JP2024508720A - 車両安定化システム - Google Patents

Abstract

車両のバランスを取るためのシステムが説明される。１つの例では、車両安定化システムは、車両に手動操向入力を与えるためのハンドル１０２と自動操向入力を与えるためのモータアセンブリ１０４とを含み得る。ハンドル１０２およびモータアセンブリ１０４は、遊星歯車アセンブリ１０６に機械的に結合され得る。操作中、遊星歯車アセンブリ１０６は、手動操向入力および自動操向入力の少なくとも一方に基づいて回転することができ、それにより車両の操向システム１０８を作動させることができる。

Description

車両の様々な構成要素および動作プロセスが、車両の全体的な働きを改善するために自動化され得る。自動化プロセスの増加に伴い、車両のライダが車両を操作するのを助けることが必要になり得る。二輪車両または三輪車両に関しては、極低速においてライダが車両のバランスを取るのを助けることが重要になり得る。従来の車両の場合では、ライダは操向ハンドルを手で使用して車両のバランスを取ることができる。一方で、自律車両の場合には、アクチュエータシステムが自動的に車両のバランスを取ることができる。

車両は、私人にとっても商業目的にとっても必須の要件になっている。理解され得るように、車両は、様々な数の相互接続された機械的および電気的構成要素を使用し得る。このような場合、新技術の出現とともに、構成要素の働きおよび車両の動作を改善するために様々な手法が実装され得る。

車両の特定の構成要素が、電子回路によって制御され得る、または命令ベースのコントローラに基づき得る場合があり得る。このような車両の例には自律車両が、それだけには限らないが含まれる。理解されるように、自律車両は、人間の介入なしに、または最小限の介入で動作することが可能であり得る車両として言及されることがある。この車両は、すべての構成要素が命令ベースの電子回路によって制御される場合のように、完全に自律的であり得る。別の例では、いくつかの構成要素が、車両の全体的な働きおよび機能を改善するように、プログラム可能な命令および電子回路によって自動的に制御され得る。

完全または部分的に自動化された車両の働きには複雑さが伴うために、車両のライダが車両を操作するのを補助することが重要になり得る。さらに、ライダが車両を操作するだけでなく、車両のバランスを取る必要があるので、車両に補助を提供することが二輪車両の場合にはより重要になり得る。

二輪車両に関しては、ライダを補助するそのような１つの例は、低速において車両に安定性をもたらすことによるものである。一般に、二輪車両は低速においてふらつく傾向があり得、ライダは、操向入力を与えることによって車両のバランスを取ることを継続的に必要とし得る。理解され得るように、二輪車両では、操向ハンドルは、操向入力を与えて二輪車両のバランスを取るためにライダが使用することができる。ライダは、操向ハンドルの助けによって操向角度を手動で調節することができる。

自律車両の場合には、アクチュエータシステムがライダ入力と同様の、車両のバランスを同様に取り得る自動化入力を与えることができる。このような場合、自動化入力は、アクチュエータシステムによって決定された、車両のバランスを取るための操舵角に対応し得る。

しかし、低速において二輪車両のバランスを取るための従来の手法は、ライダベースの手動の手法またはアクチュエータベースの自動化手法のいずれか一方のみが二輪車両のバランスを取ることを可能にするように設計されることがある。ライダベースの手動の手法の場合、ライダは、操向ハンドルを介して操向入力を継続的に与えて車両のバランスを取ることができる。一方で、自動化車両の場合には、アクチュエータシステムは、車両の操向システムと直接結合することができ、ライダからのいかなる手動操向入力も必要とせずに、車両のバランスを自動的に取ることができる。このような場合にライダは、操向入力を車両に加えることができないことがある。

したがって、車両のバランスを自動的に取るためのアクチュエータシステムは、ライダが車両に手動操向入力を加えるための備えを有し得ることが必要とされ得る。具体的には、手動操向入力ならびに自動操向入力を操向システムに同時に加え、それによって車両のバランスをより適切に取ることが必要とされ得る。ライダは、手動入力を与えること、およびアクチュエータシステムからの自動入力を使用することによって、車両のバランスを取る際に補助されているのを感じることができ、より適切に制御することができる。

本発明の実施態様による、車両安定化システムを実装するための例示的な車両アセンブリを示す図である。 本発明の実施態様による、車両安定化システムに実装される遊星歯車アセンブリの斜視図である。 本発明の実施態様による、車両安定化システムに実装される遊星歯車アセンブリの上面図である。 本発明の実施態様による、車両安定化システムに実装される遊星歯車アセンブリの分解図である。 本発明の実施態様による、複数のハンドルおよび操向システムの回転を示す図である。 本発明の実施態様による、車両安定化システムの働きを示すブロック図である。

以下の詳細な説明では、図面を参照する。
図面全体を通して、同一の参照番号は、同様であるが必ずしも同一ではない要素を示す。図は必ずしも原寸に比例しておらず、いくつかの部品のサイズが、示された例をより明確に説明するために誇張されていることがある。さらに、図面は、説明と一致する例および／または実施態様を提示するが、説明は、図面に提示された例および／または実施態様に限定されていない。

このような目的のために、二輪車両のバランスを取るための車両安定化システムについて説明する。１つの例では、車両安定化システムは、手動操向入力を車両に与えるためのハンドルを含み得る。車両安定化システムはさらに、自動操向入力を車両に与えるためのモータアセンブリを含み得る。ハンドルおよびモータアセンブリは、遊星歯車アセンブリに機械的に結合され得る。遊星歯車アセンブリは、太陽歯車と、太陽歯車の外周縁に沿って配置された複数の遊星歯車とを含み得る。複数の遊星歯車は、太陽歯車の回転に基づいて回転し得る。動作中、遊星歯車アセンブリは、手動操向入力および自動操向入力の少なくとも一方に基づいて回転し得る。遊星歯車アセンブリはさらに、車両の操向システムに結合され得る。操向システムは、遊星歯車アセンブリの回転に基づいて作動させることができ、車両の前輪を含み得る。操向システムの作動に基づいて前輪が回転し、それによって車両の向きを変えて車両のバランスを取ることができる。

別の例では、遊星歯車アセンブリは、遊星キャリアおよびリング歯車をさらに含む。前述のように、遊星歯車アセンブリは、ハンドルおよびモータアセンブリに機械的に結合されている。太陽歯車は、モータアセンブリから受け取った自動操向入力に基づいて回転することができる。その場合、太陽歯車の回転により遊星歯車が回転する。一方で、遊星キャリアは、ハンドルの回転により遊星キャリアが回転し、その回転により複数の遊星歯車が回転するようにして、ハンドルおよび複数の遊星歯車に結合されている。

さらに、リング歯車は、複数の遊星歯車がリング歯車の内周縁に接触するようにして、太陽歯車と同じ軸を有する同軸リングとして配置される。前述のように、複数の遊星歯車は、太陽歯車および遊星キャリアの回転の少なくとも一方に基づいて回転し、これによりリング歯車が回転する。

操作中、ハンドルのライダ操作および制御に応答してハンドルが回転することで、遊星歯車アセンブリに手動操向入力を与える。手動操向入力に基づいて、遊星キャリアが回転して、遊星歯車を回転させる。遊星歯車の回転により、リング歯車が回転する。

一方で、モータアセンブリは、モータアセンブリが自動操向入力として目標操向角を遊星歯車アセンブリに与えることができ得るようにして、遊星歯車アセンブリに結合される。太陽歯車は、モータアセンブリから受け取った目標操向角に応じて回転することができる。太陽歯車の回転に基づいて遊星歯車が回転し、これによりさらにリング歯車が回転する。この場合、リング歯車の回転は、操向システムの入力として作用する。

別の例では、車両は、車輪およびモータからライダに伝達するトルクを制限するためのトルク制限ユニットを含み得る。このようなトルク制限ユニットの例には、ばね負荷カム、二方向クラッチアセンブリ、およびライダに伝達されるトルクを制限することができる他の電子システムが、それだけには限らないが含まれ得る。

別の例では、車両は、センサの第１のセットをさらに含み得る。センサの第１のセットは、車両の速度、ロール角、ロールレートなどの、複数の車両属性を監視することができる。このような第１のセンサセットの例には、速度センサおよび慣性測定ユニットが、それだけには限らないが含まれ得る。しかし、任意の他の車両属性を決定するために、任意の他のセンサが本主題の範囲から逸脱することなく使用されてよい。

一方で、モータアセンブリは、コントローラおよびモータをさらに含み得る。モータアセンブリは、コントローラがセンサの第１のセットからデータを受信することができるように、センサの第１のセットと通信し得る。コントローラは、センサの第１のセットからデータを受信すると、モータアセンブリの目標操向角を決定することができる。その後、目標操向角に基づいて、コントローラはモータを回転させることができる。モータが回転することで、自動操向入力を遊星歯車アセンブリに与えることができる。

別の例では、モータアセンブリは、センサの第２のセットを含み得る。センサの第２のセットは、車両の回転に基づいて、コントローラにフィードバックを与えることができる。このようなセンサの第２のセットの例には、操向角センサ、操向トルクセンサ、およびモータエンコーダが、それだけには限らないが含まれ得る。理解されるように、本主題の手法は、ハンドルからの手動操向入力、ならびにモータアセンブリからの自動操向入力を、車両のバランスを取るために同時に考慮することを可能にし得る。車両安定化システムは、人間ベースの手動操向入力、ならびにモータアセンブリからの自動操向入力を受け取ることが可能であり、それによって極低速において車両のバランスをより適切に取ることができる。このような車両の例には、二輪車両および三輪車両が、それだけには限らないが含まれ得る。

複数の遊星歯車は、太陽歯車ならびに遊星キャリアの回転のうちの少なくとも一方に基づいて回転することが可能であり得る。その結果、リング歯車は、太陽歯車ならびに遊星キャリアにより生じる回転のトルク重畳に基づいて回転することができる。太陽歯車の回転はモータアセンブリからの入力によって生じるのに対し、遊星キャリアの回転はハンドルからの入力によって生じることに留意されたい。太陽歯車と遊星キャリアの両方が複数の遊星歯車を回転させて、リング歯車を回転させる。

太陽歯車、遊星キャリアおよびリング歯車の回転運動はそれぞれ、モータアセンブリ自動操向入力、ライダ手動操向入力、および操向システムの回転に対応し得る。モータアセンブリは補助トルクを加えることができ、ライダは、操向入力を与えて車両のバランスを取り操縦することができる。遊星歯車アセンブリは、操向システムへの両方の操向入力を重ね合わせることができ、ライダが車両のバランスを取る補助をすることができる。

本発明について、添付の図を参照してさらに説明する。可能な限り、図および以下の説明では、同一の参照数字が同一または類似の部品を参照するために使用される。本明細書および図は、本発明の原理を例示しているに過ぎないことに留意されたい。したがって、本明細書には明示的に説明または図示されていないが、本発明の原理を包含する様々な構成が考案され得ると理解される。さらに、本発明の原理、態様、および例、ならびにその具体例を説明する本明細書のすべての記述は、その等価物を包含するものである。

本明細書で使用される「間中」、「間」、および「とき」という語は、ある開始動作と同時にすぐに起こることを意味する厳密な用語ではなく、最初の動作と最初の動作によって開始される反応との間に、伝播遅延などの、いくらかの小さいが妥当な遅延があり得ることを意味する。加えて、「接続された」および「結合された」という語は、説明を明確にするために全体を通して使用されており、直接的な接続または間接的な接続のいずれかを含む可能性がある。本発明の様々な例が、いくつかの例を参照して以下に記載されている。例示的な交通管理システムが実装される手法が、図１～図６に関して詳細に説明される。ここに示された本発明の図面は説明のためのものであり、特許請求された発明の範囲を限定すると解釈されるものではないことに留意されたい。

図１は、本発明の実施態様による、車両安定化システムを実装するための例示的な車両アセンブリ１００を示す。車両アセンブリ１００は、例示的な車両に対応することができ、他の構成要素（図１には図示せず）とともに車両安定化システムを含み得る。このような車両の例には、二輪車両および三輪車両が、それだけには限らないが含まれ得る。

車両アセンブリ１００は、ハンドル１０２、モータアセンブリ１０４、遊星歯車アセンブリ１０６、操向システム１０８、およびトルク制限ユニット１１０を含み得る。前述の構成要素は、車両安定化システムの一部であってよく、極低速において車両のバランスを取ることが可能であり得る。理解され得るように、ハンドル１０２は、車両の操向アームに対応することができ、車両のライダが操作することができる。車両は、ライダがハンドル１０２を介して制御することができ、ハンドル１０２は、車両のバランスを取るための手動操向入力をもたらすことができる。

車両アセンブリ１００は、センサの第１のセット（図１には図示せず）をさらに含み得る。このようなセンサの第１の例には、速度センサおよび慣性測定ユニットが、それだけには限らないが含まれ得る。１つの例では、このような第１のセンサのセットは、車両アセンブリ１００のシャーシまたは車輪に取り付けられてよい。センサは、車両の速度、ロール角、ロールレートなどの、複数の車両属性を監視することができる。しかし、このようなセンサの第１のセットのタイプおよび位置は例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。任意の他のタイプのセンサが、本発明の範囲から逸脱することなく、車両アセンブリ１００の任意の部分に取り付けられ得る。

車両アセンブリ１００は、モータアセンブリ１０４をさらに含み得る。モータアセンブリ１０４は、モータ１１２、センサの第２のセットおよびコントローラ（図１には図示せず）を含み得る。このようなセンサの第２のセット例には、操向角センサ、操向トルクセンサ、およびモータエンコーダが、それだけには限らないが含まれ得る。センサは、車両の速度、ロール角、ロールレートなどの、複数の車両属性を監視することができる。前述のセンサおよび車両属性の例は例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことに留意されたい。任意の車両状態を監視するための任意の他のタイプのセンサが、本発明の範囲から逸脱することなく使用され得る。

モータアセンブリ１０４は、モータスリーブおよびモータシャフト（明瞭かつ簡潔にするために図１には描かれていない）などの他の構成要素をさらに含み得る。監視された車両属性に基づいて、コントローラは、車両のバランスを取るための自動操向入力を決定することができる。

１つの例では、速度センサ、慣性測定ユニットなどの、（車両アセンブリ１００に設置された）センサの第１のセットは、自動操向入力を決定するための車両属性を監視することができる。一方で、操向角センサ、操向トルクセンサ、モータエンコーダなどの、（モータアセンブリ１０４内の）センサの第２のセットは、コントローラにフィードバックを与えるために車両属性および／またはモータ属性を監視することができる。

車両アセンブリ１００は、遊星歯車アセンブリ１０６をさらに含み得る。遊星歯車アセンブリ１０６は、ハンドル１０２およびモータアセンブリ１０４に機械的に結合され得る。遊星歯車アセンブリ１０６は、遊星歯車アセンブリ１０６がハンドル１０２およびモータアセンブリ１０４から入力を受け取ることが可能であり得るようにして、配置することができる。１つの例では、遊星歯車アセンブリ１０６の様々な構成要素がハンドル１０２、ならびにモータアセンブリ１０４に結合され得る。

遊星歯車アセンブリ１０６はさらに、操向システム１０８に結合され得る。操向システム１０８は、車両の前輪、サスペンションフォーク、車両のブレーキなどをさらに含み得る（図１には図示せず）。操向システム１０８は、前輪を回転させ、それによって車両の向きを変えて車両のバランスを取る役割を担うことができる。

操作中、低速において、車両のライダは、ハンドル１０２を介して車両に手動操向入力を与えることができる。手動操向入力は、ライダによって与えられるハンドル１０２の操向角度を指し得る。前述のように、ハンドル１０２は、遊星歯車アセンブリ１０６に機械的に結合されている。ハンドル１０２の回転により、遊星歯車アセンブリ１０６が回転することになり得、それにより操向システム１０８が回転し得る。

一方で、低速において、モータアセンブリ１０４は、自動操向入力を遊星歯車アセンブリ１０６に与えることができる。前述のように、センサの第１のセットは、複数の車両属性を監視することができる。センサの第１のセットは、モータアセンブリ１０４のコントローラと通信でき得るようにして、モータアセンブリ１０４と通信することができる。コントローラは、信号をセンサの第１のセットから受信し、それによってモータ１１２を回転させることができる。１つの例では、コントローラは、決定された目標操向角を示す信号をモータ１１２に送信し得る。モータ１１２は、決定された目標操向角に基づいて回転することができる。

モータ１１２は、遊星歯車アセンブリ１０６に結合され、自動操向入力を遊星歯車アセンブリ１０６に与えることができる。自動操向入力は、センサの第１のセットによって監視される車両属性に基づいてコントローラによって決定された目標操向角を示すことができる。モータアセンブリ１０４から受け取られた自動操向入力に基づいて、遊星歯車アセンブリ１０６はさらに回転し、それによって追加の回転入力を操向システム１０８に与えることができる。

遊星歯車アセンブリ１０６は、ハンドル１０２を介して、およびモータアセンブリ１０４からそれぞれ受け取られた、手動操向入力と自動操向入力を重ね合わせることができる。遊星歯車アセンブリ１０６は、遊星歯車アセンブリ１０６の重ね合わされた回転に基づいて操向システム１０８が作動できるようにして、操向システム１０８に結合され得る。操向システム１０８の作動に基づいて、車両の前輪が回転し、それによって車両の向きを変えて車両のバランスを取ることができる。

別の例では、操向システム１０８の回転に基づいて、センサの第２のセットは、車両および／またはモータの属性をさらに監視してフィードバック入力をコントローラに与えることができる。１つの例では、センサの第２のセットは、フィードバックセンサと呼ばれることがあり、車両の最終的な操向角を監視することができる。コントローラは、監視された操向角に基づいて、前に決定された目標操向角に達したかどうかを決定することができる。

理解されるように、操向システム１０８の回転後の車両属性を監視してフィードバックをコントローラに与えることにより、車両安定化システムのいずれかの構成要素が正常に機能しない場合に、本主題の手法で安全を確保することが可能になり得る。たとえば、コントローラによって不合理な自動操向入力が決定された場合に、フィードバックセンサとも呼ばれるセンサの第２のセットは、モータ入力を制限して、発生し得るいかなる事故も防止することができる。

さらに別の例では、車両は、車輪およびモータからライダに伝達するトルクを制限するためのトルク制限ユニット１１０を含み得る。このようなトルク制限ユニット１１０の例には、ばね負荷カム、二方向クラッチアセンブリ、およびライダに伝達されるトルクを制限することができる他の電子システムが、それだけには限らないが含まれ得る。

理解されるように、本主題の手法は、ハンドル１０２からの手動操向入力、ならびにモータアセンブリ１０４からの自動操向入力を、車両のバランスをより適切に取るために同時に考慮することを可能にし得る。遊星歯車アセンブリ１０６は、両方の入力を受け取って操向システム１０８を回転させるための中間構成要素として作用できるようにして、設計されてよい。遊星歯車アセンブリ１０６が、車両を安定させるために両方の入力を重ね合わせて操向システム１０８を回転させる手法については、図２～図４に関連してさらに詳細に説明する。

図２は、本発明の実施態様による、車両安定化システムに実装される遊星歯車アセンブリの斜視図を示す。１つの例では、遊星歯車アセンブリは、図１に示された遊星歯車アセンブリ１０６であってよい。本明細書は遊星歯車アセンブリに関して記載されているが、この遊星歯車アセンブリは、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。ハンドル１０２からの手動操向入力およびモータアセンブリ１０４からの自動操向入力を受け取り、これらを重ね合わせ、操向システム１０８を作動させて車両のバランスを取ることが可能であり得る、任意の他のタイプの機械的歯車アセンブリ、電気構成要素、またはそれらの組み合わせが、本発明の範囲から逸脱することなく使用され得る。

この例に戻ると、遊星歯車アセンブリ１０６は、ハウジングまたはケーシングに封入された複数の構成要素を含み得る。ハウジングまたはケーシングは、図３～図４に関連して説明されるように、様々な構成要素を取り囲む。ハウジングは、そのような内部構成要素を環境要因に対して十分に保護することができ、また、遊星歯車アセンブリ１０６の不正変更を防止することもできる。

図１に関連して説明したように、遊星歯車アセンブリ１０６は、ハンドル１０２と操向システム１０８との間に取り付けることができる。ハウジングは、上部カバー２０２および下部カバー２０４を含み得る。ハウジングは、図１で説明したように、遊星歯車アセンブリ１０６の様々な構成要素が車両安定化システムの様々な構成要素に結合されることを可能にし得るようにして、設計されてよい。

上部カバー２０２は、遊星歯車アセンブリ１０６がハンドル１０２に結合されることを可能にし得る。さらに、底部カバー２０４は、遊星歯車アセンブリ１０６が、モータアセンブリ１０４および操向システム１０８などの他の構成要素に結合されることを可能にし得る。前述のように、遊星歯車アセンブリ１０６は、ハンドル１０２からの手動操向入力とモータアセンブリ１０４からの自動操向入力とを重ね合わせることができる。この重ね合わせおよび回転に基づいて、遊星歯車アセンブリ１０６は次に、操向システム１０８を作動させて車両の前輪を回転させ、それによって車両の向きを変えて車両のバランスを取ることができる。遊星歯車アセンブリの様々な構成要素の構造と、車両を安定させるために遊星歯車アセンブリ１０６が両方の入力を重ね合わせて操向システム１０８を作動させる手法とについて、図３～図４に関連してさらに詳細に説明する。

図３および図４はそれぞれ、本発明の実施態様による、車両安定化システムに実装される遊星歯車アセンブリの上面図および分解図を示す。本明細書では遊星歯車アセンブリに関して説明しているが、この遊星歯車アセンブリは、本発明の範囲から逸脱することなく他のタイプの歯車アセンブリを使用して実装されてもよい。

遊星歯車アセンブリ１０６は、上部カバー２０２および下部カバー２０４を含み得る。上部カバー２０２および底部カバー２０４は、遊星歯車アセンブリ１０６のハウジングの一部であってもよく、図３～図４に示されるように、他のすべての構成要素を取り囲み得る。前述のように、遊星歯車アセンブリ１０６は、上部カバー２０２を介してハンドル１０２に機械的に結合され、底部カバー２０４を介して操向システム１０８に機械的に結合され得る。

遊星歯車アセンブリ１０６は、ハンドル１０２からの手動操向入力と、モータアセンブリ１０４からの自動操向入力とを受け取ることができる。受け取った操向入力に基づいて、遊星歯車アセンブリ１０６は回転し、その回転を重ね合わせ、操向システム１０８を作動させて車両の前輪を回転させ、それによって車両の向きを変えて車両のバランスを取ることができる。図３～図４に関連して説明するように、複数の歯車および他の構成要素が遊星歯車アセンブリ１０６に含まれることがあり、これらは重ね合わせ、作動、および回転を容易にすることができる。

遊星歯車アセンブリ１０６は、太陽歯車３０２、遊星キャリア３０４、３つの遊星歯車３０６－１、３０６－２、３０６－３（遊星歯車３０６と総称）、およびリング歯車３０８を含み得る。遊星歯車アセンブリ１０６はさらに、操向歯車４０２、モータ駆動歯車４０４、およびモータ被動歯車４０６を含み得る。遊星歯車アセンブリ１０６は、遊星歯車３０６が太陽歯車３０２の外周縁に沿って配置され、太陽歯車３０２の回転に基づいて回転するようにして、設計されてよい。本明細書では、３つの遊星歯車３０６に関して説明しているが、この遊星歯車は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。遊星歯車３０６などの、任意の数の遊星歯車が本主題の範囲から逸脱することなく太陽歯車３０２に沿って配置され得ることに留意されてよい。

この例に戻ると、リング歯車３０８はさらに、遊星歯車３０６がリング歯車３０８の内周縁に接触するようにして、太陽歯車３０２の軸と同じ軸を有する同軸リングとして配置される。太陽歯車３０２の回転により遊星歯車３０６が回転し、それによってリング歯車３０８が回転する。さらに、遊星キャリア３０４は、遊星キャリア３０４の回転もまた遊星歯車３０６を回転させ、それによって追加の回転入力をリング歯車３０８に与えるように、遊星歯車３０６に結合されている。

本発明の手法は、遊星歯車アセンブリ１０６が、ハンドル１０２およびモータアセンブリ１０４などの異なる入力元から二重操向入力を受け取り、操向システム１０８を作動させて車両の前輪を回転させることが可能になるようにして、設計される。

操作中、低速において、遊星歯車アセンブリ１０６は、ハンドル１０２を介してライダから手動操向入力を受け取ることができる。操向歯車４０２は、ハンドル１０２のライダ操作および制御に応答するハンドル１０２の回転により操向歯車４０２が回転するようにして、ハンドル１０２に結合されている。操向歯車４０２は、遊星キャリア３０４に機械的に結合されている。遊星キャリア３０４は、その軸で操向歯車４０２に、操向歯車４０２の軸と同様に結合されている。操向歯車４０２の回転により、遊星キャリア３０４が回転する。遊星キャリア３０４が回転すると、遊星歯車３０６が回転し、その回転によりリング歯車３０８が回転する。

この場合、リング歯車３０８の回転は、操向システム１０８の入力のうちの１つとして作用する。遊星歯車アセンブリ１０６の様々な構成要素および歯車は、ハンドル１０２からの手動操向入力により最終的にリング歯車３０８が回転するようにして、配置される。

一方で、モータアセンブリ１０４はまた、自動操向入力を遊星歯車アセンブリ１０６に与える。前述のように、モータアセンブリ１０４（図２には図示せず）には、センサの第１のセットによって複数の車両属性を監視することに基づいて目標操向角を決定するコントローラを採用してよい。このコントローラは、決定された目標操向角に基づいてモータ１１２を回転させることができる。前述のように、モータアセンブリ１０４からの自動操向入力は、センサの第１のセットを使用してモータアセンブリ１０４によって決定された目標操向角を示し得る。

モータアセンブリ１０４はまた、遊星歯車アセンブリ１０６が、モータアセンブリ１０４からの自動操向入力を受け取り、それをハンドル１０２から受け取られた手動操向入力と重ね合わせることが可能であり得るようにして、遊星歯車アセンブリ１０６にモータ駆動歯車４０４を介して結合される。

この例に戻ると、モータ駆動歯車４０４は、モータアセンブリ１０６に結合され、モータ１１２の回転に基づいて回転することができる。モータ１１２が回転すると、モータ駆動歯車４０４を介して遊星歯車アセンブリ１０６に自動操向入力が与えられる。モータ駆動歯車４０４は、モータ駆動歯車４０４の回転によりモータ被動歯車４０６が回転するように、モータ被動歯車４０６と接触している。さらに、モータ被動歯車４０６は、モータ被動歯車４０６の回転により太陽歯車３０２が同じ角速度で回転するようにして、太陽歯車３０２に結合されている。太陽歯車３０２はさらに、太陽歯車３０２の回転により遊星歯車３０６が回転するように、その外周縁に沿って遊星歯車３０６と接触している。

その後、遊星歯車３０６の回転によりリング歯車３０８が回転する。前述のように、リング歯車３０８はまた、遊星キャリア３０４により生じる後続の回転に基づいて回転することもできる。そのため、リング歯車３０８は、太陽歯車３０２により生じる回転を遊星キャリア３０４により生じる回転と重ね合わせる。

リング歯車３０８の重ね合わされた回転は、その後、操向システム１０８を作動させる入力として作用する。操向システム１０８は、他の構成要素とともに、車両の前輪を含むことがあり、操向システム１０８が作動すると前輪が回転し、それによって車両の向きを変えて車両のバランスを取ることができる。

遊星歯車アセンブリ１０６の、太陽歯車３０２、遊星キャリア３０４、およびリング歯車３０８における回転運動はそれぞれ、モータアセンブリ自動操向入力、ライダ手動操向入力、および操向システム回転に対応し得る。理解されるように、手動操向入力は、車両のバランスを取って車両を操縦するために使用することができ、自動操向入力は、補助トルクとして作用し得る。両方の操向入力を重ね合わせることで、車両のバランスをより適切に取るのを補助することができる。手動操向入力および自動操向入力を使用して車両のバランスを取ることができる別の手法について、図５に関連してさらに詳細に説明する。

図５は、本発明の実施態様による、複数のハンドルおよび操向システムの回転を示す。前述のように、車両の操向システムは、ハンドル１０２を介したライダからの手動操向入力と、モータアセンブリ１０４からの自動操向入力とに基づいて回転することができる。

図５に描かれているように、操向システム１０８は、ハンドル１０２からの、αと呼ばれる手動操向入力を受け取ることができる。一方で、モータアセンブリ１０４（図５には図示せず）は、βと呼ばれる自動操向入力を与えることができる。本発明の手法により遊星歯車アセンブリ１０６が、両方の入力を重ね合わせ、操向システム１０８を作動させて車両の前輪を回転させることができる。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）、および図５（Ｃ）にさらに描かれているように、ハンドル１０２は、操向システム１０８に何も手動操向入力を与えないことがある。図５（Ａ）に描かれた１つの例では、モータアセンブリ１０４からの自動操向入力は、操向システム１０８を反時計回り方向に回転させ得る。図５（Ｂ）に描かれた別の例では、操向システム１０８は、モータアセンブリ１０４から何も自動操向入力を受け取らないことがあり、それによって、車両の動きを変更しない。図５（Ｃ）に描かれたさらに別の例では、モータアセンブリ１０４からの自動操向入力は、操向システム１０８を時計回り方向に回転させ得る。

一方で、図５（Ｄ）および図５（Ｅ）に描かれているように、モータアセンブリ１０４からの自動操向入力は、操向システム１０８を反時計回り方向に回転させることがあるのに対して、ハンドル１０２からの手動操向入力は、操向システム１０８を反時計回り方向および時計回り方向にそれぞれ回転させることがある。

別の例では、図５（Ｆ）および図５（Ｇ）に描かれているように、モータアセンブリ１０４からの自動操向入力は、操向システム１０８を時計回り方向に回転させることがあるのに対して、ハンドル１０２からの手動操向入力は、操向システム１０８を反時計回り方向および時計回り方向にそれぞれ回転させることがある。その結果、遊星歯車アセンブリ１０６は、手動操向入力と自動操向入力を重ね合わせることができ、この重ね合わせに基づいて操向システム１０８を回転させることができる。

図６は、本発明の実施形態による、車両安定化システムの働きのブロック図を示す。前出の図に関して前に説明したように、本主題の手法では、ハンドル１０２を介したライダからの手動操向入力と、モータアセンブリ１０４からの自動操向入力とを重ね合わせて、操向システム１０８を作動させるための車両安定化システム６００を提供することができる。車両安定化システム６００は、重ね合わされた手動操向入力と自動操向入力に基づいて、低速において車両のバランスを取ることができる。

図６に示されているように、車両安定化システムは、センサの第１のセット６０２およびモータアセンブリ１０４を含み得る。モータアセンブリ１０４は、センサの第２のセット６０４、コントローラ６０６、およびモータ１１２をさらに含み得る。センサの第１のセット６０２は、複数の車両属性を監視すること、およびコントローラ６０６と通信することができる。センサの第１のセット６０２によって監視された車両属性に基づいて、コントローラ６０６は目標操向角を決定し、その決定された目標操向角に基づいてモータ１１２を回転させることができる。モータ１１２の回転は、自動操向入力６０８として作用する。一方で、ライダは、ハンドル１０２を介して手動操向入力６１０を与えることができる。

遊星歯車アセンブリ１０６（図６には図示せず）は、自動操向入力６０８と手動操向入力６１０を重ね合わせることができ、重ね合わされた回転に基づいて回転することができる。遊星歯車アセンブリ１０６の回転により操向システム１０８を作動させ、それによって車両６１２の向きを変えて車両のバランスを取ることができる。さらに、操向システム１０８の回転に基づいて、センサの第２のセット６０４は、車両および／またはモータの属性を監視して、フィードバック入力をコントローラ６０６に与えることができる。そのフィードバック入力に基づいて、コントローラ６０６はモータ１１２の回転を変更して、最終的に自動操向入力６０８を変更することができる。変更された自動操向入力６０８は、その後、車両６１２のバランスを取るために操向システム１０８によって使用され得る。

理解されるように、本発明の手法は、自動操向入力６０８および手動操向入力６１０を、車両のバランスをより適切に取るために同時に考慮することを可能にし得る。ライダからの手動操向入力６１０は車両を制御することができ、自動操向入力６０８は補助トルクとして作用することができる。

本明細書での諸例は、構造的特徴および／または方法に特有の言語で説明されているが、添付の特許請求の範囲は必ずしも、説明された特定の特徴または方法に限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴および方法は、本明細書の例として開示され説明されている。

Claims (15)

1. 車両のバランスを取るための車両安定化システムであって、
   手動操向入力を車両に与えるハンドルと、
   自動操向入力を前記車両に与えるモータアセンブリと、
   前記ハンドルおよび前記モータアセンブリに機械的に結合された遊星歯車アセンブリであって、前記手動操向入力および前記自動操向入力の少なくとも一方に基づいて回転する遊星歯車アセンブリと、
   前記遊星歯車アセンブリに結合された操向システムであって、前記遊星歯車アセンブリの回転に基づいて作動する操向システムと
   を備える、車両安定化システム。
2. 前記車両に装着されたセンサの第１のセットをさらに備え、前記センサの第１のセットが複数の車両属性を監視する、請求項１に記載の車両安定化システム。
3. 前記センサの第１のセットが、速度センサおよび慣性測定ユニットの一方である、請求項２に記載の車両安定化システム。
4. 前記車両属性が、前記車両の速度、ロール角、ロールレートのうちの１つを含む、請求項２に記載の車両安定化システム。
5. 前記モータアセンブリが、
   前記車両に装着されたセンサの第１のセットから複数の車両属性を受信する、
   前記受信された車両属性に基づいて前記車両の目標操向角を決定する、および
   前記決定された目標操向角に基づいてモータを回転させる
   ためのコントローラをさらに備える、請求項１記載の車両安定化システム。
6. 前記モータの前記回転が、前記遊星歯車アセンブリに前記自動操向入力を与える、請求項５に記載の車両安定化システム。
7. 前記太陽歯車が、前記モータアセンブリからの前記自動操向入力に基づいて回転する、請求項１に記載の車両安定化システム。
8. 前記遊星歯車アセンブリが、
   太陽歯車と、
   前記太陽歯車の外周縁に沿って配置された複数の遊星歯車であって、前記太陽歯車の前記回転に基づいて回転する複数の遊星歯車と
   を備える、請求項１に記載の車両安定化システム。
9. 前記遊星歯車アセンブリが遊星キャリアをさらに備え、前記遊星キャリアが前記複数の遊星歯車に結合され、前記ハンドルからの前記手動操向入力に基づいて回転する、請求項１に記載の車両安定化システム。
10. 前記遊星歯車アセンブリが、内周縁を備えるリング歯車をさらに備え、前記内周縁が前記複数の遊星歯車と接触していて前記複数の遊星歯車の前記回転に基づいて回転し、前記複数の遊星歯車が、前記太陽歯車の回転および前記遊星キャリアの回転の少なくとも一方に基づいて回転する、請求項１に記載の車両安定化システム。
11. 前記遊星歯車アセンブリが、
    前記手動操向入力と前記自動操向入力を重ね合わせ、
    前記重ね合わせに基づいて前記リング歯車を回転させ、
    前記リング歯車の前記回転に基づいて前記操向システムを作動させる、請求項１に記載の車両安定化システム。
12. 前記操向システムが前記車両の前輪をさらに備え、前記前輪が前記操向システムの作動に基づいて回転する、請求項１に記載の車両安定化システム。
13. 前記モータアセンブリがセンサの第２のセットをさらに備え、前記センサの第２のセットが、
    前記車両の前記回転に基づいて前記コントローラにフィードバックを与える、請求項１に記載の車両安定化システム。
14. 前記センサの第２のセットが、操向角センサ、操向トルクセンサ、およびモータエンコーダのうちの１つである、請求項１３に記載の車両安定化システム。
15. 前記前輪および前記モータアセンブリから前記車両のライダに伝達するトルクを制限するためのトルク制限ユニットをさらに備える、請求項１に記載の車両安定化システム。