CN112469623A - 车辆 - Google Patents

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CN112469623A
CN112469623A CN201980049554.1A CN201980049554A CN112469623A CN 112469623 A CN112469623 A CN 112469623A CN 201980049554 A CN201980049554 A CN 201980049554A CN 112469623 A CN112469623 A CN 112469623A
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angle
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荒木敬造
水野晃
久保昇太
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Equos Research Co Ltd
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Abstract

本发明的车辆具备:车身;能够向左右转动的1个以上的转动轮;转动轮支承部;以及控制装置。转动轮支承部具备:支承部件,将1个以上的转动轮支承为能够旋转;以及转动驱动装置,构成为对支承部件施加转动转矩。控制装置构成为决定目标倾斜角,使用目标倾斜角与倾斜角之间的差来决定第一种控制值,使用包含第一种控制值的1个以上的控制值来决定目标转动转矩。这里,第一种控制值表示使支承部件向与目标方向相反的方向转动的转矩,该目标方向是使车身向宽度方向转动以使倾斜角接近目标倾斜角的情况下的转动方向。

Description

车辆
技术领域
本说明书涉及使车身倾斜地转弯的车辆。
背景技术
公知有在转弯时使车身倾斜的车辆。另外,提出了用于使车身向转弯方向内侧顺畅地倾斜的各种技术。例如,提出如下的技术,在乘员开始操作方向盘时,使转向操作轮的转向操作角向与转动方向盘的方向相反的方向变化。根据该技术,开始向与乘员所期望的转弯方向相反的转弯方向的转弯,因此由转弯产生的离心力使车身向乘员所期望的转弯方向内侧倾斜。因此,能够使车身向转弯方向内侧顺畅地倾斜。
专利文献1:日本特开2013-23166号公报
在上述的文献中,转向操作角的目标值是使用作为方向盘的旋转角即手柄角而决定的。另外,车身的倾斜的角度与转向操作角能够独立地变化。关于像这样车身的倾斜的角度与车轮的方向发生变化的车辆的行驶稳定性的提高,没有进行充分的研究。
发明内容
本说明书公开了能够提高车辆的行驶稳定性的技术。
本说明书所公开的技术能够作为以下的应用例实现。
[应用例1]
一种车辆,具备:车身;N个车轮,包含相对于上述车辆的前进方向能够向左右转动的1个以上的转动轮的N个(N为2以上的整数)车轮,包含一个以上的前轮和一个以上的后轮;倾斜角传感器,其构成为测定上述车身的宽度方向的倾斜角;操作输入部,其构成为被操作以用于输入表示转弯方向和转弯的程度的操作量;转动轮支承部,其支承上述1个以上的转动轮;以及控制装置,上述转动轮支承部具备:支承部件,其将上述1个以上的转动轮支承为能够旋转;转动装置,其将上述支承部件支承为能够相对于上述车身向左右转动;以及转动驱动装置,其构成为对上述支承部件施加使上述支承部件转动的转动转矩,在将上述车身的目标的倾斜角设为目标倾斜角、将上述目标倾斜角与上述车身的上述倾斜角之间的差设为倾斜角差、将上述转动驱动装置的目标转矩设为目标转动转矩的情况下,上述控制装置构成为使用包含上述操作量的1个以上的参数来决定上述目标倾斜角,上述控制装置构成为使用上述倾斜角差来决定第一种控制值,该第一种控制值表示使上述支承部件向与目标方向相反的方向转动的第一转矩,该目标方向是使上述车身向宽度方向转动以使上述倾斜角接近上述目标倾斜角的情况下的转动方向,是右方向和左方向中的任意一方,上述控制装置构成为使用包含上述第一种控制值的1个以上的控制值来决定上述目标转动转矩,上述控制装置构成为根据上述目标转动转矩而控制上述转动驱动装置。
根据该构成,目标转动转矩的决定所使用的第一种控制值被决定为表示使支承部件向与目标方向相反的方向转动的第一转矩的值,因此通过由转动转矩引起的支承部件的转动,车身的倾斜角能够容易地接近目标倾斜角。并且,第一种控制值是使用目标倾斜角与车身的倾斜角之间的差亦即倾斜角差而决定的,因此第一种控制值被决定为适合于倾斜角差的值。因此,能够提高车辆的行驶稳定性。
[应用例2]
根据应用例1所记载的车辆,在将由上述第一种控制值表示的上述第一转矩的大小相对于上述倾斜角差的大小的比例设为角差转矩比例的情况下,上述控制装置构成为决定上述第一种控制值,使得上述角差转矩比例根据车速而变化。
根据该构成,角差转矩比例根据车速而变化,因此决定适合于车速的第一种控制值。因此,能够提高车辆的行驶稳定性。
[应用例3]
根据应用例2所记载的车辆,上述控制装置构成为决定上述第一种控制值,使得上述车速的大小比第一阈值小的情况下的上述角差转矩比例与上述车速的大小比上述第一阈值大的情况下的上述角差转矩比例相比较大。
根据该构成,决定第一种控制值,使得在车速的大小比第一阈值小的情况下,与车速的大小比第一阈值大的情况相比,角差转矩比例较大,因此在车速的大小较小的情况下,能够抑制车身的倾斜角的变化的延迟。
[应用例4]
根据应用例1至3中任一方所记载的车辆,上述控制装置构成为使用上述车身的上述倾斜角的角速度,来决定第二种控制值,该第二种控制值表示使上述支承部件向上述右方向和上述左方向中的上述倾斜角的变化的方向转动的第二转矩,上述控制装置构成为使用包含上述第一种控制值和上述第二种控制值的2个以上的控制值来决定上述目标转动转矩。
根据该构成,表示使支承部件向倾斜角的变化的方向转动的第二转矩的第二种控制值是使用倾斜角的角速度而决定的,使用包含第一种控制值和第二种控制值的2个以上的控制值来决定目标转动转矩,因此能够提高车辆的行驶稳定性。
[应用例5]
根据应用例4所记载的车辆,在将由上述第二种控制值表示的上述第二转矩的大小相对于上述倾斜角的上述角速度的大小的比例设为角速度转矩比例的情况下,上述控制装置构成为决定上述第二种控制值,使得上述角速度转矩比例根据上述车速而变化。
根据该构成,角速度转矩比例根据车速而变化,因此决定适合于车速的第二种控制值。因此,能够提高车辆的行驶稳定性。
[应用例6]
根据应用例5所记载的车辆,上述控制装置构成为决定上述第二种控制值,使得上述车速的大小比第二阈值小的情况下的上述角速度转矩比例与上述车速的大小比上述第二阈值大的情况下的上述角速度转矩比例相比较大。
根据该构成,决定第二种控制值,使得在车速的大小比第二阈值小的情况下,与车速的大小比第二阈值大的情况相比,角速度转矩比例变大,因此能够抑制倾斜角的意外变化。
[应用例7]
根据应用例1至6中任一方所记载的车辆,上述控制装置构成为使用上述车身的上述倾斜角的角加速度来决定第三种控制值,该第三种控制值表示使上述支承部件向上述右方向和上述左方向中的上述倾斜角的角速度的变化的方向转动的第三转矩,上述控制装置构成为使用包含上述第一种控制值和上述第三种控制值的2个以上的控制值来决定上述目标转动转矩。
根据该构成,表示使支承部件向倾斜角的角速度的变化的方向转动的第三转矩的第三种控制值是使用倾斜角的角加速度而决定的,使用包含第一种控制值和第三种控制值的2个以上的控制值来决定目标转动转矩,因此能够提高车辆的行驶稳定性。
[应用例8]
根据应用例7所记载的车辆,在将由上述第三种控制值表示的上述第三转矩的大小相对于上述倾斜角的上述角加速度的大小的比例设为角加速度转矩比例的情况下,上述控制装置构成为决定上述第三种控制值,使得上述角加速度转矩比例根据车速而变化。
根据该构成,角加速度转矩比例根据车速而变化,因此决定适合于车速的第三种控制值。因此,能够提高车辆的行驶稳定性。
[应用例9]
根据应用例8所记载的车辆,上述控制装置构成为决定上述第三种控制值,使得上述车速的大小比第三阈值小的情况下的上述角加速度转矩比例与上述车速的大小比上述第三阈值大的情况下的上述角加速度转矩比例相比较大。
根据该构成,决定第三种控制值,使得在车速的大小比第三阈值小的情况下,与车速的大小比第三阈值大的情况相比,角加速度转矩比例变大,因此能够抑制倾斜角的意外变化。
[应用例10]
根据应用例1至9中任一方所记载的车辆,该车辆具备倾斜驱动装置,该倾斜驱动装置构成为使用于控制上述车身的上述倾斜角的倾斜转矩作用于上述车身。
根据该构成,通过使用倾斜转矩,能够使倾斜角适当地变化。
[应用例11]
根据应用例1至10中任一方所记载的车辆,上述N个车轮包含三个以上的车轮,该三个以上的车轮包含在上述宽度方向上相互分离地配置的一对车轮,上述车辆具备:倾斜装置,其构成为使上述车身向上述宽度方向倾斜;以及锁定装置,其构成为锁定上述倾斜装置,在车速的大小为第四阈值以上的情况下,上述控制装置构成为使上述锁定装置释放上述倾斜装置,根据上述目标转动转矩来控制上述转动驱动装置,在上述车速的大小小于上述第四阈值的情况下,上述控制装置构成为使上述锁定装置锁定上述倾斜装置,向上述转动驱动装置输出使上述支承部件向上述目标方向转动的上述转动转矩。
根据该构成,在低速时通过锁定装置来锁定倾斜装置,因此能够抑制倾斜角变得不稳定。
此外,本说明书所公开的技术能够以各种方式实现,例如,能够以车辆、车辆的控制装置、车辆的控制方法等方式实现。
附图说明
图1是车辆10的右视图。
图2是车辆10的俯视图。
图3是车辆10的仰视图。
图4是车辆10的后视图。
图5的(A)、(B)是车辆10的简化的后视图。
图6的(A)、(B)是车辆10的简化的后视图。
图7是转弯时的力的平衡的说明图。
图8是表示车轮角AF与转弯半径R的简化的关系的说明图。
图9是作用于旋转的前轮12F的力的说明图。
图10是表示与车辆10的控制相关的构成的框图。
图11是表示控制处理的例子的流程图。
图12是控制装置100的框图。
图13是表示第一控制的处理的例子的流程图。
图14的(A)~(D)是转动转矩和倾斜转矩的说明图。
图15是前轮12F的立体图。
图16是表示决定第一控制值Vc1的处理的例子的流程图。
图17是表示决定第二控制值Vc2的处理的例子的流程图。
图18是表示决定第三控制值Vc3的处理的例子的流程图。
图19的(A)是表示车速V与第一P增益Kp1的对应关系的例子的图表。图19的(B)是表示车速V与第二P增益Kp2的对应关系的例子的图表。(C)是表示车速V与第三P增益Kp3的对应关系的例子的图表。
图20是表示控制处理的其他的实施例的流程图。
图21是表示第三控制的处理的例子的流程图。
具体实施方式
A.第一实施例:
A1.车辆10的构成:
图1~图4是表示作为一个实施例的车辆10的说明图。图1表示车辆10的右视图,图2表示车辆10的俯视图,图3表示车辆10的仰视图,图4表示车辆10的后视图。在图1~图4中表示配置在水平的地面GL(图1)上且未倾斜的状态的车辆10。在图2~图4中,图示了图1所示的车辆10的构成中的说明所使用的部分,省略了其他部分的图示。在图1~图4中示出6个方向DF、DB、DU、DD、DR、DL。前方向DF是车辆10的前进方向,后方向DB是前方向DF的相反方向。上方向DU是铅垂上方向,下方向DD是上方向DU的相反方向。右方向DR是从向前方向DF行驶的车辆10观察的右方向,左方向DL是右方向DR的相反方向。方向DF、DB、DR、DL都是水平的方向。右和左的方向DR、DL与前方向DF垂直。
在本实施例中,该车辆10是一人乘用的小型车辆。车辆10(图1、图2)是具有车身90、一个前轮12F、两个后轮12L、12R的三轮车。前轮12F是能够向左右方向转动的转动轮的例子,配置在车辆10的宽度方向(即,与右方向DR平行的方向)的中心。后轮12L、12R是驱动轮,相对于车辆10的宽度方向的中心,对称地相互分离地配置。
车身90(图1)具有主体部20。主体部20具有前部20a、底部20b、后部20c和支承部20d。底部20b是水平的板状的部分。前部20a是从底部20b的前方向DF侧的端部向上方向DU侧延伸的板状的部分。后部20c是从底部20b的后方向DB侧的端部向上方向DU侧延伸的板状的部分。支承部20d是从后部20c的上端朝向后方向DB延伸的板状的部分。主体部20例如具有金属制的框架和固定于框架的面板。
车身90还具有:固定在底部20b上的座椅11、配置在座椅11的前方向DF侧的加速踏板45和制动踏板46、固定在底部20b的控制装置100和电池120、固定在前部20a的上方向DU侧的端部的前轮支承装置41、以及安装在前轮支承装置41的换挡开关47。虽然省略图示,但在主体部20能够固定其他部件(例如,车顶、前照灯等)。车身90包含固定于主体部20的部件。
换挡开关47是用于选择车辆10的行驶模式的开关。在本实施例中,能够从“驱动”、“空挡”、“倒车”和“停车”这4个行驶模式中选择一个。“驱动”是通过驱动轮12L、12R的驱动而前进的模式,“空挡”是驱动轮12L、12R自由旋转的模式,“倒车”是通过驱动轮12L、12R的驱动而后退的模式,“停车”是至少一个车轮(例如,后轮12L、12R)不能旋转的模式。“驱动”和“空挡”通常在车辆10的前进时利用。
前轮支承装置41(图1)是支承能够以转动轴Ax1为中心转动的前轮12F的装置。前轮支承装置41具有前叉17、轴承68和转向操作马达65。前叉17将前轮12F支承为能够旋转,例如是内置有悬架(螺旋弹簧和减震器)的伸缩型的叉。轴承68将主体部20(这里,为前部20a)和前叉17连结。轴承68以转动轴Ax1为中心,将前叉17(进而前轮12F)支承为能够相对于车身90左右转动。转向操作马达65是使前叉17转动的致动器的例子即电动机。转向操作马达65包含未图示的转子和定子。转子和定子中的一方固定于前叉17,另一方固定于主体部20(这里为前部20a)。
在车辆10设置有能够左右转动的手柄41a。手柄41a是构成为为了输入转弯方向和转弯的程度而被操作的操作输入部的例子。手柄41a相对于规定的前进方向的转动方向(右或者左)表示用户所期望的转弯方向。手柄41a相对于前进方向的转动角度(以下,也称为“手柄角”)的大小表示用户所期望的转弯的程度。在本实施例中,“手柄角=零”表示前进,“手柄角>零”表示右转弯,“手柄角<零”表示左转弯。这样,手柄角的正负的符号表示转弯方向。另外,手柄角的绝对值表示转弯的程度。这样的手柄角是表示输入到手柄41a的转弯方向和转弯的程度的操作量的例子。
此外,在本实施例中,在手柄41a固定有沿着手柄41a的旋转轴延伸的支承棒41ax。支承棒41ax以能够以旋转轴为中心旋转的方式与前轮支承装置41连接。
在朝向下方向DD观察车辆10的情况下,车轮角AF是(图2)以前方向DF为基准的、旋转的前轮12F的行进方向D12的角度。行进方向D12是与前轮12F的旋转轴Ax2垂直的方向。在本实施例中,“AF=零”表示“方向D12=前方向DF”。“AF>零”表示方向D12朝向右方向DR侧(转弯方向=右方向DR)。“AF<零”表示方向D12朝向左方向DL侧(转弯方向=左方向DL)。
转向操作马达65由控制装置100(图1)控制。以下,将转向操作马达65所生成的转矩也称为转动转矩。在转动转矩较小的情况下,允许前轮12F的方向D12相对于手柄角独立地左右转动。关于转向操作马达65的控制的详细情况,后述说明。
图1中的角度CA表示铅垂上方向DU与沿着转动轴Ax1朝向铅垂上方向DU侧的方向所成的角度(也称为脚轮角)。在本实施例中,脚轮角CA比零大。在脚轮角CA比零大的情况下,沿着转动轴Ax1朝向铅垂上方向DU侧的方向向斜后倾斜。
另外,如图1所示,在本实施例中,前轮支承装置41的转动轴Ax1与地面GL的交点P2位于比前轮12F的与地面GL的接触中心P1靠前方向DF侧的位置。这些点P1、P2之间的后方向DB的距离Lt被称为轨迹。正的轨迹Lt表示接触中心P1位于比交点P2靠后方向DB侧的位置。此外,如图1、图3所示,接触中心P1是前轮12F与地面GL的接触区域Ca1的中心。接触区域的中心是接触区域的重心,具体而言,是假定为质量均等地分布在区域内的情况下的重心的位置。右后轮12R与地面GL的接触区域CaR的接触中心PbR、左后轮12L与地面GL的接触区域CaL的接触中心PbL也同样地确定。
两个后轮12L、12R(图4)被后轮支承部80支承为能够旋转。后轮支承部80具有:连杆机构30、固定在连杆机构30的上部的再生马达25、固定在连杆机构30的上部的第一支承部82、以及固定在连杆机构30的前部的第二支承部83(图1)。在图1中,为了说明,连杆机构30、第一支承部82和第二支承部83中的隐藏于右后轮12R的部分也由实线表示。在图2中,为了说明,隐藏于主体部20的后轮支承部80、后轮12L、12R和连结棒75由实线表示。在图1~图3中,简化地表示连杆机构30。
第一支承部82(图4)在后轮12L、12R的上方向DU侧,包含与右方向DR平行地延伸的板状的部分。第二支承部83(图1、图2)配置在连杆机构30的前方向DF侧的左后轮12L与右后轮12R之间。
右后轮12R(图1)具有车轮12Ra和安装于车轮12Ra的轮胎12Rb。车轮12Ra(图4)与右电动机51R连接。右电动机51R具有定子和转子(省略图示)。转子和定子中的一方固定于车轮12Ra,另一方固定于后轮支承部80。右电动机51R的旋转轴与车轮12Ra的旋转轴相同,与右方向DR平行。左后轮12L的构成与右后轮12R的构成相同。具体而言,左后轮12L具有车轮12La和轮胎12Lb。左电动机51L的转子和定子中的一方固定于车轮12La,另一方固定于后轮支承部80。这些电动机51L、51R是直接地驱动后轮12L、12R的轮毂马达。
在图1、图4中表示车身90在水平的地面GL上不倾斜而直立的状态(后述的倾斜角T为零的状态)。在该状态下,左后轮12L的旋转轴ArL(图4)与右后轮12R的旋转轴ArR位于相同的直线上。如图1、图3所示,右后轮12R的与地面GL的接触中心PbR的前方向DF的位置和左后轮12L的与地面GL的接触中心PbL的前方向DF的位置大致相同。
连杆机构30(图4)是所谓的平行连杆。连杆机构30具有朝向右方向DR依次排列的三个纵连杆部件33L、21、33R、以及朝向下方向DD依次排列的两个横连杆部件31U、31D。在水平的地面GL上车身90不倾斜而直立的情况下,纵连杆部件33L、21、33R与铅垂方向平行,横连杆部件31U、31D与水平方向平行。两个纵连杆部件33L、33R和两个横连杆部件31U、31D形成平行四边形连杆机构。上横连杆部件31U将纵连杆部件33L、33R的上端连结。下横连杆部件31D将纵连杆部件33L、33R的下端连结。中纵连杆部件21将横连杆部件31U、31D的中央部分连结。这些连杆部件33L、33R、31U、31D、21相互能够转动地连结,转动轴与前方向DF平行。在左纵连杆部件33L固定有左电动机51L。在右纵连杆部件33R固定有右电动机51R。在中纵连杆部件21的上部固定有第一支承部82和第二支承部83(图1)。连杆部件33L、21、33R、31U、31D和支承部82、83例如由金属形成。
在本实施例中,连杆机构30具有用于将多个连杆部件连结为能够转动的轴承。例如,轴承38将下横连杆部件31D和中纵连杆部件21连结为能够转动,轴承39将上横连杆部件31U和中纵连杆部件21连结为能够转动。虽然省略说明,但在将多个连杆部件连结为能够转动的其他的部分也设置有轴承。
再生马达25是使连杆机构30进行动作的致动器的例子,在本实施例中,是具有定子和转子的电动机。再生马达25的定子和转子中的一方固定于中纵连杆部件21,另一方固定于上横连杆部件31U。再生马达25的转动轴与轴承39的转动轴相同,位于车辆10的宽度方向的中心。若再生马达25的转子相对于定子转动,则上横连杆部件31U相对于中纵连杆部件21倾斜。由此,车辆10倾斜。以下,将由再生马达25生成的转矩也称为倾斜转矩。倾斜转矩是用于控制车身90的倾斜角的转矩。
图5的(A)、图5的(B)是表示水平的地面GL上的车辆10的状态的概略图。在图中表示车辆10的简化的后视图。图5的(A)表示车辆10直立的状态,图5的(B)表示车辆10倾斜的状态。如图5的(A)所示,在上横连杆部件31U相对于中纵连杆部件21正交的情况下,全部的车轮12F、12L、12R相对于水平的地面GL直立。而且,包含车身90的车辆10的整体相对于地面GL直立。图中的车辆上方向DVU是车辆10的上方向。在车辆10不倾斜的状态下,车辆上方向DVU与上方向DU相同。在本实施例中,相对于车身90预先决定的上方向作为车辆上方向DVU而使用。
如图5的(B)所示,在后视图上,在中纵连杆部件21相对于上横连杆部件31U向顺时针方向转动的情况下,右后轮12R向车辆上方向DVU侧移动,左后轮12L向相反侧移动。其结果为,在全部的车轮12F、12L、12R与地面GL接触的状态下,这些车轮12F、12L、12R相对于地面GL向右方向DR侧倾斜。而且,包含车身90的车辆10的整体相对于地面GL向右方向DR侧倾斜。一般地,在上横连杆部件31U相对于中纵连杆部件21倾斜的情况下,右后轮12R和左后轮12L中的一方向车辆上方向DVU侧移动,另一方向与车辆上方向DVU相反方向侧移动。即,在沿宽度方向相互分离地配置的一对车轮12L、12R之间,使连杆机构30与再生马达25的与车轮12L、12R的旋转轴ArL、ArR垂直的方向的相对位置发生变化。其结果为,包含车轮12F、12L、12R以及车身90的车辆10的整体相对于地面GL倾斜。在像后述那样,车辆10向右方向DR侧转弯的情况下,车辆10向右方向DR侧倾斜。在车辆10向左方向DL侧转弯的情况下,车辆10向左方向DL侧倾斜。
在图5的(B)中,车辆上方向DVU相对于上方向DU向右方向DR侧倾斜。以下,将朝向前方向DF观察车辆10的情况下的、上方向DU与车辆上方向DVU之间的角度称为倾斜角T。这里,“T>零”表示向右方向DR侧的倾斜,“T<零”表示向左方向DL侧的倾斜。在车辆10倾斜的情况下,包含车身90的车辆10的整体大致向相同的方向倾斜。因此,也可以说车身90的倾斜角T是车辆10的倾斜角T。
另外,在图5的(B)中表示连杆机构30的控制角Tc。控制角Tc表示中纵连杆部件21的朝向相对于上横连杆部件31U的朝向的角度。“Tc=零”表示中纵连杆部件21相对于上横连杆部件31U垂直。“Tc>零”表示在图5的(B)的后视图中,中纵连杆部件21相对于上横连杆部件31U顺时针转动。虽然省略图示,但“Tc<零”表示中纵连杆部件21相对于上横连杆部件31U逆时针转动。像图示那样,在车辆10位于水平的地面GL(即,与铅垂上方向DU垂直的地面GL)上的情况下,控制角Tc与倾斜角T大致相同。
如图5的(A)、图5的(B)所示,在地面GL上配置有倾斜轴AxL。连杆机构30和再生马达25能够使车辆10以倾斜轴AxL为中心向右和向左倾斜。在本实施例中,倾斜轴AxL是通过前轮12F与地面GL的接触中心P1且与前方向DF平行的直线。将后轮12L、12R支承为能够旋转的连杆机构30和再生马达25构成倾斜装置89,该倾斜装置89构成为使车身90向车辆10的宽度方向倾斜。
此外,横连杆部件31U经由纵连杆部件33L、33R和马达51L、51R而与车轮12L、12R连接。中纵连杆部件21经由第一支承部82和悬架系统70(后述)而与车身90连接。再生马达25对部件31U和部件21施加使与车轮12L、12R连接的部件31U和与车身90连接的部件21的相对的位置发生变化的力(这里,为使部件21相对于部件31U的朝向发生变化的转矩)。
图6的(A)、图6的(B)与图5的(A)、图5的(B)同样地,表示车辆10的简化的后视图。在图6的(A)、图6的(B)中,地面GLx相对于铅垂上方向DU斜向倾斜(右侧高、左侧低)。图6的(A)表示控制角Tc为零的状态。在该状态下,全部的车轮12F、12L、12R相对于地面GLx直立。而且,车辆上方向DVU相对于地面GLx垂直,另外,相对于铅垂上方向DU向左方向DL侧倾斜。
图6的(B)表示倾斜角T为零的状态。在该状态下,上横连杆部件31U与地面GLx大致平行,相对于中纵连杆部件21向逆时针的方向倾斜。另外,车轮12F、12L、12R相对于地面GL倾斜。
这样,在地面GLx倾斜的情况下,车身90的倾斜角T的大小能够与连杆机构30的控制角Tc的大小不同。
此外,车辆10(图4)具备锁定装置900,该锁定装置900构成为将倾斜装置89锁定。在本实施例中,锁定装置900是与中纵连杆部件21和上横连杆部件31U连接的摩擦制动器。锁定装置900具备:固定于中纵连杆部件21的制动转子910、固定于上横连杆部件31U的制动卡钳920、固定于制动卡钳920的制动块930、以及使制动卡钳920进行动作的锁定马达925。制动卡钳920与换挡开关47机械式连结(例如,制动卡钳920和换挡开关47由线材连接)。在换挡开关47的位置是表示停车的位置的情况下,制动卡钳920将制动块930向制动转子910按压。由此,上横连杆部件31U被固定为相对于中纵连杆部件21不能转动。这样,锁定装置900将倾斜装置89锁定。而且,T控制角Tc、进而倾斜角T被固定。以下,将锁定倾斜装置89的锁定装置900的状态称为锁定状态。用户例如在车辆10的停止时,使换挡开关47的位置移动到停车的位置,由此使锁定装置900进行动作(即,锁定装置900的状态成为锁定状态)。由此,抑制控制角Tc、进而倾斜角T的不期望的变化。在换挡开关47的位置与表示停车的位置不同的情况下,制动卡钳920将制动块930从制动转子910分离。由此,上横连杆部件31U相对于中纵连杆部件21能够转动。这样,锁定装置900将倾斜装置89释放。而且,T控制角Tc、进而倾斜角T能够变化。以下,将释放倾斜装置89的锁定装置900的状态称为释放状态。这样,锁定装置900是能够不消耗电力地固定控制角Tc的机械式的装置。另外,控制装置100通过控制锁定马达925,能够控制锁定装置900的状态。
如图2、图4所示,在本实施例中,主体部20通过悬架系统70和连结棒75而与后轮支承部80连结。悬架系统70(图4)具有能够伸缩的左悬架70L和能够伸缩的右悬架70R。在本实施例中,各悬架70L、70R是内置有螺旋弹簧71L、71R和减震器72L、72R的伸缩型的悬架。悬架70L、70R的上方向DU侧的端部能够转动地连结于主体部20的支承部20d(例如,球接头、铰链等)。悬架70L、70R的下方向DD侧的端部能够转动地连结于后轮支承部80的第一支承部82(例如,球接头,铰链等)。
如图1、图2所示,连结棒75是向前方向DF延伸的棒。连结棒75配置在车辆10的宽度方向的中心。连结棒75的前方向DF侧的端部能够转动地连结于主体部20的后部20c(例如,球接头)。连结棒75的后方向DB侧的端部能够转动地连结于后轮支承部80的第二支承部83(例如,球接头)。
这样,主体部20(进而为车身90)经由悬架系统70和连结棒75而与后轮支承部80连结。车身90能够通过悬架70L、70R的伸缩而在宽度方向上转动。图1的旋转轴AxR表示车身90相对于后轮支承部80向右方向DR和左方向DL转动的情况下的中心轴。在本实施例中,旋转轴AxR是通过前轮12F与地面GL的接触中心P1以及连结棒75的附近的直线。此外,在本实施例中,基于倾斜装置89的倾斜的倾斜轴AxL与旋转轴AxR不同。
在图5的(A)、图5的(B)中,以旋转轴AxR为中心转动的车身90由虚线表示。图中的旋转轴AxR表示包含悬架70L、70R且与前方向DF垂直的平面上的旋转轴AxR的位置。如图5的(B)所示,在车辆10倾斜的状态下也是,车身90还能够以旋转轴AxR为中心向右方向DR和左方向DL转动。
车身90通过基于后轮支承部80的转动和基于悬架系统70和连结棒75的转动,能够相对于铅垂上方向DU(进而地面GL)在车辆10的宽度方向上转动。这样,将综合车辆10的整体而实现的车身90的宽度方向的转动也称为侧倾。侧倾也可以通过车身90、轮胎12Rb,12Lb等车辆10的部件的变形而产生。此外,通常以旋转轴AxR为中心的转动是暂时的转动,该大小与基于倾斜装置89的转动的大小相比较小。
在图1、图5的(A)、图5的(B)中表示重心90c。该重心90c是满载状态下的车身90的重心。满载状态是以使车辆10的总重量成为所允许的车辆总重量的方式车辆10装载有乘员(可能还有货物)的状态。例如,存在不规定货物的最大重量而规定最大额定人数的情况。在该情况下,重心90c是与车辆10对应起来的最大额定人数的乘员搭乘于车辆10的状态的重心。作为乘员的体重,采用预先决定的基准体重(例如,55kg)。另外,除了规定最大额定人数之外,还存在规定货物的最大重量的情况。在该情况下,重心90c是装载了最大额定人数的乘员和最大重量的货物的状态下的、车身90的重心。
像图示那样,在本实施例中,重心90c配置在旋转轴AxR的下方向DD侧。因此,在车身90以旋转轴AxR为中心进行振动的情况下,能够抑制振动的振幅变得过大。在本实施例中,为了将重心90c配置在旋转轴AxR的下方向DD侧,车身90(图1)的要素中的比较重的要素即电池120配置在较低的位置。具体而言,电池120固定在车身90的主体部20中的最低的部分即底部20b。因此,能够容易地使重心90c比旋转轴AxR低。
图7是转弯时的力的平衡的说明图。在图中,表示转弯方向为右方向的情况下的后轮12L、12R的后视图。像后述那样,在转弯方向为右方向的情况下,控制装置100(图1)有时控制再生马达25和转向操作马达65,以使后轮12L、12R(进而为车辆10)相对于地面GL向右方向DR倾斜。
图中的第一力F1是作用于车身90的离心力。第二力F2是作用于车身90的重力。这里,将车身90的质量设为m(kg),将重力加速度设为g(大致为9.8m/s2),将车辆10相对于铅垂方向的倾斜角设为T(度),将转弯时的车辆10的速度设为V(m/s),将转弯半径设为R(m)。第一力F1和第二力F2由以下的式子1、式子2表示。
F1=(m*V2)/R (式子1)
F2=m*g (式子2)
这里,*为乘号(以下,相同)。
另外,图中的力F1b是第一力F1的与车辆上方向DVU垂直的方向的成分。力F2b是第二力F2的与车辆上方向DVU垂直的方向的成分。力F1b和力F2b由以下的式子3、式子4表示。
F1b=F1*cos(T) (式子3)
F2b=F2*sin(T) (式子4)
这里,“cos()”为余弦函数,“sin()”为正弦函数(以下,相同)。
力F1b是使车辆上方向DVU向左方向DL侧转动的成分,力F2b是使车辆上方向DVU向右方向DR侧转动的成分。在车辆10保持倾斜角T(而且,速度V和转弯半径R)并且继续稳定地转弯的情况下,F1b与F2b的关系由以下的式子5表示
F1b=F2b (式子5)
若将上述的式子1~式子4代入式子5,则转弯半径R由以下的式子6表示。
R=V2/(g*tan(T)) (式子6)
这里,“tan()”为正切函数(以下,相同)。
式子6不取决于车身90的质量m而成立。这里,通过将式子6的“T”不区分左方向和右方向地置换为表示倾斜角的大小的参数Ta(这里,为倾斜角T的绝对值)而得的以下的式子6a与车身90的倾斜方向无关地成立。
R=V2/(g*tan(Ta)) (式子6a)
图8是表示车轮角AF与转弯半径R的简化的关系的说明图。在图中,表示朝向下方向DD观察到的车轮12F、12L、12R。在图中,前轮12F向右方向DR转动,车辆10向右方向DR转弯。图中的前中心Cf是前轮12F的中心。前中心Cf位于前轮12F的旋转轴Ax2上。在朝向下方向DD观察车辆10的情况下,前中心Cf位于与接触中心P1(图1)大致相同的位置。后中心Cb是两个后轮12L、12R之间的中心。在车身90不倾斜的情况下,后中心Cb位于后轮12L、12R的旋转轴ArL、ArR上的后轮12L、12R之间的中央。在朝向下方向DD观察车辆10的情况下,后中心Cb的位置与2个后轮12L、12R的接触中心PbL、PbR之间的中央的位置相同。中心Cr是转弯的中心(称为转弯中心Cr)。轮距Lh是前中心Cf与后中心Cb之间的前方向DF的距离。如图1所示,轮距Lh是前轮12F的旋转轴Ax2与后轮12L、12R的旋转轴ArL、ArR之间的前方向DF的距离。
如图8所示,前中心Cf、后中心Cb和转弯中心Cr形成直角三角形。点Cb的内角是90度。点Cr的内角与车轮角AF相同。因此,车轮角AF与转弯半径R的关系由以下的式子7表示。
AF=arctan(Lh/R) (式子7)
这里“arctan()”是正切函数的逆函数(以下,相同)。
此外,在现实的车辆10的行为与图8的简化的行为之间存在各种差异。例如,现实的车轮12F、12L、12R能够相对于地面GL滑动。另外,现实的前轮12F和后轮12L、12R倾斜。因此,现实的转弯半径会与式子7的转弯半径R不同。但是,式子7能够作为表示车轮角AF与转弯半径R的关系的良好的近似式而利用。
在前进中如图5的(B)那样车辆10向右方向DR侧倾斜的情况下,车身90的重心90c向右方向DR侧移动,因此车辆10的行进方向向右方向DR侧变化。另外,前轮支承装置41(图1)(进而转动轴Ax1(图5的(B)))也向右方向DR侧移动。另一方面,前轮12F与地面GL的接触中心P1由于摩擦而无法立刻向右方向DR侧移动。而且,在本实施例中,如图1中说明的那样,前轮12F具有正的轨迹Lt。即,接触中心P1位于比转动轴Ax1与地面GL的交点P2靠后方向DB侧的位置。这些结果为,在前进中车辆10向右方向DR侧倾斜的情况下,前轮12F的朝向(即,行进方向D12(图2))自然能够向车辆10的新的行进方向、即倾斜方向(在图5的(B)的例子中,为右方向DR)转动。图5的(B)中的转动方向RF表示车身90向右方向DR侧倾斜的情况下的以转动轴Ax1为中心的前轮12F的转动方向。在转向操作马达65的转矩较小的情况下,前轮12F的朝向在开始倾斜角T的变更之后,自然地向倾斜方向转动。于是,车辆10朝向倾斜方向转弯。
另外,在转弯半径与由上述的式子6(进而式子6a)表示的转弯半径R相同的情况下,力F1b、F2b(图7、式子5)相互平衡,因此车辆10的行为的稳定性提高。以倾斜角T转弯的车辆10以由式子6表示的转弯半径R转弯。另外,车辆10具有正的轨迹Lt,因此前轮12F的行进方向D12自然与车辆10的行进方向相同。因此,在车辆10以倾斜角T转弯的情况下,前轮12F的朝向(即,车轮角AF)能够稳定在根据由式子6表示的转弯半径R和式子7确定的车轮角AF的朝向。这样,车轮角AF追随于车身90的倾斜而变化。
另外,在本实施例中,在车身90倾斜的情况下,不取决于轨迹Lt地,对前轮12F作用有使车轮角AF向倾斜方向转动的力。图9是作用于旋转的前轮12F的力的说明图。在图中表示前轮12F的立体图。在图9的例子中,前轮12F的方向D12与前方向DF相同。旋转轴Ax2是前轮12F的旋转轴。在车辆10前进的情况下,前轮12F以该旋转轴Ax2为中心旋转。在图中表示前轮支承装置41(图1)的转动轴Ax1和前轴Ax3。转动轴Ax1从上方向DU侧朝向下方向DD侧延伸。前轴Ax3是通过前轮12F的重心12Fc的、与前轮12F的方向D12平行的轴。此外,前轮12F的旋转轴Ax2也通过前轮12F的重心12Fc。
在本实施例中,前轮支承装置41固定于车身90。因此,在车身90倾斜的情况下,前轮支承装置41与车身90一同倾斜,因此前轮12F的旋转轴Ax2也同样地向相同的方向倾斜。在行驶中的车辆10的车身90向右方向DR侧倾斜的情况下,对以旋转轴Ax2为中心旋转的前轮12F作用有向右方向DR侧倾斜的转矩Tqx。该转矩Tqx包含以前轴Ax3为中心使前轮12F向右方向DR侧倾斜的力的成分。这样,对旋转的物体施加外部转矩的情况下的物体的运动公知为进动。例如,旋转的物体以与旋转轴和外部转矩的轴垂直的轴为中心转动。在图9的例子中,通过转矩Tqx的施加,而使旋转的前轮12F以前轮支承装置41的转动轴Ax1为中心向右方向DR侧转动。这样,因旋转的前轮12F的角运动量而引起前轮12F的方向D12(即,车轮角AF)追随于车身90的倾斜而变化。
以上,对车辆10向右方向DR侧倾斜的情况进行了说明。在车辆10向左方向DL侧倾斜的情况下,也同样地,前轮12F的方向D12(即,车轮角AF)追随于车身90的倾斜而向左方向DL侧转动。
在转向操作马达65的转矩较小的情况下,前轮支承装置41如以下那样支承前轮12F。即,不论输入到手柄41a的信息如何,前轮12F都追随于车身90的倾斜的变化,能够相对于车身90向左右转动。例如,即使是在手柄41a被维持为朝向表示前进的规定方向的状态的情况下,也在车身90的倾斜角T向右方向变化时,前轮12F追随于倾斜角T的变化而向右方向转动(即,车轮角AF能够向右方向变化)。前轮支承装置41如这样支承前轮12F的情况如下所述。即,前轮支承装置41以追随于车身90的倾斜的变化而能够相对于车身90左右转动的方式支承前轮12F,使得相对于输入到手柄41a的一个操作量的前轮12F的车轮角AF不被限制在一个车轮角AF。
此外,如图1所示,前轮支承装置41具有将手柄41a的支承棒41ax和前叉17连结的连接部50。连接部50包含:固定在支承棒41ax的第一部分51、固定在前叉17的第二部分52、以及将第一部分51和第二部分52连接的第三部分53。连接部50经由支承棒41ax与手柄41a间接地连接,与前叉17直接地连接。在本实施例中,第三部分53是粘性阻尼器。在相对于手柄41a的朝向的、前叉17(进而前轮12F)的相对的朝向急剧变化的情况下,连接部50对手柄41a和前叉17施加抑制该变化的力。在转向操作马达65的转矩较小的情况下,由于路面的凹凸等外部的重要因素,前轮12F的方向D12会意外地急剧变化。用户通过握持手柄41a,能够抑制前轮12F的方向D12的意外的急剧的变化。由此,能够提高行驶稳定性。
此外,连接部50允许相对于手柄41a的朝向的前叉17(进而前轮12F)的相对朝向的缓慢的变化。这样,连接部50将手柄41a和前叉17平缓地连接。这样的连接部50在转向操作马达65的转矩较小的情况下,不论输入到手柄41a的手柄角如何,都允许前轮12F追随于车身90的倾斜的变化而相对于车身90向左右转动。因此,车轮角AF能够变化为适合于倾斜角T的角度,因此行驶稳定性提高。
A2.车辆10的控制:
图10是表示与车辆10的控制相关的构成的框图。作为与控制相关的构成,车辆10具有车速传感器122、手柄角传感器123、车轮角传感器124、铅垂方向传感器126、加速踏板传感器145、制动踏板传感器146、换挡开关47、锁定装置900、控制装置100、右电动机51R、左电动机51L、再生马达25和转向操作马达65。
车速传感器122是检测车辆10的车速的传感器。在本实施例中,车速传感器122安装于前叉17(图1)的下端,检测前轮12F的旋转速度、即车速。
手柄角传感器123是检测手柄41a的朝向(即,手柄角)的传感器。在本实施例中,手柄角传感器123安装于在手柄41a(图1)固定的支承棒41ax。
车轮角传感器124是检测前轮12F的车轮角AF的传感器。在本实施例中,车轮角传感器124安装在转向操作马达65(图1)。
铅垂方向传感器126是确定铅垂下方向DD的传感器。在本实施例中,铅垂方向传感器126包含加速度传感器126a、陀螺传感器126g和控制部126c。
加速度传感器是检测任意的方向的加速度的传感器,例如是3轴的加速度传感器。以下,将由加速度传感器126a检测的加速度的方向称为检测方向。在车辆10停止的状态下,检测方向与铅垂下方向DD相同。即,检测方向的相反的方向为铅垂上方向DU。
陀螺传感器126g是对以任意的方向的旋转轴为中心的角加速度进行检测的传感器,例如是3轴的角加速度传感器。
控制部126c是使用来自加速度传感器126a的信号和来自陀螺传感器126g的信号来确定铅垂下方向DD的装置。控制部126c例如是包含计算机的数据处理装置。
加速度传感器126a和陀螺传感器126g可以固定于车辆10的各种部件。例如,加速度传感器126a和陀螺传感器126g固定于相同的部件。在图1的实施例中,加速度传感器126a和陀螺传感器126g、进而铅垂方向传感器126固定于主体部20的后部20。
在车辆10的行驶时,检测方向根据车辆10的动作,能够从铅垂下方向DD偏移。例如,在车辆10在前进中加速的情况下,检测方向向相对于铅垂下方向DD向后方向DB侧倾斜的方向偏移。在车辆10在前进中减速的情况下,检测方向向相对于铅垂下方向DD向前方向DF侧倾斜的方向偏移。在车辆10在前进中向左方向转弯的情况下,检测方向向相对于铅垂下方向DD向右方向DR侧倾斜的方向偏移。在车辆10在前进中向右方向转弯的情况下,检测方向向相对于铅垂下方向DD向左方向DL侧倾斜的方向偏移。
铅垂方向传感器126的控制部126c通过使用由车速传感器122确定的车速V,来计算车辆10的加速度。然后,控制部126c通过使用加速度,确定由车辆10的加速度引起的、检测方向相对于铅垂下方向DD的偏移(例如,确定检测方向的前方向DF或者后方向DB的偏移)。另外,控制部126c通过使用由陀螺传感器126g确定的角加速度,确定由车辆10的角加速度引起的、检测方向相对于铅垂下方向DD的偏移(例如,确定检测方向的右方向DR或者左方向DL的偏移)。控制部126c通过使用所确定的偏移来校正检测方向,从而确定铅垂下方向DD。这样,铅垂方向传感器126能够在车辆10的各种行驶状态下,确定适当的铅垂下方向DD。
控制部126c输出表示所确定的铅垂下方向DD的铅垂下方向信息。铅垂下方向信息表示铅垂方向传感器126的预先决定的相对于基准方向的铅垂下方向DD。在本实施例中,铅垂方向传感器126固定于车身90(具体而言,为主体部20)。因此,预先决定车身90的车辆上方向DVU与铅垂方向传感器126的基准方向之间的对应关系(称为传感器方向关系)。通过使用该传感器方向关系,能够将由铅垂下方向信息表示的铅垂下方向DD变换为相对于车身90的车辆上方向DVU的铅垂下方向DD。
加速踏板传感器145安装于加速踏板45(图1),检测加速操作量。制动踏板传感器146安装于制动踏板46(图1),检测制动操作量。
各传感器122、123、124、145、146例如使用解析器或者编码器而构成。
控制装置100具有主控制部110、驱动装置控制部300、再生马达控制部400、转向操作马达控制部500和锁定马达控制部600。控制装置100使用来自电池120(图1)的电力而进行动作。在本实施例中,控制部110、300、400、500分别具有计算机。具体而言,控制部110、300、400、500具有处理器110p、300p、400p、500p(例如,CPU)、易失性存储装置110v、300v、400v、500v(例如,DRAM)和非易失性存储装置110n、300n、400n、500n(例如,闪存)。在非易失性存储装置110n、300n、400n、500n中,预先储存有用于对应的控制部110、300、400、500的动作的程序110g、300g、400g、500g。另外,在主控制部110的非易失性存储装置110n中,预先储存有映射数据MT、MAF。在转向操作马达控制部500的非易失性存储装置500n中,预先储存有映射数据Mp1、Mp21、Mp22、Mp31、Mp32。处理器110p、300p、400p、500p分别通过执行对应的程序110g、300g、400g、500g,而执行各种处理。
主控制部110的处理器110p接收来自传感器122、123、124、126、145、146和换挡开关47的信号,根据接收到的信号来控制车辆10。主控制部110的处理器110p通过对驱动装置控制部300、再生马达控制部400和转向操作马达控制部500输出指示,来控制车辆10(详细情况后述说明)。
驱动装置控制部300的处理器300p根据来自主控制部110的指示,来控制电动机51L、51R。再生马达控制部400的处理器400p根据来自主控制部110的指示,控制再生马达25。转向操作马达控制部500的处理器500p根据来自主控制部110的指示,控制转向操作马达65。这些控制部300、400、500分别具有对控制对象的马达51L、51R、25、65供给来自电池120的电力的电力控制部300c、400c、500c。电力控制部300c、400c、500c使用电气电路(例如,逆变器电路)而构成。
以下,将控制部110、300、400、500的处理器110p、300p、400p、500p执行处理的情况简单地表达为控制部110、300、400、500执行处理。
锁定马达控制部600包含对锁定装置900的锁定马达925供给来自电池120的电力的电气电路(例如,逆变器电路)。
图11是表示由控制装置100(图10)执行的控制处理的例子的流程图。图11的流程图表示后轮支承部80和前轮支承装置41的控制的顺序。在图11中,对各处理附加组合了文字“S”和紧接着文字“S”的数字的附图标记。
在S100中,主控制部110取得来自传感器122、123、124、126、145、146和换挡开关47的信号。而且,主控制部110确定速度V、手柄角、车轮角AF、铅垂下方向DD、加速操作量、制动操作量和行驶模式。
在S110中,主控制部110判断是否满足“行驶模式为“驱动”和“空挡”中的任意一方”这样的条件。S110的条件表示车辆10前进。在S110的判断结果为“是”的情况下,主控制部110移至S130。
在S130中,控制装置100控制再生马达25和转向操作马达65,使得车辆10向与手柄角对应起来的方向前进。S130的概要如下所述。主控制部110使用手柄角和车速V来决定第一目标倾斜角T1。第一目标倾斜角T1表示倾斜角T的目标值。像后述那样,手柄角的绝对值越大则第一目标倾斜角T1的绝对值越大。这里,将使车身90向宽度方向转动以使倾斜角T接近第一目标倾斜角T1的情况下的转动方向称为目标方向。目标方向是右方向与左方向中的任意一方。再生马达控制部400使再生马达25输出目标方向的倾斜转矩,以使倾斜角T接近第一目标倾斜角T1。另外,转向操作马达控制部500能够使转向操作马达65输出使前轮12F向与目标方向相反的方向转动的转矩。由此,车辆10朝向与手柄角对应的方向适当地行进。关于S130的处理的详细情况,后述说明。
在行驶模式与“驱动”和“空挡”中的任意一方都不同的情况下(这里,在行驶模式为“倒车”和“停车”中的任意一方的情况下),S110的判断结果为“否”。在该情况下,主控制部110移至S170。
在S170中,主控制部110与S130同样地,决定第一目标倾斜角T1。主控制部110对再生马达控制部400供给指示,该指示用于使再生马达控制部400控制再生马达25,使得倾斜角T成为第一目标倾斜角T1。再生马达控制部400根据指示,对再生马达25进行驱动,使得倾斜角T成为第一目标倾斜角T1。再生马达控制部400进行使用倾斜角T与第一目标倾斜角T1之差的再生马达25的反馈控制(例如,所谓的PID(Proportional Integral Derivative:比例积分微分)控制)。
另外,主控制部110使用手柄角和车速V来决定第一目标车轮角AFt1。表示第一目标车轮角AFt1、手柄角与车速V的对应关系的信息由储存于主控制部110(图10)的非易失性存储装置110n的映射数据MAF预先决定。主控制部110参照该映射数据MAF,而确定与手柄角和车速V的组合对应的第一目标车轮角AFt1。
在本实施例中,手柄角、车速V与第一目标车轮角AFt1的对应关系以及第一目标倾斜角T1、车速V与使用上述的式子6、式子7而确定的车轮角AF的对应关系相同。因此,相同的第一目标车轮角AFt1能够使用第一目标倾斜角T1和车速V来确定。例如,映射数据MAF可以规定第一目标倾斜角T1和车速V的组合与第一目标车轮角AFt1的对应关系。而且,主控制部110可以使用第一目标倾斜角T1和车速V来确定第一目标车轮角AFt1。
主控制部110对转向操作马达控制部500供给指示,该指示用于控制转向操作马达65,使得车轮角AF成为第一目标车轮角AFt1。转向操作马达控制部500根据指示,而对转向操作马达65进行驱动,使得车轮角AF成为第一目标车轮角AFt1。转向操作马达控制部500进行使用车轮角AF与第一目标车轮角AFt1之差的转向操作马达65的反馈控制(例如,所谓的PID(Proportional Integral Derivative)控制)。
根据以上,车辆10朝向与手柄角对应的方向适当地行进。
对应于执行了S130或者S170的处理,图11的处理结束。控制装置100反复执行图11的处理。在满足用于执行S130的条件的情况下(S110:“是”),控制装置100继续进行S130的处理。在满足用于执行S170的条件的情况下(S110:“否”),控制装置100继续进行S170的处理。这些结果为,车辆10朝向适合于手柄角的行进方向行驶。
虽然省略图示,但主控制部110(图10)和驱动装置控制部300作为根据加速操作量和制动操作量来控制电动机51L、51R的驱动控制部发挥功能。在本实施例中,在加速操作量增大的情况下,主控制部110对驱动装置控制部300供给指示,该指示用于增大电动机51L、51R的输出功率。驱动装置控制部300根据指示来控制电动机51L、51R,使得输出功率增大。在加速操作量减少的情况下,主控制部110对驱动装置控制部300供给指示,该指示用于减少电动机51L、51R的输出功率。驱动装置控制部300根据指示来控制电动机51L、51R,使得输出功率减少。
在制动操作量比零大的情况下,主控制部110对驱动装置控制部300供给指示,该指示用于减少电动机51L、51R的输出功率。驱动装置控制部300根据指示来控制电动机51L、51R,使得输出功率减少。此外,车辆10优选具有制动装置,该制动装置通过摩擦来减少全部的车轮12F、12L、12R中的至少一个车轮的旋转速度。而且,在用户踩下制动踏板46的情况下,优选制动装置减少至少一个车轮的旋转速度。
A3.控制处理:
对S130(图11)的控制处理进行说明。图12是控制装置100中的、与再生马达25和转向操作马达65的控制相关联的部分的框图。主控制部110包含倾斜角确定部112、目标倾斜角决定部114、相加点116、第一决定部212、第一微分计算部214、第二决定部216和第二微分计算部218。转向操作马达控制部500包含第一P增益控制部512、第一P控制部514、第一D控制部516、第一相加点518、第二P增益控制部522、第二P控制部524、第二D控制部526、第二相加点528、第三P增益控制部532、第三P控制部534、第三D控制部536、第三相加点538、第四相加点590和电力控制部500c。再生马达控制部400包含P控制部414、D控制部416、相加点490和电力控制部400c。
主控制部110的处理部112、114、116、212、214、216、218通过主控制部110(图10)的处理器110p而实现。再生马达控制部400的处理部414、416、490通过再生马达控制部400的处理器400p而实现。转向操作马达控制部500的处理部512、514、516、518、522、524、526、528、532、534、536、538、590通过转向操作马达控制部500的处理器500p而实现。以下,将处理器110p、400p、500p作为处理部112、114、116、212、214、216、218、414、416、490、512、514、516、518、522、524、526、528、532、534、536、538、590而执行处理的情况也表达为处理部112、114、116、212、214、216、218、414、416、490、512、514、516、518、522、524、526、528、532、534、536、538、590执行处理。
图13是表示第一控制(图11:S130)的处理的例子的流程图。在S200中,主控制部110从传感器122、123、126分别取得表示车速V、手柄角Ai、铅垂下方向DD的信息。
在S210中,倾斜角确定部112(图12)使用铅垂下方向DD来计算倾斜角T。如上所述,预先决定车身90的车辆上方向DVU与铅垂方向传感器126的基准方向之间的传感器方向关系。倾斜角确定部112通过使用该传感器方向关系,而计算铅垂下方向DD的相反的方向即上方向DU与车辆上方向DVU之间的角度即倾斜角T。如图5的(B)所示,所计算的倾斜角T是在朝向前方向DF观察车辆10的情况下的铅垂上方向DU与车辆上方向DVU所成的角度。此外,控制装置100中的作为倾斜角确定部112进行动作的部分和铅垂方向传感器126的整体是构成为测定倾斜角T的倾斜角传感器的例子。以下,将倾斜角确定部112和铅垂方向传感器126的整体也称为倾斜角传感器127。
在S220中,目标倾斜角决定部114(图12)使用手柄角Ai和车速V来决定第一目标倾斜角T1。第一目标倾斜角T1表示倾斜角T的目标值。手柄角Ai、车速V与第一目标倾斜角T1的对应关系由储存于主控制部110(图10)的非易失性存储装置110n的角度映射数据MT预先决定。目标倾斜角决定部114通过参照该角度映射数据MT,而确定与手柄角Ai和车速V的组合对应的第一目标倾斜角T1。在本实施例中,在车速V恒定的情况下,手柄角Ai的绝对值越大,则第一目标倾斜角T1的绝对值越大。由此,手柄角Ai的绝对值越大则转弯半径R越小,因此车辆10能够以适合于手柄角Ai的转弯半径R转弯。另外,在手柄角Ai恒定的情况下,车速V越快,则第一目标倾斜角T1的绝对值越小。由此,在车速V较快的情况下,抑制由手柄角Ai的变化引起的倾斜角T的较大的变化,因此能够提高车辆10的行驶稳定性。此外,作为第一目标倾斜角T1与车速V的关系,可以采用其他的各种关系。例如也可以是,车速V越快,则第一目标倾斜角T1的绝对值越大。另外,第一目标倾斜角T1的确定所使用的信息也可以是包含手柄角Ai的任意的信息,来取代手柄角Ai和车速V的组合。
在S230中,相加点116(图12)通过从第一目标倾斜角T1减去倾斜角T而计算差dT(也称为倾斜角差dT)。
在S232中,第一决定部212(图12)决定第一标志FL1,该第一标志FL1表示倾斜角差dT的绝对值是否增大。作为判断倾斜角差dT的绝对值是否增大的方法,能够采用各种方法。在本实施例中,反复执行图13的处理。第一决定部212通过比较当前的倾斜角差dT(即,最新的倾斜角差dT)和从现在起追溯规定时间的过去的时刻的倾斜角差dT,而判断倾斜角差dT的绝对值是否增大。另外,在倾斜角差dT的绝对值增大的情况下,第一标志FL1被设定为零。在倾斜角差dT的绝对值维持或者减少的情况下,第一标志FL1被设定为1。
在S234中,第一微分计算部214(图12)计算倾斜角T的微分值即角速度Vt。作为微分值的计算方法,可以是公知的方法。例如,从当前的倾斜角T(即,最新的倾斜角T)减去从现在起追溯规定时间的过去的时刻的倾斜角T而得的值可以作为倾斜角T的微分值、即角速度Vt而使用。后述的其他参数的微分值的计算方法也同样地,可以是各种方法。
在S236中,第二决定部216(图12)决定第二标志FL2,该第二标志FL2表示角速度Vt的绝对值是否增大。作为判断角速度Vt的绝对值是否增大的方法,能够采用各种方法。在本实施例中,第二决定部216通过比较当前的角速度Vt(即,最新的角速度Vt)与从现在起追溯规定时间的过去的时刻的角速度Vt,而判断角速度Vt的绝对值是否增大。另外,在角速度Vt的绝对值增大的情况下,第二标志FL2被设定为零。在角速度Vt的绝对值维持或者减少的情况下,第二标志FL2被设定为1。
在S238中,第二微分计算部218(图12)计算角速度Vt的微分值即角加速度At。作为微分值的计算方法,可以是公知的方法。例如,从当前的角速度Vt(即,最新的角速度Vt)减去从现在起追溯规定时间的过去的时刻的角速度Vt而得的值可以作为角速度Vt的微分值、即角加速度At而使用。
S240~S280由转向操作马达控制部500执行。S300~S340由再生马达控制部400执行。图14的(A)~图14的(D)是由转向操作马达控制部500控制的转向操作马达65的转动转矩和由再生马达控制部400控制的再生马达25的倾斜转矩的说明图。图14的(A)、图14的(C)表示车辆10的后视图,图14的(B)、图14的(D)表示车辆10的俯视图。
图14的(A)、图14的(B)表示在直立的车辆10前进的状态下手柄41a向右转动的情况。在该状态下,车辆上方向DVU与上方向DU大致相同,倾斜角T大致为零。另外,手柄41a向右转动,因此第一目标倾斜角T1表示车身90向右方向DR侧倾斜的状态。图中的目标方向DTg表示右方向和左方向中的、使车身90向宽度方向转动(即,使车身90侧倾)使得倾斜角T接近第一目标倾斜角T1的情况下的转动方向。在图14的(A)、图14的(B)的例子中,目标方向DTg是右方向。图14的(A)中的方向DT1是由第一目标倾斜角T1表示的方向,是车辆上方向DVU的目标的方向。方向DT1表示倾斜角T为第一目标倾斜角T1的状态下的车辆上方向DVU。像图示那样,方向DT1从上方向DU向右方向DR侧倾斜。
在该状态下,再生马达控制部400使再生马达25(图14的(A))输出使中纵连杆部件21相对于上横连杆部件31U向顺时针方向转动的倾斜转矩TqL(详细情况,后述说明)。该倾斜转矩TqL使车身90向右方向DR侧倾斜。该倾斜转矩TqL的方向(这里,为右方向DR)与目标方向DTg相同。
转向操作马达控制部500使转向操作马达65输出使前叉17(进而前轮12F)向左方向DL转动的转动转矩TqT(图14的(B))。转动转矩TqT的方向(这里,为左方向DL)是与目标方向DTg相反的方向(也称为逆转矩TqT)。这样,在倾斜角T与第一目标倾斜角T1不同的情况下,转向操作马达控制部500使转向操作马达65输出与目标方向DTg(即,用于使倾斜角T接近第一目标倾斜角T1的车身90的侧倾方向)相反的方向的转矩。这样的车轮的控制也称为计数方向盘。在本实施例中,为了使倾斜角T接近第一目标倾斜角T1,而利用计数方向盘。
如图14的(B)所示,通过逆转矩TqT,而使前轮12F向左方向DL侧转动。由此,前轮12F的行进方向D12朝向左方向DL侧,因此车辆10朝向左方向DL侧转弯。其结果为,对车身90作用离心力F3。该离心力F3朝向右方向DR、即目标方向DTg。因此,车身90能够利用离心力F3而向目标方向DTg转动。
另外,前轮12F的行进方向D12朝向左方向DL侧,因此像图14的(A)、图14的(B)的箭头AL所示的那样,车辆10中的包含前轮12F的下方向DD侧的部分(特别是,比重心90c靠下方向DD侧的部分)向左方向DL侧移动。另外,重心90c的移动与车辆10的下方向DD侧的部分的移动相比,并不容易。因此,像图14的(A)、图14的(B)的箭头AH所示的那样,车辆10中的比重心90c靠上方向DU侧的部分容易向右方向DR侧移动。这样,车身90能够利用以重心90c为中心的转动,而向目标方向DTg转动。
另外,车身90能够利用前轮12F的进动,向目标方向DTg转动。图15是与图9相同的前轮12F的立体图。在图中,还表示手柄41a。在手柄41a向右转动的情况下,对前轮12F施加朝向左的转动转矩TqT。由这样的逆转矩TqT引起,对旋转的前轮12F作用有以前轴Ax3为中心转动的转矩Tqz,使得其向右方向DR侧倾斜。受到这样的转矩Tqz的前轮12F使车身90向右方向、即目标方向DTg倾斜。
像以上那样,逆转矩TqT利用离心力F3(图14的(B))、以重心90c为中心的车身90的运动(图14的(A))和前轮12F的进动(图15),能够使车身90向目标方向DTg转动。由此,倾斜角T能够容易地接近第一目标倾斜角T1。另外,在车身90向离心力F3的方向转动的情况下,抑制由车辆10的搭乘者感知的宽度方向的加速度。由此,车辆10的乘坐舒适性提高。在手柄41a向左转动的情况下也同样。此外,车速V越快,则离心力F3越大。车速V越快,则以重心90c为中心的车身90的转动越大。车速V越快,则前轮12F的角运动量越大。因此,车速V越大,则逆转矩TqT所引起的使车身90向目标方向DTg转动的力越大。
图14的(C)、图14的(D)表示在图14的(A)、图14的(B)之后,倾斜角T成为第一目标倾斜角T1的状态(倾斜角差dT大致为零)。在该情况下,再生马达25的倾斜转矩TqL大致为零,另外,转向操作马达65的转动转矩TqT也大致为零。在转动转矩TqT较小的情况下,前轮12F能够相对于手柄41a的方向独立地向左右转动。如上所述,在车辆10以倾斜角T行驶的情况下,前轮12F的朝向能够稳定在根据由式子6表示的转弯半径R和式子7确定的车轮角AF的朝向。在图14的(D)的例子中,前轮12F的行进方向D12朝向与手柄41a的方向相同的右方向DR侧。
在本实施例中,在倾斜角差dT的大小较大的情况下,通过较大的逆转矩TqT而促进车身90的倾斜角T的变化。在倾斜角差dT的大小较小的情况下,通过较小的转动转矩而允许前轮12F的自然的转动。以下,对图13的S240~S280和S300~S340进行说明。
在S240、S250、S260中,转向操作马达控制部500决定在转动转矩的控制中利用的控制值Vc1、Vc2、Vc3。图16、图17、图18分别是表示S240、S250、S260的处理的例子的流程图。以下,按顺序说明S240、S250、S260。
在S240(图13)中,转向操作马达控制部500根据图16的顺序,来决定第一控制值Vc1。第一控制值Vc1是通过使用倾斜角差dT的反馈控制而决定的控制值,表示上述的逆转矩。
在S730(图16)中,第一P增益控制部512(图12)使用车速V来决定第一P增益Kp1。车速V与第一P增益Kp1的对应关系由储存于转向操作马达控制部500(图10)的非易失性存储装置500n的映射数据Mp1预先决定。第一P增益控制部512通过参照该映射数据Mp1而确定与车速V对应的第一P增益Kp1。
图19的(A)是表示车速V与第一P增益Kp1的对应关系的例子的图表。横轴表示车速V的绝对值(即,车速V的大小),纵轴表示第一P增益Kp1。像图示那样,车速V的绝对值越小,则第一P增益Kp1越大。第一P增益Kp1相对于车速V的变化平滑地变化。在图中,表示比零大的预先决定的阈值Tha(例如,Tha=15km/h)。在车速V的绝对值比阈值Tha小的情况下,与车速V的绝对值比阈值Tha大的情况相比,第一P增益Kp1较大。关于车速V与第一P增益Kp1的关系像图19的(A)那样构成的理由,后述说明。
在S750(图16)中,第一P控制部514(图12)使用倾斜角差dT和在S730中决定的第一P增益Kp1来决定第一比例项Vp1。第一比例项Vp1的决定方法可以是用于决定PID控制的比例项的公知的方法。例如,使第一P增益Kp1与倾斜角差dT相乘而得的值作为第一比例项Vp1而输出。
在S760中,第一D控制部516使用倾斜角差dT和第一D增益Kd1来决定第一微分项Vd1。在本实施例中,预先决定第一D增益Kd1。第一微分项Vd1的决定方法可以是用于决定PID控制的微分项的公知的方法。例如,将第一D增益Kd1与倾斜角差dT的微分值相乘而得的值作为第一微分项Vd1而输出。倾斜角差dT的微分值的计算方法可以是各种方法。例如,可以将从当前的倾斜角差dT减去从现在起追溯确定的时间差的过去的时刻的倾斜角差dT而得的值作为微分值而采用。用于确定倾斜角差dT的微分值的时间差可以预先决定,也可以取而代之,基于其他参数(例如,车速V)来决定。此外,第一D增益Kd1也可以是根据其他参数(例如,车速V)而变化的可变值。
此外,并列执行用于决定第一比例项Vp1的S730、S750和用于决定第一微分项Vd1的S760。
在S770中,第一相加点518(图12)从处理部514、516分别取得表示项Vp1、Vd1的信息。而且,第一相加点518决定这些项Vp1、Vd1的合计即第一控制值Vc1。而且,图16的处理、即图13的S240结束。
在S250(图13)中,转向操作马达控制部500根据图17的顺序,而决定第二控制值Vc2。第二控制值Vc2是通过使用角速度Vt的反馈控制而决定的控制值,表示减小角速度Vt的转动转矩。
在S820(图17)中,第二P增益控制部522(图12)参照第一标志FL1(图13:S232),判断倾斜角差dT的绝对值是否增大。在倾斜角差dT的绝对值增大的情况下(FL1=0,S820:“是”),在S830中,第二P增益控制部522使用车速V,根据第一对应关系R21来决定第二P增益Kp2。第一对应关系R21是车速V与第二P增益Kp2的对应关系。第一对应关系R21由储存于转向操作马达控制部500(图10)的非易失性存储装置500n的映射数据Mp21预先决定。第二P增益控制部522通过参照该映射数据Mp21,而确定与车速V对应的第二P增益Kp2。
图19的(B)是表示车速V与第二P增益Kp2的对应关系的例子的图表。横轴表示车速V的绝对值(即,车速V的大小),纵轴表示第二P增益Kp2。像图中的第一对应关系R21所示的那样,车速V的绝对值越小,则第二P增益Kp2越大。第二P增益Kp2相对于车速V的变化而平滑地变化。在图中,表示比零大的预先决定的阈值Thb(例如,Thb=15km/h)。在车速V的绝对值比阈值Thb小的情况下,与车速V的绝对值比阈值Thb大的情况相比,第二P增益Kp2较大。关于车速V与第二P增益Kp2的关系如图19的(B)那样构成的理由,后述说明。
在倾斜角差dT的绝对值未增大的情况下(FL1=1、S820:“否”),即在倾斜角差dT的绝对值不变化而维持或者减少的情况下,在S840中,第二P增益控制部522使用车速V,根据第二对应关系R22来决定第二P增益Kp2。第二对应关系R22是车速V与第二P增益Kp2的对应关系。第二对应关系R22由储存于转向操作马达控制部500(图10)的非易失性存储装置500n的映射数据Mp22预先决定。第二P增益控制部522通过参照该映射数据Mp22,而确定与车速V对应的第二P增益Kp2。
在图19的(B)中还表示第二对应关系R22的图表。像图中的第二对应关系R22所示的那样,车速V的绝对值越小,则第二P增益Kp2越大。在车速V的绝对值比阈值Thb小的情况下,与车速V的绝对值比阈值Thb大的情况相比,第二P增益Kp2较大。另外,在任意的车速V下,第二对应关系R22的第二P增益Kp2比第一对应关系R21的第二P增益Kp2小。
在S850中,第二P控制部524(图12)使用角速度Vt和在S830或者S840中决定的第二P增益Kp2来决定第二比例项Vp2。第二比例项Vp2的决定方法可以是用于决定PID控制的比例项的公知的方法。例如,将第二P增益Kp2与角速度Vt相乘而得的值作为第二比例项Vp2而输出。
在S860中,第二D控制部526使用角速度Vt和第二D增益Kd2来决定第二微分项Vd2。在本实施例中,预先决定第二D增益Kd2。第二微分项Vd2的决定方法可以是用于决定PID控制的微分项的公知的方法。例如,将第二D增益Kd2与角速度Vt的微分值相乘而得的值作为第二微分项Vd2而输出。用于确定角速度Vt的微分值的时间差可以预先决定,也可以取而代之,基于其他参数(例如,车速V)来决定。此外,第二D增益Kd2也可以是根据其他参数(例如,车速V)而变化的可变值。
此外,并列执行用于决定第二比例项Vp2的S820~S850和用于决定第二微分项Vd2的S860。
在S870中,第二相加点528(图12)从处理部524、526分别取得表示项Vp2、Vd2的信息。而且,第二相加点528决定这些项Vp2、Vd2的合计即第二控制值Vc2。而且,图17的处理、即图13的S250结束。
在S260(图13)中,转向操作马达控制部500根据图18的顺序,来决定第三控制值Vc3。第三控制值Vc3是通过使用角加速度At的反馈控制而决定的控制值,表示减小角加速度At的转动转矩。
在S910(图18)中,第三P增益控制部532(图12)参照第二标志FL2(图13:S236),判断角速度Vt的绝对值是否增大。在角速度Vt的绝对值不变化而维持或者减少的情况下(FL2=1、S910:“否”),在S980中,第三控制值Vc3被决定为零。在本实施例中,第三P增益控制部532将第三P增益Kp3决定为零。而且,第三P控制部534根据零的第三P增益Kp3,而将第三比例项Vp3决定为零。另外,在第二标志FL2为1的情况下(S910:“否”),第三D控制部536在S980中将第三D增益Kd3决定为零,根据零的第三D增益Kd3而将第三微分项Vd3决定为零。第三相加点538通过将零的第三比例项Vp3和零的第三微分项Vd3相加,而将第三控制值Vc3决定为零。在S980结束的情况下,图18的处理、即图13的S260结束。
在角速度Vt的绝对值增大的情况下(FL2=0、S910:“是”),在S920中,第三P增益控制部532(图12)参照第一标志FL1(图13:S232),判断倾斜角差dT的绝对值是否增大。在倾斜角差dT的绝对值增大的情况下(FL1=0、S920:“是”),在S930中,第三P增益控制部532使用车速V,根据第一对应关系R31来决定第三P增益Kp3。第一对应关系R31是车速V与第三P增益Kp3的对应关系。第一对应关系R31由储存于转向操作马达控制部500(图10)的非易失性存储装置500n的映射数据Mp31预先决定。第三P增益控制部532通过参照该映射数据Mp31,而确定与车速V对应的第三P增益Kp3。
图19的(C)是表示车速V与第三P增益Kp3的对应关系的例子的图表。横轴表示车速V的绝对值(即,车速V的大小),纵轴表示第三P增益Kp3。像图中的第一对应关系R31所示的那样,车速V的绝对值越小,则第三P增益Kp越大。第三P增益Kp3相对于车速V的变化平滑地变化。在图中表示比零大的预先决定的阈值Thc(例如,Thc=15km/h)。在车速V的绝对值比阈值Thc小的情况下,与车速V的绝对值比阈值Thc大的情况相比,第三P增益Kp3较大。关于车速V与第三P增益Kp3的关系如图19的(C)那样构成的理由,后述说明。
在倾斜角差dT的绝对值未增大的情况下(FL1=1、S920:“否”),即在倾斜角差dT的绝对值不变化而维持、或者减少的情况下,在S940中,第三P增益控制部532使用车速V,根据第二对应关系R32来决定第三P增益Kp3。第二对应关系R32是车速V与第三P增益Kp3的对应关系。第二对应关系R32由储存于转向操作马达控制部500(图10)的非易失性存储装置500n的映射数据Mp32预先决定。第三P增益控制部532通过参照该映射数据Mp32,而确定与车速V对应的第三P增益Kp3。
在图19的(CL)中还表示第二对应关系R32的图表。如图中的第二对应关系R32所示的那样,车速V的绝对值越小,则第三P增益Kp3越大。在车速V的绝对值比阈值Thc小的情况下,与车速V的绝对值比阈值Thc大的情况相比,第三P增益Kp3较大。另外,在任意的车速V下,第二对应关系R32的第三P增益Kp3比第一对应关系R31的第三P增益Kp3小。
在S950中,第三P控制部534(图12)使用角加速度At和在S930或者S940中决定的第三P增益Kp3来决定第三比例项Vp3。第三比例项Vp3的决定方法可以是用于决定PID控制的比例项的公知的方法。例如,将第三P增益Kp3与角加速度At相乘而得的值作为第三比例项Vp3而输出。
在S960中,第三D控制部536使用角加速度At和第三D增益Kd3来决定第三微分项Vd3。在本实施例中,预先决定第三D增益Kd3。第三微分项Vd3的决定方法可以是用于决定PID控制的微分项的公知的方法。例如,将第三D增益Kd3与角加速度At的微分值相乘而得的值作为第三微分项Vd3而输出。用于确定角加速度At的微分值的时间差可以预先决定,也可以取而代之,基于其他参数(例如,车速V)来决定。此外,第三D增益Kd3也可以是根据其他参数(例如,车速V)而变化的可变值。
此外,并列执行用于决定第三比例项Vp3的S920~S950与用于决定第三微分项Vd3的S960。
在S970中,第三相加点538(图12)从处理部534、536分别取得表示项Vp3、Vd3的信息。然后,第三相加点538决定这些项Vp3、Vd3的合计即第三控制值Vc3。然后,图18的处理、即图13的S260结束。
此外,并列执行图13的S240、S250、S260。
在S270(图13)中,第四相加点590(图12)从相加点518、528、538分别取得表示控制值Vc1、Vc2、Vc3的信息。而且,第四相加点590计算这些控制值Vc1、Vc2、Vc3的合计即转动驱动控制值Vca,向电力控制部500c输出表示转动驱动控制值Vca的信息。在S280中,电力控制部500c根据控制值Vca,而控制对转向操作马达65供给的电力。
转动驱动控制值Vca表示转向操作马达65的转动转矩的目标值。以下,将由转动驱动控制值Vca表示的转矩也称为目标转动转矩TqTt。转动驱动控制值Vca例如表示应该对转向操作马达65供给的电流的朝向和大小。控制值Vca的绝对值越大,则电力的大小(即,转向操作马达65的转矩的大小)越大。在S270中,可以说转向操作马达控制部500(具体而言,第四相加点590)决定转向操作马达65的目标转动转矩TqTt。在S280中,可以说转向操作马达控制部500(具体而言,电力控制部500c)将转向操作马达65的转矩控制为目标转动转矩TqTt。
各控制值Vc1、Vc2、Vc3、进而各项Vp1、Vd1、Vp2、Vd2、Vp3、Vd3都形成转动驱动控制值Vca的一部分。因此,各控制值Vc1、Vc2、Vc3、进而各项Vp1、Vd1、Vp2、Vd2、Vp3、Vd3也可以说是表示转向操作马达65的转动转矩的控制值的一种。
第一控制值Vc1是通过使用倾斜角差dT的反馈控制而决定的。而且,由第一控制值Vc1表示的转动转矩的方向像图14的(B)中说明的那样,是与目标方向DTg相反的方向(即,逆转矩)。该第一控制值Vc1表示用于使倾斜角T接近第一目标倾斜角T1的转动转矩。
第二控制值Vc2和第三控制值Vc3表示用于抑制由干扰(例如,道路的凹凸)、过冲引起的倾斜角T的意外变化的转动转矩。在倾斜角T由于干扰等而急剧变化的情况下,第二控制值Vc2和第三控制值Vc3各自的大小变大。在车辆10稳定地行驶的状态下,角速度Vt和角加速度At较小,因此第二控制值Vc2和第三控制值Vc3各自的大小也较小。
通常,用户缓慢地操作手柄41a。在该情况下,倾斜角T的角速度Vt的大小和角加速度At的大小不会像倾斜角差dT的大小那样变大。因此,通过倾斜角差dT的反馈控制而决定的第一控制值Vc1的大小大于通过倾斜角T的角速度Vt和角加速度At的反馈控制而决定的控制值Vc2、Vc3各自的大小。即,转向操作马达65的目标转动转矩TqTt的主要成分能够由第一控制值Vc1表示。另外,以在用户缓慢地操作手柄41a的情况下,第一比例项Vp1的大小大于第一微分项Vd1的大小的方式决定第一P增益Kp1和第一D增益Kd1。即,转向操作马达65的目标转动转矩TqTt的主要成分能够由第一比例项Vp1表示。根据这样的目标转动转矩TqTt来控制转动转矩,因此像图14的(A)、图14的(B)中说明的那样,能够容易地使倾斜角T接近第一目标倾斜角T1。
另外,第一控制值Vc1是使用倾斜角差dT来决定的。因此,第一控制值Vc1被决定为适合于倾斜角差dT的值。因此,能够提高车辆10的行驶稳定性。
另外,倾斜角差dT的大小越大,则第一控制值Vc1的大小(这里,为第一比例项Vp1的大小)、即目标转动转矩TqTt的大小越大。在像图14的(A)、图14的(B)那样倾斜角差dT的大小较大的情况下,基于较大的目标转动转矩TqTt,而转动转矩TqT(即,较大的逆转矩TqT)的大小变大。较大的转动转矩TqT(即,较大的逆转矩TqT)能够使前轮12F向与目标方向DTg相反的方向转动。由此,车身90能够容易地向目标方向DTg转动。而且,倾斜角T能够容易地接近第一目标倾斜角T1。
另外,在像图14的(C)、图14的(D)那样倾斜角T接近第一目标倾斜角T1、而且倾斜角差dT的大小变小的情况下,第一比例项Vp1的大小变小。因此,目标转动转矩TqTt的大小变小。其结果为,车轮12F的行进方向D12能够朝向适合于倾斜角T(即第一目标倾斜角T1)的方向。
另外,在本实施例中,第一P增益Kp1和第一D增益Kd1被决定为,第一P增益Kp1与由第一控制值Vc1表示的转动转矩的大小相对于倾斜角差dT的大小的比例即角差转矩比例大致相同(例如,第一D增益Kd1充分小)。而且,如图19的(A)所示,第一P增益Kp1根据车速V而变化。即,以角差转矩比例根据车速V而变化的方式决定第一控制值Vc1。这样,决定适合于车速V的第一控制值Vc1,因此能够提高以各种车速V的行驶稳定性。
另外,如图19的(A)所示,车速V的大小比阈值Tha小的情况下的第一P增益Kp1与车速V的大小大于阈值Tha大的情况下的第一P增益Kp1。即,以车速V的大小比阈值Tha小的情况下的角差转矩比例大于车速V的大小比阈值Tha大的情况下的角差转矩比例的方式决定第一控制值Vc1。如上所述,车速V越小,则在图14的(A)、图14的(B)、图15中说明的逆转矩TqT所引起的使车身90向目标方向DTg转动的力越小。因此,通过在车速V的大小较小的情况下增大第一P增益Kp1,即使在车速V的大小较小的情况下,也能够适当地使车身90朝向目标方向DTg转动。而且,能够抑制车身90的倾斜角T的变化的延迟。
第二控制值Vc2是通过使用倾斜角T的角速度Vt的反馈控制而决定的。由该第二控制值Vc2表示的转动转矩的方向是倾斜角T的变化的方向。例如,在车身90的车辆上方向DVU由于干扰等而向左方向转动的情况下,倾斜角T朝向左方向变化。在该情况下,由第二控制值Vc2表示的转动转矩的方向是左方向。该转动转矩使前轮12F向左方向转动。通过前轮12F向左方向转动,从而车辆10向左方向转弯。因此,右方向的离心力作用于车身90。其结果为,抑制车身90的车辆上方向DVU意外地向左方向侧转动。
另外,在本实施例中,第二P增益Kp2和第二D增益Kd2被决定为,第二P增益Kp2与由第二控制值Vc2表示的转动转矩的大小相对于角速度Vt的大小的比例即角速度转矩比例大致相同(例如,第二D增益Kd2充分小)。而且,如图19的(B)所示,第二P增益Kp2根据车速V而变化。即,以角速度转矩比例根据车速V而变化的方式决定第二控制值Vc2。这样,决定适合于车速V的第二控制值Vc2,因此能够提高以各种车速V的行驶稳定性。
另外,如图19的(B)所示,车速V的大小比阈值Thb小的情况下的第二P增益Kp2与车速V的大小大于阈值Thb大的情况下的第二P增益Kp2。即,以车速V的大小比阈值Thb小的情况下的角速度转矩比例大于车速V的大小比阈值Thb大的情况下的角速度转矩比例的方式决定第二控制值Vc2。如上所述,车速V越小,则图14的(A)、图14的(B)、图15中说明的逆转矩TqT所引起的使车身90向目标方向DTg转动的力越小。因此,在车速V的大小较小的情况下,倾斜角T容易因干扰等引起意外地变化。在本实施例中,在车速V的大小较小的情况下,第二P增益Kp2(进而角速度转矩比例)较大,因此在车速V的大小较小的情况下,能够抑制因干扰等引起的倾斜角T的意外变化。
另外,如图17的S820~S840、图19的(B)中说明的那样,在车速V恒定这样的条件下,在倾斜角差dT的绝对值增大的情况下(S820:“是”,R21),与倾斜角差dT的绝对值未增大的情况(S820:“否”、R22)相比,第二P增益Kp2较大。在倾斜角差dT的绝对值增大的情况下,能够通过较大的第二P增益Kp2(进而较大的第二控制值Vc2)抑制dT的绝对值的增大。另外,在倾斜角差dT的绝对值减少的情况下,能够通过较小的第二P增益Kp2(进而较小的第二控制值Vc2)而促进dT的绝对值的减少。
第三控制值Vc3是通过使用倾斜角T的角加速度At的反馈控制而决定的。由该第三控制值Vc3表示的转动转矩的方向是倾斜角T的角速度Vt的变化的方向。在车身90的车辆上方向DVU由于干扰等而开始向左方向转动的情况下,倾斜角T开始朝向左方向变化。而且,角速度Vt朝向左方向增大(即,角速度Vt朝向左方向变化)。在该情况下,由第三控制值Vc3表示的转动转矩的方向是左方向。该转动转矩使前轮12F向左方向转动。通过前轮12F向左方向转动,而使车辆10向左方向转弯。因此,右方向的离心力作用于车身90。其结果为,抑制车身90的车辆上方向DVU意外地向左方向侧转动。此外,当在车身90的车辆上方向DVU向左方向转动的状态下角速度Vt的大小变小的情况下,角速度Vt的变化的方向是右方向。
另外,在本实施例中,第三P增益Kp3和第三D增益Kd3被决定为,第三P增益Kp3与由第三控制值Vc3表示的转动转矩的大小相对于角加速度At的大小的比例即角加速度转矩比例大致相同(例如,第三D增益Kd3充分小)。而且,如图19的(C)所示,第三P增益Kp3根据车速V而变化。即,决定第三控制值Vc3,使得角加速度转矩比例根据车速V而变化。这样,决定适合于车速V的第三控制值Vc3,因此能够提高以各种车速V的行驶稳定性。
另外,如图19的(C)所示,车速V的大小比阈值Thc小的情况下的第三P增益Kp3与车速V的大小比阈值Thc大的情况下的第三P增益Kp3相比,较大。即,决定第三控制值Vc3,使得车速V的大小比阈值Thc小的情况下的角加速度转矩比例与车速V的大小比阈值Thc大的情况下的角加速度转矩比例相比较大。如上所述,车速V越小,则图14的(A)、图14的(B)、图15中说明的逆转矩TqT所引起的使车身90向目标方向DTg转动的力越小。因此,在车速V的大小较小的情况下,倾斜角T容易因干扰等引起意外地变化。在本实施例中,在车速V的大小较小的情况下,第三P增益Kp3(进而角加速度转矩比例)较大,因此在车速V的大小较小的情况下,能够抑制因干扰等引起的倾斜角T的意外变化。
另外,像图18的S920、S980中说明的那样,在角速度Vt的绝对值减少的情况下(S910:“否”),第三控制值Vc3被决定为零。因此,抑制因第三控制值Vc3引起的角速度Vt的绝对值的增大。
另外,如图18的S920~S940、图19的(C)中说明的那样,在车速V恒定这样的条件下,在倾斜角差dT的绝对值增大的情况下(S920:“是”、R31),与倾斜角差dT的绝对值未增大的情况(S920:“否”、R32)相比,第三P增益Kp3较大。在倾斜角差dT的绝对值增大的情况下,能够通过较大的第三P增益Kp3(进而较大的第三控制值Vc3)而抑制dT的绝对值的增大。另外,在倾斜角差dT的绝对值减少的情况下,能够通过较小的第三P增益Kp3(进而较小的第三控制值Vc3)而促进dT的绝对值的减少。
另外,在本实施例中,车辆10具备再生马达25(图4),该再生马达25构成为使倾斜转矩作用于车身90。因此,车辆10能够通过使用倾斜转矩,使倾斜角T适当地变化。
在S310(图13)中,P控制部414(图12)使用倾斜角差dT和P增益Kpb来决定比例项Vpb。在本实施例中,预先决定P增益Kpb。比例项Vpb的决定方法可以是用于决定PID控制的比例项的公知的方法。例如,将P增益Kpb与倾斜角差dT相乘而得的值作为比例项Vpb而输出。此外,P增益Kpb也可以是根据其他参数(例如,车速V)而变化的可变值。
在S320中,D控制部416使用倾斜角差dT和D增益Kdb来决定微分项Vdb。在本实施例中,预先决定D增益Kdb。微分项Vdb的决定方法可以是用于决定PID控制的微分项的公知的方法。例如,将D增益Kdb与倾斜角差dT的微分值相乘而得的值作为微分项Vdb而输出。用于确定倾斜角差dT的微分值的时间差可以预先决定,也可以取而代之,基于其他参数(例如,车速V)来决定。此外,D增益Kdb也可以是根据其他参数(例如,车速V)而变化的可变值。
此外,并列执行用于决定比例项Vpb的S310与用于决定微分项Vdb的S320。
在S330中,相加点490(图12)从处理部414、416分别取得表示项Vpb、Vdb的信息。而且,相加点490计算这些项Vpb、Vdb的合计即倾斜驱动控制值Vcb,向电力控制部400c输出表示倾斜驱动控制值Vcb的信息。在S340中,电力控制部400c根据控制值Vcb,控制对再生马达25供给的电力。
倾斜驱动控制值Vcb表示再生马达25的倾斜转矩的目标值。以下,将由倾斜驱动控制值Vcb表示的转矩也称为目标倾斜转矩。由倾斜驱动控制值Vcb表示的倾斜转矩的方向像图14的(A)中说明的那样,与目标方向DTg、即用于使倾斜角T接近第一目标倾斜角T1的车身90的转动方向相同。倾斜驱动控制值Vcb例如表示应该对再生马达25供给的电流的朝向和大小。控制值Vcb的绝对值越大,则电力的大小(即,再生马达25的转矩的大小)越大。在S330中,可以说再生马达控制部400(具体而言,相加点490)决定再生马达25的目标倾斜转矩。在S340中,可以说再生马达控制部400(具体而言,电力控制部400c)将再生马达25的转矩控制为目标倾斜转矩。另外,各项Vpb、Vdb都形成倾斜驱动控制值Vcb的一部分。因此,各项Vpb、Vdb也可以说是表示再生马达25的倾斜转矩的控制值的一种。
此外,并列执行用于控制转向操作马达65的S240~S280与用于控制再生马达25的S310~S340。根据以上,图13的处理、即图11的S130的处理结束。
此外,锁定马达925(图4)可以由控制装置100(图10)控制。例如,控制装置100可以根据用户的指示而对锁定马达925进行驱动,由此变更锁定装置900的状态。但是,可以省略锁定马达925和锁定马达控制部600。
B.第二实施例:
图20是表示控制处理的其他的实施例的流程图。与图11的实施例的差异仅为在S110与S130之间追加S120、S125的方面和追加从S120分支的S145、S150的方面。对图20的步骤中的、与图11的步骤相同的步骤标注相同的附图标记,而省略说明。另外,本实施例的车辆的硬件构成与第一实施例的车辆10的硬件构成相同。
在S110的判断结果为“是”的情况下,在S120中,主控制部110(图10)判断车速V的大小是否为阈值Vth以上。像图14的(A)、图14的(B)中说明的那样,车速V越小,则逆转矩TqT所引起的使车身90向目标方向DTg转动的力(即,使倾斜角T变化的力)越小。在车速V较小的情况下,逆转矩TqT有可能无法使倾斜角T适当地变化。阈值Vth表示逆转矩TqT能够使倾斜角T适当地变化的车速V的下限。这样的阈值Vth根据车辆10的构成而不同,预先通过实验决定。阈值Vth例如为5km/h。
在车速V的大小为阈值Vth以上的情况下(S120:“是”),在S125中,主控制部110使锁定装置900释放倾斜装置89。在本实施例中,主控制部110使锁定马达控制部600驱动锁定马达925,使得锁定装置900的状态成为释放状态。在锁定装置900的状态已经处于释放状态的情况下,主控制部110维持锁定装置900的释放状态,而不驱动锁定马达925。
S130的处理与图11的S130的处理相同。此外,可以并列执行S125和S130。
在车速V的大小小于阈值Vth的情况下(S120:“否”),在S145中,主控制部110使锁定装置900锁定倾斜装置89。在本实施例中,主控制部110使锁定马达控制部600驱动锁定马达925,使得锁定装置900的状态成为锁定状态。在锁定装置900的状态已经处于锁定状态的情况下,主控制部110维持锁定装置900的锁定状态,而不驱动锁定马达925。由此,控制角Tc、进而倾斜角T被固定。
在S150中,控制装置100进行控制转向操作马达65的第三控制,使得车辆10向与手柄角对应起来的方向前进。图21是表示第三控制的处理的例子的流程图。S700与图13的S200相同。主控制部110从传感器122、123、124、126分别取得表示车速V、手柄角Ai、车轮角AF、铅垂下方向DD的信息。
在S710中,主控制部110使用手柄角Ai和车速V来决定目标车轮角。目标车轮角的决定方法与图11的S170中的目标车轮角(这里,为第一目标车轮角AFt1)的决定方法相同。主控制部110通过参照映射数据MAF,而确定与手柄角和车速V的组合对应的目标车轮角。
在S720中,主控制部110对转向操作马达控制部500供给指示,该指示用于控制转向操作马达65使得车轮角AF成为目标车轮角。转向操作马达控制部500根据指示,而对转向操作马达65进行驱动,使得车轮角AF成为目标车轮角。转向操作马达控制部500进行使用车轮角AF与目标车轮角之差的转向操作马达65的反馈控制(例如,所谓的PID(ProportionalIntegral Derivative)控制)。在S720中,转向操作马达控制部500并不对转向操作马达65输出逆转矩(图14的(B)),而对转向操作马达65输出使前叉17(进而前轮12F)向目标方向DTg转动的转矩(也称为正转矩)。
这样,在车速V的大小小于阈值Vth的情况下,锁定装置900锁定倾斜装置89。由此,控制角Tc(进而倾斜角T)被固定。因此,抑制倾斜角T变得不稳定。另外,在车速V的大小小于阈值Vth的情况下,转向操作马达65的转动转矩使前轮12F向目标方向DTg转动,使得车轮角AF成为目标车轮角。因此,车辆10能够在由手柄角Ai表示的方向上行驶。
根据以上,控制装置100结束图21的处理、即图20的S150。此外,可以并列执行S145和S150。
对应于执行S130、S150、S170中的任意一方的处理,图20的处理结束。控制装置100反复执行图20的处理。在满足用于执行S125、S130的条件的情况下(S110:“是”、S120:“是”),控制装置100继续进行S125、S130的处理。在满足用于执行S145、S150的条件的情况下(S110:“是”、S120:“否”),控制装置100继续进行S145、S150的处理。在满足用于执行S170的条件的情况下(S110:“否”),控制装置100继续进行S170的处理。此外,在S170中,主控制部110可以使锁定马达控制部600驱动锁定马达925,使得锁定装置900的状态成为锁定状态。
在行驶中的车辆10减速,并且车速V从阈值Vth以上的值变化为小于阈值Vth的值的情况下,锁定装置900的状态从释放状态切换到锁定状态。在车速V为阈值Vth以上的阶段中,像图14的(A)~图14的(D)等中说明的那样,车辆10能够利用逆转矩而在由手柄角Ai表示的方向上稳定地行驶。若车速V小于阈值Vth,则倾斜装置89由锁定装置900锁定。因此,抑制车辆10的倾斜角T变得不稳定。另外,转向操作马达65使前轮12F转动,使得车轮角AF成为目标车轮角。因此,车辆10能够在由手柄角Ai表示的方向上稳定地行驶。
此外,倾斜装置89被锁定的状态下的控制角Tc与倾斜装置89的锁定之前的控制角Tc相同。通常,在手柄角Ai的大小较小的状态下进行车辆10的减速。因此,通常在倾斜角T的大小较小的状态下进行因车辆10的减速引起的倾斜装置89的锁定(图20:S145)。因此,在S145中倾斜装置89的状态从释放状态切换到锁定状态之后,车辆10能够适当地行驶。另外,控制装置100也可以在被锁定的状态下的倾斜角T的大小比预先决定的角度阈值大的情况下,控制再生马达25,使得倾斜角T的大小为角度阈值以下。这里,角度阈值可以是零以上的各种值(例如,5度)。
在车辆10加速,并且车速V从小于阈值Vth的值变化为阈值Vth以上的值的情况下,锁定装置900的状态从锁定状态切换到释放状态。在车速V小于阈值Vth的阶段中,倾斜装置89由锁定装置900锁定,因此抑制车辆10的倾斜角T变得不稳定。另外,转向操作马达65使前轮12F转动,使得车轮角AF成为目标车轮角。因此,车辆10能够在由手柄角Ai表示的方向上稳定地行驶。若车速V为阈值Vth以上,则将倾斜装置89释放。而且,像图14的(A)~图14的(D)等中说明的那样,车辆10能够利用逆转矩而在由手柄角Ai表示的方向上稳定地行驶。
此外,通常,在手柄角Ai的大小较小的状态下进行车辆10的加速。因此,在因车辆10的加速而引起倾斜装置89释放的情况下(图20:S125),抑制控制角Tc的急剧的变化(进而倾斜角T的急剧的变化)。
B.变形例:
(1)取代图12、图13、图16~图18、图19的(A)~图19的(C)中说明的处理,转动转矩的控制处理可以是其他的各种处理。例如,在图19的(A)的图表中,第一P增益Kp1可以相对于车速V的大小的变化呈阶段状变化。另外,第一P增益Kp1也可以相对于车速V的变化维持在恒定值。第一P增益Kp1也可以根据与车速V不同的其他参数的变化而变化。另外,第一P增益Kp1可以不是可变值,而是固定值。在该情况下,可以省略第一P增益控制部512(图12)和S730(图16)。作为第一控制值Vc1的决定处理,可以采用使用倾斜角差dT的各种反馈控制处理。例如,可以省略D控制(图16:S760)。但是,如果利用D控制,则能够提高转动转矩的稳定性。
另外,在图19的(B)的图表中,第二P增益Kp2可以相对于车速V的大小的变化,呈阶段状变化。另外,第二P增益Kp2可以相对于车速V的变化维持在恒定值。第二P增益Kp2也可以根据与车速V不同的其他参数的变化而变化。另外,第二P增益Kp2可以不是可变值,而是固定值。在该情况下,可以省略第二P增益控制部522(图12)和S820、S830、S840(图17)。作为第二控制值Vc2的决定处理,可以采用使用角速度Vt的各种反馈控制处理。例如,可以省略D控制(图17:S860)。但是,如果利用D控制,则能够提高转动转矩的稳定性。另外,可以省略第二控制值Vc2。
另外,在图19的(C)的图表中,第三P增益Kp3可以相对于车速V的大小的变化呈阶段状变化。另外,第三P增益Kp3可以相对于车速V的变化维持在恒定值。第三P增益Kp3也可以根据与车速V不同的其他参数的变化而变化。另外,第三P增益Kp3可以不是可变值,而是固定值。在该情况下,可以省略第三P增益控制部532(图12)和S920、S930、S940(图18)。作为第三控制值Vc3的决定处理,可以采用使用角加速度At的各种反馈控制处理。例如,可以省略D控制(图18:S960)。但是,如果利用D控制,则能够提高转动转矩的稳定性。另外,可以省略第三控制值Vc3。
另外,在图17中,可以省略使用第一标志FL1的控制(例如,S820、S840)。在该情况下,不论倾斜角差dT如何,都可以在S830中决定第二P增益Kp2。在图18中也同样地,可以省略使用第一标志FL1的控制(例如,S920、S940)。另外,在图18中,可以省略使用第二标志FL2的控制(例如,S910、S980)。
一般地,控制装置100可以使用包含表示逆转矩的控制值(例如,第一比例项Vp1)的一个以上的控制值,来决定转动驱动控制值Vca(进而目标转动转矩)。这里,控制装置100可以将一个以上的控制值的合计值计算为转动驱动控制值Vca。
(2)控制装置100的构成可以是如下的各种构成,构成为执行对输出转动转矩的装置(例如,转向操作马达65)和输出倾斜转矩的装置(例如,再生马达25)进行控制的处理。例如,控制装置100也可以使用一个计算机而构成。控制装置100的至少一部分可以由ASIC(Application Specific Integrated Circuit:专用集成电路)等专用的硬件构成。例如,图12的再生马达控制部400和转向操作马达控制部500可以由ASIC构成。控制装置100可以是各种电气电路,例如可以是包含计算机的电气电路,也可以是不包含计算机的电气电路。另外,通过映射数据MT、MAF、Mp1、Mp21、Mp22、Mp31、Mp32而对应起来的输入值和输出值可以通过其他要素而对应起来。例如,数学的函数、模拟电路等要素可以将输入值和输出值对应起来。
另外,作为转动转矩和倾斜转矩各自的控制中利用的倾斜角可以采用表示车身90的宽度方向的倾斜程度的各种角度,来取代以铅垂上方向DU为基准的倾斜角T(图5的(B))。例如,控制角Tc可以作为倾斜角利用。在该情况下,优选在车辆10设置有传感器,该传感器构成为测定控制角Tc。该传感器是倾斜角传感器的例子。
(3)前轮12F(图2)是能够相对于车辆10的前进方向DF向左右转动的转动轮的例子。前轮支承装置41是支承转动轮的转动轮支承部的例子。转动轮支承部的构成可以是其他的各种构成,来取代前轮支承装置41的构成。例如,将转动轮支承为能够旋转的支承部件可以是悬臂的部件,来取代前叉17。另外,将支承部件支承为能够相对于车身90向左右转动的转动装置可以是其他的各种装置,来取代轴承68。例如,转动装置可以是将车身和支承部件连结的连杆机构。
一般地,转动轮支承部可以具备K个(K为1以上的整数)的支承部件。而且,各支承部件可以支承一个以上的转动轮。转动轮支承部可以具备K个转动装置。K个转动装置可以将K个支承部件分别支承为能够转动。转动轮支承部可以具备K个转动驱动装置。K个转动驱动装置和K个支承部件一对一地对应起来。而且,各转动驱动装置构成为,对对应的一个支承部件施加转动转矩。可以取而代之,转动轮支承部具备一个转动驱动装置。一个转动驱动装置可以构成为,对K个支承部件分别施加转动转矩。
优选在任意的情况下,转动轮支承部构成为不论输入到操作输入部(例如,手柄41a)的操作量如何,都允许一个以上的转动轮追随于车身的倾斜的变化而相对于车身向左右转动。例如,优选固定于车身的转动装置将支承部件支承为能够转动。在该情况下,在车身倾斜的情况下,支承部件也与车身一同倾斜。因此,像图9等中说明的那样,转动轮的方向(即,车轮角AF(图2))能够追随于车身的倾斜而变化。
(4)操作输入部可以是构成为为了输入表示转弯方向和转弯的程度的操作量而被操作的其他的各种装置,来取代像手柄41a(图1)那样能够向左和向右转动的装置。例如,操作输入部可以是能够从预先决定的基准方向(例如,直立方向)向左和向右倾斜的杆。
(5)倾斜装置的构成可以是构成为使车身90向宽度方向倾斜的其他的任意构成,来取代图4的倾斜装置89的构成。例如,也可以将连杆机构30置换为台座。在台座固定有马达51L、51R。而且,台座和第一支承部82通过轴承而连结成能够转动。再生马达25使第一支承部82相对于台座分别向右方向DR侧和左方向DL侧转动。由此,车身90能够向右方向DR侧和左方向DL侧分别倾斜。
一般地,倾斜装置可以包含:“与在车辆的宽度方向上相互分离地配置的一对车轮的至少一方直接或者间接地连接的第一部件”、“与车身直接或者间接地连接的第二部件”、以及驱动装置。驱动装置是对第一部件和第二部件施加使第一部件和第二部件的相对的位置发生变化的力(例如,使第二部件相对于第一部件的朝向发生变化的转矩)的装置。倾斜装置还可以包含“将第一部件可动地连接于第二部件的连接装置”。连接装置例如可以是将第一部件能够滑动连接于第二部件的液压缸。另外,连接装置可以是将第一部件和第二部件连结成能够转动的轴承。轴承可以是滚动轴承,也可以取而代之,是滑动轴承。驱动装置可以是再生马达25这样的电动机。另外,在倾斜装置包含液压缸的情况下,驱动装置可以是泵。
(6)与操作输入部和转动轮支承部的支承部件连接的连接部的构成可以是其他的各种构成,来取代图1的连接部50的构成。连接部50的第三部分53可以是能够弹性变形的弹性体,来取代粘性阻尼器(例如,螺旋弹簧、扭簧、橡胶等)。第三部分53可以是包含可动部分的各种装置,该可动部分与第一部分51和第二部分52连接,从第一部分51对第二部分52传递转矩,而且允许第一部分51与第二部分52之间的相对位置的变化。这样的第三部分53允许在第一部分51不进行动作的状态下第二部分52进行动作、即在手柄角Ai不变化的状态下车轮角AF变化。其结果为,前轮12F的车轮角AF能够追随于车身90的倾斜而容易地变化。一般地,优选连接部与操作输入部和支承部件机械式连接,根据由操作输入部的操作产生的操作输入部的机械式的动作,从操作输入部对支承部件传递转矩。而且,可以是,不论输入到操作输入部的操作量如何,连接部都允许一个以上的转动轮的方向追随于车身的倾斜的变化而变化。此外,也可以省略这样的连接部。
(7)作为多个车轮的总数和配置,能够采用各种构成。例如也可以是,前轮的总数为1,后轮的总数为1。也可以是前轮的总数为2,后轮的总数为1。也可以是前轮的总数为2,后轮的总数为2。另外,在宽度方向上相互分离地配置的一对车轮也可以是前轮,另外也可以是转动轮。另外,后轮也可以是转动轮。另外,驱动轮也可以是前轮。
一般地,车辆具备包含一个以上的前轮和一个以上的后轮的N个(N为2以上的整数)车轮。而且,N个车轮包含能够左右转动的一个以上的转动轮。在车轮的总数N为2的情况下,省略倾斜装置89这样的倾斜装置。这里,车辆可以具备N个车轮,该N个车轮包含在车辆的宽度方向上相互分离地配置的一对车轮和一个以上的其他车轮。在该情况下,车轮的总数N为3以上。一对车轮可以是前轮,也可以取而代之,是后轮。这里,优选一对车轮和其他车轮中的至少一方构成为能够相对于车辆的前进方向向左右转动的1个以上的转动轮。即,仅一对车轮可以是转动轮,仅其他车轮可以是转动轮,包含一对车轮和其他车轮的3个以上的车轮可以是转动轮。这里,1个以上的转动轮中包含的其他车轮的总数可以是任意的数。图20、图21的控制可以应用于具备3个以上的车轮和倾斜装置的各种车辆。在任意的情况下,都可以省略倾斜装置的驱动装置(例如,再生马达25)。
(8)倾斜驱动装置可以是构成为使倾斜转矩作用于车身的任意的装置。例如,倾斜驱动装置也可以具备:配重,其在宽度方向上可滑动地连接于车身;以及电动机,其控制相对于车身的配重的位置。若配重向车身的右侧移动,则车身能够向右方向侧倾斜,若配重向车身的左侧移动,则车身能够向左方向侧倾斜。但是,也可以省略这样的倾斜驱动装置。
(9)锁定装置可以是构成为锁定倾斜装置的任意的装置,来取代图4的锁定装置900。例如,锁定装置可以包含棒,该棒构成为以确定的控制角Tc(例如,Tc=零)插入到中纵连杆部件21的贯通孔和上横连杆部件31U的贯通孔中。通过将棒插入到部件21、31U各自的贯通孔中,而禁止部件21、31U的相对的动作。另外,锁定装置可以与倾斜装置一同设置于车辆。例如,锁定装置可以具备移动装置,该移动装置构成为使“与在车辆的宽度方向上相互分离地配置的一对车轮的至少一方直接或者间接地连接的第一锁定部件”和“与车身直接或者间接地连接的第二锁定部件”中的至少一方移动。移动装置可以通过使第一锁定部件和第二锁定部件中的至少一方移动而相互接触,来禁止第一锁定部件与第二锁定部件之间的相对的动作、即一对车轮与车身的相对的动作。在图4的锁定装置900中,制动块930是第一锁定部件的例子,制动转子910是第二锁定部件的例子,制动卡钳920是移动装置的例子。第一锁定部件可以是与锁定装置不同的其他装置的部件(例如,倾斜装置的上述的第一部件)。同样,第二锁定部件可以是与锁定装置不同的其他装置的部件(例如,倾斜装置的上述的第二部件)。此外,可以省略锁定装置。
(10)车辆的控制方法可以是其他的各种方法,来取代在图11等中说明的方法。例如,在S170中,可以取代第一目标倾斜角T1,而利用具有比第一目标倾斜角T1的绝对值小的绝对值的第二目标倾斜角T2。
(11)控制装置100(例如,主控制部110)可以不使用车速V,而使用手柄角Ai来决定第一目标倾斜角T1。一般地,控制装置100可以使用包含手柄角Ai(更一般地,为输入到操作输入部的操作量)的1个以上的参数,来决定目标倾斜角。作为操作量以外的参数,并不局限于车速V,能够采用其他的各种参数。
例如,控制装置100除了使用手柄角Ai之外,还可以使用车辆10的横摆率来决定第一目标倾斜角T1。车辆10的横摆率是横摆角的变化的速度,并且是以通过车辆10的重心且与铅垂上方向DU平行的轴为中心的旋转的角速度。当前的横摆率能够使用来自陀螺传感器126g的信息来确定。车辆10从风等外部的重要因素受到力。车辆10的行进方向能够从这样的力受到影响。例如,假定为手柄角Ai为零,车辆10在水平的道路上前进。这里,在风从右向左吹的情况下,对车身90作用有左方向DL的力。其结果为,车身90能够向左方向DL侧倾斜,而且,车辆10能够向左方向DL转弯。为了抑制这样的意外的转弯,控制装置100(例如,主控制部110)可以使用手柄角Ai和当前的横摆率来决定目标倾斜角。控制装置100使用手柄角Ai来确定目标横摆率。预先决定手柄角Ai与目标横摆率的对应关系。例如,零的目标横摆率与零的手柄角Ai对应起来。表示右转弯的目标横摆率与表示右转弯的手柄角Ai对应起来。控制装置100参照该对应关系,来确定与手柄角Ai对应的目标横摆率。而且,主控制部110使用目标横摆率与当前的横摆率之差来决定目标倾斜角。例如,控制装置100通过将与目标横摆率与当前的横摆率之差即横摆率差对应的校正值与当前的倾斜角T相加,而计算目标倾斜角。可以预先通过实验决定横摆率差与校正值的对应关系。例如,在当前横摆率与目标横摆率相同的情况下(横摆率差=零),校正值为零。在该情况下,第一目标倾斜角T1与当前的倾斜角T相同。在目标横摆率为零(即,前进)、当前的横摆率表示左转弯的情况下,校正值将第一目标倾斜角T1校正为比当前的倾斜角T向右方向DR侧转动的角度。例如,在尽管手柄角Ai为零但车辆10由于朝向左吹的风而意外地向左方向转弯的情况下,第一目标倾斜角T1被决定为表示车身90向右方向DR侧倾斜的角度。由此,车辆10能够抵抗风而前进。这样,抑制因外部的重要因素引起的车辆10的行进方向的偏移。
(12)铅垂方向传感器126的控制部126c除了使用来自陀螺传感器126g和加速度传感器126a的信息之外,还可以使用与车辆10的动作相关联的其他信息来检测铅垂下方向DD。作为其他信息,例如可以使用利用GPS(Global Positioning System:全球定位系统)确定的车辆10的位置。控制部126c也可以根据GPS的位置的变化来校正铅垂下方向DD。基于GPS的位置的变化的校正量可以预先通过实验决定。此外,控制部126c可以是各种电气电路,例如可以是包含计算机的电气电路,也可以是不包含计算机的电气电路(例如,ASIC)。陀螺传感器126g可以是检测角速度来取代检测角加速度的传感器。
(13)车辆的构成可以是其他的各种构成,来取代上述实施例和变形例各自的构成。例如,在图4的实施例中,马达51L、51R也可以经由悬架而与连杆机构30连接。对驱动轮进行驱动的驱动装置可以是使车轮旋转的任意的装置(例如,内燃机),来取代电动机。车辆的最大额定人数可以是2人以上,来取代1人。车辆的控制中使用的对应关系(例如,由映射数据MT、MAF、Mp1、Mp2表示的对应关系)可以通过实验决定,使得车辆10能够适当行驶。车辆的控制装置可以根据车辆的状态而动态地变更在车辆的控制中使用的对应关系。例如,车辆具备测定车身的重量的重量传感器,控制装置可以根据车身的重量来调整对应关系。
在上述各实施例中,也可以将由硬件实现的构成的一部分置换为软件,相反也可以将由软件实现的构成的一部分或全部置换为硬件。例如,也可以通过专用的硬件电路实现图12的控制装置100的功能。
另外,在本发明的功能的一部分或者全部由计算机程序实现的情况下,该程序能够以储存于计算机可读取的记录介质(例如,不是暂时的记录介质)的形式提供。程序能够在储存于与提供时相同或者不同的记录介质(计算机可读取的记录介质)的状态下使用。“计算机可读取的记录介质”并不局限于存储卡、CD-ROM这样的便携式的记录介质,也可以包含各种ROM等计算机内的内部存储装置、硬盘驱动器等与计算机连接的外部存储装置。
以上,基于实施例、变形例对本发明进行了说明,但上述的发明的实施方式是为了容易理解本发明,并不限定本发明。本发明能够在不脱离该主旨的情况下进行变更、改进,并且在本发明中包含其等价物。
产业上的可利用性
本发明能够应用于车辆。
附图标记的说明
10…车辆;11…座椅;12F…前轮;12L…左后轮;12R…右后轮;12Fc…重心;12La…车轮;12Lb…轮胎;12Ra…车轮;12Rb…轮胎;17…前叉;20…主体部;20a…前部;20b…底部;20c…后部;20d…支承部;21…中纵连杆部件;25…再生马达;30…连杆机构;31D…下横连杆部件;31U…上横连杆部件;33L…左纵连杆部件;33R…右纵连杆部件;38…轴承;39…轴承;41…前轮支承装置;41a…手柄;41ax…支承棒;45…加速踏板;46…制动踏板;47…换挡开关;50…连接部;51…第一部分;52…第二部分;53…第三部分;51L…左电动机;51R…右电动机;65…转向操作马达;68…轴承;70…悬架系统;70L…左悬架;70R…右悬架;71L、71R…螺旋弹簧;72L、72R…减震器;75…连结棒;80…后轮支承部;82…第一支承部;83…第二支承部;89…倾斜装置;90…车身;90c…重心;100…控制装置;110…主控制部;110g、300g、400g、500g…程序;110n、300n、400n、500n…非易失性存储装置;110p、300p、400p、500p…处理器;110v、300v、400v、500v…易失性存储装置;120…电池;122…车速传感器;123…手柄角传感器;124…车轮角传感器;126…铅垂方向传感器;126a…加速度传感器;126c…控制部;126g…陀螺传感器;127…倾斜角传感器;145…加速踏板传感器;146…制动踏板传感器;300…驱动装置控制部;300c…电力控制部;400…再生马达控制部;400c…电力控制部;500…转向操作马达控制部;500c…电力控制部;600…锁定马达控制部;900…锁定装置;910…制动转子;920…制动卡钳;930…制动块;925…锁定马达。

Claims (11)

1.一种车辆,具备:
车身;
N个车轮,包含相对于所述车辆的前进方向能够向左右转动的1个以上的转动轮,所述N个车轮包含一个以上的前轮和一个以上的后轮,其中,N为2以上的整数;
倾斜角传感器,构成为测定所述车身的宽度方向的倾斜角;
操作输入部,构成为被操作以用于输入表示转弯方向和转弯的程度的操作量;
转动轮支承部,支承所述1个以上的转动轮;以及
控制装置,
所述转动轮支承部具备:
支承部件,将所述1个以上的转动轮支承为能够旋转;
转动装置,将所述支承部件支承为能够相对于所述车身向左右转动;以及
转动驱动装置,构成为对所述支承部件施加使所述支承部件转动的转动转矩,
在将所述车身的目标的倾斜角设为目标倾斜角、将所述目标倾斜角与所述车身的所述倾斜角之间的差设为倾斜角差、将所述转动驱动装置的目标转矩设为目标转动转矩的情况下,
所述控制装置构成为:
使用包含所述操作量的1个以上的参数来决定所述目标倾斜角;
使用所述倾斜角差来决定第一种控制值,该第一种控制值表示使所述支承部件向与是右方向和左方向中的任意一方向的目标方向相反的方向转动的第一转矩,该目标方向是使所述车身向宽度方向转动以使所述倾斜角接近所述目标倾斜角的情况下的转动方向;
使用包含所述第一种控制值的1个以上的控制值来决定所述目标转动转矩;以及
根据所述目标转动转矩来控制所述转动驱动装置。
2.根据权利要求1所述的车辆,其中,
在将由所述第一种控制值表示的所述第一转矩的大小相对于所述倾斜角差的大小的比例设为角差转矩比例的情况下,
所述控制装置构成为以所述角差转矩比例根据车速而变化的方式决定所述第一种控制值。
3.根据权利要求2所述的车辆,其中,
所述控制装置构成为以所述车速的大小比第一阈值小的情况下的所述角差转矩比例大于所述车速的大小比所述第一阈值大的情况下的所述角差转矩比例的方式,决定所述第一种控制值。
4.根据权利要求1至3中任一方所述的车辆,其中,
所述控制装置构成为使用所述车身的所述倾斜角的角速度来决定第二种控制值,该第二种控制值表示使所述支承部件向所述右方向和所述左方向中的所述倾斜角的变化的方向转动的第二转矩,
所述控制装置构成为使用包含所述第一种控制值和所述第二种控制值的2个以上的控制值来决定所述目标转动转矩。
5.根据权利要求4所述的车辆,其中,
在将由所述第二种控制值表示的所述第二转矩的大小相对于所述倾斜角的所述角速度的大小的比例设为角速度转矩比例的情况下,
所述控制装置构成为以所述角速度转矩比例根据所述车速而变化的方式,决定所述第二种控制值。
6.根据权利要求5所述的车辆,其中,
所述控制装置构成为以所述车速的大小比第二阈值小的情况下的所述角速度转矩比例大于所述车速的大小比所述第二阈值大的情况下的所述角速度转矩比例的方式,决定所述第二种控制值。
7.根据权利要求1至6中任一方所述的车辆,其中,
所述控制装置构成为:
使用所述车身的所述倾斜角的角加速度来决定第三种控制值,该第三种控制值表示使所述支承部件向所述右方向和所述左方向中的所述倾斜角的角速度的变化的方向转动的第三转矩,
使用包含所述第一种控制值和所述第三种控制值的2个以上的控制值来决定所述目标转动转矩。
8.根据权利要求7所述的车辆,其中,
在将由所述第三种控制值表示的所述第三转矩的大小相对于所述倾斜角的所述角加速度的大小的比例设为角加速度转矩比例的情况下,
所述控制装置构成为以所述角加速度转矩比例根据车速而变化的方式,决定所述第三种控制值。
9.根据权利要求8所述的车辆,其中,
所述控制装置构成为以所述车速的大小比第三阈值小的情况下的所述角加速度转矩比例大于所述车速的大小比所述第三阈值大的情况下的所述角加速度转矩比例的方式,决定所述第三种控制值。
10.根据权利要求1至9中任一方所述的车辆,其中,
具备倾斜驱动装置,该倾斜驱动装置构成为使用于控制所述车身的所述倾斜角的倾斜转矩作用于所述车身。
11.根据权利要求1至10中任一方所述的车辆,其中,
所述N个车轮包含三个以上的车轮,所述三个以上的车轮包含相互分离地配置在所述宽度方向上的一对车轮,
所述车辆具备:
倾斜装置,构成为使所述车身向所述宽度方向倾斜;以及
锁定装置,构成为锁定所述倾斜装置,
所述控制装置构成为:
在车速的大小为第四阈值以上的情况下,
使所述锁定装置释放所述倾斜装置,
根据所述目标转动转矩来控制所述转动驱动装置,
在所述车速的大小小于所述第四阈值的情况下,
使所述锁定装置锁定所述倾斜装置,
向所述转动驱动装置输出使所述支承部件向所述目标方向转动的所述转动转矩。
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