JP2019018843A - 車両のための操舵制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の傾斜を適時調節することができ、騎乗安定性の向上を図ることができる車両の操舵制御システムを提供する。【解決手段】第１の傾斜操作ユニット３は、２つの前輪１３の間に車体１１を傾斜させるように操舵操作ユニット２と連動可能に連結されて設けられ、操舵操作ユニット２の操作に駆動されて搖動可能に設けられた第１の傾斜調節器３３を有する。第２の傾斜操作ユニット４は、車体１１に車体１１を傾斜させるように第１の傾斜調節器３３と連動可能に連結されて設けられ、第１の傾斜調節器３３の搖動に駆動されて第１の傾斜調節器３３と連結された結合部分４１２の第１の傾斜調節器３３における高さ位置を調節するように伸び縮み可能に設けられた第２の傾斜調節器４１を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、車両の転向操縦技術に関し、特に車両のための操舵制御システムに関する。

一般に２輪バイクや自転車は、自動車だと面倒に感じるような狭い道路でもスムーズに通行が可能で、寄り道がし易い利便性と機動性というメリットがあるので、足代わりとして通勤や通学によく利用されるが、運転操作を誤れば、滑って転倒する危険を伴い、また、一時停車の際、足をサブサポーターとして使って車体を安定して支える必要がある。そのため、２つの前輪が左右配置されて安定性が良好である３輪車等に注目が集まっている。

３輪車等では、傾斜アシストシステムを用いて、急なカーブの場合には車体を大きく傾斜させてスピードを上げたり、緩やかなカーブの場合には車体を緩やかに傾斜させてスピードを落としたりすることによりカーブ走行を容易にする対策を採っている。しかし、３輪車等は車体の重心が高いので、カーブを曲がる等の旋回時に車両が傾斜し難く、カーブを曲がる際に遠心力で外方向に転倒するという恐れがあるのでスピードを大きく落とす必要があり、スムーズに走ることができず、騎乗安定性の低下をもたらす問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、車両の傾斜を適時調節することができ、騎乗安定性の向上を図ることができる車両のための操舵制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る操舵制御システムは、互いに所定の間隔をおいて左右配置された２つの前輪を設けた車体を有する車両に適用される。本発明に係る操舵制御システムは、前記車体の進行方向を制御作動するように前記車体に設けられた操舵操作ユニットと、２つの前記前輪の間に設けられ、前記車体を傾斜させるように前記操舵操作ユニットと連動可能に連結されて設けられ、前記操舵操作ユニットの操作に駆動されて搖動可能に設けられた第１の傾斜調節器を有する第１の傾斜操作ユニットと、前記車体に設けられ、前記車体を傾斜させるように前記第１の傾斜調節器と連動可能に連結されて設けられ、前記第１の傾斜調節器の搖動に駆動されて前記第１の傾斜調節器と連結された結合部分の高さ位置を調節するように伸び縮み可能に設けられた第２の傾斜調節器を有する、第２の傾斜操作ユニットと、
を備えていることを特徴とする。

操舵操作ユニット及び第１の傾斜操作ユニットと第２の傾斜操作ユニットとを連携して用いると、第２の傾斜調節器の伸縮長さを変えることによって第１の傾斜調節器における位置を変えることによって、車両の車体の傾斜角度を変更しながら転向制御することができる。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照する以下の実施形態の詳細な説明において明白になるであろう。

車両に取り付けられた本発明に係る車両の操舵制御システムを示す側面図である。 図２の一部を拡大して示す側面図である。 図１の前面図であり、第１の傾斜調節器と第２の傾斜調節器との相互関係を説明する。 図１の平面図であり、一部の部材のみ図示され、図示された矢印で進行方向前方を指す。 図４と似た平面図であり、２つの前輪が傾いて車両が転向する状態を説明し、図示された矢印で進行方向前方を指す。 図３と似た前面図であり、第１の傾斜調節器の動作を説明する。 図６に似た前面図であり、第２の傾斜調節器が大きく伸ばされている。

以下、本発明に係る車両の操舵制御システムの一例について図面を参照して説明する。

図１〜図３は、本実施例に係る操舵制御システムを示している。車両１は例えば石油、ガス等の燃料や電気を使う３輪車や４輪車であり、この例では３輪車を挙げて説明する。図示の如く、車両１は、車体１１や、２本のリンクアーム１２、１２、２つの前輪１３、１３、リンクシャフト１４、上部プルユニット１５、下部プルユニット１６、フロントフレーム１７、座席１８、１つの後輪１９等を備えている。車体１１は、座席１８等を設けたりするものであって車両１の進行方向に沿って長く延伸されている。なお、図面においてＸを車両１の進行方向に沿った前後方向と、Ｙを前後方向Ｘと同一の平面にあり且つ該前後方向Ｘに直交する左右方向と、Ｚを前後方向Ｘ及び左右方向Ｙに直交する高さ方向と、Ｌを車体１１が傾斜せずに直立された時の車体１１の高さ方向Ｚ沿いの中央軸線として、それぞれ定義する。

２本のリンクアーム１２は、車体１１の前後方向Ｘに対しての左右方向Ｙに互いに所定の間隔をおいて左右配置されている。２つの前輪１３は、２本のリンクアーム１２、１２の左右の外側に配置されている。リンクシャフト１４は、車体１１の左右方向Ｙに沿って延伸されて２つの前輪１３、１３を連結している。

上部プルユニット１５は、例えば図３に示されているように、２本のリンクアーム１２、１２の真ん中に配置された筒状の上部スリーブ１５１と、上部スリーブ１５１の左右側に配置された２本の上部プルシャフト１５２とを有する。各上部プルシャフト１５２は、上部スリーブ１５１と枢結された一端部と、対応する側のリンクアーム１２と枢結された他端部とを有する。

下部プルユニット１６は、例えば図３に示されているように、２本のリンクアーム１２、１２の真ん中で上部スリーブ１５１の下側に配置された筒状の下部スリーブ１６１と、下部スリーブ１６１の左右側に配置された２本の下部プルシャフト１６２とを有する。各下部プルシャフト１６２は、下部スリーブ１６１と枢結された一端部と、対応する側のリンクアーム１２と枢結された他端部とを有する。

フロントフレーム１７は、例えば図１、図２に示されているように、車体１１の前後方向Ｘに沿って延伸されているロアシャフト１７１と、ロアシャフト１７１と連結されたアッパーシャフト１７２と、ロアシャフト１７１とアッパーシャフト１７２との間に位置決めされるように左右方向Ｙと前後方向Ｘとに対して直立して高さ方向Ｚに延伸されている第１の縦板１７３と、アッパーシャフト１７２の上側に左右方向Ｙと前後方向Ｘとに対して直立して高さ方向Ｚに延伸されている第２の縦板１７４とを有する。

ロアシャフト１７１は、下部スリーブ１６１と連結された前端部を有する。アッパーシャフト１７２は、上前方に湾曲状に延伸されていて、上部スリーブ１５１と連結された前端部を有する。

本例に係る車両の操舵制御システムは、操舵操作ユニット２と、第１の傾斜操作ユニット３と、第２の傾斜操作ユニット４とを備えている。

操舵操作ユニット２は、車体１１の進行方向を制御するように車体１１に設けられ、手動操作されるように設けられた握り部材２１と、握り部材２１の操作によって連動可能に握り部材２１と連結されて設けられたトランスミッションロッド２２とを有する。

握り部材２１は、車両の転向を制御するように例えば輪状に設けられたステアリングホイールと、把持可能に設けられたハンドルグリップとのいずれかの１つである。握り部材２１は例えばバイクのハンドルグリップである場合、例えば騎乗者の手が把持可能なハンドルバーとして車体の側辺から横棒状に延伸された構成とする。

トランスミッションロッド２２は、リンク自由度を高めるために、例えば少なくとも１つのユニバーサルジョイントを用いて連結された複数のロッド部材を用いて構成されたもので、この例では、握り部材２１の操作によって連動されて左右移動されたり搖動されたりするようになっている。トランスミッションロッド２２の複数のロッド部材における１つは、第２の縦板１７４と枢結されている。

第１の傾斜操作ユニット３は、２つの前輪１３の間に設けられ、図２〜図４を参照すると、ギアユニット３０と、第１の傾斜調節器３３とを有する。ギアユニット３０は操舵操作ユニット２と第１の傾斜調節器３３とが相互に連結され、第１の傾斜調節器３３はギアユニット３０とトランスミッションロッド２２とに連結されている。

ギアユニット３０は、第１のギア３１と第２のギア３２とを有する。第１のギア３１は、トランスミッションロッド２２に連動駆動されるように連結され、トランスミッションロッド２２の車体１１の左右方向Ｙに沿って左右延伸されるように設けられ、トランスミッションロッド２２に連動駆動されて自身の中心軸の回りを回転可能である。

第２のギア３２は、第１のギア３１からの動力を受けて転向して出力するために第１のギア３１に連動駆動されるように第１のギア３１と噛み合わせられて設けられ、第１のギア３１に連動駆動されると自身の中心軸の回りを回転可能にされる。第２のギア３２の中央軸線は車体１１の前後方向Ｘに沿って水平に延伸されている。

第１の傾斜操作ユニット３は更に、図２に示されているように、自身の軸心が第１の縦板１７３を貫通するように第２のギア３２と第１の縦板１７３の間に連結される軸棒３４が設けられている。第２のギア３２は、軸棒３４が第１の縦板１７３を通って第１の傾斜調節器３３と連結されている。

第１の傾斜調節器３３は、第１のギア３１と第２のギア３２を介して操舵操作ユニット２によって駆動されて搖動可能に構成されている。より具体的には、第１の傾斜調節器３３は、第２のギア３２に連動駆動されるように第２のギア３２の前側に連結され、また、第２のギア３２との間に軸棒３４を用いて同期回動可能に連結されている。図２、図３に示されているように、車体１１の左右方向Ｙに延伸されて扁平状になった盤体３３１と、車体１１の前後方向Ｘに沿って延伸されるように盤体３３１における車体１１の前後方向Ｘの前端と連結された筒部３３２と、前記筒部３３２の前端と連結されて設けられ、リンクシャフト１４と連結された連結体３３３とを有する。

盤体３３１は、前後相反する前側表面３３５と後側表面３３６と、前側表面３３５と後側表面３３６とが相互に連結された上表面３３７と、第２のギア３２と連結され、前側表面３３５の下部としての前面部分と後側表面３３６の下部としての後面部分とを含んでなる下端部３３４と、前側表面３３５から後側表面３３６を貫通すると共に上表面３３７から下端部３３４に向かって延伸されるように形成されたスロット３３８とを有する。下端部３３４は軸棒３４を介して第２のギア３２と連結されている。

筒部３３２と盤体３３１は、第２の傾斜操作ユニット４が対応して第２の傾斜操作ユニット４の伸縮運動をさせるスペース３５を画成する。

第２の傾斜操作ユニット４は、車体１１に設けられ、図２〜図４に示されているように、アッパーシャフト１７２に取り付けられて固定された管状のスリーブ４０と、車体１１を傾斜させるように第１の傾斜調節器３３と連動可能に連結されて設けられ、第１の傾斜調節器３３の搖動に駆動されて第１の傾斜調節器３３と連結された結合部分の高さ位置を調節するように伸び縮み可能にスリーブ４０と連結されて設けられた第２の傾斜調節器４１と、を有する。

第２の傾斜調節器４１は、スペース３５を介して上下移動可能になり、例えば図２〜図４に示すように、棒状に上下延伸されるように第１の傾斜調節器３３の前側に連結されて設けられたシャフト部４１１と、第１の傾斜調節器３３と連結された結合部分としてシャフト部４１１の底部から後ろ側に向かってスロット３３８に入るまで延伸されるように設けられた調節部４１２とを有する。

シャフト部４１１は、その下部が調節部４１２の上部に連結されている。調節部４１２はスロット３３８に伸ばされて差し込まれるように設けられている。シャフト部４１１は第１の傾斜調節器３３の搖動に駆動されてシャフト部４１１の第１の傾斜調節器３３と連結された結合部分の高さ位置を調節するように伸び縮み可能になっている。調節部４１２は、スロット３３８に差し込まれる高さ位置を変えるようにシャフト部４１１の伸縮運動に連動される。

なお、第２の傾斜調節器４１は、油圧機構におけるシリンダー内のオイルによって往復運動する油圧ロッドと、機械機構による回動駆動によって往復運動するねじロッドと、長さが伸縮して可変な伸縮ロッドとのいずれかの１つである。第２の傾斜調節器４１は、本例では、スリーブ４０から伸ばされた部分の長さを変えることによってスリーブ４０と第２の傾斜調節器４１とを含む全体の長さを変えるようになっている。調節部４１２は、第２の傾斜調節器４１の上下移動によって調節部４１２のスロット３３８に差し込まれる度合いを調節することができ、第２の傾斜操作ユニット４の車体１１に対する高さ位置を変えることができる。

次に、以上のように構成された車両の操舵制御システムの動作及び作用について添付図面を参照して説明する。

図２〜図５に示すように、握り部材２１が把持操作されると、トランスミッションロッド２２を介して第１のギア３１が動かされる。第１のギア３１が回転すると第２のギア３２が連動して、自身の中央軸線の周りに回動される。第２のギア３２が動かされると、第１の傾斜調節器３３が連動して下端部３３４を軸心として搖動される。車両１の進行方向を変えるために握り部材２１が左又は右に切られると、第１の傾斜調節器３３が連動して左又は右に搖動される。第１の傾斜調節器３３が搖動されると、連結体３３３を介してリンクシャフト１４が連動されて左又は右に変位される。リンクシャフト１４の水平位置は前輪１３、１３の軸心の前側にあるので、リンクシャフト１４が変位されると、前輪１３、１３が連動されて左又は右に転向される。これによって車両１の車体１１が制御されて転向される。図４、図５は、第１の傾斜調節器３３が左に搖動された時にリンクシャフト１４及び前輪１３、１３が連動されて転向された状態を示している。

図２、図３、図６に示すように、第１の傾斜調節器３３と第２の傾斜調節器４１とを用いて車体１１の傾斜角度θを調節することができる。車体１１の傾斜角度θとは、車体１１が傾いた時の中央軸線Ｌと高さ方向Ｚとの夾角を指す。車体１１が急なカーブを曲がる場合、傾斜角度θが大きく、緩やかなカーブを曲がる場合、傾斜角度θが小さい。第１の傾斜調節器３３が左又は右に搖動されると、第１の傾斜調節器３３と連動駆動される第２の傾斜調節器４１が連動されて左又は右に移動される。第２の傾斜操作ユニット４が動かされると、アッパーシャフト１７２が変位して動かされる。これによってフロントフレーム１７、上部プルユニット１５及び前輪１３、１３が連動されて傾斜される。これによって車体１１が傾斜駆動される。上部プルユニット１５及び下部プルユニット１６の間は、可動に枢結され、上部プルユニット１５と下部プルユニット１６及びリンクアーム１２間は、可動に枢結されているので、自由に回動したり移動したりされることができる。このため、車体１１が進行中で傾いてもバランスを取ることができ、容易に転倒することがなくなる。

図２、図６、図７に示されているように、第１の傾斜調節器３３は操舵操作ユニット２によってその搖動する範囲が制御されている。この例では、第１の傾斜調節器３３の搖動範囲が一定になる。第２の傾斜調節器４１が第１の傾斜調節器３３に係入された時、その調節部４１２のスロット３３８への高さ方向の位置を変更することによって車体１１の傾斜する角度が調節される。具体的には、第２の傾斜調節器４１が少しだけ下向きに伸ばされた場合、調節部４１２が第１の傾斜調節器３３のスロット３３８において高さ方向の高めの位置に来るようになるので、第１の傾斜調節器３３の搖動範囲が比較的大きくなり、車体１１の傾斜角度θが大きくなるように前輪１３等を含む車体１１が大きく傾斜される（図６参照）。その一方、第２の傾斜調節器４１が大きく下向きに伸ばされた場合、調節部４１２が第１の傾斜調節器３３のスロット３３８において高さ方向の低めの位置に来るようになるので、第１の傾斜調節器３３の搖動範囲が比較的小さくなり、車体１１の傾斜角度θが小さくなるように前輪１３等を含む車体１１が少しだけ傾斜される（図７参照）。

なお、第２の傾斜調節器４１の下向きに伸ばされる長さは、車両１のペダル（図示せず）又は電子的に制御可能な電子制御装置（図示せず）を用いて制御可能にされ、例えば、車体１１が傾斜する角度を大にする場合、ペダル又は電子制御装置の制御スイッチ（押しボタン或いはタッチボタン）を押して第２の傾斜調節器４１の延伸された長さを小さくし、調節部４１２が第１の傾斜調節器３３のスロット３３８において高くなり、よって傾斜角度が大きくなるが、車体１１が傾斜する角度を小にする場合、ペダル又は電子制御装置の制御スイッチ（押しボタン或いはタッチボタン）を押して第２の傾斜調節器４１の延伸された長さを大きくし、調節部４１２が第１の傾斜調節器３３のスロット３３８において低くなり、傾斜角度が小さくなるようにすることができる。

以上のように、操舵操作ユニット２に第１の傾斜操作ユニット３と第２の傾斜操作ユニット４とを連携して用いると、第２の傾斜調節器４１の伸縮長さを変えることによって第１の傾斜調節器３３における高さ、具体的には、調節部４１２のスロット３３８における位置を変えることによって、車両１の車体１１の傾斜角度を変更しながら転向制御することができる。これによって、例えば騎乗者などのユーザーは、走行状況に応じて傾斜角度を適切に調整しスムーズに走行することができるので、使用上の利便性と機動性が良好で、車両１が傾いた時の安定性を高く図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明に係る車両の操舵制御システムは、３輪車等の車両の傾斜時バランスを取る転向操縦技術として有用である。

１ 車両
１１ 車体
１２ リンクアーム
１３ 前輪
１４ リンクシャフト
１５ 上部プルユニット
１５１ 上部スリーブ
１５２ 上部プルシャフト
１６ 下部プルユニット
１６１ 下部スリーブ
１６２ 下部プルシャフト
１７ フロントフレーム
１７１ ロアシャフト
１７２ アッパーシャフト
１７３ 第１の縦板
１７４ 第２の縦板
１８ 座席
１９ 後輪
２ 操舵操作ユニット
２１ 握り部材
２２ トランスミッションロッド
３ 第１の傾斜操作ユニット
３０ ギアユニット
３１ 第１のギア
３２ 第２のギア
３３ 第１の傾斜調節器
３３１ 盤体
３３２ 筒部
３３３ 連結体
３３４ 下端部
３３５ 前側表面
３３６ 後側表面
３３７ 上表面
３３８ スロット
３４ 軸棒
３５ スペース
４ 第２の傾斜操作ユニット
４０ スリーブ
４１ 第２の傾斜調節器
４１１ シャフト部
４１２ 調節部
Ｘ 前後方向
Ｙ 左右方向
Ｚ 高さ方向
Ｌ 中央軸線

Claims (10)

1. 互いに所定の間隔をおいて左右配置された２つの前輪を設けた車体を有する車両のための操舵制御システムにおいて、
   前記車体の進行方向を制御作動するように前記車体に設けられた操舵操作ユニットと、
   ２つの前記前輪の間に設けられ、前記車体を傾斜させるように前記操舵操作ユニットと連動可能に連結されて設けられ、前記操舵操作ユニットの操作に駆動されて搖動可能に設けられた第１の傾斜調節器を有する第１の傾斜操作ユニットと、
   前記車体に設けられ、前記車体を傾斜させるように前記第１の傾斜調節器と連動可能に連結されて設けられ、前記第１の傾斜調節器の搖動に駆動されて前記第１の傾斜調節器と連結された結合部分の高さ位置を調節するように伸び縮み可能に設けられた第２の傾斜調節器を有する、第２の傾斜操作ユニットと、
   を備えていることを特徴とする車両のための操舵制御システム。
2. 前記操舵操作ユニットは、
   把持して操作されるように設けられた握り部材と、
   前記握り部材と前記第１の傾斜操作ユニットとの間に連結されて設けられたトランスミッションロッドとを有することを特徴とする請求項１に記載の車両のための操舵制御システム。
3. 前記握り部材は、ステアリングホイールとハンドルグリップとのいずれかの１つであることを特徴とする請求項２に記載の車両のための操舵制御システム。
4. 前記第１の傾斜調節器は、前記第２の傾斜調節器が伸ばされた時に差し込まれるためのスロットが設けられ、
   前記第２の傾斜調節器は、前記スロットに伸ばされて差し込まれるように設けられた調節部を有することを特徴とする請求項１に記載の車両のための操舵制御システム。
5. 前記第１の傾斜操作ユニットは更に、前記操舵操作ユニットと前記第１の傾斜調節器とが相互に連結されたギアユニットを有することを特徴とする請求項４に記載の車両のための操舵制御システム。
6. 前記ギアユニットは、
   前記操舵操作ユニットに駆動されて自身の中心軸の回りを回転可能に設けられた第１のギアと、
   前記第１の傾斜調節器と連結され、また前記第１のギアの動作に連動されて回転可能に前記第１のギアと連結されて設けられた第２のギアと、を有し、
   前記第２のギアが前記第１のギアの動きに連動されると、前記第１の傾斜調節器が連動されるように搖動されることを特徴とする請求項５に記載の車両のための操舵制御システム。
7. 前記第１の傾斜調節器は、盤体を有し、前記盤体は、
   前後相反する前側表面と後側表面と、
   前記前側表面と前記後側表面とが相互に連結された上表面と、
   前記第２のギアと連結され、前記前側表面の下部としての前面部分と前記後側表面の下部としての後面部分とを含んでなる下端部とを有し、
   前記スロットは、前記前側表面から前記後側表面を貫通すると共に、前記上表面から前記下端部に向かって延伸されるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の車両のための操舵制御システム。
8. 前記車体は更に、２つの前記前輪が連結されたリンクシャフトを有し、
   前記第１の傾斜調節器は更に、
   前記盤体とにより前記第２の傾斜調節器が上下移動可能なスペースが画成されるように前記盤体の前端と連結された筒部と、
   前記リンクシャフトと連結されるように前記筒部の前端と連結された連結体とを有することを特徴とする請求項７に記載の車両のための操舵制御システム。
9. 前記第２の傾斜調節器は更に、棒状に上下延伸されるように前記調節部の上部に連結された下部を有するシャフト部を有することを特徴とする請求項４〜８のいずれかの１項に記載の車両のための操舵制御システム。
10. 前記第２の傾斜調節器は、油圧ロッドと、ねじロッドと、伸縮して長さが可変な伸縮ロッドとのいずれかの１つであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの１項に記載の車両のための操舵制御システム。

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