JP6524343B2 - 車両 - Google Patents
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Description
車両であって、
前記車両の幅方向に互いに離れて配置された一対の車輪と、前記一対の車輪と他の車輪との少なくとも一方で構成されるとともに前記車両の前進方向に対して左右に回動可能な1以上の回動輪と、を含む3以上の車輪と、
前記複数の車輪に連結された前記幅方向にロール可能な車体と、
操作することで旋回方向が入力される操作入力部と、
前記車体を前記幅方向に傾斜させる傾斜機構と、
を備え、
前記車両は、車速が、ゼロ以上の第1速度以上、前記第1速度よりも大きい第2速度以下の速度範囲内である場合に、前記車体が前記操作入力部への入力に応じて前記傾斜機構によって傾斜されるとともに、前記車両の前記前進方向を基準とする前記1以上の回動輪の進行方向の角度である車輪角が前記車体の傾斜に追随して変化する状態で、走行するように構成され、
前記車体の前記ロール振動の固有振動数は、前記車速が前記速度範囲内である場合に、前記車体の前記幅方向のロール振動に対する前記1以上の回動輪の前記車輪角の振動の位相の遅れが90度となる振動数である基準振動数より小さい範囲と、前記基準振動数よりも大きい範囲と、のうちのいずれか一方の範囲内である、
車両。
適用例1に記載の車両であって、
前記第1速度での前記基準振動数を第1基準振動数とし、前記第2速度での前記基準振動数を第2基準振動数とする場合に、
前記車体の前記ロール振動の固有振動数は、前記第1基準振動数より小さい範囲と、前記第2基準振動数よりも大きい範囲と、のうちのいずれか一方の範囲内である、
車両。
適用例2に記載の車両であって、
前記1以上の回動輪を支持する回動輪支持部を備え、
前記第1速度は、ゼロよりも大きく、
前記車体の前記固有振動数は、前記第1基準振動数より小さく、
前記回動輪支持部は、
前記車速が前記速度範囲内である場合に、前記1以上の回動輪の車輪角が前記車体の傾斜に追随して変化することを許容し、
前記車速が前記第1速度未満である場合には、前記操作入力部への入力に応じて前記車輪角を変化させる、
車両。
適用例2に記載の車両であって、
前記車体の前記固有振動数は、前記第2基準振動数より大きく、
前記第2速度は、前記車両の最高速度である、
車両。
適用例4に記載の車両であって、
前記複数の車輪のうちの少なくとも1つを駆動する駆動装置と、
前記車速が予め決められた上限を超える場合に前記駆動装置の出力を低下させる出力制限部と、
を備え、
前記最高速度は、前記車速の前記上限である、
車両。
適用例2に記載の車両であって、
前記1以上の回動輪を支持する回動輪支持部を備え、
前記車体の前記固有振動数は、前記第2基準振動数より大きく、
前記回動輪支持部は、
前記車速が前記速度範囲内である場合に、前記1以上の回動輪の車輪角が前記車体の傾斜に追随して変化することを許容し、
前記車速が前記第2速度を超えている場合には、前記操作入力部への入力に応じて前記車輪角を変化させる、
車両。
適用例1から6のいずれかに記載の車両であって、
前記車体の前記ロール振動の前記固有振動数を変更する変更部を備え、
前記変更部は、前記車速に応じて、前記固有振動数を変更する、
車両。
適用例7に記載の車両であって、
前記変更部は、前記車速が遅い場合に、前記車速が速い場合と比べて、前記固有振動数を小さくする、
車両。
適用例1から8のいずれかに記載の車両であって、
前記1以上の回動輪を回転可能に支持する支持部材と、
前記車体と前記支持部材とを接続するとともに前記支持部材を前記車両の前記前進方向に対して左右に回動可能に支持する回動装置と、
前記操作入力部と前記支持部材とに接続されるとともに、前記操作入力部への入力に拘わらず前記車体の傾斜の変化に追随して前記1以上の回動輪の前記車輪角が変化することを許容する、接続部と、
を備える、車両。
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2〜図4では、図1に示す車両10の構成のうち、説明に用いる部分が図示され、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。
F1 = (m*V2)/R (式1)
F2 = m*g (式2)
ここで、*は、乗算記号(以下、同じ)。
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)。
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。
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)。
1)走行モードが「ドライブ」または「ニュートラル」であり、かつ、速度Vが許容速度範囲外である場合。
2)走行モードが「パーキング」である場合。
3)走行モードが「リバース」である場合。
T2 = (V/V1)T1 (式8)
式8で表される第2目標傾斜角T2は、ゼロから第1速度V1まで車速Vに比例して変化する。第2目標傾斜角T2の絶対値は、第1目標傾斜角T1の絶対値以下である。この理由は、以下の通りである。低速時には、高速時と比べて、進行方向が頻繁に変更される。従って、低速時には、傾斜角Tの絶対値を小さくすることによって、進行方向の頻繁な変更を伴う走行を、安定化できる。なお、第2目標傾斜角T2と車速Vとの関係は、車速Vが大きいほど第2目標傾斜角T2の絶対値が大きくなるような、他の種々の関係であってよい。
図13は、車両10cの制御に関する構成を示すブロック図である。本実施例では、制御装置110cは、リーンモータ25の制御を通じて、車体90のロール振動の固有振動数を、車速Vに応じて変更する。図13には、車両10cの制御装置110cのうち、リーンモータ25の制御に関連する部分が示されている。本実施例では、制御装置110cは、図12のS130で、傾斜角Tが第1目標傾斜角T1に近づくように、第1目標傾斜角T1と傾斜角Tとの差dTを用いるリーンモータ25のフィードバック制御を行う。具体的には、いわゆるPID(Proportional Integral Derivative)制御が行われる。この制御により、差dTの絶対値が大きい場合に、リーンモータ25のトルクの大きさが大きくなり、傾斜角Tは、第1目標傾斜角T1に近づく。詳細については後述するが、Pゲインが車速Vに応じて変更されることによって、車体90のロール振動の固有振動数が、車速Vに応じて変更される。なお、Pゲイン(ひいては、車体90の固有振動数)が車速Vに応じて変更される点を除いて、本実施例の車両10cの構成は、第1実施例の車両10の対応する部分の構成と同じである。例えば、制御装置110c(図13)のうち、リーンモータ制御部102c以外の部分の構成は、図11の制御装置110の対応する部分の構成と、同じである。また、制御装置110cは、図12の処理に従って、車両10cを制御する。
図16は、車両の別の実施例を示す説明図である。図中には、図1と同様の、車両10dの右側面図が示されている。車両10dと図1の車両10との間の差異は、車両10dには、支持棒41axと前フォーク17とを連結する接続部500が追加されている点である。また、図16には、操舵装置41xの操舵モータ65xのより具体的な構成が、示されている。車両10dのうちの他の部分の構成は、第1実施例の車両10の対応する部分の構成と、同じである(同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する)。
(1)車体90を幅方向に傾斜させる傾斜機構の構成としては、リンク機構30(図4)を含む構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。図17(A)は、車両の別の実施例の概略図である。図17(A)の車両10aは、図4等で説明した車両10のリンク機構30をモータ台30aに置換して得られる車両である。後輪12L、12Rのモータ51L、51Rは、それぞれ、モータ台30aに固定されている。また、リーンモータ25aは、モータ台30aに対して、第1支持部82を、右方向DR側と左方向DL側とのそれぞれに回動させることができる。これにより、車体90は、右方向DR側と左方向DL側とのそれぞれに、傾斜できる。後輪12L、12Rは、車体90が傾斜しているか否かに拘わらずに、地面GLに対して、傾斜せずに、直立する。このように、傾斜機構200aとしては、車輪12L、12Rのモータ51L、51Rが固定された台30aと、車体90を支持する部材82と、台30aに対して部材82を傾斜させるリーンモータ25aと、を含む構成を採用してもよい。また、傾斜機構の駆動装置は、電気モータに代えて他の種類の駆動装置であってもよい。例えば、傾斜機構は、ポンプからの液圧(例えば、油圧)によって駆動されてもよい。例えば、一対の車輪12L、12R(図5(B))のそれぞれが、車体90を支持する部材82に上下方向にスライド可能に取り付けられ、そして、一対の車輪12L、12Rの間の回転軸に垂直な方向の相対位置が、部材82と車輪12Lとを連結する第1液圧シリンダと、部材82と車輪12Rとを連結する第2液圧シリンダと、によって変更されてもよい。また、車体90(図17(A))を支持する部材82が台30aに左右方向に回動可能に取り付けられ、そして、台30aに対する部材82の向きが、台30aと部材82とを連結する液圧シリンダによって変更されてもよい。一般的には、地面GLに対して車体90を傾斜させることが可能な種々の構成を採用可能である。ここで、単なるサスペンションとは異なり、車体90の傾斜角Tを、目標の傾斜角に維持することが可能な機構を採用することが好ましい。
A1:サスペンション(例えば、図5(A)、図18(A)のサスペンション70L、70R、70Lx、70Rx、図17(B)、図18(C)のサスペンション70bL、70bR、70bLx、70bRx)のバネ定数を大きくする
A2:一対の車輪12L、12Rを硬くする(例えば、空気圧を高くする)
A3:一対の車輪12L、12Rの間の距離を長くする
A4:車体90の剛性を高くする
A5:車体90の質量を小さくする
A6:リーンモータ25の制御に利用されるPゲインKpを大きくする。
A7:サスペンションのショックアブソーバ(例えば、図18(A)のショックアブソーバ72L、72R、図18(C)のショックアブソーバ72bL、72bR)の減衰力を大きくする。
固有振動数を小さくする方法としては、それらの方法の逆の手順を採用可能である(例えば、サスペンションのバネ定数を小さくする)。
B1:回転軸Ax2(図8)を中心に回転する前輪12Fの慣性モーメントを大きくする
B2:操舵装置41の回動軸Ax1を中心に前輪12Fとともに回動する部材(例えば、前フォーク17)の慣性モーメントを小さくする
B3:操舵装置41の回動軸Ax1を中心とする回動の抵抗(例えば、摩擦や、ステアリングダンパーの減衰力)を小さくする
B4:トレールLt(図1)を大きくする
B5:車両10の旋回に関する慣性モーメント(ヨーモーメントとも呼ばれる)を小さくする
Claims (9)
- 車両であって、
前記車両の幅方向に互いに離れて配置された一対の車輪と、前記一対の車輪と他の車輪との少なくとも一方で構成されるとともに前記車両の前進方向に対して左右に回動可能な1以上の回動輪と、を含む3以上の車輪と、
前記複数の車輪に連結された前記幅方向にロール可能な車体と、
操作することで旋回方向が入力される操作入力部と、
前記車体を前記幅方向に傾斜させる傾斜機構と、
を備え、
前記車両は、車速が、ゼロ以上の第1速度以上、前記第1速度よりも大きい第2速度以下の速度範囲内である場合に、前記車体が前記操作入力部への入力に応じて前記傾斜機構によって傾斜されるとともに、前記車両の前記前進方向を基準とする前記1以上の回動輪の進行方向の角度である車輪角が前記車体の傾斜に追随して変化する状態で、走行するように構成され、
前記車体の前記ロール振動の固有振動数は、前記車速が前記速度範囲内である場合に、前記車体の前記幅方向のロール振動に対する前記1以上の回動輪の前記車輪角の振動の位相の遅れが90度となる振動数である基準振動数より小さい範囲と、前記基準振動数よりも大きい範囲と、のうちのいずれか一方の範囲内である、
車両。 - 請求項1に記載の車両であって、
前記第1速度での前記基準振動数を第1基準振動数とし、前記第2速度での前記基準振動数を第2基準振動数とする場合に、
前記車体の前記ロール振動の固有振動数は、前記第1基準振動数より小さい範囲と、前記第2基準振動数よりも大きい範囲と、のうちのいずれか一方の範囲内である、
車両。 - 請求項2に記載の車両であって、
前記1以上の回動輪を支持する回動輪支持部を備え、
前記第1速度は、ゼロよりも大きく、
前記車体の前記固有振動数は、前記第1基準振動数より小さく、
前記回動輪支持部は、
前記車速が前記速度範囲内である場合に、前記1以上の回動輪の車輪角が前記車体の傾斜に追随して変化することを許容し、
前記車速が前記第1速度未満である場合には、前記操作入力部への入力に応じて前記車輪角を変化させる、
車両。 - 請求項2に記載の車両であって、
前記車体の前記固有振動数は、前記第2基準振動数より大きく、
前記第2速度は、前記車両の最高速度である、
車両。 - 請求項4に記載の車両であって、
前記複数の車輪のうちの少なくとも1つを駆動する駆動装置と、
前記車速が予め決められた上限を超える場合に前記駆動装置の出力を低下させる出力制限部と、
を備え、
前記最高速度は、前記車速の前記上限である、
車両。 - 請求項2に記載の車両であって、
前記1以上の回動輪を支持する回動輪支持部を備え、
前記車体の前記固有振動数は、前記第2基準振動数より大きく、
前記回動輪支持部は、
前記車速が前記速度範囲内である場合に、前記1以上の回動輪の車輪角が前記車体の傾斜に追随して変化することを許容し、
前記車速が前記第2速度を超えている場合には、前記操作入力部への入力に応じて前記車輪角を変化させる、
車両。 - 請求項1から6のいずれかに記載の車両であって、
前記車体の前記ロール振動の前記固有振動数を変更する変更部を備え、
前記変更部は、前記車速に応じて、前記固有振動数を変更する、
車両。 - 請求項7に記載の車両であって、
前記変更部は、前記車速が遅い場合に、前記車速が速い場合と比べて、前記固有振動数を小さくする、
車両。 - 請求項1から8のいずれかに記載の車両であって、
前記1以上の回動輪を回転可能に支持する支持部材と、
前記車体と前記支持部材とを接続するとともに前記支持部材を前記車両の前記前進方向に対して左右に回動可能に支持する回動装置と、
前記操作入力部と前記支持部材とに接続されるとともに、前記操作入力部への入力に拘わらず前記車体の傾斜の変化に追随して前記1以上の回動輪の前記車輪角が変化することを許容する、接続部と、
を備える、車両。
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