JP2014069674A - Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車に関し、詳しくは、少なくとも一つの操舵輪を含む3輪以上の車輪を有し、自立して停車可能な自動車に関する。 The present invention relates to an automobile, and more particularly, to an automobile having at least three wheels including at least one steering wheel and capable of stopping independently.
従来、この種の自動車としては、ロータ軸に回動自在に支持されたロータとロータ軸を支持するインナジンバルとインナジンバルをロータ軸に垂直な軸廻りに回動自在に支持するアウタジンバルとを有する車体姿勢制御手段と、ハンドルの操舵方向を検出する操舵角センサと、車体の傾斜量を検出する車体傾斜センサと、アウタジンバルのアウタジンバル軸に回転トルクを付与するアクチュエータと、を備える自動二輪車が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この自動二輪車では、車体傾斜センサの検出結果に応じた回転トルクをアクチュエータよりアウタジンバル軸に付与し、車体姿勢制御手段に発生するジャイロモーメントで車体を所定量傾斜させ、常に、車体の傾斜方向を車体重心に作用する合力の方向と一致させるとともに、その時の遠心力に基づくモーメント、重力に基づくモーメント及び車体姿勢制御手段からのジャイロモーメント間のバランスを維持することにより、ドライバの体重の移動を伴わずに右左折することができるようにしている。 Conventionally, this type of automobile includes a rotor that is rotatably supported by a rotor shaft, an inner gimbal that supports the rotor shaft, and an outer gimbal that rotatably supports the inner gimbal around an axis perpendicular to the rotor shaft. A motorcycle comprising: a vehicle body attitude control means having a steering angle sensor that detects a steering direction of a steering wheel; a vehicle body inclination sensor that detects a vehicle body inclination amount; and an actuator that applies rotational torque to an outer gimbal shaft of an outer gimbal. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this motorcycle, rotational torque corresponding to the detection result of the vehicle body tilt sensor is applied to the outer gimbal shaft by the actuator, and the vehicle body is tilted by a predetermined amount by the gyro moment generated in the vehicle body posture control means, so that the vehicle body tilt direction is always changed. It matches the direction of the resultant force acting on the center of gravity of the vehicle body and maintains the balance between the moment based on the centrifugal force at that time, the moment based on gravity, and the gyro moment from the vehicle body posture control means, thereby accompanying the movement of the driver's weight. Without having to make a right or left turn.
また、回転可能に支持された回転体を有するジャイロと、ジャイロを回転体の回転軸と直交する軸回りに回転可能に支持する支持軸と、ジャイロを回転させるジンバルモータと、を有する車両挙動制御装置を備える自動車も提案されている(例えば、特許文献2参照)。この自動車では、車体を左右方向に貫くピッチ軸で回転体を回転支持すると共に、回転体を車両が前進するときの車輪の回転方向と逆方向に回転させ、更に、回転体の回転数を車速が大きいほど大きくすることにより、車両の挙動に応じたジャイロモーメントを発生させている。 Also, vehicle behavior control including a gyro having a rotating body that is rotatably supported, a support shaft that rotatably supports the gyro about an axis orthogonal to the rotation axis of the rotating body, and a gimbal motor that rotates the gyro. An automobile equipped with the device has also been proposed (see, for example, Patent Document 2). In this automobile, the rotating body is rotated and supported by a pitch axis that penetrates the vehicle body in the left-right direction, and the rotating body is rotated in the direction opposite to the rotation direction of the wheel when the vehicle moves forward. By increasing the value, the gyro moment corresponding to the behavior of the vehicle is generated.
さらに、車体を左右方向に傾斜させる機構を備える車両も提案されている(例えば、特許文献3参照)。この車両では、旋回時に旋回外側へ生じる横加速度による遠心力と重力がつりあう角度に車両の傾斜を制御することによって、搭乗者と車体に作用する力を座席の座面に垂直な方向下向きとなるようにして、搭乗者の違和感を軽減し、旋回時の車両の安定性を向上させている。 Further, a vehicle including a mechanism for tilting the vehicle body in the left-right direction has been proposed (see, for example, Patent Document 3). In this vehicle, the force acting on the occupant and the vehicle body is directed downward in the direction perpendicular to the seat surface of the seat by controlling the inclination of the vehicle to an angle at which the centrifugal force and gravity due to the lateral acceleration generated outside the turn when turning. In this way, the passenger feels uncomfortable and the stability of the vehicle when turning is improved.
近年、省エネルギの観点から、トレッドが狭く軽量で小型の自動車の開発が望まれている。このような自動車は、トレッドに対する重心の高さの割合がトレッドが広い車両に比して大きくなるため、旋回時に旋回外側に横転する可能性が高くなる。したがって、トレッドが狭く軽量で小型の自動車において、安定して旋回することができる構成が望まれている。 In recent years, from the viewpoint of energy saving, it has been desired to develop a small and light automobile with a narrow tread. In such an automobile, the ratio of the height of the center of gravity with respect to the tread is larger than that of a vehicle having a wide tread, and therefore, there is a high possibility that the vehicle will roll over to the outside during turning. Therefore, there is a demand for a structure that can turn stably in a small and light tread with a small tread.
本発明の自動車は、安定して旋回することができる自動車を提案することを主目的とする。 The main object of the automobile of the present invention is to propose an automobile that can turn stably.
本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The automobile of the present invention has taken the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の自動車は、
少なくとも一つの操舵輪を含む3輪以上の車輪を有し、自立して停車可能な自動車であって、
車体を左右方向に傾斜可能なリーン機構と該リーン機構を駆動するためのリーン駆動手段とを有するリーン装置と、
フライホイールと該フライホイールを第1軸で回転駆動する第1回転駆動手段とを有するジャイロと、前記第1軸と直交する第2軸で前記ジャイロを回転駆動する第2回転駆動手段と、前記第2軸に取り付けられて前記ジャイロと前記第2回転駆動手段との接続および接続の解除を行なうクラッチと、を有するジャイロ装置と、
車両の重心に作用する重力と遠心力との合成力の作用線がトレッドの範囲内となるよう前記リーン駆動手段を制御するリーン制御手段と、
少なくとも運転者の操舵に基づいて車体が旋回内側に傾斜する作用のジャイロモーメントが発生するように前記ジャイロ装置を制御する操舵対応制御を実行するジャイロ制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The automobile of the present invention
A vehicle having at least three wheels including at least one steered wheel and capable of stopping independently,
A lean device having a lean mechanism capable of tilting the vehicle body in the left-right direction and a lean driving means for driving the lean mechanism;
A gyro having a flywheel and a first rotation driving means for rotating the flywheel on a first axis; a second rotation driving means for rotating the gyro on a second axis orthogonal to the first axis; A gyro device having a clutch attached to a second shaft and configured to disconnect and connect the gyro and the second rotation driving unit;
Lean control means for controlling the lean drive means so that the line of action of the combined force of gravity and centrifugal force acting on the center of gravity of the vehicle is within the tread range;
Gyro control means for performing steering correspondence control for controlling the gyro device so that a gyro moment of an action in which the vehicle body tilts to the inside of the turn based on at least the driver's steering is generated;
It is a summary to provide.
この本発明の自動車では、リーン制御手段により、車体を左右方向に傾斜可能なリーン機構を駆動するリーン駆動手段が車両の重心に作用する重力と遠心力との合成力の作用線がトレッドの範囲内となるよう制御され、ジャイロ制御手段により、運転者の操舵に基づいて車体が旋回内側に傾斜する作用のジャイロモーメントが発生するようにジャイロ装置が制御される。したがって、旋回時には、リーン装置により車体を旋回内側に傾斜させると共に、ジャイロ装置により車体が旋回内側に傾斜する作用のジャイロモーメントを車体に作用させる。これにより、車両は、安定して旋回することができるようになる。また、本発明の自動車では、急なハンドル操作が行なわれると、車両の重心に作用する重力と遠心力との合成力がトレッドの範囲外となって車両が横転する可能性も生じるが、急なハンドル操作に対しても操舵に基づいて車体が旋回内側に傾斜する作用のジャイロモーメントが発生するようにジャイロ装置が制御されるから、車両の横転を抑制することができる。このように、本発明の自動車では、安定して旋回することができると共に車両の横転を抑制することができるから、トレッドが狭く軽量で小型の自動車としても、横転することなく、安定して旋回することができる。 In this automobile of the present invention, the lean control means drives the lean mechanism that can tilt the vehicle body in the left-right direction. The line of action of the combined force of gravity and centrifugal force acting on the center of gravity of the vehicle is within the tread range. The gyro control device controls the gyro device so that a gyro moment of an action in which the vehicle body tilts inward of the turn based on the driver's steering is generated by the gyro control means. Therefore, at the time of turning, the lean device causes the vehicle body to incline toward the inside of the turn, and the gyro device causes a gyro moment that acts to incline the vehicle body to the inside of the turn. As a result, the vehicle can turn stably. In addition, in the automobile of the present invention, when a sudden steering operation is performed, there is a possibility that the combined force of gravity and centrifugal force acting on the center of gravity of the vehicle is out of the tread range and the vehicle rolls over. Since the gyro device is controlled so as to generate a gyro moment that causes the vehicle body to incline to the inside of the turn on the basis of steering even when the steering wheel is in a difficult state, the vehicle can be prevented from overturning. As described above, in the automobile of the present invention, it is possible to stably turn and suppress the rollover of the vehicle. Therefore, even if the tread has a narrow, light and small size, it can be turned stably without turning over. can do.
ここで、「少なくとも一つの操舵輪を含む3輪以上の車輪を有し、自立して停車可能な自動車」としては、自動二輪車のように停車時に安定して自立することができない自動車を除く意であり、1つの前輪と2つの後輪の3輪の自動車や2つの前輪と1つの後輪の3輪の自動車、2つの前輪と2つの後輪の4輪の自動車などのように、停車時や低速走行時に安定して自立することができる自動車を意味している。「リーン装置」としては、リーン駆動手段を駆動することによってリーン機構による車体の左右方向への傾斜が可能となるものを意味しており、運転者や乗員の体重移動によりリーン機構によって車体が左右方向へ傾斜するものは含まない意である。 Here, “an automobile having at least three wheels including at least one steering wheel and capable of stopping independently” excludes an automobile such as a motorcycle that cannot stably stand alone when stopped. Stops like a three-wheeled vehicle with one front wheel and two rear wheels, a three-wheeled vehicle with two front wheels and one rear wheel, a four-wheeled vehicle with two front wheels and two rear wheels, etc. It means a car that can stand on its own when traveling at low speeds or at low speeds. The “lean device” means a device in which the lean mechanism can be tilted in the left-right direction by driving the lean driving means. It does not include anything that inclines in the direction.
こうした本発明の自動車において、前記第1軸は車体を水平に左右方向に貫くピッチ軸であり、前記第2軸は車体を垂直方向に貫くヨー軸である、ものとすることもできる。こうすれば、フライホイールは直進している車両の車輪と同方向か逆方向に回転するように配置され、ジャイロは垂直軸で支持されることになるから、ジャイロ装置の車両の搭載において左右の対称性を高いものとすることができる。 In the automobile of the present invention, the first axis may be a pitch axis that penetrates the vehicle body horizontally in the left-right direction, and the second axis may be a yaw axis that penetrates the vehicle body in the vertical direction. In this way, the flywheel is arranged so as to rotate in the same direction or in the opposite direction to the wheels of the vehicle traveling straight, and the gyro is supported by the vertical axis. The symmetry can be made high.
また、本発明の自動車において、前記リーン制御手段は、所定車速未満の低車速時には、前記リーン機構が停車時のデフォルト位置となるよう前記リーン駆動手段を制御する手段であり、前記ジャイロ制御手段は、前記低車速時には、前記操舵対応制御を実行しない手段である、ものとすることもできる。低車速時には、遠心力が小さく、車両の横転の可能性も低いため、リーン装置により車体を傾斜させたり操舵に基づくジャイロモーメントを作用させたりすると、運転者や乗員に違和感を与える場合も生じるが、低車速時には、リーン機構をデフォルト位置とすると共に操舵対応制御を実行しないことにより、運転者や乗員に違和感を与えるのを抑制することができる。ここで、「低車速時」は、徐行運転の状態のときやそれより若干速い速度での走行状態のときの意であり、例えば10km/kや15km/h,20km/h未満の走行時を意味する。したがって、「所定車速」は、例えば10km/kや15km/h,20km/hを用いることができる。「デフォルト位置」は、停車時のリーン機構の位置であり、リーン装置により車体が左右のいずれにも傾斜していない状態におけるリーン機構の位置を意味している。 Further, in the automobile of the present invention, the lean control means is means for controlling the lean driving means so that the lean mechanism becomes a default position when the vehicle stops when the vehicle speed is lower than a predetermined vehicle speed, and the gyro control means is Also, it may be a means that does not execute the steering correspondence control at the low vehicle speed. At low vehicle speeds, the centrifugal force is small and the possibility of rollover of the vehicle is low.Therefore, if the lean device leans the vehicle body or applies a gyro moment based on steering, it may cause the driver and passengers to feel uncomfortable. When the vehicle speed is low, the lean mechanism is set to the default position and the steering response control is not executed, so that it is possible to suppress the driver and the passenger from feeling uncomfortable. Here, “at low vehicle speed” means when the vehicle is traveling slowly or at a slightly higher speed, for example, when traveling at less than 10 km / k, 15 km / h, or 20 km / h. means. Therefore, for example, 10 km / k, 15 km / h, or 20 km / h can be used as the “predetermined vehicle speed”. The “default position” is the position of the lean mechanism when the vehicle is stopped, and means the position of the lean mechanism in a state where the vehicle body is not tilted to the left or right by the lean device.
さらに、本発明の自動車において、前記ジャイロ制御手段は、操舵角が大きいほど前記ジャイロモーメントが大きくなる傾向に制御する手段であるものとすることもできるし、操舵角速度が大きいほど前記ジャイロモーメントが大きくなる傾向に制御する手段であるものとすることもできるし、車速が大きいほど前記ジャイロモーメントが大きくなる傾向に制御する手段であるものとすることもできる。これは、操舵角が大きいほど、操舵角速度が大きいほど、車速が大きいほど、遠心力が大きくなることに基づいている。したがって、操舵角が大きいほど、操舵角速度が大きいほど、車速が大きいほど、車体が旋回内側に傾斜する作用のジャイロモーメントが大きくなるように制御することにより、車両の横転をより効果的に抑制し、より安定して旋回することができるようになる。 Furthermore, in the automobile of the present invention, the gyro control means may be a means for controlling the gyro moment so that the gyro moment tends to increase as the steering angle increases, or the gyro moment increases as the steering angular velocity increases. It is also possible to be a means for controlling the gyro moment so that the gyro moment tends to increase as the vehicle speed increases. This is based on the fact that the centrifugal force increases as the steering angle increases, the steering angular velocity increases, and the vehicle speed increases. Therefore, the rollover of the vehicle can be more effectively suppressed by controlling the gyro moment of the action of the vehicle body to tilt inward as the steering angle increases, the steering angular velocity increases, the vehicle speed increases. It becomes possible to turn more stably.
これらの態様の本発明の自動車において、前記ジャイロ制御手段は、前記フライホイールの回転数が大きいほど前記ジャイロの前記第2軸での回転における回転量が小さくなるよう前記第2回転駆動手段を制御する手段であるものとすることもできるし、前記フライホイールの回転数が大きいほど前記ジャイロの前記第2軸での回転速度が小さくなるよう前記第2回転駆動手段を制御する手段であるものとすることもできる。これは、フライホイールの回転数が大きいほど大きなジャイロモーメントを発生させることができることと、ジャイロの第2軸での回転における回転量が大きいほど大きなジャイロモーメントを発生させることができることやジャイロの第2軸での回転速度が大きいほど大きなジャイロモーメントを発生させることができることと、に基づいている。したがって、フライホイールの回転数が大きいほどジャイロの第2軸での回転における回転量が小さくなるように制御することにより、或いは、フライホイールの回転数が大きいほどジャイロの第2軸での回転速度が小さくなるように制御することにより、より適正なジャイロモーメントを発生させることができる。 In these aspects of the automobile of the present invention, the gyro control means controls the second rotation driving means so that the amount of rotation of the gyro in the rotation of the second shaft decreases as the rotational speed of the flywheel increases. Or a means for controlling the second rotational drive means so that the rotational speed of the gyro at the second shaft decreases as the rotational speed of the flywheel increases. You can also This is because a larger gyro moment can be generated as the rotational speed of the flywheel is larger, and a larger gyro moment can be generated as the amount of rotation in the rotation of the second axis of the gyro is larger. This is based on the fact that a larger gyro moment can be generated as the rotational speed on the shaft increases. Therefore, by controlling so that the amount of rotation in the rotation of the gyro with the second axis becomes smaller as the rotation speed of the flywheel becomes larger, or the rotation speed of the gyro with the second axis becomes larger as the rotation speed of the flywheel increases. By controlling so that becomes smaller, a more appropriate gyro moment can be generated.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は本発明の一実施例としての三輪自動車20を左側面から見た側面図であり、図2は実施例の三輪自動車20を上方から見た上面図であり、図3は実施例の三輪自動車20を前方から見た前面図である。なお、図2では、説明の容易のために、車両の屋根の部分を除いて図示した。
FIG. 1 is a side view of a three-wheeled
実施例の三輪自動車20は、図示するように、1つの操舵輪である前輪22と駆動用のモータ26L,26Rが組み込まれた2つの後輪24L,24Rとを有する1人乗車の三輪自動車として構成されており、運転席32を有し前輪22と後輪24L,24Rとに支持される車体本体30と、運転者によるハンドル42の操作に基づいて前輪22を操舵する操舵装置40と、車体本体30と後輪24L,24Rとの間に取り付けられて後輪24L,24Rの一方を持ち上げると共に他方を押し下げることにより車体本体30を左右方向に傾斜させるリーン装置50と、運転席32の下方に配置されて車両の姿勢制御に用いられるジャイロ装置60と、モータ26L,26Rやリーン装置50,ジャイロ装置60に電力を供給する例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ70と、運転者の操作に基づいてモータ26L,26Rを駆動制御したりリーン装置50やジャイロ装置60を駆動制御したりする制御装置80と、を備える。
As shown in the figure, the three-wheeled
リーン装置50は、図4の構成図に示すように、後輪24L,24Rの内側に配置されてモータ26L,26Rを支持する縦リンクユニット51L,51Rと、縦リンクユニット51L,51Rの上端と下端とにそれぞれ回転自在に連結された横リンクユニット51U,51Dと、車体本体30を支持する支持部36に回転不動に取り付けられると共に横リンクユニット51U,51Dの中央部でそれぞれ回転自在に連結された中央縦部材52と、支持部36に配置されると共に回転子に接続された出力軸55が上側の横リンクユニット51Uの中央に回転不能に取り付けられたリーンモータ54と、を備える。リーンモータ54としては、例えばステッピングモータを用いることができる。リーン装置50は、図4において出力軸55が右回りに回転するようリーンモータ54を駆動すると、出力軸55の回転に伴って上側の横リンクユニット51Uが回転し、この横リンクユニット51Uの回転に伴って下側の横リンクユニット51Dも回転する。横リンクユニット51U,51Dの回転は、図5に示すように、右後輪24Rを持ち上げると共に左後輪24Lを押し下げる動作となるから、図6に示すように、車体を右側に傾斜させる。同様に、図4において出力軸55が左回りに回転するようリーンモータ54を駆動することにより、車体を左側に傾斜させることができる。このとき、車体の傾斜角は、リーンモータ54による回転子の回転角に対応するものとして調整することができ、回転子を所望の回転角で保持することにより、車体を所望の傾斜角で保持することができる。
As shown in the configuration diagram of FIG. 4, the
ジャイロ装置60は、図7の構成図に示すように、導電性の金属材料により円環状に形成されて基本的には車両を水平に左右方向に貫くピッチ軸を回転軸として回転するフライホイール61とフライホイール61を収納するケースとして機能すると共に内側にフライホイール61を回転駆動するための三相コイル(図示せず)が取り付けられたステータケース62とからなるジャイロ63と、フライホイール61の回転軸(ピッチ軸)と直交する垂直軸(車両を垂直方向に貫くヨー軸)でステータケース62に取り付けられてジャイロ63を支持するジンバル支持部64と、ジンバル支持部64を回転駆動するジンバルモータ65と、ジンバル支持部64とジンバルモータ65との接続およびその接続の解除を行なうクラッチ66と、を備える。上述したように、ジャイロ63のフライホイール61とステータケース62は、フライホイール61を回転子とすると共にステータケース62を固定子とするモータ(例えば、誘導電動機など)を構成するから、ステータケース62の内側に取り付けられた三相コイルの回転磁界をコントロールすることにより、フライホイール61の回転を制御することができる。実施例では、ピッチ軸を回転軸として回転するようフライホイール61を配置するのは、ジャイロ装置60を車両に搭載したときに高い左右の対称性を得ることができるためである。ジンバルモータ65としては、例えばステッピングモータを用いることができる。
As shown in the block diagram of FIG. 7, the
ジャイロ装置60では、ジンバルモータ65を回転駆動してジャイロ63をヨー軸周りに回転すると、その回転角速度に応じた大きさのジャイロモーメントが車両を水平に前後方向に貫くロール軸周りに発生する。ジャイロモーメントの作用方向は、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときに車両を右折させるときのハンドル操作と同方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させると、車体を左側に傾斜させる方向となる。この関係を図8に示す。逆に、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときに車両を左折させるときのハンドル操作と同方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させると、ジャイロモーメントの作用方向は、車体を右側に傾斜させる方向となる。即ち、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときには、旋回の方向(例えば右旋回の方向)と同方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させると、旋回の方向とは逆側(右旋回の方向とは逆の左側)に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントが発生する。また、ジャイロモーメントの作用方向は、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61が回転しているときに車両を右折させるときのハンドル操作と同方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させると、車体を右側に傾斜させる方向となる。この関係を図9に示す。逆に、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61が回転しているときに車両を左折させるときのハンドル操作と同方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させると、ジャイロモーメントの作用方向は、車体を左側に傾斜させる方向となる。即ち、車両が前進しているときの車輪の回転方向とは逆方向にフライホイール61が回転しているときには、旋回の方向(例えば右旋回の方向)と同方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させると、旋回の方向と同側(右旋回の方向と同じ右側)に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントが発生する。したがって、フライホイール61をいずれの回転方向に回転させてもジンバル支持部64の回転方向を制御することにより、車体を左右のいずれの側にも傾斜させる方向のジャイロモーメントを発生させることができる。
In the
また、ジャイロ装置60は、クラッチ66によりジンバル支持部64とジンバルモータ65とが接続されているときには、ジンバルモータ65を駆動しなくても、運転者のハンドル操作によって車両が旋回すると、フライホイール61の回転軸(ピッチ軸)が回転するため、ジャイロモーメントが生じる。車両の旋回により生じるジャイロモーメントの作用方向は、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときにハンドル42を右に操作して車両が右旋回すると、車体を左側に傾斜させる方向となる。この関係を図10に示す。逆に、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときにハンドル42を左に操作して車両が左旋回すると、ジャイロモーメントの作用方向は、車体を右側に傾斜させる方向となる。また、ジャイロモーメントの作用方向は、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61が回転しているときにハンドル42を右に操作して車両が右旋回すると、車体を右側に傾斜させる方向となる。この関係を図11に示す。逆に、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61が回転しているときにハンドル42を左に操作して車両が左旋回すると、ジャイロモーメントの作用方向は、車体を左側に傾斜させる方向となる。したがって、旋回時には、遠心力が作用するため、旋回方向に車体を傾斜させるジャイロモーメントが発生する方が好ましいため、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61を回転させるのが好ましい。なお、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61を回転させるものとしても、上述したように、ジンバルモータ65によりジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させることにより、ジャイロモーメントを発生させることができるから、ジンバルモータ65の制御により所望のジャイロモーメントを発生させることができる。
In addition, when the
さらに、ジャイロ装置60は、クラッチ66によりジンバル支持部64とジンバルモータ65とが接続されているときには、ジンバルモータ65を駆動しなくても、リーン装置50により車体が傾斜すると、フライホイール61の回転軸(ピッチ軸)が回転するため、ジャイロモーメントが生じる。このときのジャイロモーメントの作用方向は、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときに車体を左側に傾斜すると、ヨー軸周りに車両が左旋回する方向となる。この関係を図12に示す。逆に、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときに車体を右側に傾斜すると、ジャイロモーメントの作用方向は、ヨー軸周りに車両が右旋回する方向となる。また、ジャイロモーメントの作用方向は、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61が回転しているときに車体を左側に傾斜すると、ヨー軸周りに車両が右旋回する方向となる。この関係を図13に示す。逆に、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61が回転しているときに車体を右側に傾斜すると、ジャイロモーメントの作用方向は、ヨー軸周りに車両が左旋回する方向となる。後述するが、実施例の三輪自動車20では、安定して旋回するために、左旋回するときには車体を左側に傾斜し、右旋回するときには車体を右側に傾斜する。したがって、車体を傾斜させることにより生じるジャイロモーメントの作用方向は、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときには旋回を促進する方向となり、逆に、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61が回転しているときには旋回を抑制する方向となる。
Further, when the
制御装置80は、図示しないがCPUを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムなどを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポートなどを備える。図14に、制御装置80の入出力関係の一例を機能ブロックとして示す。制御装置80の図示しない入力ポートには、シフトポジションセンサ81からのシフトポジションやアクセルポジションセンサ82からのアクセルポジション,ブレーキポジションセンサ83からのブレーキポジション,車速センサ84からの車速V,後輪24L,24Rに取り付けられた車輪速センサ85L,85Rからの車輪速NL,NR,操舵装置40に取り付けられてハンドル42の操舵角θSを検出する操舵角センサ86からの操舵角θS,モータ26L,26Rの回転子の位置を検出する回転位置検出センサ87L,87Rからの回転位置,車両総重量Mを検出する車両総重量センサ88からの車両総重量M,路面勾配を検出する勾配センサ89からの勾配,リーン装置50による車体本体30の傾斜角としてのリーン角θLを検出するリーン角センサ90からのリーン角θL,ジンバル支持部64の基準位置からの回転角θGを検出するジンバル角センサ91からのジンバル角θG,フライホイール61の回転数NWを検出する回転数センサ92からのフライホイール61の回転数NW,車体本体30の左右方向への傾斜角(ロール角)を検出するロール角センサ93からのロール角θRなどが入力されている。なお、リーン角θLは、停車時のリーン角θL、具体的には、リーン装置50により車体本体30が左右のいずれにも傾斜していない状態におけるリーン角θL、を基準角としてのデフォルト角θLdfとするものとした。ジンバル角θGは、フライホイール61の回転軸が車体を左右方向に貫いている状態(ピッチ軸と一致している状態)におけるジンバル角θGを基準角としてのデフォルト角θGdfとするものとした。ロール角θRは、停車時のロール角θR、具体的には、車体本体30が左右のいずれにも傾斜していない状態におけるロール角θRを基準角としてのデフォルト角θRdfとするものとした。一方、制御装置80の図示しない出力ポートからは、モータ26L,26Rへの駆動信号や操舵装置40への駆動信号,リーンモータ54への駆動信号,ジャイロ63への駆動信号,ジンバルモータ65への駆動信号,クラッチ66への駆動信号、などが出力されている。なお、制御装置80の主な制御としては、シフトポジションやアクセルポジション,ブレーキポジションに基づいてモータ26L,26Rを駆動制御する走行制御、操舵角に基づいて前輪22のトウ角を制御する操舵制御、操舵角や車速などに基づいてリーン装置50による車体の傾斜を制御するリーン制御、操舵角や車速,フライホイール61の回転数などに基づいてジャイロ装置60により発生するジャイロモーメントを制御するジャイロ制御、などがある。なお、図14の制御装置80の中に示した「走行制御部」,「操舵制御部」,「リーン制御部」,「ジャイロ制御部」は、上述の制御を機能ブロックとして示したものである。
Although not shown, the
次に、こうして構成された実施例の三輪自動車20の動作、特に、リーン装置50の動作とジャイロ装置60の動作とについて説明する。実施例の三輪自動車20は、走行制御によりモータ26L,26Rが駆動制御されて走行し、操舵制御によりハンドル42の操作角(操舵角)に対するトウ角が制御されてハンドル42の操作方向に旋回する。走行制御や操舵制御については周知の制御を用いているので、これ以上の詳細な説明は省略する。以下、リーン制御,ジャイロ制御の順に説明する。
Next, the operation of the three-wheeled
図15は、実施例の制御装置80により実行されるリーン制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。リーン制御ルーチンが実行されると、制御装置80は、まず、車速センサ84からの車速Vや車輪速センサ85L,85Rからの車輪速NL,NR,操舵角センサ86からの操舵角θS,車両総重量センサ88からの車両総重量Mなどのデータを入力する処理を実行し(ステップS100)、入力した車速Vを閾値Vrefと比較する(ステップS110)。徐行運転中やそれより若干速い速度での走行中などの低車速時(例えば、10km/kや15km/h,20km/h未満の走行時)には、旋回時の遠心力が小さく、車両の横転の可能性が低いため、リーン装置50により車体を傾斜させると、運転者や乗員に違和感を与える場合が生じる。閾値Vrefは、こうした場合が生じるか否かを判定するために用いられるものであり、例えば10km/kや15km/h,20km/hなどを用いることができる。
FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of a lean control routine executed by the
車速Vが閾値Vref以上のときには、車速Vと車輪速NL,NRと操舵角θSと車両総重量Mとに基づいて、重心に作用する重力Fgと遠心力Fcとの合成力の作用線がトレッド(左右の車輪24L,24Rの中心間距離)の中央になるように目標リーン角θL*を設定し(ステップS120)、リーン角θLが目標リーン角θL*となるようリーンモータ54を駆動制御して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。図16に、重力Fgと遠心力Fcとの合成力の作用線がトレッドの中央になるようにしたときの様子を示す。目標リーン角θL*は、簡易な手法を考えれば、乗員や荷物の搭載によっては重心は車両の左右方向には変化しないものとし、重力Fgと遠心力Fcとを計算し、tanθL*=Fc/Fgとなるよう計算することができる。ここで、重力Fgは、車両総重量Mとして得ることができる。遠心力Fcは、操舵角θSや車輪速NL,NRなどから計算される旋回時の回転半径rと、この回転半径rと車速Vとから計算される角速度ωと、車両総重量Mと、により、Fc=Mrω2として計算することができる。こうした制御を行なうことにより、乗員に横向きの加速度を与えないようにして車両を安定して旋回させることができると共に、旋回外側への車両の横転を抑制することができる。
When the vehicle speed V is equal to or higher than the threshold value Vref, based on the vehicle speed V, the wheel speeds NL and NR, the steering angle θS, and the total vehicle weight M, the line of action of the combined force of gravity Fg acting on the center of gravity and centrifugal force Fc is tread. The target lean angle θL * is set so as to be the center of (the center distance between the left and
ステップS110で車速Vが閾値Vref未満のときには、上述のデフォルト角θLdf(リーン装置50により車体が左右のいずれにも傾斜していない状態におけるリーン角θL)を目標リーン角θL*に設定し(ステップS130)、リーン角θLが目標リーン角θL*となるようリーンモータ54を駆動制御して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。即ち、車速Vが閾値Vref未満のときには、リーン装置50により車体を左右のいずれにも傾斜させないものとしたのである。上述したように、低車速時にリーン装置50により車体を傾斜させると運転者や乗員に違和感を与える場合が生じるが、実施例では、車速Vが閾値Vref未満のときにはリーン装置50により車体を傾斜させないことにより、運転者や乗員に違和感を与えるのを抑制することができる。
When the vehicle speed V is less than the threshold value Vref in step S110, the above-mentioned default angle θLdf (lean angle θL when the vehicle body is not tilted to the left or right by the lean device 50) is set to the target lean angle θL * (step S110). In step S130, the
次に、ジャイロ制御について説明する。図17は、実施例の制御装置80により実行されるジャイロ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。ジャイロ制御ルーチンが実行されると、制御装置80は、まず、車速センサ84からの車速Vや操舵角センサ86からの操舵角θS,操舵角速度ωS,リーン装置50により車体を傾斜させているか否かを示すリーンフラグFLなどのデータを入力する処理を実行する(ステップS200)。ここで、操舵角速度ωSは、操舵角センサ86からの操舵角θSの単位時間当たりの変化量として計算されたものを入力するものとした。また、リーンフラグFLは、リーン装置50により車体を傾斜させているときには値1が設定され、リーン装置50により車体を傾斜させていないときには値0が設定されたものを入力するものとした。
Next, the gyro control will be described. FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of a gyro control routine executed by the
こうしてデータを入力すると、リーンフラグFLの値を調べ(ステップS210)、リーンフラグFLが値1のとき、即ち、リーン装置50により車体を傾斜させているときには、車速Vや操舵角θS,操舵角速度ωSに基づいて、ジンバル角θGの目標値としての目標ジンバル角θG*およびジンバル角θGの単位時間当たりの変化量であるジンバル角速度ωGの目標値としての目標ジンバル角速度ωG*を設定し(ステップS220)、設定した目標ジンバル角θG*と目標ジンバル角速度ωG*とを用いて、旋回内側に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントが作用するようジンバルモータ65とクラッチ66とを駆動制御する操舵対応制御を実行する(ステップS230)。
When the data is input in this way, the value of the lean flag FL is checked (step S210). When the lean flag FL is 1, that is, when the vehicle body is tilted by the
ここで、操舵対応制御は、クラッチ66をオンで、ジンバル角θGが目標ジンバル角θG*に至るまでジンバル支持部64(フライホイール61)が目標ジンバル角速度ωG*で回転するようジンバルモータ65を駆動制御することにより実行するものとした。この操舵対応制御では、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときには、ジンバルモータ65により旋回外側(車両が横転する方向の旋回と同方向)にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させることにより、旋回内側に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントを発生させる。例えば、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときに右旋回するときには、右旋回と同方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させると、左旋回の方向(車両が横転する方向)に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントが発生する。したがって、このとき、実施例では、左旋回と同方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させることにより、旋回内側に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントを発生させて、車両を安定して旋回させることができる。また、操舵対応制御では、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61が回転しているときには、ジンバルモータ65により旋回内側(車両が横転する方向の旋回と逆方向)にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させることにより、旋回内側に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントを発生させる。例えば、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときに右旋回するときには、右旋回と同方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させると、右旋回の方向(旋回内側の方向)に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントが発生する。したがって、このとき、実施例では、右旋回と同方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させることにより、旋回内側に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントを発生させて、車両を安定して旋回させることができる。さらに、実施例の三輪自動車20では、急なハンドル操作が行なわれると、リーン装置50による車体の傾斜が追いつかずに車両の重心に作用する重力と遠心力との合成力がトレッドの範囲外となって車両が横転する可能性が生じるが、こうした操舵対応制御を実行することにより、車両の横転を抑制することができる。このように、安定して旋回することができると共に車両の横転を抑制することができるから、トレッドが狭く軽量で小型の自動車としても、横転することなく、安定して旋回することができる。
Here, in the steering control, the clutch 66 is turned on, and the
また、目標ジンバル角θG*,目標ジンバル角速度ωG*は、実施例では、目標ジンバル角θG*,目標ジンバル角速度ωG*の基本値としての基本ジンバル角θGtmp,基本ジンバル角速度ωGtmpに、車速V,操舵角θS,操舵角速度ωSに基づく補正係数kV,kθS,kωSを乗じて設定するものとした。基本ジンバル角θGtmp,基本ジンバル角速度ωGtmpは、旋回内側に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントを発生させるために、車両が前進しているときの車輪の回転方向と同方向にフライホイール61が回転しているときには、旋回外側にジンバル支持部64を回転させる方向の値となり、車両が前進しているときの車輪の回転方向と逆方向にフライホイール61が回転しているときには、旋回内側にジンバル支持部64を回転させる方向の値となる。補正係数kV,kθS,kωSは、それぞれ、車速Vと補正係数kVとの関係,操舵角θSと補正係数kθSとの関係,操舵角速度ωSと補正係数kωSとの関係を予め定めて図示しないROMに記憶しておき、車速V,操舵角θS,操舵角速度ωSが与えられるとそれぞれの関係から対応する補正係数kV,kθS,kωSを導出して設定するものとした。車速Vと補正係数kVとの関係の一例を図18に示し、操舵角θSと補正係数kθSとの関係の一例を図19に示し、操舵角速度ωSと補正係数kωSとの関係の一例を図20に示す。補正係数kVは、図18に示すように、車速Vが大きいほど大きくなる傾向に設定され、補正係数kθSは、図19に示すように操舵角θSが大きいほど大きくなる傾向に設定され、補正係数kωSは、図20に示すように、操舵角速度ωSが大きいほど大きくなる傾向に設定される。即ち、目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*は、車速Vが大きいほど、操舵角θSが大きいほど、操舵角速度ωSが大きいほど、大きくなる傾向に設定される。これは、車速Vが大きいほど、操舵角θSが大きいほど、操舵角速度ωSが大きいほど、遠心力が大きくなることと、ジンバル支持部64(フライホイール61)のヨー軸周りの回転量や回転角速度が大きいほど大きなジャイロモーメントを発生させることができることと、に基づく。したがって、こうした傾向に目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*を設定することにより、車速Vが大きいほど、操舵角θSが大きいほど、操舵角速度ωSが大きいほど、車体が旋回内側に傾斜する作用のジャイロモーメントを大きくすることができ、車両の横転をより効果的に抑制して、より安定して旋回することができる。なお、目標ジンバル角θG*は、上述のデフォルト角θGdf(フライホイール61の回転軸が車体を左右方向に貫いている状態におけるジンバル角θG)からジンバル支持部64の回転方向にπ/2までの範囲で設定される。これは、ジンバル支持部64がデフォルト角θGdfからπ/2だけ回転すると、フライホイール61の回転軸がロール軸に一致し、ジャイロモーメントがピッチ軸周りに作用してしまうためである。
In the embodiment, the target gimbal angle θG * and the target gimbal angular velocity ωG * are set to the basic gimbal angle θGtmp and the basic gimbal angular velocity ωGtmp as basic values of the target gimbal angle θG * and the target gimbal angular velocity ωG *, respectively. The correction coefficient kV, kθS, kωS based on the angle θS and the steering angular velocity ωS is set and multiplied. The basic gimbal angle θGtmp and the basic gimbal angular velocity ωGtmp are generated so that the
続いて、ジンバル角センサ91からのジンバル角θGを入力すると共に(ステップS240)、入力したジンバル角θGを目標ジンバル角θG*と比較し(ステップS250)、ジンバル角θGが目標ジンバル角θG*に至っていないときには、ステップS230に戻り、操舵対応制御の実行を継続する。
Subsequently, the gimbal angle θG from the
こうして操舵対応制御の実行中にジンバル角θGが目標ジンバル角θG*に至ると、ジンバル角θGがその角度(この場合、目標ジンバル角θG*)で保持されるようジンバルモータ65とクラッチ66とを駆動制御するジンバル角保持制御を所定時間に亘って実行する(ステップS260,S270)。ここで、所定時間は、リーン装置50による車体の傾斜を開始してからリーン角θLが目標リーン角θL*に至るまでに要する時間やそれより若干長い時間などを用いることができる。
Thus, when the gimbal angle θG reaches the target gimbal angle θG * during execution of the steering correspondence control, the
そして、ジンバル角保持制御を所定時間に亘って実行すると、ジンバル角θGが上述のデフォルト角θGdf(フライホイール61の回転軸が車体を左右方向に貫いている状態におけるジンバル角θG)に戻るようジンバルモータ65とクラッチ66とを駆動制御するフライホイール戻し制御を実行する(ステップS280)。そして、ジンバル角センサ91からのジンバル角θGを入力すると共に(ステップS290)、入力したジンバル角θGをデフォルト角θGdfと比較し(ステップS250)、ジンバル角θGがデフォルト角θGdfに至っていないときには、ステップS280に戻ってフライホイール戻し制御の実行を継続し、ジンバル角θGがデフォルト角θGdfに至ると、本ルーチンを終了する。
When the gimbal angle holding control is executed for a predetermined time, the gimbal angle θG returns to the above-mentioned default angle θGdf (the gimbal angle θG in a state where the rotation axis of the
ここで、フライホイール戻し制御は、クラッチ66をオンで、ジンバル角θGがゆっくりデフォルト角θGdfに戻るようジンバルモータ65を駆動制御することにより行なうものとした。フライホイール戻し制御では、操舵対応制御とは逆方向にジンバル支持部64を回転させてフライホイール61を回転させるため、旋回外側に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントが発生する。したがって、実施例では、このジャイロモーメントが運転者や乗員に違和感を与えない程度に、ジンバル角θGがデフォルト角θGdfに至るまでゆっくりジンバル支持部64(フライホイール61)を回転させるものとした。これにより、運転者や乗員に違和感を与えるのを抑制することができる。
Here, the flywheel return control is performed by driving and controlling the
ステップS210でリーンフラグFLが値0のとき、即ち、リーン装置50により車体を傾斜させていないときには、ジンバル角θGがその角度(この場合、デフォルト角θGdf)で保持されるよう上述のジンバル保持制御を実行して(ステップS310)、本ルーチンを終了する。車速Vが閾値Vref未満の低車速時には、リーン装置50により車体を傾斜させず、且つ、ジャイロ装置60による操舵対応制御も実行しないことにより、遠心力が小さく車両の横転の可能性が低いときに、これらを実行することによって運転者や乗員に違和感を与えるのを抑制することができる。
When the lean flag FL is 0 in step S210, that is, when the vehicle body is not tilted by the
以上説明した実施例の三輪自動車20によれば、基本的には、重心に作用する重力Fgと遠心力Fcとの合成力の作用線がトレッドの中央になるように目標リーン角θL*を設定してリーンモータ54を駆動制御すると共に、車速Vや操舵角θS,操舵角速度ωSに基づいて旋回内側に車体を傾斜させる方向のジャイロモーメントが作用するよう目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*を設定してジンバルモータ65とクラッチ66とを駆動制御する操舵対応制御を実行するから、車両を安定して旋回させることができると共に車両の横転を抑制することができる。この結果、トレッドが狭く軽量で小型の自動車としても、横転することなく、安定して旋回することができる。
According to the three-wheeled
実施例の三輪自動車20によれば、ピッチ軸を回転軸として回転するようフライホイール61を配置することにより、ジャイロ装置60を車両に搭載したときに高い左右の対称性を得ることができる。
According to the three-wheeled
実施例の三輪自動車20によれば、車速Vが大きいほど、操舵角θSが大きいほど、操舵角速度ωSが大きいほど、大きくなる傾向に目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*を設定して操舵対応制御を実行するから、車両の横転をより効果的に抑制して、より安定して旋回することができる。
According to the three-wheeled
実施例の三輪自動車20によれば、車速Vが閾値Vref未満の低車速時にはリーン装置50により車体を傾斜させず、リーン装置50により車体を傾斜させないときにはジャイロ装置60による操舵対応制御を実行しないから、遠心力が小さく車両の横転の可能性が低いときに、運転者や乗員に違和感を与えるのを抑制することができる。
According to the three-wheeled
実施例の三輪自動車20では、乗員や荷物の搭載によっては重心は車両の左右方向には変化しないものとする簡易な手法を用いて目標リーン角θL*を計算するものとしたが、こうした簡易な手法を用いずに重心位置Gを用いて目標リーン角θL*を計算するものとしてもよい。この場合、重心位置Gは、予め解っている車両自体の重量および車両自体の重心位置と計測により得られる乗員や荷物(以下、「乗員等」という。)の重量および乗員等の重心位置とにより計算することができる。例えば、乗員等の重心位置を実験などにより予め定めておき、車両総重量センサ88からの車両総重量Mから車両自体の重量を減じて乗員等の重量を計算し、この計算した乗員等の重量と定めておいた乗員等の重心位置と車両自体の重量と車両自体の重心位置とを用いて重心位置Gを計算することができる。また、乗員の着座位置や座高,重量等を検出して乗員の重量と重心位置を求めると共に各荷物の搭載位置や寸法,重量等を検出して各荷物の重量と重心位置とを求め、乗員の重量および重心位置と各荷物の重量および重心位置と車両自体の重量および重心位置とにより重心位置Gを計算することもできる。
In the three-wheeled
実施例の三輪自動車20では、車速Vが閾値Vref以上のときには、重心に作用する重力Fgと遠心力Fcとの合成力の作用線がトレッドの中央になるように目標リーン角θL*を設定するものとしたが、重心に作用する重力Fgと遠心力Fcとの合成力の作用線がトレッドの範囲内になるよう目標リーン角θL*を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。この場合、乗員に横向きの加速度を与えるものの、車両を安定して旋回させることができると共に、旋回外側への車両の横転を抑制することができる。
In the three-wheeled
実施例の三輪自動車20では、リーンフラグFLの値、即ち、リーン装置50により車体を傾斜させているか否か、に応じて操舵対応制御を実行するか否かを判定するものとしたが、リーンフラグFLの値に代えて、車速Vに応じて操舵対応制御を実行するか否かを判定するものとしてもよい。
In the three-wheeled
実施例の三輪自動車20では、操舵対応制御を実行する際の目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*は、車速Vが大きいほど、操舵角θSが大きいほど、操舵角速度ωSが大きいほど、大きくなる傾向に設定するものとしたが、いずれか一方については、車速Vや操舵角θS,操舵角速度ωSに拘わらず一律の値を用いるものとしてもよい。また、目標ジンバル角θG*については、操舵角θSに同期させた値(操舵角θSに係数kSGを乗じて得られる値)を用いるものとしてもよい。ここで、係数kSGは、目標ジンバル角θG*と操舵角θSとの角度比(θG*/θS)を意味し、車両に応じて予め定めた値を用いることができる。この場合、目標ジンバル角θG*は、車速Vなどによっては変化せず、操舵に応じて変化する(操舵角θSが値0から変化するのに従ってデフォルト角θGdfから変化し、操舵角θSが値0に戻るのに従ってデフォルト角θGdfに戻る)ことになる。そして、ジンバル角θGがこの目標ジンバル角θG*となるようジンバルモータ65を駆動制御することになる。即ち、この場合、ジンバル角θGを操舵に応じた目標ジンバル角θG*まで変化させて所定時間に亘って保持してその後にデフォルト角θGdfに戻す実施例とは異なる制御を行なうことになる。
In the three-wheeled
実施例の三輪自動車20では、操舵対応制御を実行する際の目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*は、車速Vが大きいほど、操舵角θSが大きいほど、操舵角速度ωSが大きいほど、大きくなる傾向に設定するものとしたが、それぞれ、車速Vと操舵角θSと操舵角速度ωSとのうち1つまたは2つを考慮せずに(2つまたは1つに基づいて)設定するものとしてもよい。
In the three-wheeled
実施例の三輪自動車20では、操舵対応制御を実行する際の目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*は、車速Vが大きいほど、操舵角θSが大きいほど、操舵角速度ωSが大きいほど、大きくなる傾向に設定するものとしたが、これらの少なくとも一部に代えてまたは代えて、フライホイール61の回転数NWに基づいて設定するものとしてもよい。例えば、車速V、操舵角θS,操舵角速度ωS,フライホイール61の回転数NWに基づいて目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*を設定する場合、実施例と同様に、基本ジンバル角θGtmp,基本ジンバル角速度ωGtmpに、車速V,操舵角θS,操舵角速度ωS,フライホイール61の回転数NWに基づく補正係数kV,kθS,kωS,kNWを乗じて設定することができる。補正係数kNWは、フライホイール61の回転数NWと補正係数kV,kθS,kωSとの関係を予め定めて図示しないROMに記憶しておき、フライホイール61の回転数NWが与えられるとマップから対応する補正係数kNWを導出して設定することができる。フライホイール61の回転数NWと補正係数kNWとの関係の一例を図21に示す。補正係数kNWは、図示するように、フライホイール61の回転数NWが大きいほど小さくなる傾向に設定される。即ち、目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*は、フライホイール61の回転数NWが大きいほど小さくなる傾向に設定される。これは、フライホイール61の回転数NWが大きいほど大きなジャイロモーメントを発生させることができることと、ジンバル支持部64(フライホイール61)のヨー軸周りの回転量や回転角速度が大きいほど大きなジャイロモーメントを発生させることができることと、に基づく。したがって、こうした傾向に目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*を設定することにより、より適正なジャイロモーメントを発生させることができる。この変形例では、目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*は、フライホイール61の回転数NWが大きいほど小さくなる傾向に設定するものとしたが、いずれか一方についてはフライホイール61の回転数NWに対しては一律の値を用いるものとしてもよい。
In the three-wheeled
実施例の三輪自動車20では、操舵対応制御として、車速Vや操舵角θS,操舵角速度ωSに基づいて目標ジンバル角θG*および目標ジンバル角速度ωG*を設定し、設定した目標ジンバル角θG*と目標ジンバル角速度ωG*とを用いてジンバルモータ65とクラッチ66とを駆動制御するものとしたが、車速Vや操舵角θS,操舵角速度ωSに基づいてフライホイール61の目標回転数NW*を設定し、クラッチ66をオンで、フライホイール61が目標回転数NW*で回転するよう駆動制御すると共にジンバル角θGが所定角θGsetに至るまでジンバル支持部64(フライホイール61)が所定角速度ωGsetで回転するようジンバルモータ65を駆動制御するものとしてもよい。ここで、所定角θGsetや所定角速度ωGsetは、車速Vや操舵角θS,操舵角速度ωSに拘わらず一定値を用いることを意味する。また、フライホイール61の目標回転数NW*は、車速Vが大きいほど、操舵角θSが大きいほど、操舵角速度ωSが大きいほど、大きくなる傾向に設定すればよい。これは、車速Vが大きいほど、操舵角θSが大きいほど、操舵角速度ωSが大きいほど、遠心力が大きくなることと、フライホイール61の回転数NWが大きいほど大きなジャイロモーメントを発生させることができること、に基づく。また、操舵対応制御として、車速Vや操舵角θS,操舵角速度ωSに基づいて目標ジンバル角θG*や目標ジンバル角速度ωG*,フライホイール61の目標回転数NW*を設定し、クラッチ66をオンで、フライホイール61が目標回転数NW*で回転するよう駆動制御すると共にジンバル角θGが目標ジンバル角θG*に至るまでジンバル支持部64(フライホイール61)が目標ジンバル角速度ωG*で回転するようジンバルモータ65を駆動制御するものとしてもよい。
In the three-wheeled
実施例の三輪自動車20では、車体を水平に左右方向に貫くピッチ軸を回転軸として回転するようフライホイール61を配置するものとしたが、ヨー軸(車体を垂直方向に貫く軸)を回転軸として回転するようフライホイール61を配置するものとしてもよい。この場合、ジンバルモータによる駆動によってロール方向のジャイロモーメントを発生させるために、ジンバル支持部はピッチ軸となるよう配置するのが好ましい。
In the three-wheeled
実施例では、本発明の実施形態として、操舵輪としての1つの前輪22と、駆動輪としての2つの後輪24L,24Rと、を備える三輪自動車20を用いて説明したが、図22の変形例の四輪自動車120に示すように、操舵輪としての2つの前輪122L,122Rと、駆動輪としての2つの後輪24L,24Rと、を備えるものとしてもよい。この場合、後輪24L,24R側に取り付けられたリーン装置50と同様なリーン装置150を前輪222L,222R側にも取り付け、リーン装置50による車体の傾斜に同期してリーン装置150による車体の傾斜を行なえばよい。なお、自動車は三輪や四輪に限定されるものではなく五輪以上の自動車であっても構わない。
In the embodiment, the embodiment of the present invention has been described by using a three-wheeled
実施例の三輪自動車20では、縦リンクユニット51L,51Rと横リンクユニット51U,51Dと中央縦部材52とからなる機構(リーン機構)により車体を傾斜するときには、車輪22,24L,24Rも傾斜するものとしたが、図23の変形例の三輪自動車320に示すように、車輪22,24L,24Rは傾斜せずに車体本体330だけが傾斜する機構としてもよい。
In the three-wheeled
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、リーン装置50が「リーン装置」に相当し、ジャイロ装置60が「ジャイロ装置」に相当し、図15のリーン制御ルーチンを実行する制御装置80が「リーン制御手段」に相当し、図17のジャイロ制御ルーチンを実行する制御装置80が「ジャイロ制御手段」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the automobile manufacturing industry.
20,220 三輪自動車、22,122L,122R 前輪、24L,24R 後輪、26L,26R モータ、30,230 車体本体、32 運転席、36 支持部、40 操舵装置、42 ハンドル、50,150 リーン装置、51L,51R 縦リンクユニット、51U,51D 横リンクユニット、52 中央縦部材、54 リーンモータ、55 出力軸、60 ジャイロ装置、61 フライホイール、62 ステータケース、63 ジャイロ、64 ジンバル支持部、65 ジンバルモータ、66 クラッチ、70 バッテリ、80 制御装置、81 シフトポジションセンサ、82 アクセルポジションセンサ、83 ブレーキポジションセンサ、84 車速センサ、85L,85R 車輪速センサ、86 操舵角センサ、87L,87R 回転位置検出センサ、88 車両総重量センサ、89 勾配センサ、90 リーン角センサ、91 ジンバル角センサ、92 回転数センサ、93 ロール角センサ、120 四輪自動車。
20,220 Three-wheeled vehicle, 22, 122L, 122R Front wheel, 24L, 24R Rear wheel, 26L, 26R Motor, 30, 230 Car body, 32 Driver's seat, 36 Support section, 40 Steering device, 42 Handle, 50, 150
Claims (8)
車体を左右方向に傾斜可能なリーン機構と該リーン機構を駆動するためのリーン駆動手段とを有するリーン装置と、
フライホイールと該フライホイールを第1軸で回転駆動する第1回転駆動手段とを有するジャイロと、前記第1軸と直交する第2軸で前記ジャイロを回転駆動する第2回転駆動手段と、前記第2軸に取り付けられて前記ジャイロと前記第2回転駆動手段との接続および接続の解除を行なうクラッチと、を有するジャイロ装置と、
車両の重心に作用する重力と遠心力との合成力の作用線がトレッドの範囲内となるよう前記リーン駆動手段を制御するリーン制御手段と、
少なくとも運転者の操舵に基づいて車体が旋回内側に傾斜する作用のジャイロモーメントが発生するように前記ジャイロ装置を制御する操舵対応制御を実行するジャイロ制御手段と、
を備える自動車。 A vehicle having at least three wheels including at least one steered wheel and capable of stopping independently,
A lean device having a lean mechanism capable of tilting the vehicle body in the left-right direction and a lean driving means for driving the lean mechanism;
A gyro having a flywheel and a first rotation driving means for rotating the flywheel on a first axis; a second rotation driving means for rotating the gyro on a second axis orthogonal to the first axis; A gyro device having a clutch attached to a second shaft and configured to disconnect and connect the gyro and the second rotation driving unit;
Lean control means for controlling the lean drive means so that the line of action of the combined force of gravity and centrifugal force acting on the center of gravity of the vehicle is within the tread range;
Gyro control means for performing steering correspondence control for controlling the gyro device so that a gyro moment of an action in which the vehicle body tilts to the inside of the turn based on at least the driver's steering is generated;
Automobile equipped with.
前記第1軸は、車体を水平に左右方向に貫くピッチ軸であり、
前記第2軸は、車体を垂直方向に貫くヨー軸である、
自動車。 The automobile according to claim 1,
The first axis is a pitch axis that penetrates the vehicle body horizontally in the left-right direction;
The second axis is a yaw axis that penetrates the vehicle body in the vertical direction.
Automobile.
前記リーン制御手段は、所定車速未満の低車速時には、前記リーン機構が停車時のデフォルト位置となるよう前記リーン駆動手段を制御する手段であり、
前記ジャイロ制御手段は、前記低車速時には、前記操舵対応制御を実行しない手段である、
自動車。 The automobile according to claim 1 or 2,
The lean control means is means for controlling the lean driving means so that the lean mechanism becomes a default position when the vehicle is stopped at a low vehicle speed lower than a predetermined vehicle speed,
The gyro control means is means for not executing the steering correspondence control at the low vehicle speed.
Automobile.
前記ジャイロ制御手段は、操舵角が大きいほど前記ジャイロモーメントが大きくなる傾向に制御する手段である、
自動車。 An automobile according to any one of claims 1 to 3,
The gyro control means is a means for controlling the gyro moment to increase as the steering angle increases.
Automobile.
前記ジャイロ制御手段は、操舵角速度が大きいほど前記ジャイロモーメントが大きくなる傾向に制御する手段である、
自動車。 A vehicle according to any one of claims 1 to 4,
The gyro control means is a means for controlling the gyro moment to increase as the steering angular velocity increases.
Automobile.
前記ジャイロ制御手段は、車速が大きいほど前記ジャイロモーメントが大きくなる傾向に制御する手段である、
自動車。 A vehicle according to any one of claims 1 to 5,
The gyro control means is a means for controlling the gyro moment to increase as the vehicle speed increases.
Automobile.
前記ジャイロ制御手段は、前記フライホイールの回転数が大きいほど前記ジャイロの前記第2軸での回転における回転量が小さくなるよう前記第2回転駆動手段を制御する手段である、
自動車。 The automobile according to any one of claims 4 to 6,
The gyro control means is a means for controlling the second rotation driving means so that the amount of rotation in rotation of the gyro on the second shaft decreases as the rotational speed of the flywheel increases.
Automobile.
前記ジャイロ制御手段は、前記フライホイールの回転数が大きいほど前記ジャイロの前記第2軸での回転速度が小さくなるよう前記第2回転駆動手段を制御する手段である、
自動車。 The automobile according to any one of claims 4 to 7,
The gyro control means is means for controlling the second rotation driving means so that the rotational speed of the gyro at the second shaft decreases as the rotational speed of the flywheel increases.
Automobile.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106945626A (en) * | 2017-04-24 | 2017-07-14 | 南京航空航天大学 | A kind of vehicle anti-tippling device and its control method based on mass flywheel |
| JP2018154258A (en) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | トヨタ自動車株式会社 | Automatic inclination vehicle |
| KR101969143B1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-04-16 | 연성은 | Gyro cart |
| CN110001776A (en) * | 2019-05-13 | 2019-07-12 | 陈泽润 | The steady state devices for resisting unbalance function are realized for vehicle turning |
| US12420168B2 (en) | 2021-01-18 | 2025-09-23 | Corey C. Smith | Lean-to-steer devices with active steering responses |
-
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- 2012-09-28 JP JP2012216626A patent/JP2014069674A/en active Pending
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