JP2011194953A - Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも左右一対の車輪を有する車両に関するものである。 The present invention relates to a vehicle having at least a pair of left and right wheels.
近年、エネルギ資源の枯渇問題に鑑み、車両の省燃費化が強く要求されている。その一方で、車両の低価格化等から、車両の保有者が増大し、１人が１台の車両を保有する傾向にある。そのため、例えば、４人乗りの車両を運転者１人のみが運転することで、エネルギが無駄に消費されるという問題点があった。車両の小型化による省燃費化としては、車両を１人乗りの三輪車又は四輪車として構成する形態が最も効率的であるといえる。 In recent years, in view of the problem of depletion of energy resources, there has been a strong demand for fuel saving of vehicles. On the other hand, the number of vehicle owners is increasing due to the low price of vehicles, and one person tends to own one vehicle. Therefore, for example, there is a problem that energy is wasted when only one driver drives a four-seater vehicle. The most efficient way to save fuel consumption by reducing the size of the vehicle is to configure the vehicle as a one-seater tricycle or four-wheel vehicle.
しかし、走行状態によっては、車両の安定性が低下してしまうことがある。そこで、車体を横方向に傾斜させることによって、旋回時の車両の安定性を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 However, depending on the running state, the stability of the vehicle may decrease. Therefore, a technique for improving the stability of the vehicle during turning by tilting the vehicle body in the lateral direction has been proposed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、前記従来の車両においては、旋回性能を向上させるために、車体を旋回方向内側に傾斜させることができるようになっているが、車体を傾斜させる操作が困難であり、旋回性能が低いので、乗員が不快に感じたり、不安を抱いたりしてしまうことがある。 However, in the conventional vehicle, in order to improve the turning performance, the vehicle body can be tilted inward in the turning direction, but the operation of tilting the vehicle body is difficult and the turning performance is low. , Passengers may feel uncomfortable or anxious.
本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、横加速度センサの検出値と、路面傾斜角と、旋回における車体中心から横加速度センサまでの距離とから、車両中心軸上での任意の位置における横方向の加速度成分の値を算出して旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御することによって、車体の安定を維持することができ、また、制御安定性を向上させることができるとともに、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地がよく、安定した走行状態を実現することができる安全性の高い車両を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional vehicle, and based on the detection value of the lateral acceleration sensor, the road surface inclination angle, and the distance from the vehicle body center to the lateral acceleration sensor in turning, it can be arbitrarily set on the vehicle central axis. By calculating the value of the lateral acceleration component at the position and controlling the tilt angle of the vehicle body so that the centrifugal force to the outside of the turn and gravity are balanced, the stability of the vehicle body can be maintained. It is also possible to provide a highly safe vehicle that can improve control stability and that does not give the passengers a sense of incongruity, provides a comfortable ride, and realizes a stable driving state. And
そのために、本発明の車両においては、互いに連結された操舵（だ）部及び駆動部を備える車体と、前記操舵部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を操舵する操舵輪と、前記駆動部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を駆動する駆動輪と、前記操舵部又は駆動部を旋回方向に傾斜させる傾斜用アクチュエータ装置と、前記車体に作用する横加速度を検出する横加速度センサと、前記傾斜用アクチュエータ装置を制御して前記車体の傾斜を制御する制御装置とを有し、該制御装置は、前記横加速度センサの検出する横加速度と、旋回における車体中心から前記横加速度センサまでの距離と、路面傾斜角とから車両中心軸上での任意の位置における推定横加速度を算出し、該推定横加速度がゼロになるように、前記車体の傾斜を制御する。 Therefore, in the vehicle according to the present invention, a vehicle body including a steering unit and a drive unit coupled to each other, and a wheel rotatably attached to the steering unit, the steering wheel steering the vehicle body, A wheel rotatably attached to the driving unit, the driving wheel driving the vehicle body, a tilting actuator device for tilting the steering unit or the driving unit in a turning direction, and a lateral acceleration acting on the vehicle body And a control device that controls the tilt actuator device to control the tilt of the vehicle body. The control device detects the lateral acceleration detected by the lateral acceleration sensor and the vehicle body during turning. Calculate the estimated lateral acceleration at an arbitrary position on the vehicle central axis from the distance from the center to the lateral acceleration sensor and the road surface inclination angle so that the estimated lateral acceleration becomes zero. To control the slope of the serial vehicle.
請求項１の構成によれば、車両中心軸上での任意の位置において、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御することができるので、車体の安定を維持することができ、制御安定性を向上させることができる。 According to the configuration of claim 1, the tilt angle of the vehicle body can be controlled at an arbitrary position on the vehicle center axis so that the centrifugal force to the outside of the turn and the gravity are balanced. The stability of the vehicle body can be maintained, and the control stability can be improved.
請求項２の構成によれば、路面が左右に傾斜している場合であっても車体の傾斜角度を適切に制御することができるので、安定した走行状態を実現することができる。 According to the configuration of the second aspect, even when the road surface is inclined to the left and right, the inclination angle of the vehicle body can be appropriately controlled, so that a stable traveling state can be realized.
請求項３の構成によれば、不要加速度成分を取り除くことができるので、路面状況の影響を受けることがなく、制御系の振動、発散等の発生を防止することができ、車体傾斜制御システムの制御ゲインを大きくして制御の応答性を向上させることができる。 According to the configuration of the third aspect, since unnecessary acceleration components can be removed, it is possible to prevent the occurrence of vibration, divergence, etc. of the control system without being affected by road surface conditions. Control responsiveness can be improved by increasing the control gain.
請求項４の構成によれば、乗員の搭乗位置又は積荷の搭載位置において、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御することができるので、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地がよく、また、積荷を安定した状態に維持することができる。 According to the configuration of claim 4, the inclination angle of the vehicle body can be controlled so that the centrifugal force to the outside of the turn and the gravity are balanced at the boarding position of the occupant or the loading position of the load. The passenger does not feel a sense of incongruity, the ride comfort is good, and the load can be maintained in a stable state.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す右側面図、図２は本発明の第１の実施の形態における車両のリンク機構の構成を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す背面図である。なお、図３において、（ａ）は車体が直立している状態を示す図、（ｂ）は車体が傾斜している状態を示す図である。 FIG. 1 is a right side view showing the configuration of the vehicle in the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the link mechanism of the vehicle in the first embodiment of the present invention, and FIG. It is a rear view which shows the structure of the vehicle in the 1st Embodiment. 3A is a diagram showing a state where the vehicle body is standing upright, and FIG. 3B is a diagram showing a state where the vehicle body is inclined.
図において、１０は、本実施の形態における車両であり、車体の駆動部としての本体部２０と、乗員が搭乗して操舵する操舵部としての搭乗部１１と、車体の前方において幅方向の中心に配設された前輪である操舵輪としての車輪１２Ｆと、後輪として後方に配設された駆動輪である左側の車輪１２Ｌ及び右側の車輪１２Ｒとを有する。さらに、車体を左右に傾斜させる、すなわち、リーンさせるためのリーン機構、すなわち、車体傾斜機構として、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒを支持するリンク機構３０と、該リンク機構３０を作動させるアクチュエータである傾斜用アクチュエータ装置としてのリンクモータ２５とを有する。なお、前記車両１０は、前輪が左右二輪であって後輪が一輪の三輪車であってもよいし、前輪及び後輪が左右二輪の四輪車であってもよいが、本実施の形態においては、図に示されるように、前輪が一輪であって後輪が左右二輪の三輪車である場合について説明する。
In the figure,
旋回時には、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの路面１８に対する角度、すなわち、キャンバ角を変化させるとともに、搭乗部１１及び本体部２０を含む車体を旋回内輪側へ傾斜させることによって、旋回性能の向上と乗員の快適性の確保とを図ることができるようになっている。すなわち、前記車両１０は車体を横方向（左右方向）にも傾斜させることができる。なお、図２及び３（ａ）に示される例においては、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒは路面１８に対して直立している、すなわち、キャンバ角が０度になっている。また、図３（ｂ）に示される例においては、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒは路面１８に対して右方向に傾斜している、すなわち、キャンバ角が付与されている。
When turning, the angle of the left and
前記リンク機構３０は、左側の車輪１２Ｌ及び該車輪１２Ｌに駆動力を付与する電気モータ等から成る左側の回転駆動装置５１Ｌを支持する左側の縦リンクユニット３３Ｌと、右側の車輪１２Ｒ及び該車輪１２Ｒに駆動力を付与する電気モータ等から成る右側の回転駆動装置５１Ｒを支持する右側の縦リンクユニット３３Ｒと、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒの上端同士を連結する上側の横リンクユニット３１Ｕと、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒの下端同士を連結する下側の横リンクユニット３１Ｄと、本体部２０に上端が固定され、上下に延在する中央縦部材２１とを有する。また、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒと上下の横リンクユニット３１Ｕ及び３１Ｄとは回転可能に連結されている。さらに、上下の横リンクユニット３１Ｕ及び３１Ｄは、その中央部で中央縦部材２１と回転可能に連結されている。なお、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒ、左右の回転駆動装置５１Ｌ及び５１Ｒ、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒ、並びに、上下の横リンクユニット３１Ｕ及び３１Ｄを統合的に説明する場合には、車輪１２、回転駆動装置５１、縦リンクユニット３３及び横リンクユニット３１として説明する。
The
そして、駆動用アクチュエータ装置としての前記回転駆動装置５１は、いわゆるインホイールモータであって、固定子としてのボディが縦リンクユニット３３に固定され、前記ボディに回転可能に取り付けられた回転子としての回転軸が車輪１２の軸に接続され、前記回転軸の回転によって車輪１２を回転させる。なお、前記回転駆動装置５１は、インホイールモータ以外の種類のモータであってもよい。 The rotary drive device 51 as a drive actuator device is a so-called in-wheel motor, and a body as a stator is fixed to the vertical link unit 33 and is a rotor attached to the body so as to be rotatable. A rotating shaft is connected to the shaft of the wheel 12, and the wheel 12 is rotated by the rotation of the rotating shaft. The rotational drive device 51 may be a motor other than an in-wheel motor.
また、前記リンクモータ２５は、電気モータ等を含む回転式の電動アクチュエータであって、固定子としての円筒状のボディと、該ボディに回転可能に取り付けられた回転子としての回転軸とを備えるものであり、前記ボディが取付フランジ２２を介して本体部２０に固定され、前記回転軸がリンク機構３０の上側の横リンクユニット３１Ｕに固定されている。なお、リンクモータ２５の回転軸は、本体部２０を傾斜させる傾斜軸として機能し、中央縦部材２１と上側の横リンクユニット３１Ｕとの連結部分の回転軸と同軸になっている。そして、リンクモータ２５を駆動して回転軸をボディに対して回転させると、本体部２０及び該本体部２０に固定された中央縦部材２１に対して上側の横リンクユニット３１Ｕが回動し、リンク機構３０が作動する、すなわち、屈伸する。これにより、本体部２０を傾斜させることができる。なお、リンクモータ２５は、その回転軸が本体部２０及び中央縦部材２１に固定され、そのボディが上側の横リンクユニット３１Ｕに固定されていてもよい。
The
なお、リンクモータ２５は、回転軸をボディに対して回転不能に固定する図示されないロック機構を備える。該ロック機構は、メカニカルな機構であって、回転軸をボディに対して回転不能に固定している間には電力を消費しないものであることが望ましい。前記ロック機構によって、回転軸をボディに対して所定の角度で回転不能に固定することができる。
The
前記搭乗部１１は、本体部２０の前端に図示されない連結部を介して連結される。該連結部は、搭乗部１１と本体部２０とを所定の方向に相対的に変位可能に連結する機能を有していてもよい。
The riding
また、前記搭乗部１１は、座席１１ａ、フットレスト１１ｂ及び風よけ部１１ｃを備える。前記座席１１ａは、車両１０の走行中に乗員が着座するための部位である。また、前記フットレスト１１ｂは、乗員の足部を支持するための部位であり、座席１１ａの前方側（図１（ａ）における右側）下方に配設される。
The
さらに、搭乗部１１の後方若しくは下方又は本体部２０には、図示されないバッテリ装置が配設されている。該バッテリ装置は、回転駆動装置５１及びリンクモータ２５のエネルギ供給源である。また、搭乗部１１の後方若しくは下方又は本体部２０には、図示されない制御装置、インバータ装置、各種センサ等が収納されている。
Further, a battery device (not shown) is disposed behind or below the
そして、座席１１ａの前方には、操縦装置４１が配設されている。該操縦装置４１には、操舵装置としてのハンドルバー４１ａ、速度メータ等のメータ、インジケータ、スイッチ等の操縦に必要な部材が配設されている。乗員は、前記ハンドルバー４１ａ及びその他の部材を操作して、車両１０の走行状態（例えば、進行方向、走行速度、旋回方向、旋回半径等）を指示する。なお、乗員が要求する車体の要求旋回量を出力するための手段である操舵装置として、ハンドルバー４１ａに代えて他の装置、例えば、ステアリングホイール、ジョグダイヤル、タッチパネル、押しボタン等の装置を操舵装置として使用することもできる。
A
なお、車輪１２Ｆは、サスペンション装置（懸架装置）の一部である前輪フォーク１７を介して搭乗部１１に接続されている。前記サスペンション装置は、例えば、一般的なオートバイ、自転車等において使用されている前輪用のサスペンション装置と同様の装置であり、前記前輪フォーク１７は、例えば、スプリングを内蔵したテレスコピックタイプのフォークである。そして、一般的なオートバイ、自転車等の場合と同様に、乗員によるハンドルバー４１ａの操作に応じて操舵輪としての車輪１２Ｆは舵角を変化させ、これにより、車両１０の進行方向が変化する。
The
具体的には、前記ハンドルバー４１ａは、図示されない操舵軸部材の上端に接続され、操舵軸部材の下端には前輪フォーク１７の上端が接続されている。前記操舵軸部材は、上端が下端よりも後方に位置するように斜めに傾斜した状態で、搭乗部１１が備える図示されないフレーム部材に、回転可能に取り付けられている。
Specifically, the
さらに、車両１０は、要求旋回量を検出する要求旋回量検出手段としての操舵角センサ５３、及び、車両１０の走行速度である車速を検出する車速検出手段としての車速センサ５４を有する。また、前輪である車輪１２Ｆの車軸と後輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの車軸との距離、すなわち、ホイールベースはＬH である。
Further, the
前記操舵角センサ５３は、ハンドルバー４１ａと前輪フォーク１７の上端とを接続する操舵軸部材の、搭乗部１１が備えるフレーム部材に対する回転角度、すなわち、操舵角の変化を検出するセンサであり、例えば、エンコーダ等から成る。そして、前記操舵角センサ５３によって、ハンドルバー４１ａの操舵量、すなわち、要求旋回量としての操舵装置の操舵量を検出することができる。
The
また、前記車速センサ５４は、車輪１２Ｆの車軸を支持する前輪フォーク１７の下端に配設され、車輪１２Ｆの回転速度に基づいて車速を検出するセンサであり、例えば、エンコーダ等から成る。
The
本実施の形態において、車両１０は横加速度センサ４４を有する。該横加速度センサ４４は、一般的な加速度センサ、ジャイロセンサ等から成るセンサであって、車両１０の横加速度、すなわち、車体の幅方向としての横方向（図３における左右方向）の加速度を検出する。
In the present embodiment, the
車両１０は、旋回時に車体を旋回内側に傾斜させて安定させるので、車体を傾斜させることによって、旋回時の旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように制御される。このような制御を行うことによって、例えば、路面１８が進行方向と垂直な方向（進行方向に対する左右方向）に傾斜していたとしても、常に車体を水平に保つことが可能になる。これにより、車体と乗員とには、見かけ上、常に重力が鉛直下向きにかかっていることになり、違和感が低減され、また、車両１０の安定性が向上する。
Since the
そこで、本実施の形態においては、傾斜する車体の横方向の加速度を検出するために、横加速度センサ４４を車体に取り付け、横加速度センサ４４の出力がゼロとなるようにフィードバック制御を行う。これにより、旋回時に作用する遠心力と重力とが釣り合う傾斜角まで、車体を傾斜させることができる。また、進行方向と垂直な方向に路面１８が傾斜している場合でも、車体が鉛直になる傾斜角となるように制御することができる。なお、前記横加速度センサ４４は、車体の幅方向の中心、すなわち、車体の縦方向軸線上に位置するように配設されている。
Therefore, in the present embodiment, in order to detect the lateral acceleration of the leaning vehicle body, the
しかし、横加速度センサ４４が１つであると、不要加速度成分をも検出してしまうことがある。例えば、車両１０の走行中、路面１８の窪（くぼ）みに左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒのいずれか一方のみが落下する場合があり得る。この場合、車体が傾斜するので、横加速度センサ４４は、周方向に変位し、周方向の加速度を検出することになる。つまり、遠心力や重力に直接由来しない加速度成分、すなわち、不要加速度成分が検出されてしまう。
However, if there is one
また、車両１０は、例えば、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒのタイヤ部分のように弾性を備え、ばねとして機能する部分を含み、また、各部材の接続部等に不可避的なガタが含まれる。そのため、横加速度センサ４４は、不可避的なガタやばねを介して車体に取り付けられていると考えられるので、ガタやばねの変位によって生じる加速度をも不要加速度成分として検出してしまう。
In addition, the
このような不要加速度成分は、車体傾斜制御システムの制御性を悪化させる可能性がある。例えば、車体傾斜制御システムの制御ゲインを大きくすると、不要加速度成分に起因する制御系の振動、発散等が発生するので、応答性を向上させようとしても制御ゲインを大きくすることができなくなってしまう。 Such an unnecessary acceleration component may deteriorate the controllability of the vehicle body tilt control system. For example, if the control gain of the vehicle body tilt control system is increased, control system vibration, divergence, and the like due to unnecessary acceleration components occur, so that it is not possible to increase the control gain even if responsiveness is to be improved. .
そこで、本実施の形態においては、横加速度センサ４４が複数であって、互いに異なる高さに配設されている。図３に示される例において、横加速度センサ４４は、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの２つであって、第１横加速度センサ４４ａと第２横加速度センサ４４ｂとは互いに異なる高さ位置に配設されている。第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの位置を適切に選択することで、効果的に不要加速度成分を取り除くことができる。
Therefore, in the present embodiment, a plurality of
具体的には、図３（ａ）に示されるように、第１横加速度センサ４４ａは、搭乗部１１の背面において、路面１８からの距離、すなわち、高さがＬ1 の位置に配設されている。また、第２横加速度センサ４４ｂは、搭乗部１１の背面又は本体部２０の上面において、路面１８からの距離、すなわち、高さがＬ2 の位置に配設されている。なお、Ｌ1 ＞Ｌ2 である。そして、旋回走行時に、図３（ｂ）に示されるように、車体を旋回内側（図において右側）に傾けた状態で旋回すると、第１横加速度センサ４４ａは、横方向の加速度を検出して検出値ａ1 を出力し、第２横加速度センサ４４ｂは、横方向の加速度を検出して検出値ａ2 を出力する。なお、車体が傾く際の傾斜運動の中心、すなわち、ロール中心は、厳密には路面１８よりわずかに下方に位置するが、実際上は、概略路面１８と等しい位置であると考えられる。
Specifically, as shown in FIG. 3 (a), the first
前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、十分に剛性の高い部材に取り付けられることが望ましい。また、Ｌ1 とＬ2 との差は、小さいと検出値ａ1 及びａ2 の差が小さくなるので、十分に大きいこと、例えば、０．３〔ｍ〕以上、とすることが望ましい。さらに、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、リンク機構３０よりも上方に配設されることが望ましい。さらに、車体がサスペンション等のばねで支持されている場合、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、いわゆる「ばね上」に配設されることが望ましい。さらに、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、前輪である車輪１２Ｆの車軸と後輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの車軸との間に配設されることが望ましい。さらに、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、可能な限り乗員の近くに配設されることが望ましい。さらに、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、上側から観て進行方向に延在する車両中心軸上に位置すること、すなわち、進行方向に関してオフセットされないことが望ましい。
It is desirable that both the first
また、本実施の形態における車両１０は、制御装置の一部としての車体傾斜制御システムを有する。該車体傾斜制御システムは、一種のコンピュータシステムであり、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等から成る傾斜制御装置を備える。該傾斜制御装置は、プロセッサ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、横加速度センサ４４及びリンクモータ２５に接続されている。そして、前記傾斜制御装置は、横加速度センサ４４が検出した横加速度に基づいてリンクモータ２５を作動させるためのトルク指令値を出力する。
The
前記傾斜制御装置は、旋回走行の際には、フィードバック制御を行い、車体の傾斜角度が、横加速度センサ４４が検出する横加速度の値がゼロとなるような角度になるように、リンクモータ２５を作動させる。つまり、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合って、横方向の加速度成分がゼロとなるような角度になるように、車体の傾斜角度を制御する。これにより、車体及び搭乗部１１に搭乗している乗員には、車体の縦方向軸線と平行な方向の力が作用することとなる。したがって、車体の安定を維持することができ、また、旋回性能を向上させることができる。また、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地が向上する。
The tilt control device performs feedback control during turning, so that the
次に、前記車体傾斜制御システムの構成について説明する。 Next, the configuration of the vehicle body tilt control system will be described.
図４は本発明の第１の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the vehicle body tilt control system according to the first embodiment of the present invention.
図において、４６は傾斜制御装置としての傾斜制御ＥＣＵであり、第１横加速度センサ４４ａ、第２横加速度センサ４４ｂ、操舵角センサ５３、車体傾斜角検出手段としてのリンク角センサ５６、速度検出手段としての左輪速度センサ５５Ｌ及び右輪速度センサ５５Ｒ、並びに、リンクモータ２５に接続されている。
In the figure, 46 is a tilt control ECU as a tilt control device, a first
前記リンク角センサ５６は、例えば、リンクモータ２５が内蔵するレゾルバ等のセンサであるが、リンクモータ２５と別個に配設されたエンコーダ等であってもよく、リンクモータ２５の回転軸の変化を検出することによって、リンク機構３０において上下に延在する中央縦部材２１と路面１８に垂直な直線との間の角度、すなわち、路面１８に対する車体の縦方向軸線の傾斜角を、車体リンク角として検出するセンサである。
The
また、前記左輪速度センサ５５Ｌ及び右輪速度センサ５５Ｒは、例えば、インホイールモータである左右の回転駆動装置５１Ｌ及び５１Ｒが内蔵するレゾルバ等のセンサであるが、左右の回転駆動装置５１Ｌ及び５１Ｒと別個に配設されたエンコーダ等であってもよく、左右の回転駆動装置５１Ｌ及び５１Ｒの回転軸の回転速度を検出することによって、駆動輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの走行速度ＶwL及びＶwRを検出するセンサである。
The left
また、前記傾斜制御ＥＣＵ４６は、合成加速度演算部４８、路面傾斜演算部５７、推定加速度演算部４９及び傾斜制御部４７を備える。そして、前記合成加速度演算部４８は、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出した横加速度に基づいて合成横加速度を算出する。また、前記路面傾斜演算部５７は、操舵角センサ５３が検出した操舵角、リンク角センサ５６が検出した車体リンク角、並びに、左輪速度センサ５５Ｌ及び右輪速度センサ５５Ｒが検出した左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの走行速度に基づいて路面傾斜角を算出する。さらに、推定加速度演算部４９は、路面傾斜演算部５７が算出した路面傾斜角に基づいて車両中心軸上の任意の位置において車体に作用する横加速度の推定値を推定横加速度として算出する。そして、傾斜制御部４７は、推定加速度演算部４９が算出した推定横加速度に基づいてリンクモータ２５を作動させるための指令値を出力する。
The
次に、前記構成の車両１０の動作について説明する。ここでは、旋回走行時における車体傾斜制御処理の動作についてのみ説明する。まず、合成横加速度を算出する動作について説明する。
Next, the operation of the
図５は本発明の第１の実施の形態における旋回走行時の車体の傾斜動作を説明する力学モデルを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における合成加速度演算処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a diagram showing a dynamic model for explaining the tilting motion of the vehicle body during turning in the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows the operation of the composite acceleration calculation processing in the first embodiment of the present invention. It is a flowchart to show.
旋回走行が開始されると、車体傾斜制御システムは車体傾斜制御処理を開始する。姿勢制御が行われることで、車両１０は、リンク機構３０によって、旋回走行時には、図３（ｂ）に示されるように、車体を旋回内側（図において右側）に傾けた状態で旋回する。また、旋回走行時には、旋回外側への遠心力が車体に作用するとともに、車体を旋回内側に傾けたことによって重力の横方向成分が発生する。そして、合成加速度演算部４８は、合成加速度演算処理を実行し、合成横加速度ａc を算出して路面傾斜演算部５７に出力し、該路面傾斜演算部５７は、路面傾斜演算処理を実行し、路面傾斜角δを算出して推定加速度演算部４９に出力し、該推定加速度演算部４９は、推定加速度演算処理を実行し、推定横加速度ａx を算出して傾斜制御部４７に出力する。すると、該傾斜制御部４７は、フィードバック制御を行い、推定横加速度ａx の値がゼロとなるような制御値をリンクモータ２５に出力する。
When turning is started, the vehicle body tilt control system starts the vehicle body tilt control process. By performing posture control, the
なお、車体傾斜制御処理は、車両１０の電源が投入されている間、車体傾斜制御システムによって繰り返し所定の制御周期ＴS （例えば、５〔ｍｓ〕）で実行される処理であり、旋回時において、旋回性能の向上と乗員の快適性の確保とを図る処理である。
The vehicle body tilt control process is a process that is repeatedly executed by the vehicle body tilt control system at a predetermined control cycle T S (for example, 5 [ms]) while the
なお、図５において、４４Ａは車体において第１横加速度センサ４４ａの配設された位置を示す第１センサ位置であり、４４Ｂは車体において第２横加速度センサ４４ｂの配設された位置を示す第２センサ位置である。
In FIG. 5, 44A is a first sensor position indicating the position where the first
第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出してその検出値を出力する加速度は、〈１〉旋回時に車体に作用する遠心力、〈２〉車体を旋回内側に傾けたことによって発生する重力の横方向成分、〈３〉左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒのいずれか一方のみが路面１８の窪みに落下することによる車体の傾斜、ガタやばねの変位等により第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが周方向に変位することによって生じる加速度、並びに、〈４〉リンクモータ２５の作動又はその反作用により第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが周方向に変位することによって生じる加速度、の４つであると考えられる。これら４つの加速度のうち、前記〈１〉及び〈２〉は第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの高さ、すなわち、Ｌ1 及びＬ2 と無関係である。一方、前記〈３〉及び〈４〉は、周方向に変位することによって生じる加速度であるから、ロール中心からの距離に比例する、すなわち、概略Ｌ1 及びＬ2 に比例する。
The acceleration detected by the first
ここで、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出してその検出値を出力する〈３〉の加速度をａX1及びａX2とし、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出してその検出値を出力する〈４〉の加速度をａM1及びａM2とする。また、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出してその検出値を出力する〈１〉の加速度をａT とし、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出してその検出値を出力する〈２〉の加速度をａG とする。なお、前記〈１〉及び〈２〉は、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの高さに無関係なので、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの検出値は等しい。
Here, the first
そして、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒのいずれか一方のみが路面１８の窪みに落下することによる車体の傾斜、ガタやばねの変位等による周方向の変位の角速度をωR とし、その角加速度をωR ’とする。また、リンクモータ２５の作動又はその反作用による周方向の変位の角速度をωM とし、その角加速度をωM ’とする。なお、角速度ωM 又は角加速度ωM ’は、リンク角センサ５６の検出値から取得することができる。
Then, only one of the left and
すると、ａX1＝Ｌ1 ωR ’、ａX2＝Ｌ2 ωR ’、ａM1＝Ｌ1 ωM ’、ａM2＝Ｌ2 ωM ’となる。 Then, a X1 = L 1 ω R ′, a X2 = L 2 ω R ′, a M1 = L 1 ω M ′, a M2 = L 2 ω M ′.
また、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出して出力する加速度の検出値をａ1 及びａ2 とすると、ａ1 及びａ2 は、４つの加速度〈１〉〜〈４〉の合計であるから、次の式（１）及び（２）で表される。
ａ1 ＝ａT ＋ａG ＋Ｌ1 ωR ’＋Ｌ1 ωM ’ ・・・式（１）
ａ2 ＝ａT ＋ａG ＋Ｌ2 ωR ’＋Ｌ2 ωM ’ ・・・式（２）
そして、式（１）から式（２）を減算すると、次の式（３）を得ることができる。
ａ1 −ａ2 ＝（Ｌ1 −Ｌ2 ）ωR ’＋（Ｌ1 −Ｌ2 ）ωM ’ ・・・式（３）
ここで、Ｌ1 及びＬ2 の値は、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの高さであるから既知である。また、ωM ’の値は、リンクモータ２５の角速度ωM の微分値であるから既知である。すると、式（３）の右辺においては、第１項のωR ’の値のみが未知であり、他の値はすべて既知である。したがって、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの検出値ａ1 及びａ2 から、ωR ’の値を得ることが可能である。つまり、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの検出値ａ1 及びａ2 に基づいて、不要加速度成分を取り除くことができる。
Further, when the detection value of the acceleration by the first
a 1 = a T + a G + L 1 ω R '+ L 1 ω M' ··· formula (1)
a 2 = a T + a G +
Then, by subtracting equation (2) from equation (1), the following equation (3) can be obtained.
a 1 −a 2 = (L 1 −L 2 ) ω R ′ + (L 1 −L 2 ) ω M ′ Equation (3)
Here, the values of L 1 and L 2 are known because they are the heights of the first
車体傾斜制御システムが車体傾斜制御処理を開始すると、合成加速度演算部４８は、合成加速度演算処理を開始し、まず、第１横加速度センサ値ａ1 を取得するとともに（ステップＳ１）、第２横加速度センサ値ａ2 を取得する（ステップＳ２）。
When the vehicle body tilt control system starts the vehicle body tilt control process, the composite
続いて、合成加速度演算部４８は、合成横加速度ａc を算出する（ステップＳ３）。なお、合成横加速度ａc は、横加速度センサ４４が１つである場合における横加速度センサ値に相当する値であって、第１横加速度センサ値ａ1 と第２横加速度センサ値ａ2 とを合成した値であり、次の式（４）及び（５）によって得られる。
ａc ＝ａ2 −（Ｌ2 ／ΔＬ）Δａ ・・・式（４）
ａc ＝ａ1 −（Ｌ1 ／ΔＬ）Δａ ・・・式（５）
なお、Δａは、加速度差であって、次の式（６）によって表される。
Δａ＝ａ1 −ａ2 ・・・式（６）
また、ΔＬは次の式（７）によって表される。
ΔＬ＝Ｌ1 −Ｌ2 ・・・式（７）
理論上は、式（４）によっても式（５）によっても、同じ値を得ることができるが、周方向の変位によって生じる加速度はロール中心からの距離に比例するので、実際上は、ロール中心により近い方の横加速度センサ４４、すなわち、第２横加速度センサ４４ｂの検出値であるａ2 を基準にすることが望ましい。そこで、本実施の形態においては、式（４）によって合成横加速度ａc を算出することとする。
Subsequently, the resultant
a c = a 2 − (L 2 / ΔL) Δa (4)
a c = a 1 − (L 1 / ΔL) Δa (5)
Δa is an acceleration difference and is expressed by the following equation (6).
Δa = a 1 −a 2 Formula (6)
ΔL is expressed by the following equation (7).
ΔL = L 1 −L 2 Formula (7)
Theoretically, the same value can be obtained by both equation (4) and equation (5), but since the acceleration caused by the circumferential displacement is proportional to the distance from the roll center, in practice, the roll center It is desirable to use a 2 which is a detection value of the
最後に、合成加速度演算部４８は、路面傾斜演算部５７へ合成横加速度ａc を送出して（ステップＳ４）、合成加速度演算処理を終了する。
Finally, the composite
次に、路面傾斜角を算出する動作について説明する。 Next, the operation for calculating the road surface inclination angle will be described.
図７は本発明の第１の実施の形態における旋回における車体中心から横加速度センサまでの距離を説明するモデルを示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における操舵による横加速度を説明するモデルを示す図、図９は本発明の第１の実施の形態における路面の傾斜角と車体の傾斜角との関係を説明するモデルを示す図、図１０は本発明の第１の実施の形態におけるヨーレートの概念を説明するモデルを示す図、図１１は本発明の第１の実施の形態における路面傾斜演算処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a diagram showing a model for explaining the distance from the center of the vehicle body to the lateral acceleration sensor in turning in the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows the lateral acceleration due to steering in the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing a model to be described, FIG. 9 is a diagram showing a model for explaining the relationship between a road surface inclination angle and a vehicle body inclination angle in the first embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a first embodiment of the present invention. The figure which shows the model explaining the concept of the yaw rate in the form of FIG. 11, FIG. 11 is a flowchart which shows the operation | movement of the road surface inclination calculating process in the 1st Embodiment of this invention.
路面傾斜演算部５７は、路面傾斜演算処理を開始すると、まず、合成加速度演算部４８より合成横加速度ａc を受信する（ステップＳ１１）。
Slope
前述のように、合成横加速度ａc は、横加速度センサ４４が１つである場合における横加速度センサ値に相当する値である。ここで、車両１０の前後方向に関する横加速度センサ４４の位置は、図７に示されるように、前輪である車輪１２Ｆの車軸と後輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの車軸との間にあるものとする。なお、図７において、１９は、旋回における車体中心を示し、具体的には、後輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの車軸上であって、かつ、車両中心軸上、すなわち、前後方向に延在する車両１０の縦方向軸上、更に換言すると、車両１０の両幅方向中心に位置する。また、横加速度センサ４４も、車両中心軸上に位置する。さらに、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、車両中心軸上の同一位置にあるものとする。
As described above, the combined lateral acceleration ac is a value corresponding to the lateral acceleration sensor value when there is one
旋回走行中、横加速度センサ４４は、前述の〈１〉〜〈４〉の加速度に加えて、ヨーイング（ヨー運動）により、車体が旋回における車体中心１９を中心にして平面上を回転することによって生じる周方向の加速度を検出する。しかし、前述のように第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂを異なる高さに配設することによって、前述の〈３〉及び〈４〉の加速度はキャンセルされる。したがって、旋回時に車体に作用する遠心力の分力をａT とし、車体を旋回内側に傾けたことによって発生する重力の分力をａG とし、ヨーイングによる遠心力の分力をａr とすると、合成横加速度ａc は次の式（８）によって表される。
ａc ＝ａT ＋ａG ＋ａr ・・・式（８）
そして、車体リンク角をθとし、車速をνとし、操舵角をΨとすると、旋回時に車体に作用する遠心力の分力ａT は次の式（９）によって表される。
ａT ＝ cos（δ−θ）（ν2 ／ＬH ）tan Ψ ・・・式（９）
ここで、図８に示されるように、旋回半径がｒであるとすると、車速ν及び旋回時に車体に作用する遠心力ａは次の式（１０）及び（１１）によって表される。
ν＝ｒｗ ・・・式（１０）
ａ＝ｒｗ2 ・・・式（１１）
なお、ｗは旋回角速度である。
During cornering, the
a c = a T + a G + a r (8)
Then, assuming that the vehicle body link angle is θ, the vehicle speed is ν, and the steering angle is ψ, the centrifugal force component a T acting on the vehicle body at the time of turning is expressed by the following equation (9).
a T = cos (δ−θ) (ν 2 / L H ) tan Ψ (Equation 9)
Here, as shown in FIG. 8, when the turning radius is r, the vehicle speed ν and the centrifugal force a acting on the vehicle body at the time of turning are expressed by the following equations (10) and (11).
ν = rw Formula (10)
a = rw 2 Formula (11)
In addition, w is a turning angular velocity.
そして、前記式（１０）及び（１１）から、旋回時に車体に作用する遠心力ａは次の式（１２）によって表される。
ａ＝ν2 ／ｒ ・・・式（１２）
また、図８から、旋回半径ｒは次の式（１３）によって表される。
ｒ＝ＬH ／tan Ψ ・・・式（１３）
そして、前記式（１２）及び（１３）から、次の式（１４）が導出される。
ａ＝（ν2 ／ＬH ）tan Ψ ・・・式（１４）
ところで、図９に示されるように、路面１８が車両１０の幅方向に路面傾斜角δで傾斜し、かつ、車体リンク角がθである、すなわち、路面１８に対して車体の縦方向軸線が車体リンク角θで傾斜している場合、横加速度センサ４４は、車体に固定され、車体の縦方向軸線に垂直な方向の遠心力の分力ａT を検出するのであるから、ａT とａとは次の式（１５）の関係を満たすこととなる。
ａT ＝ａcos(δ−θ） ・・・式（１５）
したがって、前記式（１４）及び（１５）から、前記式（９）が導出される。
From the formulas (10) and (11), the centrifugal force a acting on the vehicle body during turning is expressed by the following formula (12).
a = ν 2 / r (12)
Further, from FIG. 8, the turning radius r is expressed by the following equation (13).
r = L H / tan Ψ Equation (13)
Then, the following equation (14) is derived from the equations (12) and (13).
a = (ν 2 / L H ) tan Ψ Equation (14)
By the way, as shown in FIG. 9, the
a T = acos (δ−θ) (15)
Therefore, the equation (9) is derived from the equations (14) and (15).
また、図９に示されるように、路面１８が車両１０の幅方向に路面傾斜角δで傾斜し、かつ、路面１８に対して車体の縦方向軸線が車体リンク角θで傾斜している場合、車体を旋回内側に傾けたことによって発生する重力の分力ａG は次の式（１６）によって表される。
ａG ＝ｇsin(δ−θ） ・・・式（１６）
さらに、ヨーレートをωr とし、図１０に示されるように、駆動輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの接地中心間の距離、すなわち、トレッドがＴであるとすると、矢印Ａで示されるように旋回する場合、ヨーレート微分値、すなわち、ヨー加速度ωr ’は次の式（１７）によって表される。
ωr ’＝｜ａwR−ａwL｜／Ｔ ・・・式（１７）
なお、ａwRは右側の車輪１２Ｒの加速度であって車輪１２Ｒの走行速度ＶwRの微分値であり、ａwLは左側の車輪１２Ｌの加速度であって車輪１２Ｌの走行速度ＶwLの微分値である。
Further, as shown in FIG. 9, when the
a G = gsin (δ−θ) (16)
Further, assuming that the yaw rate is ω r and the distance between the ground centers of the left and
ω r ′ = | a wR −a wL | / T (17)
Here , a wR is the acceleration of the
そして、図９に示されるように、路面１８が車両１０の幅方向に路面傾斜角δで傾斜し、かつ、路面１８に対して車体の縦方向軸線が車体リンク角θで傾斜している場合、ヨーイングによる遠心力の分力をａr は次の式（１８）によって表される。
ａr ＝ＬHcωr ’cos(δ−θ） ・・・式（１８）
なお、ＬHcは、横加速度センサ取付位置であって、図７に示されるように、車体中心１９から横加速度センサ４４までの距離である。
9, when the
a r = L Hc ω r 'cos (δ−θ) (18)
Note that L Hc is the lateral acceleration sensor mounting position, and is the distance from the
そして、前記式（８）、（１５）、（１６）及び（１８）から路面傾斜角δを算出することができる。 Then, the road surface inclination angle δ can be calculated from the equations (8), (15), (16) and (18).
そこで、路面傾斜演算部５７は、合成横加速度ａc を受信した後、リンク角センサ５６が検出した車体リンク角θを取得する（ステップＳ１２）。
Therefore, the road
続いて、路面傾斜演算部５７は、左輪速度センサ５５Ｌ及び右輪速度センサ５５Ｒから左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの走行速度ＶwL及びＶwRを取得し（ステップＳ１３）、取得した走行速度ＶwL及びＶwRに基づいて、車速νを算出する（ステップＳ１４）。なお、車速νは、車速センサ５４から取得してもよい。
Subsequently, the road surface
続いて、路面傾斜演算部５７は、操舵角センサ５３が検出した操舵角Ψを取得し（ステップＳ１５）、横加速度センサ取付位置、すなわち、車体中心１９から横加速度センサ４４までの距離ＬHcの呼出を行い（ステップＳ１６）、さらに、トレッドＴ呼出を行う（ステップＳ１７）。なお、横加速度センサ取付位置ＬHc及びトレッドＴの値は、車両１０の各部の寸法として、車体傾斜制御システムが有する記憶手段にあらかじめ格納されている。
Subsequently, the road surface
続いて、路面傾斜演算部５７は、ヨーレート微分値、すなわち、ヨー加速度ωr ’を算出する（ステップＳ１８）。この場合、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの走行速度ＶwL及びＶwRを微分して左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの加速度ａwL及びａwRを算出し、前記式（１７）からヨー加速度ωr ’を算出する。
Subsequently, the road surface
続いて、路面傾斜演算部５７は、路面傾斜角δを算出する（ステップＳ１９）。この場合、前記式（８）、（１５）、（１６）及び（１８）から路面傾斜角δを算出する。
Subsequently, the road surface
最後に、路面傾斜演算部５７は、推定加速度演算部４９へ路面傾斜角δを送出して（ステップＳ２０）、路面傾斜演算処理を終了する。
Finally, the road surface
次に、車両中心軸上での任意の位置における横方向の加速度成分を算出する動作について説明する。 Next, an operation for calculating a lateral acceleration component at an arbitrary position on the vehicle center axis will be described.
図１２は本発明の第１の実施の形態における推定加速度演算処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the estimated acceleration calculation process in the first embodiment of the present invention.
推定加速度演算部４９は、推定加速度演算処理を開始すると、まず、路面傾斜演算部５７より路面傾斜角δを受信する（ステップＳ２１）。
When the estimated
ここでは、図７に示されるように、車両中心軸上での任意の位置として座席１１ａの位置が選択され、該座席１１ａの位置に仮想横加速度センサ４４ｘが取り付けられているものと考える。そして、仮想横加速度センサ取付位置、すなわち、車体中心１９から仮想横加速度センサ４４ｘまでの距離は、ＬHxであるものとする。
Here, as shown in FIG. 7, it is assumed that the position of the
すると、仮想横加速度センサ４４ｘによって検出される合成横加速度、すなわち、推定横加速度ａx は、前記式（８）及び式（１８）から、次の式（１９）によって表されることが分かる。
ａx ＝ａT ＋ａG ＋ＬHxωr ’cos(δ−θ） ・・・式（１９）
そこで、推定加速度演算部４９は、路面傾斜角δを受信した後、仮想横加速度センサ取付位置ＬHx呼出を行う（ステップＳ２２）。なお、仮想横加速度センサ取付位置ＬHxの値は、あらかじめ設定され、車体傾斜制御システムが有する記憶手段に格納されている。
Then, resultant lateral acceleration detected by the virtual
a x = a T + a G + L Hx ω r 'cos (δ−θ) (19)
Therefore, after receiving the road surface inclination angle δ, the estimated
続いて、推定加速度演算部４９は、推定横加速度ａx を算出する（ステップＳ２３）。この場合、前記式（１９）から推定横加速度ａx を算出する。
Subsequently, the estimated
最後に、推定加速度演算部４９は、傾斜制御部４７へ推定横加速度ａx を送出して（ステップＳ２４）、推定加速度演算処理を終了する。
Finally, the estimated
次に、車体を制御する動作について説明する。 Next, the operation for controlling the vehicle body will be described.
図１３は本発明の第１の実施の形態における車体制御処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the vehicle body control process in the first embodiment of the present invention.
傾斜制御部４７は、車体制御処理を開始すると、まず、推定加速度演算部４９から推定横加速度ａx を受信する（ステップＳ３１）。
When the vehicle body control process is started, the
続いて、傾斜制御部４７は、ａold 呼出を行う（ステップＳ３２）。ａold は、前回の車体傾斜制御処理実行時に保存された推定横加速度ａx である。なお、初期設定においては、ａold ＝０とされている。
Subsequently, the
続いて、傾斜制御部４７は、制御周期ＴS を取得し（ステップＳ３３）、推定横加速度ａx の微分値を算出する（ステップＳ３４）。ここで、ａx の微分値をｄａx ／ｄｔとすると、該ｄａx ／ｄｔは次の式（２０）によって算出される。
ｄａx ／ｄｔ＝（ａx −ａold ）／ＴS ・・・式（２０）
そして、傾斜制御部４７は、ａold ＝ａx として保存する（ステップＳ３５）。つまり、今回の車体傾斜制御処理実行時に取得した推定横加速度ａx をａold として、記憶手段に保存する。
Subsequently, the
da x / dt = (a x -a old) / T S ··· formula (20)
The
続いて、傾斜制御部４７は、第１制御値ＵP を算出する（ステップＳ３６）。ここで、比例制御動作の制御ゲイン、すなわち、比例ゲインをＣP とすると、第１制御値ＵP は次の式（２１）によって算出される。
ＵP ＝ＣP ａx ・・・式（２１）
続いて、傾斜制御部４７は、第２制御値ＵD を算出する（ステップＳ３７）。ここで、微分制御動作の制御ゲイン、すなわち、微分時間をＣD とすると、第２制御値ＵD は次の式（２２）によって算出される。
ＵD ＝ＣD ｄａx ／ｄｔ ・・・式（２２）
続いて、傾斜制御部４７は、第３制御値Ｕを算出する（ステップＳ３８）。該第３制御値Ｕは、第１制御値ＵP と第２制御値ＵD との合計であり、次の式（２３）によって算出される。
Ｕ＝ＵP ＋ＵD ・・・式（２３）
最後に、傾斜制御部４７は、第３制御値Ｕをリンクモータトルク指令値としてリンクモータ２５へ出力して（ステップＳ３９）、処理を終了する。
Then,
U P = C P a x (21)
Then,
U D = C D da x / dt (22)
Subsequently, the
U = U P + U D ··· formula (23)
Finally, the
このように、本実施の形態においては、旋回走行時には、横加速度センサ４４の検出値と、路面傾斜角δと、旋回における車体中心１９から横加速度センサ４４までの距離ＬHcとから、車両中心軸上での任意の位置における横方向の加速度成分の値を、推定横加速度ａx として算出し、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように、すなわち、推定横加速度ａx の値がゼロとなるように、車体の傾斜角度を制御する。
Thus, in the present embodiment, during turning, the vehicle center is calculated from the detected value of the
これにより、車両中心軸上での任意の位置において、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御することができ、横方向の加速度成分がゼロとなり、前記任意の位置には車体の縦方向軸線と平行な方向の力が作用する。 As a result, the tilt angle of the vehicle body can be controlled at an arbitrary position on the vehicle central axis so that the centrifugal force to the outside of the turn and gravity are balanced, and the lateral acceleration component is zero. Thus, a force in a direction parallel to the longitudinal axis of the vehicle body acts on the arbitrary position.
したがって、車体の安定を維持することができ、また、旋回性能を向上させることができる。特に、前記任意の位置である仮想横加速度センサ４４ｘの取付位置が座席１１ａの位置である場合には、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地が向上する。
Therefore, the stability of the vehicle body can be maintained and the turning performance can be improved. In particular, when the attachment position of the virtual
なお、本実施の形態においては、前記任意の位置である仮想横加速度センサ４４ｘの取付位置が座席１１ａの位置、すなわち、乗員の搭乗位置である場合について説明したが、仮想横加速度センサ４４ｘの取付位置は、座席１１ａの位置に限定されるものではなく、例えば、荷物等を搭載する位置、すなわち、積荷の搭載位置であってもよく、任意に選択することができる。
In the present embodiment, the case where the mounting position of the virtual
また、本実施の形態においては、第１横加速度センサ４４ａと第２横加速度センサ４４ｂとを互いに異なる高さ位置に配設し、第１横加速度センサ値ａ1 と第２横加速度センサ値ａ2 とを合成した合成横加速度ａc を算出し、該合成横加速度ａc の値に基づいて、車体の傾斜角度を制御する。
Further, in this embodiment, a first
これにより、不要加速度成分を取り除くことができるので、路面状況の影響を受けることがなく、制御系の振動、発散等の発生を防止することができ、車体傾斜制御システムの制御ゲインを大きくして制御の応答性を向上させることができる。また、路面傾斜角δを算出することが可能となる。そして、路面傾斜角δを考慮することによって、推定横加速度ａx の精度を向上させることができる。 As a result, unnecessary acceleration components can be removed, so that it is not affected by road surface conditions, the occurrence of vibrations and divergence of the control system can be prevented, and the control gain of the vehicle body tilt control system is increased. Control responsiveness can be improved. Further, the road surface inclination angle δ can be calculated. Then, the accuracy of the estimated lateral acceleration a x can be improved by considering the road surface inclination angle δ.
なお、本実施の形態においては、横加速度センサ４４が２つである場合について説明したが、横加速度センサ４４は、複数であって互いに異なる高さに配設されていれば、３つ以上であってもよく、いくつであってもよい。
In the present embodiment, the case where there are two
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first embodiment is also omitted.
図１４は本発明の第２の実施の形態における車両の構成を示す背面図である。なお、図において、（ａ）は車体が直立している状態を示す図、（ｂ）は車体が傾斜している状態を示す図である。 FIG. 14 is a rear view showing the configuration of the vehicle in the second embodiment of the present invention. In the figure, (a) is a view showing a state where the vehicle body is upright, and (b) is a view showing a state where the vehicle body is inclined.
本実施の形態における車両１０は、リンク機構３０を有しておらず、本体部２０と搭乗部１１とが、ロール軸２０ａを中心に、ロール方向に揺動可能に連結され、傾斜用アクチュエータ装置としてのリンクモータ２５を回転させることによって、図１４（ｂ）に示されるように、本体部２０に対して搭乗部１１を揺動させてロールさせる、すなわち、傾斜させることができる。前記ロール軸２０ａは、本体部２０に対して搭乗部１１が揺動してロールする動作の中心、すなわち、ロール中心である。なお、車体の進行方向に延在するリンクモータ２５の回転軸を、前記ロール軸２０ａと一致させるようにしてもよい。
The
旋回時にも、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの路面１８に対する角度、すなわち、キャンバ角は変化せず、搭乗部１１を前輪である車輪１２Ｆとともに、本体部２０に対して揺動させ、旋回内輪側へ傾斜させることによって、旋回性能の向上と乗員の快適性の確保とを図ることができるようになっている。なお、図に示される例においては、直進時も旋回時も、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒは路面１８に対して直立している、すなわち、キャンバ角が０度になっている。
Even during turning, the angle of the left and
その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 Since the configuration of other points is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
なお、横加速度センサ４４は、前記第１の実施の形態と同様に、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂを含み、前記第１横加速度センサ４４ａと第２横加速度センサ４４ｂとは互いに異なる高さ位置に配設されている。
As in the first embodiment, the
本実施の形態においては、搭乗部１１が傾く際の傾斜運動の中心、すなわち、ロール中心はロール軸２０ａと一致する。そこで、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの高さＬ1 及びＬ2 は、ロール軸２０ａからの距離として設定される。
In the present embodiment, the center of the tilting motion when the
前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ロール軸２０ａの上側又は下側に、両者ともに配設されることが望ましい。また、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの一方は、できる限りロール軸２０ａに近接した位置に配設されることが望ましい。
It is desirable that the first
横加速度センサ４４について、その他の点は、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。また、車体傾斜制御システムについても、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。さらに、本実施の形態における車両１０の動作についても、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
Since the other points of the
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
本発明は、少なくとも左右一対の車輪を有する車両に利用することができる。 The present invention can be used for a vehicle having at least a pair of left and right wheels.
１０ 車両
１１ 搭乗部
１２Ｆ、１２Ｌ、１２Ｒ 車輪
１８ 路面
１９ 車体中心
２０ 本体部
２５ リンクモータ
４４ 横加速度センサ
４４ａ 第１横加速度センサ
４４ｂ 第２横加速度センサ
５３ 操舵角センサ
５５Ｌ 左輪速度センサ
５５Ｒ 右輪速度センサ
５６ リンク角センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記操舵部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を操舵する操舵輪と、
前記駆動部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を駆動する駆動輪と、
前記操舵部又は駆動部を旋回方向に傾斜させる傾斜用アクチュエータ装置と、
前記車体に作用する横加速度を検出する横加速度センサと、
前記傾斜用アクチュエータ装置を制御して前記車体の傾斜を制御する制御装置とを有し、
該制御装置は、前記横加速度センサの検出する横加速度と、旋回における車体中心から前記横加速度センサまでの距離と、路面傾斜角とから車両中心軸上での任意の位置における推定横加速度を算出し、該推定横加速度がゼロになるように、前記車体の傾斜を制御することを特徴とする車両。 A vehicle body including a steering unit and a drive unit coupled to each other;
A wheel rotatably attached to the steering unit, the steering wheel for steering the vehicle body;
A wheel rotatably attached to the drive unit, the drive wheel driving the vehicle body;
A tilting actuator device for tilting the steering unit or the driving unit in a turning direction;
A lateral acceleration sensor for detecting lateral acceleration acting on the vehicle body;
A control device for controlling the tilt of the vehicle body by controlling the tilt actuator device;
The control device calculates an estimated lateral acceleration at an arbitrary position on the vehicle center axis from the lateral acceleration detected by the lateral acceleration sensor, the distance from the center of the vehicle body to the lateral acceleration sensor in turning, and the road surface inclination angle. And the vehicle body tilt is controlled so that the estimated lateral acceleration becomes zero.
左右一対の車輪の各々の走行速度を検出する速度検出手段と、
前記車体の縦方向軸線の路面に対する傾斜角を検出する車体傾斜角検出手段とを更に有し、
前記制御装置は、前記横加速度センサの検出する横加速度と、前記要求旋回量と、前記左右一対の車輪の各々の走行速度とから、前記路面傾斜角を算出する請求項１に記載の車両。 Requested turning amount detecting means for detecting a requested turning amount of the vehicle body requested by an occupant;
Speed detecting means for detecting the traveling speed of each of the pair of left and right wheels;
Vehicle body inclination angle detection means for detecting an inclination angle with respect to the road surface of the longitudinal axis of the vehicle body,
The vehicle according to claim 1, wherein the control device calculates the road surface inclination angle from a lateral acceleration detected by the lateral acceleration sensor, the required turning amount, and a traveling speed of each of the pair of left and right wheels.
前記制御装置は、前記複数の横加速度センサが検出する横加速度を合成した合成加速度を算出し、該合成加速度を前記横加速度センサの検出する横加速度として用いる請求項１又は２に記載の車両。 A plurality of the lateral acceleration sensors are arranged at different heights,
The vehicle according to claim 1, wherein the control device calculates a combined acceleration obtained by combining the lateral accelerations detected by the plurality of lateral acceleration sensors, and uses the combined acceleration as a lateral acceleration detected by the lateral acceleration sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010061863A JP2011194953A (en) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | Vehicle |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011194953A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013071691A (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Equos Research Co Ltd | Vehicle |
| JP2013112235A (en) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Equos Research Co Ltd | Vehicle |
| CN107685817A (en) * | 2017-09-28 | 2018-02-13 | 重庆宗申技术开发研究有限公司 | Tricycle deflection mechanism |
-
2010
- 2010-03-18 JP JP2010061863A patent/JP2011194953A/en not_active Withdrawn
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