JP2014069676A - 自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】安定して旋回することができる自動車を提案する。
【解決手段】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中央になるように目標リーン角を設定してリーン装置５０のリーンモータを駆動制御すると共に、横転可能性があるときに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が発生するようジャイロ装置６０のジンバルモータを駆動制御する横転抑制制御を実行し、横転可能性が高い状態ほど大きくなる傾向にフライホイールの目標回転数を設定してジャイロ装置６０のジャイロを制御する。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

特開２００４−８２９０３号公報 特開２００８−２３６９５８号公報 特開２０１１−１７８３２９号公報

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。

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。

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。

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、
車両が旋回外側に横転する横転可能性が高い車両状態となるほど前記フライホイールの回転数が大きくなるよう前記第１回転駆動手段を制御する回転数制御と、少なくとも車両が旋回外側に横転すると推測されたときには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第２回転駆動手段を制御する横転抑制制御と、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。

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。そして、車両が旋回外側に横転する横転可能性が高い車両状態となるほどジャイロのフライホイールの回転数が大きくなるよう第１回転駆動手段を制御し、車両が旋回外側に横転すると推測されたときには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第２回転駆動手段を制御する。これにより、車両の旋回外側への横転を抑制することができると共に、必要以上にフライホイールの回転数を大きくすることによるエネルギ損失を抑制することができる。これらの結果、省エネルギにより、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。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。

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。車両が旋回外側に横転するか否かの推測としては、例えば、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を含む予め定められた所定範囲外となるか否かにより推測する手法や、旋回外側の車輪に作用するモーメントが旋回外側に車体を傾斜させる方向のモーメントとして予め定められた閾値以上であるか否かにより推測する手法、車体の旋回外側への回転角速度が予め定められた閾値より大きいか否かにより推測する手法など、種々の手法を用いることができる。

こうした本発明の自動車において、前記回転数制御は、車速が大きいほど前記横転可能性が高い車両状態となるとして前記フライホイールの回転数が大きくなる傾向に前記第１回転駆動手段を制御する制御であるものとすることもできるし、車両が山道または高速道路を走行しているときには前記横転可能性が高い車両状態となるとして車両が山道または高速道路を走行していないときに比して前記フライホイールの回転数が大きくなるよう前記第１回転駆動手段を制御する制御であるものとすることもできるし、車両の重心位置が高いほど前記横転可能性が高い車両状態となるとして前記フライホイールの回転数が大きくなる傾向に前記第１回転駆動手段を制御する制御であるものとすることもできる。これは、車速が大きいほど、車両の重心が高いほど、横転可能性が高くなることや、山道や高速道路を走行しているときは山道や高速道路を走行していないときに比して横転可能性が高くなることに基づいている。

また、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。

さらに、本発明の自動車において、前記回転数制御は、前記横転可能性が高い車両状態となるほど大きな下限回転数以上の回転数で前記フライホイールを回転駆動するよう前記第１回転駆動手段を制御すると共に、車両の制動時には前記フライホイールの前記下限回転数から許容最大回転数までの範囲内で車両の運動エネルギの少なくとも一部を前記フライホイールの回転エネルギとして蓄えられるよう前記第１回転駆動手段を制御する制御である、ものとすることもできる。即ち、車両の旋回外側への横転を抑制するのに必要なフライホイールの回転数を確保しつつ、許容最大回転数までの余裕分を制動時の運動エネルギの回生に用いるのである。これにより、車両の旋回外側への横転を抑制しつつ、車両のエネルギ効率を向上させることができる。

本発明の第１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る。 第１実施例の三輪自動車２０を上方から見た上面図である。 第１実施例の三輪自動車２０を前方から見た前面図である。 リーン装置５０の構成の概略を示す構成図である。 リーンモータ５４の出力軸５５を駆動したときのリーン装置５０の状態の一例を示す説明図である。 図５における車体の傾斜の様子を示す説明図である。 ジャイロ装置６０の構成の概略を示す構成図である。 フライホイール６１の回転方向とジンバル支持部６４の回転方向と発生するジャイロモーメントの作用方向とを説明する説明図である。 フライホイール６１の回転方向とジンバル支持部６４の回転方向と発生するジャイロモーメントの作用方向とを説明する説明図である。 フライホイール６１の回転方向と旋回方向と発生するジャイロモーメントの作用方向とを説明する説明図である。 フライホイール６１の回転方向と旋回方向と発生するジャイロモーメントの作用方向とを説明する説明図である。 フライホイール６１の回転方向と車体の傾斜方向と発生するジャイロモーメントの作用方向とを説明する説明図である。 フライホイール６１の回転方向と車体の傾斜方向と発生するジャイロモーメントの作用方向とを説明する説明図である。 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ブロック図である。 第１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。 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説明図である。 第１実施例の制御装置８０により実行されるジンバルモータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第１実施例の制御装置８０により実行されるフライホイール回転数制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 車速Ｖおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷ１＊との関係の一例を示す説明図である。 重心位置Ｇおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷ２＊との関係の一例を示す説明図である。 第２実施例の制御装置８０により実行されるフライホイール回転数制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 車速Ｖおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷｍｉｎ１との関係の一例を示す説明図である。 重心位置Ｇおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷｍｉｎ２との関係の一例を示す説明図である。 変形例の四輪自動車１２０の構成の一例を示す構成図である。 変形例の三輪自動車２２０の構成の一例を示す構成図である。

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。

図１は本発明の第１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は第１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は第１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。

第１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、制御装置８０と通信すると共に地図情報などを表示するナビゲーション装置９６と、を備える。

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。

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。第１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。

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。

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。

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、第１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。

ナビゲーション装置９６は、地図情報等が記憶されたハードディスクなどの記憶媒体や入出力ポート，通信ポートなどを有する制御部を内蔵する本体や、車両の現在位置に関する情報を受信するＧＰＳアンテナ，車両の現在位置に関する情報や目的地までの走行ルートなどの各種情報を表示すると共に操作者による各種指示を入力可能なタッチパネル式のディスプレイなどを備える。ここで、地図情報には、サービス情報（例えば観光情報や駐車場など）や予め定められている走行区間（例えば信号機間や交差点間など）毎の道路情報などがデータベース化して記憶されており、道路情報には、距離情報や幅員情報，地域情報（市街地，郊外），種別情報（一般道路，高速道路），勾配情報，法定速度，信号機の数などが含まれる。ナビゲーション装置９６は、操作者により目的地が設定されたときには、地図情報と車両の現在位置と目的地とに基づいて車両の現在位置から目的地までの走行ルートを検索すると共に検索した走行ルートをディスプレイに出力してルート案内を行なう。また、ナビゲーション装置９６は、地図情報と車両の現在位置とを入力して現在走行している走行路についての道路情報である走行路情報Ｐを求めて通信により制御装置８０に出力している。

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，通信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，ナビゲーション装置９６からの走行路情報Ｐ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。

次に、こうして構成された第１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。第１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。

図１５は、第１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する（ステップＳ１００）。

こうしてデータを入力すると、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Ｓ１１０）、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Ｓ１２０）、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。

次に、ジャイロ制御について説明する。ジャイロ制御としては、制御対象として、ジャイロ６３，ジンバルモータ６５，クラッチ６６が考えられる。第１実施例では、クラッチ６６についてはオンとするものとし、ジンバルモータ６５の制御，ジャイロ６３の制御について順に説明する。

図１７は、第１実施例の制御装置８０によりジンバルモータ６５を駆動制御するために実行されるジンバルモータ駆動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。

ジンバルモータ駆動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，重心位置Ｇ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、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。

こうしてデータを入力すると、車速Ｖと車輪速ＮＬ，ＮＲと操舵角θＳと車両総重量Ｍと重心位置Ｇ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Ｌを設定し（ステップＳ２１０）、設定した作用線Ｌがトレッドの範囲を含む所定範囲（トレッドの範囲およびその境界の外側の範囲からなる範囲）Ｒを旋回外側に超えるか否かを判定する（ステップＳ２２０，Ｓ２３０）。ここで、作用線Ｌは、ステップＳ１１０の処理と同様に重力Ｆｇと遠心力Ｆｃとを計算し、この合成力と重心位置Ｇとに基づいて求めることができる（図１６参照）。また、ステップＳ２２０，Ｓ２３０の処理は、車両が旋回外側に横転する横転可能性があるか否かを判定する処理である。例えば、急ハンドル時などには、リーン装置５０による車体の傾斜の遅れなどにより、作用線Ｌが所定範囲Ｒを旋回外側に超えて、車両が旋回外側に横転する可能性がある。ステップＳ２２０，Ｓ２３０の処理では、こうした可能性があるか否かを判定するのである。

作用線Ｌが所定範囲Ｒ内のときには、横転可能性はないと判断し、ジンバル角θＧがその角度（デフォルト角θＧｄｆ）で保持されるようジンバルモータ６５を駆動制御するジンバル角保持制御を実行して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。

一方、作用線Ｌが所定範囲Ｒを旋回外側に超えるときには、横転可能性があると判断し、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発生するようジャイロ装置６０のジンバルモータ６５を駆動制御する横転抑制制御を実行する（ステップＳ２４０）。ここで、横転抑制制御は、予め定められた最大ジンバル角速度ωＧｍａｘでジンバル支持部６４（フライホイール６１）が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行なうものとした。ジンバル支持部６４の回転範囲は、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より若干小さな値までとするのが好ましい。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。

この横転抑制制御では、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を迅速に回転させてフライホイール６１を迅速に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大きな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、第１実施例では、左旋回と同方向にジンバル支持部６４を迅速に回転させてフライホイール６１を迅速に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大きなジャイロモーメントを発生させることができ、車両の横転を抑制することができる。また、横転抑制制御では、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を迅速に回転させてフライホイール６１を迅速に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大きな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、第１実施例では、右旋回と同方向（車両が横転する方向の旋回とは逆方向）にジンバル支持部６４を迅速に回転させてフライホイール６１を迅速に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大きなジャイロモーメントを発生させることができ、車両の横転を抑制することができる。

こうして横転抑制制御を実行すると、横転可能性が解消するのに要する時間として定められた所定時間が経過するのを待って（ステップＳ２５０）、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を駆動制御するフライホイール戻し制御を実行して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。ここで、フライホイール戻し制御は、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、横転抑制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、第１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。

次に、ジャイロ制御のうちジャイロ６３の制御、具体的には、フライホイール６１の回転数制御について説明する。図１８は、第１実施例の制御装置８０によりフライホイール６１の回転数制御を行なうために実行されるフライホイール回転数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。

フライホイール回転数制御ルーチンが実行されると、制御装置８０は、車速センサ８４からの車速Ｖやナビゲーション装置９６からの走行路情報Ｐ，重心位置Ｇなどのデータを入力する処理を実行し（ステップＳ３００）、入力した車速Ｖと走行路情報Ｐと重心位置Ｇとに基づいて、フライホイール６１の目標回転数ＮＷ＊を設定し（ステップＳ３１０）、フライホイール６１が目標回転数ＮＷ＊で回転するようジャイロ６３を制御して（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。ここで、フライホイール６１の目標回転数ＮＷ＊は、第１実施例では、車速Ｖと走行路情報Ｐとに基づく目標回転数ＮＷ１＊と重心位置Ｇと走行路情報Ｐとに基づく目標回転数ＮＷ２＊とのうち大きい方を設定するものとした。目標回転数ＮＷ１＊，ＮＷ２＊は、それぞれ、車速Ｖおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷ１＊との関係，重心位置Ｇおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷ２＊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および走行路情報Ｐ，重心位置Ｇおよび走行路情報Ｐが与えられるとそれぞれの関係から対応する目標回転数ＮＷ１＊，ＮＷ２＊を導出して設定するものとした。車速Ｖおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷ１＊との関係の一例を図１９に示し、重心位置Ｇおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷ２＊との関係の一例を図２０に示す。目標回転数ＮＷ１＊は、図１９に示すように、車速Ｖが大きいほど大きくなる傾向で、走行路情報Ｐが山道や高速道路のときにこれら以外のときに比して大きくなる傾向に設定される。また、目標回転数ＮＷ２＊は、図２０に示すように、重心位置Ｇが高いほど大きくなる傾向で、走行路情報Ｐが山道や高速道路のときにこれら以外のときに比して大きくなる傾向に設定される。これは、車速Ｖが大きく且つ重心位置Ｇが高いほど横転可能性が高くなり山道や高速道路を走行しているときは山道や高速道路を走行していないときに比して横転可能性が高くなることと、フライホイール６１の回転数が大きいほど横転抑制制御を実行するときに旋回内側に車体を傾斜させる方向に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。即ち、横転可能性が高い状態ほど大きくなる傾向にフライホイール６１の目標回転数ＮＷ＊を設定してジャイロ６３を制御するのである。これにより、車両の旋回外側への横転を抑制することができると共に、必要以上にフライホイール６１の回転数を大きくすることによるエネルギ損失を抑制することができる。

以上説明した第１実施例の三輪自動車２０によれば、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＊を設定してリーン装置５０のリーンモータ５４を駆動制御するから、車両を安定して旋回させることができる。そして、横転可能性があるときには、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が発生するようジャイロ装置６０のジンバルモータ６５を駆動制御する横転抑制制御を実行し、横転可能性が高い状態ほど大きくなる傾向にフライホイール６１の目標回転数ＮＷ＊を設定してジャイロ装置６０のジャイロ６３を制御するから、車両の旋回外側への横転を抑制することができると共に、必要以上にフライホイール６１の回転数を大きくすることによるエネルギ損失を抑制することができる。これらの結果、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、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。

第１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。

第１実施例の三輪自動車２０では、フライホイール６１の目標回転数ＮＷ＊は、車速Ｖと走行路情報Ｐと重心位置Ｇとに基づいて設定するものとしたが、これらのうち１つまたは２つに基づいて設定するものとしてもよい。

次に、本発明の第２実施例としての三輪自動車２０Ｂについて説明する。第２実施例の三輪自動車２０Ｂは、第１実施例の三輪自動車２０と同一のハード構成をしている。したがって、説明の重複を回避するために、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂのハード構成についての詳細な説明は省略する。

第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、制御装置８０は、走行制御や操舵制御，リーン制御，ジャイロ制御のうちジンバルモータ６５やクラッチ６６の制御については、第１実施例の三輪自動車２０と同様に行なう。したがって、これらについての詳細な説明は省略する。ジャイロ制御のうちジャイロ６３の制御については、図１８のフライホイール回転数制御ルーチンに代えて、図２１に例示するフライホイール回転数制御ルーチンを繰り返し実行することにより行なう。以下、このジャイロ６３の制御について説明する。

図２１のフライホイール回転数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やナビゲーション装置９６からの走行路情報Ｐ，重心位置Ｇ，車両が制動時か否かを示す制動時フラグＦなどのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ４００）。ここで、制動時フラグＦは、車両が制動時でないときには値０が設定され、車両の制動時には値１が設定されたものを入力するものとした。なお、車両の制動時には、モータ２６Ｌ，２６Ｒを回生駆動する（運動エネルギを電力に変換する）ものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した車速Ｖと走行路情報Ｐと重心位置Ｇとに基づいて、フライホイール６１の下限回転数ＮＷｍｉｎを設定し（ステップＳ４１０）、入力した制動時フラグＦの値を調べ（ステップＳ４２０）、制動時フラグＦが値０のとき、即ち、車両が制動時でないときには、フライホイール６１が下限回転数ＮＷｍｉｎで回転するようジャイロ６３を制御して（ステップＳ４３０）、本ルーチンを終了する。ここで、フライホイール６１の下限回転数ＮＷｍｉｎは、第２実施例では、車速Ｖと走行路情報Ｐとに基づく下限回転数ＮＷｍｉｎ１と重心位置Ｇと走行路情報Ｐとに基づく下限回転数ＮＷｍｉｎ２とのうち大きい方を設定するものとした。ここで、フライホイール６１の下限回転数ＮＷｍｉｎ１は、第２実施例では、車速Ｖと走行路情報Ｐとに基づく下限回転数ＮＷｍｉｎ１と重心位置Ｇと走行路情報Ｐとに基づく下限回転数ＮＷｍｉｎ２とのうち大きい方を設定するものとした。下限回転数ＮＷｍｉｎ１，ＮＷｍｉｎ２は、それぞれ、車速Ｖおよび走行路情報Ｐと下限回転数ＮＷｍｉｎ１との関係，重心位置Ｇおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷｍｉｎ２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および走行路情報Ｐ，重心位置Ｇおよび走行路情報Ｐが与えられるとそれぞれの関係から対応する目標回転数ＮＷｍｉｎ１，ＮＷｍｉｎ２を導出して設定するものとした。車速Ｖおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷｍｉｎ１との関係の一例を図２２に示し、重心位置Ｇおよび走行路情報Ｐと目標回転数ＮＷｍｉｎ２との関係の一例を図２３に示す。下限回転数ＮＷｍｉｎ１は、図２２に示すように、フライホイール６１の許容上限回転数ＮＷｍａｘより小さい範囲で、車速Ｖが大きいほど大きくなる傾向で、走行路情報Ｐが山道や高速道路のときにこれら以外のときに比して大きくなる傾向に設定される。また、下限回転数ＮＷｍｉｎ２は、図２３に示すように、フライホイール６１の許容上限回転数ＮＷｍａｘより小さい範囲で、重心位置Ｇが高いほど大きくなる傾向で、走行路情報Ｐが山道や高速道路のときにこれら以外のときに比して大きくなる傾向に設定される。これは、車速Ｖが大きく且つ重心位置Ｇが高いほど横転可能性が高くなり山道や高速道路を走行しているときは山道や高速道路を走行していないときに比して横転可能性が高くなることと、フライホイール６１の回転数が大きいほど横転抑制制御を実行するときに旋回内側に車体を傾斜させる方向に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。即ち、車両が制動時でないときには、横転可能性が高い状態ほど大きくなる傾向にフライホイール６１の下限回転数ＮＷｍｉｎを設定してジャイロ６３を制御するのである。これにより、車両の旋回外側への横転を抑制することができると共に、必要以上にフライホイール６１の回転数を大きくすることによるエネルギ損失を抑制することができる。

ステップＳ４２０で制動時フラグＦが値１のとき、即ち、車両の制動時には、フライホイール６１の下限回転数ＮＷｍｉｎから許容上限回転数ＮＷｍａｘまでの範囲内で車両の運動エネルギの少なくとも一部がフライホイール６１の回転エネルギとして蓄えられるようジャイロ６３を制御して（ステップＳ４３０）、本ルーチンを終了する。車両の制動時には、モータ２６Ｌ，２６Ｒの回生駆動により運動エネルギを電力に変換するから、この電力を用いてフライホイール６１の回転数を許容上限回転数ＮＷｍａｘまでの範囲で大きくすることにより、運動エネルギの少なくとも一部をフライホイール６１の回転エネルギとして蓄えることができる。これにより、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。なお、モータ２６Ｌ，２６Ｒの回生駆動によって生じた電力の少なくとも一部をバッテリ７０に充電するものとしてもよい。こうしてフライホイール６１の回転エネルギとして蓄えたエネルギは、その後に、車両が制動時でなくなってフライホイール６１の回転数を下限回転数ＮＷｍｉｎまで低下させる際に、ジャイロ６３により電力に変換してモータ２６Ｌ，２６Ｒに供給する（走行に用いる）ことができる。

以上説明した第２実施例の三輪自動車２０Ｂによれば、第１実施例と同様にリーン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。そして、横転可能性があるときには、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が発生するようジャイロ装置６０のジンバルモータ６５を駆動制御する横転抑制制御を実行し、車両が制動時でないときには、横転可能性が高い状態ほど大きくなる傾向の下限回転数ＮＷｍｉｎでフライホイール６１が回転するようジャイロ装置６０のジャイロ６３を制御し、車両の制動時には、下限回転数ＮＷｍｉｎから許容上限回転数ＮＷｍａｘまでの範囲内で車両の運動エネルギの少なくとも一部がフライホイール６１の回転エネルギとして蓄えられるようジャイロ６３を制御するから、車両の旋回外側への横転を抑制することができると共に、必要以上にフライホイール６１の回転数を大きくすることによるエネルギ損失を抑制することができ、更に、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。

第２実施例の三輪自動車２０Ｂによれば、第１実施例と同様に、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。

第２実施例の三輪自動車２０Ｂでは、車両が制動時でないときには、横転可能性が高い状態ほど大きくなる傾向の下限回転数ＮＷｍｉｎでフライホイール６１が回転するようジャイロ装置６０のジャイロ６３を制御するものとしたが、横転可能性が高い状態ほど大きくなる傾向の回転数でフライホイール６１が回転するようジャイロ６３を制御するものであれば、下限回転数ＮＷｍｉｎより大きな回転数でフライホイール６１が回転するようジャイロ６３を制御するものとしてもよい。

第２実施例の三輪自動車２０Ｂでは、フライホイール６１の下限回転数ＮＷｍｉｎは、車速Ｖと走行路情報Ｐと重心位置Ｇとに基づいて設定するものとしたが、これらのうち１つまたは２つに基づいて設定するものとしてもよい。

第１実施例や第２実施例の三輪自動車２０，２０Ｂ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。

第１実施例や第２実施例の三輪自動車２０，２０Ｂ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。

第１実施例や第２実施例の三輪自動車２０，２０Ｂでは、横転可能性があるか否かの判定は、重心に作用する重力Ｆｇと遠心力Ｆｃとの合成力の作用線Ｌが許容範囲Ｒを旋回外側に超えるか否かを判定することにより行なうものとしたが、これに代えてまたは加えて、ロール角センサ９３からのロール角θＲの単位時間当たりの変化量としてのロール角速度ωＲが旋回外側の方向への車両の傾斜を判定するための閾値ωＲｒｅｆを超えたか否かにより判定するものとしたり、旋回外側の車輪に作用するモーメントが旋回外側に車体を傾斜させる方向のモーメントとして予め定められた閾値以上であるか否かにより横転可能性があるか否かを判定するものとしたりしてもよい。

第１実施例や第２実施例の三輪自動車２０，２０Ｂでは、横転抑制制御として、クラッチ６６をオンで、予め定められた最大ジンバル角速度ωＧｍａｘでジンバル支持部６４（フライホイール６１）が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たが、最大ジンバル角速度ωＧｍａｘより若干小さな角速度ででジンバル支持部６４（フライホイール６１）が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。

第１実施例や第２実施例の三輪自動車２０，２０Ｂでは、横転可能性があるときには、直ちに、横転抑制制御を実行するものとしたが、ロール角センサ９３からのロール角θＲが旋回外側の方向への車両の傾斜を判定するための閾値θＲｒｅｆを超えたときに、横転抑制制御を実行するものとしてもよい。

第１実施例や第２実施例の三輪自動車２０，２０Ｂ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。

第１実施例や第２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２４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。

第１実施例や第２実施例の三輪自動車２０，２０Ｂ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２５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。

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。第１実施例や第２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１８や図２１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。

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。

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。

本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。

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、９６ ナビゲーション装置、１２０ 四輪自動車。

Claims (6)

1. 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、
   車両が旋回外側に横転する横転可能性が高い車両状態となるほど前記フライホイールの回転数が大きくなるよう前記第１回転駆動手段を制御する回転数制御と、少なくとも車両が旋回外側に横転すると推測されたときには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第２回転駆動手段を制御する横転抑制制御と、を実行するジャイロ制御手段と、
   を備える自動車。
2. 請求項１記載の自動車であって、
   前記回転数制御は、車速が大きいほど前記横転可能性が高い車両状態となるとして前記フライホイールの回転数が大きくなる傾向に前記第１回転駆動手段を制御する制御である、
   自動車。
3. 請求項１または２記載の自動車であって、
   前記回転数制御は、車両が山道または高速道路を走行しているときには前記横転可能性が高い車両状態となるとして車両が山道または高速道路を走行していないときに比して前記フライホイールの回転数が大きくなるよう前記第１回転駆動手段を制御する制御である、
   自動車。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
   前記回転数制御は、車両の重心位置が高いほど前記横転可能性が高い車両状態となるとして前記フライホイールの回転数が大きくなる傾向に前記第１回転駆動手段を制御する制御である、
   自動車。
5. 請求項１ないし４のうちのいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
   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、
   自動車。
6. 請求項１ないし５のうちのいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
   前記回転数制御は、前記横転可能性が高い車両状態となるほど大きな下限回転数以上の回転数で前記フライホイールを回転駆動するよう前記第１回転駆動手段を制御すると共に、車両の制動時には前記フライホイールの前記下限回転数から許容最大回転数までの範囲内で車両の運動エネルギの少なくとも一部を前記フライホイールの回転エネルギとして蓄えられるよう前記第１回転駆動手段を制御する制御である、
   自動車。

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