JP2013144513A - Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも左右一対の車輪を有する車両に関するものである。 The present invention relates to a vehicle having at least a pair of left and right wheels.
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人乗りの車両を運転者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。 In recent years, in view of the problem of depletion of energy resources, there has been a strong demand for fuel saving of vehicles. On the other hand, the number of vehicle owners is increasing due to the low price of vehicles, and one person tends to own one vehicle. Therefore, for example, there is a problem that energy is wasted when only one driver drives a four-seater vehicle. The most efficient way to save fuel consumption by reducing the size of the vehicle is to configure the vehicle as a one-seater tricycle or four-wheel vehicle.
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。）。 However, depending on the running state, the stability of the vehicle may decrease. Therefore, a technique for improving the stability of the vehicle during turning by tilting the vehicle body in the lateral direction has been proposed (for example, see Patent Document 1).
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、旋回方向外側に向けて作用する遠心力の影響によって、トレッドが狭い場合や、重心位置が高い場合や、操舵（だ）速度が速い場合には、車両の安定性が低下しやすく、乗員が不快に感じたり、不安を抱いたりしてしまうことがある。 However, in the conventional vehicle, in order to improve the turning performance, the vehicle body can be tilted inward in the turning direction. However, the tread is affected by the centrifugal force acting outward in the turning direction. When the vehicle is narrow, when the position of the center of gravity is high, or when the steering speed is high, the stability of the vehicle is likely to decrease, and the passenger may feel uncomfortable or feel uneasy.
本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、最大遠心力が作用し、かつ、車体の傾斜が最大傾斜角度であるときの車両の重心位置が安定範囲内に収まるように各車輪の位置を設定することによって、車体の安定を維持することができ、乗員が違和感を感じることがなく、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。 The present invention solves the problems of the conventional vehicle, and each wheel is set so that the center of gravity position of the vehicle is within the stable range when the maximum centrifugal force acts and the inclination of the vehicle body is the maximum inclination angle. By setting the position of the vehicle, it is possible to maintain the stability of the vehicle body, to provide a highly safe vehicle that does not feel a sense of incongruity, is comfortable to ride, and can realize a stable running state For the purpose.
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部及び駆動部を備える車体と、前記操舵部及び駆動部にそれぞれ回転可能に取り付けられた車輪と、前記操舵部又は駆動部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、前記車体に作用する遠心力と重力とが釣り合うように、前記車体の傾斜を制御する制御装置とを有し、各車輪の位置は、前記遠心力が予定された最大遠心力であり、かつ、前記車体の傾斜が予定された最大傾斜角度であるときの車両の重心の位置が、各車輪の接地点を頂点とする多角形で示される安定範囲内に収まるように設定される。 Therefore, in the vehicle of the present invention, the vehicle body including the steering unit and the drive unit connected to each other, the wheels rotatably attached to the steering unit and the drive unit, and the steering unit or the drive unit in the turning direction. Each wheel, and a control device that controls the tilt of the vehicle body so that the centrifugal force acting on the vehicle body and the gravity are balanced by controlling the tilt actuator device. The position of the vehicle is the maximum centrifugal force at which the centrifugal force is scheduled, and the position of the center of gravity of the vehicle when the inclination of the vehicle body is at the predetermined maximum inclination angle is the apex at the ground contact point of each wheel It is set to be within the stable range indicated by the polygon.
請求項１の構成によれば、旋回走行中も、車体の安定を維持することができる。また、乗員が違和感を感じることがなく、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。 According to the configuration of the first aspect, the stability of the vehicle body can be maintained even during turning. In addition, the occupant does not feel uncomfortable, has a comfortable ride, and can realize a stable running state.
請求項２〜５の構成によれば、最大傾斜角度で傾斜中に最大遠心力が車体に作用したときにも、車両の重心の位置が安定範囲の２つの側辺を超えることがないので、車両の安定を確実に維持することができる。
According to the configurations of
請求項６及び７の構成によれば、簡素な車体構成であっても、車体の安定を維持することができ、旋回性能を向上させることができる。 According to the structure of Claim 6 and 7, even if it is a simple vehicle body structure, the stability of a vehicle body can be maintained and turning performance can be improved.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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、図３は本発明の第１の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１において、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a vehicle link mechanism according to the first embodiment of the present invention, and FIG. It is a block diagram which shows the structure of the vehicle body tilt control system in 1 embodiment. In FIG. 1, (a) is a right side view and (b) is a rear view.
図において、１０は、本実施の形態における車両であり、車体の駆動部としての本体部２０と、乗員が搭乗して操舵する操舵部としての搭乗部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駆動輪である左側の車輪１２Ｌ及び右側の車輪１２Ｒとを有する。さらに、前記車両１０は、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である傾斜用アクチュエータ装置としてのリンクモータ２５とを有する。なお、前記車両１０は、前輪が左右二輪であって後輪が一輪の三輪車であってもよいし、前輪及び後輪が左右二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、前輪が一輪であって後輪が左右二輪の三輪車である場合について説明する。
In the figure, reference numeral 10 denotes a vehicle according to the present embodiment, which includes a
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、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒは路面１８に対して直立している、すなわち、キャンバ角が０度になっている。
When turning, the angle of the left and
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、本体部２０に上端が固定され、上下に延在する中央縦部材２１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。さらに、上下の横リンクユニット３１Ｕ及び３１Ｄは、その中央部で中央縦部材２１と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。
The
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。なお、前記回転駆動装置５１は、インホイールモータ以外の種類のモータであってもよい。 The rotary drive device 51 as a drive actuator device is a so-called in-wheel motor, and a body as a stator is fixed to the vertical link unit 33 and is a rotor attached to the body so as to be rotatable. A rotating shaft is connected to the shaft of the wheel 12, and the wheel 12 is rotated by the rotation of the rotating shaft. The rotational drive device 51 may be a motor other than an in-wheel motor.
また、前記リンクモータ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、前記ボディが取付フランジ２２を介して本体部２０に固定され、前記回転軸がリンク機構３０の上側の横リンクユニット３１Ｕに固定されている。なお、リンクモータ２５の回転軸は、本体部２０を傾斜させる傾斜軸として機能し、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。そして、リンクモータ２５を駆動して回転軸をボディに対して回転させると、本体部２０及び該本体部２０に固定された中央縦部材２１に対して上側の横リンクユニット３１Ｕが回動し、リンク機構３０が作動する、すなわち、屈伸する。これにより、本体部２０を傾斜させることができる。なお、リンクモータ２５は、その回転軸が本体部２０及び中央縦部材２１に固定され、そのボディが上側の横リンクユニット３１Ｕに固定されていてもよい。
The
なお、リンクモータ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って、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。
The
前記搭乗部１１は、本体部２０の前端に図示されない連結部を介して連結される。該連結部は、搭乗部１１と本体部２０とを所定の方向に相対的に変位可能に連結する機能を有していてもよい。
The
また、前記搭乗部１１は、座席１１ａ、フットレスト１１ｂ及び風よけ部１１ｃ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）における右側）下方に配設される。
The
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及びリンクモータ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、インバータ装置、各種センサ等が収納されている。
Further, a battery device (not shown) is disposed behind or below the
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。
A steering device 41 is disposed in front of the seat 11a. The steering device 41 is provided with members necessary for steering such as a
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。
The
具体的には、前記ハンドルバー４１ａは、図示されない操舵軸部材の上端に接続され、操舵軸部材の下端には前輪フォーク１７の上端が接続されている。前記操舵軸部材は、上端が下端よりも後方に位置するように斜めに傾斜した状態で、搭乗部１１が備える図示されないフレーム部材に、回転可能に取り付けられている。
Specifically, the
本実施の形態において、車両１０は横加速度センサ４４を有する。該横加速度センサ４４は、一般的な加速度センサ、ジャイロセンサ等から成るセンサであって、車両１０の横加速度、すなわち、車体の幅方向としての横方向（図１（ｂ）における左右方向：車体の縦方向軸線に対して垂直な方向）の加速度を検出する。
In the present embodiment, the vehicle 10 has a
車両１０は、旋回時に車体を旋回内側に傾斜させて安定させるので、車体を傾斜させることによって、旋回時の旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように制御される。このような制御を行うことによって、例えば、路面１８が進行方向と垂直な方向（進行方向に対する左右方向）に傾斜していたとしても、常に車体を水平に保つことが可能になる。これにより、車体及び乗員には、見かけ上、常に重力が鉛直下向きにかかっていることになり、違和感が低減され、また、車両１０の安定性が向上する。
Since the vehicle 10 is stabilized by inclining the vehicle body toward the inside of the turn at the time of turning, the vehicle 10 is controlled so that the centrifugal force to the outside of the turn at the time of turning and the gravity are balanced by turning the vehicle body. By performing such control, for example, even if the
そこで、本実施の形態においては、傾斜する車体の横方向の加速度を検出するために、横加速度センサ４４を車体に取り付け、横加速度センサ４４の出力がゼロとなるように（横加速度センサ４４の出力の目標値をゼロとして）フィードバック制御を行う。これにより、旋回時に作用する遠心力と重力とが釣り合う傾斜角まで、車体を傾斜させることができる。また、進行方向と垂直な方向に路面１８が傾斜している場合でも、車体が鉛直になる傾斜角となるように制御することができる。
Therefore, in the present embodiment, in order to detect the lateral acceleration of the leaning vehicle body, the
図１に示される例において、横加速度センサ４４は搭乗部１１の背面に配設されている。また、前記横加速度センサ４４は、車体の幅方向の中心、すなわち、車体の縦方向軸線上に位置するように配設され、車体の縦方向軸線に垂直な方向（横方向）の加速度を検出する。すなわち、横加速度センサ４４の検出軸方向が車体の横方向に一致するように、配設されている。
In the example shown in FIG. 1, the
また、本実施の形態における車両１０は、制御装置の一部としての車体傾斜制御システムを有する。該車体傾斜制御システムは、一種のコンピュータシステムであり、図３に示されるように、傾斜制御装置として機能する傾斜制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４６を備える。該傾斜制御ＥＣＵ４６は、プロセッサ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、横加速度センサ４４及びリンクモータ２５に接続されている。また、前記傾斜制御ＥＣＵ４６は、横加速度センサ４４が検出した横加速度に基づいてリンクモータ２５を作動させるためのトルク指令値を出力する傾斜制御部４７を含む。
The vehicle 10 in the present embodiment has a vehicle body tilt control system as a part of the control device. The vehicle body tilt control system is a kind of computer system and includes a tilt control ECU (Electronic Control Unit) 46 that functions as a tilt control device, as shown in FIG. The
該傾斜制御部４７は、旋回走行の際には、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御する。具体的には、フィードバック制御を行い、車体の傾斜角度が、横加速度センサ４４が検出する横加速度の値がゼロ又はゼロ近傍となるような角度になるように、リンクモータ２５を作動させる。つまり、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合って、横加速度センサ４４の検出軸方向の加速度成分、すなわち、横方向の加速度成分がゼロ又はゼロ近傍となるような角度になるように、車体の傾斜角度を制御する。つまり、横方向の加速度成分の値ゼロを目標値として、車体の傾斜角度を制御する。これにより、車体及び搭乗部１１に搭乗している乗員には、車体の縦方向軸線と平行な方向の力が作用することとなる。したがって、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。また、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地が向上する。
The
次に、前記構成の車両１０の動作について説明する。ここでは、旋回走行時における車体傾斜制御処理の動作についてのみ説明する。 Next, the operation of the vehicle 10 configured as described above will be described. Here, only the operation of the vehicle body tilt control process during turning is described.
図４は本発明の第１の実施の形態における旋回走行時の車体の傾斜動作を説明する図、図５は本発明の第１の実施の形態における車両の車体傾斜制御処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a diagram for explaining the tilting operation of the vehicle body during turning in the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the vehicle body tilt control process of the vehicle in the first embodiment of the present invention. It is.
旋回走行が開始されると、車体傾斜制御システムは車体傾斜制御処理を開始する。姿勢制御が行われることで、車両１０は、リンク機構３０によって、旋回走行時には、図４に示されるように、車体を旋回内側（図において右側）に傾けた状態で旋回する。また、旋回走行時には、旋回外側への遠心力が車体に作用するとともに、車体を旋回内側に傾けたことによって重力の横方向成分が発生する。そして、横加速度センサ４４は、前記遠心力と重力の横方向成分との合力を横方向の加速度として検出し、検出値ａを横加速度センサ値として傾斜制御部４７に出力する。すると、該傾斜制御部４７は、フィードバック制御を行い、検出値ａの値がゼロとなるような制御値をリンクモータ２５に出力する。
When turning is started, the vehicle body tilt control system starts the vehicle body tilt control process. By performing the posture control, the vehicle 10 turns with the
なお、車体傾斜制御処理は、車両１０の電源が投入されている間、車体傾斜制御システムによって繰り返し所定の制御周期ＴS （例えば、５〔ｍｓ〕）で実行される処理であり、旋回時において、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。 The vehicle body tilt control process is a process that is repeatedly executed by the vehicle body tilt control system at a predetermined control cycle T S (for example, 5 [ms]) while the vehicle 10 is turned on. This is a process for improving turning performance and ensuring passenger comfort.
傾斜制御部４７は、まず、横加速度センサ値ａを取得する（ステップＳ１）。
The
続いて、傾斜制御部４７は、ａold 呼出を行う（ステップＳ２）。ａold は、前回の車体傾斜制御処理実行時に保存された横加速度センサ値ａである。なお、初期設定においては、ａold ＝０とされている。
Subsequently, the
続いて、傾斜制御部４７は、制御周期ＴS を取得し（ステップＳ３）、ａの微分値を算出する（ステップＳ４）。ここで、ａの微分値をｄａ／ｄｔとすると、該ｄａ／ｄｔは次の式（１）によって算出される。
ｄａ／ｄｔ＝（ａ−ａold ）／ＴS ・・・式（１）
そして、傾斜制御部４７は、ａold ＝ａとして保存する（ステップＳ５）。つまり、今回の車体傾斜制御処理実行時に取得した横加速度センサ値ａをａold として、記憶手段に保存する。
Then,
da / dt = (a−a old ) / T S (1)
And the
続いて、傾斜制御部４７は、第１制御値ＵP を算出する（ステップＳ６）。ここで、比例制御動作の制御ゲイン、すなわち、比例ゲインをＣP とすると、第１制御値ＵP は次の式（２）によって算出される。
ＵP ＝ＣP ａ ・・・式（２）
続いて、傾斜制御部４７は、第２制御値ＵD を算出する（ステップＳ７）。ここで、微分制御動作の制御ゲイン、すなわち、微分時間をＣD とすると、第２制御値ＵD は次の式（３）によって算出される。
ＵD ＝ＣD ｄａ／ｄｔ ・・・式（３）
続いて、傾斜制御部４７は、制御値Ｕを算出する（ステップＳ８）。該制御値Ｕは、第１制御値ＵP と第２制御値ＵD との合計であり、次の式（４）によって算出される。
Ｕ＝ＵP ＋ＵD ・・・式（４）
最後に、傾斜制御部４７は、制御値Ｕをリンクモータ２５へ出力して（ステップＳ９）、処理を終了する。
Then,
U P = C P a ··· formula (2)
Then,
U D = C D da / dt (3)
Subsequently, the
U = U P + U D ··· formula (4)
Finally, the
このように、旋回走行時には、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御する。これにより、車体の安定を維持することができ、旋回性能を向上させることができるとともに、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地が向上する。 Thus, during turning, the inclination angle of the vehicle body is controlled so that the centrifugal force to the outside of the turning and gravity are balanced. As a result, the stability of the vehicle body can be maintained, the turning performance can be improved, and the rider does not feel uncomfortable and the ride comfort is improved.
具体的には、横加速度センサ４４が検出する横加速度の値がゼロ又はゼロ近傍となるように、車体の傾斜角度を制御する。つまり、横方向の加速度成分の値ゼロを目標値として、車体の傾斜角度を制御する。
Specifically, the inclination angle of the vehicle body is controlled so that the value of the lateral acceleration detected by the
これにより、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御することができ、横方向の加速度成分がゼロ又はゼロ近傍となり、車体及び乗員には車体の縦方向軸線と平行な方向の力が作用する。 As a result, the tilt angle of the vehicle body can be controlled so that the centrifugal force to the outside of the turn balances with the gravity, and the lateral acceleration component becomes zero or near zero. A force in a direction parallel to the vertical axis of
したがって、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。また、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地が向上する。これにより、安定した走行状態を実現することができ、安全性の高い車両１０を提供することができる。 Therefore, the stability of the vehicle body can be maintained and the turning performance can be improved. In addition, the rider does not feel discomfort and the ride comfort is improved. Thereby, the stable driving | running | working state can be implement | achieved and the vehicle 10 with high safety | security can be provided.
次に、遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御した場合における重心の移動範囲について説明する。 Next, the movement range of the center of gravity when the inclination angle of the vehicle body is controlled so that the centrifugal force and the gravity are balanced will be described.
図６は本発明の第１の実施の形態における車両の各部の寸法を説明する模式図、図７は本発明の第１の実施の形態における車両の安定範囲の寸法を説明する模式平面図、図８は本発明の第１の実施の形態における車両の重心位置の前後方向への変化を説明する模式図、図９は本発明の第１の実施の形態における車両の重心位置の横方向への変化を説明する模式図である。なお、図６において、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側面図であり、図８において、（ａ）は上面図、（ｂ）は左側面図であり、図９において、（ａ）は上面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図である。 FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the dimensions of each part of the vehicle in the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic plan view for explaining the dimensions of the stable range of the vehicle in the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a change in the longitudinal position of the center of gravity of the vehicle in the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a lateral direction of the center of gravity position of the vehicle in the first embodiment of the present invention. It is a schematic diagram explaining the change of. 6A is a top view, FIG. 6B is a right side view, FIG. 8A is a top view, FIG. 6B is a left side view, and FIG. ) Is a top view, (b) is a rear view, and (c) is an enlarged view of the main part of (b).
本実施の形態における車両１０は、車体の傾斜と車体に作用する遠心力とによって移動する車両１０の重心位置が、各車輪１２の接地点を頂点とする多角形で示される安定範囲内に収まるように、各車輪１２の位置が設定されている。 In the vehicle 10 according to the present embodiment, the position of the center of gravity of the vehicle 10 that moves due to the inclination of the vehicle body and the centrifugal force acting on the vehicle body falls within a stable range indicated by a polygon having the ground contact point of each wheel 12 as a vertex. Thus, the position of each wheel 12 is set.
前記安定範囲は、図６に示されるように、各車輪１２の接地点と車両１０の重心Ｇとの三次元的配置で決定される範囲Ｋである。なお、前記重心Ｇは、車両１０のみならず、搭乗している乗員及び搭載されている積載物をも含む全体の重心である。 As shown in FIG. 6, the stable range is a range K determined by a three-dimensional arrangement of the ground contact point of each wheel 12 and the center of gravity G of the vehicle 10. The center of gravity G is the total center of gravity including not only the vehicle 10 but also a passenger on board and a loaded object.
図６において、Ｈｇは、路面１８から重心Ｇまでの距離、すなわち、重心Ｇの高さである。また、前記範囲Ｋは、前輪である車輪１２Ｆの接地点と、後輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの接地点とを頂点とする多角形としての二等辺三角形である。
In FIG. 6, Hg is the distance from the
図６（ａ）に示されるように、上方から観て、重心Ｇが二等辺三角形の範囲Ｋ内にあれば、車両１０の左右方向の安定性が確実に維持されることが分かる。なお、二等辺三角形の範囲Ｋの底辺Ｋ１と平行で、２つの斜辺、すなわち、側辺Ｋ２を両端とし、重心Ｇを通る線分をＧ１とすると、重心Ｇから線分Ｇ１の両端までの範囲、すなわち、側辺Ｋ２までの範囲が横方向の安定範囲となる。 As shown in FIG. 6A, when viewed from above, if the center of gravity G is within an isosceles triangle range K, it can be seen that the left-right stability of the vehicle 10 is reliably maintained. The range from the center of gravity G to both ends of the line segment G1 is G1, which is parallel to the base K1 of the range K of the isosceles triangle and has two oblique sides, that is, the side K2 as both ends and the line segment passing through the center of gravity G. That is, the range up to the side K2 is the stable range in the horizontal direction.
また、図７に示されるように、Ｌは、前輪である車輪１２Ｆの車軸と後輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの車軸との距離、すなわち、ホイールベースであり、Ｌｇは、前輪である車輪１２Ｆの車軸から重心Ｇまでの距離、すなわち、重心Ｇの前後方向位置である。また、Ｋ１の長さを示すＴｄは、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの接地点間の距離、すなわち、車輪１２Ｌ及び１２Ｒの中心間距離としてのトレッド幅であり、Ｔｇは、２つの側辺Ｋ２を結ぶ線分Ｇ１の長さ、すなわち、重心Ｇにおける安定範囲の横幅である。２つの側辺Ｋ２間の距離はトレッド幅に応じて変化する。なお、図７は、車両１０が静止している状態を示しているものとする。そして、横方向（車体の幅方向）に関して、重心Ｇは中心にある、すなわち、２つの側辺Ｋ２を結ぶ線分Ｇ１の中点に位置すると考えられる。
Further, as shown in FIG. 7, L is the distance between the axle of the
ここで、車両１０が加速又は減速した場合、つまり、前後方向加速度が車体に作用する場合の重心Ｇの移動について説明する。なお、車両１０が加速する場合、つまり、後方向加速度が車体に作用する場合には、重心Ｇが後方に移動して二等辺三角形の範囲Ｋの底辺Ｋ１に近付くので、２つの側辺Ｋ２間の距離が広がり、重心Ｇにおける安定範囲の横幅であるＴｇがより大きくなる、すなわち、安定範囲の横幅がより広くなって安定性が向上することが明らかである。一方、車両１０が減速する場合、つまり、前方向加速度が車体に作用する場合には、逆に、安定範囲の横幅がより狭くなって安定性が低下する。 Here, the movement of the center of gravity G when the vehicle 10 is accelerated or decelerated, that is, when the longitudinal acceleration acts on the vehicle body, will be described. When the vehicle 10 accelerates, that is, when a backward acceleration acts on the vehicle body, the center of gravity G moves rearward and approaches the base K1 of the isosceles triangle range K, so the distance between the two side edges K2 It is clear that Tg, which is the lateral width of the stable range at the center of gravity G, becomes larger, that is, the lateral width of the stable range becomes wider and the stability is improved. On the other hand, when the vehicle 10 decelerates, that is, when the forward acceleration acts on the vehicle body, on the contrary, the lateral width of the stable range becomes narrower and the stability is lowered.
そこで、ここでは、車両１０が減速する場合、つまり、前方向加速度が車体に作用する場合についてのみ説明する。また、車体に作用する前方向加速度は、予定される前方向加速度の最大値であるとする。すなわち、最大前方向加速度が車体に作用するものとする。なお、最大前方向加速度の値は、車両１０のブレーキ性能、車輪１２のグリップ力、車体のジオメトリ等に基づいて、あらかじめ定めることができる。 Therefore, here, only the case where the vehicle 10 decelerates, that is, the case where the forward acceleration acts on the vehicle body will be described. Further, it is assumed that the forward acceleration acting on the vehicle body is the maximum value of the planned forward acceleration. That is, the maximum forward acceleration acts on the vehicle body. Note that the value of the maximum forward acceleration can be determined in advance based on the braking performance of the vehicle 10, the grip force of the wheels 12, the geometry of the vehicle body, and the like.
ここで、重力加速度をＦ１とし、最大前方向加速度をＦ２とすると、重心Ｇには、図８（ｂ）に示されるように、Ｆ１及びＦ２の合力Ｆｒ１が作用する。そして、車両１０の側面から観て、重心Ｇを通る鉛直線に対する合力Ｆｒ１の方向角度をαとすると、該方向角度αは、次の式（５）で表される。
α＝tan -1（Ｆ２／Ｆ１） ・・・式（５）
最大前方向加速度が車体に作用した場合、路面１８に対応する平面上における重心Ｇの位置は、合力Ｆｒ１のベクトルを示す矢印の延長線と路面１８に対応する平面との交点になると考えることができるので、図６（ｂ）における前進距離Ｌｂだけ重心Ｇが前進したこととなる。前記前進距離Ｌｂは、次の式（６）で表される。
Ｌｂ＝Ｈｇ×tan α ・・・式（６）
したがって、最大前方向加速度が車体に作用した場合における重心Ｇの前後方向位置Ｌｇ’は、次の式（７）で表される。
Ｌｇ’＝Ｌｇ−Ｌｂ ・・・式（７）
続いて、最大前方向加速度が車体に作用した場合に旋回走行を行うときの重心Ｇの移動について説明する。本実施の形態における車両１０は、前述のように、旋回時に車体を旋回内側に傾斜させることによって、旋回時の旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように制御される。そのため、重心Ｇの位置の横方向、すなわち、左右方向への移動は、車体の傾斜角度及び遠心力によって決定される。ここでは、車体の傾斜角度は、予定される傾斜角度の最大値であり、車体に作用する横方向加速度である遠心力は、予定される遠心力の最大値であるとする。すなわち、最大傾斜角度で傾斜中に最大遠心力が車体に作用するものとする。
Here, assuming that the gravitational acceleration is F1 and the maximum forward acceleration is F2, the resultant force Fr1 of F1 and F2 acts on the center of gravity G as shown in FIG. Then, when viewed from the side of the vehicle 10, when the direction angle of the resultant force Fr <b> 1 with respect to the vertical line passing through the center of gravity G is α, the direction angle α is expressed by the following equation (5).
α = tan −1 (F2 / F1) (5)
When the maximum forward acceleration acts on the vehicle body, it can be considered that the position of the center of gravity G on the plane corresponding to the
Lb = Hg × tan α (6)
Therefore, the longitudinal position Lg ′ of the center of gravity G when the maximum forward acceleration acts on the vehicle body is expressed by the following equation (7).
Lg ′ = Lg−Lb (7)
Next, the movement of the center of gravity G when performing turning while the maximum forward acceleration is applied to the vehicle body will be described. As described above, the vehicle 10 in the present embodiment is controlled so that the centrifugal force to the outside of the turn and the gravity are balanced with each other by tilting the vehicle body to the inside of the turn when turning. . Therefore, the movement of the position of the center of gravity G in the horizontal direction, that is, in the left-right direction is determined by the inclination angle of the vehicle body and the centrifugal force. Here, it is assumed that the tilt angle of the vehicle body is the maximum value of the planned tilt angle, and the centrifugal force that is the lateral acceleration acting on the vehicle body is the maximum value of the planned centrifugal force. That is, it is assumed that the maximum centrifugal force acts on the vehicle body during the inclination at the maximum inclination angle.
なお、最大傾斜角度の値は、リンク機構３０の回動角度を含む車体のジオメトリ等に基づいて、あらかじめ定めることができ、最大遠心力の値は、車両１０の走行速度、車輪１２のグリップ力、ハンドルバー４１ａの操舵角度を含む車体のジオメトリ等に基づいて、あらかじめ定めることができる。
Note that the value of the maximum inclination angle can be determined in advance based on the geometry of the vehicle body including the rotation angle of the
ここで、重力加速度をＦ１とし、最大遠心力をＦ３とすると、重心Ｇには、図９（ｂ）に示されるように、Ｆ１及びＦ３の合力Ｆｒ２が作用する。なお、最大前方向加速度が車体に作用しているので、路面１８に対応する平面上における重心Ｇの位置は、前進して前後方向位置Ｌｇ’にあると考えられる。そのため、重心Ｇにおける安定範囲の横幅の値は、Ｔｇよりも小さなＴｇ’となっている。
Here, assuming that the gravitational acceleration is F1 and the maximum centrifugal force is F3, the resultant force Fr2 of F1 and F3 acts on the center of gravity G as shown in FIG. Since the maximum forward acceleration acts on the vehicle body, it is considered that the position of the center of gravity G on the plane corresponding to the
また、車体が旋回内側に最大傾斜角度θで傾斜しているので、重心Ｇも旋回方向（図に示される例では右方向）、すなわち、横方向に、図９（ｃ）に示されるように、距離Ｔθだけ変位している。該距離Ｔθは、次の式（８）で表される。
Ｔθ＝Ｈｇ×sin θ ・・・式（８）
そして、車両１０の背面から観て、重心Ｇを通る鉛直線に対する合力Ｆｒ２の方向角度を、βとすると、方向角度βは、次の式（９）で表される。
β＝tan -1（Ｆ３／Ｆ１） ・・・式（９）
最大遠心力が車体に作用した場合、路面１８に対応する平面上における重心Ｇの位置は、合力Ｆｒ２のベクトルを示す矢印の延長線と路面１８に対応する平面との交点になると考えることができるので、図９（ｃ）に示されるように、距離Ｔβだけ重心Ｇが横方向に更に変位したこととなる。前記距離Ｔβは、次の式（１０）で表される。
Ｔβ＝Ｈｇ×cos θ×tan β ・・・式（１０）
したがって、最大傾斜角度で傾斜中に最大遠心力が車体に作用した場合に、重心Ｇが横方向の中心から変位した距離Ｔａは、前記式（８）及び（１０）の合計であるから、次の式（１１）で表される。
Ｔａ＝Ｈｇ×（sin θ＋cos θ×tan β） ・・・式（１１）
このように重心Ｇが横方向に変位しても、範囲Ｋ内に収まる条件は、図９（ａ）及び（ｂ）から、次の式（１２）で表される。
Ｔｇ’≧２×Ｔａ ・・・式（１２）
したがって、最大前方向加速度が車体に作用した場合に旋回走行を行い、最大傾斜角度で傾斜中に最大遠心力が車体に作用したときにも、重心Ｇの位置が範囲Ｋ内に収まるトレッド幅Ｔｄの値は、次の式（１３）で表される。
Ｔｄ＝Ｔｇ’×（Ｌ／Ｌｇ’）
≧２×Ｈｇ×（sin θ＋cos θ×tan β）×（Ｌ／Ｌｇ’） ・・・式（１３）
このように、本実施の形態においては、車体に作用する遠心力が予定された最大遠心力Ｆ３であり、かつ、車体の傾斜が予定された最大傾斜角度θであるときの車両１０の重心Ｇの位置が、各車輪１２の接地点を頂点とする多角形で示される範囲Ｋ内に収まるように、各車輪１２の位置が設定される。具体的には、車両１０の左右一対の車輪の中心間距離であるトレッド幅Ｔｄの値を前記式（１３）を満足するように設定する。
Further, since the vehicle body is inclined at the maximum inclination angle θ inside the turning, the center of gravity G is also shown in FIG. 9C in the turning direction (right direction in the example shown in the figure), that is, in the lateral direction. , Is displaced by a distance Tθ. The distance Tθ is expressed by the following equation (8).
Tθ = Hg × sin θ (8)
When the direction angle of the resultant force Fr2 with respect to the vertical line passing through the center of gravity G when viewed from the back of the vehicle 10 is β, the direction angle β is expressed by the following equation (9).
β = tan −1 (F3 / F1) (9)
When the maximum centrifugal force acts on the vehicle body, the position of the center of gravity G on the plane corresponding to the
Tβ = Hg × cos θ × tan β (10)
Accordingly, when the maximum centrifugal force is applied to the vehicle body during the tilt at the maximum tilt angle, the distance Ta that the center of gravity G is displaced from the center in the lateral direction is the sum of the above formulas (8) and (10). (11)
Ta = Hg × (sin θ + cos θ × tan β) (11)
Thus, even if the gravity center G is displaced in the horizontal direction, the condition that falls within the range K is expressed by the following equation (12) from FIGS. 9 (a) and 9 (b).
Tg ′ ≧ 2 × Ta (12)
Therefore, tread width Td in which the position of the center of gravity G falls within the range K even when the vehicle is turned when the maximum forward acceleration is applied to the vehicle body and the maximum centrifugal force is applied to the vehicle body during the inclination at the maximum inclination angle. The value of is represented by the following equation (13).
Td = Tg ′ × (L / Lg ′)
≧ 2 × Hg × (sin θ + cos θ × tan β) × (L / Lg ′) Equation (13)
Thus, in the present embodiment, the center of gravity G of the vehicle 10 when the centrifugal force acting on the vehicle body is the maximum centrifugal force F3 scheduled and the vehicle body inclination is the maximum inclination angle θ planned. The position of each wheel 12 is set so that the position of the wheel falls within a range K indicated by a polygon having the contact point of each wheel 12 as a vertex. Specifically, the value of the tread width Td, which is the distance between the centers of the pair of left and right wheels of the vehicle 10, is set so as to satisfy the formula (13).
これにより、最大前方向加速度が車体に作用した場合に旋回走行を行い、最大傾斜角度で傾斜中に最大遠心力が車体に作用したときにも、重心Ｇの位置が車輪１２の接地点を頂点とする二等辺三角形の範囲Ｋ内に収まるので、車両１０の安定性を維持することができる。 As a result, when the maximum forward acceleration is applied to the vehicle body, the vehicle runs while turning, and when the maximum centrifugal force is applied to the vehicle body during the inclination at the maximum inclination angle, the position of the center of gravity G is at the top of the grounding point of the wheel 12. Therefore, the stability of the vehicle 10 can be maintained.
また、重心Ｇの位置は、車両１０が静止しているときは、車体の幅方向に延在して範囲Ｋの２つの側辺Ｋ２を結ぶ線分Ｇ１の中点にあり、車体に作用する遠心力が予定された最大遠心力Ｆ３であり、かつ、車体の傾斜が予定された最大傾斜角度θであるときも、線分Ｇ１の両端までの範囲内にある。 In addition, when the vehicle 10 is stationary, the position of the center of gravity G is at the midpoint of the line segment G1 that extends in the width direction of the vehicle body and connects the two side edges K2 of the range K, and acts on the vehicle body. Even when the centrifugal force is the maximum centrifugal force F3 scheduled and the vehicle body is tilted at the maximum tilt angle θ, it is within the range up to both ends of the line segment G1.
なお、重心Ｇの位置は、重心Ｇに作用する力の合力のベクトルの延長線と路面１８に対応する平面との交点である。
The position of the center of gravity G is an intersection of an extension line of the resultant force vector acting on the center of gravity G and a plane corresponding to the
さらに、重心Ｇの車体の幅方向に関する位置には、重心Ｇの高さに最大傾斜角度θの正弦を乗じた値が加算される。 Furthermore, a value obtained by multiplying the height of the center of gravity G by the sine of the maximum inclination angle θ is added to the position of the center of gravity G in the width direction of the vehicle body.
さらに、範囲Ｋの２つの側辺Ｋ２間の距離は、左右一対の車輪１２の中心間距離としてのトレッド幅Ｔｄに応じて変化し、該トレッド幅Ｔｄは、遠心力が予定された最大遠心力Ｆ３であり、かつ、車体の傾斜が予定された最大傾斜角度θであるときの重心Ｇの位置が、２つの側辺Ｋ２間に収まるように設定される。 Further, the distance between the two side edges K2 of the range K changes in accordance with the tread width Td as the distance between the centers of the pair of left and right wheels 12, and the tread width Td is the maximum centrifugal force at which the centrifugal force is scheduled. The position of the center of gravity G when the vehicle body is at the maximum inclination angle θ that is F3 and the vehicle body is inclined is set so as to fall between the two side edges K2.
なお、本実施の形態においては、車両１０が前輪が一輪であって後輪が左右二輪の三輪車であるものとして説明したが、車両１０が前輪が左右二輪であって後輪が一輪の三輪車であってもよい。ただし、この場合には、範囲Ｋを示す二等辺三角形の頂点が後方に位置することになって、後方向加速度が車体に作用する場合に安定範囲の横幅がより狭くなって安定性が低下するので、車両１０が加速して最大後方向加速度が車体に作用する場合を考慮することとなる。 In the present embodiment, the vehicle 10 is described as a front wheel having one wheel and the rear wheel is a left and right two-wheeled tricycle. However, the vehicle 10 is a front wheel having two left and right wheels and the rear wheel having a single wheel. There may be. However, in this case, the vertex of the isosceles triangle indicating the range K is located rearward, and the lateral width of the stable range becomes narrower and the stability decreases when the backward acceleration acts on the vehicle body. Therefore, the case where the vehicle 10 accelerates and the maximum backward acceleration acts on the vehicle body is taken into consideration.
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。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first embodiment is also omitted.
図１０は本発明の第２の実施の形態における車両の安定範囲の寸法を説明する模式平面図、図１１は本発明の第２の実施の形態における車両の重心位置の横方向への変化を説明する模式図である。なお、図１１において、（ａ）は上面図、（ｂ）は背面図である。 FIG. 10 is a schematic plan view for explaining the dimensions of the stable range of the vehicle in the second embodiment of the present invention. FIG. 11 shows the change in the lateral position of the center of gravity of the vehicle in the second embodiment of the present invention. It is a schematic diagram to explain. In FIG. 11, (a) is a top view and (b) is a rear view.
本実施の形態においては、車両１０が前輪及び後輪が左右二輪の四輪車である場合について説明する。なお、リンクモータ２５、リンク機構３０、車体傾斜制御システム等を含む車両１０の構造については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。また、旋回走行時における車体傾斜制御処理の動作についても、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
In the present embodiment, a case will be described in which the vehicle 10 is a four-wheel vehicle with front and rear wheels having two left and right wheels. Note that the structure of the vehicle 10 including the
本実施の形態における車両１０も、前記第１の実施の形態と同様に、車体の傾斜と車体に作用する遠心力とによって移動する車両１０の重心位置が、各車輪１２の接地点を頂点とする多角形で示される安定範囲内に収まるように、各車輪１２の位置が設定されている。 Similarly to the first embodiment, the vehicle 10 according to the present embodiment also has the position of the center of gravity of the vehicle 10 that moves due to the inclination of the vehicle body and the centrifugal force acting on the vehicle body, with the grounding point of each wheel 12 as the apex. The position of each wheel 12 is set so as to be within the stable range indicated by the polygon.
前記車両１０の安定範囲は、図１０に示されるように、各車輪１２の接地点と車両１０の重心Ｇとの三次元的配置で決定される範囲Ｋである。図１０において、該範囲Ｋは、前輪である左右の車輪の接地点と、後輪である左右の車輪の接地点とを頂点とする多角形としての四角形である。 As shown in FIG. 10, the stable range of the vehicle 10 is a range K determined by a three-dimensional arrangement of the ground point of each wheel 12 and the center of gravity G of the vehicle 10. In FIG. 10, the range K is a quadrilateral as a polygon whose apexes are the ground contact points of the left and right wheels that are front wheels and the ground contact points of the left and right wheels that are rear wheels.
なお、ここでは、左右の前輪の接地点間の距離と左右の後輪の接地点間の距離とが等しい、すなわち、前後のトレッド幅Ｔｄの値が同一である場合について説明する。つまり、前記範囲Ｋは長方形であって、２つの側辺Ｋ２間の距離は一定であるものとする。したがって、重心Ｇの前後方向位置Ｌｇが変化しても、重心Ｇを通る線分Ｇ１の長さ、すなわち、重心Ｇにおける安定範囲の横幅の値Ｔｇは変化せず、トレッド幅Ｔｄの値と等しい。重心Ｇは、前記第１の実施の形態と同様に、横方向に関して、中心にある、すなわち、２つの側辺Ｋ２を結ぶ線分Ｇ１の中点に位置すると考えられる。 Here, a case will be described in which the distance between the ground contact points of the left and right front wheels is equal to the distance between the ground contact points of the left and right rear wheels, that is, the front and rear tread widths Td are the same. In other words, the range K is a rectangle, and the distance between the two side edges K2 is constant. Therefore, even if the longitudinal position Lg of the center of gravity G changes, the length of the line segment G1 passing through the center of gravity G, that is, the horizontal width value Tg of the stable range at the center of gravity G does not change and is equal to the value of the tread width Td. . Similarly to the first embodiment, the center of gravity G is considered to be at the center in the lateral direction, that is, at the midpoint of the line segment G1 that connects the two side edges K2.
また、重心Ｇの前後方向位置Ｌｇが変化しても重心Ｇにおける安定範囲の横幅の値Ｔｇは変化しないのであるから、車両１０が加速又は減速した場合、つまり、前後方向加速度が車体に作用する場合の重心Ｇの移動については、説明を省略する。 Further, even if the longitudinal position Lg of the center of gravity G changes, the lateral width value Tg of the stable range at the center of gravity G does not change. Therefore, when the vehicle 10 accelerates or decelerates, that is, longitudinal acceleration acts on the vehicle body. Description of the movement of the center of gravity G in this case is omitted.
続いて、旋回走行を行うときの重心Ｇの移動について説明する。なお、本実施の形態においては、前後方向加速度が車体に作用して路面１８に対応する平面上における重心Ｇの位置が前後しても、重心Ｇにおける安定範囲の横幅の値は、Ｔｇのままで不変であるから、旋回走行を行うときの重心Ｇの移動についての説明は、前後方向加速度が車体に作用しているか否かには無関係である。
Next, the movement of the center of gravity G when turning is described. In the present embodiment, even if the longitudinal acceleration acts on the vehicle body and the position of the center of gravity G on the plane corresponding to the
本実施の形態における車両１０は、前記第１の実施の形態と同様に、旋回時に車体を旋回内側に傾斜させることによって、旋回時の旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように制御される。そのため、重心Ｇの位置の横方向、すなわち、左右方向への移動は、車体の傾斜角度及び遠心力によって決定される。前記第１の実施の形態と同様に、車体の傾斜角度は、予定される傾斜角度の最大値であり、車体に作用する横方向加速度である遠心力は、予定される遠心力の最大値であるとする。すなわち、最大傾斜角度で傾斜中に最大遠心力が車体に作用するものとする。なお、最大傾斜角度の値及び最大遠心力の値は、前記第１の実施の形態と同様に、あらかじめ定めることができる。 Similar to the first embodiment, the vehicle 10 according to the present embodiment tilts the vehicle body toward the inside of the turn at the time of turning, so that the centrifugal force to the outside of the turn at the time of turning and the gravity are balanced. It is controlled to become. Therefore, the movement of the position of the center of gravity G in the horizontal direction, that is, in the left-right direction is determined by the inclination angle of the vehicle body and the centrifugal force. As in the first embodiment, the inclination angle of the vehicle body is the maximum value of the planned inclination angle, and the centrifugal force that is the lateral acceleration acting on the vehicle body is the maximum value of the expected centrifugal force. Suppose there is. That is, it is assumed that the maximum centrifugal force acts on the vehicle body during the inclination at the maximum inclination angle. Note that the value of the maximum inclination angle and the value of the maximum centrifugal force can be determined in advance as in the first embodiment.
そして、車体が旋回内側に最大傾斜角度θで傾斜しているので、重心Ｇも旋回方向（図１１（ｂ）に示される例では右方向）、すなわち、横方向に距離Ｔθだけ変位している。該距離Ｔθは、前記式（８）で表される。 Since the vehicle body is inclined at the maximum inclination angle θ inside the turn, the center of gravity G is also displaced by a distance Tθ in the turn direction (right direction in the example shown in FIG. 11B), that is, in the lateral direction. . The distance Tθ is expressed by the above formula (8).
また、重心Ｇには、図１１（ｂ）に示されるように、Ｆ１及びＦ３の合力Ｆｒ２が作用する。そして、車両１０の背面から観て、重心Ｇを通る鉛直線に対する合力Ｆｒ２の方向角度βは、前記式（９）で表される。 Further, the resultant force Fr2 of F1 and F3 acts on the center of gravity G, as shown in FIG. When viewed from the back of the vehicle 10, the direction angle β of the resultant force Fr2 with respect to the vertical line passing through the center of gravity G is expressed by the above equation (9).
最大遠心力が車体に作用した場合、路面１８に対応する平面上における重心Ｇの位置は、合力Ｆｒ２を示す矢印の延長線と路面１８に対応する平面との交点になると考えることができるので、前記式（１０）で表される距離Ｔβだけ重心Ｇが横方向に更に変位したこととなる。したがって、最大傾斜角度で傾斜中に最大遠心力が車体に作用した場合に、重心Ｇが横方向の中心から変位した距離Ｔａは、前記式（１１）で表される。
When the maximum centrifugal force acts on the vehicle body, the position of the center of gravity G on the plane corresponding to the
このように重心Ｇが横方向に変位しても、範囲Ｋ内に収まる条件は、図１１（ａ）及び（ｂ）から、次の式（１２’）で表される。
Ｔｇ≧２×Ｔａ ・・・式（１２’）
したがって、本実施の形態においては、旋回走行を行い、最大傾斜角度で傾斜中に最大遠心力が車体に作用したときにも、重心Ｇの位置が範囲Ｋ内に収まるトレッド幅Ｔｄの値は、次の式（１３’）で表される。
Ｔｄ＝Ｔｇ≧２×Ｈｇ×（sin θ＋cos θ×tan β） ・・・式（１３’）
このように、本実施の形態においては、車体に作用する遠心力が予定された最大遠心力Ｆ３であり、かつ、車体の傾斜が予定された最大傾斜角度θであるときの車両１０の重心Ｇの位置が、各車輪１２の接地点を頂点とする多角形で示される範囲Ｋ内に収まるように、各車輪１２の位置が設定される。具体的には、車両１０のトレッド幅Ｔｄの値を前記式（１３’）を満足するように設定する。
Thus, even if the center of gravity G is displaced in the horizontal direction, the condition that falls within the range K is expressed by the following equation (12 ′) from FIGS. 11A and 11B.
Tg ≧ 2 × Ta Expression (12 ′)
Therefore, in the present embodiment, the value of the tread width Td within which the position of the center of gravity G falls within the range K even when the vehicle is turning and the maximum centrifugal force is applied to the vehicle body during the inclination at the maximum inclination angle is It is represented by the following formula (13 ′).
Td = Tg ≧ 2 × Hg × (sin θ + cos θ × tan β) Expression (13 ′)
Thus, in the present embodiment, the center of gravity G of the vehicle 10 when the centrifugal force acting on the vehicle body is the maximum centrifugal force F3 scheduled and the vehicle body inclination is the maximum inclination angle θ planned. The position of each wheel 12 is set so that the position of the wheel falls within a range K indicated by a polygon having the contact point of each wheel 12 as a vertex. Specifically, the value of the tread width Td of the vehicle 10 is set so as to satisfy the equation (13 ′).
これにより、旋回走行を行い、最大傾斜角度で傾斜中に最大遠心力が車体に作用したときにも、重心Ｇの位置が車輪１２の接地点を頂点とする四角形の範囲Ｋ内に収まるので、車両１０の安定性を維持することができる。 As a result, even when the vehicle is turning and the maximum centrifugal force is applied to the vehicle body while tilting at the maximum tilt angle, the position of the center of gravity G falls within the rectangular range K with the grounding point of the wheel 12 as the apex. The stability of the vehicle 10 can be maintained.
なお、その他の点の構成及び動作については、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。 Since the configuration and operation of other points are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
本発明は、少なくとも左右一対の車輪を有する車両に利用することができる。 The present invention can be used for a vehicle having at least a pair of left and right wheels.
１０ 車両
１１ 搭乗部
１２Ｆ、１２Ｌ、１２Ｒ 車輪
１８ 路面
２０ 本体部
２５ リンクモータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (7)
前記操舵部及び駆動部にそれぞれ回転可能に取り付けられた車輪と、
前記操舵部又は駆動部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、前記車体に作用する遠心力と重力とが釣り合うように、前記車体の傾斜を制御する制御装置とを有し、
各車輪の位置は、前記遠心力が予定された最大遠心力であり、かつ、前記車体の傾斜が予定された最大傾斜角度であるときの車両の重心の位置が、各車輪の接地点を頂点とする多角形で示される安定範囲内に収まるように設定されることを特徴とする車両。 A vehicle body including a steering unit and a drive unit coupled to each other;
Wheels rotatably attached to the steering unit and the driving unit,
A tilting actuator device for tilting the steering unit or the driving unit in a turning direction;
A controller for controlling the tilt of the vehicle body so as to balance the centrifugal force acting on the vehicle body and gravity by controlling the actuator device for tilting;
The position of each wheel is the maximum centrifugal force where the centrifugal force is scheduled, and the position of the center of gravity of the vehicle when the vehicle body is tilted at the maximum tilt angle is the apex of the contact point of each wheel. A vehicle that is set to fall within a stable range indicated by a polygon.
該左右一対の車輪の中心間距離は、前記遠心力が予定された最大遠心力であり、かつ、前記車体の傾斜が予定された最大傾斜角度であるときの車両の重心の位置が、前記２つの側辺間に収まるように設定される請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両。 The distance between the two sides of the stable range changes according to the distance between the centers of the pair of left and right wheels,
The distance between the centers of the pair of left and right wheels is the maximum centrifugal force at which the centrifugal force is scheduled, and the position of the center of gravity of the vehicle when the tilt of the vehicle body is at the predetermined maximum tilt angle is 2 The vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the vehicle is set to fit between two side edges.
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