JP2020104800A - vehicle - Google Patents
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- B62K5/00—Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels
- B62K5/10—Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels with means for inwardly inclining the vehicle body on bends
Abstract
Description
本明細書は、車両に関する。 The present specification relates to vehicles.
旋回時に車体を旋回の内側に傾斜させる車両が提案されている。例えば、車体の車両幅方向の傾斜角を変更する傾斜角変更部と、傾斜角変更部を制御する傾斜制御部と、を備える車両が提案されている。 A vehicle has been proposed in which the vehicle body is tilted inward when turning. For example, a vehicle has been proposed that includes an inclination angle changing unit that changes the inclination angle of the vehicle body in the vehicle width direction and an inclination control unit that controls the inclination angle changing unit.
ところが、車両が旋回を開始する時など車両の走行状態が変化する時、車両の走行安定性が低下する場合があった。例えば、車体が意図せず幅方向にロールする場合があった。このような課題は、旋回時に車体を旋回の内側に傾斜させる車両に限らず、車体を旋回の内側に傾斜させずに旋回する車両にも共通する課題であった。 However, when the running state of the vehicle changes, such as when the vehicle starts to turn, the running stability of the vehicle may decrease. For example, the vehicle body may unintentionally roll in the width direction. Such a problem is not limited to a vehicle in which the vehicle body is inclined to the inside of the turn at the time of turning, but is also a problem common to vehicles that turn without inclining the vehicle body to the inside of the turn.
本明細書は、車両の走行を安定化できる技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of stabilizing the traveling of a vehicle.
本明細書に開示された技術は、以下の適用例として実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be implemented as the following application examples.
[適用例1]
車両であって、
車体と、
前記車体に支持されているとともに1以上の回動輪を含むN個(Nは2以上の整数)の車輪であって、前輪と後輪とを含み、前記1以上の回動輪の方向は前記車体の幅方向に回動可能である、前記N個の車輪と、
前記1以上の回動輪の前記方向を前記幅方向に回動させるトルクを生成するように構成されている操舵駆動装置と、
前記車両のヨー角加速度を示すヨー角加速度パラメータを用いて前記操舵駆動装置を制御するように構成されている制御部と、
を備える、車両。
[Application example 1]
A vehicle,
The car body,
N (N is an integer of 2 or more) wheels that are supported by the vehicle body and that include one or more turning wheels, including front wheels and rear wheels, and the direction of the one or more turning wheels is the direction of the vehicle body. The N wheels that are rotatable in the width direction of
A steering drive device configured to generate a torque for rotating the one or more rotating wheels in the width direction.
A control unit configured to control the steering drive device using a yaw angular acceleration parameter indicating a yaw angular acceleration of the vehicle;
A vehicle.
この構成によれば、制御部は、車両のヨー角加速度を示すヨー角加速度パラメータを用いて操舵駆動装置を制御するので、車両の走行を安定化できる。 According to this configuration, the control unit controls the steering drive device using the yaw angular acceleration parameter indicating the yaw angular acceleration of the vehicle, so that the traveling of the vehicle can be stabilized.
[適用例2]
適用例1に記載の車両であって、
前記制御部は、地面における前記車両のZMP(ゼロ・モーメント・ポイント)が、前記N個の車輪と前記地面との間のN個の接触領域によって構成される地面上の凸包領域の内に維持されるように、前記操舵駆動装置を制御する、
車両。
[Application example 2]
The vehicle according to Application Example 1,
The controller is configured such that the ZMP (zero moment point) of the vehicle on the ground is within a convex hull region on the ground constituted by N contact regions between the N wheels and the ground. Controlling the steering drive to be maintained,
vehicle.
この構成によれば、車輪が地面から離れることが抑制されるので、車両の走行を安定化できる。 According to this configuration, the wheels are prevented from leaving the ground, so that the traveling of the vehicle can be stabilized.
[適用例3]
適用例1または2に記載の車両であって、
前記制御部は、
前記ヨー角加速度パラメータを用いて第1制御値を決定し、
前記第1制御値を含む1以上の制御値を用いて前記操舵駆動装置を制御する、
ように構成されている、
車両。
[Application example 3]
The vehicle according to Application Example 1 or 2,
The control unit is
Determining a first control value using the yaw angular acceleration parameter,
Controlling the steering drive device using one or more control values including the first control value;
Is configured as
vehicle.
この構成によれば、ヨー角加速度に起因する車両の走行の安定性の低下を抑制できる。 According to this configuration, it is possible to suppress deterioration in the traveling stability of the vehicle due to the yaw angular acceleration.
[適用例4]
適用例3に記載の車両であって、
前記前輪は、前記1以上の回動輪を含み、
前記第1制御値によって示される前記操舵駆動装置のトルクは、前記1以上の回動輪の前記方向を前記ヨー角加速度の方向とは反対方向に回動させるトルクである、
車両。
[Application example 4]
The vehicle according to Application Example 3,
The front wheel includes the one or more rotating wheels,
The torque of the steering drive device indicated by the first control value is a torque that causes the one or more turning wheels to turn in the direction opposite to the direction of the yaw angular acceleration.
vehicle.
この構成によれば、前輪が1以上の回動輪を含む場合に、ヨー角加速度に起因する車両の走行の安定性の低下を抑制できる。 According to this configuration, when the front wheels include one or more rotating wheels, it is possible to suppress deterioration in the traveling stability of the vehicle due to the yaw angular acceleration.
[適用例5]
適用例3に記載の車両であって、
前記後輪は、前記1以上の回動輪を含み、
前記第1制御値によって示される前記操舵駆動装置のトルクは、前記1以上の回動輪の前記方向を前記ヨー角加速度の方向に回動させるトルクである、
車両。
[Application example 5]
The vehicle according to Application Example 3,
The rear wheel includes the one or more rotating wheels,
The torque of the steering drive device indicated by the first control value is a torque that rotates the direction of the one or more turning wheels in the direction of the yaw angular acceleration.
vehicle.
この構成によれば、後輪が1以上の回動輪を含む場合に、ヨー角加速度に起因する車両の走行の安定性の低下を抑制できる。 According to this configuration, when the rear wheel includes one or more rotating wheels, it is possible to suppress deterioration in the traveling stability of the vehicle due to the yaw angular acceleration.
[適用例6]
適用例1から5のいずれかに記載の車両であって、
前記車体に接続された第1サスペンションと、
前記第1サスペンションのストローク位置と相関を有する第1ストローク情報を測定する第1センサと、
前記車体に接続され、前記第1サスペンションよりも後方に配置された第2サスペンションと、
前記第2サスペンションのストローク位置と相関を有する第2ストローク情報を測定する第2センサと、
を備え、
前記制御部は、前記ヨー角加速度パラメータと、前記第1ストローク情報と、前記第2ストローク情報と、を用いて前記操舵駆動装置を制御するように構成されている、
車両。
[Application example 6]
The vehicle according to any one of Application Examples 1 to 5,
A first suspension connected to the vehicle body,
A first sensor for measuring first stroke information having a correlation with a stroke position of the first suspension;
A second suspension connected to the vehicle body and arranged behind the first suspension;
A second sensor for measuring second stroke information having a correlation with a stroke position of the second suspension;
Equipped with
The control unit is configured to control the steering drive device using the yaw angular acceleration parameter, the first stroke information, and the second stroke information.
vehicle.
この構成によれば、種々の状況下において、車両の走行を安定化できる。 According to this configuration, traveling of the vehicle can be stabilized under various situations.
なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、車両、車両の制御装置、車両の制御方法、等の態様で実現することができる。 The technology disclosed in the present specification can be implemented in various modes, for example, a vehicle, a vehicle control device, a vehicle control method, and the like.
A.第1実施例:
A1.車両10の構成:
図1〜図4は、一実施例としての車両10を示す説明図である。図1は、車両10の右側面図を示し、図2は、車両10の上面図を示し、図3は、車両10の下面図を示し、図4は、車両10の背面図を示している。図1〜図4には、水平な地面GL(図1)上に配置され、傾斜していない状態の車両10が、示されている。図2〜図4では、図1に示す車両10の構成のうちの一部分が図示され、他の部分の図示が省略されている。図1〜図4には、6つの方向DF、DB、DU、DD、DR、DLが示されている。前方向DFは、車両10の車体90の前方向(すなわち、前進方向)であり、後方向DBは、前方向DFの反対方向である。上方向DUは、鉛直上方向であり、下方向DDは、上方向DUの反対方向である。右方向DRは、前方向DFに走行する車両10から見た右方向であり、左方向DLは、右方向DRの反対方向である。方向DF、DB、DR、DLは、いずれも、水平な方向である。右と左の方向DR、DLは、前方向DFに垂直である。
A. First embodiment:
A1. Configuration of vehicle 10:
1 to 4 are explanatory views showing a
本実施例では、車両10は、一人乗り用の小型車両である。車両10(図1、図2)は、車体90と、前輪12Fと左後輪12Lと右後輪12Rとを有する三輪車である。前輪12Fは、回動輪の例であり、車体90の幅方向の中心に配置されている。回動輪は、車輪の進行方向が車体90の幅方向(すなわち、右方向DRに平行な方向)に回動可能であるように、車体90に支持されている車輪である。後輪12L、12Rは、駆動輪であり、車体90の幅方向の中心に対して対称に、互いに離れて配置されている。
In the present embodiment, the
車体90(図1)は、本体部20を有している。本体部20は、底部20bと、底部20bの前方向DF側に接続された前壁部20aと、底部20bの後方向DB側に接続された後壁部20cと、後壁部20cの上端から後方向DBに向かって延びる支持部20dと、を有している。本体部20は、例えば、金属製のフレームと、フレームに固定されたパネルと、を有している。
The vehicle body 90 (FIG. 1) has a
車体90は、さらに、底部20b上に固定された座席11と、座席11の前方向DF側に配置されたアクセルペダル45とブレーキペダル46と、底部20bに固定された制御装置100とバッテリ120と、前壁部20aの上方向DU側の端部に固定された前輪支持装置41と、前輪支持装置41に取り付けられたシフトスイッチ47とハンドル41aと、を有している。図示を省略するが、本体部20には、他の部材(例えば、屋根、前照灯など)が固定され得る。車体90は、本体部20に固定された部材を含んでいる。
The
シフトスイッチ47は、車両10の走行モードを選択するためのスイッチである。本実施例では、「ドライブ」と「ニュートラル」と「リバース」と「パーキング」との4つの走行モードから1つを選択可能である。「ドライブ」は、駆動輪12L、12Rの駆動によって前進するモードであり、「ニュートラル」は、駆動輪12L、12Rが回転自在であるモードであり、「リバース」は、駆動輪12L、12Rの駆動によって後退するモードであり、「パーキング」は、少なくとも1つの車輪(例えば、後輪12L、12R)が回転不能であるモードである。「ドライブ」と「ニュートラル」とは、通常は、車両10の前進時に利用される。
The
前輪支持装置41(図1)は、回動軸Ax1を中心に回動可能に前輪12Fを支持する装置である。前輪支持装置41は、前フォーク17と、軸受68と、操舵モータ65と、を有している。前フォーク17は、前輪12Fを回転可能に支持しており、例えば、サスペンション(コイルスプリングとショックアブソーバ)を内蔵したテレスコピックタイプのフォークである。軸受68は、本体部20(ここでは、前壁部20a)と、前フォーク17と、を連結している。軸受68は、回動軸Ax1を中心に、前フォーク17(ひいては、前輪12F)を、車体90に対して左右に回転可能に支持している。前フォーク17は、車体90に対して、回動軸Ax1を中心に、予め決められた角度範囲(例えば、180度未満の範囲)内で、回転可能であってよい。例えば、前フォーク17が、車体90に設けられた他の部材に接触することによって、角度範囲が制限されてよい。操舵モータ65は、電気モータであり、前フォーク17(ひいては、前輪12F)を幅方向に回転させるトルクを生成するように構成されている操舵駆動装置の例である。操舵モータ65は、図示しないロータとステータとを含んでいる。ロータとステータとのうち、一方は、前フォーク17に固定され、他方は、本体部20(ここでは、前壁部20a)に固定されている。
The front wheel support device 41 (FIG. 1) is a device that supports the
ハンドル41aは、左右に回転可能な部材である。所定の直進方向に対するハンドル41aの回転方向(右、または、左)は、ユーザの望む旋回方向を示している。予め決められた直進方向に対するハンドル41aの回転角度(以下、「ハンドル角」とも呼ぶ)の大きさは、ユーザの望む旋回の程度を示している。本実施例では、「ハンドル角=ゼロ」は、直進を示し、「ハンドル角>ゼロ」は、右旋回を示し、「ハンドル角<ゼロ」は、左旋回を示している。このように、ハンドル角の正負の符号は、旋回方向を示している。また、ハンドル角の絶対値は、旋回の程度を示している。このようなハンドル角は、旋回方向と旋回の程度とを表す操作量の例である。ハンドル41aは、操作量を入力するために操作されるように構成された操作入力部の例である。
The
なお、本実施例では、ハンドル41aには、ハンドル41aの回転軸に沿って延びる支持棒41axが固定されている。支持棒41axは、回転軸を中心に回転可能に前輪支持装置41に接続されている。
In this embodiment, a support rod 41ax extending along the rotation axis of the
車輪角AF(図2)は、車体90に対する前輪12Fの方向を示す角度である。本実施例では、車輪角AFは、下方向DDを向いて車両10を見る場合に、車体90の前方向DFを基準とする、前輪12Fの進行方向D12の角度である。進行方向D12は、前輪12Fの回転軸Ax2に垂直な方向である。本実施例では、「AF=ゼロ」は、「方向D12=前方向DF」を示している。「AF>ゼロ」は、方向D12が右方向DR側を向いていることを示している(旋回方向=右方向DR)。「AF<ゼロ」は、方向D12が左方向DL側を向いていることを示している(旋回方向=左方向DL)。前輪12Fが操舵される場合、車輪角AFは、いわゆる操舵角に対応する。
The wheel angle AF (FIG. 2) is an angle indicating the direction of the
操舵モータ65は、制御装置100(図1)によって制御される。以下、操舵モータ65によって生成されるトルクを、回動トルクとも呼ぶ。回動トルクが小さい場合、前輪12Fの方向D12がハンドル角とは独立に左右に回動することが許容される。操舵モータ65の制御の詳細については、後述する。
The
図1中の角度CAは、鉛直上方向DUと、回動軸Ax1に沿って鉛直上方向DU側へ向かう方向と、のなす角度を示している(キャスター角とも呼ばれる)。本実施例では、キャスター角CAがゼロよりも大きい。キャスター角CAがゼロよりも大きい場合、回動軸Ax1に沿って鉛直上方向DU側へ向かう方向は、斜め後ろに傾斜している。 An angle CA in FIG. 1 indicates an angle formed by the vertically upward direction DU and a direction toward the vertically upward direction DU side along the rotation axis Ax1 (also referred to as a caster angle). In this embodiment, the caster angle CA is larger than zero. When the caster angle CA is larger than zero, the direction toward the vertically upper direction DU side along the rotation axis Ax1 is inclined rearward.
また、図1に示すように、本実施例では、前輪支持装置41の回動軸Ax1と地面GLとの交点P2は、前輪12Fの地面GLとの接触中心P1よりも、前方向DF側に位置している。これらの点P1、P2の間の後方向DBの距離Ltは、トレールと呼ばれる。正のトレールLtは、接触中心P1が交点P2よりも後方向DB側に位置していることを示している。なお、図1、図3に示すように、接触中心P1は、前輪12Fと地面GLとの接触領域Ca1の重心である。接触領域の重心は、接触領域内に質量が均等に分布していると仮定する場合の重心の位置である。右後輪12Rと地面GLとの接触領域CaRの接触中心PbRと、左後輪12Lと地面GLとの接触領域CaLの接触中心PbLとも、同様に特定される。
Further, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, an intersection P2 between the rotation axis Ax1 of the front
2つの後輪12L、12R(図4)は、後輪支持部80に回転可能に支持されている。後輪支持部80は、リンク機構30と、リンク機構30の上部に固定されたリーンモータ25と、リンク機構30の上部に固定された第1支持部82と、リンク機構30の前部に固定された第2支持部83(図1)と、を有している。図1では、説明のために、リンク機構30と第1支持部82と第2支持部83のうちの右後輪12Rに隠れている部分も実線で示されている。図2では、説明のために、本体部20に隠れている後輪支持部80と後輪12L、12Rと後述する連結棒75とが、実線で示されている。図1〜図3では、リンク機構30が簡略化して示されている。
The two
第1支持部82(図4)は、後輪12L、12Rの上方向DU側において、右方向DRに平行に延びる板状の部分を含んでいる。第2支持部83(図1、図2)は、リンク機構30の前方向DF側の、左後輪12Lと右後輪12Rとの間に配置されている。
The first support portion 82 (FIG. 4) includes a plate-shaped portion that extends parallel to the right direction DR on the upward DU side of the
右後輪12R(図1)は、ホイール12Raと、ホイール12Raに装着されたタイヤ12Rbと、を有している。ホイール12Ra(図4)は、右駆動モータ51Rに接続されている。右駆動モータ51Rは、図示しないステータとロータとを有する電気モータである。ロータとステータとのうちの一方は、ホイール12Raに固定され、他方は、後輪支持部80に固定されている。右駆動モータ51Rの回転軸は、ホイール12Raの回転軸と同じであり、右方向DRに平行である。左後輪12Lのホイール12Laとタイヤ12Lbと左駆動モータ51Lとの構成は、右後輪12Rのホイール12Raとタイヤ12Rbと右駆動モータ51Rとの構成と、それぞれ同様である。これらの駆動モータ51L、51Rは、後輪12L、12Rを直接的に駆動するインホイールモータである。以下、左駆動モータ51Lと右駆動モータ51Rとの全体を、駆動システム51Sとも呼ぶ。図1、図4には、車体90が水平な地面GL上で傾斜せずに直立している状態(後述する傾斜角Tがゼロである状態)が、示されている。この状態で、左後輪12Lの回転軸ArL(図4)と右後輪12Rの回転軸ArRとは、同じ直線上に位置している。図1、図3に示すように、右後輪12Rの接触中心PbRと左後輪12Lの接触中心PbLとの間で、前方向DFの位置は、おおよそ同じである。
The right
リンク機構30(図4)は、いわゆる、平行リンクである。リンク機構30は、右方向DRに向かって順番に並ぶ3つの縦リンク部材33L、21、33Rと、下方向DDに向かって順番に並ぶ2つの横リンク部材31U、31Dと、を有している。水平な地面GL上で車体90が傾斜せずに直立している場合、縦リンク部材33L、21、33Rは、鉛直方向に平行であり、横リンク部材31U、31Dは、水平方向に平行である。2つの縦リンク部材33L、33Rと、2つの横リンク部材31U、31Dとは、平行四辺形リンク機構を形成している。上横リンク部材31Uは、縦リンク部材33L、33Rの上端を連結している。下横リンク部材31Dは、縦リンク部材33L、33Rの下端を連結している。中縦リンク部材21は、横リンク部材31U、31Dの中央部分を連結している。これらのリンク部材33L、33R、31U、31D、21は、互いに回転可能に連結されており、回転軸は、車体90の前後方向に延びている(本実施例では、回転軸は、前方向DFに平行である)。互いに連結されたリンク部材は、予め決められた角度範囲(例えば、180度未満の範囲)内で、回転軸を中心に相対的に回転可能であってよい。例えば、一方のリンク部材の特定の部分が、他方のリンク部材の特定の部分に接触することによって、角度範囲が制限されてよい。左縦リンク部材33Lには、左駆動モータ51Lが固定されている。右縦リンク部材33Rには、右駆動モータ51Rが固定されている。中縦リンク部材21の上部には、第1支持部82と第2支持部83(図1)とが、固定されている。リンク部材33L、21、33R、31U、31Dと、支持部82、83とは、例えば、金属で形成されている。
The link mechanism 30 (FIG. 4) is a so-called parallel link. The
本実施例では、リンク機構30は、複数のリンク部材を回転可能に連結するための軸受けを有している。例えば、軸受38は、下横リンク部材31Dと中縦リンク部材21とを回転可能に連結し、軸受39は、上横リンク部材31Uと中縦リンク部材21とを回転可能に連結している。説明を省略するが、複数のリンク部材を回転可能に連結している他の部分にも、軸受が設けられている。
In this embodiment, the
リーンモータ25は、リンク機構30を駆動するように構成されている傾斜駆動装置の例であり、本実施例では、ステータとロータとを有する電気モータである。リーンモータ25のステータとロータのうちの一方は、中縦リンク部材21に固定され、他方は、上横リンク部材31Uに固定されている。リーンモータ25の回転軸は、軸受39の回転軸と同じであり、車両10の幅方向の中心に位置している。リーンモータ25のロータがステータに対して回転すると、上横リンク部材31Uが、中縦リンク部材21に対して、回転する。これにより、車両10が傾斜する。以下、リーンモータ25によって生成されるトルクを、傾斜トルクとも呼ぶ。傾斜トルクは、車体90の傾斜角を制御するためのトルクである。
The
図5(A)、図5(B)は、水平な地面GL上の車両10の状態を示す概略図である。図中には、車両10の簡略化された背面図が示されている。図5(A)は、車両10が直立している状態を示し、図5(B)は、車両10が傾斜している状態を示している。図5(A)に示すように、上横リンク部材31Uが中縦リンク部材21に対して直交する場合、全ての車輪12F、12L、12Rが、水平な地面GLに対して直立する。そして、車体90を含む車両10の全体は、地面GLに対して、直立する。図中の車体上方向DVUは、車体90の上方向である。車両10が傾斜していない状態では、車体上方向DVUは、上方向DUと同じである。本実施例では、車体90に対して予め決められた上方向が、車体上方向DVUとして用いられる。
5A and 5B are schematic diagrams showing a state of the
横リンク部材31U、31Dは、車体90に回転可能に支持されている部材である(具体的には、横リンク部材31U、31Dは、後述するサスペンションシステム70、第1支持部82を介して車体90に接続された中縦リンク部材21に回転可能に支持されている)。そして、横リンク部材31U、31Dを含むリンク機構30は、左後輪12Lと右後輪12Rとの車体上方向DVUの相対位置を変化させることが可能である。図5(B)に示すように、背面図上で、中縦リンク部材21が上横リンク部材31Uに対して時計回り方向に回転している場合、右後輪12Rが車体上方向DVU側に移動し、左後輪12Lが反対側に移動する。この結果、全ての車輪12F、12L、12Rが地面GLに接触した状態で、これらの車輪12F、12L、12Rは、地面GLに対して右方向DR側に傾斜する。そして、車体90を含む車両10の全体は、地面GLに対して、右方向DR側に傾斜する。一般的には、上横リンク部材31Uが中縦リンク部材21に対して傾斜する場合、右後輪12Rと左後輪12Lとの一方が、車体上方向DVU側に移動し、他方は、車体上方向DVUとは反対方向側に移動する。この結果、車輪12F、12L、12R、ひいては、車体90を含む車両10の全体は、地面GLに対して傾斜する。後述するように、車両10が右方向DR側に旋回する場合に、車両10は、右方向DR側に傾斜する。車両10が左方向DL側に旋回する場合に、車両10は、左方向DL側に傾斜する。
The
図5(B)では、車体上方向DVUは、上方向DUに対して、右方向DR側に傾斜している。以下、前方向DFを向いて車両10を見る場合の、上方向DUと車体上方向DVUとの間の角度を、傾斜角Tと呼ぶ。ここで、「T>ゼロ」は、右方向DR側への傾斜を示し、「T<ゼロ」は、左方向DL側への傾斜を示している。車両10が傾斜する場合、車体90を含む車両10の全体が、おおよそ、同じ方向に傾斜する。従って、車体90の傾斜角Tは、車両10の傾斜角Tであると言うことができる。
In FIG. 5(B), the vehicle body upward direction DVU is inclined to the right side DR side with respect to the upward direction DU. Hereinafter, the angle between the upward direction DU and the vehicle body upward direction DVU when the
また、図5(B)には、リンク機構30の制御角Tcが示されている。制御角Tcは、上横リンク部材31Uの向きに対する中縦リンク部材21の向きの角度を示している。「Tc=ゼロ」は、上横リンク部材31Uに対して中縦リンク部材21が垂直であることを、示している。「Tc>ゼロ」は、図5(B)の背面図において、中縦リンク部材21が、上横リンク部材31Uに対して、時計回りに回転したことを示している。図示を省略するが、「Tc<ゼロ」は、中縦リンク部材21が、上横リンク部材31Uに対して、反時計回りに回転したことを示している。図示するように、車両10が、水平な地面GL(すなわち、鉛直上方向DUに垂直な地面GL)上に位置している場合、制御角Tcは、傾斜角Tと、おおよそ同じである。
Further, FIG. 5B shows the control angle Tc of the
図5(A)、図5(B)中の地面GL上の軸AxLは、傾斜軸AxLである。リンク機構30とリーンモータ25とは、車両10を、傾斜軸AxLを中心に、右と左とに傾斜させることができる。本実施例では、傾斜軸AxLは、前輪12Fと地面GLとの接触中心P1を通り前方向DFに平行な直線である。後輪12L、12Rを回転可能に支持するリンク機構30は、車体90を車体90の幅方向に傾斜させるように構成されている傾斜装置の例である(傾斜装置30とも呼ぶ)。
The axis AxL on the ground GL in FIGS. 5A and 5B is the tilt axis AxL. The
図6(A)、図6(B)は、図5(A)、図5(B)と同様に、車両10の簡略化された背面図を示している。図6(A)、図6(B)では、地面GLxは、鉛直上方向DUに対して斜めに傾斜している(右側が高く、左側が低い)。図6(A)は、制御角Tcがゼロである状態を示している。この状態では、全ての車輪12F、12L、12Rが、地面GLxに対して直立する。そして、車体上方向DVUは、地面GLxに対して垂直であり、また、鉛直上方向DUに対して左方向DL側に傾斜している。
6(A) and 6(B) show a simplified rear view of the
図6(B)は、傾斜角Tがゼロである状態を示している。この状態では、上横リンク部材31Uは、地面GLxにおおよそ平行であり、中縦リンク部材21に対して反時計回りの方向に傾斜している。また、車輪12F、12L、12Rは、地面GLに対して傾斜している。
FIG. 6B shows a state in which the tilt angle T is zero. In this state, the upper
このように、地面GLxが傾斜している場合、車体90の傾斜角Tの大きさは、リンク機構30の制御角Tcの大きさと、異なり得る。
As described above, when the ground GLx is inclined, the size of the inclination angle T of the
なお、リーンモータ25は、リーンモータ25を回転不能に固定する図示しないロック機構を有している。ロック機構を作動させることによって、上横リンク部材31Uは、中縦リンク部材21に対して回転不能に固定される。この結果、制御角Tcが固定される。例えば、車両10の駐車時に、制御角Tcはゼロに固定される。ロック機構としては、メカニカルな機構であって、リーンモータ25(ひいては、リンク機構30)を固定している最中に電力を消費しない機構が好ましい。
The
図2、図4に示すように、本実施例では、本体部20は、サスペンションシステム70と連結棒75とによって、後輪支持部80に連結されている。サスペンションシステム70(図4)は、伸縮可能な左サスペンション70Lと、伸縮可能な右サスペンション70Rと、を有している。本実施例では、各サスペンション70L、70Rは、コイルスプリング71L、71Rとショックアブソーバ72L、72Rとを内蔵するテレスコピックタイプのサスペンションである。サスペンション70L、70Rの上方向DU側の端部は、本体部20の支持部20dに、回転可能に連結されている(例えば、玉継ぎ手、ヒンジなど)。サスペンション70L、70Rの下方向DD側の端部は、後輪支持部80の第1支持部82に、回転可能に連結されている(例えば、玉継ぎ手、ヒンジなど)。
As shown in FIGS. 2 and 4, in the present embodiment, the
連結棒75は、図1、図2に示すように、前方向DFに延びる棒である。連結棒75は、車両10の幅方向の中心に配置されている。連結棒75の前方向DF側の端部は、本体部20の後壁部20cに、回転可能に連結されている(例えば、玉継ぎ手)。連結棒75の後方向DB側の端部は、後輪支持部80の第2支持部83に、回転可能に連結されている(例えば、玉継ぎ手)。
As shown in FIGS. 1 and 2, the connecting
車体90は、サスペンション70L、70Rの伸縮によって、幅方向に回転可能である。車体90は、予め決められた角度範囲(例えば、90度未満の範囲)内で、回転可能である。本実施例では、角度範囲は、サスペンション70L、70Rの長さの可能な範囲によって、制限されている。
The
図1、図5(A)、図5(B)には、重心90cが示されている。重心90cは、車体90の重心である。車体90の重心90cは、車体90が乗員(可能なら荷物も)を積んだ状態での重心である。重心90cが低いほど、車体90の意図しない幅方向の回転が抑制される。本実施例では、重心90cを低くするために、車体90(図1)の要素のうち比較的重い要素であるバッテリ120が、低い位置に配置されている。具体的には、バッテリ120は、車体90の本体部20のうちの最も低い部分である底部20bに固定されている。従って、重心90cを、容易に、低くできる。
The center of
図7は、旋回時の力のバランスの説明図である。図中には、旋回方向が右方向である場合の後輪12L、12Rの背面図が示されている。後述するように、旋回方向が右方向である場合、制御装置100(図1)は、後輪12L、12R(ひいては、車両10)が地面GLに対して右方向DRに傾斜するように、リーンモータ25を制御する場合がある。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the balance of forces during turning. In the drawing, a rear view of the
図中の第1力F1は、車体90に作用する遠心力である。第2力F2は、車体90に作用する重力である。ここで、車体90の質量をm(kg)とし、重力加速度をg(おおよそ、9.8m/s2)とし、鉛直方向に対する車両10の傾斜角をT(度)とし、旋回時の車両10の速度をV(m/s)とし、旋回半径をR(m)とする。第1力F1と第2力F2とは、以下の式1、式2で表される。
F1 = (m*V2)/R (式1)
F2 = m*g (式2)
ここで、*は、乗算記号(以下、同じ)。
The first force F1 in the figure is a centrifugal force that acts on the
F1 = (m * V 2) / R ( Equation 1)
F2 = m*g (Formula 2)
Here, * is a multiplication symbol (hereinafter the same).
また、図中の力F1bは、第1力F1の、車体上方向DVUに垂直な方向の成分である。力F2bは、第2力F2の、車体上方向DVUに垂直な方向の成分である。力F1bと力F2bとは、以下の式3、式4で表される。
F1b = F1*cos(T) (式3)
F2b = F2*sin(T) (式4)
ここで、「cos()」は、余弦関数であり、「sin()」は、正弦関数である(以下、同じ)。
The force F1b in the figure is a component of the first force F1 in a direction perpendicular to the vehicle body upward direction DVU. The force F2b is a component of the second force F2 in a direction perpendicular to the vehicle body upward direction DVU. The force F1b and the force F2b are expressed by the following equations 3 and 4.
F1b=F1*cos(T) (Formula 3)
F2b=F2*sin(T) (Equation 4)
Here, “cos( )” is a cosine function, and “sin( )” is a sine function (hereinafter the same).
力F1bは、車体上方向DVUを左方向DL側に回転させる成分であり、力F2bは、車体上方向DVUを右方向DR側に回転させる成分である。車両10が傾斜角T(さらには、速度Vと旋回半径R)を保ちつつ旋回を続ける場合には、F1bとF2bとの関係は、以下の式5で表される
F1b = F2b (式5)
式5に上記の式1〜式4を代入すると、旋回半径Rは、以下の式6で表される。
R = V2/(g*tan(T)) (式6)
ここで、「tan()」は、正接関数である(以下、同じ)。
式6は、車体90の質量mに依存せずに、成立する。ここで、式6の「T」を、左方向と右方向とを区別せずに傾斜角の大きさを表すパラメータTa(ここでは、傾斜角Tの絶対値)に置換することによって得られる以下の式6aは、車体90の傾斜方向に拘わらずに、成立する。
R = V2/(g*tan(Ta)) (式6a)
The force F1b is a component that rotates the vehicle body upward direction DVU to the left direction DL side, and the force F2b is a component that rotates the vehicle body upward direction DVU to the right direction DR side. When the
By substituting the above equations 1 to 4 into the equation 5, the turning radius R is expressed by the following equation 6.
R = V 2 / (g * tan (T)) ( Equation 6)
Here, “tan( )” is a tangent function (hereinafter the same).
Formula 6 is established without depending on the mass m of the
R = V 2 / (g * tan (Ta)) ( Equation 6a)
図8は、車輪角AFと旋回半径Rとの簡略化された関係を示す説明図である。図中には、下方向DDを向いて見た車輪12F、12L、12Rが示されている。図中では、前輪12Fの進行方向D12は、右方向DRに回動しており、車両10は、右方向DRに旋回する。図中の前中心Cfは、前輪12Fの中心である。前中心Cfは、前輪12Fの回転軸Ax2上に位置している。下方向DDを向いて車両10を見る場合、前中心Cfは、接触中心P1(図1)とおおよそ同じ位置に位置している。後中心Cbは、2つの後輪12L、12Rの間の中心である。車体90が傾斜していない場合、後中心Cbは、後輪12L、12Rの回転軸ArL、ArR上の、後輪12L、12Rの間の中央に位置している。下方向DDを向いて車両10を見る場合、後中心Cbの位置は、2個の後輪12L、12Rの接触中心PbL、PbRの間の中央の位置と、同じである。中心Crは、旋回の中心である(旋回中心Crと呼ぶ)。なお、車両10の旋回運動は、車両10の公転運動と、車両10の自転運動と、を含んでいる。中心Crは、公転運動の中心である(公転中心Crとも呼ぶ)。ホイールベースLhは、前中心Cfと後中心Cbとの間の前方向DFの距離である。図1に示すように、ホイールベースLhは、前輪12Fの回転軸Ax2と、後輪12L、12Rの回転軸ArL、ArRとの間の前方向DFの距離である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a simplified relationship between the wheel angle AF and the turning radius R. In the figure, the
図8に示すように、前中心Cfと後中心Cbと旋回中心Crとは、直角三角形を形成する。点Cbの内角は、90度である。点Crの内角は、車輪角AFと同じである。従って、車輪角AFと旋回半径Rとの関係は、以下の式7で表される。
AF = arctan(Lh/R) (式7)
ここで「arctan()」は、正接関数の逆関数である(以下、同じ)。
As shown in FIG. 8, the front center Cf, the rear center Cb, and the turning center Cr form a right triangle. The interior angle of the point Cb is 90 degrees. The interior angle of the point Cr is the same as the wheel angle AF. Therefore, the relationship between the wheel angle AF and the turning radius R is expressed by the following Expression 7.
AF = arctan(Lh/R) (Equation 7)
Here, “arctan( )” is the inverse function of the tangent function (hereinafter the same).
上記の式6、式6a、式7は、車両10が、速度Vと旋回半径Rとが変化しない状態で、旋回している場合に成立する関係式である。なお、現実の車両10の挙動と、図8の簡略化された挙動と、の間には、種々の差異が存在する。例えば、現実の車輪12F、12L、12Rは、地面に対して滑り得る。また、現実の車輪12F、12L、12Rは、地面に対して傾斜し得る。従って、現実の旋回半径は、式7の旋回半径Rと異なり得る。ただし、式7は、車輪角AFと旋回半径Rとの関係を示す良い近似式として、利用可能である。
The above equations 6, 6a, and 7 are relational equations that are satisfied when the
A2.車両10の制御の概要:
図9は、車両10の制御に関する構成を示すブロック図である。車両10は、制御に関する構成として、車速センサ122と、ハンドル角センサ123と、車輪角センサ124と、鉛直方向センサ126と、アクセルペダルセンサ145と、ブレーキペダルセンサ146と、シフトスイッチ47と、制御装置100と、右駆動モータ51Rと、左駆動モータ51Lと、リーンモータ25と、操舵モータ65と、を有している。
A2. Overview of control of vehicle 10:
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration relating to control of the
車速センサ122は、車両10の車速を検出するセンサである。本実施例では、車速センサ122は、前フォーク17(図1)の下端に取り付けられており、前輪12Fの回転速度、すなわち、車速を検出する。
The
ハンドル角センサ123は、ハンドル41aの向き(すなわち、ハンドル角)を検出するセンサである。本実施例では、ハンドル角センサ123は、ハンドル41a(図1)に固定された支持棒41axに取り付けられている。
The steering
車輪角センサ124は、前輪12Fの車輪角AFを検出するセンサである。本実施例では、車輪角センサ124は、操舵モータ65(図1)に取り付けられている。
The
鉛直方向センサ126は、鉛直下方向DDを特定するセンサである。本実施例では、鉛直方向センサ126は、車体90(図1)に固定されている(具体的には、後壁部20c)。また、本実施例では、鉛直方向センサ126は、加速度センサ126aと、ジャイロセンサ126gと、制御部126cと、を含んでいる。加速度センサは、任意の方向の加速度を検出するセンサであり、例えば、3軸の加速度センサである。以下、加速度センサ126aによって検出される加速度の方向を、検出方向と呼ぶ。車両10が停止している状態では、検出方向は、鉛直下方向DDと同じである。ジャイロセンサ126gは、任意の方向の回転軸を中心とする角加速度を検出するセンサであり、例えば、3軸の角加速度センサである。制御部126cは、加速度センサ126aからの信号とジャイロセンサ126gからの信号と車速センサ122からの信号とを用いて鉛直下方向DDを特定する装置である。制御部126cは、例えば、コンピュータを含むデータ処理装置である。
The
制御部126cは、車速センサ122によって特定される車速Vを用いることによって、車両10の加速度を算出する。そして、制御部126cは、加速度を用いることによって、車両10の加速度に起因する鉛直下方向DDに対する検出方向のずれを特定する(例えば、検出方向の前方向DFまたは後方向DBのずれが特定される)。また、制御部126cは、ジャイロセンサ126gによって特定される角加速度を用いることによって、車両10の角加速度に起因する鉛直下方向DDに対する検出方向のずれを特定する(例えば、検出方向の右方向DRまたは左方向DLのずれが、特定される)。制御部126cは、特定されたずれを用いて検出方向を修正することによって、鉛直下方向DDを特定する。このように鉛直方向センサ126は、車両10の種々の走行状態において、適切な鉛直下方向DDを特定できる。
The
アクセルペダルセンサ145は、アクセルペダル45(図1)に取り付けられており、アクセル操作量を検出する。ブレーキペダルセンサ146は、ブレーキペダル46(図1)に取り付けられており、ブレーキ操作量を検出する。
The
各センサ122、123、124、145、146は、例えば、レゾルバ、または、エンコーダを用いて構成されている。
Each of the
制御装置100は、主制御部110と、駆動装置制御部300と、リーンモータ制御部400と、操舵モータ制御部500と、を有している。制御装置100は、バッテリ120(図1)からの電力を用いて動作する。本実施例では、制御部110、300、400、500は、それぞれ、コンピュータを有している。具体的には、制御部110、300、400、500は、プロセッサ110p、300p、400p、500p(例えば、CPU)と、揮発性記憶装置110v、300v、400v、500v(例えば、DRAM)と、不揮発性記憶装置110n、300n、400n、500n(例えば、フラッシュメモリ)と、を有している。不揮発性記憶装置110n、300n、400n、500nには、対応する制御部110、300、400、500の動作のためのプログラム110g、300g、400g、500gが、予め格納されている。また、主制御部110の不揮発性記憶装置110nには、マップデータMT、MAFが、予め格納されている。プロセッサ110p、300p、400p、500pは、それぞれ、対応するプログラム110g、300g、400g、500gを実行することによって、種々の処理を実行する。
The
主制御部110のプロセッサ110pは、センサ122、123、124、126、145、146とシフトスイッチ47とからの信号を受信する。そして、プロセッサ110pは、受信した信号を用いて、駆動装置制御部300とリーンモータ制御部400と操舵モータ制御部500とに指示を出力する。
The
駆動装置制御部300のプロセッサ300pは、主制御部110からの指示に従って、駆動モータ51L、51Rを制御する。リーンモータ制御部400のプロセッサ400pは、主制御部110からの指示に従って、リーンモータ25を制御する。操舵モータ制御部500のプロセッサ500pは、主制御部110からの指示に従って、操舵モータ65を制御する。これらの制御部300、400、500は、それぞれ、制御対象のモータ51L、51R、25、65にバッテリ120からの電力を供給する電力制御部300c、400c、500cを有している。電力制御部300c、400c、500cは、電気回路(例えば、インバータ回路)を用いて、構成されている。
The
以下、制御部110、300、400、500のプロセッサ110p、300p、400p、500pが処理を実行することを、単に、制御部110、300、400、500が処理を実行する、とも表現する。
Hereinafter, the fact that the
図10は、制御装置100(図9)によって実行される制御処理の例を示すフローチャートである。図10のフローチャートは、リーンモータ25と操舵モータ65との制御の手順を示している。図10では、各ステップに、文字「S」と、文字「S」に続く数字と、を組み合わせた符号が、付されている。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of control processing executed by the control device 100 (FIG. 9). The flowchart of FIG. 10 shows a procedure for controlling the
S110では、主制御部110は、センサ122、123、124、126、145、146とシフトスイッチ47とからの信号を取得する。そして、主制御部110は、速度Vとハンドル角Aiと車輪角AFと鉛直下方向DDと角加速度とアクセル操作量とブレーキ操作量と走行モードとを、特定する。
In S110, the
S120では、主制御部110は、「走行モードが「ドライブ」と「ニュートラル」とのいずれかである」という条件が満たされるか否かを判断する。S120の条件は、車両10が前進していることを、示している。
In S120,
S120の判断結果が、Yesである場合、制御装置100は、S130、S140を並行して実行する。S130は、リーンモータ25を制御する第1傾斜制御処理である。S140は、操舵モータ65を制御する第1操舵制御処理である。S130、S140では、制御装置100は、車両10がハンドル角に対応付けられた方向に進むように、リーンモータ25と操舵モータ65とを制御する。S130では、傾斜角Tと目標傾斜角との差を用いるリーンモータ25のフィードバック制御が、行われる(例えば、いわゆるPID(Proportional Integral Derivative)制御)。S140では、車輪角AFと目標車輪角との差を用いる操舵モータ65のフィードバック制御が、行われる(例えば、いわゆるPID(Proportional Integral Derivative)制御)。また、S140では、ヨー角加速度を用いるトルク制御も、行われる。S130、S140の詳細については、後述する。S130、S140の後、制御装置100は、図10の処理を終了する。
When the determination result of S120 is Yes, the
S120で、「走行モードが「ドライブ」と「ニュートラル」とのいずれかである」という条件が満たされない場合(S120:No)、主制御部110は、S150、S160の処理を並行して実行する。
In S120, when the condition "the driving mode is either "drive" or "neutral"" is not satisfied (S120: No), the
S150の処理は、S130の処理と、同じである。S160の処理は、S140の処理と同じである。S150、S160の後、制御装置100は、図10の処理を終了する。
The process of S150 is the same as the process of S130. The process of S160 is the same as the process of S140. After S150 and S160, the
S130、S140、または、S150、S160の処理が実行されたことに応じて、図10の処理が終了する。制御装置100は、図10の処理を繰り返し実行する。S130、S140を実行するための条件が満たされる場合(S120:Yes)、制御装置100は、S130、S140の処理を、継続して行う。S150、S160を実行するための条件が満たされる場合(S120:No)、制御装置100は、S150、S160の処理を、継続して行う。これらの結果、車両10は、ハンドル角に適した進行方向に向かって、走行する。
The processing of FIG. 10 is ended in response to the processing of S130, S140 or S150, S160 being executed. The
図示を省略するが、主制御部110(図9)と駆動装置制御部300とは、アクセル操作量とブレーキ操作量とシフトスイッチ47とに応じて電気モータ51L、51Rを制御する駆動制御部として機能する。本実施例では、アクセル操作量が増大した場合には、主制御部110は、電気モータ51L、51Rの出力パワーを増大させるための指示を、駆動装置制御部300に供給する。駆動装置制御部300は、指示に従って、出力パワーが増大するように、電気モータ51L、51Rを制御する。アクセル操作量が減少した場合には、主制御部110は、電気モータ51L、51Rの出力パワーを減少させるための指示を、駆動装置制御部300に供給する。駆動装置制御部300は、指示に従って、出力パワーが減少するように、電気モータ51L、51Rを制御する。
Although not shown, the main control unit 110 (FIG. 9) and the drive
ブレーキ操作量がゼロよりも大きくなった場合には、主制御部110は、電気モータ51L、51Rの出力パワーを減少させるための指示を、駆動装置制御部300に供給する。駆動装置制御部300は、指示に従って、出力パワーが減少するように、電気モータ51L、51Rを制御する。なお、車両10は、全ての車輪12F、12L、12Rのうちの少なくとも1つの車輪の回転速度を摩擦によって低減するブレーキ装置を有することが好ましい。そして、ユーザがブレーキペダル46を踏み込んだ場合に、ブレーキ装置が、少なくとも1つの車輪の回転速度を低減することが好ましい。
When the brake operation amount becomes greater than zero, the
A3.車両10の制御の詳細:
図11は、制御装置100のうち、リーンモータ25と操舵モータ65との制御に関連する部分のブロック図である。主制御部110は、傾斜角特定部112と、目標傾斜角決定部113と、第1減算部114と、目標車輪角決定部116と、第2減算部117と、ヨー角加速度特定部118と、を含んでいる。リーンモータ制御部400は、第1制御部420と、電力制御部400cと、を含んでいる。操舵モータ制御部500は、第1制御部520と、第2制御部530と、加算部590と、電力制御部500cと、を含んでいる。主制御部110の処理部112、113、114、116、117、118は、主制御部110(図9)のプロセッサ110pによって実現されている。リーンモータ制御部400の処理部420は、リーンモータ制御部400のプロセッサ400pによって実現されている。操舵モータ制御部500の処理部520、530、590は、操舵モータ制御部500のプロセッサ500pによって実現されている。以下、プロセッサ110p、400p、500pが、処理部112、113、114、116、117、118、420、520、530、590として処理を実行することを、処理部112、113、114、116、117、118、420、520、530、590が処理を実行する、とも表現する。
A3. Details of control of vehicle 10:
FIG. 11 is a block diagram of a portion related to control of the
図12は、第1傾斜制御処理(S130:図10)の例を示すフローチャートである。S210では、主制御部110(図11)は、センサ122、123、126からの車速V、ハンドル角Ai、鉛直下方向DDを示す情報を、それぞれ取得する。
FIG. 12 is a flowchart showing an example of the first tilt control process (S130: FIG. 10). In S210, the main control unit 110 (FIG. 11) acquires information indicating the vehicle speed V, the steering wheel angle Ai, and the vertically downward direction DD from the
S220では、傾斜角特定部112(図11)は、鉛直下方向DDを用いて、傾斜角Tを算出する。本実施例では、鉛直方向センサ126は車体90に固定されているので、車体90(ひいては、車体上方向DVU)に対する鉛直方向センサ126の向きは、予め決められている。傾斜角特定部112は、車体上方向DVUに対する鉛直方向センサ126の向きを用いて、鉛直下方向DDの反対の方向である上方向DUと、車体上方向DVUと、の間の傾斜角Tを、算出する(図5(B))。
In S220, the inclination angle specifying unit 112 (FIG. 11) calculates the inclination angle T using the vertically downward direction DD. In the present embodiment, since the
なお、主制御部110のうちの傾斜角特定部112として動作する部分と、鉛直方向センサ126と、の全体は、傾斜角Tを測定するように構成された傾斜角センサの例である。以下、傾斜角特定部112と鉛直方向センサ126との全体を、傾斜角センサ127とも呼ぶ。
It should be noted that the entire portion of the
S230(図12)では、目標傾斜角決定部113は、第1目標傾斜角T1を決定する。第1目標傾斜角T1は、傾斜角Tの目標値である。本実施例では、ハンドル角Aiと車速Vとを用いて、第1目標傾斜角T1が特定される。ハンドル角Aiと車速Vと第1目標傾斜角T1との対応関係は、傾斜角マップデータMT(図9)によって、予め、決められている。目標傾斜角決定部113は、この傾斜角マップデータMTを参照することによって、第1目標傾斜角T1を特定する。本実施例では、車速Vが一定である場合には、ハンドル角Aiの絶対値が大きいほど、第1目標傾斜角T1の絶対値が大きい。これにより、ハンドル角Aiの絶対値が大きいほど旋回半径Rが小さくなるので、車両10は、ハンドル角Aiに適した旋回半径Rで、旋回できる。ハンドル角Aiが一定である場合の車速Vと第1目標傾斜角T1との対応関係は、種々の対応関係であってよい。例えば、車速Vが遅いほど、第1目標傾斜角T1の絶対値が大きくてよい。この場合、車両10は、低速時には、小さい旋回半径Rで容易に旋回できる。これに代えて、車速Vが遅いほど、第1目標傾斜角T1の絶対値が小さくてよい。この場合、低速時に、傾斜角Tの過度の変化を抑制できる。なお、第1目標傾斜角T1の特定に用いられる情報は、ハンドル角Aiと車速Vとの組み合わせに代えて、ハンドル角Aiを含む1以上の任意の情報であってよい。例えば、車速Vを用いずに、第1目標傾斜角T1が特定されてよい。
In S230 (FIG. 12), the target tilt
S240では、第1減算部114は、第1目標傾斜角T1から傾斜角Tを減算することによって差dTを算出する(傾斜角差dTとも呼ぶ)。第1減算部114は、傾斜角差dTを示す情報を、リーンモータ制御部400に供給する。
In S240, the
S250では、リーンモータ制御部400の第1制御部420は、傾斜角差dTをゼロに近づけるための制御値Vc2を決定し、決定した制御値Vc2を示す情報を、電力制御部400cに供給する。電力制御部400cは、制御値Vc2に従って、リーンモータ25に供給される電力を制御する。本実施例では、第1制御部420は、傾斜角差dTを用いてリーンモータ25のトルク(例えば、リーンモータ25に供給される電力)のフィードバック制御を行う。これにより、傾斜角Tは第1目標傾斜角T1に近づく。そして、図12の処理、すなわち、図10のS130が終了する。なお、フィードバック制御としては、例えば、いわゆるPID(Proportional Integral Derivative)制御が行われる。また、制御値Vc2は、リーンモータ25に供給すべき電流の向きと大きさとを示す値であってよい。例えば、制御値Vc2の絶対値は、電流の大きさを示し、制御値Vc2の正負の符号は、電流の向きを示してよい。
In S250, the
図13は、第1操舵制御処理(S140:図10)の例を示すフローチャートである。S310では、主制御部110(図11)は、センサ122、124、126からの車速V、車輪角AF、鉛直下方向DD、3軸角加速度AAをそれぞれ示す情報を、取得する。本実施例では、3軸角加速度AAを示す情報は、ジャイロセンサ126g(図9)からの3軸のそれぞれの角加速度を示している。
FIG. 13 is a flowchart showing an example of the first steering control process (S140: FIG. 10). In S310, the main control unit 110 (FIG. 11) acquires information indicating the vehicle speed V, the wheel angle AF, the vertically downward direction DD, and the triaxial angular acceleration AA from the
S320では、主制御部110の目標車輪角決定部116は、車輪角AFの目標値である目標車輪角AFtを決定する。本実施例では、車速Vと第1目標傾斜角T1とを用いて、目標車輪角AFtが特定される。第1目標傾斜角T1としては、図12のS230で決定された第1目標傾斜角T1が、用いられる。車速Vと第1目標傾斜角T1との組み合わせに対応する目標車輪角AFtは、車速Vと第1目標傾斜角T1との組み合わせと、上記の式6、式7とを用いて特定される車輪角AFと、同じである。車速Vと第1目標傾斜角T1と目標車輪角AFtとの対応関係は、車輪角マップデータMAF(図9)によって、予め、決められている。目標車輪角決定部116は、この車輪角マップデータMAFを参照することによって、目標車輪角AFtを特定する。
In S320, the target wheel
なお、同じ目標車輪角AFtは、ハンドル角Aiと車速Vとを用いて、特定可能である。例えば、車輪角マップデータMAFは、ハンドル角Aiと車速Vとの組み合わせと、目標車輪角AFtと、の対応関係を示してよい。そして、目標車輪角決定部116は、ハンドル角Aiと車速Vとを用いて、目標車輪角AFtを特定してよい。
The same target wheel angle AFt can be specified using the steering wheel angle Ai and the vehicle speed V. For example, the wheel angle map data MAF may indicate the correspondence between the combination of the steering wheel angle Ai and the vehicle speed V and the target wheel angle AFt. Then, the target wheel
S330(図13)では、第2減算部117は、目標車輪角AFtから車輪角AFを減算することによって差dAFを算出する(車輪角差dAFとも呼ぶ)。第2減算部117は、車輪角差dAFを示す情報を、操舵モータ制御部500に供給する。
In S330 (FIG. 13 ), the
続くS350、S360は、並行して実行される。S350では、操舵モータ制御部500の第2制御部530は、車輪角差dAFをゼロに近づけるための第2制御値Vf1を決定し、決定した第2制御値Vf1を加算部590に供給する。後述するように、電力制御部500cは、第2制御値Vf1を用いて算出された駆動制御値Vc1に基づく電力を、操舵モータ65に供給する。ここで、第2制御値Vf1によって示される回動トルク、すなわち、駆動制御値Vc1が第2制御値Vf1と同じである場合に操舵モータ65によって生成されるトルクを、第2制御トルクと呼ぶ。
The subsequent S350 and S360 are executed in parallel. In S350, the
第2制御トルクの方向は、車輪角AFを目標車輪角AFtに近づける方向である。車輪角差dAFがゼロである場合、第2制御値Vf1によって示されるトルクの大きさはゼロである。本実施例では、第2制御部530は、車輪角差dAFを用いて操舵モータ65のトルク(例えば、操舵モータ65に供給される電力)のフィードバック制御を行う。これにより、車輪角AFは、目標車輪角AFtに近づく。なお、フィードバック制御としては、例えば、いわゆるPID(Proportional Integral Derivative)制御が行われる。
The direction of the second control torque is a direction that brings the wheel angle AF closer to the target wheel angle AFt. When the wheel angle difference dAF is zero, the magnitude of the torque indicated by the second control value Vf1 is zero. In the present embodiment, the
S360では、主制御部110のヨー角加速度特定部118は、3軸角加速度AAと鉛直下方向DDとを用いて、鉛直下方向DDに反対の鉛直上方向DUを中心とする角加速度、すなわち、車両10のヨー角加速度YAを、算出する。ヨー角加速度特定部118は、ヨー角加速度YAを示す情報を、操舵モータ制御部500に供給する。
In S360, the yaw angular
なお、主制御部110のうちのヨー角加速度特定部118として動作する部分と、鉛直方向センサ126と、の全体は、ヨー角加速度YAを測定するように構成されたヨー角加速度センサの例である。以下、ヨー角加速度特定部118と鉛直方向センサ126との全体を、ヨー角加速度センサ129とも呼ぶ。
It should be noted that the entire part of the
操舵モータ制御部500の第1制御部520は、ヨー角加速度YAを用いて、第1制御値Vy1を決定する。第1制御部520は、決定した第1制御値Vy1を、加算部590に供給する。
The
図14(A)〜図14(C)は、ヨー角加速度と回動トルクとの説明図である。図14(A)は、前進する車両10の簡略化された上面図を示している。また、図14(A)は、時計回りのヨー角加速度YAaが生じる場合を示している。例えば、ユーザがハンドル41a(図1)を右に回転させることによって、前輪12Fの方向D12が右方向DRに回動する。これにより、前輪12Fの右方向DRへの移動が、促進される。この結果、時計回りのヨー角加速度YAaが生じる。ユーザによるハンドル41aの回転速度が速い場合、前輪12Fの方向D12の変化は速く、ヨー角加速度YAaは大きい。ヨー角加速度は、車両10のヨー角速度(すなわち、自転運動の角速度)の変化を示している。例えば、時計回りの自転の角速度が増大する場合、ヨー角加速度は、時計回り方向の値になる。
14A to 14C are explanatory diagrams of the yaw angular acceleration and the rotation torque. FIG. 14A shows a simplified top view of the
図中の中心C1は、車両10の自転中心である。本実施例では、後輪12L、12Rは、回動輪ではなく、前輪12Fが、回動輪である。従って、走行する車両10の向き(例えば、前方向DF)は、後輪12L、12Rの近傍を中心に、右、または、左に、変化する。車輪12F、12L、12Rが地面に対して滑らない場合、自転中心C1は、後輪12L、12Rの間の中央に位置する。車輪12F、12L、12Rが地面に対して滑る場合、自転中心C1は、後輪12L、12Rの間の中央の位置から、ずれ得る。いずれの場合も、通常は、上面図において、車体90の重心90cは、車体90の中央部分に近い。従って、ヨー角速度が変化する場合には、自転中心C1は、車体90の重心90cから後輪12L、12R側(すなわち、後方向DB側)へ、離れた位置に配置され得る。
The center C1 in the figure is the center of rotation of the
図14(B)は、図14(A)の車両10の簡略化された背面図である。図示するように、車体90の重心90cは、地面GLよりも高い位置に配置されている。図14(A)で説明したように、前輪12Fは、地面GL上で、右方向DRへ移動しようとする。また、図14(A)に示すように、重心90cは、自転中心C1の前輪12F側に位置しているので、重心90cも、右方向DRへ移動しようとする。しかし、車体90の重心90cは、車体90の慣性によって、右方向DRへ素早く移動することができない。そして、重心90cは、地面GLよりも高い位置に配置されている。この結果、車体90は、重心90cを中心に左方向DL側へロールしようとする。車体90をロールさせる力のモーメント(ロールモーメントとも呼ぶ)は、ヨー角加速度YAaが大きいほど、大きい。
FIG. 14(B) is a simplified rear view of
S360(図13)では、第1制御部520(図11)は、ロールモーメントが小さくなるように、第1制御値Vy1を決定する。図14(C)は、図14(A)と同じ上面図である。図中の回動トルクTy1は、第1制御値Vy1によって示される回動トルクである。第1制御値Vy1によって示される回動トルクは、駆動制御値Vc1が第1制御値Vy1と同じである場合に操舵モータ65によって生成されるトルクである(第1制御トルクと呼ぶ)。第1制御トルクTy1の方向は、ヨー角加速度YAaの方向とは反対の方向である。図14(C)では、第1制御トルクTy1の方向は、反時計回りである。このような第1制御トルクTy1は、以下のように説明することができる。図14(A)〜図14(B)に示すように、時計回りのヨー角加速度YAaは、車体90を左方向DL側へロールさせる力のモーメントを生成する。一方、遠心力は、車体90を幅方向にロールさせ得る。制御装置100(ひいては、第1制御部520)は、前輪12Fの方向D12を制御することによって、車体90に作用する遠心力を制御することができる。図14(C)の反時計回りの第1制御トルクTy1は、遠心力の成分であって車体90を左方向DL側へロールさせる成分を、小さくする。これにより、車体90の左方向DL側へのロールは、抑制される。
In S360 (FIG. 13), the first control unit 520 (FIG. 11) determines the first control value Vy1 so that the roll moment becomes small. FIG. 14C is the same top view as FIG. The turning torque Ty1 in the figure is the turning torque indicated by the first control value Vy1. The turning torque indicated by the first control value Vy1 is a torque generated by the
ヨー角加速度YAがゼロである場合、ヨー角加速度YAに起因するロールモーメントはゼロである。従って、第1制御値Vy1は、ゼロの第1制御トルクを示すことが好ましい。図14(A)のヨー角加速度YAaのように、上面図においてヨー角加速度YAが時計回りである場合、図14(B)の背面図において、ロールモーメントは、車体90を左方向DLへロールさせる。従って、図14(C)のように、第1制御値Vy1は、反時計回りの第1制御トルクを示すことが好ましい。このような第1制御トルクは、ヨー角加速度YAをゼロに近づけ得る。図示を省略するが、上面図においてヨー角加速度YAが反時計回りである場合、ロールモーメントは、車体90を右方向DRへロールさせる。従って、第1制御値Vy1は、時計回りの第1制御トルクを示すことが好ましい。このような第1制御トルクは、ヨー角加速度YAをゼロに近づけ得る。
When the yaw angular acceleration YA is zero, the roll moment resulting from the yaw angular acceleration YA is zero. Therefore, the first control value Vy1 preferably indicates zero first control torque. When the yaw angular acceleration YAa is clockwise in the top view as in the yaw angular acceleration YAa in FIG. 14A, the roll moment rolls the
第1制御部520は、ゼロのヨー角加速度YAにはゼロの第1制御トルクが対応付けられ、第1制御トルクの方向はヨー角加速度YAの方向とは反対であるように、第1制御値Vy1を決定することが好ましい。また、前輪12Fの方向D12の変化は、前輪12Fを含む部材(例えば、前輪12Fと前フォーク17)の慣性によって、第1制御トルクの印加から遅れ得る。このような状況下において、第1制御値Vy1の決定方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、第1制御部520は、ヨー角加速度YAがゼロに近づくように、第1制御値Vy1を調整してよい。この結果、車体90を意図せずにロールさせるロールモーメントは、小さくなる。本実施例では、第1制御部520は、ヨー角加速度YAを入力値として用いるPID制御によって、第1制御値Vy1を決定する。
The
なお、第1制御部520は、PID制御とは異なる他の方法によって、第1制御値Vy1を決定してもよい。例えば、第1制御部520は、PID制御に代えて、P制御、D制御、PD制御のいずれかを実行してよい。一般的には、第1制御部520は、ヨー角加速度YAを用いるフィードバック制御によって、第1制御値Vy1を決定してよい。また、ヨー角加速度YAを含む1以上のパラメータ(例えば、ヨー角加速度YA、車速Vなど)と、第1制御値Vy1と、の対応関係を定めるマップデータが、用いられてよい。第1制御部520は、マップデータを参照して、第1制御値Vy1を決定してよい。ヨー角加速度YAを含む1以上のパラメータと、第1制御値Vy1との対応関係は、車両10が安定に走行できるように予め実験的に決定されてよい。いずれの場合も、第1制御部520は、第1制御値Vy1を、ヨー角加速度YAをゼロに近づけるような値に、決定してよい。
The
いずれの場合も、ヨー角加速度YAに起因するロールモーメントは、重心90cと自転中心C1との間の車体90の前後方向の距離(すなわち、前方向DFの距離)である中心距離が大きいほど、大きい。従って、中心距離が大きいほど、第1制御トルクの絶対値が大きくなるように、第1制御値Vy1を決定することが好ましい。また、この力のモーメントは、重心90cの地面GLからの鉛直上方向DUの高さが高いほど、大きい。従って、重心90cの高さが高いほど、第1制御トルクの絶対値が大きくなるように、第1制御値Vy1を決定することが好ましい。
In any case, the roll moment resulting from the yaw angular acceleration YA is greater as the center distance, which is the distance in the front-back direction of the
S350、S360(図13)の後、S370で、加算部590(図11)は、第2制御値Vf1と第1制御値Vy1とを加算することによって、駆動制御値Vc1を算出する。S380では、加算部590は、駆動制御値Vc1を示す情報を、電力制御部500cに供給する。S390では、電力制御部500cは、制御値Vc1に従って、操舵モータ65に供給される電力を制御する。これにより、車輪角AFは、目標車輪角AFtに近づく。そして、図13の処理、すなわち、図10のS140が終了する。なお、制御値Vc1、Vf1、Vy1は、操舵モータ65に供給すべき電流の向きと大きさとを示す値であってよい。例えば、制御値Vc1、Vf1、Vy1の絶対値は、電流の大きさを示し、制御値Vc1、Vf1、Vy1の正負の符号は、電流の向きを示してよい。
After S350 and S360 (FIG. 13), in S370, the addition unit 590 (FIG. 11) calculates the drive control value Vc1 by adding the second control value Vf1 and the first control value Vy1. In S380, the
図14(D)、図14(E)、図14(F)は、車両10のゼロモーメントポイントZMPの説明図である。図14(D)は、旋回する車両10の簡略化された上面図であり、図14(E)は、図14(D)の車両10の簡略化された背面図であり、図14(F)は、図14(D)の車両10の簡略化された側面図である。図14(E)、図14(F)に示すように、ゼロモーメントポイントZMPは、車両10の重心10cに作用する重力Fgと慣性力(例えば、遠心力Fc、加速度と反対方向の力Ffなど)との合成ベクトルの延長線Lxと、地面GLとの交点位置である。車両10が停止している場合、ゼロモーメントポイントZMPは、重心10cの鉛直下方向DDに位置している。前進中の車両10が加速する場合、ゼロモーメントポイントZMPは、後方向DBに移動する。前進中の車両10が減速する場合、ゼロモーメントポイントZMPは、前方向DFに移動する。車両10が旋回する場合、ゼロモーメントポイントZMPは、旋回の外側に移動する。
14D, 14E, and 14F are explanatory diagrams of the zero moment point ZMP of the
図14(D)のハッチングで示される領域ACは、3個の車輪12F、12L、12Rと地面GLとの間の3個の接触領域Ca1、CaL、CaRによって構成される地面GL上の凸包領域である。凸包領域は、接触領域Ca1、CaL、CaRを含む最小の凸領域である。凸領域の輪郭は、内側に凹む部分を含まずに、線分と、外に凸な曲線と、外に凸な頂点と、のうちの1以上の要素で構成されている。本実施例では、凸包領域ACの形状は、3個の接触領域Ca1、CaL、CaRを頂点とする略三角形状である。凸包領域ACの右方向DRの幅は、前方向DFに向かって、徐々に狭くなる。前輪12Fと後輪12L、12Rとの間の距離(ホイールベースLh(図1))が長いほど、凸包領域ACの前方向DFの大きさは大きい。左後輪12Lと右後輪12Rとの間の距離が長いほど、凸包領域ACの右方向DRの幅は広い。
The area AC indicated by hatching in FIG. 14D is a convex hull on the ground GL constituted by three contact areas Ca1, CaL, CaR between the three
車両10のゼロモーメントポイントZMPが凸包領域AC内に位置する場合、車両10の状態は、安定状態である。ここで、安定状態は、全ての車輪12F、12L、12Rが、地面GLから離れずに、継続的に地面GLに接触している状態である。ゼロモーメントポイントZMPが凸包領域ACの外に位置する場合、1以上の車輪が地面GLから離れ得る。ホイールベースLh(図1)は、通常の加速時と減速時とにゼロモーメントポイントZMPが凸包領域AC内に維持されるように、長い値に設定されることが好ましい。また、本実施例では、旋回時には車体90が旋回の内側に傾斜する。従って、旋回時に、ゼロモーメントポイントZMPの凸包領域ACの外への移動は、抑制される。さらに、図14(A)〜図14(C)で説明したように、車体90を回転させる力のモーメントが小さくなるように、ヨー角加速度YAを用いて操舵モータ65のトルクが制御される。従って、ヨー角速度が変化する場合に、ゼロモーメントポイントZMPの凸包領域ACの外への移動は、抑制される。
When the zero moment point ZMP of the
以上のように、本実施例では、車両10(図1〜図4、図9、図11)は、車体90と、車体90に支持されている車輪12F、12L、12Rと、を備えている。車輪12F、12L、12Rは、前輪12Fと、後輪12L、12Rと、を含んでいる。前輪12Fの方向D12は、車体90の幅方向に回動可能である。また、車両10は、操舵モータ65と、制御装置100と、を備えている。操舵モータ65は、前輪12Fの方向D12を幅方向に回動させる回動トルクを生成するように構成されている。図11、図13で説明したように、制御装置100は、車両10のヨー角加速度YAを用いて操舵モータ65を制御するように構成されている。従って、制御装置100は、車両10の走行に対するヨー角加速度YAの影響を緩和できるので、車両10の走行を安定化できる。
As described above, in the present embodiment, the vehicle 10 (FIGS. 1 to 4, 9, and 11) includes the
また、図14(A)〜図14(F)で説明したように、車体90をロールさせるロールモーメントが小さくなるように、ヨー角加速度YAaを用いて操舵モータ65のトルクが制御される。従って、車両10の走行を安定化できる。ここで、車両10が水平な地面GL上を走行中に、ユーザがハンドル41aを左または右に回転させたとする。ここで、全ての車輪12F、12L、12Rが地面GLから離れずに地面GL上に載った状態で、車両10が走行を継続する場合には、制御装置100は、ゼロモーメントポイントZMPが凸包領域ACの内に維持されるように操舵モータ65を制御している。
Further, as described with reference to FIGS. 14A to 14F, the yaw angular acceleration YAa is used to control the torque of the
また、図11、図13で説明したように、制御装置100は、ヨー角加速度YAを用いて第1制御値Vy1を決定し(S360)、第1制御値Vy1を含む1以上の制御値Vy1、Vf1を用いて操舵モータ65を制御する(S370〜S390)。従って、ヨー角加速度YAに起因する車両10の走行の安定性の低下を抑制できる。
In addition, as described with reference to FIGS. 11 and 13, the
また、本実施例では、前輪12Fが、回動輪である。そして、図13のS360、図14(C)で説明したように、第1制御値Vy1によって示される第1制御トルクTy1は、前輪12Fの方向D12をヨー角加速度YAaの方向とは反対方向に回動させるトルクである。従って、ヨー角加速度YAに起因する車両10の走行の安定性の低下を抑制できる。
Further, in this embodiment, the
B.第2実施例:
図15、図16は、第2実施例の車両10Xを示す説明図である。図15は、車両10Xの右側面図を示し、図16は、車両10Xの上面図を示している。第1実施例の車両10からの主な差違は、3点ある。第1の差違は、前輪の総数が2個であり、後輪の総数が1個である点である。車両10Xは、左前輪12LXと、右前輪12RXと、後輪12Bと、を備えている。第2の差違は、後輪12Bが回動輪である点である。第3の差違は、傾斜装置30が前輪12LX、12RXに取り付けられている点である。以下、車両10Xのうち、車両10と異なる部分について説明し、車両10と共通の部分については、説明を省略する。
B. Second embodiment:
15 and 16 are explanatory views showing the
車両10Xは、車体90Xを有している。車体90Xは、本体部20Xを有している。本体部20Xの構成は、図1の本体部20に前支持部20eを追加して得られる構成と、同じである。前支持部20eは、前壁部20aの上端から前方向DFに向かって延びている。
The
本体部20Xは、サスペンションシステム70と連結棒75とを介して、前輪支持部80Xに連結されている。前輪支持部80Xの構成は、後輪支持部80(図1〜図4)の構成と同様である。具体的には、前輪支持部80Xの構成は、後輪支持部80の第2支持部83を、リンク機構30の後部に固定された第2支持部83Xに置換して得られる構成と、同じである(以下、同じ要素を、同じ符号を用いて、参照する)。前輪支持部80Xは、リンク機構30と、リーンモータ(リーンモータ25(図4))と、リンク機構30の上部に固定された第1支持部82と、リンク機構30の後部に固定された第2支持部83Xと、を有している。なお、第1支持部82と第2支持部83Xとは、中縦リンク部材21(図4)の上部に、固定されている。サスペンションシステム70と連結棒75との構成は、図1〜図4のサスペンションシステム70と連結棒75との構成と、それぞれ同じである。本実施例では、サスペンションシステム70のサスペンション(サスペンション70L、70R(図4))の上方向DU側の端部は、本体部20の前支持部20eに、回転可能に連結されている。連結棒75の後方向DB側の端部は、本体部20の前壁部20aに、回転可能に連結されている。連結棒75の前方向DF側の端部は、前輪支持部80Xの第2支持部83Xに、回転可能に連結されている。リンク機構30(図15)には左駆動モータ51Lが固定されており、左駆動モータ51Lには、左前輪12LXが接続されている。同様に、リンク機構30には右駆動モータ51Rが固定されており、右駆動モータ51Rには、右前輪12RXが接続されている。なお、図1の操舵モータ65と軸受68とは、省略されており、前輪支持装置41は、ハンドル41aを支持するハンドル支持部41Xに置換されている。車輪角センサ124は、後述する操舵モータ65Xに取り付けられている。
The
本体部20Xの後方向DB側の支持部20dには、後輪支持装置81Xが固定されている。後輪支持装置81Xは、回動軸AxX1を中心に回動可能に後輪12Bを支持する装置である。後輪支持装置81Xは、後フォーク87と、軸受68Xと、操舵モータ65Xと、を有している。後フォーク87は、後輪12Bを回転可能に支持しており、例えば、サスペンション(コイルスプリングとショックアブソーバ)を内蔵したテレスコピックタイプのフォークである。軸受68Xは、本体部20X(ここでは、支持部20d)と、後フォーク87と、を連結している。軸受68Xは、回動軸AxX1を中心に、後フォーク87(ひいては、後輪12B)を、車体90Xに対して左右に回転可能に支持している。後フォーク87は、車体90Xに対して、回動軸AxX1を中心に、予め決められた角度範囲(例えば、180度未満の範囲)内で、回転可能であってよい。例えば、後フォーク87が、車体90Xに設けられた他の部材に接触することによって、角度範囲が制限されてよい。操舵モータ65Xは、電気モータであり、後フォーク87(ひいては、後輪12B)を幅方向に回転させるトルクを生成するように構成されている操舵駆動装置の例である。操舵モータ65Xは、図示しないロータとステータとを含んでいる。ロータとステータとのうち、一方は、後フォーク87に固定され、他方は、本体部20(ここでは、支持部20d)に固定されている。本実施例では、回動軸AxX1は、車体上方向DVU(図5(A))に平行である。
A rear
図16の車輪角AFxは、車体90Xに対する後輪12Bの方向を示す角度である。本実施例では、車輪角AFxは、下方向DDを向いて車両10Xを見る場合に、車体90Xの前方向DFを基準とする、後輪12Bの進行方向D12Bの角度である。このような車輪角AFxは、図2の車輪角AFと同様に、特定される。後輪12Bが操舵される場合、車輪角AFxは、いわゆる操舵角に対応する。なお、本実施例では、後輪12Bが回動輪である。従って、車両10Xが右方向DRへ旋回するためには、後輪12Bの方向D12Bは、左方向DLに回動する。すなわち、「旋回方向=右方向DR」を示す正の車輪角AFxは、方向D12Bが左方向DL側を向いていることを示している。反対に、「旋回方向=左方向DL」を示す負の車輪角AFxは、方向D12Bが右方向DR側を向いていることを示している。
The wheel angle AFx in FIG. 16 is an angle indicating the direction of the
なお、本実施例では、車輪角センサ124は、操舵モータ65Xに取り付けられており、後輪12Bの車輪角AFxを検出する。また、車速センサ122は、後フォーク87の下端に取り付けられており、後輪12Bの回転速度、すなわち、車速を検出する。
In the present embodiment, the
図17は、車輪角AFxと旋回半径Rとの簡略化された関係を示す説明図である。図8との差違は、車両10Xが右方向DRに旋回するために、後輪12Bの方向D12Bが左方向DLに回動している点である。後中心CbXは、後輪12Bの中心である。前中心CfXは、2つの前輪12LX、12RXの間の中心である。中心Crは、旋回の中心であり、車両10Xの公転運動の中心である。ホイールベースLhXは、前中心CfXと後中心CbXとの間の前方向DFの距離である。前中心CfXと後中心CbXと旋回中心Crとは、直角三角形を形成する。点CfXの内角は、90度である。点Crの内角は、車輪角AFxと同じである。従って、車輪角AFxと旋回半径Rとの関係は、上記の式7の車輪角AFとホイールベースLhを車輪角AFxとホイールベースLhXにそれぞれ置換して得られる式で表される。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a simplified relationship between the wheel angle AFx and the turning radius R. The difference from FIG. 8 is that the direction D12B of the
制御装置100(図15)は、前輪支持部80Xのリーンモータ25(図4)を第1実施例のリーンモータ25と同様に制御することによって、図5(A)、図5(B)、図6(A)、図6(B)と同様に、車体90Xの傾斜角Tを制御できる。制御装置100は、後輪支持装置81Xの操舵モータ65Xを第1実施例の操舵モータ65と同様に制御することによって、車輪角AFxを制御できる。本実施例では、図9、図11と同じ構成を有する制御装置100は、図10、図12、図13の手順に従って、車両10Xを制御する。ここで、第1実施例とは異なり、制御装置100は、第1制御値Vy1によって示される回動トルクの方向がヨー角加速度YAの方向と同じであるように、ヨー角加速度YAを用いて第1制御値Vy1を決定する。第1制御値Vy1によって示される回動トルクの方向が異なる点を除いて、本実施例の車両10Xの制御は、第1実施例の車両10の制御と同じである。
The control device 100 (FIG. 15) controls the lean motor 25 (FIG. 4) of the front
図18(A)〜図18(C)は、ヨー角加速度と回動トルクとの説明図である。図18(A)は、前進する車両10Xの簡略化された上面図を示している。図14(A)の実施例とは異なり、前輪12LX、12RXは回動輪ではなく、後輪12Bが回動輪である。図18(A)は、時計回りのヨー角加速度YAbが生じる場合を示している。例えば、ユーザがハンドル41a(図15)を右に回転させることによって、後輪12Bの方向D12Bが左方向DLに回動する。これにより、後輪12Bの左方向DLへの移動が、促進される。この結果、時計回りのヨー角加速度YAbが生じる。ユーザによるハンドル41aの回転速度が速い場合、後輪12Bの方向D12Bの変化は速く、ヨー角加速度YAbは大きい。
18A to 18C are explanatory diagrams of the yaw angular acceleration and the turning torque. FIG. 18A shows a simplified top view of the
図中の自転中心C1Xは、車両10Xの自転中心である。本実施例では、前輪12LX、12RXは回動輪ではなく、後輪12Bが回動輪である。従って、走行する車両10Xの向き(例えば、前方向DF)は、前輪12LX、12RXの近傍を中心に、右、または、左に、変化する。本実施例では、自転中心C1Xは、前輪12LX、12RXの近傍に位置し得る。また、通常は、上面図において、車体90Xの重心90Xcは、車体90Xの中央部分に近い。従って、ヨー角速度が変化する場合には、自転中心C1Xは、車体90Xの重心90Xcから前輪12LX、12RX側(すなわち、前方向DF側)へ、離れた位置に配置され得る。
The rotation center C1X in the figure is the rotation center of the
図18(B)は、図18(A)の車両10Xの簡略化された背面図である。図示するように、車体90Xの重心90Xcは、地面GLよりも高い位置に配置されている。図18(A)で説明したように、後輪12Bは、地面GL上で、左方向DLへ移動しようとする。図18(A)に示すように、重心90Xcは、自転中心C1Xの後輪12B側に位置しているので、重心90Xcも、左方向DLへ移動しようとする。しかし、車体90Xの重心90Xcは、車体90Xの慣性によって、左方向DLへ素早く移動することができない。そして、重心90Xcは、地面GLよりも高い位置に配置されている。この結果、車体90Xは、重心90Xcを中心に右方向DR側へロールしようとする。車体90Xをロールさせるロールモーメントは、ヨー角加速度YAbが大きいほど、大きい。
FIG. 18(B) is a simplified rear view of
S360(図13)では、第1制御部520(図11)は、ロールモーメントが小さくなるように、第1制御値Vy1を決定する。図18(C)は、図18(A)と同じ上面図である。図中の回動トルクTy1Xは、第1制御値Vy1によって示される操舵モータ65Xの回動トルク(すなわち、第1制御トルク)である。第1制御トルクTy1Xの方向は、ヨー角加速度YAaの方向と同じである。図18(C)では、第1制御トルクTy1Xの方向は、時計回りである。このような第1制御トルクTy1Xは、遠心力の成分であって車体90を右方向DR側へロールさせる成分を、小さくする。これにより、車体90の右方向DR側へのロールは、抑制される。
In S360 (FIG. 13), the first control unit 520 (FIG. 11) determines the first control value Vy1 so that the roll moment becomes small. FIG. 18C is the same top view as FIG. 18A. The turning torque Ty1X in the figure is the turning torque of the
本実施例では、第1制御値Vy1は、第1制御トルクの方向がヨー角加速度YAの方向と同じである点を除いて、第1実施例の第1制御値Vy1と同様に決定される。例えば、第1制御部520(図11)は、ヨー角加速度YAを入力値として用いるPID制御によって、第1制御値Vy1を決定する。また、重心90Xcと自転中心C1Xとの間の車体90の前後方向の距離(すなわち、前方向DFの距離)である中心距離が大きいほど、第1制御トルクの絶対値が大きくなるように、第1制御値Vy1を決定することが好ましい。また、地面GLからの重心90Xcの鉛直上方向DUの高さが高いほど、第1制御トルクの絶対値が大きくなるように、第1制御値Vy1を決定することが好ましい。 In the present embodiment, the first control value Vy1 is determined in the same manner as the first control value Vy1 in the first embodiment, except that the direction of the first control torque is the same as the direction of the yaw angular acceleration YA. .. For example, the first control unit 520 (FIG. 11) determines the first control value Vy1 by PID control using the yaw angular acceleration YA as an input value. Further, the larger the central distance, which is the distance in the front-rear direction of the vehicle body 90 (that is, the distance in the forward direction DF) between the center of gravity 90Xc and the rotation center C1X, the larger the absolute value of the first control torque becomes. It is preferable to determine one control value Vy1. Further, it is preferable to determine the first control value Vy1 so that the absolute value of the first control torque increases as the height of the center of gravity 90Xc in the vertically upward direction DU from the ground GL increases.
以上のように、本実施例では、後輪12Bが、回動輪である。そして、図13のS360、図18(C)で説明したように、第1制御値Vy1によって示される第1制御トルクTy1Xは、後輪12Bの方向D12Bをヨー角加速度YAaの方向と同じ方向に回動させるトルクである。従って、ヨー角加速度YAに起因する車両10Xの走行の安定性の低下を抑制できる。
As described above, in this embodiment, the
図18(D)は、車両10XのゼロモーメントポイントZMPxの説明図である。図中には、旋回する車両10Xの簡略化された上面図が示されている。ゼロモーメントポイントZMPxは、図14(E)、図14(F)のゼロモーメントポイントZMPと同様に、車両10Xの重心に作用する重力と慣性力との合成ベクトルの延長線と地面GLとの交点位置である。図18(D)のハッチングで示される領域ACXは、3個の車輪12LX、12RX、12Bと地面GLとの間の3個の接触領域CaLX、CaRX、CaBによって構成される地面GL上の凸包領域である。
FIG. 18D is an explanatory diagram of the zero moment point ZMPx of the
本実施例では、第1実施例と同様に、旋回時には車体90Xが旋回の内側に傾斜する。従って、旋回時に、ゼロモーメントポイントZMPxの凸包領域ACXの外への移動は、抑制される。さらに、図18(A)〜図18(C)で説明したように、車体90Xを回転させる力のモーメントが小さくなるように、ヨー角加速度YAを用いて操舵モータ65Xのトルクが制御される。従って、ヨー角速度が変化する場合に、ゼロモーメントポイントZMPxの凸包領域ACXの外への移動は、抑制される。
In this embodiment, as in the first embodiment, the
ここで、車両10Xが水平な地面GL上を走行中に、ユーザがハンドル41aを左または右に回転させたとする。ここで、全ての車輪12LX、12RX、12Bが地面GLから離れずに地面GL上に載った状態で、車両10Xが走行を継続する場合には、制御装置100は、ゼロモーメントポイントZMPxが凸包領域ACXの内に維持されるように操舵モータ65Xを制御している。
Here, it is assumed that the user rotates the
C.第3実施例: C. Third embodiment:
図1〜図3の実施例では、車体90が傾斜する場合に、前輪12Fには、前輪12Fの方向D12を傾斜方向に回動させる種々の力が作用する。例えば、以下に説明するように、回転する前輪12Fの角運動量に起因して、前輪12Fには、方向D12を車体90の傾斜方向に回動させるトルクが作用する(ジャイロモーメントとも呼ばれる)。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, when the
図19は、回転する前輪12Fに作用する力の説明図である。図中には、前輪12Fの斜視図が示されている。図19の例では、前輪12Fの方向D12は、前方向DFと同じである。回転軸Ax2は、前輪12Fの回転軸である。車両10が前進する場合、前輪12Fは、この回転軸Ax2を中心に、回転する。図中には、前輪支持装置41(図1)の回動軸Ax1と、前軸Ax3とが示されている。回動軸Ax1は、上方向DU側から下方向DD側に向かって延びている。前軸Ax3は、前輪12Fの重心12Fcを通り、前輪12Fの方向D12に平行な軸である。なお、前輪12Fの回転軸Ax2も、前輪12Fの重心12Fcを通っている。
FIG. 19 is an explanatory diagram of a force that acts on the rotating
上述したように、車体90が傾斜する場合には、前輪支持装置41の回動軸Ax1も、車体90とともに傾斜する。従って、前輪12Fの回転軸Ax2も、同じ方向へ傾斜しようとする。走行中の車両10の車体90が右方向DR側に傾斜する場合、回転軸Ax2を中心に回転する前輪12Fに、右方向DR側へ傾斜させるトルクTqxが作用する。このトルクTqxは、前軸Ax3を中心に前輪12Fを右方向DR側へ傾斜させようとする力の成分を含んでいる。このように、回転する物体に外部トルクが印加される場合の物体の運動は、歳差運動として知られている。例えば、回転する物体は、回転軸と外部トルクの軸とに垂直な軸を中心に、回転する。図19の例では、トルクTqxの印加によって、回転する前輪12Fは、前輪支持装置41の回動軸Ax1を中心に右方向DR側へ回転する。このように、回転する前輪12Fの角運動量に起因して、前輪12Fの方向D12は、車体90の傾斜方向に回動する。
As described above, when the
以上のように、操舵モータ65のトルクが小さい場合であっても、車両10が右方向DR側に傾斜する場合、前輪12Fの進行方向D12は、車体90の傾斜に追随して右方向DR側へ回動する。車両10が左方向DL側に傾斜する場合も、同様に、前輪12Fの方向D12は、車体90の傾斜に追随して左方向DL側へ回動する。そして、車両10は、前輪12Fの進行方向D12が傾斜角Tに適した方向を向いた状態で、走行する。従って、駆動制御値Vc1(図11、図13)の算出から、第2制御値Vf1は省略されてよい。例えば、第1制御値Vy1が、駆動制御値Vc1として利用されてよい。この場合、図11の操舵モータ制御部500の第2制御部530は、省略されてよい。また、図13のS350は、省略されてよい。また、速度Vが予め決められたゼロより大きな閾値よりも速い場合には、第2制御値Vf1が省略され、速度Vが閾値以下である場合には、第2制御値Vf1が用いられてもよい。
As described above, even when the torque of the
D.第4実施例:
図20は、第4実施例の車両10aの説明図である。図中には、車両10aのうち、第1サスペンション17fと、第1ストローク位置センサ17sと、右サスペンション70Rと、第2ストローク位置センサ70sと、制御装置100aのうちの第1制御部520aと、が示されている。本実施例の車両10aの構成は、図1〜図4、図11の車両10にストローク位置センサ17s、70sを追加し、制御装置100(図11)の第1制御部520を図20の第1制御部520aに置換して得られる構成と、同じである(同じ要素は同じ符号で参照され、説明は省略される)。
D. Fourth embodiment:
FIG. 20 is an explanatory diagram of the
第1サスペンション17fは、前フォーク17(図1)に含まれるサスペンションである。本実施例では、第1サスペンション17fに印加される荷重が大きいほど、第1サスペンション17fの全長が小さくなる。同様に、右サスペンション70Rに印加される荷重が大きいほど、右サスペンション70Rの全長は小さくなる。第1ストローク位置センサ17sは、第1サスペンション17fに取り付けられており、第1サスペンション17fのストローク位置を測定する。第2ストローク位置センサ70sは、右サスペンション70Rに取り付けられており、右サスペンション70Rのストローク位置を測定する。なお、サスペンションのストローク位置は、サスペンションの全長と相関を有している。
The
第1制御部520aは、ヨー角加速度YAに加えて、第1ストローク位置センサ17sによって測定された第1位置PS1と、第2ストローク位置センサ70sによって測定された第2位置PS2と、を用いて、第1制御値Vy1を決定する。車体90(図14)には、人や荷物などの種々の荷重がかかる。ここで、車体90の前方向DF側の部分に重い荷重がかかると、重心90cが前方向DF側へ移動するので、重心90cと自転中心C1との間の中心距離が大きくなる。車体90の後方向DB側の部分に重い荷重がかかると、重心90cが後方向DB側へ移動するので、重心90cと自転中心C1との間の中心距離が小さくなる。重心90cの前後方向の位置は、位置PS1、PS2を用いて、推定可能である。例えば、第1位置PS1によって示されるサスペンションの全長が小さいほど、重心90cは前方向DF側に位置しており、中心距離は大きい。第2位置PS2によって示されるサスペンションの全長が小さいほど、重心90cは後方向DB側に位置しており、中心距離は小さい。このように、位置PS1、PS2を用いることによって、重心90cの前後方向の位置、ひいては、中心距離を推定できる。
The
図14(A)で説明したように、ヨー角加速度YAに起因するロールモーメントは、重心90cと自転中心C1との間の中心距離が大きいほど、大きい。そこで、本実施例では、第1制御部520aは、位置PS1、PS2を用いて推定される中心距離が大きいほど、第1制御トルクの絶対値が大きくなるように、第1制御値Vy1を決定する。例えば、第1制御部520aは、P制御に用いられるPゲインとD制御に用いられるDゲインとの少なくとも一方を、中心距離が大きいほど大きな値に設定する。これにより、第1制御部520aは、車体90が受ける種々の荷重に合わせて、ロールモーメントを小さくできる。
As described with reference to FIG. 14A, the roll moment resulting from the yaw angular acceleration YA increases as the center distance between the center of
なお、第1制御部520は、中心距離を推定せずに、位置PS1、PS2を用いて第1制御値Vy1を制御してよい。例えば、第1制御部520aは、位置PS1、PS2とPゲインとDゲインとの予め決められた対応関係に従って、PゲインとDゲインとを決定してよい。この対応関係は、位置PS1、PS2を用いて推定される中心距離が大きいほど、PゲインとDゲインとが大きくなるように、構成されてよい。また、車両10aの走行中には、位置PS1、PS2は、外乱によって変化し得る。そこで、第1制御部520aは、車両10aが走行を開始する直前に、車両10aが静止している状態で測定された位置PS1、PS2を用いて、第1制御値Vy1を制御してよい。なお、第2ストローク位置センサ70sは、左サスペンション70Lに取り付けられてもよい。
The
図15、図18(A)の車両10Xのように、後輪12Bが回動輪である場合も、同様である。例えば、第1ストローク位置センサ17sは、前輪12LX、12RXを支持するサスペンションシステム70の右サスペンション70Rに取り付けられてよい。第2ストローク位置センサ70sは、後フォーク87の図示しないサスペンションに取り付けられてよい。ここで、重心90Xcの位置の変化に対する中心距離の変化の関係は、前輪12Fが回動輪である場合の関係とは逆である。第1位置PS1によって示されるサスペンションの全長が小さいほど、重心90Xcは前方向DF側に位置しており、中心距離は小さい。第2位置PS2によって示されるサスペンションの全長が小さいほど、重心90Xcは後方向DB側に位置しており、中心距離は大きい。
The same applies to the case where the
一般的には、車両は、車体に接続された第1サスペンションと、第1サスペンションのストローク位置と相関を有する第1ストローク情報を測定する第1センサと、車体に接続され、第1サスペンションよりも後方に配置された第2サスペンションと、第2サスペンションのストローク位置と相関を有する第2ストローク情報を測定する第2センサと、を備えてよい。ストローク情報は、サスペンションのストローク位置と相関を有する種々のパラメータであってよい。例えば、ストローク情報は、サスペンションの全長を示してよい。また、サスペンションは、サスペンションに印加される荷重が大きいほど、サスペンションの全長が長くなるように、車体に接続されてよい。そして、車両の制御装置は、ヨー角加速度YAに加えて、第1ストローク情報と第2ストローク情報とを用いて操舵駆動装置を制御してよい。この構成によれば、種々の状況下において、車両の走行を安定化できる。ここで、制御装置は、ヨー角加速度YAと第1ストローク情報と第2ストローク情報とを用いて第1制御値(例えば、第1制御値Vy1(図20))を決定し、第1制御値を含む1以上の制御値を用いて操舵駆動装置を制御してよい。ここで、制御装置は、第1ストローク情報と第2ストローク情報とによって示される中心距離が大きいほど、第1制御値によって示される回動トルク(例えば、図14(C)、図18(C)のトルクTy1、Ty1X)の絶対値が大きくなるように、第1制御値を決定することが好ましい。また、サスペンションは、弾性体を含んでよい。サスペンションの弾性体は、バネ(コイルバネ、板バネなど)、ゴムなど、弾性変形可能な種々の部材であってよい。第1サスペンションは、車体と前輪とに接続されてよい。第2サスペンションは、車体と後輪とに接続されてよい。 Generally, a vehicle is connected to a vehicle body, a first sensor for measuring first stroke information having a correlation with a stroke position of the first suspension, and a vehicle connected to the vehicle body. A second suspension arranged rearward and a second sensor for measuring second stroke information having a correlation with a stroke position of the second suspension may be provided. The stroke information may be various parameters having a correlation with the stroke position of the suspension. For example, the stroke information may indicate the total length of the suspension. Further, the suspension may be connected to the vehicle body such that the larger the load applied to the suspension, the longer the total length of the suspension. Then, the control device of the vehicle may control the steering drive device using the first stroke information and the second stroke information in addition to the yaw angular acceleration YA. According to this configuration, traveling of the vehicle can be stabilized under various situations. Here, the control device determines the first control value (for example, the first control value Vy1 (FIG. 20)) by using the yaw angular acceleration YA, the first stroke information, and the second stroke information, and then determines the first control value. The steering drive device may be controlled using one or more control values including Here, the control device, as the center distance indicated by the first stroke information and the second stroke information is larger, the turning torque indicated by the first control value (for example, FIG. 14C, FIG. 18C). It is preferable to determine the first control value so that the absolute values of the torques Ty1, Ty1X of the above are increased. Further, the suspension may include an elastic body. The elastic body of the suspension may be various elastically deformable members such as springs (coil springs, leaf springs, etc.) and rubber. The first suspension may be connected to the vehicle body and the front wheels. The second suspension may be connected to the vehicle body and the rear wheels.
E.変形例:
(1)操舵駆動装置(操舵モータ65、65Xなど)の制御に用いられるヨー角加速度パラメータは、車両のヨー角加速度を示す種々のパラメータであってよい。例えば、上記の各実施例のように、ヨー角加速度センサ(例えば、ヨー角加速度センサ129(図11))によって測定されたヨー角加速度が、用いられてよい。これに代えて、車両のヨー角加速度と相関を有する他のパラメータが用いられてよい。例えば、左輪12L、12LXの回転速度と右輪12R、12RXの回転速度とが、ヨー角加速度パラメータとして用いられてよい。回転速度の差の微分値は、ヨー角加速度と相関を有している。また、ハンドル角Aiの角加速度が、ヨー角加速度パラメータとして用いられてよい。ハンドル角Aiの角加速度の絶対値が大きいほど、ヨー角加速度の絶対値が大きい。そして、ハンドル角Aiの角加速度の方向は、ヨー角加速度の方向と同じである。
E. Modification:
(1) The yaw angular acceleration parameter used for controlling the steering drive device (steering
(2)操舵駆動装置(操舵モータ65、65Xなど(図1、図15)の制御に用いられるパラメータは、ヨー角加速度パラメータに加えて、他の任意のパラメータを含んでよい。一般的には、図14(A)〜図14(C)、図18(A)〜図18(C)で説明したように、車体(車体90、90Xなど(図1、図15))の重心と自転中心とが互いに離れている場合に、ヨー角加速度に起因して、車体をロールさせるロールモーメントが生じる。このように車体の重心と自転中心とが互いに離れ得るように構成されている車両の制御装置は、ヨー角加速度パラメータを用いて操舵駆動装置を制御することによって、ロールモーメントを小さくできる。この結果、車両の走行を安定化できる。
(2) Parameters used for controlling the steering drive device (steering
車両が、以下の構成A、Bを備える場合、車体の重心と自転中心とが互いに離れ得る。
構成A)車両は、1以上の前輪と1以上の後輪とを有している。
構成B)旋回時に、前輪と後輪との間で車輪角が異なっている。
前輪と後輪とのいずれか一方のみが回動輪を含む場合、車両は構成Bを備えている。また、前輪と後輪との双方が回動輪を含んでよい。
When the vehicle has the following configurations A and B, the center of gravity of the vehicle body and the center of rotation may be separated from each other.
Configuration A) The vehicle has one or more front wheels and one or more rear wheels.
Configuration B) At the time of turning, the wheel angles are different between the front wheels and the rear wheels.
If only one of the front wheels and the rear wheels includes a turning wheel, the vehicle has the configuration B. Further, both the front wheels and the rear wheels may include rotating wheels.
(3)車両の制御処理は、図10〜図14、図18で説明した処理に代えて、他の種々の処理であってよい。例えば、図10のS150、S160では、第1目標傾斜角T1に代えて、第1目標傾斜角T1の絶対値よりも小さい絶対値を有する第2目標傾斜角T2が、利用されてよい。 (3) The vehicle control process may be various other processes instead of the processes described in FIGS. 10 to 14 and 18. For example, in S150 and S160 of FIG. 10, instead of the first target tilt angle T1, the second target tilt angle T2 having an absolute value smaller than the absolute value of the first target tilt angle T1 may be used.
(4)複数の車輪の総数と配置としては、種々の構成を採用可能である。例えば、前輪の総数が1であり、後輪の総数が1であってもよい。前輪の総数が2であり、後輪の総数が2であってもよい。また、図1の実施例において、前輪12Fが駆動輪であってよい。図15の実施例において、後輪12Bが駆動輪であってよい。また、車体に支持されている回動輪の総数は、1以上の任意の数であってよい。図1の実施例において、後輪12L、12Rが、回動輪であってよい。図15の実施例において、前輪12LX、12RXが回動輪であってよい。また、複数の車輪は、1以上の前輪と1以上の後輪を含んでよい。ここで、全ての前輪が回動輪であってよく、これに代えて、全ての後輪が回動輪であってよい。
(4) Various configurations can be adopted as the total number and arrangement of the plurality of wheels. For example, the total number of front wheels may be 1 and the total number of rear wheels may be 1. The total number of front wheels may be two and the total number of rear wheels may be two. Further, in the embodiment of FIG. 1, the
前輪の総数が1であり、後輪の総数が1である場合、前輪と後輪とのそれぞれの地面との接触領域は、ゼロよりも大きい面積を有している。従って、前輪の接触領域と後輪の接触領域とを含む凸包領域が、形成される。車両の制御装置は、車両のゼロモーメントポイントが凸包領域の内に維持されるように、ヨー角加速度パラメータを用いて操舵駆動装置を制御することが好ましい。いずれの場合も、ヨー角加速度パラメータを含む1以上のパラメータと、操舵駆動装置のトルクと、の関係は、車両のゼロモーメントポイントが凸包領域の内に維持されるように、予め実験的に決定されてよい。 When the total number of front wheels is 1 and the total number of rear wheels is 1, the contact regions of the front wheels and the rear wheels with the ground have an area larger than zero. Therefore, a convex hull region including a front wheel contact region and a rear wheel contact region is formed. The vehicle control device preferably controls the steering drive device using the yaw angular acceleration parameter so that the zero moment point of the vehicle is maintained within the convex hull region. In any case, the relationship between one or more parameters including the yaw angular acceleration parameter and the torque of the steering drive device is experimentally determined in advance so that the zero moment point of the vehicle is maintained within the convex hull region. May be decided.
(5)上記各実施例のように、車体は、車両が旋回する場合に旋回の内側に傾斜可能であってよい。例えば、車両は、車体を幅方向に傾斜させる傾斜装置を備えてよい(例えば、傾斜装置30(図4))。また、車両が、1個の前輪と1個の後輪とを備える二輪車である場合、車体は、車両が旋回する場合に旋回の内側に傾斜可能である。これに代えて、車体は、車両が旋回する場合に旋回の内側に傾斜するように構成されていなくてもよい。例えば、車両は、2個の前輪と2個の後輪とを備える4輪車であってよい。そして、車両が旋回する場合に車体を旋回の内側に傾斜させる装置(例えば、傾斜装置30(図4))は、省略されてよい。いずれの場合も、車両の制御装置は、ヨー角加速度パラメータを用いて操舵駆動装置を制御すれば、車体を回転させる力のモーメントを小さくできる。この結果、車両の走行を安定化できる。 (5) As in each of the above-described embodiments, the vehicle body may be able to lean inward when the vehicle turns. For example, the vehicle may include a tilting device that tilts the vehicle body in the width direction (for example, the tilting device 30 (FIG. 4 )). Further, when the vehicle is a two-wheeled vehicle including one front wheel and one rear wheel, the vehicle body can lean inside the turn when the vehicle turns. Alternatively, the vehicle body need not be configured to lean inward when the vehicle turns. For example, the vehicle may be a four-wheeled vehicle having two front wheels and two rear wheels. Then, the device that tilts the vehicle body inside the turning when the vehicle turns (for example, the tilting device 30 (FIG. 4)) may be omitted. In any case, if the control device for the vehicle controls the steering drive device using the yaw angular acceleration parameter, the moment of the force for rotating the vehicle body can be reduced. As a result, the traveling of the vehicle can be stabilized.
(6)回動輪の方向が車体の幅方向に回動可能であるように回動輪を支持する回動輪支持装置の構成は、図1、図15等で説明した支持装置41、81Xの構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、回動輪を回転可能に支持する支持部材は、フォーク17、87に代えて、片持ちの部材であってよい。また、支持部材を車体に対して幅方向に回動可能に支持する回動装置は、軸受68、68Xに代えて、他の種々の装置であってよい。例えば、回動装置は、車体と支持部材とを連結するリンク機構であってよい。
(6) The structure of the rotating wheel support device that supports the rotating wheel so that the direction of the rotating wheel is rotatable in the width direction of the vehicle body is the same as that of the supporting
一般的には、車体に固定された回動輪支持装置が、回動輪の方向が車体の幅方向に回動可能であるように回動輪を支持することが好ましい。この構成によれば、回動輪の回動軸(例えば、回動軸Ax1(図1))は、車体とともに傾斜する。従って、図19等で説明したように、回動輪の方向(例えば、方向D12(図2))は、車体の傾斜角Tの変化に追随して変化できる。ここで、回動輪支持装置は、K個(Kは1以上の整数)の支持部材を備えてよい。各支持部材は、1以上の回動輪を回転可能に支持してよい。そして、回動輪支持装置は、車体に固定されたK個の回動装置を備えてよい。K個の回動装置は、K個の支持部材を、それぞれ幅方向に回動可能に支持してよい。 Generally, it is preferable that the turning wheel support device fixed to the vehicle body supports the turning wheel such that the direction of the turning wheel is turnable in the width direction of the vehicle body. According to this structure, the rotation axis of the rotation wheel (for example, the rotation axis Ax1 (FIG. 1)) is inclined with the vehicle body. Therefore, as described with reference to FIG. 19 and the like, the direction of the rotating wheel (for example, the direction D12 (FIG. 2)) can be changed in accordance with the change of the inclination angle T of the vehicle body. Here, the rotating wheel support device may include K (K is an integer of 1 or more) support members. Each support member may rotatably support one or more rotating wheels. The turning wheel support device may include K turning devices fixed to the vehicle body. The K rotating devices may respectively support the K supporting members so as to be rotatable in the width direction.
(7)回動輪の方向を幅方向に回動させる回動トルクを生成する操舵駆動装置の構成は、図1、図15等で説明した操舵モータ65、65Xの構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、操舵駆動装置は、ポンプを含み、ポンプからの液圧(例えば、油圧)を用いて回動トルクを生成してよい。いずれの場合も、操舵駆動装置は、K個の支持部材のそれぞれに回動トルクを印加するように構成されてよい。例えば、操舵駆動装置は、K個の支持部材のそれぞれに連結されてよい。
(7) The configuration of the steering drive device that generates the turning torque that turns the direction of the turning wheel in the width direction is not limited to the configurations of the
(8)車体を幅方向に傾斜させる傾斜装置の構成は、図4等で説明したリンク機構30の構成に代えて、車体を幅方向に傾斜させるように構成された他の種々の構成であってよい。また、傾斜装置を駆動する傾斜駆動装置の構成は、リーンモータ25に代えて、車体を幅方向に傾斜させる力を傾斜駆動装置に印加するように構成された他の種々の構成であってよい。
(8) The structure of the tilting device for tilting the vehicle body in the width direction is not limited to the structure of the
(9)操作入力部は、ハンドル41a(図1)のように左と右とに回転可能な装置に代えて、旋回方向と旋回の程度とを示す操作量を入力するために操作されるように構成された他の種々の装置であってよい。例えば、操作入力部は、予め決められた基準方向(例えば、直立方向)から左と右とに傾斜可能なレバーを含んでよい。
(9) The operation input unit is operated to input an operation amount indicating the turning direction and the degree of turning, instead of a device that can rotate left and right like the
(10)制御装置100の構成は、操舵駆動装置(例えば、操舵モータ65)を制御するように構成された種々の構成であってよい。例えば、制御装置100は、1つのコンピュータを用いて構成されてもよい。制御装置100の少なくとも一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの専用のハードウェアによって、構成されてよい。例えば、図11のリーンモータ制御部400と操舵モータ制御部500とは、ASICによって構成されてよい。また、制御装置100は、種々の電気回路であってよく、例えば、コンピュータを含む電気回路であってよく、コンピュータを含まない電気回路であってもよい。また、マップデータ(例えば、傾斜角マップデータMTなど)によって対応付けられる入力値と出力値とは、他の要素によって対応付けられてよい。例えば、数学的関数、アナログ電気回路などの要素が、入力値と出力値とを対応付けてよい。
(10) The configuration of the
また、傾斜駆動装置等の制御に利用される傾斜角としては、鉛直上方向DUを基準とする傾斜角T(図5(B))に代えて、車体90の幅方向の傾斜の度合いを示す種々の角度を採用してよい。例えば、制御角Tcが、傾斜角として利用されてよい。この場合、車両10には、制御角Tcを測定するように構成されたセンサが設けられることが好ましい。このセンサは、傾斜角センサの例である。
The inclination angle used for controlling the inclination drive device or the like indicates the degree of inclination of the
(11)車両の構成は、上記の実施例と変形例とのそれぞれの構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、図4の実施例において、モータ51L、51Rは、サスペンションを介して、リンク機構30に接続されてもよい。駆動輪を駆動する駆動装置は、電気モータに代えて、車輪を回転させるトルクを生成する任意の装置であってよい(例えば、内燃機関)。車両の最大定員数は、1人に代えて、2人以上であってよい。車両の制御に用いられる対応関係(例えば、マップデータMT、MAFによって示される対応関係)は、車両が適切に走行できるように、実験的に決定されてよい。車両の制御装置は、車両の制御に用いられる対応関係を、車両の状態に応じて、動的に変更してよい。例えば、車両は、車体の重量を測定する重量センサをー備え、制御装置は、車体の重量に応じて対応関係を調整してよい。
(11) The configuration of the vehicle may be various other configurations instead of the configurations of the above-described embodiment and modified examples. For example, in the embodiment of FIG. 4, the
上記各実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部あるいは全部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図9の制御装置100の機能を、専用のハードウェア回路によって実現してもよい。
In each of the above embodiments, part of the configuration realized by hardware may be replaced with software, and conversely, part or all of the configuration realized by software may be replaced with hardware. Good. For example, the function of the
また、本発明の機能の一部または全部がコンピュータプログラムで実現される場合には、そのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体(例えば、一時的ではない記録媒体)に格納された形で提供することができる。プログラムは、提供時と同一または異なる記録媒体(コンピュータ読み取り可能な記録媒体)に格納された状態で、使用され得る。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、メモリーカードやCD−ROMのような携帯型の記録媒体に限らず、各種ROM等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスクドライブ等のコンピュータに接続されている外部記憶装置も含み得る。 When some or all of the functions of the present invention are realized by a computer program, the program is provided in a form stored in a computer-readable recording medium (for example, a non-transitory recording medium). be able to. The program can be used while being stored in the same recording medium (computer-readable recording medium) as that provided or provided. The "computer-readable recording medium" is not limited to a portable recording medium such as a memory card or a CD-ROM, but is connected to an internal storage device in the computer such as various ROMs or a computer such as a hard disk drive. External storage may also be included.
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。 Although the present invention has been described above based on the examples and modifications, the above-described embodiments of the present invention are intended to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from the spirit thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
10、10X…車両、10c…重心、11…座席、12B…後輪、12F…前輪、12L…左後輪(駆動輪)、12R…右後輪(駆動輪)、12LX…左前輪、12RX…右前輪、12Fc…重心、12La、12Ra…ホイール、12Lb、12Rb…タイヤ、17…前フォーク、20、20X…本体部、20a…前壁部、20b…底部、20c…後壁部、20d…支持部、20e…前支持部、21…中縦リンク部材、25…リーンモータ、30…リンク機構(傾斜装置)、31D…下横リンク部材、31U…上横リンク部材、33L…左縦リンク部材、33R…右縦リンク部材、38、39…軸受、41…前輪支持装置、41X…ハンドル支持部、41a…ハンドル、41ax…支持棒、45…アクセルペダル、46…ブレーキペダル、47…シフトスイッチ、51L…左駆動モータ(電気モータ)、51R…右駆動モータ(電気モータ)、51S…駆動システム、65、65X…操舵モータ、68、68X…軸受、70…サスペンションシステム、70L…左サスペンション、70R…右サスペンション、71L、71R…コイルスプリング、72L、72R…ショックアブソーバ、75…連結棒、80…後輪支持部、80X…前輪支持部、81X…後輪支持装置、82…第1支持部、83、83X…第2支持部、87…後フォーク、90、90X…車体、90c、90Xc…重心、100…制御装置、110…主制御部、110p、300p、400p、500p…プロセッサ、110v、300v、400v、500v…揮発性記憶装置、110n、300n、400n、500n…不揮発性記憶装置、110g、300g、400g、500g…プログラム、112…傾斜角特定部、113…目標傾斜角決定部、114…第1減算部、116…目標車輪角決定部、117…第2減算部、118…ヨー角加速度特定部、120…バッテリ、122…車速センサ、123…ハンドル角センサ、124…車輪角センサ、126…鉛直方向センサ、126a…加速度センサ、126c…制御部、126g…ジャイロセンサ、127…傾斜角センサ、129…ヨー角加速度センサ、145…アクセルペダルセンサ、146…ブレーキペダルセンサ、300…駆動装置制御部、300c…電力制御部、400…リーンモータ制御部、400c…電力制御部、420…第1制御部、500…操舵モータ制御部、500c…電力制御部、520、520a…第1制御部、530…第2制御部、590…加算部、DF…前方向、DB…後方向、DU…鉛直上方向、DD…鉛直下方向、DL…左方向、DR…右方向、17f…第1サスペンション、17s…第1ストローク位置センサ、70s…第2ストローク位置センサ 10, 10X... Vehicle, 10c... Center of gravity, 11... Seat, 12B... Rear wheel, 12F... Front wheel, 12L... Left rear wheel (driving wheel), 12R... Right rear wheel (driving wheel), 12LX... Left front wheel, 12RX... Right front wheel, 12Fc... center of gravity, 12La, 12Ra... wheel, 12Lb, 12Rb... tire, 17... front fork, 20, 20X... body part, 20a... front wall part, 20b... bottom part, 20c... rear wall part, 20d... support Part, 20e... front support part, 21... middle vertical link member, 25... lean motor, 30... link mechanism (tilting device), 31D... lower horizontal link member, 31U... upper horizontal link member, 33L... left vertical link member, 33R... Right vertical link member, 38, 39... Bearing, 41... Front wheel support device, 41X... Handle support part, 41a... Handle, 41ax... Support rod, 45... Accelerator pedal, 46... Brake pedal, 47... Shift switch, 51L ... left drive motor (electric motor), 51R... right drive motor (electric motor), 51S... drive system, 65, 65X... steering motor, 68, 68X... bearing, 70... suspension system, 70L... left suspension, 70R... right Suspension, 71L, 71R... Coil spring, 72L, 72R... Shock absorber, 75... Connecting rod, 80... Rear wheel support portion, 80X... Front wheel support portion, 81X... Rear wheel support device, 82... First support portion, 83, 83X... 2nd support part, 87... Rear fork, 90, 90X... Vehicle body, 90c, 90Xc... Center of gravity, 100... Control device, 110... Main control part, 110p, 300p, 400p, 500p... Processor, 110v, 300v, 400v , 500 v... Volatile storage device, 110 n, 300 n, 400 n, 500 n... Non-volatile storage device, 110 g, 300 g, 400 g, 500 g... Program, 112... Inclination angle specifying unit, 113... Target inclination angle determining unit, 114... First Subtracting unit, 116... Target wheel angle determining unit, 117... Second subtracting unit, 118... Yaw angular acceleration specifying unit, 120... Battery, 122... Vehicle speed sensor, 123... Steering wheel angle sensor, 124... Wheel angle sensor, 126... Vertical Direction sensor, 126a... Acceleration sensor, 126c... Control unit, 126g... Gyro sensor, 127... Inclination angle sensor, 129... Yaw angle acceleration sensor, 145... Accelerator pedal sensor, 146... Brake pedal sensor, 300... Drive device control unit, 300c... Electric power control unit, 400... Lean motor control unit, 400c... Electric power control unit, 420... First control unit, 500... Steering motor control unit, 500c... Electric power Control unit, 520, 520a... First control unit, 530... Second control unit, 590... Addition unit, DF... Forward direction, DB... Backward direction, DU... Vertical upward direction, DD... Vertical downward direction, DL... Left direction , DR... rightward, 17f... first suspension, 17s... first stroke position sensor, 70s... second stroke position sensor
Claims (6)
車体と、
前記車体に支持されているとともに1以上の回動輪を含むN個(Nは2以上の整数)の車輪であって、前輪と後輪とを含み、前記1以上の回動輪の方向は前記車体の幅方向に回動可能である、前記N個の車輪と、
前記1以上の回動輪の前記方向を前記幅方向に回動させるトルクを生成するように構成されている操舵駆動装置と、
前記車両のヨー角加速度を示すヨー角加速度パラメータを用いて前記操舵駆動装置を制御するように構成されている制御部と、
を備える、車両。 A vehicle,
The car body,
N (N is an integer of 2 or more) wheels that are supported by the vehicle body and that include one or more turning wheels, including front wheels and rear wheels, and the direction of the one or more turning wheels is the direction of the vehicle body. The N wheels that are rotatable in the width direction of
A steering drive device configured to generate a torque for rotating the one or more rotating wheels in the width direction.
A control unit configured to control the steering drive device using a yaw angular acceleration parameter indicating a yaw angular acceleration of the vehicle;
A vehicle.
前記制御部は、地面における前記車両のZMP(ゼロ・モーメント・ポイント)が、前記N個の車輪と前記地面との間のN個の接触領域によって構成される地面上の凸包領域の内に維持されるように、前記操舵駆動装置を制御する、
車両。 The vehicle according to claim 1,
The controller is configured such that the ZMP (zero moment point) of the vehicle on the ground is within a convex hull region on the ground constituted by N contact regions between the N wheels and the ground. Controlling the steering drive to be maintained,
vehicle.
前記制御部は、
前記ヨー角加速度パラメータを用いて第1制御値を決定し、
前記第1制御値を含む1以上の制御値を用いて前記操舵駆動装置を制御する、
ように構成されている、
車両。 The vehicle according to claim 1 or 2, wherein
The control unit is
Determining a first control value using the yaw angular acceleration parameter,
Controlling the steering drive device using one or more control values including the first control value;
Is configured as
vehicle.
前記前輪は、前記1以上の回動輪を含み、
前記第1制御値によって示される前記操舵駆動装置のトルクは、前記1以上の回動輪の前記方向を前記ヨー角加速度の方向とは反対方向に回動させるトルクである、
車両。 The vehicle according to claim 3,
The front wheel includes the one or more rotating wheels,
The torque of the steering drive device indicated by the first control value is a torque that causes the one or more turning wheels to turn in the direction opposite to the direction of the yaw angular acceleration.
vehicle.
前記後輪は、前記1以上の回動輪を含み、
前記第1制御値によって示される前記操舵駆動装置のトルクは、前記1以上の回動輪の前記方向を前記ヨー角加速度の方向に回動させるトルクである、
車両。 The vehicle according to claim 3,
The rear wheel includes the one or more rotating wheels,
The torque of the steering drive device indicated by the first control value is a torque that rotates the direction of the one or more turning wheels in the direction of the yaw angular acceleration.
vehicle.
前記車体に接続された第1サスペンションと、
前記第1サスペンションのストローク位置と相関を有する第1ストローク情報を測定する第1センサと、
前記車体に接続され、前記第1サスペンションよりも後方に配置された第2サスペンションと、
前記第2サスペンションのストローク位置と相関を有する第2ストローク情報を測定する第2センサと、
を備え、
前記制御部は、前記ヨー角加速度パラメータと、前記第1ストローク情報と、前記第2ストローク情報と、を用いて前記操舵駆動装置を制御するように構成されている、
車両。 The vehicle according to any one of claims 1 to 5,
A first suspension connected to the vehicle body,
A first sensor for measuring first stroke information having a correlation with a stroke position of the first suspension;
A second suspension connected to the vehicle body and arranged behind the first suspension;
A second sensor for measuring second stroke information having a correlation with a stroke position of the second suspension;
Equipped with
The control unit is configured to control the steering drive device using the yaw angular acceleration parameter, the first stroke information, and the second stroke information.
vehicle.
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