傾斜三輪車

ティルティング 3 輪車、ティルティング トライク、リーニング トライク、または単にティルターは、 3 輪の乗り物で、通常は車体や車輪が曲がる方向に傾くナロー トラックの乗り物です。^{[1]このような乗り物は、自転車}やオートバイのように、求心加速度によって生じるロール モーメントの一部または全部を重力によって生じる反対のロール モーメントとバランスさせることができるため、狭い車軸トレッドにもかかわらず横転せずにコーナリングできます。 [1 ^]これにより、ライダーが感じる横方向の加速度も減少し、他の乗り物よりも快適だと感じる人もいます。狭いプロファイルにより、空気抵抗が減少し、燃費が向上します。^[2] これらのタイプの乗り物は、「マン ワイド ビークル」(MWV) とも呼ばれます。^[2]

傾かない三輪車と同様に、車輪の配置方法、操舵する車輪、駆動する車輪については、さまざまな選択肢があります。また、傾く車輪と傾かない車輪についても、さまざまな選択肢があります。

これは、さまざまな車両構成、さまざまな個々の貢献者、そしてまだ明確に支配的な技術がない新興分野であるため、混乱を招く可能性のある用語が多数使用されています。

• 傾き、傾斜、ロールは、文脈や書き手に応じて、ある程度互換的に使用され、通常は車両の縦軸を中心とした回転を意味します。
• 安定性と安定性は、通常、この文脈で、乗り物が乗り物の傾き、傾斜、またはロールをライダーの希望どおりに行うかどうかを特徴付けるために使用されます。方向安定性と同様に、乗り物が手を使わずに垂直/真っ直ぐな方向に戻る場合は縦軸を中心に安定しており、戻らない場合は不安定であると見なされます。乗り物の安定性は前進速度によって変化することがあり、安定性は乗り物に固有のものである場合もあれば、ライダーまたはその他の能動的なコントローラーによって作り出される場合もあります。たとえば、自転車は静止しているときは安定性を示さず、単に倒れますが、ライダーがいない場合でも適切な速度で前進している場合は自己安定性を発揮します。一方、アクティブティルターは常にロール安定性を示し、旋回中に横転しないように設計されています。ティルティング乗り物は、その形状、質量分布、サスペンション特性、ライダーの入力、またはその他の能動的な制御システムの任意の組み合わせにより、上記の動作のほぼ任意の組み合わせを示す可能性があります。
• アクティブ、パッシブ、フリーは通常、傾斜角度が直接的または間接的にどのように制御されるかを指します。「アクティブ」制御には通常、いくつかのセンサー、フィードバックコントローラーなどの応答を計算する機能、および電源を必要とするアクチュエーターが必要です。「パッシブ」制御と「フリー」制御は、センサー、比較、応答計算、またはアクチュエーターがなく、車両が自転車またはオートバイのように制御されることを意味します^[3]「フリー」と「パッシブ」は通常、車両が自転車またはオートバイのように傾き、ライダーが車両を操縦することによって傾斜角度を間接的に制御する必要があることを意味します。

• 直接と間接は通常、能動的な制御がどのように適用されるかを指します。自転車やオートバイの場合、通常、「フリーティルティング」および「パッシブティルティング」トライクのライダーは、ステアリングトルクを直接適用して、間接的に傾斜角を制御できます。一方、「フリートゥキャスター」トライクのライダーは、ロールトルクを直接適用して、ステアリング角度を間接的に制御できます。
• ハイサイドとローサイドは、バイクの車体が地面に衝突する可能性がある状況を説明するために、バイクの世界ではすでに一般的に使用されている表現です。

固定式と比較して、傾斜式の潜在的な利点は次のとおりです。

• 高速、狭い半径、またはその両方による旋回時の横方向の加速によって生じるモーメントと、重力によって生じる反モーメントとのバランスをとることができるため、これらの車両は低く、広く、低速である必要はありません。また、安定性が車軸の軌道に依存しなくなったため、質量の中心を広い車軸の近くに配置する必要がなくなり、代わりに前車軸と後車軸の間のどこにでも配置して、乗り心地やブレーキ性能などの他の性能特性を最適化できます。
• 自転車やオートバイのように体を傾けて曲がるということは、車両とライダーが経験する純加速度が常に車両の中央平面と一致することを意味します。ライダーは他の方法よりもこの方法の方が快適だと感じるかもしれませんし、フレーム、ホイール、タイヤなどの車両コンポーネントは大きな横方向の負荷を回避できます。
• 車軸トラックが狭いということは、車両に必要な舗装面積がそれほど多くなく、断面積が小さいため空気抵抗が少なくなる可能性があることを意味します。
• 傾斜の実装方法に応じて、傾斜車両は、道路の冠水や柔らかい路肩などの横断勾配とは無関係に方向付けることができます。

固定式と比較した場合の傾斜式の欠点は次のとおりです。

• 自由または制御された傾斜機構は、二輪（モーター）自転車に比べてより多くの構造要素を必要とし、一方、剛性のある三輪車の独立したサスペンションはより複雑になる可能性がある。
• 傾斜を制御するには、何らかの自動制御システム、またはカウンターステアリングなどのライダーの異なる動作が必要です。

一般的な三輪車と同様に、2 つの主な車輪レイアウトは次のとおりです。

• デルタ型で、前輪が 1 つ、後輪が 2 つあります。注目すべき例としては、Ariel 3、MEV Tilting Trike、Honda Canopy、Vandenbrink Carver、CLEVERなどがあります。
• tadpole は、前輪が 2 つ、後輪が 1 つあります。注目すべき例としては、 TVA Tilting Vehicle Australia の 3 輪および 4 輪バージョンのTilting car、Piaggio MP3、Yamaha Tricity、Toyota i-Roadなどがあります。

ツインホイールルール：EU規制に沿う多くの国では、同じ車軸に2つの車輪を配置した場合（必ずしも同軸を維持する必要はない）、接地面中心間の間隔が460 mm（18インチ）以内であれば、1つの車輪として扱われます。これにより、この寸法制限に準拠した車両はオートバイとして分類されるようになります。したがって、このような車両は、原動機付き三輪車や四輪車ではなく、オートバイに適用されるすべての技術規定の対象となります。^[4]

後輪操舵は方向的に不安定になりやすいため、ほとんどの三輪車は前輪操舵を採用しています。^[5]注目すべき例外はトヨタi-Roadです。^{[6]二輪操舵の場合、通常は}アッカーマンステアリングジオメトリなど、経路の異なる半径を考慮して何らかの調整が行われます。

前輪または後輪のどちらかを駆動できますが、通常は、動力源に近い車輪を駆動する方が車両の反対側の車輪を駆動するよりも簡単です。また、通常は、1 つの車輪を駆動する方が 2 つの車輪を駆動するよりも簡単です。また、動力源と一直線に並んだ車輪を駆動する方が、動力源に対して傾斜またはステアリングする車輪を駆動するよりも簡単です。一般的な 2 つの駆動構成は次のとおりです。

• 後部の 2 つの傾斜しない車輪を駆動します。注目すべき例としては、Ariel 3、MEV Tilting Trike、Honda Canopy、Vandenbrink Carver、CLEVERなどがあります。
• 後部の 1 つの傾斜車輪を駆動します。注目すべき例としては、 TVA Tilting Vehicle Australia 3 輪バージョンTilting car、Piaggio MP3、Yamaha Tricity、Toyota i-Roadなどがあります。

あまり一般的ではないドライブ構成は次のとおりです。

• 後部の2つの傾斜車輪を駆動する。^[7]
• 前部の 1 つの傾斜車輪を駆動します。1 つの例は、下の写真の Rose-Hulman Ragnarök です。

一般的な三輪車と同様に、座席は、Piaggio MP3のように直立している場合もあれば、 MEV Tilting Trikeのように横になっている場合もあります。車両が 2 人乗りになるように設計されている場合、通常、 CLEVERのように、狭いプロファイルを維持するために座席が縦に並んで配置されます。

ライダーは、Tripendo のように完全に露出している場合もあれば、Piaggio MP3のようにフェアリングまたはウインドスクリーンの後ろ、 Honda Canopyのようにキャノピーの下、あるいはVandenbrink Carverのように完全に囲まれている場合もあります。

動力は、Tripendo のようにライダーから供給される場合もあれば、Toyota i-Roadのようにバッテリーと電動モーターから供給される場合もあり、Yamaha Tricity のように従来の内燃エンジンから供給される場合もあります。

任意の数の車輪を傾けることが可能であり、車輪を傾ける利点は、車輪が大きな横荷重を支える必要がないこと、^[1]および車輪に取り付けられたタイヤがキャンバースラストを生成できるため、コーナリングフォースを生成するためのスリップ角の必要性を減らすことができることです。^[8]構成には次のものがあります。

• 前方に 1 つの車輪があり、前部のみが傾斜します。これは 1F1T (つまり、前方の 1 つの車輪が傾斜する) と呼ばれます。注目すべき例としては、Ariel 3、MEV Tilting Trike、Honda Canopy、Vandenbrink Carver、CLEVERなどがあります。
• 前方に 1 つの車輪があり、3 つの車輪すべてが傾斜しており、1F3T (つまり、前方に 1 つの車輪と 3 つの車輪が傾斜) と呼ばれます。例として、下の写真の Rose-Hulman Ragnarök と上の写真の UWM PantherTrike が挙げられます。
• 前輪が2つあり、後輪1つだけが傾斜する構造で、2F1T（前輪2つ、後輪1つ傾斜）と呼ばれます。^[9]
• 前輪が 2 つあり、3 つの車輪すべてが傾斜しており、2F3T (前輪が 2 つ、車輪が 3 つ傾斜) と呼ばれます。注目すべき例としては、TVA Tilting Vehicle Australia (James FTC 車両) の 3 輪バージョンTilting car、Piaggio MP3、Yamaha Tricity、Toyota i-Roadなどがあります。

2 つの並んだ車輪が傾く場合、それらの傾きを調整するために何らかの機械的なリンクが必要です。実装には次のものが含まれます。

• 1 つ以上の平行四辺形で構成される形状。たとえば、上図の Tripendo や下図の Mercedes-Benz F300 Life Jet コンセプト車両などです。これは、タッドポール トライクやデルタ トライクの構成に採用されています。
• 中には一対のスイングアームを形成し、ベルクランクで接続しているものもあります。^[10]これはデルタトライクの構成で採用される傾向があります。
• 何らかの形のクランク。この場合、2つの車輪は直接並んでいません。^[1]これはデルタトライクの構成で採用される傾向があります。
• 上の写真のヤマハ MWT-9 や下の写真のヤマハ Niken のように、平行伸縮フォーク間の何らかの形の調整。

傾斜により、コーナリング時に車輪間で左右の荷重移動が必ずしも発生するわけではないため、オタマジャクシのアンダーステア​​とデルタのオーバーステアに関する経験則は必ずしも当てはまりません。^[11]傾斜機構に傾斜角の制限がある場合、車両が横転せずに経験できる横方向の加速度は、可能な最大傾斜角、車軸トレッド、および質量中心の位置の関数になります。^[11]

• フリーティルティングおよびパッシブティルティング車両は、自転車やオートバイと同様に制御され、カウンターステアリングが必要です。^[12]アクティブ制御ティルターは、ライダーまたは他のコントローラーが傾斜角度を直接アクティブに設定します。^[13]ライダーが傾斜角度を直接制御する車両には、ライダーがフットペダルで傾斜を制御するゼネラルモーターズのリーンマシン^[14]や、ライダーがレバーで手動で傾斜を制御するトリペンドなどがあります。^[15]アクティブコントローラーは、横方向の加速度とステアリング入力の組み合わせから目的の傾斜角度を計算し、機械式、電気式、または油圧式のアクチュエーターの組み合わせで目的の傾斜角度を設定できます。^[16]

• フリーティルティング/パッシブティルティング車両は、静止時にロール軸の安定性がありません。この問題を解決するために、一部のフリー/パッシブティルターは、低速時にティルトロックまたは拘束具を使用します。ティルティング機構にブレーキを適用するものもあれば、漸進的なロール安定性調整を使用するものもあります。フリー/パッシブティルターは、自転車やオートバイのように十分な牽引力で前進しているときは自己安定性があり、牽引力が失われると車両はローサイドになる可能性があります。^{[13]車輪の横方向の間隔では転倒が避けられず、これらの車両は}シングルトラック車両のように動作し、制御されます。
• ジェームスFTC（フリー・トゥ・キャスター）のようなアクティブティルト車両は、サスペンション/ステアリングシステムの形状を利用して車両の方向経路を制御します^[17]
• アクティブチルト車両は、停止時や走行時に常にロール安定性を維持するように設計されており、牽引力が失われても車両がローサイドすることはありません。^[16]これらの車両では、車輪セットの横方向の間隔が効果的に利用されて、追加の安定性が生み出されます。

いずれの場合も、傾斜機構は、停止または駐車時に車両を直​​立状態に保つために、単にロック可能である場合がある。^[18]また、パッシブまたはアクティブな傾斜システムは、重力によって引き起こされるロールモーメントに単純に対抗することはできない。これは、車両が実質的に操縦不能になることが示されているためである。^[19]ただし、本当に操縦不能であるかどうかについては議論が続いている。^[19]

エンクロージャーはライダーを天候から保護し、空気抵抗を減らすことができます。

• 密閉されていない車両では、停止時にライダーが足を下ろすことができるため、フリーまたはパッシブな傾斜制御を採用する場合があります。ライダーは、二輪の自転車やオートバイと同様に、傾斜を制御する責任があります。
• ライダーが地面に届かない密閉型車両では、停止時に車両を直​​立状態に保つために、自動またはライダーによる何らかの能動的な傾斜制御が提供される必要があります。

ステアリングを切るには、前輪の車軸が後輪の車軸と一定の角度を形成すること、つまり平行にならないことが必要です。このずれはさまざまな方法で実現できますが、通常、前輪は車両の残りの部分と後輪に対してステアリング軸を中心に回転します。すでに上で述べたように、注目すべき例外の1つは、後輪操舵のトヨタi-Roadです。^[6]

カーバーなどの一部のティルティングトライクは強制的に傾斜しており、カウンターステアリングはオペレーターによって制御されません。モデルの一部のモデルでは、傾斜速度を上げ、車両を傾斜させるために必要な力を減らすために自動カウンターステアリングが導入されました。他の強制傾斜車両には自動カウンターステアリングが組み込まれている場合があります。^[20]自動カウンターステアリングを採用し、バランスをとるスキルを必要としないプロトタイプのティルティングマルチトラックフリーリーニング車両が1984年に開発されました。^[21]

近年では、ピアッジオ MP3やヤマハ Nikenなど、バイクのように手動で制御されるカウンターステアリングを使用する、より幅広い種類の傾斜式三輪車が登場しています。

車両のバリエーションの 1 つは、操舵輪を車体とともに傾けることによって間接的に制御することであり、このシステムはフリー ツー キャスター[FTC] として知られています。ショッピング カートの車輪が示すように、FTC ホイールの方向制御は特に強力ではなく、キャスター付きホイールは適用される側面荷重によって回転します。ただし、操舵軸が垂直でない場合、約 10 mph (16 km/h) 以上の方向安定性は動的力によって非常に強く制御されます。キャスター付きホイールが狭い傾斜車両の前部に取り付けられている場合、キャスターは傾斜と車両速度に合わせて自動的に正しい操舵角に配置されます。10 mph (16 km/h) 未満では、車両速度が低下するにつれて操舵可能なホイールが徐々に車両傾斜動作に捕捉されるシステムを使用して低速性能を向上させることができます。^[22]

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  1970年のアリエル3号。(1F1T)
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  MEV ティルティングトライク、2005 年に特許取得。(1F1T)
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  配送用ホンダキャノピー（1F1T）
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  ボディーワークのないCLEVERプロトタイプ、2013 年 6 月。(1F1T)
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  フレボトライク（1F1T）
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  ローズ・フルマンラグナロク (1F3T)
• 
  シナジーエシック ティルター (1F3T)
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  ウィスコンシン大学ミルウォーキー校ナロートラック ティルティング リカンベント トライク (1F3T)
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  トヨタ i-Road (2F3T)
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  ヤマハ トリシティ(2F3T)
• 
  ピアジオ MP3 (2F3T)
• 
  ピアッジオ MP3 (2F3T) ルーフとワゴン付き
• 
  ジレラ・フオコ（2F3T）
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  プジョー メトロポリス 400i (2F3T)
• 
  Quadro 350D  [de] (2F3T)
• 
  メルセデスベンツ F300 ライフジェット コンセプトカー、1997 年。(2F3T)
• 
  2018ヤマハ ナイケン(2F3T)

• 自転車とオートバイのダイナミクス
• フレキシブルサイドカー
• 傾く列車
• 傾いた車

• Poelgeest, A.、Edge, KA、および Darling, J.、2007。「3 輪傾斜車両用ステア傾斜コントローラの開発」。ASME国際機械工学会議および展示会、2007 年 11 月 1 日、ワシントン州シアトル。
• 傾斜式三輪車 - 特許
• 電動傾斜三輪車の設計、実装、分析。論文、Choa-Chin Weng。2005 年 7 月 18 日。中国語。英語要約。
• 自動車用途における三輪車の動的安定性。Robert Q. Riley。
• カーバーワン

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