(57)【要約】【課題】車輪に十分な復元力を持たせて、直進走行性を向上させる。【解決手段】キャスター角が設定された車輪を支持するサスペンション装置である。前記キャスター角を、垂直に対して進行方向前方に傾斜させて設定した。前記キャスター角は、通常前輪に設定する。後輪にキャスターが設定されている場合には、前輪及び後輪に設定する。前記キャスター角は、四輪車だけでなく、三輪車又は二輪車に設定することができる。前記二輪車としては、オートバイ及び自転車がある。【選択図】      図１
2011063037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャスター角が設定された操舵輪を支持するサスペンション装置において、
前記キャスター角が、垂直に対して進行方向前方に傾斜させた角に設定されたことを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
請求項１に記載のサスペンション装置において、
前記キャスター角が、前輪又は前輪及び後輪に設定されたことを特徴とするサスペンション装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のサスペンション装置において、
前記キャスター角が、四輪車、三輪車又は二輪車に設定されたことを特徴とするサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャスター角が設定された車輪を支持するサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
四輪車や二輪車においては、車輪を支持するサスペンション装置が装着されている。このサスペンション装置では、キングピン角やキャンバー角やキャスター角等が設定されて、車輪を最適な状態で支持するようになっている。
【０００３】
このような従来のサスペンション装置としては、例えば特許文献１に記載のサスペンション装置がある。このサスペンション装置は、図２に示すように主に、車体側に揺動可能に支持されたロアアーム１、ボールジョイント２によってロアアーム１に支持されたナックルアーム３、車体を弾性的に支持するサスペンションスプリング４、サスペンションスプリング４の振動を減衰させるショックアブソーバ５、車体のロールを抑えるスタビライザー６等を備えている。
【０００４】
ナックルアーム３は、車輪Ｗを回転可能に支持する部材であって、キングピン軸Ｋが設定されている。このキングピン軸Ｋを傾けて、キングピン角、キャスター角等が設定されている。
【０００５】
サスペンションスプリング４及びショックアブソーバ５はほぼ垂直に配設されている。そして、前記キャスター角θ１は、垂直に対して後方へ倒れるように傾斜して設定されている。このキャスター角は、直進走行性等を考慮して設定される角度である。
【０００６】
また、特許文献２のようなサスペンション装置もある。このサスペンション装置は、図３に示すように主に、アッパーリンク１１、ロアリンク１２、ナックルアーム１３、ショックアブソーバ１４、コイルスプリング１５等を備えて構成されている。
【０００７】
ナックルアーム１３は、アッパーリンク１１に連結部１６で連結され、ロアリンク１２に連結部１７で連結されている。コイルスプリング１５に組み込まれたショックアブソーバ１４は、その下端部がナックルアーム１３に連結されている。さらに、ナックルアーム１３は、連結部１６，１７でアッパーリンク１１及びロアリンク１２に回動可能に支持された状態で、図示しない操舵機構に連結されている。
【０００８】
そして、連結部１６，１７を通る軸がキングピン軸１８となっている。このキングピン軸１８は、アッパーリンク１１及びロアリンク１２の連結部１６，１７の位置の調整により、キングピン軸１８が傾斜されて、キャスター角が設定されている。このキャスター角は、特許文献１と同じように、垂直に対して後方へ倒れるように傾斜して設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８―３０２８１３号公報
【特許文献２】特開平０５−１３９１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、従来のサスペンション装置においては、特許文献１，２のように、キャスター角θ１を、垂直に対して後方へ倒れるように傾斜して設定されている。キャスター角θ１をこのように設定した場合、次のような問題がある。
【００１１】
車両の走行中に、右折、左折又はカーブより直進に戻る際に、タイヤを直進走行に速やかに修正するのが容易でない。
【００１２】
四輪車の場合は、キングピン角を設定して車輪に復元力を持たせている。しかし、キングピン角をあまり大きく設定すると、車輪とサスペンション装置とが干渉する等の問題があるため、キングピン角を大きくすることは難しく、十分な復元力を持たせることが難しい。特に、前輪駆動車の場合は、車輪にアクスルシャフトまで連結されるため、復元力に対する抵抗となるものが多く、十分な復元力を持たせるのは難しい。
【００１３】
また、二輪車の場合は、キングピン角を設定することができないため、キングピン角による復元力はゼロとなり、十分な復元力を持たせるのは難しい。
【００１４】
また、貨物車の場合は、後方に貨物が積まれると、前輪が浮きぎみになって、直進走行性が悪化する。
【００１５】
また、走行中に車輪が路面の突起物を乗り越えると、車輪の向きが変わって車輪及び車両がアンバランスになることがある。
【００１６】
また、悪路や雪路を走行する際は、直進走行性が悪く、ブレーキ現象を起こすこともある。また、急ブレーキの際にも、直進走行性が悪くなる。このため、現行構造では、悪路等の走行中に方向性を失うことがある。
【００１７】
また、けん引される場合は、ハンドルを操作しないと、従走するのは不可能であり、直進走行時にも不安定になる。
【００１８】
なお、本出願人は、社団法人発明協会に調査依頼をし、簡易型先行技術調査報告書を得た。この簡易型先行技術調査報告書では、次の観点で調査が行われた。即ち、自動車、オートバイ、自転車等の安定、直進走行性構造の改良において、車のサスペンション、自転車、オートバイのフロントフォークの傾きを逆にして、直進走行復元が早くなる点を、調査実施の観点とされた。
【００１９】
この検索による簡易型先行技術調査報告書において、関連すると考えられる先行技術として、10件の公開公報（１）特開昭５９−０１４５１１（懸架装置）、（２）特開昭６３−１５１５０８（自動車のサスペンション装置）、（３）特開平０３−３１０１９（自動車のサスペンション）、（４）特開平０５−２９４１２５（車両のサスペンション装置）、（５）特開平０６−４０２２８（車両用サスペンションの取付構造）、（６）特開平０６−２７０８７５（自動車用車輪懸架装置）、（７）特開平０７−８１３４４（前輪懸架装置）、（８）特開平１１−５９１５１（自動車のサスペンション）、（９）特開平１１−３３４３３７（車両用懸架装置）、（１０）特開２００４−２９１７０３（自動車のサスペンション装置）が提示された。
【００２０】
しかし、これらはいずれも、キャスター角θを、垂直に対して後方へ倒れるように傾斜して設定された通常のサスペンション装置であり、特許文献１，２と同様である。
【００２１】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、十分な復元力を持たせることができ、直進走行性が向上するサスペンション装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明は、キャスター角が設定された車輪を支持するサスペンション装置において、前記キャスター角が、垂直に対して進行方向前方に傾斜させた角に設定されたことを特徴とする。
【００２３】
前記キャスター角は前輪に設定される。４輪操舵車等のように、後輪にキングピン軸があってキャスター角を設定できる場合は、前輪及び後輪に設定される。三輪車や二輪車においても同様に、前記キャスター角が設定される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、垂直に対して進行方向前方に傾斜させて設定されたキャスター角によって、十分な復元力を持たせることができ、車輪を速やかに復元させることができる。これにより、直進走行性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態のサスペンション装置を示す概略側面図である。
【図２】第１従来のサスペンション装置を示す側面図である。
【図３】第２従来のサスペンション装置を示す側面図である。
【図４】牽引車で従来の車両をけん引する例を示す概略説明図である。
【図５】牽引車で本実施形態に係る車両をけん引する例を示す概略説明図である。
【図６】本実施形態のサスペンション装置をオートバイに組み込んだ例を示す側面図である。
【図７】本実施形態のサスペンション装置を自転車に組み込んだ例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係るサスペンション装置について、添付図面を参照しながら説明する。
【００２７】
［第１実施形態］
本実施形態のサスペンション装置は、キャスター角が設定された車輪を支持する装置である。このキャスター角は、四輪車においては、水平におかれた車体を真横から見たときに、キングピン軸と垂直線とのなす角度である。サスペンション装置は、四輪車及び二輪車に装着される。具体的には、乗用自動車、トラック、トレーラー、オートバイ、自転車等に、サスペンション装置が装着される。なお、自転車の場合は、簡単な構造のサスペンション装置になるが、前輪にキャスター角が設定されている。
【００２８】
ここでは、上述した従来のサスペンション装置と同様に、四輪車のサスペンション装置を基に説明する。本実施形態のサスペンション装置は、四輪車の操舵輪である前輪に組み込まれたサスペンション装置である。このサスペンション装置を図１に基づいて説明する。なお、図１の車輪は、前方として図中の左方向へ進んでいるものとする。
【００２９】
サスペンション装置２１は、前記特許文献１のサスペンション装置と同様に、車体側に揺動可能に支持されたロアアーム（図示せず）、ボールジョイント（図示せず）によってロアアームに支持されたナックルアーム２２、車体を弾性的に支持するサスペンションスプリング２３、サスペンションスプリング２３の振動を減衰させるショックアブソーバ２４、車体のロールを抑えるスタビライザー（図示せず）等を備えている。
【００３０】
ナックルアーム２２は、車輪Ｗを回転可能に支持する部材であって、キングピン軸Ｋが設定されている。
【００３１】
サスペンションスプリング２３及びショックアブソーバ２４はほぼ垂直に配設されている。なお、これらは垂直に配設されない場合もあるが、キャスター角の設定基準は、ショックアブソーバ２４の軸芯ではなく、垂直が基準である。
【００３２】
そして、前記キャスター角θは、垂直に対して前方（図１中の左側）へ倒れるように傾斜して設定されている。このキャスター角θの具体的な角度は、従来の車両に設定されている角度とほぼ同様の角度で、垂直に対して前方へ倒れるように傾斜して設定されている。また、サスペンション装置の用途等の諸条件に応じて設定される場合もある。自動車の前輪のサスペンション装置の場合は、キャスター角θを大きくすると、高速走行中に大きな反力が発生する。即ち、キャスター角θを大きくすると、低速走行中でもその復元力が強くなると共に、その復元力は自動車の走行速度が増すとそれに比例して増大する。即ち、低速走行中は、十分な力の復元力で、車輪Ｗを進行方向に平行な向きまで復元させる。そして、高速走行になると、車輪Ｗと路面との摩擦により、車輪Ｗが強い力で後方へ引かれることになる。これにより、垂直に対して前方へ倒れるように傾斜して設定されたキャスター角θにより、車輪Ｗを強い力で進行方向に平行な向きまで復元させる。
【００３３】
このように、低速走行中に比べて高速走行中は車輪Ｗの復元力が強くなるため、ステアリングを大きな角度で回そうとすると重くなる。ステアリングを小さく角度で回す場合は軽く回すことができる。この特性は、パワーステアリングと同様であり、高速走行中の走行安定性が向上する特性である。
【００３４】
キャスター角θを小さく設定すれば、前記パワーステアリングと同様の特性は小さくなる。このため、用途に応じてキャスター角θの大きさを適宜設定する。
【００３５】
なお、キャスター角θが大きくなれば、外力による回動性も向上するため、急激な車輪Ｗの回動を抑えるために、ナックルアーム２２やステアリング装置（図示せず）にダンパー機構を備えてもよい。このダンパー機構が急激な車輪Ｗの回動を抑えることで、走行時の安定性を迅速に回復させる。
【００３６】
以上のように構成されたサスペンション装置２１次のように作用する。
【００３７】
車両の走行中に、右折したり、左折したり、カーブを走行したりしている間は、車輪Ｗ（前輪）が、その角度をかえている。このとき、従来と逆方向のキャスター角θを設定することにより、進行方向に対する車輪Ｗの角度が大きくなれば、外力により押し戻す力が強くなる。この押し戻す力は復元力であり、この復元力が大きくなるため、ドライバーの握っているハンドルが重くなる。カーブ等から直進走行に次第に戻ると、車輪Ｗの角度が次第に小さくなる。これにより、ハンドルが次第に軽くなって、自然に直進走行に戻る。
【００３８】
このように、車輪Ｗの角度が大きい場合に復元力が強く、小さい場合に復元力が弱いため、車輪Ｗをカーブ走行等から直進走行に修正するのが、迅速にかつ容易にできるようになる。
【００３９】
前輪駆動車の場合は、車輪Ｗにアクスルシャフトまで連結されるが、従来と逆方向のキャスター角θの場合は、あまり大きな角度に設定しなくても、十分な復元力を持たせることができる。即ち、アクスルシャフトなどの、復元力に対する抵抗となるものが多くても、十分な復元力を持たせることができる。
【００４０】
この特性は、貨物車においても、効果的に作用する。貨物車において、後方に貨物が積まれると、前輪が浮きぎみになって、車輪Ｗの向きが不安定になってしまう。この場合も上記の場合と同様である。車輪Ｗの向きが大きく変わった場合、即ち、車輪Ｗの角度が大きい場合には復元力が強く、車輪Ｗの向きが小さく変わった場合、即ち、車輪Ｗの角度が小さい場合に復元力が弱くなる。このため、車輪Ｗの向きが不安定になって、車輪Ｗが大きく向きを変えた場合には強い力で押し戻し、車輪Ｗが小さく向きを変えた場合には弱い力で押し戻す。
【００４１】
これにより、貨物車の後方に貨物が積まれて前輪が浮きぎみになっても、適切に復元力で車輪Ｗを走行方向に押し戻すため、貨物車の走行が不安定になるのを防止することができ、直進走行性が向上する。
【００４２】
また、車両の走行中に、車輪Ｗが路面の突起物を乗り越えると、車輪Ｗは、急激にその向きが変わってしまうことがあるが、この場合も上述の通りである。即ち、車輪Ｗが大きく向きを変えた場合には強い力で押し戻し、車輪Ｗが小さく向きを変えた場合には弱い力で押し戻す。これにより、車輪Ｗが速やかにかつ安全に復元して、車輪及び車両がアンバランスになるのを防止する。
【００４３】
また、悪路や雪路を走行する際は、従来と逆方向のキャスター角θに設定された車輪Ｗが、路面とスリップしながらでも、比較的安定してグリップし、クリップ力の急激な変化を防止する。これにより、直進走行性が向上し、ブレーキ現象を起こいづらくなる。また、急ブレーキの際にも、クリップ力の急激な変化を抑えるため、直進走行性が向上する。この結果、現行構造に比べて、悪路等の走行中に方向性を安定させることができる。
【００４４】
以上のように、垂直に対して進行方向前方に傾斜させて設定されたキャスター角によって、十分な復元力を持たせることができ、車輪を速やかに復元させることができる。これにより、直進走行性が向上する。
【００４５】
また、牽引車によってけん引される場合も、走行安定性が向上する。図４は、従来の車両３０を、牽引車３２でけん引する例である。図５は、図１のサスペンション装置２１を組み込んだ車両３１を、牽引車３２でけん引する例である。車両３０，３１の前部と牽引車３２の後部とが、ワイヤ３３で連結されて、けん引される。
【００４６】
この図４，５は、牽引車３２が図中の左方向へ向きを変えて、車両３０，３１を左方向へけん引している状態を示している。この場合、車両３０，３１は、ワイヤ３３で左前方に引かれることになる。
【００４７】
この場合、図４の従来の車両３０では、車輪Ｗが車両３０の引かれる方向へ追従することはほとんどなく、車両３０の走行が不安定になっていた。
【００４８】
これに対して、図５の本実施形態に係る車両３１では、車輪Ｗが車両３１の引かれる方向へ追従する。具体的には、ハンドルが大きくきられて、車両３１の進行方向に対する車輪Ｗの角度が大きくなれば、サスペンション装置２１によって、外力により押し戻す力、即ち復元力が強くなり、進行方向に対する車輪Ｗの角度が小さくなれば、復元力が小さくなる。
【００４９】
この結果、ワイヤ３３で引かれる方向に車輪Ｗが速やかに向きを変えて、車両３１が牽引車３２に確実に従走し、直進走行時も安定する。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、二輪車に、本発明のサスペンション装置を備えた例を説明する。
【００５１】
図６はオートバイの例である。図７は自転車の例である。これらオートバイ３５及び自転車３６には共に、フロントフォーク３７、３８に、前記第１実施形態と同様のキャスター角が設定されている。他の部分の構造は、従来のオートバイ及び自転車と同様である。
【００５２】
オートバイ３５及び自転車３６には、キングピン角を設定することができないため、キングピン角による復元力はゼロとなり、十分な復元力を持たせるのは、通常難しい。
【００５３】
しかし、前記各実施形態のように、従来と逆方向のキャスター角を設定すると、前述した四輪車の場合と同様に、車輪３９，４０の角度に応じた復元力が発生する。即ち、車輪３９，４０の角度が大きい場合に復元力が強く、小さい場合に復元力が弱くなる。このため、四輪車と同様に、車輪３９，４０をカーブ走行等から直進走行に修正するのが、迅速にかつ容易にできるようになる。
【００５４】
なお、オートバイの場合は、カーブ走行時のハンドルを大きく切って、車輪３９の角度が大きくなることは通常ないが、直進走行中の路面の突起等を乗り上げた場合には、車輪３９を速やかに復元させることができるため、走行安定性が向上する。また、自転車３６においても、突起等を乗り上げた場合には、オートバイと同様に、車輪４０を速やかに復元させることができるため、走行安定性が向上する。
【００５５】
［変形例］
前記各実施形態では、四輪車及び二輪車について説明したが、これに限らず、三輪車、六輪のトレーラー等においても本願発明を適用することができる。即ち、キャスター角が設定されたサスペンション装置が装着された車両であれば、本願発明を適用することができる。
【００５６】
これによっても、前記同様の作用、効果を奏することができる。
【００５７】
また、キャスター角が設定された車輪を支持する本発明のサスペンション装置は、通常前輪に装着されるが、前記キャスター角が設定された車輪であれば、本願発明を適用することができるため、前輪のみならず、前輪及び後輪に設定するようにしてもよい。
【００５８】
また、四輪駆動車や四輪操舵車の場合も、キャスター角が設定されたサスペンション装置が装着されたものであれば、本願発明を適用することができる。これによっても、前記同様の作用、効果を奏することができる。
【００５９】
前記実施形態では、コイルスプリングを用いたサスペンション装置を例に説明したが、板ばねやトーションバースプリングを用いたサスペンション装置においても、キャスター角が設定されているものであれば、本願発明を適用することができる。これによっても、前記同様の作用、効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、キャスター角が設定された車輪を支持するサスペンション装置を装着した車両すべてに適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
２１：サスペンション装置、２２：ナックルアーム、２３：サスペンションスプリング、２４：ショックアブソーバ、３１：車両、３２：牽引車、３３：ワイヤ、３５：オートバイ、３６：自転車、３７，３８：フロントフォーク、３９，４０：車輪、θ：キャスター角、Ｗ：車輪。
【図１】
2011063037.tif 000003
【図２】
2011063037.tif 000004
【図３】
2011063037.tif 000005
【図４】
2011063037.tif 000006
【図５】
2011063037.tif 000007
【図６】
2011063037.tif 000008
【図７】
2011063037.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月11日(2010.8.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャスター角が設定された操舵輪を支持する自動車、自動三輪車、自動二輪車又は自転車用のサスペンション装置において、
前記キャスター角が、垂直に対して進行方向前方に傾斜させた角に設定されたことを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
請求項１に記載のサスペンション装置において、
前記キャスター角が、前輪又は前輪及び後輪に設定されたことを特徴とするサスペンション装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明は、キャスター角が設定された操舵輪を支持する自動車、自動三輪車、自動二輪車又は自転車用のサスペンション装置において、前記キャスター角が、垂直に対して進行方向前方に傾斜させた角に設定されたことを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月19日(2010.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャスター角が設定された前輪の操舵輪を支持する自動車、自動三輪車、自動二輪車又は自転車用のサスペンション装置において、
前記キャスター角が、垂直に対して進行方向前方に傾斜させた角に設定されたことを特徴とするサスペンション装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明は、キャスター角が設定された前輪の操舵輪を支持する自動車、自動三輪車、自動二輪車又は自転車用のサスペンション装置において、前記キャスター角が、垂直に対して進行方向前方に傾斜させた角に設定されたことを特徴とする。