JP2013133017A - ホイールベース可変型車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールベースを伸縮させても、車体形状が大幅に変動することが無く、従って、その剛性の変動も少ない構造を持った、ホイールベース可変型車輌を提供する。
【解決手段】フレーム２に前輪６を回転自在に支持すると共に、後輪１９をそれぞれ回転自在に支持する１対の後輪懸架装置１６を設け、後輪懸架装置１６は、フレーム２に対して前後方向に移動固定自在に設けられた支持フレーム１６ａを有し、支持フレーム１６ａには、後輪１９を回転自在に支持するスイングアーム１６ｂが揺動自在に支持されており、支持フレーム１６ａとスイングアーム１６ｂの間にショックアブソーバー１６ｄを設け、１対の後輪懸架装置１６をフレーム２に対して前後方向の複数の所定位置で選択的に固定させることで、異なるホイールベース状態を実現させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車などに適用するに好適なホイールベース可変型車輌に関する。

従来、ホイールベースが伸縮して、車輌全長が可変する車輌としては、例えば、特許文献１に示すものが知られている。こうした装置は、フレーム全体を上下方向にその形が変動するリンク機構で構成して、当該リンク機構を駆動してホイールベースの変化を達成していた。

特開２００５−２３１４１５

しかし、こうした構造では、ホイールベースを変化させると、車体形状が大幅に変動し、それに伴って、車体剛性も大幅に変動してしまう不都合があった。また、車体形状が大幅に変動することで、意匠の統一性が保持できなくなり、デザイン上の問題も生じる。

そこで、本発明は、ホイールベースを伸縮させても、車体形状が大幅に変動することが無く、従って、その剛性の変動も少ない構造を持った、ホイールベース可変型車輌を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点は、フレーム（２）を有し、
該フレームに前輪（６）を回転自在に支持すると共に、後輪（１９）をそれぞれ回転自在に支持する１対の後輪懸架装置（１６）を設け、
前記後輪懸架装置（１６）は、前記フレーム（２）に対して前後方向に移動固定自在に設けられた支持フレーム（１６ａ）を有し、
前記支持フレーム（１６ａ）には、前記後輪（１９）を回転自在に支持するスイングアーム（１６ｂ）が揺動自在に支持されており、
前記支持フレーム（１６ａ）とスイングアーム（１６ｂ）の間にショックアブソーバー（１６ｄ）を設け、
前記１対の後輪懸架装置（１６、１６）を前記フレーム（２）に対して前後方向の複数の所定位置（Ｐ１，Ｐ２）で選択的に固定させることで、異なるホイールベース状態を実現させることができる、ことを特徴として構成されることを特徴とする。

本発明の第２の観点は、前記後輪懸架装置（１６）は、前記支持フレーム（１６ａ）が、前記フレーム（２）に前後方向に配置されたリニアガイド（１７）上を、前後方向（矢印Ｃ，Ｄ方向）に移動自在に支持されていることを特徴とする。

本発明の第３の観点は、前記後輪懸架装置（１６）は、前記支持フレーム（１６ａ）を前後方向に移動駆動する、フレーム移動駆動手段（１６ｇ）を有することを特徴とする。

本発明の第４の観点は、前記フレーム（２）には、運転席（１０）が設けられており、該運転席（１０）は、上下移動機構（１０ａ、１０ｄ）により、座面（１０ｂ）が上下に移動駆動自在に設けられている、
ことを特徴とする。

本発明の第５の観点は、前記上下移動機構（１０ａ、１０ｄ）には、前記ハンドル装置（１２）を支持するハンドル支持移動機構（１０ｃ）が接続しており、前記ハンドル装置（１２）は、前記運転席の座面（１０ｂ）の位置に応じて前記ハンドル支持移動機構（１０ｃ）を介して、前記座面（１０ｂ）に対して適正な位置に移動駆動されることを特徴とする。

本発明の第６の観点は、前記フレーム（２）の後部に、スライドフレーム（５）を前後方向に引き出し収納自在に設け、
ホイールベース状態に関わりなく、フレームの長さを可変し得るように構成したことを特徴とする。

第１の観点によれば、後輪懸架装置（１６，１６）をフレーム（２）に対して前後に移動させることで、ロングホイールベース状態やショートホイールベース状態などの複数のホイールベース状態を、車体形状を大幅に変動させることなく実現することが出来る。また、車体形状が大幅に変動することがないので、その剛性の変動も少なくすることが出来る。

第２の観点によれば、後輪懸架装置（１６）を、リニアガイド（１７）で支持することで、簡単な構成で後輪懸架装置（１６）の移動動作が可能となる。

第３の観点によれば、フレーム移動駆動手段（１６ｇ）により、後輪懸架装置（１６）の前後方向に移動を簡単に行うことが出来る。

第４の観点によれば、運転席（１０）を、上下に移動させることで、ホイールベース状態に応じて任意の座面（１０ｂ）の高さを設定することが出来る。

第５の観点によれば、運転席の座面（１０ｂ）の高さ位置を連動させて、ハンドル装置（１２）を適正な高さ位置に移動駆動することが出来る。

第６の観点によれば、ロングホイールベース状態やショートホイールベース状態などのホイールベース状態に関わりなく、全体フレームの長さを可変することが出来る。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

図１は、本発明が適用されるホイールベース可変型車輌の一例を示す簡略斜視図であり、ロングホイールベース状態で、フレームは収縮状態、かつ座席の位置を高くした状態を示す図。 図２は、本発明が適用されるホイールベース可変型車輌の一例を示す簡略斜視図であり、ロングホイールベース状態で、フレームは伸張状態、かつ座席の位置を低くした状態を示す図。 図３は、本発明が適用されるホイールベース可変型車輌の一例を示す簡略斜視図であり、ロングホイールベース状態で、フレームは伸張状態、かつ座席の位置を高くした状態を示す図。 図４は、本発明が適用されるホイールベース可変型車輌の一例を示す簡略斜視図であり、ショートホイールベース状態で、フレームは収縮状態、かつ座席の位置を高くした状態を示す図。 図５は、本発明が適用されるホイールベース可変型車輌の一例を示す簡略斜視図であり、ショートホイールベース状態で、フレームは伸張状態、かつ座席の位置を高くした状態を示す図。 図６は、フレーム後部の後輪懸架装置の一例を示す斜視図で、ロングホイールベース状態を示す図。 図７は、フレーム後部の後輪懸架装置の一例を示す斜視図で、ショートホイールベース状態を示す図。 図８は、後輪懸架装置の一例を示す図で、ロングホイールベース状態を示す図。 図９は、後輪懸架部装置の一例を示す図で、ショートホイールベース状態を示す図。

以下、図面に基づき、本発明の実施例を説明する。

本発明の１実施例が適用されたホイールベース可変型車輌１は、図１に示すように、フレーム２を有しており、フレーム２は、多数の棒状のアングル鋼材２ａを組み立て接合して構成されている。フレーム２の前方、即ち、図中左方には、前輪支持部２ｂが設けられており、前輪支持部２ｂの図中右方、即ち後方には、運転席部２ｃが配置されている。前輪支持部２ｂには図示しない公知のサスペンション機構を介して前輪６としての二つのタイヤ６ａ，６ａが回転自在に支持されており、前輪６は、同様にフレーム２に配置された公知のステアリング装置７を介して、進行方向である矢印Ｃ，Ｄ方向に対してほぼ直角な左右方向に、即ち矢印Ｅ，Ｆ方向に操舵自在に構成されている。なお、サスペンション機構及びステアリング装置の詳細は、本発明とは直接関係しないので、図の理解を容易にするためにその図示を省略している。

運転席部２ｃは、アングル鋼材２ａにより箱状に形成されており、内部に運転席が配置される座席空間９が形成されている。座席空間９には、椅子状に形成された運転席１０が、運転席部２ｃ下部のアングル鋼材２ａに枢着された、上下移動機構である複数のリンク２ｄからなる平行運動機構１０ａ，１０ａにより、矢印Ｇ，Ｈ方向である斜め上下方向に、座面１０ｂが水平状態を保持したまま駆動シリンダ機構１０ｄを介して移動駆動位置決め自在に配置されている。従って、運転席１０は、図１に示す、座面１０ｂが矢印Ｇ方向に上昇した高座位置と、図２に示す、座面１０ｂが矢印Ｈ方向に降下した低座位置との間の、任意の高さ位置で位置決め保持することが可能である。なお、運転席部２ｃには、前輪６の回転を係止する係止手段である、図示しないパーキングブレーキが設けられている。なお、座面１０ｂが矢印Ｇ方向に上昇した高座位置では、運転席への乗員の乗り降りが容易となるので、乗り降り時には、座面１０ｂが高座位置となるようにするとよい。

運転席部２ｃには、ステアリング装置７を構成するハンドル装置１２が設けられており、ハンドル装置１２は、前述の平行運動機構１０ａ、１０ａのリンク２ｄの中間部に矢印Ｉ，Ｊ方向に揺動自在に枢着されたハンドル支持移動機構である支持ブラケット１０ｃに回転自在に支持されている。支持ブラケット１０ｃがリンク２ｄと連動することにより、ハンドル装置１２は、運転席１０の座面１０ｂの高さ位置に応じて自動的に適正な位置に移動駆動される。

フレーム２には、スライドフレーム５が、図１及び図３に示すように、矢印Ｃ、Ｄ方向、即ち、フレーム２の前後方向にのみ相対的に移動自在に係合しており、スライドフレーム５は、フレーム２の内部に、水平方向に入れ子式に挿抜自在に係合している。スライドフレーム５は、フレーム２と同様に、多数の棒状のアングル鋼材５ａを接合組み立てることで構成されている。フレーム２とスライドフレーム５は、ガイドレール機構、スライドレール機構、ベアリング機構などの公知の適宜な水平ガイド移動機構を用いて互いに矢印Ｃ、Ｄ方向に、フレーム全体の長さＬが可変し得る形で係合しており、スライドフレーム５は、フレーム２に対して図３の矢印Ｄ方向（後方）に突出した伸張状態と、図１に示すように、フレーム２に対して矢印Ｃ方向に収縮した（収納された）収縮状態との間で、相対的に移動することが出来る。

なお、水平ガイド移動機構としては、フレーム２の鋼材２ａと、スライドフレーム５の鋼材５ａを入れ子状に前後方向に摺動自在に組み合わせたものや、フレーム２とスライドフレーム５間に、ガイド棒及びガイド穴からなるガイド手段を設け、当該ガイド手段を介して、フレーム２とスライドフレーム５の前後方向の相対移動をはかるもの、更には、フレーム２とスライドフレーム５の間に、リニアガイドを設置し、該リニアガイドを介して、フレーム２とスライドフレーム５の前後方向の相対移動をはかるもの等、各種のものが考えられる。なお、図３において、フレーム２とスライドフレーム５の区別を分かり易くするために、フレーム２のスライドフレーム５との境界付近に、ハッチングを入れている。

フレーム２とスライドフレーム５との間には、伸縮駆動装置１５が設けられており、伸縮駆動装置１５は、フレーム２の後端に枢着された第１レバー１５ａ，１５ａとスライドフレーム５の後端に枢着された第２レバー１５ｂ、１５ｂを有している。各レバー１５ａ，１５ｂの先端は軸１５ｃに枢着されており、軸１５ｃには、一端をフレーム２に枢着させた駆動シリンダ１５ｄが、突出駆動自在に設けられた他端を枢着させて設けられている。駆動シリンダ１５ｄのフレーム２に対する回動支点１５ｅが、図３に示すように、第１レバー１５ａの回動支点１５ｆよりも下方に配置されているので、駆動シリンダ１５ｄを収縮させることで、第１レバー１５ａは回動支点１５ｆを中心にして、図１の矢印Ｌ方向に軸１５ｃと共に回動する。すると、図３に示すように、スライドフレーム５がフレーム２に対して矢印Ｄ方向に引き出されて、フレーム２とスライドフレーム５により形成されるフレームの全体の長さＬが長くなり、ロングフレーム状態となる。また、図３の状態から、駆動シリンダ１５ｄを伸張させることで、図１のように、第１レバー１５ａを回動支点１５ｆを中心にして、矢印Ｋ方向に軸１５ｃと共に回動させる。すると、図１に示すように、スライドフレーム５はフレーム２に対して矢印Ｃ方向に移動して、フレーム２内に収納され、フレーム２とスライドフレーム５により形成されるフレーム全体の長さＬが短くなり、ショートフレーム状態となる。

また、フレーム２の後部両側には、図６及び図８に示すように、リニアガイド１７、１７が前後方向である矢印Ｃ，Ｄ方向に配設されており、リニアガイド１７，１７には、後輪懸架装置１６、１６がナット１７ａ，１７ａを介して、前後方向、即ち矢印Ｃ，Ｄ方向に移動自在にそれぞれ装着されている。ナット１７ａ、１７ａには、ねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇが装着されており、従って支持フレーム１６ａ，１６ａは、ねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇにより、リニアガイド１７、１７上を矢印Ｃ，Ｄ方向に適宜移動駆動される。なお、図６に示すフレーム２は、後部のみを模式的に表示しており、フレーム２の形状は便宜的に四角な箱状で表示しているが、これはフレーム２の形状を部分的にも限定するものではない。なお、支持フレーム１６ａを前後方向に移動駆動するフレーム移動駆動手段はねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇに限らず、タイミングベルト、チェーン、ラックアンドピニオンなどと駆動モータを適宜組み合わせた機構や、リニアモータなど、多彩な機構の採用が可能である。

後輪懸架装置１６は、ナット１７ａに固着された全体がほぼ三角形の支持フレーム１６ａを有しており、支持フレーム１６ａにはスイングアーム１６ｂが軸１６ｃを中心に上下方向である矢印Ｍ，Ｎ方向に回動（揺動）自在に支持されている。スイングアーム１６ｂと支持フレーム１６ａの間には適宜な付勢手段が設けられ、スイングアーム１６ｂを矢印Ｍ方向に常時付勢している。スイングアーム１６ｂと支持フレーム１６ａの上部の間には、ショックアブソーバー１６ｄが枢着されており、また、スイングアーム１６ｂの先端には、後輪１９を構成するタイヤ１９が、後輪１９内部に装着された図示しないインホイールモータにより回転駆動停止自在に支持されている。

なお、後輪１９の駆動形態は、インホイールモータによるダイレクトドライブに限らず、フレーム２を後方である矢印Ｄ方向に伸延させてモータを搭載し、当該モータの回転駆動力をデイファレンシャルギヤやユニバーサルジョイントなどの公知の伝達系を用いて回転駆動するように構成することも当然可能である。

ホイールベース可変型車輌１は、以上のような構成を有するので、図１に示すような、ロングホイールベース状態では、図６及び図８に示すように、後輪懸架装置１６，１６はねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇにより矢印Ｄ方向に移動された状態、即ちフレーム２の後端部の、図８に示すロング位置Ｐ１に移動位置決めされた状態を保持している。なお、ロング位置Ｐ１に後輪懸架装置１６を固定するために、ロックピンなどの適宜な固定手段を作動自在にフレーム２との間に設けてもよい。また、ねじ駆動装置１６ｇに内蔵されたブレーキを用いて、ロング位置Ｐ１に後輪懸架装置１６を固定してもよい。この状態で、前輪６と後輪１９との間の距離、即ちホイールベースＬ２は、ロングホイールベース状態となっている。

なお、図１に示す状態で、シリンダ１５ｄを縮めることで、図３に示すように、スライドフレーム５を矢印Ｄ方向に引き出して、図３に示すように、車輌のフレームの長さＬを長くすることが出来る。また、図２に示すように、駆動シリンダ１０ｄを、図１に示す伸張した状態から、図２に示す収縮させた状態にして、運転席１０の座面１０ｂを、それまでの高座位置（図１）から低座位置（図２）に移動させることも可能である。

この状態から、図４に示す、ショートホイールベース状態にするには、以下の手順で行う。まず、前輪６の図示しないパーキングブレーキを作動させて前輪６を係止させ、ホイールベース可変型車輌１が不用意に移動することを防止する処置を取る。次に、図示しないロックピンやねじ駆動装置１６ｇのブレーキを解除して、位置Ｐ１に固定された状態の後輪懸架装置１６，１６の、固定状態を解除する。この状態で、ねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇを駆動して後輪懸架装置１６，１６をナット１７ａ，１７ａを介して図６及び図８の矢印Ｃ方向、即ち前方に移動させる。後輪懸架装置１６，１６が前方に移動すると、後輪懸架装置１６，１６に支持された後輪１９、１９も、タイヤ１９ａ、１９ａを回転させつつ前方に移動する。後輪懸架装置１６，１６が、図９に示すように、それまでのロング位置Ｐ１から、フレーム２の前方のショート位置Ｐ２にまで、リニアガイド１７，１７に沿って距離Ｌ３だけ移動したところで、ねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇによる矢印Ｃ方向、即ち前方への移動駆動を停止させ、その状態で、図示しないロックピンやねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇのブレーキ機構を作動させて、後輪懸架装置１６，１６を、ショート位置Ｐ２に固定する。

なお、後輪懸架装置１６，１６の前方への移動、及び後述する後方への移動に際しては、ねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇを使用せずに、後輪１９を直接駆動させて、後輪１９により、後輪懸架装置１６，１６を、前後に移動させるように構成することも可能である。この場合、後輪懸架装置１６，１６の前後駆動装置は、後輪１９、１９の回転駆動源であるモータとなる。

この状態で、図４に示すように、ホイールベース可変型車輌１は、そのホイールベースＬ２が、図１に示すロングホイールベース状態から、距離Ｌ３だけ短縮されたショートホイールベース状態となる。なお、図４に示す、ショートホイールベース状態でも、シリンダ１５ｄを縮めることで、図５に示すように、スライドフレーム５を矢印Ｄ方向に引き出して、車輌のフレームの長さＬを長くすることが出来る。

なお、後輪懸架装置１６，１６の矢印Ｃ方向への移動は、座席空間９の側部外方を通過する形で移動し、座席空間９を避ける形で移動するので、座席空間９のスペースは確保される。この際（後述するショートホイールベース状態からロングホイールベース状態への移動の際も同様）の、タイヤの係止手段による前輪の係止動作と、それに続くねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇや後輪１９の駆動手段による後輪懸架装置１６，１６のフレーム２に対する前後方向（ここでは、前方向）の移動制御は、運転席１０に搭乗した運転者からの、電気的な指示に基づいて、ホイールベース可変型車輌１に搭載された後輪懸架装置移動駆動手段であるコンピュータにより、プログラマブルに行うことが可能である。

なお、ホイールベース可変型車輌１の走行に際しては、後輪１９は後輪懸架装置１６，１６によりフレーム２に対して支持される。そして、後輪１９から後輪懸架装置１６に作用する、図６矢印Ｎ，Ｍ方向の回転モーメントは、支持フレーム１６ａを介してナット１７ａとリニアガイド１７により支持される。従って、ナット１７ａとリニアガイド１７は、そうした回転モーメントを支持し得るだけの能力を持った仕様のものを使用する必要がある。なお、こうしたリニアガイド１７及びナット１７ａの回転モーメント支持能力に関しては、本出願の出願日において、十分な仕様のものが市販されている。

なお、後輪懸架装置１６，１６のフレーム２に対する移動支持機構としては、リニアガイド１７及びナット１７ａに限らず、例えば、フレーム２の上下部分にガイド溝やガイドレールなどのガイド手段を、図６の前後方向に並行に形成し、該ガイド手段に支持フレーム１６ａをカムフォロワやスライダを介して係合させ、それにより後輪懸架装置１６，１６を、矢印Ｃ，Ｄ方向に移動自在に支持するように構成してもよい。

次に、図４に示すショートホイールベース状態から、図１に示すロングホイールベース状態に戻す場合には、前述の手順と逆の手順で行う。即ち、前輪６の図示しないパーキングブレーキを作動させて前輪６を係止させ、ホイールベース可変型車輌１が不用意に移動することを防止する処置を取る。次に、図示しないロックピンやねじ駆動装置１６ｇのブレーキを解除して、図９のショート位置Ｐ２に固定された状態の後輪懸架装置１６，１６の、固定状態を解除する。この状態で、ねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇを駆動して後輪懸架装置１６，１６をナット１７ａ，１７ａを介して図９の矢印Ｄ方向、即ち後方に移動させる。後輪懸架装置１６，１６が矢印Ｄ方向に移動すると、後輪懸架装置１６，１６に支持された後輪１９、１９も、タイヤ１９ａ、１９ａを回転させつつ後方に移動する。後輪懸架装置１６，１６が、図８に示すように、それまでのショート位置Ｐ２から、フレーム２のロング位置Ｐ１まで、リニアガイド１７，１７に沿って距離Ｌ３だけ移動したところで、ねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇによる矢印Ｄ方向、即ち後方への移動駆動を停止させ、その状態で、固定手段である図示しないロックピンやねじ駆動装置１６ｇ、１６ｇのブレーキ機構を作動させて、後輪懸架装置１６，１６を、ロング位置Ｐ１に固定する。

なお、後輪懸架装置１６，１６の固定位置は、前後の２カ所、即ちロング位置Ｐ１とショート位置Ｐ２に限らず、その中間位置でも固定可能に構成することも可能である。このように、後輪懸架装置１６，１６を前後方向の複数の位置で選択的に固定させることで、多様なホイールベース状態を実現可能なホイールベース可変型車輌１の提供が可能となる。

１……ホイールベース可変フレーム
２……フレーム
２ｃ……運転席部
５……スライドフレーム
１０……運転席
１０ａ……上下移動機構（平行運動機構）
１０ｂ……座面
１０ｃ……ハンドル支持移動機構（ブラケット）
１０ｄ……上下移動機構（駆動シリンダ）
１２……ハンドル装置
１６……後輪懸架装置
１６ａ……支持フレーム
１６ｂ……スイングアーム
１６ｄ……ショックアブソーバー
１６ｇ……フレーム移動手段（ねじ駆動装置）
１７……リニアガイド
１９……後輪
Ｐ１……所定位置（ロング位置）
Ｐ２……所定位置（ショート位置）

Claims (6)

1. フレームを有し、
   該フレームに前輪を回転自在に支持すると共に、後輪をそれぞれ回転自在に支持する１対の後輪懸架装置を設け、
   前記後輪懸架装置は、前記フレームに対して前後方向に移動固定自在に設けられた支持フレームを有し、
   前記支持フレームには、前記後輪を回転自在に支持するスイングアームが揺動自在に支持されており、
   前記支持フレームとスイングアームの間にショックアブソーバーを設け、
   前記１対の後輪懸架装置を前記フレームに対して前後方向の複数の所定位置で選択的に固定させることで、異なるホイールベース状態を実現させることができる、ことを特徴とする、ホイールベース可変型車輌。
2. 前記後輪懸架装置は、前記支持フレームが、前記フレームに前後方向に配置されたリニアガイド上を、前後方向に移動自在に支持されていることを特徴とする、請求項１記載のホイールベース可変型車輌。
3. 前記後輪懸架装置は、前記支持フレームを前後方向に移動駆動する、フレーム移動駆動手段を有することを特徴とする、請求項１または２記載のホイールベース可変型車輌。
4. 前記フレームには、運転席が設けられており、該運転席は、上下移動機構により、座面が上下に移動駆動自在に設けられている、
   ことを特徴とする、請求項１乃至３のうち、いずれか１項記載のホイールベース可変型車輌。
5. 前記上下運動機構には、前記ハンドル装置を支持するハンドル支持移動機構が接続しており、前記ハンドル装置は、前記運転席の座面の位置に応じて前記ハンドル支持移動機構を介して、前記座面に対して適正な位置に移動駆動されることを特徴とする、請求項４に記載のホイールベース可変型車輌。
6. 前記フレームの後部に、スライドフレームを前後方向に引き出し収納自在に設け、
   ホイールベース状態に関わりなく、フレームの長さを可変し得るように構成した、請求項１乃至５のうち、いずれか１項記載のホイールベース可変型車輌。

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