JP4583741B2 - 揺動型車両の揺動制御装置 - Google Patents
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Description
そこでこの発明は、路面の傾斜に影響されずに車体の揺動角度を制御する揺動型車両の揺動制御装置を提供する。
さらに、請求項3に記載したように、前記揺動型車両の低速走行時に前記相対揺動角度を制御することで、前記倒れ方向モーメントと起き方向モーメントとをつり合わせるのにハンドル操作等を伴う低速走行時のバランス取りを良好に補助できる。
請求項4に記載された発明は、前記揺動型車両は三輪であることを特徴とする。
また、この発明によれば、揺動側車体と非揺動側車体との相対揺動角度をモータにより制御することで、リニアでリアルタイムな制御を行うことが可能となる。
さらに、この発明によれば、特に低速走行時における揺動型車両のバランス取りを良好に補助することができる。
図1、図2に示す自動三輪車(揺動型車両)10は、ヘッドバイプ11に操舵可能に取り付けられるフロントフォーク12と、このフロントフォーク12の下端に取り付けられる前輪13と、フロントフォーク12に一体的に取り付けられるハンドル14と、ヘッドパイプ11の後部に取り付けられる車体フレーム16と、この車体フレーム16の後部に取り付けられるパワーユニット17と、このパワーユニット17の駆動力により駆動する左右の車輪としての後輪18,21と、車体フレーム16の上部に取り付けられる収納ボックス22と、この収納ボックス22の上部に開閉可能に取り付けられるシート23とを備える。ハンドル14の左側には後輪用のブレーキレバー65が、右側には前輪用のブレーキレバー66がそれぞれ取り付けられる。
また、下部水平部32Bは、その前後に渡る一本の長尺の第一パイプ151を途中で右側に反らすように曲げ、この第一パイプ151の屈曲部の近傍に第二パイプ153を接合することで、前側が分岐する上面視略Y字型に形成され、第一及び第二パイプ151,153の前端がロアパイプ26,27にそれぞれ接合される。
図6に示すように、この緩衝器76の両側部には、下方に延びた後に車幅方向内側に向かって屈曲するように配置されるベルクランク90,91がそれぞれ設けられ、これら各ベルクランク90,91の上端部と緩衝器76の端部とがそれぞれ後部スイング軸85と平行な連結軸106,106により回動可能に連結される。また、各ベルクランク90,91の車幅方向内側の端部間にはバー状の連結部材92が設けられ、この連結部材92の両端部と各ベルクランク90,91の車幅方向内側の端部とが後部スイング軸85と平行な連結軸104,104により回動可能に連結される。
各ベルクランク90,91の屈曲部と各サスペンションアーム71,72にそれぞれ設けられた取り付けブラケット86,87との間には、車幅方向外側に凸の円弧状リンク88,89がそれぞれ設けられる。これら円弧状リンク88,89の上端部と各ベルクランク90,91の屈曲部とは後部スイング軸85と平行な連結軸103,103により回動可能に連結され、円弧状リンク88,89の下端部と各サスペンションアーム71,72の取り付けブラケット86,87とは後部スイング軸85と平行な連結軸105,105により回動可能に連結される。
このように、リヤサスペンション63は、サスペンションアーム71,72と、ホルダー83,83と、円弧状リンク88,89と、ベルクランク90,91と、緩衝器76と、連結部材92とを備えたものである。
まず、図6に示すリヤサスペンション63は乗員(運転者)一名が乗車した1G状態(以下、乗車状態という。)で、かつ車体フレーム16が直立した状態であり、この状態から、図7に示すように、左側の後輪18が移動量M1だけ上方に移動すると、サスペンションアーム71が後部スイング軸85を中心として矢印aのように上方へスイングし、これに伴って円弧状リンク88が矢印bのように上昇する。さらに、ベルクランク90が連結部材92に対して連結軸104を中心として矢印cのように傾き、緩衝器76を矢印dのように押し縮める。ここで、サスペンションアーム71,72の傾斜角度、即ち後輪18,21の上下移動量によってベルクランク90,91の傾き角度が変化することから、後輪18,21の上下移動量の範囲は円弧状長孔158,159により規制されることとなる。そして、緩衝器76の緩衝作用により、左側の後輪18から車体フレーム16側へ伝達される衝撃が緩和される。このとき、他方のサスペンションアーム72は前記乗車状態のままであり、連結部材92はほぼ水平な状態に保たれる。つまり、リヤサスペンション63は独立懸架式サスペンションとして構成される。なお、右側の後輪21が上昇した場合でも上記と同様の作用を得ることとなるため、その説明は省略する。
図10に示すように、車体フレーム16が直立状態から左側に角度φ1だけ揺動する際には、各後輪18,21を支持するサスペンションアーム71,72のスイング軸でもある後部スイング軸85を中心として揺動するので、各サスペンションアーム71,72はスイングせず、Lパイプ54に上部スイング軸116で連結された連結部材92が緩衝器76と共にほぼ水平な状態を保ちながらLパイプ54に対して上部スイング軸116を中心として揺動しつつ、矢印sのように左方へ平行移動する。このとき、円弧状リンク88,89は矢印t,tのように傾き、ベルクランク90,91は矢印u,uのように平行移動する。ベルクランク90,91が平行移動するのでこれらの上端部間の距離は変化せず、したがって緩衝器76の伸縮は行われない。なお、車体フレーム16側が右側に揺動した場合でも上記と同様の作用を得ることとなるため、その説明は省略する。
図14に示すように、エンジン34のクランクケース34aの後部左側は後方に延出され、この延出部分が変速機カバー34bと共に動力伝達機構35の無段変速機78を収納する変速機ケース78Aを形成する。なお、クランクケース34aの右側には右カバー34cが取り付けられる。また、クランクケース34aの後部には、クランクケース34aとは別体としたギヤボックス81が取り付けられる。
また、ドライブシャフト74は、差動機構172からの出力を受ける左第二ギヤ178にスプライン結合される内側シャフト205と、この内側シャフト205に等速ジョイント206を介して連結されるセンタシャフト207と、このセンタシャフト207の先端に等速ジョイント208を介して連絡されると共に右側の後輪21側のハブにスプライン結合される外側シャフト211とを備える。なお、ドライブシャフト73の内側シャフト195はギヤボックス81の左出力軸であり、ドライブシャフト74の内側シャフト205はギヤボックス81の右出力軸である。
また、無段変速機78よりも下方に配置される差動機構172、左第二ギヤ177、及び右第二ギヤ181の前後にできる比較的大きなスペースにサスペンションアーム71,72の前後の取り付け部を配置したので、サスペンションアーム71,72が上下にスイングしたり車体フレーム16側が揺動した際に、無段変速機78やギヤボックス81との間隙を確保し易く、独立懸架式のリヤサスペンション63の設計自由度を高めることができる。
傾斜センサ252は、車体左右方向(揺動方向)の傾斜角度を検出可能なように配置され、かつ車体フレーム16側の中心面(車幅方向中心面)に対する車体フレーム16側に加わる力の方向の角度が0°、つまり平行である状態を0として出力するように車体フレーム16側に固定される。なお、車体フレーム16側の中心面は、車体フレーム16側が直立した状態での鉛直方向に沿う面である。
制御回路がトルク付加機構251に作動信号を出力する条件は、この参考例の場合には概ね車速が0〜5km/hの場合である。これは、車速が5km/hよりも速い場合には、細かなハンドル操作等をしなくても重心移動による倒れ方向モーメントと遠心力による起き方向モーメントとをバランスさせられるからである。
旋回走行時における自動三輪車10は、前述したように、車体フレーム16側(揺動側車体)の重心移動による倒れ方向モーメントと、遠心力による起き方向モーメントとをバランスさせて走行するが、各モーメントがつり合っていないとその差分が車体フレーム16側をロールさせようと作用する。このとき、車両前後方向から見て、重力と遠心力との合力の方向が車体フレーム16側の中心面Hに対して有する角度に相当する検出値を傾斜センサ252が出力する。
また、傾斜センサ252により車体フレーム16側の中心面に対する車体フレーム16側に加わる力の方向の角度を検出し、この検出角度に応じて車体フレーム16側とサスペンションアーム71,72側との相対揺動角度を制御するように構成したことで、路面の傾斜に影響されずに相対揺動角度を良好に制御することができる。しかも、車体フレーム16側の揺動が規制されず、かつリヤサスペンション63が独立懸架式として構成されているため、旋回走行時の路面の傾斜や凹凸にも柔軟に対応させることができる。
次いで、この発明の実施例について図19を用いて説明する。
この実施例の自動三輪車(揺動型車両)310は、前記揺動制御装置250を、車体フレーム16の後端部に設けられるトルク付加機構251と、サスペンションアーム71,72側(非揺動側車体)に設けられる傾斜センサ(加速度センサ)252と、車体フレーム16側とサスペンションアーム71,72側との相対ロール角度(相対揺動角度)を検出するロール角度センサ253と、このロール角度センサ253及び傾斜センサ252等からの出力を受けてトルク付加機構251の作動を制御する不図示の制御回路とを備える揺動制御装置350としたことのみ異なるもので、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
また、傾斜センサ252によりサスペンションアーム71,72側の上下方向とサスペンションアーム71,72側に加わる力の方向との角度を検出すると共に、サスペンションアーム71,72側と車体フレーム16側との相対揺動角度を検出し、これら各検出角度に応じて車体フレーム16側とサスペンションアーム71,72側との相対揺動角度を制御するように構成したことで、路面の傾斜に影響されずに相対揺動角度を良好に制御することができる。しかも、車体フレーム16側の揺動が規制されず、かつリヤサスペンション63が独立懸架式として構成されているため、旋回走行時の路面の傾斜や凹凸にも柔軟に対応させることができる。
16 車体フレーム
71,72 サスペンションアーム
250,350 揺動制御装置
258 トルクモータ(モータ)
Claims (4)
- 車体後部の非揺動側車体(71,72)に対して車体前部の揺動側車体(16)が左右に揺動する三輪又は四輪の揺動型車両(310)の揺動制御装置(350)において、
前記非揺動側車体に加わる力の角度を、該非揺動側車体に設けた傾斜センサ(252)により検出し、前記揺動側車体と非揺動側車体との相対揺動角度を、前記揺動側車体に設けたロール角度センサ(253)により検出し、
前記力は、前記非揺動側車体に加わる重力と遠心力との合力であり、
この力の一方向回りの角度とこれと同一方向回りの前記相対揺動角度とが一致するように、前記相対揺動角度をトルク付加機構(251)により制御することを特徴とする揺動型車両の揺動制御装置。 - 前記揺動側車体と非揺動側車体との間にこれらの相対揺動角度を制御するためのモータ(258)を設けたことを特徴とする請求項1に記載の揺動型車両の揺動制御装置。
- 前記揺動型車両の低速走行時に前記相対揺動角度を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の揺動型車両の揺動制御装置。
- 前記揺動型車両は三輪であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の揺動型車両の揺動制御装置。
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