JP2020196316A - 電動三輪車 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の感覚に頼らずにできるだけ安定した制動を実現することができる電動三輪車を提供する。【解決手段】電動三輪車１１は、電力の供給に応じて第１軸線Ｘｆｆ回りに左輪１２ａに駆動力を付与し、発電時に左輪１２ａに制動力を付与する第１電動機５２と、電力の供給に応じて第２軸線Ｘｆｓ回りに右輪１２ｂに駆動力を付与し、発電時に右輪１２ｂに制動力を付与する第２電動機５４と、ブレーキレバー２８の操作が検出された際に、左輪１２ａおよび右輪１２ｂの回転速度差が予め決められた値を超えていると、第１電動機５２および第２電動機５４から左輪１２ａおよび右輪１２ｂに対して断続的に制動力を作用する制御信号を生成するコントローラー５７とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、第１軸線回りに回転自在にフレームに支持される左輪と、左輪に並んで第２軸線回りに回転自在にフレームに支持される右輪とを備える電動三輪車に関する。

特許文献１は、第１軸線回りに回転自在にフレームに支持される左前輪と、左前輪に並んで第２軸線回りに回転自在にフレームに支持される右前輪とを備える電動アシスト付き三輪自転車を開示する。電動アシスト付き三輪自転車では、前輪と後輪とに走行速度や路面状況といった条件に応じて最適に制動力が付与されると、安定した制動は実現されることができる。制動距離は短縮される。

特開２０１０−１８４５０８号公報

ところで、一般に三輪自転車では、前輪のブレーキに連結される前輪ブレーキレバーがハンドルバーの右グリップに並列に設置され、後輪のブレーキに連結される後輪ブレーキレバーがハンドルバーの左グリップに並列に設置される。前輪ブレーキレバーの操作量に応じて前輪の制動力は調整され、後輪ブレーキレバーの操作量に応じて後輪の制動力は調整される。したがって、安定した制動の実現にあたって前輪ブレーキレバーおよび後輪ブレーキレバーに加えられる握る力が調整される。乗員は感覚的に握る力を調整していた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、乗員の感覚に頼らずにできるだけ安定した制動を実現することができる電動三輪車を提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、第１軸線回りに回転自在にフレームに支持される左輪と、前記左輪に並んで第２軸線回りに回転自在に前記フレームに支持される右輪と、電力の供給に応じて前記第１軸線回りに前記左輪に駆動力を付与し、発電時に前記左輪に制動力を付与する第１電動機と、電力の供給に応じて前記第２軸線回りに前記右輪に駆動力を付与し、発電時に前記右輪に制動力を付与する第２電動機と、ブレーキレバーの操作が検出された際に、前記左輪および前記右輪の回転速度差が予め決められた値を超えていると、前記第１電動機および前記第２電動機から前記左輪および前記右輪に対して断続的に制動力を作用する制御信号を生成するコントローラーとを備える電動三輪車が提供される。

第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、前記コントローラーは、断続的に制動力を作用する制御信号を生成した後に、前記回転速度差が予め決められた値以下になると、前記第１電動機および前記第２電動機で前記左輪および前記右輪に対し継続的に制動力を作用する制御信号を生成する。

第３側面によれば、第１または第２側面の構成に加えて、電動三輪車は、前記フレームに回転自在に支持されて、乗員に操作されて、前記左輪および前記右輪を含む車輪のいずれか１以上の向きを変えるハンドルと、前記ハンドルの操舵角を検出する操舵センサーと、重力の向きに対して車体の左右方向に前記フレームの傾斜を検出する傾斜センサーとを備え、前記コントローラーは、前記傾斜が予め決められた値を超えるとき、前記ハンドルの操舵角に応じ内輪の駆動力に比べて大きな駆動力を外輪に付与する制御信号を生成する。

第４側面によれば、第３側面の構成に加えて、前記コントローラーは、前記傾斜が予め決められた値以下のとき、前記ハンドルの操舵角に応じ外輪の駆動力に比べて大きな駆動力を内輪に付与する制御信号を生成することを特徴とする電動三輪車。

第５側面によれば、第１〜第４側面のいずれか１の構成に加えて、前記フレームは、上下方向に個別に変位自在に前記左輪および前記右輪を支持する。

第６側面によれば、第１〜第５側面のいずれか１の構成に加えて、前記フレームは、平地での直進時に前記軸線に直交し前記左輪と地面との接地点を通る第１仮想鉛直面と、平地での直進時に前記軸線に直交し前記右輪と前記地面との接地点を通る第２仮想鉛直面とで挟まれる空間から外側に乗員の重心の移動を許容する構造を有する。

第１側面によれば、左輪および右輪の一方がスリップすると、左輪および右輪の回転速度差は増大する。このとき、ブレーキレバーの操作に応じて左輪および右輪に断続的に制動が作用する。断続的な制動では継続的な制動に比べて左輪および右輪の制動は弱められることから、左輪および右輪のロックは防止されることができる。左輪および右輪では路面に対して良好なグリップ力は確保されることができる。こうして乗員の感覚に頼らずにできるだけ安定した制動は実現されることができる。電動三輪車の挙動は安定化する。制動時に左輪および右輪の片輪だけにグリップ力が確保されると、挙動の不安定化を招きやすい。

第２側面によれば、左輪および右輪の回転速度差が予め決められた値以下になると、断続的な制動は継続的な制動に切り替えられる。回転速度差は予め決められた値以下なので、左輪および右輪で制動が強められても左輪および右輪で良好なグリップ力は確保されることができる。断続的な制動が継続する場合に比べて制動距離は短縮されることができる。こうして乗員の感覚に頼らずにさらに安定した制動は実現されることができる。

第３側面によれば、車体の傾斜が予め決められた値を超えると、乗員は旋回を意図すると推定される。一般に、乗員は旋回方向に身体を傾け重心を移動させる。このとき、ハンドルの操舵角が検出されると、内輪に比べて外輪に大きな駆動力が付与されることで、旋回時に内輪および外輪に意図的に回転数の差が生成されることができる。車両はスムースに旋回することができる。旋回時に挙動の安定性は高められることができる。良好な操舵性は実現されることができる。

第４側面によれば、車体の傾斜が予め決められた値以下のとき、乗員は直進走行を意図すると推定される。このとき、ハンドルの操舵が検出されると、外輪に比べて内輪に大きな駆動力が付与されることでハンドルは直進方向に戻されることができる。こうして直進安定性は高められる。一般に、直進走行時には、二輪車の乗員は左右方向の重心のずれをハンドルの操舵で補う。こうしたハンドルの操舵が第１電動機および第２電動機の働きで支援されることで直進安定性は高められることができる。走行時の挙動の安定性は高められることができる。直進走行時と旋回時とで内輪および外輪の間で駆動力の大小関係が切り替わることで、走行時の挙動の安定性は良好に高められることができる。

第５側面によれば、地面からの反力に応じて左輪および右輪は個別に車体上下方向に変位することができる。左輪および右輪の駆動力が相違することで左輪または右輪の変位は引き起こされることができる。こうして車体の姿勢はさらに安定化することができる。

第６側面によれば、乗員の重心の移動範囲に対して左輪および右輪の間隔が狭まることから、電動三輪車は一般の二輪自転車に近い意匠を確保することができる。こうして電動三輪車の意匠性は高められることができる。

本発明の一実施形態に係る電動三輪車すなわち電動アシスト三輪自転車の全体構成を概略的に示す側面図である。 三輪自転車の正面図である。 第１実施形態に係る電動駆動系の構成を概略的に示すブロック図である。 コントローラーの処理動作を概略的に示すフローチャートである。 直進制御の処理動作を概略的に示すフローチャートである。 旋回制御の処理動作を概略的に示すフローチャートである。 こぎ出し制御の処理動作を概略的に示すフローチャートである。 制動制御の処理動作を概略的に示すフローチャートである。 第２実施形態に係る電動駆動系の構成を概略的に示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下の説明では、前後、上下および左右の各方向は三輪自転車に搭乗した乗員から見た方向をいう。

図１は本発明の一実施形態に係る電動アシスト三輪自転車１１の全体構成を概略的に示す。三輪自転車１１は、左右に並んで配置される左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂを支持する操舵系１３と、前端で操舵系１３に連結され、前端から後方に離れた位置で回転自在に単一の後輪１４を支持するフレーム１５とを備える。フレーム１５は、左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの上方に配置されるヘッドパイプ１５ａと、ヘッドパイプ１５ａから後方に延びるダウンチューブ１５ｂと、ヘッドパイプ１５ａの後方でダウンチューブ１５ｂから上向きに延びるシートチューブ１５ｃと、ダウンチューブ１５ｃからさらに後方に延びて軸線Ｘｒ回りで回転自在に後輪１４を支持するチェーンステー１５ｄとを有する。後輪１４の軸線Ｘｒが水平方向に位置すると、フレーム１５の自立姿勢は確保される。このとき、フレーム１５の左右中心面は鉛直面に一致する。

シートチューブ１５ｃの上端にはサドル１６が支持される。サドル１６は、シートチューブ１５ｃに差し込まれるシートピラー１７に固定される。サドル１６は乗員の臀部を受ける。

フレーム１５には、乗員の人力で軸線Ｘｒ回りに後輪１４を駆動する人力駆動系１８が結合される。人力駆動系１８は、ヘッドパイプ１５ａとシートチューブ１５ｃとの間でダウンチューブ１５ｂに回転自在に支持されるクランク１９と、クランク１９の回転軸線Ｘｋに同軸にクランク１９に固定される駆動スプロケット２１と、後輪１４の軸線Ｘｒに同軸に後輪１４に固定される従動スプロケット２２と、駆動スプロケット２１および従動スプロケット２２に巻き掛けられるチェーン２３とを備える。クランク１９は、後輪１４の軸線Ｘｒに平行な軸心を有し、ダウンチューブ１５ｂの軸受に回転自在に支持される駆動軸１９ａと、ダウンチューブ１５ｂよりも左側に突出する駆動軸１９ａの一端に結合されて、駆動軸１９ａから遠心方向に延びる左アーム１９ｂと、ダウンチューブ１５ｂよりも右側に突出する駆動軸１９ａの他端に結合されて、駆動軸１９ａから遠心方向に延びる右アーム１９ｃとを有する。左アーム１９ｂおよび右アーム１９ｃは駆動軸１９ａの軸心回りで１８０度の間隔で配置される。左アーム１９ｂおよび右アーム１９ｂの先端にはそれぞれペダル２４が連結される。ペダル２４は、駆動軸１９ａの軸心に平行な回転軸線回りで回転自在に左アーム１９ｂおよび右アーム１９ｃに支持される。乗員は、サドル１６に座りながら、左右のペダル２４に左右の足を載せることができる。

操舵系１３は、上方にいくにつれて後方に変位する操舵軸線Ｓｘ回りで回転自在にヘッドパイプ１５ａに連結されるフロントフォーク２５と、図２に示されるように、ヘッドパイプ１５ａよりも上方でフロントフォーク２５に結合されて、左右方向に延びるハンドルバー２６と、ハンドルバー２６の左端に揺動自在に取り付けられて、後輪１４のブレーキに連結される後輪ブレーキレバー２７と、ハンドルバー２６の右端に揺動自在に取り付けられて、前輪１２ａ、１２ｂのブレーキに連結される前輪ブレーキレバー２８と、フロントフォーク２５に対して姿勢変化自在にフロントフォーク２５に連結され、左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂを支持するリンク機構２９とを備える。ハンドルバー２６の左右端にはそれぞれグリップ３１が固定される。左側のグリップ３１に後輪ブレーキレバー２７は並列に延びる。乗員の左手はグリップ３１を握りながら後輪ブレーキレバー２７を操作することができる。右側のグリップ３１に前輪ブレーキレバー２８は並列に延びる。乗員の右手はグリップ３１を握りながら前輪ブレーキレバー２８を操作することができる。

リンク機構２９は、前後方向に延びる水平軸線Ｈｘ回りでロール方向に回転自在にフロントフォーク２５に連結され、水平軸線Ｈｘから左右方向に延びる支持部材３２と、水平軸線Ｈｘに平行な連結軸線Ｘｐ回りで回転自在に、水平軸線Ｈｘよりも左側で支持部材３２に支持される左ナックル３３と、水平軸線Ｈｘに平行な連結軸線Ｘｑ回りで回転自在に、水平軸線Ｈｘよりも右側で支持部材３２に支持される右ナックル３４と、左ナックル３３および右ナックル３４を相互に連結するリンクアーム３５とを有する。リンクアーム３５は連結軸線Ｘｐ、Ｘｑに平行な揺動軸線回りで揺動自在に左ナックル３３および右ナックル３４にそれぞれ結合される。こうして４つの関節を有する四辺形のリンク機構２９は確立される。リンクアーム３５の働きで連結軸線Ｘｐ、Ｘｑ回りで左ナックル３３および右ナックル３４の動きは連動する。しかも、リンク機構２９は水平軸線Ｈｘ回りで回転するので、左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂはフロントフォーク２５に対して相対的に上下方向に変位する。

左ナックル３３には、軸線Ｘｆｆ回りで回転自在に左前輪１２ａのハブ３６が連結される。右ナックル３４には、軸線Ｘｆｓ回りで回転自在に右前輪１２ｂのハブ３６が連結される。フレーム１５は、平地での直進時に軸線Ｘｆｆに直交し左前輪１２ａと地面との接地点を通る第１仮想鉛直面Ｖｆと、平地での直進時に軸線Ｘｆｓに直交し右前輪１２ｂと地面との接地点を通る第２仮想鉛直面Ｖｓとで挟まれる空間から外側に乗員の重心の移動を許容する構造を有する。図１に示されるように、左前輪１２ａ、右前輪１２ｂおよび後輪１４は、それぞれ、ハブ３６と、ハブ３６に同軸であってスポーク３７でハブ３６に連結されるリム３８と、リム３８に装着されるゴムタイヤ３９とで形成される。

左前輪１２ａ、右前輪１２ｂおよび後輪１４にはディスクブレーキ４１が組み込まれる。ディスクブレーキ４１は、軸線Ｘｆｆ、Ｘｆｓ、Ｘｒに同軸にハブ３６に結合されるブレーキディスク４２と、フレーム１５（左ナックル３３、右ナックル４５およびチェーンステー１５ｄ）に個別に固定されて、対応するブレーキディスク４２に摩擦パッドを押し当てるブレーキキャリパー４３とを備える。

左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂのブレーキキャリパー４３には前輪ブレーキレバー２８から延びるケーブル４４が連結される。前輪ブレーキレバー２８が操作されると、ケーブル４４が引っ張られ、ブレーキキャリパー４３内でブレーキディスク４２に摩擦パッドは押し当てられる。摩擦パッドはブレーキディスク４２との摩擦力に応じて制動力を発揮する。ブレーキディスク４２に対して摩擦パッドの摩擦力は前輪ブレーキレバー２８の操作量に応じて増大する。左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂでは前輪ブレーキレバー２８の操作に共通に等しい制動力が生成される。

後輪１４のブレーキキャリパー４３には後輪ブレーキレバー２７から延びるケーブル４５が連結される。後輪ブレーキレバー２７が操作されると、ケーブル４５が引っ張られ、ブレーキキャリパー４３内でブレーキディスク４２に摩擦パッドは押し当てられる。摩擦パッドはブレーキディスク４２との摩擦力に応じて制動力を発揮する。ブレーキディスク４２に対して摩擦パッドの摩擦力は後輪ブレーキレバー２７の操作量に応じて増大する。ここでは、左前輪１２ａ、右前輪１２ｂおよび後輪１４にはディスクブレーキ４１に変えてキャリパーブレーキが組み込まれてもよい。

図３に示されるように、三輪自転車１１には、電力で生じる駆動力で軸線Ｘｆｆ、Ｘｆｓ回りに左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂを駆動する電動駆動系５１が結合される。第１実施形態に係る電動駆動系５１は、左前輪１２ａに接続されて、電力の供給に応じて左前輪１２ａに駆動力を付与する第１電動機５２と、第１電動機５２に接続されて、第１電動機５２に供給される電力を制御する第１ドライバー回路５３と、右前輪１２ａに接続されて、電力の供給に応じて右前輪１２ａに駆動力を付与する第２電動機５４と、第２電動機５４に接続されて、第２電動機５４に供給される電力を制御する第２ドライバー回路５５と、第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に接続されて、第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される電力を貯蔵するバッテリー５６とを備える。第１電動機５２および第２電動機５４には例えば直流（ＤＣ）ブラシレスモーターが用いられることができる。第１電動機５２および第２電動機５４は左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの車軸に直接に連結されてもよくギア機構を介して間接に連結されてもよい。第１電動機５２および第２電動機５４にはバッテリー５６から個別に電力が供給される。したがって、左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの駆動力は個別に設定される。

第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５は、発電機として第１電動機５２および第２電動機５４を機能させる回生回路に切り替わることができる。第１電動機５２および第２電動機５４ではローターの回転に応じてステーターのコイルで電流が生成される。

第１電動機５２では左前輪１２ａの回転に応じてローターは回転する。ステーターで生成された電流はバッテリー５６に供給されバッテリー５６に蓄電される。回生回路は起電力の大きさに応じて左前輪１２ａに作用する負荷（制動力）を増大させる。

第２電動機５４では右前輪１２ｂの回転に応じてローターは回転する。ステーターで生成された電流はバッテリー５６に供給されバッテリー５６に蓄電される。回生回路は起電力の大きさに応じて右前輪１２ｂに作用する負荷（制動力）を増大させる。

電動駆動系５１は、さらに、第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に接続されて、第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５の動作を制御するコントローラー５７と、左前輪１２ａの回転速度を検出し、検出した左前輪速をコントローラー５７に供給する左前輪速センサー５８と、右前輪１２ｂの回転速度を検出し、検出した右前輪速をコントローラー５７に供給する右前輪速センサー５９と、後輪１４の回転速度に基づき車速を検出し、検出した車速をコントローラー５７に供給する後輪速センサー６１と、クランク１９に作用する踏力を検出し、検出した踏力の大きさをコントローラー５７に供給する踏力センサー６２と、ヘッドパイプ１５ａに対するハンドルバー２６の操舵角を検出し、検出した操舵角をコントローラー５７に供給する操舵センサー６３と、鉛直方向（重力方向）に対してシートチューブ１５ｃの傾斜角を検出し、検出した傾斜角をコントローラー５７に供給する傾斜センサー６４と、前輪ブレーキレバー２８が操作されるとコントローラー５７に検出信号を供給するリミットスイッチ６５と、リミットスイッチのオンに応じて経過時間を計時するタイマー６６とを備える。

左前輪速センサー５８は、例えば、左前輪１２ａの軸受に取り付けられて、左前輪１２ａの回転速度を特定する電気信号を出力する。右前輪速センサー５９は、例えば、右前輪１２ｂの軸受に取り付けられて、右前輪１２ｂの回転速度を特定する電気信号を出力する。後輪速センサー６１は、例えば、後輪１４の軸受に取り付けられて、後輪１４の回転速度に基づき車速を特定する電気信号を出力する。踏力センサー６２は、例えばペダル２４に組み込まれてペダル２４に作用する踏力（荷重）を特定する電気信号を出力する。操舵センサー６３は、例えば、ヘッドパイプ１５ａに取り付けられて、操舵軸線Ｓｘ回りでフロントフォーク２５の回転角を特定する電気信号を出力する。傾斜センサー６４は、例えば、シートチューブ１５ｃに取り付けられて、平地での直進時に後輪１４の軸線Ｘｒに直交する鉛直面に対して左右方向および前後方向に傾斜角を特定する電気信号を出力する。傾斜センサー６４には例えばジャイロセンサーが用いられることができる。リミットスイッチ６５は、例えばハンドルバー２６に取り付けられて、前輪ブレーキレバー２８の解放位置からの揺動に応じて閉じて電気信号を出力する。コントローラー５７、左前輪速センサー５８、右前輪速センサー５９、後輪速センサー６１、踏力センサー６２、操舵センサー６３、傾斜センサー６４、リミットスイッチ６５およびタイマー６６にはバッテリー５６から動作電力が供給される。

コントローラー５７は記憶デバイス５７ａを含む。記憶デバイス５７ａには、例えば、踏力に対して電動機の回転数（１分あたり）を割り当てるルックアップテーブルが格納される。ルックアップテーブルには、踏力の大きさごとに、割り当てられた回転数（１分あたり）を実現する電流値が規定される。

走行にあたって乗員は自立する三輪自転車１１のサドル１６を跨ぐ。乗員は左手で左のグリップ３１を握り右手で右のグリップ３１を握る。乗員は左右のペダル２４にそれぞれ左足および右足を載せる。乗員がペダル２４を踏むと、クランク１９に乗員の踏力が作用する。回転軸線Ｘｋ回りでクランク１９は回転する。クランク１９の回転は、駆動スプロケット２１、チェーン２３および従動スプロケット２２の働きで後輪１４に伝達される。こうして人力の駆動力は後輪１４の回転を引き起こす。三輪自転車１１は前進する。

コントローラー５７のスイッチがオンされると、コントローラー５７は記憶デバイス５７ａに保持されるソフトウェアプログラムに基づき電動アシストの制御を実行する。図４に示されるように、ステップＳ１でコントローラー５７は制動操作の有無を検出する。検出にあたってコントローラー５７にはリミットスイッチ６５から信号が供給される。前輪ブレーキレバー２８の操作が検出されなければ、ステップＳ２でコントローラー５７は走行速度を検出する。検出にあたってコントローラー５７には後輪速センサー６１から信号が供給される。車両の走行速度が予め決められた速度を超えたか否かが判定される。車両の走行速度が閾値（例えば時速５ｋｍ）を超えたと判断されると、コントローラー５７はステップＳ３で平地での直進時に後輪１４の軸線Ｘｒに直交する鉛直面に対して左右方向にシートチューブ１５ｃの傾斜角を検出する。検出にあたってコントローラー５７には傾斜センサー６４から信号が供給される。シートチューブ１５ｃの傾斜が予め決められた傾斜角以下であれば、コントローラー５７はステップＳ４で直進制御を実施する。シートチューブ１５ｃの傾斜が予め決められた傾斜角以下のとき、乗員は直進走行を意図すると推定される。コントローラー５７は左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの駆動を制御し三輪自転車１１の直進安定性を高める。直進制御の詳細は後述される。

ステップＳ３で、シートチューブ１５ｃの傾斜 が予め決められた傾斜角を超えたと判断されると、コントローラー５７はステップＳ５で旋回制御を実施する。シートチューブ１５ｃの傾斜が予め決められた傾斜角を超えると、乗員は旋回を意図すると推定される。一般に、乗員は旋回方向に身体を傾け重心を移動させる。したがって、コントローラー５７は、左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの間で旋回時に生じる回転数の差に基づき左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの駆動を制御する。こうして旋回時に挙動の安定性は高められる。旋回制御の詳細は後述される。

ステップＳ２で、走行速度が予め決められた速度以下であれば、コントローラー５７はステップＳ６でこぎ出し制御を実施する。こぎ出し時には三輪自転車１１の姿勢や挙動が安定しないことから、姿勢や挙動の不安定さに基づき左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの駆動は制御される。こぎ出し制御の詳細は後述される。

ステップＳ１で前輪ブレーキレバー２８の操作が検出されると、ステップＳ７でコントローラー５７は制動制御を実施する。制動制御では、前輪ブレーキレバー２８の操作量に依存せずに左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂに走行速度や路面状況といった条件に応じて制動力が付与される。制動力は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５の働きで発電機として機能する第１電動機５２および第２電動機５４で生成される。すなわち、第１電動機５２および第２電動機５４で回生制動が実現される。回生制動の実現にあたってコントローラー５７は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５を回生回路に切り替える。制動制御の詳細は後述される。

図５に示されるように、直進制御の実施にあたってコントローラー５７はステップＶ１でハンドルバー２６の操舵角を検出する。検出にあたってコントローラー５７には操舵センサー６３から信号が供給される。操舵角に基づき左前輪１２ａが内輪であると判断されると、ステップＶ２でコントローラー５７は右前輪１２ｂの駆動力に比べて大きな駆動力を左前輪１２ａに付与する制御信号を生成する。制御信号の生成にあたってルックアップテーブルから踏力の大きさに応じて第１電動機５２に供給される電流値は取得される。取得された電流値に係数（＜１）が掛け合わせられることで、第２電動機５４に供給される電流値は特定される。傾斜角（または操舵角）が大きいほど、係数は小さい値であればよい。

続くステップＶ３で制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。第１ドライバー回路５３は制御信号に基づき指定される電流値で第１電動機５２に電流を供給する。第１電動機５２は左前輪１２ａを駆動する。第２ドライバー回路５５は制御信号に基づき指定される電流値で第２電動機５４に電流を供給する。第２電動機５４は左前輪１２ｂを駆動する。ハンドルバー２６が微小角度で左に切られていても、右前輪１２ｂ（外輪）に比べて左前輪１２ａ（内輪）に大きな駆動力が付与されることでハンドルバー２６は直進方向に戻される。

ステップＶ１で、操舵角に基づき右前輪１２ｂが内輪であると判断されると、ステップＶ４でコントローラー５７は左前輪１２ａの駆動力に比べて大きな駆動力を右前輪１２ｂに付与する制御信号を生成する。制御信号の生成にあたってルックアップテーブルから踏力の大きさに応じて第２電動機５４に供給される電流値は取得される。取得された電流値に係数（＜１）が掛け合わせられることで、第１電動機５２に供給される電流値は特定される。

続くステップＶ３で制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。第１ドライバー回路５３は制御信号に基づき指定される電流値で第１電動機５２に電流を供給する。第１電動機５２は左前輪１２ａを駆動する。第２ドライバー回路５５は制御信号に基づき指定される電流値で第２電動機５４に電流を供給する。第２電動機５４は左前輪１２ｂを駆動する。ハンドルバー２６が微小角度で右に切られていても、左前輪１２ａ（外輪）に比べて右前輪１２ｂ（内輪）に大きな駆動力が付与されることでハンドルバー２６は直進方向に戻される。

前述のように、シートチューブ１５ｃの傾斜が予め決められた値以下のとき、乗員は直進走行を意図すると推定される。このとき、ハンドルバー２６の操舵が検出されると、外輪に比べて内輪に大きな駆動力が付与されることでハンドルバー２６は直進方向に戻される。こうして直進安定性は高められる。一般に、直進走行時には、二輪車の乗員は左右方向の重心のずれをハンドルの操舵で補う。こうしたハンドルバー２６の操舵が第１電動機５２および第２電動機５４の働きで支援されることで直進安定性は高められる。走行時の挙動の安定性は高められる。

図６に示されるように、旋回制御が実行されると、コントローラー５７はステップＷ１でハンドルバー２６の操舵角を検出する。検出にあたってコントローラー５７には操舵センサー６３から信号が供給される。操舵角に基づき左前輪１２ａが内輪であると判断されると、ステップＷ２でコントローラー５７は左前輪１２ａの駆動力に比べて大きな駆動力を右前輪１２ｂに付与する制御信号を生成する。制御信号の生成にあたってルックアップテーブルから踏力の大きさに応じて第２電動機５４に供給される電流値は取得される。取得された電流値に係数（＜１）が掛け合わせられることで、第１電動機５２に供給される電流値は特定される。傾斜角（または操舵角）が大きいほど、係数は小さい値であればよい。

続くステップＷ３で制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。第１ドライバー回路５３は制御信号に基づき指定される電流値で第１電動機５２に電流を供給する。第１電動機５２は左前輪１２ａを駆動する。第２ドライバー回路５５は制御信号に基づき指定される電流値で第２電動機５４に電流を供給する。第２電動機５４は左前輪１２ｂを駆動する。左前輪１２ａ（内輪）に比べて右前輪１２ｂ（外輪）に大きな駆動力が付与されることで、旋回時に内輪および外輪に意図的に回転数の差が生成される。

ステップＷ１で、操舵角に基づき左前輪１２ａが外輪であると判断されると、ステップＷ４でコントローラー５７は右前輪１２ｂの駆動力に比べて大きな駆動力を左前輪１２ａに付与する制御信号を生成する。制御信号の生成にあたってルックアップテーブルから踏力の大きさに応じて第１電動機５２に供給される電流値は取得される。取得された電流値に係数（＜１）が掛け合わせられることで、第２電動機５４に供給される電流値は特定される。

続くステップＷ３で制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。第１ドライバー回路５３は制御信号に基づき指定される電流値で第１電動機５２に電流を供給する。第１電動機５２は左前輪１２ａを駆動する。第２ドライバー回路５５は制御信号に基づき指定される電流値で第２電動機５４に電流を供給する。第２電動機５４は左前輪１２ｂを駆動する。右前輪１２ｂ（内輪）に比べて左前輪１２ａ（外輪）に大きな駆動力が付与されることで、旋回時に内輪および外輪に意図的に回転数の差が生成される。

前述のように、シートチューブ１５ｃの傾斜が予め決められた値を超えると、乗員は旋回を意図すると推定される。一般に、乗員は旋回方向に身体を傾け重心を移動させる。このとき、ハンドルバー２６の操舵角が検出されると、内輪に比べて外輪に大きな駆動力が付与されることで、旋回時に内輪および外輪に意図的に回転数の差が生成されることができる。車両はスムースに旋回することができる。旋回時に挙動の安定性は高められることができる。良好な操舵性は実現されることができる。直進走行時と旋回時とで内輪および外輪の間で駆動力の大小関係が切り替わることで、走行時の挙動の安定性は良好に高められることができる。

ここで、一般に、乗員は旋回方向に身体を傾け重心を移動させる。旋回の曲率が大きいほど、重心の移動距離は大きくなる。重心の移動距離が大きくなれば、シートチューブ１５ｃの傾斜は大きくなる。したがって、シートチューブ１５ｃの傾斜に合わせて内輪と外輪との間で駆動力差が大きくなれば、車両は旋回の曲率に合わせてスムースに旋回することができる。旋回時に挙動の安定性は高められることができる。走行時の挙動の安定性は高められることができる。

図７に示されるように、こぎ出し制御が実行されると、ステップＲ１でコントローラー５７は左前輪１２ａの回転速度および右前輪１２ｂの回転速度を検出する。検出にあたってコントローラー５７には左前輪速センサー５８および右前輪速センサー５９から信号が供給される。左前輪１２ａの回転速度が右前輪１２ｂの回転速度よりも小さければ、ステップＲ２でコントローラー５７は左前輪１２ａの回転速度に基づき制御信号を生成する。制御信号では踏力（人力）の大きさに応じて第１電動機５２および第２電動機５４に共通に供給される電流値が特定される。

続くステップＲ３で制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。第１ドライバー回路５３は制御信号に基づき指定される電流値で第１電動機５２に電流を供給する。第１電動機５２は左前輪１２ａを駆動する。第２ドライバー回路５５は制御信号に基づき指定される電流値で第２電動機５４に電流を供給する。第２電動機５４は左前輪１２ｂを駆動する。

左前輪１２ａの回転速度が右前輪１２ｂの回転速度以上であれば、ステップＲ４でコントローラー５７は右前輪１２ｂの回転速度に基づき制御信号を生成する。制御信号では踏力（人力）の大きさに応じて第１電動機５２および第２電動機５４に共通に供給される電流値が特定される。

続くステップＲ３で制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。第１ドライバー回路５３は制御信号に基づき指定される電流値で第１電動機５２に電流を供給する。第１電動機５２は左前輪１２ａを駆動する。第２ドライバー回路５５は制御信号に基づき指定される電流値で第２電動機５４に電流を供給する。第２電動機５４は左前輪１２ｂを駆動する。

静止状態からこぎ出し始めたとき、前進方向に慣性力が十分に高まっていないことから、左右方向に重心がずれることで三輪自転車１１には左右方向にふらつく力が作用する。このとき、シートチューブ１５ｃの傾斜に合わせて第１電動機５２および第２電動機５４が個別に制御されても、そうした制御は姿勢の安定化に寄与しない。無駄に電力が消費されてしまう。左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂで共通に１回転速度が設定されると、制御の無駄は省かれ、消費電力は節制されることができる。

図８に示されるように、制動制御の実行にあたってコントローラー５７はステップＱ１で左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの回転速度差を検出する。検出にあたってコントローラー５７には左前輪速センサー５８および右前輪速センサー５９から信号が供給される。コントローラー５７は２つの信号に基づき回転速度差を算出する。左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの回転速度差が予め決められた値を超えると、コントローラー５７は左前輪１２ａまたは右前輪１２ｂの空転すなわちスリップ状態を判定する。大きい回転数（１分あたり）を有する車輪はスリップ状態にあると推定される。

左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの回転速度差が予め決められた値以下であれば、ステップＱ２でコントローラー５７は下り坂か否かを判断する。判断にあたってコントローラー５７には傾斜センサー６４から信号が供給される。信号では車体の前後方向にシートチューブ１５ｃのピッチ角が特定される。ピッチ角は後ろ回りに測定される。したがって、ピッチ角の数値は上り坂でプラス（＋）値を示し下り坂でマイナス（−）値を示す。

ピッチ角がマイナス値でなければ、コントローラー５７はステップＱ３で第１電動機５２および第２電動機５４で左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂに対して第１制動力の初期制動を発揮させる制御信号を生成する。制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。コントローラー５７は予め決められた時間にわたって初期制動を持続する。持続時間の計測にあたってタイマー６６が用いられる。初期制動の持続時間は速度の大きさに応じて増大すればよい。

初期制動の持続時間が経過すると、ステップＱ４でコントローラー５７は第１電動機５２および第２電動機５４で第１制動力よりも小さい第２制動力の二次制動を発揮させる制御信号を生成する。制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。二次制動は前輪ブレーキレバー２８の解放まで維持される。こうして、乗員が意識しなくても、前輪ブレーキレバー２８の操作に応じて強い制動が左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂに作用し、続いて弱い制動が左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂに作用する。前輪ブレーキレバー２８の操作量に依存せずに、第１電動機５２および第２電動機５４の回生制動は強い制動から弱い制動にシフトする。強い制動から弱い制動へのシフトに応じて制動時の衝撃は和らげられる。乗員の感覚に頼らずにできるだけ安定した制動は実現される。三輪自転車１１の乗り心地は向上する。

ステップＱ２で下り坂が検出されると、コントローラー５７はステップＱ５で前向き荷重の大きさを検出する。検出にあたってコントローラー５７には傾斜センサー６４から信号が供給される。信号では例えば重心の加速度が特定される。前向きの荷重が予め決められた値を超えると、ステップＱ６でコントローラー５７は第１電動機５２および第２電動機５４に断続的な制動を発揮させる制御信号を生成する。制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂには間欠的に制動力が加えられる。断続的な制動では継続的な制動に比べて左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの制動は弱められることから、前向きに大きな荷重が作用しても後輪１４の浮き上がりは防止される。下り坂で後輪の浮き上がりは防止される。こうして乗員の感覚に頼らずにできるだけ安定した制動は実現されることができる。三輪自転車の乗り心地は向上する。

ステップＱ５で、前向きの荷重が予め決められた値以下に収まると、ステップＱ７でコントローラー５７は第１電動機５２および第２電動機５４に継続的な制動を発揮させる制御信号を生成する。制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂには持続的に制動力が加えられる。前向きの荷重が予め決められた値以下になると、第１電動機５２および第２電動機５４では断続的な制動は継続的な制動に切り替えられる。前向きの荷重は予め決められた荷重以下なので、左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂで制動が強められても後輪１４の浮き上がりは防止されることができる。断続的な制動が継続する場合に比べて制動距離は短縮されることができる。こうして乗員の感覚に頼らずにさらに安定した制動は実現されることができる。

ステップＱ１で左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの回転速度差が予め決められた値を超えると、コントローラー５７は一方の前輪の空転（スリップ状態）を認識する。このとき、コントローラー５７はステップＱ８で予め決められた回転差の最小値に回転速度差を照らし合わせる。回転速度差が予め決められた最小値よりも大きいと、コントローラー５７はステップＱ９で第１電動機５２および第２電動機５４で断続的な制動を発揮させる制御信号を生成する。制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂには間欠的に制動力が加えられる。断続的な制動では継続的な制動に比べて左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの制動は弱められることから、左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂのロックは防止されることができる。左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂでは路面に対して良好なグリップ力は確保されることができる。こうして乗員の感覚に頼らずにできるだけ安定した制動は実現されることができる。三輪自転車の挙動は安定化する。制動時に左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの片輪だけにグリップ力が確保されると、挙動の不安定化を招きやすい。

左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの回転速度差が予め決められた値以下に収まると、コントローラー５７は空転（スリップ状態）の解消を認識する。ステップＱ１０でコントローラー５７は第１電動機５２および第２電動機５４で継続的な制動を発揮させる制御信号を生成する。制御信号は第１ドライバー回路５３および第２ドライバー回路５５に供給される。左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂには持続的に制動力が加えられる。前向きの荷重が予め決められた値以下になると、第１電動機５２および第２電動機５４では断続的な制動は継続的な制動に切り替えられる。前向きの荷重は予め決められた荷重以下なので、左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂで制動が強められても左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂで良好なグリップは確保されることができる。断続的な制動が継続する場合に比べて制動距離は短縮されることができる。こうして乗員の感覚に頼らずにさらに安定した制動は実現されることができる。

本実施形態では、フレーム１５は、上下方向に個別に変位自在に左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂを支持する。地面からの反力に応じて左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂは個別に車体上下方向に変位することができる。左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの駆動力が相違することで左前輪１２ａまたは右前輪１２ｂの変位は引き起こされることができる。こうして車体の姿勢はさらに安定化することができる。

本実施形態に係るフレーム１５は、平地での直進時に軸線Ｘｆｆに直交し左前輪１２ａと地面との接地点を通る第１仮想鉛直面Ｖｆと、平地での直進時に軸線Ｘｆｓに直交し右前輪１２ｂと地面との接地点を通る第２仮想鉛直面Ｖｓとで挟まれる空間から外側に乗員の重心の移動を許容する構造を有する。乗員の重心の移動範囲に対して左前輪１２ａおよび右前輪１２ｂの間隔が狭まることから、三輪自転車１１は一般の二輪自転車に近い意匠を確保することができる。こうして三輪自転車１１の意匠性は高められることができる。

以上の実施形態では、前述のリミットスイッチ６５に加えて、後輪ブレーキレバー２７が操作されるとコントローラー５７に検出信号を供給するリミットスイッチが電動駆動系５１に追加されてもよい。このとき、コントローラー５７は、前輪ブレーキレバー２８の操作に応じて制動制御を実施するだけでなく、後輪ブレーキレバー２７の操作に応じて制動制御を実施してもよい。

図９は第２実施形態に係る電動駆動系７１の構成を概略的に示す。この電動駆動系７１は、前述の電動駆動系５１の構成に加えて、後輪１４に接続されて、後輪１４から駆動力を受け取る発電電動機７２と、発電電動機７２に接続されて、発電機として発電電動機７２を機能させる回生ブレーキ回路７３とをさらに備える。ここでは、電動駆動系７１に、後輪ブレーキレバー２７が操作されるとコントローラー５７に検出信号を供給するリミットスイッチ７４が追加される。

発電電動機７２は後輪１４の制動を補助する。ただし、発電電動機７２は後輪１４に対して駆動力を付与しない。発電電動機７２の制動力が作用することで、走行速度や路面状況に応じて、前後の制動力は最適な比率に調整されることができる。

１１…電動三輪車（電動アシスト三輪自転車）、１２ａ…左輪（左前輪）、１２ｂ…右輪（右前輪）、１５…フレーム、２６…ハンドル（ハンドルバー）、２７…ブレーキレバー（後輪ブレーキレバー）、２８…ブレーキレバー（前輪ブレーキレバー）、５２…第１電動機、５４…第２電動機、５７…コントローラー、６３…操舵センサー、６４…傾斜センサー、Ｖｆ…第１仮想鉛直面、Ｖｓ…第２仮想鉛直面、Ｘｆｆ…第１軸線（左前輪の軸線）、Ｘｆｓ…第２軸線（右前輪の軸線）。

Claims (6)

1. 第１軸線回りに回転自在にフレームに支持される左輪と、
   前記左輪に並んで第２軸線回りに回転自在に前記フレームに支持される右輪と、
   電力の供給に応じて前記第１軸線回りに前記左輪に駆動力を付与し、発電時に前記左輪に制動力を付与する第１電動機と、
   電力の供給に応じて前記第２軸線回りに前記右輪に駆動力を付与し、発電時に前記右輪に制動力を付与する第２電動機と、
   ブレーキレバーの操作が検出された際に、前記左輪および前記右輪の回転速度差が予め決められた値を超えていると、前記第１電動機および前記第２電動機から前記左輪および前記右輪に対して断続的に制動力を作用する制御信号を生成するコントローラーと
   を備えることを特徴とする電動三輪車。
2. 請求項１に記載の電動三輪車において、前記コントローラーは、断続的に制動力を作用する制御信号を生成した後に、前記回転速度差が予め決められた値以下になると、前記第１電動機および前記第２電動機で前記左輪および前記右輪に対し継続的に制動力を作用する制御信号を生成することを特徴とする電動三前輪車。
3. 請求項１または２に記載の電動三輪車において、
   前記フレームに回転自在に支持されて、乗員に操作されて、前記左輪および前記右輪を含む車輪のいずれか１以上の向きを変えるハンドルと、
   前記ハンドルの操舵角を検出する操舵センサーと、
   重力の向きに対して車体の左右方向に前記フレームの傾斜を検出する傾斜センサーとを備え、
   前記コントローラーは、前記傾斜が予め決められた値を超えるとき、前記ハンドルの操舵角に応じ内輪の駆動力に比べて大きな駆動力を外輪に付与する制御信号を生成することを特徴とする電動三輪車。
4. 請求項３に記載の電動三輪車において、前記コントローラーは、前記傾斜が予め決められた値以下のとき、前記ハンドルの操舵角に応じ外輪の駆動力に比べて大きな駆動力を内輪に付与する制御信号を生成することを特徴とする電動三輪車。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動三輪車において、前記フレームは、上下方向に個別に変位自在に前記左輪および前記右輪を支持することを特徴とする電動三輪車。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動三輪車において、前記フレームは、平地での直進時に前記軸線に直交し前記左輪と地面との接地点を通る第１仮想鉛直面と、平地での直進時に前記軸線に直交し前記右輪と前記地面との接地点を通る第２仮想鉛直面とで挟まれる空間から外側に乗員の重心の移動を許容する構造を有することを特徴とする電動三輪車。

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