JP2023051041A - 傾斜制御装置及び傾斜車両 - Google Patents

Abstract

【課題】停車時において傾斜車両の自立を支援しつつ、傾斜車両の発進及び押し歩きを容易にする。【解決手段】傾斜制御装置１７は、少なくとも重力補償制御Ｃ１と自立アシスト制御Ｃ２とを実行可能である。傾斜制御装置１７は、切替条件の成立時に、重力補償制御Ｃ１と自立アシスト制御Ｃ２とを切り替えるようにアクチュエータ１６を制御する。少なくとも傾斜車両１の停車時において、重力補償制御Ｃ１を実行しているときに出力するトルクは、ゼロよりも大きくかつ傾斜モーメントよりも小さい。少なくとも傾斜車両１の停車時かつ車体１１の傾斜角が自立近傍範囲内である場合において、自立アシスト制御Ｃ２を実行しているときに出力するトルクは、傾斜モーメントよりも大きい。傾斜モーメントは、車体１１が傾斜したときに重力によって車体１１に作用するモーメントである。【選択図】図１

Description

本発明は、傾斜制御装置及び当該傾斜制御装置を備えた傾斜車両に関する。

傾斜車両では、走行状態に応じて乗員が車体の傾斜量を制御する。例えば、傾斜車両が旋回するとき、乗員は車体を旋回方向に傾ける。傾斜車両が停車しているとき、乗員は車体を概ね直立状態に維持する。従来から、このような乗員による車体の傾斜量の制御を支援する装置を搭載した傾斜車両が知られている。

例えば、特許文献１は、コントローラと、コントローラから指示を受けて車体の傾斜量を調整するスタンドアップ機構とを搭載した傾斜車両を開示する。コントローラは、通常の走行中、車体の傾斜量が所定の値を超えないようにスタンドアップ機構を操作する。コントローラは、停車中、車体を直立状態に維持するようにスタンドアップ機構を操作する。

特許文献２は、運転状況に合わせて乗員が様々な傾斜量の制御を選択できる制御装置を搭載した傾斜車両を開示する。この制御装置は、走行中、乗員による車体の傾斜量の制御を支援する第一揺動制御と、停車中、乗員による支え無しに車体を自立させる第二揺動制御とを実行可能である。第二揺動制御は、車速が極低速からゼロまでの間に実行可能な高剛性自立制御を含む。車体の傾斜量の支援は、傾斜車両に搭載されたモータ等のアクチュエータで行う。

米国特許出願公開第２０１２／０１８１７６５号明細書 特開２０１８－５２３０８号公報

本発明は、停車時において傾斜車両の自立を支援しつつ、傾斜車両の発進及び押し歩きを容易にすることを課題とする。

本発明者らは、上述の課題を解決するための検討を行い、次の知見を得た。特許文献１及び２の傾斜車両では、停車時に車体が傾かないようにアクチュエータが車体に強いトルクを加える。そのため、乗員が車体を支えなくても、又は僅かな力で車体を支えるだけで車体が直立状態に維持される。しかしながら、一般に、乗員は、降車して傾斜車両を押し歩くとき、車体を多少傾斜させる。このとき、車体が直立状態に維持されたままだと、乗員が傾斜車両をスムーズに押し歩きにくい。また、停車状態からＵターンをするとき等では、乗員は、発進とほとんど同時に車体を傾けようとする。このとき、車体が直立状態に維持されたままだと、乗員が傾斜車両をスムーズに発進させにくい。

この点について、特許文献１及び２の傾斜車両では、車体を直立状態に維持する制御をスイッチやスロットルグリップを用いて乗員が解除できる。これにより、発進直後に車体を傾けることが可能になる。しかしながら、車体を直立状態に維持する制御を解除すると傾斜車両の支援が無くなり、車体の傾斜量の制御を全て乗員が担う。そのため、乗員が傾斜車両を押し歩く（取り回す）には、体力を要する。

また、特許文献２の傾斜車両では、高剛性自立制御が解除された後、アクチュエータのトルクを徐々に弱めるオフセットキャンセル制御が実行される。オフセットキャンセル制御は、高剛性自立制御の解除に伴う急激なトルク変動を抑制する。しかしながら、高剛性自立制御が解除された後、しばらくの間は、依然としてアクチュエータが車体に強いトルクを加えており、乗員が傾斜車両を押し歩いたり、スムーズに発進させたりするには、経験と技術を要する。

そこで、本発明者らは、停車時に乗員が傾斜車両の自立を支援する制御と、それ以外の傾斜量を調整する制御とを選択できるようにすれば、傾斜車両の自立制御をしつつ、傾斜車両の発進及び押し歩きをよりスムーズにできると考えた。本発明は、このような知見に基づいて完成された。

（１）本発明の傾斜制御装置は、左右方向に並べられた２つの操舵輪を含む少なくとも３つの車輪及び原動機を有し、左旋回する場合には操舵輪及び車体を左に傾斜させ、右旋回する場合には操舵輪及び車体を右に傾斜させる傾斜車両に搭載される。傾斜制御装置は、車体を左右に傾斜させる方向又は起こす方向にトルクを車体に対して出力することが可能なアクチュエータを制御する。傾斜制御装置は、少なくとも重力補償制御と自立アシスト制御とを実行可能である。傾斜制御装置は、切替条件の成立時に、重力補償制御と自立アシスト制御とを切り替えるようにアクチュエータを制御する。重力補償制御は、傾斜車両が第１速度以下のときに実行可能であり、傾斜車両を直立状態に戻す方向にトルクを出力するようにアクチュエータを制御することである。自立アシスト制御は、傾斜車両が第２速度以下のときに実行可能であり、傾斜車両を直立状態に維持しようとするトルクを出力するようにアクチュエータを制御することである。少なくとも傾斜車両の停車時において、重力補償制御を実行しているときに出力するトルクは、ゼロよりも大きくかつ傾斜モーメントよりも小さい。少なくとも傾斜車両の停車時かつ車体の傾斜角が自立近傍範囲内である場合において、自立アシスト制御を実行しているときに出力するトルクは、傾斜モーメントよりも大きい。傾斜モーメントは、車体が傾斜したときに重力によって車体に作用するモーメントである。第２速度は、第１速度より小さい、第１速度と同じ、又は第１速度より大きい。

上記（１）の傾斜制御装置は、傾斜車両の停車時に出力するトルクが異なる複数の制御を実行可能である。例えば、傾斜車両の停車中、自立アシスト制御によって、乗員の支え無しで傾斜車両を自立させることができる。一方で、傾斜車両を発進させるとき又は押し歩くとき、自立アシスト制御から重力補償制御へ切り替えることで、乗員が傾斜車両をある程度自由に傾けることができる。したがって、停車時において傾斜車両の自立を支援しつつ、傾斜車両の発進及び押し歩きを容易にすることができる。

（２）上記（１）の傾斜制御装置は、重力補償制御から自立アシスト制御へ切り替える場合、及び、自立アシスト制御から重力補償制御へ切り替える場合のうち、少なくとも一つの場合において、アクチュエータから出力されるトルクが徐々に変化するようにアクチュエータを制御してもよい。

上記（２）の傾斜制御装置によれば、重力補償制御と自立アシスト制御とを切り替える際の出力トルクの急激な変動を抑制することができる。したがって、乗員が傾斜車両のバランスを保つことをより容易にできる。

（３）上記（１）又は（２）の傾斜制御装置は、少なくとも、傾斜車両の速度が閾値以下であることが満たされるときに、重力補償制御と自立アシスト制御とを切り替えるようにアクチュエータを制御してもよい。閾値は、第１速度及び第２速度の両方の値以下である。

上記（３）の傾斜制御装置では、傾斜車両の速度が閾値以下のときに切替条件が成立する。例えば、閾値を低速に設定することで、重力補償制御と自立アシスト制御とを低速域において切り替えることができる。

（４）上記（１）～（３）のいずれかの傾斜制御装置は、
（Ａ）傾斜車両が減速しており、重力補償制御が実行されかつ自立アシスト制御が実行可能である状態で、乗員の操作による所定の入力があった場合に、重力補償制御から自立アシスト制御に切り替えるようにアクチュエータを制御してもよく、
（Ｂ）傾斜車両が加速しており、自立アシスト制御が実行されかつ重力補償制御が実行可能である状態で、傾斜車両が第２速度を超えることにより自立アシスト制御が実行不可になる場合又は乗員の操作による所定の入力があった場合に、自立アシスト制御から重力補償制御に切り替えるようにアクチュエータを制御してもよい。
傾斜制御装置は、上記（Ａ）及び（Ｂ）の両方の制御を実行可能であってもよく、いずれか一方の制御を実行可能であってもよい。

上記（４）の傾斜制御装置では、傾斜車両の減速時と加速時とで、制御の切替条件が異なる。より詳細には、傾斜車両の減速時には制御の切替条件が厳しく課され、乗員が制御を切り替える旨の意思を明確に示さない限り自立アシスト制御は実行されない。これにより、例えば、乗員が傾斜車両を減速させ、低速で走行するときに、不用意に自立アシスト制御が実行されることを抑制できる。他方、傾斜車両の加速時には制御の切替条件が緩和される。これにより、例えば、乗員が傾斜車両を発進、走行させるときに、制御の切り替えるための所定の入力をし忘れたとしても、自立アシスト制御から重力補償制御へ切り替わることで、車体を傾けて走行することができる。

（５）本発明の傾斜車両は、上記（１）～（４）のいずれかの傾斜制御装置を備える。

「傾斜車両」は、輸送機器である。傾斜車両は、有人の乗物、又は無人の輸送機関である。傾斜車両は、例えば鞍乗型車両である。鞍乗型車両とは、運転者がサドルに跨って着座する形式の車両をいう。傾斜車両は、例えば自動三輪車である。自動三輪車としては、特に限定されず、例えば、スクータ型、モペット型、オフロード型、オンロード型の自動三輪車が挙げられる。また、傾斜車両は、自動三輪車に限定されず、例えば、自動四輪車等であってもよい。また、傾斜車両は、鞍乗型車両に限定されず、車室を有する３輪車、４輪車両等であってもよい。車室を有する傾斜車両は、例えば、運転者が跨らずに座るためのシートを備えていてもよい。

傾斜車両は、車体が傾斜した状態で旋回可能に構成される。傾斜車両は、旋回時に傾斜車両に加わる遠心力に対向するために、カーブの内方に傾いた姿勢で旋回するように構成される。傾斜車両は、例えば、乗員の体重移動を伴う姿勢制御により旋回されるように構成される。

「操舵輪」は、乗員によって左右に操舵される。これを実現するため、傾斜車両は、操舵機構を備える。操舵機構は、例えばステアリングハンドル、ステアリングシャフト、ピットマンアーム、タイロッド及びナックルアーム等を含む。乗員がステアリングハンドルを操作することで、ステアリングシャフト等を介して操舵輪が左右に操舵される。操舵輪は、左右で一対である。左の操舵輪は、傾斜車両の左右方向の中央よりも左に配置される。右の操舵輪は、傾斜車両の左右方向の中央よりも右に配置される。操舵輪は、前輪であってもよいし、後輪であってもよい。例えば、傾斜車両は、前輪である２つの操舵輪と、後輪である１つ又は２つの駆動輪とを備えていてもよい。

「原動機」は、傾斜車両の動力を生成する装置である。原動機は、例えばエンジン、電気モータである。原動機は、エンジンと電気モータとを組み合わせたパワーユニットであってもよい。

「アクチュエータ」は、例えば電気モータである。アクチュエータは、車体に取り付けられる。アクチュエータは、車体の傾斜量を調整できる。アクチュエータは、車体の傾斜角が大きくなる方向に車体に対してトルクを出力することができる。また、アクチュエータは、車体の傾斜角が小さくなる方向に車体に対してトルクを出力することもできる。アクチュエータが車体にトルクを伝達するために、傾斜車両はリンク機構を備える。アクチュエータは、リンク機構にトルクを付与することで車体を左右に傾斜させることができる。

リンク機構は、車体と操舵輪とを繋ぎ、連動させる。リンク機構は、アクチュエータからトルクを受けると、車体及び操舵輪を傾斜させようとする又は引き起こそうとする。なお、リンク機構は、アクチュエータから力を受けない場合であっても、車体と操舵輪とを連動させる。例えば、リンク機構は、乗員が車体を左に傾斜させると操舵輪を左に傾斜させ、乗員が車体を右に傾斜させると操舵輪を右に傾斜させる。リンク機構は、例えばパラレログラムリンクと、フォーク式サスペンションとを含む。リンク機構は、例えばサスペンションタワーと、ダブルウィッシュボーン式サスペンションとを含んでいてもよい。

「傾斜制御装置」は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。傾斜制御装置は、例えばＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、電子部品、回路基板等の組み合わせによって実現される。傾斜制御装置が実行する制御は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が不揮発性のメモリに記憶されたプログラムを読み出し、当該プログラムに従って所定の処理を実行すること等によって実現される。

傾斜制御装置は、少なくとも重力補償制御と自立アシスト制御とを実行可能であればよく、他の制御を実行可能であってもよい。例えば、傾斜制御装置は、傾斜車両の速度が第１速度及び／又は第２速度よりも大きいときに傾斜アシスト制御を実行可能であってもよい。傾斜アシスト制御は、乗員の体重移動を伴う車体の姿勢制御を支援する。

「重力補償制御」は、車体が自重によって傾くときの速度（角速度）を緩やかにするための制御である。別の言葉で言えば、重力補償制御は、車体を軽く支えるための制御である。例えば、重力補償制御は、乗員が傾斜車両を押し歩くとき、乗員が負担する傾斜車両の重量を軽減するために実行される。例えば、重力補償制御は、乗員が傾斜車両に乗車し、発進又は低速走行させるとき、乗員がバランスをとることを支援するために実行される。重力補償制御は、予め定められた第１速度以下で実行可能である。第１速度は、特に限定されないが、例えば時速１０ｋｍである。第１速度は、時速０ｋｍを含む。重力補償制御は、傾斜車両が低速で走行しているとき（乗員が傾斜車両を押し歩くときを含む）だけでなく、傾斜車両が停車しているときにも実行可能である。重力補償制御は、車体の傾斜角を維持したり、傾斜車両を直立状態に維持したりする制御ではない。そのため、重力補償制御において、アクチュエータが出力するトルクは、傾斜モーメントよりも小さくなる。傾斜モーメントは、車体の傾斜角が大きくなるにつれて大きくなる。重力補償制御において、アクチュエータが出力するトルクは、任意の傾斜角における傾斜モーメントよりも小さい。

重力補償制御では、傾斜制御装置は、傾斜モーメントとは反対方向のトルクを出力するようにアクチュエータを制御する。重力補償制御では、傾斜制御装置は、車体の傾斜角に応じて出力するトルクを変更するようにアクチュエータを制御する。例えば、傾斜制御装置は、車体の傾斜角が大きくなるにつれ出力するトルクを大きくするようにアクチュエータを制御する。ただし、重力補償制御では、傾斜制御装置は、出力するトルクが一定となるようにアクチュエータを制御してもよい。なお、車体の傾斜角は、直立状態からの車体の傾きである。傾斜車両は、車体の傾斜角を測定する傾斜角測定装置を備えていてもよい。傾斜角測定装置は、例えばロール角センサ、ロール角速度センサ、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）等である。

重力補償制御は、実行条件の成立時に実行される。実行条件は、傾斜車両が第１速度以下で成立する。ただし、重力補償制御の実行条件は、複数の条件を含んでいてもよい。例えば、重力補償制御の実行条件は、速度条件に加えて、スロットル開度条件を含んでいてもよい。重力補償制御の実行条件は、速度条件及びスロットル開度条件の両方が成立したときに成立してもよい。具体的には、傾斜車両が傾斜制御装置の支援なしで走行中、傾斜車両が第１速度以下であり、かつ、乗員がスロットルグリップを所定量以下しか回していないときに重力補償制御は実行されてもよい。重力補償制御は、自動で実行されてもよいし、手動で実行されてもよい。

「自立アシスト制御」は、乗員の支え無しで傾斜車両が自立できるようにするための制御である。例えば、自立アシスト制御は、停車している傾斜車両に乗員が乗車し、地面に足を付けない状態で傾斜車両の直立状態を維持するために実行される。自立アシスト制御は、予め定められた第２速度以下で実行可能である。第２速度は、特に限定されないが、例えば時速８ｋｍである。第２速度は、時速０ｋｍを含む。自立アシスト制御は、傾斜車両が停車しているときだけでなく、低速で走行しているとき（乗員が傾斜車両を押し歩くときを含む）にも実行可能である。

自立アシスト制御では、傾斜制御装置は、傾斜モーメントとは反対方向のトルクを出力するようにアクチュエータを制御する。自立アシスト制御では、傾斜制御装置は、車体の傾斜角に応じて出力するトルクを変更するようにアクチュエータを制御する。例えば、傾斜制御装置は、車体の傾斜角が大きくなるにつれ出力するトルクを大きくするようにアクチュエータを制御する。ただし、自立アシスト制御では、傾斜制御装置は、出力するトルクが一定となるようにアクチュエータを制御してもよい。自立アシスト制御において、アクチュエータが出力するトルクは、任意の傾斜角における傾斜モーメントよりも大きい。

自立アシスト制御は、実行条件の成立時に実行される。実行条件は、傾斜車両が第２速度以下で成立する。ただし、自立アシスト制御の実行条件は、複数の条件を含んでいてもよい。例えば、自立アシスト制御の実行条件は、速度条件に加えて、スロットル開度条件を含んでいてもよい。自立アシスト制御の実行条件は、速度条件及びスロットル開度条件の両方が成立したときに成立してもよい。具体的には、傾斜車両が第２速度以下であり、かつ、乗員がスロットルグリップを回していないときに自立アシスト制御は実行されてもよい。自立アシスト制御は、自動で実行されてもよいし、手動で実行されてもよい。

自立アシスト制御及び重力補償制御の両方において、傾斜制御装置は、傾斜車両の直立状態を基準とし、当該直立状態からの車体の傾斜角に応じたトルクを出力するようにアクチュエータを制御する。傾斜車両の直立状態は、停車時及び走行時のいずれの場合においても車体の傾斜角がゼロであることを指す。傾斜車両の直立状態は、旋回時に車体が傾き、重力によって車体に作用するモーメントと遠心力によって車体に作用するモーメントが釣り合っている状態とは異なる。

「自立近傍範囲」は、アクチュエータの出力するトルクが、傾斜モーメント以上となる傾斜角の範囲である。車体の傾斜角がある値よりも大きくなると、アクチュエータの仕様によっては、傾斜モーメントがアクチュエータの出力トルクよりも大きくなる場合がある。傾斜モーメントがアクチュエータの出力トルクよりも大きくなる車体の傾斜角は、自立近傍範囲内ではない。自立近傍範囲の下限は、０度（直立状態）である。自立近傍範囲の上限は、例えば１５度以上、２０度以下（左右合わせて３０度以上、４０度以下）である。ただし、自立近傍範囲は、傾斜車両の重量、重心位置、アクチュエータの定格出力に依存する。そのため、自立近傍範囲の上限は、特に限定されるものではない。

「第２速度」は、「第１速度」よりも小さいのが好ましい。ただし、第２速度は、第１速度よりも大きくてもよいし、第１速度と同じであってもよい。要するに、重力補償制御及び自立アシスト制御は、制御仕様に応じて、任意の速度以下で実行可能である。

「切替条件」は、重力補償制御と自立アシスト制御とを切り替えるための条件である。切替条件が成立しているとき、傾斜制御装置は重力補償制御と自立アシスト制御とを切替可能であり、不成立のとき、傾斜制御装置は重力補償制御と自立アシスト制御とを切替不能である。

切替条件は、車速条件を含む。車速条件は、例えば、車速が閾値以下のとき成立する。車速条件が成立すれば切替条件が成立し、重力補償制御と自立アシスト制御とを切り替え可能である。閾値は、例えば第１速度及び第２速度の両方の値以下である。切替条件は、予めメモリに保存される。

切替条件は、複数の条件を含んでいてもよい。例えば、切替条件は、車速条件に加えて、エンジン回転数条件と、スイッチ条件と、スロットル開度条件とを含んでいてもよい。エンジン回転数条件は、例えばエンジンの回転数が所定値以下であるときに成立する。スイッチ条件は、例えば乗員が車体に設けられたスイッチをＯＮ又はＯＦＦにしたときに成立する。スロットル開度条件は、例えば乗員がスロットルグリップを回していないとき（スロットルが全閉のとき）、乗員がスロットルグリップを回しているとき（スロットルが開いているとき）又は乗員がスロットルグリップを所定量以上回しているとき（スロットルが所定量以上開いているとき）に成立する。切替条件は、これらの複数の条件の全てが成立したときに成立してもよいし、複数の条件のうちの少なくとも１つの条件が成立したときに成立してもよい。

切替条件は、傾斜車両の減速時と加速時とで異なっていてもよい。例えば、切替条件は、傾斜車両の減速時、車速条件、エンジン回転数条件、スイッチ条件及びスロットル開度条件の全てが成立したときに成立してもよい。一方、例えば、切替条件は、傾斜車両の加速時、車速条件、エンジン回転数条件、スイッチ条件及びスロットル開度条件のいずれかが成立したときに成立してもよい。

この発明の上述の目的及びその他の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面に関連して行われる以下のこの発明の実施形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

本明細書にて使用される場合、用語「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」は１つの、又は複数の関連した列挙されたアイテム（ｉｔｅｍｓ）のあらゆる又は全ての組み合わせを含む。本明細書中で使用される場合、用語「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」又は「有する（ｈａｖｉｎｇ）」及びその変形の使用は、記載された特徴、工程、操作、要素、成分及び／又はそれらの等価物の存在を特定するが、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はそれらのグループのうちの１つ又は複数を含むことができる。

他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術及び本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的又は過度に形式的な意味で解釈されることはない。

本発明の説明においては、多数の技術及び工程が開示されていると理解される。これらの各々は個別の利益を有し、それぞれは、他の開示された技術の１つ以上、又は、場合によっては全てと共に使用することもできる。従って、明確にするために、この説明は、不要に個々のステップの可能な組み合わせの全てを繰り返すことを控える。それにもかかわらず、明細書及び特許請求の範囲は、そのような組み合わせが全て本発明及び特許請求の範囲内にあることを理解して読まれるべきである。

以下の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を述べる。しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細なしに本発明を実施できることが明らかである。本開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面又は説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。

本発明によれば、停車時において傾斜車両の自立を支援しつつ、傾斜車両の発進及び押し歩きを容易にすることができる。

図１（ａ）は本実施形態の傾斜車両の側面図であり、図１（ｂ）は本実施形態の傾斜制御装置が実行する制御と傾斜車両の速度との関係を示す図である。 図２は、本実施形態の傾斜車両のリンク機構を主に示す正面図である。 図３は、図２の傾斜車両が左に傾斜した状態を示す図である。 図４は、本実施形態の傾斜制御装置及び周辺機器の機能ブロック図である。 図５は、本実施形態の傾斜制御装置が制御するアクチュエータの出力トルクと走行時間との関係を示す図である。

図１（ａ）及び（ｂ）を参照して、本実施形態の傾斜車両について概略的に説明する。なお、以下の説明において、上下方向ＵＤ、前後方向ＦＢ、左右方向ＬＲは、直立状態の傾斜車両を基準として定義される。

図１（ａ）は、本実施形態の傾斜車両の側面図である。傾斜車両１は、例えば前二輪、後一輪の自動三輪車である。傾斜車両は、車体１１と、原動機１２と、１つの駆動輪１３と、２つの操舵輪１４と、リンク機構１５と、アクチュエータ１６と、傾斜制御装置１７とを備える。

車体１１は、傾斜車両１の骨格を形成する。車体１１は、例えば金属製のパイプで構成される。車体１１は、左右に傾斜可能である。

原動機１２は、車体１１に支持される。原動機１２は、例えばエンジンである。原動機１２は、ガソリン等の燃料を燃焼させ、動力を生成する。原動機１２で生成された動力は、減速機等を含む駆動機構を介して駆動輪１３に伝達される。

駆動輪１３は、後輪として機能する。駆動輪１３は、左右方向において傾斜車両１の中央に配置される。

操舵輪１４は、駆動輪１３よりも前に配置される。操舵輪１４は、前輪として機能する。操舵輪１４は、左右対称に配置される。操舵輪１４は、ステアリングハンドル、ステアリングシャフト、タイロッド及びナックルアーム等を含む操舵機構１８に接続される。操舵輪１４は、乗員がステアリングハンドル１８１を操作することで、左右に操舵され、傾斜車両１の進行方向を変えることが可能である。

リンク機構１５は、車体１１と操舵輪１４とを繋ぐ。リンク機構１５は、例えばパラレログラムリンク式である。リンク機構１５の詳細は後述する。

アクチュエータ１６は、リンク機構１５の概ね上に配置される。アクチュエータ１６は、例えば電気モータである。アクチュエータ１６は、本体と、出力軸とを含む。本体は、車体１１に取り付けられる。出力軸は、減速機を介してリンク機構１５に接続される。アクチュエータ１６は、リンク機構１５にトルクを与えることで、車体１１を左右に傾斜させる方向又は起こす方向にトルクを車体１１に対して伝達することが可能である。

傾斜制御装置１７は、例えばＥＣＵである。傾斜制御装置１７は、車体１１に取り付けられる。傾斜制御装置１７は、傾斜車両１の前部に配置されてもよいし、後部に配置されてもよい。傾斜制御装置１７は、アクチュエータ１６と電気的に接続される。傾斜制御装置１７は、アクチュエータ１６に信号を送信し、アクチュエータ１６を制御する。

図１（ｂ）は、本実施形態の傾斜制御装置が実行する制御と傾斜車両の速度との関係を示す図である。傾斜制御装置１７は、少なくとも重力補償制御Ｃ１と自立アシスト制御Ｃ２とを実行可能である。本実施形態では、傾斜制御装置１７は、傾斜車両１の速度が時速０ｋｍ～第２速度において自立アシスト制御Ｃ２を実行可能であり、第２速度～第１速度において重力補償制御を実行可能である。第２速度は、第１速度未満である。重力補償制御Ｃ１は、傾斜車両１を直立状態に戻す方向にトルクを出力するようにアクチュエータ１６を制御することである。自立アシスト制御Ｃ２は、傾斜車両１を直立状態に維持しようとするトルクを出力するようにアクチュエータを制御することである。

重力補償制御と自立アシスト制御とを切り替えることを可能にする切替条件は、傾斜車両１の速度が第２速度以下のときに成立する。傾斜制御装置１７は、切替条件の成立時に、重力補償制御Ｃ１と自立アシスト制御Ｃ２とを切り替えるようにアクチュエータ１６を制御する。

例えば、傾斜車両１が停車しているとき、傾斜制御装置１７は、自立アシスト制御Ｃ２を実行する。傾斜車両１が発進・加速し、傾斜車両１の速度が第２速度に到達すると、傾斜制御装置１７は、自立アシスト制御Ｃ２を解除し、重力補償制御Ｃ１を実行する。ただし、傾斜制御装置１７は、傾斜車両１の速度が第２速度未満の速度で自立アシスト制御Ｃ２から重力補償制御Ｃ１へ切り替えてもよい。

また、例えば、傾斜車両１が第１速度よりも早い速度で走行している状態から減速するとき、傾斜車両１の速度が第１速度に到達すると、傾斜制御装置１７は、重力補償制御Ｃ１を実行する。傾斜車両１の速度が第２速度に到達すると、傾斜制御装置１７は、重力補償制御Ｃ１を解除し、自立アシスト制御Ｃ２を実行する。ただし、傾斜制御装置１７は、傾斜車両１の速度が第２速度未満の速度で重力補償制御Ｃ１から自立アシスト制御Ｃ２へ切り替えてもよい。

すなわち、本実施形態では、乗員は、傾斜車両１の速度が時速０ｋｍ～第２速度以下である場合、重力補償制御Ｃ１及び自立アシスト制御Ｃ２のいずれを実行するか選択することができる。

傾斜車両１の停車時に、乗員が重力補償制御Ｃ１を選択した場合、アクチュエータ１６が出力するトルク（図１（ｂ）の破線）は、ゼロよりも大きくかつ傾斜モーメント（図１（ｂ）の一点鎖線）よりも小さい。重力補償制御Ｃ１においてアクチュエータ１６が出力するトルクは、停車時だけでなく、重力補償制御Ｃ１が実行不可となる第１速度に到達するまで傾斜モーメントよりも小さい。一方、傾斜車両１の停車時に、乗員が、自立アシスト制御Ｃ２を選択しかつ車体１１の傾斜角が自立近傍範囲内である場合、自立アシスト制御Ｃ２を実行しているときに出力するトルクは、傾斜モーメントよりも大きい。自立アシスト制御Ｃ２においてアクチュエータ１６が出力するトルクは、停車時だけでなく、自立アシスト制御Ｃ２が実行不可となる第２速度に到達するまで傾斜モーメントよりも大きい。傾斜モーメントは、車体１１が傾斜したときに重力によって車体１１に作用するモーメントである。

以下、本実施形態の傾斜車両についてより詳細に説明する。図２は、本実施形態の傾斜車両のリンク機構を主に示す正面図である。

リンク機構１５は、パラレログラムリンク１５１と、フォーク式サスペンション１５２とを含む。パラレログラムリンク１５１は、ステアリングハンドル１８１より下方に位置し、操舵輪１４より上方に位置する。パラレログラムリンク１５１は、上クロス部材１５１１と、下クロス部材１５１２と、左サイド部材１５１３と、右サイド部材１５１４とを含む。

上クロス部材１５１１及び下クロス部材１５１２は、概ね左右方向に伸びる板形状を有する。上クロス部材１５１１及び下クロス部材１５１２はそれぞれ、左右方向の中央において車体１１に支持される。上クロス部材１５１１及び下クロス部材１５１２は、前後方向に伸びる軸周りに回転可能に車体１１に支持される。

左サイド部材１５１３及び右サイド部材１５１４は、概ね上下方向に伸びる棒形状を有する。左サイド部材１５１３は、上クロス部材１５１１の左端近傍及び下クロス部材１５１２の左端近傍に、前後方向に伸びる軸周りに回転可能に取り付けられる。右サイド部材１５１４は、上クロス部材１５１１の右端近傍及び下クロス部材１５１２の右端近傍に、前後方向に伸びる軸周りに回転可能に取り付けられる。

フォーク式サスペンション１５２は、左フォーク部材１５２１と、右フォーク部材１５２２とを含む。左フォーク部材１５２１及び右フォーク部材１５２２は、パラレログラムリンクの下方に配置され、概ね上下方向ＵＤに伸びる。左フォーク部材１５２１及び右フォーク部材１５２２は、テレスコピック式の油圧ダンパである。左フォーク部材１５２１の上端部は、左サイド部材１５１３の下端部に取り付けられる。右フォーク部材１５２２の上端部は、右サイド部材１５１４の下端部に取り付けられる。左フォーク部材１５２１の下端部は、左の操舵輪１４にナックルアームを介して取り付けられる。右フォーク部材１５２２の下端部は、右の操舵輪１４にナックルアームを介して取り付けられる。

図３は、図２の傾斜車両が左に傾斜した状態を示す図である。上述のリンク機構１５を備える傾斜車両１の車体１１が左に傾斜すると、上クロス部材１５１１は下クロス部材１５１２と平行を保ったまま左に移動し、左サイド部材１５１３及び右サイド部材１５１４は左に傾斜する。また、車体１１が左へ傾斜すると、左右の操舵輪１４の車体１１に対する相対位置が変化する。これにより、傾斜車両が左旋回するとき、操舵輪１４は車体１１とともに左に傾斜し、右旋回するとき、操舵輪１４は車体１１とともに右に傾斜する。

図４は、本実施形態の傾斜制御装置及び周辺機器の機能ブロック図である。傾斜車両１は、イグニッションスイッチ１９と、スタンドスイッチ２０と、スロットルポジションセンサ２１と、車速センサ２２と、油圧装置２３と、燃料系ＥＣＵ２４と、傾斜角測定装置２５と、表示装置２６と、音響装置２７とを備える。

イグニッションスイッチ１９は、エンジンを始動又は停止させる。イグニッションスイッチ１９は、例えばステアリングハンドルの近傍に配置される。乗員がイグニッションスイッチ１９をＯＮ／ＯＦＦすると、イグニッションスイッチ１９は、ＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号を傾斜制御装置１７及び燃料系ＥＣＵ２４へ送信する。

スタンドスイッチ２０は、サイドスタンド及び／又はセンタースタンドの出し入れを検知する。スタンドスイッチ２０は、サイドスタンド及び／又はセンタースタンドの出し入れを検知すると、出し入れ状態を示す信号を傾斜制御装置１７へ送信する。

スロットルポジションセンサ２１は、乗員がスロットルグリップを回している量、すなわちスロットルグリップの回転角を検知する。スロットルポジションセンサ２１は、検知したスロットルグリップの回転角を電気信号に変換し、燃料系ＥＣＵ２４へ送信する。

車速センサ２２は、傾斜車両１の速度を測定する。車速センサ２２は、例えば車輪ごとに設けられ、２つの操舵輪１４及び駆動輪１３それぞれの回転速度を測定する。車速センサ２２は、測定した回転速度を電気信号に変換し、油圧装置２３へ送信する。

油圧装置２３は、車速センサ２２から信号を受けて、トランスミッション等を最適な状態にする。油圧装置２３は、車速センサ２２から受けた信号を傾斜制御装置１７へ送信する。

燃料系ＥＣＵ２４は、エンジンへ燃料を供給するフューエルインジェクタを制御する。燃料系ＥＣＵ２４は、イグニッションスイッチ１９及びスロットルポジションセンサ２１から信号を受け、スロットルグリップの回転角及びエンジン回転数を示す情報を生成し、傾斜制御装置１７へ送信する。

傾斜角測定装置２５は、例えばＩＭＵである。傾斜角測定装置２５は、車体１１の傾斜角（ロール角）及び傾斜角速度（ロールレイト）を測定する。傾斜角測定装置２５は、測定した傾斜角及び傾斜角速度を電気信号に変換し、傾斜制御装置１７へ送信する。

傾斜制御装置１７は、演算部１７１と、モータ駆動部１７２とを含む。

演算部１７１は、イグニッションスイッチ１９、スタンドスイッチ２０、燃料系ＥＣＵ２４、油圧装置２３及び傾斜角測定装置２５から定期的に信号及び情報を受けて、重力補償制御及び自立アシスト制御の実行条件が成立しているか否かを判断する。演算部１７１は、判断結果に基づき、重力補償制御及び自立アシスト制御のいずれを実行するか決定する。また、演算部１７１は、上述の信号及び情報を受けて、重力補償制御と自立アシスト制御との切替条件が成立しているか否かを判断する。演算部１７１は、判断結果に基づき、重力補償制御と自立アシスト制御との切替を決定する。演算部１７１は、決定結果をモータ駆動部１７２、表示装置２６及び音響装置２７へ送信する。

例えば、演算部１７１は、重力補償制御の実行条件が成立し、切替条件が不成立の場合、重力補償制御を実行することを示す情報をモータ駆動部１７２へ送信する。例えば、演算部１７１は、自立アシスト制御の実行条件が成立し、切替条件が不成立の場合、自立アシスト制御を実行することを示す情報をモータ駆動部１７２へ送信する。例えば、演算部１７１は、重力補償制御を実行中、切替条件が成立した場合、重力補償制御から自立アシスト制御へ切り替えることを示す情報をモータ駆動部１７２へ送信する。

モータ駆動部１７２は、演算部１７１から情報を受けて、アクチュエータ１６へ制御信号を送信する。例えば、モータ駆動部１７２は、演算部１７１から重力補償制御から自立アシスト制御へ切り替える旨を示す情報を受けて、出力トルクを変更する制御信号をアクチュエータ１６へ送信する。

表示装置２６は、演算部１７１から決定結果を受けて、現在実行している制御を表示する。表示装置２６は、例えば速度等を表示するディスプレイである。表示装置２６は、演算部１７１から決定結果を受けて、乗員の注意を引くために、警告を表示してもよい。例えば、表示装置２６は、重力補償制御から自立アシスト制御へ切り替わるとき、その旨を強調して表示する。

音響装置２７は、演算部１７１から決定結果を受けて、乗員の注意を引くために警告音を発生させる。例えば、音響装置２７は、自立アシスト制御を実行するとき、警告音を鳴らし、乗員にその旨を伝える。表示装置２６は、例えばブザー装置、ホーン装置等である。

以上説明したように、本実施形態の傾斜制御装置１７は、傾斜車両１の停車時に出力するトルクが異なる複数の制御を実行可能である。傾斜車両１の停車中、自立アシスト制御Ｃ２によって、乗員の支え無しで傾斜車両１を自立させることができる。一方で、傾斜車両１を発進させるとき又は押し歩くとき、自立アシスト制御Ｃ２から重力補償制御Ｃ１へ切り替えることで、乗員が傾斜車両１をある程度自由に傾けることができる。したがって、停車時において傾斜車両１の自立を支援しつつ、傾斜車両１の発進及び押し歩きを容易にすることができる。

上述の実施形態において、傾斜制御装置１７は、重力補償制御Ｃ１と自立アシスト制御Ｃ２とを切り替えたとき、重力補償制御Ｃ１を実行しているときに出力するトルクと自立アシスト制御Ｃ２を実行しているときに出力するトルクとが、所定の時間変化率で切り替わるようにアクチュエータ１６を制御してもよい。

図５は、本実施形態の傾斜制御装置が制御するアクチュエータの出力トルクと走行時間との関係を示す図である。この例では、走行開始から時間ｔ１まで自立アシスト制御Ｃ２が実行され、時間ｔ１に到達したとき、切替条件が成立する。傾斜制御装置１７は、走行開始から時間ｔ１が経過したとき、自立アシスト制御Ｃ２から重力補償制御Ｃ１へ切り替える。この際、傾斜制御装置１７は、自立アシスト制御Ｃ２の実行しているときに出力するトルクが、時間（ｔ２－ｔ１）の間に徐々に小さくなるようにアクチュエータを制御する。傾斜制御装置１７は、時間ｔ２において、出力するトルクが重力補償制御Ｃ１において出力するトルクに一致するようにアクチュエータを制御する。時間ｔ２において、自立アシスト制御Ｃ２から重力補償制御Ｃ１への切り替えが完了する。

このように制御の切替の際、アクチュエータが出力するトルクを徐々に変更することで、重力補償制御と自立アシスト制御とを切り替える際の出力トルクの急激な変動を抑制することができる。したがって、乗員が傾斜車両のバランスを保つことをより容易にできる。

本明細書において記載と図示の少なくとも一方がなされた実施形態及び変形例は、本開示の理解を容易にするためのものであって、本開示の思想を限定するものではない。上記の実施形態及び変形例は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得る。当該趣旨は、本明細書に開示された実施形態に基づいて当業者によって認識されうる、均等な要素、修正、削除、組み合わせ（例えば、実施形態及び変形例に跨る特徴の組み合わせ）、改良、変更を包含する。特許請求の範囲における限定事項は当該特許請求の範囲で用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態及び変形例に限定されるべきではない。そのような実施形態及び変形例は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、本明細書において、「好ましくは」、「よい」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」、「よいがこれに限定されるものではない」ということを意味する。

また、例えば、図１（ｂ）を参照して、上述の実施形態では、第２速度が第１速度よりも小さい場合について説明した。しかしながら、第２速度は第１速度と同じであってもよいし、第１速度よりも大きくてもよい。例えば、重力補償制御Ｃ１及び自立アシスト制御Ｃ２が共に、時速４ｋｍ以下といった極低速域で実行可能である場合では、自立アシスト制御Ｃ２が重力補償制御Ｃ１よりも速い速度域で実行可能であってもよい。

１ ：傾斜車両
１１ ：車体
１２ ：原動機
１３ ：駆動輪
１４ ：操舵輪
１５ ：リンク機構
１５１ ：パラレログラムリンク
１５１１ ：上クロス部材
１５１２ ：下クロス部材
１５１３ ：左サイド部材
１５１４ ：右サイド部材
１５２ ：フォーク式サスペンション
１５２１ ：左フォーク部材
１５２２ ：右フォーク部材
１６ ：アクチュエータ
１７ ：傾斜制御装置
１７１ ：演算部
１７２ ：モータ駆動部
１８ ：操舵機構
１８１ ：ステアリングハンドル
１９ ：イグニッションスイッチ
２０ ：スタンドスイッチ
２１ ：スロットルポジションセンサ
２２ ：車速センサ
２３ ：油圧装置
２４ ：燃料系ＥＣＵ
２５ ：傾斜角測定装置
２６ ：表示装置
２７ ：音響装置
Ｃ１ ：重力補償制御
Ｃ２ ：自立アシスト制御

Claims (5)

1. 左右方向に並べられた２つの操舵輪を含む少なくとも３つの車輪及び原動機を有し、左旋回する場合には前記操舵輪及び車体を左に傾斜させ、右旋回する場合には前記操舵輪及び前記車体を右に傾斜させる傾斜車両に搭載され、前記車体を左右に傾斜させる方向又は起こす方向にトルクを前記車体に対して出力することが可能なアクチュエータを制御する傾斜制御装置であって、
   前記傾斜制御装置は、少なくとも重力補償制御と自立アシスト制御とを実行可能であり、
   前記傾斜制御装置は、切替条件の成立時に、前記重力補償制御と前記自立アシスト制御とを切り替えるように前記アクチュエータを制御し、前記重力補償制御は、前記傾斜車両が第１速度以下のときに実行可能であり、前記傾斜車両を前記直立状態に戻す方向にトルクを出力するように前記アクチュエータを制御することであり、前記自立アシスト制御は、前記傾斜車両が第２速度以下のときに実行可能であり、前記傾斜車両を前記直立状態に維持しようとするトルクを出力するように前記アクチュエータを制御することであり、少なくとも前記傾斜車両の停車時において、前記重力補償制御を実行しているときに出力するトルクは、ゼロよりも大きくかつ傾斜モーメントよりも小さく、少なくとも前記傾斜車両の停車時かつ前記車体の傾斜角が自立近傍範囲内である場合において、前記自立アシスト制御を実行しているときに出力するトルクは、前記傾斜モーメントよりも大きく、前記傾斜モーメントは、前記車体が傾斜したときに重力によって前記車体に作用するモーメントであり、前記第２速度は、前記第１速度より小さい、前記第１速度と同じ、又は前記第１速度より大きい、傾斜制御装置。
2. 請求項１に記載の傾斜制御装置であって、
   前記傾斜制御装置は、前記重力補償制御から前記自立アシスト制御へ切り替える場合、及び、前記自立アシスト制御から前記重力補償制御へ切り替える場合のうち、少なくとも一つの場合において、前記アクチュエータから出力されるトルクが徐々に変化するように前記アクチュエータを制御する、傾斜制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の傾斜制御装置であって、
   前記傾斜制御装置は、少なくとも、前記傾斜車両の速度が閾値以下であることが満たされるときに、前記重力補償制御と前記自立アシスト制御とを切り替えるように前記アクチュエータを制御し、前記閾値は、前記第１速度及び前記第２速度の両方の値以下である、傾斜制御装置。
4. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の傾斜制御装置であって、
   前記傾斜制御装置は、前記傾斜車両が減速しており、前記重力補償制御が実行されかつ前記自立アシスト制御が実行可能である状態で、乗員の操作による所定の入力があった場合に、前記重力補償制御から前記自立アシスト制御に切り替えるように前記アクチュエータを制御し、
   前記傾斜制御装置は、前記傾斜車両が加速しており、前記自立アシスト制御が実行されかつ前記重力補償制御が実行可能である状態で、前記傾斜車両が前記第２速度を超えることにより前記自立アシスト制御が実行不可になる場合又は乗員の操作による所定の入力があった場合に、前記自立アシスト制御から前記重力補償制御に切り替えるように前記アクチュエータを制御する、傾斜制御装置。
5. 請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の傾斜制御装置を備える、傾斜車両。

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