WO2018168943A1 - 前二輪逆操舵リーン車両 - Google Patents

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WO2018168943A1
WO2018168943A1 PCT/JP2018/010016 JP2018010016W WO2018168943A1 WO 2018168943 A1 WO2018168943 A1 WO 2018168943A1 JP 2018010016 W JP2018010016 W JP 2018010016W WO 2018168943 A1 WO2018168943 A1 WO 2018168943A1
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lean
vehicle
body frame
wheel
vehicle body
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PCT/JP2018/010016
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French (fr)
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延男 原
幸英 福原
達矢 長田
Original Assignee
ヤマハ発動機株式会社
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Publication date
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    • B62K5/10Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels with means for inwardly inclining the vehicle body on bends
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62K2005/001Suspension details for cycles with three or more main road wheels

Definitions

  • the present invention relates to a front two-wheel reverse-steering lean vehicle that includes two front wheels that are steered wheels and can lean a vehicle body frame in a turning direction by reverse steering of the two front wheels.
  • Lean vehicles that turn by leaning the body frame in the turning direction are known.
  • Such a lean vehicle includes two front wheels arranged in the left-right direction, and a lean mechanism provided between the two front wheels and the body frame.
  • a vehicle disclosed in WO2011 / 005945 includes a vehicle body frame that supports an engine and a shock tower that is rotatably attached to the vehicle body frame.
  • a left front wheel and a right front wheel are disposed on the left and right of the rotation axis of the shock tower.
  • One end of the shock tower is connected to a left front wheel suspension and a right front wheel suspension.
  • the vehicle includes an actuator that adjusts rotation of the shock tower with respect to the body frame.
  • the actuator generates torque in the shock tower so that the vehicle body frame is in an upright state (Upright position) when the vehicle speed falls below a threshold value with the vehicle body frame tilted. This facilitates maintaining the body frame in an upright state when the vehicle is running at a low speed. That is, it is possible to provide a vehicle that is easy for the rider to handle.
  • the gyro effect of the wheels tends to increase. Therefore, in the front two-wheeled lean vehicle, the control characteristics due to the gyro effect are large.
  • the steering characteristics include straightness and leanness.
  • the straight traveling performance is a degree indicating the ease of maintaining the vehicle in a straight traveling state.
  • the lean property is a degree indicating the ease of leaning in the vehicle body frame.
  • the steering characteristics of the lean vehicle are adjusted by, for example, caster angle and trail design. However, in the front two-wheel lean vehicle, the front two wheels move together with the lean mechanism, so there are many restrictions on the caster angle and the trail design. For this reason, it is difficult to manufacture a front two-wheel lean vehicle having the required steering characteristics.
  • an object of the present invention is to improve the design freedom of steering characteristics in a lean vehicle having two front wheels as steering wheels.
  • the inventors examined in detail the steering characteristics of a lean vehicle having two front wheels (front two wheels) as steering wheels. It has been found that the balance between straightness and leanness affects the steering characteristics.
  • a method for balancing the straightness and the leanness a method of appropriately setting the caster angle and the trail can be considered.
  • the caster angle and trail are mainly determined by the design of the front two wheels and the lean mechanism provided between the front two wheels and the vehicle body frame.
  • the front two wheels and the lean mechanism need to be arranged so as to form a vehicle.
  • the front two wheels and the lean mechanism move relative to the vehicle body frame. For this reason, it is necessary to avoid interference between the front two wheels and the lean mechanism and other parts.
  • the factors that restrict the front two wheels and the lean mechanism are factors that restrict the caster angle and the trail design. As a result, it becomes difficult to design the steering characteristics in consideration of the balance between straightness and leanness.
  • the actuator mechanism is coupled to the lean mechanism.
  • the actuator mechanism includes an actuator and a speed reducer.
  • the actuator mechanism is connected to both the lean mechanism and the body frame.
  • the inventors examined adjusting the lean property by means other than caster angle and trail.
  • the rider can perform reverse steering.
  • Reverse steering is an operation of leaning the vehicle body frame in the turning direction by steering the front two wheels in a direction opposite to the direction in which the vehicle is going to turn in the initial turning.
  • the inventors have found that in a vehicle capable of reverse steering, if there is a time lag between the rider's motion and the vehicle reaction, the steering characteristics of the vehicle are greatly affected.
  • the inventors have, for example, a time lag in vehicle response when the rider leans the vehicle from a straight state, a time lag in vehicle response when switching from right lean to left lean, left lean to right lean It was found that the time lag of the vehicle response when switching back to the vehicle affects the vehicle's handling characteristics.
  • the inventors have come up with the idea of providing a vehicle with means for adjusting the vehicle's lean responsiveness to the rider's operation for leaning the vehicle. Thereby, it becomes possible to adjust the lean property by means other than the caster angle and the trail.
  • the idea is to provide a lean responsiveness adjustment mechanism that adjusts the responsiveness of the lean by controlling the lean mechanism that supports the front two wheels, which are steered wheels, with a motor in response to changes in the rider's motion. did.
  • the lean responsiveness can be adjusted by the lean responsiveness adjusting mechanism. Therefore, the lean property that cannot be adjusted by the caster angle and the trail can be adjusted by the lean response adjusting mechanism. As a result, the degree of freedom in designing the steering characteristics is improved.
  • the front two-wheel reverse steering lean vehicle in the embodiment of the present invention includes a vehicle body frame, a left front wheel, a right front wheel, a rear wheel, a lean mechanism, a reverse steering mechanism, and a lean response adjusting mechanism.
  • the body frame leans to the left of the vehicle when the vehicle turns left, and leans to the right of the vehicle when the vehicle turns right.
  • the left front wheel and the right front wheel are arranged side by side in the left-right direction of the vehicle.
  • the rear wheel is disposed behind the vehicle from the left front wheel and the right front wheel, and is supported by the body frame.
  • the lean mechanism includes an arm that is rotatably supported with respect to the vehicle body frame and supports the left front wheel and the right front wheel in a steerable manner.
  • the lean mechanism changes the relative positions of the left front wheel and the right front wheel in the vertical direction of the vehicle body frame and causes the vehicle body frame to lean in the horizontal direction as the arm rotates with respect to the vehicle body frame.
  • the reverse steering mechanism includes a handle that is rotatably supported with respect to the vehicle body frame and that can be operated by a rider.
  • the reverse steering mechanism mechanically transmits the left rotation of the handle to steer the left front wheel and the right front wheel to the left, thereby leaning the vehicle body frame to the right of the vehicle and
  • the vehicle body frame is leaned to the left of the vehicle by mechanically transmitting the rotation and turning the left front wheel and the right front wheel to the right.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism is a motor that is connected to the vehicle body frame and the arm, and that applies torque in a direction to rotate with respect to the vehicle body frame to the arm that supports the left front wheel and the right front wheel in a steerable manner.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism controls the motor by using a command value based on a time differential value of a physical quantity generated due to the motion of the rider that affects the lean of the vehicle body frame.
  • the responsiveness of the lean frame is adjusted (first configuration).
  • the front two-wheel reverse steering lean vehicle has a lean mechanism including an arm that supports the right front wheel and the left front wheel so as to be steerable.
  • the arm is supported rotatably with respect to the vehicle body frame.
  • the relative positions of the left front wheel and the right front wheel in the vertical direction of the body frame are changed by the rotation of the arm.
  • the lean mechanism enables the vertical direction of the body frame to lean (tilt) with respect to the vertical direction of the vehicle.
  • the rotation of the steering wheel is mechanically transmitted to the left front wheel and the right front wheel by the reverse steering mechanism.
  • the lean mechanism and the reverse steering mechanism enable reverse steering to lean the vehicle body frame in a direction opposite to the steering direction of the steering wheel.
  • the lean vehicle capable of reverse steering is provided with a motor that applies torque in a direction to rotate with respect to the vehicle body frame to the arm that supports the left front wheel and the right front wheel in a steerable manner.
  • the motor is controlled using a command value based on a time differential value of a physical quantity generated due to a rider's motion that affects the leanness of the body frame. That is, the torque for leaning the vehicle body frame is adjusted based on the temporal change of the physical quantity generated due to the movement of the rider that affects the lean of the vehicle body frame. Accordingly, the lean of the vehicle body frame can be adjusted by the motor in accordance with the time change of the operation related to the lean of the rider.
  • the time lag between the rider's intention and the vehicle reaction can be adjusted. That is, the responsiveness of lean can be adjusted. Therefore, the lean property that cannot be adjusted by the caster angle and the trail can be adjusted by the lean response adjusting mechanism. As a result, the degree of freedom in designing the steering characteristics in the front two-wheel reverse steering lean vehicle is improved.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism supplies the command value for changing the torque to be applied to the arm according to a time differential value of the physical quantity to the motor.
  • the responsiveness of the lean can be adjusted (second configuration).
  • the torque applied to the arm by the motor changes in accordance with the time change of the physical quantity caused by the rider's movement that affects lean. Therefore, the time change of the rider's movement that affects the lean is reflected in the lean control of the vehicle body frame by the torque output from the motor. As a result, the responsiveness of the lean of the vehicle body frame to the rider's movement can be adjusted efficiently.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism may be configured to increase the torque by the motor as the time change of the physical quantity increases, or to reduce the torque by the motor as the time change of the physical quantity increases. Any one of the values can be used to control the motor.
  • the command value for increasing the torque by the motor is, for example, the larger the time change of the physical quantity caused by the rider's action of leaning the vehicle body frame to the right of the vehicle.
  • the torque of the motor that leans the frame to the right of the vehicle is increased, and the time variation of the physical quantity due to the rider's operation that leans the vehicle body frame to the left of the vehicle is larger,
  • a command value for increasing the torque of the motor that leans to the left of the vehicle can be used.
  • the aspect of reducing the torque of the motor that leans the vehicle body frame to the right of the vehicle includes the aspect of increasing the torque of the motor that leans the vehicle body frame to the left of the vehicle.
  • the aspect of reducing the torque of the motor that leans the vehicle body frame to the left of the vehicle includes the aspect of increasing the torque of the motor that leans the vehicle body frame to the right of the vehicle.
  • the command value includes a value indicating the direction and magnitude of torque applied by the motor.
  • the direction and magnitude of the torque are values corresponding to the time differential value of the physical quantity resulting from the rider's motion that affects the lean of the body frame.
  • the time differential value of the physical quantity may be a time differential value of a lean angle that is a rotation angle of the vehicle body frame about a vehicle longitudinal axis extending in a longitudinal direction of the vehicle.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism increases the torque in the same direction as the lean angle changes with respect to the vertical direction of the vehicle as the time differential value of the lean angle increases.
  • the motor can be controlled using a command value to be increased (fourth configuration).
  • the lean responsiveness adjusting mechanism increases the torque in the same direction as the lean angle changes with respect to the vertical direction of the vehicle as the time differential value of the lean angle increases.
  • the motor can be controlled using a command value to be decreased (fifth configuration).
  • the command value for decreasing the torque in the same direction as the direction in which the lean angle changes includes the command value for increasing the torque in the direction opposite to the direction in which the lean angle changes.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism is such that the relationship between the time differential value of the physical quantity and the direction or magnitude of the torque by the motor depends on the vertical direction of the body frame and the vehicle.
  • the command value may be determined so as to change according to the lean angle formed by the vertical direction (sixth configuration).
  • the lean responsiveness adjusting mechanism is arranged such that the relationship between the time differential value of the physical quantity and the direction or magnitude of the torque by the motor changes depending on the vehicle speed.
  • the command value can be determined (seventh configuration).
  • the lean responsiveness adjusting mechanism determines the time differential value of the physical quantity and the direction or magnitude of the torque by the motor according to the lean angle and the vehicle speed.
  • the command value can be determined such that the relationship with This makes it possible to adjust leanness and straightness more appropriately according to the vehicle state.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism may be configured to determine the command value by further using a second-order time differential value of the physical quantity (eighth) Constitution).
  • the lean component considering the inertia component of the motion of the rider leaning the body frame is taken into account.
  • the response can be adjusted.
  • the time differential value of the physical quantity may include a time differential value of steering torque generated by the rider's operation of the steering wheel (9th configuration).
  • the steering operation of the rider is closely related to the intention of the rider to lean the body frame. Therefore, the response of the lean of the vehicle body frame to the rider's lean operation can be efficiently adjusted by controlling the motor using the command value based on the time differential value of the steering torque.
  • the front two-wheel reverse steering lean vehicle has a lean angle that is an angle formed by an up-down direction of the body frame and an up-down direction of the vehicle, or a time differential value of the lean angle.
  • You may further provide the lean angle sensor to detect.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism may include a command value calculation unit that calculates the command value based on a time differential value of the lean angle obtained from a detection result of the lean angle sensor (tenth). Configuration).
  • the reverse steering mechanism is a steering mechanism that mechanically transmits the rotation of the handle to the left front wheel and the right front wheel.
  • the reverse steering mechanism can include a steering wheel and a steering force transmission mechanism that transmits rotation of the steering wheel to the right front wheel and the left front wheel.
  • the steering force transmission mechanism is provided between a steering shaft (steering shaft) that is rotatably supported by a vehicle body frame and rotates together with a steering wheel, and between the steering shaft and the right front wheel, and between the steering shaft and the left front wheel. And it can be set as the structure containing the transmission member which transmits rotation of the said steering shaft to the said right front wheel and the said left front wheel by moving with rotation of the said steering shaft.
  • the reverse steering mechanism is configured to convert the rotational torque of the steering wheel into an electrical signal, such as steer-by-wire, and to control the lean of the wheel or the vehicle body frame based on the converted electrical signal, that is, the steering wheel.
  • the configuration that does not mechanically transmit the rotational torque is not included.
  • the physical quantity generated due to the rider's movement may be a value representing, for example, the movement of a member input by the rider, the force acting on the member, the movement of the rider himself, or the resulting vehicle behavior. it can.
  • the physical quantity includes, for example, lean angle, steering torque, accelerator opening when the vehicle body frame is leaning in the left-right direction, rear brake pressure, front brake pressure, suspension stroke, suspension pressure, seat load, It can be a load, a knee grip load, a value representing the posture of the rider detected by a camera or the like, or two or more of these values.
  • the time differential value of the physical quantity is a value indicating the change amount (change rate) of the physical quantity per time.
  • the time differential value of the physical quantity may be a value obtained by differential calculation of the detected physical quantity, or a value detected as a change amount of the physical quantity per time (a value obtained without performing the calculation). There may be. That is, the time differential value of the physical quantity is not limited to a value obtained by differential calculation. Further, the motor may be controlled using a command value based on a time differential value of a plurality of physical quantities.
  • the lean angle may be a rotation angle of the vehicle body frame about a vehicle longitudinal axis extending in the vehicle longitudinal direction.
  • the lean angle can also be referred to as a roll angle or a bank angle.
  • the lean angle can be expressed as an angle formed by the vertical direction of the vehicle and the vertical direction of the body frame.
  • the time differential value of the lean angle is a change amount of the lean angle per unit time, and can be, for example, an angular velocity of the lean angle.
  • the lean angle can be represented by an angle formed by a vertical line extending in the vertical direction and an axis extending in the vertical direction of the body frame, for example.
  • the vertical direction is the same as the gravity direction.
  • the configuration for acquiring the lean angle or the time differential value of the lean angle is not limited to a specific configuration.
  • the lean angle or the lean angular velocity can be obtained from the acceleration of the vehicle body frame detected by an inertial measurement device (IMU: Inertial MeasurementIMUnit).
  • the time differential value of the lean angle can be obtained by detecting the speed of the rotation of the motor, the rotation of the speed reducer, the rotation of the arm of the lean mechanism with respect to the vehicle body frame, and the like.
  • the rotation of the arm with respect to the vehicle body frame can be detected using, for example, a potentiometer.
  • the IMU sensor, the motor rotation speed sensor, and the potentiometer are all examples of the lean angle sensor.
  • the lean responsiveness is, for example, the speed of time from the rider's motion that affects the lean of the vehicle body frame to the lean of the vehicle body frame, that is, the followability of the lean of the vehicle body frame to the rider's motion. Etc. That is, for example, when the time from the rider's motion that affects the lean of the vehicle body frame to the lean of the vehicle body frame is short, the lean followability of the vehicle body frame to the rider's motion is high. High responsiveness.
  • the lean followability of the lean of the vehicle body frame to the rider's motion is low. Is low.
  • the degree of freedom in designing the steering characteristics can be improved.
  • FIG. 1 is a left side view of the entire vehicle according to the embodiment as viewed from the left side.
  • FIG. 2 is a front view of a part of the vehicle of FIG. 1 as viewed from the front.
  • FIG. 3 is a left side view of a part of the vehicle of FIG. 1 as viewed from the left.
  • FIG. 4 is a plan view of a part of the vehicle of FIG. 1 as viewed from above.
  • FIG. 5 is a plan view of a part of the vehicle of FIG. 1 viewed from above during right steering.
  • FIG. 6 is a front view of a part of the vehicle shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example for adjusting lean responsiveness of the vehicle.
  • FIG. 1 is a left side view of the entire vehicle according to the embodiment as viewed from the left side.
  • FIG. 2 is a front view of a part of the vehicle of FIG. 1 as viewed from the front.
  • FIG. 3 is a left side view of a
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle including a lean angle sensor.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of torque applied by the lean responsiveness adjusting mechanism.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of a vehicle state used for motor control.
  • FIG. 11 is a graph showing another example of a vehicle state used for motor control.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a modification of the lean mechanism.
  • FIG. 13 is a view showing another modification of the lean mechanism.
  • FIG. 14 is a view showing still another modification of the lean mechanism.
  • the arrow F indicates the front direction of the vehicle.
  • Arrow B indicates the backward direction of the vehicle.
  • An arrow U indicates the upward direction of the vehicle.
  • An arrow D indicates the downward direction of the vehicle.
  • An arrow R indicates the right direction of the vehicle.
  • An arrow L indicates the left direction of the vehicle.
  • an arrow FF indicates the front direction of the body frame.
  • An arrow FB indicates the rear direction of the vehicle body frame.
  • An arrow FU indicates the upward direction of the vehicle body frame.
  • An arrow FD indicates the downward direction of the vehicle body frame.
  • An arrow FR indicates the right direction of the body frame.
  • An arrow FL indicates the left direction of the body frame.
  • the “front-rear direction of the body frame”, “left-right direction of the body frame”, and “up-down direction of the body frame” refer to the front-rear direction, left-right direction relative to the body frame, as viewed from the occupant driving the vehicle. Means the direction and the vertical direction.
  • the “side of the body frame” means the right direction or the left direction of the body frame.
  • “extending in the front-rear direction of the body frame” includes a state extending in a direction inclined with respect to the front-rear direction of the body frame.
  • the inclination of the body frame with respect to the front-rear direction is often smaller than the inclination of the body frame with respect to the left-right direction and the up-down direction.
  • “extending in the left-right direction of the body frame” includes a state of extending in a direction inclined with respect to the left-right direction of the body frame.
  • the inclination of the body frame with respect to the left-right direction is often smaller than the inclination of the body frame with respect to the front-rear direction and the up-down direction.
  • “extending in the vertical direction of the body frame” includes a state of extending in a direction inclined with respect to the vertical direction of the body frame.
  • the inclination of the body frame with respect to the vertical direction is often smaller than the inclination of the body frame with respect to the front-rear direction and the left-right direction.
  • the “upright state of the body frame” means a state in which the vertical direction of the body frame coincides with the vertical direction. In this state, the direction based on the vehicle coincides with the direction based on the vehicle frame.
  • the left-right direction of the vehicle does not match the left-right direction of the body frame.
  • the vertical direction of the vehicle does not match the vertical direction of the body frame.
  • the front-rear direction of the vehicle coincides with the front-rear direction of the body frame.
  • connection includes not only physical connection but also electrical connection and a communicable state.
  • the physical connection includes, for example, a case where two members are directly connected and a case where two members are indirectly connected via other members.
  • FIG. 1 is a left side view of the entire vehicle 1 (front two-wheel reverse steering lean vehicle) as viewed from the left.
  • the vehicle 1 includes a vehicle body 2, a pair of left and right front wheels 3, a rear wheel 4, a lean mechanism 5, and a steering mechanism 7.
  • the vehicle body 2 includes a vehicle body frame 21, a vehicle body cover 22, a seat 24 and a power unit 25.
  • the vehicle body frame 21 is in an upright state. In the following description with reference to FIG. 1, it is assumed that the body frame 21 is upright.
  • the vehicle body frame 21 includes a head pipe 211, a down frame 212, and a rear frame 213. In FIG. 1, a portion hidden in the body cover 22 in the body frame 21 is indicated by a broken line.
  • the vehicle body frame 21 supports the seat 24 and the power unit 25.
  • the power unit 25 supports the rear wheel 4.
  • the power unit 25 includes a drive source such as an engine, an electric motor, and a battery, and a device such as a transmission.
  • the head pipe 211 is disposed in the front portion of the vehicle 1. When viewed from the side of the vehicle body frame 21, the upper part of the head pipe 211 is disposed behind the lower part of the head pipe 211.
  • the down frame 212 is connected to the head pipe 211.
  • the down frame 212 is disposed behind the head pipe 211.
  • the down frame 212 extends in the vertical direction of the body frame 21.
  • the rear frame 213 is disposed behind the down frame 212.
  • the rear frame 213 extends in the front-rear direction of the body frame 21.
  • the rear frame 213 supports the seat 24 and the power unit 25.
  • the vehicle body cover 22 includes a front cover 221, a front spoiler 222, a pair of left and right front fenders 223, a rear fender 224, and a leg shield 225.
  • the vehicle body cover 22 is a component that covers at least a part of vehicle body components mounted on the vehicle 1 such as the pair of left and right front wheels 3, the vehicle body frame 21, and the lean mechanism 5.
  • FIG. 2 is a front view of the front portion of the vehicle 1 as viewed from the front of the vehicle body frame 21.
  • the vehicle body frame 21 is in an upright state.
  • the following description with reference to FIG. 2 is based on the upright state of the body frame 21.
  • FIG. 2 shows a state in which the front cover 221, the front spoiler 222, and the pair of left and right front fenders 223 are removed from the vehicle 1.
  • the pair of front wheels 3 includes a right front wheel 31 and a left front wheel 32 arranged side by side on the left and right of the head pipe 211 (body frame 21).
  • a lean mechanism 5 and suspensions are provided between the head pipe 211, which is a part of the vehicle body frame 21, and the pair of front wheels 3. That is, the vehicle body frame 21 is connected to the right front wheel 31 and the left front wheel 32 via the lean mechanism 5 and the suspensions 33 and 35.
  • the lean mechanism 5 is disposed below the handle 23.
  • the lean mechanism 5 is disposed above the right front wheel 31 and the left front wheel 32.
  • a lean mechanism 5 of the vehicle 1 shown in FIG. 2 is a parallel four-bar link (also called parallelogram link) type lean mechanism.
  • the lean mechanism 5 includes an upper arm 51, a lower arm 52, a right side member 53, and a left side member 54.
  • the lean mechanism 5 includes an upper arm 51 and a lower arm 52 (hereinafter collectively referred to as arms 51 and 52 unless otherwise distinguished) that are rotatably supported with respect to the vehicle body frame 21.
  • the arms 51 and 52 are rotatable with respect to the vehicle body frame 21 about a rotation axis extending in the front-rear direction of the vehicle body frame 21.
  • the rotation shaft is located at the center of the arms 51 and 52 in the left-right direction. That is, the left and right intermediate portions of the arms 51 and 52 are supported by the head pipe 211 by the support portions A and D.
  • the rotation shafts of the arms 51 and 52 pass through the support portions A and D.
  • a right front wheel 31 is disposed to the right of the rotation shaft, and a left front wheel 32 is disposed to the left of the rotation shaft.
  • the right front wheel 31 is connected to a portion of the arms 51 and 52 on the right side of the rotation shaft via a right side member 53 and a right suspension 33.
  • a left front wheel 32 is connected to a portion of the arms 51 and 52 on the left side of the rotation shaft via a left side member 54 and a left suspension 35.
  • the right front wheel 31 is connected to a portion of the arms 51 and 52 on the right side of the rotation shaft
  • the left front wheel 32 is connected to a portion of the arms 51 and 52 on the left side of the rotation shaft, thereby
  • the vertical relative positions of the right front wheel 31 and the left front wheel 32 can be changed. That is, when the arms 51 and 52 rotate around the rotation axis, the right front wheel 31 disposed on the right side of the rotation axis and the left front wheel 32 disposed on the left side of the rotation axis in the arms 51 and 52 The relative position of the direction changes.
  • the vehicle body frame 21 tilts in the left-right direction with respect to the vertical direction. Therefore, by adjusting the rotation of the arms 51 and 52 with respect to the vehicle body frame 21, the horizontal inclination angle of the vehicle body frame 21, that is, the lean angle can be controlled.
  • the upper arm 51 includes a pair of plate-like members 512.
  • the pair of plate-like members 512 are disposed in front of and behind the head pipe 211. Each plate-like member 512 extends in the left-right direction of the body frame 21.
  • the lower arm 52 includes a pair of plate-like members 522. The pair of plate-like members 522 are disposed in front of and behind the head pipe 211. Each plate-like member 522 extends in the left-right direction of the body frame 21.
  • the lower arm 52 is disposed below the upper arm 51.
  • the length dimension of the lower arm 52 in the left-right direction is the same as or equivalent to the length dimension of the upper arm 51 in the left-right direction.
  • the lower arm 52 extends in parallel with the upper arm 51.
  • each of the arms 51 and 52 includes a pair of plate-like members 512 and 522 disposed in front and rear of the head pipe 211.
  • each of the arms 51 and 52 can be configured by a single plate-like member disposed in front of the head pipe 211.
  • the right end of the upper arm 51 and the right end of the lower arm 52 are connected to a right side member 53 that extends in the vertical direction of the body frame 21.
  • the right side member 53 is supported by the upper arm 51 and the lower arm 52 so as to be rotatable about the support portions B and E, respectively.
  • the right side member 53 is rotatable with respect to the upper arm 51 and the lower arm 52 about a rotation axis extending in the front-rear direction through the support portions B and E.
  • the left end of the upper arm 51 and the left end of the lower arm 52 are connected to a left side member 54 that extends in the vertical direction of the body frame 21.
  • the left side member 54 is supported by the upper arm 51 and the lower arm 52 so as to be rotatable about the support portions C and F, respectively.
  • the left side member 54 is rotatable with respect to the upper arm 51 and the lower arm 52 about a rotation axis extending in the front-rear direction through the support portions C and F.
  • the lower end of the right side member 53 is connected to the right suspension 33 via the right bracket 317.
  • Lower ends of the left side member 54 and the left suspension 35 are connected to the left suspension 35 via a left bracket 327.
  • the right suspension 33 and the left suspension 35 can extend and contract in the vertical direction of the body frame 21.
  • the upper end of the right suspension 33 is connected to the lean mechanism 5, and the lower end of the right suspension 33 is connected to the right front wheel 31.
  • the upper end of the left suspension 35 is connected to the lean mechanism 5, and the lower end of the left suspension 35 is connected to the left front wheel 32.
  • the suspensions 33 and 35 are, for example, telescopic suspensions.
  • the suspension can also be referred to as a shock absorber.
  • the right suspension 33 includes a right outer cylinder 312 that supports the right front wheel 31 and a right inner cylinder 316 that is disposed above the right outer cylinder 312.
  • the upper end of the right inner cylinder 316 is fixed to the right bracket 317, and the lower end is inserted into the right outer cylinder 312.
  • the left suspension 35 includes a left outer cylinder 322 that supports the left front wheel 32, and a left inner cylinder 326 that is disposed above the left outer cylinder 322.
  • the upper end of the left inner cylinder 326 is fixed to the left bracket 327, and the lower end is inserted into the left outer cylinder 322.
  • the left suspension 35 expands and contracts.
  • a right rotation prevention mechanism 34 is connected between the right bracket 317 and the right outer cylinder 312.
  • the right rotation prevention mechanism 34 prevents the right outer cylinder 312 from rotating with respect to the right inner cylinder 316 about an axis extending in the expansion / contraction direction of the right suspension 33.
  • a left rotation prevention mechanism 36 is connected between the left bracket 327 and the left outer cylinder 322. The left rotation prevention mechanism 36 prevents the left outer cylinder 322 from rotating with respect to the left inner cylinder 326 around an axis extending in the extension / contraction direction of the left suspension 35.
  • the right rotation prevention mechanism 34 includes a right rotation prevention rod 341, a right guide 313, and a right bracket 317.
  • the right guide 313 is fixed to the upper portion of the right outer cylinder 312.
  • the right guide 313 has a right guide cylinder 313b at the front thereof.
  • the right rotation prevention rod 341 extends in parallel with the right inner cylinder 316.
  • the upper portion of the right rotation prevention rod 341 is fixed to the front portion of the right bracket 317.
  • the right rotation prevention rod 341 is disposed in front of the right inner cylinder 316 in a state where a part thereof is inserted into the right guide cylinder 313b. Thereby, the right rotation prevention rod 341 does not move relative to the right inner cylinder 316.
  • the right rotation prevention rod 341 also moves relative to the right guide cylinder 313b.
  • the right outer cylinder 312 is prevented from rotating with respect to the right inner cylinder 316 about the axis extending in the expansion / contraction direction of the right suspension 33.
  • the left rotation prevention mechanism 36 includes a left rotation prevention rod 361, a left guide 323, and a left bracket 327.
  • the left guide 323 is fixed to the upper part of the left outer cylinder 322.
  • the left guide 323 has a left guide cylinder 323b at the front thereof.
  • the left rotation prevention rod 361 extends in parallel with the left inner cylinder 326.
  • the upper part of the left rotation prevention rod 361 is fixed to the front part of the left bracket 327.
  • the left rotation prevention rod 361 is disposed in front of the left inner cylinder 326 in a state where a part thereof is inserted into the left guide cylinder 323b. Thereby, the left rotation prevention rod 361 does not move relative to the left inner cylinder 326.
  • the left rotation prevention rod 361 also moves relative to the left guide cylinder 323b.
  • the left outer cylinder 322 is prevented from rotating with respect to the left inner cylinder 326 about an axis extending in the expansion / contraction direction of the left suspension 35.
  • the configuration of the suspension is not limited to the above example.
  • the right suspension 33 may be configured by arranging two combinations of the right outer cylinder 312 and the right inner cylinder 316 that move relative to each other.
  • the left suspension 35 may also be configured by arranging two combinations of the left outer cylinder 322 and the left inner cylinder 326 side by side.
  • the suspension having such a configuration is a double telescopic suspension.
  • the pair of outer cylinders are connected so as not to move relative to each other, and the pair of inner cylinders are connected so as not to move relative to each other, thereby serving also as a rotation prevention mechanism. Therefore, the right rotation prevention mechanism 34 and the left rotation prevention mechanism 36 as described above are unnecessary.
  • the vehicle 1 includes a lean responsiveness adjusting mechanism 74 that adjusts the responsiveness of the lean in the left-right direction of the body frame 21.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 is indicated by a two-dot chain line.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 adjusts the rotation of the arms 51 and 52 with respect to the vehicle body frame 21.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 controls the lean responsiveness in the left-right direction of the vehicle body frame 21 by applying torque in the direction of rotation with respect to the vehicle body frame 21 to the arms 51 and 52.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 is connected to the vehicle body frame 21 and either the upper arm 51 or the lower arm 52.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 can apply a torque in the same direction as the rotation direction of the arms 51 and 52 and a torque in the opposite direction to the rotation direction of the arms 51 and 52 to the arms 51 and 52.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 includes a motor (not shown in FIG. 2) that applies torque in a rotating direction to the arms 51 and 52.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 controls the torque output from the motor by supplying a command value to the motor.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 determines a command value to be supplied to the motor based on a time differential value of a physical quantity generated due to a rider's motion that affects the lean of the vehicle body frame. Thereby, the lean responsiveness adjusting mechanism 74 adjusts the lean responsiveness of the vehicle body frame to the rider's motion.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 acquires, for example, a lean angular velocity (roll rate) as a time differential value of the lean angle.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 can acquire the lean angle or the lean angular velocity from a sensor (lean angle sensor) that monitors the lean angle.
  • FIG. 3 is a left side view of the front portion of the vehicle 1 as viewed from the left side of the vehicle body frame 21.
  • the body frame 21 is in an upright state.
  • the subsequent description with reference to FIG. 3 is based on the upright state of the body frame 21.
  • FIG. 3 shows a state in which the front cover 221, the front spoiler 222, and the pair of left and right front fenders 223 are removed from the vehicle 1.
  • the left side member 54 and the left transmission plate 63 are not shown.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 includes an actuator 42 that outputs torque for rotating the arms 51 and 52 with respect to the vehicle body frame 21.
  • the actuator 42 is connected to the head pipe 211 (the vehicle body frame 21) via the support member 43.
  • the actuator 42 is fixed to the vehicle body frame 21 by the support member 43.
  • the actuator 42 includes an output member 461 that applies a rotational force to the upper arm 51.
  • the output member 461 applies a rotational force while being in contact with the upper arm 51.
  • the output member 461 is an output shaft that rotates about the rotation shaft.
  • the rotation axis of the output member 461 is coaxial with the rotation axis of the upper arm 51. Thereby, the rotation of the output member 461 is transmitted to the rotation shaft of the upper arm 51.
  • the actuator 42 includes a motor 421 that is a power source and a speed reducer that decelerates and outputs the rotational speed of the motor 421.
  • the reduction gear includes, for example, reduction gears 422 and 423 that are interlocked with the rotation of the motor 421.
  • the speed reducer includes a gear 422 whose center is the output shaft 462 of the motor 421 and a gear 423 that meshes with the gear 422.
  • the rotation axis of the gear 423 is coaxial with the rotation axis of the output member 461.
  • the rotation of the output shaft 462 of the motor 421 is transmitted to the rotation shaft of the upper arm 51. Accordingly, the motor 421 can apply torque to the upper arm 51.
  • the actuator 42 further includes a control unit 424 that controls the motor 421.
  • the motor 421 operates based on a control signal (command value) supplied from the control unit 424.
  • the control unit 424 supplies a command value based on the lean angular velocity of the body frame 21 to the motor 421.
  • the command value can be a value indicating the output torque of the motor 421, for example.
  • the command value may be a current value of the motor 421.
  • the control unit 424 calculates the command value using a lean angle or a lean angular velocity acquired from a lean angle sensor (not shown).
  • the control unit 424 can be configured by, for example, a control circuit mounted on a substrate, or a computer including a processor and a memory. As shown in FIG. 3, the control unit 424 may be built in the actuator 42 or may be provided outside the actuator 42.
  • the control unit 424 can be configured by, for example, an ECU (Electronic Control Unit).
  • ECU Electronic Control Unit
  • the processing of the control unit 424 can be realized, for example, by executing a program read from the memory by the processor.
  • a program and a non-transitory recording medium on which the program is recorded are also included in the embodiments of the present invention.
  • the steering mechanism 7 includes a handle 23 and a steering force transmission mechanism 6.
  • the steering force transmission mechanism 6 includes a steering shaft 60 and a tie rod 67.
  • brackets 317 and 327 and suspensions 33 and 35 are also included in the steering force transmission mechanism 6.
  • the steering force transmission mechanism 6 is supported by the head pipe 211 located at the front portion of the vehicle body frame 21 so as to be rotatable integrally with the handle 23.
  • the steering force transmission mechanism 6 changes the direction of the right front wheel 31 and the left front wheel 32 according to the rotation of the handle 23. That is, the steering force transmission mechanism 6 transmits a steering force for the rider to operate the handle 23 to the right front wheel 31 and the left front wheel 32 via the right bracket 317 and the left bracket 327.
  • the steering mechanism 7 is an example of a reverse steering mechanism.
  • the rotation axis Z of the steering shaft 60 extends in the vertical direction of the body frame 21.
  • the handle 23 is attached to the upper part of the steering shaft 60.
  • the steering shaft 60 rotates about the rotation axis Z according to the operation of the handle 23 by the rider.
  • the steering shaft 60 is rotatably supported by the head pipe 211.
  • a lower portion of the steering shaft 60 is connected to a tie rod 67 extending in the left-right direction via an intermediate transmission plate 61.
  • the intermediate transmission plate 61 is not rotatable relative to the steering shaft 60. That is, the intermediate transmission plate 61 can rotate with the steering shaft 60 about the rotation axis Z of the steering shaft 60.
  • the right end of the tie rod 67 is connected to the right bracket 317 via the right transmission plate 62.
  • the right transmission plate 62 is rotatable together with the right side member 53 around the axis of the right side member 53 extending in the vertical direction.
  • the left end of the tie rod 67 is connected to the left bracket 327 via the left transmission plate 63.
  • the left transmission plate 63 can rotate together with the left side member 54 about the axis of the left side member 54 extending in the vertical direction.
  • FIG. 4 is a plan view of the front portion of the vehicle 1 as viewed from above the vehicle body frame 21.
  • the vehicle body frame 21 is in an upright state.
  • the subsequent description referring to FIG. 4 is based on the upright state of the body frame 21.
  • FIG. 4 shows the vehicle 1 with the front cover 221 removed.
  • the axis of the right side member 53 is the right center axis X
  • the axis of the left side member 54 is the left center axis Y.
  • the right center axis X and the left center axis Y extend in parallel with the rotation axis Z of the steering shaft 60.
  • the intermediate transmission plate 61, the right transmission plate 62, and the left transmission plate 63 are connected to the tie rod 67 via an intermediate front rod 641, a right front rod 651, and a left front rod 661, respectively.
  • the intermediate front rod 641, the right front rod 651, and the left front rod 661 extend in the front-rear direction of the vehicle body frame 21, and are rotatable about the axis.
  • the intermediate front rod 641, the right front rod 651, and the left front rod 661 are connected to the tie rod 67 so as to be rotatable about the axis extending in the front-rear direction.
  • the intermediate front rod 641, the right front rod 651, and the left front rod 661 are connected to the intermediate transmission plate 61, the right transmission plate 62, and the left transmission plate 63 via the intermediate joint 64, the right joint 65, and the left joint 66, respectively. ing.
  • the intermediate front rod 641 is rotatable about an axis parallel to the rotation axis Z with respect to the intermediate transmission plate 61.
  • the right front rod 651 is rotatable about an axis parallel to the right center axis X with respect to the right transmission plate 62.
  • the left front rod 661 can rotate with respect to the left transmission plate 63 about an axis parallel to the left center axis Y.
  • FIG. 5 is a plan view of the front portion of the vehicle 1 viewed from above the body frame 21 in a state where the right front wheel 31 and the left front wheel 32 are steered to the right.
  • FIG. 5 shows the vehicle 1 with the front cover 221 removed.
  • the steering shaft 60 rotates about the rotation axis Z with respect to the head pipe 211.
  • the steering shaft 60 rotates in the direction of arrow G.
  • the intermediate transmission plate 61 rotates in the direction of arrow G about the rotation axis Z with respect to the head pipe 211.
  • the intermediate front rod 641 rotates with respect to the intermediate transmission plate 61 in the direction opposite to the arrow G around the intermediate joint 64.
  • the tie rod 67 moves to the right rear while maintaining its posture.
  • the right front rod 651 and the left front rod 661 rotate in the direction opposite to the arrow G around the right joint 65 and the left joint 66, respectively.
  • the right transmission plate 62 and the left transmission plate 63 rotate in the direction of the arrow G while maintaining the posture of the tie rod 67.
  • the steering force transmission mechanism 6 transmits the steering force to the right front wheel 31 and the left front wheel 32 in accordance with the operation of the handle 23 by the rider.
  • the right front wheel 31 and the left front wheel 32 rotate about the right center axis line X and the left center axis line Y in directions corresponding to the direction in which the handle 23 is operated by the rider.
  • FIG. 6 is a front view of the front portion of the vehicle 1 viewed from the front of the vehicle body frame 21 with the vehicle body frame 21 leaning to the left.
  • FIG. 6 shows the vehicle 1 with the front cover 221 and the like removed.
  • the lean mechanism 5 when the vehicle body frame 21 is upright, the lean mechanism 5 is rectangular when the vehicle 1 is viewed from the front of the vehicle body frame 21. As shown in FIG. 6, when the vehicle body 21 is inclined, the lean mechanism 5 has a parallelogram shape when the vehicle 1 is viewed from the front of the vehicle body frame 21.
  • the operation of the lean mechanism 5 and the lean of the vehicle body frame 21 in the left-right direction are related.
  • the operation of the lean mechanism 5 means that the upper arm 51, the lower arm 52, the right side member 53, and the left side member 54 constituting the lean mechanism 5 rotate relative to each other about the rotation axis passing through the respective support portions A to F. This means that the shape of the lean mechanism 5 changes.
  • the head pipe 211 that is, the vehicle body frame 21, leans to the left with respect to the vertical direction.
  • the upper arm 51 rotates counterclockwise with respect to the vehicle body frame 21 with respect to the vehicle body frame 21 around the axis passing through the support portion A.
  • the lower arm 52 rotates about the axis passing through the support portion D counterclockwise with respect to the vehicle body frame 21 as viewed from the front of the vehicle.
  • the upper arm 51 moves to the left with respect to the lower arm 52.
  • the upper arm 51 moves forward of the vehicle with respect to the right side member 53 and the left side member 54 with the axis passing through the support B and the axis passing through the support C as the centers.
  • the lower arm 52 rotates counterclockwise when viewed from the front of the vehicle with respect to the right side member 53 and the left side member 54, with the axis passing through the support portion E and the axis passing through the support portion F as the centers.
  • the right side member 53 and the left side member 54 are inclined leftward with respect to the vertical direction while maintaining a posture parallel to the vehicle body frame 21.
  • the body frame 21 rotates clockwise around the roll axis as viewed from the front of the vehicle.
  • the lower arm 52 moves to the left with respect to the tie rod 67.
  • the intermediate front rod 641, the right front rod 651, and the left front rod 661 rotate with respect to the tie rod 67. Accordingly, the tie rod 67 maintains a posture parallel to the upper arm 51 and the lower arm 52.
  • the right front wheel 31 connected to the right side member 53 via the right bracket 317 and the right suspension 33 maintains a posture parallel to the vehicle body frame 21. Lean to the left.
  • the left front wheel 32 connected to the left side member 54 via the left bracket 327 and the left suspension 35 maintains a posture parallel to the vehicle body frame 21. Lean to the left.
  • the above description regarding the tilting operation of the right front wheel 31 and the left front wheel 32 is based on the vertical direction.
  • the vertical axis of the body frame 21 does not coincide with the vertical direction.
  • the relative positions of the right front wheel 31 and the left front wheel 32 with respect to the body frame 21 change when the lean mechanism 5 is operated.
  • the lean mechanism 5 changes the relative positions of the right front wheel 31 and the left front wheel 32 with respect to the vehicle body frame 21 in the vertical direction of the vehicle body frame 21, thereby causing the vehicle body frame 21 to lean relative to the vertical direction.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration for adjusting lean responsiveness of the vehicle 1.
  • the vehicle 1 includes a vehicle body frame 21, a right front wheel 31 and a left front wheel 32 that are arranged side by side in the left-right direction of the vehicle 1, a lean mechanism 5, a steering mechanism 7, and lean responsiveness adjustment. And a mechanism 74.
  • the vehicle body frame 21 leans to the left of the vehicle 1 when the vehicle 1 turns left, and leans to the right of the vehicle 1 when the vehicle 1 turns right.
  • the lean mechanism 5 includes arms 51 and 52 that are rotatably supported with respect to the vehicle body frame 21.
  • the arms 51 and 52 support the right front wheel 31 and the left front wheel 32 so as to be steerable.
  • the right ends of the arms 51 and 52 are connected to the right front wheel 31 via the right side member 53 and the right suspension 33.
  • the left ends of the arms 51 and 52 are connected to the left front wheel 32 via the left side member 54 and the left suspension 35.
  • the arms 51 and 52 rotate with respect to the vehicle body frame 21
  • the relative positions in the vertical direction of the left front wheel 32 and the right front wheel 31 with respect to the vehicle body frame 21 are changed.
  • the vehicle body frame 21 leans in the left-right direction with respect to the up-down direction of the vehicle 1.
  • the steering force input to the handle 23 is transmitted to the right front wheel 31 and the left front wheel 32 by the steering mechanism 7.
  • the steering mechanism 7 mechanically transmits the left rotation of the handle 23 to turn the right front wheel 31 and the left front wheel 32 to the left, whereby the vehicle body frame 21 can be leaned to the right of the vehicle 1.
  • the steering mechanism 7 mechanically transmits the right rotation of the handle 23 to steer the right front wheel 31 and the left front wheel 32 to the right, whereby the vehicle body frame 21 can be leaned to the left of the vehicle 1. That is, the vehicle 1 is a lean vehicle capable of reverse steering.
  • the steering mechanism 7 includes a handle 23, a steering shaft 60 that rotates with the rotation of the handle 23, a tie rod 67 that moves in the left-right direction of the vehicle body frame 21 with the rotation of the steering shaft 60, A left suspension 35 that supports the left front wheel 32 and rotates as the tie rod 67 moves in the left-right direction, and a right suspension 33 that supports the right front wheel 31 and rotates as the tie rod 67 moves in the left-right direction. Including.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 has a motor 421 connected to the vehicle body frame 21 and the arm (upper arm 51).
  • the motor 421 applies torque in the direction of rotation with respect to the vehicle body frame 21 to the arms 51 and 52 that support the left front wheel 32 and the right front wheel 31 so as to be steerable.
  • the lean responsiveness adjustment mechanism 74 controls the motor 421 using a command value based on a time differential value of a physical quantity generated due to the rider's motion that affects the lean of the vehicle body frame 21. Thereby, the responsiveness of the lean of the vehicle 1 of the body frame 21 is adjusted.
  • the lean responsiveness adjusting mechanism 74 includes a control unit 424 that controls the torque output from the motor 421 by supplying a command value to the motor 421.
  • the control unit 424 supplies a command value to the motor 421 based on a time differential value of a physical quantity generated due to the rider's motion that affects the leanness of the vehicle body frame 21. Therefore, the control unit 424 executes processing for obtaining a time differential value of the physical quantity, processing for calculating a command value using the time differential value of the physical quantity, and processing for outputting the calculated command value to the motor 421. .
  • the movement of the rider that affects the lean of the body frame 21 is, for example, movement of the center of gravity of the body, steering wheel operation (steering operation), accelerator operation during cornering, brake operation during cornering, and the like.
  • the physical quantity generated due to the rider's movement is, for example, the movement of the member (handle, accelerator, brake, etc.) input by the rider, the force acting on the member, the rider's own movement, or the resulting vehicle's movement. These are values representing behavior (lean, vehicle speed, acceleration, movement of the center of gravity of the vehicle, etc.).
  • the physical quantity generated due to the rider's movement affecting the lean of the vehicle body frame 21 or the time differential value of the physical quantity is detected by a sensor provided in the vehicle 1.
  • This sensor may be a sensor that detects the motion of the rider, or may be a sensor that detects a vehicle state that changes according to the motion of the rider.
  • the control unit 424 receives the time differential value of the physical quantity detected by the sensor, or calculates the time differential value from the physical quantity detected by the sensor, thereby acquiring the time differential value of the physical quantity.
  • the time differential value of the physical quantity is a value based on the amount of change of the physical quantity per time. For example, a value indicating the amount of change (change rate) of the physical quantity per time, the detected physical quantity is subjected to a differential operation or other calculation. And a value detected as a change amount of the physical quantity per time.
  • the control unit 424 calculates a command value from the time differential value of the physical quantity, and supplies the command value to the motor 421.
  • the command value supplied to the motor 421 can be a value indicating the direction and magnitude of the torque output from the motor 421.
  • the control unit 424 calculates the direction and magnitude of the torque using the time differential value of the physical quantity.
  • the control unit 424 may determine a command value corresponding to the time differential value of the physical quantity using correspondence data indicating a correspondence relationship between the time differential value of the physical quantity and the command value stored in advance in the memory.
  • the correspondence data may be, for example, data indicating a function having a time differential value of a physical quantity as a variable, or data indicating a correspondence relationship between a time differential value of a physical quantity and a command value (for example, map data or table data). Etc.).
  • the command value Ts indicating the direction and magnitude of the torque T of the motor 421 is calculated by the following equation (1).
  • Ts a (dx / dt) (1)
  • the coefficient a is a constant or a value (variable) that varies depending on the vehicle state (for example, lean angle, vehicle speed, etc.).
  • the term (bx) of the physical quantity x the term of the second-order time differential value of the physical quantity x (c (d 2 x / dt 2 )) or the constant term d may be added to the above equation (1).
  • a second-order or higher term of (dx / dt), for example, e (dx / dt) 2 can be added to the above formula (1).
  • the coefficients b, c, d, and e in the above example may be constants or values that vary depending on the vehicle state.
  • control unit 424 calculates a command value by using the time differential values (dx1 / dt), (dx2 / dt),... (DxN / dt) of the plurality of physical quantities x1, x2,. May be.
  • the control unit 424 can calculate the command value Ts by, for example, the following formula (2).
  • Ts a1 (dx1 / dt) + a2 (dx2 / dt), ..., + aN (dxN / dt) (2)
  • N is a natural number
  • a1, a2, and aN are constants or variables that change according to the vehicle state.
  • physical quantity x1 lean angle
  • physical quantity x2 steering torque can be set.
  • the command value Ts can be a value that causes the motor 421 to output a torque corresponding to the time differential value of the physical quantity.
  • the control unit 424 can cause the motor 421 to output a torque having a direction and a magnitude corresponding to the time differential value of the physical quantity.
  • control unit 424 increases the torque T applied to the arms 51 and 52 by the motor 421 as the time differential value of the physical quantity increases, or the motor 421 decreases as the time differential value of the physical quantity decreases. Either of the second adjustments for increasing the torque T applied to the arms 51 and 52 can be realized.
  • control unit 424 can perform an adjustment that combines the first adjustment and the second adjustment.
  • the first adjustment and the second adjustment can be switched according to the vehicle state (for example, lean angle, vehicle speed, etc.).
  • the time differential value of the physical quantity is the time differential value (d ⁇ / dt) of the lean angle ⁇ that is the rotation angle of the vehicle body frame 21 around the vehicle longitudinal axis extending in the longitudinal direction of the vehicle 1. The case will be described.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic configuration of the vehicle 1 including the lean angle sensor 79.
  • the vehicle 1 includes a lean angle sensor 79.
  • the control unit 424 acquires the lean angle or lean angular velocity (roll rate) detected by the lean angle sensor 79.
  • the control unit 424 includes a command value calculation unit 424a that calculates a command value based on the lean angular velocity (d ⁇ / dt) obtained from the lean angle sensor 79.
  • the command value calculation unit 424a can calculate the command value Ts indicating the direction and magnitude of the torque T of the motor 421 using the lean angular velocity (d ⁇ / dt), for example, by the following equation (3).
  • Ts K ⁇ (d ⁇ / dt) + K ⁇ (d ⁇ / dt) (3)
  • the sign of the value of Ts represents the direction of the torque T output from the motor 421.
  • the positive Ts value (Ts> 0) is a torque in a direction in which the arms 51 and 52 are rotated counterclockwise as viewed from the rider, that is, in a direction in which the body frame 21 is leaned to the right.
  • the negative Ts value (Ts ⁇ 0) represents the torque in the direction in which the arms 51 and 52 are rotated clockwise as viewed from the rider, that is, the direction in which the body frame 21 is leaned to the left.
  • the lean angle ⁇ is a positive value ( ⁇ > 0) when the vertical direction of the body frame 21 is tilted to the right with respect to the vertical direction, and the vertical direction of the body frame 21 is tilted to the left with respect to the vertical direction.
  • the direction in which the absolute value of the lean angle ⁇ increases in the left-right direction of the vehicle 1 with respect to the vertical direction is referred to as a direction in which the lean angle changes.
  • the sign of the lean angular velocity value is the same as the sign of the torque value.
  • K ⁇ (d ⁇ / dt) represents a torque component in the same direction as the direction in which the lean angle changes
  • K ⁇ (d ⁇ / dt) represents a torque component in the direction opposite to the direction in which the lean angle changes.
  • K ⁇ and K ⁇ are values that vary depending on the vehicle state. For example, the values of K ⁇ and K ⁇ change depending on at least one of the vehicle speed V and the lean angle ⁇ .
  • the command value calculation unit 424a calculates a positive torque command value Ts.
  • the control unit 424 causes the motor 421 to generate torque T having the same direction as the direction in which the lean angle changes and a magnitude corresponding to the lean angular velocity.
  • the motor 421 assists the rider in attempting to lean the vehicle body frame 21 according to the vehicle state and responds to the lean angular velocity that is a time differential value of the physical quantity generated due to the rider's motion.
  • a torque T having a magnitude can be applied to the arms 51 and 52. Thereby, the vehicle body frame 21 can be leaned so as to assist the rider's operation of leaning the vehicle body frame 21. That is, the responsiveness of lean can be improved.
  • the command value calculation unit 424a calculates a negative torque command value Ts.
  • the control unit 424 causes the motor 421 to generate a torque T having a magnitude corresponding to the lean angular velocity in a direction opposite to the direction in which the lean angle changes.
  • the motor 421 resists the operation of the rider trying to lean the vehicle body frame 21 according to the vehicle state and responds to the lean angular velocity which is a time differential value of the physical quantity generated due to the rider's operation.
  • a torque T having a magnitude can be applied to the arms 51 and 52. Thereby, the body frame 21 can be made difficult to lean with respect to the operation of leaning the rider's body frame 21.
  • control unit 424 causes the motor 421 to output the torque T in the same direction as the operation to be leaned by the rider, or resists the operation to be leaned by the rider, depending on the vehicle state. Whether to output the torque T to the motor 421 can be switched.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of the torque T applied by the lean responsiveness adjusting mechanism 74.
  • W1 is an example of a torque change when the motor 421 generates a torque T in the same direction as the direction in which the lean angle changes and a magnitude corresponding to the lean angular velocity.
  • W2 in FIG. 9 is an example of a torque change when the motor 421 generates a torque T in a direction opposite to the direction in which the lean angle changes and a magnitude corresponding to the lean angular velocity.
  • the control unit 424 can switch between torque control that causes the motor 421 to generate a torque change as indicated by W1 and torque control that causes the motor 421 to generate a torque change as indicated by W2.
  • the lean angular velocity d ⁇ / dt is ⁇ 2 ⁇ d ⁇ / dt ⁇ 1
  • the torque T is constant regardless of d ⁇ / dt.
  • the torque generated by the motor increases as the physical change due to the rider's movement increases with time.
  • the torque generated by the motor is smaller as the time change of the physical quantity due to the rider's operation is larger.
  • the torque changes indicated by W1 and W2 in FIG. 9 are continuous changes with respect to d ⁇ / dt.
  • the command value of the motor can be determined so that the torque T changes stepwise according to the change of d ⁇ / dt.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of the vehicle state based on the vehicle speed V and the lean angle ⁇ used for motor control.
  • B1 shown in FIG. 10 indicates a boundary between two vehicle states.
  • ⁇ 2 ⁇ ⁇ 1 and V> 0, ⁇ 2> ⁇ and V> v1, and ⁇ 1 ⁇ and V> v1 are set as the first vehicle state R1, and ⁇ 2 ⁇ ⁇ .
  • the case of V ⁇ v1, and the case of ⁇ 1 ⁇ ⁇ and V ⁇ v1 are set as the second vehicle state R2.
  • the control unit 424 performs torque control as indicated by W1 in FIG. 9, and the vehicle state of the vehicle 1 is the second vehicle state R2.
  • torque control as indicated by W2 in FIG. 9 can be performed.
  • the vehicle speed V is higher than v1 or when the lean angle ⁇ is small (when the lean angle ⁇ is between ⁇ 1 and ⁇ 2)
  • the rider's lean operation is assisted and the lean responsiveness is improved. be able to.
  • the vehicle speed V is slower than v1 and the lean angle ⁇ is large (the lean angle is out of the range of ⁇ 1 to ⁇ 2)
  • the lean responsiveness can be lowered to give priority to straight ahead.
  • FIG. 11 is a graph showing another example of the vehicle state based on the vehicle speed V and the lean angle ⁇ used for motor control.
  • B1 and B2 shown in FIG. 11 each indicate a boundary of the vehicle state.
  • the region where V is larger than B2 indicates the first vehicle state R1.
  • the region between the boundary B1 and the boundary B2 indicates the second vehicle state R2.
  • the region where V is smaller than the boundary B1 indicates the third vehicle state R3.
  • the controller 424 performs torque control as indicated by W1 in FIG. 9 when the vehicle state of the vehicle 1 is the first vehicle state R1, and when the vehicle state of the vehicle 1 is the second vehicle state R2. Can perform torque control as shown by W2 in FIG. That is, when the vehicle 1 is in the first vehicle state R1, the control unit 424 performs control so that the torque T of the motor 421 increases as the lean angular velocity d ⁇ / dt increases. When the vehicle 1 is in the second vehicle state R2, the control unit 424 performs control so that the torque T of the motor 421 decreases as the lean angular velocity d ⁇ / dt increases.
  • the control unit 424 controls the motor 421 so as to assist the rider's lean operation. Responsiveness can be improved. Further, when the vehicle state of the vehicle 1 is the second vehicle state R2 in which the lean angle ⁇ exceeds the threshold value, the control unit 424 controls the motor 421 to resist the lean operation of the rider, thereby reducing the lean responsiveness. can do. Furthermore, in the example shown in FIG. 11, the threshold value of the lean angle ⁇ increases as the vehicle speed V increases. That is, the range of the lean angle ⁇ that increases the lean response becomes wider as the vehicle speed V increases. Therefore, it is possible to adjust the lean responsiveness in consideration of the lean angle ⁇ and the vehicle speed V. As a result, it is possible to finely adjust the response of lean.
  • the rider leans the body frame in the turning direction when turning.
  • the leanness of the body frame in the turning direction tends to increase.
  • the boundary B2 between the first vehicle state R1 and the second vehicle state R2 in FIG. 11 can be set.
  • the lean responsiveness can be adjusted so that the inclination of the vehicle body frame in the turning direction during turning is in an appropriate range according to the vehicle speed.
  • the control unit 424 can prevent the motor 421 from being given torque in the direction of rotating with respect to the vehicle body frame. Or, in the third vehicle state R3 in which the lean angle ⁇ of the vehicle body frame, that is, the lean angle ⁇ is equal to or greater than the threshold value, the control unit 424 uses the motor 421 to assist the rider with the torque T that assists the operation of raising the vehicle body frame. You may perform control to output to.
  • the calculation of the command value using the lean angular velocity (d ⁇ / dt) is not limited to the above example.
  • the command value calculation unit 424a can calculate a command value Ts indicating the direction and magnitude of the torque T of the motor 421 by the following equation (4).
  • Ts K ⁇ (d ⁇ / dt) + K ⁇ (d ⁇ / dt) + K ⁇ (d 2 ⁇ / d 2 t) (4)
  • K ⁇ (d 2 ⁇ / d 2 t) is a term of lean angular acceleration (d 2 ⁇ / d 2 t).
  • the command value calculation unit 424a can calculate a command value Ts indicating the direction and magnitude of the torque T of the motor 421 by the following equation (5).
  • Ts K ⁇ (d ⁇ / dt) + K ⁇ (d ⁇ / dt) + Ks (dS / dt) (5)
  • Ks (dS / dt) is a term of steering angular velocity (dS / dt).
  • the configuration of the lean mechanism 5 is not limited to the parallelogram link shown in FIG.
  • the lean mechanism may include a shock tower as an arm that rotates with respect to the vehicle body frame.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a lean mechanism including a shock tower.
  • the shock tower 102 is attached to the vehicle body frame 101 so as to be rotatable about the rotation shaft 100.
  • the vehicle 1a includes a right suspension arm 103, a left suspension arm 104, a right suspension 107, and a left suspension 108.
  • the right suspension arm 103 has one end rotatably connected to the body frame 101 and the other end rotatably connected to the right front wheel 105.
  • the left suspension arm 104 has one end rotatably connected to the vehicle body frame 101 and the other end rotatably connected to the left front wheel 106.
  • the right suspension 107 has one end rotatably connected to the right suspension arm 103 and the other end rotatably connected to the shock tower 102.
  • the left suspension 108 has one end rotatably connected to the left suspension arm 104 and the other end rotatably connected to the shock tower 102.
  • Actuator 109 adjusts the rotation of shock tower 102 relative to body frame 101. Thereby, the lean angle of the body frame 101 is adjusted.
  • the torque by which the actuator 109 rotates the shock tower 102 with respect to the vehicle body frame 101 is adjusted by a control unit (not shown).
  • the controller adjusts the torque output by the actuator 109 by supplying the command value to the actuator 109.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a lean mechanism that does not have a shock tower.
  • the lean mechanism includes a pair of right arms 113u and 113d and a pair of left arms 114u and 114d as arms that rotate with respect to the vehicle body frame 111.
  • the pair of right arms 113u and 113d has one end rotatably connected to the vehicle body frame 111 and the other end rotatably connected to the right front wheel 115.
  • the pair of left arms 114 u and 114 d has one end rotatably connected to the body frame 111 and the other end rotatably connected to the left front wheel 116.
  • one end of the suspension 117 is rotatably connected to one arm 113d of the pair of right arms 113u and 113d, and the other end rotates to one arm 114d of the pair of left arms 114u and 114d. Connected as possible.
  • the actuator 118 adjusts the rotation of the right arm 113d with respect to the vehicle body frame 111 and the rotation of the left arm 114d with respect to the vehicle body frame 111 by applying a rotational force to the right arm 113d and the left arm 114d.
  • the suspension 117 is provided between the right front wheel 115 and the left front wheel 116 and the vehicle body frame 111. Thereby, the lean angle of the body frame 111 is adjusted.
  • the torque by which the actuator 118 rotates the right arm 113d and the left arm 114d with respect to the vehicle body frame 111 is adjusted by a control unit (not shown).
  • the control unit adjusts the torque output from the actuator 118 by supplying a command value to the actuator 118.
  • FIG. 14 is a diagram showing another modification of the lean mechanism.
  • the lean mechanism shown in FIG. 14 includes a pair of right arms 123d and 123u that connect the vehicle body frame 121 and the right front wheel 125, and a pair of left arms 124d and 124u that connect the vehicle body frame 121 and the left front wheel 126.
  • the balancer arm 122 is rotatably connected to one right arm 123d of the pair of right arms 123d and 123u and one left arm 124d of the pair of left arms 124d and 124u.
  • the balancer arm 122 is suspended via a suspension 127 so as to be rotatable with respect to the vehicle body frame 121.
  • the actuator 128 adjusts the rotation of the balancer arm 122 relative to the vehicle body frame 121 by applying a rotational force to the balancer arm 122. Thereby, the lean angle of the body frame 121 is adjusted.
  • the torque by which the actuator 128 rotates the balancer arm 122 relative to the vehicle body frame 121 is adjusted by a control unit (not shown).
  • the controller adjusts the torque output from the actuator 128 by supplying the command value to the actuator 128.
  • the actuator may be configured to be connected to at least one of the upper arm and the lower arm and adjust the rotation of the at least one.
  • the output member of the actuator has a shaft shape extending in one direction, and may have a configuration for applying a rotational force to the arm by expanding and contracting in the axial direction.
  • the actuator has a mechanism (for example, a rack and pinion mechanism) that converts the rotation of the output shaft of the motor into the axial movement of the output member, and one end of the output member is the rotation of the arm. It can be set as the structure connected rotatably to parts other than an axis
  • the lean mechanism can be connected to the right front wheel and the left front wheel via the suspension.
  • the right suspension 33 is located between the lean mechanism 5 and the right front wheel 31
  • the left suspension 35 is located between the lean mechanism 5 and the left front wheel 32.
  • the arrangement of the suspension is not limited to this.
  • a suspension may be provided in a part of the lean mechanism.
  • a suspension may be positioned between the lean mechanism and the vehicle body frame.
  • the vehicle 1 may include two wheels as a rear wheel.

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Abstract

前二輪の操舵輪を備えるリーン車両において、操縦特性の設計自由度を向上させる。車両1は、車体フレーム21と、左前輪32と、右前輪31と、後輪4と、リーン機構5と、操舵機構7と、リーン応答性調整機構74とを備える。リーン機構5は、車体フレーム21に対して回転可能に支持されるアーム51、52を含む。アーム51、52が車体フレーム21に対して回転することにより、車体フレーム21が左右方向にリーンする。操舵機構7は、ハンドル23の回転を機械的に左前輪32及び右前輪31に伝達する。これにより、車体フレーム21は、ハンドル21の回転方向と逆の方向にリーンする。リーン応答性調整機構74は、車体フレーム21のリーンに影響を与えるライダーの動作に起因して発生する物理量の時間微分値に基づく指令値を用いて、モータ421を制御することにより、車体フレーム21のリーンの応答性を調整する。

Description

前二輪逆操舵リーン車両
 本発明は、操舵輪である2つの前輪を備え、前記2つの前輪の逆操舵によって車体フレームを旋回方向へリーンさせることができる前二輪逆操舵リーン車両に関する。
 車体フレームを旋回方向へリーンさせることで旋回するリーン車両が知られている。このようなリーン車両は、左右方向に配置された2つの前輪と、前記2つの前輪と車体フレームとの間に設けられたリーン機構とを備える。
 例えば、WO2011/005945(特許文献1)に開示の車両は、エンジンを支持する車体フレームと、前記車体フレームに対して回転可能に取り付けられたショックタワーとを備える。前記ショックタワーの回転軸の左右に左前輪及び右前輪が配置される。前記ショックタワーの一端には、左前輪のサスペンションと、右前輪のサスペンションとが接続される。さらに、前記車両は、前記車体フレームに対する前記ショックタワーの回転を調整するアクチュエータを備える。前記アクチュエータは、前記車体フレームが傾いた状態で車両速度が閾値を下回った場合に、前記車体フレームを直立状態(Upright position)にするように前記ショックタワーにトルクを発生させる。これにより、前記車両の低速時に、前記車体フレームを直立状態に維持するのが容易になる。すなわち、ライダーが扱いやすい車両を提供することができる。
WO2011/005945号公報
 操舵輪である2つの前輪を有するリーン車両(前二輪リーン車両)においては、車輪のジャイロ効果が大きくなりやすい。そのため、前二輪リーン車両では、ジャイロ効果による操縦特性への影響が大きい。ここで、操縦特性は、直進性及びリーン性を含む。前記直進性は、車両の直進状態を維持する際の維持しやすさを示す度合いである。前記リーン性は、車体フレームにおけるリーンのしやすさを示す度合いである。リーン車両の操縦特性は、例えば、キャスタ角及びトレールの設計によって調整される。しかし、前二輪リーン車両では、前二輪がリーン機構とともに動くため、キャスタ角及びトレールの設計の制約が多い。そのため、求められる操縦特性を備えた前二輪リーン車両の作り込み(manufacturing)が難しい。
 上記のWO2011/005945号公報のように、車両にアクチュエータを設ける場合、キャスタ角及びトレールの設計を制約する条件が増える。その結果、求められる操縦特性を備えた前二輪リーン車両の作り込みがより難しくなる。
 そこで、本発明は、操舵輪である2つの前輪を有するリーン車両において、操縦特性の設計自由度を向上させることを目的とする。
 発明者らは、操舵輪である2つの前輪(前二輪)を有するリーン車両の操縦特性について詳細に検討した。直進性及びリーン性のバランスは、前記操縦特性に影響することがわかっている。直進性及びリーン性をバランスさせる方法として、キャスタ角及びトレールを適切に設定する方法が考えられる。キャスタ角及びトレールは、主に、前二輪と、該前二輪と車体フレームとの間に設けられるリーン機構との設計によって決まる。しかし、前記前二輪及び前記リーン機構は、車両として成立するように配置する必要がある。また、前記前二輪及び前記リーン機構は、前記車体フレームに対して相対的に動く。そのため、前記前二輪及び前記リーン機構と他の部品との干渉を避ける必要がある。これは、前記前二輪及び前記リーン機構の設計を制約する要因の一つとなる。このように前記前二輪及び前記リーン機構を制約する要因は、キャスタ角及びトレールの設計を制約する要因となる。その結果、直進性及びリーン性のバランスを考慮した操縦特性の設計が難しくなる。
 また、車両が、車体フレームのリーンを制御するアクチュエータを備える場合、リーン機構に、アクチュエータ機構が連結される。前記アクチュエータ機構は、アクチュエータと減速機とを含む。前記アクチュエータ機構は、前記リーン機構及び前記車体フレームの双方に接続される。前記車体フレームをリーンさせる際に前記アクチュエータ機構の一部も前記車体フレームとともにリーンする。そのため、前記アクチュエータ機構が、前記車両のリーン性に影響を与える。このように、前記アクチュエータを備えた場合、直進性及びリーン性のバランスを考慮した操縦特性の設計が一層難しくなる。
 そこで、発明者らは、キャスタ角及びトレール以外の手段で、リーン性を調整することを検討した。前二輪リーン車両では、ライダーは、逆操舵をすることができる。逆操舵は、旋回初期において、旋回しようとする方向とは逆の方向に前二輪を操舵することで、旋回方向に車体フレームをリーンさせる動作である。発明者らは、逆操舵が可能な車両では、ライダーの動作と車両の反応とに時間的なずれがあると、前記車両の操縦特性に大きな影響があることを見出した。発明者らは、例えば、ライダーが車両を直進状態からリーンさせるときの車両の応答の時間的なずれ、右リーンから左リーンへ切り返す時の車両の応答の時間的なずれ、左リーンから右リーンへ切り返す時の車両の応答の時間的なずれ、等が、車両の操縦特性に影響を及ぼすことがわかった。
 これらの知見に基づき、発明者らは、ライダーの車両をリーンさせるための動作に対する車両のリーンの応答性を調整する手段を、車両に設けることを思い付いた。これにより、キャスタ角及びトレール以外の手段で、リーン性を調整することが可能になる。
 具体的には、ライダーの動作の変化に応じて、操舵輪である前二輪を支持するリーン機構をモータで制御することにより、リーンの応答性を調整するリーン応答性調整機構を設けることに想到した。リーン応答性調整機構により、リーンの応答性を調整できる。そのため、キャスタ角及びトレールで調整しきれないリーン性は、前記リーン応答性調整機構で調整することができる。その結果、操縦特性の設計自由度が向上する。
 本発明の実施形態における前二輪逆操舵リーン車両は、車体フレームと、左前輪と、右前輪と、後輪と、リーン機構と、逆操舵機構と、リーン応答性調整機構とを備える。前記車体フレームは、車両が左旋回する際に前記車両の左方にリーンし、前記車両が右旋回する際に前記車両の右方にリーンする。前記左前輪及び前記右前輪は、前記車両の左右方向に並んで配置される。前記後輪は、前記左前輪及び前記右前輪より前記車両の後方に配置され、前記車体フレームに支持される。前記リーン機構は、前記車体フレームに対して回転可能に支持され且つ前記左前輪及び前記右前輪を転舵可能に支持するアームを含む。前記リーン機構は、前記アームが前記車体フレームに対して回転することにより、前記車体フレームの上下方向における前記左前輪及び前記右前輪の相対位置を変更して前記車体フレームを左右方向にリーンさせる。前記逆操舵機構は、前記車体フレームに対して回転可能に支持され且つライダーが操作可能なハンドルを含む。前記逆操舵機構は、前記ハンドルの左回転を機械的に伝達して前記左前輪及び前記右前輪を左転舵させることにより、前記車体フレームを前記車両の右方にリーンさせ、前記ハンドルの右回転を機械的に伝達して前記左前輪及び前記右前輪を右転舵させることにより、前記車体フレームを前記車両の左方にリーンさせる。前記リーン応答性調整機構は、前記車体フレーム及び前記アームに接続され且つ前記左前輪及び前記右前輪を転舵可能に支持する前記アームに前記車体フレームに対して回転する方向のトルクを付与するモータを有する。前記リーン応答性調整機構は、前記車体フレームのリーンに影響を与える前記ライダーの動作に起因して発生する物理量の時間微分値に基づく指令値を用いて、前記モータを制御することにより、前記車体フレームのリーンの応答性を調整する(第1の構成)。
 上記第1の構成において、前二輪逆操舵リーン車両は、右前輪及び左前輪を転舵可能に支持するアームを含むリーン機構を有する。前記アームは、車体フレームに対して回転可能に支持される。前記アームの回転により、前記車体フレームの上下方向における前記左前輪及び前記右前輪の相対位置が変更される。前記リーン機構は、前記車体フレームの上下方向が車両の上下方向に対してリーンする(傾く)ことを可能にする。また、逆操舵機構により、ハンドルの回転が前記左前輪及び前記右前輪に機械的に伝達される。前記リーン機構及び前記逆操舵機構により、前記ハンドルの転舵方向と逆の方向に前記車体フレームをリーンさせる逆操舵が可能になる。
 このように逆操舵が可能なリーン車両には、前記左前輪及び前記右前輪を転舵可能に支持する前記アームに前記車体フレームに対して回転する方向のトルクを付与するモータが設けられている。前記モータは、前記車体フレームのリーンに影響を与えるライダーの動作に起因して発生する物理量の時間微分値に基づく指令値を用いて、制御される。すなわち、前記車体フレームのリーンに影響を与える前記ライダーの動作に起因して発生する物理量の時間変化に基づいて、前記車体フレームをリーンさせるトルクが調整される。これにより、前記ライダーのリーンに関する動作の時間変化に応じて、前記モータによる前記車体フレームのリーンの調整が可能になる。結果として、前記ライダーの意思と前記車両の反応との時間的なずれを調整することができる。すなわち、リーンの応答性を調整することができる。そのため、キャスタ角及びトレールで調整しきれないリーン性は、前記リーン応答性調整機構で調整することができる。その結果、前二輪逆操舵リーン車両における操縦特性の設計自由度が向上する。
 上記第1の構成において、前記リーン応答性調整機構は、前記モータに対し、前記物理量の時間微分値に応じて前記アームに付与する前記トルクを変化させる指令値を供給することで、前記車体フレームのリーンの応答性を調整するができる(第2の構成)。
 この第2の構成では、モータがアームに付与するトルクは、リーンに影響を与えるライダーの動作に起因する物理量の時間変化に応じて変化する。そのため、リーンに影響を与えるライダーの動作の時間変化が、前記モータが出力するトルクによる車体フレームのリーン制御に反映される。その結果、ライダーの動作に対する前記車体フレームのリーンの応答性を、効率よく調整することができる。
 例えば、前記リーン応答性調整機構は、前記物理量の時間変化が大きい程、前記モータによる前記トルクを大きくする指令値、又は、前記物理量の時間変化が大きい程、前記モータによる前記トルクを小さくする指令値のいずれか一方を用いて、前記モータを制御することができる。
 前記物理量の時間変化が大きい程、前記モータによる前記トルクを大きくする指令値は、例えば、車体フレームを車両の右方にリーンさせるライダーの動作に起因する前記物理量の時間変化が大きい程、前記車体フレームを前記車両の右方にリーンさせるモータのトルクを大きくするとともに、前記車体フレームを前記車両の左方にリーンさせるライダーの動作に起因する前記物理量の時間変化が大きい程、前記車体フレームを前記車両の左方にリーンさせる前記モータのトルクを大きくする指令値とすることができる。
 前記物理量の時間変化が大きい程、前記モータによる前記トルクを小さくする指令値は、例えば、車体フレームを車両の右方にリーンさせるライダーの動作に起因する前記物理量の時間変化が大きい程、前記車体フレームを前記車両の右方にリーンさせるモータのトルクを小さくするとともに、前記車体フレームを前記車両の左方にリーンさせるライダーの動作に起因する前記物理量の時間変化が大きい程、前記車体フレームを前記車両の左方にリーンさせる前記モータのトルクを小さくする指令値とすることができる。
 ここで、前記車体フレームを前記車両の右方にリーンさせる前記モータのトルクを小さくする態様には、前記車体フレームを前記車両の左方にリーンさせる前記モータのトルクを大きくする態様も含む。同様に、前記車体フレームを前記車両の左方にリーンさせる前記モータのトルクを小さくする態様には、前記車体フレームを前記車両の右方にリーンさせる前記モータのトルクを大きくする態様も含む。
 なお、上記第2の構成では、前記指令値は、前記モータにより付与されるトルクの方向及び大きさを示す値を含む。この場合、トルクの方向及び大きさは、前記車体フレームのリーンに影響を与えるライダーの動作に起因する物理量の時間微分値に応じた値である。
 上記第1又は第2の構成において、前記物理量の時間微分値は、前記車両の前後方向に延びる車両前後軸を中心とした前記車体フレームの回転角度であるリーン角の時間微分値とすることができる(第3の構成)。
 これにより、ライダーの動作に伴う車体フレームのリーン角の時間変化に基づいて、前記車体フレームをリーンさせるトルクを制御することができる。そのため、前二輪逆操舵リーン車両におけるリーンの応答性の調整を効率よく行うことができる。
 上記第3の構成において、前記リーン応答性調整機構は、前記リーン角の時間微分値の増加に伴って、前記車両の上下方向に対して前記リーン角が変化する方向と同じ方向に前記トルクを増加させる指令値を用いて、前記モータを制御することができる(第4の構成)。
 これにより、ライダーの動作に起因するリーン角の単位時間あたりの変化量が大きくなると、ライダーがリーンさせようとしている方向へ車体フレームをリーンさせるモータのトルクが大きくなる。そのため、ライダーによる前記車体フレームをリーンさせる動作に対して、前記車体フレームのリーンの追従性を向上することができる。すなわち、前二輪逆操舵リーン車両のリーン性を向上させる調整が可能になる。
 上記第3の構成において、前記リーン応答性調整機構は、前記リーン角の時間微分値の増加に伴って、前記車両の上下方向に対して前記リーン角が変化する方向と同じ方向に前記トルクを減少させる指令値を用いて、前記モータを制御することができる(第5の構成)。
 これにより、ライダーの動作に起因するリーン角の単位時間あたりの変化量が大きくなると、ライダーがリーンさせようとしている方向と反対方向に車体フレームをリーンさせるモータのトルクが大きくなる。そのため、ライダーによる車体フレームをリーンさせる動作に対する抵抗力を大きくすることができる。すなわち、前二輪逆操舵リーン車両の直進性を向上させる調整が可能になる。なお、リーン角が変化する方向と同じ方向にトルクを減少させる指令値は、リーン角が変化する方向と反対方向にトルクを増加させる指令値も含む。
 上記第1~5のいずれかの構成において、前記リーン応答性調整機構は、前記物理量の時間微分値と、前記モータによる前記トルクの方向又は大きさとの関係が、前記車体フレーム上下方向と前記車両上下方向とがなす角度であるリーン角によって変化するように、前記指令値を決める構成とすることができる(第6の構成)。
 これにより、ライダーのリーン動作に対して、車体フレームのリーンを追従又は抵抗させるリーンの応答性を、リーン角に応じて調整することができる。そのため、リーン性及び直進性を、車体フレームのリーン状態に応じてより適切に調整することができる。
 上記第1~6のいずれかの構成において、前記リーン応答性調整機構は、前記物理量の時間微分値と、前記モータによる前記トルクの方向又は大きさとの関係が、車速によって変化するように、前記指令値を決める構成とすることができる(第7の構成)。
 これにより、ライダーのリーン動作に対して、車体フレームのリーンを追従又は抵抗させるリーンの応答性を、車速に応じて調整することができる。そのため、リーン性及び直進性を、車速に応じてより適切に調整することができる。
 なお、上記第6の構成と上記第7の構成とを組み合わせて、リーン応答性調整機構は、リーン角及び車速に応じて、前記物理量の時間微分値と、前記モータによる前記トルクの方向又は大きさとの関係が変化するように、前記指令値を決める構成とすることができる。これにより、車両状態に応じたより適切なリーン性及び直進性の調整が可能になる。
 上記第1~第7のいずれかの構成において、前記リーン応答性調整機構は、前記物理量の2階時間微分値をさらに用いて、前記指令値を決定する構成とすることができる(第8の構成)。
 このように、ライダーの動作に起因して発生する物理量の2階時間微分値に基づく指令値を用いてモータを制御することで、ライダーが車体フレームをリーンさせる動作の慣性成分を考慮したリーンの応答性の調整が可能になる。
 上記第1~第8のいずれかの構成において、前記物理量の時間微分値は、前記ライダーの前記ハンドルの操作によって生じる操舵トルクの時間微分値を含んでもよい(第9の構成)。逆操舵可能な前二輪のリーン車両においては、ライダーのハンドル操作は、ライダーが車体フレームをリーンさせる意思と密接な関係がある。そのため、操舵トルクの時間微分値に基づく指令値を用いて、モータを制御することで、ライダーのリーン動作に対する前記車体フレームのリーンの応答性を効率良く調整することができる。
 上記第1~9のいずれかの構成において、上記前二輪逆操舵リーン車両は、前記車体フレームの上下方向と前記車両の上下方向とがなす角度であるリーン角又は前記リーン角の時間微分値を検出するリーン角センサをさらに備えてもよい。この場合、前記リーン応答性調整機構は、前記リーン角センサの検出結果から得られる前記リーン角の時間微分値に基づいて、前記指令値を算出する指令値算出部を含むことができる(第10の構成)。
 本明細書で使用される専門用語は、特定の実施例のみを定義する目的で使用されるのであって、前記専門用語によって発明を制限する意図はない。
 本明細書で使用される「及び/または」は、一つまたは複数の関連して列挙された構成物のすべての組み合わせを含む。
 本明細書において、「含む、備える(including)」「含む、備える(comprising)」または「有する(having)」及びそれらの変形の使用は、記載された特徴、工程、要素、成分、及び/または、それらの等価物の存在を特定するが、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び/または、それらのグループのうちの一つまたは複数を含むことができる。
 本明細書において、「取り付けられた」、「接続された」、「結合された」、及び/または、それらの等価物は、広義の意味で使用され、"直接的及び間接的な"取り付け、接続及び結合の両方を包含する。さらに、「接続された」及び「結合された」は、物理的または機械的な接続または結合に限定されず、直接的または間接的な接続または結合を含むことができる。
 他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語(技術用語及び科学用語を含む)は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。
 一般的に使用される辞書に定義された用語は、関連する技術及び本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されることはない。
 本発明の説明においては、いくつもの技術及び工程が開示されていると理解される。これらの各々は、個別の利益を有し、他に開示された技術の一つ以上、または、場合によっては全てと共に使用することもできる。
 したがって、明確にするために、本発明の説明では、不要に個々のステップの可能な組み合わせをすべて繰り返すことを控える。しかしながら、本明細書及び特許請求の範囲は、そのような組み合わせがすべて本発明の範囲内であることを理解して読まれるべきである。
 本明細書では、本発明に係る前二輪逆操舵リーン車両の実施形態について説明する。
 以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な例を述べる。しかしながら、当業者は、これらの具体的な例がなくても本発明を実施できることが明らかである。
 よって、以下の開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面または説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
 <逆操舵機構>
 逆操舵機構は、ハンドルの回転を左前輪及び右前輪に機械的に伝達する操舵機構である。逆操舵機構は、一例として、ハンドルと、該ハンドルの回転を右前輪及び左前輪に伝達する操舵力伝達機構と、を含むことができる。前記操舵力伝達機構は、車体フレームに回転可能に支持され且つハンドルとともに回転する操舵軸(ステアリングシャフト)と、前記操舵軸と右前輪との間及び前記操舵軸と左前輪との間に設けられ、且つ、前記操舵軸の回転に伴って動くことで、前記操舵軸の回転を前記右前輪及び前記左前輪に伝達する伝達部材と、を含む構成とすることができる。なお、前記逆操舵機構は、例えば、ステアバイワイヤのように、ハンドルの回転トルクを電気信号に変換し、該変換した電気信号に基づいて、車輪又は車体フレームのリーンを制御する構成、すなわち、ハンドルの回転トルクを機械的に伝達しない構成は含まない。
 <ライダーの動作に起因して発生する物理量>
 ライダーの動作に起因して発生する物理量は、例えば、ライダーが入力する部材の動き、当該部材に作用する力、ライダー自身の動き、もしくは、それらの結果生じる車両の挙動を表す値とすることができる。
 前記物理量は、例えば、リーン角、操舵トルク、車体フレームが左右方向にリーンしている時のアクセル開度、リアブレーキ圧、フロントブレーキ圧、サスペンションのストローク、サスペンションの圧力、シートの荷重、ステップの荷重、ニーグリップの荷重、カメラ等で検出されるライダーの姿勢を表す値、或いは、これらのうちの2つ以上とすることができる。
 <物理量の時間微分値>
 物理量の時間微分値は、物理量の時間あたりの変化量(変化率)を示す値である。物理量の時間微分値は、検出された物理量の微分演算等によって求められる値であってもよいし、物理量の時間あたりの変化量として検出された値(演算を経ずに得られた値)であってもよい。すなわち、物理量の時間微分値は、微分演算により得られる値に限られない。また、複数の物理量の時間微分値に基づく指令値を用いて、モータが制御されてもよい。
 モータの指令値の決定に用いられる物理量の時間微分値の一例として、リーン角の時間微分値が挙げられる。前記リーン角は、車両の前後方向に延びる車両前後軸線を中心とする車体フレームの回転角度とすることができる。前記リーン角は、ロール角又はバンク角と称することもできる。前記リーン角は、車両の上下方向と車体フレームの上下方向とがなす角度で表すことができる。リーン角の時間微分値は、リーン角の単位時間あたりの変化量であり、例えば、リーン角の角速度とすることができる。或いは、リーン角は、一例として、鉛直方向に延びる鉛直線と前記車体フレームの上下方向に延びる軸線とがなす角度で表すことができる。なお、鉛直方向は、重力方向と同じである。
 リーン角又はリーン角の時間微分値を取得する構成は、特定の構成に限定されない。例えば、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)によって検出される車体フレームの加速度からリーン角又はリーン角速度を求めることができる。或いは、モータの回転、減速機の回転、車体フレームに対するリーン機構のアームの回転等の速度を検出することで、リーン角の時間微分値を取得することができる。車体フレームに対するアームの回転は、例えば、ポテンショメータを用いて検出することができる。IMUセンサ、モータの回転速度センサ及びポテンショメータは、いずれも、リーン角センサの一例である。
 <リーンの応答性>
 リーンの応答性は、例えば、車体フレームのリーンに影響を与えるライダーの動作から、前記車体フレームがリーンするまでの時間の速さ、すなわち、前記ライダーの動作に対する、前記車体フレームのリーンの追従性などを含む。すなわち、例えば、車体フレームのリーンに影響を与えるライダーの動作から、前記車体フレームがリーンするまでの時間が短い場合は、前記ライダーの動作に対する前記車体フレームのリーンの追従性が高いため、リーンの応答性が高い。一方、車体フレームのリーンに影響を与えるライダーの動作から、前記車体フレームがリーンするまでの時間が長い場合は、前記ライダーの動作に対する前記車体フレームのリーンの追従性が低いため、リーンの応答性が低い。
 本発明の一実施形態に係る前二輪逆操舵リーン車両によれば、操縦特性の設計自由度を向上させることができる。
図1は、実施形態の車両の全体を左方から見た左側面図である。 図2は、図1の車両の一部を前方から見た正面図である。 図3は、図1の車両の一部を左方から見た左側面図である。 図4は、図1の車両の一部を上方から見た平面図である。 図5は、右操舵時における図1の車両の一部を上方から見た平面図である。 図6は、左傾斜時における図1の車両の一部を前方から見た正面図である。 図7は、車両のリーンの応答性を調整するための構成例を示す図である。 図8は、リーン角センサを備える車両の概略構成を示す図である。 図9は、リーン応答性調整機構によって付与されるトルクの一例を示すグラフである。 図10は、モータ制御に用いられる車両状態の例を示すグラフである。 図11は、モータ制御に用いられる車両状態の他の例を示すグラフである。 図12は、リーン機構の変形例を示す図である。 図13は、リーン機構の他の変形例を示す図である。 図14は、リーン機構のさらに他の変形例を示す図である。
 以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。
 図面において、矢印Fは、車両の前方向を示している。矢印Bは、車両の後方向を示している。矢印Uは、車両の上方向を示している。矢印Dは、車両の下方向を示している。矢印Rは、車両の右方向を示している。矢印Lは、車両の左方向を示している。
 車両は、車体フレームを、鉛直方向に対して車両の左右方向にリーンさせて旋回する。そのため、以下の説明では、上述のような車両を基準とした方向に加え、車体フレームを基準とした方向も以下のように定義する。図面において、矢印FFは、車体フレームの前方向を示している。矢印FBは、車体フレームの後方向を示している。矢印FUは、車体フレームの上方向を示している。矢印FDは、車体フレームの下方向を示している。矢印FRは、車体フレームの右方向を示している。矢印FLは、車体フレームの左方向を示している。
 本明細書において、「車体フレームの前後方向」、「車体フレームの左右方向」及び「車体フレームの上下方向」とは、車両を運転する乗員から見て、車体フレームを基準とした前後方向、左右方向及び上下方向を意味する。「車体フレームの側方」とは、車体フレームの右方向あるいは左方向を意味している。
 本明細書において、「車体フレームの前後方向に延びる」とは、車体フレームの前後方向に対して傾いた方向に延びている状態も含む。この場合、車体フレームの前後方向に対する傾きは、車体フレームの左右方向及び上下方向に対する傾きより小さい場合が多い。
 本明細書において、「車体フレームの左右方向に延びる」とは、車体フレームの左右方向に対して傾いた方向に延びる状態も含む。この場合、車体フレームの左右方向に対する傾きは、車体フレームの前後方向及び上下方向に対する傾きより小さい場合が多い。
 本明細書において、「車体フレームの上下方向に延びる」とは、車体フレームの上下方向に対して傾いた方向に延びる状態を含む。この場合、車体フレームの上下方向に対する傾きは、車体フレームの前後方向及び左右方向に対する傾きより小さい場合が多い。
 本明細書において、「車体フレームの直立状態」とは、車体フレームの上下方向が鉛直方向と一致している状態を意味する。この状態においては、車両を基準にした方向と車両フレームを基準にした方向とは一致する。車体フレームが鉛直方向に対して左右方向に傾斜している場合、車両の左右方向と車体フレームの左右方向とは一致しない。また、車両の上下方向と車体フレームの上下方向も一致しない。しかしながら、車体フレームが鉛直方向に対して左右方向に傾斜している場合であっても、車両の前後方向と車体フレームの前後方向とは一致する。
 本明細書において、「接続」は、物理的な接続の他、電気的な接続、及び、通信可能な状態を含む。物理的な接続の場合は、例えば、2つの部材が直接接続される場合と、2つの部材が、他の部材を介して間接的に接続される場合とを含む。
 (車両の構成)
 図1は、車両1(前二輪逆操舵リーン車両)の全体を左方から見た左側面図である。車両1は、車両本体部2、左右一対の前輪3、後輪4、リーン機構5及び操舵機構7を備えている。
 車両本体部2は、車体フレーム21、車体カバー22、シート24及びパワーユニット25を含んでいる。図1において、車体フレーム21は直立状態である。図1を参照する以降の説明では、車体フレーム21の直立状態を前提とする。
 車体フレーム21は、ヘッドパイプ211、ダウンフレーム212、リアフレーム213、を含んでいる。図1においては、車体フレーム21のうち、車体カバー22に隠れた部分を破線で示している。車体フレーム21は、シート24及びパワーユニット25を支持している。パワーユニット25は、後輪4を支持している。パワーユニット25は、エンジン、電動モータ及びバッテリなどの駆動源と、トランスミッションなどの装置とを備えている。
 ヘッドパイプ211は、車両1の前部に配置されている。車体フレーム21の側方から見て、ヘッドパイプ211の上部は、ヘッドパイプ211の下部よりも後方に配置されている。
 ダウンフレーム212は、ヘッドパイプ211に接続されている。ダウンフレーム212は、ヘッドパイプ211の後方に配置されている。ダウンフレーム212は、車体フレーム21の上下方向に延びている。
 リアフレーム213は、ダウンフレーム212の後方に配置されている。リアフレーム213は、車体フレーム21の前後方向に延びている。リアフレーム213は、シート24及びパワーユニット25を支持している。
 車体カバー22は、フロントカバー221、フロントスポイラー222、左右一対のフロントフェンダー223、リアフェンダー224及びレッグシールド225を含んでいる。車体カバー22は、左右一対の前輪3、車体フレーム21及びリーン機構5などの車両1に搭載される車体部品の少なくとも一部を覆う部品である。
 図2は、車両1の前部を車体フレーム21の前方から見た正面図である。図2において、車体フレーム21は直立状態である。図2を参照する以降の説明は、車体フレーム21の直立状態を前提とする。図2は、車両1において、フロントカバー221、フロントスポイラー222及び左右一対のフロントフェンダー223を取り外した状態を示している。
 一対の前輪3は、ヘッドパイプ211(車体フレーム21)の左右に並んで配置される右前輪31及び左前輪32を含む。車体フレーム21の一部であるヘッドパイプ211と一対の前輪3との間には、リーン機構5及びサスペンション(右サスペンション33、左サスペンション35)が設けられている。すなわち、車体フレーム21と、右前輪31及び左前輪32とは、リーン機構5及びサスペンション33、35を介して接続されている。リーン機構5は、ハンドル23よりも下方に配置されている。リーン機構5は、右前輪31及び左前輪32よりも上方に配置されている。
 <リーン機構>
 図2に示す車両1のリーン機構5は、平行四節リンク(パラレログラムリンクとも呼ばれる)方式のリーン機構である。リーン機構5は、上アーム51、下アーム52、右サイド部材53及び左サイド部材54を含んでいる。
 リーン機構5は、車体フレーム21に対して回転可能に支持される上アーム51及び下アーム52(以下、特に区別しない場合は、アーム51、52と総称する)を含んでいる。アーム51、52は、車体フレーム21の前後方向に延びる回転軸を中心として、車体フレーム21に対して回転可能である。前記回転軸は、アーム51、52の左右方向中央に位置する。すなわち、アーム51、52の左右方向の中間部分は、支持部A、Dによってヘッドパイプ211に支持されている。アーム51、52の前記回転軸は、支持部A、Dを通る。
 車両1において、上方から見て、前記回転軸よりも右方に右前輪31が配置され、前記回転軸よりも左方に左前輪32が配置されている。詳しくは、アーム51、52における前記回転軸より右側の部分には、右サイド部材53及び右サスペンション33を介して、右前輪31が接続されている。アーム51、52における前記回転軸より左側の部分には、左サイド部材54及び左サスペンション35を介して、左前輪32が接続されている。
 このように、アーム51、52における前記回転軸より右側の部分に右前輪31を接続するとともに、アーム51、52における前記回転軸より左側の部分に左前輪32を接続することで、車体フレーム21に対する右前輪31及び左前輪32の上下方向の相対位置を変更することができる。すなわち、アーム51、52が前記回転軸を中心として回転することにより、アーム51、52において前記回転軸より右側に配置された右前輪31及び前記回転軸より左側に配置された左前輪32の上下方向の相対位置が変化する。車体フレーム21に対する右前輪31及び左前輪32の上下方向の相対位置が変化すると、車体フレーム21は、鉛直方向に対して左右方向に傾斜する。そのため、車体フレーム21に対するアーム51、52の回転を調整することにより、車体フレーム21の左右方向の傾斜角度、すなわちリーン角を制御することができる。
 上アーム51は、一対の板状の部材512を含んでいる。一対の板状の部材512は、ヘッドパイプ211の前方及び後方に配置されている。各板状の部材512は、車体フレーム21の左右方向に延びている。下アーム52は、一対の板状の部材522を含んでいる。一対の板状の部材522は、ヘッドパイプ211の前方及び後方に配置されている。各板状の部材522は、車体フレーム21の左右方向に延びている。下アーム52は、上アーム51よりも下方に配置されている。下アーム52の左右方向の長さ寸法は、上アーム51の左右方向の長さ寸法と同一又は同等である。下アーム52は、上アーム51と平行に延びている。
 なお、アーム51、52の構成は、上記例に限られない。上記例では、アーム51、52の各々は、ヘッドパイプ211の前方及び後方に配置される一対の板状の部材512,522を含んでいる。この構成に代えて、ヘッドパイプ211の前方に配置される1つの板状部材で、アーム51、52の各々を構成することもできる。
 上アーム51の右端と下アーム52の右端とは、車体フレーム21の上下方向に延びる右サイド部材53に接続されている。右サイド部材53は、上アーム51及び下アーム52に、それぞれ支持部B、Eを中心として回転可能に支持されている。右サイド部材53は、支持部B、Eを通り前後方向に延びる回転軸線を中心として、上アーム51及び下アーム52に対して回転可能である。
 上アーム51の左端と下アーム52の左端とは、車体フレーム21の上下方向に延びる左サイド部材54に接続されている。左サイド部材54は、上アーム51及び下アーム52に、それぞれ支持部C、Fを中心として回転可能に支持されている。左サイド部材54は、支持部C、Fを通り前後方向に延びる回転軸線を中心として、上アーム51及び下アーム52に対して回転可能である。
 <サスペンション>
 右サイド部材53の下端は、右ブラケット317を介して右サスペンション33に接続されている。左サイド部材54及の下端は、左ブラケット327を介して左サスペンション35に接続されている。右サスペンション33及び左サスペンション35は、車体フレーム21の上下方向に伸縮可能である。右サスペンション33の上端は、リーン機構5に接続され、右サスペンション33の下端は、右前輪31に接続されている。左サスペンション35の上端は、リーン機構5に接続され、左サスペンション35の下端は、左前輪32に接続されている。
 サスペンション33、35は、一例として、テレスコピック式のサスペンションである。サスペンションは、緩衝器と称することもできる。右サスペンション33は、右前輪31を支持する右外筒312と、右外筒312の上部に配置される右内筒316とを含む。右内筒316の上端は、右ブラケット317に固定され、下端は、右外筒312に挿入されている。右内筒316が右外筒312に対して相対移動することにより、右サスペンション33が伸縮する。左サスペンション35は、左前輪32を支持する左外筒322と、左外筒322の上部に配置される左内筒326とを含む。左内筒326の上端は、左ブラケット327に固定され、下端は、左外筒322に挿入されている。左内筒326が左外筒322に対して相対移動することにより、左サスペンション35が伸縮する。
 右ブラケット317と右外筒312との間には、右回転防止機構34が接続されている。右回転防止機構34は、右外筒312が、右内筒316に対して、右サスペンション33の伸縮方向に延びる軸線を中心として回転することを防止する。左ブラケット327と左外筒322との間には、左回転防止機構36が接続されている。左回転防止機構36は、左外筒322が、左内筒326に対して、左サスペンション35の伸縮方向に延びる軸線を中心として回転することを防止する。
 具体的には、右回転防止機構34は、右回転防止ロッド341、右ガイド313及び右ブラケット317を含んでいる。右ガイド313は、右外筒312の上部に固定されている。右ガイド313は、その前部に右ガイド筒313bを有している。
 右回転防止ロッド341は、右内筒316と平行に延びている。右回転防止ロッド341の上部は、右ブラケット317の前部に固定されている。右回転防止ロッド341は、その一部が右ガイド筒313bに挿入された状態で、右内筒316の前方に配置されている。これにより、右回転防止ロッド341は、右内筒316に対して相対移動しない。右内筒316が右外筒312に対して右外筒312の延びる方向に相対移動することにより、右回転防止ロッド341も右ガイド筒313bに対して相対移動する。右外筒312は、右内筒316に対して、右サスペンション33の伸縮方向に延びる軸線を中心として回転することが防止される。
 左回転防止機構36は、左回転防止ロッド361、左ガイド323及び左ブラケット327を含んでいる。左ガイド323は、左外筒322の上部に固定されている。左ガイド323は、その前部に左ガイド筒323bを有している。
 左回転防止ロッド361は、左内筒326と平行に延びている。左回転防止ロッド361の上部は、左ブラケット327の前部に固定されている。左回転防止ロッド361は、その一部が左ガイド筒323bに挿入された状態で、左内筒326の前方に配置されている。これにより、左回転防止ロッド361は、左内筒326に対して相対移動しない。左内筒326が左外筒322に対して左外筒322の延びる方向に相対移動することにより、左回転防止ロッド361も左ガイド筒323bに対して相対移動する。左外筒322は、左内筒326に対して、左サスペンション35の伸縮方向に延びる軸線を中心として回転することが防止される。
 なお、サスペンションの構成は、上記例に限られない。例えば、右サスペンション33は、相対移動する右外筒312及び右内筒316の組み合わせを2つ並べて配置することによって構成されていてもよい。同様に、左サスペンション35も、左外筒322及び左内筒326の組み合わせを2つ並べて配置することによって構成されていてもよい。このような構成を有するサスペンションは、ダブルテレスコピック式のサスペンションである。この場合、一対の外筒を相対移動できないように接続するとともに、一対の内筒を相対移動できないように接続することにより、回転防止機構を兼ねることができる。よって、上記のような右回転防止機構34及び左回転防止機構36は不要になる。
 <リーン応答性調整機構>
 車両1は、車体フレーム21の左右方向のリーンの応答性を調整するリーン応答性調整機構74を備えている。図2では、リーン応答性調整機構74を2点鎖線で示している。リーン応答性調整機構74は、車体フレーム21に対するアーム51、52の回転を調整する。リーン応答性調整機構74は、アーム51、52に、車体フレーム21に対して回転する方向のトルクを付与することで、車体フレーム21の左右方向のリーンの応答性を制御する。リーン応答性調整機構74は、車体フレーム21と、上アーム51又は下アーム52のいずれか一方とに接続される。リーン応答性調整機構74は、アーム51、52に対し、アーム51、52の回転方向と同じ方向のトルク及びアーム51、52の回転方向と反対方向のトルクを付与することができる。
 リーン応答性調整機構74は、アーム51、52に回転する方向のトルクを付与するモータ(図2では図示略)を含む。リーン応答性調整機構74は、前記モータに指令値を供給することで、前記モータの出力するトルクを制御する。リーン応答性調整機構74は、前記モータに供給する指令値を、車体フレームのリーンに影響を与えるライダーの動作に起因して発生する物理量の時間微分値に基づいて決定する。これにより、リーン応答性調整機構74は、ライダーの動作に対する車体フレームのリーンの応答性を調整する。
 前記モータの指令値の決定に用いられる物理量の時間微分値の一例として、リーン角の時間微分値が挙げられる。リーン応答性調整機構74は、リーン角の時間微分値として、例えば、リーン角速度(ロールレート)を取得する。リーン応答性調整機構74は、リーン角を監視するセンサ(リーン角センサ)から、リーン角又はリーン角速度を取得することができる。
 図3は、車両1の前部を車体フレーム21の左方から見た左側面図である。図3において、車体フレーム21は直立状態である。図3を参照する以降の説明は、車体フレーム21の直立状態を前提とする。図3は、車両1において、フロントカバー221、フロントスポイラー222及び左右一対のフロントフェンダー223を取り外した状態を示している。また、図3では、左サイド部材54及び左伝達プレート63の図示を省略している。
 リーン応答性調整機構74は、車体フレーム21に対してアーム51、52を回転させるトルクを出力するアクチュエータ42を備える。アクチュエータ42は、支持部材43を介して、ヘッドパイプ211(車体フレーム21)に接続されている。支持部材43により、アクチュエータ42は、車体フレーム21に固定される。アクチュエータ42は、上アーム51に対して回転力を付与する出力部材461を備える。出力部材461は、上アーム51に対して接触した状態で回転力を付与する。図3に示す例では、出力部材461は、回転軸を中心として回転する出力軸である。出力部材461の回転軸は、上アーム51の回転軸と同軸である。これにより、出力部材461の回転が、上アーム51の回転軸に伝達される。
 アクチュエータ42は、動力源であるモータ421と、モータ421の回転速度を減速して出力する減速機とを備えている。前記減速機は、例えば、モータ421の回転と連動する減速ギヤ422、423を含んでいる。図3に示す例では、前記減速機は、モータ421の出力軸462を軸心とするギヤ422と、ギヤ422と噛み合うギヤ423とを含んでいる。ギヤ423の回転軸は、出力部材461の回転軸と同軸である。モータ421の出力軸462の回転は、上アーム51の回転軸に伝達される。これにより、モータ421は、上アーム51にトルクを付与することができる。
 アクチュエータ42は、モータ421を制御する制御部424をさらに備えている。モータ421は、制御部424から供給される制御信号(指令値)に基づいて動作する。例えば、制御部424は、車体フレーム21のリーン角速度に基づく指令値を、モータ421に供給する。前記指令値は、例えば、モータ421の出力トルクを示す値とすることができる。具体的には、前記指令値は、モータ421の電流値であってもよい。制御部424は、図示しないリーン角センサから取得したリーン角又はリーン角速度を用いて、前記指令値を算出する。
 制御部424は、例えば、基板に実装された制御回路、又は、プロセッサ及びメモリを備えたコンピュータで構成することができる。制御部424は、図3に示すように、アクチュエータ42に内蔵されていてもよいし、アクチュエータ42の外部に設けられていてもよい。制御部424は、例えば、ECU(Electronic Control Unit;電子制御ユニット)で構成することができる。制御部424をコンピュータで構成した場合、制御部424の処理は、例えば、プロセッサがメモリから読み出したプログラムを実行することにより実現することができる。そのようなプログラム及びプログラムを記録した非一時的な(non-transitory)記録媒体も、本発明の実施形態に含まれている。
 <操舵機構7>
 図2に示すように、操舵機構7は、ハンドル23及び操舵力伝達機構6を含んでいる。操舵力伝達機構6は、ステアリングシャフト60及びタイロッド67を含んでいる。図2に示す例では、ブラケット317、327及びサスペンション33、35も、操舵力伝達機構6に含まれている。
 操舵力伝達機構6は、車体フレーム21の前部に位置するヘッドパイプ211に、ハンドル23と一体的に回転可能に支持されている。操舵力伝達機構6は、ハンドル23の回転に応じて、右前輪31及び左前輪32の向きを変える。すなわち、操舵力伝達機構6は、ライダーがハンドル23を操作する操舵力を、右ブラケット317及び左ブラケット327を介して、右前輪31及び左前輪32に伝達する。操舵機構7は、逆操舵機構の一例である。
 ステアリングシャフト60の回転軸線Zは、車体フレーム21の上下方向に延びている。ハンドル23は、ステアリングシャフト60の上部に取り付けられている。ステアリングシャフト60は、ライダーによるハンドル23の操作に応じて、回転軸線Zを中心として回転する。ステアリングシャフト60は、ヘッドパイプ211に回転可能に支持されている。ステアリングシャフト60の下部は、左右方向に延びるタイロッド67に、中間伝達プレート61を介して接続されている。中間伝達プレート61は、ステアリングシャフト60に対して相対回転不能である。すなわち、中間伝達プレート61は、ステアリングシャフト60の回転軸線Zを中心としてステアリングシャフト60とともに回転可能である。
 タイロッド67の右端は、右伝達プレート62を介して、右ブラケット317に接続されている。右伝達プレート62は、上下方向に延びる右サイド部材53の軸線を中心として、右サイド部材53とともに回転可能である。
 タイロッド67の左端は、左伝達プレート63を介して、左ブラケット327に接続されている。左伝達プレート63は、上下方向に延びる左サイド部材54の軸線を中心として、左サイド部材54とともに回転可能である。
 図4は、車両1の前部を車体フレーム21の上方から見た平面図である。図4において、車体フレーム21は直立状態である。図4を参照する以降の説明は、車体フレーム21の直立状態を前提とする。なお、図4は、車両1において、フロントカバー221を取り外した状態を示している。図4において、右サイド部材53の軸線を右中心軸線X、左サイド部材54の軸線を左中心軸線Yとする。右中心軸線X及び左中心軸線Yは、ステアリングシャフト60の回転軸線Zと平行に延びている。
 図4に示すように、中間伝達プレート61、右伝達プレート62及び左伝達プレート63は、それぞれ、中間フロントロッド641、右フロントロッド651及び左フロントロッド661を介して、タイロッド67に接続されている。中間フロントロッド641、右フロントロッド651及び左フロントロッド661は、車体フレーム21の前後方向に延びていて、軸線を中心として回転可能である。これにより、中間フロントロッド641、右フロントロッド651及び左フロントロッド661は、タイロッド67に対して、前後方向に延びる前記軸線を中心として回転可能に接続される。
 中間フロントロッド641、右フロントロッド651及び左フロントロッド661は、それぞれ、中間ジョイント64、右ジョイント65及び左ジョイント66を介して、中間伝達プレート61、右伝達プレート62、左伝達プレート63に接続されている。中間フロントロッド641は、中間伝達プレート61に対して、回転軸線Zと平行な軸線を中心として回転可能である。右フロントロッド651は、右伝達プレート62に対して、右中心軸線Xと平行な軸線を中心として回転可能である。左フロントロッド661は、左伝達プレート63に対して、左中心軸線Yと平行な軸線を中心として回転可能である。
 図5は、右前輪31及び左前輪32を右転舵させた状態における車両1の前部を、車体フレーム21の上方から見た平面図である。なお、図5は、車両1において、フロントカバー221を取り外した状態を示している。
 ライダーがハンドル23を操作すると、ステアリングシャフト60は、ヘッドパイプ211に対して、回転軸線Zを中心として回転する。図5に示すように車両1が右転舵する場合、ステアリングシャフト60は、矢印Gの方向に回転する。ステアリングシャフト60の回転に伴って、中間伝達プレート61は、ヘッドパイプ211に対して、回転軸線Zを中心として矢印Gの方向へ回転する。
 中間伝達プレート61の矢印Gの方向への回転に伴って、中間フロントロッド641は、中間伝達プレート61に対して、中間ジョイント64を中心として矢印Gと逆方向に回転する。これにより、タイロッド67は、その姿勢を維持したまま右後方へ移動する。
 タイロッド67の右後方への移動に伴って、右フロントロッド651及び左フロントロッド661は、それぞれ、右ジョイント65及び左ジョイント66を中心として矢印Gと逆方向に回転する。これにより、タイロッド67は姿勢を維持したまま、右伝達プレート62及び左伝達プレート63が、矢印Gの方向に回転する。
 右伝達プレート62が矢印Gの方向に回転すると、右伝達プレート62に対して相対回転不能である右ブラケット317が、右サイド部材53に対して、右中心軸線Xを中心として、矢印Gの方向に回転する。
 左伝達プレート63が矢印Gの方向に回転すると、左伝達プレート63に対して相対回転不能である左ブラケット327が、左サイド部材54に対して、左中心軸線Yを中心として、矢印Gの方向に回転する。
 右ブラケット317が矢印Gの方向に回転すると、右内筒316を介して右ブラケット317に接続されている右サスペンション33が、右サイド部材53に対し、右中心軸線Xを中心として、矢印Gの方向に回転する。これにより、右サスペンション33に支持されている右前輪31が、右サイド部材53に対し、右中心軸線Xを中心として、矢印Gの方向に回転する。
 左ブラケット327が矢印Gの方向に回転すると、左内筒326を介して左ブラケット327に接続されている左サスペンション35が、左サイド部材54に対し、左中心軸線Yを中心として、矢印Gの方向に回転する。これにより、左サスペンション35に支持されている左前輪32が、左サイド部材54に対し、左中心軸線Yを中心として、矢印Gの方向に回転する。
 以上説明したように、操舵力伝達機構6は、ライダーによるハンドル23の操作に応じて、操舵力を右前輪31及び左前輪32に伝達する。右前輪31及び左前輪32は、それぞれ右中心軸線X及び左中心軸線Yを中心として、ライダーによるハンドル23の操作方向に応じた方向に回転する。
 <車両1のリーン動作>
 次に、図2及び図6を参照しつつ、車両1のリーン動作について説明する。図6は、車体フレーム21が左方にリーンした状態における車両1の前部を、車体フレーム21の前方から見た正面図である。なお、図6は、車両1において、フロントカバー221等を取り外した状態を示している。
 図2に示すように、車体フレーム21の直立状態においては、車体フレーム21の前方から車両1を見ると、リーン機構5は長方形状である。図6に示すように、車体フレーム21の傾斜状態においては、車体フレーム21の前方から車両1を見ると、リーン機構5は平行四辺形状である。リーン機構5の作動と車体フレーム21の左右方向のリーンとは関連している。リーン機構5の作動とは、リーン機構5を構成する上アーム51、下アーム52、右サイド部材53及び左サイド部材54が、それぞれの支持部A~Fを通る回転軸を中心として相対回転することにより、リーン機構5の形状が変化することを意味している。
 例えば、図6に示すように、ライダーが車両1を左方にリーンさせると、ヘッドパイプ211すなわち車体フレーム21が、鉛直方向に対して左方にリーンする。車体フレーム21がリーンすると、上アーム51は、支持部Aを通る軸線を中心として、車体フレーム21に対して車両前方から見て反時計回りに回転する。同様に、下アーム52は、支持部Dを通る軸線を中心として、車体フレーム21に対して車両前方から見て反時計回りに回転する。これにより、図6に示すように、上アーム51は、下アーム52に対して左方に移動する。
 上アーム51の左方への移動に伴い、上アーム51は、支持部Bを通る軸線及び支持部Cを通る軸線を中心として、それぞれ、右サイド部材53及び左サイド部材54に対して車両前方から見て反時計回りに回転する。同様に、下アーム52は、支持部Eを通る軸線及び支持部Fを通る軸線を中心として、それぞれ、右サイド部材53及び左サイド部材54に対して車両前方から見て反時計回りに回転する。これにより、右サイド部材53及び左サイド部材54は、車体フレーム21と平行な姿勢を保ったまま、鉛直方向に対して左方に傾斜する。車体フレーム21は、ロール軸を中心として車両前方から見て時計回りに回転する。
 このとき、下アーム52は、タイロッド67に対して左方に移動する。下アーム52の左方への移動に伴い、中間フロントロッド641、右フロントロッド651及び左フロントロッド661は、タイロッド67に対して回転する。これにより、タイロッド67は、上アーム51及び下アーム52と平行な姿勢を保つ。
 上述のような右サイド部材53の左方への傾斜に伴い、右ブラケット317及び右サスペンション33を介して右サイド部材53に接続されている右前輪31が、車体フレーム21と平行な姿勢を保ったまま、左方に傾斜する。
 上述のような左サイド部材54の左方への傾斜に伴い、左ブラケット327及び左サスペンション35を介して左サイド部材54に接続されている左前輪32が、車体フレーム21と平行な姿勢を保ったまま、左方に傾斜する。
 上記の右前輪31及び左前輪32の傾斜動作に関する説明では、鉛直方向を基準として説明している。車両1のリーン動作時(リーン機構5の作動時)においては、車体フレーム21の上下方向軸と鉛直方向とは一致していない。車体フレーム21の上下方向を基準とした場合、リーン機構5の作動時において、右前輪31及び左前輪32は、車体フレーム21に対する相対位置が変化している。換言すると、リーン機構5は、右前輪31及び左前輪32の車体フレーム21に対する相対位置を、車体フレーム21の上下方向において変更することにより、車体フレーム21を鉛直方向に対してリーンさせる。
 <リーン応答性調整機構>
 図7は、車両1のリーンの応答性を調整するための構成の一例を示す図である。図7に示すように、車両1は、車体フレーム21と、車両1の左右方向に並んで配置される右前輪31及び左前輪32と、リーン機構5と、操舵機構7と、リーン応答性調整機構74とを備えている。車体フレーム21は、車両1が左旋回する際に車両1の左方にリーンし、車両1が右旋回する際に車両1の右方にリーンする。
 リーン機構5は、車体フレーム21に対して回転可能に支持されるアーム51、52を含む。アーム51、52は、右前輪31及び左前輪32を転舵可能に支持する。この例では、アーム51、52の右端は、右サイド部材53及び右サスペンション33を介して、右前輪31に接続されている。アーム51、52の左端は、左サイド部材54及び左サスペンション35を介して、左前輪32に接続されている。アーム51、52が、車体フレーム21に対して回転することにより、車体フレーム21に対して左前輪32及び右前輪31の上下方向の相対位置が変更する。これにより、車体フレーム21が、車両1の上下方向に対して左右方向にリーンする。
 このように、車両1では、右前輪31及び左前輪32を転舵可能に支持するアーム51、52が車体フレーム21に対して回転することで、車体フレーム21が左右方向にリーンする。また、ハンドル23に入力された操舵力は、操舵機構7によって右前輪31及び左前輪32に伝達される。操舵機構7が、ハンドル23の左回転を機械的に伝達して右前輪31及び左前輪32を左転舵させることにより、車体フレーム21を車両1の右方にリーンさせることができる。また、操舵機構7が、ハンドル23の右回転を機械的に伝達して右前輪31及び左前輪32を右転舵させることにより、車体フレーム21を車両1の左方にリーンさせることができる。すなわち、車両1は、逆操舵が可能なリーン車両である。
 図7に示す例では、操舵機構7は、ハンドル23と、ハンドル23の回転に伴って回転するステアリングシャフト60と、ステアリングシャフト60の回転に伴って車体フレーム21の左右方向に動くタイロッド67と、左前輪32を支持するとともに、タイロッド67の左右方向への移動に伴って回転する左サスペンション35と、右前輪31を支持するとともに、タイロッド67の左右方向への移動に伴って回転する右サスペンション33とを含む。
 リーン応答性調整機構74は、車体フレーム21及びアーム(上アーム51)に接続されるモータ421を有する。モータ421は、左前輪32及び右前輪31を転舵可能に支持するアーム51、52に、車体フレーム21に対して回転する方向のトルクを付与する。リーン応答性調整機構74は、車体フレーム21のリーンに影響を与えるライダーの動作に起因して発生する物理量の時間微分値に基づく指令値を用いて、モータ421を制御する。これにより、車体フレーム21の車両1のリーンの応答性が調整される。
 リーン応答性調整機構74は、モータ421に指令値を供給することでモータ421が出力するトルクを制御する制御部424を有する。制御部424は、車体フレーム21のリーンに影響を与えるライダーの動作に起因して発生する物理量の時間微分値に基づく指令値を、モータ421に供給する。そのため、制御部424は、前記物理量の時間微分値を取得する処理、前記物理量の時間微分値を用いて指令値を算出する処理、及び、算出した指令値をモータ421に出力する処理を実行する。
 車体フレーム21のリーンに影響を与えるライダーの動作は、例えば、身体の重心移動、ハンドル操作(操舵操作)、コーナリング中のアクセル操作、コーナリング中のブレーキ操作等である。ライダーの動作に起因して発生する物理量は、例えば、ライダーが入力する部材(ハンドル、アクセル、ブレーキ等)の動き、当該部材に作用する力、ライダー自身の動き、もしくは、それらの結果生じる車両の挙動(リーン、車速、加速度、車両の重心移動等)を表す値等である。
 上記の車体フレーム21のリーンに影響を与えるライダーの動作に起因して発生する物理量又は該物理量の時間微分値は、車両1が備えるセンサによって検出される。このセンサは、ライダーの動作を検出するセンサであってもよいし、ライダーの動作によって変化する車両状態を検出するセンサであってもよい。
 制御部424は、センサで検出された前記物理量の時間微分値が入力されるか、又は、センサで検出された前記物理量から時間微分値を算出することで、前記物理量の時間微分値を取得する。なお、物理量の時間微分値は、前記物理量の時間あたりの変化量に基づく値であり、例えば、物理量の時間あたりの変化量(変化率)を示す値、検出された物理量を微分演算その他演算して求められる値、物理量の時間あたりの変化量として検出された値等である。
 制御部424は、前記物理量の時間微分値から指令値を算出し、前記指令値をモータ421に供給する。モータ421に供給される指令値は、モータ421が出力するトルクの方向及び大きさを示す値とすることができる。この場合、制御部424は、前記物理量の時間微分値を用いて、トルクの方向及び大きさを算出する。制御部424は、予めメモリに記憶された物理量の時間微分値と指令値との対応関係を示す対応データを用いて、物理量の時間微分値に応じた指令値を決定してもよい。前記対応データは、例えば、物理量の時間微分値を変数とする関数を示すデータであってもよいし、物理量の時間微分値と指令値との対応関係を示すデータ(例えば、マップデータ又はテーブルデータ等)であってもよい。
 一例として、制御部424が取得した物理量xの時間微分値(dx/dt)を用いて、下記式(1)により、モータ421のトルクTの方向及び大きさを示す指令値Tsを算出することができる。
 Ts=a(dx/dt)    (1)
 上記式(1)において、係数aは、定数又は車両状態(例えば、リーン角、車速等)によって変わる値(変数)である。なお、上記式(1)に、他の項が加わってもよい。例えば、物理量xの項(bx)、物理量xの2階時間微分値の項(c(d2x/dt2))又は定数項dを、上記式(1)に追加してもよい。また、上記式(1)に、(dx/dt)の2次以上の項、例えば、e(dx/dt)2を加えることもできる。なお、上記例における係数b、c、d、eは、定数であってもよいし、車両状態によって変わる値であってもよい。
 また、制御部424は、複数の物理量x1、x2、・・・xNの時間微分値(dx1/dt)、(dx2/dt)、・・・(dxN/dt)を用いて、指令値を算出てもよい。制御部424は、例えば、下記式(2)により、指令値Tsを算出することができる。
 Ts=a1(dx1/dt)+a2(dx2/dt)、・・・、+aN(dxN/dt)  (2)
 上記式(2)において、Nは自然数であり、a1、a2、aNは、定数又は車両状態に応じて変わる変数である。一例として、物理量x1=リーン角、物理量x2=操舵トルクとすることができる。
 このように、指令値Tsは、物理量の時間微分値に応じたトルクをモータ421に出力させる値とすることができる。すなわち、制御部424は、モータ421に、物理量の時間微分値に応じた方向及び大きさを有するトルクを出力させることができる。
 制御部424は、例えば、物理量の時間微分値が大きい程、モータ421がアーム51、52に付与するトルクTを大きくする第1の調整、又は、物理量の時間微分値が小さい程、モータ421がアーム51、52に付与するトルクTを大きくする第2の調整のいずれかを実現することができる。
 または、制御部424は、前記第1の調整及び前記第2の調整を組み合わせた調整も可能である。前記第1の調整及び前記第2の調整を組み合わせる場合、例えば、車両状態(例えば、リーン角、車速等)に応じて、前記第1の調整及び前記第2の調整を切り替えることができる。
 (リーン角速度を用いた指令値決定例)
 次に、一例として、前記物理量の時間微分値が、車両1の前後方向に延びる車両前後軸線を中心とした車体フレーム21の回転角度であるリーン角θの時間微分値(dθ/dt)である場合について説明する。
 図8は、リーン角センサ79を備える車両1の概略構成を示す図である。図8に示す例では、車両1は、リーン角センサ79を備える。制御部424は、リーン角センサ79で検出されたリーン角又はリーン角速度(ロールレート)を取得する。制御部424は、リーン角センサ79から得られるリーン角速度(dθ/dt)に基づいて指令値を算出する指令値算出部424aを含む。
 指令値算出部424aは、リーン角速度(dθ/dt)を用いて、例えば、下記式(3)により、モータ421のトルクTの方向及び大きさを示す指令値Tsを算出することができる。
Ts=Kα(dθ/dt)+Kβ(dθ/dt)    (3)
 上記式(3)において、Tsの値の正負符号は、モータ421から出力されるトルクTの方向を表す。本実施形態では、一例として、正のTsの値(Ts>0)は、ライダーから見て反時計回りにアーム51、52を回転させる方向、すなわち、車体フレーム21を右にリーンさせる方向のトルクを表す。負のTsの値(Ts<0)は、ライダーから見て時計回りにアーム51、52を回転させる方向、すなわち、車体フレーム21を左にリーンさせる方向のトルクを表す。この場合、リーン角θは、車体フレーム21の上下方向が鉛直方向に対して右に傾く場合を正の値(θ>0)とし、車体フレーム21の上下方向が鉛直方向に対して左に傾く場合を負の値(θ<0)とし、車体フレーム21が直立状態の場合をθ=0とする。
 以下の説明において、鉛直方向を基準として、車両1の左右方向のうちリーン角θの絶対値が増加する方向を、リーン角が変化する方向という。トルクの方向とリーン角が変化する方向とが同じ場合は、リーン角速度の値の正負符号と、トルクの値の正負符号とは同じである。
 上記式(3)において、Kα>0、Kβ<0とすることができる。この場合、Kα(dθ/dt)は、リーン角が変化する方向と同じ方向のトルクの成分を示し、Kβ(dθ/dt)は、リーン角が変化する方向と反対方向のトルクの成分を示す。Kα、Kβは、車両状態によって変化する値である。例えば、車速V及びリーン角θの少なくとも1つによって、Kα、Kβの値は変化する。
 |Kα|>|Kβ|の場合、指令値算出部424aは、正のトルク指令値Tsを算出する。この場合、制御部424は、リーン角が変化する方向と同じ方向で且つリーン角速度に応じた大きさのトルクTを、モータ421に発生させる。この場合、モータ421は、車両状態に応じて、ライダーが車体フレーム21をリーンさせようとする動作を補助し且つライダーの動作に起因して発生する物理量の時間微分値であるリーン角速度に応じた大きさを有するトルクTを、アーム51、52に付与することができる。これにより、ライダーの車体フレーム21をリーンさせる動作をアシストするように、車体フレーム21をリーンさせることができる。すなわち、リーンの応答性を向上することができる。
 |Kα|<|Kβ|の場合、指令値算出部424aは、負のトルク指令値Tsを算出する。この場合、制御部424は、リーン角が変化する方向と反対方向で且つリーン角速度に応じた大きさのトルクTを、モータ421に発生させる。この場合、モータ421は、車両状態に応じて、ライダーが車体フレーム21をリーンさせようとする動作に抵抗し且つライダーの動作に起因して発生する物理量の時間微分値であるリーン角速度に応じた大きさを有するトルクTを、アーム51、52に付与することができる。これにより、ライダーの車体フレーム21をリーンさせる動作に対して車体フレーム21がリーンしにくくすることができる。
 このように、制御部424は、車両状態に応じて、ライダーがリーンさせようとする動作と同じ方向のトルクTをモータ421に出力させるか、ライダーがリーンさせようとする動作に対して抵抗するトルクTをモータ421に出力させるかを、切り替えることができる。
 図9は、リーン応答性調整機構74によって付与されるトルクTの一例を示すグラフである。図9に示すグラフにおいて、W1は、リーン角が変化する方向と同じ方向で且つリーン角速度に応じた大きさのトルクTをモータ421に発生させた場合のトルク変化の一例である。図9におけるW2は、リーン角が変化する方向と反対方向で且つリーン角速度に応じた大きさのトルクTをモータ421に発生させた場合のトルク変化の一例である。制御部424は、W1に示すようなトルク変化をモータ421に生じさせるトルク制御と、W2に示すようなトルク変化をモータ421に生じさせるトルク制御とを、車両状態に応じて切り替えることができる。図9に示す例では、リーン角速度dθ/dtがω2<dθ/dt<ω1の場合は、dθ/dtに関わらず、トルクTは一定である。
 図9にW1で示すようなトルク制御は、ライダーの動作に起因する物理量の時間変化が大きい程、モータに発生させるトルクが大きい。図9にW2で示すようなトルク制御は、ライダーの動作に起因する物理量の時間変化が大きい程、モータに発生させるトルクが小さい。図9にW1及びW2で示すトルク変化は、dθ/dtに対して連続的な変化である。これに対して、dθ/dtの変化に応じてトルクTが段階的に変化するようにモータの指令値を決定することもできる。
 図10は、モータ制御に用いられる車速V及びリーン角θに基づく車両状態の例を示すグラフである。図10に示すB1は、2つの車両状態の境界を示している。この例では、θ2<θ<θ1かつV>0の場合、θ2>θかつV>v1の場合、及び、θ1<θかつV>v1の場合を、第1の車両状態R1とし、θ2≧θかつV≦v1の場合、及び、θ1≦θかつV≦v1の場合を、第2の車両状態R2としている。
 制御部424は、例えば、車両1の車両状態が第1の車両状態R1の場合には、図9にW1で示すようなトルク制御を行い、車両1の車両状態が第2の車両状態R2の場合には、図9にW2で示すようなトルク制御を行うことができる。これにより、車速Vがv1より速い場合、又は、リーン角θが小さい場合(リーン角θがθ1とθ2との間の場合)は、ライダーのリーン動作をアシストして、リーンの応答性を高めることができる。一方、車速Vがv1より遅く、且つ、リーン角θが大きい(リーン角がθ1~θ2の範囲外)場合は、リーンの応答性を低くして直進性を優先させることができる。
 図11は、モータ制御に用いられる車速V及びリーン角θに基づく車両状態の他の例を示すグラフである。図11に示すB1、B2は、それぞれ、車両状態の境界を示している。図11において、VがB2よりも大きい領域は、第1の車両状態R1を示す。図11において、境界B1と境界B2との間の領域は、第2の車両状態R2を示す。図11において、Vが境界B1よりも小さい領域は、第3の車両状態R3を示す。
 制御部424は、車両1の車両状態が第1の車両状態R1の場合には、図9にW1で示すようなトルク制御を行い、車両1の車両状態が第2の車両状態R2の場合には、図9にW2で示すようなトルク制御を行うことができる。すなわち、制御部424は、車両1が第1の車両状態R1の時は、リーン角速度dθ/dtが大きい程、モータ421のトルクTが大きくなるように制御する。制御部424は、車両1が第2の車両状態R2の時は、リーン角速度dθ/dtが大きい程、モータ421のトルクTが小さくなるように制御する。
 これにより、車両1の車両状態が、リーン角θが閾値より小さい第1の車両状態R1の場合は、制御部424は、ライダーのリーン動作をアシストするようにモータ421を制御して、リーンの応答性を向上することができる。また、車両1の車両状態が、リーン角θが閾値を超える第2の車両状態R2では、制御部424は、ライダーのリーン動作に抵抗するようモータ421を制御して、リーンの応答性を低くすることができる。さらに、図11に示す例では、リーン角θの閾値は、車速Vが大きくなるほど大きい。すなわち、リーンの応答性を高くするリーン角θの範囲は、車速Vの増加に伴って広くなる。そのため、リーン角θ及び車速Vを考慮したリーンの応答性の調整が可能になる。その結果、よりきめ細かなリーンの応答性の調整が可能になる。
 リーン車両では、ライダーは、旋回時に旋回方向に車体フレームをリーンさせる。車速が速いほど旋回方向への車体フレームのリーンは大きくなる傾向にある。この傾向に合わせて、図11における第1の車両状態R1と第2の車両状態R2との境界B2を設定することができる。これにより、旋回時の車体フレームの旋回方向への傾きが、車速に応じた適切な範囲になるように、リーンの応答性を調整することができる。
 制御部424は、第3の車両状態R3の場合、例えば、モータ421に対し、アームに、車体フレームに対して回転する方向のトルクを付与しないようにすることができる。或いは、制御部424は、車体フレームの左右方向の傾斜角すなわちリーン角θが閾値以上の状態である第3の車両状態R3の時には、ライダーが車体フレームを起こす動作をアシストするトルクTをモータ421に出力させる制御を行ってもよい。
 リーン角速度(dθ/dt)を用いた指令値の算出は、上記例に限定されない。例えば、指令値算出部424aは、下記式(4)により、モータ421のトルクTの方向及び大きさを示す指令値Tsを算出することができる。
Ts=Kα(dθ/dt)+Kβ(dθ/dt)+Kω(d2θ/d2t)    (4)
 上記式(4)において、Kω(d2θ/d2t)は、リーン角加速度(d2θ/d2t)の項である。このように、リーン角加速度(d2θ/d2t)を用いて指令値を決定することで、車体フレーム21のリーン動作の慣性成分を考慮したリーンの応答性の調整が可能になる。
 さらに他の例として、指令値算出部424aは、下記式(5)により、モータ421のトルクTの方向及び大きさを示す指令値Tsを算出することができる。
Ts=Kα(dθ/dt)+Kβ(dθ/dt)+Ks(dS/dt)    (5)
 上記式(5)において、Ks(dS/dt)は、操舵角速度(dS/dt)の項である。このように、操舵角速度(dS/dt)を用いて指令値を決定することで、ライダーの操舵の速度に応じたリーンの応答性の調整が可能になる。
 <リーン機構の変形例>
 リーン機構5の構成は、図2に示すパラレログラムリンクに限られない。リーン機構は、例えば、車体フレームに対して回転するアームとして、ショックタワーを備えた構成であってもよい。
 図12は、ショックタワーを備えたリーン機構の一例を示す図である。図12に示す例では、ショックタワー102は、車体フレーム101に対して、回転軸100を中心として回転可能に取り付けられている。車両1aは、右サスアーム103、左サスアーム104、右サスペンション107及び左サスペンション108を含む。
 右サスアーム103は、一方端が車体フレーム101に対して回転可能に接続されていて、他方端が右前輪105に対して回転可能に接続されている。左サスアーム104は、一方端が車体フレーム101に対して回転可能に接続されていて、他方端が左前輪106に対して回転可能に接続されている。
 右サスペンション107は、一方端が右サスアーム103に回転可能に接続されていて、他方端がショックタワー102に回転可能に接続されている。左サスペンション108は、一方端が左サスアーム104に回転可能に接続されていて、他方端がショックタワー102に回転可能に接続されている。
 アクチュエータ109は、車体フレーム101に対するショックタワー102の回転を調整する。これにより、車体フレーム101のリーン角が調整される。アクチュエータ109がショックタワー102を車体フレーム101に対して回転させるトルクは、制御部(図示せず)によって調整される。前記制御部は、指令値をアクチュエータ109に供給することで、アクチュエータ109が出力するトルクを調整する。
 さらに、リーン機構は、ショックタワーを有していなくてもよい。図13は、ショックタワーを有していないリーン機構の構成例を示す図である。図13に示す例では、リーン機構は、車体フレーム111に対して回転するアームとして、一対の右アーム113u、113dと、一対の左アーム114u、114dとを含む。一対の右アーム113u、113dは、一方端が車体フレーム111に対して回転可能に接続されていて、他方端が右前輪115に対して回転可能に接続されている。一対の左アーム114u、114dは、一方端が車体フレーム111に対して回転可能に接続されていて、他方端が左前輪116に対して回転可能に接続されている。
 この場合、サスペンション117は、一方端が一対の右アーム113u、113dのうち一方のアーム113dに回転可能に接続されていて、他方端が一対の左アーム114u、114dのうち一方のアーム114dに回転可能に接続されている。
 アクチュエータ118は、右アーム113d及び左アーム114dに回転力を付与することで、車体フレーム111に対する右アーム113dの回転、及び、車体フレーム111に対する左アーム114dの回転を調整する。なお、図13に示す構成においても、サスペンション117は、右前輪115及び左前輪116と、車体フレーム111との間に設けられる。これにより、車体フレーム111のリーン角が調整される。アクチュエータ118が右アーム113d及び左アーム114dを車体フレーム111に対して回転させるトルクは、制御部(図示せず)によって調整される。前記制御部は、指令値をアクチュエータ118に供給することで、アクチュエータ118の出力するトルクを調整する。
 図14は、リーン機構の他の変形例を示す図である。図14に示すリーン機構は、車体フレーム121と右前輪125とを接続する一対の右アーム123d、123uと、車体フレーム121と左前輪126とを接続する一対の左アーム124d、124uとを有する。
 一対の右アーム123d、123uのうち一方の右アーム123dと、一対の左アーム124d、124uのうち一方の左アーム124dとに、バランサアーム122が回転可能に接続されている。バランサアーム122は、サスペンション127を介して、車体フレーム121に対して回転可能な状態で懸架されている。
 アクチュエータ128は、バランサアーム122に回転力を付与することで、車体フレーム121に対するバランサアーム122の回転を調整する。これにより、車体フレーム121のリーン角が調整される。アクチュエータ128がバランサアーム122を車体フレーム121に対して回転させるトルクは、制御部(図示せず)によって調整される。前記制御部は、指令値をアクチュエータ128に供給することで、アクチュエータ128の出力するトルクを調整する。
 <その他の変形例>
 アクチュエータの構成は、上記例に限られない。例えば、アクチュエータは、上アーム及び下アームの少なくとも一方に接続され、前記少なくとも一方の回転を調整する構成を有していてもよい。また、例えば、アクチュエータの出力部材は、一方向に延びる軸状であり、軸方向に伸縮することで、アームに回転力を付与する構成を有していてもよい。この場合、アクチュエータは、モータの出力軸の回転を前記出力部材の軸方向の運動に変換する機構(例えば、ラックアンドピニオン機構)を有していて、前記出力部材の一方端が前記アームの回転軸以外の部分に回転可能に接続される構成とすることができる。
 リーン機構は、サスペンションを介して右前輪及び左前輪と接続することができる。一例として、図2に示す構成では、右サスペンション33は、リーン機構5と右前輪31との間に位置していて、左サスペンション35は、リーン機構5と左前輪32との間に位置している。サスペンションの配置構成はこれに限られない。例えば、リーン機構の一部にサスペンションが設けられてもよい。また、リーン機構と車体フレームとの間にサスペンションが位置していてもよい。
 車両1は、後輪として、2つの車輪を備えていてもよい。
1:車両(前二輪逆操舵リーン車両)
21:車体フレーム
23:ハンドル
31:右前輪
32:左前輪
4:後輪
42:アクチュエータ
421:モータ
424:制御部
424a:指令値算出部
5:リーン機構
51:上アーム(アーム)
52:下アーム(アーム)
7:操舵機構(逆操舵機構)
74:リーン応答性調整機構
79:リーン角センサ

Claims (10)

  1.  車両が左旋回する際に前記車両の左方にリーンし、前記車両が右旋回する際に前記車両の右方にリーンする車体フレームと、
     前記車両の左右方向に並んで配置される左前輪及び右前輪と、
     前記左前輪及び前記右前輪より前記車両の後方に配置され、前記車体フレームに支持される後輪と、
     前記車体フレームに対して回転可能に支持され且つ前記左前輪及び前記右前輪を転舵可能に支持するアームを含み、前記アームが前記車体フレームに対して回転することにより、前記車体フレームの上下方向における前記左前輪及び前記右前輪の相対位置を変更して前記車体フレームを左右方向にリーンさせるリーン機構と、
     前記車体フレームに対して回転可能に支持され且つライダーが操作可能なハンドルを含み、前記ハンドルの左回転を機械的に伝達して前記左前輪及び前記右前輪を左転舵させることにより、前記車体フレームを前記車両の右方にリーンさせ、前記ハンドルの右回転を機械的に伝達して前記左前輪及び前記右前輪を右転舵させることにより、前記車体フレームを前記車両の左方にリーンさせる逆操舵機構と、
     前記車体フレーム及び前記アームに接続され且つ前記左前輪及び前記右前輪を転舵可能に支持する前記アームに前記車体フレームに対して回転する方向のトルクを付与するモータを有し、前記車体フレームのリーンに影響を与える前記ライダーの動作に起因して発生する物理量の時間微分値に基づく指令値を用いて、前記モータを制御することにより、前記車体フレームのリーンの応答性を調整するリーン応答性調整機構と、
    を備える、前二輪逆操舵リーン車両。
  2.  請求項1に記載の前二輪逆操舵リーン車両において、
     前記リーン応答性調整機構は、
     前記モータに対し、前記物理量の時間微分値に応じて前記アームに付与する前記トルクを変化させる指令値を供給することで、前記車体フレームのリーンの応答性を調整する、前二輪逆操舵リーン車両。
  3.  請求項1又は2に記載の前二輪逆操舵リーン車両において、
     前記物理量の時間微分値は、前記車両の前後方向に延びる車両前後軸を中心とした前記車体フレームの回転角度であるリーン角の時間微分値である、前二輪逆操舵リーン車両。
  4.  請求項3に記載の前二輪逆操舵リーン車両において、
     前記リーン応答性調整機構は、前記リーン角の時間微分値の増加に伴って、前記車両の上下方向に対して前記リーン角が変化する方向と同じ方向に前記トルクを増加させる指令値を用いて、前記モータを制御する、前二輪逆操舵リーン車両。
  5.  請求項3に記載の前二輪逆操舵リーン車両において、
     前記リーン応答性調整機構は、前記リーン角の時間微分値の増加に伴って、前記車両の上下方向に対して前記リーン角が変化する方向と同じ方向に前記トルクを減少させる指令値を用いて、前記モータを制御する、前二輪逆操舵リーン車両。
  6.  請求項1~5のいずれか1項に記載の前二輪逆操舵リーン車両であって、
     前記リーン応答性調整機構は、前記物理量の時間微分値と、前記モータによる前記トルクの方向又は大きさとの関係が、前記車体フレームの上下方向と前記車両の上下方向とがなす角度であるリーン角によって変化するように、前記指令値を決める、前二輪逆操舵リーン車両。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載の前二輪逆操舵リーン車両であって、
     前記リーン応答性調整機構は、前記物理量の時間微分値と、前記モータによる前記トルクの方向又は大きさとの関係が、車速によって変化するように、前記指令値を決める、前二輪逆操舵リーン車両。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載の前二輪逆操舵リーン車両であって、
     前記リーン応答性調整機構は、前記物理量の2階時間微分値をさらに用いて、前記指令値を決定する、前二輪逆操舵リーン車両。
  9.  請求項1~8のいずれか1項に記載の前二輪逆操舵リーン車両であって、
     前記物理量の時間微分値は、前記ライダーの前記ハンドルの操作によって生じる操舵トルクの時間微分値を含む、前二輪逆操舵リーン車両。
  10.  請求項1~9のいずれか1項に記載の前二輪逆操舵リーン車両であって、
     前記車体フレームの上下方向と前記車両の上下方向とがなす角度であるリーン角又は前記リーン角の時間微分値を検出するリーン角センサをさらに備え、
     前記リーン応答性調整機構は、前記リーン角センサの検出結果から得られる前記リーン角の時間微分値に基づいて、前記指令値を算出する指令値算出部を含む、前二輪逆操舵リーン車両。
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