JP2005088742A

JP2005088742A - 揺動型車両の揺動制御装置

Info

Publication number: JP2005088742A
Application number: JP2003324810A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Ieda; 義久家田; Akihiko Tomota; 明彦友田; 眞二 ▲高▼柳; Shinji Takayanagi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-17
Also published as: EP1516806B1; DE602004014864D1; EP1516806A1; JP4583741B2

Abstract

【課題】路面の傾斜に影響されずに車体の揺動角度を制御する。
【解決手段】車体が揺動する自動三輪車１０の揺動制御装置において、揺動側車体である車体フレーム１６側、又は非揺動側車体であるサスペンションアーム７１，７２側に加わる力の角度を検出し、この検出角度に応じて車体フレーム１６側とサスペンションアーム７１，７２側との相対揺動角度を制御することを特徴とする。
【選択図】図１８

Description

この発明は、揺動型車両の揺動制御装置に関する。

従来、例えば前車体と後車体とが左右方向に揺動（ローリング動）する揺動型車両の中には、所定の運転状況下では車体前部と車体後部との揺動をロックして車体の自立を図ったものがある（例えば、特許文献１，２参照。）。また、揺動をロックするのではなく、揺動を制御するモーメントを車体に付加するよう構成されたものもある（例えば、特許文献３参照。）。このような揺動制御装置は、車体に揺動モーメントを生じさせるトルク付加機構を備え、ハンドルの舵角と車速とから車体の揺動角度を演算し、この揺動角度となるようトルク付加機構を作動制御して揺動モーメントを生じさせている。
特開昭５９−１７９４６７号公報特開昭５４−６７９３７号公報特開昭５９−１４９８７８号公報

しかしながら、上記のような揺動制御装置では、舵角と車速とによる遠心力をパラメータとして車体の揺動角度を制御するので、旋回走行時の路面の傾斜によっては車体の姿勢が変化するという課題がある。
そこでこの発明は、路面の傾斜に影響されずに車体の揺動角度を制御する揺動型車両の揺動制御装置を提供する。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、車体が揺動する三輪又は四輪の揺動型車両（例えば実施例の自動三輪車１０，３１０）の揺動制御装置（例えば実施例の揺動制御装置２５０，３５０）において、揺動側車体（例えば実施例の車体フレーム１６側）又は非揺動側車体（例えば実施例のサスペンションアーム７１，７２側）に加わる力の角度を検出し、この検出角度に応じて前記揺動側車体と非揺動側車体との相対揺動角度を制御することを特徴とする。

この揺動制御装置によれば、揺動型車両が揺動側車体を揺動（ロール）させて旋回走行を行う際、例えば揺動側車体と非揺動側車体との間に設けられたトルク付加機構により揺動側車体に適宜揺動モーメントを発生させることとなるが、このとき、揺動側車体又は非揺動側車体に加わる力の角度に応じて、揺動側車体と非揺動側車体との相対揺動角度を制御することで、路面の傾斜に影響されずに相対揺動角度を制御することができる。

具体的には、請求項２に記載した発明のように、前記検出角度が０となるように前記相対揺動角度を制御することで、揺動側車体に発生する倒れ方向モーメントと起き方向モーメントとをつり合わせることができる。

ここで、請求項３に記載したように、前記揺動側車体と非揺動側車体との間にこれらの相対揺動角度を制御するためのモータ（例えば実施例のトルクモータ２５８）を設け、このモータを上記トルク付加機構の駆動源とすることで、きめ細かでかつリニアでリアルタイムな制御を行うことが可能となる。

請求項１，２に記載した発明によれば、路面の傾斜に影響されずに相対揺動角度を制御し、倒れ方向モーメントと起き方向モーメントとをつり合わせることができるため、揺動型車両のバランス取りを良好に補助することができる。
また、請求項３に記載した発明によれば、揺動側車体と非揺動側車体との相対揺動角度をモータにより制御することで、リニアでリアルタイムな制御を行うことが可能となる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きの記載は車両における向きと同一のものとする。

図１、図２に示す自動三輪車（揺動型車両）１０は、ヘッドバイプ１１に操舵可能に取り付けられるフロントフォーク１２と、このフロントフォーク１２の下端に取り付けられる前輪１３と、フロントフォーク１２に一体的に取り付けられるハンドル１４と、ヘッドパイプ１１の後部に取り付けられる車体フレーム１６と、この車体フレーム１６の後部に取り付けられるパワーユニット１７と、このパワーユニット１７の駆動力により駆動する左右の車輪としての後輪１８，２１と、車体フレーム１６の上部に取り付けられる収納ボックス２２と、この収納ボックス２２の上部に開閉可能に取り付けられるシート２３とを備える。ハンドル１４の左側には後輪用のブレーキレバー６５が、右側には前輪用のブレーキレバー６６がそれぞれ取り付けられる。

車体フレーム１６は、ヘッドパイプ１１から下方へ延びるダウンパイプ２５と、このダウンバイプ２５の下部から後方に延びた後に上方に向かって屈曲する左右一対のロアパイプ２６，２７と、これら各ロアパイプ２６，２７後部の上方屈曲部の上端に接合されるセンタアッパフレーム２８と、ダウンパイプ２５から後方へ延びると共にセンタアッパフレーム２８の先端に接合されるセンタパイプ３１と、上記のロアパイプ２６，２７の後部及びセンタアッパフレーム２８の後部のそれぞれに接合される後部フレーム３２とを備える。

センタアッパフレーム２８には、収納ボックス２２及びパワーユニット１７が取り付けられ、後部フレーム３２には、後輪１８，２１を懸架するリヤサスペンション６３が取り付けられる。リヤサスペンション６３は、各後輪１８，２１がそれぞれ取り付けられ車体フレーム１６側に対して上下に揺動（スイング動）可能であると共に左右に揺動（ローリング動）可能に取り付けられる左右のサスペンションアーム７１，７２を備える。つまり、自動三輪車１０は、車体フレーム１６側（揺動側車体）とサスペンションアーム７１，７２側（非揺動側車体）とが左右に揺動可能な揺動型車両として構成される。そして、後部フレーム３２の後端部には、サスペンションアーム７１，７２側と車体フレーム１６側との相対揺動角度を制御する揺動制御装置２５０のトルク付加機構２５１が取り付けられる。なお、４１は前輪１３の上方を覆うフロントフェンダ、４２はバッテリ、４３はウインカ、４４はテールランプ、４６はエアクリーナ、４７はマフラである。

図３に示すように、センタアッパフレーム２８に接続される後部フレーム３２の上部は、前側が後側より高くなるように配置された上部傾斜部３２Ａとされ、ロアパイプ２６，２７に接続される後部フレーム３２の下部は、略水平に配置される下部水平部３２Ｂとされる。また、後部フレーム３２の後部には、上部傾斜部から下方に延びた後に後方に向かって屈曲するように配置される側面視略Ｌ字状のＬパイプ５４が設けられ、このＬパイプ５４の上端と上部傾斜部３２Ａの後端部とが接合される。また、下部水平部３２Ｂの後端部には上方に向かって屈曲する後部屈曲部３２Ｃが形成され、この後部屈曲部３２Ｃの上端部とＬパイプ５４の後端とが接合される。これら上部傾斜部３２Ａ、下部水平部３２Ｂ、及びＬパイプ５４により形成される後部フレーム３２が、センタアッパフレーム２８、及びロアパイプ２６，２７の後部と共に側面視で閉ループ構造を構成する。

図４を併せて参照して説明すると、上部傾斜部３２Ａの前部は前方に広がる上面視Ｖ字型に配置された二本の連結パイプ５２，５２で構成され、これら各連結パイプ５２，５２の前端がセンタアッパフレーム２８の後部両側にそれぞれ接合される。また、各連結パイプ５２，５２の後端は車幅方向略中央に配置されたセンタパイプ５１を介して互いに接合される。各連結パイプ５２，５２とセンタアッパフレーム２８との接合部の下側には、これらに渡る補強プレート５３，５３が取り付けられる。
また、下部水平部３２Ｂは、その前後に渡る一本の長尺の第一パイプ１５１を途中で右側に反らすように曲げ、この第一パイプ１５１の屈曲部の近傍に第二パイプ１５３を接合することで、前側が分岐する上面視略Ｙ字型に形成され、第一及び第二パイプ１５１，１５３の前端がロアパイプ２６，２７にそれぞれ接合される。

センタアッパフレーム２８にはブラケット５６，５６が取り付けられ、これらのブラケット５６，５６に中継部材５７を介してパワーユニット１７の上部前側が取り付けられる。また、補強プレート５３，５３に各々支持ロッド５８，５８を介してパワーユニット１７の上部後側が支持される。また、Ｌパイプ５４に設けられた突出部６１にはパワーユニット１７の後端部が取り付けられる。なお、センタアッパフレーム２８は上面視で略長円形に形成され、この長円形とほぼ同形の底部を有する収納ボックス２２がセンタアッパフレーム２８の上部に取り付けられる。

パワーユニット１７は、その前部に配置されるエンジン３４と、このエンジン３４の動力を後輪１８，２１に伝達する動力伝達機構３５とを備える。また、動力伝達機構３５は、エンジン３４の後部左側から後方へ延びるベルト式の無段変速機７８と、この無段変速機７８の後部に連結される減速機構を兼ねたギヤボックス８１と、このギヤボックス８１の前側の出力軸に接続されるドライブシャフト７４及びギヤボックス８１の後側の出力軸に接続されるドライブシャフト７３とを備える。なお、７８Ａは無段変速機７８を収容する変速機ケースである。

後部フレーム３２の左右に配置されるサスペンションアーム７１，７２は、車幅方向内側に向かって広がるように配置された二本のアーム部材の中間部を中間部材で連結することで上面視略Ａ字型に形成されるものである。各サスペンションアーム７１，７２の車幅方向外側の部位にはそれぞれホルダー８３，８３が取り付けられ、これら各ホルダー８３にそれぞれ後輪１８，２１が取り付けられる。後輪１８，２１にはパワーユニット１７のギヤボックス８１から延びるドライブシャフト７３，７４がそれぞれ接続され、後輪１８，２１にはエンジン３４側から無段変速機７８、ギヤボックス８１、及びドライブシャフト７３，７４を介して駆動力が伝達される。

さらに図５を併せて参照して説明すると、後部フレーム３２の後部屈曲部３２Ｃには、サスペンションアーム７１，７２後部の車幅方向内側の部位が後部スイング軸８５を中心として上下に揺動（スイング動）可能に取り付けられる。また、後部フレーム３２の第一パイプ１５１と第二パイプ１５２との接合部近傍にはポスト部１３３が設けられ、このポスト部１３３にサスペンションアーム７１，７２前部の車幅方向内側の部位が前部スイング軸１３６を中心として上下に揺動可能に取り付けられる（図４参照）。後部スイング軸８５及び前部スイング軸１３６は、車幅方向中央に前側が後側よりも高くなるよう傾斜して設けられる揺動軸線Ｄを共有するように配置される（図３参照）。

各サスペンションアーム７１，７２の後部上方には、ダンパ７７と圧縮コイルばね（不図示）とからなる弾性手段としての緩衝器７６が車幅方向と略平行に配置される。
図６に示すように、この緩衝器７６の両側部には、下方に延びた後に車幅方向内側に向かって屈曲するように配置されるベルクランク９０，９１がそれぞれ設けられ、これら各ベルクランク９０，９１の上端部と緩衝器７６の端部とがそれぞれ後部スイング軸８５と平行な連結軸１０６，１０６により回動可能に連結される。また、各ベルクランク９０，９１の車幅方向内側の端部間にはバー状の連結部材９２が設けられ、この連結部材９２の両端部と各ベルクランク９０，９１の車幅方向内側の端部とが後部スイング軸８５と平行な連結軸１０４，１０４により回動可能に連結される。

連結部材９２の車幅方向中央部は、Ｌパイプ５４の屈曲部近傍に設けられた連結ブラケット１１４に、前記揺動軸線Ｄと平行な上部揺動軸線Ｅ上に設けられる上部スイング軸１１６を中心として揺動可能に連結される（図３参照）。
各ベルクランク９０，９１の屈曲部と各サスペンションアーム７１，７２にそれぞれ設けられた取り付けブラケット８６，８７との間には、車幅方向外側に凸の円弧状リンク８８，８９がそれぞれ設けられる。これら円弧状リンク８８，８９の上端部と各ベルクランク９０，９１の屈曲部とは後部スイング軸８５と平行な連結軸１０３，１０３により回動可能に連結され、円弧状リンク８８，８９の下端部と各サスペンションアーム７１，７２の取り付けブラケット８６，８７とは後部スイング軸８５と平行な連結軸１０５，１０５により回動可能に連結される。

ここで、各連結軸１０３の車幅方向での距離と各連結軸１０５の車幅方向での距離とはほぼ同一であり、各ベルクランク９０，９１、緩衝器７６、及び連結部材９２を一つの節として捉え、かつ各サスペンションアーム７１，７２を一つの節として捉えると、これらは各円弧状リンク８８，８９と共に概略平行クランクを構成する。なお、ベルクランク９０，９１はそれぞれ二枚のクランクプレートで円弧状リンク８８，８９の上端部、緩衝器７６及び連結部材９２の端部を揺動軸線Ｄ方向で挟むようにして構成されるものである。

連結部材９２の両端部には、後面視略扇形の扇形状部１５６，１５７が設けられ、これら扇形状部１５６，１５７にはそれぞれ連結軸１０４を中心として形成される円弧状長孔１５８，１５９が設けられる。これら円弧状長孔１５８，１５９にはそれぞれベルクランク９０，９１に固定される後部スイング軸８５と平行なストッパピン１０７，１０７が挿通され、このストッパピン１０７により連結部材９２とベルクランク９０，９１との連結軸１０４を中心とした傾きが所定の範囲内となるよう規制される。
このように、リヤサスペンション６３は、サスペンションアーム７１，７２と、ホルダー８３，８３と、円弧状リンク８８，８９と、ベルクランク９０，９１と、緩衝器７６と、連結部材９２とを備えたものである。

次いで、リヤサスペンション６３の作用について説明する。
まず、図６に示すリヤサスペンション６３は乗員（運転者）一名が乗車した１Ｇ状態（以下、乗車状態という。）で、かつ車体フレーム１６が直立した状態であり、この状態から、図７に示すように、左側の後輪１８が移動量Ｍ１だけ上方に移動すると、サスペンションアーム７１が後部スイング軸８５を中心として矢印ａのように上方へスイングし、これに伴って円弧状リンク８８が矢印ｂのように上昇する。さらに、ベルクランク９０が連結部材９２に対して連結軸１０４を中心として矢印ｃのように傾き、緩衝器７６を矢印ｄのように押し縮める。ここで、サスペンションアーム７１，７２の傾斜角度、即ち後輪１８，２１の上下移動量によってベルクランク９０，９１の傾き角度が変化することから、後輪１８，２１の上下移動量の範囲は円弧状長孔１５８，１５９により規制されることとなる。そして、緩衝器７６の緩衝作用により、左側の後輪１８から車体フレーム１６側へ伝達される衝撃が緩和される。このとき、他方のサスペンションアーム７２は前記乗車状態のままであり、連結部材９２はほぼ水平な状態に保たれる。つまり、リヤサスペンション６３は独立懸架式サスペンションとして構成される。なお、右側の後輪２１が上昇した場合でも上記と同様の作用を得ることとなるため、その説明は省略する。

また、図８に示すように、後輪１８，２１が乗車状態から共に移動量Ｍ２だけ上昇する、又は車体フレーム１６が後輪１８，２１に対して乗車状態から移動量Ｍ２だけ下降すると、サスペンションアーム７１，７２が後部スイング軸８５を中心として矢印ｆ，ｆのように上方ヘスイングし、これに伴って円弧状リンク８８，８９が矢印ｇ，ｇのように上昇する。さらに、ベルクランク９０，９１が連結部材９２に対して連結軸１０４，１０４を中心として矢印ｈ，ｈのようにスイングし、緩衝器７６を矢印ｊ，ｊのように押し縮め、緩衝器７６の緩衝作用を得る。

さらに、図９に示すように、後輪１８，２１が乗車状態から共に移動量Ｍ３だけ下降する、又は車体フレーム１６が後輪１８，２１に対して乗車状態から移動量Ｍ３だけ上昇すると、サスペンションアーム７１，７２が後部スイング軸８５を中心として矢印ｍ，ｍのように下方ヘスイングし、これに伴って円弧状リンク８８，８９が矢印ｎ，ｎのように下降する。さらに、ベルクランク９０，９１が連結部材９２に対して連結軸１０４，１０４を中心として矢印ｐ，ｐのようにスイングし、緩衝器７６を矢印ｑ，ｑのように引き伸ばし、緩衝器７６の緩衝作用を得る。

次いで、車体フレーム１６側とサスペンションアーム７１，７２側との揺動について説明する。
図１０に示すように、車体フレーム１６が直立状態から左側に角度φ１だけ揺動する際には、各後輪１８，２１を支持するサスペンションアーム７１，７２のスイング軸でもある後部スイング軸８５を中心として揺動するので、各サスペンションアーム７１，７２はスイングせず、Ｌパイプ５４に上部スイング軸１１６で連結された連結部材９２が緩衝器７６と共にほぼ水平な状態を保ちながらＬパイプ５４に対して上部スイング軸１１６を中心として揺動しつつ、矢印ｓのように左方へ平行移動する。このとき、円弧状リンク８８，８９は矢印ｔ，ｔのように傾き、ベルクランク９０，９１は矢印ｕ，ｕのように平行移動する。ベルクランク９０，９１が平行移動するのでこれらの上端部間の距離は変化せず、したがって緩衝器７６の伸縮は行われない。なお、車体フレーム１６側が右側に揺動した場合でも上記と同様の作用を得ることとなるため、その説明は省略する。

そして、図１１に示すように、後輪１８が前記乗車状態から移動量Ｍ４だけ上昇し、かつ車体フレーム１６が直立状態から左側に角度φ２だけ揺動する際には、サスペンションアーム７１が後部スイング軸８５を中心として上方ヘスイングすると共に、連結部材９２が緩衝器７６と共に左方へ移動する。また、各円弧状リンク８８，８９が左方へ傾くと共に、サスペンションアーム７１のスイングに伴って円弧状リンク８８が上昇する。さらに、ベルクランク９０，９１が左方へ移動すると共に、ベルクランク９０が連結部材９２に対して連結軸１０４を中心として右回り（時計回り）にスイングする。そして、ベルクランク９０がスイングすることで緩衝器７６を押し縮め、緩衝器７６の緩衝作用により左側の後輪１８から車体フレーム１６側へ伝達される衝撃が緩和される。

ここで、自動三輪車１０には、車体フレーム１６側とサスペンションアーム７１，７２側との揺動を規制する揺動ロック機構９４が設けられる。この実施例に好適な揺動ロック機構としては、例えば図１２に示すように、Ｌパイプ５４を挟んで車体フレーム１６に固定される一対の油圧シリンダ９５，９５と、これら各油圧シリンダ９５のピストンシャフト９６に上部スイング軸１１６に平行な連結軸９７により一端が回動可能に連結される中継部材９８とを備え、各中継部材９８の他端と連結部材９２の上部スイング軸１１６の両側部とを上部スイング軸１１６に平行な連結軸９９により回動可能に連結してなるものがある。各油圧シリンダ９５は、通常走行時等にはピストンシャフト９６がスムーズにストロークできるよう設定され、不図示のパーキングレバー等が操作された場合にはピストンシャフト９６のストロークがロックされるよう設定される。車体フレーム１６側が揺動する際にはＬパイプ５４と連結部材９２とが揺動するが、この揺動を油圧シリンダ９５によりロックすることで、結果として車体フレーム１６側とサスペンションアーム７１，７２側との揺動をロックすることができる。

なお、揺動ロック機構の他の形態としては、図１３に示す揺動ロック機構９４Ａように、各サスペンションアーム７１，７２と円弧状リンク８８，８９との連結軸１０５，１０５と同軸配置され各サスペンションアーム７１，７２にそれぞれ固定されるブレーキディスク９５Ａ，９５Ａと、これら各ブレーキディスク９５Ａに対応して設けられ各円弧状リンク８８，８９にそれぞれ固定されるブレーキキャリパ９６Ａ，９６Ａとを備えたものがある。この場合、パーキングレバー等が操作された場合のみ各ブレーキキャリパ９６Ａを作動させブレーキディスク９５Ａをロックするように設定すれば、各サスペンションアーム７１，７２と円弧状リンク８８，８９との揺動がロックされ、結果として車体フレーム１６側とリヤサスペンション７１，７２側との揺動がロックされる。

次いで、パワーユニット１７について説明する。
図１４に示すように、エンジン３４のクランクケース３４ａの後部左側は後方に延出され、この延出部分が変速機カバー３４ｂと共に動力伝達機構３５の無段変速機７８を収納する変速機ケース７８Ａを形成する。なお、クランクケース３４ａの右側には右カバー３４ｃが取り付けられる。また、クランクケース３４ａの後部には、クランクケース３４ａとは別体としたギヤボックス８１が取り付けられる。

図１５に示すように、ギヤボックス８１は、差動機構１７２と、この差動機構１７２の出力軸となる左差動軸１７３及び右差動軸１７４にそれぞれ一体に設けられる左第一ギヤ１７６及び右第一ギヤ１７７と、これらの左第一ギヤ１７６及び右第一ギヤ１７７にそれぞれ噛み合う左第二ギヤ１７８及び右第二ギヤ１８１と、これら各ギヤ類を収容するギヤケース１６５とを備える。

差動機構１７２は、無段変速機７８側からの動力を得る伝達ギヤ１８６と、この伝達ギヤ１８６の径方向に沿って配置され伝達ギヤ１８６と共に回転する遊動軸１８７と、伝達ギヤ１８６と同軸上に設けられ遊動軸１８７を挟んで一端を対向させる前記左差動軸１７３及び右差動軸１７４と、遊動軸１８７の両端部にそれぞれ設けられる一対の第一ベベルギヤ１８８，１８８と、左差動軸１７３及び右差動軸１７４にそれぞれスプライン結合され各第一ベベルギヤ１８８，１８８に噛み合う一対の第二ベベルギヤ１９１，１９１とを備える。

そして、前記エンジン３４の駆動力が無段変速機７８を介して差動機構１７２に入力され、伝達ギヤ１８６と共に遊動軸１８７が回転したとき、自動三輪車１０の直進時等、両後輪１８，２１の回転速度が同一である場合には、各第一ベベルギヤ１８８を介して各第二ベベルギヤ１９１が伝達ギヤ１８６と同速度で回転し、差動機構１７２の出力軸である左差動軸１７３及び右差動軸１７４を同一速度で駆動させる。また、自動三輪車１０の旋回走行時等、両後輪１８，２１に回転速度差が生じた場合には、各第一ベベルギヤ１８８が遊動軸１８７を中心として回転し、各第二ベベルギヤ１９１を差動させることで、左差動軸１７３及び右差動軸１７４を異なる回転速度で駆動させる。

ドライブシャフト７３は、差動機構１７２からの出力を受ける右第二ギヤ１８１にスプライン結合される内側シャフト１９５と、この内側シャフト１９５に等速ジョイント１９６を介して連結されるセンタシャフト１９７と、このセンタシャフト１９７の先端に等速ジョイント１９８を介して連絡されると共に左側の後輪１８側のハブにスプライン結合される外側シャフト２０１とを備える。
また、ドライブシャフト７４は、差動機構１７２からの出力を受ける左第二ギヤ１７８にスプライン結合される内側シャフト２０５と、この内側シャフト２０５に等速ジョイント２０６を介して連結されるセンタシャフト２０７と、このセンタシャフト２０７の先端に等速ジョイント２０８を介して連絡されると共に右側の後輪２１側のハブにスプライン結合される外側シャフト２１１とを備える。なお、ドライブシャフト７３の内側シャフト１９５はギヤボックス８１の左出力軸であり、ドライブシャフト７４の内側シャフト２０５はギヤボックス８１の右出力軸である。

ここで、差動機構１７２は遊動軸１８７が車幅方向略中央に位置するよう配置され、かつ左差動軸１７３及び右差動軸１７４が後輪１８，２１と略同軸上となるように配置される。遊動軸１８７の右側には右差動軸１７４及び右第一ギヤ１７７が配置され、遊動軸１８７の左側には左差動軸１７３及び左第一ギヤ１７６が配置される。また、右第一ギヤ１７７と噛み合う右第二ギヤ１８１は差動機構の右後側に配置され、左第一ギヤ１７６と噛み合う左第二ギヤ１７８は差動機構の左前側に配置される。

そして、右第二ギヤ１８１に内側シャフト１９５を介して連結される等速ジョイント１９６、及び左第二ギヤ１７８に内側シャフト２０５を介して連結される等速ジョイント２０６は、その屈曲中心が車幅方向略中央となるよう配置され、かつ差動機構１７２を前後で挟むように配置される。ドライブシャフト７３は等速ジョイント１９６から左側に向かうにつれて前方に位置するよう傾斜して配置され、ドライブシャフト７４は等速ジョイント２０６から右側に向かうにつれて後方に位置するよう傾斜して配置される。

図１６において、２２１は無段変速機７８の従動側プーリに取り付けられるピニオンギヤ２２１であり、このピニオンギヤ２２１が中継ギヤ２２２を介して大径ギヤ２２３に噛み合う。このとき、各ギヤ２２１，２２２，２２３を介して無段変速機７８からの駆動力が減速される。大径ギヤ２２３は差動機構１７２の伝達ギヤ１８６に噛み合い、この伝達ギヤ１８６と同軸回転する左第一ギヤ１７６が左第二ギヤ１７８に噛み合い、同じく伝達ギヤ１８６と同軸回転する右第一ギヤ１７７が右第二ギヤ１８１に噛み合う。ここで、差動機構１７２、左第二ギヤ１７７、及び右第二ギヤ１８１は無段変速機７８よりも下方に配置される。

また、伝達ギヤ１８６、左第二ギヤ１７８、及び右第二ギヤ１８１の回転中心は、側面視で揺動軸線Ｄと重なるように配置される。これにより、各等速ジョイント１９６，２０６の屈曲中心が揺動軸線Ｄ上に配置される。サスペンションアーム７１，７２の前部スイング軸１３６への取り付け部７１ａ，７２ａ及び後部スイング軸８５への取り付け部７１ｂ，７２ｂは、差動機構１７２、左第二ギヤ１７７、及び右第二ギヤ１８１を前後方向で挟むように配置される。

以上のように、ドライブシャフト７３，７４とギヤボックス８１との連結位置が、後輪１８，２１の車軸（外側シャフト２０１，２１１）に対して差動機構１７２の前後にオフセットされ、かつ車幅方向略中央に設けられることで、前記連結位置が差動機構１７２の両側部に設けられる場合と比較して、後輪１８，２１のトレッド（両後輪１８，２１の路面との接触面の中心間の距離）を広げることなくドライブシャフト７３，７４のスイング半径を増加させることができるので、各ドライブシャフト７３，７４とギヤボックス８１との間に設けられる等速ジョイント１９６，２０６の屈曲角の許容範囲内で後輪のホイールトラベルを増加させることが可能となり、サスペンション性能の向上を図ることができる。

特に、ドライブシャフト７３，７４とギヤボックス８１との連結位置（等速ジョイント１９６，２０６の屈曲中心）が車体フレーム１６の揺動中心である揺動軸線Ｄ上に配置されることで、車体フレーム１６が揺動してもドライブシャフト７３，７４がスイングすることがなく、等速ジョイント１９６，２０６の屈曲角が最小限に抑えられる。
また、無段変速機７８よりも下方に配置される差動機構１７２、左第二ギヤ１７７、及び右第二ギヤ１８１の前後にできる比較的大きなスペースにサスペンションアーム７１，７２の前後の取り付け部を配置したので、サスペンションアーム７１，７２が上下にスイングしたり車体フレーム１６側が揺動した際に、無段変速機７８やギヤボックス８１との間隙を確保し易く、独立懸架式のリヤサスペンション６３の設計自由度を高めることができる。

次いで、揺動制御装置２５０について説明する。ここで、揺動制御装置（第一実施例）２５０は、車体フレーム１６の後端部に設けられるトルク付加機構２５１と、車体フレーム１６側（揺動側車体）に設けられる傾斜センサ２５２と、この傾斜センサ２５２等からの出力を受けてトルク付加機構２５１の作動を制御する不図示の制御回路とを備えるものである（図１８参照）。

図１７に示すように、トルク付加機構２５１を支持する支持フレーム２５３は、例えば板状部材を屈曲成形してなるもので、後部フレーム３２の上部傾斜部３２Ａの後方に連なるように配置されるモータ支持レール２５４と、後部フレーム３２の後部屈曲部３２Ｃに連なるように配置されるギヤ支持レール２５５とを有する。モータ支持レール２５４の前端部は上部傾斜部３２Ａの後端に接合され、モータ支持レール２５４の後端部はギヤ支持レール２５５の上端部に接合される。また、ギヤ支持レール２５５の下端部は後部屈曲部３２Ｃの上端に接合される。つまり、支持フレーム２５３は車体フレーム１６と一体に構成される。

モータ支持レール２５４の上部には前後方向に離間して配置される二つの立て壁２５６，２５７が立設され、これら立て壁２５６，２５７間にトルクモータ（モータ）２５８が取り付けられる。トルクモータ２５８はその駆動軸線Ｍが揺動軸線Ｄと平行となるよう配置され、かつピニオンギヤ２５９を備える出力軸が後側の立て壁２５７から後方に向かって突出するよう配置される。一方、モータ支持レール２５４の後部には、トルクモータ２５８のピニオンギヤ２５９の下方に配置されこのピニオンギヤ２５９と噛み合う大径ギヤ２６０が軸支される。そして、この大径ギヤ２６０と同軸に設けられて一体に回転する小径ギヤ２６１が、その下方に配置され上方に凸の略半円状に形成される揺動ギヤ２６２に噛み合う。なお、大径ギヤ２６０及び小径ギヤ２６１の回転軸線Ｆはトルクモータ２５８の駆動軸線Ｍと平行である。

揺動ギヤ２６２は、ギヤが形成される半円部が上部揺動軸線Ｅを共有するように配置され、ギヤ支持レール２５５に上部揺動軸線Ｅ回りに回動可能に軸支されると共に、揺動ギヤ２６２の両側に設けられる突起部と揺動アーム２６３とがカラーを介して一体に固定される。ここで、揺動アーム２６３はリヤサスペンション６３の連結部材９２と略平行でかつ連結部材９２とギヤ支持レール２５５との間に配置される部材である。揺動アーム２６３の車幅方向中央部は後方に延長された上部スイング軸１１６を中心としてＬパイプ５４及び連結部材９２と揺動可能に連結される。また、一部図６を参照して説明すると、揺動アーム２６３の両端部には、ベルクランク９０，９１と円弧状リンク８８，８９との連結軸１０３，１０３と略同軸に設けられる後部連結軸２６４、２６４を中心としてスイング可能に連係リンク２６５，２６６の上端部が連結される。これら連係リンク２６５，２６６の下端部は、サスペンションアーム７１，７２と円弧状リンク８８，８９との連結軸１０５，１０５の後方延出部分にスイング可能に連結される。

モータ支持レール２５５の後側の立て壁２５７には、ピニオンギヤ２５９を覆う略椀状のカバー部材２６７が接合される。一方、揺動ギヤ２６２の下方には、Ｌパイプ５４の後端部を後方に向かって延長させるように配置される延長レール２６８が設けられる。この延長レール２６８は例えば二枚の板状部材からなり、Ｌパイプ５４の後端部及び後部屈曲部３２Ｃの上端部にこれらを左右から挟み込むように固定される。そして、この延長レール２６８の後端部とカバー部材２６７との間には、大径ギヤ２６０及び揺動ギヤ２６２を後方から軸支するサブレール２６９が設けられる。

このように構成されるトルク付加機構２５１により、トルクモータ２５８の駆動トルクがピニオンギヤ２５９及び大径ギヤ２６０により減速されて揺動ギヤ２６２に伝達される。そして、大径ギヤ２６０に後面視で右回り（時計回り）のトルクが付加された場合は、小径ギヤ２６１が揺動ギヤ２６２と噛み合いながら上部スイング軸１１６を中心として右回りに移動しようとする。トルクモータ２５８及び小径ギヤ２６１（大径ギヤ２６０）は支持フレーム２５３に支持され、揺動ギヤ２６２は連結部材９２と連結される揺動アーム２６３に固定されているため、小径ギヤ２６１が上部スイング軸１１６を中心として右回りに移動しようとすれば、車体フレーム１６（Ｌパイプ５４）を連結部材９２及び揺動アーム２６３に対して上部スイング軸１１６を中心として右側に揺動させるよう作用し、この結果、車体フレーム１６側（揺動側車体）をサスペンションアーム７１，７２側（非揺動側車体）に対して右側に揺動させようとするモーメントが発生することとなる。同様に、大径ギヤ２６０に後面視で左回りの回転トルクが付加されれば、車体フレーム１６側をサスペンションアーム７１，７２側に対して左側に揺動させようとするモーメントが発生することとなる。

車体フレーム１６側に設けられる傾斜センサ２５２は、例えば振れ中心での所定部位に着磁した振り子部材等の検出子をセンサ本体内に備える加速度センサとして構成される。センサ本体には例えば振り子部材の着磁部から生じる磁界を検出する磁気センサが内蔵され、センサ本体に対する振り子部材の傾斜角度が検出されるようになっている。
傾斜センサ２５２は、車体左右方向（揺動方向）の傾斜角度を検出可能なように配置され、かつ車体フレーム１６側の中心面（車幅方向中心面）に対する車体フレーム１６側に加わる力の方向の角度が０°、つまり平行である状態を０として出力するように車体フレーム１６側に固定される。なお、車体フレーム１６側の中心面は、車体フレーム１６側が直立した状態での鉛直方向に沿う面である。

ここで、旋回走行時における自動三輪車１０は、車体フレーム１６側を旋回方向内側にロールさせ、直立状態では揺動軸線Ｄの鉛直上に位置する重心Ｇを旋回方向内側へ移動させることで揺動モーメント（倒れ方向モーメント）を発生させ、この揺動モーメントと重心Ｇへの遠心力により発生する旋回方向外側への揺動モーメント（起き方向モーメント）とをバランスさせながら走行することとなる。このとき、倒れ方向モーメントと起き方向モーメントとがつり合っていれば、車体フレーム１６側の中心面と車体フレーム１６側に加わる力の方向とが平行となり、傾斜センサの出力値が０となる。一方、倒れ方向モーメントと起き方向モーメントとがつり合っていなければ、車体フレーム１６側の中心面に対する車体フレーム１６側に加わる力の方向の角度を、傾斜センサ２５２がプラス又はマイナスの値として検出する。

傾斜センサ２５２からの出力を受ける制御回路は、車速に応じてトルク付加機構２５１へ作動信号を出力し、車体フレーム１６側に所定の揺動モーメントを生じさせる。制御回路は所謂ＥＣＵ（ＥｌｅｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）であり、車両電源からの電力供給を受けて作動する。
制御回路がトルク付加機構２５１に作動信号を出力する条件は、この実施例の場合には概ね車速が０〜５ｋｍ／ｈの場合である。これは、車速が５ｋｍ／ｈよりも速い場合には、細かなハンドル操作等をしなくても重心移動による倒れ方向モーメントと遠心力による起き方向モーメントとをバランスさせられるからである。

また、車速が０〜５ｋｍ／ｈである場合は、ハンドル操作等を行わないと倒れ方向モーメントと起き方向モーメントとをバランスさせ難いので、この場合には車体フレーム１６側（揺動側車体）の相対ロール角度（相対揺動角度）が常に目標とする角度となるよう制御する（図１８（ａ），（ｂ）参照）。

次に、図１８を用いて作用について説明する。
旋回走行時における自動三輪車１０は、前述したように、車体フレーム１６側（揺動側車体）の重心移動による倒れ方向モーメントと、遠心力による起き方向モーメントとをバランスさせて走行するが、各モーメントがつり合っていないとその差分が車体フレーム１６側をロールさせようと作用する。このとき、車両前後方向から見て、重力と遠心力との合力の方向が車体フレーム１６側の中心面Ｈに対して有する角度に相当する検出値を傾斜センサ２５２が出力する。

図１８（ａ）に示すように、車体フレーム１６側を右側に揺動させて旋回走行を行う際に、傾斜センサ２５２の検出子に加わる前記合力の方向が、車体フレーム１６側の中心面Ｈに対して例えば右回りの角度Ｔを有している場合には、この角度に相当する検出値を傾斜センサ２５２がプラス値として出力する。なお、逆の場合はマイナス値として出力する。傾斜センサ２５２の検出値がプラスである場合には、車体フレーム１６側を右側に揺動させ（本図の場合、車体フレーム１６側を倒れ方向に揺動させ）、傾斜センサ２５２の前記合力の方向と車体フレーム１６側の中心面Ｈとを平行にすれば、倒れ方向モーメントと起き方向モーメントとがつり合い、車体フレーム１６側をロールさせる力が発生せず、傾斜センサ２５２の出力値は０となる。

図１８（ｂ）に示すように、制御回路は例えばイグニッションスイッチがＯＮになると同時に揺動制御の処理を開始し、傾斜センサ２５２の出力値を０を基準に監視する（ステップＳ１）。そして、自動三輪車１０の走行状態が制御回路がトルク付加機構２５１に作動信号を出力する条件にあって、かつ傾斜センサ２５２の検出値がプラス値として出力された場合には、車体フレーム１６側を右にロールさせるトルクを付加するようトルク付加機構２５１に作動信号を出力する（ステップＳ２）。また、傾斜センサ２５２の検出値がマイナス値として出力された場合には、車体フレーム１６側を左にロールさせるトルクを付加するようトルク付加機構２５１に作動信号を出力する（ステップＳ３）。なお、傾斜センサ２５２の出力値が０である場合、及びトルク付加機構２５１に作動信号を出力した後には、その時点で処理を終了し、再度傾斜センサ２５２の出力値を監視することで上記処理が繰り返し行われる。

上記第一実施例によれば、自動三輪車１０が車体フレーム１６側をロールさせて旋回走行を行う際、トルク付加機構２５１により車体フレーム１６側に適宜揺動モーメントを発生させることで、特に低速走行時における自動三輪車１０のバランス取りを補助することができる。
また、傾斜センサ２５２により車体フレーム１６側の中心面に対する車体フレーム１６側に加わる力の方向の角度を検出し、この検出角度に応じて車体フレーム１６側とサスペンションアーム７１，７２側との相対揺動角度を制御するように構成したことで、路面の傾斜に影響されずに相対揺動角度を良好に制御することができる。しかも、車体フレーム１６側の揺動が規制されず、かつリヤサスペンション６３が独立懸架式として構成されているため、旋回走行時の路面の傾斜や凹凸にも柔軟に対応させることができる。

次いで、この発明の第二実施例について図１９を用いて説明する。
この実施例の自動三輪車（揺動型車両）３１０は、前記揺動制御装置２５０を、車体フレーム１６の後端部に設けられるトルク付加機構２５１と、サスペンションアーム７１，７２側（非揺動側車体）に設けられる傾斜センサ（加速度センサ）２５２と、車体フレーム１６側とサスペンションアーム７１，７２側との相対ロール角度（相対揺動角度）を検出するロール角度センサ２５３と、このロール角度センサ２５３及び傾斜センサ２５２等からの出力を受けてトルク付加機構２５１の作動を制御する不図示の制御回路とを備える揺動制御装置３５０としたことのみ異なるもので、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

傾斜センサ２５２は例えばサスペンションアーム７１に設けられ、サスペンションアーム７１に加わる力の方向とサスペンションアーム７１との角度が例えば９０°である状態、つまりサスペンションアーム７１，７２側に加わる力の方向とサスペンションアーム７１，７２側の上下方向とが平行である状態を０として出力するよう設置される。また、ロール角度センサ２５３は車体フレーム１６側に設けられ、車体フレーム１６側の中心面Ｈとサスペンションアーム７１，７２側の上下方向とが平行になった状態を０として出力するよう設置される。

次に、作用について説明すると、旋回走行時における自動三輪車３１０が車体フレーム１６側を揺動させて倒れ方向モーメントと起き方向モーメントとをバランスさせながら走行する際、車体フレーム１６側とサスペンションアーム７１，７２側との相対ロール角度はロール角度センサ２５３により検出され、サスペンションアーム７１，７２側に加わる遠心力と重力との合力の方向の角度は傾斜センサ２５２により検出される。このとき、車体フレーム１６側に作用する重力及び遠心力はサスペンションアーム７１に設けられた傾斜センサ２５２の検出子にも同様に作用するので、前記相対ロール角度と合力方向の角度とが一致していれば、車体フレーム１６側に加わる力の方向が車体フレーム１６側（揺動側車体）の中心面Ｈと一致していることとなるため、倒れ方向モーメントと起き方向モーメントとがつり合い、一致していなければ前記各モーメントの差分が車体フレーム１６側をロールさせようと作用する。

図１９（ａ）に示すように、車体フレーム１６側を右側に揺動させて旋回走行を行う際に、傾斜センサ２５２に加わる遠心力と重力との合力の方向がサスペンションアーム７１，７２側の上下方向に対して例えば右回りの角度Ｕを有している場合には、この角度に相当する検出値を傾斜センサ２５２がプラス値として出力する、また、車体フレーム１６側がサスペンションアーム７１，７２側に対して例えば右回りの角度Ｖを有している場合には、この角度に相当する検出値をロール角度センサ２５３がプラス値として出力する。そして、傾斜センサ２５２の出力値がロール角度センサ２５３が検出する相対ロール角度Ｖよりも大きい場合には、車体フレーム１６側を右側に揺動させ、前記合力の方向と車体フレーム１６側の中心面Ｈとを一致させれば、倒れ方向モーメントと起き方向モーメントとがつり合い、車体フレーム１６側をロールさせる力が発生しなくなる。

図１９（ｂ）に示すように、制御回路が揺動制御の処理を開始すると、まず傾斜センサ２５２の検出値とロール角度センサ２５３の検出値との比較を行う（ステップＳ１１）。そして、自動三輪車３１０の走行状態が制御回路がトルク付加機構２５１に作動信号を出力する条件にあって、かつ傾斜センサ２５２の検出値がロール角度センサ２５３の検出値よりも大きい場合には、車体フレーム１６側を右にロールさせるトルクを付加するようトルク付加機構２５１に作動信号を出力する（ステップＳ１２）。また、傾斜センサ２５２の検出値がロール角度センサ２５３の検出値よりも小さい場合には、車体フレーム１６側を左にロールさせるトルクを付加するようトルク付加機構２５１に作動信号を出力する（ステップＳ１３）。なお、傾斜センサ２５２の検出値とロール角度センサ２５３の検出値とが一致した場合、及びトルク付加機構２５１に作動信号を出力した後には、その時点で処理を終了し、再度傾斜センサ２５２の検出値とロール角度センサ２５３の検出値との比較を行うことで上記処理が繰り返し行われる。

ところで、上記自動三輪車３１０が傾斜路面で旋回走行を行った場合、サスペンションアーム７１，７２側が左右に傾斜すればその分だけ傾斜センサ２５２が検出する遠心力と重力との合力方向の角度が増減するが、このとき、ロール角度センサ２５３が検出する相対ロール角度もサスペンションアーム７１，７２側が左右に傾斜した分だけ増減が生じることとなるため、これら各センサ２５２，２５３の検出値を比較する際には路面の傾斜の影響は相殺され、平坦な路面で旋回走行を行った場合と同様の揺動制御を行うことができる。

上記第二実施例によれば、前記第一実施例と同様、トルク付加機構２５１により車体フレーム１６側に適宜揺動モーメントを発生させることで、特に低速走行時における自動三輪車３１０のバランス取りを補助することができる。
また、傾斜センサ２５２によりサスペンションアーム７１，７２側の上下方向とサスペンションアーム７１，７２側に加わる力の方向との角度を検出すると共に、サスペンションアーム７１，７２側と車体フレーム１６側との相対揺動角度を検出し、これら各検出角度に応じて車体フレーム１６側とサスペンションアーム７１，７２側との相対揺動角度を制御するように構成したことで、路面の傾斜に影響されずに相対揺動角度を良好に制御することができる。しかも、車体フレーム１６側の揺動が規制されず、かつリヤサスペンション６３が独立懸架式として構成されているため、旋回走行時の路面の傾斜や凹凸にも柔軟に対応させることができる。世上

なお、この発明は上記各実施例に限られるものではなく、例えば、トルク付加機構２５１の駆動源として、トルクモータ２５８ではなく油圧機構等を用いることも可能である。また、低速走行時に限らず、中速又は高速走行時においても相対揺動角度を制御するように設定してもよい。さらに、運転者の体重移動を必要とせず、運転状態により自動的に相対揺動角度を設定する完全能動的な制御を行うことも可能である。そして、揺動型車両としては自動三輪車に限らず四輪等であってもよく、また前輪側にサスペンションアームを備える場合であっても応用可能である。

この発明の実施例の自動三輪車の側面図である。上記自動三輪車の平面図である。図１における要部を示す側面図である。図２における要部を示す側面図である。上記自動三輪車の背面図である。上記自動三輪車のリヤサスペンションを示す背面図である。上記リヤサスペンションの作用を示す第一作用説明図である。上記リヤサスペンションの作用を示す第二作用説明図である。上記リヤサスペンションの作用を示す第三作用説明図である。上記リヤサスペンションの作用を示す第四作用説明図である。上記リヤサスペンションの作用を示す第五作用説明図である。上記自動三輪車の揺動ロック機構を示す背面図である。上記揺動ロック機構の他の形態を示す背面図である。上記自動三輪車の動力伝達機構を示す平面図である。上記動力伝達機構のギヤボックスの断面図である。上記ギヤボックスの歯車列を示す側面図である。上記自動三輪車の揺動制御装置のトルク付加機構を示す斜視図である。上記揺動制御装置（第一実施例）の作用説明図であって、（ａ）は旋回走行時に自動三輪車に加わる力の方向を示す背面図であり、（ｂ）は揺動制御装置の制御回路での処理を示すフローチャート図である。この発明の揺動制御装置（第二実施例）の作用説明図であって、（ａ）は旋回走行時に自動三輪車に加わる力の方向を示す背面図であり、（ｂ）は揺動制御装置の制御回路での処理を示すフローチャート図である。

符号の説明

１０，３１０自動三輪車（揺動型車両）
１６車体フレーム
７１，７２サスペンションアーム
２５０，３５０揺動制御装置
２５８トルクモータ（モータ）

Claims

車体が揺動する三輪又は四輪の揺動型車両の揺動制御装置において、揺動側車体又は非揺動側車体に加わる力の角度を検出し、この検出角度に応じて前記揺動側車体と非揺動側車体との相対揺動角度を制御することを特徴とする揺動型車両の揺動制御装置。
前記検出角度が０となるように前記相対揺動角度を制御することを特徴とする請求項１に記載の揺動型車両の揺動制御装置。
前記揺動側車体と非揺動側車体との間にこれらの相対揺動角度を制御するためのモータを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の揺動型車両の揺動制御装置。