JP6646682B2 - リーン車両 - Google Patents
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Description
このように2つの接地点と重心との位置関係を変更させて、車両の前後軸(前二輪の左右方向の中心点と後輪の左右方向の中心点とを結んだ仮想線)に対して重心位置を左右方向にずらすことにより、車両を左右方向に傾斜させることができる。以降の説明において、車体フレームの上下方向に延びる仮想線が鉛直方向に対してなす角度を鉛直角と言う。鉛直角が大きいと、車両は車両の左右方向に大きく傾いている。車両が直立している場合には、鉛直角が0度になる。
車体フレームと、右前輪と、左前輪と、リンク機構と、操舵力伝達機構と、操舵力付与装置(EPS)と、回動力付与装置と、制御部とを備える。
前記右前輪は、前記車体フレームの右方に設けられ前記車体フレームの上下方向に延びる右操舵軸線回りに転舵可能に設けられる。
前記左前輪は、前記車体フレームの左方に設けられ前記車体フレームの上下方向に延びる左操舵軸線回りに転舵可能に設けられる。
前記リンク機構は、前記車体フレームに前後方向に延びるリンク軸線回りに回動可能に支持されて、前記車体フレームの傾斜に応じて前記車体フレームの上下方向における前記右前輪および前記左前輪の相対位置を変化させる、クロス部材を備える。
前記操舵力伝達機構は、操舵力入力部に入力されたライダーによる第一操舵力を前記右前輪および前記左前輪に伝達する。
前記操舵力付与装置(EPS)は、前記操舵力伝達機構に第一アクチュエータにより第二操舵力を付与する。
前記回動力付与装置は、前記リンク機構の前記クロス部材に前記車体フレームに対する回動力を第二アクチュエータにより付与する。
前記制御部は、鉛直角が大きくなる挙動を抑制するように前記第二操舵力と前記回動力の少なくとも一方を生じさせるように、少なくとも前記操舵力付与装置と前記回動力付与装置の一方を制御する制御部を備える。
前記制御部は、少なくとも車速と鉛直角とを含む物理量に応じて、前記第一アクチュエータの出力トルクの大きさを決定するEPS指令値と前記第二アクチュエータの出力トルクの大きさを決定するEPL指令値を決定する。
前記制御部は、前記鉛直角が0度以外の場合に、前記車速を除く前記物理量を一定としたときに前記車速の増加に連れて、前記EPL指令値qに対する前記EPS指令値pの比率p/qを増加させる。
前記制御部は、前記比率p/qを前記車速の変化にともなって徐変するように制御してもよい。
前記制御部は、前記車速が少なくとも所定の範囲内のときに、前記車速の増加に応じて前記第一アクチュエータの出力を増加させてもよい。
前記車両は、走行中に、前記車体フレームが傾くときに前記操舵力入力部の舵角が増加あるいは減少するように変化しようとするものであってもよい。
前記制御部は、前記鉛直角に応じて前記第一アクチュエータの出力を決定してもよい。
前記物理量は、鉛直角速度と鉛直角加速度の少なくとも一方を含み、
前記制御部は、前記鉛直角速度と前記鉛直角加速度の少なくとも一方に応じて前記第一アクチュエータの出力を決定してもよい。
前記車両は、走行中に、前記車体フレームが右方に傾くときに前記操舵力入力部の舵角が上方から見て時計回りに増加するように変化しようとし、前記車体フレームが左方に傾くときに前記操舵力入力部の舵角が上方から見て反時計回りに増加するように変化しようとしてもよい。
図1は、車両1の全体を車両1の左方から見た側面図を示す。車両1の無負荷状態とは、ライダーが乗車せず、且つ、車両1に燃料を搭載していない状態において、前輪が転舵も傾斜もしていない直立状態を意味する。
本実施の形態においては、平行四節リンク(パラレログラムリンクとも呼ぶ)方式のリンク機構5を採用している。リンク機構5は、ハンドルバー23より下方に配置されている。リンク機構5は、車体フレーム21のヘッドパイプ211に連結されている。リンク機構5は、車両1の傾斜動作を行うための構成として、上クロス部材51、下クロス部材52、左サイド部材53および右サイド部材54を備えている。また、リンク機構5は、左サイド部材53の下部に接続されて左サイド部材53とともに傾斜する構成として、第1ブラケット317と左緩衝装置33を備えている。さらに、リンク機構5は、右サイド部材54の下部に接続されて右サイド部材54とともに傾斜する構成として、第2ブラケット327と右緩衝装置34を備えている。
図4は、車両1の操舵動作を説明するための図であり、車両1を転舵させた状態の車両1の前部の平面図である。図4に示すように、ハンドルバー23が左右方向に回されると、操舵力伝達機構6が動作し、操舵動作が行われる。ハンドルバー23が回転されることでステアリングシャフト60が回転すると、ステアリングシャフト60の回転に伴って第1伝達プレート61が回転する。例えば、ステアリングシャフト60が図4の矢印Tの方向に回転すると、第1伝達プレート61が矢印Tの方向に回転する。第1伝達プレート61の矢印Tの方向への回転に伴って、タイロッド67が左後方に移動する。このとき、第1伝達プレート61は、第1ジョイント64が備える略上下方向に延びる回転軸部材によって第1ジョイント64に対して回転する。第1伝達プレート61が第1ジョイント64に対して回転するとき、タイロッド67は姿勢を維持しながら左後方に移動する。タイロッド67の左後方への移動に伴って、第2伝達プレート62は、左サイド部材53回りに、矢印Tの方向に回動する。また、タイロッド67の左後方への移動に伴って、第3伝達プレート63は、右サイド部材54回りに、矢印Tの方向に回動する。このとき、第2伝達プレート62は、第2ジョイント65が備える上下方向に延びる回転軸部材回りに第2ジョイント65に対して回転する。また、第3伝達プレート63は第3ジョイント66が備える上下方向に延びる回転軸部材回りに第3ジョイント66に対して回転する。
図5は、車両1の傾斜動作を説明するための図であり、車両1を傾斜させた状態の車両1の前部の正面図である。図5に示すように、リンク機構5の動作に伴い車両1は左右方向に傾斜する。リンク機構5の動作とは、リンク機構5における傾斜動作を行うための各部材(上クロス部材51、下クロス部材52、左サイド部材53および右サイド部材54)がそれぞれの連結点を軸として相対回転し、リンク機構5の形状が変化することを意味している。本実施の形態のリンク機構5では、直立状態において上クロス部材51、下クロス部材52、左サイド部材53および右サイド部材54が、正面視で略長方形状に配置されている。本実施の形態のリンク機構5では、上クロス部材51、下クロス部材52、左サイド部材53および右サイド部材54が、車両1が傾斜した状態において、略平行四辺形に変形している。リンク機構5は、上クロス部材51、下クロス部材52、左サイド部材53および右サイド部材54の相対的な回転動作に連動して傾斜動作を行う。リンク機構5の傾斜動作によって、左前輪31および右前輪32が、それぞれ車体フレームの左右方向に傾斜する。
図6は、車両1を転舵させかつ傾斜させた状態の車両1の前部の正面図である。図6では、ハンドルバー23を左方に操舵し、車両1を左方に傾斜させた状態を示している。図6に示す動作時には、操舵動作により左前輪31および右前輪32の向きが変更され、傾斜動作により左前輪31および右前輪32が車体フレーム21とともに傾斜する。この状態では、リンク機構5の上クロス部材51、下クロス部材52、左サイド部材53および右サイド部材54が略平行四辺形に変形し、タイロッド67が左右何れかの操舵した方向(図6では左方)かつ後方に移動する。
本実施形態に係る車両1は、図1および図2に示すように、モータなどの第一アクチュエータ71によりステアリングシャフト60を回転可能な電動ステアリング機構(EPS:Electric Power Steering System、以降EPSと呼ぶ)70を備えている。EPS70は、ステアリングシャフト60に連結されたハンドルバー23(操舵力入力部の一例)に入力されるライダーの操舵力(第一操舵力の一例)をアシストする。
本実施形態に係る車両1は、図1および図2に示すように、モータなどの第二アクチュエータ91によりリンク機構5を作動させるEPL90を備えている。EPL90の第二アクチュエータ91の一方は、車体フレーム21に固定されている。第二アクチュエータ91の一方に対して変位する他方は、上クロス部材51に固定されている。これにより、EPL90は、車体フレーム21に対して上クロス部材51を回転させる力、あるいは、回転を停止させたりする力(回転に抵抗を与える力)を作用させる。
なお、上述の実施形態においては、パラレログラム式のリンク機構5が搭載された車両1を説明したが、本発明はこの例に限られない。本発明は、ダブルウィッシュボーン式のリンク機構、リーディングアーム式のリンク機構などが搭載された車両へも適用できる。また、リンク機構は、車体フレームに対して回転するクロス部材として、ショックタワーを備える構成であってもよい。
なお、本発明および上記実施形態における鋭角とは、0°を含み、90°より小さい角度とする。本来、鋭角は、0°を含まないが、本発明および上記実施形態においては、鋭角は0°を含むものとする。また、上記実施例では、クロス部材の上軸線および下軸線と垂直に交わる仮想平面は、後方かつ上方に延びる平面である。しかしながら、これに限定されることなく、クロス部材の上軸線および下軸線と垂直に交わる仮想平面が、前方かつ上方に延びる平面であっても良い。
本明細書において、「平行」は、±40°の範囲で傾斜し、部材として交わらない2つの直線も含む。本発明において、「方向」および「部材」等に対して「沿う」は、±40°の範囲で傾斜する場合も含む。本発明において、「方向」に対して「延びる」は、±40°の範囲で傾斜する場合も含む。
本実施形態に係る車両1は、車体フレームを覆う車体カバーを備えていても良い。車体フレームを覆う車体カバーを備えていなくても良い。パワーユニットは、動力源を含む。動力源は、エンジンに限らず電動モータであっても良い。
上記各実施形態においては、車体フレーム21の側面視で、右サイド部材54、左サイド部材53およびヘッドパイプ211は、重なる位置に設けられている。しかしながら、車体フレーム21の側面視で、右サイド部材54と左サイド部材53に対しヘッドパイプ211が前後方向の異なる位置に設けられていてもよい。また、右サイド部材54と左サイド部材53の車体フレーム21の上下方向に対する傾斜角度が、ヘッドパイプ211の傾斜角度と異なっていてもよい。
なお、リンク機構を支持するヘッドパイプは、一片の部品で構成されていても、複数の部品で構成されていても良い。複数の部品で構成されている場合、溶接、接着などにより結合されていても、ボルト、リベットなどの締結部材で結合されていても良い。本実施形態では、ステアリングシャフト60を回転可能に支持する車体フレーム21の一部位としてヘッドパイプ211を説明したが、本発明はこれに限られない。ヘッドパイプに替えて、ステアリングシャフト60を中間操舵軸線Y3回りに回転可能に支持する部材を採用できる。例えば、ステアリングシャフト60を中間操舵軸線Y3回りに回転可能に支持する軸受を含む部材を採用できる。
本実施例において、車体フレームは、ヘッドパイプなどのリンク機構を支持するリンク支持部と連結部材(上前後フレーム部)とダウンフレーム(上下フレーム部)とアンダーフレーム(下前後フレーム部)を有し、それらが溶接により接続されている。しかしながら、本発明の車体フレームは上記実施形態に限定されない。車体フレームは、リンク支持部と上前後フレーム部と上下フレーム部と下前後フレーム部を有していればよい。例えば、車体フレームは、鋳造等により全部または一部が一体に形成されていてもよい。また、車体フレームは、上前後フレーム部と上下フレーム部が1つの部材で構成されていてもよいし、別部材で構成されていてもよい。
上記の実施形態においては、左緩衝装置33と右緩衝装置34は、それぞれ一対のテレスコピック機構を備えている。しかしながら、車両1の仕様に応じて、左緩衝装置33と右緩衝装置34がそれぞれ備えるテレスコピック機構の数は、1つであってもよい。また、上述の実施形態においては、テレスコピック式の緩衝装置33、34が搭載された車両1を説明したが、本発明はこの例に限られない。本発明は、リンク式の緩衝装置が搭載された車両へも適用できる。本実施形態において、ステアリングシャフトの回転軸線と車体フレームの上下方向のなす鋭角は、右緩衝装置および左緩衝装置の伸縮方向と車体フレームの上下方向とがなす鋭角は一致している。しかしながら、本発明においては、上記実施形態に限定されない。例えば、ステアリングシャフトの中間操舵軸線Y3と車体フレームの上下方向のなす鋭角は、右緩衝装置および左緩衝装置の伸縮方向と車体フレームの上下方向とがなす鋭角よりも小さくても良いし、大きくてもよい。
なお、上クロス部材は、一片の部品で構成される上前クロス部材、一片の部品で構成される上後クロス部材、およびそれらの間に設けられ、複数の部品で構成される連結部材を含んでいても良い。複数の部品で構成されている場合、溶接、接着などにより結合されていても、ボルト、リベットなどの締結部材で結合されていても良い。
左右傾斜角の値を用いて、アクチュエータ71の出力を制御することができる。一例として、Δt秒後の左右傾斜角θfを、下記式により計算することができる。
θf=θ+Δt×ω
ここで、θは、現在の左右傾斜角(deg)である。Δtは、先読み時間(t)、ωは、左右傾斜角の角速度(ロールレート)(deg/s)である。
本発明の図示実施形態を幾つかここに記載した。本発明は、ここに記載した各種の好ましい実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ(例えば、各種実施形態に跨る特徴の組み合わせ)、改良および/または変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレーム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に限定されるべきではない。そのような実施形態は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、この開示において、「好ましくは」や「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」や「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ものである。
1 車両
2 車両本体部
3 前輪
4 後輪
5 リンク機構
6 操舵力伝達機構
21 車体フレーム
22 車体カバー
23 ハンドルバー
31 左前輪
32 右前輪
33 左緩衝装置
34 右緩衝装置
51 上クロス部材
52 下クロス部材
53 左サイド部材
54 右サイド部材
60 ステアリングシャフト
61 第1伝達プレート
62 第2伝達プレート
63 第3伝達プレート
64 第1ジョイント
65 第2ジョイント
66 第3ジョイント
67 タイロッド
70 EPS
80 制御部
81 操舵角センサ
82 操舵トルクセンサ
83 左車輪速センサ
84 右車輪速センサ
85 鉛直角センサ
86 対地角センサ
90 EPL
91 第二アクチュエータ
92 第二コントローラ
211 ヘッドパイプ
212 ダウンフレーム
213 リアフレーム
214 アンダーフレーム
221 フロントカバー
223 フロントフェンダー
224 リアフェンダー
225 レッグシールド
226 センターカバー
227 第1フロントフェンダー
228 第2フロントフェンダー
314 左車軸部材
317 第1ブラケット
324 右車軸部材
327 第2ブラケット
331 左後テレスコピック要素
332 左前テレスコピック要素
341 右後テレスコピック要素
342 右前テレスコピック要素
711 左ブレーキディスク
721 右ブレーキディスク
C 上中間軸線
E 上右軸線
J 上左軸線
K 下中間軸線
G 下左軸線
H 下右軸線
Y1 左操舵軸線
Y2 右操舵軸線
Y3 中間操舵軸線
Claims (7)
- リーン車両であって、
前記リーン車両の左右方向の左方に旋回する時に左方に傾斜し、前記リーン車両の左右方向の右方に旋回する時に右方に傾斜する車体フレームと、
前記車体フレームの前後方向に並んで配置され、操舵可能な操舵輪及び操舵不能な非操舵輪と、
前記操舵輪を操舵する力を付与するモータと、
前記リーン車両の左右方向における前記車体フレームの左右傾斜角を検出する左右傾斜角検出部と、
前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角に応じて、前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記リーン車両を右に旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させ、且つ、前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角に応じて、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させる、又は、
前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角に応じて、前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記リーン車両を左方向へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させ、且つ、前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角に応じて、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記リーン車両を右へ旋回させる方向へ前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させる制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさを、前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角に応じて変更し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさを、前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角に応じて変更し、又は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさを、前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角に応じて変更し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさを、前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角に応じて変更し、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの時間変化率を制限し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの時間変化率を制限し、又は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの時間変化率を制限し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの時間変化率を制限する、
リーン車両。 - 請求項1に記載のリーン車両であって、
前記制御装置は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの前記傾斜角に対する変化率を、車速に応じて変更し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの前記傾斜角に対する変化率を、前記車速に応じて変更し、又は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの前記傾斜角に対する変化率を、車速に応じて変更し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの前記傾斜角に対する変化率を、前記車速に応じて変更する、
リーン車両。 - 請求項1または2に記載のリーン車両であって、
前記制御装置は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を出力する左右傾斜角の範囲を設定し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を出力する左右傾斜角の範囲を設定し、又は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を出力する左右傾斜角の範囲を設定し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を出力する左右傾斜角の範囲を設定する、
リーン車両。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のリーン車両であって、
前記制御装置は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を出力する左右傾斜角の範囲を車速に応じて変更し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を出力する左右傾斜角の範囲を前記車速に応じて変更し、又は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を出力する左右傾斜角の範囲を前記車速に応じて変更し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を出力する左右傾斜角の範囲を前記車速に応じて変更する、
リーン車両。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のリーン車両であって、
前記制御装置は、
前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角及び車速に応じて、前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させ、且つ、前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角及び車速に応じて、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させ、又は、
前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角及び車速に応じて、前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させ、且つ、前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角及び車速に応じて、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させる、
リーン車両。 - 請求項5に記載のリーン車両であって、
前記制御装置は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの最大値を、前記車速に応じて変更し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの最大値を、前記車速に応じて変更し、又は、
前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの最大値を、前記車速に応じて変更し、且つ、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記モータが出力する前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力の大きさの最大値を、前記車速に応じて変更する、
リーン車両。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のリーン車両であって、
前記制御装置は、
前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角及び前記左右傾斜角の時間変化率に応じて、前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させ、且つ、前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角及び前記左右傾斜角の時間変化率に応じて、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させ、又は、
前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角及び前記左右傾斜角の時間変化率に応じて、前記車体フレームが右へ傾斜している場合に前記リーン車両を左へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させ、且つ、前記左右傾斜角検出部で検出された左右傾斜角及び前記左右傾斜角の時間変化率に応じて、前記車体フレームが左へ傾斜している場合に前記リーン車両を右へ旋回させる方向に前記操舵輪を操舵する力を前記モータに出力させる、
リーン車両。
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