(57)【要約】【課題】空気入りタイヤを用いた転舵輪の対荷重性能を犠牲にすることなく、最大転舵角および取りまわし性能を向上する。【解決手段】車輪１は設置路面８に対し直立しておらず車幅方向内側へ傾斜している。アクスル部材１１は下端１１ａにおいて車幅方向内側に屈曲しており、車輪１をネガティブキャンバに保持しながら回転自在に支持する。車輪１の回転軸線２と転舵軸線３との交差点４は、回転軸線２と直交する軸直角二等分面５に関して車幅方向外側に位置する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の転舵輪を支持する構造において、
車両前後方向に見て前記転舵輪の回転軸線と転舵軸線との交点が該転舵輪の軸直角二等分面に関し車幅方向外側に存在するよう、前記転舵輪の回転軸線および転舵軸線の相関関係を定めたことを特徴とする車両の転舵輪支持構造。
【請求項２】
請求項１に記載の転舵輪支持構造において、前記転舵輪を回転自在に支持するアクスル部材を、該転舵輪の車幅方向外側に配置したことを特徴とする車輪の転舵機構。
【請求項３】
請求項１または２に記載の転舵輪支持構造において、前記転舵輪にネガティブキャンバ角を設定したことを特徴とする車両の転舵輪支持構造。
【請求項４】
請求項３に記載の転舵輪支持構造において、前記ネガティブキャンバ角を３０度以上にしたことを特徴とする車両の転舵輪支持構造。
【請求項５】
請求項３または４に記載の転舵輪支持構造において、前記転舵輪に前記ネガティブキャンバ角の１／１０のトーアウト角を設定したことを特徴とする車両の転舵輪支持構造。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の転舵輪支持構造において、前記転舵輪のバウンドおよびリバウンド時における対車体キャンバ角変化量が前記設定したキャンバ角の１／１０以下となるようにするサスペンション装置により前記転舵輪を車体に懸架したことを特徴とする車両の転舵輪支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の耐荷重性能と最大転舵角の確保との両立を可能とする転舵輪の支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤを履いた車輪を具える車両の耐荷重性能を高めるには、タイヤ径を大きくしてタイヤ内の空気量を増加させるのが普通である。
また、タイヤ径を大きくしないで車両の耐荷重性能を高めるためには、例えば特許文献１に記載のごとくダブルタイヤを用いたり、或いはアクスルを複軸にする対策もある。
なお特許文献１では、車輪に関して車幅方向内側に位置するアクスル部材を上下方向転舵軸の周りに転舵させる構造をも提案している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２８０１２公報（図５）
【発明が解決しようとする課題】
しかし、車両の耐荷重性能を高めるため上記の通りタイヤ径を大きくしてタイヤ内の空気量を増加させようとすると、大径タイヤを装着した車輪が転舵する際にサスペンションメンバ、例えばロアアームやテンションロッドと干渉しやすくなり、ロアアームを湾曲させるなどの対策を用いてある程度の改善を見込んでもなお転舵角が制限されることとなり、車両の取りまわし性能の大幅な向上を達成できない。
大径タイヤを用いた場合には更に加えて、車両の床面が高くなり、車両の積載スペースが制約を受けるという問題も避けられない。
大径タイヤを用いる代わりに上記のごとく例えばダブルタイヤを用いて車両の耐荷重性能を高める場合には、上記の問題は解決するものの、車輪を支持するアクスル部材の構造が複雑になる、といった問題を生ずる。
【０００４】
上記の問題を解決し、車輪の転舵角を大幅に増加するためには、例えば図１２（ａ），（ｂ）に示すような転舵輪支持構造が考えられる。
この構造は台車などに用いられるキャスターと同様の構造であり、車輪Ａはコの字形状の支持部材Ｂの脚部先端に回転自在に支持し、コ字状支持部材Ｂの基端はベアリングＣを介して車体側メンバＤに回転自在に取り付ける。
この構造によれば、転舵角を自由に大きくとることができるが、コ字状支持部材Ｂをサスペンション装置を介して車体側メンバＤに取り付ける場合には車両の床面が設置路面に対して相当に高くなり、車載スペースの確保が問題となる。
【０００５】
この問題を解決するためには、例えば図１３に示すように車輪転舵軸線Ｏａが車輪回転軸線Ｏｂからオフセットするよう車輪支持部材Ｂを構成した転舵輪支持構造が考えられるが、
この場合、車輪接地点と車輪転舵軸線Ｏａとの間における水平方向オフセット距離Ｌが大きくなるため、ベアリングＣに大きなモーメント荷重が作用することになり、耐久性に悪影響を及ぼすといった新たな問題が生じる。
【０００６】
本発明は、従来通りの径のタイヤを用いて車両の耐荷重性能を確保しても、最大転舵角が犠牲になったり、車両の床面が高くならないようにして、上記諸々の問題をことごとく解消し得るようにした車両の転舵輪支持構造を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明による車両の転舵輪支持構造は、請求項１に記載のごとく、
車両前後方向に見て転舵輪の回転軸線と転舵軸線との交点が該転舵輪の軸直角二等分面に関し車幅方向外側に存在するよう、上記転舵輪の回転軸線および転舵軸線の相関関係を定めたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
かかる本発明の構成によれば、上記交点の特異な配置に起因して従来の車輪支持構造と比べ車輪の転舵時における該転舵輪と他のサスペンションメンバや車体側メンバとの干渉を少なくすることができ、これにより転舵輪の最大転舵角を大きくとることが可能になる。
また同様の理由から、転舵輪の回転軸線が設置路面と交差するため転舵輪を設置路面に対して傾斜して取り付けることになり、大径タイヤの装着およびこれによる耐荷重性能の向上が可能になる。
この結果、他の車両性能を犠牲とせずに狭小個所における旋回性能を向上させ得るとともに、車両の床面を設置路面から低くできることによって車載スペースの改善を図ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になる転舵輪支持構造を、車両の前後方向に見て模式的に示したもので、１は転舵輪である。
本実施の形態においては転舵輪１を、タイヤ接地路面８との接地点６から遠い上部が車幅方向内側に接近するよう傾斜させて、つまりネガティブキャンバを持たせて取り付ける。
かくて転舵輪１の回転軸線２は、車両の前後方向に延在する中央縦断面７に近づくにつれて路面８に接近するよう傾斜する。
そして転舵輪１は、路面８に垂直な転舵軸線３の周りに転舵可能に取り付けるが、該転舵軸線３の車幅方向位置は、車両前後方向に見たとき転舵輪１の回転軸線２と転舵軸線３との交点４が転舵輪１の軸直角二等分面５に関し車幅方向外側に位置するよう決定する。
なおこの時、回転軸線２と転舵軸線３との関係は必ずしも、同一平面上にある（図１の紙面内にある）必要はなく、それぞれが車両前後方向にずれたほぼ平行な平面上にあってもよい。
【００１０】
図２（ａ）は、図１に示す転舵輪支持構造の具体的な実体構成を例示し、転舵輪１をアクスル部材１１に回転自在に支持する。
ここでアクスル部材１１は、転舵輪１を車幅方向外側において回転自在に支持するよう、転舵輪１よりも車幅方向外側に配置する。
転舵輪１を回転自在に支持したアクスル部材１１の下端部１１ａと反対の上端部１１ｂを鉛直方向に延在させ、アクスル部材１１の下端部１１ａを、転舵輪１に前記のネガティブキャンバが設定されるよう車幅方向内側に屈曲させる。
ここでネガティブキャンバは、転舵輪１が設置路面８に対して約４５度の角度を持ったネガティブキャンバとする。
アクスル部材１１の鉛直方向に延在する上端部１１ｂは、ベアリング１５を介して車体側メンバ１８に旋回可能に取り付け、これにより前記の転舵軸線３を設定し、その周りに転舵輪１が転舵可能され得るようにする。
【００１１】
本実施の形態によれば、車両前後方向に見たとき転舵輪１の回転軸線２と転舵軸線３との交点４が転舵輪１の軸直角二等分面５に関し車幅方向外側に位置することから、
大型タイヤであってもサスペンションメンバと干渉することなく、最大転舵角を大きくとることができる。
また、転舵輪１を直立させて取り付けた場合を示す図２（ｂ）と、図２（ａ）との比較から明らかなように本実施の形態によれば、同じタイヤ直径φに対して車両の床面を低くすることができ、車載スペースをより多く確保することができる。
【００１２】
さらに、転舵輪１を回転自在に支持するアクスル部材１１を、転舵輪１の車幅方向外側に配置したから、車輪接地点６のほぼ直上に転舵軸提供ベアリング１５を配置することができ、アクスル部材１１と車体側メンバ１８との取り付け点に図１３につき前述したような間隔Ｌによるモーメントが作用せず、転舵軸を構成するベアリング１５やボールジョイントに掛かる負担を小さく押さえることができ、耐久性が向上する。
【００１３】
なお、転舵輪１にネガティブキャンバ角を与えることにより車両床面が低くなる効果を得るに際しては、キャンバ角が３０度程度までは、キャンバ角がゼロの場合と比較して１０％程度の減少に過ぎないため、該効果を顕著に得るためには、キャンバ角を３０度以上にすることが必要である。
【００１４】
図３は本発明のさらなる他の実施の形態を示し、左右一対の転舵輪１を車両上方から見た平面図である。
図４は、同実施の形態における左右一対の転舵輪１のネガティブキャンバ状態を車両前方から見た正面図である。
図４に示すように転舵輪１に、前記したと同様の大きなネガティブキャンバ角αを与えた場合、転舵輪１を底面とし回転軸線２を中心とする円錐が形成されることから、直進時においても車両中心に向かうキャンバスラストによる横力が生じ、車両に不合理な内力が発生するという問題がある。
そこで本実施の形態においては、図３に示すように転舵輪１にトーアウト方向のトー角βを設定して、転舵輪１が直進時においてもスリップアングル分の外向き横力を発生するようになし、これにより上記したうキャンバスラストによる内向き横力を減殺して上記の問題を解消するようになす。
このとき、キャンバ角αとトー角βによる横力係数の比が約１：１０となることを考慮し、トーアウト角はキャンバ角の約１／１０の値とすることが必要である。
【００１５】
本実施の形態によれば、転舵輪１が有するネガティブキャンバ角αの１／１０のトーアウト角βを転舵輪１に与えることにより、キャンバスラストによる横力と車輪のスリップアングルによる横力とを相殺させて、車両に働く内力をなくすことができる。
【００１６】
上記した転舵輪支持構造の実用例について説明する。
図５は本実用例を車両上方からみた平面図、図６は本実用例を車両前方からみた正面図、図７は本実用例を車幅方向外側から見た側面図である。
アクスル部材１１は下端１１ａを車幅方向内側に屈曲させ、この下端１１ａに車輪駆動用のインホイールモータ４０を介し転舵輪１を、前記のネガティブキャンバが設定される回転自在に支持する。
一方、アクスル部材１１の鉛直方向に延在する上端１１ｂはベアリング１５を介してブラケット２５に旋回可能に支持し、ブラケット２５はリニアガイド２７およびガイドレール２６を介して車体２８と連結する。
アクスル部材１１の上端１１ｂには更に、ベアリング１５を貫通して突出する最上端にウォームホイール２１を固設し、このウォームホイール２１と、これに噛合するウォーム２３と、このウォーム２３を駆動するようブラケット２５に固設した転舵モータ２４とで車輪１の転舵機構を構成する。
なおウォーム２３は、転舵モータ２４の出力軸２２に固設する。
【００１７】
上記のように転舵輪１を転舵可能に支持したブラケット２５は、車体２８に固設したガイドレール２６およびこれらに沿って滑動するようブラケット２５に設けられたリニアガイド２７を介して車体２８に上下方向スライド可能に取り付ける。
車両の中央縦断面７内にあって車体下方に固定のピボット３７を設置し、このピボット３７を基端として車体上下方向揺動可能にショックアブソーバ３４の一端を連結する。
ショックアブソーバ３４の遊端３３は、車体２８に枢支したＶ字型のベルクランク３２の一端と車体上下方向揺動可能に連節し、該ベルクランク３２の他端は弾性ブッシュ３１を介してブラケット２５の後方内側の一端と上下方向揺動可能に連節する。
以上のように設置したショックアブソーバ３４は、ブラケット２５およびこれに取り付けた転舵輪１を車体２８に対し上下方向緩衝下に、また同方向振動減衰下に懸架する。
【００１８】
転舵輪１の転舵を妨げない位置に前後方向に延在するように設置した左右サイドメンバ３９，３９間における空間３８（図５参照）にはバッテリーなどを搭載する。
【００１９】
車両の一般的なサスペンション装置においては、旋回性能の向上を目的として、車輪のバウンド時の対車体キャンバ角変化がネガティブ側になるよう設計されている。
しかしながら本発明においてはもともとのネガティブキャンバ角が大きいこと、また前記のようにトーアウト角とネガティブキャンバ角との関係を利用して直進時の横力を相殺する必要があることを考慮し、サスペンション装置のストロークに伴う対車体キャンバ角変化はゼロに近いことが望ましい。
【００２０】
前記のようにキャンバ角とトー角による横力係数の比が約１：１０となることを考慮すれば、サスペンション装置のストロークに伴う実際に許容できる対車体キャンバ角変化量はもともとのキャンバ角の約１／１０の値とすることが望ましく、これにより直進時のおいては路面の凹凸によるサスペンションストロークに影響されずに前記横力を相殺することが可能である。
【００２１】
上記した本実施の形態によれば、
車輪１のバウンドおよびリバウンド時の対車体キャンバ角変化量をほぼゼロにすることから、
サスペンション装置の全ストローク領域において、車体に不合理な横方向の内力が発生することを防止するとともに、転舵モータ２４によって転舵角を決定するための制御手段を簡潔にすることができる。
【００２２】
図８は、本発明による転舵輪支持構造の他の実体構成を、車両斜め前方から見て示す斜視図であり、図９は、同実体構成を車幅方向外側から見た側面図であり、図１０は、同実体構成を上方からみた平面図である。
アクスル部材１１は下端１１ａで車幅方向内側に屈曲しており、インホイールモータ４０を介して車輪１を水平な接地路面８に対して傾斜するように支持する。該インホイールモータ４０は車輪１の駆動を行う。一方、上端１１ｂでは鉛直方向に延在して転舵軸線３を構成し、円筒形のベアリング１５内を貫通して上端で車幅方向内側へ突出したナックルアーム６１を構成するとともに、転舵可能に支持する。
【００２３】
車体２８には車両前後方向に延在するＨ字形状のサスペンションリンク部材４４および棒状のサスペンションリンク部材４５を介してベアリング１５を上下方向揺動可能に懸架する。
まず上記サスペンションリンク部材４４を説明するに、車体２８にはリンク部材４４を連結するための上下方向に延在するブラケット４１を設置し、該ブラケトに関し車幅方向内側にはブラケット４９を設置する。リンク部材４４を構成するほぼ平行な２本のアーム部５１、５３の基端は弾性ブッシュ４２、５０を介してブラケット４１の上端部およびブラケット４９に上下方向揺動可能に連結する。アーム部５１、５３の遊端はピボット４６、５２を介してベアリング１５の上端部に上下方向揺動可能に連結する。次にリンク部材４５を説明するに、アーム部５１と同様に、基端は弾性ブッシュ４３を介してブラケット４１の下端部に上下方向揺動可能に連結し、遊端はピボット４７を介してベアリング１５の下端部に上下方向揺動可能に連結することにより、リンク部材４５はアーム部５１の下方にほぼ平行に延在する。
【００２４】
リンク部材４４下方には車体２８上に開口部６５を設け、開口部６５下端にはピボット６６を設ける。リンク部材４４を構成するアーム部５１および５３を連結し車幅方向水平に延在する部材４８と、車体下部に設けられたピボット６６との間には、上下方向に延在するショックアブソーバ６８を設置することでベアリング１５を懸架する。
【００２５】
車幅方向に延在するラックアンドピニオン式ステアリングギア装置６４の端部はタイロッド６３の一端と連節し、タイロッド６３は車幅方向に前進後退する。タイロッド６３の他の一端はナックルアーム６１の端部と連接し、該ナックルアーム６１はタイロッド６３の変位を転舵軸線３に関する回転変位に変換伝達してアクスル部材１１および車輪１を転舵する。
ナックルアーム６１はバウンドリバウンドするアーム部５３との干渉を避けるために車両前方へ湾曲している。
【００２６】
上記した本実体構成たる車輪支持構造によれば、従来のステアリングシステムを流用した場合であっても、本発明の効果を発揮することができ、最大転舵角を大きくとることと大径タイヤの装着および耐荷重性能を大きくとることを両立させ、他の車両性能を犠牲とせずに狭小個所における旋回性能を向上し、車両の床面を設置路面から低くできることから車載スペースを改善する。
【００２７】
図１１は、上記の実体構成を車両前輪へ採用した形態につき、車両横から見た側面図である。なお本実施の形態においてはインホイールモータ４０を設置せずアクスル部材１１は車輪１を回転自在に支持する。また、車両後方下部には燃料タンク７３を、後輪７１付近には原動機７２を配置し、後輪を駆動輪とする。
【００２８】
本実施の形態によれば、前記の実体構成と比べて、インホイールモータ４０の厚み分だけさらにアクスル部材１１およびベアリング１５を接地路面８に近づけることが可能なため、フロントウィンド７４の下端を従来のものと比べて大幅に下げることができ、車両取りまわし性能とは密接な関係のある運転者からの視界を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になる転舵輪支持構造を車両前後方向に見て模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の実施例である車輪とアクスル部材の位置関係を示し、
（ａ）は、その正面図、
（ｂ）は、  車輪１が水平面８に対して直立した場合を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態になる１対の車輪におけるキャンバ角とトー角との関係を表した平面図である。
【図４】本発明の実施の形態になる１対の車輪のキャンバ角を表した正面図である。
【図５】本発明の実用例の平面図である。
【図６】本発明図５に示した実用例の正面図である。
【図７】図５の実用例を車両横方向からみた側面図である。
【図８】本発明の他の実体構成を車両斜め前方からみた斜視図である。
【図９】図８の実体構成を車両横方向からみた側面図である。
【図１０】図８の実体構成の平面図である。
【図１１】本発明をサスペンション装置に応用した第３実施例を車両横方向からみた側面図である。
【図１２】（ａ）従来の車輪支持構造を車両横方向からみた側面図、
（ｂ）車両前方からみた正面図である。
【図１３】車輪の転舵軸を転舵輪からオフセットして設置した従来の車輪の支持構造を車両横方向からみた側面図である。
【符号の説明】
１  車輪（転舵輪）
２  回転軸線
３  転舵軸線
５  軸直角二等分面
６  接地点
７  車両中心線
８  接地路面（水平線）
１１  アクスル部材
１５  ベアリング
１８  車体側メンバ（車両床面）
２１  ウォームホイール
２３  ウォーム
２４  転舵モータ
２５  ブラケット
２６  ガイドレール
２７  リニアガイド
２８  車体
３２  ベルクランク
３４  ショックアブソーバ
３８  サイドメンバ
４０  インホイールモータ
４４、４５  サスペンションリンク部材
６１  ナックルアーム
６３  タイロッド
６４  ラックアンドピニオン式ステアリング装置
６５  開口部
６８  ショックアブソーバ
７１  後輪
７２  原動機
７３  燃料タンク
７４  フロントウィンド
【図１】
2004210089.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004210089.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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