CN108099917B - 自动倾斜车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的自动倾斜车辆(10)包括左右的前轮(12L、12R)和一个后轮(14)，控制装置(20)构成为控制车辆倾斜装置(18)以便车辆的倾斜角(θ)成为目标倾斜角，其中，控制装置(20)在车辆并未正在行驶时，利用车辆倾斜装置(18)使车辆朝横向摆动振动(S60)，基于振动的共振周期(Ts)推定车辆的重心高度(Hg)(S70、80)，并且，对目标倾斜角(θt)进行修正，以便通过车辆的重心(Gm)的垂线(70)在连结前轮的接地点(Pfl、Pfr)以及后轮的接地点(Pr)而成的三角形(72)的范围内通过(S110)。

Description

自动倾斜车辆
技术领域
本发明涉及一种在转弯时自动朝转弯内侧倾斜(lean)的自动倾斜车辆。
背景技术
自动倾斜车辆具有车辆倾斜装置，车辆在转弯时借助车辆倾斜装置而自动地朝转弯内侧倾斜。例如，在下述专利文献1中记载了一种自动倾斜车辆，该自动倾斜车辆包括在横向上隔开配置的左右一对车轮、摆动型的车辆倾斜装置、以及控制车辆倾斜装置的控制装置，并且，一对车轮分别由对应的托架支承为能够旋转。车辆倾斜装置包括：摆动部件，能够绕沿前后方向延伸的摆动轴线摆动；促动器，使摆动部件绕摆动轴线摆动；以及一对横拉杆，在相对于摆动轴线的横向两侧枢接于摆动部件以及对应的托架。
若摆动部件绕摆动轴线摆动，则一对横拉杆相互朝相反方向上下动作，因此左右的车轮相对于车身而相互朝相反方向上下动作，由此，车辆朝横向倾斜。控制装置构成为：基于驾驶员的转向操纵操作量以及车速来运算用于使车辆稳定地行驶的车辆的目标倾斜角，并利用促动器来控制摆动部件的摆动角，由此，使车辆倾斜以便车辆的倾斜角成为目标倾斜角。车辆的目标倾斜角典型地作为作用于车辆的重心的重力以及转弯横向力的合力从车辆的前后方向观察朝左右的前轮的接地点间的中点作用的角度运算。
专利文献1：日本特开2013－244763号公报
专利文献2：国际公开第2011/004459号
在自动倾斜车辆中，需要使得即便在车辆的倾斜角被控制为目标倾斜角的状态下车辆停止也不会因车辆的倾斜角过大而导致车辆倾倒。因此，已经提出有如下方案：对目标倾斜角进行限制，以便在车辆的重心在横向的中央位于由车辆的规格确定的预先设定的高度的位置的前提下，通过车辆的重心的垂线在连结前两轮以及后轮的接地点而成的三角形的范围内通过。
然而，即便目标倾斜角相同，在预先设定的重心的高度与实际的重心的高度不同的情况下，存在通过车辆的重心的垂线是否在三角形的范围内通过的判定成为误判定，因此导致目标倾斜角的限制变得不当的情况。例如，当通过实际的车辆的重心的垂线在三角形的范围外通过的情况下，当预先设定的重心的高度小于实际的高度时，有时会误判定为垂线在三角形的范围内通过。在该情况下，尽管应限制目标倾斜角，但目标倾斜角未被限制。相反，当通过实际的车辆的重心的垂线在三角形的范围内通过的情况下，当预先设定的重心的高度大于实际的高度时，有时会误判定为垂线在三角形的范围外通过。此时，尽管不应该限制目标倾斜角，但却对目标倾斜角进行了不必要的限制。
此外，在上述专利文献2中记载了基于车辆的俯仰角以及侧倾角来推定包括乘员等在内的车身(簧上)的重心高度的车辆控制装置。然而，根据该专利文献中记载的控制装置，无法推定车辆整体的重心的高度，并且，只要不成为产生车身的俯仰以及侧倾的行驶状况，就无法推定重心高度。因此，即便基于由专利文献2中记载的控制装置推定出的车身的重心高度来推定车辆的重心的高度，也无法从车辆的行驶开始时起就进行基于所推定出的车辆的重心的高度的、车辆的目标倾斜角的限制。发明内容
本发明的主要课题在于：在具备车辆倾斜装置的自动倾斜车辆中，在车辆并未正在行驶的状况下推定车辆的重心的高度，以使得从车辆的行驶开始时起就能够进行基于所推定出的重心高度的、车辆的目标倾斜角的限制。
根据本发明，提供一种自动倾斜车辆(10)，包括左右的前轮(12L、12R)、一个后轮(14)、车身(22)、构成为使车辆朝横向倾斜的车辆倾斜装置(18)、检测车辆的倾斜角(θ)的检测装置、以及构成为对车辆倾斜装置进行控制的控制装置(20)，左右的前轮以及车辆倾斜装置由一个前轮悬架(12S)从车身悬架，后轮由后轮悬架(14S)从车身悬架，控制装置构成为：运算用于使车辆转弯时作用于车辆的重心(Gm)的重力(Fg)以及离心力(Fy)的合力(Fyg)从车辆的前后方向观察朝向左右的前轮的接地点(Pfl、Pfr)之间的规定位置的、朝向转弯内侧的车辆的目标倾斜角(θt)，并控制车辆倾斜装置以便车辆的倾斜角(θ)成为目标倾斜角。
控制装置(20)构成为：在车辆并未正在行驶时，通过在利用车辆倾斜装置(18)使车辆朝横向倾斜后解除倾斜而使车辆朝横向摆动振动，基于由检测装置(40)检测出的车辆的倾斜角(θ)的变化来求出车辆的摆动振动的共振周期(Ts)，并基于该共振周期来推定车辆的重心(Gm)的高度(Hg)。
并且，控制装置(20)构成为：当通过已被推定出高度的重心(Gm)的垂线(70)在连结左右的前轮的接地点(Pfl、Pfr)以及后轮的接地点(Pr)而成的三角形(72)的范围外通过的情况下，对目标倾斜角(θt)进行修正，以便垂线在三角形的范围内通过。
根据上述结构，在车辆并未正在行驶时，借助车辆倾斜装置对车辆激振而使车辆朝横向摆动振动，基于车辆的摆动振动的共振周期来推定车辆的重心的高度。因此，能够在车辆并未正在行驶时推定车辆的重心的高度。
并且，根据上述结构，根据通过已被推定出高度的重心的垂线是否在三角形的范围内通过来判定是否需要进行目标倾斜角的修正。因此，能够从车辆的行驶开始时起就进行基于所推定出的重心高度的、车辆的目标倾斜角的修正。
在本发明的一个实施方式中，控制装置(20)构成为：针对在下端被固定的悬臂梁(66)的上端固定有重物(64)的车辆的摆动振动模型(66A)，基于共振周期(Ts)求出摆动振动模型的弹簧常数(K)，基于弹簧常数运算摆动振动模型的重心的高度，由此来运算车辆的重心(Gm)的高度(Hg)。
根据上述实施方式，基于共振周期来求出摆动振动模型的弹簧常数，并基于弹簧常数来运算摆动振动模型的重心的高度，由此能够运算车辆的重心的高度。因此，能够通过求出车辆的摆动振动的共振周期来运算车辆的重心的高度。
此外，可以如后面即将详细说明的那样，设定基于共振周期求出摆动振动模型的弹簧常数的式、以及基于弹簧常数运算摆动振动模型的重心的高度的式，通过上述式来运算车辆的重心的高度。并且，可以通过将前者的式代入后者的式来设定基于共振周期运算摆动振动模型的重心的高度的式，并利用该式运算车辆的重心的高度。
在上述说明中，为了有助于对本发明的理解，针对与后述的实施方式对应的发明的结构，以加注括弧的方式标注在该实施方式中使用的附图标记。然而，本发明的各构成要素并不限定于与以加注括弧的方式标注的附图标记对应的实施方式的构成要素。根据以下的参照附图记述的针对本发明的实施方式的说明，能够容易地理解本发明的其他目的、其他特征以及所附的优点。另外，在本申请中，“横向”以及“前后方向”是关于车辆的横向以及前后方向，是相互正交的方向。
附图说明
图1是将本发明的自动倾斜车辆的实施方式用前轮位置处的纵剖面剖切而示出的解析后视图。
图2是示出本发明的自动倾斜车辆的实施方式的解析俯视图。
图3是将左转弯时的实施方式在前轮位置处的纵剖面剖切而示出的后视图。
图4是示出实施方式中的车辆的重心高度的推定以及车辆的倾斜角的控制的程序的流程图。
图5是示出在图4所示的流程图的步骤110中执行的车辆的倾斜角的控制程序的流程图。
图6是示出实施方式的车辆的振动模型的图。
图7是示出实施方式的车辆的摆动振动模型的图。
图8是示出实施方式的车辆的简谐振动模型的图。
图9是示出运算用于使车辆朝转弯内侧倾斜的车辆的目标倾斜角θt的要领的说明图。
图10是示出通过实际的车辆的重心Gm的垂线在连结车轮的接地点而成的三角形的范围外通过、且预先设定的重心Gm′的高度Hg′为小于实际的高度Hg的值的情况的图。
图11是示出通过实际的车辆的重心Gm的垂线在连结车轮的接地点而成的三角形的范围内通过、且预先设定的重心Gm′的高度Hg′为大于实际的高度Hg的值的情况的图。
附图标记说明：
10：自动倾斜车辆；12L、12R：前轮；12S：前轮悬架；14：后轮；14S：后轮悬架；16L、16R：托架；18：车辆倾斜装置；20：电子控制装置；22：车身；24：摆动轴线；26：摆动部件；28：促动器；30L、30R：横拉杆；40：陀螺仪；42：转向操纵角传感器；44：车速传感器；46：旋转角传感器；48：加速器位置传感器；50：挡位传感器；52：踏力传感器。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
在图1以及图2中，本发明的实施方式所涉及的自动倾斜车辆10是定员1名的三轮车辆，包括：作为非转向操纵驱动轮的一对前轮12和12R；以及作为转向操纵从动轮的一个后轮14。前轮12L及12R在车辆10的横向上相互隔开配置，且分别由对应的托架16L以及16R支承为能够绕旋转轴线(未图示)旋转。后轮14相对于前轮位于后方，虽在图1以及图2中并未示出，但能够根据驾驶员所进行的方向盘15的操作量而由转向操纵机构进行转向操纵。在图1以及图3中，方向盘15在与实际位置不同的位置示出。自动倾斜车辆10还包括车辆倾斜装置18以及电子控制装置20。
在实施方式中，虽在图1以及图2中并未示出，但托架16L以及16R内置有作为驱动装置的轮内马达。托架16L以及16R分别由对应的前置臂(leading arm)那样的悬架臂支承为能够相对于车身22沿上下方向位移、且相对于车身22的朝横向的位移被限制。
车辆倾斜装置18包括：摆动部件26，绕沿前后方向延伸的摆动轴线24摆动；促动器28，使摆动部件26绕摆动轴线24摆动；以及一对横拉杆30L和30R。横拉杆30L和30R在摆动轴线24的横向两侧实质上沿上下方向延伸，且分别在上端通过球形接头那样的接头32L和32R而以能够枢动的方式连结于摆动部件26。而且，横拉杆30L和30R分别在下端通过球形接头那样的接头34L和34R而以能够枢动的方式连结于对应的托架16L以及16R。
摆动部件26具有：被支承为能够绕摆动轴线24旋转的轴套部26B；以及与轴套部26B成一体且从轴套部26B相互朝相反方向延伸的臂部26AL以及26AR，摆动部件26作为能够绕摆动轴线24摆动的摇臂部件发挥功能。横拉杆30L及30R的上端分别以能够枢动的方式连结于臂部26AL以及26AR的前端部。
在对轴套部26B以及促动器28进行支承的支承部件与车身22之间，夹设有包括悬架弹簧以及减振器的前轮悬架12S。因此，前轮12L、12R以及车辆倾斜装置18由前轮悬架12S从车身22悬架。后轮14由包括悬架弹簧以及减振器的后轮悬架14S从车身22悬架。因此，前轮12L、12R以及后轮14能够与车辆倾斜装置18一起相对于车身22上下动作，且它们的相对振动由减振器衰减。此外，前轮悬架12S构成为阻止促动器28相对于车身22朝横向倾动。
促动器28是旋转型的促动器，包括电动机28M以及减速齿轮装置28G，电动机28M的转子的旋转运动由减速齿轮装置28G减速并朝摆动部件26传递。此外，也可以形成为，促动器28是往复动作型的促动器，促动器的往复动作由运动转换机构转换为旋转运动并朝摆动部件26传递。
如图3所示，若摆动部件26绕摆动轴线24摆动，则横拉杆30L和30R相互朝相反方向上下动作，由此，前轮12L和12R相对于车身22相互朝相反方向上下动作，由此车辆10朝横向倾斜。车辆的倾斜角θ(车辆10的上下方向的中心平面36相对于铅垂方向38所成的角度)的变化率即车辆的倾斜角速度θd由陀螺仪40检测。由陀螺仪40检测出的表示车辆的倾斜角速度θd的信号被输入至电子控制装置20。
此外，倾斜角θ在摆动部件26的摆动角为0、中心平面36与铅垂方向38一致时为0，在车辆10以该车辆10朝左方向倾斜的方式倾斜时为正值。车辆10的倾斜角θ与车身22的侧倾角α(未图示)实质上相同，因此，也可以利用侧倾角传感器检测车身的侧倾角α，并将侧倾角α设为倾斜角θ。
与方向盘15的旋转角相等的转向操纵角St由转向操纵角传感器42检测。朝电子控制装置20输入有由转向操纵角传感器42检测出的表示转向操纵角St的信号以及由车速传感器44检测出的表示车速V的信号，并输入有由旋转角传感器46检测出的表示电动机28M的旋转角φm的信号。此外，旋转角φm在摆动部件26的摆动角为0时成为0，在摆动部件26以使得车辆10朝左方向倾斜的方式摆动时成为正值。
从加速器位置传感器48向电子控制装置20输入有表示由驾驶员操作的加速器踏板(未图示)的踩下操作量即加速器位置Ap的信号。从挡位传感器50向电子控制装置20输入有表示由驾驶员操作的变速杆(未图示)的操作位置即挡位Sp的信号。而且，从踏力传感器52向电子控制装置20输入有表示驾驶员对制动踏板(未图示)的踏力Fp的信号。电子控制装置20基于加速器位置Ap以及挡位Sp来控制轮内马达的输出以及旋转方向，由此来控制前轮12L及12R的驱动力。而且，电子控制装置20基于踏力Fp来控制制动装置54，由此来控制前轮12L、12R以及后轮14的制动力。
并且，电子控制装置20按照图4所示的流程图，在车辆10实质上并未正在行驶的状况下，在通过车辆倾斜装置18使车辆10朝横向倾斜后急剧地解除倾斜，由此使车辆10在横向摆动振动。而且，电子控制装置20基于车辆10的倾斜角θ的变化来运算摆动振动的共振周期Ts，基于共振周期Ts来运算车辆10的摆动变形的弹簧常数K，基于弹簧常数K来推定车辆10的重心Gm的高度Hg。
而且，电子控制装置20按照图4以及图5所示的流程图，使用推定出的重心Gm的高度Hg来运算车辆10的目标倾斜角θt，并控制促动器28的电动机28M的旋转角φm以使得车辆的倾斜角θ成为目标倾斜角θt。因而，电子控制装置20作为控制装置发挥功能，构成为通过控制摆动部件26的摆动角φ来使车辆10朝横向倾斜。
此外，在图1中，电子控制装置20以及陀螺仪40等传感器图示于车辆10之外，但被搭载于车辆10。电子控制装置20例如可以包括微机，该微机具有CPU、ROM、RAM以及输入输出端口装置，且各部分借助双向共用总线相互连接。与图4以及图5所示的流程图对应的控制程序存储于ROM，车辆10的倾斜角θ等按照该控制程序而被CPU控制。在ROM还存储有针对一人乘车状态而预先求出的车辆10的质量M(正的常量)以及车辆的重心Gm的高度的标准值Hgs(正的常量)。而且，进行基于图4以及图5所示的流程图的控制的微机可以是与控制车轮的制动驱动力的微机不同的微机。
＜车辆的重心高度推定的原理＞
接下来，在说明基于图4以及图5所示的流程图的控制之前，对在实施方式中采用的用于推定车辆10的重心Gm的高度Hg的原理进行说明。
对于车辆10，若在借助车辆倾斜装置18朝横向倾斜的状态下急剧地解除基于车辆倾斜装置18的倾斜作用，则车辆10绕前轮12L和12R的接地点的中点附近而朝横向摆动并振动。对于该振动，认为是朝横向的摆动的自由振动(共振振动)，其复原力由车身22的弹性、前轮以及后轮的悬架的弹性、前轮12L以及12R的轮胎的弹性等产生。
由此，针对上述摆动的自由振动，能够将车辆10利用图6所示的振动模型60模型化。振动模型60包括在下端被固定的弹簧62和固定于弹簧62的上端的重物64，弹簧62能够绕被固定的下端弯曲变形并摆动振动，并且能够在上下方向进行简谐振动。因而，可以认为振动模型60的振动是图7所示的摆动振动模型60A的摆动振动与图8所示的简谐振动模型60B的上下方向的简谐振动的合成振动。
摆动振动模型60A是包括在下端被固定且能够实现基于弹性的弯曲变形的悬臂梁66和固定于悬臂梁66的上端的重物64的振动模型。简谐振动模型60B是包括在下端被固定且能够在上下方向弹性变形的弹簧68与固定于弹簧68的上端的重物64的振动模型。为了简化，假定弹簧62、悬臂梁66以及弹簧68的质量汇集于重物64，弹簧62等的质量为0。
振动模型60的重心Gm的高度、即弹簧62所被固定的部位与振动模型60的重心Gm之间的距离Hg与摆动振动模型60A的摆动振动的周期有关，但与简谐振动模型66B的简谐振动的周期无关。因此，如果关于摆动振动模型60A求出摆动振动的周期Ts，就能够求出重心Gm的高度Hg。
在摆动振动模型60A中，若设悬臂梁66的杨氏模量以及截面惯性矩分别为E[kN/mm2]、I[mm]，则悬臂梁66的弹簧常数K[kN/mm]由下述的式(1)表达。因此，重心Gm的高度Hg[mm]由下述的式(2)表达。
[数1]
Figure BDA0001479124580000091
Figure BDA0001479124580000092
若设重物64的质量为M[kg]，则共振周期Ts[sec]由下述的式(3)表达。因此，弹簧常数K由下述的式(4)表达。此外，下述的式(3)以及(4)中的π为圆周率。
[数2]
Figure BDA0001479124580000093
Figure BDA0001479124580000094
由此，只要基于振动模型60、特别是摆动振动模型60A的摆动振动求出共振周期Ts，就能够根据上述式(4)求出弹簧常数K，通过将其代入上述式(2)，就能够求出重心Gm的高度Hg。因而，在实施方式中，基于车辆10进行朝横向摆动的自由振动时的车辆10的倾斜角θ的变化求出共振周期Ts，利用上述式(4)以及(2)运算车辆10的重心Gm的高度Hg。
＜重心高度的推定以及车辆的倾斜角的控制的程序＞
接下来，参照图4所示的流程图对实施方式中的车辆的重心高度的推定以及车辆的倾斜角的控制的程序进行说明。此外，基于图4所示的流程图的控制在图中未示出的点火开关接通时按照规定的时间反复执行。在此后的说明中，将基于图4所示的流程图的重心高度的推定以及倾斜角的控制简称为控制。
首先，在步骤10中，读入由转向操纵角传感器42检测出的表示转向操纵角St的信号等。此外，虽在图1中并未示出，但在设置有当车辆倾斜装置18不动作时阻止摆动部件26的摆动的锁止装置的情况下，在控制开始时解除锁止装置的锁止。
在步骤20中，进行挡位Sp是否为非行驶挡的判别、即是否为P挡或N挡的判别。在作出了否定判别时，控制进入步骤40，在作出了肯定判别时，控制进入步骤30。
在步骤30中，进行车速V是否小于基准值V0(接近0的正的常量)的判别、即车辆10实质上是否停止的判别。在作出了肯定判别时，控制进入步骤60，在作出了否定判别时，控制进入步骤40。
在步骤40中，进行车辆10的重心Gm的高度Hg的运算是否已完成的判别。在作出了肯定判别时，控制进入步骤100，在作出了否定判别时，在步骤50中将高度Hg设定为存储于ROM的标准值Hgs并存储于RAM，然后控制进入步骤100。
在步骤60中，利用车辆倾斜装置18对车辆10激振。即，利用车辆倾斜装置18使车辆10朝横向以规定的倾斜角倾斜，并在该状态下急剧地解除基于车辆倾斜装置18的倾斜作用，由此，车辆10被绕前轮12L和12R的接地点的中点附近朝横向激振。此外，用于对车辆10进行激振的最初的倾斜方向可以为左右任一方向。另外，直至从车辆10被激振起经过规定的时间为止，跳过步骤60，控制进入步骤70而不再次对车辆10激振。
在步骤70中，运算车辆10的倾斜角θ在正的最大值θpmax与为负的值且绝对值为最大的值θnmax之间变化的时间(摆动振动的半周期)，将运算出的时间的2倍设为共振周期Ts。此外，共振周期Ts也可以为多个周期的平均值。
在步骤80中，基于共振周期Ts并按照上述式(4)运算基于车辆10的弹性的摆动变形的弹簧常数K。此外，式(4)中的M被设定为存储于RAM的质量M，在没有存储于RAM的值时被设定为存储于ROM的质量M。
在步骤90中，按照上述式(2)运算车辆10的重心Gm的高度Hg，并存储于RAM。在高度Hg已被运算并存储于RAM的情况下，通过将所存储的值改写为新运算出的值而进行更新，并存储于RAM。另外，ROM中存储有预先通过实验等求出的高度Hg与车辆10的质量M之间的关系，基于运算出的高度Hg来运算车辆10的质量M，并存储于RAM。此外，基于车辆10的弹性的摆动变形的杨氏模量E以及截面惯性矩I可以预先求出并存储于ROM。
在步骤100中，进行挡位Sp是否为行驶挡的判别、即是否为D挡或R挡的判别。在作出了否定判别时，控制返回步骤10，在作出了肯定判别时，控制进入步骤110。此外，在步骤100中，可以进行是否挡位Sp为行驶挡且车速为行驶判定的基准值(正的常量)以上的判别。
在步骤110中，根据图5所示的流程图，使用存储于RAM的车辆10的重心Gm的高度Hg，运算车辆10的目标倾斜角θt，并控制促动器28以使得车辆的倾斜角θ成为目标倾斜角θt。
接下来，参照图5所示的流程图对在上述步骤110中执行的车辆的倾斜角的控制程序进行说明。
在步骤112中，基于转向操纵角St以及车速V并根据本技术领域中公知的要领来运算车辆10的推定横向加速度Gyh。而且，作为推定横向加速度Gyh与车辆的质量M的积，运算因转弯而作用于车辆10的重心Gm的离心力Fy。
在步骤114中，运算用于使车辆10朝转弯内侧倾斜的车辆的目标倾斜角θt。在该情况下，如图9所示，关于车辆的目标倾斜角θt，按照作用于车辆10的重心Gm的离心力Fy与重力Fg的合力Fyg朝向连结前轮12L和12R的接地点Pfl和Pfr的中点Pf与后轮14的接地点Pr而得的线发挥作用的方式运算。此外，目标倾斜角θt由作用于重心Gm的重力Fg以及离心力Fy决定，因此，重心的高度Hg不对目标倾斜角θt的适当的运算造成影响。重力Fg是车辆的质量M与重力加速度g的积，因而是恒定的，与此相对，推定横向加速度Gyh的绝对值越大则离心力Fy的大小越大。
在步骤116中，当通过重心Gm的垂线70在连结前轮12L、12R的接地点Pfl、Pfr以及后轮14的接地点Pr而成的三角形72(参照图3)的范围外通过的情况下，修正车辆的目标倾斜角θt，以使得垂线70在三角形72的范围内通过。即，减少目标倾斜角θt的大小。此外，当垂线70在三角形72的范围内通过的情况下，不修正车辆的目标倾斜角θt。
在步骤118中，读入由陀螺仪40检测出的表示车辆10的倾斜角速度θd的信号，并对倾斜角速度θd进行积分，由此来运算车辆10的倾斜角θ。此外，在陀螺仪40输出表示车辆10的倾斜角θ的信号的情况下，不需要进行倾斜角速度θd的积分。
在步骤120中，进行车辆10的倾斜角θ与车辆的目标倾斜角θt之间的偏差θ－θt的绝对值是否小于基准值θ0(正的常量)的判别。在作出了肯定判别时，不需要进行车辆的倾斜角θ的修正，因而控制暂时结束，在作出了否定判别时，控制进入步骤122。
在步骤122中，运算用于使车辆10的倾斜角θ与车辆的目标倾斜角θt之间的偏差θ－θt的绝对值为基准值θ0以下的摆动部件26的目标摆动角φt，并且运算用于实现目标摆动角φt的促动器28的电动机28M的目标旋转角φmt。
在步骤124中，控制电动机28M以使得电动机28M的旋转角φm成为目标旋转角φmt，由此，摆动部件26的摆动角φ被控制成目标摆动角φt。
根据以上的说明可以理解，若在步骤20以及30中判定为车辆10实质上停止，则在步骤60中通过车辆倾斜装置18进行激振以使得车辆10朝横向摆动振动。在步骤70中，运算车辆10的摆动振动的共振周期Ts，在步骤80中，基于共振周期Ts并按照上述式(4)运算基于车辆10的弹性的摆动变形的弹簧常数K。而且，在步骤90中，按照上述式(2)运算车辆10的重心Gm的高度Hg，并根据需要进行更新。
若车辆10成为能够行驶的状态或行驶状态，则在步骤100中作出肯定判别。因此，在步骤110中按照图5所示的流程图运算车辆10的目标倾斜角θt，并进行控制以使得车辆10的倾斜角θ成为目标倾斜角θt。
具体而言，在步骤112中，基于转向操纵角St以及车速V运算车辆10的推定横向加速度Gyh，作为推定横向加速度Gyh与车辆的质量M的积，运算作用于车辆的重心Gm的离心力Fy。在步骤114中，运算用于使车辆10朝转弯内侧倾斜的车辆的目标倾斜角θt，以使得作用于车辆10的重心Gm的离心力Fy与重力Fg的合力Fyg朝规定的方向发挥作用。车辆的目标倾斜角θt在步骤116中根据需要被修正。
在步骤118中，基于由陀螺仪40检测出的车辆10的倾斜角速度θd运算车辆10的倾斜角θ。而且，在步骤120～124中，通过控制促动器28的电动机28M来控制摆动部件26的摆动角φ，以使得车辆10的倾斜角θ与目标倾斜角θt之间的偏差θ－θt的大小成为基准值θ0以下。
根据实施方式，在车辆10实质上停止的状况下，车辆10被车辆倾斜装置18激振，并运算车辆10的摆动振动的共振周期Ts以及基于弹性的摆动变形的弹簧常数K，由此运算车辆10的重心Gm的高度Hg并进行更新。因此，能够推定车辆即将开始行驶之前的重心Gm的高度Hg。
另外，根据实施方式，根据通过已推定出高度Hg的重心Gm的垂线70是否在连结三个车轮的接地点而成的三角形72的范围内通过，判定是否需要对目标倾斜角θt进行修正。因此，能够从车辆的行驶开始时起基于所推定出的重心的高度Hg进行车辆的目标倾斜角θt的修正。
特别地，根据实施方式，在车辆10实质上停止的状况下，车辆10被车辆倾斜装置18激振，运算车辆10的重心Gm的高度Hg。因此，能够不受车辆的行驶中从路面经由车轮输入至车辆的干扰的影响而运算重心Gm的高度Hg，另外，能够不受干扰的影响地适当地进行车辆10的目标倾斜角θt的修正。
如图10所示，在通过实际的车辆的重心Gm的垂线70在三角形72的范围外通过的情况下，假设预先设定的重心Gm′的高度Hg′是小于实际的高度Hg的值。存在如下担忧：在基于预先设定的高度Hg′的重心Gm′判定是否需要进行目标倾斜角θt的修正的情况下，判定为通过重心Gm′的垂线70′在三角形72的范围内通过，车辆10的目标倾斜角θt未被修正，因而在车辆停止时车辆容易翻倒。
相反，如图11所示，当通过实际的车辆的重心Gm的垂线70在三角形72的范围内通过的情况下，假设预先设定的重心Gm′的高度Hg′为大于实际的高度Hg的值。存在如下担忧：在基于预先设定的高度Hg′的重心Gm′判定是否需要进行目标倾斜角θt的修正的情况下，通过减少车辆10的目标倾斜角θt的大小来使通过重心Gm′的垂线70′在三角形72的范围内通过，对车辆10的目标倾斜角θt的大小进行了不必要的降低修正，因而导致车辆的倾斜角θ的大小不足。
根据实施方式，在车辆10实质上停止的状况下，运算车辆10的重心Gm的高度Hg并进行更新。因此，能够降低产生基于预先设定的重心Gm′的高度Hg′判定是否需要进行目标倾斜角θt的修正的情况下的上述问题的担忧。即，能够降低产生尽管需要进行目标倾斜角θt的修正但却并未进行修正的问题、以及尽管不需要进行目标倾斜角θt的修正但却进行了修正的问题的担忧。
另外，根据实施方式，在步骤80中，基于共振周期Ts运算车辆10的弹簧常数K时的质量M是在步骤90中修正过并存储于RAM的质量M。因此，例如与使用预先设定为常量的质量M的情况相比，能够正确地运算车辆10的弹簧常数K。
另外，在上述实施方式中，在车辆10实质上停止的状况下，运算车辆10的重心Gm的高度Hg并进行更新。因此，例如在像等信号灯那样车辆在行驶的中途停止的情况下也能够运算重心Gm的高度Hg并进行更新。因而，即便因在行驶的中途车辆停止并在点火开关接通的状态下进行货物的装卸而导致车辆整体的质量以及重心Gm的高度Hg变化的情况下，也能够适当地进行此后的车辆的行驶时的目标倾斜角θt的修正。
而且，根据实施方式，车辆10的激振由在车辆的倾斜角θ的控制中使用的车辆倾斜装置18进行，用于运算车辆10的摆动振动的共振周期Ts的车辆的倾斜角θ的变化的检测使用在车辆的倾斜角θ的控制中使用的陀螺仪40的检测值进行。因此，能够使用车辆10所具备的装置进行车辆10的激振以及重心Gm的高度Hg的运算，因此不需要特别的装置的追加。
以上，针对特定的实施方式对本发明详细地进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在本发明的范围内能够实现其他各种实施方式，这对本领域技术人员而言是显而易见的。
例如，在上述实施方式中，运算车辆10的重心Gm的高度Hg，并修正车辆10的目标倾斜角θt，以使得通过重心Gm的垂线70在三角形72的范围内通过。在该目标倾斜角θt的修正中，立足于车辆10的重心Gm的前后方向的位置恒定这一前提。然而，也可以形成为，例如利用载荷传感器检测驾驶员的身材、装载货物的有无以及重量等，基于它们的检测结果推定重心Gm在前后方向的位置，并考虑重心Gm在前后方向的位置而修正目标倾斜角θt。
另外，在上述实施方式中，运算车辆10的摆动振动的共振周期Ts，基于共振周期Ts并按照上述式(4)运算基于车辆10的弹性的摆动变形的弹簧常数K，并且按照上述式(2)运算车辆10的重心Gm的高度Hg。然而，车辆10的重心Gm的高度Hg也可以按照通过将上述式(4)代入上述式(2)而得的下述式(5)来运算。
[数3]
Figure BDA0001479124580000151
另外，在上述实施方式中，在步骤40中作出了重心Gm的高度Hg尚未运算这一判别时，在步骤50中将重心Gm的高度Hg设定为标准值Hgs。然而，也可以在控制的开始时，在步骤10之前将重心Gm的高度Hg设定为标准值Hgs，省略步骤40以及50。
另外，在上述实施方式中，自动倾斜车辆10的定员为1名，但应用本发明的车辆的定员也可以为2名以上。另外，一对前轮12L及12R为非转向操纵驱动轮，后轮14为转向操纵从动轮。然而，也可以构成为前轮12L及12R为转向操纵驱动轮，后轮14为非转向操纵从动轮。
另外，在上述实施方式中，在步骤112中，运算作用于车辆的重心Gm的离心力Fy，在步骤114中，运算用于使离心力Fy与重力Fg的合力Fyg朝规定的方向发挥作用的车辆的目标倾斜角θt。规定的方向是从车辆的前后方向观察合力Fyg朝向左右的前轮的接地点的中点的方向。然而，规定的方向也可以是从车辆的前后方向观察合力Fyg朝向包括左右的前轮的接地点的中点在内的规定的范围内的点的方向。而且，目标倾斜角θt由车辆10的横向加速度Gy与重力加速度g之比决定，能够基于推定横向加速度Gyh与重力加速度g之比运算，因而例如可以根据下述式(6)运算。
θt＝arctan(Gyh/g)…(6)
另外，在上述实施方式中，预先通过实验等求出的高度Hg与车辆10的质量M之间的关系存储于ROM，在步骤90中，基于运算出的重心的高度Hg来运算车辆10的质量M并存储于RAM。然而，基于重心的高度Hg进行的车辆的质量M的运算也可以省略。
而且，在上述实施方式中，车辆10借助车辆倾斜装置18而朝横向摆动振动。然而，也可以利用如下方式对车辆激振：对一个前轮赋予驱动力并对另一个前轮施加制动力，或者在对后轮赋予制动力的状态下对一个前轮赋予驱动力，由此，借助来自路面的反力对车轮施加上下力。

Claims (2)

1.一种自动倾斜车辆，
包括左右的前轮、一个后轮、车身、使车辆朝横向倾斜的车辆倾斜装置、检测车辆的倾斜角的检测装置、以及构成为对所述车辆倾斜装置进行控制的控制装置，
所述左右的前轮以及所述车辆倾斜装置通过一个前轮悬架而被悬架于所述车身，
所述后轮通过后轮悬架而被悬架于所述车身，
所述控制装置构成为：运算用于使车辆转弯时作用于车辆的重心的重力以及离心力的合力从车辆的前后方向观察朝向所述左右的前轮的接地点之间的规定位置的、朝向转弯内侧的车辆的目标倾斜角，并控制所述车辆倾斜装置以便车辆的倾斜角成为所述目标倾斜角，
其中，
所述控制装置构成为：在车辆并未正在行驶时，通过在利用所述车辆倾斜装置使车辆朝横向倾斜后解除倾斜而使车辆朝横向摆动振动，基于由所述检测装置检测出的车辆的倾斜角的变化来求出车辆的摆动振动的共振周期，并基于该共振周期来推定车辆的重心的高度，
所述控制装置构成为：当通过已被推定出高度的重心的垂线在连结所述左右的前轮的接地点以及所述后轮的接地点而成的三角形的范围外通过的情况下，对所述目标倾斜角进行修正，以便所述垂线在所述三角形的范围内通过。
2.根据权利要求1所述的自动倾斜车辆，其中，
所述控制装置构成为：针对在下端被固定的悬臂梁的上端固定有重物的车辆的摆动振动模型，基于共振周期求出所述摆动振动模型的弹簧常数，基于所述弹簧常数运算所述摆动振动模型的重心的高度，由此来运算车辆的重心的高度。
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