態では、第２のギアアセンブリはウォームギアを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、操舵ロッドは、長手方向軸に平行である。
いくつかの実施形態では、操舵ロッドは伸縮式である。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニットのばね上質量はそのレールである。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニットのばね上質量は、その摺動部材である。
いくつかの実施形態では、操舵ユニットは、サスペンションユニットおよびホイールインターフェイスに接続され、操舵軸の周りでサスペンションユニットに対してホイールインターフェイスを回転させるように適合されるフレームレスモータを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、フレームレスモータは、サスペンションユニットおよびホイールインターフェイスに接続されるステータと、ステータを回転させるように適合されるロータとを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、ロータの回転軸は操舵軸と一致する。
いくつかの実施形態では、フレームレスモータは、サスペンションユニットのレールに接続される。
いくつかの実施形態では、フレームレスモータは、サスペンションユニットの摺動部材に接続される。
いくつかの実施形態では、操舵ユニットは、少なくとも１対のアームを含んでもよく、各対のアームは、第１のアームと第２のアームとを含んでもよく、第１のアームおよび第２のアームは、それらの第１の端部でホイールインターフェイスに回動可能に接続され、それらの第２の端部でサスペンションユニットに回動可能に接続される。
いくつかの実施形態では、第１のアームおよび第２のアームは、サスペンションシステムのレールに回動可能に接続される。
いくつかの実施形態では、第１のアームおよび第２のアームは、サスペンションシステムの摺動部材に回動可能に接続される。
いくつかの実施形態では、第１のアームおよび第２のアームは、互いに交差して設定され、それらの間の仮想交点に動的操舵軸を規定し、ホイールインターフェイスがサスペンションユニットに対するその操舵角を変化させると、動的操舵軸がサスペンションユニットに対して動くようにする。
いくつかの実施形態では、システムは、ブレーキユニットを含み得、ブレーキユニットは、ホイールインターフェイスに接続されるブレーキアクチュエータを含み得る。
いくつかの実施形態では、ブレーキユニットは、ブレーキアクチュエータと流体連通するブレーキ流体リザーバを含むことができ、ブレーキ流体リザーバは、サスペンションユニットの摺動部材に接続される。
いくつかの実施形態では、ブレーキユニットはブレーキバイワイヤユニットである。
いくつかの実施形態では、ブレーキユニットは、ブレーキアクチュエータによるホイールインターフェイスの制動を制御するように構成されるコントローラを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、システムは、牽引ユニットを含み得、牽引ユニットは、牽引モータと、牽引モータからの回転をホイールインターフェイスによって回転可能に支持されるホイールハブに伝達するように適合されるシャフトとを含み得る。
いくつかの実施形態では、牽引モータはサスペンションユニットに接続される。
いくつかの実施形態では、牽引モータは、ホイールインターフェイスに接続される。
いくつかの実施形態では、レールおよび摺動部材の横断面プロファイルの少なくとも一部は、多角形である、またはそれらの長手方向軸について非対称である、の少なくとも１つである。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニットは、摺動部材の内側側面の少なくとも一部上の空洞内に配置されるころ軸受と、空洞に螺合される軸受調整ピンとを含み得、軸受調整ピンの空洞内への螺合の形状および度合いは、空洞内のころ軸受の位置および整列のうちの少なくとも１つを決定する。
いくつかの実施形態では、緩衝およびばね手段は、レール内に配置されるばね荷重式緩衝器を含み得、ばね荷重式緩衝器は、その第１の端部においてレールに接続され、その第２の端部において、レールの１つ以上の側面上の対応する１つ以上のスロット内で摺動するように適合される１つ以上のピンを用いて、摺動部材に接続される。
いくつかの実施形態では、レールの長手方向軸は湾曲しており、摺動部材は、湾曲した長手方向軸に沿ってレール上を摺動するように適合される。
いくつかの実施形態では、レールおよび摺動部材のうちの少なくとも１つの少なくとも一部は、ホイールがサスペンションユニットに組み付けられるとホイールのリム内に配置されるように適合される。
いくつかの実施形態では、レールおよび摺動部材は、ホイールがサスペンションユニットに組み付けられると、ホイールのリムの外部に配置され、かつそれに隣接するように適合される。
本発明のこれらの、追加の、および／もしくは他の態様および／もしくは利点は、以下の詳細な説明に記載され、場合によっては、詳細な説明から推論可能であり、ならびに／または本発明の実施によって学習可能である。
本発明の実施形態をよりよく理解し、かつその実施方法を示すために、ここで、単なる例示として、同様の数字が全体を通して対応する要素またはセクションを示す添付の図面を参照する。
本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションユニットおよびサスペンションユニットに組み付けられるホイールの一実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションユニットおよびサスペンションユニットに組み付けられるホイールの一実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションユニットおよびサスペンションユニットに組み付けられるホイールの一実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態によるサスペンションユニットの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態によるサスペンションユニットの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態によるサスペンションユニットの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態によるサスペンションユニットの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み立つけられたホイールの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み立つけられたホイールの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、牽引能力を有するインホイールシステムの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用のサスペンションユニットの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用のサスペンションユニットの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用のサスペンションユニットの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用のサスペンションユニットの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用の操舵ユニットの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用の操舵ユニットの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用の操舵ユニットの概略図である。 本発明の実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用の操舵機構の概略図である。 本発明の実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用の操舵機構の概略図である。 本発明の実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用の操舵機構の概略図である。 本発明の実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用の操舵機構の概略図である。 本発明の実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム用の操舵機構の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステムに組み付けられるホイールの実施形態の概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステムならびにインホイールシステム内に組み付けられるホイールの実施形態の概略図である。
説明の簡略化および明確化のために、図面に示される要素は、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。例えば、いくつかの要素の寸法は、明確化のために他の要素に対して強調されている場合がある。さらに、適切と考えられる場合、参照番号は、対応するまたは類似の要素を示すために、図面間で繰り返されることがある。
発明の詳細な説明
以下の説明では、本発明の様々な態様について説明する。説明のため、具体的な構成および詳細は、本発明の完全な理解を促すために記載される。しかしながら、本発明が本明細書に提示される具体的な詳細を伴わずに実施され得ることも当業者には明白であろう。さらに、周知の特徴は、本発明を不明瞭にしないために省略または簡略化され得る。図面を参照すると、示される詳細は、例示であり、本発明の説明のための議論の目的のためだけのものであり、本発明の原理および概念的態様の最も有用で容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示されることが強調される。この点に関して、本発明の基本的な理解に必要なものよりも詳細に本発明の構造的詳細を示す試みはなされておらず、図面を用いてなされる説明は、本発明のいくつかの形態が実際にどのように具現化され得るかを当業者に明白にする。
本発明の少なくとも１つの実施形態が詳細に説明される前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記載されるかまたは図面に示される構成要素の構造および配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、様々な方法で実施または実行され得る他の実施形態、ならびに開示される実施形態の組み合わせに適用可能である。また、本明細書で用いられる表現および用語は、説明を目的としており、限定と見なされるべきではないことを理解されたい。
本発明のいくつかの実施形態は、車両のホイールのためのサスペンションシステムを提供することができる。サスペンションシステムは、サスペンションユニットを含み得る。例えば、サスペンションユニットは、スライディングピラー式サスペンションユニットであってもよい。サスペンションユニットは、長手方向レールに摺動可能に連結される摺動部材を含み得る。長手方向レールおよび／または摺動部材は、サスペンションユニットの長手方向軸の周りの摺動部材の回転運動を防止するように成形されてもよい。
サスペンションユニットは、車両の基準フレーム（例えば、シャーシ）に接続されるように適合されてもよく、例えば、道路の隆起もしくはつぼ穴から生じる衝撃および／もしくは動きを減衰および吸収し、ならびに／またはサスペンションユニットの長手方向軸に沿って（または実質的に長手方向軸に沿って）車両の重量を支持するように適合されてもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニットの少なくとも一部は、ホイールのリム内に位置するように適合され得る。いくつかの実施形態では、サスペンションユニットの長手方向軸は湾曲してもよい。これは、例えば、ホイールの湾曲運動を可能にする。
いくつかの実施形態では、サスペンションシステムは、ホイールインターフェイスおよびホイールハブを含み得る。ホイールインターフェイスは、ホイールハブを回転可能に支持するように適合されてもよく、サスペンションユニットに接続されるように適合されてもよい。
本発明のいくつかの実施形態は、インホイールシステムを提供することができる。インホイールシステムは、サスペンションユニット（例えば、本明細書で説明されるスライディングピラー式サスペンションユニット）および操舵ユニットを含み得る。いくつかの実施形態では、操舵ユニットはサスペンションユニットに連結されてもよい。いくつかの実施形態では、操舵ユニットは、サスペンションユニットから切り離されてもよい。操舵ユニットの様々な実施形態を用いることができる。操舵ユニットのいくつかの例を以下に記載する。
ここで図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃを参照して、本発明のいくつかの実施形態によるサスペンションシステム１００およびサスペンションシステム１００に組み付けられるホイール９０の一実施形態の概略図を示す。
図１Ａは、サスペンションシステム１００の概略上面図を示す。図１Ｂは、サスペンションシステム１００の概略側面図である。図１Ｃは、サスペンションシステム１００の概略縦断面図である。
サスペンションシステム１００は、サスペンションユニット１１０を含み得る。サスペンションユニット１１０は、車両の基準フレーム８０およびホイール９０に接続されるように適合され得る。基準フレーム８０は、例えば、車両のシャーシとすることができる。サスペンションユニット１１０は、例えば、道路における隆起またはつぼ穴に起因する衝撃および動きを減衰ならびに吸収するように適合され得る。サスペンションユニット１１０は、それに加えられる横方向の力（例えば、車両の長手方向および／または横方向の力）に耐えるようにさらに適合され得る。サスペンションユニット１１０はさらに、その長手方向軸１１１に沿って（または実質的に長手方向軸１１１に沿って）車両の重量を支持するように適合され得る（例えば、長手方向軸１１１は、車両の垂直軸に平行または実質的に平行である）。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット１１０は、サスペンションユニット１１０の長手方向軸１１１が、ホイールが回り得る地面／道路に対して垂直（または実質的に垂直）であるように（例えば、長手方向軸１１１が車両の垂直軸に平行または実質的に平行であるように）、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。いくつかの実施形態では、サスペンションシステム１００のホイールハブ１０４が周りを回転し得るホイールハブ回転軸１０４ａに対してサスペンションユニット１１０の長手方向軸１１１が垂直（または実質的に垂直）であるように、サスペンションユニット１１０は基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。
サスペンションユニット１１０は、摺動部材１１２およびレール１１４を含み得る。レール１１４の長手方向軸は、サスペンションユニット１１０の長手方向軸１１１と一致してもよい。いくつかの実施形態では、摺動部材１１２は、車両の基準フレーム８０に接続されるように適合されてもよく、レール１１４は、ホイール９０に接続されるように適合されてもよい。いくつかの実施形態では、レール１１４は、車両の基準フレーム８０に接続されるように適合されてもよく、摺動部材１１２は、ホイール９０に接続されるように適合されてもよい。摺動部材１１２は、レール１１４上を摺動するように適合され得る。
いくつかの実施形態では、サスペンションシステム１００は、ホイールインターフェイス１０２およびホイールハブ１０４を含み得る。ホイールインターフェイス１０２は、ホイールハブ１０４を回転可能に支持し、ホイールハブ回転軸１０４ａを中心とするホイールハブ１０４の回転を可能にするように適合され得る。いくつかの実施形態では、ホイールハブ回転軸１０４ａは、サスペンションユニット１１０の長手方向軸１１１に対して垂直（または実質的に垂直）であってもよい。様々な実施形態において、レール１１４は、ホイールインターフェイス１０２に（例えば、図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃに示されるように、１つ以上のコネクタ１０３を用いて）接続されてもよい。様々な実施形態において、摺動部材１１２またはレール１１４は、ホイールインターフェイス１０２に接続されてもよい。（例えば、ばね下質量である）ホイール９０へのレール１１４の接続、および（例えば、ばね上質量である）車両の基準フレーム８０への摺動部材１１２の接続は、レール１１４に沿った摺動部材１１２の移動を最大にすることを可能にしてもよい。例えば、図１Ａおよび図１Ｂの実施形態では、摺動部材１１２は、レール１１４の全長に沿って摺動する潜在性があってもよい。このようにして、サスペンションユニット１１０は、例えば、車両の基準フレーム８０に伝達される力を最小にし、車両内の乗員の快適性を最大にすることができる。
レール１１４および／または摺動部材１１２は、サスペンションユニット１１０の長手方向軸１１１周りの摺動部材１１２の回転運動を防止するように成形されてもよい。例えば、レール１１４および摺動部材１１２の横断面プロファイルは、概ね多角形（例えば、正方形、六角形、五角形など）を有してもよい。摺動要素１１２およびレール１１４の横断面プロファイルの形状は、例えば、サスペンションユニット１１０に加えられることが予想される指定された力の領域に耐えるように選択されてもよい。
いくつかの実施形態では、レール１１４および摺動部材１１２のうちの少なくとも１つの横断面プロファイルは、概ね斜めの形状を有することができる。これは、例えば、サスペンションユニット１１０の長手方向軸１１１周りの摺動部材１１２の回転運動を防止する。
様々な実施形態において、１つ以上の突出表面が、摺動部材１１２に面するレール１１４の外側表面のうちの１つ以上、および／もしくはレール１１４に面する摺動部材１１２の内側表面のうちの１つ以上において、成形または追加されてもよい。これは、例えば、サスペンションユニット１１０の長手方向軸１１１周りの摺動部材１１２の回転運動を防止する。
サスペンションユニット１１０は、（例えば、図１Ｃに示されるように、）緩衝手段１１６およびばね手段１１８を含み得る。緩衝手段１１６は、例えば、伸縮式緩衝器（例えば、ダンパ）を含み得る。ばね手段１１８は、例えば、ばねを含み得る。
いくつかの実施形態では、緩衝手段１１６およびばね手段１１８は、（例えば、図１Ｃに示されるように、）レール１１４内に取り付けられてもよい。緩衝手段１１６は、レール１１４上での摺動部材１１２の摺動を可能にしながら、摺動部材１１２およびレール１１４に接続されてもよい。緩衝手段１１６は、例えばレール１１４に対する摺動部材１１２の相対運動を、減衰手段で減衰および／または吸収／散逸されるエネルギーに変換することによって、例えば道路の隆起またはつぼ穴に起因する衝撃および運動を減衰ならびに吸収するように適合され得る。
ばね手段１１８は、例えばばね手段１１８の長さを変化させ、摺動部材１１２とレール１１４との間に支持力（例えば予荷重力）を導入することによって、サスペンションユニット１１０の長手方向軸１１１に沿って（または実質的に長手方向軸１１１に沿って）車両の重量を支持するように適合され得る。
いくつかの実施形態では、緩衝およびばね動作は、サスペンションユニット１１０の摺動部材１１２とレール１１４との間に発生可能な磁力によるものであってもよい。磁力は、サスペンションユニット１１０の動作プロファイル（例えば、直線運動に対する抵抗、減衰速度、予荷重など）を規定するように設定することができる。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット１１０は、電気生成回路を含み得る。いくつかの実施形態では、電気生成回路は、摺動部材１１２とレール１１４との間の相互作用によって誘導される振動を吸収することによって電流を生成してもよい。いくつかの実施形態では、電気生成回路は、バッテリに電気的に接続されてもよく、バッテリを充電するために用いられる。いくつかの実施形態では、バッテリは、サスペンションシステム１１０に統合されてもよい。
いくつかの実施形態では、レール１１４は、少なくとも部分的に湾曲していてもよく、湾曲した長手方向軸１１１を構築していてもよい。湾曲した長手方向軸１１１は、例えば、弓状の垂直移動で、ホイール９０の動的挙動を可能にし得る。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット１１０は、車両のホイール９０のリム９２の外部に、かつそれに隣接するように（例えば、図１Ａおよび１Ｂに示されるように、）位置するように適合され得る。他の実施形態では、サスペンションユニット１１０の少なくとも一部は、ホイール９０のリム９２内に位置してもよい。一般に、サスペンションユニット１１０がホイール９０のリム９２から突出し得る突出距離は、緩衝手段１１６およびばね手段１１８の寸法（例えば、長さ、直径）によって決定されてもよく、それらは、サスペンションユニット１１０の用途によって決定されてもよい。他の例では、サスペンションユニット１１０がホイール９０のリム９２から突出し得る突出距離は、（例えば、以下に記載するように）ホイール９０を操舵するように適合される操舵ユニットのサイズおよび位置によって決定され得る。例えば、突出距離は、リム９２の直径の２５％以下であってもよい。
サスペンションユニット１１０は、例えば、図１Ｃに示されるばね荷重式伸縮式ダンパに加えて、またはその代わりに、他の要素も含み得ることに留意されたい。例えば、サスペンションユニット１１０は、空気圧ばね、ロータリーダンパなどを含み得る。
いくつかの実施形態では、基準フレーム８０とホイールハブ１０４／ホイールインターフェイス１０２との間の最大距離は、ホイールハブ１０４／ホイールインターフェイス１０２の最大の実質的に垂直な直線運動よりも小さくてもよい。例えば、基準フレーム８０とホイールハブ１０４／ホイールインターフェイス１０２との間の距離は、ホイールハブ１０４／ホイールインターフェイス１０２の最大の実質的に垂直な直線運動の７０％より小さくてもよい（例えば、７０％未満、３０％未満など）。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット１１０の最大の実質的に垂直な長さは、基準フレーム８０とホイールハブ１０４／ホイールインターフェイス１０２との間の最大距離よりも小さくてもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット１１０の最大の実質的に垂直な長さは、ホイールのリムの直径よりも小さくてもよい。
その寸法はより大きくてもより小さくてもよく、リムの寸法および／またはホイールハブ１０４／ホイールインターフェイス１０２の実質的に垂直の直線運動の必要な範囲に依存してもよいことに留意されたい。
ここで図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄを参照して、本発明のいくつかの実施形態によるサスペンションユニット２１０の実施形態の概略図を示す。
図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｄはサスペンションユニット２１０の異なる斜視図を示し、図２Ｃはサスペンションユニット２１０の長手方向断面図を示す。サスペンションユニット２１０は、図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃに関して上で説明されたサスペンションユニット１１０と同様であり得る。
いくつかの実施形態によれば、サスペンションユニット２１０は、摺動部材２１２およびレール２１４を含み得る。例えば、摺動部材２１２およびレール２１４は、図１Ａおよび図１Ｂに関して上述したように、それぞれ摺動部材１１２およびレール１１４のようであってもよい。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット２１０は、サスペンションユニット２１０の長手方向軸２１１が地面／道路に対して垂直（または実質的に垂直）であるように、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。レール２１４の長手方向軸は、サスペンションユニット２１０の長手方向軸２１１と一致してもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット２１０は、サスペンションユニット２１０の長手方向軸２１１が、ホイール９０がサスペンションユニット２１０に組み付けられると回転し得るホイール回転面に対して平行（または実質的に平行）であるように、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。例えば、ホイール回転面は、サスペンションシステムのホイールインターフェイスによって規定されてもよい。
サスペンションユニット２１０は、サスペンションユニット２１０に加えられることが予想される指定された力の領域に耐えるように適合され得る。そのような力は、例えば、横方向の力、例えば、サスペンションユニット２１０の長手方向軸２１１に対して垂直な方向の力を含み得る。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット２１０の摺動要素２１２およびレール２１４の横断面プロファイルの形状は、指定された力の領域に耐えるように選択されてもよい。一般に、摺動要素２１２およびレール２１４の横断面プロファイルは、任意の多角形形状を有してもよい。摺動要素２１２およびレール２１４の横断面プロファイルの形状は、例えば、サスペンションシステム２００／サスペンションユニット２１０に加えられることが予想される指定された力の領域に耐えるように選択されてもよい。
例えば、摺動要素２１２およびレール２１４は、摺動要素２１２がレール２１４に沿って自由に摺動することを可能にしながら、（例えば、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、）サスペンションユニット２１０の長手方向軸２１１に対して垂直な様々な方向からの力またはサスペンションユニット２１０の長手方向軸の周りに作用する回転力に耐えるよう、六角形または五角形の形状の横断面プロファイルを有してもよい。
別の例では、摺動要素２１２およびレール２１４は、（例えば、車両の前後方向および側方から側方への方向からかけられる）長手方向軸２１１に垂直な主方向からの力に耐えるよう、正方形形状の横断面プロファイルを有してもよい。
いくつかの実施形態では、摺動要素２１２およびレール２１４の横断面プロファイルの形状は、所定の仕様に従って、長手方向軸２１１に対して垂直な様々な方向からの力に耐えるよう、サスペンションユニット２１０の長手方向軸２１１について非対称であってもよい。
いくつかの実施形態では、摺動要素２１２およびレール２１４の横断面プロファイルの形状は、サスペンションユニット２１０の長手方向軸２１１の周りにおける摺動要素２１２およびレール２１４の互いに対する回転を防止するように選択されてもよい。
いくつかの実施形態によれば、サスペンションユニット２１０は、緩衝手段２１６およびばね手段２１８を含み得る。例えば、緩衝手段２１６およびばね手段２１８は、図１Ａおよび図１Ｂに関して上述したように、それぞれ、緩衝手段１１６およびばね手段１１８などであってもよい。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット２１０は、例えば、図２Ｃに示されるように、ばね（例えば、ばね手段２１８）で荷重をかけられる伸縮式ダンパ（例えば、緩衝手段２１６）を含んでもよい。緩衝手段２１６は、その第１の端部２１６ａが摺動部材２１２に接続され、その第２の端部２１６ｂがレール２１４に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、緩衝手段２１６は、（例えば、図２Ｃに示されるように、）レール２１４の対応する１つ以上の側面において対応する１つ以上のスロット２１４ａ内で摺動するように適合され得る１つ以上のピン２１７によって摺動部材２１２に接続され得る。
いくつかの実施形態では、スロット２１４ａおよびピン２１７は、例えば、可撓性スリーブによって封止され得る。その封止は、例えば、レール２１４内への塵埃および／または他の汚染物質の進入を防止する。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット２１０は、（例えば、図２Ｄに示されるように、）ころ軸受２１３を含み得る。ころ軸受２１３は、サスペンションユニット２１０の摺動部材２１２とレール２１４との間に位置し得る。ころ軸受２１３は、レール２１４上での摺動部材２１２の転がり／相対直線運動を可能にし得る。
いくつかの実施形態では、摺動部材２１２は、（例えば、図２Ｄに示されるように、）その内側側面のうちの少なくともいくつかに１つ以上の空洞２１２ａを含み得る。空洞２１２ａの各々は、ころ軸受２１３のうちの１つを収容するように適合され得る。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット２１０は、軸受調整ピン２１９を含み得る。軸受調整ピン２１９は、ころ軸受２１３を収容することができる空洞２１２ａに螺合されるように適合され得る。軸受調整ピン２１９の形状および／または空洞２１２ａへの軸受調整ピン２１９の螺合の度合いは、レールに対する摺動部材２１２の空洞２１２ａ内のころ軸受２１３の位置／整列を決定するように適合され得る。このようにして、サスペンションユニット２１０の設置中にころ軸受２１３の各々の予荷重を調整することができ、および／またはサスペンションユニット２１０の製造整列不良を補償することができる。
様々な実施形態において、サスペンションユニット２１０の横断面プロファイルの形状、サスペンションユニット２１０の材料、サスペンションユニット２１０内の軸受２１３の種類および／または数および／または場所のうちの少なくとも１つが、サスペンションユニット２１０に加えられることが予想される指定された力の領域に耐えるように選択されてもよい。
様々な実施形態において、サスペンションユニット２１０は、ゼロそり角で、またはゼロではない所定のそり角で設置されてもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット２１０は、動的そり角機能を備えて設置されてもよい。
いくつかの実施形態では、摺動部材２１２は、サスペンションユニット２１０を基準フレーム８０に接続するためのサブフレームとして作用してもよい。いくつかの実施形態では、基準フレーム８０へのサブフレーム（例えば、摺動部材２１２）の連結は、４個以下の締結具（例えば、ボルト、ピン、ラッチなど）によって行われてもよい。
いくつかの実施形態では、ホイールの操舵軸は、サスペンションユニットの長手方向軸２１１（例えば、レール２１４に対する摺動要素２１２の運動の軸である）から離れるように規定されてもよい。例えば、長手方向軸２１１から離れた操舵軸は、例えばサスペンションユニット２１０以外に操舵ユニットを必要としてもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット２１０に組み付けられるホイールは、（例えば、操舵ユニットにおける必要性がなく）操舵可能でないことがある。
以下の図および説明は、スライディングピラー式サスペンションユニット（例えば、上述のサスペンションユニット１１０、２１０等）と操舵ユニットおよび牽引ユニットのうちの少なくとも１つとを実現するインホイールシステムの例を示している。インホイールシステムの各々は、製造上の問題に起因するが概念的な問題に起因するものではない制約の下で、インホイールシステムの仕様に従って、上記および／もしくは下記に説明されるスライディングピラー式サスペンションユニットの任意の実施形態、操舵ユニットの任意の実施形態、および牽引ユニットの任意の実施形態（ならびに／またはそれらの任意の組合せ）を用いて実現されてもよい。
ここで図３Ａを参照して、本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム３００の概略図を示す。
また、図３Ｂおよび図３Ｃを参照して、本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム３００ならびにインホイールシステム３００に組み付けられるホイール９０の概略図を示す。
いくつかの実施形態では、インホイールシステム３００は、サスペンションユニット３１０および操舵ユニット３２０を含み得る。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット３１０は、車両の基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。基準フレーム８０は、例えば、車両のシャーシとすることができる。サスペンションユニット３１０は、例えば、上述のサスペンションユニット１１０および／またはサスペンションユニット２１０と同様であってもよい。
サスペンションユニット３１０は、例えば、道路における隆起またはつぼ穴に起因する衝撃および動きを減衰ならびに吸収するように適合され得る。サスペンションユニット３１０は、それに加えられる横方向の力（例えば、車両の長手方向および／または横方向の力）に耐えるようにさらに適合され得る。サスペンションユニット３１０はさらに、その長手方向軸３１１に沿って（または実質的に長手方向軸３１１に沿って）車両の重量を支持するように適合され得る（例えば、長手方向軸３１１は、車両の垂直軸に平行または実質的に平行である）。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット３１０は、サスペンションユニット３１０の長手方向軸３１１が、ホイールが回り得る地面／道路に対して垂直（または実質的に垂直）であるように（例えば、長手方向軸３１１が車両の垂直軸に平行または実質的に平行であるように）、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット３１０は、サスペンションユニット３１０の長手方向軸３１１が、ホイール９０がインホイールシステム３００に組み付けられるとホイール９０が周りを回転し得るホイール回転軸（例えば、以下で説明する軸３２５）に対して垂直（または実質的に垂直）であるように、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。
サスペンションユニット３１０は、摺動部材３１２およびレール３１４を含み得る。いくつかの実施形態では、摺動部材３１２は、車両の基準フレーム８０に接続されるように適合されてもよく、レール３１４は、ホイール９０に接続されるように適合されてもよい。いくつかの実施形態では、レール３１４は、車両の基準フレーム８０に接続されるように適合されてもよく、摺動部材３１２は、ホイール９０に接続されるように適合されてもよい。摺動部材３１２は、レール３１４上を直線的に摺動するように適合されてもよい。レール３１４の長手方向軸は、サスペンションユニット３１０の長手方向軸３１１と一致してもよい。
（例えば、ばね下質量である）ホイール９０へのレール３１４の接続、および（例えば、ばね上質量である）車両の基準フレーム８０への摺動部材３１２の接続は、レール３１４に沿った摺動部材３１２の移動を最大にすることを可能にしてもよい。例えば、図３Ａおよび図３Ｂの実施形態では、摺動部材３１２は、レール３１４の全長に沿って摺動する潜在性があってもよい。このようにして、サスペンションユニット３１０は、例えば、車両の基準フレーム８０に伝達される力を最小にし、車両内の乗員の快適性を最大にすることができる。
サスペンションユニット３１０は、緩衝手段３１６およびばね手段３１８を含み得る。緩衝手段３１６は、例えば、伸縮式緩衝器（例えば、ダンパ）を含み得る。ばね手段３１８は、例えば、ばねを含み得る。
いくつかの実施形態では、緩衝手段３１６およびばね手段３１８は、レール３１４内に取り付けられてもよい。緩衝手段３１６は、レール３１４上での摺動部材３１２の摺動を可能にしながら、摺動部材３１２およびレール３１４に接続されてもよい。緩衝手段３１６は、例えばレール３１４に対する摺動部材３１２の相対運動を、減衰手段で減衰および／または吸収／散逸されるエネルギーに変換することによって、例えば道路の隆起またはつぼ穴に起因する衝撃および運動を減衰ならびに吸収するように適合され得る。
ばね手段３１８は、例えばばね手段３１８の長さを変化させ、摺動部材３１２とレール３１４との間に支持力（例えば予荷重力）を導入することによって、サスペンションユニット３１０の長手方向軸３１１に沿って（または実質的に長手方向軸３１１に沿って）車両の重量を支持するように適合され得る。
いくつかの実施形態では、レール３１４は、少なくとも部分的に湾曲していてもよく、湾曲した長手方向軸３１１を構成していてもよい。湾曲した長手方向軸３１１は、例えば、弓状の垂直移動で、ホイール９０の動的挙動を可能にし得る。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット３１０は、車両のホイール９０のリム９２の外部に、かつそれに隣接するように（例えば、図３Ｂに示されるように、）位置するように適合され得る。他の実施形態では、サスペンションユニット３１０の少なくとも一部は、ホイール９０のリム９２内に位置してもよい。一般に、サスペンションユニット３１０がホイール９０のリム９２から突出し得る突出距離は、操舵ユニット３２０のサイズおよび位置によって、ならびに／または緩衝手段３１６およびばね手段３１８の寸法（例えば長さ、直径）によって決定されてもよく、それらは、サスペンションシステム３００の用途によって決定されてもよい。例えば、突出距離は、リム９２の直径の２５％以下であってもよい。
サスペンションユニット３１０は、例えば、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃに示すようなばね荷重式伸縮式ダンパに加えて、またはその代わりに、他の要素も含み得ることに留意されたい。例えば、サスペンションユニット３１０は、空気圧ばね、ロータリーダンパなどを含み得る。
様々な実施形態において、サスペンションユニット３１０の（例えば、その長手方向軸３１１に沿った）長さは、ホイール９０またはそのリム９２の直径よりも小さくてもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット３１０の長さは、様々なリム径内に適合するように設定することができる。
いくつかの実施形態では、操舵ユニット３２０は、２つの回動部材３２２（例えば、第１の回動部材３２２ａおよび第２の回動部材３２２ｂ）ならびに操舵機構インターフェイス３２６を含み得る。
いくつかの実施形態では、インホイールシステム３００は、ホイールインターフェイス３２４を含み得る。ホイールインターフェイス３２４は、車両のホイール９０を回転可能に支持するように適合され得る。例えば、インホイールシステム３００は、ホイールインターフェイス３２４によって回転可能に支持されるホイールハブ３２４ａを含むことができ、ホイールハブ３２４ａは、ホイール９０がインホイールシステム３００に組み付けられるとホイール９０に接続されるように適合され得る。
回動部材３２２は、（例えば、１つ以上のコネクタ３２１を用いて）サスペンションユニット３１０に接続され得る。例えば、回動部材３２２は、線形緩衝機構３１０のレール３１４に接続されてもよい。回動部材３２２は、ホイールインターフェイス３２４がその周りで回り得る操舵軸３２３を規定し得る。
ホイールインターフェイス３２４は、回動部材３２２に回転可能に接続され、車両のホイール９０に接続されるように適合され得る。例えば、ホイールインターフェイス３２４は、（例えば、図３Ｂに示されるように、）ホイール９０に接続されるように適合されるホイールハブ３２４ａを含んでもよい。ホイールインターフェイス３２４は、回動部材３２２によって操舵軸３２３の周りを回るように適合され得る。いくつかの実施形態では、ホイールインターフェイス３２４は、サスペンションユニット３１０の長手方向軸３１１に対して垂直または実質的に垂直である軸３２５周りのホイールハブ３２４の回転を可能にするように適合され得る。
操舵機構インターフェイス３２６は、回動部材３２２のうちの少なくとも１つに接続されてもよい。例えば、操舵機構インターフェイス３２６は、（例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、）第２の回動部材３２２ｂに接続されてもよい。操舵機構インターフェイス３２６は、操舵機構に接続されるように適合され得る。操舵機構インターフェイス３２６は、それに接続された回動部材３２２を回動させ、それによってホイールインターフェイス３２４を（回動部材３１２によって）サスペンションユニット３１０に対して（例えばレール３１４に対して）操舵軸３２３の周りで回すように適合され得る。
様々な実施形態において、操舵機構は、任意の従来の操舵リンク機構（ラックアンドピニオン、ピットマンアームなど）または任意の機械電気操舵機構であってもよい。操舵機構全体は、図３Ａおよび図３Ｂには示されていない。しかしながら、操舵機構のいくつかの実施形態は、図４Ｉ、図４Ｊ、図４Ｋ、図４Ｌ、および図４Ｍに関して以下で説明される。
いくつかの実施形態では、図３Ｃに例示的に示されるように、サスペンションユニット３１０の長手方向軸３１１は、操舵ユニットによって規定される操舵軸３２３と一致（または実質的に一致）してもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット３１０の全体（または実質的に全体、もしくは大部分）は、ホイール９０のリム９２内に位置するように成形されてもよく、サスペンションユニット３１０の長手方向軸３１１は操舵軸３２３と一致する。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット３１０の長手方向軸３１１および操舵軸３２３は両方とも、基準フレームの垂直寸法に対して傾斜している。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット３１０の長手方向軸３１１および操舵軸３２３は、互いに平行であり、両方とも基準フレームの垂直寸法に対して傾斜している。図３Ｃに示す実施形態では、サスペンションユニット３１０の長手方向軸３１１および操舵軸３２３は、基準フレームの垂直寸法に対して同じ角度でそり角ＣＡだけ傾いている。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット３１０は、操舵キングピン（ＫＰＩ）と一致する長手方向軸３１１を有するように適合され得る。いくつかの実施形態では、ＫＰＩは動的であり得、サスペンションユニット３１０は、ＫＰＩを追跡する長手方向軸３１１を有するように適合され得る。
ここで図３Ｄを参照して、本発明のいくつかの実施形態による、牽引能力を有するインホイールシステム３００の第１の実施形態の概略図を示す。
いくつかの実施形態では、インホイールシステム３００は、牽引ユニット３４０を含み得る。牽引ユニット３４０は、牽引モータ３４２を含み得る。牽引モータ３４２は、例えば、サスペンションユニット３１０とホイールインターフェイス３２４との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、牽引モータ３４２はサスペンションユニット３１０に接続される。例えば、牽引モータ３４２は、摺動部材３１２に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、牽引モータ３４２は、ホイールインターフェイス３２４に接続される。牽引ユニット３４０はシャフト３４４を含み得る。シャフト３４４は、牽引モータ３４２とホイールハブ３２４ａとの間に延在し、牽引モータ３４２の回転に応答してホイールハブ３２４を回転させるように構成されてもよい。
ここで図４Ａを参照して、本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム４００の実施形態の概略図を示す。
いくつかの実施形態では、サスペンションシステム４００は、サスペンションユニット４１０および操舵ユニット４２０を含み得る。例えば、サスペンションシステム４００、サスペンションユニット４１０、および操舵ユニット４２０は、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃに関して上述したように、それぞれ、サスペンションシステム３００、サスペンションユニット３１０、および操舵ユニット３２０などであってもよい。
いくつかの実施形態では、サスペンションシステム４００は、操舵機構４３０を含み得る。操舵機構４３０は、操舵ユニット４２０とインターフェイス可能であり、操舵ユニット４２０を操作するように適合され得る。操舵機構４３０のいくつかの実施形態は、図４Ｉ、図４Ｊ、図４Ｋ、図４Ｌ、および図４Ｍに関して以下で説明される。いくつかの他の実施形態では、操舵ユニット４２０は、操舵機構４３０に連結される操舵リンクを含み得る。いくつかの実施形態では、操舵リンクは、操舵機構４３０に連結される操舵ロッド（例えば、タイロッド）を含み得る。
ここで図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、および図４Ｅを参照して、本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム４００の第２の実施形態のためのサスペンションユニット４１０の概略図を示す。
図４Ｂ、図４Ｃおよび図４Ｅはサスペンションユニット４１０の異なる斜視図を示し、図４Ｄはサスペンションユニット４１０の長手方向断面図を示す。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０は、摺動部材４１２およびレール４１４を含み得る。例えば、摺動部材４１２およびレール４１４は、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに関して上述したように、それぞれ、摺動部材３１２およびレール３１４のようであってもよい。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０は、サスペンションユニット４１０の長手方向軸４１１が地面／道路に対して垂直（または実質的に垂直）であるように、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。レール４１４の長手方向軸は、サスペンションユニット４１０の長手方向軸４１１と一致してもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０は、サスペンションユニット４１０の長手方向軸４１１が、ホイール９０がインホイールシステム４００に組み付けられるとホイール９０が周りを回転し得るホイール／ホイールハブ回転軸（例えば、以下で説明する軸４２５）に対して垂直（または実質的に垂直）であるように、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０は、サスペンションシステム４００／サスペンションユニット４１０に加えられることが予想される指定された力の領域に耐えるように適合され得る。そのような力は、例えば、横方向の力、例えば、サスペンションユニット４１０の長手方向軸４１１に対して垂直な方向の力を含み得る。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０の摺動要素４１２およびレール４１４の横断面プロファイルの形状は、指定された力の領域に耐えるように選択されてもよい。一般に、摺動要素４１２およびレール４１４の横断面プロファイルは、任意の多角形形状を有してもよい。摺動要素４１２およびレール４１４の横断面プロファイルの形状は、例えば、サスペンションシステム４００／サスペンションユニット４１０に加えられることが予想される指定された力の領域に耐えるように選択されてもよい。
例えば、摺動要素４１２およびレール４１４は、摺動要素４１２がレール４１４に沿って自由に摺動することを可能にしながら、（例えば、図４Ｂおよび図４Ｃに示されるように、）サスペンションユニット４１０の長手方向軸４１１に対して垂直な様々な方向からの力またはサスペンションユニット４１０の長手方向軸の周りに作用する回転力に耐えるよう、六角形または五角形の形状の横断面プロファイルを有してもよい。
別の例では、摺動要素４１２およびレール４１４は、（例えば、車両の前後方向および側方から側方への方向からかけられる）長手方向軸４１１に垂直な主方向からの力に耐えるよう、正方形形状の横断面プロファイルを有してもよい。
いくつかの実施形態では、摺動要素４１２およびレール４１４の横断面プロファイルの形状は、所定の仕様に従って、長手方向軸４１１に対して垂直な様々な方向からの力に耐えるよう、サスペンションユニット４１０の長手方向軸４１１について非対称であってもよい。
いくつかの実施形態では、摺動要素４１２およびレール４１４の横断面プロファイルの形状は、サスペンションユニット４１０の長手方向軸４１１の周りにおける摺動要素４１２およびレール４１４の互いに対する回転を防止するように選択されてもよい。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０は、緩衝手段４１６およびばね手段４１８を含み得る。例えば、緩衝手段４１６およびばね手段４１８は、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに関して上述したように、それぞれ、緩衝手段３１６およびばね手段３１８などであってもよい。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０は、例えば、図４Ｄに示されるように、ばね（例えば、ばね手段４１８）で荷重をかけられる伸縮式ダンパ（例えば、緩衝手段４１６）を含んでもよい。緩衝手段４１６は、その第１の端部４１６ａにおいて摺動部材４１２に接続され、その第２の端部４１６ｂにおいてレール４１４に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、緩衝手段４１６は、（例えば、図４Ｄに示されるように、）レール４１４の対応する１つ以上の側面において対応する１つ以上のスロット４１４ａ内で摺動するように適合され得る１つ以上のピン４１７によって摺動部材４１２に接続され得る。
いくつかの実施形態では、スロット４１４ａおよびピン４１７は、例えば、可撓性スリーブによって封止され得る。その封止は、例えば、レール４１４内への塵埃および／または他の汚染物質の進入を防止する。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０は、（例えば、図４Ｅに示されるように、）ころ軸受４１３を含み得る。ころ軸受４１３は、サスペンションユニット４１０の摺動部材４１３とレール４１４との間に位置し得る。ころ軸受４１３は、レール４１４上の摺動部材４１２の転がり／相対直線運動を可能にし得る。
いくつかの実施形態では、摺動部材４１２は、（例えば、図４Ｅに示されるように、）その内側側面のうちの少なくともいくつかに１つ以上の空洞４１４ａを含み得る。空洞４１４ａの各々は、ころ軸受４１３のうちの１つを収容するように適合され得る。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０は、軸受調整ピン４１９を含み得る。軸受調整ピン４１９は、ころ軸受４１３を収容することができる空洞４１４ａに螺合されるように適合され得る。軸受調整ピン４１９の形状および／または空洞４１２ａへの軸受調整ピン４１９の螺合の度合いは、レールに対する摺動部材４１２の空洞４１２ａ内のころ軸受４１３の位置／整列を決定するように適合され得る。このようにして、サスペンションユニット４１０の設置中にころ軸受４１３の各々の予荷重を調整することができ、および／またはサスペンションユニット４１０の製造整列不良を補償することができる。
様々な実施形態において、サスペンションユニット４１０の横断面プロファイルの形状、サスペンションユニット４１０の材料、サスペンションユニット４１０内の軸受４１３の種類および／または数および／または場所のうちの少なくとも１つは、サスペンションシステム４００／サスペンションユニット４１０に加えられることが予想される指定された力の領域に耐えるように選択されてもよい。
様々な実施形態において、サスペンションユニット４１０は、ゼロそり角で、またはゼロではない所定のそり角で設置されてもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０は、動的そり角機能を備えて設置されてもよい。
いくつかの実施形態では、摺動部材４１２は、サスペンションシステム４００を基準フレーム８０に接続するためのサブフレームとして作用してもよい。いくつかの実施形態では、サブフレーム（例えば、摺動部材４１２）は、４個以下の締結具（例えば、ボルト、ピン、ラッチ）によって基準フレーム８０に連結されてもよい。
いくつかの実施形態では、ホイールの操舵軸（例えば下記の操舵軸４２３）は、サスペンションユニットの長手方向軸４１１（例えば、レール４１４に対する摺動要素４１２の運動の軸である）から離れるように規定されてもよい。例えば、長手方向軸４１１から離れた操舵軸は、例えばサスペンションユニット４１０以外に操舵ユニット（例えば、以下に記載される操舵ユニット４２０）を必要としてもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット４１０に組み付けられるホイールは、（例えば、操舵ユニットにおける必要性がなく）操舵可能でないことがある。
ここで図４Ｆ、図４Ｇ、および図４Ｈを参照して、本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム４００の第２の実施形態のための操舵ユニット４２０の概略図を示す。
図４Ｆおよび図４Ｇは、操舵ユニット４２０の異なる斜視図を示し、図４Ｈは、操舵ユニット４２０の長手方向断面図を示す。
いくつかの実施形態では、操舵ユニット４２０は、回動部材４２２および操舵機構インターフェイス４２６を含み得る。例えば、回動部材４２２および操舵機構インターフェイス４２６は、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに関して上述したように、それぞれ回動部材３２２および操舵機構インターフェイス３２６のようであってもよい。
いくつかの実施形態では、インホイールシステム４００は、ホイールインターフェイス４２４を含み得る。ホイールインターフェイス４２４は、車両のホイール９０を回転可能に支持するように適合され得る。例えば、インホイールシステム４００は、ホイールインターフェイス４２４によって回転可能に支持されるホイールハブ４２４ａを含むことができ、ホイールハブ４２４ａは、ホイール９０がインホイールシステム４００に組み付けられるとホイール９０に接続されるように適合され得る。
いくつかの実施形態では、回動部材４２２は、（例えば、図４Ｈに示されるように、）第１の回動部材４２４ａおよび第２の回動部材４２４ｂを含み得る。回動部材４２２は、ホイールインターフェイス４２４が周りを回って操舵することができる操舵軸４２３（例えば、仮想軸）を規定してもよい。
回動部材４２２は、サスペンションユニット４１０に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、回動部材４２２は、回動部材支持体４２７内で回動可能に支持されてもよく、回動部材支持体４２７は、サスペンションユニット４１０に接続されてもよい。例えば、（例えば、図４Ｈに示されるように、）第１の回動部材４２４ａは、第１の回動部材支持体４２７ａ内で支持されてもよく、第２の回動部材４２４ｂは、第２の回動部材支持体４２７ｂ内で支持されてもよい。
ホイールインターフェイス４２４は、回動部材４２２に接続されてもよく、ホイールハブ４２４ａを含んでもよく、ホイールハブ４２４ａは、車両のホイール９０に接続されるように適合されてもよい。ホイールインターフェイス４２４は、回動部材４２２によって操舵軸４２３の周りで回るように適合され得る。ホイールインターフェイス４２４は、サスペンションユニット４１０の長手方向軸４１１に垂直な軸４２５周りのホイールハブ４２４ａの回転を可能にし得る。長手方向軸４１１は、明確化のため、図４Ｆ～図４Ｈには示されていない。
操舵機構インターフェイス４２６は、回動部材４２２のうちの少なくとも１つに接続されてもよい。例えば、操舵機構インターフェイス４２６は、（例えば、図４Ｈに示されるように、）第２の回動部材支持体４２７ｂ内に支持される第２の回動部材４２４ｂに接続されてもよい。操舵機構インターフェイス４２６は、回動部材４２２を回動させ／回し、それによって、それに接続されたホイールインターフェイス４２４を、サスペンションユニット４１０に対して（例えば、レール４１４に対して）、操舵軸４２３の周りで回すように適合され得る。
操舵ユニットの回動部材４２０によって規定される操舵軸４２３（例えば、仮想操舵軸）は、サスペンションユニット４１０（またはその長手方向軸４１１）から独立および／または分離されてもよい。これは、例えば、ホイール９０の垂直軸に対する操舵軸４２３の広範囲の可能な傾きを提供すること、および／または所定の仕様（例えば、スクラブ半径、キャスター角、そり角など）に従って操舵軸４２３の傾きを調整することを可能にする。
ここで図４Ｉ、図４Ｊ、図４Ｋ、図４Ｌおよび図４Ｍを参照して、本発明の実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム４００の一実施形態のための操舵機構４３０の概略図を示す。
いくつかの実施形態では、操舵機構４３０は、操舵モータ４３２と、操舵ロッド４３４と、ウォームギア４３６とを含み得る。
いくつかの実施形態では、操舵モータ４３２は、サスペンションユニット４１０の摺動部材４１２に接続されてもよい。摺動部材４１２は、例えば、ばね上質量であり得るので、操舵モータ４３２は、（ばね下質量、例えばレール４１４に接続される場合にそうであろうように）受ける振動および／または衝撃がより少なくあり得、それは、モータ４３２およびサスペンションシステム４００全体の安全性、性能および寿命に寄与し得る。
いくつかの実施形態では、操舵ロッド４３４は、サスペンションユニット４１０の長手方向軸４１１に平行であってもよく、例えば、第１のギアアセンブリ４３３を用いて操舵モータ４３２に接続されてもよい。
いくつかの実施形態では、操舵機構４３０は、ハウジング４３１を含み得る。ハウジング４３１は、操舵モータ４３１および第１のギアアセンブリ４３３を支持し、少なくとも部分的に収容するように適合され得る。ハウジング４３１は、サスペンションユニット４１０の摺動部材４１２に接続されてもよい。
操舵ロッド４３４および第１のギアアセンブリ４３３は、摺動部材４１２がレール４１４上を摺動するとき、操舵ロッド４３４に沿って第１のギアアセンブリ４３３の摺動を可能にする一方で、操舵モータ４３２によって生成される回転／回る運動を操舵ロッド４３４に伝達するように適合され得る。例えば、操舵ロッド４３４は、側面上においてその長さに沿って１つ以上の突起４３４ａを含むことができ、操舵ロッド４３４に接続される第１のギアアセンブリ４３３のギアは、対応する窪みを含み得る。操舵ロッド４３４の突起４３４ａおよびそのギアの窪みは、操舵ロッド４３４に対するギアの相対的回転を防止し得る。
いくつかの実施形態では、ウォームギア４３６は、操舵ロッド４３４に対して垂直であってもよく、例えば、第２のギアアセンブリ４３５を用いて操舵ロッド４３４に接続されてもよい。第２のギアアセンブリ４３５は、（例えば、第１ギアアセンブリ４３３によって操舵モータ４３２から伝達される）操舵ロッド４３４の回転／回る運動をウォームギア４３６に伝達することができる。いくつかの実施形態では、第２のギアアセンブリ４３５およびウォームギア４３６の少なくとも一部は、第２のハウジング４３７内に収容されてもよい。
ウォームギア４３６は、操舵ユニット４２０の回動部材４２２（例えば、第２の回動部材４２４Ｂ）に接続される操舵機構インターフェイス４２６とインターフェイス可能である。図４Ｉ～図４Ｍの実施形態では、操舵ユニット４２６の操舵機構インターフェイス４２６はギアを含み得る。
したがって、（例えば、第２のギアアセンブリ４３５によって操舵ロッド４３４から伝達される）ウォームギヤ４３６の回転／回る運動は操舵機構インターフェイス４２６によって回動部材４２０に伝達され得、それは、次いで、（例えば、図４Ｆ、図４Ｇ、および図４Ｈに関して上述したように、）操舵部４２０のホイールインターフェイス４２４が、サスペンションユニット４１０に対して、操舵ユニット４２０の回動部材４２２によって規定される操舵軸４２３の周りを回る結果となり得る。
操舵ロッド４３４および第１のギアアセンブリ４３３は、（例えば、上記のように）操舵ロッド４３４上の第１のギアアセンブリ４３３の摺動を可能にしつつ、操舵モータ４３２によって生成される回転／回る運動を操舵ロッド４３４に伝達するように適合され得るので、サスペンションシステム４００のサスペンションユニット４１０および操舵ユニット４２０の両方は、同時にかつ互いに独立して動作し得る。
いくつかの実施形態では、操舵ロッド４３４は、少なくとも部分的に湾曲してもよい。これは、例えば、摺動部材４１２がレール４１４上を摺動するとき、操舵ロッド４３４に沿った第１のギアアセンブリ４３３の弓状の動きを提供し得る。その弓状の動きは、例えば、ホイール９０の動的な挙動を、その弓状の垂直方向の移動とともに、可能にし得る。いくつかの実施形態では、レール４１４は、（例えば、操舵ロッド４３４のように）弓状であってもよい。
いくつかの実施形態では、緩衝器をロッド４３４に取り付けることができる。例えば、緩衝器は、第１のギアアセンブリ４３３と第２のギアアセンブリ４３５との間に取り付けてもよい。緩衝器は、第１のギアアセンブリ４３３と第２のギアアセンブリ４３５との間の荷重および／または衝撃を低減し得る。緩衝器は、例えば、操舵ユニット４２０がサスペンションユニット４１０から少なくとも部分的に切り離されているとき、第１のギアアセンブリ４３３と第２のギアアセンブリ４３５との間に距離を維持してもよい。いくつかの実施形態では、緩衝器は、長手方向弾性スリーブであってもよい。いくつかの実施形態では、緩衝器は長手方向ばねであってもよい。いくつかの実施形態では、緩衝器は、予荷重をかけられてもよい。
様々な実施形態では、ウォームギア４３６および／または操舵機構インターフェイス４２６は、（例えば、ウォームギア４３６－操舵機構インターフェイス４２６複合体のタイプおよび伝達比に基づいて）自己ロックギア機構を形成するように適合され得る。他の実施形態では、第２のギアアセンブリ４３５は、ギア－ロック解除アセンブリを含んでもよい。ギア－ロック解除アセンブリは、操舵機構４３０の自己ロックを無効にしてもよい。いくつかの実施形態では、ギア－ロック解除アセンブリは、軸受、クラッチ、およびラチェット状ギアのうちの１つ以上を含み得る。
いくつかの実施形態では、操舵機構４３０は、（例えば、電子手段によって制御することができる）操舵バイワイヤユニットとすることができる。
操舵機構４３０の他の実施形態が使用されてもよいことに留意されたい。
いくつかの実施形態では、操舵機構４３０は、ウォームギア４３６の代わりに、ベルトドライブ、ダイレクトドライブ、チェーンドライブ、または任意の好適なタイプのギア（例えば、プラネタリ／ワーム／ベベル／ヘリカル／等）を含み得る。操舵力を提供するアクチュエータは、電気モータ、油圧モータ、空気圧モータ、別のトルク源によって生成され操舵アセンブリに伝達されるトルクであってもよい。いくつかの実施形態では、操舵トルクは、例えば操舵ラックを介して操舵ホイールから受け取られてもよい。
ここで図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ、図５Ｅおよび図５Ｆを参照して、本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム４００の実施形態、ならびにインホイールシステム４００に組み付けられるホイール９０の概略図を示す。
図５Ａは、システム４００およびホイール９０の斜視図を示す。
図５Ｂの図５００ａおよび図５００ｂは、システム４００およびホイール９０の正面図および長手方向断面図をそれぞれ示す。
図５Ｃは、システム４００およびホイール９０の斜視図を示す。図５Ｃの図５００ｃおよび図５００ｄは、それぞれ非圧縮状態および圧縮状態のサスペンションユニット４１０を示す。
図５Ｄは、システム４００およびホイール９０の正面断面図を示す。図５Ｄの図５００ｅおよび図５００ｆは、それぞれ非圧縮状態および圧縮状態のサスペンションユニット４１０を示す。
図５Ｅは、車両のシステム４００および右ホイール９０の横断面図を示す。図５００ｇおよび図５００ｈは、それぞれシステム４００およびホイール９０の左回りおよび右回りを示す。
図５Ｆは、システム４００およびホイール９０の側面図を示す。
いくつかの実施形態では、サスペンションシステム４００は、システムの大部分がホイール９０のリム９２内に位置するように設計されてもよい。
例えば、操舵ユニット４２０、サスペンションユニット４１０の少なくとも一部、および操舵機構４３０の大部分の要素は、ホイール９０のリム９２内に位置するように適合されてもよく、サスペンションユニット４１０の一部および操舵機構４３０の操舵モータ４３２のみが、リム９２の外部に、かつリム９２に隣接して位置してもよい。例えば、操舵ユニット４２０の体積の９０％～１００％および／または操舵機構４３０の体積の７０％～１００％は、ホイール９０のリム９２内に位置してもよい。
いくつかの実施形態では、サスペンションシステム４００は、（例えば、図５Ｆに示されるように、）ブレーキユニット４４０を含み得る。いくつかの実施形態では、ブレーキユニット４４０は（例えば、電子手段によって制御することができる）ブレーキバイワイヤユニットであり得る。
いくつかの実施形態では、ブレーキユニット４４０はブレーキアクチュエータを含んでもよい。ブレーキアクチュエータは、例えば、ホイールインターフェイス４２４に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、ブレーキユニット４４０は、１つ以上の追加のブレーキモジュールを含み得る。追加のブレーキモジュールは、例えば、ブレーキコントローラおよび／またはブレーキ流体リザーバを含み得る。ブレーキ流体リザーバは、例えば、サスペンションユニット４１０の摺動部材４１２の外側表面に連結されてもよい。例えば、摺動部材４１２の少なくとも１つの外側表面は、平坦であり、例えばブレーキ流体リザーバをそこに接続することができるように構成されてもよい。
有利なことに、操舵ユニット４２０全体および操舵機構４３０の大部分をホイール９０のリム９２内に位置するように適合させることによって、現在、ほとんどの車両において使用されている現在のサスペンションおよび操舵システムと比較して、システムによって占有される空間を大幅に低減させることができ、したがって、例えば、車両の乗員室のサイズを大幅に低減させることができる。
さらに、レール４１４を（例えばばね下質量である）ホイール９０に接続し、摺動要素４１２を（例えばばね上質量である）車両の基準フレーム８０に接続することにより、（例えば、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃおよび図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄおよび図４Ｅに関して上述したように、）レール４１４に沿った摺動部材４１２の移動を最大にすることができ、それによって、例えば、車両の基準フレーム８０に伝達される力を最小にし、車両内の乗員の快適性を最大にすることができる。ホイールのリム９２からのサスペンションユニット４１０の突出を制限することは、（現在のサスペンションおよび操舵システムと比較して）サスペンションシステム４００をコンパクトに保つことをさらに可能にし得る。
さらに、操舵ユニット４２０をサスペンションユニット４１０から分離することにより、ホイール９０の垂直軸に対して（操舵ユニット４２０の回動部材４２２によって規定される）操舵軸４２３の広範な可能な傾きを提供することができ、および／または、例えば、図４Ｆ、図４Ｇ、および図４Ｈに関して上述したように、所定の仕様（例えば、スクラブ半径、キャスター角、そり角など）に従ってその傾きを調節することができる。
さらに、サスペンションシステム４００のサスペンションユニット４１０は、（例えば、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄおよび図４Ｅに関して上述したように、）例えばその横断面プロファイルの特定の形状に起因して、現在のサスペンションユニットと比較して、より大きな横方向力に耐え得る。
さらに、サスペンションシステム４００のいくつかの実施形態は、ドライブバイワイヤ技術（例えば、図４Ｉ、図４Ｊ、図４Ｋ、図４Ｌ、図４Ｍに関して上述した操舵バイワイヤ操舵機構４３０と、図５Ｆに関して上述したブレーキバイワイヤブレーキユニット４４０）を利用し得る。
ここで図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃを参照して、本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム６００ならびにインホイールシステム６００に組み付けられるホイール９０の実施形態の概略図を示す。
インホイールシステム６００はサスペンションユニット６１０を含み得る。サスペンションユニット６１０は、上述のサスペンションユニット１１０，２１０，３１０および４１０と同様であり得る。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット６１０は、摺動部材６１２と、レール６１４と、緩衝およびばね手段とを含み得る。例えば、緩衝およびばね手段は、（例えば、上で説明されているように）レール６１４内に配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット６１０は、サスペンションユニット６１０の長手方向軸６１１が、ホイールが回り得る地面／道路に対して垂直（または実質的に垂直）であるように（例えば、長手方向軸６１１が車両の垂直軸に平行または実質的に平行であるように）、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。レール６１４の長手方向軸は、サスペンションユニット６１０の長手方向軸６１１と一致してもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット６１０は、サスペンションユニット６１０の長手方向軸６１１が、ホイール９０がインホイールシステム６００に組み付けられるとホイール９０が周りを回転し得るホイール／ホイールハブ回転軸（例えば軸６２５）に対して垂直（または実質的に垂直）であるように、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。
いくつかの実施形態では、（例えば、図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃに示されるように、）摺動部材６１２は、車両の基準フレーム８０に接続されるように適合されてもよく、レール６１４は、ホイール９０に接続されるように適合されてもよい。
インホイールシステム６００は、操舵ユニット６２０を含み得る。いくつかの実施形態では、操舵ユニット６２０は、少なくとも一対のアーム６２２を含み得る。いくつかの実施形態では、インホイールシステム６００は、ホイールインターフェイス６２４を含み得る。
いくつかの実施形態では、レール６１４は、少なくとも一対のアーム６２２をホイールインターフェイス６２４に連結することによって、ホイール９０に接続されるように適合され得る。アームの対６２２は、第１の端部６２２ａａおよび第２の端部６２２ａｂを有する第１のアーム６２２ａと、第１の端部６２２ｂａおよび第２の端部６２２ｂｂを有する第２のアーム６２２ｂとを含み得る。第１のアーム６２２ａの第１の端部６２２ａａおよび第２のアーム６２２ｂの第１の端部６２２ｂａは、ホイールインターフェイス６２４に回転可能に接続され得る。第１のアーム６２２ａの第２の端部６２２ａｂおよび第２のアーム６２２ｂの第２の端部６２２ｂｂは、サスペンションユニット６１０に回転可能に接続されるように適合され得る。いくつかの実施形態では、第１のアーム６２２ａおよび第２のアーム６２２ｂは、（例えば、図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃに示されるように、）サスペンションユニット６１０のレール６１２に回動可能に接続され得る。
いくつかの実施形態では、第１のアーム６２２ａおよび第２のアーム６２２ｂは、（例えば、図６Ｃに示されるように、）互いに交差して設定され、それらの間の仮想交点に動的操舵軸６２３（例えば、仮想動的操舵軸）を規定してもよく、動的操舵軸６２３は、ホイールインターフェイス６２４がサスペンションユニット６１０に対するその操舵角を変化させると、サスペンションユニット６１０に対して動くことができるようにしてもよい。一般に、動的操舵軸６２３の運動は、第１のアーム６２２ａおよび第２のアーム６２２ｂの長さ、ならびにサスペンションユニット６１０および／またはホイールインターフェイス６２４に対する第１のアーム６２２ａおよび第２のアーム６２２ｂの回転可能な接続の位置によって決定され得る。このようにして、車両のキャビン内へのホイール９０の突出は、静止操舵軸を有するサスペンションシステムと比較して著しく低減され得る。
ここで図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃを参照して、本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム７００ならびにインホイールシステム７００に組み付けられるホイール９０の実施形態の概略図を示す。
インホイールシステム７００はサスペンションユニット７１０を含み得る。サスペンションユニット７１０は、上述のサスペンションユニット１１０，２１０，３１０，４１０および６１０と同様であり得る。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット７１０は、摺動部材７１２と、レール７１４と、緩衝およびばね手段とを含み得る。例えば、緩衝およびばね手段は、（例えば、上で説明されているように）レール７１４内に配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット７１０は、サスペンションユニット７１０の長手方向軸７１１が、ホイールが回り得る地面／道路に対して垂直（または実質的に垂直）であるように（例えば、長手方向軸７１１が車両の垂直軸に平行または実質的に平行であるように）、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。レール７１４の長手方向軸は、サスペンションユニット７１０の長手方向軸７１１と一致してもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット７１０は、サスペンションユニット７１０の長手方向軸７１１が、ホイール９０がインホイールシステム７００に組み付けられるとホイール９０が周りを回転し得るホイール／ホイールハブ回転軸（例えば軸７２５）に対して垂直（または実質的に垂直）であるように、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。
いくつかの実施形態では、（例えば、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示されるように、）レール７１４は、車両の基準フレーム８０に接続されるように適合されてもよく、摺動部材７１２は、ホイール９０に接続されるように適合されてもよい。
インホイールシステム７００は、操舵ユニット７２０を含み得る。いくつかの実施形態では、操舵ユニット７２０は、少なくとも一対のアーム７２２を含み得る。いくつかの実施形態では、インホイールシステム７００は、ホイールインターフェイス７２４を含み得る。
いくつかの実施形態では、摺動部材７１２は、少なくとも一対のアーム７２２をホイールインターフェイス７２４に連結することによって、ホイール９０に接続されるように適合され得る。一対のアーム７２２は、第１の端部７２２ａａおよび第２の端部７２２ａｂを有する第１のアーム７２２ａと、第１の端部７２２ｂａおよび第２の端部７２２ｂｂを有する第２のアーム７２２ｂとを含み得る。第１のアーム７２２ａの第１の端部７２２ａａおよび第２のアーム７２２ｂの第１の端部７２２ｂａは、ホイールインターフェイス７２４に回転可能に接続され得る。第１のアーム７２２ａの第２の端部７２２ａｂおよび第２のアーム７２２ｂの第２の端部７２２ｂｂは、サスペンションユニット７１０に回転可能に接続されるように適合され得る。システム７００におけるようないくつかの実施形態では、（例えば、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示されるように、）第１のアーム７２２ａおよび第２のアーム７２２ｂは、サスペンションユニット７１０の摺動部材７１４に回動可能に接続されてもよい。
いくつかの実施形態では、第１のアーム７２２ａおよび第２のアーム７２２ｂは、（例えば、図７Ｃに示されるように、）互いに交差して設定され、それらの間の仮想交点に動的操舵軸７２３（例えば、仮想動的操舵軸）を規定してもよく、動的操舵軸７２３は、ホイールインターフェイス７２４がサスペンションユニット７１０に対するその操舵角を変化させると、サスペンションユニット７１０に対して動くことができるようにしてもよい。一般に、動的操舵軸７２３の運動は、第１のアーム７２２ａおよび第２のアーム７２２ｂの長さ、ならびにサスペンションユニット７１０および／またはホイールインターフェイス７２４に対する第１のアーム７２２ａおよび第２のアーム７２２ｂの回転可能な接続の位置によって決定され得る。このようにして、車両のキャビン内へのホイール９０の突出は、静止操舵軸を有するサスペンションシステムと比較して著しく低減され得る。
ここで図８を参照して、本発明のいくつかの実施形態による、サスペンションおよび操舵能力を有するインホイールシステム８００ならびにインホイールシステム８００に組み付けられるホイール９０の実施形態の概略図を示す。
インホイールシステム８００はサスペンションユニット８１０を含み得る。サスペンションユニット８１０は、上述のサスペンションユニット１１０，２１０，３１０，４１０，６１０および７１０と同様であり得る。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット８１０は、摺動部材８１２と、レール８１４と、緩衝およびばね手段とを含み得る。例えば、緩衝およびばね手段は、（例えば、上で説明されているように）レール８１４内に配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、サスペンションユニット８１０は、サスペンションユニット８１０の長手方向軸８１１が、ホイールが回り得る地面／道路に対して垂直（または実質的に垂直）であるように（例えば、長手方向軸８１１が車両の垂直軸に平行または実質的に平行であるように）、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。レール８１４の長手方向軸は、サスペンションユニット８１０の長手方向軸８１１と一致してもよい。いくつかの実施形態では、サスペンションユニット８１０は、サスペンションユニット８１０の長手方向軸８１１が、ホイール９０がインホイールシステム８００に組み付けられるとホイール９０が周りを回転し得るホイール／ホイールハブ回転軸（例えば軸８２５）に対して垂直（または実質的に垂直）であるように、基準フレーム８０に接続されるように適合され得る。
いくつかの実施形態では、（例えば、図８に示されるように、）摺動部材８１２は、車両の基準フレーム８０に接続されるように適合されてもよく、レール８１４は、ホイール９０に接続されるように適合されてもよい。いくつかの実施形態では、レール８１４は、車両の基準フレーム８０に接続されるように適合されてもよく、摺動部材８１２は、ホイール９０に接続されるように適合されてもよい。
インホイールシステム８００は、操舵ユニット８２０を含み得る。いくつかの実施形態では、操舵ユニット８２０は、フレームレスモータ８２２を含み得る。いくつかの実施形態では、インホイールシステム８００は、ホイールインターフェイス８２４（および任意選択でホイールハブ８２４ａ）を含み得る。
いくつかの実施形態では、フレームレスモータ８２２は、サスペンションユニット８１０の摺動部材８１２および操舵ユニット８２０のホイールインターフェイス８２４に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、フレームレスモータ８２２は、サスペンションユニット８１０の摺動部材８１２と操舵ユニット８２０のホイールインターフェイス８２４との間に配置されてもよい。例えば、フレームレスモータ８２２のステータ８２２ａは、摺動部材８１２およびホイールインターフェイス８２４に接続されてもよい。ステータ８２２ａの回転は、サスペンションユニット８１０の摺動部材８１２に対してホイールインターフェイス８２４を回転させてもよい。いくつかの実施形態では、操舵ユニット８２０によって規定される操舵軸８２３は、フレームレスモータ８２２のロータ８２２ｂの回転軸と一致してもよい。
本発明のいくつかの実施形態は、サスペンションユニット（例えば、上述のサスペンションユニット１１０、２１０など）および（例えば、上述のインホイールシステム３００，４００，６００，７００および８００におけるような）インホイールシステム、ならびにその中に組み付けられるホイール、のうちの１つを提供し得る。
本発明の様々な実施形態は、２つ以上のサスペンションユニット（例えば、上述のサスペンションユニット１１０、２１０等）または２つ以上のインホイールシステム（例えば、上述のインホイールシステム１００，３００，４００，６００，７００，および８００など）を含む車両を提供することができる。いくつかの実施形態では、車両は、２つ以上のサスペンションユニットまたは２つ以上のインホイールシステム内に組み付けられる２つ以上のホイール９０を含んでもよい。車両は、例えば、乗用車、商用車両、スポーツユーティリティ車両、電気自動車、バン等であってもよい。
上記の説明では、実施形態は、本発明の例または実現例である。「一実施形態」、「ある実施形態」、「特定の実施形態」または「いくつかの実施形態」の様々な表現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すわけではない。本発明の様々な特徴は、単一の実施形態の文脈で説明され得るが、それらの特徴は、別々に、または任意の好適な組み合わせでも提供され得る。反対に、本発明は、本明細書において、明確化のために、別個の実施形態との関連で説明され得るが、本発明は、単一の実施形態でも実現され得る。本発明の特定の実施形態は、上記で開示した異なる実施形態からの特徴を含むことができ、特定の実施形態は、上記で開示した他の実施形態からの要素を組み込むことができる。特定の実施形態との関連での本発明の要素の開示は、その特定の実施形態のみにおけるそれら要素の使用を限定するものとして解釈されるべきではない。さらに、本発明は、様々な方法で実行または実施することができ、本発明は、上記の説明において概説されたもの以外の特定の実施形態において実施することができることを理解されたい。
本発明は、これらの図または対応する説明に限定されない。例えば、流れ図は、各図示されたボックスもしくは状態を通って、または図示および説明されたものと全く同じ順序で動く必要はない。本明細書で用いられる技術用語および科学用語の意味は、特に定義しない限り、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるはずである。本発明は限られた数の実施形態に関して記載されてきたが、これらは本発明の範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、むしろ好ましい実施形態のいくつかの例示として解釈されるべきである。他の可能な変形、修正、および用途も、本発明の範囲内にある。したがって、本発明の範囲は、これまでに記載されてきたものによって限定されるべきではなく、特許請求の範囲およびその法的均等物によって限定されるものである。

Claims (18)

  1. 車両のホイール用のインホイールシステムであって、
    前記車両の前記ホイールを回転可能に支持するように適合されるホイールインターフェイスと、
    サスペンションユニットとを備え、前記サスペンションユニットは、
    長手方向軸を有するレールと、
    前記レールに摺動可能に接続される摺動部材と、
    動きを減衰し、前記レールの長手方向軸に沿って力を支持するように適合される緩衝およびばね手段とを含み、
    前記レールおよび前記摺動部材は、前記レールの長手方向軸の周りにおける前記レールに対する前記摺動部材の回転運動を防止する横断面プロファイルを有するように成形され、前記インホイールシステムはさらに、
    前記サスペンションユニットと前記ホイールインターフェイスとの間に配置され、操舵軸の周りで前記ホイールインターフェイスを操舵するように適合される操舵ユニットを備え、前記操舵軸は、前記レールの長手方向軸から前記ホイールインターフェイスに向かってオフセットされており、
    前記操舵ユニットは、
    前記サスペンションユニットおよび前記ホイールインターフェイスに接続される２つの回動部材を含み、前記回動部材は、前記操舵軸を規定し、前記操舵軸の周りで前記サスペンションユニットに対する前記ホイールインターフェイスの回転を可能にするように適合され、前記操舵ユニットはさらに、
    前記回動部材のうちの少なくとも１つに接続され、操舵機構に接続されるように適合される操舵機構インターフェイスを含み、前記操舵機構インターフェイスは、前記回動部材およびそれに接続される前記ホイールインターフェイスを前記サスペンションユニットに対して前記操舵軸の周りで回すように適合され、
    操舵機構を備え、前記操舵機構は、
    前記サスペンションユニットのばね上質量に接続され、回転運動を発生させるように適合される操舵モータと、
    第１のギアアセンブリを用いて前記操舵モータに接続される操舵ロッドとを含み、前記第１のギアアセンブリは、前記操舵モータから前記操舵ロッドに回転運動を伝達するように構成され、前記操舵機構はさらに、
    前記操舵ロッドからの回転運動を前記回動部材のうちの少なくとも１つのギアに伝達して、前記回動部材に接続された前記ホイールインターフェイスを前記サスペンションユニットに対して前記操舵軸の周りで回すように適合される第２のギアアセンブリを含む、 車両のホイール用のインホイールシステム。
  2. 前記操舵ユニットの少なくとも一部は、前記ホイールが前記システム内に組み付けられると前記ホイールのリム内に配置されるように適合される、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記操舵ロッドおよび前記第１のギアアセンブリは、前記摺動部材が前記レール上で摺動するとき、前記操舵ロッド上で前記第１のギアアセンブリの摺動を可能にする一方、前記操舵モータによって生成された回転運動を前記操舵ロッドに伝達するように適合される、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記第２のギアアセンブリはウォームギアを含む、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記操舵ロッドは、前記長手方向軸に平行である、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記操舵ロッドは伸縮自在である、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記操舵ユニットは、前記サスペンションユニットおよび前記ホイールインターフェイスに接続され、前記操舵軸の周りで前記サスペンションユニットに対して前記ホイールインターフェイスを回転させるように適合されるフレームレスモータを含む、請求項１に記載のシステム。
  8. 車両のホイール用のインホイールシステムであって、
    前記車両の前記ホイールを回転可能に支持するように適合されるホイールインターフェイスと、
    サスペンションユニットとを備え、前記サスペンションユニットは、
    長手方向軸を有するレールと、
    前記レールに摺動可能に接続される摺動部材と、
    動きを減衰し、前記レールの長手方向軸に沿って力を支持するように適合される緩衝およびばね手段とを含み、
    前記レールおよび前記摺動部材は、前記レールの長手方向軸の周りにおける前記レールに対する前記摺動部材の回転運動を防止する横断面プロファイルを有するように成形され、前記インホイールシステムはさらに、
    前記サスペンションユニットと前記ホイールインターフェイスとの間に配置され、操舵軸の周りで前記ホイールインターフェイスを操舵するように適合される操舵ユニットを備え、前記操舵軸は、前記レールの長手方向軸から前記ホイールインターフェイスに向かってオフセットされており、
    前記操舵ユニットは、少なくとも１対のアームを含み、各対のアームは、第１のアームと第２のアームとを含み、前記第１のアームおよび前記第２のアームは、それらの第１の端部で前記ホイールインターフェイスに回動可能に接続され、それらの第２の端部で前記サスペンションユニットに回動可能に接続される、システム。
  9. 前記第１のアームおよび前記第２のアームは、前記サスペンションシステムの前記レールおよび前記サスペンションユニットの前記摺動部材のうちの１つに回動可能に接続される、請求項８に記載のシステム。
  10. 前記第１のアームおよび前記第２のアームは、互いに交差して設定され、それらの間の仮想交点に動的操舵軸を規定し、前記ホイールインターフェイスが前記サスペンションユニットに対するその操舵角を変化させると、前記動的操舵軸が前記サスペンションユニットに対して動くようにする、請求項８に記載のシステム。
  11. 牽引ユニットを備え、前記牽引ユニットは、
    牽引モータと、
    前記牽引モータからの回転を前記ホイールインターフェイスによって回転可能に支持されるホイールハブに伝達するように適合されるシャフトとを含む、請求項１に記載のシステム。
  12. 前記牽引モータは前記サスペンションユニットに接続される、請求項１１に記載のシステム。
  13. 前記牽引モータは、前記ホイールインターフェイスに接続される、請求項１１に記載のシステム。
  14. 車両のホイール用のインホイールシステムであって、
    前記車両の前記ホイールを回転可能に支持するように適合されるホイールインターフェイスと、
    サスペンションユニットとを備え、前記サスペンションユニットは、
    長手方向軸を有するレールと、
    前記レールに摺動可能に接続される摺動部材と、
    動きを減衰し、前記レールの長手方向軸に沿って力を支持するように適合される緩衝およびばね手段とを含み、
    前記レールおよび前記摺動部材は、前記レールの長手方向軸の周りにおける前記レールに対する前記摺動部材の回転運動を防止する横断面プロファイルを有するように成形され、前記インホイールシステムはさらに、
    前記サスペンションユニットと前記ホイールインターフェイスとの間に配置され、操舵軸の周りで前記ホイールインターフェイスを操舵するように適合される操舵ユニットを備え、前記操舵軸は、前記レールの長手方向軸から前記ホイールインターフェイスに向かってオフセットされており、
    前記システムは、
    前記摺動部材の内側側面の少なくとも一部上の空洞内に配置されるころ軸受と、
    前記空洞に螺合される軸受調整ピンとを備え、前記軸受調整ピンの前記空洞内への螺合の形状および度合いは、前記空洞内の前記ころ軸受の位置および整列のうちの少なくとも１つを決定する、システム。
  15. 前記緩衝およびばね手段は、前記レール内に配置されるばね荷重式緩衝器を含み、
    前記ばね荷重式緩衝器は、その第１の端部において前記レールに接続され、その第２の端部において、前記レールの１つ以上の側面上の対応する１つ以上のスロット内で摺動するように適合される１つ以上のピンを用いて、前記摺動部材に接続される、請求項１に記載のシステム。
  16. 前記レールの長手方向軸は湾曲しており、前記摺動部材は、前記湾曲した長手方向軸に沿って前記レール上を摺動するように適合される、請求項１に記載のシステム。
  17. 前記レールおよび前記摺動部材のうちの少なくとも１つの少なくとも一部は、ホイールが前記サスペンションユニットに組み付けられるとホイールのリム内に配置されるように適合される、請求項１に記載のシステム。
  18. 前記レールおよび前記摺動部材は、ホイールが前記サスペンションユニットに組み付けられると、ホイールのリムの外部に配置され、かつそれに隣接するように適合される、請求項１に記載のシステム。
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