説明

垂直車軸懸架装置。

【課題】車の車輪に重いインホイールモータを使用することなく、複雑なサスペンションや操舵機構を使用することもなく、簡単な構造で車の走行路面の凹凸に十分追従できる動力伝達装置を提供しようとするものである
【解決手段】この発明は、一体のフレームにカップリングが設けられた動力ギヤと、テンションプーリと、車軸台に設けられたホイールギヤと、サスペンションを取り付け、これらのギヤをギヤベルトにより駆動するギヤトレーンを構成した独立懸架型動力伝達装置であって、前記フレームにはホイールギヤ用のガイド溝が車の走行接地面に対して垂直に設けられており、車の車輪を駆動するホイールギヤの回転軸は前記ガイド溝に沿って移動可能になっている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、車両、特に電気自動車における動力伝達装置に関するもので、駆動輪の走行路の接地面の上下変動に対する駆動軸の負荷の低減と走行時の追従性の改良による車両の乗り心地の向上を図ったものである。
【背景技術】
【0002】
通常、自動車等の車両(以下単に「車」ともいう)の動力伝達装置は、車の前又は後部に駆動源であるエンジンや電気モータがあり、そこから車軸やジョイントを介してして最終的な回転軸により車の車輪を回転させるようになっているが、車軸に対する直角な方向、特に車輪の走行路の接地面に対する上下方向に対する完全な直線的追従性は困難で、走行路の車輪の接地面の凹凸に車軸の上下動を円滑に追従させ、振動や車軸にかかる曲げ応力を解消するために各種の緩衝用サスペンション(懸架手段)が使用されている。
【0003】
特に固定車軸式の車軸懸架型(リジッド・アクスル型)の場合は、一方の車輪の接地点を支点として左右の回転輪を繋いだ回転軸に大きな曲げ応力が作用する。これに対して独立懸架型(インディペンデント型)を使用した場合は、車軸懸架型に比べて路面に対する追従性も良いが、これでもジョイントを支点に車輪の回転軸に直接曲げ応力が掛かり、走行路面の接地面に対する上下方向の直線的な追従性は完全に解消されたわけではない。
【0004】
前記問題点を改良するため、最近では長い回転軸を必要としないインホイールモータ(例えば特許文献1参照)を使用した動力分散型の電気自動車が提案されている(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)が、それらのインホイールモータの車輪は、車輪自体にモータを内蔵しているため車輪自体の重量に内蔵されるモータの重量が加算されるため車輪の総重量が非常に重くなり、車に複雑なサスペンション機構や操舵機構を使用する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2008−155769号公報
【特許文献2】特開2009−12607号公報
【特許文献3】特開2009−113774号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
この発明は、車の車輪に重いインホイールモータを使用することなく、複雑なサスペンションや操舵機構を使用することもなく、単に周知のコイルばねや板ばね式の独立懸架型の垂直車軸懸架装置を使用するだけで、車輪の回転や駆動軸に作用する応力を低減し、簡単な構造で車の走行路面の凹凸に十分追従できる独立懸架型の動力伝達装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明は、特に一体のフレームにカップリングが設けられた動力ギヤと、テンションプーリと車軸台に設けられたホイールギヤを取り付け、これらのギヤをギヤベルトにより駆動するギヤトレーンを構成した独立懸架型動力伝達装置であって、前記フレームにはホイールギヤ用のガイド溝が車の走行接地面に対して垂直に設けられており、車の車輪を駆動するホイールギヤの回転軸は前記ガイド溝に沿って移動可能になっている。前記動力ギヤとホイールギヤに掛かるギヤベルトは、動力ギヤとホイールギヤのピッチ円に対してギヤベルトのギヤの歯形のピッチ円の高さが接線となるようにギヤの中心を調整配置したもので、前記車軸台は車の走行接地面の凹凸に基づく動力ギヤとホイールギヤとの間隔変動をフレームに設けられたガイド溝と車の車体フレームに設けられた緩衝用のサスペンションで支持することにより路面変動に容易に追従できるようになっている。
【0008】
なお、前記垂直車軸懸架装置において、そのプーリーギヤを省略してホイールギヤに直接ギヤベルトをかけ渡すこともできる。
また、一つの垂直車軸懸架装置は一つの走行用の車輪(以下単に「車輪」という)だけを駆動するようになっており、車の車体には駆動輪の数だけこの垂直車軸懸架装置を装着してインホイールモータに代わる動力分散式の駆動装置を実現するものであり、駆動源は垂直車軸懸架装置上で動力ギヤに直結されて使用することが好ましいのであるが、場合によっては単一の駆動源を複数の垂直車軸懸架装置の動力ギヤに伝達させることもできる。
【発明の効果】
【0009】
この発明によれば、単一の垂直車軸懸架装置を車の車体フレームに取り付けるだけで、動力伝達機構としての損傷の危険が多い長い駆動シャフトや複雑なギヤボックスが不要となり、各垂直車軸懸架装置に取り付けた車の車輪は、走行路面に対して他の車輪の駆動軸とは無関係に独立して自由に上下運動を行うことができるので、凹凸の激しい走行路面変動に対して容易に追従できる効果を有する。
また、駆動源としては電動モータを使用するのが好ましく電気制御回路の使用により、各モータの回転制御を単独或いは同時に行うことが容易となるので運転操作についても様々な事態に対応でき、インホイールモータを使用するのに比べ車輪自体の重量も軽いので通常の車の車輪を使用することができると共に、車輪にかかる負荷を低減するために複雑なサスペンション機構や操舵機構を使用する必要がない。
【0010】
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】この発明の垂直車軸懸架装置の説明図である。
【図2】この発明の垂直車軸懸架装置の使用形態を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、この発明の実施例を図に基づき説明するが、以下の説明において同一の機能を有する部材や部位、構成については同一の符号を付け、或いは説明を省略する場合がある。
【0013】
図1は、この発明の垂直車軸懸架装置の実施例を模式的に示した説明図で、(a)は、この発明の垂直車軸懸架装置の主要部の断面図、(b)はその平面図、(c)はそのA−A矢視図である。1はこの発明の垂直車軸懸架装置を示し、2は鉄枠や鉄板等で構成された一体のフレームである。このフレームは必ずしも図示したような一枚の板状体を意味するものではなく、鉄枠や鋳物等により必要な部分に必要な形状構成を有する部品の取り付け枠を意味するものである。
【0014】
3は動力ギヤで、フレーム2に取り付けられた電動モータ等の駆動源Mと直結されている。4はフレーム2に設けられたテンションギヤ、5はホイールギヤで、車軸台8に回転自在に挿入された車軸用の回転軸5aに設けられており、このホイールギア5の先端部にはさらにゴムタイヤ等の走行用の車輪Wが取り付けられるようになっている。6はプーリーギヤで、7はフレーム2に設けられた長孔からなるガイド溝で、車軸台8に設けられたホイールギヤ5の回転軸5aがガイド溝7に沿って摺動できるようになっている。
【0015】
9は緩衝用のサスペンションで、車の車体10に取り付けられ、コイルスプリングや板ばね、或いはオイルダンパー等(この図ではコイルスプリング)により、車軸台9を支持している。車体10は本体フレーム10aと操舵フレーム10bを有し、後輪は本体フレーム部10aに前輪は操舵フレーム部10bに取り付けて使用される(図2参照)。
【0016】
Vはベルトの内側に歯形が形成されたギヤベルトで、図1の(c)に示すように駆動ギヤ3、ホイールギヤ5、プーリーギヤ6、テンションギヤ4からなるベルトトレーンを構成し、駆動源Mの駆動力をカップリング3aを介して動力ギヤ3に伝達し、車の車輪を回転させるためのホイールギヤ5を回転させる。
【0017】
この実施例ではテンションギヤ4は通常はベルトの緩みを無くして適正な回転力がホイールギヤ5に伝えわるように常にスプリング等で図面上右手方向への張力が付勢されているが、ベルトVの外側から図面上左手方向に付勢されたプーリーに置き代えることも周知の設計変更に属する。そして、ホイールギヤ5を駆動するギヤベルトVは、動力ギヤ3とホイールギヤ5の歯車のピッチ円位置に対してギヤベルトVの歯形のピッチ円Pの高さが接線となるように(「図1の(c)参照」)互いのギヤの中心位置が調整されている。
【0018】
以上説明したこの発明の垂直車軸懸架装置1は、フレーム2と共に図示しない車の本体フレーム10に着脱自在に組み付けられており、車輪Wを装着して使用される。
【0019】
以下、この発明の垂直車軸懸架装置の作用について説明する。
この垂直車軸懸架装置1は、図1に示すように詳細を図示しない車体10の本体フレーム10a又は操舵フレーム10bに着脱自在に組み付けられており、操舵フレーム10bに取り付けられた垂直車軸懸架装置は、運転手のハンドル操作により車の走行方向を自由に制御することができるようになっている。
【0020】
車の走行中に走行路面の凹凸が激しく各車輪の上下運動が大きい場合、車輪のタイヤの緩衝力とサスペンションの緩衝力だけでは走行輪の上下運動に追従できない場合、この発明の垂直車軸懸架装置では車軸台8がフレーム2のガイド溝7に沿って上下に移動するのでホイールギヤ5の回転軸5aには不自然な曲げ応力が掛からずに各々の走行輪が独自に車の走行路面の高さ変動に自由に追従することができる。
【0021】
図2の(a)は、この発明の垂直車軸懸架装置の使用形態を示す平面は配置の説明図で、4輪駆動の車では垂直車軸懸架装置1をフレーム2により車の車体に4基取り付けて使用するものであり、前輪は特に操舵フレーム10bの左右に取り付けて図示しない操舵装置により車の走行方向を制御するのである。図2では、この発明の垂直車軸懸架装置に駆動源としてモータMを各々直結して使用した使用形態を模式的に示したものである。
図2の(b)は、図2の(b)の正面図で、車体10にこの発明の垂直車軸懸架装置をフレーム2によって取り付けた形態を模式的に示したものである。
【0022】
図2では、駆動源としてのモータMは各フレーム2に設けられているが、一つのモータMで二つの垂直車軸懸架装置の動力ギヤ3を駆動するすることもできる。この場合は一つの駆動モータMから適当なフレキシブル継ぎ手等を介して左右の垂直車軸懸架装置1のフレームに設けられているカップリング3aに駆動力を伝達して同時に左右の車輪Wを回転させるようにすればよい。
【0023】
以上説明したように、この発明の垂直車軸懸架装置は単一の垂直車軸懸架装置を車の車体フレームに取り付けるだけで、車に複雑なサスペンション機構や操舵機構を使用する必要がなく、伝達機構としての損傷の危険が多い長い駆動シャフトや複雑なギヤボックスも不要となり、各垂直車軸懸架装置に取り付けた車の車輪は、走行路面に対して他の車輪の駆動軸とは無関係に独立して自由に十分大きな上下運動を行うことができるので、凹凸の激しい走行路面変動に対して容易に追従できる効果を有する。
【符号の説明】
【0024】
1・・・垂直車軸懸架装置
2・・・フレーム
3・・・動力ギヤ
3a・・カップリング
4・・・テンションプーリー
5・・・ホイールギヤ
6・・・プーリーギヤ
7・・・ガイド溝
8・・・車軸
9・・・サスペンション
10・・・車体
10a・・本体フレーム
10b・・操舵フレーム
M・・・動力源
P・・・ピッチ円高さ
V・・・ギヤベルト
W・・・車輪

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一体のフレームには、駆動源からの駆動力を接続するカップリングが設けられた動力ギヤと、テンションプーリと、車軸台に設けられたホイールギヤと、サスペンションと、ギヤベルトにより車輪の駆動力を伝達する独立懸架型動力伝達装置において、前記フレームにはホイールギヤ用のガイド溝が設けられており、ホイールギヤの駆動軸は前記ガイド溝に沿って移動可能になっており、前記車軸台は車の操舵フレームに設けられた緩衝用のサスペンションで支持されたことを特徴とする垂直車軸懸架装置。
【請求項2】
一体のフレームには、駆動源からの駆動力を接続するカップリングが設けられた動力ギヤと、テンションプーリと、車軸台に設けられたホイールギヤと、サスペンションと、プーリーギヤを有し、ギヤベルトにより車輪に駆動力を伝達する独立懸架型動力伝達装置において、前記フレームにはホイールギヤ用のガイド溝が設けられており、ホイールギヤの駆動軸は前記ガイド溝に沿って垂直に移動可能になっており、前記動力ギヤとホイールギヤにかかるギヤベルトは、動力ギヤとホイールギヤのピッチ円に対してギヤベルトの歯形のピッチ円の高さが接線となるようにギヤの中心を調整配置し、前記車軸台は車の操舵フレームに設けられた緩衝用のサスペンションで支持されたことを特徴とする垂直車軸懸架装置。
【請求項3】
前記駆動源は、独立懸架型動力伝達装置上で動力ギヤに直結されていることを特徴とする請求項1、又は2記載の垂直車軸懸架装置。
【請求項4】
一つの駆動源で複数個の独立懸架型動力伝達装置の動力ギヤを回転させることを特徴とする請求項1又は2記載の垂直車軸懸架装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−76725(P2012−76725A)
【公開日】平成24年4月19日(2012.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−234937(P2010−234937)
【出願日】平成22年10月1日(2010.10.1)
【出願人】(310021412)
【Fターム(参考)】