JP7143011B2 - 車両用インホイール３アームサスペンション - Google Patents

Description

発明の技術分野
本発明は、一般に車両用サスペンションシステムに関し、より特定的に、車両用インホイールサスペンションシステムに関する。

発明の背景
サスペンションシステムは、車両システムを道路の衝撃および衝突から隔離しつつ道路上で良好なグリップ力を維持するために、ホイールの上方に車両シャーシを懸架するように構成されたシステムである。これらは、妥協が必要な矛盾する要求のことがある。通常使用されるサスペンションシステムは、後方または前方であろうと、スプリング、ショックアブソーバおよび車両シャーシとホイールとの間のリンク機構を備え、これらはすべてホイールの外側にある。

インホイールサスペンションシステムは、いくつかの利点および克服されなければならない課題を有する。そのようなサスペンションシステムは、車両の重量の低減、および、各ホイールのフレキシブルな個別の減衰が可能である。車両のシャーシに対する複雑な接続、または電動機に接続した高価な電気サスペンションシステムの使用を必要とする、インホイールサスペンションシステムのいくつかの例がある。そのようなシステムは、あらゆる車両に対して実現可能ではない。

ワッツリンク（Ｗａｔｔ’ｓ ｌｉｎｋａｇｅ、平行リンクとしても知られる）は、中央アームの中心運動点が実質的に直線状に運動するように構成されている「Ｚ」形状構成の、３つのアームから形成される公知の機械的リンク機構である。そのような機構は、車両サスペンションシステムで使用可能であり、車両の車軸を、横向きの動きを防止しつつ垂直に運動させる。ワッツリンクは、車両サスペンションシステムで使用されると、ホイールに対して外側に取付けられる。

ワッツリンク全体がホイールの内側リム内に位置するようにワッツリンクをインホイールサスペンションシステム内に取付ける試みは、今までなされてこなかった。

発明の概要
本発明のいくつかの態様は、インホイールサスペンションシステムに向けられ、インホイールサスペンションシステムはアセンブリを備え、アセンブリは、その接続点（たとえば中間点）においてホイールのシャフトポイント（たとえば、ホイールのハブシャフト、ホイールのベアリング、ホイールの車軸など）に枢動可能に接続可能なメインアームと、第１の端においてメインアームの第１の端に枢動可能に接続された少なくとも１つの第１の結合ユニットと、第１の端においてメインアームの第２の端に枢動可能に接続された少なくとも１つの第２の結合ユニットとを含んでもよく、メインアームに接続されていない第１の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端および第２の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端は、実質的な「Ｚ」形状を形成するように、それらの間で定められた距離で基準フレームに各々枢動可能に接続可能でもよい。

いくつかの実施形態では、アセンブリはさらに、定められた場所においてメインアームに枢動可能に接続された第１の端と、基準フレームに枢動可能に接続された第２の端とを有する少なくとも１つの第３の結合ユニットを含む。

いくつかの実施形態では、第３の結合ユニットの第１の端と第２の端とのうちの少なくとも１つが、球状の接合部を介して枢動可能に接続されてもよい。

いくつかの実施形態では、メインアームの第１の端において枢動可能に接続された第１の結合ユニットの第１の端と、メインアームの第２の端において枢動可能に接続された第２の結合ユニットの第１の端とが、球状の接合部を介して枢動可能に接続される。

いくつかの実施形態では、第１の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端および第２の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端が、それぞれのユニットを第１の軸および第２の軸の周りでそれぞれ軸方向に枢動させるように接続される。

いくつかの実施形態では、第１の軸および第２の軸は互いに平行でなくてもよい。
いくつかの実施形態では、各結合ユニットは、１つ以上の結合要素と２つ以上の枢動接続部とを含む。

いくつかの実施形態では、１つ以上の結合要素は、アーム、ロッド、レバーおよびシャフトからなる群から選択されてもよい。

いくつかの実施形態では、２つ以上の枢動接続部は、ベアリング、ヒンジおよび球状の接合部からなる群から選択される。

いくつかの実施形態では、アセンブリは、実質的な直線に沿って第１のおよび第２の結合ユニットの第２の端に対する接続点の運動を規制するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、アセンブリの全幅は、ホイールの内側リムの深さより大きい。

いくつかの実施形態では、アセンブリの全幅は、最大でホイールの内側リムの深さでもよい。

いくつかの実施形態では、サスペンションシステムはさらに衝撃吸収ユニットを備える。いくつかの実施形態では、衝撃吸収ユニットは、メインアームと第１のおよび第２の結合ユニットとのうちの少なくとも１つの位置の変化に応じて衝撃吸収ユニットが長さを変更できるように構成された２つの接続点間で、アセンブリに接続可能である。いくつかの実施形態では、回転衝撃吸収ユニットが、メインアームと第１のおよび第２の結合ユニットとのうちの少なくとも１つの枢動接続部のうちの１つに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、衝撃吸収ユニットは、メインアームの第１の端と第２の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端とのうちの１つの間に接続されてもよい。

いくつかの実施形態では、衝撃吸収ユニットは、スプリング、モノチューブショックアブソーバ、ツインチューブショックアブソーバ、コイルオーバー（Ｃｏｉｌｏｖｅｒ）ショックアブソーバ、回転ダンパー、空気ショックアブソーバ、磁気ショックアブソーバ、環境発電ショックアブソーバおよびハイドロニューマチックショックアブソーバからなる群から選択されてもよい。

いくつかの実施形態では、基準フレームは、車両のシャーシ、車両のシャーシに接続可能な要素、コンベアに接続された要素、飛行機の着陸装置に接続された要素などのうちの１つでもよい。

いくつかの実施形態では、メインアームの接続点に対する第１の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端または第２の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端の最大許容運動は、ホイールの内側リムの半径より小さくてもよい。

いくつかの実施形態では、内側リムと、内側リム内に取付けられる上述のインホイールサスペンションシステムとを備えるホイールを提示してもよい。

いくつかの実施形態では、上述のインホイールサスペンションシステムを車両に取付ける方法が開示され、方法は、少なくとも１つのインホイールサスペンションアセンブリと衝撃吸収ニットとを設けることを備える。いくつかの実施形態では、衝撃吸収ユニットは、メインアームと第１のおよび第２の結合ユニットとのうちの少なくとも１つの位置の変化に応じて衝撃吸収ユニットが長さを変更できるように構成された２つの接続点間で、アセンブリに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、衝撃吸収ユニットは、メインアームと第１のおよび第２の結合ユニットとの枢動接続のうちの１つに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、方法はさらに、インホイールサスペンションシステムをホイールの内側リム内に配設することと、メインアームの接続点（たとえば中間点）をホイールのシャフトポイント（たとえば、ハブシャフト、ベアリング、ホイールのシャフトなどの軸上の点）に枢動可能に接続することと、実質的な「Ｚ」形状を形成するように、少なくとも１つの第１の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端と、第２の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端とを、それらの間で定められた距離で基準フレームに枢動可能に接続することとを備えてもよい。

いくつかの実施形態では、基準フレームは、車両のシャーシと、車両のシャーシに接続可能な要素とのうちの１つでもよい。

いくつかの実施形態では、衝撃吸収ユニットは、スプリング、モノチューブショックアブソーバ、ツインチューブショックアブソーバ、コイルオーバーショックアブソーバ、回転ダンパー、空気ショックアブソーバ、磁気ショックアブソーバ、環境発電ショックアブソーバおよびハイドロニューマチックショックアブソーバからなる群から選択されてもよい。

いくつかの実施形態では、第１のおよび第２の結合ユニットの第２の端に対する接続点は、１つの実質的な直線に沿って移動するように制限されてもよい。

いくつかの実施形態では、メインアームの接続点に対する少なくとも第１の結合ユニットの少なくとも第２の端、または少なくとも１つの第２の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端の最大許容運動は、ホイールの内側リムの半径より小さくてもよい。

発明とみなされる主題は、明細書の終わりの部分で特に指摘され、明確に請求される。しかしながら、発明は、その目的、特徴、および利点と共に、構成および動作の方法について、添付の図面と共に読まれると、以下の詳細な説明を参照することによってもっともよく理解されるであろう。

本発明のいくつかの実施形態に係る、道路を走行するホイールに取付けられたインホイールサスペンションシステムの模式図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、道路のさまざまなポイズンにおいてホイールに取付けられたインホイールサスペンションシステムの模式図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、インホイールサスペンションアセンブリを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、インホイールサスペンションアセンブリを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、インホイールサスペンションアセンブリを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、インホイールサスペンションアセンブリを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係るインホイールサスペンションシステムを含むホイールを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係るインホイールサスペンションシステムを含むホイールを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係るインホイールサスペンションアセンブリを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、ホイールの内側リム内に取付けられ、かつ、基準フレームに接続されたインホイールサスペンションシステムを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、ホイールおよび基準フレームのある位置におけるインホイールサスペンションシステムのアームの位置を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、ホイールおよび基準フレームのある位置におけるインホイールサスペンションシステムのアームの位置を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、ホイールおよび基準フレームのある位置におけるインホイールサスペンションシステムのアームの位置を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、コンベア内のインホイールサスペンションシステムのアセンブリを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、飛行機の着陸装置におけるインホイールサスペンションシステムのアセンブリを示す図である。 図７Ａの飛行機の着陸装置との比較のために、通常使用される飛行機の着陸装置を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、車両または機械式機構にインホイールサスペンションシステムを取付ける方法のフローチャートある。

当然のことながら、図面を簡潔かつ明瞭にするために、図面に示される要素は必ずしも一定の尺度で描かれていない。たとえば、要素の一部の寸法は、明瞭にするために他の要素に対して誇張されている場合がある。さらに、適切と考えられる場合、参照番号は対応するまたは類似の要素を示すために図面間で繰り返されない場合がある。

発明の詳細な説明
以下の説明では、発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細について説明する。しかしながら、当業者であれば、これらの具体的な詳細がなくても本発明を実施可能であることを理解するであろう。他の例では、公知の方法、手順、および構成要素が、本発明を不明瞭にしないように詳細に説明される。

発明の態様は、すべてがホイールの内側リム内で取付けられたワッツリンク構成の３つのアームを備え得る、インホイールサスペンションシステムに関連し得る。そのようなサスペンションシステムは、コンパクトかつ軽量でもよく、さらに、１つのホイールの下の道路の***または窪みが他のホイールの他のサスペンションシステムのうちのいずれか１つに全く影響を与えることがないように、各ホイールを個別に減衰させてもよい。本発明のいくつかの実施形態に係るインホイールサスペンションシステムはさらに、道路の***または窪みからの衝撃を減衰し吸収するための衝撃吸収ユニットを備え得る。

発明の一般的な概念を分かりやすく図示するために、本発明のいくつかの実施形態に係る、ホイール、たとえば、道路を走行するホイール内に取付けられているインホイールサスペンションシステムの模式図である図１を参照する。インホイールサスペンションシステム１００が、ホイール１０内で少なくとも部分的に収容されるように取付けられてもよく、破線で示すように車両（たとえばシャーシ）の基準フレーム８に接続されてもよい。インホイールサスペンションシステム１００は、サスペンションアセンブリ１０５および衝撃吸収ユニット１４０を備え得る。サスペンションアセンブリ１０５は、ホイール１０内に取付けられ基準フレーム（たとえば車両シャーシ）に接続されると、（図示するように）実質的な「Ｚ」形状を有し得る。実質的な「Ｚ」形状は、直線の「Ｚ」形状および「Ｚ」形状の鏡像に関連してもよい。「Ｚ」形状は、１つの平面において定義されてもよく（すなわち、その２つの平行またはほぼ平行な部分の運動は同じ平面内である）、または、３次元構成を有してもよい（すなわち、その２つの平行またはほぼ平行な部分は、共通の平面外で動作してもよい）。そのため、２つのアームの他の端が実質的に反対方向を向くように、その端の各々においてさらに他のアーム（またはユニット）に接続したメインアームを含むいかなる形状も、発明の範囲内である。

アセンブリ１０５の「Ｚ」形状は、接続点１１５（たとえば、中間点）において、アセンブリ１０５をホイール１０のシャフトポイント１８に接続し、実質的に直線状に運動させて、ホイール１０が道路５０にあるときに図面のＺ軸方向の垂直の運動を可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、ホイール１０のシャフトポイント１８は、ハブシャフト、ベアリング、ホイール１０のシャフトなどのうちの少なくとも１つの軸でもよい。Ｚ方向は、ホイール１０が道路５０に接触する点５５および接続点１１５を通過する線によって定義される。方向ＸおよびＹは方向Ｚに対して直交であり、方向Ｘはホイール１０の回転方向である。いくつかの実施形態では、接続点１１５は中間点に位置してもよく、そのため、図１Ｂに示すような道路５０の***または窪みなどの状態に関わりなく道路５０から実質的に同じ距離で位置してもよく、アセンブリ１０５の「Ｚ」形状は、接続点１１５を、Ｚ軸方向または任意の他の方向に沿って、実質的に直線状にシステム１００の他のすべての要素に対して運動可能にする。それゆえ、いくつかの実施形態では、車両のシャーシがアセンブリ１０５に接続されている場合、シャーシ（および車両の他のシステム）は、図５Ａ～図５Ｂに詳細に図示および説明されるように、道路５０に対して運動可能でもよい。

ここで、本発明のいくつかの実施形態に係るインホイールサスペンションアセンブリの図である図２Ａ～図２Ｄを参照する。サスペンションアセンブリ１０５は、メインアーム１１０の接続点１１５、１１５’、または１１５’’においてホイール１０のシャフトポイント１８に枢動可能に接続可能なメインアーム１１０（技術において支柱としても知られる）を含んでもよく、これは、ホイール１０のハブシャフト１８、ホイール車軸１８、またはベアリング１８の軸上に位置してもよい（図３Ａ～図３Ｂに詳細に示す）。本明細書で使用されるように、「枢動可能に接続された（ｐｉｖｏｔａｌｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」という用語は、任意の枢動接続部、直線状のピボット（たとえばベアリング）または球状の接合部、のことを言う場合がある。サスペンションアセンブリ１０５はさらに、第１の端１２２でメインアーム１１０の第１の端に枢動可能に接続された少なくとも１つの第１の結合ユニット１２０と、第１の端１３２でメインアーム１１０の第２の端に枢動可能に接続された少なくとも１つの第２の結合ユニット１３０とを含み得る。

いくつかの実施形態では、接続点は、メインアーム１１０の中間点１１５に位置してもよい。接続点１１５は、第１の端１２２および第１の端１３４における接続部から等しい距離で位置してもよい。いくつかの実施形態では、他の場所は接続点、たとえば、第１の端１２２および第１の端１３４から異なる距離で位置する非対称の接続点１１５’および１１５’’について考慮されてもよい。たとえば、非対称の配置によって、サスペンションシステム１００および衝撃吸収ユニット（たとえば、図３Ａ～図４Ｂに示す衝撃吸収ユニット１４０）は、窪みに遭遇する場合よりも大きな力を受けつつ***に遭遇することが可能である（たとえば、ホイールがシャーシに対して上方向に走行するとき）。いくつかの実施形態では、非対称の配置は、第１の結合ユニット１２０および第２の結合ユニット１３０について異なる長さを含み得る。

当業者であれば当然理解するように、図２～図５において第１の端１２２および第１の端１３４における接続部から等しい距離で示される接続点１１５は、例として示されているにすぎない。いくつかの実施形態では、非対称な位置１１５’および１１５’’を、接続点１１５に対する任意の代替と考えてもよい。

いくつかの実施形態では、メインアーム１１０に接続されていない第１の結合ユニット１２０の少なくとも１つの第２の端１２４および第２の結合ユニット１３０の少なくとも１つの第２の端１３４は、実質的な「Ｚ」形状を形成するように、それらの間に定められた距離で基準フレーム８（図３Ｂに示す）に各々枢動可能に接続されてもよい。実質的な「Ｚ」形状によって、メインアーム１１０と少なくとも１つの第１の結合ユニット１２０と少なくとも１つの第２の結合ユニット１３０とはワッツリンク構成を形成し、この構成として機能し得る。

本明細書で用いられるように、ワッツリンク構成の原則が維持される限り、実質的な「Ｚ」形状は必ずしも１つの平面上になくてもよく、わずかに３次元の運動を有してもよい。したがって、いくつかの実施形態では、アセンブリ１０５は、実質的な直線に沿って、第１のおよび第２の結合ユニット１２０および１３０の第２の端１２４および１３４に対して接続点１１５の運動を規制するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、アセンブリ１０５はさらに、図２Ｃおよび図２Ｄに示す少なくとも１つの第３の結合ユニット１６０を備え得る。第３の結合ユニット１６０は、定められた場所でメインアーム１１０に枢動可能に接続された第１の端１６２、および基準フレーム（図３Ｂに示す）に枢動可能に接続された第２の端部１６４を有し得る。いくつかの実施形態では、第３の結合ユニット１６０の第１の端１６２と第２の端１６４とのうちの少なくとも１つは、図示するように、球状の接合部を介して枢動可能に接続されてもよい。

いくつかの実施形態では、各結合ユニット１２０、１３０または１６０は、１つ以上の結合要素と２つ以上の枢動接続部とを含み得る。本発明の実施形態に係る結合要素は、メインアーム１１０および基準フレーム８（図４Ｂに示す）に枢動可能に接続可能な任意の構造要素を含み得る。たとえば、結合要素は、図２Ａ～図２Ｄに示すような１つ以上のアーム、１つ以上のロッド、レバー、シャフトおよび／または輪郭を含み得る。たとえば、図２Ａに示す第１の結合ユニット１２０は、２つの結合要素１２１および１２２（たとえばアームまたはロッド）を含んでもよく、これらの結合要素の各々は、２つの第１の端１２２においてメインアーム１１０に枢動可能に接続されてもよく、さらに他の２つの第２の端１２４においてさらに基準フレーム８に接続されてもよい。

図２Ｂに示す他の例では、第１の結合ユニット１２０は、２つの第１の端１２２においてメインアーム１１０に接続され、さらに他の２つの端１２４において基準フレーム８（図４Ｂに示す）に接続された１つの「Ｈ」状結合要素１２５を含み得る。いくつかの実施形態では、「Ｈ」状結合要素１２５は、２つの車軸を介してメインアームおよび／またはファーム８に枢動可能に接続可能である。いくつかの実施形態では、結合要素１２５は、「Ｈ」形状を含んでいなくてもよく、その端の各々において１つの車軸を介して端１２２の第１の車軸と端１２４の第２の車軸とで接続されることによって、ただ単に定められてもよい。いくつかの実施形態では、「Ｈ」状結合要素１２５は、***をつけた輪郭（図示するような）から構成されてもよく、または、しっかりとまたは枢動可能に接続された任意の他の要素を含んでもよい。

図２Ｃに示すさらに他の例では、第１の結合ユニット１２０は、１つの第１の端１２２においてメインアーム１１０に接続された１つの「Ｖ」状結合要素１２６を含んでもよく、さらに他の２つの第２の端１２４において基準フレーム８に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、「Ｖ」状結合要素１２６は１つの端（たとえば端１２２）において球状の接合部を介して、かつ、他の端（たとえば端１２４）において１つの車軸を介して、枢動可能に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、結合要素１２６は「Ｖ」形状を含んでいなくてもよく、さらにその２つの端で２つの異なる枢動接続部によってのみ定められてもよい。

図２Ｄに示す第４の例では、第１の結合ユニット１２０は２つの結合要素１２８および１２９を含んでもよく、これらの結合要素の各々は、第１の端１２２においてメインアーム１１０に、および２つの第２の端１２４において基準フレーム（たとえば図４Ｂに示すフレーム８）に、（たとえば球状の接合部を介して）枢動可能に接続されたロッドである。図２Ｄの結合ユニット１３０は、２つの結合要素１３８および１３９を含んでもよく、これらの結合要素の各々は、第１の端１３２においてメインアーム１１０に、および２つの第２の端１３４において基準フレーム（たとえば図４Ｂに示すファーム８）に枢動可能に接続されたロッドであり、結合ユニット１６０は、第１の端１６２でメインアーム１１０に、および、第２の端１６４で基準フレームに、（たとえば球状の接合部を介して）枢動可能に接続された１つの結合要素１６１を含み得る。

さらに他の例では、第２の結合ユニット１３０は、図２Ａ～図２Ｃに示す、１つの第１の端１３２でメインアーム１１０に接続するように構成された「Ｖ」形状の結合要素１３１を含んでもよく、さらに他の第２の端１３４で基準フレーム８（図４Ｂに示す）に接続されてもよい。図２Ｄに示す他の例では、第２の結合ユニット１３０は２つの結合要素１３８および１３９を含んでもよく、これらの結合要素の各々は、第１の端１３２においてメインアーム１１０に、および第２の端１３４において基準フレームに、（たとえば球状の接合部を介して）枢動可能に接続されたロッドである。図２Ｃに示す実施形態では、第３の結合ユニット１６０は、第１の端１６２においてメインアーム１１０に、および第２の端１６４において基準フレームに、（たとえば球状の接合部を介して）枢動可能に接続された１つの結合要素１６１を含み得る。結合ユニットおよび結合要素のさらに他の例を、図３～図４に示す。

いくつかの実施形態では、結合ユニット１２０、１３０および／または１６０に含まれるべき枢動接続部は、少なくとも１つの軸の周りで枢動させる任意の接続部を含み得る。たとえば、枢動接続部は、ベアリング、ブッシング、ヒンジ、球状の接合部（たとえば、ボールジョイント、ハイムジョイントなど）などを含み得る。たとえば、第１の結合ユニット１２０の第１の端１２２の少なくとも１つが、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、球状の接合部を介してメインアーム１１０の第１の端において枢動可能に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の結合ユニット１３０の第１の端１３２は、図２Ａ～図２Ｄに示すように、球状の接合部を介してメインアーム１１０の第２の端において枢動可能に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の結合ユニット１２０の第１の端１２２および／または第２の結合ユニット１３０の第１の端１３２は、図３～図５に示すように、ベアリングを介して接続されてもよい。

いくつかの実施形態では、第１の結合ユニット１２０の少なくとも１つの第２の端１２４および第２の結合ユニット１３０の少なくとも１つの第２の端１３４は、図２Ａ～図２Ｃおよび図３～図５に示すように、それぞれのユニットを第１の軸１２および第２の軸１３の周りでそれぞれ軸方向に枢動させるように接続されてもよい。そのような接続には、１つ以上のベアリングを使用することが必要な場合がある。いくつかの実施形態では、第１の軸１２および第２の軸１３は、ホイール１０のわずかなキャンバーを可能にするように、互いに平行でなくてもよい。

ここで、本発明のいくつかの実施形態に係る、車両のホイール内で取付けられたインホイールサスペンションシステムを示す図である図３Ａ～図３Ｂを参照する。インホイールサスペンション１００は、電動車両のホイール１０内にまたは非電動車両のホイール１０内に取付けられてもよい。インホイールサスペンション１００は、アセンブリ２０５および衝撃吸収ユニット１４０を備え得る。ホイール１０は、タイヤ２０、内側リム１６およびシャフトポイント１８を含み得る。

図４Ａでさらに詳細に示すアセンブリ１０５は、メインアーム１１０の接続点１１５においてホイール１０のシャフトポイント１８（たとえば、ハブシャフト、ホイール１０のベアリング、ホイール１０の車軸などのうちの１つの軸上に位置する）に枢動可能に接続されたメインアーム１１０（技術において直立アームとしても知られる）、第１の端２２２においてメインアーム１１０の第１の端に枢動可能に接続された第１の結合ユニット２２０、および第１の端２３２においてメインアーム１１０の第２の端に枢動可能に接続された第２の結合ユニット２３０を含み得る。いくつかの実施形態では、メインアーム１１０に接続されていない第１の結合ユニット２２０の第２の端２２４および第２の結合ユニット２３０の第２の端２３４は、基準フレーム、たとえば図４Ｂに示す基準フレーム８（たとえばシャーシ）に枢動可能に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の端２２４および第２の端２３４は、ワッツリンク構成に典型的な「Ｚ」形状を形成するように、それらの間の定められた距離で枢動可能に接続されてもよい。

いくつかの実施形態では、メインアーム１１０の接続点１１５は、図５Ａ～図５Ｃに関して図示および説明するような、１つの実質的な直線に沿って、第１の結合ユニット１２０の第２の端２２４および第２の結合ユニット１３０の第２の端２３４に対する移動を規制されてもよい。いくつかの実施形態では、接続点１１５において、メインアーム１１０は、ホイール１０のハブシャフトを支えるように構成されたベアリングを保持するための、任意の指定された穴を含み得る。いくつかの実施形態では、端２２２および２３２において、メインアーム１１０は、メインアーム１１０を第１のおよび第２の結合ユニット２２０および２３０に枢動可能に接続させるように、ピボットを支えるように構成されたベアリングを保持するための指定された穴を含み得る。いくつかの実施形態では、指定された穴は各々、メインアーム１１０と結合ユニット２２０および２３０との間の接続部を、図２Ａ～図２Ｄに関して開示および説明されたような、２つ以上の軸の周りで枢動させることが可能な、球状の接合部の第１の部分を保持するように構成されてもよい。

メインアーム１１０は、ハブシャフトおよび／またはホイールのベアリングおよび結合ユニット２２０、２３０のうちの１つからメインアーム１１０にかかる力および応力を支えるのに十分な輪郭および寸法を有し得る。メインアーム１１０はさらに、衝撃吸収ユニット１４０によって負荷をかけられてもよい。メインアーム１１０は、任意の好適な材料、たとえばさまざまな種類の鋼鉄、および／または複合材料から構成されてもよい。たとえば、１７´´のリム半径を有する、１６００Ｋｇの重さの乗用車用のメインアーム１１０は、８００Ｋｇの加重を保持するように構成されてもよい。そのようなアーム１１０は、２０ｍｍの薄いプロファイルを有してもよい。

第１の結合ユニット２２０は、第１の端２２２において、ピボットに第１の結合ユニット２２０をメインアーム１１０に枢動可能に接続させるようにベアリングを保持するための第１の穴を含み得る。いくつかの実施形態では、穴は、結合ユニット２２０およびメインアーム１１０が２つ以上の車軸の周りで枢動されるように、球状の接合部の第２の部分を保持してもよい。第１の結合ユニット２２０はさらに、端２２４において、ピボットが第１の結合ユニット２２０を基準フレーム８（図４Ｂに示す）および衝撃吸収ユニット１４０に枢動可能に接続させるようにベアリングを保持するための、第２の穴を含み得る。

第１の結合ユニット２２０は、メインアーム１１０および衝撃吸収ユニット１４０および車両のシャーシ（図４Ｂに示す）によってかけられる加重および力に耐えるのに十分な輪郭および寸法を有する１つの結合要素を含み得る。

第２の結合ユニット２３０は、端２３２において、ピボットに第２の結合ユニット２３０をメインアーム１１０に枢動可能に接続させるようにベアリングを保持するための、第１の穴を含み得る。いくつかの実施形態では、穴は、結合ユニット２３０およびメインアーム１１０が２つ以上の車軸の周りで枢動されるように、球状の接合部の第２の部分を保持してもよい。第１の結合ユニット２２０はさらに、端２３４において、ピボットに第２の結合ユニット２３０を基準フレーム８（図４Ｂに示す）に枢動可能に接続させるようにベアリングを保持するための、第２の穴を含み得る。

第２の結合ユニット２３０は、メインアーム１１０および車両のシャーシ（図４Ｂに示す）によってかけられる加重および力に耐えるのに十分な輪郭および寸法を有し得る。

いくつかの実施形態では、衝撃吸収ユニット１４０は、外力によってアセンブリ１０５に加えられた衝撃を吸収、減衰、低減などするように構成されたアセンブリ１０５に取付けることが可能な、任意のユニットでもよい。衝撃吸収ユニット１４０は、リム１６内でのサスペンションシステム１００の取付けを可能にするようなコンパクトなユニットでもよい。いくつかの実施形態では、衝撃吸収ユニットは、メインアームと第１のおよび第２の結合ユニットとのうちの少なくとも１つの位置の変化に応じて衝撃吸収ユニットが長さを変更するように構成された２つの接続点間のアセンブリに接続されてもよい。たとえば、そのような細い衝撃吸収ユニット１４０は、一方の端において第１の結合ユニット１２０および第２の結合ユニット１３０のうちの１つに、かつ、他方の端において基準ファーム（たとえば、図４Ｂに示すファーム８）に、枢動可能に接続されてもよい。

いくつかの実施形態では、衝撃吸収ユニット１４０は、ホイール運動の機能として回転するように構成された回転衝撃吸収ユニットでもよい。いくつかの実施形態では、回転衝撃吸収ユニット１４０は、たとえば端１２２／２２２、１２４／２２４、１３２／２３２および／または１３４／２３４において、メインアームと第１のおよび第２の結合ユニットとの枢動接続部のうちの１つに接続されてもよい。たとえば、衝撃吸収ユニット１４０は、回転スプリングまたは回転ダンパーでもよい。

衝撃吸収ユニット１４０は、衝撃の運動エネルギーを熱、電流および／または磁束に変換することによって、衝撃インパルスを吸収および減衰するように構成可能な機械式、油圧式、磁気式、電気式、空気式装置またはこれらの組合わせを含んでもよい。衝撃吸収ユニット１４０は、スプリング（図１Ａに示す）、モノチューブショックアブソーバ、ツインチューブショックアブソーバ、コイルオーバーショックアブソーバ（図１Ｂに示す）、回転ダンパー、空気ショックアブソーバ、磁気ショックアブソーバ、環境発電ショックアブソーバおよびハイドロニューマチックショックアブソーバなどのうちの少なくとも１つを含み得る。

いくつかの実施形態では、アセンブリ２０５はさらに、衝撃吸収ユニット１４０のストロークを増大させるために端点２２４と２３２との間の距離を拡張するための、図４Ａに示すアーム延在部２５０を含み得る。いくつかの実施形態では、アセンブリ１０５はさらに、端１３２が端２２４と衝突するのを防止するように、および／または端２２２が端２３４と衝突するのを防止するように、図２Ａにも示すような１つ以上の制限部２６０を含み得る。

ここで、本発明のいくつかの実施形態に係る、ホイール１０のリム１６内に取付けられ、かつ、基準フレーム８に接続された、たとえば車両のシャーシに接続されたインホイールサスペンション１００の図である図４Ｂを参照する。いくつかの実施形態では、メインアーム１１０の接続点１１５に対する第１の結合ユニット１２０もしくは２２０の第２の端１２４もしくは２２４または第２の結合ユニット１３０もしくは２３０の第２の端１３４もしくは２３４の最大許容運動は、ホイール１０の内側リム１６の内径より小さくてもよい。そのような構成によって、内側リム１６は、インホイールサスペンション１００のアセンブリ１０５または２０５を完全に収容可能になる。いくつかの実施形態では、アセンブリ１０５または２０５の幅は、ホイールの内側リムの深さよりも小さくてもよい。いくつかの実施形態では、アセンブリ１０５または２０５の全幅は、図１Ｂに示すようなホイール１０の内側リム１６の深さより大きくてもよい。いくつかの実施形態では、アセンブリ１０５または２０５の幅のほとんどは、図１Ａおよび図３Ａ～図３Ｂに示すように、ホイール１０のリム１６の内部空間内に収容されてもよい。

ここで、本発明のいくつかの実施形態に係る、ホイールおよびシャーシの３つの異なる位置におけるインホイールサスペンションのアームの位置を示す図である図５Ａ～図５Ｃを参照する。２本の破線は、車両が道路５０にある場合の車両のシャーシの位置を示す。本明細書で上述したように、そのようなアセンブリは、ホイール１０のシャフトポイント１８に接続された接続点１１５を、実質的に直線状に移動するように、かつ、ワッツリンクを形成するようにしてもよい。それゆえ、ホイール１０が道路５０にぶつかると、道路の状態に関わりなく、（破線で示す）シャーシが実質的に同じ場所で維持され、結合ユニット１２０／２２０および１３０／２３０ならびに衝撃吸収ユニット１４０のみが移動するように構成される。たとえば、ホイールが図５Ａに示すように道路５０の***５２にぶつかると、結合ユニット１２０／２２０の端点１２４／２２４は、衝撃吸収ユニット１４０に力を加えて、ユニット１４０に***５２からの衝撃を圧縮および吸収させ、さらに、シャーシを道路５０に対して実質的に同じ場所にとどまらせつつ、接続点１１５（たとえば中間点）を上方向に移動させる。図３Ｂに示す他の例では、アセンブリ１０５／２０５は、ホイールが平坦な道路５０を走行している場合に端１２４／２２４と端１３４／２３４との間で事前に負荷を加える設定によって求められたａ点に位置するように、道路５０上で完全に均衡がとられる。しかしながら、図５Ｃに示すように、ホイールがロード５０の窪み５４にぶつかる場合、端１２４／２２４および１３４／２３４は上方向に押され、衝撃吸収ユニット１４０は（たとえば、衝撃を吸収しつつ）延在して、シャーシを道路５０に対して実質的に同じ場所に留まらせつつ接続点１１５を下方向に移動させる。

図５Ａ～図５Ｃから分かるように、本発明の実施形態にかかるインホイールサスペンションシステムは、車両を、各ホイールが個別に取り組む障害に関わりなく道路上で実質的に均衡がとられた状態に維持して、車両の乗員にさらに快適な乗り心地を与えることができる。

当業者であれば理解するように、図２～図５に関して図示および説明された結合ユニット、枢動接続部および結合要素は例として挙げられたにすぎず、発明は全体としてこれらの特定の構成に限定されない。

ここで、本発明のいくつかの実施形態に係る、コンベアにおいて取付けられたインホイールサスペンションシステムを示す図である図６を参照する。コンベア６００は、ベルト６０５、および各々が本発明のいくつかの実施形態に係るインホイールサスペンションシステム１００を含む１つ以上のホイール６１０を備え得る。いくつかの実施形態では、取付けられたインホイールサスペンションシステム１００は、コンベア６００に送られたさまざまな品物によって生じる衝撃の減衰を可能にして、モータ（図示せず）および他のドライブトレインおよびコンベア６００の構造部分を保護可能である。いくつかの実施形態では、送られた品物は、コンベア６００に実質的に定格負荷（たとえば、コンベアが耐えるように設計された平均負荷）を加えてもよい。そのような場合、サスペンションシステム１００は、加重を吸収し、かつ、実質的にその公称（たとえば、中央）位置に留まることが可能である。いくつかの実施形態では、コンベア６００に定格負荷より高いまたは低い負荷がかかっている場合、サスペンションシステム１００のメインアームおよび結合ユニットは、衝撃の吸収および運動の補償の両方を可能にするように移動し得る。定格負荷よりも高い加重の場合、サスペンションシステム１００は圧縮されてもよく、定格負荷よりも低い負荷の場合、サスペンションシステム１００は拡張されてもよい。

ここで、本発明のいくつかの実施形態に係る、飛行機の着陸装置の図である図７Ａを参照する。着陸装置７００は、各々が本発明のいくつかの実施形態に係るインホイールサスペンションシステム１００を含む、２つ以上のホイール７１０を含み得る。比較として、図７Ｂに示す通常使用される着陸装置は、各々が外部ショックアブソーバ７６０によって減衰される２つ以上のホイール７５０を含む。そのため、通常使用される着陸装置は、ショックアブソーバ７６０用に空間を確保しなければならないため、ホイール７５０のための大きさが制限される。さらに、ホイール７５０はすべて１つの剛性のシャーシに対して取付けられるため、それによって、ホイールはすべて、どのような障害に応じても一緒に作動させられる。

これと比較して、サスペンションシステム１００をホイール７１０内に配設することによって、ホイール７１０の直径が拡張されて、ホイール７１０のさらに良好な牽引が可能になる。いくつかの実施形態では、サスペンションシステム１００をホイール７１０内に配設することによって、着陸装置７００が費やす全容積を削減可能になる。さらに、着陸装置７００は、ホイール７１０の各々に障害に対して個別に取り組ませることができるため、飛行機にさらに良好な衝撃吸収がもたらされる。

いくつかの実施形態では、インホイールサスペンションシステム１００は、他の機械システムまたは機械体系において取付けることが可能であり、基準フレーム８を、そのような機械システムまたは機械体系に含ませる、またはこれに接続させることが可能である。いくつかの実施形態では、電動産業システムが、予測可能な動的応答を必要とする回転シャフトの狭い専有面積を含む場合、本発明のいくつかの実施形態に係るインホイールサスペンション１００は、必要な解決策を提供可能である。たとえば、サスペンション１００は、さまざまな繊維機械、機械プレスおよび産業用プリンタなどに対して実現可能である。当業者であれば当然理解するように、車両、コンベアおよび飛行機の着陸装置は例として挙げられているにすぎない。

ここで、本発明のいくつかの実施形態に係る、インホイールサスペンションを車両または他の機械システム内に取付ける方法のフローチャートである図８を参照する。ボックス４１０において、少なくとも１つのインホイールサスペンションシステム、たとえば図１～図５に示すインホイールサスペンションシステム１００のうちの１つを設けてもよい。いくつかの実施形態では、インホイールサスペンションシステム１００の第１のペアを、車両のフロントホイールに対して取付けられるように設けてもよく、および／または、インホイールサスペンションシステム１００の第２のペアを、車両のリアホイールに対して取付けられるように設けてもよい。

ボックス４２０において、インホイールサスペンションをホイールの内側リム内に配設してもよい。たとえば、インホイールサスペンションシステム１００を、図１Ａ、図１Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａおよび図５Ａ～図５Ｃに示すように、内側リム１６内に配設してもよい。ボックス４３０において、メインアームの接続点を、ホイールのシャフトポイントに枢動可能に接続してもよい。たとえば、中間点１１５は、穴とホイール１０のシャフトポイント１８に枢動可能に接続されるべきベアリングとを含み得る。

ボックス４４０において、第１の結合ユニットの第２の端および第２の結合ユニットの第２の端を、実質的な「Ｚ」形状を形成するように、基準フレーム（たとえば基準フレーム８）に対してこれらの間で定められた距離で枢動可能に接続してもよい。たとえば、第１の結合ユニット１２０の第２の端１２４および第２の結合ユニット１３０の第２の端１３４を、基準フレーム８の事前に定められた距離で接続してもよく、これはたとえば、車両のシャーシまたは車両のシャーシに接続可能な要素でもよい。いくつかの実施形態では、基準フレーム８を、図６～図７に示すコンベア６００および着陸装置７００などの任意の機械システムに含めてもよい。そのような接続は、接続点１１５の運動を、１つの実質的な直線（たとえば、車両が道路にある場合、道路に対して直角）に沿って、第１のおよび第２の結合ユニットの第２の端（たとえば端１２４および１３４）に対して規制できるように、メインアーム１１０、第１の結合ユニット１２０および第２の結合ユニット１３０を含むワッツリンクを形成可能である。いくつかの実施形態では、内側リム内に取付けられる場合、メインアームの接続点に対する第１の結合ユニットの第２の端または第２の結合ユニットの第２の端の最大許容運動は、ホイールの内側リムの半径より小さくてもよい。

発明の特定の特徴について本明細書で図示および説明したが、当業者であれば、多くの変形例、代替例、変更例および均等物を想定するであろう。そのため、添付の請求項の範囲は本発明の精神内に該当するすべてのそのような変形例および変更例を包含するものとする。

Claims (20)

1. インホイールサスペンションシステムであって、アセンブリを備え、
   前記アセンブリは、
   その接続点においてホイールのシャフトポイントに枢動可能に接続可能なメインアームと、
   第１の端において前記メインアームの第１の端に枢動可能に接続された少なくとも１つの第１の結合ユニットと、
   第１の端において前記メインアームの第２の端に枢動可能に接続された少なくとも１つの第２の結合ユニットとを含み、
   前記メインアームに接続されていない前記第１の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端および前記第２の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端は、実質的な「Ｚ」形状を形成するように、それらの間で定められた距離で基準フレームに各々枢動可能に接続可能である、インホイールサスペンションシステム。
2. 前記アセンブリはさらに、定められた場所において前記メインアームに枢動可能に接続された第１の端と、前記基準フレームに枢動可能に接続された第２の端とを有する少なくとも１つの第３の結合ユニットを含む、請求項１に記載のインホイールサスペンションシステム。
3. 前記第３の結合ユニットの前記第１の端と前記第２の端とのうちの少なくとも１つが、球状の接合部を介して枢動可能に接続される、請求項２に記載のインホイールサスペンションシステム。
4. 前記メインアームの前記第１の端において枢動可能に接続された前記第１の結合ユニットの第１の端と、
   前記メインアームの前記第２の端において枢動可能に接続された前記第２の結合ユニットの第１の端とのうちの少なくとも１つが、球状の接合部を介して枢動可能に接続される、請求項１に記載のインホイールサスペンションシステム。
5. 前記第１の結合ユニットの前記少なくとも１つの第２の端および前記第２の結合ユニットの前記少なくとも１つの第２の端が、それぞれの前記ユニットを第１の軸および第２の軸の周りでそれぞれ軸方向に枢動させるように接続される、請求項１に記載のインホイールサスペンションシステム。
6. 前記第１の軸および前記第２の軸は互いに平行ではない、請求項５に記載のインホイールサスペンションシステム。
7. 各結合ユニットは、１つ以上の結合要素と２つ以上の枢動接続部とを含む、請求項１に記載のインホイールサスペンションシステム。
8. 前記１つ以上の結合要素は、アーム、ロッド、レバーおよびシャフトからなる群から選択される、請求項７に記載のインホイールサスペンションシステム。
9. 前記２つ以上の枢動接続部は、ベアリング、ヒンジおよび球状の接合部からなる群から選択される、請求項７に記載のインホイールサスペンションシステム。
10. 前記アセンブリは、実質的な直線に沿って前記第１のおよび前記第２の結合ユニットの前記第２の端に対する前記接続点の運動を規制するように構成される、請求項１に記載のインホイールサスペンションシステム。
11. 前記アセンブリの全幅は、前記ホイールの内側リムの深さより大きい、請求項１に記載のインホイールサスペンションシステム。
12. 前記アセンブリの全幅は、最大で前記ホイールの内側リムの深さである、請求項１に記載のインホイールサスペンションシステム。
13. 衝撃吸収ユニットをさらに備える、請求項１に記載のインホイールサスペンションシステム。
14. 前記衝撃吸収ユニットは、前記メインアームと前記第１のおよび前記第２の結合ユニットとのうちの少なくとも１つの位置の変化に応じて前記衝撃吸収ユニットが長さを変更できるように構成された２つの接続点間で、前記アセンブリに接続可能である、請求項１３に記載のインホイールサスペンションシステム。
15. 前記衝撃吸収ユニットは、前記メインアームと前記第１のおよび前記第２の結合ユニットとのうちの少なくとも１つの枢動接続部のうちの１つに接続される、請求項１３に記載のインホイールサスペンションシステム。
16. 前記衝撃吸収ユニットは、スプリング、モノチューブショックアブソーバ、ツインチューブショックアブソーバ、コイルオーバーショックアブソーバ、回転ダンパー、空気ショックアブソーバ、磁気ショックアブソーバ、環境発電ショックアブソーバおよびハイドロニューマチックショックアブソーバからなる群から選択される、請求項１３に記載のインホイールサスペンションシステム。
17. 前記基準フレームは、車両のシャーシと、前記車両の前記シャーシに接続可能な要素とのうちの１つである、請求項１に記載のインホイールサスペンションシステム。
18. 前記メインアームの前記接続点に対する前記第１の結合ユニットの前記少なくとも１つの第２の端または前記第２の結合ユニットの前記少なくとも１つの第２の端の最大許容運動は、前記ホイールの内側リムの半径より小さい、請求項１に記載のインホイールサスペンションシステム。
19. 内側リムと、
    前記内側リム内に取付けられた、請求項１に記載の前記インホイールサスペンションシステムとを備える、ホイール。
20. インホイールサスペンションシステムを機械システムに取付ける方法であって、
    少なくとも１つのインホイールサスペンションシステムを設けることを備え、前記少なくとも１つのインホイールサスペンションシステムはアセンブリを含み、前記アセンブリは、
    その接続点においてホイールのシャフトポイントに枢動可能に接続可能なメインアームと、
    第１の端において前記メインアームの第１の端に枢動可能に接続された少なくとも１つの第１の結合ユニットと、
    第１の端において前記メインアームの第２の端に枢動可能に接続された少なくとも１つの第２の結合ユニットと、
    前記アセンブリに接続された衝撃吸収ユニットとを含み、前記方法はさらに、
    前記インホイールサスペンションシステムを前記ホイールの内側リム内に配設することと、
    前記メインアームの接続点を前記ホイールのシャフトポイントに枢動可能に接続することと、
    実質的な「Ｚ」形状を形成するように、前記少なくとも１つの第１の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端と、前記第２の結合ユニットの少なくとも１つの第２の端とを、それらの間で定められた距離で基準フレームに枢動可能に接続することとを備える、方法。

Images