CN105307924A - 车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆,该车辆在由左右一对的车轮间的驱动力差引起各车轮相对于车体相对移位时,可靠地使两车轮上下逆向地移位而不会偏向于一个车轮地移位,并且随着两车轮在上下逆向移位来操纵两车轮。利用前轮支承部件29分别可旋转地支承左右一对的前轮3。通过电动马达25分别对各前轮3赋予驱动扭矩。利用车架7可绕向前方倾斜的转向轴Lf转动地支承前轮支承部件29。通过使转向轴Lf绕前轮支承部件29转动,从而使各前轮3相对于车架7相互上下逆向地相对移位,同时操纵各前轮3。凭借由电动马达25赋予给各前轮3的扭矩之差使前轮支承部件29转动。

Description

车辆
技术领域
本发明涉及在转弯行驶时能强制使车体倾斜同时能操纵车轮的车辆,以及具有左右一对的车轮且能简化车轮与车体的连接结构的车辆。
背景技术
专利文献1中示出的现有车辆以如下方式构成:在各自的一个端部轴支承有后轮,介由减震器悬架于车体的左右一对的后摇臂的另一端部连接于车体,各后摇臂的一端部分别可在上下方向摆动。车辆转弯时,位于转弯方向内侧的后轮的外侧的后轮被赋予大的驱动力,由此产生的左右后轮间的驱动力差使得转弯方向外侧的后摇臂比转弯方向内侧的后摇臂更在铅垂方向侧摆动,车体向转弯方向内侧倾斜。由此使车辆的转弯性良好。
另外,专利文献2中示出的现有车辆如下:从车架41向前方延设单一的摆臂44,将该摆臂44的后端部可左右方向的轴自由转动地安装于车架41的前端部。该摆臂44的前部安装主销73,可绕主销73的轴转动地安装左右延伸的横梁64,在横梁64的两端自由转动地安装有左右一对的前轮13、13。根据这样的构成,由于用共用的摆臂44悬架各前轮13,所以与用不同的摆臂分别悬架各前轮13的构成相比,结构简单,能减少部件个数。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-233895号公报
专利文献2:日本专利第4755367号公报
发明内容
然而,在现有车辆中,由于各后摇臂的一个端部分别可在上下方向摆动地构成,所以当左右减震器的特性在左右间不一致而不协调时,根据该不协调的程度,车辆在高速旋转时有可能一对后摇臂中的一个后摇臂相比于另一后摇臂极度地摆动。由于没有大幅度摆动的后摇臂进一步在相同方向摆动的空间,所以有如下问题:即使该后摇臂侧的后轮要在上下方向移位来吸收路面的凹凸所引起的振动,也无法实现的问题。另外,没有构成为只要各后摇臂的一个端部在上下方向摆动就可操纵后轮。
另外,在现有车辆中,安装有左右一对的前轮13、13的横梁64虽然可绕安装于摆臂44的主销73的轴转动,但不能绕前后方向的轴摆动。因此,车辆在行驶中,当左右一对的前轮13、13中的任一前轮13驶上行驶路面上的突起时,安装有该前轮13的横梁64的端部侧向上方移动,横梁64倾斜。而且,摆臂44绕前后方向的轴扭转这样的力作用于该倾斜方向,该力也直接向车架41传播而车架41也向相同方向倾斜。因此,存在损害车辆乘坐感的问题。
本发明是为了消除这样的问题而进行的,因此其目的是提供一种车辆:当左右一对的车轮间的扭矩之差或者接地载荷之差中的至少任一者引起各车轮相对于车体相对移位时,使两个车轮上下逆向地可靠地移位而不会仅一个车轮移位,并且伴随两车轮上下逆向地移位而操纵两个车轮,以及提供一种车辆:具有左右一对的车轮,车轮与车体的连接结构可由少的部件数构成而得到简化,并且即使在左右一对的车轮中的任一车轮驶上行驶路面上的突起时,也可尽可能减轻车体的倾斜,因而不会影响车辆的乘坐感。
为了实现该目的,本发明所涉及的车辆具备:左右一对的车轮;对上述左右一对的各车轮分别赋予扭矩的扭矩赋予单元;可分别旋转地支承上述各车轮的车轮支承部件;可转动地支承上述车轮支承部件的基础部件;支承上述基础部件的车体;以及介由上述车轮支承部件可使上述各车轮机械联动地相对于上述车体相互上下逆向地相对移位的联动机构;所述车辆的特征在于:利用上述基础部件可绕以上部位于下部前方的方式倾斜的转向轴转动地支承上述车轮支承部件,凭借为使上述车辆转弯而利用上述扭矩赋予单元对上述各车轮分别赋予扭矩所产生的车轮间的扭矩之差,使上述车轮支承部件相对于上述基础部件相互机械联动地绕上述转向轴转动,通过使上述车轮支承部件相对于上述基础部件相互机械联动地绕上述转向轴转动,从而在操纵上述各车轮使上述车辆转弯的同时,使上述各车轮相互联动地相对于上述车体上下逆向地相对移位,使上述车体向转弯方向内侧倾斜。
权利要求2中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求1所述的车辆中,上述基础部件介由弹性单元支承于车体。
权利要求3中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求1或2所述的车辆中,进一步具备上述车轮支承部件转动时对抗该转动的阻力单元。
权利要求4中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求1~3中任一项所述的车辆中,进一步具备对上述左右一对的各车轮分别赋予扭矩的电动马达,以及对上述电动马达供给电源的电池,
将上述电池以如下方式支承于上述车体:使上述车轮支承部件相对于上述基础部件转动而使上述各车轮相对于上述车体相互上下逆向地相对移位而引起上述车体在左右方向偏斜时,上述电池的重心被置位于偏斜中心的下方。
权利要求5中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求1~4中任一项所述的车辆中,进一步具备可动作的车把,介由动力传递单元将该车把与上述车轮支承部件联动连接。
权利要求6中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求1~5中任一项所述的车辆中,上述左右一对的车轮是左右一对的前轮。
权利要求7中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求6所述的车辆中,分别利用左右一对的前轮侧的车轮支承部件可旋转地支承上述左右一对的前轮,分别利用前轮侧的基础部件可绕左右一对的前轮侧的转向轴转动地支承上述左右一对的前轮侧的车轮支承部件。
权利要求8中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,权利要求7所述的车辆中,将上述车体的左右方向定义为X方向、将上述车体的前后方向定义为Y方向时,以相对于与Y方向平行、与X方向正交且通过上述车体的左右方向中央的平面对称的方式分别配置上述左右一对的前轮侧的转向轴,并且以上述左右一对的前轮侧的转向轴分别相对于与X方向和Y方向平行的平面倾斜且从上述车体的上方观察时分别与Y方向交叉的方式分别配置上述左右一对的前轮侧的转向轴。
权利要求9中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,权利要求6~8中任一项所述的车辆中,进一步具备:根据上述车轮支承部件绕上述转向轴转动的转动量而使上述左右一对的前轮向转弯方向内侧倾斜的外倾角可变单元。
根据权利要求10中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求6~9中任一项所述的车辆中,以如下方式使上述转向轴倾斜:车辆在行进方向加速时,将行驶路面与上述转向轴的交点置位于连接上述各车轮接地点彼此的假想直线的车辆的行进方向后方。
权利要求11中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求6~10中任一项所述的车辆中,进一步具备:根据车辆的行驶速度来改变上述转向轴的倾斜角度的后倾角可变单元。
权利要求12中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求1~4中任一项所述的车辆中,上述左右一对车轮是左右一对的后轮,分别利用左右一对的后轮侧的车轮支承部件可旋转地支承上述左右一对的后轮,分别利用后轮侧的基础部件可绕左右一对的后轮侧的转向轴转动地支承上述左右一对的后轮侧的车轮支承部件。
权利要求13中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求12所述的车辆中,将上述车体的左右方向定义为X方向、将上述车体的前后方向定义为Y方向时,以相对于与Y方向平行、与X方向正交且通过上述车体的左右方向中央的平面对称的方式分别配置上述左右一对的后轮侧的转向轴,并且以上述左右一对的后轮侧的转向轴分别相对于与X方向和Y方向平行的平面倾斜且从上述车体的上方观察时分别与Y方向交叉的方式分别配置上述左右一对的后轮侧的转向轴。
权利要求14中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求12或13所述的车辆中,上述后轮侧的车轮支承部件以如下方式构成:将其长边方向以随着远离上述后轮侧的转向轴而逐渐位于下方的方式相对于行驶路面倾斜为大致45度的状态作为中立位置,能于上下方向分别在大致相同的角度范围内绕上述后轮侧的转向轴转动构。
权利要求15中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求1~5中任一项所述的车辆中,上述左右一对车轮是左右一对的前轮,上述车辆进一步具备:配置于上述左右一对的前轮的后方的左右一对的后轮;可分别旋转地支承上述左右一对的后轮的后轮侧的车轮支承部件;可转动地支承上述后轮侧的车轮支承部件且支承于上述车体的后轮侧的基础部件;以及能够介由上述后轮侧的车轮支承部件使上述左右一对的后轮机械联动地相对于上述车体相互上下逆向地相对移位的后轮侧的联动机构;通过使上述后轮侧的车轮支承部件相对于上述后轮侧的基础部件转动,使上述各后轮相对于上述车体相互上下逆向地移位,凭借由上述扭矩赋予单元分别对上述左右一对的前轮赋予的前轮间的扭矩之差,凭借上述车体向转弯方向内侧倾斜而产生的上述左右一对的后轮间的接地载荷之差,使上述后轮侧的车轮支承部件相对于上述后轮侧的基础部件转动。
权利要求16中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求15所述的车辆中,上述分别利用左右一对的后轮侧的车轮支承部件可旋转地支承左右一对的后轮,分别利用上述后轮侧的基础部件可绕左右一对的后轮侧的转向轴转动地支承上述左右一对的后轮侧的车轮支承部件,将上述车体的左右方向定义为X方向、将上述车体的前后方向定义为Y方向时,以相对于与Y方向平行、与X方向正交且通过上述车体的左右方向中央的平面对称的方式分别配置上述左右一对的后轮侧的转向轴,并且以上述左右一对的后轮侧的转向轴相对于与X方向和Y方向平行的平面倾斜且从上述车体的上方观察时分别与Y方向交叉的方式分别配置上述左右一对的后轮侧的转向轴。
权利要求17中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求15或16所述的车辆中,上述后轮侧的车轮支承部件以如下方式构成:将其长边方向以随着远离上述后轮侧的转向轴而逐渐位于下方的方式相对于行驶路面倾斜为大致45度的状态作为中立位置,能够于上下方向分别在大致相同的角度范围内绕上述后轮侧的转向轴转动。
权利要求18中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求1~4中任一项所述的车辆中,上述左右一对的车轮是左右一对的后轮,上述车辆进一步具备:配置于上述左右一对的后轮的前方的左右一对的前轮;分别可旋转地支承上述左右一对的前轮的前轮侧的车轮支承部件;可转动地支承上述前轮侧的车轮支承部件且支承于上述车体的前轮侧的基础部件;以及能够介由上述前轮侧的车轮支承部件使上述左右一对的前轮机械联动地相对于上述车体相互上下逆向地相对移位的前轮侧的联动机构;通过使上述前轮侧的车轮支承部件相对于上述前轮侧的基础部件转动,使上述各前轮相对于上述车体相互上下逆向地相对移位,凭借由上述扭矩赋予单元分别对上述左右一对的后轮赋予的后轮间的扭矩之差,凭借上述车体向转弯方向内侧倾斜而产生的上述左右一对的前轮间的接地载荷之差,使上述前轮侧的车轮支承部件相对于上述前轮侧的基础部件转动。
权利要求19中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求1~18中任一项所述的车辆中,进一步具备:可绕在大致铅垂的方向延伸的支承轴转动地介由该支承轴支承于上述车体的乘坐室。
权利要求20中记载的发明所涉及的车辆具备:左右一对的车轮以及分别可旋转地支承上述各车轮的车轮支承单元,将上述车轮支承单元介由连接单元连接于车体,从上述车体的上方观察时,将上述连接单元配置于通过上述车体的左右方向中央且在上述车体的前后方向延伸的车体中心线上,将上述连接单元的一端部与上述车轮支承单元可绕第1轴相互转动地连接,并且将上述连接单元的另一端部与上述车体可绕第2轴相互转动地连接,将上述两个轴中的任一轴作为通过上述车体的左右方向中央且在上述车体的前后方向延伸的侧倾轴,将另一轴作为在上述车体的左右方向延伸的俯仰轴。
权利要求21中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求20所述的车辆中,将上述连接单元的一个端部置位于上述连接单元的另一端部的上方。
权利要求22中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求20或21所述的车辆中,进一步具备对上述左右一对的车轮赋予扭矩的电动马达以及对上述电动马达供给电源的电池,以上述电池的重心置位于上述侧倾轴下方的方式将上述电池支承于上述车体。
权利要求23中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求22所述的车辆中,从上述车体的上方观察时,以夹持上述车体中心线的方式,分别在上述车体的左右方向两侧相互分离地配置上述电池。
权利要求24中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求20~23中任一项所述的车辆中,上述连接单元与上述车体的连接和上述连接单元与上述车轮支承单元的连接中的至少任一连接介由弹性部件实现。
权利要求25中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求24所述的车辆中,上述连接单元与上述车体的连接和上述连接单元与上述车轮支承单元的连接中的至少任一连接通过如下方式实现:将连接部位的部件彼此隔有间隙地嵌合,且在该间隙中夹设上述弹性部件。
权利要求26中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求20~25中任一项所述的车辆中,上述连接单元的上述一个端部与上述另一端部之间具有弯曲部。
权利要求27中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求20~26中任一项所述的车辆中,上述车轮支承单元具备:能够使上述各车轮机械联动地相对于上述车体相互上下逆向地相对移位的联动机构。
权利要求28中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求20~27中任一项所述的车辆中,上述车轮支承单元还介由弹性单元支承于上述车体。
权利要求29中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求28所述的车辆中,通过单一的上述弹性单元来对抗上述车轮支承单元相对于上述连接单元绕上述侧倾轴转动。
权利要求30中记载的发明所涉及的车辆具备:左右一对的前轮分别可旋转地支承上述各前轮的前轮侧的车轮支承单元;左右一对的后轮;以及分别可旋转地支承上述各后轮的后轮侧的车轮支承单元;将上述前轮侧的车轮支承单元介由前轮侧的连接单元连接于车体,将上述后轮侧的车轮支承单元介由后轮侧的连接单元连接于车体,从上述车体的上方观察时,在通过上述车体的左右方向中央且在上述车体的前后方向延伸的车体中心线上分别配置上述前轮侧的连接单元和上述后轮侧的连接单元,将上述前轮侧的连接单元的一个端部与上述前轮侧的车轮支承单元可绕第1轴绕相互转动地连接,并且将上述前轮侧的连接单元的另一端部与上述车体可绕第2轴相互转动地连接,将上述两个轴中的任一轴作为通过上述车体的左右方向中央且在上述车体的前后方向延伸的前轮侧的侧倾轴,将另一轴作为在上述车体的左右方向延伸的前轮侧的俯仰轴,将上述后轮侧的连接单元的一个端部与上述后轮侧的车轮支承单元可绕第3轴绕相互转动地连接,并且将上述后轮侧的连接单元的另一端部与上述车体可绕第4轴绕相互转动地连接,将上述第3轴和上述第4轴中的任一轴作为通过上述车体的左右方向中央且在上述车体的前后方向延伸的后轮侧的侧倾轴,将另一轴作为在上述车体的左右方向延伸的后轮侧的俯仰轴,在上述车体的前后方向连续延伸的弹性单元的前后方向中途部支承于上述车体,由上述弹性单元的前端部支承上述前轮侧的车轮支承单元,由上述弹性单元的后端部支承上述后轮侧的车轮支承单元。
权利要求31中记载的发明所涉及的车辆的特征在于,在权利要求30所述的车辆中,上述弹性单元的前后方向中途部的2处固定于上述车体,该2处在前后方向相互隔有一定间隔。
根据权利要求1记载的发明,通过凭借车轮间的扭矩之差使车轮支承部件相对于基础部件转动来操纵各车轮使车辆转弯,同时使各车轮相互联动地相对于车体上下逆向地相对移位,使车体向转弯方向内侧倾斜,因此能够对各车轮同时且容易地进行相对移位和操纵这两个动作。另外,由于具备能介由车轮支承部件使各车轮机械联动地相对于车体相互上下逆向地相对移位的联动机构,通过使车轮支承部件相对于基础部件相互机械联动地绕转向轴转动而使各车轮相对于车体相互上下逆向地相对移位,因此能够使两车轮相互上下逆向地可靠地移位,能够防止仅一个车轮移位。
另外,由于使各车轮相互联动地相对于车体上下逆向地相对移位,使车体向转弯方向内侧倾斜,所以车辆的转弯性良好。
另外,由于可绕以上部位于下部前方的方式倾斜的转向轴转动地由基础部件支承车轮支承部件,所以通过凭借对各车轮赋予的扭矩之差使车轮支承部件相对于基础部件转动,能够容易地使两车轮上下逆向地移位。另外,由于车轮支承部件的转动中心即转向轴向前方倾斜,所以当车轮支承部件在车辆的转弯方向转动时,不仅可操纵车轮指向车辆的转弯方向,而且车体向转弯方向内侧倾斜,因此车辆的转弯性良好。
根据权利要求2记载的发明,由于支承车轮支承部件的基础部件介由弹性部件支承于车体,所以能够抑制因路面的凹凸而从车轮经由车轮支承部件传播到基础部件的振动进一步向车体传播。
根据权利要求3记载的发明,由于具备在车轮支承部件转动时对抗该转动的阻力单元,所以可防止车轮支承部件急剧转动。
根据权利要求4记载的发明,由于以电池的重心置位于车体在左右方向偏斜时的偏斜中心的下方的方式将电池支承于车体,所以能够抑制车辆在转弯行驶时作用于电池的离心力使车体向转弯方向外侧偏斜。
根据权利要求5记载的发明,由于将车把和车轮支承部件介由动力传递单元联动连接,所以也可通过使车把动作使车轮支承部件转动来操纵车轮。
根据权利要求6记载的发明,由于左右一对的车轮是左右一对的前轮,所以在车辆的前轮侧可起到与权利要求1~5中记载的发明的效果相同的效果。
根据权利要求7记载的发明,由于分别利用左右一对的前轮侧的车轮支承部件可旋转地支承左右一对的前轮,分别利用前轮侧的基础部件可绕左右一对的前轮侧的转向轴转动地支承左右一对的前轮侧的车轮支承部件,所以在车辆的前轮侧可起到与权利要求1~5中记载的发明的效果相同的效果。
根据权利要求8记载的发明,由于将左右一对的前轮侧的转向轴分别向特定的方向倾斜地配置,所以当前轮侧的车轮支承部件转动时,前轮随之被操纵。
根据权利要求9记载的发明,由于进一步具备根据车轮支承部件绕转向轴转动的转动量使车轮向转弯方向内侧倾斜的外倾角可变单元,所以可通过使外倾角可变单元适当地动作来提高车辆的转弯性。
根据权利要求10记载的发明,由于以车辆在行进方向加速时将行驶路面与转向轴的交点置位于连接各车轮的接地点彼此的假想直线的车辆的行进方向后方的方式使转向轴倾斜,所以能够提高加速时的车辆的直进性。
根据权利要求11记载的发明,由于进一步具备根据车辆的行驶速度来改变转向轴的倾斜角度的后倾角可变单元,所以能够将转向轴的倾斜角度设定为适合车辆的行驶速度的角度。
根据权利要求12记载的发明,由于左右一对的车轮是左右一对的后轮,分别利用左右一对的后轮侧的车轮支承部件可旋转地支承左右一对的后轮,分别利用后轮侧的基础部件可绕左右一对的后轮侧的转向轴转动地支承左右一对的后轮侧的车轮支承部件,所以能够在车辆的后轮侧起到与权利要求1~4中记载的发明的效果的相同的效果。
根据权利要求13记载的发明,由于将左右一对的后轮侧的转向轴在特定的方向分别倾斜地配置,所以当后轮侧的车轮支承部件转动时,后轮随之被操纵。
根据权利要求14记载的发明,由于后轮侧的车轮支承部件以如下方式构成:将其长边方向以随着远离后轮侧的转向轴而逐渐位于下方的方式相对于行驶路面倾斜大致45度的状态作为中立位置,能够于上下方向分别在大致相同的角度范围内绕后轮侧的转向轴转动;所以可吸收因行驶路面的凹凸而从各后轮向后轮侧的车轮支承部件传播的振动,并且将后轮侧的车轮支承部件的摆动范围设定在优选的范围。
根据权利要求15记载的发明,由于凭借分别对左右一对的前轮赋予的前轮间的扭矩之差,凭借车体向转弯方向内侧倾斜而产生的左右一对的后轮间的接地载荷之差,使后轮侧的车轮支承部件相对于后轮侧的基础部件转动,所以能够使左右一对的后轮可靠地相互上下逆向地移位,能够防止仅一个后轮移位。
根据权利要求16记载的发明,由于分别利用后轮侧的基础部件可绕左右一对的后轮侧的转向轴转动地支承左右一对的后轮侧的车轮支承部件,使各转向轴在特定的方向倾斜地配置,所以当后轮侧的车轮支承部件转动时,后轮随之被操纵。
根据权利要求17记载的发明,由于后轮侧的车轮支承部件以如下方式构成:将其长边方向以随着远离后轮侧的转向轴而逐渐位于下方的方式相对于行驶路面倾斜成大致45度的状态作为中立位置,能于上下方向分别在大致相同的角度范围内绕后轮侧的转向轴转动;所以可吸收因行驶路面的凹凸而从各后轮向后轮侧的车轮支承部件传播的振动,并且可将后轮侧的车轮支承部件的摆动范围设定为优选的范围。
根据权利要求18记载的发明,由于凭借分别对左右一对的后轮赋予的后轮间的扭矩之差,凭借车体向转弯方向内侧倾斜而产生的左右一对的前轮间的接地载荷之差,使前轮侧的车轮支承部件相对于前轮侧的基础部件转动,所以能够使左右一对的前轮可靠地相互上下逆向地移位,能够防止仅一个前轮移位。
根据权利要求19记载的发明,由于具备可绕在大致铅垂方向延伸的支承轴转动地介由该支承轴支承于车体的乘坐室,所以通过使乘坐室绕支承轴的轴芯转动,可在车辆的侧方充分确保供乘员进出乘坐室的空间,因而乘降变得容易。
根据权利要求20记载的发明,由于在通过车体的左右方向中央且在车体的前后方向延伸的车体中心线上配置将支承左右一对车轮的车轮支承单元连接于车体的连接单元,所以车轮与车体的连接结构能由少的部件数构成而得到简化。
另外,将连接单元的一个端部与车轮支承单元可绕第1轴绕相互转动地连接,并且将连接单元的另一端部与车体可绕第2轴绕相互转动地连接,将两个轴中的任一轴作为通过车体的左右方向中央且在车体的前后方向延伸的侧倾轴,将另一轴作为在车体的左右方向延伸的俯仰轴。因此,即使在左右一对的车轮中的任一车轮驶上行驶路面上的突起的情况下,也可尽可能地减小车体的倾斜而不会影响车辆的乘坐感。
根据权利要求21记载的发明,由于将连接单元的一个端部置位于连接单元的另一端部的上方,所以在对连接单元的一个端部施加向上方的冲击载荷使,连接单元的另一端部可绕左右方向的俯仰轴顺畅地转动。其结果,即使车轮驶上行驶路面上的突起而车轮支承单元被顶起并且该顶起力向连接单元传播,由于连接单元可绕左右方向的俯仰轴顺畅地转动,所以能够适当地抑制冲击向车体的传播。
根据权利要求22记载的发明,由于以电池的重心置位于车轮支承单元转动的前后方向的侧倾轴的下方的方式将电池支承于车体,所以车辆的重心变低。因此,即使因乘员进出车辆而使包括乘员在内的车辆重心的位置发生变化,车辆也能维持稳定的停车状态。此外,还能够抑制车辆在转弯行驶时作用于电池的离心力使车体向转弯方向外侧偏斜。
根据权利要求23记载的发明,由于以夹持车体中心线的方式分别在车体的左右方向两侧相互分离地配置电池,所以与集中于作为乘员的乘坐空间的车体中心线附近进行配置的情况相比,乘坐空间与各电池不易相互干扰,因此能够将乘坐空间置位于低位置。此外,由于各电池被配置在从车体中心线向左右方向分离的位置,所以绕前后方向的侧倾轴的惯性力矩相依变大,能够抑制绕前后方向的侧倾轴的车体的摆动。
根据权利要求24记载的发明,由于连接单元与车体的连接和连接单元与车轮支承单元的连接中的至少任一连接介由弹性部件实现,所以能够有效抑制因行驶路面的凹凸而振动从车轮经由车轮支承单元和连接单元向车体传播,并且用于抑制振动的结构由少的部件数构成而得到简化。
根据权利要求25记载的发明,由于连接单元与车体的连接以及连接单元与车轮支承单元的连接中的至少任一连接通过将连接部位的部件彼此隔有间隙地嵌合且在该间隙中夹设弹性部件而实现,所以当行驶路面的凹凸所引起的振动从车轮向车轮支承单元传播时,该振动成为剪切力、压缩力等力赋予给弹性部件。其结果,弹性部件适当地发生弹性变形而能够有效抑制冲击。
根据权利要求26记载的发明,由于连接单元的一个端部与另一端部之间具有弯曲部,所以当过大的压缩载荷施加于连接单元时,弯曲部容易弯曲而塑性变形。因此,当车轮碰撞到障碍物而导致过大的压缩载荷经由车轮支承单元施加于连接单元时,由于连接单元的弯曲部弯曲而发生塑性变形,所以能够减小对车体的损伤。
根据权利要求27记载的发明,由于车轮支承单元具备能够使各车轮机械联动地相对于车体相互上下逆向地相对移位的联动机构,所以能够在不使车轮支承单元绕着前后方向的侧倾轴相对于连接单元转动的情况下,通过联动机构的动作使各车轮相互上下逆向地相对移位而使车体倾斜。因此,即使在车轮支承单元根据行驶路面的凹凸绕前后方向的侧倾轴转动时,也能够使车体与该转动无关地通过联动机构的动作可靠地倾斜。
根据权利要求28记载的发明,由于车轮支承单元还介由弹性单元支承于车体,所以能够更有效地对抗因行驶路面的凹凸而从车轮赋予给车轮支承单元的外力。
根据权利要求29记载的发明,由于通过单一的弹性单元来对抗车轮支承单元相对于连接单元绕侧倾轴转动,所以用于对抗转动的结构由少的部件数构成而得到简化。
根据权利要求30记载的发明,由于由于在通过车体的左右方向中央且在车体的前后方向延伸的车体中心线上分别配置将支承左右一对的前轮的前轮侧的车轮支承单元连接于车体的前轮侧的连接单元和将支承左右一对的后轮的后轮侧的车轮支承单元连接于车体的后轮侧的连接单元,所以车轮与车体的连接结构能够由少的部件个数构成而得到简化。
另外,在前轮侧和后轮侧两者中,将连接单元的一个端部与车轮支承单元可绕转动轴相互转动地连接,并且将连接单元的另一端部与车体可绕其它转动轴相互转动地连接,将连接单元的两端部的转动轴中的任一转动轴作为通过车体的左右方向中央且在车体的前后方向延伸的侧倾轴,将另一转动轴作为在车体的左右方向延伸的俯仰轴。因此,即使在前轮侧或后轮侧中的至少任一者中左右一对的车轮中的任一车轮驶上行驶路面上的突起时,也可尽可能地减小车体的倾斜而不影响车辆的乘坐感。
另外,由于在车体的前后方向连续延伸的弹性单元的前后方向中途部支承于车体,由弹性单元的前端部支承前轮侧的车轮支承单元,由弹性单元的后端部支承后轮侧的车轮支承单元,所以前轮侧和后轮侧的车轮支承单元被共用的弹性单元支承。其结果,各车轮支承单元对车体的支承结构由少的部件数构成而得到简化。
根据权利要求31记载的发明,由于弹性单元的前后方向中途部的2处固定于车体,该2处在前后方向相互隔有一定间隔,所以当弹性单元的前端部侧向上下方向中的任一方移位时,后端部侧随着该移位也向该方向移位。其结果,但行驶路面的凹凸所引起的振动从前轮向前轮侧的车轮支承单元传播而该车轮支承单元相对于车体在上下方向中的任一方向相对移位时,弹性单元的前端部侧在该方向挠曲,同时后端部侧也在该方向挠曲。因此,后轮侧的车轮支承单元也在该方向相对于车体相对移位,所以车体不前后摆动地向该方向平行移动,因此不会影响乘坐感。
附图说明
图1是表示从前方斜上方观察本发明的实施方式所涉及的车辆时的状态的车辆整体图。
图2是表示从左侧方观察该车辆时的状态的外观图。
图3是表示从后方观察该车辆时的状态的外观图。
图4是表示对图1去除乘坐室后从前方斜上方观察时的状态的外观图。
图5是表示对图4去除座椅和电池后从前方斜上方观察时的状态的外观图。
图6是表示从后方斜上方观察图5所示状态的车辆时的状态的外观图。
图7是表示从图5所示状态的车辆中去除车把后使前轮和后轮相对于车体移位并从上方观察时的状态的外观图。
图8是表示将该车辆的前侧部分分解后从前方斜上方观察时的状态的分解图。
图9是放大表示去除部分部件后从前方斜上方观察该车辆的前侧部分时的状态的外观图。
图10是放大表示使前轮相对于车体移位并从前方观察该车辆的前侧部分时的状态的外观图。
图11是放大表示去除左侧的前轮后从前方观察该车辆的前侧部分时的状态的外观图。
图12是放大表示去除左侧的前轮后从左侧方观察该车辆的前侧部分时的状态的外观图。
图13是表示将该车辆的后侧部分分解后从前方斜上方观察时的状态的分解图。
图14是放大表示去除左侧的后轮后从左侧方观察图7所示状态的车辆的后侧部分时的状态的外观图。
图15是放大表示去除左侧的后轮支承部件后从后方观察该车辆的后侧部分时的状态的外观图。
图16是放大表示去除左侧的后轮和电池后从后方观察该车辆的后侧部分时的状态的外观图。
图17表示相对于图1使座椅和车把与乘坐室一起逆时针转动并且使前轮朝向右侧后从前方斜上方观察时的状态的外观图。
图18是用于说明该车辆的前轮的外倾角变化情况的示意图。
图19是表示各后轮相对于车架上下逆向地相对移位的状态的示意图。
图20是表示搭载于该车辆的控制装置和与该控制装置相关的各种设备的简要构成的框图。
图21是用于说明该控制装置的控制内容的流程图的一部分。
图22是用于说明该控制装置的控制内容的流程图的一部分。
图23是用于说明该控制装置的控制内容的流程图的一部分。
图24是表示用于求出前轮侧与后轮侧的所需扭矩之差的扭矩图的图。
图25是表示所需扭矩分别作用于前轮和后轮的状态的示意图。
图26是表示搭载于本发明的实施方式的第1变形例所涉及的车辆的控制装置和与该控制装置相关的各种设备的简要构成的框图。
图27是用于说明搭载于第1变形例所涉及的车辆的控制装置的控制内容的流程图的一部分。
图28是用于说明搭载于第1变形例所涉及的车辆的控制装置的控制内容的流程图的一部分。
图29是用于说明搭载于第1变形例所涉及的车辆的控制装置的控制内容的流程图的一部分。
图30是用于说明搭载于第1变形例所涉及的车辆的控制装置的控制内容的流程图的一部分。
图31是表示本发明的实施方式的第2变形例所涉及的车辆的后轮侧的示意图。
图32是表示本发明的实施方式的第3变形例所涉及的车辆的前轮侧的示意图。
图33是表示本发明的实施方式的第4变形例所涉及的车辆的前轮侧的示意图。
图34是表示从左侧方观察本发明的实施方式的第5变形例所涉及的车辆时的状态的外观图。
图35是表示从后方斜上方观察该车辆时的状态的车辆整体图。
图36是表示从后方观察该车辆时的状态的外观图。
图37是表示去除乘坐室、左侧的前轮和后轮等后从前方斜上方观察该车辆时的状态的外观图。
图38是表示去除乘坐室、左侧的前轮和后轮等后从后方斜上方观察该车辆时的状态的外观图。
图39是放大表示去除左侧的前轮后从左侧方观察该车辆的前侧部分时的状态的外观图。
图40是放大表示去除左侧的后轮和后轮支承部件后从左侧方观察该车辆的后侧部分时的状态的外观图。
图41是表示从前方斜上方观察本发明的实施方式的第6变形例所涉及的车辆时的状态的车辆整体图。
图42是表示从后方斜上方观察该车辆时的状态的车辆整体图。
图43是表示去除乘坐室后从上方观察该车辆时的状态的车辆整体图。
图44是表示去除乘坐室、左侧的前轮、后轮和电池等后从左侧方观察该车辆时的状态的外观图。
图45是表示去除乘坐室、左侧的前轮、后轮和电池等后从前方斜上方观察该车辆时的状态的外观图。
图46是表示去除乘坐室、左侧的前轮、后轮和电池等后从后方斜上方观察该车辆时的状态的外观图。
图47是放大表示去除前轮支承部件和左侧的前轮后从前方观察该车辆的前侧部分时的状态的外观图。
图48是放大表示去除左侧的后轮和后轮支承部件等后从后方观察该车辆的后侧部分时的状态的外观图。
图49是放大表示去除电池等后透过一部分从后方观察该车辆的后侧部分时的状态的外观图。
图50是放大表示去除电池等后透过一部分从上方观察该车辆的后侧部分时的状态的外观图。
图51是放大表示使左右的后轮支承部件相互上下逆向转动,并且去除左侧的后轮后透过一部分从左侧方观察该车辆的后侧部分时的状态的外观图。
图52是放大表示使左右的后轮支承部件相互上下逆向转动并从后方观察该车辆的后侧部分时的状态的外观图。
图53是放大表示使左右的后轮支承部件相互上下逆向转动并从上方观察该车辆的后侧部分时的状态的外观图。
图54是表示从上方观察操纵前轮和后轮而向左右方向转弯时的该车辆的前侧部分和后侧部分时的状态的外观图。
图55是表示去除乘坐室、左侧的前轮和电池等后从前方斜上方观察本发明的实施方式的第7变形例所涉及的车辆时的状态的外观图。
图56是放大表示去除左侧的前轮后从上方观察该车辆的前侧部分时的状态的外观图。
图57是放大表示去除两侧的前轮后从下方观察该车辆的前侧部分时的状态的外观图。
图58是表示去除乘坐室和电池等后从后方斜上方观察本发明的实施方式的第8变形例所涉及的车辆时的状态的外观图。
图59是表示去除乘坐室和电池等后从上方观察该车辆时的状态的车辆整体图。
图60是放大表示从前方观察该车辆的前侧部分时的状态的外观图。
图61是表示去除乘坐室、左侧的前轮、右侧的后轮和电池等后从左侧方观察该车辆时的状态的外观图。
具体实施方式
以下,参照图1~25详细说明本发明的实施方式。图1中符号1表示的是本发明的实施方式所涉及的车辆。图1、图2、图4~图6、图13、图17和图18中箭头F所示的方向表示车辆1的前方,在以下的说明中,关于车辆1的各构成部件,所使用的前·后、左·右、上·下和内·外是指在将各构成部件组装于车辆1的状态下乘坐在车辆1中观察时的方向、位置。在车辆1的前部,左右一对的前轮3、3介由前侧悬架装置5摆动动地悬架于车架7,在车辆1的后部,左右一对的后轮9、9介由后侧悬架装置11摆动动地悬架于车架7。各前轮3和各后轮9构成本发明的“车轮”。
从上方观察,车架7形成为大致六边形的框状。在车架7的底面通过螺钉紧固或焊接而固定有底板7a,该底板7a形成为与该车架7的外形大致相同的六边形。车架7和底板7a构成本发明的“车体”。车架7的骨架由横截面形成为四边形的中空管构成。底板7a上的中央配设有供乘员搭乘的乘坐空间、即大致球状的乘坐室13,该乘坐室13内设有供乘员就坐的座椅15,乘坐室13的前部组装有透明体17。
乘坐室13的下表面部被底板7a上的大致中央于铅垂方向突设的支承轴19(参照图1)支承,乘坐室13可绕支承轴19的轴芯旋转。座椅15的下表面部固定于乘坐室13的底面部。另外,在乘坐室13的底面部可绕车把轴20a(参照图6)的轴芯旋转地支承有大致U字形的车把20,上述车把轴20a在车把20的长边方向中央部于大致上下方向延伸。车把20以如下方式弯曲形成:从座椅15的下方通过座椅15的左右两侧方,分别从座椅15的座面延伸到上方的位置后,再分别向内侧延设且两个延设端部折回。另外,车把20的左侧端部配设有制动操作件21,车把20的右侧端部配设有加速操作件22(参照图5)。
就坐于座椅15的乘员可在乘坐室13内分别用左右手把持车把20的两端部绕着支承轴19的轴芯转动操作车把20,或者分别用左右手操作制动操作件21和加速操作件22。如图17所示,如果使乘坐室13与座椅15和车把20同时绕支承轴19的轴芯向逆时针转动,则可在车辆1的左侧方充分确保供乘员进出乘坐室13的空间,因而容易上下车。此外,若进一步使前轮3、3朝向右侧,则空间更大、更容易上下车。
各前轮3和各后轮9的各轮毂23分别固定有用于对各前轮3和各后轮9单独进行旋转驱动的电动马达25的旋转轴的一个端部,电动马达25的旋转轴的另一端部固定有圆盘状的制动盘26(参照图11)。各前轮3和各后轮9由所谓的轮内马达的结构构成。制动盘26通过固定于电动马达25的主体的电制动马达27制动。电动马达25和电制动马达27构成本发明的“扭矩赋予单元”。各后轮9侧也设置有制动盘26和电制动马达27,收纳在后述的车轮支承部件65的车轮支承部件主体65a内。本发明中提到的“扭矩”包括由电动马达25赋予给各前轮3和各后轮9的驱动扭矩以及由电制动马达27赋予给各前轮3和各后轮9的制动扭矩。构成为:通过对电制动马达27供电使该马达27的旋转轴旋转,从而固定于该旋转轴的凸轮部件推压制动块,使该制动块压接于制动盘26。由配设于乘坐室13后方的车架7后部的长方体状的左右一对的电池28、28对各电动马达25供给电源。电池28介由电线与功率转换装置30(参照图20)连接。另外,各电动马达25通过赋予电能而作为驱动马达进行动作。
如图8所示,前侧悬架装置5具备:各前轮3可向各前轮3的外倾角变化的方向转动地分别与两端部连接的前轮支承部件29;可转动支承该前轮支承部件29的长边方向中央部的第1中央支承部件31;可由前端部转动地支承该第1中央支承部件31的长边方向中央部的大致Y字形的第2中央支承部件33;介由弹性部件35由前端部支承该第2中央支承部件33的后端部的第3中央支承部件37;以及介由一对钩环38、38来支承第2中央支承部件33的长边方向中央部的前侧扭簧部件41。上述第1中央支承部件31和第2中央支承部件33构成本发明的“基础部件”。上述第3中央支承部件37构成本发明的“基础部件”和“连接单元”。从上方观察时,第1中央支承部件31、第2中央支承部件33和第3中央支承部件37分别配置在通过车架7的左右方向中央且于车架7的前后方向延伸的假想直线Lc(参照图7)上。假想直线Lc构成本发明的“车体中心线”。
第3中央支承部件37的后端部被朝前方斜下方突设于车架7的前端部的一对前侧支承部7f、7f介由橡胶或树脂等材料所构成的弹性部件39支承。上述弹性部件39和前侧扭簧部件41构成本发明的“弹性单元”。前侧扭簧部件41左右对称地弯曲形成为1根棒状部件,从上方观察时,由如下部件构成:以比第2中央支承部件33的左右方向宽度尺寸大的宽度尺寸为间隔,在前后方向平行延伸的一对平行部41a、41a;连接这些平行部41a的前端彼此的连接部41b;以从各平行部41a的后端沿车架7的前部且与车架7有一定间隔地向斜后方扩展的方式延伸的斜向延伸部41c;以及从各斜向延伸部41c的后端进一步分别向后方延伸的后延部41d。
对于前侧扭簧部件41,连接部41b的两端部分别可转动地连接于上述一对钩环38、38的下端部,各斜向延伸部41c的前端部和各后延部41d的后端部分别介由支承件41e支承于车架7的前部。一对钩环38、38的上端部分别与在第2中央支承部件33的长边方向中央部于左右方向突设的左右一对的销42、42可转动地连接。由此,在对前侧悬架装置5施加初始载荷并且各前轮3相对于车架7在上下方向分别同向或反向移位而第2中央支承部件33介由前轮支承部件29和第1中央支承部件31在上下方向摆动或者绕后述的前后方向的假想直线Ef转动时,前侧扭簧部件41因挠曲(弯曲产生的挠曲)、扭曲而形成的弹簧力发挥作用,以对抗这些动作。除上述弹性部件35、39之外,还利用前侧扭簧部件41对第2中央支承部件33进行弹性支承,由此能够更有效地对抗由行驶路面的凹凸而从前轮3经由前轮支承部件29等赋予给第2中央支承部件33的外力。另外,由于设置成利用单一的前侧扭簧部件41来对抗第2中央支承部件33相对于第3中央支承部件37绕后述的假想直线Ef转动,所以用于对抗转动的结构由少的部件数构成而得到简化。
前轮支承部件29具备:从车辆1的正面观察时中央部向上方弯曲形成为凸状且两端部在左右方向延伸的第1管部件43;从上方观察时中央部向前方弯曲形成为凸状且两端部在左右方向延伸的第2管部件45;通过焊接将这两个管部件43、45连接为一体的6根连接管部件47…。第1管部件43位于第2管部件45的前方。电动马达25的下部嵌合于分别设置在第1管部件43的两端的第1轴毂部43a与分别设置在第2管部件45的两端的第1轴毂部45a之间,穿设于电动马达25的下部和两第1轴毂部43a、45a的轴孔中插通有外倾轴49。由此,各前轮3分别与前轮支承部件29的两端部连接,该前轮支承部件29能在各前轮3的外倾角变化的方向绕外倾轴49的轴芯转动。
前轮支承部件29的两管部件43、45的长边方向中途部分别设有第2轴毂部43b、45b,在这些第2轴毂部43b、45b之间嵌合有第1中央支承部件31,其长边方向两端面相对置,转向轴部件51插通于穿设在两第2轴毂部43b、45b的轴孔。转向轴部件51的上端部和下端部分别固定于两第2轴毂部43b、45b。由此,前轮支承部件29被可绕转向轴部件51的轴芯转动地支承。上述前轮支承部件29和外倾轴49构成本发明的“车轮支承部件”,上述前轮支承部件29、第1中央支承部件31、第2中央支承部件33和外倾轴49构成本发明的“车轮支承单元”,上述前轮支承部件29、第1中央支承部件31、外倾轴49和转向轴部件51构成本发明的“联动机构”。
第1中央支承部件31具备近似圆筒状的第1中央支承部件主体31a,该第1中央支承部件主体31a的长边方向中央部后部设有轴毂部31b。另一方面,第2中央支承部件33的前端部设有一对轴毂部33a。各轴毂部33a之间嵌合有第1中央支承部件31的轴毂部31b,转动轴53插通于分别穿设在各轴毂部31b、33a的轴孔。由此,第1中央支承部件31可绕转动轴53的轴芯转动地支承于第2中央支承部件33。
第2中央支承部件33的后端部的横截面形状形成为大致正方形,第3中央支承部件37的前端部的横截面形状形成为比第2中央支承部件33的后端部大的大致正方形的管状。第2中央支承部件33的后端部插入第3中央支承部件37的前端部内,两者的横截面形状(大致正方形)围绕沿插入方向(前后方向)的轴的旋转角度位置相互错开45度,两者的间隙嵌入有由橡胶材料或树脂材料构成的弹性部件35。弹性部件35通过压入、烧结或利用粘接剂的粘结而粘合。
即,采用了所谓的奈德哈特橡胶结构:通过使两支承部件33、37彼此隔有间隙地嵌合且在该间隙中夹设弹性部件35而使两支承部件33、37彼此连接。由此,前侧悬架装置5在车辆1的侧倾方向上的振动得到缓冲。另外,第2中央支承部件33的前端部不仅相对于第3中央支承部件37在上下左右各方向对抗弹性部件35的挠曲所产生的弹力而相对移位,在围绕沿着于上述插入方向(前后方向)延伸的假想直线Ef(参照图8)的轴的扭曲方向,也能够对抗弹性部件35的挠曲所产生的弹力而相对移位(转动)。假想直线Ef构成本发明的“第2轴”和“侧倾轴”。
而且,当因行驶路面的凹凸引起的振动从前轮3经由前轮支承部件29和第1中央支承部件31传播到第2中央支承部件33,剪切力、压缩力等力会被赋予给弹性部件35。其结果是弹性部件35能够适当地弹性变形而有效地抑制冲击。
第3中央支承部件37的后端部通过焊接而粘合有在左右方向延伸且横截面形状为大致正方形的管状部件37a(参照图8),该管状部件37a的左右两端面嵌合于车架7的各前侧支承部7f间,分别穿设于各前侧支承部7f的通孔和管状部件37a内插入有横截面形状为大致正方形的支承轴55。支承轴55由管状的部件构成,插入于各前侧支承部7f的通孔且通过螺纹部件(未图示)的紧固而固定于各前侧支承部7f。第3中央支承部件37的管状部件37a的横截面形状比支承轴55的横截面形状大,两者的横截面形状(大致正方形)围绕沿支承轴55的插入方向(左右方向)的轴的旋转角度位置相互错开45度,在两者的间隙中嵌入有由橡胶材料或树脂材料构成的弹性部件39。弹性部件39通过压入、烧结或者粘接剂的粘结而粘合。
即,采用了所谓的奈德哈特橡胶结构:通过使固定于车架7的各前侧支承部7f的支承轴55和第3中央支承部件37彼此隔有间隙地嵌合且在该间隙中夹设弹性部件39而使第3中央支承部件37与车架7连接。由此,前侧悬架装置5在车辆1的俯仰方向的振动得到缓冲。另外,第3中央支承部件37的前端部可对抗弹性部件39的挠曲所产生的弹力而相对于车架7在上下方向摆动。
而且,当因行驶路面的凹凸引起的振动从前轮3经由前轮支承部件29、第1中央支承部件31和第2中央支承部件33传播到第3中央支承部件37时,剪切力、压缩力等力会被赋予给弹性部件39。其结果是弹性部件39能够适当地弹性变形而有效地抑制冲击。即,第3中央支承部件37能够围绕沿着在左右方向延伸的假想直线Df(参照图8、图11和图12)的轴转动。假想直线Df构成本发明的“第1轴”和“俯仰轴”。
另外,由于支承左右一对的前轮3、3的前轮支承部件29、第1中央支承部件31、第2中央支承部件33与能绕前后方向的假想直线Ef转动的第3中央支承部件37的前端部连接,能绕左右方向的假想直线Df转动的第3中央支承部件37的后端部与车架7连接,所以前轮3与车架7的连接结构由少的部件数构成而得到简化,并且即使在左右一对的前轮3、3中的任一方驶上行驶路面上的突起时,车架7的倾斜也会被尽可能地减轻,不会影响车辆1的乘坐感。另外,由于能绕着在左右方向扩展且沿车架7的前端部的假想直线Df转动地连接第3中央支承部件37的后端部,所以能够增大构成该连接结构的一部分的一对前侧支承部7f、7f间的距离,与此相对应地,也能够延长第3中央支承部件37的管状部件37a的长度。因此,能够使该连接结构牢固,并且能够在前后方向紧密构成。
应予说明,在本实施方式中,能绕前后方向的假想直线Ef转动地将前轮支承部件29等连接于第3中央支承部件37的前端部,能绕左右方向的假想直线Df转动地将第3中央支承部件37的后端部连接于车架7,但也可以与此相反,能绕左右方向的俯仰轴转动地将前轮支承部件29等连接于第3中央支承部件37的前端部,能绕前后方向的侧倾轴转动地将第3中央支承部件37的后端部连接于车架7。由此,前轮3与车架7的连接结构也由少的部件数构成而得到简化,并且即使在左右一对的前轮3中的任一前轮3驶上行驶路面上的突起时,车架7的倾斜也会被尽可能地减轻,不会影响车辆1的乘坐感。
另外,因行驶路面的凹凸而引起各前轮3以互不相同的移位量分别在上下方向移位时,将它们在上下方向的移位平均化而得的较小的移位量成为前轮支承部件29的左右方向中央的移位量。另一方面,前轮支承部件29介由第1中央支承部件31和第2中央支承部件33支承于第3中央支承部件37,从上方观察时,这些中央支承部件31、33、37配置在左右方向中央的假想直线Lc上。因此,各前轮3以互不相同的移位量分别在上下方向发生移位时,第2中央支承部件33以与前轮支承部件29的左右方向中央的平均化的移位量相当的小变量在上下方向移位。例如,各前轮3彼此上下逆向地以大致相同的移位量移位时,前轮支承部件29的左右方向中央的平均化的移位量为接近0的值。其结果,第3中央支承部件37也以小的转动角度绕左右方向的假想直线Df转动。因此,能够减小弹性部件39的变形量,能够减小弹性部件39所承受的负荷。
另外,当因行驶路面的凹凸引起的振动从前轮3经由前轮支承部件29、第1中央支承部件31和第2中央支承部件33向第3中央支承部件37传播时,各弹性部件35、39和前侧扭簧部件41分别发生弹性变形而将振动分散、吸收,因此能够减小各弹性部件35、39和前侧扭簧部件41各自的负荷。其结果,能够将各弹性部件35、39和前侧扭簧部件41所要承受的最大载荷分别设定为较小的值,相应地能够实现这些部件的小型化和轻型化。
另外,由于行驶路面的凹凸所引起的振动从前轮3经由前轮支承部件29、第1中央支承部件31和第2中央支承部件33向第3中央支承部件37传播,所以振动传播的路径变长。其结果,作为结构体的固有振动频率降低,能够减小由前轮支承部件29等的振动引起的噪音,车辆1的乘坐感提高。
应予说明,第2中央支承部件33与第3中央支承部件37的连接以及第3中央支承部件37与车架7的各前侧支承部7f的连接分别介由弹性部件35、39来实现,但也可以是任一方的连接介由可自由转动的轴承来实现且另一方的连接介由弹性部件来实现。由此,由于至少一方的连接介由弹性部件实现,所以通过弹性部件的弹性变形,能够更有效地抑制因行驶路面的凹凸而从前轮3经由前轮支承部件29等向车架7传播振动,并且用于抑制振动的结构由少的部件数构成而得到简化。
另外,第3中央支承部件37的前端部位于后端部的上方。因此,即使在压缩这样的冲击载荷从水平方向前方被施加到第3中央支承部件37的前端部的情况下,由于该载荷所作用的位置位于第3中央支承部件37的后端部的转动中心即左右方向的假想直线Df的上方,所以第3中央支承部件37能够顺畅地绕着该假想直线Df转动。其结果,例如即使前轮3驶上行驶路面上的突起而前轮支承部件29被顶起,该顶起力向第3中央支承部件37传播,由于第3中央支承部件37顺畅地绕假想直线Df转动,所以也能够适当地抑制冲击向车架传播。
另外,由于第3中央支承部件37在其前端部与后端部之间具有弯曲部37b(参照图8),所以当对第3中央支承部件37施加前后方向的过大的压缩载荷时,弯曲部37b弯曲而容易塑性变形。因此,当前轮3碰撞到障碍物而导致过大的压缩载荷经由前轮支承部件29、第1中央支承部件31和第2中央支承部件33施加到第3中央支承部件37时,由于第3中央支承部件37的弯曲部37b弯曲而塑性变形,所以能够减小对车架7的损伤。
第1中央支承部件31的第1中央支承部件主体31a的上端部后部设有左右一对的轴毂部31c、31c,第2中央支承部件33的前后方向中途部上部设有左右一对的轴毂部33b、33b。穿设于各轴毂部31c、33b的各销孔中分别压入有销,可伸缩的电力传动装置57的两端部分别与这些销连接。电力传动装置57由步进电机构成,通过适当地调整所供给的电流使该电力传动装置57的两端部间的距离伸缩,能够改变轴毂部31c、33b间的距离而可改变第1中央支承部件31的第1中央支承部件主体31a的前后方向倾斜角度,进而改变通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf(参照图9~图11)的前后方向倾斜角度(后倾角)。该后倾角可根据车辆1的行驶速度进行变更。例如,通过在行驶速度越快时越使后倾角向前方倾斜,可提高直进性。另一方面,通过在行驶速度小越时越使后倾角接近铅垂方向,可使各前轮3的转向容易进行。上述第1中央支承部件31、第2中央支承部件33、转动轴53和电力传动装置57构成本发明的“后倾角可变单元”,上述假想直线Lf构成本发明的“转向轴”。应予说明,在本实施方式中,电力传动装置57由步进电机构成,但也可以利用通过适当改变液压而进行伸缩的液压缸构成。
在位于第1中央支承部件31的第1中央支承部件主体31a的上端部的左右侧面且轴毂部31c前方的左右的部位,以左右夹持该部位的方式可转动地连接有第1连杆部件59的下端部。在设置于第1连杆部件59的上端部的左右一对的连接部59a、59a和各前轮3的电动马达25的上部前部分别可转动地连接有棒状的一对外倾角连杆部件61、61的两端部。分别压入于第1连杆部件59的上下方向中途部和第2中央支承部件33的轴毂部33b的各销孔中的各销分别与第2连杆部件63的两端部可转动地连接(参照图8和图12)。第2连杆部件63形成为框状,在该框状的内侧配设有上述电力传动装置57,从侧面观察时两者部分重叠(参照图12)。因此,能够在动作中不相互干扰的状态下紧密地配置电力传动装置57和第2连杆部件63。上述前轮支承部件29、第1中央支承部件31、各外倾轴49,转向轴部件51、第1连杆部件59和各外倾角连杆部件61构成本发明的“外倾角可变单元”。
而且,在转向轴部件51向前方倾斜的状态下,前轮支承部件29凭借赋予给各前轮3的扭矩之差绕转向轴部件51的轴芯转动。各前轮3间的扭矩之差越大,转动的量、速度越大。各前轮3间的扭矩之差在赋予给各前轮3的驱动扭矩存在差异的情况下也会产生,对一个前轮3赋予驱动扭矩、对另一个前轮3赋予制动扭矩也可产生,而且这样能够增大扭矩之差。
另外,如后所述,各车轮支承部件65凭借赋予给各后轮9的扭矩之差绕旋转轴85的轴芯转动而彼此上下逆向摆动,由此车架7向左右方向中的任一方向倾斜,结果所产生的各前轮3间的接地载荷之差也使前轮支承部件29绕转向轴部件51的轴芯转动。此时,为了使各前轮3间的接地载荷之差均衡,前轮支承部件29以如下方式绕着转向轴部件51的轴芯转动:各前轮3间接地载荷相对较大的前轮3侧移位到接地载荷较小的前轮3侧的上方。
如果像这样前轮支承部件29凭借赋予给各前轮3的扭矩之差或各前轮3间的接地载荷之差中的至少任一者绕转向轴部件51的轴芯转动,则各前轮3的外倾角因与该转动联动也发生改变。
另外,与第1中央支承部件主体31a相对的第1连杆部件59的下端部的转动中心位于通过前轮3的电动马达25的上部前部与外倾角连杆部件61的连接位置且与转向轴部件51的轴芯正交的假想直线上。由此,在转向轴部件51不向前方倾斜的情况下凭借赋予给各前轮3的扭矩之差使前轮支承部件29绕转向轴部件51的轴芯转动时,或者在前轮支承部件29不绕着转向轴部件51的轴芯转动的情况下改变转向轴部件51的前后方向的倾斜角度时,各前轮3的外倾角几乎不发生改变。
图18的(1)图中,虚线所示的状态表示车辆1在直行时的状态,实线所示的状态表示使前轮支承部件29向左侧转动以使车辆1向左侧转弯的状态。图18的(2)图表示在使前轮支承部件29向左侧转动的状态下从前方斜上方观察右侧前轮3侧的状态,由该图可知,前轮3向左侧倾斜且外倾角改变。另一方面,(1)图中单点划线所示的状态表示使前轮支承部件29向右侧转动以使车辆1向右侧转弯的状态。(3)图表示在使前轮支承部件29向右侧转动的状态下从前方斜上方观察右侧的前轮3侧的状态,由该图可知,前轮3向右侧倾斜且外倾角改变。应予说明,可以采用可伸缩的电力传动装置构成外倾角连杆部件61,将该电力传动装置的两端部分别介由万向接头可转动地连接于各前轮3的电动马达25和前轮支承部件29,来代替采用第1连杆部件59、外倾角连杆部件61等构成外倾角可变单元的结构。通过这样构成,使上述电力传动装置伸缩也能够改变前轮3的外倾角。
另外,也可以按如下方式构成:通过适当设定第1连杆部件59的下端部的转动中心位置或者外倾角连杆部件61的两端部的连接位置中的至少任一位置,从而随着在前轮支承部件29不绕着转向轴部件51的轴芯转动的情况下使转向轴部件51向前方倾斜,束角改变使得各前轮3的前端进一步趋向内侧。
另一方面,后侧悬架装置11具备:各后轮9的电动马达25分别固定在一个端部的左右一对的车轮支承部件65、65;在各车轮支承部件65的另一端部彼此间隔地相互对置的状态下可绕着左右方向的轴转动地支承各车轮支承部件65的第1中央支承部件67;通过后端部支承该第1中央支承部件67的前端部的第2中央支承部件69;以及介由一对钩环71、71支承第1中央支承部件67的下部的后侧扭簧部件73。第1中央支承部件67和第2中央支承部件69分别配置在假想直线Lc上。上述各车轮支承部件65构成本发明的“车轮支承部件”,上述第1中央支承部件67和第2中央支承部件69构成本发明的“基础部件”。另外,上述各车轮支承部件65和第1中央支承部件67构成本发明的“车轮支承单元”,上述第2中央支承部件69构成本发明的“连接单元”。左右一对的车轮支承部件65、65以如下方式构成:将以随着从通过旋转轴85的轴芯的假想直线Lr1向后方沿车轮支承部件65的长边方向远离而位于下方的方式相对于行驶路面R倾斜为大致45度的状态作为中立位置,可于上下方向分别在大致相同的角度(例如大致45度)范围内绕着假想直线Lr1转动。上述中立位置是指在乘员乘坐的状态下车辆1停止在水平且平坦的路面时的车轮支承部件65的角度位置。由此,可吸收因行驶路面R的凹凸而从各后轮9向车轮支承部件65传播的振动,并且将各车轮支承部件65的摆动范围设定为适宜的范围。
第2中央支承部件69的前端部通过在车架7的后端部向后方斜上方突设的一对后侧支承部7r、7r介由橡胶或树脂等材料所构成的弹性部件75而支承。上述弹性部件75和后侧扭簧部件73构成本发明的“弹性单元”。如图13所示,后侧扭簧部件73是将1根棒状部件左右对称弯曲而形成的,从上方观察时由以下部分构成:间隔出比第2中央支承部件69的左右方向宽度尺寸大的宽度尺寸在前后方向平行延伸的一对平行部73a、73a;将各平行部73a的后端彼此连接的连接部73b;以沿着车架7的后部且与车架7间隔有一定间隔地从各平行部73a的前端向斜前方扩展的方式各自延伸的斜向延伸部73c;以及从各斜向延伸部73c的前端进一步各自向前方延伸的前延部73d。
对于后侧扭簧部件73,连接部73b的两端部分别可转动地与上述各钩环71的下端部连接,各斜向延伸部73c的后端部以及各前延部73d的前端部分别介由支承件73e支承于车架7的后部。各钩环71的上端部介由销可转动地与突设于第1中央支承部件67下部的左右一对的轴毂部连接。由此,对后侧悬架装置11施加初始载荷,同时各后轮9相对于车架7在上下方向同向或逆向移位而第1中央支承部件67介由各车轮支承部件65在上下方向移位,或者绕着后述的前后方向的假想直线Er转动时,后侧扭簧部件73的挠曲(由弯曲形成的挠曲)、扭曲所产生的弹簧力发挥作用以抵抗这些动作。
在第2中央支承部件69的前端部通过焊接而粘合有沿左右方向延伸且横截面形状为大致正方形的管状部件69a,该管状部件69a的左右两端面嵌合于车架7的上述各后侧支承部7r之间,分别穿设于各后侧支承部7r的通孔和管状部件69a内插入有横截面形状为大致正方形的支承轴79。支承轴79由管状的部件构成,通过螺纹部件(未图示)的紧固而固定于各后侧支承部7r。第2中央支承部件69的管状部件69a的横截面形状比支承轴79的横截面形状大,两者的横截面形状(大致正方形)绕着沿支承轴79的插入方向(左右方向)的轴的旋转角度位置相互错开45度,两者的间隙嵌入有橡胶材料或树脂材料所构成的弹性部件75。弹性部件75通过压入、烧结或者粘接剂的粘接而粘合。
即,采用了所谓的奈德哈特橡胶结构:通过使固定于车架7的各后侧支承部7r的支承轴79和第2中央支承部件69彼此隔有间隙地嵌合且在该间隙中夹杂弹性部件75而将第2中央支承部件69连接于车架7。由此,后侧悬架装置11在车辆1的俯仰方向上的振动得到缓冲。另外,第2中央支承部件69的后端部可对抗弹性部件75的挠曲所引起的弹力而相对于车架7在上下方向摆动。即,第2中央支承部件69可绕着沿在左右方向延伸的假想直线Dr(参照图13、图14和图15)的轴转动。假想直线Dr构成本发明的“第3轴”和“俯仰轴”。
而且,当行驶路面的凹凸引起的振动从后轮9经由车轮支承部件65和第1中央支承部件67向第2中央支承部件69传播时,剪切力、压缩力等力会被赋予到弹性部件75。其结果是弹性部件75能够适当地发生弹性变形而有效地抑制冲击。除上述弹性部件75、81以外,也利用后侧扭簧部件73对第1中央支承部件67进行弹性支承,由此能够更有效地对抗因行驶路面的凹凸而从后轮9经由车轮支承部件65赋予给第1中央支承部件67的外力。另外,由于第1中央支承部件67通过单一的后侧扭簧部件73来对抗相对于第2中央支承部件69绕着后述的前后方向的假想直线Er的转动,所以用于对抗转动的结构由少的部件数构成而得到简化。
另外,第2中央支承部件69的后端部位于前端部的上方。因此,即使在压缩之类的冲击载荷从水平方向后方施加到第2中央支承部件69的后端部的情况下,由于该载荷所作用的位置在第2中央支承部件69的前端部的转动中心即左右方向的假想直线Dr的上方,所以第2中央支承部件69能够绕着该假想直线Dr顺畅地转动。其结果,例如即使车辆1在后退中后轮9驶上行驶路面上的突起而车轮支承部件65被顶起,该顶起力向第2中央支承部件69传播,由于第2中央支承部件69绕着假想直线Dr顺畅地转动,所以也能够适当地抑制冲击向车架7传播。
另外,第2中央支承部件69在其前端部与后端部之间具有弯曲部69b(参照图13),因此当过大的前后方向的压缩载荷施加于第2中央支承部件69时,弯曲部69b容易弯曲而发生塑性变形。因此,后轮9碰撞到障碍物,结果当过大的载荷经由车轮支承部件65和第1中央支承部件67施加于第2中央支承部件69时,第2中央支承部件69的弯曲部69b弯曲而发生塑性变形,因此能够减少对车架7的损伤。
横截面形状为大致正方形的管状部67a以其开口面向前方的方式设置于第1中央支承部件67的左右方向中央部(参照图13和图16)。第2中央支承部件69的后端部的横截面形状形成为比第1中央支承部件67的管状部67a的横截面形状小的大致正方形。第2中央支承部件69的后端部插入于第1中央支承部件67的管状部67a内,两者的横截面形状(大致正方形)绕着沿其插入方向(前后方向)的轴的旋转角度位置相互错开45度,两者的间隙中嵌入有橡胶材料或树脂材料所构成的弹性部件81。弹性部件81通过压入、烧结或者粘接剂的粘接而粘合。
即,采用了所谓的奈德哈特橡胶结构:通过使两支承部件67、69彼此隔有间隙地嵌合且在该间隙中夹设弹性部件81而使两支承部件67、69彼此连接。由此,后侧悬架装置11在车辆1的侧倾方向的振动得到缓冲。另外,第1中央支承部件67不仅相对于第2中央支承部件69在上下左右的各方向,而且在绕着沿于上述插入方向(前后方向)延伸的假想直线Er(参照图3和图15)的轴的扭曲方向,也能够对抗弹性部件81的挠曲所产生的弹力而相对移位(转动)。假想直线Er构成本发明的“第4轴”和“侧倾轴”。
另外,当行驶路面的凹凸引起的振动从后轮9经由车轮支承部件65向第1中央支承部件67传播时,剪切力、压缩力等力会被赋予给弹性部件81。其结果,弹性部件81能够适当地发生弹性变形而有效地抑制冲击。
而且,由于支承左右一对的后轮9、9的左右一对的车轮支承部件65、65和第1中央支承部件67可绕着前后方向的假想直线Er转动地与第2中央支承部件69的后端部连接,第2中央支承部件69的前端部可绕着左右方向的假想直线Dr转动地与车架7连接,所以后轮9与车架7的连接结构由少的部件数构成而得到简化,并且即使在左右一对的后轮9、9中的任一后轮9驶上行驶路面上的突起时,车架7的倾斜也会被尽可能地减轻,不会影响车辆1的乘坐感。另外,由于可绕着沿在左右方向扩展的车架7的后端部的假想直线Dr转动地与第2中央支承部件69的前端部连接,所以能够增大构成该连接结构的一部分的一对后侧支承部7r、7r间的距离,与此相对应地,第2中央支承部件69的管状部件69a的长度也可增加。因此,能够使该连接结构牢固,并且能够在前后方向紧密地构成。
应予说明,在本实施方式中,可绕着前后方向的假想直线Er转动地将第1中央支承部件67连接于第2中央支承部件69的后端部,可绕着左右方向的假想直线Dr转动地将第2中央支承部件69的前端部连接于车架7,但也可以与此相反,可绕着左右方向的俯仰轴转动地将第1中央支承部件67连接于第2中央支承部件69的后端部,可绕着前后方向的侧倾轴转动地将第2中央支承部件69的前端部连接于车架7。由此,后轮9与车架7的连接结构也由少的部件数构成而得到简化,并且即使在左右一对的后轮9、9中的任一后轮9驶上行驶路面上的突起时,车架7的倾斜也会被尽可能地减轻,不会影响车辆1的乘坐感。
然而,因行驶路面的凹凸而各后轮9以互不相同的移位量在上下方向移位时,将各自在上下方向的移位平均化而得较小移位量成为第1中央支承部件67的左右方向中央的移位量。另一方面,各车轮支承部件65介由第1中央支承部件67支承于第2中央支承部件69,从上方观察时,这些中央支承部件67、69配置于左右方向中央的假想直线Lc上。因此,各后轮9以互不相同的移位量各自在上下方向移位时,第1中央支承部件67将以与第1中央支承部件67的左右方向中央的平均化得到的移位量相当的小变量在上下方向移位。例如,各后轮9相互上下逆向地以大致相同的移位量各自移位时,第1中央支承部件67的左右方向中央的平均化而得的移位量成为接近0的值。其结果,第2中央支承部件69也以小的转动角度绕着左右方向的假想直线Dr转动。因此,能够减小弹性部件75的变形量,能够减小弹性部件75所承受的负荷。
另外,当行驶路面的凹凸所引起的振动从后轮9经由各车轮支承部件65和第1中央支承部件67向第2中央支承部件69传播时,各弹性部件75、81和后侧扭簧部件73分别发生弹性变形而将振动分散、吸收,因此能够减小各弹性部件75、81和后侧扭簧部件73各自的负荷。其结果,能够将各弹性部件75、81和后侧扭簧部件73所承受的最大载荷分别设定为较小的值,相应地能够实现这些部件的小型化和轻型化。
另外,由于行驶路面的凹凸所引起的振动从后轮9经由各车轮支承部件65和第1中央支承部件67向第2中央支承部件69传播,所以振动传播的路径变长。其结果,作为结构体的固有振动频率降低,能够减小各车轮支承部件65等的振动所引起的噪声,车辆1的乘坐感提高。
应予说明,第2中央支承部件69与车架7的各后侧支承部7r的连接以及第2中央支承部件69与第1中央支承部件67的连接分别介由弹性部件75、81来实现,也可以是任一方的连接介由可转动的轴承来实现且另一方的连接介由弹性部件来实现。由此,由于至少一方的连接介由弹性部件来实现,所以通过弹性部件的弹性变形能有效抑制行驶路面的凹凸所引起的振动从后轮9经由车轮支承部件65等向车架7传播,并且用于抑制振动的结构由少的部件数构成而得到简化。
如图16所示,第1中央支承部件67具备:沿其管状部67a的左右两侧面分别沿斜上方延伸的左右一对的斜延部67b、67b;设置于各斜延部67b的上端的左右一对的轴承部67c、67c;以及从管状部67a的上表面向上方延设的延设部67d。各轴承部67c在左右方向延设,一个端部与车轮支承部件主体65a粘合、另一端部与主动锥齿轮83粘合的左右一对的旋转轴85、85(参照图13)分别可转动地安装在穿设于各轴承部67c的轴孔。各旋转轴85以它们的轴芯指向左右方向的方式延设。车轮支承部件主体65a和旋转轴85构成车轮支承部件65的一部分。车轮支承部件主体65a以如下方式形成:随着从粘合有旋转轴85的一个端部向固定有电动马达25的另一端部而逐渐位于左右方向外侧。
与左右一对的主动锥齿轮83、83同时啮合的中间锥齿轮87的旋转轴的后端部可旋转地轴支承于延设部67d的上端部,在中间锥齿轮87的旋转轴的前端部固定有扇状的旋转板89(参照图5、图10、图14和图15)。应予说明,中间锥齿轮87的旋转轴在前后方向延设。上述各车轮支承部件65、第1中央支承部件67、各主动锥齿轮83、各旋转轴85和中间锥齿轮87构成本发明的“联动机构”。上述延设部67d的前面下部固定有制动装置91,该制动装置91通过衬块(未图示)夹持旋转板89而对中间锥齿轮87的旋转进行制止或解除该制止(参照图5、图14和图15)。制动装置91构成本发明的“阻力单元”。另外,在延设部67d的前面且制动装置91的上方固定有检测旋转板89的旋转角度位置的角度检测传感器92(参照图14)。
而且,在制动装置91解除制止的情况下,左右一对的车轮支承部件65、65中的任一者凭借赋予给各后轮9的扭矩之差绕着旋转轴85的轴芯转动。各后轮9间的扭矩之差越大转动的量、速度越大。各后轮9间的扭矩之差在赋予给各后轮9的驱动扭矩存在差异时也会产生,通过对一方的后轮9赋予驱动扭矩、对另一方的后轮9赋予制动扭矩也可产生,这样能够增大扭矩之差。
另外,由于各前轮支承部件29凭借赋予给各前轮3的扭矩之差绕着转向轴部件51的轴芯转动,所以车架7向左右方向中的任一方倾斜,结果通过所产生的各后轮9间的接地载荷之差也可使左右一对的车轮支承部件65、65中的任一者绕着旋转轴85的轴芯转动。此时,为了使各后轮9间的接地载荷之差均衡,以如下方式绕着旋转轴85的轴芯转动:各后轮9间接地载荷相对较大的后轮9侧的车轮支承部件65移位至接地载荷相对较小的后轮9侧的车轮支承部件65的上方。
如果这样左右一对车轮支承部件65、65中的任一车轮支承部件65凭借赋予给各后轮9的扭矩之差或者各后轮9间的接地载荷之差中的至少任一者绕着旋转轴85的轴芯转动,则因该转动而一方的旋转轴85和主动锥齿轮83旋转,因该旋转而中间锥齿轮87旋转。因中间锥齿轮87的旋转而另一方的主动锥齿轮83和旋转轴85联动旋转。此时,因一对主动锥齿轮83、83与中间锥齿轮87的啮合关系而一对主动锥齿轮83、83逆向旋转,因此一对旋转轴85也逆向旋转。其结果,一对车轮支承部件65、65逆向摆动。图19表示左侧的后轮9相对于车架7向下方相对移位、另一方右侧的后轮9相对于车架7向上方相对移位的状态。该图的(1)图表示从车辆1的后方观察的状态,(2)图表示沿(1)图的箭头A的方向观察的状态,(3)图表示沿(1)图的箭头B的方向观察的状态。在该情况下,如(1)图所示,车架7相对于行驶路面R向右侧倾斜。
另外,如图3和图15所示,车架7向左右方向偏斜时的偏斜中心P位于中间锥齿轮87的旋转轴的轴芯附近,以电池28的重心位于该偏斜中心P的下方且前后方向的假想直线Er的下方的方式利用车架7支承电池28。长方体状的电池28的重心位于其形状的大致中央。由此,车辆1的重心相应降低,所以即使因乘员进出车辆1而引起包括乘员在内的车辆1的重心位置改变,车辆1也能够维持稳定的停车状态。此外,在车辆1转弯行驶时,通过作用于电池28的离心力还能够抑制车架7向转弯方向外侧偏斜。
另外,由于在车架7的后端部隔着假想直线Lc在左右分为两部分相互分离地配置一对电池28、28,所以与集中配置于车架7的中央部的情况相比,乘坐室13与各电池28不易相互干扰,能够将乘坐室13配置在较低位置。此外,由于在从车架7的上述偏斜中心P和假想直线Lc向左右方向分离的位置配置各电池28,所以围绕偏斜中心P的惯性力矩变大,能够抑制车架7绕着偏斜中心P摇晃。
应予说明,可以设置成以电池28的重心位于前轮支承部件29绕着转向轴部件51的轴芯转动而车架7向左右方向偏斜时的偏斜中心的下方且前后方向的假想直线Ef的下方的方式,将电池28配置于车架7的前端部并在该前端部支承电池28,来代替或结合将电池28配置于车架7的后端部的构成。由此,也可有助于维持车辆1的稳定的停车状态,并且有助于抑制车架7向转弯方向外侧偏斜。
再回到图8,可转动地支承前轮支承部件29的第1中央支承部件31的第1中央支承部件主体31a的长边方向中央部前部于上下方向隔有一定间隙地固定有一对托架31d、31d,并向前方延伸。主动侧液压缸93的长边方向中途部可转动地固定在各托架31d的前端部间,一个端部可滑动地插入于该液压缸93内的主动侧活塞95的另一端部与前轮支承部件29的连接管部件47(位于第1中央支承部件31的左侧附近的连接管部件47)的上下方向中途部可转动地连接(参照图5)。
另一方面,从动侧液压缸97的长边方向中途部可转动地固定于乘坐室13的底面部,一个端部可滑动地插入于该从动侧液压缸97内的从动侧活塞98(参照图6)的另一端部可转动地固定于车把20的车把轴20a附近。主动侧液压缸93内与从动侧液压缸97内介由耐压性的液压配管99(参照图6)液密连接,这些内部中填充有动作油。其结果,车把20与前轮支承部件29介由各液压缸93、97和液压配管99联动连接。即,前轮支承部件29绕转向轴部件51的轴芯的转动与车把20绕车把轴20a的轴芯的转动因在各液压缸93、97和液压配管99的内部流动的动作油的压力而联动。另外,液压配管99的中途部配设有流动阻力调整装置101,该流动阻力调整装置101调整动作油在液压配管99内流动时的流动阻力(参照图6)。各液压缸93、97和液压配管99构成本发明的“动力传递单元”,流动阻力调整装置101构成本发明的“阻力单元”。
通过设置流动阻力,例如即使在过大的负荷从左右一对的前轮3、3中的任一方施加到前轮支承部件29的情况下等,也可防止前轮支承部件29、车把20急剧转动。应予说明,流动阻力调整装置101由电磁式的开闭阀构成,通过适当改变通入电流的时间与阻断电流的时间的占空比即PWM控制来调整流动阻力的大小。以如下方式构成:通电因电气系统的异常而被阻断时,上述电磁式的开闭阀被打开,流动阻力调整装置101的流动阻力达到最小。因此,乘员通过用手来转动操作车把20,能够利用各液压缸93、97和液压配管99的内部的动作油的压力,以人力使前轮支承部件29绕着转向轴部件51的轴芯转动来操纵各前轮3。
应予说明,也可以采用如下构成来代替各液压缸93、97、液压配管99和流动阻力调整装置101,即,介由连杆或推拉线将车把20与前轮支承部件29联动连接,并且在连杆或推拉线的长边方向中途部配设一个单元,该单元在连杆或推拉线动作时通过把持它们而对它们赋予摩擦阻力。在该情况下,连杆或推拉线构成本发明的“动力传递单元”,赋予摩擦阻力的单元构成本发明的“阻力单元”。
接下来,参照图20~图25对利用搭载于车辆1的控制装置103对车辆1的控制进行说明。首先,参照图20和图21的(1)图对控制的概要即主程序进行说明。图20中带箭头的线表示电线,箭头表示输入输出信号的流向。在带箭头的线的两端标有箭头的带箭头的线是指输入输出信号流向两个方向。
首先,计算车辆1的各前轮3的各电动马达25各自所需的驱动扭矩彼此的合计值或者各前轮3的各电制动马达27各自所需的制动扭矩彼此的合计值(以下称为“前轮所需扭矩”),算出各后轮9的各电动马达25各自所需的驱动扭矩彼此的合计值或者各后轮9的各电制动马达27各自所需的制动扭矩彼此的合计值(以下称为“后轮所需扭矩”),进一步计算前轮所需扭矩与后轮所需扭矩的合计值(以下称为“车辆所需扭矩”)(步骤M1)。
接下来,计算车辆1的目标转弯半径(步骤M2)。接下来,计算通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf的目标前后方向倾斜角(目标转向轴前后倾斜角)(步骤M3)。接下来,计算车辆1的左右方向的倾斜角即目标车体倾斜角(目标车体左右倾斜角)(步骤M4)。接下来,计算作为前轮支承部件29绕着通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf转动时的阻力而应赋予的目标转向制动量(步骤M5)。接下来,作为左右一对的车轮支承部件65、65绕着旋转轴85的轴芯转动时的阻力而应由制动装置91赋予的目标后轮摆动制动量(步骤M6)。通过用制动装置91赋予阻力,例如即使在过大的负荷从左右一对的后轮9、9中的任一方施加于一方的车轮支承部件65的情况下等,也可防止车轮支承部件65急剧转动。
接下来,计算应对各前轮3和各后轮9的各电动马达25赋予的驱动扭矩或者应对各前轮3和各后轮9的各电制动马达27赋予的制动扭矩的、各车轮的目标扭矩的各值(步骤M7)。最后,基于上述各步骤取得的值计算用于使各装置动作的指令值(步骤M8)。该步骤M8的详细内容后述。
接下来,参照图21的(2)图~图23的(8)图,详细说明图21的(1)图所示的主程序的各步骤M1~M8中分别执行的子程序。
首先,参照图21的(2)图对步骤M1计算车辆所需扭矩的子程序进行说明。利用配设于加速操作件22附近的加速器传感器105来检测加速操作件22的操作量及加速操作量,读取该值(步骤S11)。接下来,利用配设于制动操作件21的附近的制动器传感器107来检测制动操作件21的操作量即制动操作量,读取该值(步骤S12)。应予说明,在对加速操作件22和制动操作件21两者均进行操作并且在步骤S11和步骤S12中对加速操作量和制动操作量两者均进行检测的情况下,以仅采用制动操作量而忽略加速操作量的方式,通过控制装置103来计算车辆所需扭矩的值。
接下来,分别检测各前轮3和各后轮9的转速(步骤S13)。各转速通过内置于各电动马达25的由旋转编码器构成的转速传感器109检测,读取该值并计算各转速的平均值。然后,基于该平均值求出车辆1的行驶速度(步骤S14)。最后,基于步骤S11、S12和S14取得的加速操作量、制动操作量和行驶速度的各值,计算车辆所需扭矩的值(步骤S15)。该车辆所需扭矩的值例如可采用如下方式求出:预先通过实验求出加速操作量和制动操作量、行驶速度与车辆所需扭矩的关系,由该关系得到三维图或关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该三维图或关系式求出。
接下来,参照图21的(3)图对主程序中的步骤M2计算目标转弯半径的子程序进行说明。首先,读取上述子程序的步骤S15求出的车辆所需扭矩的值(步骤S21)。接下来,利用扭矩传感器111检测与将车把20绕着车把轴20a的轴芯转动时的操舵力相当于的转动扭矩,读取该值(步骤S22)。该扭矩传感器111配设在车把轴20a的轴芯上。接下来,利用由旋转编码器构成的角度传感器113检测与将车把20绕着车把轴20a的轴芯转动时的操舵角相当的转动角度,读取该值(步骤S23)。该角度传感器113配设在车把轴20a的轴芯上,并以如下方式构成:将车辆1直行时的车把20的转动角度设为0,将从该角度顺时针或逆时针的转动方向中的任一转动方向设为正而将另一转动方向设为负来检测角度。由此,还能够辨别车把20的转动方向。另外,车辆1中配设有检测车架7的加速度或角速度的车体姿势检测传感器114。
应予说明,也可以利用扭矩传感器111辨别转动方向,来代替利用角度传感器113辨别转动方向。在该情况下,以如下方式构成:将车辆1直行时的车把20的转动扭矩设为0,将车把20从该状态绕车把轴20a的轴芯向顺时针或逆时针中的任一转动方向转动时的转动扭矩设为正,将车把20向另一转动方向转动时的转动扭矩设为负。
最后,基于步骤S21~S23读取到的车辆所需扭矩、转动扭矩和转动角度的各值,计算车辆1在行驶时车辆1的中心应通过的目标转弯半径(步骤S24)。此时的车辆1的中心是指从上方观察车辆1时的、车辆1的前后方向和左右方向的各中心线的交点。目标转弯半径例如可采用如下方式求出,即,预先通过实验求出车辆所需扭矩、转动扭矩、转动角度与目标转弯半径的关系,根据该关系导出关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。
接下来,参照图22的(4)图对主程序中的步骤M3计算目标转向轴前后倾斜角的子程序进行说明。首先,执行与上述子程序的步骤S11~S14相同的步骤(步骤S31~S34)。应予说明,在对加速操作件22和制动操作件21两者均进行操作并且在步骤S31和步骤S32中对加速操作量和制动操作量两者均进行检测的情况下,以仅采用制动操作量而忽略加速操作量的方式,通过控制装置103进行处理。
最后,基于步骤S31、S32和S34取得的加速操作量、制动操作量和行驶速度的各值,计算通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf的目标前后方向倾斜角(目标转向轴前后倾斜角)的值(步骤S35)。目标转向轴前后倾斜角的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出加速操作量和制动操作量、行驶速度与目标转向轴前后倾斜角的关系,由该关系得到三维图或关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该三维图或关系式求出。
接下来,参照图22的(5)图对主程序中的步骤M4计算目标车体左右倾斜角的子程序进行说明。首先,读取上述子程序的步骤S15求得的车辆所需扭矩的值(步骤S41)。接下来,读取上述子程序的步骤S24求得的目标转弯半径的值(步骤S42)。接下来,读取上述子程序的步骤S35求得的目标转向轴前后倾斜角的值(步骤S43)。接着,基于步骤S41~S43读取的车辆所需扭矩、目标转弯半径和目标转向轴前后倾斜角的各值,分别计算通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf的目标左右方向倾斜角(目标转向轴左右倾斜角)的值和各车轮支承部件65相对于第1中央支承部件67相互逆向转动时的目标转动角度(目标后轮摆动角)(步骤S44、S45)。
目标转向轴左右倾斜角的值例如可通过如下方式求出:预先通过实现求出车辆所需扭矩、目标转弯半径、目标转向轴前后倾斜角与目标转向轴左右倾斜角的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。另外,目标后轮摆动角的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出车辆所需扭矩、目标转弯半径、目标转向轴前后倾斜角与目标后轮摆动角的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。车辆1转弯行驶时的目标转向轴左右倾斜角和目标后轮摆动角的各值以如下方式设定:车辆1倾斜为与作用于车辆1的离心力的大小相适应的最佳角度。
接下来,参照图22的(6)图对主程序中的步骤M5计算目标转向制动量的子程序进行说明。首先,利用各转速传感器109分别检测各前轮3和各后轮9的转速(步骤S51)。计算检测得到的各转速的平均值,基于该平均值求出车辆1的行驶速度(步骤S52)。接下来,利用扭矩传感器111检测与车把20的操舵力相当的转动扭矩,读取该值(步骤S53)。接下来,利用角度传感器113检测与车把20的操舵角相当的转动角度,读取该值(步骤S54)。接下来,利用由旋转编码器构成的转向角传感器115检测与前轮支承部件29绕通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf转动时的转动角度相当的转向角,读取该值(步骤S55)。该转向角传感器115配设在转向轴部件51的附近并以如下方式构成:将车辆1直行时的转向角设为0,将从该角度绕顺时针或逆时针的转动方向中的任一转动方向设为正,将另一转动方向设为负来检测角度。
应予说明,也可以采用检测前轮支承部件29绕转向轴部件51的轴芯转动时的角速度的横摆率传感器来代替转向角传感器115。
接下来,基于步骤S55读取的转向角的值,计算与前轮支承部件29绕通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf转动时的转动角速度相当的转向角速度(步骤S56)。最后,基于步骤S52、S53、S54和S56分别取得的行驶速度、操舵力、操舵角和转向角速度的各值,计算作为前轮支承部件29绕上述假想直线Lf转动时的电阻而应赋予的目标转向制动量的值(步骤S57)。目标转向制动量的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出行驶速度、操舵力、操舵角、转向角速度与目标转向制动量的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。目标转向制动量的值如下设定:车辆1的行驶速度越快,越大的制动力发挥作用,车辆1停止时制动力成为0。
接下来,参照图23的(7)图对主程序中的步骤M6计算目标后轮摆动制动量的子程序进行说明。首先,执行与上述子程序的步骤S51~S54相同的步骤(步骤S61~S64)。接下来,读取上述步骤M5计算目标转向制动量计算的子程序算出的目标转向制动量(步骤S65)。最后,基于步骤
S62~S65分别取得的行驶速度、操舵力、操舵角和目标转向制动量的各值,算出作为左右一对的车轮支承部件65、65绕各旋转轴85的轴芯转动时的阻力而应通过制动装置91赋予的目标后轮摆动制动量的值(步骤S66)。目标后轮摆动制动量的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出行驶速度、操舵力、操舵角、目标转向制动量与目标后轮摆动制动量的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。目标后轮摆动制动量的值基本上以车辆1的行驶速度越大、越大的制动力发挥作用的方式设定,但也设定为车辆1停止时或者以低速直线行驶时,制动力达到最大,制动装置91成为锁定状态。另外,车辆1转弯行驶也设定为与行驶速度、上述转向角的各值相应的制动力。
接下来,参照图23的(8)图对主程序中的步骤M7计算各目标扭矩的子程序进行说明。首先,利用扭矩传感器111检测与车把20的操舵力相当的转动扭矩,读取该值(步骤S71)。接下来,利用角度传感器113检测与车把20的操舵角相当的转动角度,读取该值(步骤S72)。接下来,基于步骤S71和S72读取的转动扭矩和转动角度的各值以及表1所示的转弯状态判定表,判定车辆1处于直行状态或者转弯状态中的何种状态(步骤S73)。转弯状态判定表预存于控制装置103内的存储部。当由扭矩传感器111检测到的转动扭矩和由角度传感器113检测到的转动角度的各值均为0时,判断为车辆1处于直行状态。另外,当由扭矩传感器111检测到的转动扭矩的值从0增加至正值且由角度传感器113检测到的转动角度的值为0时,判断为车辆1要从直行状态转变为转弯状态。
【表1】
表1操舵力 0 0→+ + +→0
操舵角 0 0 + +
判定 直行状态 直行→转弯 转弯中 转弯→直行
另外,由扭矩传感器111检测出的转动扭矩和由角度传感器113检测出的转动角度的各值均为正值时,判断为车辆1处于转弯中。另外,由扭矩传感器111检测出的转动扭矩的值从正值降低到0且由角度传感器113检测出的转动角度的值为正值时,判断为车辆1要从转弯状态转换为直行状态。接下来,读取上述子程序的步骤S35求得的目标转向轴前后倾斜角的值(步骤S74)。接下来,读取上述子程序的步骤S15求得的车辆所需扭矩的值(步骤S75)。接下来,基于步骤S73判定的车辆1的直行或转弯的状态与步骤S75读取的车辆所需扭矩的值,根据表2所示的扭矩图(map)选择表选择扭矩图,基于所选择的扭矩图,计算应对各前轮3侧赋予的前轮所需扭矩(驱动扭矩或制动扭矩)与应对各后轮9侧赋予的后轮所需扭矩(驱动扭矩或制动扭矩)之差(步骤S76)。应予说明,表2所示的扭矩图选择表中,以车辆所需扭矩的值的正和负为区分为2种,但作为替代方案,也可以基于车辆所需扭矩的值阶段性地区分为3种以上。
【表2】
表2车辆所需扭矩
直行状态 扭矩图11 扭矩图12
直行→转弯 扭矩图21 扭矩图22
转弯中 扭矩图31 扭矩图32
转弯→直行 扭矩图41 扭矩图42
接下来,基于上述步骤S76求得的前轮所需扭矩与后轮所需扭矩之差和上述步骤S75读取的车辆所需扭矩的各值,求出前轮所需扭矩和后轮所需扭矩(步骤S77)。同时参照图24和图25进一步详细阐述上述步骤S76和S77,例如,当上述步骤S73判断为车辆1处于直行状态且上述步骤S75读取的车辆所需扭矩的值为正时,根据扭矩图选择表选择扭矩图11。图24所示的扭矩图11和扭矩图12中,以横轴作为目标转向轴前后倾斜角,以纵轴作为前轮所需扭矩和后轮所需扭矩,用实线表示前轮所需扭矩的特性,用虚线表示后轮所需扭矩的特性。通过实验求出这些特性。应予说明,图24中,为了便于说明,仅示出了表2中记载的多个扭矩图中的扭矩图11和扭矩图12,但与这些扭矩图同样地也存在其它扭矩图(扭矩图21等),所有扭矩图均预存于控制装置103内的存储部。
图24的(1)图所示的扭矩图11中,若将上述步骤S74中读取的目标转向轴前后倾斜角的值设为Θ1,将扭矩图11中与Θ1对应的前轮所需扭矩和后轮所需扭矩分别设为Tf1和Tr1,则可求出前轮所需扭矩Tf1与后轮所需扭矩Tr1之差ΔT1(步骤S76)。此时的前轮所需扭矩Tf1是应分别对各前轮3的各电动马达25赋予的驱动扭矩的值的合计值,后轮所需扭矩Tr1是应分别对各后轮9的各电动马达25赋予的驱动扭矩的值的合计值。
另一方面,当上述步骤S73判断为车辆1处于直行状态且上述步骤S75读取的车辆所需扭矩的值为负时,根据表2的扭矩图选择表选择扭矩图12(参照图24的(2)图)。而且,若将上述步骤S74读取的目标转向轴前后倾斜角的值设为Θ1,将与该Θ1对应的前轮所需扭矩和后轮所需扭矩分别设为Tf2、Tr2,则可求出前轮所需扭矩Tf2与后轮所需扭矩Tr2之差ΔT2(步骤S76)。此时的前轮所需扭矩Tf2是应分别对各前轮3的各电制动马达27赋予的制动扭矩的值的合计值,后轮所需扭矩Tr2是应分别对各后轮9的各电制动马达27赋予的制动扭矩的值的合计值。
图25示意地表示这些前轮所需扭矩Tf1、Tf2和后轮所需扭矩Tr1、Tr2分别作用于各前轮3和各后轮9的状态。由图25的(1)图可知,转向轴前后倾斜角为Θ1时,通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf与行驶路面R的交点K位于连接各前轮3与行驶路面R的各接地点S彼此的假想直线(与接地点S一致)的前方,拖距Q为正值。
另外,目标转向轴前后倾斜角的值为Θ2时,扭矩图11中的前轮所需扭矩Tf3与后轮所需扭矩Tr3的各值相等,两值之差ΔT3为0,扭矩图12中的前轮所需扭矩Tf4和后轮所需扭矩Tr4的各值相等,两值之差ΔT4为0。此时的前轮所需扭矩Tf3为应分别对各前轮3的各电动马达25赋予的驱动扭矩的值的合计值,后轮所需扭矩Tr3为应分别对各后轮9的各电动马达25赋予的驱动扭矩的值的合计值。另外,前轮所需扭矩Tf4为应对各前轮3的各电制动马达27赋予的制动扭矩的值的合计值,后轮所需扭矩Tr4为应分别对各后轮9的各电制动马达27赋予的制动扭矩的值的合计值。图25的(2)图示意地表示这些前轮所需扭矩Tf3、Tf4和后轮所需扭矩Tr3、Tr4分别作用于各前轮3和各后轮9的状态。由该图可知,转向轴前后倾斜角为Θ2时,通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf与行驶路面R的交点K与连接各前轮3和行驶路面R的各接地点S彼此的假想直线(与接地点S一致)一致,拖距Q为0。
另外,目标转向轴前后倾斜角的值为Θ3时,扭矩图11中的前轮所需扭矩Tf5与后轮所需扭矩Tr5之差为ΔT5,扭矩图12中的前轮所需扭矩Tf6与后轮所需扭矩Tr6之差为ΔT6。此时的前轮所需扭矩Tf5为应分别对各前轮3的各电动马达25赋予的驱动扭矩的值的合计值,后轮所需扭矩Tr5为应分别对各后轮9的各电动马达25赋予的驱动扭矩的值的合计值。另外,前轮所需扭矩Tf6为应分别对各前轮3的各电制动马达27赋予的制动扭矩的值的合计值,后轮所需扭矩Tr6为应分别对各后轮9的各电制动马达27赋予的制动扭矩的值的合计值。图25的(3)图示意地表示这些前轮所需扭矩Tf5、Tf6和后轮所需扭矩Tr5、Tr6分别作用于各前轮3和各后轮9的状态。由该图可知,转向轴前后倾斜角为Θ3时,通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf与行驶路面R的交点K位于连接各前轮3和行驶路面R的各接地点S彼此的假想直线(与接地点S一致)的后方,拖距Q为负值。这样的状态优选在车辆1加速时进行,能够使直进性良好。
接下来,作为统称各所需扭矩等值的表现形式,将前轮所需扭矩设为Tfn,将后轮所需扭矩设为Trn,将这些Tfn与Trn之差设为ΔTn,且将Tfn与Trn的合计值即车辆所需扭矩设为Tn时,这些各值的关系式为下述的式1和式2。基于这些关系式,求出前轮所需扭矩Tfn和后轮所需扭矩Trn(步骤S77)。
Tfn-Trn=ΔTn···(式1)
Tfn+Trn=Tn····(式2)
接下来,读取由上述子程序的步骤S24计算的目标转弯半径的值(步骤S78)。接下来,利用各转速传感器109分别检测各前轮3和各后轮9的转速并读取该值(步骤S79)。计算所读取的各转速的平均值,基于该平均值求出车辆1的行驶速度(步骤S80)。接下来,读取由上述子程序的步骤S44计算的目标转向轴左右倾斜角和由上述子程序的步骤S45计算的目标后轮摆动角的各值(步骤S81、S82)。
最后,基于步骤S77求得的前轮所需扭矩、步骤S78读取的目标转弯半径、步骤S80求得的车辆1的行驶速度和步骤S81读取的目标转向轴左右倾斜角的各值,计算应对各前轮3赋予的各所需扭矩的值,并且基于步骤S77求得的后轮所需扭矩、上述目标转弯半径、上述行驶速度和步骤S82读取的目标后轮摆动角的各值,计算应对各后轮9赋予的各所需扭矩的值(步骤S83)。应对各前轮3赋予的各所需扭矩的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出前轮所需扭矩、目标转弯半径、车辆1的行驶速度、目标转向轴左右倾斜角与应赋予的各所需扭矩的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。
同样地,应对各后轮9赋予的各所需扭矩的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出后轮所需扭矩、目标转弯半径、车辆1的行驶速度、与应对目标后轮摆动角赋予的各所需扭矩的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。应予说明,该关系式包含目标转弯半径和车辆1的行驶速度的原因如下:因根据这些值而作用于车辆1的离心力,各前轮3和各后轮9接触行驶路面时的载荷在各前轮3之间和各后轮9之间有所不同,因此要考虑这些因素来求出应对各前轮3和各后轮9赋予的各自所需扭矩的适当的值。
接下来,再次回到图21的(1)图所示的主程序,对基于控制装置103的车辆1的控制进行说明。基于步骤M1求得的车辆所需扭矩和步骤M7求得的各车轮的目标扭矩的各值计算用于使各电动马达25和各电制动马达27动作的各指令值,基于步骤M3求得的目标转向轴前后倾斜角的值计算用于使电力传动装置57动作的指令值,基于步骤M5求得的目标转向制动量的值计算用于使流动阻力调整装置101动作的指令值,基于步骤M6求得的目标后轮摆动制动量的值计算用于使制动装置91动作的指令值(步骤M8)。基于由这些计算取得的各指令值,通过控制装置103来控制各电动马达25、各电制动马达27等各种设备。
应予说明,车辆1低速行驶时,从各前轮3侧向各后轮9侧赋予的扭矩变大,高速行驶时则以相反的方式构成。因此,优选各前轮3侧的马达25采用SR(SwitchedReluctanceMotor)马达这样的高速旋转型马达,另一方面,各后轮9侧的马达25采用在转子内部埋入了磁铁的IPM(InteriorPermanentMagnet)马达这样的高扭矩型马达。另外,除此之外,在各前轮3侧和各后轮9侧采用相同类型的马达时,优选各后轮9侧的马达的减速比高于各前轮3侧。
对于是否按照指令值对各种设备进行控制,利用各种传感器实时监视各种设备的动作并执行反馈控制,以使各种设备按照指令值进行动作。例如,由图22的(5)图所示的子程序的步骤S44取得的目标转向轴左右倾斜角的反馈控制通过利用车体姿势检测传感器114监视车架7的姿势来执行。另外,由图22的(5)图所示的子程序的步骤S45取得的目标后轮摆动角的控制通过利用角度检测传感器92监视旋转板89的旋转角度位置来执行。
根据如上所述的本发明的实施方式,介由前轮支承部件29、车轮支承部件65分别使各前轮3彼此和各后轮9彼此机械联动,从而能分别相互上下逆向地相对于车架7相对移位,凭借由电动马达25、电制动马达27赋予给各前轮3、各后轮9的扭矩之差使前轮支承部件29、车轮支承部件65分别相对于各第1中央支承部件31、67转动,从而使各前轮3彼此和各后轮9彼此分别相互上下逆向地相对于车架7相对移位,因此,能够可靠地分别使两前轮3彼此和两后轮9彼此相互上下逆向地移位,能够避免仅两个前轮3中的一个或者两个后轮9中的一个移位。
另外,介由第1中央支承部件31支承前轮支承部件29的第2中央支承部件33介由弹性部件35支承于第3中央支承部件37,该第3中央支承部件37介由弹性部件39支承于车架7。此外,第2中央支承部件33由固定于车架7的前侧扭簧部件41支承。
另一方面,支承车轮支承部件65的第1中央支承部件67介由弹性部件81支承于第2中央支承部件69,该第2中央支承部件69介由弹性部件75支承于车架7,此外,第1中央支承部件67由固定于车架7的后侧扭簧部件73支承。其结果,能够抑制因行驶路面R的凹凸而从各前轮3、各后轮9经由前轮支承部件29、车轮支承部件65等传播到第2中央支承部件33、第3中央支承部件37、第2中央支承部件69的振动进一步向车架7传播。
另外,由于能绕着通过以上部位于下部前方的方式倾斜的转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf转动地将前轮支承部件29介由第1中央支承部件31等利用车架7进行支承,所以能够凭借赋予给各前轮3的驱动扭矩或制动扭矩之差使前轮支承部件29相对于第1中央支承部件31转动,能够容易地使两前轮3上下逆向地移位。
这样,由于能够通过使两前轮3机械联动而相互上下逆向地相对于车架7相对移位,所以不会使前轮支承部件29、第1中央支承部件31和第2中央支承部件33相对于第3中央支承部件37绕着假想直线Ef转动,可通过使前轮支承部件29相对于第1中央支承部件31转动而使各前轮3相互上下逆向地相对移位而使车架7倾斜。其结果,即使在前轮支承部件29、第1中央支承部件31和第2中央支承部件33随着行驶路面的凹凸而一体地绕着假想直线Ef转动时,也能够与该转动无关地通过使前轮支承部件29相对于第1中央支承部件31转动而使车架7可靠地倾斜。因此,使车架7倾斜的控制容易进行。
另外,对于后轮9侧,由于介由主动锥齿轮83、中间锥齿轮87等使各后轮9相互机械联动地上下逆向地相对于车架7相对移位,所以能够可靠地使两后轮9上下逆向地移位,并且能够利用简单的机构构成其所需的联动机构。
这样,由于能够使两后轮9机械联动而相互上下逆向地相对于车架7相对移位,所以能够在不使各车轮支承部件65和第1中央支承部件67相对于第2中央支承部件69绕着假想直线Er转动的情况下,通过使各车轮支承部件65相对于第1中央支承部件67转动而使各后轮9相互上下逆向地相对移位,从而使车架7倾斜。其结果,即使在各车轮支承部件65和第1中央支承部件67随着行驶路面的凹凸一体地绕着假想直线Er转动时,也能够与该转动无关地通过使各车轮支承部件65相对于第1中央支承部件67转动而使车架7可靠地倾斜。因此,使车架7倾斜的控制容易进行。
另外,如果前轮支承部件29绕着通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf转动,则各外倾轴49、转向轴部件51、第1连杆部件59和各外倾角连杆部件61等相互关联配合,各前轮3根据其转动量向转弯方向内侧倾斜,因此车辆1的转弯性提高。
另外,由于车辆1在行进方向上加速时,以使通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf与行驶路面R的交点K位于连接各前轮3的接地点S彼此的假想直线的车辆1的行进方向后方的方式,使转向轴部件51倾斜,所以能够提高加速时的车辆1的直进性。
此外,通过使电力传动装置57适当地动作,能够根据车辆1的行驶速度来改变通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf的倾斜角度,因此能够将该假想直线Lf的倾斜角度设定为适合于车辆1的行驶速度的角度。
接下来,以下对本发明的8个变形例进行说明。应予说明,在这些变形例的说明所参照的图中,对与上述实施方式或上文记载的其它变形例中说明的部件相同或等同的部件、部位和方向等标记相同的符号并省略详细的说明。当然,在这些变形例中,与上述本发明的实施方式或上文记载的其它变形例中说明的构成相同或等同的构成可起到相同的作用·效果。
<第1变形例>
上述实施方式中,示出了乘坐车辆1的乘员通过操作配设于车把20的制动操作件21、加速操作件22而手动驾驶车辆1的例子,但也可以像图26~图30所示的第1变形例那样,设计成任意切换不操作车把20、制动操作件21和加速操作件22而自动驾驶车辆1的模式和上述手动驾驶车辆1的模式。
该变形例中,车辆1中搭载有:用于切换上述手动驾驶模式和自动驾驶模式的切换装置130;拍摄车辆1的行进方向的拍摄装置131;存储道路地图的信息的地图信息存储装置133;输入目标地点时指示引导到达该地点的行驶路径的行驶路径指示控制装置135;接收道路的拥堵地点、事故地点等交通信息的交通信息接收装置137;接收车辆1当前位置信息的GPS接收装置139;与道路中设置的通信装置、其它车辆进行无线通信的驾驶支援通信装置141;检测其它车辆、树木等障碍物的障碍物检测装置143等各种车载设备。
接下来,对利用搭载于车辆1的控制装置103对车辆1的控制进行说明。作为控制概要的主程序如图27的(1)图所示,该主程序与上述实施方式制定图21的(1)图所示的程序相同,因此省略详细的说明。
接下来,参照图27的(2)图~图29的(8)图对分别按图27的(1)图所示的主程序的各步骤M1~M8执行的子程序进行详细说明。
首先,参照图27的(2)图对步骤M1计算车辆所需扭矩的子程序进行说明。基于存储于地图信息存储装置133的道路地图信息、由行驶路径指示控制装置135输入的目标地点、由GPS接收装置139接收的车辆1的当前位置信息,计算到达目标地点的轨道(目标轨道),读取该轨道信息(步骤S11)。计算该目标轨道时,也可以参考由交通信息接收装置137接收的拥堵地点、事故地点等交通信息进行计算。轨道信息包含从当前位置到目标地点的距离、道路坡度的相关信息。
接下来,通过驾驶支援通信装置141从道路中设置的通信装置接收该道路的限制速度的信息,基于该限制速度的信息、上述步骤S11读取的轨道信息,计算作为目标的速度(目标速度)(步骤S12)。
接下来,与上述实施方式中的图21的(2)图的步骤S13、14同样地,分别检测各前轮3和各后轮9的转速(步骤S13),求出车辆1的行驶速度(步骤S14)。最后,基于步骤S11、S12和S14取得的轨道信息、目标速度和行驶速度的各值,计算车辆所需扭矩的值(步骤S15)。该车辆所需扭矩的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出轨道信息、目标速度、行驶速度与车辆所需扭矩的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。
接下来,参照图27的(3)图对主程序中的步骤M2计算目标转弯半径的子程序进行说明。首先,与上述子程序的步骤S11同样地计算目标轨道,读取该轨道信息(步骤S21)。接下来,读取上述子程序的步骤S15求得的车辆所需扭矩的值(步骤S22)。接下来,利用角度传感器113检测与车把20绕车把轴20a的轴芯转动时的操舵角相当的转动角度,读取该值(步骤S23)。应予说明,也可以在车把轴20a的长边方向中途部配设电磁离合器,处于手动驾驶模式时,连接电磁离合器,车把20与车把轴20a一体转动,另一方面,处于自动驾驶模式时,切断电磁离合器,锁定车把20使车把20不转动。
最后,基于步骤S21~S23读取的目标轨道、车辆所需扭矩和转动角度的各值,计算车辆1行驶时车辆1的中心应通过的目标转弯半径(步骤S24)。转弯半径例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出目标轨道、车辆所需扭矩、转动角度与目标转弯半径的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。
接下来,参照图28的(4)图对主程序中的步骤M3计算目标转向轴前后倾斜角的子程序进行说明。首先,执行与上述子程序的步骤S11~S14相同的步骤(步骤S31~S34)。
最后,基于步骤S31、S32和S34取得的目标轨道、目标速度和行驶速度的各值,计算与通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf的目标前后方向倾斜角(目标转向轴前后倾斜角)的值(步骤S35)。目标转向轴前后倾斜角的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出目标轨道、目标速度、行驶速度与目标转向轴前后倾斜角的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。
接下来,参照图28的(5)图对主程序中的步骤M4计算目标车体左右倾斜角的子程序进行说明。与上述实施方式中的图22的(5)图的步骤S41~S45同样地,计算通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf的目标左右方向倾斜角(目标转向轴左右倾斜角)的值以及各车轮支承部件65相对于第1中央支承部件67相互逆向转动时的目标转动角度(目标后轮摆动角)(步骤S41~S45)。
目标转向轴左右倾斜角的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出车辆所需扭矩、目标转弯半径、目标转向轴前后倾斜角与目标转向轴左右倾斜角的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。另外,目标后轮摆动角的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出车辆所需扭矩、目标转弯半径、目标转向轴前后倾斜角与目标后轮摆动角的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。
接下来,参照图28的(6)图对主程序中的步骤M5计算目标转向制动量的子程序进行说明。首先,利用各转速传感器109分别检测各前轮3和各后轮9的转速(步骤S51)。计算检测到的各转速的平均值,基于该平均值求出车辆1的行驶速度(步骤S52)。接下来,与上述子程序的步骤S11同样地计算目标轨道,读取该轨道信息(步骤S53)。接下来,读取上述子程序的步骤S24求得的目标转弯半径(步骤S54)。接下来,利用转向角传感器115检测与前轮支承部件29绕着通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf转动时的转动角度相当的转向角,读取该值(步骤S55)。
接下来,基于步骤S55读取的转向角的值,计算与前轮支承部件29绕着通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf转动时的转动角速度相当的转向角速度(步骤S56)。最后,基于步骤S52、S53、S54和S56各自取得的行驶速度、目标轨道、目标转弯半径和转向角速度的各值,计算作为前轮支承部件29绕着通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf转动时的阻力而应赋予的目标转向制动量的值(步骤S57)。目标转向制动量的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出行驶速度、目标轨道、目标转弯半径、转向角速度与目标转向制动量的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。
接下来,参照图29的(7)图对主程序中的步骤M6计算目标后轮摆动制动量的子程序进行说明。首先,执行与上述子程序的步骤S51~S54相同的步骤(步骤S61~S64)。接下来,读取上述子程序的步骤S57计算的目标转向制动量(步骤S65)。最后,基于步骤S62~S65各自取得的行驶速度、目标轨道、目标转弯半径和目标转向制动量的各值,计算作为左右一对的车轮支承部件65、65绕各旋转轴85的轴芯转动时的阻力而应由制动装置91赋予的目标后轮摆动制动量的值(步骤S66)。目标后轮摆动制动量的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出行驶速度、目标轨道、目标转弯半径、目标转向制动量与目标后轮摆动制动量的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。
接下来,参照图29的(8)图对主程序中的步骤M7计算各目标扭矩的子程序进行说明。首先,与上述子程序的步骤S11同样地计算目标轨道,读取该轨道信息(步骤S71)。接下来,与上述子程序的步骤S55同样地读取转向角(步骤S72)。接下来,基于步骤S71和S72读取的轨道信息和转向角的各值以及表3所示的转弯状态判定表,判定车辆1处于直行状态或转弯状态中的何种状态(步骤S73)。转弯状态判定表预存于控制装置103内的存储部。当根据步骤S71读取的轨道信息判断为直行且由转向角传感器115检测到的转向角的值为0时,判断为车辆1处于直行状态。另外,当根据上述轨道信息判断为预定从直行转变为转弯且由转向角传感器115检测到的转向角度的值为0时,判断为车辆1要从直行转变为转弯状态。
【表3】
表3目标轨道 直行 直行→转弯 转弯 转弯→直行
转向角 0 0 + +
判定 直行状态 直行→转弯 转弯中 转弯→直行
另外,当根据上述轨道信息为预定转弯且由转向角传感器115检测到的转向角度的值为正值时,判断为车辆1处于转弯中。另外,当根据上述轨道信息判断为预定从转弯状态转变为直行状态且由转向角传感器115检测到的转向角度为正值时,判断为车辆1要从转弯状态转变为直行状态。接下来,读取上述子程序的步骤S35求得的目标转向轴前后倾斜角的值(步骤S74)。接下来,读取上述子程序的步骤S15求得的车辆所需扭矩的值(步骤S75)。接下来,基于步骤S73判定的车辆1的直行或旋转的状态和步骤S75读取的车辆所需扭矩的值,选择与上述实施方式中的表2所示的扭矩图选择表相同的表,基于所选择的扭矩图,计算应对各前轮3侧赋予的扭矩(驱动扭矩或制动扭矩)与应对各后轮9侧赋予的扭矩(驱动扭矩或制动扭矩)之差(步骤S76)。
接下来,基于上述步骤S76求得的前轮所需扭矩与后轮所需扭矩之差和上述步骤S75读取的车辆所需扭矩的各值,求出前轮所需扭矩和后轮所需扭矩(步骤S77)。
这些步骤S76和S77的详细内容与上述实施方式中的图23的(7)图的步骤S76、77中说明的内容相同,因此省略详细的说明。
接下来,读取上述子程序的步骤S24算出的目标转弯半径的值(步骤S78)。接下来,利用各转速传感器109分别检测各前轮3和各后轮9的转速,读取这些值(步骤S79)。计算读取的各转速的平均值,基于该平均值求出车辆1的行驶速度(步骤S80)。接下来,读取上述子程序的步骤S44算出的目标转向轴左右倾斜角和上述子程序的步骤S45算出的目标后轮摆动角的各值(步骤S81、S82)。
最后,基于步骤S77求得的前轮所需扭矩、步骤S78读取的目标转弯半径、步骤S80求得的车辆1的行驶速度和步骤S81读取的目标转向轴左右倾斜角的各值,计算应分别对各前轮3赋予的各所需扭矩的值,并且基于步骤S77求得的后轮所需扭矩、目标转弯半径、行驶速度和步骤S82读取的目标后轮摆动角的各值,计算应分别对各后轮9赋予的各所需扭矩的值(步骤S83)。应分别对各前轮3赋予的各所需扭矩的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出前轮所需扭矩、目标转弯半径、车辆1的行驶速度、目标转向轴左右倾斜角与应赋予的各所需扭矩的关系,由该关系得到关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。
同样地,应分别对各后轮9赋予的各所需扭矩的值例如可通过如下方式求出:预先通过实验求出后轮所需扭矩、目标转弯半径、车辆1的行驶速度、目标后轮摆动角与应赋予的各所需扭矩的关系,由该关系求出关系式,将其预存于控制装置103内的存储部,基于该关系式求出。应予说明,该关系式中包含目标转弯半径和车辆1的行驶速度的原因如下:根据这些值而作用于车辆1的离心力使得各前轮3和各后轮9接触行驶路面时的载荷在各前轮3之间以及各后轮9之间均不同,因此要在考虑该因素的基础上求出应分别对各前轮3和各后轮9赋予的各所需扭矩的适当的值。
另外,车辆1在行驶中始终执行图30所示的中断程序,通过执行该程序,当由拍摄装置131在车辆1的行进方向检测到障碍物时,上述目标轨道会被补正。该程序中,对拍摄装置131所拍摄的图像进行图像处理并读取该图像数据(步骤S101)。接下来,读取障碍物检测装置143检测到的检测数据(步骤S102)。接下来,基于这些图像数据和检测数据判定在车辆1的行进方向是否存在障碍物(步骤S103)。当由该判定例如判定在车辆1的行进方向前方存在其它车辆时,车辆所需扭矩会被补正以降低车辆1的速度(步骤S104)。另外,当由上述判定判定为存在障碍物时,目标转弯半径会被补正,以使车辆1能够躲避障碍物进行行驶(步骤S105)。
<第2变形例>
上述实施方式和第1变形例中,例示了通过一对主动锥齿轮83、83与中间锥齿轮87的啮合使左右一对的车轮支承部件65、65联动地相互逆向摆动的例子,但也可以像图31所示的第2变形例这样,通过连杆机构使左右一对的车轮支承部件65、65联动地相互相逆向摆动。
该变形例中,在车轮支承部件65的长边方向中途部介由第1万向接头117可转动地连接有连杆部件119的一个端部,该连杆部件119的另一端部介由第2万向接头121可转动地连接于V字形转动臂123的端部。V字形的转动臂123的中央部固定于转动轴125的一个端部,该转动轴125可绕前后方向轴芯转动地支承于第1中央支承部件567(相当于上述实施方式中的第1中央支承部件67)。转动轴125的另一端部固定有圆形的旋转板589,利用衬块(未图示)夹持该旋转板589而阻止转动轴125旋转或者解除该阻止的制动装置591固定于第1中央支承部件567。上述各第1万向接头117、各连杆部件119、各第2万向接头121、转动臂123和转动轴125构成本发明的“联动机构”,上述第1中央支承部件567构成本发明的“基础部件”、“联动机构”和“车轮支承单元”。应予说明,虽未在图31中示出,但左右一对的旋转轴85、85可转动地轴支承于第1中央支承部件567。
而且,在制动装置591解除阻止的情况下,如果左右一对的车轮支承部件65、65中的任一车轮支承部件65绕旋转轴85的轴芯转动,则一个连杆部件119因该转动而摆动,转动臂123因该摆动而绕转动轴125的轴芯转动。另一连杆部件119因该转动臂123的转动而摆动,连接于该连杆部件119的另一车轮支承部件65绕旋转轴85的轴芯转动。其结果,一对车轮支承部件65、65逆向摆动,从而车架7和各后轮9从图31的(1)图所示的非倾斜状态成为(2)图所示的右侧倾斜状态。
根据该变形例,由于介由连杆部件使各后轮9相互机械联动地相对于车架7上下逆向地相对移位,所以能够可靠地使两个后轮9上下逆向地移位,并且能够由简单的机构构成所需要的联动机构。
<第3变形例>
上述实施方式和第1变形例中,例示了使电力传动装置57伸缩来改变通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf的前后方向倾斜角度的例子,但也可以像图32所示的第3变形例这样,利用根据车辆1的行驶状态或停止状态而变化的加速度或减速度会使车辆1的前轮3侧的车高发生变动这一现象,来改变上述假想直线Lf的前后方向倾斜角度。
该变形例中,相当于上述实施方式中的第1中央支承部件主体31a的第1中央支承部件主体631a的长边方向中途部后部固定有长条的臂部631b的前端部,由第1中央支承部件主体631a和臂部631b构成第1中央支承部件631。
对于第1中央支承部件631,臂部631b的后端部介由转动轴145可绕在左右方向延伸的轴芯O摆动地悬架于车架7的前端部。臂部631b的长边方向中途部与固定于车架7的前端部的托架128的上端部介由缓冲器127连接。缓冲器127和转动轴145构成本发明的“后倾角可变单元”,第1中央支承部件631分别构成本发明的“基础部件”、“联动机构”和“后倾角可变单元”。该变形例中,当车辆1停止行驶时,车辆1未受到加速度和减速度的作用,因此缓冲器127的两端部的距离成为车辆1的加速时与减速时的中间的距离,如图32的(1)图所示,以通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf与行驶路面R的交点K和连接各前轮3与行驶路面R的各接地点S彼此的假想直线(与接地点S一致)一致的方式,设定上述假想直线Lf的倾斜角度和缓冲器127的弹簧特性等。
其结果,当车辆1加速行驶时,因作用于车辆1的加速度的影响,前轮3侧的载荷减小,相应地缓冲器127的两端部的距离变大,如图32的(2)图所示,通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf与行驶路面R的交点K位于连接各前轮3与行驶路面R的各接地点S彼此的假想直线(与接地点S一致)的后方,拖距Q成为负值。因此,当车辆1加速行驶时,可使直进性提高。
另外,当车辆1减速行驶时,因作用于车辆1的减速度的影响,前轮3侧的载荷增大,相应地缓冲器127受到压缩,其两端部的距离缩短,如图32的(3)图所示,通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf与行驶路面R的交点K位于连接各前轮3与行驶路面R的各接地点S彼此的假想直线(与接地点S一致)的前方,拖距Q成为正值。因此,当车辆1减速行驶时,使前轮3恢复到直进方向的力作用于前轮3,能够在确保车辆1的行驶稳定性的同时进行减速。
另外,根据该变形例,由于利用加速度或减速度会使车辆1的前轮3侧的车高发生变动这一现象来改变通过转向轴部件51的轴芯的假想直线Lf的前后方向倾斜角度,所以不需要使用上述实施方式和第1变形例那样的电力传动装置57,相应地结构更简单、价格更低廉。
<第4变形例>
上述实施方式、第1~3各变形例中,例示了在一个前轮支承部件29的两端部连接左右一对的前轮3、3,且利用第1中央支承部件631可转动地支承前轮支承部件29的长边方向中央部的例子,但也可以像图33所示的第4变形例这样,改变各前轮3的悬架结构。图33的(1)图示意地表示从上方观察前轮3等的状态,图33的(2)图示意地表示从前方观察前轮3等的状态,图33的(3)图示意地表示从左侧观察前轮3等的状态。
该变形例中,左右一对的前轮支承部件729、729的一个端部分别与各前轮3的各电动马达25连接,各前轮支承部件729的另一端部在左右方向以隔有间隔的状态可转动地支承于第1中央支承部件731。各前轮支承部件729分别构成本发明的“车轮支承部件”、“联动机构”和“外倾角可变单元”,第1中央支承部件731分别构成本发明的“基础部件”、“联动机构”、“后倾角可变单元”和“外倾角可变单元”。各前轮支承部件729具备:臂部729a,其一个端部与各前轮3的电动马达25的下部介由外倾轴(与上述实施方式中的外倾轴49相同)可转动地连接;筒状部729b,该臂部729a的另一端部固定于其长边方向中途部;以及后述的托架729c。各前轮支承部件729介由分别插通于各筒状部729b的内部的转向轴部件751,可绕转向轴部件751的轴芯转动地分别支承于第1中央支承部件731,并且固定于各筒状部729b的后侧面下部的托架729c的后端部彼此介由连接部件129可转动地连接。连接部件129构成本发明的“联动机构”。各转向轴部件751在左右方向隔有间隔的状态下相互平行配置,并分别以上部位于下部前方的方式倾斜。各转向轴部件751分别构成本发明的“联动机构”和“外倾角可变单元”。
第1中央支承部件731具备:左右一对的圆环状上侧筒部731a、731a;配置于各上侧筒部731a的下方的左右一对的圆环状下侧筒部731b、731b;将各上侧筒部731a彼此连接成一体的上侧连接部731c;将各下侧筒部731b彼此连接成一体的下侧连接部731d;前端部固定于该下侧连接部731d的左右方向中央部且在前后方向为长条的臂部731e;以及前端部固定于上侧连接部731c的左右方向中央部且下端部固定于臂部731e的前后方向中央部的连接部731f。连接部731f从侧面观察形成为圆弧状。第1中央支承部件731的臂部731e的后端部可绕在左右方向延伸的轴芯O摆动地悬架于车架7的前端部。第1中央支承部件731的臂部731e的长边方向中途部与固定于车架7的前端部的托架128的上端部介由缓冲器127连接。另外,虽然未在图33中示出,但与上述实施方式相同的第1连杆部件59分别安装于各上侧筒部731a,设置于各第1连杆部件59的上端部的各连接部59a和各前轮3的电动马达25的上部前部分别可转动地与棒状的一对外倾角连杆部件61、61的两端部连接。
而且,当左右一对的前轮支承部件729、729中的任一前轮支承部件729绕一个转向轴部件751的轴芯转动时,一个筒状部729b和固定于其上的托架729c也因该转动而绕转向轴部件751的轴芯转动。连接部件129因该转动在左右方向移位,从而另一前轮支承部件729的托架729c和筒状部729b绕另一转向轴部件751的轴芯转动,另一前轮支承部件729也绕该轴芯转动。其结果,一对前轮支承部件729在相同方向摆动。
根据该变形例,由于以左右一对的前轮支承部件729、729分别绕着在左右方向隔有间隔地平行配置的左右一对的转向轴部件751、751的各轴芯转动的方式构成,所以各前轮支承部件729的转动中心即各转向轴部件751的轴芯从车辆1的左右方向中央偏向各前轮3。另一方面,像上述实施方式这样,前轮支承部件29的转动中心即转向轴部件51的轴芯位于车辆1的左右方向中央。因此,即使各前轮支承部件29、529分别绕各转向轴部件51、751的轴芯仅转动相同的角度,与上述实施方式的支承于前轮支承部件29的前轮3相比,该变形例的支承于前轮支承部件729的前轮3在前后方向移位的量也小。其结果,与上述实施方式相比,能够相应地减小前轮3与车辆1的其它构成部件的间隙。
<第5变形例>
上述实施方式中,例示了利用前侧扭簧部件41支承前侧悬架装置5的第2中央支承部件33,另一方面,利用后侧扭簧部件73支承后侧悬架装置11的第1中央支承部件67的例子,但也可以像图34~40所示的第5变形例这样,使用左右一对的板弹簧部件147、147来代替这些扭簧部件。
该变形例中,将分别在前后方向连续延伸的单一的各板弹簧部件147的前端部和后端部弯曲弄圆,以指向车架807的左右方向的方式形成用于插入销(未图示)的孔部,介由插入各孔部的销,各板弹簧部件147的前端部分别可转动地连接于一对钩环838、838的下端部,另一方面,各板弹簧部件147的后端部分别可转动地连接于一对钩环871、871的下端部。板弹簧部件147构成本发明的“弹性单元”,车架807构成本发明的“车体”。
从上方观察时,各板弹簧部件147以相互平行的方式配置,各板弹簧部件147的板面以它们的宽度方向与沿车架807的左右方向的直线平行的方式配置。各板弹簧部件147的长边方向中途部(中央部)分别介由支承件149支承于车架807的前后方向中央部。如上所述,在前后方向连续延伸的单一的板弹簧部件147的前后方向中途部支承于车架807,由板弹簧部件147的前端部弹性支承第2中央支承部件33,由板弹簧部件147的后端部弹性支承第1中央支承部件67,因此,对第2中央支承部件33和第1中央支承部件67的车架807的弹性支承结构由少的部件数构成而得到简化。
另外,各板弹簧部件147以向下方微凸的方式弯曲形成。车架807由在前后方向长且扁平的长方体状部件构成,以向下方微凸的方式弯曲形成。用于支承左右一对的电池28、28的前端部的前侧托架151通过多个螺纹部件153…紧固在车架807的后部上表面。前侧托架151在左右方向横跨于车架807的上表面且在左右方向分别延设于车架807的左右方向的宽度的外侧,各电池28的前端部介由弹性部件(未图示)由该延设端部支承。详细而言,以向前方突出的方式固定于各电池28的前端面的中央的螺栓(未图示)介由弹性部件分别嵌合支承于以凹状形成于前侧托架151的两端部的凹陷,在从上方利用Ω状的压件155(参照图37和图40)按压的状态下利用螺纹部件将压件155的两端部紧固于前侧托架151的两端部。由此,各电池28的前端部介由弹性部件分别支承于前侧托架151的两端部。
另外,用于支承左右一对的电池28、28的后端部的后侧托架157由多个螺纹部件159…紧固于车架807的后端面。后侧托架157分别延设于车架807的左右方向的宽度的左右方向外侧,各电池28的后端部介由弹性部件(未图示)由该延设端部支承。详细而言,以在各电池28的后端面的中央向后方突出的方式固定的螺栓(未图示)介由弹性部件分别嵌合支承于穿设在后侧托架157的两端部的螺栓孔,将内螺纹部件紧固于从螺栓孔突出的螺栓的外螺纹部。由此,各电池28的后端部介由弹性部件分别支承于后侧托架157的两端部。各电池28在前侧托架151和后侧托架157中的组装可通过如下工序进行:将各电池28的后端侧的螺栓插入后侧托架157的螺栓孔后,介由弹性部件将各电池28的前端侧的螺栓与前侧托架151的凹状的凹陷嵌合。
另外,各电池28的底面中央部介由弹性部件(未图示)支承于一个端部固定在车架807的支承部件(未图示)的另一端部。上述支承电池28的各弹性部件分别由橡胶部件或其它树脂材料所构成的部件构成。
后侧托架157的左右两端部形成为向左右方向外侧逐渐变细的形状,后侧托架157的中央部以不干扰后侧悬架装置11的第2中央支承部件69的方式开槽成凹状。另外,在后侧托架157的中央部与左右两端部的各部分之间形成有分别供各板弹簧部件147的后端部插通的大致矩形的开口161(参照图36、图38),在各板弹簧部件147与开口161之间设有充分的间隙,即使各板弹簧部件147发生弹性变形也不会干扰开口161。
前侧悬架装置5的第3中央支承部件37其后端部通过在车架807的前端部向前方突设的左右一对的前侧支承部807f、807f,介由与上述实施方式中的弹性部件39和支承轴55相同的部件支承。后侧悬架装置11的第2中央支承部件69其前端部通过在车架807的后端部向后方突设的左右一对的后侧支承部807r、807r,介由与上述实施方式中的弹性部件75和支承轴79相同的部件支承。上述各弹性部件和板弹簧部件147构成本发明的“弹性单元”。
支承件149具备通过焊接固定于车架807的上侧支承件149a和形成有凹陷成凹状的凹部的下侧支承件149b,在凹部内嵌合板弹簧部件147的状态下,下侧支承件149b通过5个螺纹部件紧固固定于上侧支承件149a。5个螺纹部件中,配置于支承件149中央的螺纹部件以贯通上侧支承件149a、下侧支承件149b和板弹簧部件147的形式紧固。由此,在被上侧支承件149a和下侧支承件149b夹持的状态下板弹簧部件147介由支承件149牢固地支承于车架807。另外,通过配置于中央且贯通板弹簧部件147等的螺纹部件,板弹簧部件147不仅在左右方向的移动受到限制,在前后方向的移动也受到限制。
应予说明,该变形例中,在左右设置一对支承件149,但也可以采取如下方式来代替:以分别横跨车架807的方式连接左右一对的上侧支承件149a、149a彼此和左右一对的下侧支承件149b、149b彼此,从而以上侧支承件和下侧支承件从上下夹持车架807,在该状态下利用螺纹部件进行紧固而将支承件149固定于车架807。
上述各钩环838的上端部分别与沿左右方向突设于第2中央支承部件33的长边方向中央部的左右一对的销42、42(参照图8)可转动地连接。另一方面,各钩环871的上端部介由沿左右方向配设的销与突设于第1中央支承部件67的下部的左右一对的轴毂部可转动地连接。
由此,在对前侧悬架装置5施加初始载荷,并且各前轮3相对于车架807在上下方向分别同向或逆向移位而第2中央支承部件33介由前轮支承部件29和第1中央支承部件31在上下方向摆动或者绕假想直线Ef转动时,由各板弹簧部件147的挠曲(因弯曲形成的挠曲)、扭曲产生的弹簧力发挥作用,以对抗这些动作。另外,同样地,在对后侧悬架装置11施加初始载荷,并且各后轮9相对于车架807在上下方向分别同向或逆向移位而第1中央支承部件67介由各车轮支承部件65在上下方向移位或者绕前后方向的假想直线Ef转动时,由各板弹簧部件147的挠曲(因弯曲形成的挠曲)、扭曲产生的弹簧力发挥作用,以对抗这些动作。可通过改变板弹簧部件147的横截面形状,适当改变截面二阶矩、截面系数,来选择所希望的弯曲刚性、扭曲刚性。
应予说明,该变形例的各板弹簧部件147分别由1张板状部件构成,但也可以由将2张以上的板状部件重合束缚而成的重合体构成来代替上述变形例的构成。
另外,该变形例的各板弹簧部件147分别在各自的长边方向中央部的1处介由支承件149支承于车架807,但也可以在各板弹簧部件147的长边方向中间部的多处介由支承件149支承于车架807。此时通过在各板弹簧部件147的长边方向相互间隔配置的多个支承件149来支承各板弹簧部件147的长边方向中间部。
此外,该变形例的各板弹簧部件147分别由单一的板弹簧部件147的前端部和后端部支承前侧悬架装置5的第2中央支承部件33和后侧悬架装置11的第1中央支承部件67,但也可以将各板弹簧部件分割为前侧板弹簧部件和后侧板弹簧部件来代替上述变形例的构成。此时,分别通过车架807支承前侧板弹簧部件的后部和后侧板弹簧部件的前部,另一方面,通过前侧板弹簧部件的前端部支承前侧悬架装置5的第2中央支承部件33,通过后侧板弹簧部件的后端部支承后侧悬架装置11的第1中央支承部件67。
<第6变形例>
上述实施方式中,例示了如下例子:后侧悬架装置11其轴芯笔直地指向左右方向的方式延设通过第1中央支承部件67可转动地支承各车轮支承部件65的旋转轴85,但也可以像图41~54所示的第6变形例这样使旋转轴85的轴芯倾斜来代替上述例子。即,如图49~51所示,以如下方式配置各旋转轴85:将车架7的左右方向定义为X方向、将车架7的前后方向定义为Y方向时,通过各旋转轴85的轴芯的各假想直线Lr2相对于与Y方向平行且与X方向正交并且通过车架7的左右方向中央的平面对称。各假想直线Lr2构成本发明的“转向轴”。而且,各假想直线Lr2相对于通过X方向和Y方向的平面倾斜,且从车架7的上方观察时以与Y方向交叉的方式配置假想直线Lr2的位置。此外,各假想直线Lr2以越向车架7的左右方向中央越位于前方的方式置位,且以上部位于下部前方的方式倾斜。
由此,车辆1转弯行驶时,如果转弯方向内侧的车轮支承部件65绕该旋转轴85向上摆动,而转弯方向外侧的车轮支承部件65绕该旋转轴85向下摆动,则支承于各车轮支承部件65的各后轮9为逆相操舵,即以各后轮9的转动方向两者均向与转弯方向(各前轮3的操纵方向)相反的方向转向的方式指向。因此,能够提高车辆1的转弯性能。另外,各后轮9逆相操舵并且两者均向转弯方向内侧倾斜。即,转弯方向内侧的后轮9成为正外倾角,转弯方向外侧的后轮9成为负外倾角。其结果,能够提高转弯行驶时各后轮9对行驶路面R的抓地力。图54用于说明上述逆相操舵、正外倾角和负外倾角,图54的图(1)表示车辆1要向左转弯的状态,图(2)表示车辆1要向右转弯的状态。这些图中,在各前轮3上和各后轮9上引出的双点划线表示这些车轮转动的方向,以通过各前轮3间和各后轮9间的方式引出的双点划线表示车辆1的左右方向中央。另外,图54中表记在各前轮3和各后轮9各自附近的空心箭头表示由电动马达25赋予给各前轮3和各后轮9的驱动扭矩的方向,空心箭头的长度越长,表示所赋予的驱动扭矩的大小越大。
应予说明,当以通过各旋转轴85的轴芯的假想直线Lr2被置位成越向车架7的左右方向中央越位于前方且倾斜成下部位于上部前方的方式,配设各旋转轴85时,支承于各车轮支承部件65的各后轮9为同相操舵,即以各后轮9的转动方向两者均向与转弯方向(各前轮3的操纵方向)相同的方向转向的方式指向。此时各后轮9为同相操舵,并且两者均向转弯方向内侧倾斜。即,转弯方向内侧的后轮9成为正外倾角,转弯方向外侧的后轮9成为负外倾角。另外,当以通过各旋转轴85的轴芯的假想直线Lr2被定位成越向车架7的左右方向中央越位于后方且倾斜成下部位于上部前方的方式配设各旋转轴85时,支承于各车轮支承部件65的各后轮9为逆相操舵,即以如下方式进行指向:各后轮9的转动方向两者均向与转弯方向(各前轮3的操纵方向)相反的方向转向。此时各后轮9为逆相操舵,并且两者均向转弯方向外侧倾斜。即,转弯方向内侧的后轮9成为负外倾角,转弯方向外侧的后轮9成为正外倾角。
此外,当以通过各旋转轴85的轴芯的假想直线Lr2被置位成越向车架7的左右方向中央越位于后方且倾斜成上部位于下部前方的方式,配设各旋转轴85时,支承于各车轮支承部件65的各后轮9为同相操舵,即以各后轮9的转动方向两者均向与转弯方向(各前轮3的操纵方向)相同的方向转向的方式指向。此时,各后轮9为同相操舵,并且两者均向转弯方向外侧倾斜。即,转弯方向内侧的后轮9成为负外倾角,转弯方向外侧的后轮9成为正外倾角。
另外,中间锥齿轮87的旋转轴的轴芯被置位成经过通过各旋转轴85的轴芯的假想直线Lr2彼此交叉的交点且指向前后方向。由此,在粘结于各旋转轴85的各主动锥齿轮83与中间锥齿轮87同时啮合的状态下这3个齿轮联动旋转。另外,该变形例中,与上述实施方式同样地,左右一对的车轮支承部件65、65以如下方式构成:将以随着从通过旋转轴85的轴芯的假想直线Lr2沿车轮支承部件65的长边方向向后方远离而逐渐位于下方的方式相对于行驶路面R倾斜大致45度的状态作为中立位置,并且能分别与上下方向在大致相同的角度(例如大致45度)范围内绕假想直线Lr2转动。上述中立位置是指在乘员乘坐的状态下车辆1停在水平且平坦的路面时的车轮支承部件65的角度位置。由此在吸收因行驶路面R的凹凸而从各后轮9向车轮支承部件65传播的振动的基础上,将各车轮支承部件65的摆动范围设定在优选的范围。
另外,该变形例中,与上述第5变形例同样地,分别用左右一对的板弹簧部件147、147的前端部和后端部来支承前侧悬架装置5的第2中央支承部件33和后侧悬架装置11的第1中央支承部件67。
应予说明,上述第5变形例的各板弹簧部件147是将各自的长边方向中央部的1处介由支承件149支承于车架807,但该变形例中,是将各板弹簧部件147的长边方向中间部的多处(在各板弹簧部件147的长边方向相互间隔的2个部位)介由支承件163的一对辊部件163c、163c支承于车架807。因此,如图44中的实线箭头所示,若板弹簧部件147的前端部侧向上方移位,则伴随该移位,后端部侧也向上方移位,另一方面,如图44中的虚线箭头所示,若板弹簧部件147的前端部侧向下方移位,则伴随该移位,后端部侧也向下方移位。其结果,例如若因行驶路面R的凹凸而振动从前轮3经由前轮支承部件29等向第2中央支承部件33传播使得第2中央支承部件33相对于车架807在上下方向中的任一方向相对移位,则板弹簧部件147的前端部侧在该方向挠曲,并且后端部侧也在该方向挠曲。因此,由于车架807不前后摆动地向该方向平行移动,所以不会损坏乘坐感。
另外,为实现轻型化,车架807的左右方向中间部沿前后方向在多处挖空成矩形状而形成开口部807a(参照图45)。各支承件163具备:在车架807的左右侧面从这些侧面向左右方向斜上方突设的圆柱状的轴毂部163a;从该轴毂部163a的下表面部向斜下方相互在左右方向以一定间隔平行突设的一对板状的支撑部163b、163b;以及横架于这些一对支撑部163b、163b之间的圆柱状的一对辊部件163c、163c。
一对辊部件163c、163c分别可旋转地支承于一对支撑部163b、163b。轴毂部163a通过焊接分别固定于车架807的左右侧面。一对辊部件163c、163c与各板弹簧部件147同样以倾斜且相互在上下方向以一定间隔(与各板弹簧部件147的板厚相同的尺寸)平行的方式固定于一对支撑部163b、163b,在这些一对辊部件163c、163c之间夹持有板弹簧部件147。由此,板弹簧部件147被一对辊部件163c、163c夹持的部位在上下方向的移位受到限制,但允许前后方向的移动。在与各钩环838、871连接的板弹簧部件147的前后两端部之间,除了夹持在一对辊部件163c、163c间的部位以外的部位允许上下方向的移位和前后方向的移动。各辊部件163c的两端部可通过螺纹部件的紧固而直接支承于各支撑部163b,也可以介由弹性部件支承于各支撑部163b。另外,可以将上下一对的辊部件163c、163c中的任一辊部件替换为弹性部件,也可以将两个辊部件均替换为弹性部件。
这样,在各板弹簧部件147被组装于车辆1的状态下,各板弹簧部件147的板面在其长边方向的整个区域以越朝向车架807的左右方向中央越位于下方的方式倾斜。另外,各板弹簧部件147以长边方向中央部从上方观察时向左右方向外侧突出的方式弯曲。由此,即使在前侧悬架装置5的第2中央支承部件33、后侧悬架装置11的第1中央支承部件67相对于车架807在左右方向相对摆动时,各板弹簧部件147也会柔软地挠曲,因此能够适当抑制第2中央支承部件33、第1中央支承部件67的摆动。
另外,各板弹簧部件147以长边方向中央部从上方观察时向左右方向外侧突出的方式弯曲,结果各板弹簧部件147彼此在左右方向的间隔于前端部侧和后端部侧变窄。因此,相应地,能够将配置于各板弹簧部件147的前端部和后端部附近的其它部件配置得靠近左右方向内侧。其结果,能够充分确保前侧悬架装置5的前轮支承部件29绕转向轴部件51的轴芯转动的角度范围。
这样的各板弹簧部件147的弯曲形状可以在将各板弹簧部件147组装于车辆1之前预先成型,但也可以将组装前具有笔直的平板状的板弹簧部件147组装于车辆1,在该状态下形成弯曲的形状。通过在组装于车辆1的状态下使板弹簧部件147变形,可在组装好的状态下对各板弹簧部件147赋予初始载荷,因此能够从各板弹簧部件147开始挠曲时使一定程度大小的弹簧载荷发挥作用。其结果,即使因行驶路面R的凹凸而大的振动从各前轮3、各后轮9经由前轮支承部件29、车轮支承部件65等向第2中央支承部件33、第1中央支承部件67传播,使得这些支承部件33、67相对于车架807大幅度相对移位,也能够有效抑制该相对移位。
各电池28形成为大致三棱柱状,与上述第5变形例同样地,各电池28的前端部、后端部和底面部分别介由弹性部件(未图示)支承。各电池28的前端部和后端部分别由前侧电池支承部件165f和后侧电池支承部件165r的一个端部支承,该前侧电池支承部件165f和后侧电池支承部件165r的另一端部分别通过焊接固定于车架807的左右侧面。后侧电池支承部件165r在车架807的后端部的左右侧面从这些侧面向左右方向斜上方突设,在该后侧电池支承部件165r的前方以一定间隔在车架807的左右侧面从这些侧面向左右方向斜上方突设有前侧电池支承部件165f。前侧电池支承部件165f形成得比后侧电池支承部件165r更长,因此各电池28被配置成前部位于后部的左右方向外侧。
应予说明,该变形例中,例示了使用左右一对的板弹簧部件147、147的例子,但也可以与上述实施方式同样地,利用前侧扭簧部件41支承前侧悬架装置5的第2中央支承部件33,另一方面利用后侧扭簧部件73支承后侧悬架装置11的第1中央支承部件67。
<第7变形例>
上述第6变形例中,例示了在两端部固定于支承件163的一对支撑部163b、163b的一对辊部件163c、163c间夹持地支承板弹簧部件147的例子,但也可以像图55~57所示的第7变形例这样,在横架于左右一对的支承件163、163的各支撑部163b间的上下一对的长条辊部件163c、163c之间夹持板弹簧部件147来代替上述变形例的构成。由此,长条辊部件163c、163c可保护车架807不与路面上的障碍物发生碰撞。各支承件163具备:在车架807的左右侧面从这些侧面向左右方向外侧突设的圆柱状的轴毂部163a;从该轴毂部163a的下表面部分别向下方突设的板状的支撑部163b;以及圆柱状的一对辊部件163c、163c,该一对辊部件163c、163c固定在左右方向上相对应的位置且两端部分别固定于左右一对的各支承件163的支撑部163b。
一对辊部件163c、163c配置于车架807的下方,且在横跨在支撑部163b间的状态下,两端部通过螺纹部件紧固固定于两支撑部163b。一对辊部件163c、163c中配置于上方的辊部件163c与车架807的下表面抵接或者以微小的间隙靠近车架807的下表面。轴毂部163a通过焊接固定于车架807的左右侧面。一对辊部件163c、163c相互在上下方向以一定间隔(与各板弹簧部件147的板厚为相同的尺寸)平行地固定于一对支撑部163b、163b,在这些一对辊部件163c、163c间夹持有板弹簧部件147。由此,板弹簧部件147被一对辊部件163c、163c夹持的部位在上下方向的移位受到限制,而允许前后方向的移动。与各钩环838、871连接的板弹簧部件147的前后两端部间,除夹持在一对辊部件163c、163c间的部位以外的部位允许上下方向的移位和前后方向的移动。
<第8变形例>
上述实施方式和上述各变形例的前侧悬架装置5中,例示了可绕转向轴部件51的轴芯转动地支承前轮支承部件29,或者可绕左右一对的转向轴部件751、751的轴芯转动地分别支承左右一对的前轮支承部件729、729的例子,但也可以像图58~61所示的第8变形例这样,使前侧悬架装置5成为与上述第6变形例的后侧悬架装置11相同的构成来代替上述变形里的构成。即,该第8变形例的前侧悬架装置5具备:各前轮3的电动马达25分别固定于一个端部的左右一对的车轮支承部件65、65;在各车轮支承部件65的另一端部彼此间隔地相互对置的状态下可绕各旋转轴85的轴芯转动地支承各车轮支承部件65的第1中央支承部件67;以及由前端部支承该第1中央支承部件67的后端部的第2中央支承部件69。通过上述各旋转轴85的轴芯的假想直线Lf1构成本发明的“转向轴”。上述第1中央支承部件67介由一对钩环838、838支承于左右一对的板弹簧部件147、147。一对钩环838、838的上端部介由销可转动地连接于在第1中央支承部件67的下部突设的左右一对的轴毂部。由此,在对前侧悬架装置5施加初始载荷并且各前轮3相对于车架7在上下方向分别同向或逆向移位而第1中央支承部件67介由各车轮支承部件65在上下方向移位或者绕前后方向的轴转动时,由板弹簧部件147的挠曲、扭曲形成的弹簧力发挥作用,以对抗这些动作。
上述前侧悬架装置5的各车轮支承部件65构成本发明的“车轮支承部件”、“联动机构”和“车轮支承单元”,上述第1中央支承部件67构成本发明的“基础部件”、“联动机构”和“车轮支承单元”,第2中央支承部件69构成本发明的“基础部件”和“连接单元”。另外,对于这些以外的部件等,与上述第6变形例的后侧悬架装置11具有相同构成的部分当然与上述第6变形例等说明中阐述的事项同样地分别构成本发明的构成部分。
左右一对的车轮支承部件65、65以如下方式构成:将以随着从旋转轴85的假想直线Lf1向后方沿车轮支承部件65的长边方向远离而逐渐位于下方的方式倾斜为大致45度的状态作为中立位置,可于上下方向分别在大致相同的角度(例如大致45度)的范围内绕假想直线Lf1转动。上述中立位置是指在乘员乘坐的状态下车辆1停在水平且平坦的路面时的车轮支承部件65的角度位置。由此,在吸收因行驶路面R的凹凸而从各前轮3向车轮支承部件65传播的振动的基础上,将各车轮支承部件65的摆动范围设定为优选的范围。
将车架7的左右方向定义为X方向、将车架7的前后方向定义为Y方向时,各旋转轴85以如下方式配置:各假想直线Lf1相对于与Y方向平行、与X方向正交且通过车架7的左右方向中央的平面对称。而且,假想直线Lf1以如下方式置位:各假想直线Lf1相对于通过X方向和Y方向的平面倾斜,且从车架7的上方观察时与Y方向交叉。此外,各假想直线Lf1以越向车架7的左右方向中央越位于后方的方式置位,且以上部位于下部前方的方式倾斜。
由此,车辆1转弯行驶时,若转弯方向内侧的车轮支承部件65绕该旋转轴85向上摆动而转弯方向外侧的车轮支承部件65绕该旋转轴85向下摆动,则支承于各车轮支承部件65的各前轮3的转动方向两者均指向转弯方向。如上所述,由于该第8变形例的前侧悬架装置5具有与上述第6变形例的后侧悬架装置11相同的构成,所以当然可起到与上述第6变形例的后侧悬架装置11相同的作用效果。其结果,凭借赋予给各前轮3的扭矩之差或者各前轮3间的接地载荷之差中的任一者,前侧悬架装置5的各车轮支承部件65中的任一车轮支承部件65绕旋转轴85的轴芯转动,由此前侧悬架装置5的各车轮支承部件65相互逆向摆动。
应予说明,图58~61中未示出上述实施方式中说明的旋转板89、制动装置91和角度检测传感器92等,但也可以与上述实施方式同样地将这些机构设置于该第8变形例的前侧悬架装置5。此时的制动装置91构成本发明的“阻力单元”。
上述本发明的实施方式和第1~8的各变形例是用于说明本发明的一个例子,本发明并不限定于上述实施方式和各变形例,可在不违背根据专利权利要求书和说明书的整体所理解的发明主旨或思想的范围内进行适当的变更,这种变更后的车辆也包含在本发明的技术范围内。
例如,上述实施方式和各变形例中,例示了电动马达25由驱动马达构成的例子,但也可以采用由所谓的电动发电机构成的电动马达来代替。由此,不仅能赋予电能而作为马达进行工作,若赋予旋转能量还可作为发电机输出交流电流,通过利用功率转换装置30将该交流电流转换为直流对电池28进行充电,能够进行再生制动。
在该情况下,着眼于各前轮3和各后轮9中的任一车轮时,对该车轮的目标扭矩为制动扭矩,当该制动扭矩的值为再生制动中得到的最大制动扭矩以下时,不使电制动马达27工作,而利用控制装置103对车轮赋予仅基于电动马达25的再生制动的制动扭矩。另一方面,当对该车轮的目标扭矩(制动扭矩)的值大于再生制动中得到的最大制动扭矩时,除了电动马达25的再生制动以外,利用电制动马达27的动作所产生的制动扭矩来弥补不足的制动扭矩,并利用控制装置103对车轮赋予制动扭矩。
应予说明,也可以按适当设定好的制动扭矩的比率始终对车轮赋予由电动马达25的再生制动和电制动马达27的动作产生的制动两者形成的制动扭矩,来代替这样的制动的控制。
此外,上述实施方式和各变形例中例示了4轮车辆的例子,但可应用本发明的车辆并不局限于4轮车辆,也可以是前2轮、后1轮的3轮车辆或者前1轮、后2轮的3轮车辆。
符号说明
1车辆
3前轮(车轮)
7车架(车体)
7a底板(车体)
9后轮(车轮)
13乘坐室
19支承轴
20车把
25电动马达(扭矩赋予单元)
27电制动马达(扭矩赋予单元)
28电池
29前轮支承部件(车轮支承部件、联动机构、外倾角可变单元、车轮支承单元)
31第1中央支承部件(基础部件、联动机构、后倾角可变单元、外倾角可变单元、车轮支承单元)
33第2中央支承部件(基础部件、后倾角可变单元、车轮支承单元)
35弹性部件
37第3中央支承部件(基础部件、连接单元)
37b弯曲部
39弹性部件(弹性单元)
41前侧扭簧部件(弹性单元)
49外倾轴(车轮支承部件、联动机构、外倾角可变单元、车轮支承单元)
51转向轴部件(联动机构、外倾角可变单元)
53转动轴(后倾角可变单元)
59第1连杆部件(外倾角可变单元)
57电力传动装置(后倾角可变单元)
61外倾角连杆部件(外倾角可变单元)
65车轮支承部件(车轮支承部件、联动机构、车轮支承单元)
67第1中央支承部件(基础部件、联动机构、车轮支承单元)
69第2中央支承部件(基础部件、连接单元)
69b弯曲部
73后侧扭簧部件(弹性单元)
75弹性部件(弹性单元)
81弹性部件
83主动锥齿轮(联动机构)
85旋转轴(联动机构)
87中间锥齿轮(联动机构)
91制动装置(阻力单元)
93主动侧液压缸(动力传递单元)
97从动侧液压缸(动力传递单元)
99液压配管(动力传递单元)
101流动阻力调整装置(阻力单元)
117第1万向接头(联动机构)
119连杆部件(联动机构)
121第2万向接头(联动机构)
123转动臂(联动机构)
125转动轴(联动机构)
127缓冲器(后倾角可变单元)
129连接部件(联动机构)
145转动轴(后倾角可变单元)
147板弹簧部件(弹性单元)
567第1中央支承部件(基础部件、联动机构、车轮支承单元)
631第1中央支承部件(基础部件、联动机构、后倾角可变单元)
729前轮支承部件(车轮支承部件、联动机构、外倾角可变单元)
731第1中央支承部件(基础部件、联动机构、后倾角可变单元、外倾角可变单元)
751转向轴部件(联动机构、外倾角可变单元)
807车架(车体)
Df假想直线(第1轴、俯仰轴)
Dr假想直线(第3轴、俯仰轴)
Ef假想直线(第2轴、侧倾轴)
Er假想直线(第4轴、侧倾轴)
K交点
Lc假想直线(车体中心线)
Lf假想直线(转向轴)
Lf1假想直线(转向轴)
Lr2假想直线(转向轴)
P偏斜中心
S接地点
R行驶路面

Claims (31)

1.一种车辆,其具备:
左右一对的车轮;
对所述左右一对的各车轮分别赋予扭矩的扭矩赋予单元;
可分别旋转地支承所述各车轮的车轮支承部件;
可转动地支承所述车轮支承部件的基础部件;
支承所述基础部件的车体;以及
介由所述车轮支承部件可使所述各车轮机械联动地相对于所述车体相互上下逆向地相对移位的联动机构;
所述车辆的特征在于,
利用所述基础部件可绕以上部位于下部前方的方式倾斜的转向轴转动地支承所述车轮支承部件,
凭借为使所述车辆转弯而利用所述扭矩赋予单元对所述各车轮分别赋予扭矩所产生的车轮间的扭矩之差,使所述车轮支承部件相对于所述基础部件相互机械联动地绕所述转向轴转动,
通过使所述车轮支承部件相对于所述基础部件相互机械联动地绕所述转向轴转动,从而在操纵所述各车轮而使所述车辆转弯的同时,使所述各车轮相互联动地相对于所述车体上下逆向地相对移位,使所述车体向转弯方向内侧倾斜。
2.根据权利要求1所述的车辆,其特征在于,
所述基础部件介由弹性单元支承于车体。
3.根据权利要求1或2所述的车辆,其特征在于,进一步具备:
所述车轮支承部件转动时对抗该转动的阻力单元。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的车辆,其特征在于,进一步具备:
对所述左右一对的各车轮分别赋予扭矩的电动马达;以及
对所述电动马达供给电源的电池;
其中,将所述电池以如下方式支承于所述车体:使所述车轮支承部件相对于所述基础部件转动而使所述各车轮相对于所述车体相互上下逆向地相对移位而引起所述车体在左右方向偏斜时,所述电池的重心被置位于偏斜中心的下方。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的车辆,其特征在于,
还具备可动作的车把,介由动力传递单元将该车把与所述车轮支承部件联动连接。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的车辆,其特征在于,
所述左右一对的车轮是左右一对的前轮。
7.根据权利要求6所述的车辆,其特征在于,
分别利用左右一对的前轮侧的车轮支承部件可旋转地支承所述左右一对的前轮,
分别利用前轮侧的基础部件可绕左右一对的前轮侧的转向轴转动地支承所述左右一对的前轮侧的车轮支承部件。
8.根据权利要求7所述的车辆,其特征在于,
将所述车体的左右方向定义为X方向、将所述车体的前后方向定义为Y方向时,
以相对于与Y方向平行、与X方向正交且通过所述车体的左右方向中央的平面对称的方式分别配置所述左右一对的前轮侧的转向轴,并且以所述左右一对的前轮侧的转向轴分别相对于与X方向和Y方向平行的平面倾斜且从所述车体的上方观察时分别与Y方向交叉的方式分别配置所述左右一对的前轮侧的转向轴。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的车辆,其特征在于,进一步具备:
根据所述车轮支承部件绕所述转向轴转动的转动量而使所述左右一对的前轮向转弯方向内侧倾斜的外倾角可变单元。
10.根据权利要求6~9中任一项所述的车辆,其特征在于,
车辆在行进方向加速时,以将行驶路面与所述转向轴的交点置位于连接所述各车轮接地点彼此的假想直线的车辆行进方向后方的方式,使所述转向轴倾斜。
11.根据权利要求6~10中任一项所述的车辆,其特征在于,进一步具备:
根据车辆的行驶速度来改变所述转向轴的倾斜角度的后倾角可变单元。
12.根据权利要求1~4中任一项所述的车辆,其特征在于,
所述左右一对的车轮是左右一对的后轮,
分别利用左右一对的后轮侧的车轮支承部件可旋转地支承所述左右一对的后轮,
分别利用后轮侧的基础部件可绕左右一对的后轮侧的转向轴转动地支承所述左右一对的后轮侧的车轮支承部件。
13.根据权利要求12所述的车辆,其特征在于,
将所述车体的左右方向定义为X方向、将所述车体的前后方向定义为Y方向时,
以相对于与Y方向平行、与X方向正交且通过所述车体的左右方向中央的平面对称的方式分别配置所述左右一对的后轮侧的转向轴,并且以所述左右一对的后轮侧的转向轴分别相对于与X方向和Y方向平行的平面倾斜且从所述车体上方观察时分别与Y方向交叉的方式分别配置所述左右一对的后轮侧的转向轴。
14.根据权利要求12或13所述的车辆,其特征在于,
所述后轮侧的车轮支承部件以如下方式构成:将其长边方向以随着远离所述后轮侧的转向轴而逐渐位于下方的方式相对于行驶路面倾斜为大致45度的状态作为中立位置,能够于上下方向分别在大致相同的角度范围内绕所述后轮侧的转向轴转动。
15.根据权利要求1~5中任一项所述的车辆,其特征在于,
所述左右一对的车轮是左右一对的前轮,
所述车辆进一步具备:
配置于所述左右一对的前轮的后方的左右一对的后轮;
可分别旋转地支承所述左右一对的后轮的后轮侧的车轮支承部件;
可转动地支承所述后轮侧的车轮支承部件且支承于所述车体的后轮侧的基础部件;以及
能够介由所述后轮侧的车轮支承部件使所述左右一对的后轮机械联动地相对于所述车体相互上下逆向地相对移位的后轮侧的联动机构;
其中,通过使所述后轮侧的车轮支承部件相对于所述后轮侧的基础部件转动,使所述各后轮相对于所述车体相互上下逆向地相对移位,
凭借由所述扭矩赋予单元分别对所述左右一对的前轮赋予的前轮间的扭矩之差,凭借所述车体向转弯方向内侧倾斜而产生的所述左右一对的后轮间的接地载荷之差,使所述后轮侧的车轮支承部件相对于所述后轮侧的基础部件转动。
16.根据权利要求15所述的车辆,其特征在于,
分别利用左右一对的后轮侧的车轮支承部件分别可旋转地支承所述左右一对的后轮,
分别利用所述后轮侧的基础部件分别可绕左右一对的后轮侧的转向轴转动地支承所述左右一对的后轮侧的车轮支承部件,
将所述车体的左右方向定义为X方向、将所述车体的前后方向定义为Y方向时,
以相对于与Y方向平行、与X方向正交且通过所述车体的左右方向中央的平面对称的方式分别配置所述左右一对的后轮侧的转向轴,并且以所述左右一对的后轮侧的转向轴分别相对于与X方向和Y方向平行的平面倾斜且从所述车体上方观察时分别与Y方向交叉的方式分别配置所述左右一对的后轮侧的转向轴。
17.根据权利要求15或16所述的车辆,其特征在于,
所述后轮侧的车轮支承部件以如下方式构成:将其长边方向以随着远离所述后轮侧的转向轴而逐渐位于下方的方式相对于行驶路面倾斜为大致45度的状态作为中立位置,能够于上下方向分别在大致相同的角度范围内绕所述后轮侧的转向轴转动。
18.根据权利要求1~4中任一项所述的车辆,其特征在于,
所述左右一对的车轮是左右一对的后轮,
所述车辆进一步具备:
配置于所述左右一对的后轮前方的左右一对的前轮;
分别可旋转地支承所述左右一对的前轮的前轮侧的车轮支承部件;
可转动地支承所述前轮侧的车轮支承部件且支承于所述车体的前轮侧的基础部件;以及
能够介由所述前轮侧的车轮支承部件使所述左右一对的前轮机械联动地相对于所述车体相互上下逆向地相对移位的前轮侧的联动机构;
其中,通过使所述前轮侧的车轮支承部件相对于所述前轮侧的基础部件转动,使所述各前轮相互上下逆向地相对于所述车体相对移位,
凭借由所述扭矩赋予单元分别对所述左右一对的后轮赋予的后轮间的扭矩之差,凭借所述车体向转弯方向内侧倾斜而产生的所述左右一对的前轮间的接地载荷之差,使所述前轮侧的车轮支承部件相对于所述前轮侧的基础部件转动。
19.根据权利要求1~18中任一项所述的车辆,其特征在于,进一步具备:
可绕在大致铅垂的方向延伸的支承轴转动地介由该支承轴支承于所述车体的乘坐室。
20.一种车辆,其具备:左右一对的车轮以及分别可旋转地支承所述各车轮的车轮支承单元,
其中,将所述车轮支承单元介由连接单元连接于车体,
从所述车体的上方观察时,将所述连接单元配置于通过所述车体的左右方向中央且在所述车体的前后方向延伸的车体中心线上,
将所述连接单元的一个端部与所述车轮支承单元可绕第1轴相互转动地连接,并且将所述连接单元的另一端部与所述车体可绕第2轴相互转动地连接,
将所述两个轴中的任一轴作为通过所述车体的左右方向中央且在所述车体的前后方向延伸的侧倾轴,将另一个轴作为在所述车体的左右方向延伸的俯仰轴。
21.根据权利要求20所述的车辆,其特征在于,
将所述连接单元的一个端部置位于所述连接单元的另一端部的上方。
22.根据权利要求20或21所述的车辆,其特征在于,进一步具备:
对所述左右一对的车轮赋予扭矩的电动马达;以及
对所述电动马达供给电源的电池;
其中,以所述电池的重心置位于所述侧倾轴下方的方式将所述电池支承于所述车体。
23.根据权利要求22所述的车辆,其特征在于,
从所述车体的上方观察时,以夹持所述车体中心线的方式,分别在所述车体的左右方向两侧相互分离地配置所述电池。
24.根据权利要求20~23中任一项所述的车辆,其特征在于,
所述连接单元与所述车体的连接以及所述连接单元与所述车轮支承单元的连接中的至少任一连接介由弹性部件实现。
25.根据权利要求24所述的车辆,其特征在于,
所述连接单元与所述车体的连接以及所述连接单元与所述车轮支承单元的连接中的至少任一连接通过如下方式实现:将连接部位的部件彼此隔有间隙地嵌合,且在该间隙中夹设所述弹性部件。
26.根据权利要求20~25中任一项所述的车辆,其特征在于,
所述连接单元的所述一个端部与所述另一端部之间具有弯曲部。
27.根据权利要求20~26中任一项所述的车辆,其特征在于,
所述车轮支承单元具备:能够使所述各车轮机械联动地相对于所述车体相互上下逆向地相对移位的联动机构。
28.根据权利要求20~27中任一项所述的车辆,其特征在于,
所述车轮支承单元还介由弹性单元支承于所述车体。
29.根据权利要求28所述的车辆,其特征在于,
通过单一的所述弹性单元来对抗所述车轮支承单元相对于所述连接单元绕所述侧倾轴转动。
30.一种车辆,其具备:
左右一对的前轮;
分别可旋转地支承所述各前轮的前轮侧的车轮支承单元;
左右一对的后轮;以及
分别可旋转地支承所述各后轮的后轮侧的车轮支承单元;
其中,将所述前轮侧的车轮支承单元介由前轮侧的连接单元连接于车体,
将所述后轮侧的车轮支承单元介由后轮侧的连接单元连接于车体,
从所述车体的上方观察时,在通过所述车体的左右方向中央且在所述车体的前后方向延伸的车体中心线上分别配置所述前轮侧的连接单元和所述后轮侧的连接单元,
将所述前轮侧的连接单元的一个端部与所述前轮侧的车轮支承单元可绕第1轴相互转动地连接,并且将所述前轮侧的连接单元的另一端部与所述车体可绕第2轴相互转动地连接,
将所述两个轴中的任一轴作为通过所述车体的左右方向中央且在所述车体的前后方向延伸的前轮侧的侧倾轴,将另一轴则在所述车体的左右方向延伸的前轮侧的俯仰轴,
将所述后轮侧的连接单元的一个端部与所述后轮侧的车轮支承单元可绕第3轴绕相互转动地连接,并且将所述后轮侧的连接单元的另一端部与所述车体可绕第4轴相互转动地连接,
将所述第3轴和所述第4轴中的任一轴作为通过所述车体的左右方向中央且在所述车体的前后方向延伸的后轮侧的侧倾轴,将另一轴作为在所述车体的左右方向延伸的后轮侧的俯仰轴,
在所述车体的前后方向连续延伸的弹性单元的前后方向中途部支承于所述车体,
由所述弹性单元的前端部支承所述前轮侧的车轮支承单元,由所述弹性单元的后端部支承所述后轮侧的车轮支承单元。
31.根据权利要求30所述的车辆,其特征在于,
所述弹性单元的前后方向中途部的2处固定于所述车体,该2处在前后方向相互隔有一定间隔。
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