JPH09511712A - 車輪懸架システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車軸はり（５）上に装荷され、車輪（１）を位置された、いずれも駆動モータ（２）である車輪ハブ、を有する車両又はその均等物用車輪懸架システムにおいて、いずれも駆動モータ（２）である該車輪ハブは、該車両又はその均等物の長手方向を向き、実質的には、該車輪（１）の中央線上で、高さ方向では該車輪（１）の中心軸（Ａ）から間隔（l,l₁＋l₂）だけ下に配置された、懸架ピン（３）を主に介して、該車軸はり（５）に関節状に装荷されて居り、該車輪（１）は、該車輪自体を走行地面に適合させることにより、該車両又はその均等物、及び、又は該車軸はり（５）のチルト動作に無関係に、該懸架ピン（３）の廻りに自由にチルトする。

Description

【発明の詳細な説明】 車輪懸架システム 本発明は車両又はその均等物の車輪懸架システムに関し、該車輪懸架システム が、車軸はり上に、かついずれも駆動モータに装荷される、車輪を装荷した車輪 ハブを備える場合に関する。 従来技術の構造に於いては、車輪は車軸システムの一部に、剛性と耐久性を持 たせて搭載されて来たので、車輪の横向きチルト動作はその幾何学的構造で規定 されて来た。加えて車両全体のチルト作用も車輪のチルト動作に影響していた。 本発明の目的は、変動する地形環境で運転する場合に、従来技術の機構が持つ 欠点を避けられる、新しい車輪懸架システムを開示することにある。本発明の目 的を達成する為に、本発明は主として次の点に特徴を有する。即ち、いずれも駆 動モータである車輪ハブは、車軸はりに、主として車両又はその均等物の長手方 向を向いた懸架ピンにより、関節状に取り付けられ、該葱荷ピンは車輪幅の実質 的には中心線うえに、かつ高さ方向は車輪の中心軸の或る間隔だけ下に配置され るのである。その為、車輪は、車両又はその均等物、及び、又は、車軸はりが傾 斜しても、関係無く、懸架ピンの廻りに自由にチルト出来、走行地面に良く適合 するのである。 本発明による設計の最も重要な利点は次の点にある。即ち、車輪の横向きチル ト動作が、走行地面に応じて、車輪の表面圧力を均一に分配するように、適合出 来る事である。同時に摩擦力を最適に利用することが出来る。駆動力を連続して 印加しなくても最適に動作するよう、該構造では比較的広幅のタイヤを組込む必 要がある。以下本発明を、或るいくつかの構造について取り上げる付属図により 更に詳細に述べる。 第１図は、各別々のバネを有する車軸システムに適用した本発明の車輪懸架シ ステムの実施例を、一部断面を含め、前面図で示す。 第２図は第１図の設計を一部断面した上で、第１図の上面図として示す。 第３図は該車輪懸架システムの側面図を示す。 第４図は第１図に示したイメージを使い、実地形に於ける車輪懸架システムの 状態を示す。 第５図及び第６図は本発明の車輪懸架システムの第２の実施例を示す。 従って第１図から第４図迄の図面は各別個のバネを有する車軸システムに適用 した本発明の車輪懸架システムを示す。図示の構造では車軸システムは複数の“ アクスルハーフ”即ち支持腕５から成る。この支持腕５を、結合片８に揺動、旋 回可能に付置する為に、センタピン６が使用され、結局車両フレーム（図示せず ）上に装荷される。第１図から第４図に示す実施例では、両支持腕５は共通のセ ンタピン６に関節状に付けられている。勿論各支持腕５は各自の関節ピンで別々 に結合片８に吊り下げる事も可能である。支持腕５にはバネ要素７が付加されて おり、図ではバネ要素として油圧シリンダ７が使われている。該シリンダは、最 も好ましくは、油圧配管系で外部油圧蓄圧槽（不図示）に結合されるのがよい。 図では、車軸システム機構は垂直ピン９で車両フレーム構造に結合されており、 この車軸システム全体を、操だの為に、該垂直ピン９の廻りに回動させることも 出来る。かかる操だ可能な車軸システムでは、操だ機構を、例えば該垂直ピン９ 又は結合片８の上に装着することが出来る。図示されていないが、本発明の車輪 懸架システムは非操だ型の車軸システムにも組み合わせて使える事は言う迄もな い。 本発明の設計では車両又はその均等物の車輪１は次のように車軸システムに懸 架される。図は、本発明の設計が最も適しており、最大の利点が得られる、駆動 型車軸システムの場合を示す。該車軸システム、即ち図の実施例に示す支持腕５ では、各車輪１用の駆動モータ２、好ましくは油圧モータ（ハイドロスタテイッ クモータ）が、ピン３を介して、車軸システムの支持腕５に関節状に取り付けら れる。かくして駆動モータ２は支持腕５に対し、ピン３の廻りに自由に回転出来 る。駆動モータ２の軸端にはフランジ2aを備えており、その上に車輪１が固定さ れる。従って、駆動モータ２の軸は第１図で参照記号Ａで示した車輪１の中心軸 に結合されている。第１図で示すように、駆動モータ２を支持腕５に結合してい るピン３は車輪の中心軸Ａに対し高さ方向では実質的に下方に配置されているが 、ピン３と車輪１の中心軸Ａの間の該高さ方向間隔は参照記号１で示されている 。同じく図示されている様に、ピン３の方向は該車軸システムの概ね走行方向 を向いている。 各車輪１はかくしてピン３の廻りにチルトすることが出来る為、車輪１は地形 や相当する走行基盤の凹凸に適応出来る。 更に、第１図から第４図では、必要ならば車輪１のチルト動作に制動をかけら れるように、懸架装置に制動手段４を配備するることが示されている。図示では 制動手段として油圧シリンダ４が用いられているが、このシリンダにより車輪１ のチルト動作は有効に制御出来、必要があれば、ピン３廻りでのチルト動作を停 止するように、車輪１の向きを或る所でロックすることが出来る。更に該車輪懸 架システムは、車輪１が、たとえ悪い地形環境でも、“落下”してしまうことは 許されないので、車輪１のチルト角αを所望値に制限するようにチルトリミッタ （不図示）を備えている。 次に、構造について、構造寸法の特性への影響と共に、より詳しく検討する。 タイヤプロフアイルは、要求事項（タイヤ外径と中心径の比率或いはタイヤ幅と タイヤ外径の比率）に応じて選択されるが、タイヤの中央線上の走行地面からピ ン３までの高さに影響する。懸架ピン３の位置が低い程、言い換えると、ピン３ と車輪１の中心軸Ａとの距離１と、走行地面から車輪の中心軸Ａとの距離、即ち 車輪半径、の比率が大きい程、車輪の安定性は増す。 第３図はいわゆるキャスタ角の概念を明示しているが、これにより、地形に於 ける車輪動作は決定的な影響を受ける。第３図ではキャスタ角Ｃの値は正であり 、従って車軸はり５（支持腕５）は車輪１の中心軸Ａの廻りに、回転Ｒと反対向 きに僅かな角度だけ回動されている。従って懸架ピン３も一緒に移動している。 実際は、車軸はり５全体が第３図のように回動する必要はなく、代わりに懸架ピ ン３を車軸はり５の中で、対応した角度だけ移して配備すれば良い。正キャスタ 角Ｃを取ると車両は高速で安定する。加えて、車輪が障害物でチルトする時に、 車輪は障害物の尖端に登ろうとするので、これにより車体に向けられる横方向の 力が減殺される。柔らかい走行地面では、タイヤの接触点に対して、車輪は更に 保持する側に登る傾向がある。負キャスタ角では効果は逆になる。 多車軸の車両では、負荷と動作の様々な要求に合わせて、各車軸毎に設定を変 えることが出来る。キャスタ角の大きさを変えれば、自動制御の水準が変わる。 上記で開示した如く、図に示す車輪懸架装置はチルト動作を制動する手段、詳 しくは制動シリンダ４を有している。制動シリンダ４としては、必要に応じて単 動式又は複動式油圧シリンダを使用出来る。その場合、油圧シリンダ４について 、流体流れを全く止めて車輪１を所望位置にロックしたり、流体流れを制限して 適当な制動作用を選ぶ事が出来る。図示の構造では車輪１が垂直位置の時に、ピ ストンがシリンダ４内で最も伸びているが、この様に複動式のシリンダ４を用い ると、車輪１は強制的な直進状態にも出来る。強制直進状態は、例えば非常に柔 らかい走行地面や、坂を運転する時に必要になる。バネ要素７としては、必要に 応じていつでも、単動式又は複動式油圧シリンダを使用出来る。シリンダ７は、 好ましくは、バネ作動式又はガス作動式の蓄圧器に、ホース又はパイプで接続す るのが良い。流体を介して作動するシステムを使用すると、各バネ要素内の流体 量を増減することにより、パネの剛性及び各地形でのチルト量の差を滑らかに補 償することがで出来る。図示の構造および作動角を有する、森林トラクタのよう な、車両で、横方向について、車体機構を水平レベルに保ったまま、基盤上で約 ２０°チルトして運転出来る。第４図で特にこの点が表現されている。 第５図及び第６図で、土に述べた構造に代わる実施例を示す。該図面に示す車 輪懸架システムは今迄記述して来た実施例とは次の点で異なる。即ち、駆動モー タ２が車軸はり５上に直接は懸架されず、代わりに、本実施例では中間支持体３ Ａが車軸はり５に懸架ピン３により関節状に装荷され、該中間支持体３Ａ上に駆 動モータ２が第２の懸架ピン３’を介して懸架される。第５図で懸架ピン３と３ ’間の上下距離を参照記号l₁で示し、同じく、第２の懸荷ピン３’と車輪１の中 心軸Ａの間の上下距離を参照記号l₂で示すと、車輪１の中心軸Ａから車軸はり５ （懸架ピン３）の懸架点迄の高さ方向の距離全体はl₁＋l₂となる。第６図の提示 例では懸架ピン３、３’は平行に描かれているが、これらを相互に小さな角度を 持つようにも出来、その場合は該設計では第３図（キャスタ角）に関連して述べ たと同じ効果が達成出来る。第５図及び第６ずに示す設計を使用すれば、車輪１ の様々な地形に適合する配置の自由度は、第１図から第４図の設計の場合より更 に向上する。 本発明の自由揺動式車輪の原理は、この分野や、又操だ装置、車輪が左右別々 に回転する方式の、例えばいわゆるマクフアーソン（Mac Pherson）機構の、操 だ装置の分野、で知られているほぼ全てのバネ式車軸構造に応用出来る。更に、 本 発明の車輪懸架システムが提供される車両、例えば森林トラクタにおいては、車 両の地形特性を改善する為に、クローラトラックは連続多軸車輪方式に向かって いる。この場合、連続多軸車輪のいずれも同じ様に、かつ同程度に、チルトする 設計としても良く、その場合は該クローラトラックは該車輪と一緒に、一体とな って傾くことになる。一方、該連続車輪が個別に傾ける様な設計としても良く、 その場合は該クローラトラックは、走行地盤の傾斜の変動に適応する為に、ツイ スト出来るような構造にしておく必要がある。 本発明の車輪懸架システムは、図で提示したものから離れて、機械的動力伝達 装置の車両にも適用出来る。機械的動力伝達装置は次のようにして実施出来る。 即ち、車輪の中心点（該車輪の中心軸上で、該車輪の中央垂直面内の）にユニバ ーサルジョイントを配置し、ドライブシャフトに、鋭敏で耐久性のある様にテレ スコープ機構を装着し、ドライブシャフトの長さを可変式にすればよい。更に本 車輪懸架方式は、駆動用でない、空転する車輪に適用しても良く、その場合は、 例えば第１図の設計で、駆動モータ２の代わりに、只車輪ハブが配備され、その 上に車輪１が耐久的に装荷される。次の請求の範囲で定義する本発明のアイデア の範囲内で、本発明の種々の実施例を変形することが出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．車軸はり（５）上に装荷され、車輪（１）を位置された、いずれも駆動モ ータ（２）である車輪ハブ、を有する車両又はその均等物用車輪懸架システムに おいて、 いずれも駆動モータ（２）である該車輪ハブは、該車両又はその均等物の 長手方向を向き、実質的には、該車輪（１）の中央線上で、高さ方向では該車輪 （１）の中心軸（Ａ）から間隔（l,l₁+l₂）だけ下に配置された、懸架ピン（３ ）を主に介して、該車軸はり（５）に関節状に装荷されて居り、 該車輪（１）は、該車輪自体を走行地面に適合させることにより、該車両 又はその均等物、及び、又は該車軸はり（５）のチルト動作に無関係に、該懸架 ピン（３）の廻りに自由にチルトする ことを特徴とする車輪懸架システム。 ２．請求項１記載の車輪懸架システムにおいて、該懸架ピン（３）が実質的に 水平方向に装着されていることを特徴とする車輪懸架システム。 ３．請求項１記載の車輪懸架システムにおいて、該懸架ピン（３）が、水平方 向から車両の進展方向に、車輪（１）の回転方向（Ｒ）と逆方向にピボットを付 けられ、該車輪が正キャスタ角（Ｃ）を有することを特徴とする車輪懸架システ ム。 ４．前記各請求項のいずれか記載の車輪懸架システムにおいて、いずれも駆動 モータ（２）である車輪ハブが懸架ピン（３）を介して車軸はり（５）に直接結 合されていることを特徴とする車輪懸架システム。 ５．請求項１から３のいずれか記載の車輪懸架システムにおいて、車軸はり（ ５）上に装荷された懸架ピン（３）に、中間支持体（３Ａ）が関節状に付置され 、該中間支持体に、いずれも駆動モータ（２）である車輪ハブが第２の懸架ビン （３’）を介して関節状に付置されており、該第２の懸架ピンが、前記懸架ピン （３）と少なくともほぼ平行方向で、前記車軸はり（５）と前記中間支持体（３ Ａ）の間に、配置されることを特徴とする車輪懸架システム。 ６．請求項５記載の車輪懸架システムにおいて、懸架ピン３と３’が相互 に、僅かな角度を有して配置されることを特徴とする車輪懸架システム。 ７．前記各請求項のいずれか記載の車輪懸架システムにおいて、該車輪懸架シ ステムが、車輪（１）のチルト動作を減少させるために、車軸はり（５）と、い ずれも駆動モータ（２）である車輪ハブとの間に配備された制動手段（４）を有 することを特徴とする車輪懸架システム。 ８．請求項７記載の車輪懸架システムにおいて、該制動手段（４）が油圧式、 空気油圧式又は空気式であることを特徴とする車輪懸架システム。 ９．前記各請求項のいずれか記載の車輪懸架システムにおいて、駆動モータ（ ２）が該分野で自体知られている油圧モータであることを特徴とする車輪懸架シ ステム。 １０．２軸以上の連続多車軸を有する車両の、前記各請求項のいずれか記載の車 輪懸架システムにおいて、少なくても二つの連続する車輪について、継ぎ目無し リンクとしてクローラトラック走行を行えるよう配備されたことを特徴とする車 輪懸架システム。