車輪支持装置
【課題】車両の構造に大幅な変更を加えることなく、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制すること。
【解決手段】この車輪支持装置１０は、車軸支持体７と、フレーム１１と、キャンバー角度変更手段１２とを備える。車軸支持体７は、車輪３を取り付けた車軸６を回転可能に支持する。フレーム１１は、車軸支持体７の路面Ｌ側に設けられる支持軸９ｓを軸受部１４で回転可能に支持する。これによって、車軸支持体７は、支持軸９ｓを中心として揺動可能に支持される。そして、フレーム１１に取り付けられるキャンバー角度変更手段１２によって、支持軸９ｓを中心として車軸支持体７を揺動させることにより、車輪３の路面Ｌに対するキャンバー角度を変更する。
【解決手段】この車輪支持装置１０は、車軸支持体７と、フレーム１１と、キャンバー角度変更手段１２とを備える。車軸支持体７は、車輪３を取り付けた車軸６を回転可能に支持する。フレーム１１は、車軸支持体７の路面Ｌ側に設けられる支持軸９ｓを軸受部１４で回転可能に支持する。これによって、車軸支持体７は、支持軸９ｓを中心として揺動可能に支持される。そして、フレーム１１に取り付けられるキャンバー角度変更手段１２によって、支持軸９ｓを中心として車軸支持体７を揺動させることにより、車輪３の路面Ｌに対するキャンバー角度を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の懸架装置に関し、さらに詳しくは、車輪のキャンバー角度を任意に変更できる車輪支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車やバス、トラック等の車両では、旋回方向と逆側の車輪に、直進走行時よりも大きな軸荷重が作用する。このため、車両の旋回時においては、旋回方向と逆側の車輪が担う役割が大きくなる。車両の旋回時には、旋回方向と逆側の懸架装置が車両の上方に移動する。その結果、旋回方向と逆側の車輪において、路面に対するキャンバー角度が変化して、前記車輪の接地踏面は直進時と比べて変化する。特許文献１には、タイヤ限界を高めるため、前後輪における横滑り角を鑑みて、キャンバー角度を制御する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６４６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された技術は、キャンバー角度を変更するために、懸架装置のロアーアームあるいはアッパーアームにストローク可変機構を設けるので、そのスペースを確保するために懸架装置や車両の構造を大幅に変更する必要がある。このため、適用できる車種が限られるという問題がある。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両の構造に大幅な変更を加えることなく、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制できる車輪支持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車輪支持装置は、車両の車輪を回転可能に支持する車軸支持体と、前記車軸支持体の路面側又は前記車軸支持体の路面側とは反対側のいずれか一方で、前記車軸支持体を揺動可能に支持する車軸支持体支持部材と、前記車軸支持体が支持される箇所を中心に前記車軸支持体を揺動させて、前記車輪の路面に対するキャンバー角度を変更するキャンバー角度変更手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００６】
この車輪支持装置は、車軸支持体の路面側と路面の反対側とで、車軸支持体が車軸支持体支持部材に支持される。これによって、車輪支持装置をコンパクトに構成できるので、ホイール内に車輪支持装置を配置することができ、この車両支持装置を車両の懸架装置に取り付けた場合においては、車両の幅方向に対する寸法変化を抑えることができる。また、この車輪支持装置は、車両が備える懸架装置のアーム類に、車軸支持体支持部材をそのまま取り付けることができる。これによって、車両が備える懸架装置の構造や車両の構造にほとんど変更を加えることなく車両に取り付けられて、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制できる。
【０００７】
次の本発明に係る車輪支持装置は、前記車輪支持装置において、前記車軸支持体支持部材は、前記車軸支持体の路面側で前記車軸支持体を揺動可能に支持することを特徴とする。
【０００８】
次の本発明に係る車輪支持装置は、前記車輪支持装置において、前記キャンバー角変更手段は、前記車両が旋回しているときに、前記車両の旋回外側にある車輪の路面に対するキャンバー角度が負になるように動作することを特徴とする。
【０００９】
次の本発明に係る車輪支持装置は、前記車輪支持装置において、前記車軸支持体支持部材は、ゴムベアリングを介して前記車軸支持体を支持することを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る車輪支持装置は、前記車輪支持装置において、前記車輪と前記車両との間に介在する緩衝装置に空気ばねを用い、前記空気ばねの圧力変化により前記キャンバー角度変更手段が動作することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る車輪支持装置は、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明は、特に、乗用車やトラックその他の、路上を走行する車両の懸架装置に好ましく適用できる。
【実施例】
【００１３】
この実施例に係る車輪支持装置は、車両の車輪を回転可能に支持する車軸支持体と、前記車軸支持体の路面側又はその反対側で前記車軸支持体を揺動可能に支持する車軸支持体支持部材と、前記車軸支持体を揺動させるキャンバー角度変更手段とを含み、車両の旋回中には、旋回外側の車輪のキャンバー角度を負にする点に特徴がある。
【００１４】
図１は、この実施例に係る車輪支持装置を示す側面図である。図２は、この実施例に係る車輪支持装置を備える車両を示す説明図である。図３−１、図３−２は、この実施例に係る車輪支持装置を示す正面図である。この実施例に係る車輪支持装置１０は、車両１００の懸架装置の一部を構成し、図２に示すように、懸架装置を構成するアッパーアーム２０（２０Ｌ、２０Ｒ）及びロアーアーム２１（２１Ｌ、２１Ｒ）を介して、車両１００に取り付けられる。
【００１５】
図１に示すように、この車輪支持装置１０は、車軸支持体支持部材であるフレーム１１と、車軸支持体７と、キャンバー角度変更手段１２とを含んでいる。図３−１、図３−２に示すように、フレーム１１には開口部１１Ｈが設けられており、例えば、車軸６と接続するドライブシャフトを貫通させることができる。フレーム１１は、車軸支持体７の路面Ｌ側に軸受部１４を備える。車軸支持体７の路面Ｌ側には、連結棒９を介して支持軸９ｓか設けられており、フレーム１１の軸受部１４が支持軸９ｓを回転可能に支持する。
【００１６】
上記構成により、フレーム１１は、支持軸９ｓと軸受部１４とで構成される揺動支持部によって、車軸支持体７を揺動可能に支持する。このように、この実施例において、フレーム１１は、車軸支持体７の路面Ｌ側で車軸支持体７を揺動可能に支持する。なお、フレーム１１は、車軸支持体７の路面Ｌ側とは反対側（路面Ｌ側と対向する側）で、車軸支持体７を揺動可能に支持してもよい。
【００１７】
図３−３は、フレームの軸受部を示す拡大図である。フレーム１１の軸受部１４には、ゴムベアリング１６が設けられており、これを介して車軸支持体７の支持軸９ｓを支持する。ゴムベアリング１６は、フレーム１１の軸受部１４と支持軸９ｓとに接着、固定されており、ゴムのせん断によって支持軸９ｓの回転を吸収する。この実施例に係る車輪支持装置１０においては、支持軸９ｓの回転角度は０．２ｒａｄ程度なので、ゴムのせん断変形により支持軸９ｓの回転を十分に吸収できる。
【００１８】
ゴムベアリング１６は、摺動部や潤滑材が不要であるので、埃等の付着を低減できる。また、各種の力の伝達や微細な振動吸収ができる。これらの利点により、この実施例に係る車軸支持装置１０において、支持軸９ｓの軸受としてはゴムベアリング１６を用いることが好ましい。なお、ゴムベアリング１６以外にも、ピローボールやオイルレスメタル等を支持軸９ｓの軸受として用いてもよい。
【００１９】
車軸支持体７は、ベアリング８を介して車軸６を回転可能に支持する。車軸６には、タイヤ１とホイール２とからなるタイヤ／ホイール組立体（以下車輪）３が取り付けられる。また、車軸６にはディスクローター５が取り付けられており、ブレーキキャリパー４でディスクローター５を挟み込むことにより、車輪３を制動する。
【００２０】
フレーム１１の軸受部１４に対向する側、すなわち、上記揺動支持部と対向する位置には、キャンバー角度変更手段１２を取り付けるキャンバー角度変更手段取付部１５が設けられている。キャンバー角度変更手段１２は、例えば、電磁石等の電磁力的手段、エアシリンダ等の気体圧力的手段、油圧シリンダ等の液体圧力的手段、電動機等の回転力をカムやクランクにより直線運動に変換する機械的位置調整手段等を用いることができる。ここで、車軸支持体７の路面Ｌ側とは反対側に設けた揺動支持部で車軸支持体７が支持される場合、キャンバー角度変更手段１２は、車軸支持体７の路面Ｌ側、すなわち揺動支持部と対向する位置に配置される。
【００２１】
この実施例において、キャンバー角度変更手段１２は、第１アクチュエータ１２ａと第２アクチュエータ１２ｂとを含んで構成されている。そして、車軸支持体７の支持軸９ｓと対向する位置に設けられる荷重伝達部材１３は、前記第１アクチュエータ１２ａと前記第２アクチュエータ１２ｂとで挟持される。これによって、車軸支持体７に設けられる荷重伝達部材１３は、第１アクチュエータ１２ａと前記第２アクチュエータ１２ｂとを介してフレーム１１に支持される。このように、第１、第２アクチュエータ１２ａ、１２ｂを介してキャンバー角度変更手段取付部１５内に荷重伝達部材１３を支持することにより、車軸支持体はフレーム１１に確実に支持される。
【００２２】
第１アクチュエータ１２ａと第２アクチュエータ１２ｂとは、前記荷重伝達部材１３の受圧面１３Ｐと直交する方向に、それぞれ長さを変更できる。そして、第１アクチュエータ１２ａの長さｌ1が長くなると、第２アクチュエータ１２ｂの長さｌ2は短くなるように動作する。このような構造により、キャンバー角度変更手段１２が備える第１アクチュエータ１２ａと第２アクチュエータ１２ｂとの長さｌ1、ｌ2が変化すると、荷重伝達部材１３が、車軸支持体７の支持軸９ｓを中心に揺動する。荷重伝達部材１３は車軸支持体７に設けられているので、車軸支持体７も、荷重支持体１３の前記揺動とともに支持軸９ｓを中心に揺動する。これによって、路面Ｌに対する車輪３のキャンバー角度を変更することができる。
【００２３】
第１アクチュエータ１２ａと第２アクチュエータ１２ｂとは、例えば油圧シリンダを用いることができる。ここで、車両１００の旋回中においては、車輪３に横力（コーナーリングフォース）Ｆｃが作用する。支持軸９ｓ及び軸受部１４周りにおけるモーメントの釣り合いを考えると、支持軸９ｓ及び軸受部１４を路面Ｌに接近させるほど、車輪３のキャンバー角度を変更するために要する力（以下キャンバー力という）Ｆｃａは小さくなることがわかる。また、タイヤ１の摩耗も低減できる。したがって、支持軸９ｓ及び軸受部１４は、ホイール２に接触しない範囲で、できるだけ路面Ｌに接近させることが好ましい。このようにすれば、小さいキャンバー力Ｆｃａでも車輪３のキャンバー角度を変更できるので、小さい寸法で大きな力を発生させることが比較的難しい空気ばねを用いた場合でも、車輪３のキャンバー角度を変更できる。
【００２４】
いま、路面Ｌから支持軸９ｓの回転中心までの距離をａとし、支持軸９ｓの中心からキャンバー角度変更手段１２の荷重作用位置までの距離をｂとする。このとき、キャンバー力Ｆｃａは横力Ｆｃと（ａ／ｂ）との積で求めることができる。油圧によってキャンバー力を発生させる場合、ａ：ｂを１：２とすれば、５０ｃｍ2の断面積があれば１ＭＰａの油圧でおよそ１０００ｋｇｆの横力に対抗して車輪３のキャンバー角度を変更することができる。なお、Ｆｒは、支持軸９ｓの回転中心における抗力であり、Ｆｒ＝Ｆｃ＋Ｆｃａなので、支持軸９ｓ及び軸受部１４は、この抗力Ｆｒに耐え得るように設計する。
【００２５】
車輪３を駆動するトルク以外の力は、支持軸９ｓ、軸受部１４を通じて車両１００へ伝達される。車輪３を駆動するトルク以外の力は、例えば、車両１００の質量、制動トルク、操舵トルク、横力（コーナーリングフォース）等であり、支持軸９ｓ及び軸受部１４には、それらに耐える構造及び強度が要求される。この実施例に係る車輪支持装置１０は、図３−１、図３−２に示すように、フレーム１１は、車両１００の進行方向Ｘに対して幅をもたせるとともに、２箇所の軸受部１４で車軸支持体７の支持軸９ｓを支持する。これによって、車両１００の質量、制動トルク等に耐え得る強度を確保できる。
【００２６】
この車輪支持装置１０は、車軸支持体７の路面Ｌ側と路面Ｌの反対側とでフレーム１１に支持される。これによって、車輪支持装置１０をコンパクトに構成できるので、ホイール２内に車輪支持装置１０を配置することができる。したがって、この車両支持装置１０を懸架装置に取り付けた場合においては、車両の幅方向に対する寸法変化を抑えることができる。また、この車輪支持装置１０は、車両が備える懸架装置のアーム類に、フレーム１１をそのまま取り付けることができる。その結果、車両が備える懸架装置の構造や車両の構造にほとんど変更を加えることなく車両に取り付けることができる。また、この車輪支持装置１０は、車両の幅方向に対する寸法変化を抑えることができるので、車室内のスペースを確保できるとともに、車室内の床のフラット化も実現できる。
【００２７】
図２に示すように、車両１００が旋回すると、遠心力を受けて車両１００が傾く。これによって、通常の懸架装置では、旋回方向とは逆側、すなわち旋回外側の車輪（図２では車輪３Ｌ）の路面Ｌに対するキャンバー角度が変化する。その結果、車両１００の直進時と比較して、車輪３Ｌの接地踏面の変化が大きくなる。すなわち、車両１００の直進時と比較して、車輪３Ｌと路面Ｌとの接地形状が変化するとともに、接地面積も小さくなる（図２のＣＰ1）。その結果、路面に対するグリップ力が低下し、走行性能が低下する。
【００２８】
この実施例に係る車輪支持装置１０は、車両１００の旋回中には、キャンバー角度変更手段１２を作動させることにより、車輪３のキャンバー角度を変更できる。図２に示す例では、旋回外側の車輪３Ｌを支持する車輪支持装置１０Ｌを作動させて、車軸支持体７Ｌの荷重伝達部材１３Ｌを旋回内側方向（図２の矢印ＣＡL方向）に移動させる。これによって、車軸支持体７Ｌを傾斜させて、旋回外側の車輪３Ｌのキャンバー角度を負の方向にθL増加させる。その結果、車輪３Ｌと路面Ｌとの接地形状及び接地面積は、車両１００の直進時と比較してほとんど変化しない（図２のＣＰ2）。すなわち、旋回時における車輪３Ｌの接地踏面の変化が小さくなるので、路面に対するグリップ力低下を抑制し、旋回時における車両１００の安定した走行を実現できる。また、キャンバー角度を負側に変更することによりトレッド幅が広がるので、走行安定性がさらに向上する。
【００２９】
車両１００の旋回時においては、旋回内側の車輪３Ｒ）と比較して、旋回外側の車輪３Ｌ）の方が、軸荷重も横力（コーナーリングフォース）も大きい。このため、車両１００の運動に対しては、旋回内側の車輪３Ｒよりも旋回外側の車輪３Ｌの方が影響は大きい。このため、この実施例において、車両の旋回中には、少なくとも旋回外側の車輪支持装置１０Ｌのキャンバー角度変更手段１２Ｌを動作させて、旋回外側の車輪３Ｌのキャンバー角度を負にする。
【００３０】
一方、旋回内側の車輪３Ｒのキャンバー角度は、車両１００の直進時から変更しなくともよい。また、図２に示すように、旋回内側の車輪支持装置１０Ｒが備える車軸支持体７Ｒの荷重伝達部材１３Ｒを、旋回外側方向（図２の矢印ＣＡR方向）に移動させる。これによって、車軸支持体７Ｒを傾斜させて、旋回内側の車輪３Ｒのキャンバー角度を正の方向にθR増加させてもよい。このようにすれば、旋回内側の車輪３Ｒの接地形状及び接地面積も、車両１００の直進時と同様に維持できるので、旋回時における安定した車両１００の走行を実現できる。
【００３１】
この実施例において、車輪支持装置１０Ｌ、１０Ｒが備えるキャンバー角度変更手段１２Ｌ、１２Ｒの動作は、車両１００に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）３０により、ドライバ３１Ｌ、３１Ｒを介して制御される。例えば、横Ｇセンサ４０からの検出信号に基づいて、ＥＣＵ３０は車両１００が旋回中であるか否かを判定する。また、ＥＣＵ３０は、横Ｇセンサ４０が検出した検出信号から横Ｇの大きさを判定し、そのときの車両１００のロール角度から、少なくとも旋回外側の車輪３Ｌの路面Ｌに対するキャンバー角度変化を求める。そして、求めたキャンバー角度変化を打ち消すために必要な、キャンバー角度変更手段１２Ｌの動作量を決定する。ＥＣＵ３０は、キャンバー角度変更手段１２Ｌの動作指令をドライバ３１Ｌへ送り、キャンバー角度変更手段１２Ｌを動作させる。
【００３２】
この例では、横Ｇセンサ４０により取得される車両１００の横Ｇを制御パラメータとして、これに基づいて車輪３Ｌ、３Ｒのキャンバー角度を変更したが、キャンバー角度の変更に用いる制御パラメータはこれに限られるものではない。例えば、車両１００の進行方向と直交する方向における傾斜角度や、左右の懸架装置のストローク差や、操舵角度その他の、車両１００のロールに関するパラメータを、キャンバー角度の制御パラメータとして用いることができる。次に、この実施例に係るキャンバー角度変更手段の例を説明する。次の説明では、適宜図１を参照されたい。
【００３３】
図４−１、図４−２は、この実施例に係るキャンバー角度変更手段の例を示す説明図である。図４−１に示すキャンバー角度変更手段１２Ａは、キャンバー角度変更手段取付部１５内に対向配置される第１空気ばね１２ＡＡ1、第２空気ばね１２ＡＡ2で荷重伝達部材１３を狭持する。また、荷重伝達部材１３は、キャンバー角度変更手段取付部１５内に対向配置される液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2によって構成される液体クランプよって狭持される。さらに、荷重伝達部材１３は、キャンバー角度変更手段取付部１５内に対向配置されるバイアススプリング１２ＡＳ1、１２ＡＳ2によって狭持される。なお、バイアススプリング１２ＡＳ1、１２ＡＳ2は設けなくともよい。
【００３４】
対向配置される液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2は、液体通路１２Ｐで互いに接続されている。液体通路１２Ｐには、開閉弁１２Ｖが設けられており、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2同士を連通させたり、遮断したりする。液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2、及び液体通路１２Ｐ内は、油等の非圧縮製流体で満たされている。いま、開閉弁１２Ｖを閉じると、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2間では液体は移動しないので、荷重伝達部材１３は液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2で狭持された位置で、キャンバー角度変更手段取付部１５内に固定される。
【００３５】
開閉弁１２Ｖを開くと、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2間で液体が自由に移動できるので、荷重伝達部材１３は荷重伝達面と直交する方向（図４−１中矢印Ｙ方向）に移動できる。この状態で、第１空気ばね１２ＡＡ1に圧力Ｐ１を、第２空気ばね１２ＡＡ2に圧力Ｐ２を付与する。Ｐ１＞Ｐ２であれば、第１空気ばね１２ＡＡ1の体積が増加し、第２空気ばね１２ＡＡ2の体積は減少する。これによって、荷重伝達部材１３は、第１空気ばね１２ＡＡ1に押されて、第２空気ばね１２ＡＡ2の方へ移動する。これによって、車輪３の路面Ｌに対するキャンバー角度を変更することができる。荷重伝達部材１３を所定の距離だけ移動させたら、開閉弁１２Ｖを閉じる。すると、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2間では液体は移動しないので、荷重伝達部材１３は移動した位置で、キャンバー角度変更手段取付部１５内に固定される。
【００３６】
図４−２に示すキャンバー角度変更手段１２Ｂは、キャンバー角度変更手段取付部１５内に第１空気ばね１２ＢＡ1とバイアススプリング１２ＢＳ2とが対向配置されて、荷重伝達部材１３を狭持する。また、荷重伝達部材１３は、キャンバー角度変更手段取付部１５内に対向配置される液室１２ＢＬ1、１２ＢＬ2によって構成される液体クランプよって狭持される。液体クランプは、図４−１に示すキャンバー角度変更手段１２Ａが備える液体クランプと同様である。
【００３７】
開閉弁１２Ｖを開くと、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2間で液体が自由に移動できるので、荷重伝達部材１３は荷重伝達面と直交する方向（図４−２中矢印Ｙ方向）に移動できる。この状態で、第１空気ばね１２ＡＡ1に圧力Ｐ１を作用させる。圧力Ｐ１によって生み出される力Ｆ１（Ｐ１×Ａ１：Ａ１は荷重伝達部材１３の受圧面積）が、バイアススプリング１２ＢＳ2によって荷重伝達部材１３に付勢される力Ｆｓよりも大きい場合、荷重伝達部材１３は、第１空気ばね１２ＡＡ1に押されて、バイアススプリング１２ＢＳ2の方へ移動する。Ｆ１＜Ｆｓであれば、荷重伝達部材１３は、バイアススプリング１２ＢＳ2に押されて、第１空気ばね１２ＡＡ1の方へ移動する。これによって、車輪３の路面Ｌに対するキャンバー角度を変更することができる。荷重伝達部材１３を所定の距離だけ移動させたら、開閉弁１２Ｖを閉じる。すると、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2間では液体は移動しないので、荷重伝達部材１３は移動した位置で、キャンバー角度変更手段取付部１５内に固定される。
【００３８】
このように、キャンバー角度変更手段１２Ａ、１２Ｂによれば、空気ばねと液体クランプとを併用することによって、車輪３の路面Ｌに対するキャンバー角度を変更する。例えば、車両の懸架装置に空気ばねを用いる場合、キャンバー角度変更手段１２Ｂにおいて、第１空気ばね１２ＢＡ1と懸架装置の空気ばねとを連通させる。そして、車両の旋回中に旋回外側の懸架装置に設けられる空気ばねが圧縮されると、その圧力が第１空気ばね１２ＢＡ1に導かれるので、荷重伝達部材１３を移動させることができる。これによって、車両の懸架装置と連動させて、旋回外側の車輪の路面に対するキャンバー角度を変更することができる。次に、懸架装置と連動させるための構造について説明する。
【００３９】
図５は、この実施例に係る車輪支持装置と車両の懸架装置とを連動させる構造を示す説明図である。この車両１００が備える車輪支持装置１０Ｌ、１０Ｒは、車輪３Ｌ、３Ｒと車両１００ａとの間に緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒを介在させて、車輪３Ｌ、３Ｒから車両１００ａへ伝わる衝撃を緩和する。緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒは、空気ばねを備えており、車輪支持装置１０Ｌ、１０Ｒは、緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒが備える空気ばねの圧力変化により動作する。
【００４０】
車両１００ａが備える緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒを備えており、車両１００ａの懸架装置を構成するアッパーアーム２０Ｌ、２０Ｒは、それぞれ緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒに取り付けられる。懸架装置４０Ｌ、４０Ｒは、対向配置される一対の第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒと、第２空気ばね４４Ｌ、４４Ｒとを備える。そして、第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒには第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒが接触し、第２空気ばね４５Ｌ、４５Ｒには第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒが接触する。第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒと第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒとは、連結棒４３Ｌ、４３Ｒで連結されている。連結棒４３Ｌ、４３Ｒは、車両１００ａの懸架装置を構成するアッパーアーム２０Ｌ、２０Ｒと連結されている。
【００４１】
第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒと第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒとが接触する部分の荷重支持面積Ａ１は、第２空気ばね４５Ｌ、４５Ｒと第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒとが接触する部分の荷重支持面積Ａ２よりも大きい（Ａ１＞Ａ２）。すなわち、第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒが第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒから圧力を受ける受圧面積は、第２空気ばね４５Ｌ、４５Ｒが第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒから圧力を受ける受圧面積よりも大きい。これによって、第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒが第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒを押す力Ｆ１は、第２空気ばね４５Ｌ、４５Ｒが第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒを押す力Ｆ２よりも大きくなるので、緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒによって、前記アッパーアーム２０Ｌ、２０Ｒから第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒ、第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒへ伝わる荷重を支持することができる。
【００４２】
キャンバー角度変更手段１２Ｌ、１２Ｒが備える第１アクチュエータ１２ａＬ、１２ａＲ、及び第２アクチュエータ１２ｂＬ、１２ｂＲは、いずれも空気ばねである。そして、第１アクチュエータ１２ａＬ、１２ａＲ内の圧力、及び第２アクチュエータ１２ｂＬ、１２ｂＲ内の圧力が変化することにより、荷重伝達部材１３Ｌ、１３Ｒが支持軸９ｓを中心に揺動する。その結果、路面に対する車輪３Ｌ、３Ｒのキャンバー角度が変化する。
【００４３】
この緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒでは、荷重支持面積の異なる空気ばね同士を、緩衝装置間連通通路で接続する。この例においては、図５に示すように、緩衝装置４０Ｌの第１空気ばね４１Ｌと緩衝装置４０Ｒの第２空気ばね４５Ｒとが緩衝装置間連通通路４８Ａで接続される。また、緩衝装置４０Ｒの第１空気ばね４１Ｒと緩衝装置４０Ｌの第２空気ばね４５Ｌとが緩衝装置間連通通路４８Ｂで接続される。これによって、車両１００ａのロールを低減させる。
【００４４】
また、第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒと、第１アクチュエータ１２ａＬ、１２ａＲとは、第１連通通路４６Ｌ、４６Ｒで接続されている。また、第２空気ばね４５Ｌ、４５Ｒと、第２アクチュエータ１２ｂＬ、１２ｂＲとは、第２連通通路４７Ｌ、４７Ｒで接続されている。このような構成で車両１００ａが図５中の矢印方向に旋回すると、旋回外側のアッパーアーム２０Ｌは鉛直方向上方に移動し、旋回内側のアッパーアーム２０Ｒは鉛直方向下方に移動する。ここで、連結棒４３Ｌは旋回外側のアッパーアーム２０Ｌに、連結棒４３Ｒは旋回内側のアッパーアーム２０Ｒに連結されている。
【００４５】
したがって、旋回外側の緩衝装置４０Ｌの第１、第２ピストン４２Ｌ、４４Ｌは、図５中の矢印Ｕ方向に移動し、旋回内側の緩衝装置４０Ｒの第１、第２ピストン４２Ｒ、４４Ｒは、図５中の矢印Ｄ方向に移動する。これによって、緩衝装置４０Ｌの第１空気ばね４１Ｌ及び緩衝装置４０Ｒの第２空気ばね４５Ｒ内における空気の圧力は、緩衝装置４０Ｒの第１空気ばね４１Ｒ及び緩衝装置４０Ｌの第２空気ばね４５Ｌ内における空気の圧力よりも大きくなる。
【００４６】
その結果、キャンバー角度変更手段１２Ｌ、１２Ｒが備える第１アクチュエータ１２ａＬ、１２ａＲ内の圧力は、第２アクチュエータ１２ｂＬ、１２ｂＲ内の圧力よりも大きくなる。その結果、荷重伝達部材１３Ｌは、支持軸９ｓを中心として図５中の矢印ＣＡL方向に、荷重伝達部材１３Ｒは、支持軸９ｓを中心として中心として図５中の矢印ＣＡR方向に揺動する。これによって、旋回外側の車輪３Ｌのキャンバー角度は負に、旋回外側の車輪３Ｒのキャンバー角度は正に変化する。その結果、旋回外側及び内側の車輪３Ｌ、３Ｒの接地形状及び接地面積を車両１００ａの直進時と同様に維持できるので、旋回時における安定した車両１００ａの走行を実現できる。また、車両１００ａのロールによる緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒの動作を利用し、前記動作に連動させて車輪３Ｌ、３Ｒのキャンバー角度を変更することができる。その結果、キャンバー角度変更手段１２Ｌ、１２Ｒの駆動源や、キャンバー角度の制御装置が不要になる。
【００４７】
（変形例）
図６−１は、この実施例の変形例に係る車輪支持装置を示す説明図である。図６−２は、図６−１のキャンバー角度変更手段の構成を示す説明図である。この車輪支持装置１０Ａは、ストラット形式の懸架装置に取り付けてある。この車輪支持装置１０Ａは、車軸支持体支持部材であるフレーム１１Ａと、車軸支持体７と、キャンバー角度変更手段１２Ａとを含んでいる。フレーム１１Ａは、一端がストラットシェル３２に固定され、他の一端には支持軸１１Ａｓが設けられている。また、車軸支持体７の路面側に設けられる軸受部９Ａｓによって、フレーム１１Ａの支持軸１１Ａｓが支持される。このような構成によって、これによって、フレーム１１Ａは、支持軸１１Ａｓを中心にして車軸支持体７を揺動可能に支持する。この変形例においては、支持軸１１Ａｓと軸受部９Ａｓとが、揺動支持部を構成する。
【００４８】
フレーム１１Ａの支持軸１１Ａｓに対向する側には、キャンバー角度変更手段１２Ｃが取り付けられている。この変形例に係るキャンバー角度変更手段１２Ｃは油圧アクチュエータである。図５−２に示すように、キャンバー角度変更手段１２Ｃは、シリンダ１２ＣＣ内がピストン１２ＣＰによって二個の油室１２Ｃ1、１２Ｃ2に仕切られている。それぞれの油室１２Ｃ1、１２Ｃ2内は非圧縮性の流体である油で満たされており、それぞれの油室１２Ｃ1、１２Ｃ2内の油量を変化させることにより、ピストン１２ＣＰを移動させる。
【００４９】
ピストン１２ＣＰの移動は、連結棒１２ＣＬによって、車軸支持体７に設けられる荷重伝達部材１３Ａに伝達されて、支持軸１１Ａｓを中心として車軸支持体７を揺動させる。これによって、車輪３の路面に対するキャンバー角度を変更できる。油圧アクチュエータの作動流体は非圧縮性の流体（油）なので、油室１２Ｃ1、１２Ｃ2に対する油の出入りを停止すると、その位置でピストン１２ＣＰを固定できる。これによって、上記キャンバー角度変更手段１２Ａ、１２Ｂでは必要としていた液体クランプを用いなくとも、荷重伝達部材１３Ａを所定の位置で保持することができる。すなわち、この変形例に係るキャンバー角度変更手段１２Ｃで用いる油圧アクチュエータは、車軸支持体７を揺動させる機能と、車軸支持体７を所定位置で保持する機能とを備える。これによって、キャンバー角度変更手段１２Ｃの寸法を小さくできる。
【００５０】
以上、この実施例及びその変形例に係る車輪支持装置は、車軸支持体の路面側と路面の反対側とで車軸支持体が車軸支持体支持部材に支持される。これによって、車輪支持装置をコンパクトに構成できるので、ホイール内に車輪支持装置を配置することができる。したがって、この車両支持装置を懸架装置に取り付けた場合においては、車両の幅方向に対する寸法変化を抑えることができる。また、この車輪支持装置は、車両が備える懸架装置のアーム類に、車軸支持体支持部材をそのまま取り付けることができる。その結果、車両が備える懸架装置の構造や車両の構造にほとんど変更を加えることなく車両に取り付けて、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係る車輪支持装置は、車両の懸架装置に有用であり、特に、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この実施例に係る車輪支持装置を示す側面図である。
【図２】この実施例に係る車輪支持装置を備える車両を示す説明図である。
【図３−１】この実施例に係る車輪支持装置を示す正面図である。
【図３−２】この実施例に係る車輪支持装置を示す正面図である。
【図３−３】フレームの軸受部を示す拡大図である。
【図４−１】この実施例に係るキャンバー角度変更手段の例を示す説明図である。
【図４−２】この実施例に係るキャンバー角度変更手段の例を示す説明図である。
【図５】この実施例に係る車輪支持装置と車両の懸架装置とを連動させる構造を示す説明図である。
【図６−１】この実施例の変形例に係る車輪支持装置を示す説明図である。
【図６−２】図５−１のキャンバー角度変更手段の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ タイヤ
２ ホイール
３、３Ｌ、３Ｒ 車輪
６ 車軸
７、７Ｌ、７Ｒ 車軸支持体
９ｓ 支持軸
９Ａｓ 軸受部
１０、１０Ｌ、１０Ｒ、１０Ａ 車両支持装置
１１、１１Ａ フレーム
１１Ａｓ 支持軸
１１Ｈ 開口部
１２ａ 第１アクチュエータ
１２ｂ 第２アクチュエータ
１２、１２Ｌ、１２Ｒ，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ キャンバー角度変更手段
１３、１３Ｌ、１３Ｒ、１３Ａ 荷重伝達部材
１４ 軸受部
１５ キャンバー角度変更手段取付部
１６ ゴムベアリング
１００、１００ａ 車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の懸架装置に関し、さらに詳しくは、車輪のキャンバー角度を任意に変更できる車輪支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車やバス、トラック等の車両では、旋回方向と逆側の車輪に、直進走行時よりも大きな軸荷重が作用する。このため、車両の旋回時においては、旋回方向と逆側の車輪が担う役割が大きくなる。車両の旋回時には、旋回方向と逆側の懸架装置が車両の上方に移動する。その結果、旋回方向と逆側の車輪において、路面に対するキャンバー角度が変化して、前記車輪の接地踏面は直進時と比べて変化する。特許文献１には、タイヤ限界を高めるため、前後輪における横滑り角を鑑みて、キャンバー角度を制御する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６４６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された技術は、キャンバー角度を変更するために、懸架装置のロアーアームあるいはアッパーアームにストローク可変機構を設けるので、そのスペースを確保するために懸架装置や車両の構造を大幅に変更する必要がある。このため、適用できる車種が限られるという問題がある。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両の構造に大幅な変更を加えることなく、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制できる車輪支持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車輪支持装置は、車両の車輪を回転可能に支持する車軸支持体と、前記車軸支持体の路面側又は前記車軸支持体の路面側とは反対側のいずれか一方で、前記車軸支持体を揺動可能に支持する車軸支持体支持部材と、前記車軸支持体が支持される箇所を中心に前記車軸支持体を揺動させて、前記車輪の路面に対するキャンバー角度を変更するキャンバー角度変更手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００６】
この車輪支持装置は、車軸支持体の路面側と路面の反対側とで、車軸支持体が車軸支持体支持部材に支持される。これによって、車輪支持装置をコンパクトに構成できるので、ホイール内に車輪支持装置を配置することができ、この車両支持装置を車両の懸架装置に取り付けた場合においては、車両の幅方向に対する寸法変化を抑えることができる。また、この車輪支持装置は、車両が備える懸架装置のアーム類に、車軸支持体支持部材をそのまま取り付けることができる。これによって、車両が備える懸架装置の構造や車両の構造にほとんど変更を加えることなく車両に取り付けられて、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制できる。
【０００７】
次の本発明に係る車輪支持装置は、前記車輪支持装置において、前記車軸支持体支持部材は、前記車軸支持体の路面側で前記車軸支持体を揺動可能に支持することを特徴とする。
【０００８】
次の本発明に係る車輪支持装置は、前記車輪支持装置において、前記キャンバー角変更手段は、前記車両が旋回しているときに、前記車両の旋回外側にある車輪の路面に対するキャンバー角度が負になるように動作することを特徴とする。
【０００９】
次の本発明に係る車輪支持装置は、前記車輪支持装置において、前記車軸支持体支持部材は、ゴムベアリングを介して前記車軸支持体を支持することを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る車輪支持装置は、前記車輪支持装置において、前記車輪と前記車両との間に介在する緩衝装置に空気ばねを用い、前記空気ばねの圧力変化により前記キャンバー角度変更手段が動作することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る車輪支持装置は、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明は、特に、乗用車やトラックその他の、路上を走行する車両の懸架装置に好ましく適用できる。
【実施例】
【００１３】
この実施例に係る車輪支持装置は、車両の車輪を回転可能に支持する車軸支持体と、前記車軸支持体の路面側又はその反対側で前記車軸支持体を揺動可能に支持する車軸支持体支持部材と、前記車軸支持体を揺動させるキャンバー角度変更手段とを含み、車両の旋回中には、旋回外側の車輪のキャンバー角度を負にする点に特徴がある。
【００１４】
図１は、この実施例に係る車輪支持装置を示す側面図である。図２は、この実施例に係る車輪支持装置を備える車両を示す説明図である。図３−１、図３−２は、この実施例に係る車輪支持装置を示す正面図である。この実施例に係る車輪支持装置１０は、車両１００の懸架装置の一部を構成し、図２に示すように、懸架装置を構成するアッパーアーム２０（２０Ｌ、２０Ｒ）及びロアーアーム２１（２１Ｌ、２１Ｒ）を介して、車両１００に取り付けられる。
【００１５】
図１に示すように、この車輪支持装置１０は、車軸支持体支持部材であるフレーム１１と、車軸支持体７と、キャンバー角度変更手段１２とを含んでいる。図３−１、図３−２に示すように、フレーム１１には開口部１１Ｈが設けられており、例えば、車軸６と接続するドライブシャフトを貫通させることができる。フレーム１１は、車軸支持体７の路面Ｌ側に軸受部１４を備える。車軸支持体７の路面Ｌ側には、連結棒９を介して支持軸９ｓか設けられており、フレーム１１の軸受部１４が支持軸９ｓを回転可能に支持する。
【００１６】
上記構成により、フレーム１１は、支持軸９ｓと軸受部１４とで構成される揺動支持部によって、車軸支持体７を揺動可能に支持する。このように、この実施例において、フレーム１１は、車軸支持体７の路面Ｌ側で車軸支持体７を揺動可能に支持する。なお、フレーム１１は、車軸支持体７の路面Ｌ側とは反対側（路面Ｌ側と対向する側）で、車軸支持体７を揺動可能に支持してもよい。
【００１７】
図３−３は、フレームの軸受部を示す拡大図である。フレーム１１の軸受部１４には、ゴムベアリング１６が設けられており、これを介して車軸支持体７の支持軸９ｓを支持する。ゴムベアリング１６は、フレーム１１の軸受部１４と支持軸９ｓとに接着、固定されており、ゴムのせん断によって支持軸９ｓの回転を吸収する。この実施例に係る車輪支持装置１０においては、支持軸９ｓの回転角度は０．２ｒａｄ程度なので、ゴムのせん断変形により支持軸９ｓの回転を十分に吸収できる。
【００１８】
ゴムベアリング１６は、摺動部や潤滑材が不要であるので、埃等の付着を低減できる。また、各種の力の伝達や微細な振動吸収ができる。これらの利点により、この実施例に係る車軸支持装置１０において、支持軸９ｓの軸受としてはゴムベアリング１６を用いることが好ましい。なお、ゴムベアリング１６以外にも、ピローボールやオイルレスメタル等を支持軸９ｓの軸受として用いてもよい。
【００１９】
車軸支持体７は、ベアリング８を介して車軸６を回転可能に支持する。車軸６には、タイヤ１とホイール２とからなるタイヤ／ホイール組立体（以下車輪）３が取り付けられる。また、車軸６にはディスクローター５が取り付けられており、ブレーキキャリパー４でディスクローター５を挟み込むことにより、車輪３を制動する。
【００２０】
フレーム１１の軸受部１４に対向する側、すなわち、上記揺動支持部と対向する位置には、キャンバー角度変更手段１２を取り付けるキャンバー角度変更手段取付部１５が設けられている。キャンバー角度変更手段１２は、例えば、電磁石等の電磁力的手段、エアシリンダ等の気体圧力的手段、油圧シリンダ等の液体圧力的手段、電動機等の回転力をカムやクランクにより直線運動に変換する機械的位置調整手段等を用いることができる。ここで、車軸支持体７の路面Ｌ側とは反対側に設けた揺動支持部で車軸支持体７が支持される場合、キャンバー角度変更手段１２は、車軸支持体７の路面Ｌ側、すなわち揺動支持部と対向する位置に配置される。
【００２１】
この実施例において、キャンバー角度変更手段１２は、第１アクチュエータ１２ａと第２アクチュエータ１２ｂとを含んで構成されている。そして、車軸支持体７の支持軸９ｓと対向する位置に設けられる荷重伝達部材１３は、前記第１アクチュエータ１２ａと前記第２アクチュエータ１２ｂとで挟持される。これによって、車軸支持体７に設けられる荷重伝達部材１３は、第１アクチュエータ１２ａと前記第２アクチュエータ１２ｂとを介してフレーム１１に支持される。このように、第１、第２アクチュエータ１２ａ、１２ｂを介してキャンバー角度変更手段取付部１５内に荷重伝達部材１３を支持することにより、車軸支持体はフレーム１１に確実に支持される。
【００２２】
第１アクチュエータ１２ａと第２アクチュエータ１２ｂとは、前記荷重伝達部材１３の受圧面１３Ｐと直交する方向に、それぞれ長さを変更できる。そして、第１アクチュエータ１２ａの長さｌ1が長くなると、第２アクチュエータ１２ｂの長さｌ2は短くなるように動作する。このような構造により、キャンバー角度変更手段１２が備える第１アクチュエータ１２ａと第２アクチュエータ１２ｂとの長さｌ1、ｌ2が変化すると、荷重伝達部材１３が、車軸支持体７の支持軸９ｓを中心に揺動する。荷重伝達部材１３は車軸支持体７に設けられているので、車軸支持体７も、荷重支持体１３の前記揺動とともに支持軸９ｓを中心に揺動する。これによって、路面Ｌに対する車輪３のキャンバー角度を変更することができる。
【００２３】
第１アクチュエータ１２ａと第２アクチュエータ１２ｂとは、例えば油圧シリンダを用いることができる。ここで、車両１００の旋回中においては、車輪３に横力（コーナーリングフォース）Ｆｃが作用する。支持軸９ｓ及び軸受部１４周りにおけるモーメントの釣り合いを考えると、支持軸９ｓ及び軸受部１４を路面Ｌに接近させるほど、車輪３のキャンバー角度を変更するために要する力（以下キャンバー力という）Ｆｃａは小さくなることがわかる。また、タイヤ１の摩耗も低減できる。したがって、支持軸９ｓ及び軸受部１４は、ホイール２に接触しない範囲で、できるだけ路面Ｌに接近させることが好ましい。このようにすれば、小さいキャンバー力Ｆｃａでも車輪３のキャンバー角度を変更できるので、小さい寸法で大きな力を発生させることが比較的難しい空気ばねを用いた場合でも、車輪３のキャンバー角度を変更できる。
【００２４】
いま、路面Ｌから支持軸９ｓの回転中心までの距離をａとし、支持軸９ｓの中心からキャンバー角度変更手段１２の荷重作用位置までの距離をｂとする。このとき、キャンバー力Ｆｃａは横力Ｆｃと（ａ／ｂ）との積で求めることができる。油圧によってキャンバー力を発生させる場合、ａ：ｂを１：２とすれば、５０ｃｍ2の断面積があれば１ＭＰａの油圧でおよそ１０００ｋｇｆの横力に対抗して車輪３のキャンバー角度を変更することができる。なお、Ｆｒは、支持軸９ｓの回転中心における抗力であり、Ｆｒ＝Ｆｃ＋Ｆｃａなので、支持軸９ｓ及び軸受部１４は、この抗力Ｆｒに耐え得るように設計する。
【００２５】
車輪３を駆動するトルク以外の力は、支持軸９ｓ、軸受部１４を通じて車両１００へ伝達される。車輪３を駆動するトルク以外の力は、例えば、車両１００の質量、制動トルク、操舵トルク、横力（コーナーリングフォース）等であり、支持軸９ｓ及び軸受部１４には、それらに耐える構造及び強度が要求される。この実施例に係る車輪支持装置１０は、図３−１、図３−２に示すように、フレーム１１は、車両１００の進行方向Ｘに対して幅をもたせるとともに、２箇所の軸受部１４で車軸支持体７の支持軸９ｓを支持する。これによって、車両１００の質量、制動トルク等に耐え得る強度を確保できる。
【００２６】
この車輪支持装置１０は、車軸支持体７の路面Ｌ側と路面Ｌの反対側とでフレーム１１に支持される。これによって、車輪支持装置１０をコンパクトに構成できるので、ホイール２内に車輪支持装置１０を配置することができる。したがって、この車両支持装置１０を懸架装置に取り付けた場合においては、車両の幅方向に対する寸法変化を抑えることができる。また、この車輪支持装置１０は、車両が備える懸架装置のアーム類に、フレーム１１をそのまま取り付けることができる。その結果、車両が備える懸架装置の構造や車両の構造にほとんど変更を加えることなく車両に取り付けることができる。また、この車輪支持装置１０は、車両の幅方向に対する寸法変化を抑えることができるので、車室内のスペースを確保できるとともに、車室内の床のフラット化も実現できる。
【００２７】
図２に示すように、車両１００が旋回すると、遠心力を受けて車両１００が傾く。これによって、通常の懸架装置では、旋回方向とは逆側、すなわち旋回外側の車輪（図２では車輪３Ｌ）の路面Ｌに対するキャンバー角度が変化する。その結果、車両１００の直進時と比較して、車輪３Ｌの接地踏面の変化が大きくなる。すなわち、車両１００の直進時と比較して、車輪３Ｌと路面Ｌとの接地形状が変化するとともに、接地面積も小さくなる（図２のＣＰ1）。その結果、路面に対するグリップ力が低下し、走行性能が低下する。
【００２８】
この実施例に係る車輪支持装置１０は、車両１００の旋回中には、キャンバー角度変更手段１２を作動させることにより、車輪３のキャンバー角度を変更できる。図２に示す例では、旋回外側の車輪３Ｌを支持する車輪支持装置１０Ｌを作動させて、車軸支持体７Ｌの荷重伝達部材１３Ｌを旋回内側方向（図２の矢印ＣＡL方向）に移動させる。これによって、車軸支持体７Ｌを傾斜させて、旋回外側の車輪３Ｌのキャンバー角度を負の方向にθL増加させる。その結果、車輪３Ｌと路面Ｌとの接地形状及び接地面積は、車両１００の直進時と比較してほとんど変化しない（図２のＣＰ2）。すなわち、旋回時における車輪３Ｌの接地踏面の変化が小さくなるので、路面に対するグリップ力低下を抑制し、旋回時における車両１００の安定した走行を実現できる。また、キャンバー角度を負側に変更することによりトレッド幅が広がるので、走行安定性がさらに向上する。
【００２９】
車両１００の旋回時においては、旋回内側の車輪３Ｒ）と比較して、旋回外側の車輪３Ｌ）の方が、軸荷重も横力（コーナーリングフォース）も大きい。このため、車両１００の運動に対しては、旋回内側の車輪３Ｒよりも旋回外側の車輪３Ｌの方が影響は大きい。このため、この実施例において、車両の旋回中には、少なくとも旋回外側の車輪支持装置１０Ｌのキャンバー角度変更手段１２Ｌを動作させて、旋回外側の車輪３Ｌのキャンバー角度を負にする。
【００３０】
一方、旋回内側の車輪３Ｒのキャンバー角度は、車両１００の直進時から変更しなくともよい。また、図２に示すように、旋回内側の車輪支持装置１０Ｒが備える車軸支持体７Ｒの荷重伝達部材１３Ｒを、旋回外側方向（図２の矢印ＣＡR方向）に移動させる。これによって、車軸支持体７Ｒを傾斜させて、旋回内側の車輪３Ｒのキャンバー角度を正の方向にθR増加させてもよい。このようにすれば、旋回内側の車輪３Ｒの接地形状及び接地面積も、車両１００の直進時と同様に維持できるので、旋回時における安定した車両１００の走行を実現できる。
【００３１】
この実施例において、車輪支持装置１０Ｌ、１０Ｒが備えるキャンバー角度変更手段１２Ｌ、１２Ｒの動作は、車両１００に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）３０により、ドライバ３１Ｌ、３１Ｒを介して制御される。例えば、横Ｇセンサ４０からの検出信号に基づいて、ＥＣＵ３０は車両１００が旋回中であるか否かを判定する。また、ＥＣＵ３０は、横Ｇセンサ４０が検出した検出信号から横Ｇの大きさを判定し、そのときの車両１００のロール角度から、少なくとも旋回外側の車輪３Ｌの路面Ｌに対するキャンバー角度変化を求める。そして、求めたキャンバー角度変化を打ち消すために必要な、キャンバー角度変更手段１２Ｌの動作量を決定する。ＥＣＵ３０は、キャンバー角度変更手段１２Ｌの動作指令をドライバ３１Ｌへ送り、キャンバー角度変更手段１２Ｌを動作させる。
【００３２】
この例では、横Ｇセンサ４０により取得される車両１００の横Ｇを制御パラメータとして、これに基づいて車輪３Ｌ、３Ｒのキャンバー角度を変更したが、キャンバー角度の変更に用いる制御パラメータはこれに限られるものではない。例えば、車両１００の進行方向と直交する方向における傾斜角度や、左右の懸架装置のストローク差や、操舵角度その他の、車両１００のロールに関するパラメータを、キャンバー角度の制御パラメータとして用いることができる。次に、この実施例に係るキャンバー角度変更手段の例を説明する。次の説明では、適宜図１を参照されたい。
【００３３】
図４−１、図４−２は、この実施例に係るキャンバー角度変更手段の例を示す説明図である。図４−１に示すキャンバー角度変更手段１２Ａは、キャンバー角度変更手段取付部１５内に対向配置される第１空気ばね１２ＡＡ1、第２空気ばね１２ＡＡ2で荷重伝達部材１３を狭持する。また、荷重伝達部材１３は、キャンバー角度変更手段取付部１５内に対向配置される液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2によって構成される液体クランプよって狭持される。さらに、荷重伝達部材１３は、キャンバー角度変更手段取付部１５内に対向配置されるバイアススプリング１２ＡＳ1、１２ＡＳ2によって狭持される。なお、バイアススプリング１２ＡＳ1、１２ＡＳ2は設けなくともよい。
【００３４】
対向配置される液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2は、液体通路１２Ｐで互いに接続されている。液体通路１２Ｐには、開閉弁１２Ｖが設けられており、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2同士を連通させたり、遮断したりする。液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2、及び液体通路１２Ｐ内は、油等の非圧縮製流体で満たされている。いま、開閉弁１２Ｖを閉じると、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2間では液体は移動しないので、荷重伝達部材１３は液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2で狭持された位置で、キャンバー角度変更手段取付部１５内に固定される。
【００３５】
開閉弁１２Ｖを開くと、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2間で液体が自由に移動できるので、荷重伝達部材１３は荷重伝達面と直交する方向（図４−１中矢印Ｙ方向）に移動できる。この状態で、第１空気ばね１２ＡＡ1に圧力Ｐ１を、第２空気ばね１２ＡＡ2に圧力Ｐ２を付与する。Ｐ１＞Ｐ２であれば、第１空気ばね１２ＡＡ1の体積が増加し、第２空気ばね１２ＡＡ2の体積は減少する。これによって、荷重伝達部材１３は、第１空気ばね１２ＡＡ1に押されて、第２空気ばね１２ＡＡ2の方へ移動する。これによって、車輪３の路面Ｌに対するキャンバー角度を変更することができる。荷重伝達部材１３を所定の距離だけ移動させたら、開閉弁１２Ｖを閉じる。すると、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2間では液体は移動しないので、荷重伝達部材１３は移動した位置で、キャンバー角度変更手段取付部１５内に固定される。
【００３６】
図４−２に示すキャンバー角度変更手段１２Ｂは、キャンバー角度変更手段取付部１５内に第１空気ばね１２ＢＡ1とバイアススプリング１２ＢＳ2とが対向配置されて、荷重伝達部材１３を狭持する。また、荷重伝達部材１３は、キャンバー角度変更手段取付部１５内に対向配置される液室１２ＢＬ1、１２ＢＬ2によって構成される液体クランプよって狭持される。液体クランプは、図４−１に示すキャンバー角度変更手段１２Ａが備える液体クランプと同様である。
【００３７】
開閉弁１２Ｖを開くと、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2間で液体が自由に移動できるので、荷重伝達部材１３は荷重伝達面と直交する方向（図４−２中矢印Ｙ方向）に移動できる。この状態で、第１空気ばね１２ＡＡ1に圧力Ｐ１を作用させる。圧力Ｐ１によって生み出される力Ｆ１（Ｐ１×Ａ１：Ａ１は荷重伝達部材１３の受圧面積）が、バイアススプリング１２ＢＳ2によって荷重伝達部材１３に付勢される力Ｆｓよりも大きい場合、荷重伝達部材１３は、第１空気ばね１２ＡＡ1に押されて、バイアススプリング１２ＢＳ2の方へ移動する。Ｆ１＜Ｆｓであれば、荷重伝達部材１３は、バイアススプリング１２ＢＳ2に押されて、第１空気ばね１２ＡＡ1の方へ移動する。これによって、車輪３の路面Ｌに対するキャンバー角度を変更することができる。荷重伝達部材１３を所定の距離だけ移動させたら、開閉弁１２Ｖを閉じる。すると、液室１２ＡＬ1、１２ＡＬ2間では液体は移動しないので、荷重伝達部材１３は移動した位置で、キャンバー角度変更手段取付部１５内に固定される。
【００３８】
このように、キャンバー角度変更手段１２Ａ、１２Ｂによれば、空気ばねと液体クランプとを併用することによって、車輪３の路面Ｌに対するキャンバー角度を変更する。例えば、車両の懸架装置に空気ばねを用いる場合、キャンバー角度変更手段１２Ｂにおいて、第１空気ばね１２ＢＡ1と懸架装置の空気ばねとを連通させる。そして、車両の旋回中に旋回外側の懸架装置に設けられる空気ばねが圧縮されると、その圧力が第１空気ばね１２ＢＡ1に導かれるので、荷重伝達部材１３を移動させることができる。これによって、車両の懸架装置と連動させて、旋回外側の車輪の路面に対するキャンバー角度を変更することができる。次に、懸架装置と連動させるための構造について説明する。
【００３９】
図５は、この実施例に係る車輪支持装置と車両の懸架装置とを連動させる構造を示す説明図である。この車両１００が備える車輪支持装置１０Ｌ、１０Ｒは、車輪３Ｌ、３Ｒと車両１００ａとの間に緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒを介在させて、車輪３Ｌ、３Ｒから車両１００ａへ伝わる衝撃を緩和する。緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒは、空気ばねを備えており、車輪支持装置１０Ｌ、１０Ｒは、緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒが備える空気ばねの圧力変化により動作する。
【００４０】
車両１００ａが備える緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒを備えており、車両１００ａの懸架装置を構成するアッパーアーム２０Ｌ、２０Ｒは、それぞれ緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒに取り付けられる。懸架装置４０Ｌ、４０Ｒは、対向配置される一対の第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒと、第２空気ばね４４Ｌ、４４Ｒとを備える。そして、第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒには第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒが接触し、第２空気ばね４５Ｌ、４５Ｒには第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒが接触する。第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒと第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒとは、連結棒４３Ｌ、４３Ｒで連結されている。連結棒４３Ｌ、４３Ｒは、車両１００ａの懸架装置を構成するアッパーアーム２０Ｌ、２０Ｒと連結されている。
【００４１】
第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒと第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒとが接触する部分の荷重支持面積Ａ１は、第２空気ばね４５Ｌ、４５Ｒと第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒとが接触する部分の荷重支持面積Ａ２よりも大きい（Ａ１＞Ａ２）。すなわち、第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒが第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒから圧力を受ける受圧面積は、第２空気ばね４５Ｌ、４５Ｒが第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒから圧力を受ける受圧面積よりも大きい。これによって、第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒが第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒを押す力Ｆ１は、第２空気ばね４５Ｌ、４５Ｒが第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒを押す力Ｆ２よりも大きくなるので、緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒによって、前記アッパーアーム２０Ｌ、２０Ｒから第１ピストン４２Ｌ、４２Ｒ、第２ピストン４４Ｌ、４４Ｒへ伝わる荷重を支持することができる。
【００４２】
キャンバー角度変更手段１２Ｌ、１２Ｒが備える第１アクチュエータ１２ａＬ、１２ａＲ、及び第２アクチュエータ１２ｂＬ、１２ｂＲは、いずれも空気ばねである。そして、第１アクチュエータ１２ａＬ、１２ａＲ内の圧力、及び第２アクチュエータ１２ｂＬ、１２ｂＲ内の圧力が変化することにより、荷重伝達部材１３Ｌ、１３Ｒが支持軸９ｓを中心に揺動する。その結果、路面に対する車輪３Ｌ、３Ｒのキャンバー角度が変化する。
【００４３】
この緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒでは、荷重支持面積の異なる空気ばね同士を、緩衝装置間連通通路で接続する。この例においては、図５に示すように、緩衝装置４０Ｌの第１空気ばね４１Ｌと緩衝装置４０Ｒの第２空気ばね４５Ｒとが緩衝装置間連通通路４８Ａで接続される。また、緩衝装置４０Ｒの第１空気ばね４１Ｒと緩衝装置４０Ｌの第２空気ばね４５Ｌとが緩衝装置間連通通路４８Ｂで接続される。これによって、車両１００ａのロールを低減させる。
【００４４】
また、第１空気ばね４１Ｌ、４１Ｒと、第１アクチュエータ１２ａＬ、１２ａＲとは、第１連通通路４６Ｌ、４６Ｒで接続されている。また、第２空気ばね４５Ｌ、４５Ｒと、第２アクチュエータ１２ｂＬ、１２ｂＲとは、第２連通通路４７Ｌ、４７Ｒで接続されている。このような構成で車両１００ａが図５中の矢印方向に旋回すると、旋回外側のアッパーアーム２０Ｌは鉛直方向上方に移動し、旋回内側のアッパーアーム２０Ｒは鉛直方向下方に移動する。ここで、連結棒４３Ｌは旋回外側のアッパーアーム２０Ｌに、連結棒４３Ｒは旋回内側のアッパーアーム２０Ｒに連結されている。
【００４５】
したがって、旋回外側の緩衝装置４０Ｌの第１、第２ピストン４２Ｌ、４４Ｌは、図５中の矢印Ｕ方向に移動し、旋回内側の緩衝装置４０Ｒの第１、第２ピストン４２Ｒ、４４Ｒは、図５中の矢印Ｄ方向に移動する。これによって、緩衝装置４０Ｌの第１空気ばね４１Ｌ及び緩衝装置４０Ｒの第２空気ばね４５Ｒ内における空気の圧力は、緩衝装置４０Ｒの第１空気ばね４１Ｒ及び緩衝装置４０Ｌの第２空気ばね４５Ｌ内における空気の圧力よりも大きくなる。
【００４６】
その結果、キャンバー角度変更手段１２Ｌ、１２Ｒが備える第１アクチュエータ１２ａＬ、１２ａＲ内の圧力は、第２アクチュエータ１２ｂＬ、１２ｂＲ内の圧力よりも大きくなる。その結果、荷重伝達部材１３Ｌは、支持軸９ｓを中心として図５中の矢印ＣＡL方向に、荷重伝達部材１３Ｒは、支持軸９ｓを中心として中心として図５中の矢印ＣＡR方向に揺動する。これによって、旋回外側の車輪３Ｌのキャンバー角度は負に、旋回外側の車輪３Ｒのキャンバー角度は正に変化する。その結果、旋回外側及び内側の車輪３Ｌ、３Ｒの接地形状及び接地面積を車両１００ａの直進時と同様に維持できるので、旋回時における安定した車両１００ａの走行を実現できる。また、車両１００ａのロールによる緩衝装置４０Ｌ、４０Ｒの動作を利用し、前記動作に連動させて車輪３Ｌ、３Ｒのキャンバー角度を変更することができる。その結果、キャンバー角度変更手段１２Ｌ、１２Ｒの駆動源や、キャンバー角度の制御装置が不要になる。
【００４７】
（変形例）
図６−１は、この実施例の変形例に係る車輪支持装置を示す説明図である。図６−２は、図６−１のキャンバー角度変更手段の構成を示す説明図である。この車輪支持装置１０Ａは、ストラット形式の懸架装置に取り付けてある。この車輪支持装置１０Ａは、車軸支持体支持部材であるフレーム１１Ａと、車軸支持体７と、キャンバー角度変更手段１２Ａとを含んでいる。フレーム１１Ａは、一端がストラットシェル３２に固定され、他の一端には支持軸１１Ａｓが設けられている。また、車軸支持体７の路面側に設けられる軸受部９Ａｓによって、フレーム１１Ａの支持軸１１Ａｓが支持される。このような構成によって、これによって、フレーム１１Ａは、支持軸１１Ａｓを中心にして車軸支持体７を揺動可能に支持する。この変形例においては、支持軸１１Ａｓと軸受部９Ａｓとが、揺動支持部を構成する。
【００４８】
フレーム１１Ａの支持軸１１Ａｓに対向する側には、キャンバー角度変更手段１２Ｃが取り付けられている。この変形例に係るキャンバー角度変更手段１２Ｃは油圧アクチュエータである。図５−２に示すように、キャンバー角度変更手段１２Ｃは、シリンダ１２ＣＣ内がピストン１２ＣＰによって二個の油室１２Ｃ1、１２Ｃ2に仕切られている。それぞれの油室１２Ｃ1、１２Ｃ2内は非圧縮性の流体である油で満たされており、それぞれの油室１２Ｃ1、１２Ｃ2内の油量を変化させることにより、ピストン１２ＣＰを移動させる。
【００４９】
ピストン１２ＣＰの移動は、連結棒１２ＣＬによって、車軸支持体７に設けられる荷重伝達部材１３Ａに伝達されて、支持軸１１Ａｓを中心として車軸支持体７を揺動させる。これによって、車輪３の路面に対するキャンバー角度を変更できる。油圧アクチュエータの作動流体は非圧縮性の流体（油）なので、油室１２Ｃ1、１２Ｃ2に対する油の出入りを停止すると、その位置でピストン１２ＣＰを固定できる。これによって、上記キャンバー角度変更手段１２Ａ、１２Ｂでは必要としていた液体クランプを用いなくとも、荷重伝達部材１３Ａを所定の位置で保持することができる。すなわち、この変形例に係るキャンバー角度変更手段１２Ｃで用いる油圧アクチュエータは、車軸支持体７を揺動させる機能と、車軸支持体７を所定位置で保持する機能とを備える。これによって、キャンバー角度変更手段１２Ｃの寸法を小さくできる。
【００５０】
以上、この実施例及びその変形例に係る車輪支持装置は、車軸支持体の路面側と路面の反対側とで車軸支持体が車軸支持体支持部材に支持される。これによって、車輪支持装置をコンパクトに構成できるので、ホイール内に車輪支持装置を配置することができる。したがって、この車両支持装置を懸架装置に取り付けた場合においては、車両の幅方向に対する寸法変化を抑えることができる。また、この車輪支持装置は、車両が備える懸架装置のアーム類に、車軸支持体支持部材をそのまま取り付けることができる。その結果、車両が備える懸架装置の構造や車両の構造にほとんど変更を加えることなく車両に取り付けて、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係る車輪支持装置は、車両の懸架装置に有用であり、特に、車両旋回時における車輪の接地踏面の変化を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この実施例に係る車輪支持装置を示す側面図である。
【図２】この実施例に係る車輪支持装置を備える車両を示す説明図である。
【図３−１】この実施例に係る車輪支持装置を示す正面図である。
【図３−２】この実施例に係る車輪支持装置を示す正面図である。
【図３−３】フレームの軸受部を示す拡大図である。
【図４−１】この実施例に係るキャンバー角度変更手段の例を示す説明図である。
【図４−２】この実施例に係るキャンバー角度変更手段の例を示す説明図である。
【図５】この実施例に係る車輪支持装置と車両の懸架装置とを連動させる構造を示す説明図である。
【図６−１】この実施例の変形例に係る車輪支持装置を示す説明図である。
【図６−２】図５−１のキャンバー角度変更手段の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ タイヤ
２ ホイール
３、３Ｌ、３Ｒ 車輪
６ 車軸
７、７Ｌ、７Ｒ 車軸支持体
９ｓ 支持軸
９Ａｓ 軸受部
１０、１０Ｌ、１０Ｒ、１０Ａ 車両支持装置
１１、１１Ａ フレーム
１１Ａｓ 支持軸
１１Ｈ 開口部
１２ａ 第１アクチュエータ
１２ｂ 第２アクチュエータ
１２、１２Ｌ、１２Ｒ，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ キャンバー角度変更手段
１３、１３Ｌ、１３Ｒ、１３Ａ 荷重伝達部材
１４ 軸受部
１５ キャンバー角度変更手段取付部
１６ ゴムベアリング
１００、１００ａ 車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車輪を回転可能に支持する車軸支持体と、
前記車軸支持体の路面側又は前記車軸支持体の路面側とは反対側のいずれか一方で、前記車軸支持体を揺動可能に支持する車軸支持体支持部材と、
前記車軸支持体が支持される箇所を中心に前記車軸支持体を揺動させて、前記車輪の路面に対するキャンバー角度を変更するキャンバー角度変更手段と、
を含んで構成されることを特徴とする車輪支持装置。
【請求項２】
前記車軸支持体支持部材は、前記車軸支持体の路面側で前記車軸支持体を揺動可能に支持することを特徴とする請求項１に記載の車輪支持装置。
【請求項３】
前記キャンバー角変更手段は、前記車両が旋回しているときに、前記車両の旋回外側にある車輪の路面に対するキャンバー角度が負になるように動作することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輪支持装置。
【請求項４】
前記車軸支持体支持部材は、ゴムベアリングを介して前記車軸支持体を支持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪支持装置。
【請求項５】
前記車輪と前記車両との間に介在する緩衝装置に空気ばねを用い、前記空気ばねの圧力変化により前記キャンバー角度変更手段が動作することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車輪支持装置。
【請求項１】
車両の車輪を回転可能に支持する車軸支持体と、
前記車軸支持体の路面側又は前記車軸支持体の路面側とは反対側のいずれか一方で、前記車軸支持体を揺動可能に支持する車軸支持体支持部材と、
前記車軸支持体が支持される箇所を中心に前記車軸支持体を揺動させて、前記車輪の路面に対するキャンバー角度を変更するキャンバー角度変更手段と、
を含んで構成されることを特徴とする車輪支持装置。
【請求項２】
前記車軸支持体支持部材は、前記車軸支持体の路面側で前記車軸支持体を揺動可能に支持することを特徴とする請求項１に記載の車輪支持装置。
【請求項３】
前記キャンバー角変更手段は、前記車両が旋回しているときに、前記車両の旋回外側にある車輪の路面に対するキャンバー角度が負になるように動作することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輪支持装置。
【請求項４】
前記車軸支持体支持部材は、ゴムベアリングを介して前記車軸支持体を支持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪支持装置。
【請求項５】
前記車輪と前記車両との間に介在する緩衝装置に空気ばねを用い、前記空気ばねの圧力変化により前記キャンバー角度変更手段が動作することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車輪支持装置。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【公開番号】特開２００６−２８１９８０（Ｐ２００６−２８１９８０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０４７７２（Ｐ２００５−１０４７７２）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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