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Contents
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi
1
Urban Vehicles and Narrow Tilting Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Issues in Urban Transportation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Narrow Urban Vehicle as a Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Toward Narrow Tilting Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2
Tilting Mechanisms and Actuators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1 Mechanisms for Partial Tilting Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Mechanisms for Full Tilting Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3 Challenges in Tilting Mechanism Design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.4 Integrated Suspension Tilting System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3
Tilting Vehicle Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1 Tire Forces and Lateral Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2 Roll Dynamics and Rollover Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.3 Integrated Re-Configurable Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4 Suspension Designs for NTV Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.4.1 Roll Angle Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.4.2 Load Distribution Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.4.3 Application in Suspension Mechanism Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4
Tilting Vehicle Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.1 Challenges in Tilting Controller Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2 Review of Active Roll Control Approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.1 Active Roll Control for Conventional Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.2 Active Roll Control for Narrow Tilting Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.3 Envelope-Based Roll Stability Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33