JP2010208614A - 三輪車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 転倒に対するタフネスが大きく、かつヨーイング不安定が発生し難い三輪車両を提供する。
【解決手段】 三輪車両の左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲのうちの右後輪ＷＲＲを左後輪ＷＲＬよりも車体後方側にずらすとともに、前輪ＷＦの車幅方向位置を、車体の重心位置Ｇよりも右後輪ＷＲＲ側にずらしたので、１個の前輪ＷＦおよび左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲを左右対称に配置した従来の三輪車両に比べて、前輪ＷＦと左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを結ぶ転倒判定ラインＬＬ，ＬＲの重心位置Ｇからの距離ｄ１，ｄ２を拡大して転倒に対するタフネスを高めることができる。しかも左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲを備えることで、左右の前輪および１個の後輪を左右対称に配置した従来の三輪車両に比べて、後輪ＷＲＬ，ＷＲＲが支持し得る横力を充分に確保してヨーイング不安定が発生するのを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、１個の前輪と左右の後輪とを備える三輪車両に関する。

１個の前輪と左右の後輪とを備える三輪車両は、例えばオート三輪車として従来より周知である。

また操舵輪である左右の前輪と駆動輪である１個の後輪とを備える三輪車両が、下記特許文献１により公知である。

特開２００８−６８８０８号公報

図８（Ａ）に示すように、１個の前輪ＷＦと左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える三輪車両は、前輪ＷＦの接地点と左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの接地点とを結ぶ２本の転倒判定ラインＬＬ，ＬＲを有しており、車体が左右に傾斜して重心位置Ｇが前記転倒判定ラインＬＬ，ＬＲを内側から外側に超えると転倒が発生する。三輪車両では、車体の重心位置Ｇと転倒判定ラインＬＬ，ＬＲとの距離が四輪車両に比べて小さいため、転倒が発生し易くなる。

車両を転倒させる横力は、路面の傾斜以外に車両の旋回に伴う遠心力により発生する。例えば、車両が左旋回すると重心位置Ｇに右向きの遠心力Ｆｘが作用し、車両を転倒させようとする。このとき、遠心力の方向に測った重心位置Ｇと右側の転倒判定ラインＬＲとの距離ｄ２は比較的に大きいため、車両は簡単に転倒することはない。しかしながら、車両が旋回しながら制動して車体前向きの慣性力Ｆｙが同時に作用すると、その合力Ｆの方向に測った重心位置Ｇと右側の転倒判定ラインＬＲとの距離ｄ２′は前記距離ｄ２よりも小さくなり、制動を行わない場合に比べて車両は転倒し易くなる。

このように、１個の前輪ＷＦと左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える三輪車両は、旋回中に制動を行うと転倒が発生し易くなる問題がある。

それに対し、図８（Ｂ）に示すように、左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと１個の後輪ＷＲとを備える三輪車両は、左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの接地点と後輪ＷＲの接地点とを結ぶ２本の転倒判定ラインＬＬ，ＬＲの傾斜方向が、１個の前輪ＷＦと左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える図８（Ａ）の三輪車両と逆になるため、車両が旋回しながら制動して車体前向きの慣性力Ｆｙが横力Ｆｘと同時に作用すると、その慣性力Ｆｙと横力Ｆｘとの合力Ｆの方向に測った重心位置Ｇと右側の転倒判定ラインＬＬとの距離が増加するため、車両は転倒し難くなる。

しかしながら、左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと１個の後輪ＷＲとを備える三輪車両は、後輪ＷＲの接地荷重が小さい場合には、後輪ＷＲが支持し得る横力が不足して車両のヨーイング不安定が発生する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、転倒に対するタフネスが大きく、かつヨーイング不安定が発生し難い三輪車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、１個の前輪と左右の後輪とを備える三輪車両において、前記左右の後輪のうちの一方の後輪を他方の後輪よりも車体後方側にずらすとともに、前記前輪の車幅方向位置を、車体の重心位置よりも前記一方の後輪側にずらしたことを特徴とする三輪車両が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記左右の後輪は駆動輪であり、直進走行時に前記一方の後輪の駆動力を前記他方の後輪の駆動力よりも大きくすることを特徴とする三輪車両が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、制動時に前記一方の後輪の制動力を前記他方の後輪の制動力よりも小さくすることを特徴とする三輪車両が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記１個の前輪および前記左右の後輪の三輪のうち、少なくとも二輪が転舵可能であることを特徴とする三輪車両が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、三輪のうちの二輪が転舵可能であり、転舵不能な一輪を基準として転舵可能な二輪のアッカーマンジオメトリを設定したことを特徴とする三輪車両が提案される。

請求項１の構成によれば、三輪車両の左右の後輪のうちの一方の後輪を他方の後輪よりも車体後方側にずらすとともに、前輪の車幅方向位置を、車体の重心位置よりも一方の後輪側にずらしたので、１個の前輪および左右の後輪を左右対称に配置した従来の三輪車両に比べて、前輪と左右の後輪とを結ぶ転倒判定ラインの重心位置からの距離を増加させて転倒に対するタフネスを高めることができる。しかも左右の後輪を備えることで、左右の前輪および１個の後輪を左右対称に配置した従来の三輪車両に比べて、後輪が支持し得る横力を充分に確保してヨーイング不安定が発生するのを防止することができる。

また請求項２の構成によれば、直進走行時に駆動輪である左右の後輪のうちの一方の後輪の駆動力を他方の後輪の駆動力よりも大きくするので、左右非対称に配置された前輪の転がり抵抗によって重心位置まわりに左右一方へ回頭しようとするヨーモーメントが発生しても、そのヨーモーメントを打ち消して車両を直進させることができる。

また請求項３の構成によれば、制動時に一方の後輪の制動力を他方の後輪の制動力よりも小さくするので、左右非対称に配置された三輪の制動力によって重心位置まわりに左右一方へ回頭しようとするヨーモーメントが発生しても、そのヨーモーメントを打ち消して車両を直進させることができる。

また請求項４の構成によれば、１個の前輪および左右の後輪の三輪のうち、少なくとも二輪が転舵可能であるので、一輪だけを転舵する場合に比べて旋回性能が向上する。

また請求項５の構成によれば、三輪のうちの二輪が転舵可能であり、転舵不能な一輪を基準として転舵可能な二輪のアッカーマンジオメトリを設定したので、三輪の何れもがスリップしないスムーズな旋回が可能となる。

三輪車両の平面図（第１の実施の形態）。 直進定速・加速走行時の作用説明図（第１の実施の形態）。 直進制動走行時の作用説明図（第１の実施の形態）。 旋回時の作用説明図（第１の実施の形態）。 三輪車両の平面図（第２の実施の形態）。 右旋回時の作用説明図（第２の実施の形態）。 左旋回時の作用説明図（第２の実施の形態）。 従来の三輪車両を示す図（従来例）。

以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１に示すように、三輪車両は非駆動輪であって転舵輪である１個の前輪ＷＦと、駆動輪であって非転舵輪である左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える。車体の重心位置Ｇを通って前後方向に延びる基準線Ｌに対して、前輪ＷＦは距離ｘ１だけ右側にずれている。左後輪ＷＲＬは基準線Ｌに対して左側に距離ｘ２だけずれており、また右後輪ＷＲＲは基準線Ｌに対して右側に距離ｘ３だけずれている。距離ｘ１，ｘ２，ｘ３の大小関係は、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３である。

左後輪ＷＲＬの前後方向位置は重心位置Ｇの前後方向位置に略一致しており、かつ右後輪ＷＲＲの前後方向位置は重心位置Ｇの前後方向位置よりも距離ｙ１だけ後方にずれている。左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲはインホイールモータＭ，Ｍにより独立に駆動可能である。

前輪ＷＦおよび左後輪ＷＲＬの接地点を結ぶ転倒判定ラインＬＬと、前輪ＷＦおよび右後輪ＷＲＲの接地点を結ぶ転倒判定ラインＬＲとを引いたとき、上述した前輪ＷＦおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの非対称配置により、重心位置Ｇと左側の転倒判定ラインＬＬとの距離ｄ１と、重心位置Ｇと右側の転倒判定ラインＬＲとの距離ｄ２とは、図８（Ａ），（Ｂ）に示す従来の三輪車両に比べて大きくなる。

よって、三輪車両が旋回して車体左右方向の遠心力が作用しても、また旋回中に制動が行われても、重心位置Ｇが転倒判定ラインＬＬ，ＬＲを内側から外側に超え難くなって転倒が効果的に防止される。

図２に示すように、前輪ＷＦは重心位置Ｇを通る基準線Ｌの右側に配置されるため、前輪ＷＦの転がり抵抗によって車両を右旋回させようとするヨーモーメントが発生し、車両の直進走行が阻害される問題がある。そこで左右のインホイールモータＭ，Ｍの駆動力を個別に制御し、右後輪ＷＲＲのインホイールモータＭの駆動力を左後輪ＷＲＬのインホイールモータＭの駆動力よりも大きくすることで、車両を左旋回させようとするヨーモーメントを発生させ、両ヨーモーメントを相殺して三輪車両の直進走行を可能にすることができる。

図３に示すように、重心位置Ｇを通る基準線Ｌの右側には前輪ＷＦおよび右後輪ＷＲＲの二輪が配置され、左側には左後輪ＷＲＬの一輪が配置されるため、車体右側の前輪ＷＦおよび右後輪ＷＲＲの制動力の和は車体左側の左後輪ＷＲＬの制動力よりも大きくなり、車両を右旋回させようとするヨーモーメントが発生して車両の直進走行が阻害される問題がある。そこで左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの制動力を個別に制御し、右後輪ＷＲＲの制動力を左後輪ＷＲＬの制動力よりも小さくすることで、車両を左旋回させようとするヨーモーメントを発生させ、両ヨーモーメントを相殺して三輪車両の直進走行を可能にすることができる。

図４に示すように、例えば前輪ＷＦを右に転舵して三輪車両を右旋回させるとき、左後輪ＷＲＬの駆動力を右後輪ＷＲＲの駆動力よりも大きく設定することで、右旋回方向のヨーモーメントを発生させて旋回を補助することができる。逆に、前輪ＷＦを左に転舵して三輪車両を左旋回させるとき、右後輪ＷＲＲの駆動力を左後輪ＷＲＬの駆動力よりも大きく設定することで、左旋回方向のヨーモーメントを発生させて旋回を補助することができる。

次に、図５〜図７に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

図５に示すように、第２の実施の形態では、前輪ＷＦ、左後輪ＷＲＬおよび右後輪ＷＲＲの三輪のうち、前輪ＷＦおよび左後輪ＷＲＬが転舵輪となり、右後輪ＷＲＲが非転舵輪となる。前輪ＷＦはステアリングホイール１１により、ステアリングシャフト１２、ステアリングギヤボックス１３およびタイロッド１４を介して転舵される。また左後輪ＷＲＬは、ステアリングホイール１１の操舵角を操舵角センサで検出し、その操舵角に基づいて作動する転舵アクチュエータ１５により直接転舵される。

この三輪車両は前輪ＷＦ、左後輪ＷＲＬおよび右後輪ＷＲＲが左右非対称に配置されているため、前輪ＷＦの左転舵角および右転舵角は、同じ旋回半径の右旋回および左旋回について異なる大きさになり、左後輪ＷＲＬの左転舵角および右転舵角も、同じ旋回半径の右旋回および左旋回について異なる大きさになる。

図６および図７は、それぞれ右旋回時および左旋回時の転舵状態を示すもので、非転舵輪である右後輪ＷＲＲを基準として転舵輪である前輪ＷＦおよび左後輪ＷＲＬのアッカーマンジオメトリが設定される。アッカーマンジオメトリとは、全ての車輪が横滑りせずに旋回可能となる各車輪の転舵角の関係である。本実施の形態では、非転舵輪である右後輪ＷＲＲの車軸の軸線ＡＲＲに、転舵輪である前輪ＷＦの車軸の軸線ＡＦと転舵輪である左後輪ＷＲＬの車軸の軸線ＡＲＬとが一つの交点Ｏで交差するように、前輪ＷＦおよび左後輪ＷＲＬの転舵角を設定することで、アッカーマンジオメトリを達成することが可能となる。

このように、第２の実施の形態によれば、三輪のうちの二輪を転舵輪とすることで、一輪だけを転舵輪とする場合に比べて旋回性能を高めることができ、その際に、一つの非転舵輪を基準として二つの転舵二輪のアッカーマンジオメトリを設定することで、一層スムーズな旋回を可能にすることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、１個の前輪ＷＦおよび左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの配置は実施の形態に限定されず、左右を入れ換えたものであっても良い。

また三輪車両の走行用駆動源はインホイールモータＭ，Ｍに限定されず、任意の位置に配置された電動モータやエンジンであっても良い。

また第２の実施の形態では、右後輪ＷＲＲを非転舵輪としているが、前輪ＷＦあるいは左後輪ＷＲＬを非転舵輪とすることも可能である。もちろん、三輪の全てを転舵輪としても良い。

ＷＦ 前輪
ＷＲＬ 左後輪（他方の後輪）
ＷＲＲ 右後輪（一方の後輪）
Ｇ 重心位置

Claims (5)

1. １個の前輪（ＷＦ）と左右の後輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）とを備える三輪車両において、
   前記左右の後輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）のうちの一方の後輪（ＷＲＲ）を他方の後輪（ＷＲＬ）よりも車体後方側にずらすとともに、前記前輪（ＷＦ）の車幅方向位置を、車体の重心位置（Ｇ）よりも前記一方の後輪（ＷＲＲ）側にずらしたことを特徴とする三輪車両。
2. 前記左右の後輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）は駆動輪であり、直進走行時に前記一方の後輪（ＷＲＲ）の駆動力を前記他方の後輪（ＷＲＬ）の駆動力よりも大きくすることを特徴とする、請求項１に記載の三輪車両。
3. 制動時に前記一方の後輪（ＷＲＲ）の制動力を前記他方の後輪（ＷＲＬ）の制動力よりも小さくすることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の三輪車両。
4. 前記１個の前輪（ＷＦ）および前記左右の後輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）の三輪（ＷＦ，ＷＲＬ，ＷＲＲ）のうち、少なくとも二輪（ＷＦ，ＷＲＬ）が転舵可能であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の三輪車両。
5. 三輪（ＷＦ，ＷＲＬ，ＷＲＲ）のうちの二輪（ＷＦ，ＷＲＬ）が転舵可能であり、転舵不能な一輪（ＷＲＲ）を基準として転舵可能な二輪（ＷＦ，ＷＲＬ）のアッカーマンジオメトリを設定したことを特徴とする、請求項４に記載の三輪車両。

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