JP2014061736A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】走行の安定性が向上した三輪の車両を提供する。
【解決手段】車両は、車両進行方向前方側に配置された左前輪２Ｌおよび右前輪２Ｒと、左前輪２Ｌおよび右前輪２Ｒよりも車両進行方向後方側に配置され、左前輪２Ｌおよび右前輪２Ｒの一方よりも幅が広い１つの後輪４とを備える。後輪４は、一体的に回転する２本のタイヤ４Ｌ，４Ｒを含む。好ましくは、モータＭとエンジンＥとは車両左右方向に並べて配置される。車両の重心位置Ｇに対して、車両左右方向のうちモータＭは一方側寄りに配置されエンジンＥは他方側寄りに配置される。さらに、バッテリーＢＡＴは車両の重心位置Ｇに対してモータＭと対角位置に配置され、インバータＩＮＶは車両の重心位置Ｇに対してエンジンＥと対角位置に配置される。
【選択図】図４

Description

この発明は、車両に関し、特に左右の前輪と１つの後輪を備えた車両に関する。

特開２００６−１０３５３５号公報（特許文献１）には、車両の重量バランスをとりやすくするために、ハイブリッド車両について、エンジン、モータ・ジェネレータ、および変速機を適切に配置した例が記載されている。

特開２００６−１０３５３５号公報

近年、エネルギ消費の効率化の観点から、短距離の買い物用などに小型車両の価値が見直されている。このような小型車両として、三輪自動車がある。三輪自動車は車両サイズも小さく、保管場所も狭くて良い。またこのような三輪自動車は、趣味の用途にも使用されている。

また、同様にエネルギ消費の効率化の観点からエンジンとモータを備え、燃費を改善したハイブリッド車両も増加している。

しかしながら、三輪自動車は、四輪自動車よりも走行の安定性が低くなるという問題がある。特に、小型の三輪自動車は、全長や全幅に制約が課される場合があり走行を安定させる構造を採用することが難しい。

この発明の目的は、走行の安定性が向上した三輪の車両を提供することである。

この発明は、要約すると、車両であって、車両進行方向前方側に配置された左前輪および右前輪と、左前輪および右前輪よりも車両進行方向後方側に配置され、左前輪および右前輪の一方よりも幅が広い１つの後輪とを備える。後輪は、一体的に回転する２本のタイヤを含む。

好ましくは、車両は、ハイブリッド車両である。車両は、モータと、エンジンと、モータを駆動するインバータと、インバータに電力を供給するバッテリーとをさらに備える。車両平面視において、モータとエンジンとは車両左右方向に並べて配置され、車両の重心位置に対して、車両左右方向のうちモータは一方側寄りに配置されエンジンは他方側寄りに配置される。さらに、車両平面視において、バッテリーは車両の重心位置に対してモータと対角位置に配置され、インバータは車両の重心位置に対してエンジンと対角位置に配置される。

本発明によれば、走行の安定性が向上した三輪自動車を実現することができる。

本実施の形態の車両の側面図である。 本実施の形態の車両の平面図である。 車両１のバッテリー、インバータ、モータ、エンジンの搭載位置を示した斜視図である。 車両１のバッテリー、インバータ、モータ、エンジンの搭載位置を示した平面図である。 図４の平面図における各要素の配置と車両重心位置との関係を説明するための図である。 車両における燃料タンクの位置を説明するための側面図である。 車両における燃料タンクの位置を説明するための平面図である。 燃料量がタンクに半分より多い状態での車両重心の位置を説明するための図である。 燃料量がタンクに半分より少ない状態での車両重心の位置を説明するための図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示し、説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態の車両の側面図である。図２は、本実施の形態の車両の平面図である。図１、図２を参照して、車両１は、車両進行方向前方側に配置された左前輪２Ｌおよび右前輪２Ｒと、左前輪２Ｌおよび右前輪２Ｒよりも車両進行方向に対し後方側に配置され、左前輪２Ｌおよび右前輪２Ｒの一方よりも幅が広い１つの後輪４とを備える。後輪４は、一体的に回転する２本のタイヤ４Ｌ，４Ｒを含む。

車両１は、三輪自動車である。他の構成を採用しても良いが、たとえば、左前輪２Ｌおよび右前輪２Ｒを操舵輪とし、後輪４を駆動輪とすることが好ましい。

車両１は、さらに、操舵用の操作ハンドル６と、ドライバー用シート８と、ドライバー保護用安全フレーム１０と、ボディ１２とを含む。図１の配置の場合には、領域１４がドライバースペースとなり、領域１６が駆動ユニットスペースとなる。駆動ユニットは、ハイブリッド自動車の場合は、エンジンとモータとを含む。

図１、図２に示したような三輪自動車では、法律上の区分などにより全長Ｗ３、全幅Ｗ４に制約が設けられる場合がある。全長Ｗ３，全幅Ｗ４にあまり制約がなければ前輪の間隔、前後輪の間隔、前輪のサイズＷ１、後輪のサイズＷ２を大きくすることにより、安定性を増すことができる。

しかし、全長Ｗ３，全幅Ｗ４に制約が課される場合では、走行安定性を向上させるために工夫する必要がある。

図２には、車両の重心位置Ｇが示される。加減速や、旋回により、重心位置Ｇは移動する。たとえば、燃料タンク中の燃料の偏りや、ドライバーの姿勢の変化なども重心位置Ｇの移動に寄与する。

図２において、後輪４に前輪２Ｌまたは２Ｒと同じ幅のシングルタイヤを使用した場合には、重心の移動の許容ラインはラインＢＳである。許容ラインよりも重心が内側にあれば車両は安定であるが、許容ラインよりも重心が外に移動すると車両が不安定になる。ラインＢＳでは重心の移動に対してあまり余裕がない。そこで、本実施の形態では、後輪４に二本のタイヤを結合して一輪としたダブルタイヤを採用した。ダブルタイヤを採用することによって、後輪４の幅を前輪２Ｌ、２Ｒの１つ分の幅よりも広くすることができる。後輪４にダブルタイヤを採用すれば、重心の移動の許容ラインはラインＢＷとなる。ラインＢＷはラインＢＳよりも車両左右方向外側に広がっている。すなわち重心の移動に対して許容量が増えている。

小径のタイヤを使用することにより、ドライバースペースおよび駆動ユニット搭載スペースを確保しつつ全長の制約を満足することが可能となる。さらに、小径のタイヤではタイヤ幅も限られるので、後輪をダブルタイヤとした。これにより、旋回時の重心移動に対し、幅方向の余裕度を確保し、転倒しにくくすることができる。

また、後輪の幅を広くするためにダブルタイヤを用いることによって、後輪のタイヤを前輪のタイヤと同じものを採用することもでき、予備のタイヤを用意する場合にも便利である。

［駆動ユニットの構成要素の配置の検討］
図３は、車両１のバッテリー、インバータ、モータ、エンジンの搭載位置を示した斜視図である。図４は車両１のバッテリー、インバータ、モータ、エンジンの搭載位置を示した平面図である。

図３、図４を参照して、車両１は、いわゆるハイブリッド車両である。車両１は、モータＭと、エンジンＥと、モータＭを駆動するインバータＩＮＶと、インバータＩＮＶに電力を供給するバッテリーＢＡＴとをさらに含む。図３では車両の進行方向として矢印Ｄが示されている。

図４の車両平面視において、モータＭとエンジンＥとは車両左右方向（車幅方向）に並べて配置される。車両の重心位置Ｇに対して、車両左右方向のうちモータＭは一方側寄りに配置されエンジンＥは他方側寄りに配置される。さらに、車両平面視において、バッテリーＢＡＴは車両の重心位置Ｇに対してモータＭと対角位置に配置され、インバータＩＮＶは車両１の重心位置Ｇに対してエンジンＥと対角位置に配置される。

モータＭは、１つのモータジェネレータであっても良いが、主としてモータとして働くモータジェネレータと主として発電機として働くモータジェネレータの２つのモータジェネレータを含むものであっても良い。またバッテリーＢＡＴは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などの二次電池を含んで構成される。バッテリーＢＡＴはこれらの二次電池に代えてまたは加えてキャパシタなどの蓄電素子を含むものであっても良い。インバータＩＮＶは、モータＭを駆動するためのインバータに加えてバッテリーＢＡＴの電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータを含むものであっても良い。

モータＭ、バッテリーＢＡＴ、エンジンＥ、インバータＩＮＶの重量をそれぞれｇ（Ｍ）、ｇ（ＢＡＴ）、ｇ（Ｅ）、ｇ（ＩＮＶ）とすると、小型車両では次式（１）または（２）のような関係となる場合が多い。

ｇ（Ｍ）＞ｇ（ＢＡＴ）＞ｇ（Ｅ）＞ｇ（ＩＮＶ） …（１）
ｇ（Ｍ）＞ｇ（Ｅ）＞ｇ（ＢＡＴ）＞ｇ（ＩＮＶ） …（２）
モータＭとエンジンＥには重量差があるため、全体重量に対して駆動ユニットの重量が占める割合が高い小型車両では、重量バランスが悪くなりやすく運動性能、安定性の低下につながる可能性がある。このため、各要素の配置を十分に検討する必要がある。

図５は、図４の平面図における各要素の配置と車両重心位置との関係を説明するための図である。図５には、車両平面視において、車両重心位置Ｇを通り車両左右方向に沿う軸Ｘと、車両重心位置Ｇを通り車両前後方向に沿う軸Ｙとが参考に記載されている。

軸Ｘ、Ｙによって、車両は車両平面視において、領域Ｑ１（第１象限）、領域Ｑ２（第２象限）、領域Ｑ３（第３象限）、領域Ｑ４（第４象限）に区分される。

車両平面視において、モータＭとエンジンＥとは車両左右方向に並べて配置される。車両の重心位置Ｇに対して、車両左右方向のうちモータＭは左側寄りに配置されエンジンＥは右側寄りに配置される。さらに、車両平面視において、バッテリーＢＡＴは領域Ｑ１に配置され、領域Ｑ１と車両の重心位置Ｇに対して対角位置の領域Ｑ３にモータＭが配置される。また、インバータＩＮＶは領域Ｑ４に配置され、領域Ｑ４と重心位置Ｇに対して対角位置の領域Ｑ２にエンジンＥが配置される。

なお、モータＭは一部が領域Ｑ２にはみ出しているが、モータＭの重心Ｇ３は領域Ｑ３にある。したがって、重心Ｇ３の位置が領域Ｑ３内にある範囲内でモータＭの配置がずれていても良い。また、他の要素に対しても同様なことがいえる。すなわち、重心Ｇ２が領域Ｑ２内にある範囲内でエンジンＥの配置がずれていても良い。また重心Ｇ１が領域Ｑ１内にある範囲内でバッテリーＢＡＴの配置がずれていても良い。さらに重心Ｇ４が領域Ｑ４内にある範囲内でインバータＩＮＶの配置がずれていても良い。

なお、軸Ｙに対して図５の各配置とは線対称（鏡像）となる位置にそれぞれバッテリーＢＡＴ、エンジンＥ、モータＭ、インバータＩＮＶを配置しても良い。

以上のように、駆動ユニットの中で重量の大きいモータＭに対し、車両重心（または車両中心）を挟んで対角位置にバッテリーＢＡＴを配置する。また、エンジンＥに対し、車両重心（または車両中心）を挟んで対角位置にインバータＩＮＶを配置する。このような配置を採用することによって、前後左右の車両の重量バランスが均一に近づき、車両の安定性が一層向上する。

［燃料タンク位置の検討］
図６は、車両における燃料タンクの位置を説明するための側面図である。図７は、車両における燃料タンクの位置を説明するための平面図である。後輪が１輪で前輪が２輪かつ後輪駆動の小型三輪自動車は、加速性能と車両安定性の両立するために、燃料タンクの位置を工夫することが好ましい。

図６、図７を参照して、好ましくは、車両１は、燃料タンクＴをさらに備える。燃料タンクＴは、図６の車両平面視および図７の車両側面視において、車両の重心位置Ｇより前方に燃料タンクＴの中心が位置するように配置される。さらに、燃料タンクＴは、図７の車両側面視において、車両の重心位置Ｇよりも下方に燃料タンクの中心が位置するように配置される。なお、図６に示されている重心位置Ｇはタンク内の燃料量が半分のときの車両重心位置である。

図８は燃料量がタンクに半分より多い状態での車両重心の位置を説明するための図である。図８に示すように、燃料量が半分のときの重心位置Ｇに比べて、燃料量が半分よりも多くなった状態での重心位置Ｇ１は、車両側面視において前方かつ下方に移動する。

図９は燃料量がタンクに半分より少ない状態での車両重心の位置を説明するための図である。図９に示すように、燃料量が半分のときの重心位置Ｇに比べて、燃料量が半分よりも少なくなった状態での重心位置Ｇ２は、車両側面視において前方かつ下方に移動する。

したがって、図６，図７に示した位置に燃料タンクＴを配置すれば、通常走行及び長距離継続走行時は燃料をたくさん入れた状態で（半分よりも多い状態を保って）使用することで重心が前方および低位置となり車両の走行安定性が向上する。

また、加速走行が好まれるような場合（たとえばレースなど）では燃料が少ない状態で（半分よりも少ない状態を保って）使用することによって、全体の重量を軽量化しつつ、後方に重心を寄せることができる。したがって、全体重量を軽量化する際に駆動輪である後輪の荷重が前輪よりも減りにくいので、駆動輪の空転を避けることができる。

すなわち、燃料タンクＴの位置を工夫すれば、ユーザはレース時は燃料タンクの燃料が少ない状態にして車両を使用し動力性能を向上させるといった使用法が可能となる。

好ましくは、燃料量を示すメータの半分よりも少ない部分にレース好適燃料範囲などといった表示をつけると良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２Ｌ 左前輪、２Ｒ 右前輪、４ 後輪、４Ｌ，４Ｒ タイヤ、６ 操作ハンドル、８ ドライバー用シート、１０ ドライバー保護用安全フレーム、１２ ボディ、ＢＡＴ バッテリー、Ｅ エンジン、ＩＮＶ インバータ、Ｍ モータ、Ｔ 燃料タンク。

Claims (2)

1. 車両進行方向前方側に配置された左前輪および右前輪と、
   前記左前輪および前記右前輪よりも車両進行方向後方側に配置され、前記左前輪および前記右前輪の一方よりも幅が広い１つの後輪とを備え、
   前記後輪は、一体的に回転する２本のタイヤを含む、車両。
2. 前記車両は、ハイブリッド車両であり、
   モータと、
   エンジンと、
   前記モータを駆動するインバータと、
   前記インバータに電力を供給するバッテリーとをさらに備え、
   車両平面視において、前記モータと前記エンジンとは車両左右方向に並べて配置され、前記車両の重心位置に対して、車両左右方向のうち前記モータは一方側寄りに配置され前記エンジンは他方側寄りに配置され、
   車両平面視において、前記バッテリーは前記車両の重心位置に対して前記モータと対角位置に配置され、前記インバータは前記車両の重心位置に対して前記エンジンと対角位置に配置される、請求項１に記載の車両。

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