特許 6903311 サスペンション装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6903311

(24)【登録日】2021年6月25日

(45)【発行日】2021年7月14日

(54)【発明の名称】サスペンション装置

(51)【国際特許分類】

   B62K 5/10 20130101AFI20210701BHJP

   B60G 21/05 20060101ALI20210701BHJP

   B60G 1/02 20060101ALI20210701BHJP

   B60G 17/005 20060101ALI20210701BHJP

【ＦＩ】

   B62K5/10

   B60G21/05

   B60G1/02

   B60G17/005

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-60709(P2017-60709)

(22)【出願日】2017年3月27日

(65)【公開番号】特開2018-161995(P2018-161995A)

(43)【公開日】2018年10月18日

【審査請求日】2020年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100091904

【弁理士】

【氏名又は名称】成瀬 重雄

(72)【発明者】

【氏名】後藤 健太郎

【審査官】 渡邊 義之

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第４６３４１３７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第８０１６３０２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第８０７０１７２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１５−３７９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１６５２０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−５７１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６３１４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｋ １／００− １１／１４

Ｂ６２Ｋ １７／００

Ｂ６０Ｇ １／００− ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

左右の車輪を少なくとも有する車両に用いられるサスペンション装置であって、
フレームと、センターピボットと、ロアアームと、左右一対のアッパーアームと、左右一対のナックルアームと、回転角制御部とを備えており、
前記フレームは、前記センターピボットを中心として前記ロアアームに対して相対的に回転可能とされており、
前記ロアアームは、板バネ部を含み、かつ左右一体の構成となっており、
前記ロアアームの中間部は、前記センターピボットに固定されており、
前記ロアアームの両端は、前記左右のナックルアームに、回転可能なように取り付けられており、
前記左右のアッパーアームの一端は、前記フレームに、回転可能なようにそれぞれ取り付けられており、
前記左右のアッパーアームの他端は、前記ナックルアームに、回転可能なようにそれぞれ取り付けられており、
前記左右のナックルアームは、前記左右の車輪を支持しており、
前記回転角制御部は、前記車両の運転中に、前記フレームに対する前記センターピボットの相対的な回転角度を操作することにより、前記車輪のリーン角及びリーン時期を常時又は継続的に制御する構成となっている
サスペンション装置。

【請求項2】

前記回転角制御部は、操作量に応じた前記相対的な回転角度の変化を手動で制御するためのハンドル、ペダル、又はレバーである
請求項１に記載のサスペンション装置。

【請求項3】

左右の車輪を少なくとも有する車両に用いられるサスペンション装置であって、
フレームと、センターピボットと、ロアアームと、左右一対のアッパーアームと、左右一対のナックルアームと、回転角制御部とを備えており、
前記フレームは、前記センターピボットを中心として前記ロアアームに対して相対的に回転可能とされており、
前記ロアアームは、板バネ部を含み、かつ左右一体の構成となっており、
前記ロアアームの中間部は、前記センターピボットに固定されており、
前記ロアアームの両端は、前記左右のナックルアームに、回転可能なように取り付けられており、
前記左右のアッパーアームの一端は、前記フレームに、回転可能なようにそれぞれ取り付けられており、
前記左右のアッパーアームの他端は、前記ナックルアームに、回転可能なようにそれぞれ取り付けられており、
前記左右のナックルアームは、前記左右の車輪を支持しており、
前記回転角制御部は、前記相対的な回転角度を電子的に制御するための制御アクチュエータであるサスペンション装置。

【請求項4】

左右の車輪を少なくとも有する車両に用いられるサスペンション装置であって、
フレームと、センターピボットと、ロアアームと、左右一対のアッパーアームと、左右一対のナックルアームと、ダンパとを備えており、
前記フレームは、前記センターピボットを中心として前記ロアアームに対して相対的に回転可能とされており、
前記ロアアームは、板バネ部を含み、かつ左右一体の構成となっており、
前記ロアアームの中間部は、前記センターピボットに固定されており、
前記ロアアームの両端は、前記左右のナックルアームに、回転可能なように取り付けられており、
前記左右のアッパーアームの一端は、前記フレームに、回転可能なようにそれぞれ取り付けられており、
前記左右のアッパーアームの他端は、前記ナックルアームに、回転可能なようにそれぞれ取り付けられており、
前記左右のナックルアームは、前記左右の車輪を支持しており、
前記ダンパは、前記ロアアームに取り付けられて、前記ロアアームの弾性変形に対する緩衝作用を行う構成となっているサスペンション装置。

【請求項5】

前記左右のナックルアームに取り付けられる前記左右の車輪の向きを、前記フレームに対して操作するための操舵機構をさらに備える
請求項１〜４のいずれか１項に記載のサスペンション装置。

【請求項6】

前記フレームに対する前記センターピボットの相対的な回転角度を固定するためのロック機構をさらに備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載のサスペンション装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１項に記載のサスペンション装置を備えた車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、左右の車輪を少なくとも有する車両に用いられるサスペンション装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、エネルギー効率及びスペース効率に鑑みて、細いタイヤ及び薄いホイールを用いた、車幅の小さい前２輪、後ろ１輪配置の３輪パーソナルモビリティの提案が相次いでいる。

【0003】

細いタイヤ及び薄いホイールは大きな横力には耐えられない。また、車幅が小さいと、必然的に前２輪のトレッドも小さくなるため、そのままでは横転限界が低くなってしまう。そこで、横転を防ぐために、路面に対して車体及びタイヤ面を傾ける（つまりリーンさせる）ためのなんらかの機構を設けることが一般的である。

【0004】

リーン機能を有する前二輪型車両の一例が下記特許文献１〜３に示されている。しかしながら、これらの機構においては、ショック吸収機能の一部を犠牲にしているか、あるいは、ショック吸収機能を持たせるためにサスペンション機構が複雑化するという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−２２９９３号公報

【特許文献2】特開２０１０−１６３１４５号公報

【特許文献3】特開平６−１７１５６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、前記した状況に基づいてなされたものである。本発明の主な目的は、比較的に簡素な構成でありながら、リーン機能とショック吸収機能とを有するサスペンション装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記した課題を解決する手段は、以下の項目のように記載できる。

【0008】

（項目１）
左右の車輪を少なくとも有する車両に用いられるサスペンション装置であって、
フレームと、センターピボットと、ロアアームと、左右一対のアッパーアームと、左右一対のナックルアームとを備えており、
前記フレームは、前記センターピボットを中心として前記ロアアームに対して相対的に回転可能とされており、
前記ロアアームは、板バネ部を含み、かつ左右一体の構成となっており、
前記ロアアームの中間部は、前記センターピボットに固定されており、
前記ロアアームの両端は、前記左右のナックルアームに、回転可能なように取り付けられており、
前記左右のアッパーアームの一端は、前記フレームに、回転可能なようにそれぞれ取り付けられており、
前記左右のアッパーアームの他端は、前記ナックルアームに、回転可能なようにそれぞれ取り付けられており、
前記左右のナックルアームは、前記左右の車輪を支持している
サスペンション装置。

【0009】

（項目２）
さらに、回転角制御部を備えており、
前記回転角制御部は、前記フレームに対する前記センターピボットの相対的な回転角度を制御する構成となっている
項目１に記載のサスペンション装置。

【0010】

（項目３）
前記回転角制御部は、前記相対的な回転角度を手動で制御するためのハンドル、ペダル、又はレバーである
項目２に記載のサスペンション装置。

【0011】

（項目４）
前記回転角制御部は、前記相対的な回転角度を電子的に制御するための制御アクチュエータである
項目２に記載のサスペンション装置。

【0012】

（項目５）
前記ロアアームに取り付けられて、前記ロアアームの弾性変形に対する緩衝作用を行うダンパをさらに備えている
項目１〜４のいずれか１項に記載のサスペンション装置。

【0013】

（項目６）
前記左右のナックルアームに取り付けられる前記左右の車輪の向きを、前記フレームに対して操作するための操舵機構をさらに備える
項目１〜５のいずれか１項に記載のサスペンション装置。

【0014】

（項目７）
前記フレームに対する前記センターピボットの相対的な回転角度を固定するためのロック機構をさらに備える
項目１〜６のいずれか１項に記載のサスペンション装置。

【0015】

（項目８）
項目１〜７のいずれか１項に記載のサスペンション装置を備えた車両。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、比較的に簡素な構成でありながら、リーン機能とショック吸収機能とを有するサスペンション装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態におけるサスペンション装置の概略的な構成を示すための説明図であって、前方から見た状態での斜視図である。

【図2】図１を背面方向から見た斜視図である。

【図3】図１の装置の動作を説明するための説明図である。

【図4】図１の装置のリーン動作を説明するための説明図である。

【図5】図１の装置のショック吸収動作を説明するための説明図である。

【図6】図１の装置のショック吸収動作を説明するための説明図である。

【図7】本発明の第２実施形態におけるサスペンション装置の概略的な構成を示すための要部拡大図であって、前方から見た状態での斜視図である。

【図8】本発明の第３実施形態におけるサスペンション装置の概略的な構成を示すための要部拡大図であって、前方から見た状態での斜視図である。

【図9】本発明の第４実施形態におけるサスペンション装置の概略的な構成を示すための要部拡大図であって、前方から見た状態での斜視図である。

【図10】本発明の第５実施形態におけるサスペンション装置の概略的な構成を示すための要部拡大図であって、前方から見た状態での斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（第１実施形態の構成）
以下、本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置を、図１及び図２を参照しながら説明する。このサスペンション装置は、フレーム１と、センターピボット２と、ロアアーム３と、左右一対のアッパーアーム４と、左右一対のナックルアーム５とを備えている。また、このサスペンション装置は、左右の車輪６を少なくとも有する車両、たとえば前二輪型車両に用いられるものである。以降の説明では、説明の便宜上、このサスペンション装置を前二輪型車両に用いるものとするが、これに制約されるものではない。

【0019】

（フレーム）
フレーム１は、センターピボット２を中心として、ロアアーム３に対して相対的に回転可能とされている。フレーム１は、乗員のための座席や後輪（図示せず）を支持するようになっているが、図ではフレーム１の一部のみ示している。

【0020】

（ロアアーム）
ロアアーム３は、板バネ部３１を含み、かつ左右一体の構成となっている。板バネ部３１は、この実施形態では、右板バネ部３１Ｒと左板バネ部３１Ｌとから構成されている。なお、この明細書の説明においては、左右一対の部材に対する符号については、進行方向（図１では左方向）を見たときに右側となる部材に添え字Ｒ、左側となる部材に添え字Ｌを付して区別し、特に区別の必要のないときは添え字なしの符号を用いる。

【0021】

ロアアーム３の中間部は、センターピボット２の下面に固定されている。これによりロアアーム３は、センターピボット２と一体で、フレーム１に対して相対回転できるようになっている。

【0022】

ロアアーム３の左右両端は、左右の回転軸３２を介して、左右のナックルアーム５に、回転可能なように取り付けられている。

【0023】

本実施形態のロアアーム３には、ロアアーム３の弾性変形に対する緩衝作用を行うダンパ３３が取り付けられている。ダンパ３３は、ロアアーム３の左右両端近傍を連結しており、これらの変位速度に応じた緩衝作用を行うようになっている。

【0024】

本実施形態のロアアーム３は、車輪６の車軸より高い位置に配置されており、ロアアーム３の下方に空間を形成できるようになっている。

【0025】

（アッパーアーム）
左右のアッパーアーム４の一端は、フレーム１に、フレーム側回転軸４１を介して回転可能なようにそれぞれ取り付けられている。また、左右のアッパーアーム４の他端は、ナックルアーム５に、ナックル側回転軸４２を介して、回転可能なようにそれぞれ取り付けられている。

【0026】

（ナックルアーム）
左右のナックルアーム５は、左右の車輪６を支持している。より具体的には、左右のナックルアーム５の先端には、操舵機構７を構成するキングピン７１が取り付けられており（図２参照）、このキングピン７１を介して、車輪６の車軸が支持されている。キングピン７１は、ハンドル等の適宜の操作機構（図示せず）を接続するための接続部７２を有しており、これにより、操作機構を用いて回転操作されるようになっている。この構成により、本実施形態の操舵機構７は、左右の車輪６の向きを、フレーム１に対して操作できるようになっている。

【0027】

（本実施形態の動作）
つぎに、図３〜図６をさらに参照して、前記したサスペンション装置の基本的な動作を説明する。なお、これらの図面においては、説明の便宜のため、部材を模式化して簡略に記載している。例えば、各部の接続部分の丸形状は、回転自在なリンク接続を示している。乗員の荷重と車両の自重のみがフレーム１に作用し、車輪６が直立な状態を、基本姿勢として図３に示す。また、これらの図３〜図６では、動作の理解を容易とするため、ナックルアームの記載は省略し、車輪６がロアアーム３とアッパーアーム４とに連結された状態を模式的に示している。

【0028】

（リーン動作）
まず、リーン動作について説明する。そのためには、フレーム１とロアアーム３との間の、センターピボット２を中心とする相対的な回転角度を操作する。回転角度を操作する手法としては、人力やアクチュエータによるものが考えられるが、特に制約されず、たとえば、コーナリングによる遠心力や操作者自身の重心移動による方法でもよい。

【0029】

このように回転角度が変化すると、本実施形態では、図４に示されるように、左右一体であるロアアーム３に対して、フレーム１及びアッパーアーム４がそれぞれ変位するので、左右の車輪６を同じ方向に傾ける（つまりリーンさせる）ことができる。

【0030】

（ショック吸収動作）
つぎに、ショック吸収動作について説明する。フレーム１に重量が作用した場合、あるいは、車輪６に突き上げ力が作用した場合は、図５に示すように、ロアアーム３の板バネ部３１の弾性によって、フレーム１が車輪６に対して相対的に沈み込むことができる。このような力が解除されたときには、ロアアーム３の板バネ部３１の弾性力によって、図３に示す初期位置に復帰することができる。ここで、本実施形態では、ダンパ３３の作用により、板バネ部３１の弾性力に対する緩衝作用を行うことができる。

【0031】

また、図５の場合とは逆方向の力がフレーム１又は車輪６に作用したときは、図６に示すように、ロアアーム３の板バネ部３１の弾性によって、フレーム１が車輪６に対して相対的に浮き上がることができる。そして、このような力が解除されたときには、ロアアーム３の板バネ部３１の弾性力によって、図３に示す初期位置に復帰することができる。ここでも、ダンパ３３の作用により、板バネ部３１の弾性力に対する緩衝作用を行うことができる。

【0032】

このように、本実施形態におけるリーン動作とショック吸収動作とでは、作用する部品が異なり、それぞれ独立した動作となっている。したがって、本実施形態では、簡素な機構でありながら、リーン動作とショック吸収動作とを複合して行うことができるという利点がある。なお、ダンパ３３は上下ストローク動作のみに対して緩衝作用を発揮し、ロール動作に対する緩衝作用は発揮しないが、人力あるいはアクチュエータによるリーン動作すなわちロール制御を行うことができるため、緩衝作用がないことによる不都合は生じない。

【0033】

また、本実施形態の装置によれば、ロアアーム３の下方に比較的に広い空間を形成できるので、操舵時における車輪６と他の部品との干渉を生じにくい。また、車両としての最低地上高を十分確保することができる。さらには、ロアアーム３の下方の空間を利用して荷物の運搬や他の部品の搭載もできるという利点がある。

【0034】

（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態に係るサスペンション装置を、図７を参照して説明する。この第２実施形態の説明においては、前記した第１実施形態の構成要素と基本的に共通する要素については、同一符号を用いることにより、説明の煩雑を避ける。

【0035】

第２実施形態のサスペンション装置は、回転角制御部８を有している。この第２実施形態の回転角制御部８は、相対的な回転角度を電子的に制御するための制御モータ８１により構成されている。この制御モータ８１は、マイクロコンピュータなどの適宜の制御機構（図示せず）により制御されて、フレーム１に対するセンターピボット２の相対的な回転角度や回転タイミングを制御できるようになっている。また、この実施形態では、ダンパ３３が省略されている。

【0036】

この第２実施形態の装置によれば、制御モータ８１により、フレーム１に対するセンターピボット２の相対的な回転角度を制御することによって、車輪６のリーン角やリーン時期を適切に制御できるという利点がある。

【0037】

本実施形態における他の構成及び利点は、前記した第１実施形態と基本的に同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。

【0038】

（第３実施形態）
つぎに、本発明の第３実施形態に係るサスペンション装置を、図８を参照して説明する。この第３実施形態の説明においては、前記した第１及び第２実施形態の構成要素と基本的に共通する要素については、同一符号を用いることにより、説明の煩雑を避ける。

【0039】

第３実施形態のサスペンション装置における回転角制御部８は、制御モータ８１により駆動されるウオームギヤ８２と、センターピボット２に取り付けられたウオームホイール８３とをさらに備えている。ウオームギヤ８２とウオームホイール８３とを介して、制御モータ８１により、フレーム１に対するセンターピボット２の相対的な回転角度や回転タイミングを制御できるようになっている。

【0040】

本実施形態における他の構成及び利点は、前記した第２実施形態と基本的に同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。

【0041】

（第４実施形態）
つぎに、本発明の第４実施形態に係るサスペンション装置を、図９を参照して説明する。この第４実施形態の説明においては、前記した第１及び第２実施形態の構成要素と基本的に共通する要素については、同一符号を用いることにより、説明の煩雑を避ける。

【0042】

第４実施形態のサスペンション装置は、フレーム１に対するセンターピボット２の相対的な回転角度を手動で制御するための回転角制御部８を有している。より具体的には、この第４実施形態の回転角制御部８は、左右のペダル８４と、リンクアーム８５と、回動体８６とを有している。左右のペダル８４は、ペダル軸８７により正逆方向に所定角度だけ回転可能とされており、それぞれが所定角度範囲で回転することにより、リンクアーム８５を介して回動体８６を所定角度だけ回転させることができるようになっている。

【0043】

この第４実施形態の装置によれば、フレーム１に対するセンターピボット２の相対的な回転角度、すなわち、車輪６のリーン角度やリーン時期を、乗員の意志に沿って制御することができるという利点がある。

【0044】

本実施形態における他の構成及び利点は、前記した第１及び第２実施形態と基本的に同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。

【0045】

（第５実施形態）
つぎに、本発明の第５実施形態に係るサスペンション装置を、図１０を参照して説明する。この第５実施形態の説明においては、前記した第１実施形態の構成要素と基本的に共通する要素については、同一符号を用いることにより、説明の煩雑を避ける。

【0046】

第５実施形態のサスペンション装置は、フレーム１に対するセンターピボット２の相対的な回転角度を固定するためのロック機構９を備えている。より具体的には、このロック機構９は、センターピボット２に固定されたディスクロータ９１と、フレーム１側に固定されたキャリパ９２とから構成されており、キャリパ９２がディスクロータ９１を挟み込むことで、フレーム１とセンターピボット２との相対的な回転角度を所望のタイミングで固定できるようになっている。

【0047】

この第５実施形態の装置によれば、フレーム１に対するセンターピボット２の相対的な回転角度を固定することによって、例えばコーナリング中の遠心力による車体の起き上がりや停車時における車両の傾きを防止することができるという利点がある。

【0048】

本実施形態における他の構成及び利点は、前記した第１実施形態と基本的に同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。

【0049】

なお、本発明の内容は、前記各実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲に記載された範囲内において、具体的な構成に対して種々の変更を加えうるものである。

【0050】

例えば、前記した各実施形態では、車両として、前二輪型車両を例示したが、これに限らず、後二輪型車両でもよい。また、いわゆる平行二輪型車両（車輪として平行二輪のみを持つ車両）であってもよい。要するに、左右の２輪を有する車両であれば、本発明は適用可能である。また、車両の駆動力としては、自転車のように人力によるもの、原動機付車両のように原動機によるもの、重力によるもの、モータによるものなど、各種のものが可能であり、特に制約されない。

【0051】

また、前記した各実施形態においては、センターピボット２として、実在する軸を用いたが、これに限らず、リンク機構などにより構成される仮想的な軸をセンターピボットとすることもできる。この場合、ロアアームがセンターピボットと一体で移動（回転及び並進）する状態であれば、ロアアームはセンターピボットに固定されていると言える。

【0052】

さらに、前記した各実施形態では、ロアアーム３を、車輪６の車軸より高い位置に配置したが、これに限るものではなく、ロアアーム３を車輪６の車軸と同じかそれより低い位置に配置することもできる。

【0053】

また、前記実施形態では、ロアアーム３の一部に板バネ部３１を配置したが、これに限らず、例えば、ロアアーム３全体が板バネであってもよい。

【0054】

さらに、前記した各実施形態において、車輪６として回転体を用いたが、これに限らず、例えばソリやスノーモービルにおける滑走板あるいは履帯であってもよい。

【0055】

また、前記した各実施形態の構成を、必要に応じて複合して備える構成も当然に可能である。例えば、一つの車両において、回転角制御部８とロック機構９とを備えることができる。

【符号の説明】

【0056】

１ フレーム
２ センターピボット
３ ロアアーム
３１ 板バネ部
３２ 回転軸
３３ ダンパ
４ アッパーアーム
４１ フレーム側回転軸
４２ ナックル側回転軸
５ ナックルアーム
６ 車輪
７ 操舵機構
７１ キングピン
８ 回転角制御部
８１ 制御モータ
８２ ウオームギヤ
８３ ウオームホイール
８４ ペダル
８５ リンクアーム
８６ 回動体
８７ ペダル軸
９ ロック機構
９１ ディスクロータ
９２ キャリパ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】