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三輪輕型車輛-自動側傾輔助系統介紹
  • 發布年度:2014
  • 主要類別:電動車與車輛電子
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 車電系統發展處 葉智榮

    考量溫室氣體導致全球暖化效應及氣候變遷,直接衝擊生活環境,歐盟對於車輛訂定了嚴格的二氧化碳排放要求,2015年前汽車碳排放減至130 g/km,至2020年碳排放更減至95 g/km,故全球車廠必須採取積極作為以達成近期以及往後可能更趨嚴格的標準。

    以油耗來看,歐洲嚴格的碳排標準將驅使車廠發展油耗需高於46 km/L(碳排量50 g/km)的輕型車輛,目前能達到此水準的內燃機車輛以機車為主,純電動車則需視其電力來源而定。因此,除了持續研發電動車外,為了達到目標,提出新型的移動載具,是車廠另一個必須思考的方向。

    綜合來說,新型的移動載具要能取代現有乘用車,須有機車的靈活性與低油耗的優點,便於在市區穿梭,停車空間也可有效運用,另還須具有小客車的穩定性與安全性,以確保駕乘者的安全。依此需求,各車廠已推出各種形式的概念車,由近幾年各主要OEM車廠(BMW, Toyota, Honda)發表的車型看來,前二後一的三輪輕型車已成為主流設計。在重型機車市場上,Piaggio的前二後一大型重型機車MP3於2006年首見於市場,由於三輪的架構,在性能與穩定度都有不錯的表現,此車型的成功,也帶動吸引其他機車廠(如Quadro, Peugeot)推出相似車型積極搶攻市場,更確立前二後一三輪輕型車輛市場的接受度。

    短輪距設計與可側傾功能使得此類車型具備靈活與穩定的優點,但騎乘上仍需依賴駕駛技巧,車輛不易作封閉式的設計,駕駛者的保護也隨之減少,這使得這類車輛的應用市場受到限制,若側傾功能能自動控制,則將更適合一般駕駛者操控,如圖1所示。因此,車輛中心(ARTC)提出一能主動提供側傾輔助力與產生車身傾角之系統,可應用於前二後一的高機動性之三輪車輛,給予更穩定、安全的轉向操控。

    圖1 三輪輕型車輛發展趨勢
    圖片來源www.quadrovehicles.com, www.toyota-global.com

    本設計在前兩輪採用左右獨立的懸吊機構,自動側傾係採用固定於車體的線性致動器,其上有一桿件可水平移動,左右推動前懸吊的上控制臂來達成。以車輛右彎為例,此時車身需要右傾,此時線性致動器向左移動,拉起右上控制臂,同時下推左上控制臂,使得右邊車輪上升、左邊下沉,達到車身向右側傾的效果,如圖2所示。線性致動器與控制臂之間由歸位彈簧所連結,當致動器失效時,歸位彈簧能使控制臂回復到中心位置。當致動器鎖定不動時,上控制臂由於移動受到拘束,此時車身無法產生側傾角,可以用於低速或停車時穩定車身(傳統機構需關閉阻尼筒油路)。藉由電動控制的線性致動器,配合車速、油門與轉角等訊號,自動調變適合的側傾角度。

    圖2 自動側傾輔助系統機構與智慧化功能設計

    隨駕駛者轉向需求的自動側傾功能,可使三輪輕型車輛操控更容易,使三輪輕型車輛具有兩輪車輛的靈活特性,並達到如四輪車輛的穩定性與駕駛便利性。未來三輪輕型載具極有潛力成為主流車型,此設計可以將前懸吊整合為一模組,與動力後軸結合,就可成為三輪載具底盤,結合國內機車廠既有優勢,整合懸吊系統與致動器供應商,以差異化產品搶得市場先機。

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