JPH0747262Y2 - 車両の懸架、操舵装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は車両の懸架、操舵装置に関し、さらに詳しく
は、車両の各車輪について独立に組込むことができ、し
かも操舵角度に制約のない、ユニット化された車両の懸
架、操舵装置に関する。

（従来の技術） 第３図に示すかじ取り差動機（特公昭43−30337号公報
参照）には、操舵角度に制約のない（車軸を360°操舵
し得る）操舵装置と弾性懸吊要素とが示されている。

即ち、車輪１は垂直ピボット２のフォーク３によって支
持され、この垂直ピボット２は車体フレームであるプラ
ットホーム４に回転可能に取付けられるとともに、垂直
ピボット２にはフォーク３とプラットホーム４との間に
おいて弾性懸吊要素５が嵌装されている。

かかる垂直ピボット２の上端には、かさ歯車６が固定さ
れている。一方、プラットホーム４上に略水平に設けた
回転可能な軸７には、この軸７とスプライン結合の如き
手段で連結されたスリーブ８が設けられている。そし
て、操作棒９を操作することにより、レバー10の揺動を
介してスリーブ８を軸７の軸方向沿いに摺動させると、
スリーブ８の対向するかさ歯車11,12のいずれか一方が
前記かさ歯車６とかみ合う。この状態で軸７を回転させ
ることにより、車輪１を右回りあるいは左回りに無制限
に操舵できるようになっている。

（考案が解決しようとする課題） しかし、上記の従来技術では、懸吊要素５を有している
とは言え、弾性的懸架手段としては不十分なものであっ
て、車輪１が大きくバウンド、リバウンドした際にかさ
歯車６とかさ歯車11,12とのかみ合い状態に影響が及ぶ
ことを避けられない。従って、自動車等の通常の走行車
両には適用することが困難である。

また、仮にかさ歯車6,11,12のかみ合い状態を適正に保
つ手段を施し得たとしても、かさ歯車６が垂直ピボット
２に固定されているため、このかさ歯車６の重量がいわ
ゆるばね下荷重として車輪１に負荷され、しかも車両用
として適用すべく大型の懸吊要素を用いると、その重量
がいわゆるばね下部材としての車輪１に負荷することと
なる。従って、ばね下の慣性重量が大きくなって接地性
（路面追従性）の悪化を招くという問題がある。

そこで本考案は、車両の各車輪について独立に用い得る
ユニット化された懸架、操舵装置であって、自動車等に
無理なく適用でき、しかもばね下重量の増加を伴なわな
いものを提供することを課題とする。

（課題を解決するための手段） 本考案は上記の課題を解決するための、車体フレーム
と、車輪を回転可能に支持する車輪ハウジングと、前記
車輪ハウジングに取り付けられた車輪支持軸と、前記車
体フレームに取り付けられた操舵装置と、前記車体フレ
ームに取り付けられ、前記車体フレームに対して前記車
輪支持軸の軸方向への変位を弾性的に受承する懸架手段
とからなる車両の懸架、操舵装置において、前記車輪支
持軸は、前記車輪支持軸の軸回りの操舵方向に対しては
前記操舵装置と一体回転可能であり、前記車輪支持軸の
軸方向に対しては前記操舵装置と独立して変位可能であ
るように前記操舵装置に取り付けられ、前記懸架手段
は、前記車体フレームに軸支点が設けられ、一端が弾性
部材を介して車体フレームに結合されるとともに他端が
前記車輪支持軸に当接されるリンクアームを備え、前記
車輪支持軸に対して弾性力を加えることを特徴とする。

（作用） 上記構成によれば、懸架、操舵装置を一つのユニットと
して、車体フレームに懸架される各車輪について個々に
配置することにより各車輪が独立して懸架、操舵され
る。

そして、各懸架、操舵装置において、車輪支持軸が車体
フレームに取り付けられた操舵装置の回転部材に対して
軸回りに一体回転可能かつ独立に軸方向へ変位可能に連
係されて車輪が車体フレームに懸架されている。

車輪支持軸が操舵装置の回転部材と一体で回転すること
によって各車輪が操舵される。車輪支持軸の回転可能な
角度を少なくとも360°とすることにより車輪は操舵角
度に制約を受けることなく操舵される。さらに、車輪支
持軸の軸方向への変位が懸架手段によって弾性的に受承
されることにより各車輪のバウンド、リバウンドが各車
輪ごとに独立して吸収される。

このような懸架、操舵装置によれば、車体フレームに取
り付けられた操舵装置は車輪支持軸の軸方向へ変位を許
容する構成、すなわち、車輪支持軸は操舵装置の回転部
材に対して軸方向へ独立に変位可能であるので、車輪が
バウンド、リバウンドしてこの車輪支持軸がその軸方向
に変位しても操舵装置には全く影響を及ぼさず、しかも
操舵装置の重量がいわゆるばね下荷重として車輪に負荷
されることはない。このことから、上記構成によればば
ね下荷重を増大させることなく、従って路面に対する車
輪の追従性を損なうことなく、操舵角度に制約のないユ
ニット化された懸架、操舵装置とすることができる。

また、従来の弾性懸吊要素に相当する懸架装置は車体フ
レームに取り付けられているので、この懸架装置の自重
が車輪支持軸に負荷されることはなく、従って、この点
においてもばね下荷重を増大させることはない。

（実施例） 次に本考案の一実施例を第１図および第２図に基づいて
説明する。

円弧形の車輪ハウジング13の中心部には車輪駆動用のモ
ータ14が固定され、車輪ハウジング13に収容された車輪
15が上記モータ14の回転軸に取付けられている。

車輪ハウジング13における車輪15の中央部真上の位置に
は垂直上方に向けて車輪支持軸16が固定されている。本
例の場合、この車輪支持軸16の軸心が本例の懸架、操舵
装置におけるキングピン軸に相当するのであり、従って
本例の場合キングピン軸は車輪15の中心を通る鉛直線に
一致している。

上記の車輪支持軸16は車体フレーム17中を回転可能なよ
うに（このために、車体フレーム17には図示省略の軸受
を用いることもある。）貫通しており、かつ、車体フレ
ーム17の上方へ突出した部分においてキー18を用いてウ
ォームホイール19に連係されている。このため、車輪支
持軸16はウォームホイール19に対して上下方向（軸方
向）へ一定の範囲で変位可能であるが、ウォームホイー
ル19が回転するときは、これと一緒に回転するようにな
っている。

上記ウォームホイール19は車体フレーム17上に設けられ
たギヤボックス20中に収納され、前記車輪支持軸16を中
心として回転できるようになっている。また、ギヤボッ
クス20の片側の壁部（第１図の右側の壁部）には操舵用
のモータ21が取付けられ、このモータ21の回転軸には前
記ウォームホイール19とかみ合うウォーム22が設けられ
ている。

車輪支持軸16は前記ギヤボックス20の天板を構成する固
定されたカバー23を回転可能に貫通してさらに上方へ突
出している。そしてその突出部分にはフランジ24が固定
されている。このため、車輪支持軸16が図示下方へ変位
してこのフランジ24がカバー23の上面に当接すると車輪
支持軸16はそれ以上図示下方へ移動できず、これにより
車輪支持軸16の変位可能な範囲の下限が規制されてい
る。このように車輪支持軸16が支持され、さらに後述の
車体フレーム17に取り付けられた懸架手段に連結される
ことで車輪15が車体フレーム17に懸架されている。

つぎに、上記フランジ24は、以下のようにして懸架手段
に連結されている。

即ち、前記車体フレーム17の一端部にはシリンダ25が枢
着ピン26を介して結合されている。シリンダ25の内部に
は、端末にフランジ27を備えたロッド28が収納されてお
り、かつシリンダ25の先端壁部とフランジ27との間にお
いてロッド28の周囲にコイルばね29が組込まれている。
このシリンダ25とフランジ27とロッド28とコイルばね29
により弾性部材を構成している。

ロッド28の他方の端末はリンクアーム30にピン結合され
ている。このリンクアーム30は、第１図に示すように、
全体としてＬ字状に形成されており、その屈曲した角部
が前記ギヤボックス20（あるいはカバー23）から延出さ
れた固定の支持ブラケツト31のピン32によって回転可能
に支持されている。

前記ロッド28の端末部はかかるリンクアーム30の一端部
（縦向きの部分）に連係されたものであり、一方、リン
クアーム30の他端部（横向きの部分）の先端はフォーク
のように二股状に分枝した係合部33a,33bとされてい
る。そしてこの係合部33a,33bが車両支持軸16の上端部
を挟みつける状態で前記フランジ24の上面に当接されて
いる。

なお、車体フレーム17は、通常は自重により車輪支持軸
16に対して下方へ相対移動しようとするから、フランジ
24に当接されたリンクアーム30を介してその力がコイル
ばね29に負荷されていて、コイルばね29は所定の程度の
圧縮状態にある。

このような本実施例においては、ウォームホイール19、
操舵用のモータ21およびウォーム22が操舵装置を構成
し、コイルばね29とロッド28を有するシリンダ25および
リンクアーム30が懸架手段（いわゆる、ショックアブゾ
ーバー）を構成する。

本実施例は以上のように構成されたものであり、次の作
用、効果がある。

まず、車輪15と上記した懸架、操舵装置により、各車輪
について独立したビルトインユニットが構成される。従
って、例えば自動車の車体にこのユニットを４個組付け
ることにより、４輪操舵、４輪駆動の自動車を簡単かつ
迅速に構成することができる。そしてこのような自動車
は各車輪の操舵角度を制約がないので、いわゆるスピン
ターン走行や横向き走行も自由に行ない得る。一方、フ
ロント又はリヤの左右両車輪を操舵用のリンクアームで
連結した上で一方の車輪の操舵用のモータ21を省略する
ことができる。あるいは単に前輪又は後輪の車輪駆動用
のモータ14又は操舵用のモータ21をなくすることによ
り、２輪操舵で４輪駆動の自動車としたり、４輪操舵で
２輪駆動の自動車とすることができる等、応用範囲が広
い。

ここで、車輪15は車輪支持軸16を中心にして操舵される
ので、この車輪支持軸16の軸心が当該懸架、操舵装置に
おけるキングピン軸支に相当する。このことから、当該
懸架、操舵装置におけるキングピン軸支は車輪15の中心
を通る鉛直線に一致して設定され、またこの車輪支持軸
16は車体フレーム17に対してその軸心（キングピン軸）
に沿った方向（鉛直方向）にのみ変位可能である反面、
その軸心まわりの回転は操舵装置における回転部材とし
てのウォームホイル19によって規制されている。このた
め、車両走行時のトーイン，トーアウト，キャンバ，ト
レッドの変化を避けることができる。

さて、車輪支持軸16は操舵用モータ21の起動により回転
角度に制約を受けることなく回転可能であるので、車輪
15はその操舵角度に制約を受けることなく操舵される。

また、車輪支持軸16は操舵装置を構成するウォームホイ
ル19に対してキー結合されているため、この車輪支持軸
16はその軸方向へ操舵装置とは独立に変位できるように
なっている。このことから、車輪15がバウンド、リバウ
ンドして車輪支持軸16がその軸方向（上下方向）に変位
しても、前記従来のかじ取り差動機とは異なり操舵装置
には全く影響を与えない。

しかも、車輪支持軸16が操舵装置を構成する回転部材と
してのウォームホイール19に対してその軸方向へ独立に
変位可能な構成であることから、操舵装置の特にウォー
ムホイール19の重量が車輪支持軸16に負荷されることは
なく、すなわちこの操舵装置を構成する各部材がばね下
部材として車輪15に負荷されることはないので、車輪15
の路面追従性を損なうことはない。

さらに、懸架手段を構成するリンクアーム30およびシリ
ンダ25は車体フレーム17に取り付けられ、かつリングア
ーム30の先端部（係合部33a、33b）は車輪支持軸16に固
定されたフランジ24に載せ掛けるようにして当接された
状態とされている。このため、上記リンクアーム30およ
びシリンダ25の自重がいわゆるばね下荷重として車輪支
持軸16ひいいては車輪15に負荷されることはない。

この点、上記懸架手段に相当する従来の弾性懸吊要素５
はばね下部材として車輪１に負荷される構成であった
が、本例の構成によれば上記したようにばね下荷重を増
大させることはないので、この点においても車輪15の路
面追従性を損なうことはない。

（考案の効果） 以上のように、本考案は、車輪支持軸が車体フレームに
取り付けられた操舵装置の回転部材に対して軸回りに一
体回転可能かつ独立に軸方向へ変位可能に取り付けられ
ているので車輪のバウンド、リバウンドによる操舵装置
への影響を回避することができ、また、操舵装置及び懸
架装置の重量がばね下荷重として車輪に負荷されること
がないので路面に対する車輪の接地性を良好に保つこと
ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の一実施例の正面の断面図、第２図は同
実施例の右側面図（要部を断面で示す。）第３図は従来
例の正面図である。 13……車輪ハウジング 15……車輪 16……車輪支持軸 17……車体フレーム 19……ウォームホイール 24……フランジ 28……ロッド 29……コイルばね 30……リンクアーム 33a,33b……係合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 西田 忠司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 久田 修義 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 奥村 浩次 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特公 昭43−30337（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭55−14607（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車体フレームと、車輪を回転可能に支持す
   る車輪ハウジングと、前記車輪ハウジングに取り付けら
   れた車輪支持軸と、前記車体フレームに取り付けられた
   操舵装置と、前記車体フレームに取り付けられ、前記車
   体フレームに対して前記車輪支持軸の軸方向への変位を
   弾性的に受承する懸架手段とからなる車両の懸架、操舵
   装置において、前記車輪支持軸は、前記車輪支持軸の軸
   回りの操舵方向に対しては前記操舵装置と一体回転可能
   であり、前記車輪支持軸の軸方向に対しては前記操舵装
   置と独立して変位可能であるように前記操舵装置に取り
   付けられ、前記懸架手段は、前記車体フレームに軸支点
   が設けられ、一端が弾性部材を介して車体フレームに結
   合されるとともに他端が前記車輪支持軸に当接されるリ
   ンクアームを備え、前記車輪支持軸に対して弾性力を加
   えることを特徴とする車両の懸架、操舵装置。