(57)【要約】【課題】２輪で操舵する自動車の転がり抵抗の軽減を図る。【解決手段】走行中に、転がり抵抗を測定しながら、アッカーマンリンクを調節する。【選択図】図１
2014201302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２輪で操舵する自動車又は自転車であって、走行中に、アッカーマンリンクを調節して、転がり抵抗の軽減を図る、ステアリング装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は自動車の燃費性能を向上させる操舵装置に関する。【０００２】本発明は二輪操舵の自転車の駆動労力軽減にも利用する。
【背景技術】
【０００３】自動車の燃費性能を向上させる手段としては、空気抵抗の低減、動力源の高効率化が図られるが、本発明は、転がり抵抗の減少に依り、更なる省エネ化を図るものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】前２輪で操舵する、標準の４輪車は、トーイン角を与える事に依り、直線走行時にも、左右の車輪に微小な横滑り角を与えて押し合わせ、横滑りのエネルギーを減衰力として、車の走行安定性を図って来た。【０００５】然し、最近の省エネ化の要求の中で、そのエネルギーロスが無視出来なく成って来た。【０００６】一方、昭和３０年頃まで多用された、大型３輪トラックや、側車付き自動２輪車は、操舵輪が一輪の為、トーインに依るロスは無いが、平面は３点で決まるため、砂利道や雪道の凹凸路で、大きく車体が揺れて、乗り心地が悪く危険でもあり、曲線路で滑り易い路面状態の際、操舵輪が横滑りすれば、冗長性が無い為、スピンの危険も大きく、曲線路で大きな遠心力が掛かった状態で急ブレーキを掛ければ、斜め前方に転倒する危険も大きく、更にトーインが無く、ジャイロ効果のみに頼って居る為、高速走行時、操舵方向の発散振動を起こす危険も有り、昭和３０年頃には市場から姿を消し、側車付き自動２輪車共々、運転免許のジャンルも廃止された。【０００７】更に、一般に走行抵抗は「３点法惰行」で計測されるが、その際、３点間を両手放しで走行しないと、綺麗な線図に乗らず、軽くでもハンドルに触ると、走行抵抗は著しく増大して、特異点と成る。【０００８】是の原因を鋭意研究の結果、両手放しの場合は、水平路面では、トーインに依り、左右輪の横滑り角がバランスを保って居るが、通常の路面は、雨水の排水の為、若干左下がりに傾いて居り、折角のトーイン効果では持ちこたえられず、進路が左に曲がって行く傾向が有る。是に対抗する為、上記の様に修正ハンドルを切ると走行抵抗が大巾に増大するので、３点法惰行の一点目に差し掛かる前に、車の向きを少し右向きにして両手放しにすると、２点目を通過する時には車の向きがほぼ真っ直ぐに成り、３点目を通過する時、少し左向きに成ります。そうすれば、車速と走行抵抗との関係が、綺麗な線を形成する事が判りました。
しかし、是の様な走法は実路では使えませんし、この様な走行条件を満たす、台上試験用ダイナミック・アライナーも存在しません。【０００９】更に、設計上の制約から、操舵輪の左右を結ぶアッカーマン機構を正確に適用する事が難しい場合も有り、又、アッカーマン自体も、幾何学的に近似である事から来る、不要な横滑りも転がり抵抗に悪影響を及ぼす事が判った。【００１０】更に、前輪駆動車の場合は、力行時と惰行時でトーインが変化し易く、制動時にもトーインの変化に依る進路の狂い、所謂「ハンドル取られ」が起きる場合も有る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】現行の４輪車の操舵系は、トーインで左右から押す事で、操舵系やホイールベアリングの遊びを取る構造が多いが、是を止め、例えば右ハンドル車の場合は、右前輪を、以前の丸ハンドルの大型３輪トラックの様に、１輪操舵で、遊びの少ない安定した走行が可能な構造とする。この為には、一部の前輪駆動車の様に、キングピンの延長線が地面と交わる点が、車輪の中心面内に有る。所謂「横トレール・ゼロ」の設計が望ましく、更には、２輪車や、３輪トラックの様に、キングピンの中心軸全体が、操舵輪の中心面内に位置する事が望ましい。【００１２】そして反対側の左前輪は「ゼロ・トーイン」として、走行抵抗を低減させ、右前輪のコーナリング・フォースが不足した場合や、凹凸路での補佐機能を狙う設計とする。【００１３】具体的にはタイロッドの途中に、長さを微調節する装置を設ける。調節の方法は油圧シリンダーを使用する場合。アブソリュート・エンコーダー、又はＡ相、Ｂ相、Ｚ相を有するインクリメンタル・エンコーダーを備えたデジタル電動サーボモーターを使用し、ボールねじ、又はラック・ピニオン方式で伸縮させる。【００１４】伸縮の指令は、手回しダイアルを備え、ダイアルの回転角に応じて、遠隔操作で伸縮させる他、調節ストロークの中央、Ｚ点に強制復帰させるボタンを有し、デフォルトは、Ｚ点の復帰の場合と、前回使用時の位置とする場合が有り、又、コンピューターを介しても指令できる。伸縮の位置は、専用のカウンター、又は、カーナビの画面にデジタル表示される。【００１５】微調節の効果の測定は、主として、直線平坦路を定速で安定走行して居る場合に行い、微調節前後の走行抵抗を比較して判断する。測定は３点法惰行と同様の手法で行う。点間距離は、高速の場合は各５０メーター、低速では各１０メーター程度とする。現在、スピード・メーター・ケーブルが廃れ、変速機箱から、歯車の電磁パルス信号を取り出して波形整形して利用するのが普通で有る。その際、デジタル表示する場合のリフレッシュレートは１．５秒より早くすると、ちらついて読み取り難い為、１．５秒が標準とされて居る。１．５秒間の測定パルスが、丁度Ｋｍ／ｈに成る為には、３６００秒割る１．５秒で、１Ｋｍ走行当り２４００パルスを発する必要が有る。しかし、歯車の歯数とタイヤの外形の関係で、丁度２４００パルスとする事は難しい為、パルス数は若干多めとし、其の分１．５秒より若干早めに計測を終了し、コンピューターに記憶させて、１．５秒間隔で表示させるのが普通で有る。３点法惰行では、２区間の時間差を求めるので、有効桁数が大巾に減少するので、各区間の分解脳は６桁以上必要で有る。１Ｋｍ当り２４００パルスとすれば、５０ｍ走行時１２０パルスを発する。一方１００Ｋｍ／ｈで走行して居れば、５０ｍを１．８秒で通過するので、タイムペースを１０マイクロ秒として、スピード・メーターの１２０パルス間隔の時間を計れば１８００００と成り、６桁の分解能が得られる。詰まり、１００Ｋｍ／ｈが、１００．０００Ｋｍ／ｈ迄計れて居る事に成る。【００１６】従って、最も基本的な操作法としては、上記３点法惰行を、地上で３点間を設定する代わりに、車上で３点を設定する形で、両手放しで２区間分の惰行データーを取り、微調ダイアルを動かして、再度３点法惰行を行って、前回と比較し、走行抵抗が最小に成るダイアル位置を求める。２区間の速度差が最小に成った場合が、最小の転がり抵抗状態で有るから、毎回の３点法惰行の速度差とダイアル位置の組み合わせデーターを取り、速度差最小のデーターを更新して記憶し表示させ、最適位置を求める。【００１７】以上に次いで、力行時の最適ダイアル位置を求めるには、電動車や、ハイブリッド車をモーター駆動とし、定電圧、定電流制御にして、上記３点法惰行と同様にして最適値を探る。定速度制御にして、電力を測定する場合も有る。エンジン駆動の場合は、クルーズコントロールを定速度制御にして、駆動軸のトルクを測る場合も有る。【００１８】ハンドルを軽く切った際から、フル操舵までのアッカーマンの誤差は、同様に駆動力を測定して、各ハンドル回転角に対応する最適ダイアル位置を求めて記憶させ、自動修正させる場合も有る。此れに依り、省エネ効果に加えて、滑り止め塗装を施したスーパーの駐車場などで、大きく舵を切った際、不快な音を発するのを防ぐ。【００１９】尚、トーインを廃止した事に依り、短期的安定性が低下する恐れが有る為、慣性誘導式やＧＰＳ式、又はハイブリッド式カーナビからの情報を使ってステアリングのパワーアシスト装置に介入させ、安定性の向上を図る場合も有り、長期的安定性の向上の為、道路脇の白線を画像解析して取り込む自動白線追尾装置は既に商品化されて居る為、本装置に付加する場合も有る。【００２０】何れの場合も、ＰＩＤやファジー、又はニューロ制御を使って、極力ハンドルの急激な操作を抑える事で、走行抵抗の不要な増加を抑える。【００２１】更に、一般に右利きのドライバーは、右手のみの片手運転を行う傾向が有り、其の場合、右手の重さが常時ハンドルに加わる為、其れをタイヤの横滑り角で対抗した形での走行を招き、不要な走行抵抗と成って居る場合が有るので、手の荷重をステアリングのパワーアシスト装置のセンサーで検知し、パワーアシスト装置を介して対抗トルクを与え、車輪に影響が及ばない様にする場合も有る。【００２２】ハンドル操作が右手のみか、左手のみか、両手かは、赤外線カメラで検知し、対応する対抗トルクを付加する場合も有る。【００２３】其らの効果は、上記３点法惰行の測定で監視する事が出来る。又、上記駆動力計の他、瞬間燃費計で監視する場合も有る。云う間でも無く、燃費は走行抵抗と距離の積で決まり、速度や時間は直接は関与しないので、エコ性能は、走行抵抗を測れば足りるのです。
以上は右ハンドル車の場合ですから、左ハンドル車の場合は逆に成ります。
【発明の効果】
【００２４】上記の様な転がり抵抗軽減型操舵装置は、従来からの空気抵抗と動力装置の省エネ化に加えて、究極のエコカーの完成に資する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  本発明の実施形態に係る自動車の操舵機構図。
【図２】  本発明の実施形態に係る他の実施例の機構図。
【図３】  図２のラック中央の結合図
【発明を実施するための形態】
【００２６】本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図１は本発明装置の１実施例である。図は、本発明の操舵機構を上から見た平面図で、図の上方が車の進行方向で有る。図で１は、右操舵輪、２は左操舵輪、３はハンドル軸で、図示されないステアリング・ホイールに繋がって居る。４はパワーアシスト装置で、５はピットマン・アーム、６は右車輪のキングピン、７は右車輪のナックル・アーム、８はタイロッド・エンド、９はタイロッドで、１０は本発明の微調節用シリンダーで、右端はタイロッド９に装着され、左端はタイロッド１１を介してタイロッド・エンド１２に結合されて居る。１３は左車輪のナックル・アーム、１４は左車輪のキングピンである。
【００２７】１５は、１０とケーブルやホースで結ばれる微調節節用シリンダーの制御箱で、１６がダイアル、１７は中心位置復帰指示用ボタンである。
【００２８】１８は結果の指示器箱で、窓１９は第１区間の通過速度、２０は第２区間の通過速度、２１は速度差、２２は、直前の移動平均速度である。その他、図示されない駆動力計と瞬間燃費計を備える場合も有る。
【００２９】是に依り、上記詳述した通り、各種走行条件下で、速度差２１の値が最小と成る様、ダイアル１６を、手操作、又はコンピューター制御で調節する。
【００３０】図２は他の実施例で、図において２３は、右側のタイロッド、２４はタイロッド・エンド、２５は右側の操舵用ラック、２６はラック・ハウジング、２７は左側の操舵用ラック、２８はタイロッド・エンド、２９は左側のタイロッド、３０はハンドル軸で、上端は、図示されないステアリング・ホイールに結合され下端は図示されないピニオンが結合されて、ラック２５と噛み合って居る。
【００３１】第１図の方式では、操舵力の主体は、ハンドル軸３と、パワーアシスト装置４から出力され、微調節用シリンダー１０は、誤差の調節のみを行うが、本実施例では、デジタルサーボモーター３２は、図示されないピニオンが結合されて居て、ラック２７に噛み合って居る。従ってハンドル軸３２の回転角から計算した値に、左側の車輪を自立して操舵する事が出来る。但し、両ラックは、ラック・ハウジング２６の中央付近で、図３の様に、ピン３３で連結されて居り、若し３２が故障しても、長穴３４の限度を超えて脱調する事は無い様に成って居る。
【００３２】この方式では、３０と３２を交換すれば、左ハンドル用として使用する事が出来る。
【符号の説明】
【００３３】  １、２・・・  車輪、  ３  ハンドル軸、  ４・・・パワーアシスト装置
５・・・ピットマン・アーム、  ７、１３・・・ナックル、アーム
１０・・・微調節用シリンダー    ３２・・・サーボモーター
【図１】
2014201302.tif 000003
【図２】
2014201302.tif 000004
【図３】
2014201302.tif 000005