JP5458723B2

JP5458723B2 - 車両

Info

Publication number: JP5458723B2
Application number: JP2009174435A
Authority: JP
Inventors: 憲二加藤; 憲一島川; 正広長谷部; 正夫安藤; 睦川本
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-07-27
Also published as: JP2011025843A

Description

本発明は、少なくとも左右一対の車輪と、左右一対の車輪を支持するリンク機構とを備える車両に関するものである。

特に、旋回性能を向上して、安定した旋回を行うことができるとともに、乗員の負担を軽減して、快適性を確保することができる車両に関するものである。

近年、エネルギ資源の枯渇問題に鑑み、車両の省燃費化が強く要求されている。その一方で、車両の低価格化等から、車両の保有者が増大し、１人が１台の車両を保有する傾向にある。そのため、例えば、４人乗り車両を運転者１人のみが運転することで、エネルギが無駄に消費されるという問題点があった。車両の小型化による省燃費化としては、車両を１人乗りの三輪車又は四輪車として構成する形態が最も効率的であるといえる。

しかし、走行状態によっては、車両の安定性が低下してしまうことがある。そこで、車体を横方向に傾斜させることによって、旋回時の車両の安定性を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−１５５６７１号公報

しかしながら、前記従来の車両においては、旋回性能を向上させるために、車体を旋回方向内側に傾斜させることができるようになっているが、車輪自体を傾斜させることができないので、車体を傾斜させる操作が困難であり、旋回性能が低いので、乗員が不快に感じたり、不安を抱いたりしてしまう。

本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、リンク機構を作動させて車輪を傾斜させることによって、車体を容易に傾斜させることができ、旋回操作が容易で、車体の安定を維持することができ、また、旋回性能を向上させることができるとともに、乗り心地がよく、安定した走行状態を実現することができる安全性の高い車両を提供することを目的とする。

そのために、本発明の車両においては、互いに連結された操舵（だ）部及び駆動部を備える車体と、前記操舵部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を操舵する操舵輪と、前記駆動部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を駆動する駆動輪と、車速を検出する車速検出手段と、乗員が要求する前記車体の要求旋回量を検出する要求旋回量検出手段と、前記車体を旋回方向に傾斜させる傾斜用アクチュエータ装置と、該傾斜用アクチュエータ装置を制御して車体の傾斜を制御する制御装置とを有し、前記車体を前記車速と前記要求旋回量とに応じて決定された傾斜角度になるように旋回方向に傾斜させる車両であって、前記車速と前記要求旋回量とに基づいて前記車体に発生する横加速度を算出する横加速度算出手段を更に有し、前記制御装置は、前記横加速度算出手段が算出した横加速度に基づいて前記傾斜角度を決定する。

請求項１の構成によれば、旋回する場合に車体及び左右一対の車輪を傾斜させるので、旋回走行時に車体を安定して傾斜させることができ、操作性及び乗り心地を向上させることができる。また、乗員が重心を移動させなくてもよいので、乗員の負担や不快感を軽減することができる。

請求項２の構成によれば、車両の構造を簡素化することができる。

請求項３の構成によれば、車体の姿勢を安定させることができ、安全性が向上する。

本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態における車両のリンク機構の構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態における車両の傾斜姿勢を説明する第１の模式図である。本発明の第１の実施の形態における車両の傾斜姿勢を説明する第２の模式図である。本発明の第１の実施の形態における車両の傾斜姿勢を説明する第３の模式図である。本発明の第１の実施の形態における車両の旋回制御処理の動作を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態における車両の旋回制御処理の動作を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態における車両の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における車両のリンク機構の構成を示す図である。なお、図１において、（ａ）左側面図、（ｂ）は背面図である。

図において、１０は、本実施の形態における車両であり、車体の本体部２０と、乗員が搭乗する搭乗部１１と、車体の前方において幅方向の中心に配設された前輪である操舵輪としての車輪１２Ｆと、後輪として後方に配設された左側の車輪１２Ｌ及び右側の車輪１２Ｒとを有する。さらに、車体を左右に傾斜させる、すなわち、リーンさせるためのリーン機構、すなわち、車体傾斜機構として、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒを支持するリンク機構３０と、該リンク機構３０を作動させるアクチュエータとしての傾斜用アクチュエータ装置２５とを有する。なお、前記車両１０は、前輪が左右２輪であって後輪が１輪の三輪車であってもよいし、前輪及び後輪が左右２輪の四輪車であってもよいが、本実施の形態においては、図に示されるように、前輪が１輪であって後輪が左右２輪の三輪車である場合について説明する。

旋回時には、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの路面１８に対する角度、すなわち、キャンバー角を変化させるとともに、搭乗部１１及び本体部２０を含む車体を旋回内輪側へ傾斜させることによって、旋回性能の向上と乗員の快適性の確保とを図ることができるようになっている。すなわち、前記車両１０は車体を横方向（左右方向）にも傾斜させることができる。なお、図に示される例においては、車輪１２Ｌ及び１２Ｒは路面１８に対して直立している、すなわち、キャンバー角が０度になっている。

前記リンク機構３０は、左側の車輪１２Ｌ及び該車輪１２Ｌに駆動力を付与する電気モータ等から成る左側の回転駆動装置５１Ｌを支持する左側の縦リンクユニット３３Ｌと、右側の車輪１２Ｒ及び該車輪１２Ｒに駆動力を付与する電気モータ等から成る右側の回転駆動装置５１Ｒを支持する右側の縦リンクユニット３３Ｒと、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒの上端同士を連結する上側の横リンクユニット３１Ｕと、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒの下端同士を連結する下側の横リンクユニット３１Ｄとを有する。また、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒと上下の横リンクユニット３１Ｕ及び３１Ｄとは回転可能に連結されている。なお、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒ、左右の回転駆動装置５１Ｌ及び５１Ｒ、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒ、並びに、上下の横リンクユニット３１Ｕ及び３１Ｄを統合的に説明する場合には、車輪１２、回転駆動装置５１、縦リンクユニット３３及び横リンクユニット３１として説明する。

そして、駆動用アクチュエータ装置としての前記回転駆動装置５１は、いわゆるインホイールモータであって、固定子としてのボディが縦リンクユニット３３に固定され、前記ボディに回転可能に取り付けられた回転子としての回転軸が車輪１２の軸に接続され、前記回転軸の回転によって車輪１２を回転させる。もちろん、インホイールモータ以外の種々のモータを適宜使用することができる。

また、前記傾斜用アクチュエータ装置２５は、電気モータ等を含む回転式の電動アクチュエータであって、固定子としての円筒状のボディと、該ボディに回転可能に取り付けられた回転子としての回転軸とを備えるものであり、前記ボディがリンク機構３０の上側の横リンクユニット３１Ｕに固定され、回転軸が本体部２０の中央縦部材２１に固定されている。なお、前記ボディが中央縦部材２１に固定され、回転軸が上側の横リンクユニット３１Ｕに固定されていてもよい。そして、傾斜用アクチュエータ装置２５を駆動して回転軸をボディに対して回転させると、上側の横リンクユニット３１Ｕに対して中央縦部材２１が回転し、リンク機構３０が屈伸する。なお、傾斜用アクチュエータ装置２５は、回転軸をボディに対して回転不能に固定する図示されないロック機構を備える。該ロック機構は、メカニカルな機構であって、回転軸をボディに対して回転不能に固定している間には電力を消費しないものであることが望ましい。前記ロック機構により、回転軸をボディに対して所定の角度で回転不能に固定することができる。

そして、前記中央縦部材２１は、その中間部分においてリンク機構３０の上側の横リンクユニット３１Ｕにおける左右の中央部分に回転可能に連結され、その下端部においてリンク機構３０の下側の横リンクユニット３１Ｄにおける左右の中央部分に回転可能に連結されている。なお、前記傾斜用アクチュエータ装置２５の回転軸は、中央縦部材２１と上側の横リンクユニット３１Ｕとの連結部分の回転軸と同軸になっている。これにより、リンク機構３０を屈伸させて本体部２０を傾斜させることが可能となる。また、該本体部２０とともに車輪１２も傾斜する。

前記搭乗部１１は、本体部２０の前端に連結部２４を介して連結されるとともに、座席１１ａ、フットレスト１１ｂ、風よけ部１１ｃ及び荷台１１ｄを備える。前記座席１１ａは、車両１０の走行中に乗員が着座するための部位である。また、前記フットレスト１１ｂは、乗員の足部を支持するための部位であり、座席１１ａの前方側（図１（ａ）における左側）下方に配設される。本実施の形態において、「連結」とは、搭乗部１１を本体部２０に対して旋回方向（左右方向）に揺動自在に連結すること、または搭乗部１１と本体部２０とか固定されるように連結することの両方を意味するものである。

そして、座席１１ａの前方には、操縦装置４１が配設されている。該操縦装置４１には、操舵装置としてのハンドルバー４１ａ、速度メータ等のメータ、インジケータ、スイッチ等の操縦に必要な部材が配設されている。乗員は、前記ハンドルバー４１ａ及びその他の部材を操作して、車両１０の走行状態（例えば、進行方向、走行速度、旋回方向、旋回半径等）を指示する。なお、乗員が要求する車体の要求旋回量を検出するための手段である操舵装置として、ハンドルバー４１ａに代えて他の装置、例えば、ステアリングホイール、ジョグダイヤル、タッチパネル、押しボタン等の装置を操舵装置として使用することもできる。また、操縦装置４１は、操舵装置としてのハンドルバー４１ａの操舵量を検出するエンコーダ等の操舵量検出器を備える。本実施の形態においては、要求旋回量として操舵装置の操舵量を検出する。

さらに、搭乗部１１の後方若しくは下方又は本体部２０には、図示されないバッテリ装置が配設されている。該バッテリ装置は、回転駆動装置５１及び傾斜用アクチュエータ装置２５のエネルギ供給源である。また、搭乗部１１の後方若しくは下方又は本体部２０には、図示されない制御装置、各種センサ装置、インバータ装置等が収納されている。

なお、車輪１２Ｆは、サスペンション装置（懸架装置）の一部である前輪フォーク１７を介して搭乗部１１に接続されている。前記サスペンション装置は、例えば、一般的なオートバイ、自転車等において使用されている前輪用のサスペンション装置と同様の装置であり、前記前輪フォーク１７は、例えば、スプリングを内蔵したテレスコピックタイプのフォークである。そして、一般的なオートバイ、自転車等の場合と同様に、乗員によるハンドルバー４１ａの操作に応じて操舵輪としての車輪１２Ｆは舵角を変化させ、これにより、車両１０の進行方向が変化する。

また、本実施の形態における車両１０は、図示されない制御装置としての車体制御システムを有する。該車体制御システムは、一種のコンピュータシステムであり、操縦装置４１、回転駆動装置５１及び傾斜用アクチュエータ装置２５に接続されている。また、前記車体制御システムは、車輪１２の回転速度を検出する図示されない車輪回転計及び車体の傾斜角度を検出する図示されない車体傾斜角度計を含み、車両１０の動作を制御する。

次に、前記構成の車両１０の動作について説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態における車両の傾斜姿勢を説明する第１の模式図、図４は本発明の第１の実施の形態における車両の傾斜姿勢を説明する第２の模式図、図５は本発明の第１の実施の形態における車両の傾斜姿勢を説明する第３の模式図である。なお、図３において、（ａ）〜（ｃ）は従来の車両、（ｄ）〜（ｆ）は本実施の形態における車両を示し、図４において、（ａ）及び（ｂ）は従来の車両、（ｃ）及び（ｄ）は本実施の形態における車両を示し、図５において、（ａ）〜（ｃ）は従来の車両、（ｄ）及び（ｅ）は本実施の形態における車両を示している。

本実施の形態においては、車両１０が直進して走行するような通常の状態では、図３（ｄ）に示されるように、車体を直立した姿勢に維持するが、車両１０が旋回して走行する場合には、傾斜用アクチュエータ装置２５を駆動させてリンク機構３０を作動させ、図３（ｅ）に示されるように、車両１０は、車体全体を旋回内輪（図３（ｅ）に示される例においては左側の車輪１２Ｌ）側へ傾斜させるようになっている。したがって、旋回時であっても、車両１０は安定して走行することができる。

一方、「背景技術」の項で説明したような従来の車両の場合、車両１０が直進して走行するような通常の状態では、本実施の形態と同様に、図３（ａ）に示されるように、車体を直立した姿勢に維持するが、車両１０が旋回して走行する場合には、車体の本体部２０は傾斜せず、搭乗部１１のみを旋回内輪側へ傾斜させるようになっている。なお、図３（ｂ）及び（ｃ）に示される例において、搭乗部１１は枢（すう）軸ｐを中心に回動することによって本体部２０に対して傾斜するものとする。

また、図３〜５において、Ｓ₁は搭乗部１１（搭乗部１１上の乗員及び搭載物も含む）の重心であり、Ｓ₂は本体部２０の重心であり、Ｓは車体全体（搭乗部１１上の乗員及び搭載物も含む）の重心である。また、矢印ｇは重心Ｓに作用する車体全体（搭乗部１１上の乗員及び搭載物も含む）の重力を示し、矢印Ｃは重心Ｓに作用する遠心力を示し、矢印Ｆは重力と遠心力との合力を示している。

従来の車両の場合、前述のように、搭乗部１１が枢軸ｐを中心に回動することによって本体部２０に対して傾斜するので、図３（ｂ）に示されるように、合力を示す矢印Ｆの先端の位置、すなわち、接地荷重の作用点が、左側の車輪１２Ｌの路面１８との接地点と右側の車輪１２Ｒの路面１８との接地点との中心でなく、該中心の外側に位置する。そのため、搭乗部１１に搭乗している乗員は、旋回の外側に持って行かれるような力を感じることとなり、乗り心地が悪くなる。

また、図３（ｃ）に示されるように、矢印Ｐ_Rで示される右側の車輪１２Ｒの路面１８に押し付けられる力である接地荷重が、矢印Ｐ_Lで示される左側の車輪１２Ｌの路面１８に押し付けられる力である接地荷重より大きくなる。すなわち、車輪１２の接地荷重が左右で不均等となる。その結果、左右の車輪１２のグリップ力が不均等となり、走行状態が不安定となるので、外乱に対して弱くなってしまう。

これに対し、本実施の形態においては、リンク機構３０が作動し、左右の車輪１２とともに、車体全体を旋回内輪側へ傾斜させるので、図３（ｅ）に示されるように、合力を示す矢印Ｆの先端の位置である接地荷重の作用点が、左側の車輪１２Ｌの路面１８との接地点と右側の車輪１２Ｒの路面１８との接地点との中心に位置する。そのため、乗員の尻部を座席１１ａに押し付ける方向の力成分を増加させることができる。つまり、乗員の尻部を座席１１ａに押し付ける力として横加速度である遠心力を作用させることができるので、その分、乗員に遠心力を体感させにくくすることができる。したがって、搭乗部１１に搭乗している乗員は、旋回の外側に持って行かれるような力を感じることがなく、乗り心地が良好となる。

また、図３（ｅ）に示されるように、車輪１２の接地荷重が左右で均等となるので、左右の車輪１２のグリップ力が均等となり、走行状態が安定し、外乱に対して強くなる。さらに、左右の車輪１２をともに旋回内側へ傾斜させることができるので、矢印Ｐ_R及びＰ_Lで示される車輪１２の接地荷重が路面１８に対して斜めに作用し、横力によるキャンバースラストを発生させ、旋回力の向上を図ることができる。

もっとも、従来の車両の場合であっても、搭乗部１１の傾斜角度を調整することによって、図４（ｂ）に示されるように、合力を示す矢印Ｆの先端の位置である接地荷重の作用点が、左側の車輪１２Ｌの路面１８との接地点と右側の車輪１２Ｒの路面１８との接地点との中心に位置することは、可能である。しかし、この場合、搭乗部１１の傾斜角度θ₁が大きくなり、乗員は不安になってしまう。

なお、図４において、ｍは路面１８に対して垂直な垂線を示し、ｎは搭乗部１１の幅方向の中心を通過して搭乗部１１の上下方向に延在する搭乗部軸線を示し、傾斜角度θ₁は垂線ｍに対する搭乗部軸線ｎの角度である。

これに対し、本実施の形態においては、リンク機構３０が作動し、左右の車輪１２とともに、車体全体を旋回内輪側へ傾斜させるので、図４（ｄ）に示されるように、搭乗部１１の傾斜角度θ₂を小さくすることができる。すなわち、θ₂＜θ₁となる。したがって、同様の走行速度及び旋回半径で旋回する場合、本実施の形態においては、搭乗部１１の傾斜角度を小さくすることができ、その結果、乗員から路面１８までの距離が長くなるので、乗員の恐怖感を減少することができ、乗り心地が良好となる。また、リンク機構３０を作動させるための傾斜用アクチュエータ装置２５の仕事量も小さくなるので、傾斜用アクチュエータ装置２５の消費するエネルギ量を削減することができる。

なお、従来の車両の場合、図５（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、搭乗部１１の枢軸ｐが、より高い位置に存在するタイプのものもある。このようなタイプの車両では、図５（ｂ）に示されるように、合力を示す矢印Ｆの先端の位置である接地荷重の作用点が左側の車輪１２Ｌの路面１８との接地点と右側の車輪１２Ｒの路面１８との接地点との中心から大きく外れ、旋回外側輪（図５（ｂ）に示される例においては右側の車輪１２Ｒ）に接近する。そのため、搭乗部１１に搭乗している乗員は、旋回の外側に持って行かれるような力をより強く感じることとなり、乗り心地が更に悪くなる。

そして、搭乗部１１の傾斜角度を調整することによって、合力を示す矢印Ｆの先端の位置である接地荷重の作用点を、左側の車輪１２Ｌの路面１８との接地点と右側の車輪１２Ｒの路面１８との接地点との中心に近づけようとすると、図５（ｃ）に示されるように、搭乗部１１の傾斜角度を非常に大きくする必要がある。そのため、乗員は強い恐怖感を感じ、乗り心地が極めて悪くなる。

これに対し、本実施の形態においては、図５（ｅ）に示されるように、搭乗部１１の傾斜角度を小さくすることができるので、乗員から路面１８までの距離が長く、乗員の恐怖感を減少することができ、乗り心地が良好となる。また、合力を示す矢印Ｆの先端の位置である接地荷重の作用点が、左側の車輪１２Ｌの路面１８との接地点と右側の車輪１２Ｒの路面１８との接地点との中心に位置するので、乗員は、旋回の外側に持って行かれるような力を感じることがなく、乗り心地が良好となる。

次に、前記車両１０における旋回制御処理の動作について説明する。

図６は本発明の第１の実施の形態における車両の旋回制御処理の動作を示すフローチャートである。

旋回制御処理が開始されると、車体制御システムは、まず、車両１０の走行速度Ｖが低速であるか否かを判断する。具体的には、低速と高速との境界を示す所定の閾（しきい）値（例えば、８〔ｋｍ／ｈ〕）未満、つまり、Ｖ＜８〔ｋｍ／ｈ〕であるか否かを判断する（ステップＳ１）。なお、前記閾値は、任意に設定することができる。

また、旋回制御処理は、車体制御システムの電源が投入されている間、車体制御システムによって繰り返し（例えば、０．２〔ｍｓ〕間隔で）実行される処理であり、旋回時において、リンク機構３０を作用させて左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒに旋回内側へのキャンバー角を付与するとともに、車体を旋回内側へ傾斜させて、旋回内輪側に重心を移動させることで、旋回性能の向上と乗員の快適性の確保とを図る処理である。

そして、走行速度が低速である場合、車体制御システムは、リーン機構制御、すなわち、車体を傾斜させる制御を実行する（ステップＳ２）。続いて、車体制御システムは、車両１０が停止している、つまり、Ｖ＝０〔ｋｍ／ｈ〕であるか否かを判断する（ステップＳ３）。そして、車両１０が停止していない、つまり、走行している場合、車体制御システムは、操縦装置４１の操舵量検出器から取得した信号に基づいて、操舵装置としてのハンドルバー４１ａの操舵量を計測する（ステップＳ４）。

続いて、車体制御システムは、旋回半径を計算する（ステップＳ５）。操舵量に応じて変化する操舵輪の舵角、すなわち、車輪１２Ｆの舵角をαとすると、車輪１２Ｆと車輪１２Ｌ及び１２Ｒとの軸距離（ホイールベース）Ｌと、旋回半径Ｒとの間には、次の式（１）の関係が成立するので、式（１）に従って旋回半径Ｒを求めることができる。
Ｒ×ｔａｎα＝Ｌ・・・式（１）
続いて、車体制御システムは、車両１０の走行速度Ｖを取得する、すなわち、速度計測を行う（ステップＳ６）。なお、速度計測は車輪回転計から取得した信号に基づいて行うことができる。そして、車体制御システムは、旋回半径Ｒ及び走行速度Ｖに基づいて車両１０の横加速度Ｆを計算する（ステップＳ７）。横加速度Ｆは、次の式（２）に従って求めることができる。
Ｆ＝ＭＶ²／Ｒ・・・式（２）
なお、Ｍは車両１０の質量（乗員及び搭載物の質量も含む）である。

続いて、車体制御システムは、車両１０の適切な傾斜角度、すなわち、リーン角を算出する（ステップＳ８）。適切な傾斜角度は、望ましくは、図４（ｄ）に示されるように、接地荷重の作用点が、左側の車輪１２Ｌの路面１８との接地点と右側の車輪１２Ｒの路面１８との接地点との中心に位置するような傾斜角度θ₂である。

続いて、車体制御システムは、算出した車両１０の傾斜角度に基づいて、傾斜用アクチュエータ装置２５を駆動制御し、車両１０の傾斜角度を制御する、すなわち、リーン角制御を行い（ステップＳ９）、旋回制御処理を終了する。

これにより、リンク機構３０を屈伸させ、左右の車輪１２をともに旋回内側へ傾斜させることができるので、横力によるキャンバースラストを発生させ、旋回力の向上を図ることができる。さらに、前記左右の車輪１２と同方向へ傾斜させることができるので、旋回時に、車体を旋回内側へ傾斜させ、車両１０の重心位置を旋回内輪側、すなわち、車両１０の重心位置を旋回内輪（図３〜５に示される例における左の車輪１２Ｌ）の上方へ移動させることができるので、その分、車両重量のより多くを旋回内輪に作用させ、該旋回内輪の接地荷重を増加させることができる。その結果、遠心力に対する対抗力を増加させることができるので、旋回内輪の浮き上がりを防止するとともに、旋回外輪と旋回内輪との接地荷重比を均一化して、旋回性能の向上を図ることができる。

また、旋回時に搭乗部１１を旋回内輪側へ傾斜させることができるので、搭乗部１１の傾斜によって、乗員の尻部を座席１１ａに押し付ける方向の力成分を増加させることができる。つまり、乗員の尻部を座席１１ａに押し付ける力として横加速度である遠心力を作用させることができるので、その分、乗員に遠心力を体感させにくくすることができる。

このように、旋回時の遠心力による乗員の負担や不快感を軽減することができ、直進走行時と同様の姿勢のままで旋回を行うことができるので、乗員の快適性及び操作性の向上を図ることができる。

また、Ｖ＝０〔ｋｍ／ｈ〕であるか否かを判断してＶ＝０〔ｋｍ／ｈ〕である場合、すなわち、車両１０が停止している場合、車体制御システムは、重力方向を計測する（ステップＳ１０）。なお、重力方向は、図示されない加速度センサ、ジャイロセンサ等のセンサから取得することができる。

続いて、車体制御システムは、車両１０の適切な傾斜角度、すなわち、リーン角を算出する（ステップＳ１１）。この場合、図４（ｄ）における搭乗部軸線ｎが重力方向を示す線、すなわち、鉛直線と一致するような車体の傾斜角度を算出する。路面１８が水平であれば、路面１８に対して垂直な垂線ｍが鉛直線と重なるので、搭乗部軸線ｎを垂線ｍと一致させるような傾斜角度は０となる。しかし、路面１８が左右に傾斜している場合には、垂線ｍが鉛直線に対して傾斜するので、適切な傾斜角度は、垂線ｍの鉛直線に対する角度と絶対値が等しく、正負が逆の値となる。

続いて、車体制御システムは、算出した車両１０の傾斜角度に基づいて、傾斜用アクチュエータ装置２５を駆動制御し、車両１０の傾斜角度を制御する、すなわち、リーン角制御を行い（ステップＳ１２）、旋回制御処理を終了する。

これにより、停止中であっても車体の姿勢を適切に維持することができ、例えば、路肩のように、路面１８が左右に傾斜している場所に停止した場合であっても、搭乗部軸線ｎを鉛直に維持することができるので、乗員の負担や不快感を軽減することができる。なお、停止時間が所定の値以上となったときには、傾斜用アクチュエータ装置２５のロック機構を作動させて傾斜用アクチュエータ装置２５をロックさせることが望ましい。これにより、長時間の停車であっても、傾斜用アクチュエータ装置２５を作動させることなく、電力を消費せずに、搭乗部軸線ｎを鉛直に維持することができる。

さらに、Ｖ＜８〔ｋｍ／ｈ〕であるか否かを判断してＶ＜８〔ｋｍ／ｈ〕でない場合、すなわち、車両１０の走行速度Ｖが中速又は高速である場合、車体制御システムは、車体を傾斜させる制御を停止する、すなわち、リーン機構非制御状態として（ステップＳ１３）、旋回制御処理を終了する。なお、傾斜用アクチュエータ装置２５のロック機構は作動させず、回転軸をボディに対して回転可能な状態とする。

これにより、中速又は高速で走行中に、乗員は、自分で重心を移動させて車体を旋回内側へ傾斜させ、旋回速度に応じた傾斜角度とすることができるので、乗員の快適性及び操作性の向上を図ることができる。なお、傾斜用アクチュエータ装置２５の回転軸が自由に回転する状態となっているので、リンク機構３０も屈伸可能であって、左右の車輪１２をともに旋回内側へ傾斜させることができるので、横力によるキャンバースラストを発生させ、旋回力の向上を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図７は本発明の第２の実施の形態における車両の旋回制御処理の動作を示すフローチャートである。

本実施の形態における旋回制御処理では、中速又は高速で走行中には、乗員の重心移動を検知してリーン機構、すなわち、リンク機構３０及び傾斜用アクチュエータ装置２５の抵抗を調整するように、傾斜用アクチュエータ装置２５を作動させる。なお、低速で走行中又は停止中の動作については前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。すなわち、図７に示されるフローチャートにおけるＳ２１〜Ｓ３１の動作は、Ｓ２に対応する動作を含まない点を除いては、図６に示されるフローチャートにおけるＳ１〜Ｓ１２の動作と同様である。

本実施の形態においては、Ｖ＜８〔ｋｍ／ｈ〕であるか否かを判断してＶ＜８〔ｋｍ／ｈ〕でない場合、すなわち、車両１０の走行速度Ｖが中速又は高速である場合、車体制御システムは、乗員が車両１０を傾けて自分で重心を移動させたときに、リンク機構３０に加わるトルクを検出するによって、重心移動を計測する（ステップＳ３２）。続いて、車体制御システムは、計測されたリンク機構３０に加わるトルクに基づいて、車体傾斜をアシストするのに適切なリーントルクを算出し（ステップＳ３３）、算出したリーントルクを発揮するように傾斜用アクチュエータ装置２５を作動させ、リーン制御を行って（ステップＳ３４）、旋回制御処理を終了する。

これにより、中速又は高速で走行中に、乗員は、自分で重心を移動させて車体を旋回内側へ傾斜させ、旋回速度に応じた傾斜角度とすることができるとともに、乗員による車体を傾斜させる動作をリンク機構３０及び傾斜用アクチュエータ装置２５がアシストするので、操作性が向上する。

なお、前記第１及び第２の実施の形態においては、車両１０が前輪が１輪であって後輪が左右２輪の三輪車である場合についてのみ説明したが、前記車両１０は、前輪が左右２輪であって後輪が１輪の三輪車であってもよい。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図８は本発明の第３の実施の形態における車両の構成を示す図である。なお、図において、（ａ）正面図、（ｂ）は左側面図である。

図に示されるように、本実施の形態における車両１０は、前輪及び後輪が左右２輪の四輪車である。そのため、本実施の形態における車両１０は、前輪として前方に配設された左側の車輪１２ＦＬと右側の車輪１２ＦＲとを有するとともに、車体を左右に傾斜させる、すなわち、リーンさせるためのリーン機構、すなわち、車体傾斜機構として、左右の車輪１２ＦＬ及び１２ＦＲを支持する前方リンク機構３０Ｆと、該前方リンク機構３０Ｆを作動させるアクチュエータとしての前方傾斜用アクチュエータ装置２５Ｆとを有する。

なお、本実施の形態における車両１０は、前記第１の実施の形態における車両１０と同様に、後方の車体傾斜機構として、後方に配設された左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒを支持するリンク機構３０と、該リンク機構３０を作動させるアクチュエータとしての傾斜用アクチュエータ装置２５とを有する。

そして、前方リンク機構３０Ｆは、左側の車輪１２ＦＬを支持する左側の前方縦リンクユニット３３ＦＬと、右側の車輪１２ＦＲを支持する右側の前方縦リンクユニット３３ＦＲと、左右の前方縦リンクユニット３３ＦＬ及び３３ＦＲの上端同士を連結する上側の前方横リンクユニット３１ＦＵと、左右の前方縦リンクユニット３３ＦＬ及び３３ＦＲの下端同士を連結する下側の前方横リンクユニット３１ＦＤとを有する。また、左右の前方縦リンクユニット３３ＦＬ及び３３ＦＲと上下の前方横リンクユニット３１ＦＵ及び３１ＦＤとは回転可能に連結されている。さらに、前方傾斜用アクチュエータ装置２５Ｆは、後方の傾斜用アクチュエータ装置２５と同様の構造を備えるものであり、ボディが前方リンク機構３０Ｆの上側の前方横リンクユニット３１ＦＵに固定され、回転軸が前方本体部２０Ｆの前方中央縦部材２１Ｆに固定されている。

なお、本実施の形態においては、前方の車輪１２ＦＬ及び１２ＦＲに駆動力を付与する電気モータ等から成る回転駆動装置が省略されているが、必要に応じて、後方の車輪１２Ｌ及び１２Ｒに駆動力を付与する回転駆動装置５１と同様の前方回転駆動装置を配設することができる。

ここで、前方リンク機構３０Ｆにおける左右の前方縦リンクユニット３３ＦＬ及び３３ＦＲ、上下の前方横リンクユニット３１ＦＵ及び３１ＦＤ、前方中央縦部材２１Ｆ、並びに、前方傾斜用アクチュエータ装置２５Ｆは、後方のリンク機構３０における左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒ、上下の横リンクユニット３１Ｕ及び３１Ｄ、中央縦部材２１、並びに、傾斜用アクチュエータ装置２５と同様の機能を発揮し、同様の動作を行うものであるので、その説明については省略する。

また、前方本体部２０Ｆは、操舵力伝達機構１９を介して搭乗部１１に接続されている。そして、一般的な自動車等の場合と同様に、ハンドルバー４１ａの操舵力が操舵力伝達機構１９を介して車輪１２ＦＬ及び１２ＦＲに伝達される。これにより、乗員によるハンドルバー４１ａの操作に応じて、操舵輪としての車輪１２ＦＬ及び１２ＦＲは、舵角を変化させ、車両１０の進行方向が変化する。

なお、その他の点の構成については、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。さらに、旋回制御処理における前方リンク機構３０Ｆの動作は、前記第１及び第２の実施の形態において説明した後方のリンク機構３０の場合と同様であるので、その説明を省略する。

また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明は、少なくとも左右一対の車輪と、左右一対の車輪を支持するリンク機構とを備える車両に利用することができる。

１０車両
１２Ｆ、１２ＦＬ、１２ＦＲ、１２Ｌ、１２Ｒ車輪
２５傾斜用アクチュエータ装置
３０リンク機構
３３Ｌ、３３Ｒ縦リンクユニット
４１ａハンドルバー

Claims

互いに連結された操舵部及び駆動部を備える車体と、
前記操舵部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を操舵する操舵輪と、
前記駆動部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を駆動する駆動輪と、
車速を検出する車速検出手段と、
乗員が要求する前記車体の要求旋回量を検出する要求旋回量検出手段と、
前記車体を旋回方向に傾斜させる傾斜用アクチュエータ装置と、
該傾斜用アクチュエータ装置を制御して車体の傾斜を制御する制御装置とを有し、
前記車体を前記車速と前記要求旋回量とに応じて決定された傾斜角度になるように旋回方向に傾斜させる車両であって、
前記車速と前記要求旋回量とに基づいて前記車体に発生する横加速度を算出する横加速度算出手段を更に有し、
前記制御装置は、前記横加速度算出手段が算出した横加速度に基づいて前記傾斜角度を決定することを特徴とする車両。
前記操舵輪は、前記車体の前方の幅方向の中心に配設された単一の車輪であり、
前記駆動輪は、前記車体の後方に配設された駆動輪である請求項１に記載の車両。
前記操舵輪及び前記駆動輪は一対の車輪である請求項１に記載の車両。