操舵角切替制御装置
【課題】 ハンドル操舵時に鞍乗型車両を安定して走行させる操舵角切替制御装置を提供する。
【解決手段】 フレーム２と、フレーム２に対して回転する操舵部６と、を備えた操舵部６の最大操舵角を切り替える操舵角切替制御装置において、操舵部６と共に回転する移動部材６１と、移動部材６１を移動させるアクチュエータ６２と、フレーム２に設けられ移動部材６１の回転角度を規制する規制部２ｂと、操舵部６の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段１０１と、走行環境を検出する走行環境検出手段１０３，１０４，１０５と、走行環境検出手段１０３，１０４，１０５の検出した検出値及び操舵角速度検出手段１０１の検出した操舵角速度に応じて、アクチュエータ６２を制御し、移動部材６１が規制部２ｂによって規制されるまでの角度を変化させる制御部１１０と、を有することを特徴とする。
【解決手段】 フレーム２と、フレーム２に対して回転する操舵部６と、を備えた操舵部６の最大操舵角を切り替える操舵角切替制御装置において、操舵部６と共に回転する移動部材６１と、移動部材６１を移動させるアクチュエータ６２と、フレーム２に設けられ移動部材６１の回転角度を規制する規制部２ｂと、操舵部６の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段１０１と、走行環境を検出する走行環境検出手段１０３，１０４，１０５と、走行環境検出手段１０３，１０４，１０５の検出した検出値及び操舵角速度検出手段１０１の検出した操舵角速度に応じて、アクチュエータ６２を制御し、移動部材６１が規制部２ｂによって規制されるまでの角度を変化させる制御部１１０と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵角切替制御装置に関し、特に、鞍乗型車両の操舵角切替制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鞍乗型車両において、ハンドルの操舵角を規制するストッパを設ける技術があった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８２１１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された発明の構造では、規制する操舵角が一定であるため、急ハンドルをした場合に予想以上にハンドルが回転し、車両が不安定になるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、ハンドル操舵時に鞍乗型車両を安定して走行させる操舵角切替制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために本発明は、フレームと、前記フレームに対して回転する操舵部と、を備えた前記操舵部の最大操舵角を切り替える操舵角切替制御装置において、前記操舵部と共に回転する移動部材と、前記移動部材を移動させるアクチュエータと、前記フレームに設けられ前記移動部材の回転角度を規制する規制部と、前記操舵部の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、走行環境を検出する走行環境検出手段と、前記走行環境検出手段の検出した検出値及び前記操舵角速度検出手段の検出した角速度に応じて、前記アクチュエータを制御し、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を変化させる制御部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、前記制御部は、前記操舵部の操舵角速度が速いほど、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を小さくすることを特徴とする。
【０００８】
また、前記走行環境検出手段は、横加速度を検出する横加速度検出手段からなり、前記制御部は、前記横加速度検出手段の検出した横加速度が所定の値より小さい場合、前記アクチュエータを制御しないことを特徴とする。
【０００９】
また、前記操舵部は、ハンドル及び前記ハンドルと共に回転するフロントフォークを含み、前記走行環境検出手段は、前記操舵部の前記ハンドル側のトルクを検出するハンドル側トルク検出手段と、前記操舵部の前記フロントフォーク側のトルクを検出するフロントフォーク側トルク検出手段と、からなり、前記制御部は、前記ハンドル側トルク検出手段の検出した前記ハンドル側トルクが前記フロントフォーク側トルク検出手段の検出した前記フロントフォーク側トルクよりも大きい場合、前記アクチュエータを制御しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、フレームと、前記フレームに対して回転する操舵部と、を備えた前記操舵部の最大操舵角を切り替える操舵角切替制御装置において、前記操舵部と共に回転する移動部材と、前記移動部材を移動させるアクチュエータと、前記フレームに設けられ前記移動部材の回転角度を規制する規制部と、前記操舵部の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、走行環境を検出する走行環境検出手段と、前記走行環境検出手段の検出した検出値及び前記操舵角速度検出手段の検出した角速度に応じて、前記アクチュエータを制御し、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を変化させる制御部と、を有するので、走行環境に対して細かく対応することができ、ハンドルの操舵時の車両の不安定な状態を低減することが可能となる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明によれば、前記制御部は、前記操舵部の操舵角速度が速いほど、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を小さくするので、車両の状態に対して細かく対応することができ、急にハンドルを操舵した場合に操舵角が小さく規制されて不安定な状態を低減することが可能となる。
【００１２】
また、請求項３記載の発明によれば、前記走行環境検出手段は、横加速度を検出する横加速度検出手段からなり、前記制御部は、前記横加速度検出手段の検出した横加速度が所定の値より小さい場合、前記アクチュエータを制御しないので、横加速度が所定の値より小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度が生じたとしてもそのハンドルの操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【００１３】
また、請求項４記載の発明によれば、前記操舵部は、ハンドル及び前記ハンドルと共に回転するフロントフォークを含み、前記走行環境検出手段は、前記操舵部の前記ハンドル側のトルクを検出するハンドル側トルク検出手段と、前記操舵部の前記フロントフォーク側のトルクを検出するフロントフォーク側トルク検出手段と、からなり、前記制御部は、前記ハンドル側トルク検出手段の検出した前記ハンドル側トルクが前記フロントフォーク側トルク検出手段の検出した前記フロントフォーク側トルクよりも大きい場合、前記アクチュエータを制御しないので、フロントフォーク側ステアリングトルクがハンドル側ステアリングトルクよりも小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度が生じたとしてもそのハンドル６の操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施形態の操舵角切替機構を用いた三輪車両を示す正面図である。
【図２】本発明に係る実施形態の操舵角切替機構を用いた三輪車両を示す側面図である。
【図３】図１のＣ−Ｃ断面を矢印方向から見た図である。
【図４】図１のＤ−Ｄ断面を矢印方向から見た図である。
【図５】後輪が傾斜した状態を示す図である。
【図６】図２のＥ部分を拡大した本実施形態の操舵角切替機構付近を示す図である。
【図７】図６を正面から見た図である。
【図８】図６の操舵軸ＳＡを含み、モータ軸ＭＡに直交する面の断面図である。
【図９】直進状態時における操舵軸ＳＡ及びモータ軸ＭＡを含む面の断面図である。
【図１０】図９のＪ−Ｊ断面の模式図である。
【図１１】ハンドルを操舵してもモータが作動しない場合の操舵角切替機構を示す図である。
【図１２】図１１のＫ−Ｋ断面の模式図である。
【図１３】ハンドルを操舵してモータが作動した場合の操舵角切替機構を示す図である。
【図１４】図１３のモータ軸ＭＡ及び操舵軸ＳＡを含む面での断面図である。
【図１５】図１３及び図１４のＬ−Ｌ断面の模式図である。
【図１６】操舵角切替機構制御に対応したブロック図である。
【図１７】操舵角切替機構制御の第１実施形態のフローチャートである。
【図１８】ハンドル側トルクセンサ及びフロントフォーク側トルクセンサを示す図である。
【図１９】操舵角切替機構制御の第２実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一例としての実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１及び図２は本実施形態の操舵角切替機構を用いた三輪車両を示す図であり、図１は三輪車両の正面図、図２は三輪車両の側面図である。なお、図１の矢印Ａの方向を幅方向、図２の矢印Ｂの方向を前方、その反対を後方とする。
【００１７】
まず、三輪車両１について説明する。
【００１８】
三輪車両１は、車体フレーム２の前方に操舵部としてのフロントフォーク３を介して前輪４を有し、車体フレーム２の後方の幅方向中心線を挟んで両側に二つの後輪５ａ，５ｂを有している。車体フレーム２の前方には、前輪４を操作する操舵部としてのハンドル６を有し、ハンドル６とフロントフォーク３を連結する操舵部としてのハンドルポスト６ａの前方にはフロントカウル７を設け、後方にはハンドルポストカバー８を設けている。ハンドルポストカバー８の後方には、低床式フロアー９が設けられ、低床式フロアー９の後方にシートカウル１０が立ち上がる。シートカウル１０には、シート１１が置かれる。また、シート１１には、背もたれ１２が設けられ、背もたれ１２から後方に向けて車体フレーム２に連結された荷台１３が延びている。また、低床式フロアー９の下方からは、連結部材２１を介して車体フレーム２に対してピッチ方向あるいは上下方向に回転可能に連結された後方フレーム２２が設けられている。後方フレーム２２は、低床式フロアー９の下方から荷台１３の下方に延び、後輪５を支持している。
【００１９】
次に、後輪５付近の構成について説明する。図３は図１のＤ−Ｄ断面を矢印Ｄ方向から見た図、図４は図１のＥ−Ｅ断面を矢印Ｅ方向から見た図、図５は後輪が傾斜した状態を示す図である。
【００２０】
図３に示すように、支持部材は、後方フレーム２２と、後方フレーム２２の図２に示した荷台１３の前方側から下方に延びる第１支持部材としての第１支持フレーム２３と、後方フレーム２２の下方で第１支持フレーム２３と連結され前後方向に伸びる第２支持部材としての第２支持フレーム２４と、後方フレーム２２の荷台１３の後方側及び第１支持フレーム２３の後方から下方に延び第２支持フレーム２４と連結される第３支持部材としての第３支持フレーム２５と、を有する。なお、第２支持フレーム２４及び第３支持フレーム２５は一体に形成されてもよい。
【００２１】
後方フレーム２２には、後輪傾斜用のモータ連結部材３０により後輪傾斜用のモータ３１のケース等の固定部３１ａが連結固定されている。後輪傾斜モータ３１の回転部３１ｂは、前方で減速機３２を介して第１リンク部材としてのシャフト一体リンク部材３３に連結される。後輪傾斜モータ３１の回転は、減速機３２で減速され、シャフト一体リンク部材３３に出力される。
【００２２】
三輪車両１は、図４に示すように、シャフト一体リンク部材３３と、第２リンク部材２８と、第３リンク部材及び第４リンク部材としての左右のホイールモータブラケット４２とで形成されるリンク機構Ｌを有する。
【００２３】
シャフト一体リンク部材３３は、前方で第１支持フレーム２３に第１ベアリング３５を介して回転可能に支持され、後輪傾斜モータ３１及び減速機３２を貫通し、後方で第３支持フレーム２５に第２ベアリング３６を介して回転可能に支持されていると共に、後方第１リンク部材２６に回転可能に連結されている軸部３３ａを有する。
【００２４】
また、図４に示すように、シャフト一体リンク部材３３は、軸部３３ａと一体に設けられ三輪車両１が直進状態の時に車体幅方向に延びるリンク部３３ｂと、軸部３３ａの軸方向に対して直交する方向に突出したフランジ部３３ｃとを有する。
【００２５】
軸部３３ａとリンク部３３ｂとを一体に設けることにより、部品点数を少なくすることができ、低コスト化が可能となる。また、部品点数を少なくすることで、スペース及び質量を小さくすることが可能となる。さらに、部品同士を連結する部分のガタを低減することが可能となる。
【００２６】
なお、軸部３３ａは必ずしも後輪傾斜モータ３１及び減速機３２を貫通する必要はない。この場合、後方第１リンク部材２６は、第３支持フレーム２５に回転可能に支持されていればよい。
【００２７】
また、シャフト一体リンク部材３３と後方第１リンク部材２６は、それぞれ車両幅方向の一端で第１ホイールモータ４１Ｒを支持する第１車輪支持部材としての第１ホイールモータブラケット４２Ｒの上方と第１連結軸２７Ｒを介して回動可能に連結され、他端で第２ホイールモータ４１Ｌを支持する第２車輪支持部材としての第２ホイールモータブラケット４２Ｌの上方と第２連結軸２７Ｌを介して回動可能に連結されている。
【００２８】
第２リンク部材としての前方第２リンク部材２８ａは、車両幅方向の中央部分で、第２支持フレーム２４の前方側と回動可能に連結されている。また、後方第２リンク部材２８ｂは、第２支持フレーム２４の後方側と回動可能に連結されている。
【００２９】
また、前方第２リンク部材２８ａと後方第２リンク部材２８ｂは、それぞれ車両幅方向の一端側で第１ホイールモータ４１Ｒを支持する第３リンク部材としての第１ホイールモータブラケット４２Ｒの下方と第３連結軸２９Ｒを介して回動可能に連結され、他端側で第２ホイールモータ４１Ｌを支持する第４リンク部材としての第２ホイールモータブラケット４２Ｌの下方と第４連結軸２９Ｌを介して回動可能に連結されている。
【００３０】
図５は、後輪傾斜モータ３１の動力により後輪５が傾斜した状態を示す図である。後輪傾斜モータ３１の前方から見て反時計方向に回転したとすると、後輪傾斜モータ３１の回転は、図３で示した減速機３２で減速され、シャフト一体リンク部材３３に伝達され、シャフト一体リンク部材３３を反時計方向に回転させる。シャフト一体リンク部材３３が反時計方向に回転すると、反作用により第１支持フレーム２３がシャフト一体リンク部材３３と逆方向に時計方向に回転すると共に、リンク機構Ｌが作動する。
【００３１】
図５に示すように、リンク機構Ｌは、シャフト一体リンク部材３３及び図示しない後方第１リンク部材２６と前方第２リンク部材２８ａ及び図示しない後方第２リンク部材２８ｂが前方から見て反時計方向に回転し、第１ホイールモータブラケット４２Ｒ及び第２ホイールモータブラケット４２Ｌが時計方向に回転する。そして、後輪５は傾斜する。第１ホイールモータブラケット４２Ｒ及び第２ホイールモータブラケット４２Ｌと共に、時計方向に回転し、後輪５が傾斜する。
【００３２】
また、後輪傾斜モータ３１が前方から見て時計方向に回転したとすると、第１ホイールモータブラケット４２Ｒ及び第２ホイールモータブラケット４２Ｌは、反時計方向に回転し、後輪５が傾斜する。
【００３３】
次に、本実施形態の操舵角切替機構Ｓについて説明する。
【００３４】
本実施形態の操舵角切替機構Ｓは、一般的な鞍乗型車両に適用することが可能であるが、図１〜図５に示した三輪車両又はバギー車等の車両に適用すると特に効果を奏する。二輪車等の一般的な鞍乗型車両は旋回時に車体を傾斜させて旋回するものが多いが、図１〜図５に示した三輪車両又はバギー車等の車両では、ハンドルを操舵することで旋回する。したがって、急ハンドル時に予想以上にハンドルが回転し、曲がりきれずに車両が不安定になる場合がある。本実施形態の操舵角切替機構Ｓは、このような場合に車両を安定に走行させることが可能となる。
【００３５】
図６は、図２のＥ部分を拡大した本実施形態の操舵角切替機構Ｓ付近を示す図、図７は図６を正面から見た図、図８は操舵軸ＳＡを含み、モータ軸ＭＡに直交する面の断面図である。
【００３６】
図６〜図８に示すように、ハンドル６に連結されたハンドルポスト６ａは、車体フレーム２に溶接等により連結された中空のポスト受部２ａに回転可能に挿通される。また、ハンドルポスト６ａの下方端部は、フロントフォーク３に固着されて、図２に示した操舵部としてのハンドル６、ハンドルポスト６ａ及びフロントフォーク３は一体に回転する。ポスト受部２ａの下方には、ハンドルポスト６ａの回転角である操舵角を規制する規制部２ｂが設けられている。規制部２ｂは、フロントフォーク３の後方に間隔をあけて所定の角度だけ配置されている。
【００３７】
また、フロントフォーク３には、前方に開口部３ａが設けられている。開口部３ａに対応したフロントフォーク３の内部には、移動部材としてのストッパ６１及び軸部材としてのボールネジ６３を有する。ボールネジ６３は、フロントフォーク３を貫通して、外周に取り付けたアクチュエータとしてのモータ６２に連結されている。ストッパ６１は、ボールネジ６３の作動により移動可能に取り付けられ、操舵軸ＳＡに対して両側に第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂが１つずつ設けられる。第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂはそれぞれ開口部３ａから前方に突出している。また、モータ６２が一方に回転駆動すると、ボールネジ６３が作動し、第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂをそれぞれ離間するように移動させる。また、モータ６２が他方向に回転駆動すると、ボールネジ６３が作動し、第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂをそれぞれ近づくように移動させる。
【００３８】
図９は直進状態時における操舵軸ＳＡ及びモータ軸ＭＡを含む面の断面図、図１０は図９のＪ−Ｊ断面の模式図である。
【００３９】
図９に示すように、直進状態では、モータ６２は作動せず、第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂは操舵軸ＳＡを挟んで当接している。この状態では、図１０に示すように、第１の角度αが操舵角として回転可能な角度となっている。なお、第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂは、直進状態で必ずしも当接している必要はない。
【００４０】
図１１はハンドルを操舵してもモータが作動しない場合の操舵角切替機構を示す図、図１２は図１１のＫ−Ｋ断面図である。
【００４１】
図１１に示すように、運転者がハンドル６を操舵すると、ハンドルポスト６ａを介してフロントフォーク３が回転し、ストッパ６１等も回転する。
【００４２】
本実施形態では、ハンドル６を操舵してもモータ６２が作動しない状態では、図１２に示すように、フロントフォーク３は第１の角度αだけ回転すると、第２ストッパ６１ｂが規制部２ｂに当接するので、ハンドル６の操舵角は第１の角度αに規制される。なお、運転者がハンドル６を逆方向に操舵すると、第１ストッパ６１ａが規制部２ｂに当接する。
【００４３】
次に、ハンドル６を操舵してモータ６２が作動した場合について説明する。図１３はハンドル６を操舵してモータ６２が作動した場合の操舵角切替機構を示す図、図１４は図１３のモータ軸ＭＡ及び操舵軸ＳＡを含む面での断面図、図１５は図１３のＬ−Ｌ断面図である。
【００４４】
図１３に示すように、運転者が、ハンドル６を操舵してモータ６２が作動した場合には、図１４に示すように、モータ６２が回転し、ボールネジ６３を作動させることにより、ストッパ６１の第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂは、操舵軸ＳＡからそれぞれ離間するように移動する。したがって、図１５に示すように、フロントフォーク３は、第２の角度βだけ回転すると、第２ストッパ６１ｂが規制部２ｂに当接するので、ハンドル６の回転角度は第１の角度αよりも小さい第２の角度βに規制される。なお、運転者がハンドル６を逆方向に操舵すると、第１ストッパ６１ａが規制部２ｂに当接する。
【００４５】
このような構造の操舵角切替機構の制御装置について説明する。
【００４６】
図１６は操舵角切替制御装置に対応したブロック図である。図１６には、後述した第１実施形態〜第９実施形態のブロック要素をすべて示しているが、各実施形態はすべての要素を用いてもよいし、それぞれ必要なブロック要素を適用すればよい。また、各実施形態において、操舵角速度センサ１０１、横加速度センサ１０３，ハンドル側トルクセンサ１０４、フロントフォーク側トルクセンサ１０５及び操舵角センサ１０６の各検出値は大きさで判断しているが、操舵右方向を正及び操舵左方向を負、もしくはその逆に正負方向を決定し、各検出値の絶対値で判断してもよい。
【００４７】
図１７は操舵角切替制御の第１実施形態のフローチャートである。
【００４８】
図１６に示したブロック要素のうち、第１実施形態の操舵角切替制御装置は、操舵角速度検出手段としての操舵角速度センサ１０１が検出した角速度及び横加速度検出手段としての横加速度センサ１０３が検出した横加速度に応じて、制御部１１０がモータ６２の回転を制御するものであるなお、操舵角加速度センサを用いて検出値を積分等で演算することで操舵角速度をもとめてもよい。
【００４９】
図１７に示すように、まず、ステップ１１で、横加速度センサ１０３が検出した横加速度Ｇを取得する（ＳＴ１１）。次に、ステップ１２で、ステップ１１において取得した横加速度Ｇが所定の値Ｇ２より小さいか否か判断する（ＳＴ１２）。なお、横加速度Ｇが０か否か判断するとしてもよい。
【００５０】
ステップ１２において、横加速度Ｇが所定の値Ｇ２より小さい場合、路面の凹凸や風等の外乱により車両に発生する横加速度は小さく車両が安定していると判断して、制御を終了し、スタートに戻る。
【００５１】
ステップ１２において、横加速度Ｇが所定の値Ｇ２以上場合、ステップ１３で、操舵角速度センサ１０１が検出した操舵部としてのハンドル６、ハンドルポスト６ａ又はフロントフォーク３の操舵角速度を取得する（ＳＴ１３）。続いて、ステップ１４において取得した操舵角速度ωが所定の値ａ以下であるか否か判断する（ＳＴ１４）。
【００５２】
ステップ１４において、操舵角速度ωが所定の値ａ以下の場合、ステップ１５で、図１１及び図１２に示したように、ストッパ６１が規制部２ｂに規制される操舵角θが第１の値αよりも小さいあらかじめ定めた第２の値βとなるように、制御部１１０がモータ６２を制御し、ストッパ６１を移動させて（ＳＴ１５）、制御を終了し、スタートに戻る。このため路面の凹凸や風等の外乱により車両に横加速度が発生した場合に、ストッパ６１を動作させることができる。
【００５３】
ステップ１４において、操舵角速度ωが所定の値ａより大きい場合、ステップ１６で、ストッパ６１が規制部２ｂに規制される操舵角θがあらかじめ定めた第１の値αとなるように、制御部１１０がモータ６２を制御し（ＳＴ１６）、制御を終了し、スタートに戻る。本実施形態では、モータ６２を回転させず、ストッパ６１を移動させない。このため基本的には路面の凹凸や風等の外乱により車両に横加速度が発生した場合に、ストッパ６１を動作させるが、運転者のハンドルの入力が所定値以上あった場合にはストッパ６１を動作させないことで、外乱が生じた場合にのみストッパ６１を動作させることができる。
【００５４】
第１実施形態の制御では、車両の状態に対して細かく対応することができ、特に路面の凹凸や風等の外乱により前輪４に大きな外力が加わることによる車両の不安定な状態を低減することが可能となる。また、横加速度が所定の値より小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度ωが生じたとしてもそのハンドル６の操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【００５５】
図１８はハンドル側トルクセンサ１０４及びフロントフォーク側トルクセンサ１０５を示す図、図１９は操舵角切替制御の第２実施形態のフローチャートである。
【００５６】
図１６に示したブロック要素のうち、第９実施形態の操舵角切替制御装置は、操舵角速度検出手段としての操舵角速度センサ１０１が検出した角速度、ハンドル側トルク検出手段としてのハンドル側トルクセンサ１０４が検出したハンドル側ステアリングトルク及びフロントフォーク側トルク検出手段としてのフロントフォーク側トルクセンサ１０５が検出したフロントフォーク側ステアリングトルクに応じて、制御部１１０がモータ６２の回転を制御するものである。なお、操舵角加速度センサを用いて検出値を積分等で演算することで操舵角速度をもとめてもよい。
【００５７】
図１８に示すように、ハンドル側トルクセンサ１０４は、ハンドルポスト６ａに取り付けられ、ハンドルポスト６ａのトルクを検出し、フロントフォーク側トルクセンサ１０５は、フロントフォーク３に取り付けられ、フロントフォーク３のトルクを検出する。
【００５８】
図１９に示すように、まず、ステップ２１で、ハンドル側トルクセンサ１０４が検出したハンドル側ステアリングトルクＴｓを取得する（ＳＴ２１）。続いて、ステップ２２で、フロントフォーク側トルクセンサ１０５が検出したフロントフォーク側ステアリングトルクＴｔを取得する（ＳＴ２２）。次に、ステップ２３で、ハンドル側ステアリングトルクＴｓがフロントフォーク側ステアリングトルクＴｔよりも大きいか否かを判断する（ＳＴ２３）。
【００５９】
ステップ２３において、ハンドル側ステアリングトルクＴｓがフロントフォーク側ステアリングトルクＴｔよりも大きい場合、路面の凹凸や風等の外乱により車両のフロントフォークに加わる外力は小さく車両が安定していると判断して、制御を終了し、スタートに戻る。
【００６０】
ステップ２３において、ハンドル側ステアリングトルクＴｓがフロントフォーク側ステアリングトルクＴｔよりも大きい場合、ステップ２４で、操舵角速度センサ１０１が検出した操舵部としてのハンドル６、ハンドルポスト６ａ又はフロントフォーク３の操舵角速度を取得する（ＳＴ２４）。
【００６１】
次に、ステップ２５で、ステップ２４において取得した操舵角速度ωが所定の値ａ以下か否か判断する（ＳＴ２５）。
【００６２】
ステップ２５において、操舵角速度ωが所定の値ａ以下の場合、ステップ２６で、図１３〜図１５に示したように、ストッパ６１が規制部２ｂに規制される操舵角θが第１の値αよりも小さいあらかじめ定めた第２の値βとなるように、制御部１１０がモータ６２を制御し、ストッパ６１を移動させて（ＳＴ２６）、制御を終了し、スタートに戻る。
【００６３】
ステップ２５において、操舵角速度ωが所定の値ａより大きい場合、ステップ２７で、図１１及び図１２に示したように、ストッパ６１が規制部２ｂに規制される操舵角θがあらかじめ定めた第１の値αとなるように、制御部１１０がモータ６２を制御し（ＳＴ２７）、制御を終了し、スタートに戻る。本実施形態では、モータ６２を回転させず、ストッパ６１を軸方向に移動させない。このため基本的には路面の凹凸や風等の外乱により車両のフロントフォークにトルクが発生した場合に、ストッパ６１を動作させるが、運転者のハンドルの入力が所定値以上あった場合にはストッパ６１を動作させないことで、外乱が生じた場合にのみストッパ６１を動作させることができる。
【００６４】
第２実施形態の制御では、車両の状態に対して細かく対応することができ、特に路面の凹凸や風等の外乱による外力が前輪４に加わることによる車両の不安定な状態を低減することが可能となる。また、フロントフォーク側ステアリングトルクがハンドル側ステアリングトルクよりも小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度ωが生じたとしてもそのハンドル６の操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【００６５】
このように、本発明に係る実施形態によれば、フレーム２と、フレーム２に対して回転する操舵部３，６と、を備えた操舵部３，６の最大操舵角を切り替える操舵角切替制御装置において、操舵部３，６と共に回転する移動部材６１と、移動部材６１を移動させるモータ６２と、フレーム２に設けられ移動部材６１の回転角度を規制する規制部２ｂと、操舵部３，６の操舵角速度を検出する操舵角速度センサ１０１と、走行環境を検出する横加速度センサ１０３、もしくはハンドル側トルクセンサ１０４及びフロントフォーク側トルクセンサ１０４と、横加速度センサ１０３、もしくはハンドル側トルクセンサ１０４及びフロントフォーク側トルクセンサ１０４の検出した検出値及び操舵角速度センサ１０１の検出した角速度に応じて、モータ６２を制御し、移動部材６１が規制部２ｂによって規制されるまでの角度を変化させる制御部１１０と、を有するので、車両の状態に対して細かく対応することができ、ハンドル操舵時の車両の不安定な状態を低減することが可能となる。
【００６６】
また、制御部１１０は、操舵部３，６の操舵角速度が速いほど、移動部材６１が規制部２ｂによって規制されるまでの角度を小さくするので、車両の状態に対して細かく対応することができ、急にハンドルを操舵した場合に操舵角が小さく規制されて不安定な状態を低減することが可能となる。
【００６７】
また、走行環境検出手段は、横加速度を検出する横加速度センサ１０３からなり、制御部１１０は、横加速度センサ１０３の検出した横加速度が所定の値より小さい場合、モータ６２を制御しないので、横加速度が所定の値より小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度が生じたとしてもそのハンドルの操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【００６８】
また、操舵部は、ハンドル６及びハンドル６と共に回転するフロントフォーク３を含み、走行環境センサは、操舵部のハンドル側のトルクを検出するハンドル側トルクセンサ１０４と、操舵部のフロントフォーク側のトルクを検出するフロントフォーク側トルクセンサ１０５と、からなり、制御部１１０は、ハンドル側トルクセンサ１０４の検出したハンドル側トルクがフロントフォーク側トルクセンサ１０５の検出したフロントフォーク側トルクよりも大きい場合、モータ６２を制御しないので、フロントフォーク側ステアリングトルクがハンドル側ステアリングトルクよりも小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度が生じたとしてもそのハンドル６の操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【符号の説明】
【００６９】
１…三輪車両、２…車体フレーム（フレーム）、２ａ…ポスト受部、２ｂ…規制部、３…フロントフォーク（操舵部）、４…前輪、５…後輪、６…ハンドル（操舵部）、６ａ…ハンドルポスト（操舵部）、２２…後方フレーム（支持部材）、２３…第１支持フレーム（支持部材）、２４…第２支持フレーム（支持部材）、２５…第３支持フレーム（支持部材）、２８ａ…前方第２リンク部材（第２リンク部材）、３１…後輪傾斜モータ、３２…減速機、３３…シャフト一体リンク部材（第１リンク部材）、４１…ホイールモータ、４２Ｒ…ホイールモータカバー（第３リンク部材）、４２Ｌ…ホイールモータカバー（第４リンク部材）、６１…ストッパ（移動部材）、６２…モータ（アクチュエータ）、Ｌ…リンク機構、１０１…操舵角速度センサ（操舵角速度検出手段）、１０３…横加速度センサ（走行環境検出手段，横加速度検出手段）、１０４…ハンドル側トルクセンサ（走行環境検出手段，ハンドル側トルク検出手段）、１０５…フロントフォーク側トルクセンサ（走行環境検出手段，フロントフォーク側トルク検出手段）、１１０…制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵角切替制御装置に関し、特に、鞍乗型車両の操舵角切替制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鞍乗型車両において、ハンドルの操舵角を規制するストッパを設ける技術があった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８２１１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された発明の構造では、規制する操舵角が一定であるため、急ハンドルをした場合に予想以上にハンドルが回転し、車両が不安定になるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、ハンドル操舵時に鞍乗型車両を安定して走行させる操舵角切替制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために本発明は、フレームと、前記フレームに対して回転する操舵部と、を備えた前記操舵部の最大操舵角を切り替える操舵角切替制御装置において、前記操舵部と共に回転する移動部材と、前記移動部材を移動させるアクチュエータと、前記フレームに設けられ前記移動部材の回転角度を規制する規制部と、前記操舵部の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、走行環境を検出する走行環境検出手段と、前記走行環境検出手段の検出した検出値及び前記操舵角速度検出手段の検出した角速度に応じて、前記アクチュエータを制御し、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を変化させる制御部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、前記制御部は、前記操舵部の操舵角速度が速いほど、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を小さくすることを特徴とする。
【０００８】
また、前記走行環境検出手段は、横加速度を検出する横加速度検出手段からなり、前記制御部は、前記横加速度検出手段の検出した横加速度が所定の値より小さい場合、前記アクチュエータを制御しないことを特徴とする。
【０００９】
また、前記操舵部は、ハンドル及び前記ハンドルと共に回転するフロントフォークを含み、前記走行環境検出手段は、前記操舵部の前記ハンドル側のトルクを検出するハンドル側トルク検出手段と、前記操舵部の前記フロントフォーク側のトルクを検出するフロントフォーク側トルク検出手段と、からなり、前記制御部は、前記ハンドル側トルク検出手段の検出した前記ハンドル側トルクが前記フロントフォーク側トルク検出手段の検出した前記フロントフォーク側トルクよりも大きい場合、前記アクチュエータを制御しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、フレームと、前記フレームに対して回転する操舵部と、を備えた前記操舵部の最大操舵角を切り替える操舵角切替制御装置において、前記操舵部と共に回転する移動部材と、前記移動部材を移動させるアクチュエータと、前記フレームに設けられ前記移動部材の回転角度を規制する規制部と、前記操舵部の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、走行環境を検出する走行環境検出手段と、前記走行環境検出手段の検出した検出値及び前記操舵角速度検出手段の検出した角速度に応じて、前記アクチュエータを制御し、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を変化させる制御部と、を有するので、走行環境に対して細かく対応することができ、ハンドルの操舵時の車両の不安定な状態を低減することが可能となる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明によれば、前記制御部は、前記操舵部の操舵角速度が速いほど、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を小さくするので、車両の状態に対して細かく対応することができ、急にハンドルを操舵した場合に操舵角が小さく規制されて不安定な状態を低減することが可能となる。
【００１２】
また、請求項３記載の発明によれば、前記走行環境検出手段は、横加速度を検出する横加速度検出手段からなり、前記制御部は、前記横加速度検出手段の検出した横加速度が所定の値より小さい場合、前記アクチュエータを制御しないので、横加速度が所定の値より小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度が生じたとしてもそのハンドルの操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【００１３】
また、請求項４記載の発明によれば、前記操舵部は、ハンドル及び前記ハンドルと共に回転するフロントフォークを含み、前記走行環境検出手段は、前記操舵部の前記ハンドル側のトルクを検出するハンドル側トルク検出手段と、前記操舵部の前記フロントフォーク側のトルクを検出するフロントフォーク側トルク検出手段と、からなり、前記制御部は、前記ハンドル側トルク検出手段の検出した前記ハンドル側トルクが前記フロントフォーク側トルク検出手段の検出した前記フロントフォーク側トルクよりも大きい場合、前記アクチュエータを制御しないので、フロントフォーク側ステアリングトルクがハンドル側ステアリングトルクよりも小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度が生じたとしてもそのハンドル６の操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施形態の操舵角切替機構を用いた三輪車両を示す正面図である。
【図２】本発明に係る実施形態の操舵角切替機構を用いた三輪車両を示す側面図である。
【図３】図１のＣ−Ｃ断面を矢印方向から見た図である。
【図４】図１のＤ−Ｄ断面を矢印方向から見た図である。
【図５】後輪が傾斜した状態を示す図である。
【図６】図２のＥ部分を拡大した本実施形態の操舵角切替機構付近を示す図である。
【図７】図６を正面から見た図である。
【図８】図６の操舵軸ＳＡを含み、モータ軸ＭＡに直交する面の断面図である。
【図９】直進状態時における操舵軸ＳＡ及びモータ軸ＭＡを含む面の断面図である。
【図１０】図９のＪ−Ｊ断面の模式図である。
【図１１】ハンドルを操舵してもモータが作動しない場合の操舵角切替機構を示す図である。
【図１２】図１１のＫ−Ｋ断面の模式図である。
【図１３】ハンドルを操舵してモータが作動した場合の操舵角切替機構を示す図である。
【図１４】図１３のモータ軸ＭＡ及び操舵軸ＳＡを含む面での断面図である。
【図１５】図１３及び図１４のＬ−Ｌ断面の模式図である。
【図１６】操舵角切替機構制御に対応したブロック図である。
【図１７】操舵角切替機構制御の第１実施形態のフローチャートである。
【図１８】ハンドル側トルクセンサ及びフロントフォーク側トルクセンサを示す図である。
【図１９】操舵角切替機構制御の第２実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一例としての実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１及び図２は本実施形態の操舵角切替機構を用いた三輪車両を示す図であり、図１は三輪車両の正面図、図２は三輪車両の側面図である。なお、図１の矢印Ａの方向を幅方向、図２の矢印Ｂの方向を前方、その反対を後方とする。
【００１７】
まず、三輪車両１について説明する。
【００１８】
三輪車両１は、車体フレーム２の前方に操舵部としてのフロントフォーク３を介して前輪４を有し、車体フレーム２の後方の幅方向中心線を挟んで両側に二つの後輪５ａ，５ｂを有している。車体フレーム２の前方には、前輪４を操作する操舵部としてのハンドル６を有し、ハンドル６とフロントフォーク３を連結する操舵部としてのハンドルポスト６ａの前方にはフロントカウル７を設け、後方にはハンドルポストカバー８を設けている。ハンドルポストカバー８の後方には、低床式フロアー９が設けられ、低床式フロアー９の後方にシートカウル１０が立ち上がる。シートカウル１０には、シート１１が置かれる。また、シート１１には、背もたれ１２が設けられ、背もたれ１２から後方に向けて車体フレーム２に連結された荷台１３が延びている。また、低床式フロアー９の下方からは、連結部材２１を介して車体フレーム２に対してピッチ方向あるいは上下方向に回転可能に連結された後方フレーム２２が設けられている。後方フレーム２２は、低床式フロアー９の下方から荷台１３の下方に延び、後輪５を支持している。
【００１９】
次に、後輪５付近の構成について説明する。図３は図１のＤ−Ｄ断面を矢印Ｄ方向から見た図、図４は図１のＥ−Ｅ断面を矢印Ｅ方向から見た図、図５は後輪が傾斜した状態を示す図である。
【００２０】
図３に示すように、支持部材は、後方フレーム２２と、後方フレーム２２の図２に示した荷台１３の前方側から下方に延びる第１支持部材としての第１支持フレーム２３と、後方フレーム２２の下方で第１支持フレーム２３と連結され前後方向に伸びる第２支持部材としての第２支持フレーム２４と、後方フレーム２２の荷台１３の後方側及び第１支持フレーム２３の後方から下方に延び第２支持フレーム２４と連結される第３支持部材としての第３支持フレーム２５と、を有する。なお、第２支持フレーム２４及び第３支持フレーム２５は一体に形成されてもよい。
【００２１】
後方フレーム２２には、後輪傾斜用のモータ連結部材３０により後輪傾斜用のモータ３１のケース等の固定部３１ａが連結固定されている。後輪傾斜モータ３１の回転部３１ｂは、前方で減速機３２を介して第１リンク部材としてのシャフト一体リンク部材３３に連結される。後輪傾斜モータ３１の回転は、減速機３２で減速され、シャフト一体リンク部材３３に出力される。
【００２２】
三輪車両１は、図４に示すように、シャフト一体リンク部材３３と、第２リンク部材２８と、第３リンク部材及び第４リンク部材としての左右のホイールモータブラケット４２とで形成されるリンク機構Ｌを有する。
【００２３】
シャフト一体リンク部材３３は、前方で第１支持フレーム２３に第１ベアリング３５を介して回転可能に支持され、後輪傾斜モータ３１及び減速機３２を貫通し、後方で第３支持フレーム２５に第２ベアリング３６を介して回転可能に支持されていると共に、後方第１リンク部材２６に回転可能に連結されている軸部３３ａを有する。
【００２４】
また、図４に示すように、シャフト一体リンク部材３３は、軸部３３ａと一体に設けられ三輪車両１が直進状態の時に車体幅方向に延びるリンク部３３ｂと、軸部３３ａの軸方向に対して直交する方向に突出したフランジ部３３ｃとを有する。
【００２５】
軸部３３ａとリンク部３３ｂとを一体に設けることにより、部品点数を少なくすることができ、低コスト化が可能となる。また、部品点数を少なくすることで、スペース及び質量を小さくすることが可能となる。さらに、部品同士を連結する部分のガタを低減することが可能となる。
【００２６】
なお、軸部３３ａは必ずしも後輪傾斜モータ３１及び減速機３２を貫通する必要はない。この場合、後方第１リンク部材２６は、第３支持フレーム２５に回転可能に支持されていればよい。
【００２７】
また、シャフト一体リンク部材３３と後方第１リンク部材２６は、それぞれ車両幅方向の一端で第１ホイールモータ４１Ｒを支持する第１車輪支持部材としての第１ホイールモータブラケット４２Ｒの上方と第１連結軸２７Ｒを介して回動可能に連結され、他端で第２ホイールモータ４１Ｌを支持する第２車輪支持部材としての第２ホイールモータブラケット４２Ｌの上方と第２連結軸２７Ｌを介して回動可能に連結されている。
【００２８】
第２リンク部材としての前方第２リンク部材２８ａは、車両幅方向の中央部分で、第２支持フレーム２４の前方側と回動可能に連結されている。また、後方第２リンク部材２８ｂは、第２支持フレーム２４の後方側と回動可能に連結されている。
【００２９】
また、前方第２リンク部材２８ａと後方第２リンク部材２８ｂは、それぞれ車両幅方向の一端側で第１ホイールモータ４１Ｒを支持する第３リンク部材としての第１ホイールモータブラケット４２Ｒの下方と第３連結軸２９Ｒを介して回動可能に連結され、他端側で第２ホイールモータ４１Ｌを支持する第４リンク部材としての第２ホイールモータブラケット４２Ｌの下方と第４連結軸２９Ｌを介して回動可能に連結されている。
【００３０】
図５は、後輪傾斜モータ３１の動力により後輪５が傾斜した状態を示す図である。後輪傾斜モータ３１の前方から見て反時計方向に回転したとすると、後輪傾斜モータ３１の回転は、図３で示した減速機３２で減速され、シャフト一体リンク部材３３に伝達され、シャフト一体リンク部材３３を反時計方向に回転させる。シャフト一体リンク部材３３が反時計方向に回転すると、反作用により第１支持フレーム２３がシャフト一体リンク部材３３と逆方向に時計方向に回転すると共に、リンク機構Ｌが作動する。
【００３１】
図５に示すように、リンク機構Ｌは、シャフト一体リンク部材３３及び図示しない後方第１リンク部材２６と前方第２リンク部材２８ａ及び図示しない後方第２リンク部材２８ｂが前方から見て反時計方向に回転し、第１ホイールモータブラケット４２Ｒ及び第２ホイールモータブラケット４２Ｌが時計方向に回転する。そして、後輪５は傾斜する。第１ホイールモータブラケット４２Ｒ及び第２ホイールモータブラケット４２Ｌと共に、時計方向に回転し、後輪５が傾斜する。
【００３２】
また、後輪傾斜モータ３１が前方から見て時計方向に回転したとすると、第１ホイールモータブラケット４２Ｒ及び第２ホイールモータブラケット４２Ｌは、反時計方向に回転し、後輪５が傾斜する。
【００３３】
次に、本実施形態の操舵角切替機構Ｓについて説明する。
【００３４】
本実施形態の操舵角切替機構Ｓは、一般的な鞍乗型車両に適用することが可能であるが、図１〜図５に示した三輪車両又はバギー車等の車両に適用すると特に効果を奏する。二輪車等の一般的な鞍乗型車両は旋回時に車体を傾斜させて旋回するものが多いが、図１〜図５に示した三輪車両又はバギー車等の車両では、ハンドルを操舵することで旋回する。したがって、急ハンドル時に予想以上にハンドルが回転し、曲がりきれずに車両が不安定になる場合がある。本実施形態の操舵角切替機構Ｓは、このような場合に車両を安定に走行させることが可能となる。
【００３５】
図６は、図２のＥ部分を拡大した本実施形態の操舵角切替機構Ｓ付近を示す図、図７は図６を正面から見た図、図８は操舵軸ＳＡを含み、モータ軸ＭＡに直交する面の断面図である。
【００３６】
図６〜図８に示すように、ハンドル６に連結されたハンドルポスト６ａは、車体フレーム２に溶接等により連結された中空のポスト受部２ａに回転可能に挿通される。また、ハンドルポスト６ａの下方端部は、フロントフォーク３に固着されて、図２に示した操舵部としてのハンドル６、ハンドルポスト６ａ及びフロントフォーク３は一体に回転する。ポスト受部２ａの下方には、ハンドルポスト６ａの回転角である操舵角を規制する規制部２ｂが設けられている。規制部２ｂは、フロントフォーク３の後方に間隔をあけて所定の角度だけ配置されている。
【００３７】
また、フロントフォーク３には、前方に開口部３ａが設けられている。開口部３ａに対応したフロントフォーク３の内部には、移動部材としてのストッパ６１及び軸部材としてのボールネジ６３を有する。ボールネジ６３は、フロントフォーク３を貫通して、外周に取り付けたアクチュエータとしてのモータ６２に連結されている。ストッパ６１は、ボールネジ６３の作動により移動可能に取り付けられ、操舵軸ＳＡに対して両側に第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂが１つずつ設けられる。第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂはそれぞれ開口部３ａから前方に突出している。また、モータ６２が一方に回転駆動すると、ボールネジ６３が作動し、第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂをそれぞれ離間するように移動させる。また、モータ６２が他方向に回転駆動すると、ボールネジ６３が作動し、第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂをそれぞれ近づくように移動させる。
【００３８】
図９は直進状態時における操舵軸ＳＡ及びモータ軸ＭＡを含む面の断面図、図１０は図９のＪ−Ｊ断面の模式図である。
【００３９】
図９に示すように、直進状態では、モータ６２は作動せず、第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂは操舵軸ＳＡを挟んで当接している。この状態では、図１０に示すように、第１の角度αが操舵角として回転可能な角度となっている。なお、第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂは、直進状態で必ずしも当接している必要はない。
【００４０】
図１１はハンドルを操舵してもモータが作動しない場合の操舵角切替機構を示す図、図１２は図１１のＫ−Ｋ断面図である。
【００４１】
図１１に示すように、運転者がハンドル６を操舵すると、ハンドルポスト６ａを介してフロントフォーク３が回転し、ストッパ６１等も回転する。
【００４２】
本実施形態では、ハンドル６を操舵してもモータ６２が作動しない状態では、図１２に示すように、フロントフォーク３は第１の角度αだけ回転すると、第２ストッパ６１ｂが規制部２ｂに当接するので、ハンドル６の操舵角は第１の角度αに規制される。なお、運転者がハンドル６を逆方向に操舵すると、第１ストッパ６１ａが規制部２ｂに当接する。
【００４３】
次に、ハンドル６を操舵してモータ６２が作動した場合について説明する。図１３はハンドル６を操舵してモータ６２が作動した場合の操舵角切替機構を示す図、図１４は図１３のモータ軸ＭＡ及び操舵軸ＳＡを含む面での断面図、図１５は図１３のＬ−Ｌ断面図である。
【００４４】
図１３に示すように、運転者が、ハンドル６を操舵してモータ６２が作動した場合には、図１４に示すように、モータ６２が回転し、ボールネジ６３を作動させることにより、ストッパ６１の第１ストッパ６１ａと第２ストッパ６１ｂは、操舵軸ＳＡからそれぞれ離間するように移動する。したがって、図１５に示すように、フロントフォーク３は、第２の角度βだけ回転すると、第２ストッパ６１ｂが規制部２ｂに当接するので、ハンドル６の回転角度は第１の角度αよりも小さい第２の角度βに規制される。なお、運転者がハンドル６を逆方向に操舵すると、第１ストッパ６１ａが規制部２ｂに当接する。
【００４５】
このような構造の操舵角切替機構の制御装置について説明する。
【００４６】
図１６は操舵角切替制御装置に対応したブロック図である。図１６には、後述した第１実施形態〜第９実施形態のブロック要素をすべて示しているが、各実施形態はすべての要素を用いてもよいし、それぞれ必要なブロック要素を適用すればよい。また、各実施形態において、操舵角速度センサ１０１、横加速度センサ１０３，ハンドル側トルクセンサ１０４、フロントフォーク側トルクセンサ１０５及び操舵角センサ１０６の各検出値は大きさで判断しているが、操舵右方向を正及び操舵左方向を負、もしくはその逆に正負方向を決定し、各検出値の絶対値で判断してもよい。
【００４７】
図１７は操舵角切替制御の第１実施形態のフローチャートである。
【００４８】
図１６に示したブロック要素のうち、第１実施形態の操舵角切替制御装置は、操舵角速度検出手段としての操舵角速度センサ１０１が検出した角速度及び横加速度検出手段としての横加速度センサ１０３が検出した横加速度に応じて、制御部１１０がモータ６２の回転を制御するものであるなお、操舵角加速度センサを用いて検出値を積分等で演算することで操舵角速度をもとめてもよい。
【００４９】
図１７に示すように、まず、ステップ１１で、横加速度センサ１０３が検出した横加速度Ｇを取得する（ＳＴ１１）。次に、ステップ１２で、ステップ１１において取得した横加速度Ｇが所定の値Ｇ２より小さいか否か判断する（ＳＴ１２）。なお、横加速度Ｇが０か否か判断するとしてもよい。
【００５０】
ステップ１２において、横加速度Ｇが所定の値Ｇ２より小さい場合、路面の凹凸や風等の外乱により車両に発生する横加速度は小さく車両が安定していると判断して、制御を終了し、スタートに戻る。
【００５１】
ステップ１２において、横加速度Ｇが所定の値Ｇ２以上場合、ステップ１３で、操舵角速度センサ１０１が検出した操舵部としてのハンドル６、ハンドルポスト６ａ又はフロントフォーク３の操舵角速度を取得する（ＳＴ１３）。続いて、ステップ１４において取得した操舵角速度ωが所定の値ａ以下であるか否か判断する（ＳＴ１４）。
【００５２】
ステップ１４において、操舵角速度ωが所定の値ａ以下の場合、ステップ１５で、図１１及び図１２に示したように、ストッパ６１が規制部２ｂに規制される操舵角θが第１の値αよりも小さいあらかじめ定めた第２の値βとなるように、制御部１１０がモータ６２を制御し、ストッパ６１を移動させて（ＳＴ１５）、制御を終了し、スタートに戻る。このため路面の凹凸や風等の外乱により車両に横加速度が発生した場合に、ストッパ６１を動作させることができる。
【００５３】
ステップ１４において、操舵角速度ωが所定の値ａより大きい場合、ステップ１６で、ストッパ６１が規制部２ｂに規制される操舵角θがあらかじめ定めた第１の値αとなるように、制御部１１０がモータ６２を制御し（ＳＴ１６）、制御を終了し、スタートに戻る。本実施形態では、モータ６２を回転させず、ストッパ６１を移動させない。このため基本的には路面の凹凸や風等の外乱により車両に横加速度が発生した場合に、ストッパ６１を動作させるが、運転者のハンドルの入力が所定値以上あった場合にはストッパ６１を動作させないことで、外乱が生じた場合にのみストッパ６１を動作させることができる。
【００５４】
第１実施形態の制御では、車両の状態に対して細かく対応することができ、特に路面の凹凸や風等の外乱により前輪４に大きな外力が加わることによる車両の不安定な状態を低減することが可能となる。また、横加速度が所定の値より小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度ωが生じたとしてもそのハンドル６の操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【００５５】
図１８はハンドル側トルクセンサ１０４及びフロントフォーク側トルクセンサ１０５を示す図、図１９は操舵角切替制御の第２実施形態のフローチャートである。
【００５６】
図１６に示したブロック要素のうち、第９実施形態の操舵角切替制御装置は、操舵角速度検出手段としての操舵角速度センサ１０１が検出した角速度、ハンドル側トルク検出手段としてのハンドル側トルクセンサ１０４が検出したハンドル側ステアリングトルク及びフロントフォーク側トルク検出手段としてのフロントフォーク側トルクセンサ１０５が検出したフロントフォーク側ステアリングトルクに応じて、制御部１１０がモータ６２の回転を制御するものである。なお、操舵角加速度センサを用いて検出値を積分等で演算することで操舵角速度をもとめてもよい。
【００５７】
図１８に示すように、ハンドル側トルクセンサ１０４は、ハンドルポスト６ａに取り付けられ、ハンドルポスト６ａのトルクを検出し、フロントフォーク側トルクセンサ１０５は、フロントフォーク３に取り付けられ、フロントフォーク３のトルクを検出する。
【００５８】
図１９に示すように、まず、ステップ２１で、ハンドル側トルクセンサ１０４が検出したハンドル側ステアリングトルクＴｓを取得する（ＳＴ２１）。続いて、ステップ２２で、フロントフォーク側トルクセンサ１０５が検出したフロントフォーク側ステアリングトルクＴｔを取得する（ＳＴ２２）。次に、ステップ２３で、ハンドル側ステアリングトルクＴｓがフロントフォーク側ステアリングトルクＴｔよりも大きいか否かを判断する（ＳＴ２３）。
【００５９】
ステップ２３において、ハンドル側ステアリングトルクＴｓがフロントフォーク側ステアリングトルクＴｔよりも大きい場合、路面の凹凸や風等の外乱により車両のフロントフォークに加わる外力は小さく車両が安定していると判断して、制御を終了し、スタートに戻る。
【００６０】
ステップ２３において、ハンドル側ステアリングトルクＴｓがフロントフォーク側ステアリングトルクＴｔよりも大きい場合、ステップ２４で、操舵角速度センサ１０１が検出した操舵部としてのハンドル６、ハンドルポスト６ａ又はフロントフォーク３の操舵角速度を取得する（ＳＴ２４）。
【００６１】
次に、ステップ２５で、ステップ２４において取得した操舵角速度ωが所定の値ａ以下か否か判断する（ＳＴ２５）。
【００６２】
ステップ２５において、操舵角速度ωが所定の値ａ以下の場合、ステップ２６で、図１３〜図１５に示したように、ストッパ６１が規制部２ｂに規制される操舵角θが第１の値αよりも小さいあらかじめ定めた第２の値βとなるように、制御部１１０がモータ６２を制御し、ストッパ６１を移動させて（ＳＴ２６）、制御を終了し、スタートに戻る。
【００６３】
ステップ２５において、操舵角速度ωが所定の値ａより大きい場合、ステップ２７で、図１１及び図１２に示したように、ストッパ６１が規制部２ｂに規制される操舵角θがあらかじめ定めた第１の値αとなるように、制御部１１０がモータ６２を制御し（ＳＴ２７）、制御を終了し、スタートに戻る。本実施形態では、モータ６２を回転させず、ストッパ６１を軸方向に移動させない。このため基本的には路面の凹凸や風等の外乱により車両のフロントフォークにトルクが発生した場合に、ストッパ６１を動作させるが、運転者のハンドルの入力が所定値以上あった場合にはストッパ６１を動作させないことで、外乱が生じた場合にのみストッパ６１を動作させることができる。
【００６４】
第２実施形態の制御では、車両の状態に対して細かく対応することができ、特に路面の凹凸や風等の外乱による外力が前輪４に加わることによる車両の不安定な状態を低減することが可能となる。また、フロントフォーク側ステアリングトルクがハンドル側ステアリングトルクよりも小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度ωが生じたとしてもそのハンドル６の操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【００６５】
このように、本発明に係る実施形態によれば、フレーム２と、フレーム２に対して回転する操舵部３，６と、を備えた操舵部３，６の最大操舵角を切り替える操舵角切替制御装置において、操舵部３，６と共に回転する移動部材６１と、移動部材６１を移動させるモータ６２と、フレーム２に設けられ移動部材６１の回転角度を規制する規制部２ｂと、操舵部３，６の操舵角速度を検出する操舵角速度センサ１０１と、走行環境を検出する横加速度センサ１０３、もしくはハンドル側トルクセンサ１０４及びフロントフォーク側トルクセンサ１０４と、横加速度センサ１０３、もしくはハンドル側トルクセンサ１０４及びフロントフォーク側トルクセンサ１０４の検出した検出値及び操舵角速度センサ１０１の検出した角速度に応じて、モータ６２を制御し、移動部材６１が規制部２ｂによって規制されるまでの角度を変化させる制御部１１０と、を有するので、車両の状態に対して細かく対応することができ、ハンドル操舵時の車両の不安定な状態を低減することが可能となる。
【００６６】
また、制御部１１０は、操舵部３，６の操舵角速度が速いほど、移動部材６１が規制部２ｂによって規制されるまでの角度を小さくするので、車両の状態に対して細かく対応することができ、急にハンドルを操舵した場合に操舵角が小さく規制されて不安定な状態を低減することが可能となる。
【００６７】
また、走行環境検出手段は、横加速度を検出する横加速度センサ１０３からなり、制御部１１０は、横加速度センサ１０３の検出した横加速度が所定の値より小さい場合、モータ６２を制御しないので、横加速度が所定の値より小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度が生じたとしてもそのハンドルの操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【００６８】
また、操舵部は、ハンドル６及びハンドル６と共に回転するフロントフォーク３を含み、走行環境センサは、操舵部のハンドル側のトルクを検出するハンドル側トルクセンサ１０４と、操舵部のフロントフォーク側のトルクを検出するフロントフォーク側トルクセンサ１０５と、からなり、制御部１１０は、ハンドル側トルクセンサ１０４の検出したハンドル側トルクがフロントフォーク側トルクセンサ１０５の検出したフロントフォーク側トルクよりも大きい場合、モータ６２を制御しないので、フロントフォーク側ステアリングトルクがハンドル側ステアリングトルクよりも小さい場合、車両は安定していると判断し、操舵角速度が生じたとしてもそのハンドル６の操舵は路面状態等の走行環境に対応する一時的なものと考え、無駄な制御をしないようにすることが可能となる。
【符号の説明】
【００６９】
１…三輪車両、２…車体フレーム（フレーム）、２ａ…ポスト受部、２ｂ…規制部、３…フロントフォーク（操舵部）、４…前輪、５…後輪、６…ハンドル（操舵部）、６ａ…ハンドルポスト（操舵部）、２２…後方フレーム（支持部材）、２３…第１支持フレーム（支持部材）、２４…第２支持フレーム（支持部材）、２５…第３支持フレーム（支持部材）、２８ａ…前方第２リンク部材（第２リンク部材）、３１…後輪傾斜モータ、３２…減速機、３３…シャフト一体リンク部材（第１リンク部材）、４１…ホイールモータ、４２Ｒ…ホイールモータカバー（第３リンク部材）、４２Ｌ…ホイールモータカバー（第４リンク部材）、６１…ストッパ（移動部材）、６２…モータ（アクチュエータ）、Ｌ…リンク機構、１０１…操舵角速度センサ（操舵角速度検出手段）、１０３…横加速度センサ（走行環境検出手段，横加速度検出手段）、１０４…ハンドル側トルクセンサ（走行環境検出手段，ハンドル側トルク検出手段）、１０５…フロントフォーク側トルクセンサ（走行環境検出手段，フロントフォーク側トルク検出手段）、１１０…制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレームに対して回転する操舵部と、
を備えた前記操舵部の最大操舵角を切り替える操舵角切替制御装置において、
前記操舵部と共に回転する移動部材と、
前記移動部材を移動させるアクチュエータと、
前記フレームに設けられ前記移動部材の回転角度を規制する規制部と、
前記操舵部の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段の検出した検出値及び前記操舵角速度検出手段の検出した角速度に応じて、前記アクチュエータを制御し、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を変化させる制御部と、
を有する
ことを特徴とする操舵角切替制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記操舵部の操舵角速度が速いほど、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を小さくする
ことを特徴とする請求項１に記載の操舵角切替制御装置。
【請求項３】
前記走行環境検出手段は、横加速度を検出する横加速度検出手段からなり、
前記制御部は、前記横加速度検出手段の検出した横加速度が所定の値より小さい場合、前記アクチュエータを制御しないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操舵角切替制御装置。
【請求項４】
前記操舵部は、ハンドル及び前記ハンドルと共に回転するフロントフォークを含み、
前記走行環境検出手段は、
前記操舵部の前記ハンドル側のトルクを検出するハンドル側トルク検出手段と、
前記操舵部の前記フロントフォーク側のトルクを検出するフロントフォーク側トルク検出手段と、
からなり、
前記制御部は、前記ハンドル側トルク検出手段の検出した前記ハンドル側トルクが前記フロントフォーク側トルク検出手段の検出した前記フロントフォーク側トルクよりも大きい場合、前記アクチュエータを制御しないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操舵角切替制御装置。
【請求項１】
フレームと、
前記フレームに対して回転する操舵部と、
を備えた前記操舵部の最大操舵角を切り替える操舵角切替制御装置において、
前記操舵部と共に回転する移動部材と、
前記移動部材を移動させるアクチュエータと、
前記フレームに設けられ前記移動部材の回転角度を規制する規制部と、
前記操舵部の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段の検出した検出値及び前記操舵角速度検出手段の検出した角速度に応じて、前記アクチュエータを制御し、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を変化させる制御部と、
を有する
ことを特徴とする操舵角切替制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記操舵部の操舵角速度が速いほど、前記移動部材が前記規制部によって規制されるまでの角度を小さくする
ことを特徴とする請求項１に記載の操舵角切替制御装置。
【請求項３】
前記走行環境検出手段は、横加速度を検出する横加速度検出手段からなり、
前記制御部は、前記横加速度検出手段の検出した横加速度が所定の値より小さい場合、前記アクチュエータを制御しないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操舵角切替制御装置。
【請求項４】
前記操舵部は、ハンドル及び前記ハンドルと共に回転するフロントフォークを含み、
前記走行環境検出手段は、
前記操舵部の前記ハンドル側のトルクを検出するハンドル側トルク検出手段と、
前記操舵部の前記フロントフォーク側のトルクを検出するフロントフォーク側トルク検出手段と、
からなり、
前記制御部は、前記ハンドル側トルク検出手段の検出した前記ハンドル側トルクが前記フロントフォーク側トルク検出手段の検出した前記フロントフォーク側トルクよりも大きい場合、前記アクチュエータを制御しないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操舵角切替制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１７０４２（Ｐ２０１２−１７０４２Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５６０９３（Ｐ２０１０−１５６０９３）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
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