WO2021131708A1 - リーン型車両 - Google Patents
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Definitions
- the lean type vehicle 1 includes a vehicle body 2, a left front wheel (first front wheel) 31L, a right front wheel (second front wheel) 31R, and a rear wheel 9.
- the vehicle body 2 includes a vehicle body frame 3 which is a skeleton of the lean vehicle 1.
- the vehicle body frame 3 has a configuration in which a plurality of frame elements are connected by bolts, welding, or the like.
- the suspension 10 connects the vehicle body 2 with the left front wheel 31L and the right front wheel 31R.
- the suspension 10 reduces the vibration transmitted to the vehicle body 2 so that the vibration of the left front wheel 31L and the right front wheel 31R due to the unevenness of the road surface is not directly transmitted to the vehicle body 2.
- the members attached to the left front wheel 31L and the right front wheel 31R side (vibrating side) with the suspension 10 as a boundary are referred to as "vibrating side members”.
- a member attached to the vehicle body 2 side (vibration damping side) with the suspension 10 as a boundary is referred to as a "vibration damping side member".
- An upper fulcrum portion 43a is formed in the center of the upper arm 43 in the longitudinal direction.
- the upper fulcrum portion 43a is a tubular portion whose axial direction coincides with the front-rear direction.
- the upper fulcrum portion 43a is rotatably attached to the upper mounting portion 41a.
- a connecting link 48 is rotatably attached to the front end of the upper fulcrum portion 43a.
- the connecting link 48 is rotatably attached to the front end of the upper protruding cylinder 41b in addition to the front end of the upper fulcrum portion 43a.
- the lean angle is an angle formed by the vehicle height direction of the lean vehicle 1 and the direction perpendicular to the road surface.
- the lean stopper mechanism 70 of the present embodiment includes a stopper 71 and an upper arm 43.
- the stopper 71 may be a dedicated member having only a function of preventing the lean angle from exceeding the limit angle, or another member may have a stopper function.
- the lean angle of the lean vehicle 1 is the limiting angle, and the actual steering angle is 0 degrees.
- the center of gravity 101 moves outward in the vehicle width direction (first direction, left direction in the figure). Therefore, the lean vehicle 1 becomes difficult to stand on its own. Further, since the ground contact portion of the wheel changes to the outside in the vehicle width direction, the size of the ground contact area 100 also changes slightly.
- the rotational steering force of the steering handle 7 is transmitted to the pantograph mechanism 24 via the first steering unit 23.
- the rotational steering force of the steering handle 7 is directly transmitted to the pantograph mechanism 24. Therefore, the pantograph mechanism 24 is attached to a member that rotates coaxially with the steering handle 7.
- the mounting structure of the upper arm 43 and the lower arm 44 is also different from that of the first embodiment.
- the positions of the upper mounting portion 41a and the lower mounting portion 41c of the lean base 41 in the front-rear direction are different.
- the positions of the upper mounting portion 41a and the lower mounting portion 41c in the front-rear direction are the same. Therefore, the upper arm 43 and the lower arm 44 are in the same position in the front-rear direction.
- the lean base 41 is formed with the upper protruding cylinder 41b and the lower protruding cylinder 41d, but in the second embodiment, the middle protruding cylinder 41e having both of these functions is formed. There is. Therefore, the lean bracket 49 attaches the upper fulcrum portion 43a, the middle protruding cylinder 41e, the lower fulcrum portion 44a, and the lean brake mechanism 50 together to the lean base 41.
- the stopper 71 is substantially U-shaped and is arranged so as to surround the lean base 41 in front view. With this configuration, the stopper 71 functions as a stopper for any of the left and right lean operations with one member.
- the stopper 71 can be attached to any part that is in a relative position approaching with the lean operation.
- the configuration including the buffer body 71c is not limited to the fourth embodiment, and can be applied to the first to third embodiments.
- the center of gravity 101 in the plan view with the lean angle as the limit angle is in the ground contact. It is located in region 100.
- a single rear wheel 9 is provided.
- the lean stopper mechanism 70 can be realized by utilizing the movement of the upper arm 43 or the lower arm 44 of the lean mechanism 42.
- the axial direction of the fixture for attaching the stopper 71 and the direction in which the upper arm 43, the lower arm 44, or the lean base 41 contacts the stopper 71 are perpendicular to each other. ..
- the direction of the force applied to the stopper 71 and the axial direction of the fixture are perpendicular to each other, so that the fixing of the stopper 71 can be made difficult to loosen.
- the lean brake mechanism 50 and the lean stopper mechanism 70 can be efficiently arranged.
- the stopper 71 can be attached and detached, or the position of the stopper 71 can be changed.
- first embodiment and the second embodiment described above may be combined as appropriate.
- the number of tubular suspensions of the second embodiment, the lean mechanism 42, and the like can be applied to the first embodiment. The same applies to other features.
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Abstract
リーン型車両は、車体(2)と、複数の車輪と、リーン機構と、リーンストッパ機構と、を備える。車輪は、左前輪(31L)及び右前輪(31R)を含む。リーン機構は、車体(2)が前後方向を回転中心として傾斜した際に左前輪(31L)及び右前輪(31R)を前後方向を回転中心として傾斜させる。リーンストッパ機構は、リーン角度が制限角度を超えないようにする。平面視において、複数の車輪のタイヤの接地位置を接続した直線の内側の領域を接地内領域(100)としたときに、平面視において、リーン角度が制限角度となった状態での重心(101)が接地内領域(100)に位置している。
Description
本発明は、主として、旋回時等に車体を傾斜させるリーン型車両に関する。
特許文献1は、2つの前輪と、1つの後輪と、を備える三輪の車両を開示する。この車両は、車輪が横転するのを防止するための電子制御を行う。具体的には、この車両は、加速度センサの検出値と、タイヤのグリップ閾値と、に基づいて車輪の状態を判定し、車輪が浮き上がる前にブレーキを作動させる等して横転を防止する。
リーン型車両は、車体を傾斜させて旋回を行うが、旋回時の車速によっては車体が大きく傾斜することがある。しかし、リーン型車両の運転に慣れていない人にとっては、車体を大きく傾斜させることに心理的な抵抗を感じることがある。この点に関し、特許文献1は、横転を防止するために加速度センサを設け、タイヤのグリップ閾値等を把握する必要があるため、処理が複雑になる。また、横転を防止するための制御は、車体が大きく傾斜しても横転の可能性が少ない場合は作動しないため、リーン型車両をリーンさせることの心理的な抵抗をあまり小さくできない可能性がある。
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、転倒しにくく、かつ、車体をリーンさせることの心理的な抵抗を小さくすることが可能なリーン型車両を提供することにある。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
本発明の観点によれば、以下の構成のリーン型車両が提供される。即ち、このリーン型車両は、車体と、複数の車輪と、リーン機構と、リーンストッパ機構と、を備える。前記車輪は、第1前輪及び第2前輪を含む。前記リーン機構は、前記車体が前後方向を回転中心として傾斜した際に前記第1前輪及び前記第2前輪を前後方向を回転中心として傾斜させる。前記リーンストッパ機構は、前記リーン機構によるリーン動作に応じて位置が変化するストッパを含んでおり、前記リーン機構によるリーン角度が制限角度となった場合に、前記ストッパが別の部材に接触することで、リーン角度が制限角度を超えないようにする。平面視において、複数の前記車輪のタイヤの接地位置を接続した直線の内側の領域を接地内領域としたときに、平面視において、リーン角度が制限角度となった状態での車両重心が前記接地内領域に位置している。
これにより、制限角度においてもリーン型車両が自立するので、リーン型車両が転倒しにくくなる。また、リーン型車両の運転に慣れていない人に対して、リーン型車両をリーンさせることの心理的な抵抗を小さくすることができる。
本発明によれば、転倒しにくく、かつ、車体をリーンさせることの心理的な抵抗を小さくすることが可能なリーン型車両が実現できる。
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明では、リーン型車両1に乗車した運転者から見た方向で、リーン型車両1の左右方向を定義する。従って、リーン型車両1が直立している状態では、前後方向は車長方向に一致し、左右方向は車幅方向に一致する。また、上下方向(鉛直方向)は高さ方向に一致する。
以下の説明では、AがBに取り付けられる(支持される)と記載した場合は、AがBに直接取り付けられる(支持される)構成だけでなく、別の部材を介して取り付けられる(支持される)構成も含むものとする。また、Aが車幅方向中央と重なるとは、例えば平面視又は正面視においてリーン型車両の車幅方向中央を通る仮想線がAと重なることである。また、前部とは、前後方向に2分割又は3分割した場合の最も前側の部分である(後部等についても同様)。また、部材の位置について説明するときは、特に断りがない限り、リーン型車両1が直立している状態、舵角が中立である状態、かつ、自重以外の荷重が掛かっていない状態における位置を示すものとする。
初めに、図1と図2を参照して、リーン型車両1の概要について説明する。
リーン型車両1は、車体2と、左前輪(第1前輪)31Lと、右前輪(第2前輪)31Rと、後輪9と、を備える。車体2は、リーン型車両1の骨格となる車体フレーム3を含んでいる。車体フレーム3は、複数のフレーム要素がボルト又は溶接等で連結された構成である。
左前輪31Lは、車幅方向中央に対して左側(第1側)に配置されている。右前輪31Rは、車幅方向中央に対して右側(第2側)に配置されている。左前輪31L及び右前輪31Rは、車体フレーム3に取り付けられる。左前輪31L及び右前輪31Rの詳細な取付方法については後述する。
後輪9は、車幅方向中央に配置されている。車体フレーム3の後部には、車体フレーム3に対して上下に搖動可能なスイングアーム4が取り付けられている。後輪9は、スイングアーム4に取り付けられている。
車体フレーム3には、エンジン5が取り付けられている。エンジン5は、リーン型車両1を走行させるための駆動源である。エンジン5が発生させた動力は、ドライブチェーン6を介して後輪9に伝達される。これにより、リーン型車両1を走行させることができる。エンジン5に代えて又は加えて他の駆動源、例えば走行用の電動モータが設けられていてもよい。あるいは、エンジン5に代えて、走行用の動力を運転者が付与するためのペダル等が設けられていてもよい。
車体フレーム3には、バーハンドル型のステアリングハンドル7が取り付けられている。運転者がステアリングハンドル7に回転操舵力を加えることで、この回転操舵力が後述の機構及び操舵ロッド26を介して左前輪31L及び右前輪31Rに伝達される。その結果、リーン型車両1の進行方向を変化させることができる。以下では、リーン型車両1の進行方向が変化することをリーン型車両1が旋回すると称することがある。また、リーン型車両1は、後述のリーン機構により、旋回時において、路面に対して旋回中心側に傾斜する(リーンする)。なお、ステアリングハンドル7は、バーハンドル型に限られず、ステアリングホイールであってもよい。
ステアリングハンドル7の後方には、運転者が着座するためのシート8が配置されている。車体2の左側面と右側面にはそれぞれ図略のステップが配置されている。運転者は、シート8に跨って、左右のステップに足を載せる。このように、リーン型車両1は、運転者がシート8に跨って着座する種類の車両(鞍乗型車両)である。
次に、図2及び図3を参照して、リーン型車両1が備える前側のサスペンション10について説明する。
サスペンション10は、車体2と、左前輪31L及び右前輪31Rと、を連結している。サスペンション10は、路面の凹凸等による左前輪31L及び右前輪31Rの振動が車体2に直接伝達しないように、車体2に伝達される振動を軽減する。また、以下の説明では、サスペンション10を境界として、左前輪31L及び右前輪31R側(振動する側)に取り付けられている部材を「振動側の部材」と称する。サスペンション10を境界として、車体2側(制振されている側)に取り付けられている部材を「制振側の部材」と称する。
サスペンション10は、第1筒状サスペンション11と、第2筒状サスペンション12と、第3筒状サスペンション13と、を備える。以下では、第1筒状サスペンション11、第2筒状サスペンション12、及び第3筒状サスペンション13をまとめて「筒状サスペンション11,12,13」と称する。筒状サスペンション11,12,13は、それぞれ同じ構成である。筒状サスペンション11,12,13は、自動二輪車に一般的に採用されるフロントフォークと同じ構成である。なお、サスペンション10は、フロントフォーク型に限られない。
筒状サスペンション11,12,13は、それぞれ、筒体10aと、スライド体10bと、スプリング10cと、を備える。
筒体(アウターチューブ)10aは、細長い筒状の部材である。筒体10aには、スライド体(インナーチューブ)10bが挿入されている。スライド体10bは、径が筒体10aよりも小さい細長い筒状の部材である。スライド体10bは、筒体10aに対して、長手方向に沿って相対移動可能である。スライド体10bの内部にはスプリング10cが挿入されている。筒体10aとスライド体10bは、スプリング10cを介して接続されている。この構成により、スライド体10bから筒体10aに伝達される振動を軽減できる。サスペンション10の内部にはオイルが封入されており、筒体10aに対してスライド体10bを移動させることでオイルが移動する。このオイルの移動が抵抗力(減衰力)となり、振動を短時間で減衰することができる。
本実施形態では、筒体10aがスライド体10bよりも上側に位置しており、上述の「制振側の部材」は基本的には筒体10aと一体的に振動する。スライド体10bは、筒体10aよりも下側に位置している。上述の「振動側の部材」は、基本的にはスライド体10bと一体的に振動する。なお、筒体10aとスライド体10bの上下の位置を反転させてもよい。
筒状サスペンション11,12,13のそれぞれのスライド体10bは、一体的にスライドする構成である。具体的には、サスペンション10は、上連結部材14と、下連結部材15と、を備える。
上連結部材14は、筒状サスペンション11,12,13のそれぞれの筒体10aを連結する。これにより、筒状サスペンション11,12,13のそれぞれの筒体10aが相対移動できないため、それぞれの筒体10aを一体化できる。また、筒状サスペンション11,12,13の筒体10aの少なくとも1つは、車体フレーム3の前部に位置する前フレーム3aに取り付けられている。
下連結部材15は、筒状サスペンション11,12,13のそれぞれのスライド体10bを連結する。これにより、筒状サスペンション11,12,13のそれぞれのスライド体10bが相対移動できないため、それぞれのスライド体10bを一体的にスライドさせることができる。また、筒状サスペンション11,12,13のスライド体10bの少なくとも1つは、下連結ベース16に取り付けられている。下連結ベース16には、後述の機構を介して、左前輪31L及び右前輪31Rが取り付けられている。
次に、図1及び図2を参照して、前輪の概要について説明する。
左前輪31Lと右前輪31Rは、車幅方向中央を基準として左右対称である。そのため、以下では、左前輪31Lのみを説明し、右前輪31R(右ホイール32R、右タイヤ33R)及び右ブレーキ34R等に関する説明を省略する。
左前輪31Lは、左ホイール32Lと、左タイヤ33Lと、を備える。また、左ホイール32Lの車幅方向外側には、左ブレーキ(前輪ブレーキ機構)34Lが取り付けられている。左ブレーキ34Lは、左ホイール32Lに取り付けられたブレーキディスク34aをブレーキキャリパ34bで挟むことで、左前輪31Lを制動する。なお、左ブレーキ34Lは、左ホイール32Lの車幅方向内側に取り付けられていてもよい。
左ホイール32Lは、ハブ32aと、スポーク32bと、リム32cと、を備える。ハブ32aには、車軸が挿入されるハブ孔が形成されている。スポーク32bは、ハブ32aから放射状に外側に延びる形状である。リム32cは、スポーク32bの径方向外側に接続されており、左タイヤ33Lが取り付けられる。
左ホイール32Lには、左ナックル部材としての左アーム45が取り付けられている。上述の操舵ロッド26の車幅方向外側の端部は左アーム45に回転可能に取り付けられている。操舵ロッド26は、左アーム45を介して、操舵力を左前輪31Lに伝達する。なお、左アーム45は、後述のリーン機構の一部としても構成されている。つまり、本実施形態の左アーム45は、実舵角を変更するためのナックル部材と、リーン型車両1をリーンさせるための部材と、を共通化したものである。
次に、図2及び図3を参照して、運転者が加えた回転操舵力を伝達する機構について説明する。
ステアリングハンドル7の下方には、リアブラケット21が設けられている。ステアリングハンドル7とリアブラケット21は、例えば固定具で連結されている。ステアリングハンドル7及びリアブラケット21は、操舵回転軸線7a(上下方向に略平行な線)を回転中心として一定的に回転可能である。また、この操舵回転軸線7aを中心としたステアリングハンドル7の回転角度を操舵角と称することがある。
リアブラケット21には伝達アーム(回転伝達部)22の後端が回転可能に取り付けられている。伝達アーム22は、リアブラケット21と、第1操舵部23と、を接続する。伝達アーム22は、ステアリングハンドル7に加えられた回転操舵力を第1操舵部23に伝達する。
第1操舵部23は、リアブラケット21及びステアリングハンドル7の前方に位置している。また、第1操舵部23は、車幅方向中央に重なるように位置している。第1操舵部23には、伝達アーム22の前端が取り付けられている。この構成により、ステアリングハンドル7及びリアブラケット21の回転に伴って、第1操舵部23を回転させることができる。
第1操舵部23には、パンタグラフ機構24が取り付けられている。パンタグラフ機構24は、車幅方向中央に重なるように位置している。パンタグラフ機構24は、第1リンク部24aと、第2リンク部24bと、を備える。第1リンク部24aは、第1操舵部23に、車幅方向を回転中心として回転可能に取り付けられている。第2リンク部24bは、後述の第2操舵部25に、車幅方向を回転中心として回転可能に取り付けられている。また、第2操舵部25は、「振動側の部材」である。第1リンク部24aと第2リンク部24bは、車幅方向を回転中心として回転可能に互いに連結されている。
以上の構成により、第1操舵部23と第2操舵部25の相対距離が変化した場合であっても、第1操舵部23と第2操舵部25が連結された状態を維持することができる。従って、路面の凹凸等によりサスペンション10が伸縮した場合であっても、回転操舵力が伝達可能な状態を維持できる。
第2操舵部25は、車幅方向中央に重なるように位置している。第2操舵部25は、パンタグラフ機構24を介して伝達された回転操舵力を操舵ロッド26に伝達する。第2操舵部25は、サスペンション取付部25aと、ロッド取付部25bと、を備える。
サスペンション取付部25aは、パンタグラフ機構24(詳細には第2リンク部24b)に取り付けられている。サスペンション取付部25aは、更に、下連結ベース16に取り付けられている。第2操舵部25は操舵に応じて回転するが、下連結ベース16は操舵に応じて回転しない。そのため、第2操舵部25は、下連結ベース16に対して相対回転可能に取り付けられている。
ロッド取付部25bは、サスペンション取付部25aの下部に取り付けられている。ロッド取付部25bは、略L字状であり、サスペンション取付部25aから前方に延びる部分と、下方に延びる部分と、を含んでいる。この構成により、サスペンション取付部25aの下方に空間を形成できる。この空間には、後述のリーン機構の一部が配置される。
操舵ロッド26は、ロッド取付部25bに対して回転可能に取り付けられている。操舵ロッド26の長手方向は車幅方向に一致している。操舵ロッド26の左端は、左前輪31L(詳細には左前輪31Lのうち車軸よりも前方)に取り付けられている。操舵ロッド26の右端は、右前輪31R(詳細には右前輪31Rのうち車軸よりも前方)に取り付けられている。運転者が加えた回転操舵力によってロッド取付部25bが所定の回転軸線を中心に回転することで、操舵ロッド26が左右の何れかに移動する。その結果、実舵角が変化する。実舵角とは、左前輪31L及び右前輪31Rの向き(詳細には略上下方向を回転中心とした回転角度)である。以上のようにして、運転者の操作に応じてリーン型車両1の進行方向を変化させることができる。
次に、図4及び図5を参照して、リーン機構42について説明する。
また、リーン機構42の説明において、回転可能に取り付けられているとは、前後方向を回転中心として、相対回転可能に取り付けられていることを意味する。
下連結ベース16の後部には、下連結ベース16から下側に延びるリーンベース41が取り付けられている。リーンベース41は、リーン機構42を支持するとともに、リーン機構42を車体2側(車体フレーム3側)に連結するための部材である。リーンベース41は、車幅方向中央と重なるように位置している。
リーンベース41及びリーン機構42は、下連結ベース16に取り付けられているので、「振動側の部材」である。また、リーンベース41及びリーン機構42は、比較的低い位置(側面視で一部又は全体が左前輪31Lと重なる位置)に配置されている。これにより、重量物を低い位置に配置できるので、リーン型車両1を安定させることができる。
リーンベース41は、上取付部41aと、下取付部41cと、を備える。上取付部41a及び下取付部41cは、前側(前後方向の一側、以下同じ)の面に形成されている。上取付部41aは、下取付部41cよりも上方かつ後方に位置している。上取付部41aには、前方に突出する上突出筒41bが形成されている。下取付部41cには、前方に突出する下突出筒41dが形成されている。なお、後述の第2実施形態で示すように、リーンベース41の構成は第1実施形態とは異なっていてもよい。
リーン機構42は、上アーム43と、下アーム44と、左アーム(第1アーム)45と、右アーム(第2アーム)46と、を備える。上アーム43は、下アーム44よりも上方に位置している。上アーム43の左端、及び、下アーム44の左端には、左アーム45がそれぞれ回転可能に連結されている。上アーム43の右端、及び、下アーム44の右端には、右アーム46がそれぞれ回転可能に連結されている。リーン機構42は、車幅方向中央と重なるように位置しており、左アーム45と右アーム46は車幅方向中央を基準として左右対称である。
上アーム43の左端には二股状の取付部がそれぞれ形成されている。上アーム43は、二股状の取付部で左アーム45の上部を前後方向で挟み込むようにして、左アーム45に取り付けられる。これにより、左前輪31Lを適切に傾斜させることができる。上アーム43の右端、下アーム44の左端及び右端についても、同様に二股状の取付部が形成されている。
上アーム43の長手方向の中央には、上支点部43aが形成されている。上支点部43aは、軸方向が前後方向に一致する筒状の部分である。上支点部43aは上取付部41aに回転可能に取り付けられている。また、上支点部43aの前端には、連結リンク48が回転可能に取り付けられている。連結リンク48は、上支点部43aの前端に加え、上突出筒41bの前端にも回転可能に取り付けられている。これにより、リーンベース41と連結リンク48で上アーム43を前後方向で挟み込むように支持できるので、片持ちの場合と比較して上アーム43を安定的に支持できる。なお、上突出筒41bと連結リンク48は省略してもよい。
下アーム44は、上アーム43と同様に取り付けられている。具体的には、下アーム44の長手方向の中央には、下支点部44aが形成されている。下支点部44aは、軸方向が前後方向に一致する筒状の部分である。下支点部44aは下取付部41cに回転可能に取り付けられている。また、下支点部44aの前端には、リーンブラケット49が回転可能に取り付けられている。リーンブラケット49は、下支点部44aの前端に加え、下突出筒41dの前端にも回転可能に取り付けられている。これにより、リーンベース41とリーンブラケット49で下アーム44を前後方向で挟み込むように支持できるので、片持ちの場合と比較して下アーム44を安定的に支持できる。
また、本実施形態のリーンブラケット49は、下アーム44だけでなく、リーンに関する別の機構(例えばリーンブレーキ機構50の一部)をリーンベース41に取り付ける機能も有している。リーンブレーキ機構50は、リーン動作を制動するための機構である。リーンブレーキとは、リーン動作に対して抵抗力を発生させることで、リーン動作を発生しにくくしたり、リーン角度を小さくしたりすることである。なお、リーンブラケット49は、下アーム44のみを取り付けるための部材(連結リンク48と同様の部材)であってもよい。
また、上突出筒41b及び下突出筒41dは、何れも、上アーム43より下方であって、下アーム44よりも上方に位置している。これにより、例えば上突出筒41bが上取付部41aよりも上方にある構成等と比較して、リーン機構42の上下方向のサイズを小さくすることができる。
左アーム45は、左ホイール32Lに回転可能に取り付けられている。具体的には、左アーム45は、左ホイール32Lのハブ32aに取り付けられている。左アーム45は、左ホイール32Lと一体的に傾斜するように、左ホイール32Lに固定されている。同様に、右アーム46は、右ホイール32Rのハブ32aに固定されている。
4つのアームは平行リンクを構成している。従って、図5に示すように、リーン動作時においても、上アーム43と下アーム44は平行を維持する。また、上アーム43は、上支点部43aを回転中心として、リーンベース41に対して相対回転する。同様に、下アーム44は、下支点部44aを回転中心として、リーンベース41に対して相対回転する。このように、リーン機構42は、リーンベース41に対して相対回転する。
また、4つのアームは平行リンクなので、リーン動作時においても、左アーム45と右アーム46は平行を維持する。従って、左前輪31Lと右前輪31Rを同じリーン角度で傾斜させることができる。リーン角度とは、リーン型車両1の車高方向と、路面に垂直な方向と、がなす角である。
また、リーンベース41は、上アーム43の長手方向の中央(上支点部43a)と、下アーム44の長手方向中央(下支点部44a)と、を連結している。従って、リーンベース41は、左前輪31L及び右前輪31Rと同じリーン角度で傾斜する。言い換えれば、車体2も左前輪31L及び右前輪31Rと同じリーン角度で傾斜する。また、後輪9は車体2と一体的にリーンする。以上のようにして、リーン型車両1はリーン可能に構成されている。
リーンブレーキ機構50は、リーン動作を制動するための機構である。リーンブレーキ機構50は、ブレーキディスク51と、ブレーキキャリパ52と、を備える。ブレーキディスク51は、下アーム44に取り付けられており、下アーム44の下支点部44aを中心にして、下アーム44とともに回転する。ブレーキキャリパ52は、リーンベース41に取り付けられており、リーンベース41と一体的に回転する。
従って、リーン動作時においてブレーキディスク51とブレーキキャリパ52は相対回転する。また、ブレーキキャリパ52は、ブレーキパッドを備えている。ブレーキキャリパ52は、運転者の操作又は制御装置の指令により、ブレーキパッドをブレーキディスク51に押し付けることができる。従って、リーン動作時にブレーキパッドをブレーキディスク51に押し付けることで、リーンブレーキを作動させることができる。
次に、図4及び図5を参照して、リーンストッパ機構70及びそのレイアウトについて説明する。
リーンストッパ機構70は、リーン動作時に相対位置が変化する部材同士が接触することで、リーン角度の上限値(以下、制限角度)を設けるための構成である。リーン型車両1の運転に慣れていない運転者はリーン型車両1をリーンさせることに心理的な抵抗を感じることがあるが、制限角度が設けられていることで、心理的な抵抗を小さくすることができる。
本実施形態のリーンストッパ機構70は、ストッパ71と、上アーム43と、で構成されている。
ストッパ71は、リーンベース41に取り付けられている。具体的には、ストッパ71は、リーンベース41の下取付部41cの車幅方向を向く面(左面と右面の両方)に固定具を用いて取り付けられている。2つのストッパ71は、車幅方向中央を基準として左右対称である。ストッパ71の取付方向は、車幅方向と平行である。取付方向とは、取付けに用いる固定具の軸方向か、あるいは取り付けられる部材同士の接触面の法線方向である。また、ストッパ71は、リーンベース41に対して相対回転できないように取り付けられている。
上述したように、リーン動作時において、リーンベース41と上アーム43は上支点部43aを回転中心として相対回転する。そのため、リーン角度が大きくなるに連れて、上アーム43とストッパ71の距離が近くなり、上述した制限角度に到達するタイミングで上アーム43とストッパ71が接触する。そのため、リーン角度が制限角度以上になることを防止できる。
ストッパ71は、リーン角度が制限角度以上になることを防止する機能のみを有する専用の部材であってもよいし、別の部材にストッパの機能を持たせてもよい。
また、本実施形態のストッパ71は、略直方体状であり、上アーム43と接触する箇所が面取りされている。従って、直方体の角部に上アーム43が衝突することを防止できるので、リーン角度が制限角度に到達した際に上アーム43が受ける反力を分散させることができる。
また、上アーム43がストッパ71に衝突する方向は上下方向に平行である。衝突する方向とは、面同士が接触する場合において、その接触面の法線方向である。また、ストッパ71の取付方向は車幅方向に平行である。従って、ストッパ71の取付方向と、上アーム43がストッパ71に衝突する方向と、は垂直(略垂直を含む、以下同じ)である。従って、上アーム43の衝突によって、ストッパ71の固定が緩みにくい。
また、ストッパ71は、リーンベース41に着脱可能に取り付けられている。従って、例えばストッパ71が破損しても、ストッパ71のみを交換することができる。また、異なる形状のストッパ71に付け替えることで、ストッパ71から上アーム43までの距離(相対回転方向に沿う長さ)を変化させることができる。これにより、ストッパ71の付け替えによって、制限角度を変化させることができる。
あるいは、ストッパ71が上アーム43までの距離を調整する機構を有していてもよい。これにより、ストッパ71を付け替えることなく制限角度を変化させることができる。距離を調整する機構としては、ボルト等を回転させることで軸方向に移動する機構を適用できる。
また、本実施形態では、上アーム43と下アーム44の前後位置は一致しておらず、下アーム44の方が前方に位置している。従って、上アーム43の下方に空間が存在する。そして、この空間にストッパ71が位置している。このように、本実施形態では、上アーム43と下アーム44の前後方向の位置関係を有効に活用して、リーンストッパ機構70を実現している。
また、本実施形態では、操舵ロッド26及びリーンブレーキ機構50が下アーム44よりも前方に位置している。従って、下アーム44の後方に空間が存在する。そして、この空間にストッパ71が位置している。このように、本実施形態では、操舵ロッド26及びリーンブレーキ機構50の位置を有効に活用して、リーンストッパ機構70を実現している。
また、ストッパ71は、正面視で、上アーム43と下アーム44の間に位置している。これにより、リーン機構42の周囲に空間を形成できるので、この空間に別の部材を配置することができる。
次に、図6を参照して、リーンストッパ機構70によって実現される制限角度について説明する。
初めに、リーン型車両1が自立する条件について説明する。平面視において、複数の車輪(具体的にはタイヤ)と路面との接触箇所を線分で接続する。これらの線分で囲まれる空間を接地内領域100と称する。本実施形態のリーン型車両1は、三輪なので、接地内領域100は三角形である。リーン型車両1の重心が平面視で接地内領域100内に存在すれば、リーン型車両1の車速が0であっても、リーン型車両1は自立する。
図6には、平面視におけるリーン型車両1の重心(車両重心)101の位置が示されている。重心101は、例えば重量物であるエンジン5に平面視で重なる位置に存在する。重心101は、自重以外がリーン型車両1に掛かっていない状態(つまり、運転者及び荷物等を支持していない状態)における重心である。なお、一般的に運転者は重心の近くに着座するため、運転者を含めた重心は、運転者を除いた重心の近傍に位置する。従って、運転者を除いた重心を用いてリーン型車両1の自立の判定しても、運転者が着座している状態の判定結果として有用である。
図6には、条件A、条件B、及び条件Cにおけるリーン型車両1の接地内領域100と重心101が示されている。
条件Aでは、リーン型車両1のリーン角度が0°であり(即ちリーン型車両1が直立しており)、実舵角が0度である。条件Aでは、重心101は車幅方向中央に重なるように位置している。条件Aにおいて、重心101は、接地内領域100内に位置している。従って、条件Aのリーン型車両1は自立する。
条件Bでは、リーン型車両1のリーン角度が制限角度であり、実舵角が0度である。リーン角度が大きくなるに連れて重心101が車幅方向外側(第1方向、図では左方向)に移動する。従って、リーン型車両1が自立しにくくなる。また、車輪の接地箇所が車幅方向外側に変化するため、接地内領域100の大きさも僅かに変化する。
本実施形態では、条件Bにおいても、重心101が接地内領域100の内に位置している。従って、リーン型車両1は、リーン角度が制限角度に一致する状態においても自立する。これにより、例えばリーン動作時においても、リーン型車両1が自立する状態を維持できる。そのため、仮にリーン動作時にリーン型車両1の車速が遅くなったとしても、リーン型車両1は自立する(転倒しない)。これにより、リーン型車両1の姿勢を安定させるとともに、リーン動作に対する運転者の心理的な抵抗を小さくすることができる。
条件Cでは、リーン型車両1のリーン角度が制限角度であり、実舵角が最大角度である。実舵角が大きくなるに連れて、左前輪31Lと路面の接触箇所、及び、右前輪31Rと路面の接触箇所が変化する。そのため、接地内領域100が小さくなる。従って、リーン型車両1が自立しにくくなる。最大角度について簡単に説明する。ステアリングハンドル7を回転させると、ステアリングハンドル7又はそれと一体的に回転する部材が、別の部材に接触して、それ以上ステアリングハンドル7を回転させることができなくなる。この状態における左前輪31L及び右前輪31Rの実舵角が「実舵角の最大角度」である。
本実施形態では、条件Cにおいても、重心101が接地内領域100の内に位置している。従って、リーン型車両1は、リーン角度が制限角度に一致し、かつ、実舵角が最大角度に一致する状態においても自立する。このように、本実施形態のリーン型車両1は非常に転倒しにくい構成であるため、リーン動作に対する運転者の心理的な抵抗を大幅に小さくすることができる。
次に、図7から図9を参照して、第2実施形態のリーン型車両1について説明する。
第2実施形態の説明では、主として第1実施形態と相違する構成について説明する。また、第2実施形態の説明では、第1実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する場合がある。
第1実施形態のサスペンション10は、3本の筒状サスペンション11,12,13を備える。これに対し、第2実施形態のサスペンション10は、2本の筒状サスペンション11,12を備える。第1筒状サスペンション11と第2筒状サスペンション12は車幅方向に並ぶように位置している。
第1実施形態では、ステアリングハンドル7の回転操舵力は第1操舵部23を介してパンタグラフ機構24に伝達される。これに対し、第2実施形態では、ステアリングハンドル7の回転操舵力は、パンタグラフ機構24に直接伝達される。従って、ステアリングハンドル7と同軸で回転する部材にパンタグラフ機構24が取り付けられる。
また、第2実施形態では、下連結ベース16が第2操舵部25と交差しておらず、下連結ベース16の真下にリーンベース41が位置している。また、上アーム43及び下アーム44は、リーンベース41よりも後方側に位置している。それに伴い、操舵ロッド26及びリーンブレーキ機構50についても、リーンベース41よりも後方側に位置している。このように、リーン及び操舵に関する部材をリーンベース41の一側(第1実施形態では前側、第2実施形態では後側)にすることで、リーン及び操舵に関する部材を集約して配置できる。
また、図8に示すように、上アーム43及び下アーム44の取付構造についても、第1実施形態とは異なる。第1実施形態では、リーンベース41の上取付部41aと下取付部41cは、前後方向の位置が異なっていた。これに対し、第2実施形態では、上取付部41aと下取付部41cの前後方向の位置は同じである。そのため、上アーム43及び下アーム44は、前後方向の位置が同じである。
また、第1実施形態では、リーンベース41には、上突出筒41bと下突出筒41dが形成されていたが、第2実施形態では、この両方の機能を有する中突出筒41eが形成されている。従って、リーンブラケット49は、上支点部43a、中突出筒41e、下支点部44a、及びリーンブレーキ機構50をまとめてリーンベース41に取り付ける。
図9に示すように、ストッパ71は、下アーム44に取り付けられている。ストッパ71は、下アーム44に2箇所で固定されており、下アーム44と一体的に回転する。ストッパ71は、平面視でリーンベース41に重なる位置に取り付けられている。上述したように、リーン動作時においてリーンベース41と下アーム44は相対回転する。リーン角度が制限角度に到達するタイミングでリーンベース41とストッパ71が接触する。そのため、リーン角度が制限角度以上になることを防止できる。
また、第2実施形態では、ストッパ71は略U字状であり、正面視でリーンベース41を囲うように配置されている。この構成により、ストッパ71は、1つの部材で左右の何れのリーン動作に対してもストッパとして機能する。
次に、図10を参照して、第3実施形態について説明する。
第3実施形態のリーン機構42は、更に第2ベース75を備える。第2ベース75は、リーンベース41と前後方向で向かい合うように位置している。第2ベース75には、リーンベース41と同様に、上アーム43及び下アーム44が取り付けられる。また、第3実施形態では、リーンベース41と第2ベース75を接続するようにストッパ71が配置される。ストッパ71は、直立時において、上下方向で上アーム43と下アーム44の中央に配置される。
リーン動作時には上アーム43と下アーム44の距離が近くなるため、上アーム43及び下アーム44はストッパ71に近接する。そして、リーン角度が制限角度に到達するタイミングで、上アーム43及び下アーム44とストッパ71が接触する。そのため、リーン角度が制限角度以上になることを防止できる。
次に、図11を参照して、第4実施形態について説明する。
第4実施形態のストッパ71は、上アーム43と下アーム44の間に取り付けられている。具体的には、ストッパ71は、下アーム44の上面に取り付けられている。ストッパ71は、台座71bと、緩衝体71cと、を備える。緩衝体71cは、ゴム等の弾性体又は軟性樹脂であり、衝突時の衝撃を緩和する。
上述したように、リーン動作時には上アーム43と下アーム44の距離が近くなるため、上アーム43及び下アーム44はストッパ71に近接する。そして、リーン角度が制限角度に到達するタイミングで、上アーム43及び下アーム44とストッパ71(緩衝体71c)が接触する。そのため、リーン角度が制限角度以上になることを防止できる。
このように、リーン動作に伴って相対位置が近づく関係にある任意の部分にストッパ71を取り付けることができる。また、緩衝体71cを備える構成は、第4実施形態に限られず、第1から第3実施形態にも適用可能である。
以上に説明したように、上記実施形態のリーン型車両1は、車体2と、複数の車輪と、リーン機構42と、リーンストッパ機構70と、を備える。車輪は、左前輪31L及び右前輪31Rを含む。リーン機構42は、車体2が前後方向を回転中心として傾斜した際に左前輪31L及び右前輪31Rを前後方向を回転中心として傾斜させる。リーンストッパ機構70は、リーン機構42によるリーン動作に応じて位置が変化するストッパ71を含んでおり、リーン機構42によるリーン角度が制限角度となった場合に、ストッパ71が別の部材に接触することで、リーン角度が制限角度を超えないようにする。平面視において、複数の車輪のタイヤの接地位置を接続した直線の内側の領域を接地内領域100としたときに、平面視において、リーン角度が制限角度となった状態での重心101が接地内領域100に位置している。
これにより、制限角度においてもリーン型車両1が自立するので、リーン型車両1が転倒しにくくなる。また、リーン型車両1の運転に慣れていない人に対して、リーン型車両1をリーンさせることの心理的な抵抗を小さくすることができる。
また、上記実施形態のリーン型車両1において、平面視において、リーン角度が第1方向の制限角度となった状態であって、かつ左前輪31L及び右前輪31Rの実舵角が中立の状態での重心101が、接地内領域100に位置している。
これにより、例えば低速走行時におけるリーン型車両1の姿勢を安定させることができる。
また、上記実施形態のリーン型車両1において、平面視において、リーン角度が第1方向の制限角度となった状態であって、かつ左前輪31L及び右前輪31Rの実舵角を第1方向の最大角度まで大きくした状態での重心101が、接地内領域100に位置している。
実舵角を変化させるとタイヤの接地位置が変化するため重心101が接地内領域100から外れ易くなるが、実舵角を限界まで大きくしても重心101が接地内領域100にあることで、リーン型車両1がより一層転倒しにくくなる。
また、上記実施形態のリーン型車両1において、左前輪31L及び右前輪31Rに加え、単一の後輪9を備える。
これにより、転倒しにくい三輪のリーン型車両1が実現できる。
また、上記実施形態のリーン型車両1において、このリーン型車両1は、リーン機構42を車体2に連結するためのリーンベース41を備える。リーン機構42は、上アーム43と、下アーム44と、左アーム45と、右アーム46と、を備える。下アーム44は、上アーム43よりも下方に位置している。左アーム45は、左前輪31Lに取り付けられるとともに、上アーム43及び下アーム44に回転可能に取り付けられる。右アーム46は、右前輪31Rに取り付けられるとともに、上アーム43及び下アーム44に回転可能に取り付けられる。リーンストッパ機構70は、リーンベース41に設けられたストッパ71が上アーム43又は下アーム44に接触するか、上アーム43及び下アーム44の少なくとも一方に設けられたストッパ71がリーンベース41に接触することで、リーン角度が制限角度を超えないようにする。
これにより、リーン機構42の上アーム43又は下アーム44の動きを利用して、リーンストッパ機構70を実現できる。
また、上記実施形態のリーン型車両1において、ストッパ71を取り付けるための固定具の軸方向と、上アーム43、下アーム44、又はリーンベース41がストッパ71に接触する方向と、が垂直である。
これにより、ストッパ71に掛かる力の方向と固定具の軸方向とが垂直であるので、ストッパ71の固定を緩みにくくすることができる。
また、上記実施形態のリーン型車両1において、このリーン型車両1は、リーン動作に伴うリーン機構42の動きを制動することでリーン動作を制動するリーンブレーキ機構50を備える。リーンブレーキ機構50は、上アーム43及び下アーム44の一方の動きを制動する。リーンストッパ機構70は、上アーム43及び下アーム44の他方を用いてリーン角度が制限角度を超えないようにする。
これにより、リーンブレーキ機構50とリーンストッパ機構70を効率的に配置できる。
また、上記実施形態のリーン型車両1において、ストッパ71が着脱可能、又は、ストッパ71の位置を変更可能である。
これにより、リーン角の制限角度を調整することができる。
また、上記実施形態のリーン型車両1において、ストッパ71には、衝撃を緩和する緩衝体71cが設けられている。
これにより、ストッパ71が作動した場合の衝撃を緩和できる。
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
上述した第1実施形態と第2実施形態の特徴を適宜組み合わせてもよい。例えば、第2実施形態の筒状サスペンションの本数又はリーン機構42等を第1実施形態に適用することができる。他の特徴についても同様である。
上述した様々な機構において、部品の形状、部品のレイアウト、部品の取付構造、動力の伝達構造等は一例であり、異なる構成であってもよい。例えば、左アーム45と操舵力を伝達する部品を共通とせずに、別々の部品とすることができる。
上記実施形態では、2つの前輪及び1つの後輪を有するリーン型車両1に本発明を適用する例を説明したが、車輪数はこれに限られず、後輪が2つであってもよい。また、リーン型車両1に乗車可能な人の数も1又は2に限られず、3以上であってもよい。
1 リーン型車両
2 車体
7 ステアリングハンドル
10 サスペンション
23 第1操舵部
24 パンタグラフ機構
25 第2操舵部
31L 左前輪(第1前輪)
31R 右前輪(第2前輪)
32L 左ホイール
32R 右ホイール
42 リーン機構
50 リーンブレーキ機構
70 リーンストッパ機構
71 ストッパ
2 車体
7 ステアリングハンドル
10 サスペンション
23 第1操舵部
24 パンタグラフ機構
25 第2操舵部
31L 左前輪(第1前輪)
31R 右前輪(第2前輪)
32L 左ホイール
32R 右ホイール
42 リーン機構
50 リーンブレーキ機構
70 リーンストッパ機構
71 ストッパ
Claims (9)
- 車体と、
第1前輪及び第2前輪を含む複数の車輪と、
前記車体が前後方向を回転中心として傾斜した際に前記第1前輪及び前記第2前輪を前後方向を回転中心として傾斜させるリーン機構と、
前記リーン機構によるリーン動作に応じて位置が変化するストッパを含んでおり、前記リーン機構によるリーン角度が制限角度となった場合に、前記ストッパが別の部材に接触することで、リーン角度が制限角度を超えないようにするリーンストッパ機構と、
を備え、
平面視において、複数の前記車輪のタイヤの接地位置を接続した直線の内側の領域を接地内領域としたときに、
平面視において、リーン角度が制限角度となった状態での車両重心が前記接地内領域に位置していることを特徴とするリーン型車両。 - 請求項1に記載のリーン型車両であって、
平面視において、リーン角度が車幅方向の第1方向の制限角度となった状態であって、かつ前記第1前輪及び前記第2前輪の実舵角が中立の状態での車両重心が、前記接地内領域に位置していることを特徴とするリーン型車両。 - 請求項1に記載のリーン型車両であって、
平面視において、リーン角度が車幅方向の第1方向の制限角度となった状態であって、かつ前記第1前輪及び前記第2前輪の実舵角を前記第1方向の最大角度まで大きくした状態での車両重心が、前記接地内領域に位置していることを特徴とするリーン型車両。 - 請求項1から3までの何れか一項に記載のリーン型車両であって、
前記第1前輪及び前記第2前輪に加え、単一の後輪を備えることを特徴とするリーン型車両。 - 請求項1から4までの何れか一項に記載のリーン型車両であって、
前記リーン機構を前記車体に連結するためのリーンベースを備え、
前記リーン機構は、
上アームと、
前記上アームよりも下方に位置している下アームと、
前記第1前輪に取り付けられるとともに、前記上アーム及び前記下アームに回転可能に取り付けられる第1アームと、
前記第2前輪に取り付けられるとともに、前記上アーム及び前記下アームに回転可能に取り付けられる第2アームと、
を備え、
前記リーンストッパ機構は、前記リーンベースに設けられた前記ストッパが前記上アーム又は前記下アームに接触するか、前記上アーム及び前記下アームの少なくとも一方に設けられた前記ストッパが前記リーンベースに接触することで、前記リーン角度が制限角度を超えないようにすることを特徴とするリーン型車両。 - 請求項5に記載のリーン型車両であって、
前記ストッパを取り付けるための固定具の軸方向と、前記上アーム、前記下アーム、又は前記リーンベースが前記ストッパに接触する方向と、が垂直であることを特徴とするリーン型車両。 - 請求項5又は6に記載のリーン型車両であって、
リーン動作に伴う前記リーン機構の動きを制動することでリーン動作を制動するリーンブレーキ機構を備え、
前記リーンブレーキ機構は、前記上アーム及び前記下アームの一方の動きを制動し、
前記リーンストッパ機構は、前記上アーム及び前記下アームの他方を用いて前記リーン角度が制限角度を超えないようにすることを特徴とするリーン型車両。 - 請求項1から7までの何れか一項に記載のリーン型車両であって、
前記ストッパが着脱可能、又は、前記ストッパの位置を変更可能であることを特徴とするリーン型車両。 - 請求項1から8までの何れか一項に記載のリーン型車両であって、
前記ストッパには、衝撃を緩和する緩衝体が設けられていることを特徴とするリーン型車両。
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