JP6610615B2

JP6610615B2 - 自動傾斜車両

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Publication number: JP6610615B2
Application number: JP2017112835A
Authority: JP
Inventors: 慎利中津
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2019-11-27
Anticipated expiration: 2037-06-07
Also published as: JP2018203148A; EP3412481B1; EP3412481A1

Description

本発明は、旋回時に自動的に旋回内側へ傾斜（リーン）する自動傾斜車両に係る。

自動傾斜車両は、車両傾斜装置を有し、旋回時に車両傾斜装置によって自動的に旋回内側へ傾斜される。例えば、下記の特許文献１には、横方向に隔置された一対の前輪と、一つの後輪と、揺動型の車両傾斜装置と、車両傾斜装置を制御する制御装置とを含み、一対の前輪はそれぞれ対応する車輪キャリアにより回転可能に支持された自動傾斜車両が記載されている。車両傾斜装置は、前後方向に延在する揺動軸線の周りに揺動可能な揺動部材と、揺動軸線の周りに揺動部材を揺動させるアクチュエータと、一対のコネクティングロッドとを含んでいる。一対のコネクティングロッドは、揺動軸線に対し横方向両側において上端にて揺動部材の外端に枢着され下端にて対応する車輪キャリアに連結されている。

揺動部材が揺動軸線の周りに揺動すると、一対のコネクティングロッドが互いに逆方向へ上下動するので、一対の前輪、即ち左右の前輪が車体に対し互いに逆方向へ上下動し、これにより車両が横方向へ傾斜する。制御装置は、車両を安定的に旋回させるための車両の目標傾斜角を演算し、アクチュエータによって揺動部材の揺動角を制御することにより、車両の傾斜角が目標傾斜角になるように車両を傾斜させるよう構成されている。

自動傾斜車両においては、車両が停止している状況において、車体に対する重力の作用により車両の傾斜角が増大しないよう、アクチュエータの回転を阻止することによって揺動部材の揺動を阻止するロック装置が設けられている。ロック装置は、制御装置により、アクチュエータの回転軸の回転を阻止するロック位置と、アクチュエータの回転軸の回転を許容するロック解除位置とに切り替えられる。

ロック装置は、アクチュエータの回転軸により一体的に保持されたロックホルダーと、揺動軸線に垂直な方向に往復動可能なロックピンと、ロックピンを往復動させる駆動装置と、を有している。ロックホルダーは、揺動軸線の周りに均等に隔置された状態にて配設され且つ放射状に延在する複数の歯を有している。駆動装置は、ロックピンの先端部が複数の歯のうちの二つの間に嵌入するロック位置とロックピンの先端部が複数の歯のうちの二つの間に嵌入しないロック解除位置との間にロックピンを移動させる。

国際公開第２０１２／０４９７２４号

〔発明が解決しようとする課題〕
自動傾斜車両が走行を終了するときには、ロック装置はロック解除位置からロック位置へ切り替えられ、自動傾斜車両が走行を開始するときには、ロック装置はロック位置からロック解除位置へ切り替えられる。ロック位置とロック解除位置との間の切り替えが完了したことが確認される必要があり、その確認はできるだけ速やかに終了することが好ましい。そのため、ロック解除位置からロック位置への切り替え時には、ロックピンがロック位置へ移動するよう駆動されると共に、アクチュエータが予め設定された方向へ回転駆動され、そのときの回転軸の回転角度がロックの基準値以下であるときに切り替えが完了したと判定される。

しかし、自動傾斜車両が走行を終了するときに車両が傾斜していると、ロック装置がロック解除位置からロック位置へ切り替えられる状況において、重力の作用によって車両の傾斜角が増大され、これに伴ってアクチュエータの回転軸が回転する。よって、ロック装置がロック解除位置からロック位置へ切り替えられる際に、アクチュエータの回転軸が重力の作用による回転軸が回転方向とは逆方向へ回転されると、切り替えの完了の確認に時間がかかり、切り替えの完了の確認を速やかに終了させることができない。なお、これと同様の問題は、ロック装置がロック位置からロック解除位置へ切り替えられる場合にも発生する。

本発明の主要な課題は、車両傾斜装置を備えた自動傾斜車両において、ロック装置がロック解除位置からロック位置へ切り替えられたことの確認を従来に比して速やかに行うことができるようにすることである。

〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、横方向に隔置され対応する車輪キャリア（１６Ｌ、１６Ｒ）により回転可能に支持された一対の車輪（１２Ｌ、１２Ｒ）と、車両の旋回時に車両を旋回内側へ傾斜させるよう構成された車両傾斜装置（１８）と、車両傾斜装置を制御する制御装置（２０）と、を含む自動傾斜車両（１０）であって、車両傾斜装置（１８）は、前後方向に延在する揺動軸線（３４）の周りに揺動する揺動部材（３６）と、回転軸（５２）が揺動軸線の周りに回転することにより揺動軸線の周りに揺動部材を揺動させるアクチュエータ（３８）と、揺動軸線に対し横方向両側において上端の枢着部にて揺動部材に枢着され且つ下端の枢着部にて対応する車輪キャリアに枢着された一対のコネクティングロッド（４０Ｌ、４０Ｒ）と、回転軸の回転を選択的に阻止するロック装置（５０）と、を含む、自動傾斜車両が提供される。

ロック装置（５０）は、回転軸により一体的に保持され且つ揺動軸線の周りに配設された複数の歯（７２）を有するロックホルダー（６６）と、揺動軸線を横切る方向に往復動可能なロックピン（６８）と、ロックピンの先端部が複数の歯のうちの二つの間に嵌入するロック位置とロックピンの先端部が複数の歯のうちの二つの間に嵌入しないロック解除位置との間にロックピンを移動させる駆動装置（７０）と、を有する。

制御装置（２０）は、イグニッションスイッチ（９８）がオンからオフへ変化したときには、駆動装置（７０）によりロックピン（６８）をロック解除位置からロック位置へ向けて移動させると共に、車両の傾斜角が増大する方向へアクチュエータ（３８）により回転軸（５２）を回転させるよう構成される。

上記の構成によれば、イグニッションスイッチがオンからオフへ変化すると、駆動装置によりロックピンがロック解除位置からロック位置へ向けて移動されると共に、車両の傾斜角が増大する方向へアクチュエータの回転軸が回転される。よって、回転軸は重力の作用による回転軸の回転方向と同一の方向へ回転されるので、回転軸が重力の作用による回転軸の回転方向とは逆方向へ回転される場合に比して、速やかにロックピンの先端部をロックホルダーの歯の側面に係合させることができる。従って、イグニッションスイッチがオンからオフへ変化すると、アクチュエータの回転軸が車両の傾斜角に関係なく予め設定された方向へ回転される場合に比して、車両が左右の何れの方向へ傾斜している場合にも、ロック位置への切り替えの完了の確認を速やかに行うことができる。

〔発明の態様〕
本発明の一つの態様においては、制御装置は、回転軸を回転させる力を漸増し、回転軸を回転させる力の漸増が開始された後における回転軸の回転角度が第一の回転角基準値以下であり且つ回転軸を回転させる力が第一の力基準値以上であるときに、ロックピンがロック位置へ移動したと判定するよう構成される。

上記態様によれば、回転軸を回転させる力が漸増され、回転軸を回転させる力の漸増が開始された後における回転軸の回転角度が第一の回転角基準値以下であり且つ回転軸を回転させる力が第一の力基準値以上であるときに、ロックピンがロック位置へ移動したと判定される。よって、回転軸を効果的に回転させることができると共に、回転軸を回転させる力をその漸増によって第一の力基準値以上することができるので、回転軸を回転させる力が漸増されない場合に比して、ロック位置への切り替えの完了の確認を速やかに行うことができる。

本発明の他の一つの態様においては、制御装置は、イグニッションスイッチがオフからオンへ変化したときには、車両の傾斜角が減少する方向へアクチュエータにより回転軸を回転させると共に、駆動装置によりロックピンをロック位置からロック解除位置へ向けて移動させるよう構成される。

上記態様によれば、イグニッションスイッチがオフからオンへ変化すると、車両の傾斜角が減少する方向へアクチュエータにより回転軸が回転されると共に、駆動装置によりロックピンがロック位置からロック解除位置へ向けて移動される。よって、回転軸は重力の作用による回転軸の回転方向とは反対の方向へ回転されるので、回転軸が重力の作用による回転軸の回転方向と同一の方向へ回転される場合に比して、速やかにロックピンの先端部をロックホルダーの歯の側面から離脱させることができる。従って、イグニッションスイッチがオフからオンへ変化すると、アクチュエータの回転軸が車両の傾斜角に関係なく予め設定された方向へ回転される場合に比して、車両が左右の何れの方向へ傾斜している場合にも、ロック解除位置への切り替えの完了の確認を速やかに行うことができる。

更に、本発明の他の一つの態様においては、制御装置は、回転軸を回転させる力を漸増し、回転軸を回転させる力が第二の力基準値以下であり且つ回転軸の回転を開始した後における回転軸の回転角度が第二の回転角基準値よりも大きいときに、ロックピンがロック解除位置へ移動したと判定するよう構成される。

上記態様によれば、回転軸を回転させる力が漸増され、回転軸を回転させる力が第二の力基準値以下であり且つ回転軸の回転を開始した後における回転軸の回転角度が第二の回転角基準値よりも大きいときに、ロックピンがロック解除位置へ移動したと判定される。よって、回転軸を効果的に回転させることができると共に、回転軸を回転させる力を漸増によって増大させることができるので、回転軸を回転させる力が漸増されない場合に比して、ロック解除位置への切り替えの完了の確認を速やかに行うことができる。なお、第二の回転角基準値は第一の回転角基準値以上の値であってよい。

更に、本発明の他の一つの態様においては、ロックピンは、駆動装置により往復動される往復動部材と、往復動部材により往復動の方向に沿って往復動部材に対し変位可能に支持された係合部材と、係合部材を往復動部材から離れる方向へ付勢する弾性部材と、を含み、係合部材は、ロック位置においては複数の歯のうちの二つの間に位置し、ロック解除位置においては複数の歯のうちの二つの間に位置しないよう構成される。

上記態様によれば、ロックピンは、駆動装置により往復動される往復動部材と、往復動部材により往復動の方向に沿って往復動部材に対し変位可能に支持された係合部材と、係合部材を往復動部材から離れる方向へ付勢する弾性部材と、を含んでいる。よって、係合部材がロックホルダーの歯に整合している状況においても、駆動装置により往復動部材をロックホルダーに近づく方向へ移動させることができる。従って、アクチュエータの回転軸を回転させてロックホルダーを回転させることにより、係合部材を速やかに二つの歯の間に嵌入させ、ロック装置を速やかにロック位置へ切り替えることができる。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられた符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。また、本願において、「前後方向」及び「横方向」は、それぞれ車両の前後方向及び車両の横方向であり、「前方」及び「後方」は、それぞれ車両の前後方向についての前方及び後方である。

本発明による自動傾斜車両の実施形態を、車両の後方から見た状態にて示す背面図である。実施形態の自動傾斜車両を、車両の左側から見た状態にて示す側面図である。実施形態のロック装置をアクチュエータの軸線に沿って見た拡大正面図である。ロック解除位置にある状況についてロック装置を示す拡大部分図である。往復動部材が作動位置へ移動され係合部材が歯の間の溝内へ移動した状況についてロック装置を示す拡大部分図である。往復動部材が作動位置へ移動されたが係合部材が歯の径方向外面に係合した状況についてロック装置を示す拡大部分図である。アクチュエータのロックの制御ルーチンを示すフローチャートである。アクチュエータのロック解除の制御ルーチンを示すフローチャートである。往復動部材が作動位置へ移動され係合部材が歯の間の溝内にて一方の歯の側面に係合した状況についてロック装置を示す拡大部分図である。往復動部材が作動位置へ移動され係合部材が歯の間の溝内にて他方の歯の側面に係合した状況についてロック装置を示す拡大部分図である。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２において、本発明の実施形態にかかる自動傾斜車両１０は、非操舵駆動輪である一対の前輪１２Ｌ及び１２Ｒと、操舵従動輪である一つの後輪１４とを含む三輪車両である。前輪１２Ｌ及び１２Ｒは、横方向に互いに隔置され、それぞれ対応する車輪キャリア１６Ｌ及び１６Ｒにより回転軸線１５Ｌ及び１５Ｒの周りに回転可能に支持されている。自動傾斜車両１０は、更に車両傾斜装置１８及び電子制御装置２０を含んでいる。なお、後輪１４も駆動輪であってもよく、前輪よりもトレッドが小さい二つの車輪よりなっていてもよい。

実施形態においては、前輪１２Ｌ及び１２Ｒのキャンバは、ニュートラルキャンバであるが、ネガティブキャンバ又はポジティブキャンバであってもよい。後輪１４は、前輪に対し後方に位置し、図には示されていないが、後輪サスペンションにより、車体２４に対し上下方向に変位可能であると共に、車体２４に対する横方向への変位及び傾斜が制限されるよう、支持されている。更に、後輪１４は、操舵装置が運転者によるステアリングホイールの操作量に応じて電子制御装置２０によって制御されることにより、ステアバイワイヤ式に操舵されるようになっている。

図示の実施形態においては、図には示されていないが、車輪キャリア１６Ｌ及び１６Ｒは、駆動装置としてのインホイールモータを内蔵している。インホイールモータの回転方向及び出力は、運転者によるシフトレバー及びアクセルペダル（何れも図示せず）の操作に応じて電子制御装置２０により制御される。前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び後輪１４の制動力は、図には示されていないが運転者によるブレーキペダルの操作に応じて作動する制動装置が、電子制御装置２０によって制御されることにより制御される。

車輪キャリア１６Ｌ及び１６Ｒは、それぞれ対応するサスペンションアーム２２Ｌ及び２２Ｒにより、車体２４に対し上下方向に変位可能であると共に、車体２４に対する横方向への変位及び傾斜が制限されるよう、支持されている。図示のサスペンションアーム２２Ｌ及び２２Ｒは、それぞれ一対のジョイント２６Ｌ及び２６Ｒにより前端にて車輪キャリア１６Ｌ及び１６Ｒに一体的に連結され、後端にてジョイント２８Ｌ及び２８Ｒにより車体２４に連結されたリーディングアームである。

一対のジョイント２６Ｌ及び２６Ｒは、それぞれ前後方向に隔置され例えば実質的に上下方向に延在する軸線を有するゴムブッシュ装置のようなジョイントであってよい。ジョイント２８Ｌ及び２８Ｒは、例えば実質的に横方向に延在する軸線を有するゴムブッシュ装置のようなジョイントであってよい。なお、車輪キャリア１６Ｌ及び１６Ｒに関する上記要件が満たされる限り、サスペンションアーム２２Ｌ及び２２Ｒは、トレーリングアーム、アッパアーム及びロアアームの組合せのような他のアームであってもよい。

車両傾斜装置１８は、僅かに後傾して前後方向に延在する揺動軸線３４の周りに揺動する揺動部材３６と、揺動軸線３４の周りに揺動部材３６を揺動させるアクチュエータ３８と、一対のコネクティングロッド４０Ｌ及び４０Ｒとを含んでいる。なお、図１においては、説明の便宜上、電子制御装置２０は車両傾斜装置１８の上方に図示されているが、例えば前輪１２Ｌ及び１２Ｒの間に設けられた内部構造体４１内に収容されていてよい。

コネクティングロッド４０Ｌ及び４０Ｒは、揺動軸線３４に対し横方向両側において実質的に上下方向に延在し、それぞれ上端にてジョイント４２Ｌ及び４２Ｒにより揺動部材３６の対応する外端に枢動可能に連結されている。なお、ジョイント４２Ｌ及び４２Ｒは、実質的に車両前後方向に延在する軸線を有するゴムブッシュ付の枢軸ピンを含むジョイントであることが好ましいが、ボールジョイントのようなジョイントであってもよい。図示のコネクティングロッド４０Ｌ及び４０Ｒは直線状をなしているが、少なくとも部分的に湾曲していてもよい。

更に、コネクティングロッド４０Ｌ及び４０Ｒは、それぞれ下端にてボールジョイントのようなジョイント４４Ｌ及び４４Ｒにより車輪キャリア１６Ｌ、１６Ｒに枢動可能に連結されている。ジョイント４４Ｌ及び４４Ｒの中心の横方向の間隔は、ジョイント４２Ｌ及び４２Ｒの中心の横方向の間隔よりも大きい。なお、上下方向に延在する一対の補助アームが設けられ、それらの補助アームの下端が対応するサスペンションアーム２２Ｌ及び２２Ｒに固定されている場合には、コネクティングロッド４０Ｌ及び４０Ｒは、対応する補助アームの上端に枢動可能に連結されてもよい。その場合には、コネクティングロッド４０Ｌ、４０Ｒの下端は、それぞれ対応する補助アーム及びサスペンションアーム２２Ｌ、２２Ｒを介して車輪キャリア１６Ｌ、１６Ｒに一体的に連結される。

揺動部材３６は、揺動軸線３４の周りに回転可能なボス部３６Ｂと、ボス部３６Ｂと一体をなしボス部３６Ｂから互いに逆方向へ延在するアーム部３６ＡＬ及び３６ＡＲとを有し、揺動軸線３４の周りに揺動可能なスイングアーム部材として機能する。アーム部３６ＡＬ及び３６ＡＲの有効長さ、即ち軸線３４とジョイント４２Ｌの中心との間の距離及び軸線３４とジョイント４２Ｒの中心との間の距離は同一である。

図２に示されているように、アクチュエータ３８は、回転型の電動アクチュエータであり、例えば直流ブラシレスモータなどの電動機４６と、ハーモニックドライブ（登録商標）のような減速歯車装置４８と、ロック装置５０とを有している。減速歯車装置４８の出力回転軸５２は後方へ突出し、出力回転軸５２の先端にボス部３６Ｂが固定的に取り付けられており、これにより電動機４６の回転運動が減速歯車装置４８により減速されて揺動部材３６へ揺動運動として伝達されるようになっている。後に詳細に説明するように、ロック装置５０はアクチュエータ３８のロック及びロック解除を行う。

アクチュエータ３８は、横方向に隔置され車体２４に固定された一対のブラケット５６の間に配置されている。アクチュエータ３８は横方向に互いに離れるよう突出する一対の枢軸５８を有し、枢軸５８がブラケット５６によって回転可能に支持されることにより、枢軸５８の周りに揺動可能に支持されている。アクチュエータ３８の前端部とその下方の車体２４との間には、ショックアブソーバ６０及びサスペンションスプリング（図示せず）が介装されている。よって、アクチュエータ３８は、車体に対する横方向への変位及び傾斜が制限されるが、前端部及び後端部にて車体２４に対し上下方向に変位可能であるよう、ショックアブソーバ６０及びサスペンションスプリングを介して車体に連結されている。なお、サスペンションスプリングは例えば圧縮コイルばねのような弾性部材であってよい。

ショックアブソーバ６０及びサスペンションスプリングは、サスペンションアーム２２Ｌ及び２２Ｒなどと共働して前輪サスペンション６２を構成している。前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び車両傾斜装置１８は、車体２４に対し上下方向へ相対変位可能であるが、車体に対する横方向への変位及び傾斜が制限されるよう、前輪サスペンション６２により車体２４から懸架されている。車両の走行時に生じる前輪１２Ｌ、１２Ｒと車体２４との間の相対上下振動は、ショックアブソーバ６０により減衰され、前輪１２Ｌ、１２Ｒが路面から受け車体２４へ伝達される衝撃は、図には示されていないサスペンションスプリングによって緩和される。

アクチュエータ３８は、車体２４に作用する重力により、一対のブラケット４６を介して下方への力を受ける。しかし、アクチュエータ３８は、車両傾斜装置１８により下方へ変位することが阻止されるので、後方側部分が車体２４に対し上方へ変位し前方側部分が車体２４に対し下方へ変位するよう、枢軸５８の周りに揺動する。よって、サスペンションスプリングが圧縮変形せしめられるので、車体２４の重量はサスペンションスプリングの圧縮変形によるばね力によって支持される。また、サスペンションスプリングの圧縮変形量は、前輪１２Ｌ及び１２Ｒがバウンドし、アクチュエータ３８の後方側部分が上方へ変位すると増大し、逆に前輪がリバウンドし、アクチュエータ３８の後方側部分が下方へ変位すると減少する。

図には示されていないが、揺動部材３６が揺動軸線３４の周りに揺動すると、コネクティングロッド４０Ｌ及び４０Ｒが互いに逆方向へ上下動することにより、前輪１２Ｌ及び１２Ｒが車体２４に対し互いに逆方向へ上下動し、これにより車両１０が横方向へ傾斜する。特に、揺動部材３６は旋回内側のコネクティングロッドが上昇し旋回外側のコネクティングロッドが下降するように揺動し、これにより車両１０は旋回内側へ傾斜する。

車両１０の傾斜角は、電子制御装置２０によって車両傾斜装置１８のアクチュエータ３８が制御されることにより制御される。電子制御装置２０は、ステアリングホイール（図示せず）の回転角に等しい操舵角及び車速に基づいて車両の推定横加速度を演算し、車両１０を安定的に旋回させるための目標傾斜角を推定横加速度に基づいて演算する。電子制御装置２０は、目標傾斜角に基づいてアクチュエータ３８の電動機の目標回転角を演算し、電動機の回転角が目標回転角になるように電動機を制御する。更に、電子制御装置２０は、操舵角及び車速に基づいて後輪１４の目標転舵角を演算し、後輪の転舵角が目標転舵角になるよう、図には示されていない転舵アクチュエータを制御することにより、後輪１４をステアバイワイヤ式に転舵する。

図３に示されているように、ロック装置５０は、出力回転軸５２により一体的に保持されたロックホルダー６６と、揺動軸線３４に垂直な方向に往復動可能なロックピン６８と、ロックピン６８を往復動させる駆動装置７０と、を有している。ロックホルダー６６は、揺動軸線３４の周りに均等に隔置された状態にて配設され且つ放射状に延在する複数の歯７２を有している。互いに隣接する二つの歯７２は互いに共働して溝部７３を形成している。

図４に示されているように、ロックピン６８は、アクチュエータ３８のハウジング３８Ｈにより軸線７４に沿って往復動可能に支持された往復動部材７６と、係合部材７８と、往復動部材７６と係合部材７８との間に弾装された圧縮コイルばね８０とを含んでいる。係合部材７８はロックピン６８の先端部として機能し、圧縮コイルばね８０は係合部材７８を往復動部材７６から離れる方向へ付勢する弾性部材として機能する。軸線７４、従ってロックピン６８の往復動の方向は、揺動軸線３４に垂直であるが、揺動軸線３４を横切る方向であればよく、揺動軸線３４に垂直な方向でなくてもよい。なお、図４及び後述の図５、図６、図９及び図１０においては、説明の目的で、ロックホルダー６６は複数の歯７２が直線的に配列されるよう変形されている。

係合部材７８はガイドロッド８２を有し、ガイドロッド８２は往復動部材７６に設けられ軸線７４に沿って延在するガイド孔８４に往復動可能に嵌合している。よって、係合部材７８は往復動部材７６に対し軸線７４に沿って往復動可能であるが、往復動部材７６に対し軸線７４を横切る方向へ移動することはできない。ガイドロッド８２の先端（図４で見て上端）にはストッパ８６が設けられており、ストッパ８６が往復動部材７６のストッパ８８に係合することにより、往復動部材７６と係合部材７８との間の間隔が予め設定された値以上に増大することが阻止されるようになっている。

駆動装置７０は電動機９０を含み、電動機９０の回転軸にはピニオン９２が設けられている。ピニオン９２は軸線７４に沿って往復動部材７６に設けられたラック歯９４に噛合している。電動機９０は、電子制御装置２０によって制御され、ピニオン９２を回転駆動することにより、往復動部材７６を図４に示された非作動位置と図５に示された作動位置との間に往復動させる。なお、ピニオン９２及びラック歯９４は平歯であるが、はす歯であってもよい。

図４に示されているように、往復動部材７６が非作動位置にあるときには、ロックピン６８の先端部である係合部材７８が二つの歯７２の間の溝部７３に嵌入しない。これに対し、図５に示されているように、往復動部材７６が作動位置にあるときには、係合部材７８が二つの歯７２の間の溝部７３に嵌入することができる。よって、駆動装置７０は、係合部材７８が複数の歯７２のうちの二つの間に嵌入し出力回転軸５２の回転を阻止するロック位置と、係合部材７８が複数の歯７２のうちの二つの間に嵌入せず出力回転軸５２の回転を許容するロック解除位置との間にロックピン６８を移動させる。なお、図４などにおいて、それぞれ作動位置及び非作動位置にあるときにおける往復動部材７６の上端の位置が、白及び黒の三角形にて示されている。

図４に示されているように、二つの歯７２の根元における周方向の間隔、即ち溝部７３の幅Ｌは、係合部材７８の周方向の幅Ｗよりも大きい。実施形態においては、各歯７２の先端における周方向の幅Ｄは、係合部材７８の周方向の幅Ｗよりも大きいが、幅Ｗ以下であってもよい。図５に示されているように、ロックピン６８が二つの歯７２の間の溝部７３に整合しているときに往復動部材７６が作動位置へ駆動されると、係合部材７８は溝部７３内に位置決めされる。これに対し、図６に示されているように、ロックピン６８が二つの歯７２の間の溝部７３に整合していないとき（少なくとも部分的に歯７２に整合しているとき）には、往復動部材７６が作動位置へ駆動されても、係合部材７８は溝部７３内に位置決めされず、歯７２の径方向外側の面に係合する。

図１に示されているように、電子制御装置２０にはイグニッションスイッチ９８から該イグニッションスイッチがオンであるか否かを示す信号が入力される。電子制御装置２０はリレー回路を含み、イグニッションスイッチ９８がオンからオフへ切り替えられても、ロック装置５０によるアクチュエータ３８のロックが完了したと判定されるまで、電子制御装置２０への電力の供給が継続される。

車両１０の傾斜角θは、傾斜角センサ１００により検出されるようになっており、車両の傾斜角θを示す信号は、電子制御装置２０へ入力される。なお、傾斜角θは、揺動部材３６の揺動角が０で、中心平面３０が鉛直方向と一致するときに０になり、車両１０が左方向へ傾斜するときに正の値になる。更に、車両１０の傾斜角θは、車体２４のロール角（図示せず）と実質的に同一であるので、車体のロール角がロール角センサにより車両１０の傾斜角θとして検出されてもよい。

アクチュエータ３８の電動機４６には、該電動機の回転角度φを検出するロータリエンコーダのような回転角センサ１０２が設けられており、回転角度φを示す信号は、電子制御装置２０へ入力される。更に、ロック装置５０には、ロックピン６８の往復動部材７６の位置Ｐreを検出するポジションセンサ１０４が設けられており、往復動部材７６の位置を示す信号は、電子制御装置２０へ入力される。

電子制御装置２０は、イグニッションスイッチ９８がオンからオフへ切り替えられたときには、図７に示されたフローチャートに従ってロック装置５０によるアクチュエータ３８のロックを制御する。これに対し、電子制御装置２０は、イグニッションスイッチ９８がオフからオンへ切り替えられたときには、図８に示されたフローチャートに従ってロック装置５０によるアクチュエータ３８のロック解除を制御する。

なお、電子制御装置２０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含んでいてよい。図７及び図８に示されたフローチャートに対応する制御プログラムは、ＲＯＭに格納されており、アクチュエータ３８のロック及びロック解除は、それらの制御プログラムに従ってＣＰＵにより制御される。

＜ロックの制御＞
次に、図７に示されたフローチャートを参照してアクチュエータ３８のロックの制御について説明する。図７に示されたフローチャートによるロックの制御は、イグニッションスイッチ９８がオンからオフへ切り替えられたときに開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まず、ステップ１０においては、回転角センサ１０２により検出されたアクチュエータ３８の電動機４６の回転角φが、ロック開始時の回転角φeとして電子制御装置２０のＲＡＭに記憶される。

ステップ２０においては、後述のステップ１２０においてカウントアップされるロックのリトライ回数Ｎreが基準値Ｎrec（正の一定の整数）以下であるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときにはロックの制御はステップ４０へ進み、否定判別が行われたときにはロックの制御はステップ３０へ進む。

ステップ３０においては、アクチュエータ３８のロックが完了せず異常である旨の判定が行われる。なお、図には示されていないが、アクチュエータ３８のロックが異常であることを示す視覚警報又は聴覚警報が所定の時間に亘り発せられてもよい。

ステップ４０においては、往復動部材７６が作動位置へ移動するよう、駆動装置７０によって往復動部材７６が駆動され、ステップ５０においてロック用の所定の時間に亘る待機が行われた後、ロックの制御はステップ６０へ進む。

ステップ６０においては、ポジションセンサ１０４により検出された往復動部材７６の位置Ｐreに基づいて、往復動部材７６が作動位置へ移動したか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときにはロックの制御はステップ１２０へ進み、肯定判別が行われたときにはロックの制御はステップ７０へ進む。

ステップ７０においては、傾斜角センサ１００により検出された車両１０の傾斜角θに基づいて、車両１０が左へ傾斜しており、アクチュエータ３８がロックされなければ車両１０の左への傾斜角が増大する状況であるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときにはステップ８０において、アクチュエータ３８の回転方向が図１及び図３で見て時計回り方向に設定される。これに対し、否定判別が行われたときにはステップ９０において、アクチュエータ３８の回転方向が図１及び図３で見て反時計回り方向に設定される。

ステップ１００においては、アクチュエータ３８がステップ８０又は９０において設定された方向へ回転するよう、電動機４６が駆動される。この場合、電動機４６へ供給される駆動電流のデューティ比ＤＲが漸次増大されることにより、アクチュエータ３８の出力回転軸５２を回転させる力及び出力回転軸５２の回転速度が漸次増大される。

例えば、設定されたアクチュエータ３８の回転方向が時計回り方向であるときには、電動機４６が駆動されることにより、ロックホルダー６６がロックピン６８に対し図９において黒の矢印にて示された方向へ移動される。逆に、設定されたアクチュエータ３８の回転方向が反時計回り方向であるときには、電動機４６が駆動されることにより、ロックホルダー６６がロックピン６８に対し図１０において黒の矢印にて示された方向へ移動される。

ステップ１１０においては、電動機４６の現在の回転角φとロック開始時の回転角φeとの差Δφe（＝φ−φe）の絶対値が、基準値Δφc以下であるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときにはロックの制御はステップ１３０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ１２０においてロックのリトライ回数Ｎreが１カウントアップされ、その後ロックの制御はステップ１０へ戻る。なお、基準値Δφcは、係合部材７８が二つの歯７２の間の溝部７３内にある状況においてアクチュエータ３８の出力回転軸５２が回転することができる角度（正の定数）である。

ステップ１３０においては、電動機４６へ供給される駆動電流のデューティ比ＤＲが基準値ＤＲc（正の定数）以上であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときにはロックの制御はステップ１００へ戻り、肯定判別が行われたときにはロックの制御はステップ１４０へ進む。なお、ステップ１３０がステップ１１０の前に実行されてもよい。

ステップ１４０においては、アクチュエータ３８のロックが正常に完了した旨の判定が行われる。なお、図には示されていないが、アクチュエータ３８のロックが正常に完了したことを示す視覚信号又は聴覚信号が所定の時間に亘り出力されてもよい。

以上の説明から解るように、実施形態のロックの制御においては、ステップ６０において肯定判別が行われるまで、ステップ１０〜６０が実行されることにより、往復動部材７６が作動位置へ移動される。往復動部材７６が作動位置へ移動すると、ステップ１３０において肯定判別が行われるまで、ステップ１００〜１３０が実行されることにより、車両１０の傾斜角θの大きさの増大が促進される方向へアクチュエータ３８の出力回転軸５２が回転駆動される。

よって、実施形態のロックの制御によれば、往復動部材７６が作動位置にある状態で重力の作用により車両１０の傾斜角θの大きさが増大される方向へ出力回転軸５２及びロック装置５０のロックホルダー６６を回転させることができる。従って、重力の作用によって車両１０の傾斜角θの大きさが増大され、出力回転軸５２及びロックホルダー６６が回転される場合に比して、早期にロックピン６８の係合部材７８をロックホルダー６６の歯７２の側面に係合させることができる。換言すれば、実施形態のロックの制御が行われない場合に比して、車両１０の走行が終了する際のアクチュエータ３８のロックを早く完了させることができ、ロックの完了を早く確認することができる。

更に、実施形態のロックの制御によれば、電動機４６の回転角の差Δφeの絶対値が、基準値Δφc以下であり且つ電動機４６へ供給される駆動電流のデューティ比ＤＲが基準値ＤＲc以上であるときに、アクチュエータ３８のロックが完了したと判定される。よって、出力回転軸５２を効果的に回転させることができると共に、出力回転軸を回転させる力をその漸増によって第一の力基準値以上することができるので、出力回転軸を回転させる力が漸増されない場合に比して、ロック位置への切り替えの完了の確認を速やかに行うことができる。

なお、車両１０の傾斜角θの大きさが小さく、車両が左へ傾斜していることを判定することができないときには、ステップ７０において否定判別が行われる。よって、この場合にもアクチュエータ３８の出力回転軸５２を積極的に回転させることができる。

＜ロック解除の制御＞
次に、図８に示されたフローチャートを参照してアクチュエータ３８のロック解除の制御について説明する。図８に示されたフローチャートによるロック解除の制御は、イグニッションスイッチ９８がオフからオンへ切り替えられたときに開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まず、ステップ２１０においては、回転角センサ１０２により検出されたアクチュエータ３８の電動機４６の回転角φが、ロック解除開始時の回転角φsとして電子制御装置２０のＲＡＭに記憶される。

ステップ２２０においては、傾斜角センサ１００により検出された車両１０の傾斜角θに基づいて、車両１０が左へ傾斜しており、アクチュエータ３８のロックが解除されると車両１０の左への傾斜角が増大する状況であるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときにはステップ２３０において、アクチュエータ３８の回転方向が図１及び図３で見て反時計回り方向に設定される。これに対し、否定判別が行われたときにはステップ２４０において、アクチュエータ３８の回転方向が図１及び図３で見て時計回り方向に設定される。

ステップ２５０においては、後述のステップ３２０においてカウントアップされるロック解除のリトライ回数Ｎrsが基準値Ｎrsc（正の一定の整数）以下であるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときにはロック解除の制御はステップ２７０へ進み、否定判別が行われたときにはロック解除の制御はステップ２６０へ進む。

ステップ２６０においては、アクチュエータ３８のロック解除が完了せず異常である旨の判定が行われる。なお、図には示されていないが、アクチュエータ３８のロック解除が異常であることを示す視覚警報又は聴覚警報が所定の時間に亘り発せられてもよい。

ステップ２７０においては、往復動部材７６が非作動位置へ移動するよう、駆動装置７０によって往復動部材７６が駆動された後、ロック解除の制御はステップ２８０へ進む。

ステップ２８０においては、アクチュエータ３８がステップ２３０又は２４０において設定された方向へ回転するよう、電動機４６が駆動される。この場合、電動機４６へ供給される駆動電流のデューティ比ＤＲが漸次増大されることにより、アクチュエータ３８の出力回転軸５２を回転させる力及び出力回転軸５２の回転速度が漸次増大される。

例えば、設定されたアクチュエータ３８の回転方向が反時計回り方向であるときには、電動機４６が駆動されることにより、ロックホルダー６６がロックピン６８に対し図９において白の矢印にて示された方向へ移動される。逆に、設定されたアクチュエータ３８の回転方向が時計回り方向であるときには、電動機４６が駆動されることにより、ロックホルダー６６がロックピン６８に対し図１０において白の矢印にて示された方向へ移動される。

ステップ２９０においては、ロック解除用の所定の待機時間が経過したか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときにはロック解除の制御はステップ２８０へ戻り、肯定判別が行われたときにはロック解除の制御はステップ３００へ進む。

ステップ３００においては、ポジションセンサ１０４により検出された往復動部材７６の位置Ｐreに基づいて、往復動部材７６が非作動位置へ移動したか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときにはロック解除の制御はステップ３２０へ進み、肯定判別が行われたときにはロック解除の制御はステップ３１０へ進む。

ステップ３１０においては、電動機４６へ供給される駆動電流のデューティ比ＤＲが基準値ＤＲs（正の定数）以下であるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときにはロック解除の制御はステップ３４０へ進み、否定判別が行われたときにはロック解除の制御はステップ３２０へ進む。

ステップ３２０においては、ロック解除のリトライ回数Ｎrsが１カウントアップされ、ステップ３３０においては、アクチュエータ３８の駆動方向（出力回転軸５２の回転方向）が反転され、その後ロック解除の制御はステップ２５０へ戻る。

ステップ３４０においては、電動機４６の現在の回転角φとロック解除開始時の回転角φsとの差Δφs（＝φ−φs）の絶対値が、基準値Δφcよりも大きいか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときにはロック解除の制御はステップ３６０へ進み、否定判別が行われたときにはロック解除の制御はステップ３５０へ進む。なお、ステップ３４０がステップ３１０の前に実行されてもよい。

ステップ３５０においては、上記ステップ２８０と同様に、アクチュエータ３８がステップ２３０又は２４０において設定された方向へ回転するよう、電動機４６が駆動される。この場合にも、電動機４６へ供給される駆動電流のデューティ比ＤＲが漸次増大されることにより、アクチュエータ３８の出力回転軸５２を回転させる力及び出力回転軸５２の回転速度が漸次増大される。

ステップ３６０においては、アクチュエータ３８のロック解除が正常に完了した旨の判定が行われる。なお、図には示されていないが、アクチュエータ３８のロック解除が正常に完了したことを示す視覚信号又は聴覚信号が所定の時間に亘り出力されてもよい。

以上の説明から解るように、実施形態のロック解除の制御においては、ステップ３００において肯定判別が行われるまで、ステップ３２０、３３０及びステップ２５０〜３００が実行される。即ち、重力の作用による車両１０の傾斜角θの変化方向とは逆の方向へアクチュエータ３８の出力回転軸５２が回転駆動されることにより、ロックピン６８の係合部材７８がロックホルダー６６の歯７２の側面に係合した状態が解除され、往復動部材７６が非作動位置へ移動される。

往復動部材７６が非作動位置へ移動すると、ステップ３４０において肯定判別が行われるまで、ステップ３１０〜３４０が実行されることにより、重力の作用による車両１０の傾斜角θの変化方向とは逆の方向へアクチュエータ３８の出力回転軸５２が更に回転駆動される。電動機４６の現在の回転角φとロック解除開始時の回転角φsとの差Δφsの絶対値が基準値Δφcよりも大きくなると、ステップ３４０において肯定判別が行われ、ステップ３６０においてアクチュエータ３８のロック解除が正常に完了した旨の判定が行われる。

よって、実施形態のロック解除の制御によれば、往復動部材７６が作動位置にある状態で重力の作用による車両１０の傾斜角θの変化方向とは逆の方向へ出力回転軸５２及びロック装置５０のロックホルダー６６を積極的に回転させることができる。従って、車両１０が傾斜角し、重力の作用によってロックピン６８の係合部材７８がロックホルダー６６の歯７２の側面に押圧されている状況においても、係合部材７８を歯７２の側面から効果的に離脱させることができる。換言すれば、実施形態のロック解除の制御が行われない場合に比して、車両１０の走行が開始される際のアクチュエータ３８のロック解除を早く確実に完了させることができ、ロック解除の確認を早く行うことができる。

更に、実施形態のロック解除の制御によれば、電動機４６へ供給される駆動電流のデューティ比ＤＲが基準値ＤＲs以下であり且つ電動機４６の回転角の差Δφsの絶対値が、基準値Δφcよりも大きいときに、アクチュエータ３８のロック解除が完了したと判定される。よって、出力回転軸５２を効果的に回転させることができると共に、出力回転軸を回転させる力を漸増によって増大させることができるので、出力回転軸を回転させる力が漸増されない場合に比して、ロック解除位置への切り替えの完了の確認を速やかに行うことができる。

なお、車両１０の傾斜角θの大きさが小さく、車両が左へ傾斜していることを判定することができないときには、ステップ２２０において否定判別が行われる。よって、この場合にもアクチュエータ３８の出力回転軸５２を積極的に回転させることができる。

以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の実施形態においては、ロック装置５０は減速歯車装置４８と揺動部材３６のボス部３６Ｂとの間にて出力回転軸５２に設けられている。しかし、ロック装置５０は電動機４６の回転軸に設けられてもよい。

また、上述の実施形態においては、車両１０の傾斜は、車両の傾斜角の制御に使用される傾斜角センサにより検出されるようになっている。しかし、ロック装置５０の制御に使用される車両の傾斜角は、車両の傾斜角の制御に使用される傾斜角センサ以外の装置により検出されてもよい。

また、上述の実施形態においては、アクチュエータ３８は、その長手方向中央部に設けられた一対の枢軸４８が一対のブラケット４６によって支持されることにより、枢軸４８の周りに揺動可能に支持されている。アクチュエータ３８の出力回転軸は後方へ突出し、出力回転軸の先端に揺動部材３６のボス部３６Ｂが一体的に取り付けられている。しかし、車両傾斜装置１８は、出力回転軸５２を回転させて前後方向に延在する揺動軸線３４の周りに揺動部材３６を揺動させることによりコネクティングロッド４０Ｌ及び４０Ｒを逆相にて上下動させることができる限り、任意の構成を有していてよい。

例えば、揺動部材３６のアーム部３６ＡＬ及び３６ＡＲは、ボス部３６Ｂから離れるにつれて高さが高くなるよう、Ｖ形をなしていている。しかし、アーム部３６ＡＬ及び３６ＡＲは、互いに他に対し傾斜することなく一直線状をなし、車両１０が標準状態にあるときには水平に延在するようになってもよく、ボス部３６Ｂから離れるにつれて高さが低くなるよう、逆Ｖ形をなしていてもよい。

１０…自動傾斜車両、１２Ｌ，１２Ｒ…前輪、１６Ｌ，１６Ｒ…車輪キャリア、１８…車両傾斜装置、２０…電子制御装置、２４…車体、３４…揺動軸線、３６…揺動部材、３８…アクチュエータ、４０Ｌ，４０Ｒ…コネクティングロッド、５０…ロック装置、５２…出力回転軸、６６…ロックホルダー、６８…ロックピン、７０…駆動装置、７２…歯、７６…往復動部材、７８…係合部材、１００…傾斜角センサ、１０２…回転角センサ、１０４…ポジションセンサ

Claims

横方向に隔置され対応する車輪キャリアにより回転可能に支持された一対の車輪と、車両の旋回時に車両を旋回内側へ傾斜させるよう構成された車両傾斜装置と、前記車両傾斜装置を制御する制御装置と、を含む自動傾斜車両であって、前記車両傾斜装置は、前後方向に延在する揺動軸線の周りに揺動する揺動部材と、回転軸が前記揺動軸線の周りに回転することにより前記揺動部材を前記揺動軸線の周りに揺動させるアクチュエータと、前記揺動軸線に対し横方向両側において上端の枢着部にて前記揺動部材に枢着され且つ下端の枢着部にて対応する車輪キャリアに枢着された一対のコネクティングロッドと、前記回転軸の回転を選択的に阻止するロック装置と、を含む、自動傾斜車両において、
前記ロック装置は、前記回転軸により一体的に保持され且つ前記揺動軸線の周りに配設された複数の歯を有するロックホルダーと、前記揺動軸線を横切る方向に往復動可能なロックピンと、前記ロックピンの先端部が前記複数の歯のうちの二つの間に嵌入するロック位置と前記ロックピンの先端部が前記複数の歯のうちの二つの間に嵌入しないロック解除位置との間に前記ロックピンを移動させる駆動装置と、を有し、
前記制御装置は、イグニッションスイッチがオンからオフへ変化したときには、前記駆動装置により前記ロックピンを前記ロック解除位置から前記ロック位置へ向けて移動させると共に、車両の傾斜角が増大する方向へ前記アクチュエータにより前記回転軸を回転させるよう構成された、自動傾斜車両。
請求項１に記載の自動傾斜車両において、前記制御装置は、前記回転軸を回転させる力を漸増し、前記回転軸を回転させる力の漸増が開始された後における前記回転軸の回転角度が第一の回転角基準値以下であり且つ前記回転軸を回転させる力が第一の力基準値以上であるときに、前記ロックピンが前記ロック位置へ移動したと判定するよう構成された、自動傾斜車両。
請求項１に記載の自動傾斜車両において、前記制御装置は、イグニッションスイッチがオフからオンへ変化したときには、車両の傾斜角が減少する方向へ前記アクチュエータにより前記回転軸を回転させると共に、前記駆動装置により前記ロックピンを前記ロック位置から前記ロック解除位置へ向けて移動させるよう構成された、自動傾斜車両。
請求項３に記載の自動傾斜車両において、前記制御装置は、前記回転軸を回転させる力を漸増し、前記回転軸を回転させる力が第二の力基準値以下であり且つ前記回転軸の回転を開始した後における前記回転軸の回転角度が第二の回転角基準値よりも大きいときに、前記ロックピンが前記ロック解除位置へ移動したと判定するよう構成された、自動傾斜車両。
請求項１乃至４の何れか一つに記載の自動傾斜車両において、前記ロックピンは、前記駆動装置により往復動される往復動部材と、前記往復動部材により前記往復動の方向に沿って前記往復動部材に対し変位可能に支持された係合部材と、前記係合部材を前記往復動部材から離れる方向へ付勢する弾性部材と、を含み、前記係合部材は、前記ロック位置においては前記複数の歯のうちの二つの間に位置し、前記ロック解除位置においては前記複数の歯のうちの二つの間に位置しないよう構成された、自動傾斜車両。