JP2019104399A - 姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトなアクチュエータを備え、姿勢制御の応答性に優れた姿勢制御装置を得る。【解決手段】車両１の基体部２と、夫々の中央位置が基体部２に軸支された一組の互いに平行なリンク部Ｌ１，Ｌ２、および、車両の左の車輪３を支持する左懸架部Ｌ３、および、右の車輪３を支持する右懸架部Ｌ４を互いに回転可能に連結した平行リンクＬと、平行リンクＬの少なくとも一箇所に作用して、平行リンクＬの形状を変化させる直動式のアクチュエータ４と、を備えた姿勢制御装置。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の基体部に平行リンクを設けて車輪を支持し、平行リンクの形状を変形させて車両の姿勢を制御する姿勢制御装置に関する。

従来、このような姿勢制御装置としては例えば以下の特許文献１（〔００２５〕段落など参照）に記載されたものがある。

特許文献１に記載された姿勢制御装置は、車両の傾斜角を設定する駆動部として、リーン機構の軸部にリーンモータを設けている。具体的には、車両に設けたリーンモータの回転軸は車両を傾斜させる傾斜軸として機能し、リーン機構の横リンクユニットの回転軸と同軸になっている。リーンモータを駆動して回転軸を回転させることで、車両に対して上側の横リンクユニットが回動し、左右の車輪の高さが変更されて車両が傾斜する。

特開２０１７−１７８１８８号公報

ただし、特許文献１の姿勢制御装置のように、リーン機構の軸部を回転させる構成では車両の姿勢を迅速に制御するために大きなトルクが必要となる。このため、アクチュエータが大型なものとなるばかりでなく、姿勢制御の操作入力部からの信号に対して応答性が劣るものとなる。

また、アクチュエータが大型になると、車両への搭載性が悪化し、車両の重量が増加すると共にアクチュエータのコストも増大する。
このように、上記特許文献１に係る姿勢制御装置にあっては幾つかの改善すべき点が残存しており、従来からコンパクトなアクチュエータを備え、姿勢制御の応答性に優れた姿勢制御装置が求められている。

（特徴構成）
本発明に係る姿勢制御装置の特徴構成は、
車両の基体部と、
夫々の中央位置が前記基体部に軸支された一組の互いに平行なリンク部、および、前記車両の左の車輪を支持する左懸架部、および、右の車輪を支持する右懸架部を互いに回転可能に連結した平行リンクと、
前記平行リンクの少なくとも一箇所に作用して、前記平行リンクの形状を変化させる直動式のアクチュエータと、を備えた点にある。

（効果）
本構成のように、直動式のアクチュエータを用いて平行リンクを動作させることで、アクチュエータの取り付け位置に応じて平行リンクを回動させる際のモーメントアームを確保し、少ないアクチュエータの出力であっても平行リンクを確実に回動させることができる。このため、アクチュエータの外径寸法が小さなもので済み、車両への搭載性にも優れたものとなる。また、直動アクチュエータであれば、機構が簡単でコストも抑えることができる。

本構成の姿勢制御装置では、前記アクチュエータの両端部が、前記平行リンクを構成する異なる部材に接続されていると好都合である。

（効果）
本構成のように、アクチュエータの両端部を共にリンク部に接続することで、例えば、アクチュエータの一方の端部をリンク部に接続し、他方の端部を基体部に接続する場合に比べてアクチュエータの駆動力を共にリンク部に作用させることができ、平行リンクの動作の迅速性を高めることができる。

（特徴構成）
本発明に係る姿勢制御装置においては、前記左懸架部および前記右懸架部のうち少なくとも一方が前記平行リンクの支持点よりも外側に延長されており、この延長部に前記アクチュエータの一方の端部が接続されるものであってもよい。

（効果）
本構成の平行リンクを素早く動作させるには、車輪の懸架部を構成するリンク部に作用する外力についてみれば、基体部に接続された平行リンクの支点どうしを結ぶ直線と平行に作用する外力が大きくなるほど好ましい。一方、各リンク部に対して直動式のアクチュエータから外力を付与する場合、当該外力は、例えばリンク部に沿う方向の分力とリンク部に直角な方向の分力とに分けることができる。そこで、リンク部の一つである例えば左懸架部および右懸架部のうち少なくとも一方に延長部を形成し、左懸架部あるいは右懸架部に沿った分力をできるだけ大きく確保して平行リンクの動作性を高めるのが好ましい。

第１実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す説明図 第１実施形態に係る姿勢制御装置の姿勢変化の様子を示す説明図 第２実施形態に係る姿勢制御装置の姿勢変化の様子を示す説明図 第３実施形態に係る姿勢制御装置の操作力発生の様子を示す説明図

〔全体概要〕
本発明に係る姿勢制御装置Ｓは、車両１のハンドル５操作などに応じて車両１の車両１や座席などを傾けるものであり、車両１の旋回性能を高め、乗員の乗車姿勢を安定化させる技術である。以下、本発明の姿勢制御装置Ｓにつき図１乃至図４に基づいて説明する。

〔第１実施形態〕
図１には第１実施形態に係る姿勢制御装置Ｓの概要を示す。ここでは、車両１の基体部２と左右の車輪３とがリーン機構Ｋを介して連結されている。リーン機構Ｋは、基体部２において所定の間隔を設けて上下に配置された支持点Ｐに支持された平行リンクＬを備えている。この平行リンクＬは、水平方向に延出する平行な２本のリンク部、即ち、上リンク部Ｌ１および下リンク部Ｌ２の中央位置が基体部２の支持点Ｐに回転自在に軸支されている。上リンク部Ｌ１および下リンク部Ｌ２の両端部には、リンク部であって左右の車輪３を支持する左懸架部Ｌ３と右懸架部Ｌ４とが連結されている。

この平行リンクＬは、例えば直動式のアクチュエータ４で形状が変更される。アクチュエータ４としては、例えば、油圧式の直動タイプのものを用いることができる。本実施形態では、アクチュエータ４の一方の端部が、基体部２のうち支持点Ｐのさらに下方に設けられた固定部２１に軸支される。この固定部２１には、例えば左用および右用の２本のアクチュエータ４が固定される。

アクチュエータ４は、車両１のハンドル５の操作等に応じて作動される。例えば、走行中にハンドル５が右に操作されると、図２（ａ）に示すように基体部２を旋回方向の内側である右側に傾けるべく、右のアクチュエータ４が伸ばされて右懸架部Ｌ４が基体部２に対して上方に移動し、左のアクチュエータ４が縮められて左懸架部Ｌ３が基体部２に対して下方に移動する。その際には、ハンドル５の軸部に設けられた操舵角センサ６がハンドル５の回転角度および回転速度を検知してこの情報を制御部７に送信する。制御部７には、例えば左右の車輪３に設けた車速センサ１１からの情報やエンジンの回転数など車速を示す情報も送信される。制御部７では、これ等の情報に基づいて車両１に作用する遠心力を算出し、この遠心力に対応するよう油圧ポンプ８を作動させて左右のアクチュエータ４の長さを設定し、車両１の基体部２を所定の角度だけ傾ける。

尚、制御部７は、走行中の情報だけではなく、例えば、停車時の車両１の傾きを検知してアクチュエータ４を作動させても良い。そのためには、基体部２に各種の傾斜センサ９を備えておき、傾斜センサ９の傾きがゼロになるようにアクチュエータ４を作動させる。これにより、車両１の駐車姿勢を安定化し、乗員の乗降動作を容易にすることができる。

図１および図２（ａ）には、アクチュエータ４を２本備えた例を示したが、図２（ｂ）に示すように、アクチュエータ４を一本だけ用いて構成することもできる。２本の場合には、夫々引張り動作専用、あるいは、押出し動作専用のアクチュエータ４のみを用いることもできる。これに対し、一本のアクチュエータ４を用いる場合には、引張り・押出し双方の動作が可能なアクチュエータ４を用いる。また、アクチュエータ４が、例えば引張り動作専用のものである場合には、図１に示したように、アクチュエータ４の端部と支持点Ｐとの間に任意の連結部材１０を設けておいても良い。

アクチュエータ４の一端を基体部２に接続する場合には、平行リンクＬに対するアクチュエータ４の作用方向に留意して、アクチュエータ４に発生させる力をできるだけ小さくするとよい。例えば、図１および図２（ａ）の場合には、基体部２に設けた二つの支持点Ｐに対して基体部２をさらに下方まで延長し、当該延長部の固定部２１にアクチュエータ４を接続している。また、図２（ｂ）では、基体部２の一部を右懸架部Ｌ４の近傍まで延長し、ここにアクチュエータ４の端部を連結する固定部２１を設けている。このようにすることで、アクチュエータ４の伸縮方向が、右懸架部Ｌ４の移動方向、即ち上下方向に沿うものとなり、小さな力でも平行リンクＬを作動させ易くなる。

本構成のように、直動式のアクチュエータ４を用いて平行リンクＬを動作させることで、アクチュエータ４の取り付け位置に応じて平行リンクＬを回動させる際のモーメントアームを確保し、少ないアクチュエータ４の出力であっても平行リンクＬを確実に回動させることができる。このため、アクチュエータ４の外径寸法が小さなもので済み、車両１への搭載性にも優れたものとなる。また、直動式のアクチュエータ４であれば機構が簡単でコストも抑えることができる。

〔第２実施形態〕
図３（ａ）（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る姿勢制御装置Ｓについて姿勢変化の様子を示したものである。ここでは、アクチュエータ４の両端部を、夫々、平行リンクＬを形成する部材の何れかの個所に接続する。

図３（ａ）では、平行リンクＬの対角位置にある支持点Ｐどうしにアクチュエータ４を接続してある。このように、アクチュエータ４の両端部を共に平行リンクＬを構成する部材に接続することで、アクチュエータ４の駆動力を有効に利用することができる。図３（ａ）においてアクチュエータ４が縮み動作する場合、アクチュエータ４の軸力Ｆは、左懸架部Ｌ３および右懸架部Ｌ４に沿う方向の分力Ｆ１と、上リンク部Ｌ１あるいは下リンク部Ｌ２に沿う方向の分力Ｆ２とに分けられる。これらのうち右懸架部Ｌ４に沿う方向の分力Ｆ１が右懸架部Ｌ４を下方に引き下げ、左懸架部Ｌ３に沿う方向の分力Ｆ１が左懸架部Ｌ３を上方に引き上げる。分力Ｆ２は平行リンクＬの動作には寄与しない。このように左懸架部Ｌ３および右懸架部Ｌ４が同時に動作することで基体部２の傾斜が迅速なものとなる。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の例に対し、さらにアクチュエータ４を一本加えたものである。この場合、夫々のアクチュエータ４は、引張り動作のみ、あるいは押出し動作のみのものを用いても良いし、引張り・押出しの両方が可能なものを用いても良い。特に、両方の動作が可能なアクチュエータ４を用いる場合には非常に迅速な傾斜制御を行うことができる。

〔第３実施形態〕
図４には、本発明の第３実施形態に係る姿勢制御装置Ｓを示す。
この例においても、アクチュエータ４は平行リンクＬを構成する部材どうしに接続する。その際に、例えば、左懸架部Ｌ３の上方の支持点Ｐの更に上方に延長部を設け、その先端に設けた支持点Ｐ１にアクチュエータ４の一端を接続する。

平行リンクＬを素早く動作させるには、例えば、車輪３を支持する左懸架部Ｌ３および右懸架部Ｌ４に作用する外力のうち、基体部２に設けられた二つの支持点Ｐどうしを結ぶ直線と平行、即ち、図４では上下方向に作用する外力が大きくなるほど好ましい。そこで、例えば左懸架部Ｌ３に延長部を形成し、ここに設けた支持点Ｐ１にアクチュエータ４の端部を接続する。これにより、アクチュエータ４の設置方向が左懸架部Ｌ３の延出方向に近付き、アクチュエータ４の軸力Ｆに対して、延長部の支持点Ｐ１にアクチュエータ４を接続した場合の分力Ｆ３は、上リンク部Ｌ１の支持点Ｐにアクチュエータ４を接続した場合の分力Ｆ１よりも大きくなる。

尚、図示は省略するが、図４において、右懸架部Ｌ４に対するアクチュエータ４の接続位置を支持点Ｐから更に車輪３の車軸に近い側に変更することもできる。この場合には、さらに分力Ｆ３が大きなものとなる。

また、図４の場合にも、図３（ｂ）に示したのと同様にアクチュエータ４を二本配置することもできる。

本発明に係る姿勢制御装置は、平行リンクを備えた車両の姿勢制御を行うものとして広く適用することができる。

１ 車両
２ 基体部
３ 車輪
４ アクチュエータ
Ｌ 平行リンク
Ｌ１ リンク部
Ｌ２ リンク部
Ｌ３ 左懸架部
Ｌ４ 右懸架部
Ｓ 姿勢制御装置

Claims (3)

1. 車両の基体部と、
   夫々の中央位置が前記基体部に軸支された一組の互いに平行なリンク部、および、前記車両の左の車輪を支持する左懸架部、および、右の車輪を支持する右懸架部を互いに回転可能に連結した平行リンクと、
   前記平行リンクの少なくとも一箇所に作用して、前記平行リンクの形状を変化させる直動式のアクチュエータと、を備えた姿勢制御装置。
2. 前記アクチュエータの両端部が、前記平行リンクを構成する異なる部材に接続されている請求項１に記載の姿勢制御装置。
3. 前記左懸架部および前記右懸架部のうち少なくとも一方が、前記平行リンクの支持点よりも外側に延長されており、この延長部に前記アクチュエータの一方の端部が接続されている請求項２に記載の姿勢制御装置。