DE102011081253A1

DE102011081253A1 - Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011081253A1
Application number: DE102011081253A
Authority: DE
Inventors: Takuya Sakamoto; Yoshiteru Harada
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd Akashi Shi Jp
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2012-03-22
Also published as: US8919197B2; US20120067122A1; JP2012066683A; JP5752379B2

Abstract

Eine Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung enthält einen Winkelgeschwindigkeitssensor (55) zum Erfassen einer Rollgeschwindigkeit und einer Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Rollgeschwindigkeitskalkulierschaltung (60) zum Berechnen einer kalkulierten Rollgeschwindigkeit (P), welche eine Winkelgeschwindigkeit um eine Vorwärts- und Rückwärtsachse ist, auf der Grundlage der Rollgeschwindigkeit, der Giergeschwindigkeit und einer Fahrgeschwindigkeit (v), einen Querneigungswinkelkalkulierer (59) zum Berechnen eines kalkulierten Querneigungswinkels (6) aus der kalkulierten Rollgeschwindigkeit (P), einen Geradeausfahrt-Bestimmer (67) zum Bestimmen eines Geradeausfahrzustands auf der Grundlage der kalkulierten Rollgeschwindigkeit (P) und einer kalkulierten Giergeschwindigkeit (R), einem Geradeausfahrtzeitdrifthöhenkalkulierer (69) zum Kalkulieren einer Geradeausfahrtzeit-Drifthöhe (D1) aus einer Ausgabe (ω) eines Winkelsensors (55) für den Fall, dass der Geradeausfahrt-Bestimmer (67) eine Geradeausfahrt bestimmt, und einen Winkelgeschwindigkeitskorrigierer (71) zum Korrigieren der Ausgabe (ω) des Winkelgeschwindigkeitssensors (55) mit der Geradeausfahrtzeit-Drifthöhe (D1).

Description

QUERVERWEIS AUF DIE IN BEZIEHUNG STEHENDE ANMELDUNG
Diese Anmeldung ist gestützt auf Unionspriorität und beansprucht diese für die japanische Patentanmeldung Nr. 2010-212826 , angemeldet am 22.09.2010, deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hierin als Teil dieser Anmeldung einbezogen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(Gegenstand der Erfindung)
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug, wie z. B. ein Motorrad oder ein kleines Gleitboot, wobei die Vorrichtung den Querneigungswinkel des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs genau erfassen kann.
(Beschreibung des Stands der Technik)
Wenn sich ein Motorrad bei der Fahrt auf der Straßenoberfläche einer Kurve nähert, macht der Fahrer eine Kurvenfahrt, wobei das Motorrad bei einem bestimmten Winkel quergeneigt ist. Das gegenwärtig kommerziell auf dem Markt verfügbare Standardmotorrad hat einen an der Motorradrahmenstruktur fixierten Scheinwerfer und deshalb kippt die optische Achse des Scheinwerfers gleichzeitig mit dem Kippen oder Querneigen des Motorrads, wenn das Motorrad quergeneigt wird. Lichtstrahlen, welche vom Schweinwerfer zu einem Bereich vor dem Motorrad geworfen werden und zur Sicht des Fahrers während der Kurvenfahrt bei Nacht beitragen, werden also tendenziell verringert, was dazu führt, dass das Blickfeld in die Fahrtrichtung des Motorrads eingeengt wird.
Mit anderen Worten stellt der durch den Scheinwerfer beleuchtete Bereich (Lichtverteilung) A, wie in 14 gezeigt, welche die vom Motorradfahrer gesehene Sicht nach vorne veranschaulicht, wenn und solange das Motorrad geradeaus fährt, einen Bereich dar, welcher sich nach links und nach rechts in eine Richtung parallel zur horizontalen Linie H erstreckt, und im Gegensatz dazu kippt der durch den Scheinwerfer beleuchtete Bereich A, wenn das Motorrad, wie durch den Pfeil P gezeigt, nach links entlang einer gebogenen Spur 90, wie z. B. in 15 gezeigt, abbiegt und somit eine Kurvenfahrt macht, wobei der Körper des Motorrads nach links quergeneigt ist, verglichen mit dem während der Geradeausfahrt angenommenen Bereich nach links unten. Folglich wird der Beleuchtungsbereich A des Scheinwerfers in einem Gebiet verringert, welches innerhalb der Nach-Vorne-Sicht des Motorradfahrers und einwärts der Abbiegerichtung liegt (wie durch einen innerhalb des gestrichelten Kreises in 15 eingeschlossenen Abschnitt B angedeutet), d. h. nach vorne in Bezug auf die Fahrtrichtung des Motorrads, welches die Kurvenfahrt macht, und in der Tat wird das Blickfeld des Fahrers von der Richtung der Kurvenfahrt nach vorne eingeengt.
Als eine Scheinwerfervorrichtung, welche zum Lösen der oben diskutierten Probleme gestaltet ist, offenbart die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2004-155404 die Scheinwerfervorrichtung, in welcher eine Linse und ein Licht emittierendes Element des Scheinwerfers auf der Grundlage des durch einen Querneigungswinkel-Erfasser erfassten Querneigungswinkel des Motorradkörpers in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in welcher der Motorradkörper quergeneigt ist, gedreht wird.
Gemäß der in der oben genannten Patentveröffentlichung offenbarten Scheinwerfervorrichtung wird ein Giergeschwindigkeitssensor, wie beispielsweise ein Kreisel, als der Querneigungswinkel-Erfasser verwendet und der Querneigungswinkel δ kann durch die folgende Formel angegeben werden: δ = sin^–1(v·R/g) (1), wobei v die Motorradgeschwindigkeit darstellt, g die Schwerebeschleunigung darstellt und R die Giergeschwindigkeit darstellt.
Der Scheinwerfer wird also um einen Winkel, welcher dem derart bestimmten Querneigungswinkel δ entspricht, in eine Richtung entgegengesetzt dem Querneigungswinkel δ gedreht, um den Beleuchtungsbereich des Scheinwerfers, welcher ein großes Blickfeld vorsieht, sicher zu stellen.
Der in der obigen Formel (1) verwendete Wert R des Giergeschwindigkeitssensors ist jedoch die Summe des eigentlichen Giergeschwindigkeitswerts plus die Höhe der Sensordrift. Die oben genannte Sensordrifthöhe ist die Summe eines Nullpunktfehlers, welcher wegen der elektrischen Charakteristik zu dem Zeitpunkt, an dem die elektrische Leistung eingeschaltet wird, erzeugt wird, und der Höhe der zeitabhängigen Änderung des Nullpunkts wegen eines externen Faktors, wie beispielsweise Temperaturänderungen. Falls die Sensordrifthöhe null ist, kann der Querneigungswinkel δ des Motorrads genau mittels der obigen Formel (1) berechnet werden. Da die Sensordrifthöhe jedoch in der Praxis ungleich null ist, bringt der Querneigungswinkel δ unter dem Einfluss solch einer Sensordrift einen wahrscheinlichen Fehler mit sich. Dieser wahrscheinliche Fehler ist im Allgemeinen proportional zur Motorradgeschwindigkeit und zur Sensordrifthöhe, und deshalb wird der durch die Sensordrifthöhe herbeigeführte wahrscheinliche Fehler insbesondere groß, wo die Motorradgeschwindigkeit hoch ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die vorhergehenden Probleme und Unannehmlichkeiten im Wesentlichen zu beseitigen, und soll eine Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug vorsehen, in welcher die Sensordrifthöhe genau entfernt wird, um die kalkulierte Genauigkeit des Querneigungswinkel zu erhöhen.
Um die vorangehende Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, wird eine Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für ein besteigbares Fahrzeug vorgesehen, welche einen Winkelgeschwindigkeitssensor zum Erlangen eines Erfassungswerts enthält, welcher eine betreffende Komponente einer Rollgeschwindigkeit, welche eine Winkelgeschwindigkeit um eine Vorwärts- und Rückwärtsachse des Fahrzeugs ist, und einer Giergeschwindigkeit, welche eine Winkelgeschwindigkeit um eine Vertikalachse des Fahrzeugs ist, enthält; einen Rollgeschwindigkeitskalkulierer zum Berechnen einer kalkulierten Rollgeschwindigkeit auf der Grundlage des Erfassungswerts der Winkelgeschwindigkeit und einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; einen Querneigungswinkel-Kalkulierer zum Berechnen eines kalkulierten Querneigungswinkels des Fahrzeugs aus der kalkulierten Rollgeschwindigkeit; einen Geradeausfahrt-Bestimmer zum Bestimmen eines Geradeausfahrzustands des Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs auf der Grundlage der kalkulierten Rollgeschwindigkeit und eines mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundenen Werts; einen Geradeausfahrtzeit-Drifthöhenkalkulierer zum Kalkulieren einer Sensordrifthöhe während der Geradeausfahrt des Fahrzeugs aus einer Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors für den Fall, dass der Geradeausfahrt-Bestimmer den Geradeausfahrzustand bestimmt; und einen Winkelgeschwindigkeitskorrektor zum Korrigieren der Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors mit der durch den Geradeausfahrtzeit-Drifthöhenkalkulierer kalkulierten Sensordrifthöhe.
Es ist zu beachten, dass der Ausdruck ”mit einem/dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundener Wert”, der vorstehend und nachstehend genannt wird, so verstanden werden soll, dass er den kalkulierten Querneigungswinkel und eine kalkulierte Giergeschwindigkeit, welche aus dem kalkulierten Querneigungswinkel und der Fahrgeschwindigkeit berechnet wird, umfasst.
Nach der oben beschriebenen Auslegung, wird auf der Grundlage der kalkulierten Rollgeschwindigkeit und des mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundenen Werts, wie beispielsweise der kalkulierten Giergeschwindigkeit oder des kalkulierten Querneigungswinkels, der Geradeausfahrzustand des Fahrzeugs bestimmt. Mit anderen Worten wird die Anwesenheit oder die Abwesenheit einer Slalomfahrt aus der kalkulierten Rollgeschwindigkeit bestimmt und die Größe des Abbiegeradius wird aus der kalkulierten Giergeschwindigkeit oder dem kalkulierten Querneigungswinkel bestimmt. Entsprechend kann der Geradeausfahrzustand oder der Fahrzustand, in welchem der Abbiegeradius groß genug ist, um anzunehmen, dass das Fahrzeug geradeaus fährt, genau bestimmt werden. Da außerdem die Sensordrifthöhe während der Geradeausfahrt aus der Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors kalkuliert wird und die Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors daraufhin mit der kalkulierten Sensordrifthöhe korrigiert wird, kann die Sensordrifthöhe während der Fahrt des Fahrzeugs genau berechnet und mit einer vereinfachten Struktur entfernt werden, was eine Steigerung der kalkulierten Genauigkeit des Querneigungswinkels ergibt. Insbesondere wenn der Winkelgeschwindigkeitskorrektor die Drifthöhe aus der Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors entfernt, kann ein Wert nahe der tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit erhalten werden, wobei Einflüsse der Drifthöhe entfernt worden sind. Da anstatt des Ausgabewerts des Winkelgeschwindigkeitssensors der Querneigungswinkel auf der Grundlage eines Korrekturwerts kalkuliert wird, aus welchem die Einflüsse der Drifthöhe entfernt worden sind, kann die Genauigkeit der Kalkulation erhöht werden.
In der vorliegenden Erfindung wird der Winkelgeschwindigkeitssensor bevorzugt derart angeordnet, dass er sich mit einem vorbestimmten Neigungswinkel um eine Links- und Rechtsachse bezüglich der Vorwärts- und Rückwärtsachse des Fahrzeugs neigt. Nach dieser Auslegung kann die Berechnung des Querneigungswinkels und das Entfernen der Sensordrift mit der Verwendung nur eines Winkelgeschwindigkeitssensors erreicht werden, und deshalb kann die Struktur weiter vereinfacht werden.
Auch kann der Geradeausfahrt-Bestimmer von einer Art sein, welche den Geradeausfahrzustand für den Fall bestimmt, dass ein Zustand, in welchem die kalkulierte Rollgeschwindigkeit geringer ist als ein erster vorbestimmter Bestimmungswert, für eine erste vorbestimmte Zeitlänge andauert und auch ein Zustand, in welchem der mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundene Wert geringer ist als ein zweiter vorbestimmter Bestimmungswert, für eine zweite vorbestimmte Zeitlänge andauert. Nach dieser Auslegung kann das Fahrzeug als nicht in einem Slalomzustand befindlich bestimmt werden, falls der Zustand, in welchem die kalkulierte Rollgeschwindigkeit geringer ist als der erste vorbestimmte Wert, für die erste vorbestimmte Zeitlänge andauert. Das Fahrzeug kann auch als in einem Geradeausfahrzustand befindlich oder als in einem Zustand des Fahrens mit einem ausreichend großen Abbiegeradius befindlich, um ihn als den Geradeausfahrzustand anzuerkennen, für den Fall bestimmt werden, dass der Zustand, in welchem der mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundene Wert, beispielsweise die kalkulierte Giergeschwindigkeit oder der kalkulierte Querneigungswinkel, geringer als der zweite Bestimmungswert ist, für die zweite vorbestimmte Zeitlänge andauert. Falls außerdem der erste und zweite Bestimmungswert und die erste und zweite vorbestimmte Zeitlänge richtig ausgewählt und festgelegt sind, kann der Geradeausfahrzustand genau bestimmt werden.
In der vorliegenden Erfindung kann der Winkelgeschwindigkeitskorrektor vorzugsweise eine Unterdrückungsschaltung zum Unterdrücken einer Änderung in der Korrekturhöhe enthalten. Da eine abrupte Änderung des Querneigungswinkels durch die Unterdrückungsschaltung unterdrückt werden kann, ist es nach dieser Auslegung möglich, die Möglichkeit zu vermeiden, dass der Fahrer infolge einer abrupten Änderungen, beispielsweise einer Lampenbeleuchtungsoberfläche, welche durch die abrupte Änderung im Querneigungswinkel verursacht wird, Unannehmlichkeiten empfinden kann.
In der vorliegenden Erfindung kann die Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung weiterhin eine Prozessunterbrechungsschaltung enthalten, welche die Berechnung der Drifthöhe während der Geradeausfahrt, welche durch den Geradeausfahrtzeit-Drifthöhenkalkulierer durchgeführt wird, für den Fall unterbrechen kann, dass anschließend an die Bestimmung des Geradeausfahrzustands die kalkulierte Rollgeschwindigkeit und der mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundene Wert betreffende vorbestimmte Werte überschreiten, aber eine solche Berechnung für den Fall wiederaufnehmen kann, dass sie entsprechende Werte annehmen, die niedriger als die vorbestimmten Werte sind. Sogar wenn ermittelt wird, dass das Fahrzeug temporär von einem die Geradeausfahrt bestimmenden Zustand infolge einer Vibration des Fahrzeugkörpers wegen des Winds oder eines Straßenoberflächenzustands während der Geradeausfahrt abweicht, kann nach dieser Auslegung die Berechnung der Drifthöhe während der Geradeausfahrt andauern, wenn für das Fahrzeug ermittelt wird, dass es anschließend den Geradeausfahrzustand wiederaufnimmt, und deshalb können für die Berechnung nicht erfassbare Fälle, welche auftreten würden, wenn der Motorradfahrer absichtlich den Motorradkörper beträchtlich schaukelt, reduziert werden, womit die Berechnung sicher durchgeführt werden kann.
Wo die Prozessunterbrechungsschaltung verwendet wird, ist die Verwendung einer Rücksetzschaltung bevorzugt, welche eine Berechnung der Drifthöhe während der Geradeausfahrt, welche durch den Geradeausfahrtzeit-Drifthöhenkorrigierer durchgeführt wird, für den Fall annullieren kann, dass die Berechnung versagt, innerhalb einer vorbestimmten Zeitlänge anschließend an die Bestimmung des Geradeausfahrzustands zu enden. Nach dieser Auslegung kann für den Fall, dass die Berechnung verzögert ist, weil beispielsweise eine Änderung in der Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors beträchtlich ist, die Annullierung einer solchen Berechnung eine Prävention einer fehlerhaften Kalkulation der Drifthöhe während eines instabilen Zustands und eine nutzlose Fortsetzung der Berechnung vermeiden.
In der vorliegenden Erfindung kann die Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung weiterhin einen Stillstandbestimmer zum Bestimmen eines Stillstandzustands des Fahrzeugs und einen Stillstandzeit-Drifthöhenkalkulierer zum Kalkulieren einer Sensordrifthöhe aus einer Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors enthalten, falls der Stillstandzeitbestimmer den Stillstandzustand bestimmt, in welchem Fall der Winkelgeschwindigkeitskorrektor die Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors mit der während des Stillstandzustands kalkulierten Sensordrifthöhe korrigiert. Nach dieser Auslegung kann die Sensordrift, die während des Halts des Fahrzeugs auftritt, zusätzlich zur Geradeausfahrt auch entfernt werden.
In der vorliegenden Erfindung ist die in den Stillstandbestimmer eingegebene kalkulierte Rollgeschwindigkeit, vorzugsweise diejenige, aus welcher eine Änderung in der Frequenz niedriger als eine vorbestimmte Frequenz entfernt wird. Obwohl die Rollgeschwindigkeit während des Stillstandzustands bei null bleibt, ändert sie sich, wenn ein Fahrer auf dem Fahrzeug fährt, und wenn ein Fahrer den Fahrzeugkörper schaukelt, während er auf dem Fahrzeug sitzt. Andererseits kann die Sensordrifthöhe während des Stillstandzustands als ein konstanter Wert beim Betrachten in Intervallen einer Zeit in Einheiten von einigen zehn Sekunden angesehen werden. Selbst wenn die Rollgeschwindigkeit wegen eines externen Faktors, wie z. B. einer Änderung in der Temperatur, sich ändert, ist die Geschwindigkeit einer solchen Änderung ausreichend niedrig verglichen mit der durch die Bewegung eines Manns herbeigeführten Änderung der Rollgeschwindigkeit. Da die Niederfrequenzänderung, wie z. B. die Sensordrifthöhe, entfernt wird, kann nach dieser Auslegung ein menschenverursachtes Manöver während des Stillstandzustands eindeutig erfasst werden, was eine genaue Bestimmung des Stillstandzustands ermöglicht.
Ein Querneigungswinkel-Erfassungsverfahren, welches die vorliegende Erfindung auch betrifft, enthält einen Erfassungsschritt des Erlangens eines Erfassungswerts, welcher die Rollgeschwindigkeits- und Giergeschwindigkeitskomponenten des Fahrzeugs enthält, mittels eines Winkelgeschwindigkeitssensors; einen Rollgeschwindigkeitskalkulierschritt zum Berechnen einer kalkulierten Rollgeschwindigkeit, welche eine Winkelgeschwindigkeit um eine Vorwärts- und Rückwärtsachse ist, auf der Grundlage des Erfassungswerts, welcher während des Erfassungsschritts erfasst wird, und einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; einen Querneigungswinkel-Kalkulierschritt des Berechnens eines kalkulierten Querneigungswinkels des Fahrzeugs aus der kalkulierten Rollgeschwindigkeit; einen Geradeausfahrt-Bestimmungsschritt des Bestimmens eines Geradeausfahrzustands des Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs auf der Grundlage der kalkulierten Rollgeschwindigkeit und eines mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundenen Werts; einen Geradeausfahrtzeit-Drifthöhen-Kalkulierschritt des Kalkulierens einer Sensordrifthöhe während der Geradeausfahrt des Fahrzeug aus einer Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensor für den Fall, dass im Geradeausfahrt-Bestimmungsschritt der Geradeausfahrzustand bestimmt wird; und einen Winkelgeschwindigkeitskorrigierschritt des Korrigierens der Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors mit der im Geradeausfahrtzeit-Drifthöhen-Kalkulierschritt kalkulierten Sensordrifthöhe.
Nach der oben beschriebenen Auslegung wird auf der Grundlage der kalkulierten Rollgeschwindigkeit und des mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundenen Werts, wie z. B. einer kalkulierten Giergeschwindigkeit oder des kalkulierten Querneigungswinkels, der Geradeausfahrzustand des Fahrzeugs bestimmt. Mit anderen Worten wird die Anwesenheit oder die Abwesenheit des Slalomfahrtzustands aus der Rollgeschwindigkeit bestimmt und die Größe des Abbiegeradius aus der kalkulierten Giergeschwindigkeit oder dem kalkulierten Querneigungswinkel bestimmt. Entsprechend ist die Geradeausfahrbedingung oder die Bedingung, in welcher das Fahrzeug bei einem ausreichend großen Abbiegeradius abbiegt, um als ein Geradeausfahren angesehen zu werden, genau bestimmbar. Da die Sensordrifthöhe während der Geradeausfahrt aus der Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors kalkuliert wird und die Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors mit der auf diese Weise kalkulierten Sensordrifthöhe korrigiert wird, kann außerdem eine genaue Berechnung und Entfernung der Sensordrifthöhe während des Fahrens mit einer vereinfachten Struktur erreicht werden, was eine Erhöhung der Kalkulationsgenauigkeit des Querneigungswinkels ergibt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
Auf jeden Fall wird die vorliegende Erfindung mit der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen klarer verstanden. Die Ausführungen und die Zeichnungen werden jedoch nur zum Zwecke der Veranschaulichung und Erklärung angegeben und begrenzen in keinerlei Weise den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung, welcher aus den anliegenden Ansprüchen zu ermitteln ist. In den begleitenden Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Teile in verschiedenen Ansichten zu bezeichnen, und:
1 ist eine Seitenansicht, welche ein Motorrad darstellt, welches mit einer mit einem Querneigungswinkel-Erfasser ausgestatteten Scheinwerfervorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
2 ist ein Längsschnitt, welcher die Scheinwerfervorrichtung vergrößert darstellt;
3 ist ein Blockschaltplan, welcher einen schematischen Aufbau der Scheinwerfervorrichtung darstellt;
4 ist ein Blockschaltplan, welcher einen schematischen Aufbau einer Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung darstellt;
5 ist eine Vorderansicht, welche das Motorrad quergeneigt darstellt;
6 ist eine schematische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Motorradkoordinatensystem und dem Sensorbefestigungskoordinatensystem darstellt;
7 ist ein Flussdiagramm, welches die Berechnungsabfolge des kalkulierten Querneigungswinkels darstellt;
8 ist ein Flussdiagramm, welches die Abfolge der Entfernung einer Sensordrift darstellt;
9 ist ein Blockschaltplan, welcher einen schematischen Aufbau der Scheinwerfervorrichtung gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt und die Beziehung zwischen dem kalkulierten Querneigungswinkel und dem Lampenwinkel veranschaulicht;
10 ist ein Blockschaltplan, welcher einen schematischen Aufbau der Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 ist ein Blockschaltplan, welcher einen schematischen Aufbau einer dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt und die Beziehung zwischen dem kalkulierten Querneigungswinkel und dem Lampenwinkel darstellt;
12 ist ein Blockschaltplan, welcher einen schematischen Aufbau einer vierten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt und die Beziehung zwischen dem kalkuliertem Querneigungswinkel und dem Lampenwinkel darstellt;
13 ist eine schematische Abbildung der Vorwärtssicht des Motorradfahrers während der Kurvenfahrt, welche den während der Kurvenfahrt des Motorrads verfügbaren Beleuchtungsbereich darstellt;
14 ist eine schematische Abbildung der Vorwärtssicht des Motorradfahrers während der Geradeausfahrt des Motorrads, welche den während der Geradeausfahrt des Motorrads verfügbaren Beleuchtungsbereich darstellt; und
15 ist eine schematische Abbildung der Vorwärtssicht des Motorradfahrers während der Kurvenfahrt, welche den während der Kurvenfahrt des Motorrads verfügbaren Beleuchtungsbereich darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGEN
Bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme der begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Insbesondere veranschaulicht 1 eine schematische Seitenansicht eines Motorrads, welches mit einer Scheinwerfervorrichtung ausgestattet ist, welche eine Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet. Wie darin dargestellt, ist das Motorrad 1 von einer Gestaltung, in welcher ein Vorderrad 5 drehbar an einer Frontgabelanordnung 4 angebracht ist, welche an einem vorderen Endabschnitt einer Motorradrahmenstruktur 2 an einem Kopfrohr 3 schwenkbar gelagert ist, und ein Hinterantriebsrad 8 drehbar an einer Schwinge 7 angebracht ist, welche an einem unteren Zwischenabschnitt der Motorradrahmenstruktur 2 derart an einem Schwingenhalter 6 schwenkbar gelagert ist, dass das Hinterantriebsrad 8 durch einen Motorradverbrennungsmotor 9 angetrieben werden kann, welcher an einem weiteren untern Zwischenabschnitt der Motorradrahmenstruktur 2 vor dem Schwingenhalter 6 befestigt ist. Eine Hinterradaufhängung 15 ist zwischen der Schwinge 7 und der Motorradrahmenstruktur 2 befestigt.
Die Vordergabelanordnung 4 weist einen Scheinwerfer 12 auf, welcher daran durch einen Halter 13 befestigt ist, wobei der Scheinwerfer 12 einen Teil einer Scheinwerfervorrichtung 11 bildet. Es ist jedoch zu beachten, dass, falls das Motorrad von einer mit einer Verkleidung versehenen Bauart ist, der Scheinwerfer 12 fallweise mittels der Verkleidung an der Motorradrahmenstruktur angebracht sein kann.
Der oben genannte Scheinwerfer 12 ist schematisch in 2 vergrößert in einem Längsschnitt dargestellt. Im darin dargestellten Scheinwerfer 12 ist eine optische Linse 23 derart vor einer Glühlampe 22, welche ein innerhalb eines Lampengehäuses 21 angeordnetes lichtemittierendes Element ist, ihr unmittelbar gegenüberliegend angeordnet, dass die Linse 23 zusammen mit der Glühlampe 22 um eine Längsmittelachse C gedreht werden kann, um dadurch einen Beleuchtungsbereichsänderungsmechanismus 17 zu bilden. Mit anderen Worten ist das Lampengehäuse 21 an einem ringförmigen Randteil 14, welches bezüglich des Lampengehäuses 21 vorne liegt, mittels zumindest eines Schraubenteils (nicht dargestellt) angebracht, ist ein im Allgemeinen oder im Wesentlichen schüsselförmiger Reflektor 24, welcher das lichtemittierende Element 22 wie eine Glühbirne umgibt, auch am ringförmigen Randteil 14 unter der Verwendung zumindest eines Hakens und zumindest eines Schraubenteils (beide nicht dargestellt) angebracht, und ist die Linse 23 drehbar an einem Drehdorn 26 einer im Reflektor 24 vorgesehenen Linsehalterstrebe 25 gelagert. Der Reflektor 24 weist einen Mittelabschnitt auf, welcher mit einem Drehsockel 27 in koaxialer Beziehung mit der Linse 23 versehen ist, und die Glühlampe 22 ist an einem Mittelabschnitt des Drehsockels 27 in einer Linie mit der Längsmittelachse C durch einen Glühlampenhalter 31 angebracht.
Der Drehsockel 27 wird von einem feststehenden Sockel 28 drehbar gehalten, welcher im Allgemeinen vom Drehsockel 27 aus gesehen radial nach außen liegt, wobei der feststehende Sockel 28 wiederum vom Reflektor 24 durch einen Halter 58 gehalten wird. Der Drehsockel 27 ist mit einem äußeren Umfangsabschnitt der Linse 23 mittels einer Halterung 38 verbunden. Auf diese Weise sind die Glühlampe 22 und die Linse 23 drehbar bezüglich des Lampengehäuses 21, des Randteils 14 und des Reflektors 24 gemacht. Der Reflektor 24 weist einen Vorderabschnitt mit einer daran befestigten Vorderabdeckung 30 auf. Außerdem ist ein elektrisches Kabel 33 mit einer Lampenfassung 37 verbunden, in welche die Glühlampe 32 eingesteckt ist.
Der Drehsockel 27 weist einen äußeren Umfangsabschnitt auf, welcher mit einem sektorförmig getriebenen Zahnrad 32 ausgebildet ist, welches mit einer Verzahnung über einen Winkel von im Wesentlichen 180° um die Längsmittelachse C versehen ist, und andererseits weist der feststehende Sockel 28 einen äußeren Umfangsabschnitt auf, an welchem ein Antreiber 18 zum Antreiben des Drehsockels 27 um die Längsmittelachse C angebracht ist. Der Antreiber 18 kann in der Form beispielsweise eines Gleichstrommotors sein. Der Antreiber 18 enthält eine Antriebswelle, an welcher ein rundes Antriebszahnrad 34 befestigt ist.
Außerdem ist der äußere Umfangsabschnitt des feststehenden Sockels 28 an einer vom Antreiber 18 in einer Umfangsrichtung des feststehenden Sockels 28 beabstandeten Position mit einem Wertgeber 29 versehen, welcher zum Erfassen des Drehwinkels des Drehsockels 27 verwendet wird, d. h. des Drehwinkels sowohl der Linse 23 als auch der Glühlampe 22. Die Drehung des Antreibers 18 wird auf den Drehsockel 27 durch das runde Antriebszahnrad 34 und daraufhin durch das getriebene Zahnrad 32 übertragen, und somit dreht sich die Linse 23 mit der Glühlampe 32. Entsprechend bilden der Antreiber 18 und der Beleuchtungsbereichsänderungsmechanismus 17 zusammen einen die Lichtverteilung anpassenden Mechanismus 16.
Der Wertgeber 29 ist mit einem runden Getrieberad 35 verbunden, welches in das getriebene Zahnrad 32 greift, und ist folglich drehbar zusammen mit dem Getrieberad 35 zum Erfassen des Drehungsbetrags (nummerische Quantität) oder des Drehwinkels des Antreibers 18 und daraufhin zum Erfassen des Drehwinkels sowohl der Linse 23 als auch der Glühlampe 22. Das Getrieberad 35 weist die gleiche Anzahl an Zähnen wie das Antriebszahnrad 34 auf und wird deshalb um den gleichen Betrag wie das Antriebszahnrad 34 gedreht.
Der feststehende Sockel 28 ist mit einem Endschalter 36 versehen zum Erfassen einer Überdrehung um mehr als einen vorbestimmten Winkelbereich, um welchen der Drehsockel 27 um die Längsmittelachse C drehbar ist, und daraufhin zum Anhalten des Antreibers 18, falls die Überdrehung auftritt. Elektrische Stromkabel oder Signalkabel für den Antreiber 18, den Wertgeber 29 und den Endschalter 36 sowie das elektrische Kabel 33 für die Glühlampe 22 werden vom Lampengehäuse 21 aus gesehen nach außen durch ein im Lampengehäuse 21 definiertes Kabeldurchführungsloch (nicht dargestellt) gezogen.
Die Anordnung der Linse 23 und der Glühlampe 22 weist die Standardbeleuchtungsbereichseigenschaft auf, in welcher sie beim Null-Drehwinkel davon solch einen Beleuchtungsbereich (Lichtverteilung) A hervorrufen kann, welcher sich nach links und nach rechts in eine Richtung parallel zur horizontalen Linie H erstreckt. Die Beleuchtungsbereichseigenschaft der oben genannten Art kann weitergegeben werden, wenn z. B. eine Lichtanpassungsplatte zum Anpassen der Divergenzrichtung der Lichtstrahlen von der Glühlampe 22 verwendet wird und eine vordere oder hintere Oberfläche der Linse 23 mit einer Anzahl von zylindrischen Linsenelementen oder Fresnel-Linsenelementen einstückig gebildet ist.
Die Struktur des Schweinwerfers 12 darf nicht notwendigerweise auf das begrenzt werden, was in Verbindung mit der bevorzugten Ausführung dargestellt und beschrieben ist, sofern der durch den Scheinwerfer beleuchtete Bereich verändert werden kann, wenn ein Antriebssignal appliziert wird. Beispielsweise darf der Scheinwerfer 12 nicht notwendigerweise auf die Bauart beschränkt werden, in welcher die Linse 23 wie dargestellt und oben beschrieben winklig angeordnet ist, sondern kann von einer Bauart sein, in welcher der Reflektor eine reflektive Platte ist oder ein Lampenkörper winklig angeordnet ist. Obwohl in der nun diskutierten Ausführung die Linse 23 in der Form einer Streulinse ausgebildet ist, darf die Verwendung nicht notwendigerweise auf die Streulinse beschränkt werden.
Unter Bezugnahme nun auf 3 enthält die Scheinwerfervorrichtung 11 unter anderem den vorher genannten Scheinwerfer 12, den Antreiber 18 und den Wertgeber (Drehpositionserfasser) 29, welche beide im Scheinwerfer 12 vorgesehen sind, eine Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19 und einen Lichtverteilungssteuerer 20. Der Motorradkörper weist darin definiert drei Achsen auf, die durch einen in einem Winkelgeschwindigkeitssensor 55 definierten Referenzpunkt verlaufen. Die drei Achsen enthalten eine Vorwärts- und Rückwärtsachse C1, eine Links- und Rechtsachse C2, welche senkrecht zur Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 steht, und eine Vertikalachse C3, welche rechtwinklig zur Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 und zur Links- und Rechtsachse C2 verläuft.
Genauer gesagt erstreckt sich die Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 in einer horizontalen Richtung parallel zur Längsrichtung des Motorrads, wenn der Motorradkörper in einem Zustand des Geradeausfahrens bei einer konstanten Geschwindigkeit ist. Die Links- und Rechtsachse C2 erstreckt sich in einer horizontalen Richtung der Breite des Motorradkörpers nach, wenn der Motorradkörper im Zustand des Geradeausfahrens bei einer konstanten Geschwindigkeit ist. Die Vertikalachse C3 erstreckt sich in einer vertikalen Richtung rechtwinklig zur Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 und zur Links- und Rechtsachse C2, wenn der Motorradkörper im Zustand des Geradeausfahrens bei einer konstanten Geschwindigkeit ist. Die Achsen C1 bis C3 schneiden sich gegenseitig am Sensorreferenzpunkt. Da außerdem die Achsen C1 bis C3 im Winkelgeschwindigkeitssensor 55 eingestellt sind, weisen die Achsen C1 bis C3 ihre Orientierungen auf, welche sich in Übereinstimmung mit dem Motorradkörper ändern, wie die Orientierung des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 sich mit dem Motorradkörper ändert.
Die in 3 dargestellte Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19 ist derart gestaltet und konfiguriert, dass die Winkelgeschwindigkeit um die Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 (am besten dargestellt in 6) des Motorradkörpers, d. h. eine kalkulierte Rollgeschwindigkeit P, zur Ausgabe eines kalkulierten Querneigungswinkels δ erfasst werden können und der Lichtverteilungssteuerer 20 als Antwort auf den von der Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19 zugeführten kalkulierten Querneigungswinkel δ zur Steuerung des die Lichtverteilung anpassenden Mechanismus 16 aktiviert werden kann. Auf jeden Fall werden die Details der Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19 jedoch später beschrieben.
Der Lichtverteilungssteuerer 20 ist betreibbar zum Steuern des Antreibers 18 des die Lichtverteilung anpassenden Mechanismus 16 als Antwort auf ein vom Wertgeber 29 zugeführtes Rückkopplungssignal, um dadurch sowohl die Glühlampe 22 als auch die Linse 23 durch den Beleuchtungsbereichsänderungsmechanismus 17 zu drehen. Es ist jedoch zu beachten, dass der Lichtverteilungssteuerer 20 derart gestaltet und konfiguriert sein kann, dass er den Antreiber 18 des die Lichtverteilung anpassenden Mechanismus 16 als Antwort auf ein Integrationssignal eines Lampengeschwindigkeitsbefehls D anstatt als Antwort auf das vom Wertgeber 29 zugeführte Rückkopplungssignal steuert.
Die oben genannte Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19 setzt sich zusammen aus dem Winkelgeschwindigkeitssensor 55, welcher derart angeordnet ist, dass er sich mit einem vorbestimmten Winkel θ um die Links- und Rechtsachse C2 (am besten dargestellt in 6) bezüglich der Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 (auch am besten dargestellt in 6) des Motorradkörpers neigt, einem Geschwindigkeitssensor 57 zum Erfassen der Fahrgeschwindigkeit des Motorrads, und einem Querneigungswinkel-Kalkulierer 59 betreibbar zum Bestimmen des kalkulierten Querneigungswinkels δ des Motorrads auf der Grundlage der durch den Winkelgeschwindigkeitssensor 55 erfassten Winkelgeschwindigkeit ω und des Neigungswinkels θ und der durch den Geschwindigkeitssensor 57 erfassten Fahrgeschwindigkeit v.
Der Geschwindigkeitssensor 57 und der Winkelgeschwindigkeitssensor 55 geben sequenziell ihre Erfassungswerte in Intervallen von einer vorbestimmten Zeitdauer aus. Die Fahrgeschwindigkeit v kann beispielsweise aus der Anzahl von Umdrehungen eines Motorradrads oder aus einem Ausgabewert eines Beschleunigungssensors zum Erfassen der Beschleunigung in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung oder aus einem Übersetzungsverhältnis und der Anzahl von Umdrehungen eines Motorradverbrennungsmotors bestimmt werden.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 55 wird in der Form beispielsweise eines Kreisels verwendet und ist betreibbar, um die Winkelgeschwindigkeit ω um eine Sensorachse C4 zu erfassen, welche sich, wie am besten in 6 dargestellt, durch die Links- und Rechtsachse C2 hindurch erstreckt, und welche um eine vorbestimmten Neigungswinkel θ bezüglich der Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 in einer Ebene, welche die Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 und die Vertikalachse C3 enthält, verschwenkt ist. Die durch den Winkelgeschwindigkeitssensor 55 erfasste Winkelgeschwindigkeit ω enthält eine Komponente der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P, welche die Winkelgeschwindigkeit um die Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 ist, und eine Komponente einer kalkulierten Giergeschwindigkeit R, welche die Winkelgeschwindigkeit um die Vertikalachse C3 ist.
Es ist zu beachten, dass in der nun diskutierten veranschaulichten Ausführung in Bezug auf den zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um die vorbestimmte Sensorachse C4 verwendeten Winkelgeschwindigkeitssensor 55 die Sensorachse C4 vorzugsweise derart positioniert ist, dass sie sich bezüglich sowohl der Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 als auch der Vertikalachse C3 neigt, und die Gestalt und die Haltung des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 wie gewünscht geeignet ausgewählt werden können.
Die Details der Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19 sind am besten in 4 dargestellt. Der Querneigungswinkel-Kalkulierer 59 enthält eine Rollgeschwindigkeitskalkulierschaltung 60 zum Berechnung der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P aus einer Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors 55, einer kalkulierten Giergeschwindigkeit R, wie später beschrieben werden wird, und der Fahrgeschwindigkeit v des Motorrads, eine Winkelgeschwindigkeitsintegrierschaltung 62 zum Integrieren der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P auf einer Zeitbasis zur Ausgabe des kalkulierten Querneigungswinkels δ, eine Rückkopplungsschaltung 64 zum Bestimmen der kalkulierten Giergeschwindigkeit R, welche die Winkelgeschwindigkeit um die Vertikalachse C3 (dargestellt in 6) des Motorrads ist, auf der Grundlage des kalkulierten Querneigungswinkels δ und der Geschwindigkeit v, und um daraufhin eine Gegenkopplung davon zur Winkelgeschwindigkeit ω durchzuführen, und eine driftentfernende Schaltung 66 zum Einstellen der Winkelgeschwindigkeit ω auf null, wenn ein vorbestimmter Geradeausfahrzustand oder ein Stillstandzustand erfüllt ist. Die Details der driftentfernenden Schaltung 66 werden später beschrieben.
Der Querneigungswinkel-Kalkulierer 59 berechnet den kalkulierten Querneigungswinkel δ, indem er eine zeitliche Integration der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P durchführt, welche auf der Grundlage des Neigungswinkels θ des Winkelgeschwindigkeitssensors 55, der Winkelgeschwindigkeit ω, welche durch den Winkelgeschwindigkeitssensor 55 erfasst wurde, und der Geschwindigkeit v erhalten worden ist, welche durch den Geschwindigkeitssensor 57 erfasst wurde.
Die Rückkopplungsschaltung 64 enthält einen Giergeschwindigkeitskalkulierer 68 zum Berechnen der kalkulierten Giergeschwindigkeit R, welche ein mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundener Wert ist, auf der Grundlage des kalkulierten Querneigungswinkels δ', welcher vorher berechnet worden ist, und der Geschwindigkeit v, einen Gierkomponentenkalkulierer 70 zum Berechnen einer Gierkomponente des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 durch Multiplizieren der kalkulierten Giergeschwindigkeit R mit cosθ und eine Gegenkopplungsschaltung 72 zum Durchführen einer Gegenkopplung des Werts der Gierkomponente zur Winkelgeschwindigkeit ω, welche ein Erfassungswert des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 ist. Die Gegenkopplungsschaltung 72 wird in der nun diskutierten Ausführung in der Form eines Subtrahierers verwendet.
Mit anderen Worten ist geschafft worden, dass der kalkulierte Querneigungswinkel δ aus der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P erhalten werden kann, welche zu jeder Zeit mit der kalkulierten Giergeschwindigkeit R korrigiert wird. Aus diesem Grund werden eine Anhäufung von Einflüssen, welche durch eine Nullpunkt-Verschiebung des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 verursacht sind, und ein Integrationsfehler über die Zeit vermieden.
Ein Verfahren zum Erfassen des kalkulierten Querneigungswinkels 5 mit dem Querneigungswinkel-Kalkulierer 59 wird nun detailliert insbesondere unter Bezugnahme auf die 5 und 5 beschrieben. Angenommen, dass der Abbiegeradius des Motorrads durch r ausgedrückt wird, die Gravitationsgeschwindigkeit durch g ausgedrückt wird und die Winkelgeschwindigkeit (die Giergeschwindigkeit im feststehenden Koordinatensystem) um die Vertikalachse, welche ohne Rücksicht auf die Haltung des Motorradkörpers festgelegt ist, durch R0 ausgedrückt wird, wird die kalkulierte Giergeschwindigkeit R, wenn das Motorrad mit dem Querneigungswinkel δ bezüglich der Vertikalachse des Motorradkörpers, wie in 5 dargestellt, gekippt ist, durch die folgende Formel (2) ausgedrückt: R = R0·cosδ (2)
Andererseits wird die auf den Schwerpunkt G des Motorrads wirkende Zentrifugalkraft f durch die folgende Formel (3) ausgedrückt, falls die Masse des Motorrads durch m ausgedrückt wird: f = m·v·v/r (3)
In der Formel (3) ist die Masse m die Summe der Massen des Motorradkörpers und des Motorradfahrers.
Da R0 durch v/r ausgedrückt werden kann, d. h. durch die folgende Formel (4), ergibt ein Einfügen der Formel (4) in die Formel (3) die durch die folgende Formel (5) ausgedrückte Zentrifugalkraft f: R0 = v/r (4) f = m·v·R0 (5)
Da außerdem mit dem Querneigungswinkel δ so eine Beziehung, wie durch die folgende Formel (6) ausgedrückt, zwischen der auf dem Motorradkörper wirkenden Zentrifugalkraft f und der Schwerkraft m·g besteht, ergibt eine Einfügung der Formel (5) in die Formel (6) die folgende Formel (7): tanδ = f/(m·g) (6) tanδ = v·R0/g (7)
Die obige Formel (7) kann, wenn der Querneigungswinkel δ in der obigen Formel (2) eingefügt wird, wie folgt ausgedrückt werden: tanδ = v·R/(g·cosδ) (8)
Aus der obigen Formel (8) kann so eine Beziehung, wie durch die unten stehende Formel (9) ausgedrückt, erhalten werden, und entsprechend kann der kalkulierte Querneigungswinkel δ durch die folgende Formel (10) ausgedrückt werden: sinδ = v·R/g (9) δ = sin^–1(v·R/g) (10)
Da der Winkelgeschwindigkeitssensor 55, wie am besten in 6 dargestellt, um den Neigungswinkel θ bezüglich der Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 geneigt angeordnet ist, ergibt die durch den Winkelgeschwindigkeitssensor 55 gemessene Winkelgeschwindigkeit ω durch die Koordinatenumwandlung vorn Motorradkörperkoordinatensystem (einfach punktierte Linie) zum Sensorhalterungskoordinatensystem (durchgezogene Linie) eine Kombination einer Rollkomponente P·sinθ, welche die Rollgeschwindigkeit P enthält, mit einer Gierkomponente R·cosθ, welche die Giergeschwindigkeit R enthält, und ergibt somit die folgende Formel (11): ω = P·sinθ + R·cosθ (11)
Da die Parameter P und R nicht ein direkt gemessener Wert sind, ist zu beachten, dass diese anschließend als die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P bzw. die kalkulierte Giergeschwindigkeit R bezeichnet werden.
Das Bestimmen der kalkulierten Giergeschwindigkeit R aus der obigen Formel (9) und das Einfügen dieser in die obige Formel (11) ergibt die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P, welche durch die folgende Formel (12) ausgedrückt wird: P = [ω – (g·sinδ·cosθ)/v]/sinθ (12)
Wenn die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P integriert wird, wird der kalkulierte Querneigungswinkel δ berechnet. Mit anderen Worten wird der kalkulierte Querneigungswinkel δ durch die folgende Formel (13) ausgedrückt, angenommen, dass der vorher berechnete kalkulierte Querneigungswinkel durch δ' ausgedrückt wird:
Der in 4 dargestellte Giergeschwindigkeitskalkulierer 68 ist betreibbar zum Berechnen der kalkulierten Giergeschwindigkeit R (= g·sind δ'/v) unter Bezugnahme auf den kalkulierten Querneigungswinkel δ', welcher vorher gemessen worden ist, und die Fahrgeschwindigkeit v, welche durch den Geschwindigkeitssensor 57 erfasst wird. Der vorher genannte Gierkomponentenkalkulierer 70 ist betreibbar zum Berechnen einer Gierkomponente R·cosθ, welche durch den Winkelgeschwindigkeitssensor 55 erfasst wird, durch Multiplizieren der kalkulierten Giergeschwindigkeit R mit cosθ. Die Gegenkopplungsschaltung 72 ist betreibbar zum Ausgeben einer Rollkomponente P·sinθ, welche im Erfassungswert ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 enthalten ist, durch Subtrahieren der Gierkomponente R·cosθ von der Winkelgeschwindigkeit ω (= P·sinθ + R·cosθ), welche vom Winkelgeschwindigkeitssensor 55 gemessen wird.
Die oben genannte Rollgeschwindigkeitskalkulierschaltung 60 ist betreibbar zum Berechnen der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P (wie durch die vorher genannte Formel (12) ausgedrückt) durch Dividieren der kalkulierten Rollkomponente P·sinθ durch sinθ. Mit anderen Worten bestimmt die Rollgeschwindigkeitskalkulierschaltung 60 die Rollgeschwindigkeitskomponente P·sinθ durch Subtrahieren der Giergeschwindigkeitskomponente R·cosθ, d. h. (g/v)·sinδ·cosθ, von der durch den Winkelgeschwindigkeitssensor 55 erfassten Winkelgeschwindigkeit ω und berechnet daraufhin die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P durch Dividieren dieses so bestimmten Werts durch sinθ. Die Rollgeschwindigkeitskalkulierschaltung 60 berechnet somit die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P auf der Grundlage der vom Winkelgeschwindigkeitssensor 55 zugeführten Winkelgeschwindigkeit ω und der zum Giergeschwindigkeitskalkulierer 68 eingegebenen Fahrgeschwindigkeit v. Die Winkelgeschwindigkeitsintegrierschaltung 62 ist betreibbar zum Berechnen des kalkulierten Querneigungswinkels δ durch Integrieren der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P (wie durch die vorher genannte Formel (13) ausgedrückt).
Die oben genannte driftentfernende Schaltung 66 enthält einen Fahrt-/Stopp-Bestimmer 65 zum Bestimmen auf der Grundlage der Geschwindigkeit v, ob das Motorrad fährt oder angehalten ist, einen Geradeausfahrt-Bestimmer 67 zum Bestimmen während der Fahrt des Motorrads auf der Grundlage des Erfassungswerts ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55, ob das Motorrad gerade geradeaus fährt, einen Geradeausfahrtzeit-Drifthöhenbestimmer 69 zum Kalkulieren einer Sensordriftaktualisierungshöhe D1 während der Geradeausfahrt des Motorrads durch Mittelwertbildung eines Signals ω1, in welchem eine kalkulierte Sensordrifthöhe D von der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 entfernt worden ist, falls der Geradeausfahrt-Bestimmer 67 bestimmt, dass das Motorrad geradeaus fährt, und einen Winkelgeschwindigkeitskorrigierer 71 zum Korrigieren der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 mit der Sensordrifthöhe D.
Der oben genannte Geradeausfahrt-Bestimmer 57 ist geeignet zum Bestimmen, dass das Motorrad dann geradeaus fährt, wenn ein Zustand, in welchem die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P kleiner ist als ein vorbestimmter erster Bestimmungswert J1, für eine konstante zeit t1 anhält, und gleichzeitig ein Zustand, in welchem die kalkulierte Giergeschwindigkeit R kleiner ist als ein vorbestimmter zweiter Bestimmungswert J2, für die konstante Zeit t1 anhält.
Zustände des Motorradkörpers während dessen Fahrt können in Geradeausfahren, Abbiegen und Slalomfahren klassifiziert werden. Im Geradeausfahrzustand treten weder die Rollgeschwindigkeit noch die Giergeschwindigkeit auf, aber während des Abbiegezustands tritt nur die Giergeschwindigkeit und keine Rollgeschwindigkeit auf und während des Slalomzustands treten sowohl die Rollgeschwindigkeit als auch die Giergeschwindigkeit auf. Entsprechenderweise, falls der Geradeausfahrzustand während des Fahrens des Motorrads erfasst wird, ist die Kalkulation der Sensordrifthöhe D möglich, weil angenommen wird, dass die Eingabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 nur die Sensordrifthöhe D einschließt.
Wie am besten in 4 dargestellt, wird die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P im Laufe der Kalkulation des Querneigungswinkels δ berechnet. Falls der Zustand, dass die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P hinreichend klein ist, für eine konstante Zeitlänge andauert, kann bestimmt werden, dass der Motorradkörper gerade geradeaus fährt oder abbiegt. Falls außerdem bestimmt werden kann, dass die Giergeschwindigkeit null ist, können der Geradeausfahrzustand und der Abbiegezustand unterschieden werden. Wenn jedoch das Motorrad geradeausfährt, während die Sensordrifthöhe D existiert, wird die in 4 dargestellte kalkulierte Giergeschwindigkeit R als D/cosθ berechnet. Mit anderen Worten können der Geradeausfahrzustand und der Abbiegezustand nicht voneinander nur durch die Bestimmung, ob die kalkulierte Giergeschwindigkeit R null ist oder nicht, unterschieden werden.
Wenn jedoch die kalkulierte Giergeschwindigkeit R gleich 1 (deg/sec) ist, bedeutet dies, dass der Abbiegeradius bei einer Fahrgeschwindigkeit von 30 km/h etwa 336 Meter ist und der Abbiegeradius bei einer Fahrgeschwindigkeit von 150 km/h etwa 1683 Meter ist und es sollte kein Problem bestehen, dass dieser Zustand als Geradeausfahrzustand genommen wird. Falls entsprechend der Zustand, dass die kalkulierte Giergeschwindigkeit R hinreichend klein ist, für eine konstante Zeitlänge andauert, wird er bestimmt, als ob der Geradeausfahrzustand erfolgt. In der nun diskutierten Ausführung bestimmt der Geradeausfahrt-Bestimmer 67 den Geradeausfahrzustand unter Bezugnahme auf die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P und die kalkulierte Giergeschwindigkeit R, aber er kann auch unter Bezugnahme auf den kalkulierten Querneigungswinkel δ anstatt der kalkulierten Giergeschwindigkeit R bestimmt werden oder alternativ kann er unter Bezugnahme sowohl auf die kalkulierte Giergeschwindigkeit R als auch auf den kalkulierten Querneigungswinkel δ bestimmt werden. Der Geradeausfahrzustand wird somit unter der Verwendung der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P und eines mit dem kalkulierten Querneigungswinkel δ verbundenen Werts (der kalkulierten Giergeschwindigkeit P oder des kalkulierten Querneigungswinkels δ) bestimmt.
Der oben genannte Geradeausfahrtzeit-Drifthöhenbestimmer 69 enthält eine Mittelwertbildungsschaltung zum Mittelwertbilden eines Signals ω1 für eine vorbestimmte Zeitlänge t3, wobei das Signal ω1 der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 entspricht, von dem die kalkulierte Drifthöhe D entfernt worden ist, falls der Geradeausfahrzustand durch den Geradeausfahrt-Bestimmer 67 bestimmt wird. Die vorbestimmte Zeitlänge t3 ist eine Zeitlänge, während welcher der Prozess der Mittelwertbildung unter dem Geradeausfahrzustand durchgeführt wird. Wie oben beschrieben, da während des Geradeausfahrzustands die Winkelgeschwindigkeitssensoreingabe ω die Sensordrifthöhe D darstellt, kann die Sensordrifthöhe D aus der Winkelgeschwindigkeitssensoreingabe ω, welche zur Zeit des so bestimmten Geradeausfahrzustands erzeugt wird, kalkuliert werden. Außerdem wird der Mittelwert, nachdem der Prozess der Mittelwertbildung für die vorbestimmte Zeitlänge t3 durchgeführt worden ist, in Anbetracht von Einflüssen, welche durch Rauschen herbeigeführt würden, als eine Geradeausfahrzeit-Sensordrift-Aktualisierungshöhe D1 wiedergegeben.
Die driftentfernende Schaltung 66 enthält auch einen Stillstandbestimmer 73 zum Bestimmen eines Stillstandzustands des Motorrads aus der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P während des Anhaltens des Motorrads und einen Stillstandzeitdrifthöhenkalkulierer 75 zum Kalkulieren einer Sensordriftaktualisierungshöhe D2 zur Stillstandzeit durch Mittelwertbildung des Signals ω1, welches der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 entspricht, von welchem die kalkulierte Sensordrifthöhe D entfernt worden ist, falls der Stillstandbestimmer 73 den Stillstandzustand bestimmt. Der oben genannte Stillstandbestimmer 73 ist so beschaffen, dass er den Stillstandzustand bestimmt, wenn ein Zustand, in welchem die kalkulierten Rollgeschwindigkeit P kleiner als ein vorbestimmter dritter Bestimmungswert J3 ist, für eine konstante Zeit t2 anhält.
Der Winkelgeschwindigkeitskorrigierer 71 enthält einen Schalter 63, geeignet durch Geradeausfahrbestimmung des Geradeausfahrtbestimmers 67 oder durch Stillstandbestimmung vom Stillstandbestimmer 73 eingeschaltet zu werden und ist betreibbar zum Durchführen einer Korrektur auf der Grundlage der Geradeausfahrtzeit-Sensordrift-Aktualisierungshöhe D1 oder der Sensordriftaktualisierungshöhe D2 zur Stillstandzeit. Die in den Stillstandbestimmer 73 eingegebene kalkulierte Rollgeschwindigkeit P ist diejenige, von welcher eine Änderung in der Frequenz, die niedriger ist als eine vorbestimmte Frequenz f, mittels eines Hochpassfilters 77 entfernt worden ist. Der Wert der vorbestimmten Frequenz f wird als beispielsweise 0,2 Hz und vorzugsweise 0,1 Hz gewählt. Das Entfernen der oben diskutierten Niederfrequenzänderung kann mit einem beliebigen geeigneten Mittel außer dem Hochpassfilter 77 erreicht werden oder es kann darauf verzichtet werden.
Da während des Anhaltens der Motorradkörper nicht abbiegt, d. h. keine Giergeschwindigkeit erzeugt wird, entspricht die Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 der Summe der Rollgeschwindigkeit und der Sensordrifthöhen D während der Stillstandzeit. Während die Rollgeschwindigkeit null ist, solange wie ein Ständer in Kontakt mit einer Bodenoberfläche bleibt, ändert sie sich, wenn ein Fahrer aufsteigt und der Motorradkörper durch den Fahrer, welcher auf dem Motorradkörper sitzt, geschaukelt wird. Andererseits kann die Sensordrifthöhe als ein konstanter Wert angesehen werden, falls sie in Intervallen einer Zeit in Einheiten von einigen zehn Sekunden betrachtet wird. Obwohl sich die Sensordrifthöhe infolge eines externen Faktors, wie beispielsweise einer Änderung in der Temperatur, ändert, ist die Geschwindigkeit einer solchen Änderung hinreichend gering, wenn sie mit einer durch eine Aktion eines Menschen herbeigeführte Änderung in der Rollgeschwindigkeit verglichen wird. Wenn durch die Verwendung dieser Charakteristik ein Hochpassausgabeprozess durch den Hochpassfilter 77 auf das Signal ω1 einer Art, in welcher die kalkulierte Drifthöhe D von der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 entfernt worden ist, angewendet wird, kann die Rollgeschwindigkeitskomponente extrahiert werden. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Motorradkörper im Stillstand bleibt, falls der Zustand, in welchem die Ausgabe des Hochpassfilters 77 hinreichend niedrig ist, für eine konstante Zeit andauert.
Der Stillstandzeitdrifthöhenkalkulierer 75 enthält eine Mittelwertbildungsschaltung geeignet zur Mittelwertbildung des Signals ω1 für eine vorbestimmte Zeitlänge t4, wobei das Signal ω1 der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 entspricht, von welchem die kalkulierte Drifthöhe D entfernt worden ist, falls der Stillstandbestimmer 73 den Stillstandzustand bestimmt. Die vorbestimmte Zeitlänge t4 ist eine Zeitlänge, während welcher der Prozess der Mittelwertbildung unter dem Stillstandzustand ausgeführt wird. In der nun diskutierten Ausführung werden die Mittelwertbildungsprozesszeit t3 während des Geradeausfahrens und die Mittelwertprozesszeit t4 während des Stillstands als voneinander verschiedene Werte ausgewählt, sie können aber die gleichen Zeiten sein, Wie oben beschrieben, da während der Motorradkörperstillstandsbestimmung die Rollgeschwindigkeit hinreichend klein ist, besteht so eine Beziehung, dass die Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 die Sensordrifthöhe D ist. Entsprechend kann die Sensordrifthöhe D aus der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 kalkuliert werden. Außerdem wird in Anbetracht der Einflüsse, welche durch Rauschen herbeigeführt würden, der Mittelwert, welcher für eine konstante Zeitlänge t4 gemittelt worden ist, als eine Stillstandzeit-Sensordrift-Aktualisierungshöhe D2 angenommen.
Die oben genannte driftentfernende Schaltung 66 enthält eine Prozessunterbrechungsschaltung 81 betreibbar zum Unterbrechen der Berechnung der Geradeausfahrtzeitdrift-Aktualisierungshöhe D1, welche durch einen Geradeausfahrtzeit-Drifthöhen-Kalkulierer 69 durchgeführt wird, falls die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P und die kalkulierte Giergeschwindigkeit R innerhalb der vorbestimmten Zeitlänge t3, während welcher der Prozess der Mittelwertbildung stattfindet, den ersten bzw. zweiten Bestimmungswert, J1 bzw. J2, übersteigen. Es kann alternativ eine Anordnung gemacht werden, dass, falls entweder die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P oder die kalkulierte Giergeschwindigkeit R den ersten Bestimmungswert J1 oder den zweiten Bestimmungswert J2 übersteigt, die Berechnung unterbrochen wird. Die Berechnung wird wieder aufgenommen, wenn der Zustand, in welchem die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P und die kalkulierte Giergeschwindigkeit R innerhalb einer vorbestimmten Zeitlänge t5 anschließend an die Bestimmung des Geradeausfahrens kleiner sind als der erste bzw. zweite Bestimmungswert, J1 bzw. J2, für die vorbestimmte Zeitlänge t1 andauert. Auch falls die Berechnung der Geradeausfahrtzeitdrift-Aktualisierungshöhe D1 durch den Geradeausfahrtzeit-Drifthöhen-Kalkulierer 69 nicht innerhalb der vorbestimmten Zeitlänge t5 anschließend an die Bestimmung der Geradeausfahrt vervollständigt wird, oder falls die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P und die kalkulierte Giergeschwindigkeit R Schaukel-Bestimmungswerte J4 bzw. J5 übersteigen, wird eine Rückstellschaltung 83 zum Annullieren eines solchen Berechnungsprozesses durch die driftentfernende Schaltung 66 einbezogen. Wenn entsprechend die Berechnung für den Fall unterbrochen wird, dass solch eine Berechnung verzögert wird, weil eine Ausgabeänderung des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 z. B. beträchtlich ist, können die Prävention einer fehlerhaften Kalkulation der Drifthöhe und eine nutzlose Fortsetzung der Berechnung während eines instabilen Zustands vermieden werden. In jedem Fall werden die Details des in der driftentfernenden Schaltung 66 stattfindenden Prozesses später beschrieben.
Der Winkelgeschwindigkeitskorrigierer 71 nimmt einen Kalkulationswert E1 der Geradeausfahrtzeitdrift-Aktualisierungshöhe D1 oder der Stillstandzeitdrift-Aktualisierungshöhe D2 nach Vollendung des Prozesses der Mittelwertbildung auf und erhält eine kalkulierte Sensordrifthöhe D durch Addieren mit einem kalkulierten Wert E0 des vorherigen Zyklus mittels einer ersten Addierschaltung 85. Die Sensordrift des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 kann entfernt werden, wenn die kalkulierte Sensordrifthöhe D durch eine erste Subtrahierschaltung 87 von der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 subtrahiert wird. Eine Unterdrückungsschaltung 89 zum Unterdrücken einer Änderung in der Korrektur kann zwischen der ersten Addierschaltung 85 und der ersten Subtrahierschaltung 87 eingeführt werden. Die Unterdrückungsschaltung 89 wird zur Lockerung der Änderungsgeschwindigkeit der kalkulierten Sensordrifthöhe D verwendet und ist betreibbar zum Einstellen einer Änderungsgeschwindigkeit, welche zum Entfernen der Drift innerhalb beispielsweise einer (0,5 × t3)-Zeit ausreicht.
Der Querneigungswinkel-Kalkulierer 59 und der Lichtverteilungssteuerer 20 werden in einer in 3 dargestellten Steuerungseinheit 42 eingebaut und werden beispielsweise unterhalb einer Motorradsitzanordnung 40 angeordnet. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 55 kann, obwohl er bevorzugt in der Nähe des Schwerpunkts G, welcher als den Motorradkörper und den Motorradfahrer enthaltend definiert ist, angeordnet wird, an einem beliebigen geeigneten Ort angeordnet werden, sofern eine ausreichende Stabilität sichergestellt werden kann, und darf daher nicht notwendigerweise auf die Nachbarschaft des Schwerpunkts G beschränkt werden.
Wie leicht aus der obigen Gleichung (11) verstanden werden kann, werden Einflüsse, welche durch die Gierkomponente R·cosθ herbeigeführt würden, beträchtlich, wenn der Neigungswinkel θ des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 klein ist, d. h. sich null nähert. Wenn umgekehrt der Neigungswinkel θ groß wird, d. h. sich 90° nähert, werden die durch die Rollkomponente P·sinθ herbeigeführten Einflüsse beträchtlich. Angesichts dessen liegt der in 6 dargestellte Neigungswinkel θ des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 bevorzugt innerhalb des Bereichs von 30 bis 60° und ist besonders bevorzugt 45°. Es ist jedoch zu beachten, dass, da der optimale Winkel abhängig von der Genauigkeit (Drifthöhe) des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 und/oder der Antriebscharakteristik des Motorradkörpers variiert, der Winkel kleiner als 30° und der Winkel größer als 60° als innerhalb des Geists der vorliegenden Erfindung enthalten zu verstehen sind.
Das Flussdiagramm, welches die Abfolge der Berechnung des vorher genannten kalkulierten Querneigungswinkels δ darstellt, ist so wie in 7 dargestellt. Nun bezugnehmend auf 7 findet anschließend an den Start des Berechnungsprozesses des Querneigungswinkels δ ein Winkelgeschwindigkeitserfassungsschritt 51 statt, um sukzessive die Winkelgeschwindigkeit ω, in welcher die Rollkomponente P·sinθ, welche die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P enthält, und die Gierkomponente R·cosθ, welche die kalkulierte Giergeschwindigkeit R enthält, kombiniert werden, in Intervallen einer vorbestimmten Zeit zu erfassen.
Es ist zu beachten, dass in der nun diskutierten Ausführung die Rollkomponente P·sinθ und die Gierkomponente R·cosθ unter der Verwendung des einzigen Winkelgeschwindigkeitssensors 55 (am besten in 6 dargestellt), welcher so angeordnet ist, dass er sich mit dem Neigungswinkel θ neigt, erfasst werden, aber auch wenn separate Sensoren für die Erfassung der Rollgeschwindigkeit und die Erfassung der Giergeschwindigkeit verwendet werden, das Flussdiagramm zur Berechnung des kalkulierten Querneigungswinkels wie beispielsweise in 7 dargestellt ebenso angewendet werden kann.
Nach dem Winkelgeschwindigkeitserfassungsschritt S1 wird die Fahrgeschwindigkeit v des Motorrads bei einem Geschwindigkeitserfassungsschritt S2 erfasst, gefolgt durch einen Schritt S3 des Aufnehmens des Querneigungswinkels des vorhergehenden Zyklus. Während des Schritts S3 des Aufnehmens des Querneigungswinkels des vorhergehenden Zyklus wird ein kalkulierter Querneigungswinkel δ_n–A, welcher zu einem einem betreffenden Zeitpunkt t_n vorausgehenden Zeitpunkt t_n–A bestimmt wird, aufgenommen. In der nun diskutierten Ausführung wird der während eines Schritts S7 der Speicherung und der Ausgabe des Querneigungswinkels aufgezeichnete kalkulierte Querneigungswinkel aufgenommen, wie später beschrieben wird.
Der Schritt S3 des Aufnehmens des Querneigungswinkels des vorhergehenden Zyklus ist gefolgt von einem Gierkomponentenkalkulierschritt S4, bei welchem unter Verwendung des beim Schritt S3 des Aufnehmens des Querneigungswinkels des vorhergehenden Zyklus aufgenommene kalkulierte Querneigungswinkel δ_n–A des vorhergehenden Zyklus die Giergeschwindigkeit R_n–A, wenn das Motorrad bei einer Fahrgeschwindigkeit v zum betreffenden Zeitpunkt t_n kippt, berechnet wird und auch die Gierkomponente R_n–A·cosδ, welche durch den Winkelgeschwindigkeitssensor 55 erfasst wird, wenn das Motorrad bei dieser Giergeschwindigkeit R abbiegt, berechnet wird. In der nun diskutierten Ausführung wird die Giergeschwindigkeit R_n–A als g(sinδ_n–A)/v bestimmt.
Ein Rollgeschwindigkeitsextrahierschritt S5 findet anschließend statt, bei welchem die Gierkomponente R_n–A·cosθ von der Winkelgeschwindigkeit ω_n zum betreffenden Zeitpunkt t_n subtrahiert wird, um die Rollkomponente P_n·sinθ zu bestimmen, und die Rollgeschwindigkeit P_n aus der Rollkomponente P_n·sinθ extrahiert wird. Danach findet ein Querneigungswinkelberechnungsschritt S6 statt, bei welchem der kalkulierte Querneigungswinkel δ_n des Motorrads zum betreffenden Zeitpunkt t_n durch Integrieren der während einer Zeitdauer von einem vorbestimmten Zeitpunkt t₀ bis zum betreffenden Zeitpunkt t_n sukzessive extrahierten Rollgeschwindigkeiten P berechnet wird.
Schließlich findet der Schritt S7 des Speicherns und Ausgebens des Querneigungswinkels statt, bei welchem der berechnete kalkulierte Querneigungswinkel δ_n aufgezeichnet und ausgegeben wird. Der aufgezeichnete kalkulierte Querneigungswinkel δ_n wird als der Querneigungswinkel δ_n–A des vorhergehenden Zyklus beim Schritt S4 des Erfassens des Querneigungswinkels des vorhergehenden Zyklus während des anschließenden Zyklus der Berechnung des kalkulierten Querneigungswinkels aufgenommen.
Nun bezugnehmend auf 8 wird der Prozess des Entfernens der Sensordrift nun beschrieben. Der in 7 dargestellte Querneigungswinkel-Erfassungsprozess und der in 8 dargestellte die Sensordrift entfernende Prozess finden gleichzeitig statt. Ob das Motorrad gerade fährt oder angehalten ist, wird am Anfang durch einen Fahrt-Stopp-Bestimmer 65 auf der Grundlage des Geschwindigkeitssensors 57 bei einem Schritt S10 bestimmt, welcher ein in 8 dargestellter Fahrzustandsbestimmungsschritt ist. Diese Bestimmung wird unter dem Aspekt durchgeführt, ob die Motorradgeschwindigkeit höher oder niedriger als 1 km/h ist.
Falls das Motorrad beim Schritt S10 als angehalten bestimmt wird, findet ein Schritt S21 statt, bei welchem ein Signal ω1, welches der Winkelgeschwindigkeitssensoreingabe ω entspricht, von welcher die kalkulierte Drifthöhe D entfernt worden ist, in den Hochpassfilter 77 eingegeben wird, um die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P zu berechnen, aus welcher die Niederfrequenzänderung entfernt worden ist. Der Berechnungsschritt S21 ist gefolgt von einem Schritt S22, bei welchem der Stillstandzustand bestimmt wird. Während des Stillstandzustandsbestimmungsschritts S22 wird die beim Schritt S21 erhaltene kalkulierte Rollgeschwindigkeit P mit dem dritten Bestimmungswert J3 verglichen. Falls die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P höher als der dritte Bestimmungswert J3 ist, wird der Nicht-Stillstandzustand bei einem Schritt S25 bestimmt. Falls andererseits die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P niedriger als der oder gleich dem dritten Bestimmungswert J3 ist, geht der Programmfluss zu einem Schritt S23, bei welchem in Abhängigkeit des Zustands, bei welchem die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P niedriger als der oder gleich dem dritten Bestimmungswert ist, ein Zeitlänge länger als die vorbestimmte Zeit t2 anhält. Falls die Zeitlänge länger als die vorbestimmte Zeit t2 anhält, findet ein Schritt S24 statt, bei welchem der Stillstandzustand bestimmt wird, oder andernfalls ein Nicht-Stillstandzustand beim Schritt S25 bestimmt wird. Der dritte Bestimmungswert J3 wird als beispielsweise 2 deg/sec ausgewählt und die vorbestimmte Zeitlänge t2 wird beispielsweise als 2 Sekunden ausgewählt.
Falls das Motorrad beim Schritt S10 als im Fahrzustand befindlich bestimmt wird, findet ein Schritt S11 statt, bei welchem die Rollgeschwindigkeit P und die Giergeschwindigkeit R kalkuliert werden. Bei diesem Kalkulierschritt S11 wird die kalkulierte Giergeschwindigkeit R und die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P vom Gierkomponentenkalkulierschritt S4 bzw. vom Rollgeschwindigkeitsextrahierschritt D5, welche beide im Flussdiagramm von 7 dargestellt sind, aufgenommen. Danach wird bei einem Schritt S12 im Flussdiagramm von 8, bei welchem der Geradeausfahrzustand bestimmt wird, der Geradeausfahrzustand durch den Geradeausfahrt-Bestimmer 67 unter Verwendung der kalkulierten Giergeschwindigkeit R und der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P bestimmt. Genauer gesagt wird die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P mit dem ersten Bestimmungswert J1 verglichen und die kalkulierte Giergeschwindigkeit R wird mit dem zweiten Bestimmungswert J2 verglichen. Falls die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P niedriger als der oder gleich dem ersten Bestimmungswert J1 ist und die kalkulierte Giergeschwindigkeit R auch niedriger als der oder gleich dem zweiten Bestimmungswert J2 ist, geht der Programmfluss zu einem Schritt S13, bei welchem durch den Geradeausfahrt-Bestimmer 67 bestimmt wird, ob oder ob nicht der Zustand, in welchem die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P niedriger als der oder gleich dem ersten Bestimmungswert J1 ist und die kalkulierte Giergeschwindigkeit R niedriger als der oder gleich dem zweiten Bestimmungswert J2 ist, eine Zeitlänge länger als die vorbestimmte Zeit t1 andauert. Falls der Zustand, dass die kalkulierten Roll- und Giergeschwindigkeiten, P und R, niedriger als der erste bzw. zweite Bestimmungswert, J1 bzw. J2, sind, für eine Zeitlänge länger als die vorbestimmte Zeitlänge t1 andauert, wird der Geradeausfahrzustand bei einem Schritt S15 bestimmt, oder andernfalls der Nicht-Geradeausfahrzustand bei einem Schritt S16 bestimmt. Der erste und der zweite Bestimmungswert, J1 und J2, sind beispielsweise 2 deg/sec bzw. 1,5 deg/sec, und die vorbestimmte Zeitlänge t1 wird als beispielsweise 2 Sekunden ausgewählt.
Falls beim Schritt S12 bestimmt wird, dass zumindest eine aus der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P und der kalkulierten Giergeschwindigkeit R größer als der erste und der zweite Bestimmungswert, J1 und J2, sind, ist der Schritt S12 von einem Schritt S14 gefolgt, bei welchem die Bestimmung durchgeführt wird, ob der Prozess der Mittelwertbildung zu unterbrechen ist. Genauer gesagt, falls beim Schritt S14 bestimmt wird, dass die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P und die kalkulierte Giergeschwindigkeit R niedriger als die oder gleich den entsprechenden Schaukel-Bestimmungswerten, J4 und J5, sind und eine vorbestimmte Zeitlänge t5 anschließend an die Bestimmung des Geradeausfahrzustands nicht weitergeht, findet ein Schritt S17 statt, bei welchem ”der Prozess des Geradeausfahrzustands und der Unterbrechung der Mittelwertbildung” bestimmt wird. Entsprechend werden eine fehlerhafte Kalkulation der Drifthöhe während des instabilen Zustands und eine Verzögerung der Berechnung wegen der Nichtverfügbarkeit der Sensordrifthöhe vermieden. Die oben genannten Schaukel-Bestimmungswerte, J4 und J5, sind beispielsweise 6 deg/sec bzw. 4,5 deg/sec, und die vorbestimmte Zeitlänge t5 wird als beispielsweise 10 Sekunden ausgewählt. Falls die Zeitlänge die vorbestimmte Zeit t5 übersteigt, oder falls die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P und die kalkulierte Giergeschwindigkeit R die entsprechenden Schaukel-Bestimmungswerte, J4 und J5, übersteigen, wird der Nicht-Geradeausfahrzustand beim Schritt S16 bestimmt.
Falls beim Schritt S16 oder beim Schritt S25 der Nicht-Geradeausfahrzustand oder der Nicht-Stillstandzustand bestimmt wird, geht der Programmfluss zu einem annullierenden (rücksetzenden) Schritt S30, bei welchem ein Zurücksetzen stattfinden. Bei diesem Schritt S30 wird der dann stattfindende Prozess der Mittelwertbildung durch die Rücksetzschaltung 83 gelöscht, wobei der Programmfluss folglich zum Start zurückkehrt. Falls andererseits beim Schritt S17 der ”Prozess des Geradeausfahrzustands und der Unterbrechung der Mittelwertbildung” bestimmt wird, findet weder der Prozess der Mittelwertbildung noch ein Zurücksetzen statt und der Programmfluss geht direkt zum Start.
Wenn der Stillstandzustand beim Schritt S24 bestimmt wird oder der Geradeausfahrzustand beim Schritt S15 bestimmt wird, geht der Programmfluss zu einem Sensordriftaktualisierungshöhenkalkulierschritt S31, bei welchem der Geradeausfahrdrifthöhenkalkulierer 69 oder der Stillstandzeitdrifthöhenkalkulierer 75 entsprechend die Sensordriftaktualisierungshöhe kalkuliert. Bei diesem Schritt S31 findet ein Prozess des Mittelwertbildens des Signals ω1 statt, welches der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 entspricht, von welchem die kalkulierte Drifthöhe D entfernt wird.
Bei einem folgenden Schritt S32 wird bestimmt, ob der Prozess der Mittelbildung für eine vorbestimmte Zeitlänge t3 und t4 andauert oder nicht. Falls beim Schritt S32 bestimmt wird, dass der Prozess der Mittelwertbildung für die vorbestimmte Zeitlänge t3 oder t4 andauert, hört der Prozess der Mittelwertbildung auf. In diesem Fall wird die vorbestimmte Zeitlänge t3 für den Geradeausfahrzustand als beispielsweise 8 Sekunden gewählt und die vorbestimmte Zeitlänge t4 für den Stillstandzustand wird beispielsweise als 4 Sekunden gewählt.
Falls der Geradeausfahrzustand oder der Stillstandzustand innerhalb der vorbestimmten Zeitlänge t3 bzw. t4 freigegeben wird, d. h. der Schritt S32 den Nicht-Geradeausfahrzustand oder den Nicht-Stillstandzustand bestimmt, wird der Prozess der Mittelwertbildung beim Schritt S30 gelöscht und die Berechnung der Sensordrifthöhe hört nicht auf.
Falls der Prozess der Mittelbildung aufhört, geht der Programmfluss zum Schritt S33, bei welchem die Sensordrifthöhe extrahiert wird. Bei diesem Schritt S33 wird die so Bemittelte Geradeausfahrzeitdrift-Aktualisierungshöhe D1 oder die so gemittelte Stillstandzeitdrift-Aktualisierungshöhe D2 extrahiert und, nachdem sie zum kalkulierten Wert E0 des vorherigen Zyklus durch die erste Addierschaltung 85, wie ab besten in 4 dargestellt ist, addiert worden ist, um die kalkulierte Sensordrifthöhe D zu erhalten, wird die kalkulierte Sensordrifthöhe D von der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 durch die erste Subtrahierschaltung 87 durch die Unterdrückungsschaltung 89 subtrahiert, um dadurch die Sensordrift vom Winkelgeschwindigkeitssensor 55 zu entfernen. Nach dem Extrahieren der Sensordrift werden der Geradeausfahrzustand oder der Stillstandzustand und der Prozess der Mittelwertbildung bei einem Schritt S34 zurückgestellt, wobei der Programmfluss folglich zum Start zurückkehrt.
9 veranschaulicht einen Blockschaltplan zum Steuern eines Lampenwinkels auf der Grundlage des kalkulierten Querneigungswinkels 6, welcher durch die Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19 der vorliegenden Erfindung berechnet worden ist. Die Scheinwerfervorrichtung 11 der vorher beschriebenen Bauart enthält den Lichtverteilungssteuerer 20, eine Lampengeschwindigkeitsintegrierschaltung 74 zum Bestimmen des Lampenwinkels α durch die zeitliche Integration eines Lampengeschwindigkeitsbefehlswerts D, welcher vom Lichtverteilungssteuerer 20 ausgegeben wird, eine zweite Subtrahierschaltung 76 zum Bestimmen einer Differenz zwischen dem vorher diskutierten kalkulierten Querneigungswinkel δ und dem Lampenwinkel α und eine Rückkopplungsleitung 78, durch welche eine Ausgabe der Lampengeschwindigkeitsintegrierschaltung 74 zu einer negativen Eingabe der zweite Subtrahierschaltung 76 zurückgeführt wird.
Die zweite Subtrahierschaltung 76 ist betreibbar zum Erzeugen der Differenz (δ – α) zwischen dem von der Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19 ausgegebenen kalkulierten Querneigungswinkel δ und dem von der Lampengeschwindigkeitsintegrierschaltung 74 ausgegebenen Lampenwinkel α als eine Lampenwinkelsteuerabweichung δ1. Der Lichtverteilungssteuerer 20 ist betreibbar zur Ausgabe des Lampengeschwindigkeitsbefehls D auf der Grundlage eines Ausgabewerts der zweiten Subtrahierschaltung 76. Die Lampengeschwindigkeitsintegrierschaltung 74 ist betreibbar zur Ausgabe des Lampenwinkels α durch Integrieren des Lampengeschwindigkeitsbefehls D. Die Rückkopplungsleitung 78 ist betreibbar zum Zuführen des Lampenwinkels α, welcher eine Ausgabe der Lampengeschwindigkeitsintegrierschaltung 74 ist, zurück zur negativen Eingabe der zweiten Subtrahierschaltung 76. Der Lichtverteilungssteuerer 20 ist betreibbar zum Steuern des die Lichtverteilung anpassenden Mechanismus 16.
Durch den Betrieb des die Lichtverteilung anpassenden Mechanismus 16 werden sowohl die Linse 23 als auch die Glühlampe 22 wie in 3 dargestellt in eine Richtung entgegen der Richtung gedreht, in welche der Motorradkörper quergeneigt ist, um dadurch den Beleuchtungsbereich (Lichtverteilung) A in diese entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit gleich dem Lampengeschwindigkeitsbefehl D (9) zu drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Drehungswinkel der Glühlampe 22 und der Linse 23 durch Steuern der Drehung des Antreibers 18 derart gewählt, um einen Wert innerhalb des Bereichs eines Werts gleich dem kalkulierten Querneigungswinkel δ bis zu einem Wert, welcher das Doppelte des kalkulierten Querneigungswinkels δ ist, zu erreichen. Der Lichtverteilungssteuerer 20 bewirkt das Anhalten des Antreibers 18, wenn der Lampenwinkel α den kalkulierten Querneigungswinkel δ erreicht. Entsprechend wird der Beleuchtungsbereich A um den Winkel, welcher dem kalkulierten Querneigungswinkel δ (9) entspricht, in einer entgegengesetzten Richtung zu der Richtung gedreht, in welcher das Motorrad quergeneigt ist. Es ist zu beachten, dass der Lampenwinkel α aus dem Maß der Drehung des Antreibers 18 geliefert werden kann, welches durch den Wertgeber 29 erfasst wird.
Wenn das Motorrad, wie in 13 dargestellt, seine Fahrtrichtung derart ändert, um beispielsweise nach links, wie durch den Pfeil P entlang der Kurvenbahn 90 dargestellt, abzubiegen, ändert sich der Beleuchtungsbereich A der Scheinwerfervorrichtung 11 von einem Zustand, in welchem der Beleuchtungsbereich A sich nach links und nach rechts entlang der horizontalen Linie H während der Geradeausfahrt des Motorrads, wie in 14 dargestellt, erstreckt, zu einem Zustand, in welchem der Beleuchtungsbereich A, wie in 13 dargestellt, nach links oben gekippt ist. Demzufolge kann im Vergleich zu dem Fall, welcher die in 15 dargestellte und unter Bezugnahme auf die 15 gezeigte herkömmliche Scheinwerfervorrichtung diskutiert ist, viel Licht in einen Bereich einwärts der Abbiegerichtung (ein durch den gestrichelten Kreis in 15 umfasster Abschnitt B) verteilt werden, in welchen die Augen des Fahrers gerichtet sind, und daher kann ein entsprechend großes Blickfeld erhalten werden.
Es ist jedoch zu beachten, dass es abhängig von der Gestalt des Beleuchtungsbereichs A vorkommen kann, dass eine Lichtverteilung zum Bereich einwärts der Abbiegerichtung hin, in welchen die Augen des Fahrer ausgerichtet sind, durch Drehen des Beleuchtungsbereichs A in die Richtung übereinstimmend mit der und nicht entgegen der Richtung, in welcher das Motorrad quergeneigt ist, um einen Winkel, welcher der Größe des kalkulierten Querneigungswinkels δ entspricht, erhöht wird.
Nach der zuvor beschriebenen Auslegung, kann die Bestimmung des Geradeausfahrzustands genau erreicht werden, weil der Geradeausfahrzustand des Motorrads auf der Grundlage nicht nur der kalkulierten Giergeschwindigkeit R, welche aus dem kalkulierten Querneigungswinkel δ kalkuliert wird, sondern auch der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P bestimmt wird. Da zusätzlich auf der Grundlage des Signals ω1, welches der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 entspricht, von welcher die kalkulierte Drifthöhe D entfernt worden ist, die Sensordriftaktualisierungshöhe D1 während der Geradeausfahrt des Motorrads kalkuliert wird und die Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 mit der Sensordrifthöhe D korrigiert wird, welche auf der Grundlage der Sensordriftaktualisierungshöhe D1 während der Geradeausfahrt des Motorrads berechnet worden ist, kann eine genaue Berechnung und Entfernung der Sensordrift während der Fahrt des Motorrads mit einer vereinfachten Struktur erreicht werden und entsprechend kann die Genauigkeit der Kalkulation des Querneigungswinkels δ erhöht werden.
Da außerdem der Winkelgeschwindigkeitssensor 55 derart angeordnet ist, dass er sich mit einem vorbestimmten Neigungswinkel θ um die Links- und Rechtsachse C2 bezüglich der Vorwärts- und Rückwärtsachse C1 des Motorrads neigt, ist es möglich, den Querneigungswinkel δ zu berechnen und die Sensordrift mit dem einzigen Winkelgeschwindigkeitssensor 55 zu entfernen, und daher kann die Struktur weiter vereinfacht werden.
Da außerdem der Geradeausfahrt-Bestimmer 67 den Geradeausfahrzustand bestimmt, wenn der Zustand, in welchem die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P kleiner ist als der vorbestimmte erste Bestimmungswert J1, für die konstante Zeitlänge t1 andauert und der Zustand, in welchem die kalkulierte Giergeschwindigkeit R niedriger ist als der vorbestimmte zweite Bestimmungswert J2, für die konstante Zeitlänge t1 andauert, kann der Geradeausfahrzustand leicht bestimmt werden, falls die kalkulierte Giergeschwindigkeit R und die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P, welche während des Prozesses der Berechnung des kalkulierten Querneigungswinkels δ erhalten werden können, in der Bestimmung des Geradeausfahrzustands verwendet werden.
Da außerdem der Winkelgeschwindigkeitskorrigierer 71 die Unterdrückungsschaltung 89 zum Unterdrücken der Korrekturänderung enthält, ist es möglich, eine abrupte Änderung im kalkulierten Querneigungswinkel δ zu vermeiden. Es ist beispielsweise möglich, die Möglichkeit zu vermeiden, dass der Motorradfahrer ein Empfinden von Unbehagen haben kann, wenn das durch die Lampe beleuchtetet Gebiet sich abrupt ändert.
Zusätzlich wird Gebrauch von der prozessunterbrechenden Schaltung 81 zum Unterbrechen der Berechnung der Drifthöhe D1 während der Geradeausfahrt des Motorrads mittels des Geradeausfahrtzeitdrifthöhenkalkulierer 69 gemacht, falls nach der Bestimmung der Geradeausfahrt des Motorrads die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P oder die kalkulierte Giergeschwindigkeit R den ersten Bestimmungswert J1 bzw. den zweiten Bestimmungswert J2 übersteigt, aber die Berechnung kann für den Fall wieder aufgenommen werden, dass die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P oder die kalkulierte Giergeschwindigkeit R einen wert niedriger als der erste Bestimmungswert J1 oder zweite Bestimmungswert J2 erreicht. Auch wenn von einem Geradeausfahrtbestimmungszustand zeitweise infolge eines Schaukelns des Motorrads wegen des Winds und/oder eines Straßenoberflächenzustands während der Geradeausfahrt des Motorrads abgewichen wird, kann die Berechnung der Geradeausfahrtzeitdriftaktualisierungshöhe D1 entsprechend fortgesetzt werden, sobald der Geradeausfahrzustand anschließend wieder aufgenommen wird. Daher können untaugliche Fälle der Berechnung, welche auftreten würden, wenn der Motorradfahrer absichtlich den Motorradkörper beträchtlich schaukelt, vermindert werden, wodurch die Berechnung sicher durchgeführt werden kann.
Außerdem wird Gebrauch von der Rückstellschaltung 83 zum Annullieren der Berechnung der Geradeausfahrtzeitdrifthöhe D1 gemacht, welche durch den Geradeausfahrtzeitdrifthöhenbestimmer 69 durchgeführt wird, falls die Berechnung nicht innerhalb der vorbestimmten Zeitlänge t5 anschließend an die Bestimmung der Geradeausfahrens des Motorrads aufgehört hat. Entsprechend kann die Prävention einer fehlerhaften Kalkulation der Drifthöhe während des instabilen Zustands und eine nutzlose Fortsetzung der Berechnung vermieden werden, wenn die Berechnung abgebrochen wird, falls beispielsweise wegen einer beträchtlichen Änderung in der Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 die Berechnung verzögert wird.
Es wird jedoch Gebrauch vom Stillstandbestimmer 73 zum Bestimmen des Stillstandzustands des Motorrads aus der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P und des Stillstandszeitdrifthöhenkalkulierers 75 zum Kalkulieren der Sensordriftaktualisierungshöhe D2 während des Stillstandzustands auf der Grundlage des Signals ω1 gemacht, welches der Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 entspricht, von welcher die kalkulierte Drifthöhe D entfernt worden ist, falls der Stillstandbestimmer 73 den Stillstandzustand des Motorrads bestimmt, und zusätzlich der Winkelgeschwindigkeitskorrigierer 71 die Ausgabe ω des Winkelgeschwindigkeitssensors 55 mit der kalkulierten Drifthöhe D korrigiert, welche auf der Grundlage der Sensordriftaktualisierungshöhe D2 während des Stillstandzustands berechnet wird. Entsprechend können nicht nur die während des Geradeausfahrens des Motorrads auftretende Sensordrift, sondern auch die während des Anhaltens des Motorrads auftretende Sensordrift entfernt werden.
Da außerdem die in den Stillstandbestimmer 73 eingegebene kalkulierte Rollgeschwindigkeit aus der Winkelgeschwindigkeitssensoreingabe ω berechnet wird, in welcher die Frequenzänderung, welcher niedriger als die vorbestimmte Frequenz ist, entfernt worden ist, kann die Rollgeschwindigkeitskomponente während des Stillstandzustands extrahiert werden. Da entsprechend die Niederfrequenzänderung entfernt wird, kann die menschenverursachte Manipulation während des Stillstandzustands eindeutig erfasst werden und der Stillstandzustand kann deshalb genau bestimmt werden.
10 veranschaulicht einen Blockschaltplan, welcher einen schematischen Aufbau der Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19A darstellt, welche in Übereinstimmung mit einer zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung gestaltet ist. Während in der Praxis der zuvor beschriebenen ersten Ausführung der kalkulierte Querneigungswinkel δ aus dem einzigen Winkelgeschwindigkeitssensor 55 berechnet wird, welcher derart angeordnet ist, dass er sich wie zuvor beschrieben neigt, ist die in 10 dargestellte zweite Ausführung derart, dass ein Rollgeschwindigkeitskomponentensensor 55A und ein Giergeschwindigkeitskomponentensensor 55B derart angeordnet werden, dass der kalkulierte Querneigungswinkel δ auf der Grundlage von entsprechenden Erfassungswerten dieser Sensoren, 55A und 55B, berechnet werden kann.
Der Querneigungswinkelkalkulierer 59A der Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19A gemäß der zweiten Ausführung enthält einen Kalibrierquerneigungswinkelerfasser 86, eine erste Dividierschaltung 88, eine dritte Subtrahierschaltung 92, eine zweite Addierschaltung 94, eine Winkelgeschwindigkeitsintegrierschaltung 62 und eine Rückkopplungsleitung 96. Der Kalibrierquerneigungswinkelerfasser 86 ist betreibbar zum Berechnen eines Motorradkörperquerneigungswinkels δ1 zum Zwecke der Kalibrierung unter Bezugnahme auf eine Ausgabe ωy des Gierkomponentensensors 55B, wobei die Ausgabe ωy durch eine Gierkomponentensubtrahierschaltung 87B, wie später beschrieben wird, korrigiert wird, und die Geschwindigkeit v des Motorrads, welche durch den Geschwindigkeitssensors 57 gemessen wird. Die dritte Subtrahierschaltung 92 ist betreibbar zum Erzeugen einer Differenz (δ1 – δ) zwischen dem Körperquerneigungswinkel δ1 zum Zwecke der Kalibrierung und dem von der Winkelgeschwindigkeitsintegrierschaltung 62 ausgegebenen kalkulierten Querneigungswinkel δ und die erste Dividierschaltung 88 ist betreibbar zum Dividieren dieser Differenz (δ1 – δ) durch eine Zeit T. Die zweite Addierschaltung 94 ist betreibbar zum Addieren einer Ausgabe der ersten Subtrahierschaltung 88 und einer Ausgabe des Rollgeschwindigkeitskomponentensensors 55A miteinander, um die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P zu berechnen. Mit anderen Worten funktioniert die zweite Addierschaltung 94 als ein Rollgeschwindigkeitskalkulierer. Die Winkelgeschwindigkeitsintegrierschaltung 62 ist betreibbar zum Integrieren der Ausgabe der zweiten Addierschaltung 94 und daraufhin zum Ausgeben des kalkulierten Querneigungswinkels δ. Die Rückkopplungsleitung 96 wird verwendet, um die Ausgabe δ der Winkelgeschwindigkeitsintegrierschaltung 62 zu einer negativen Eingabe der dritten Subtrahierschaltung 92 zurückzuführen. Entsprechend wird der von der Ausgabe des Rollgeschwindigkeitskomponentensensors 55A bestimmte Wert derart korrigiert, dass er sich dem Querneigungswinkel δ1 zum Zwecke der Kalibrierung annähert, welcher durch den Kalibrierquerneigungswinkelerfasser 86 erfasst worden ist.
Die Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung 19A enthält auch eine driftentfernende Schaltung 66A und einen Giergeschwindigkeitskalkulierer 68 in einer Art ähnlich der gemäß der vorher beschriebenen ersten Ausführung. Der Giergeschwindigkeitskalkulierer 68 berechnet die kalkulierte Giergeschwindigkeit R auf der Grundlage des von der Winkelgeschwindigkeitsintegrierschaltung 62 ausgegebenen kalkulierten Querneigungswinkels δ. Die driftentfernende Schaltung 66A enthält eine Drifthöhenkalkulierschaltung 98, eine Rollkomponentensubtrahierschaltung 87A und eine Gierkomponentensubtrahierschaltung 87B. Die Drifthöhenkalkulierschaltung 98 bestimmt einen Geradeausfahrzustand oder einen Stillstand und kalkuliert daraufhin eine Drifthöhe, in einer Art ähnlich der in der vorher beschriebenen ersten Ausführung, auf der Grundlage der kalkulierten Giergeschwindigkeit R und der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P, welche von der zweiten Addierschaltung 94 ausgegeben wird, um dadurch entsprechende kalkulierte Drifthöhen DA und DB der Sensoren 55A und 55B zu erhalten. Außerdem können durch Subtrahieren der kalkulierten Drifthöhen DA und DB von den entsprechenden Ausgaben der Sensoren 55A und 55B mit der Rollkomponentensubtrahierschaltung 87A bzw. der Gierkomponentensubtrahierschaltung 87B die im Rollgeschwindigkeitskomponentensensor 55A und im Giergeschwindigkeitskomponentensensor 55B auftretenden Sensorendriften entfernt werden, und die Sensorausgaben werden somit korrigiert.
11 veranschaulicht einen Blockschaltplan, welcher die Scheinwerfervorrichtung 11A gemäß einer dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt. Gemäß dieser dritten Ausführung steuert der Lichtverteilungssteuerer 20 den die Lichtverteilung anpassenden Mechanismus 16 mit der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P, welche als ein Lampengeschwindigkeitsbefehl D verwendet wird. Auf der Grundlage der vom Winkelgeschwindigkeitssensor 55 ausgegebenen Winkelgeschwindigkeit ω erzeugt die Rollgeschwindigkeitskalkulierschaltung 60 eine kalkulierte Rollgeschwindigkeit P, welche wiederum an die Winkelgeschwindigkeitsintegrierschaltung 62 ausgegeben wird. Die Winkelgeschwindigkeitsintegrierschaltung 62 führt eine zeitliche Integration der kalkulierten Rollgeschwindigkeit P durch, um den kalkulierten Querneigungswinkel δ zu berechnen. Der derart erhaltene Querneigungswinkel δ wird in einer beliebigen geeigneten Anwendung, wie z. B. einer Schaltung zur Beschränkung eines Motordrehmoments durch beispielsweise einen übermäßigen Querneigungswinkel, verwendet, wie später beschrieben wird.
Gemäß der ersten Ausführung, welche in 9 dargestellt und unter besonderer Bezugnahme auf 9 beschrieben ist, wird nicht nur die Abstimmung der Steuerverstärkung des Lichtverteilungssteuerers 20 benötigt, um das Gleichgewicht zwischen der Folgecharakteristik und dem Rauschwiderstand zu bewahren, sondern wird auch der Lampenwinkel α bezüglich des kalkulierten Querneigungswinkels δ verzögert. Im Gegensatz dazu koinzidieren gemäß der in 11 dargestellten dritten Ausführung der Lampengeschwindigkeitsbefehl D und die kalkulierte Rollgeschwindigkeit P miteinander, und folglich wird nicht nur der Lampenwinkel α bezüglich des kalkulierten Querneigungswinkels δ verzögert, sondern wird auch die Abstimmung nicht weiter benötigt.
12 veranschaulicht einen Blockschaltplan der Scheinwerfervorrichtung 11B, welche in Übereinstimmung mit einer vierten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung gestaltet ist. Gemäß der vierten Ausgestaltung enthält der Lichtverteilungssteuerer 20 zusätzlich zur vorher beschriebenen dritten Ausführung eine zweite Subtrahierschaltung 80 zum Bestimmen einer Differenz zwischen dem kalkulierten Querneigungswinkel δ und dem Lampenwinkel α, eine zweite Dividierschaltung 82 zum Dividieren der Ausgabe der zweiten Subtrahierschaltung 80 durch einen vorbestimmten Standardzeitwert und eine dritte Addierschaltung 84 zum Addieren der Ausgabe der zweiten Dividierschaltung 82 zur kalkulierten Rollgeschwindigkeit P, um ein Lampengeschwindigkeitsbefehlssignal D zu erzeugen.
Die zweite Subtrahierschaltung 80 erzeugt eine Differenz (δ – α) zwischen dem kalkulierten Querneigungswinkel δ, welcher von der Winkelgeschwindigkeitsintegrierschaltung 62 ausgegeben wird, und dem von der Lampengeschwindigkeitsintegrierschaltung 74 ausgegebenen Lampenwinkel α, und die zweite Dividierschaltung 82 dividiert diese Differenz (δ – α) durch die Zeit T. Die dritte Addierschaltung 84 ist betreibbar zum Addieren der Ausgabe der zweiten Dividierschaltung 82 und der Ausgabe der Rollgeschwindigkeitskalkulierschaltung 60 miteinander. Die Lampengeschwindigkeitsintegrierschaltung 74 integriert eine Ausgabe der dritten Addierschaltung 84 und gibt daraufhin den Lampenwinkel α aus. Die Rückkopplungsleitung 78 wird verwendet, um die Ausgabe α der Lampengeschwindigkeitsintegrierschaltung 74 zu einer negativen Eingabe der zweiten Subtrahierschaltung 80 zurückzuführen.
Gemäß der vorher beschriebenen ersten Ausführung kann der Lampenwinkel α dem kalkulierten Querneigungswinkel δ eindeutig folgen, aber der Lampenwinkel α wird bezüglich des kalkulierten Querneigungswinkels δ wie zuvor beschrieben etwas verzögert. Andererseits kann jedoch gemäß der dritten Ausführung, welche in 11 dargestellt und unter besonderer Bezugnahme auf 11 beschrieben ist, die Verzögerung des Lampenwinkels α bezüglich des kalkulierten Querneigungswinkels δ verbessert werden, aber es gibt keine Garantie, dass im die Lichtverteilung anpassenden Mechanismus 16 der Lampenwinkel α mit dem kalkulierten Querneigungswinkel δ zur Übereinstimmung gebracht werden kann, falls eine Steuerabweichung in der eigentlichen Lampengeschwindigkeit bezüglich der Lampenbefehlsgeschwindigkeit D auftritt.
Im Gegensatz dazu enthält die in 12 dargestellte vierte Ausführung beide jeweilige Konstruktionen gemäß der vorher beschriebenen ersten und dritten Ausführung, und folglich können die Folgecharakteristik und die Antwort miteinander übereinstimmend gemacht werden, wenn die Standartzeit T richtig ausgewählt wird. Die Ausgabe der zweiten Subtrahierschaltung in der Schaltung von 12 ist äquivalent zu der Ausgabe der ersten Subtrahierschaltung 76, welche in der in 9 dargestellten Schaltung verwendet wird. Mit anderen Worten kann der Lampengeschwindigkeitsbefehl D in der Schaltung von 12 durch Addieren des Quotienten der Lampenwinkelsteuerabweichung δ1 in der Schaltung von 9 dividiert durch die zeit T zur kalkulierten Rollgeschwindigkeit P in der Schaltung von 11 erhalten werden. Entsprechend können durch richtiges Auswählen der Zeit T die Folgecharakteristik, welche bei der Ausübung der vorher beschriebenen ersten Ausführung gezeigt ist, und die Antwort, welche bei Ausübung der vorher beschriebenen dritten Ausführung gezeigt ist, konsistent gemacht werden.
Falls mit anderen Worten die Zeit T als kurz gewählt wird, wird die Ausgabe der Differenz δ – α, welche in der zweiten Dividierschaltung 82 durch die Zeit T dividiert wird, groß, und nähert sich somit an die in 9 dargestellte und unter Bezugnahme auf 9 beschriebene erste Ausführung an. Falls andererseits die Zeit T als lang gewählt wird, wird die Ausgabe der Differenz δ – α, welche durch die Zeit T dividiert wird, klein, und nähert sich somit an die in 11 dargestellte und unter Bezugnahme auf 11 beschriebene dritte Ausführung an. Die Standardzeit T wird vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 5 Sekunden gewählt und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 1 bis 2 Sekunden. Es ist zu beachten, dass sogar in der in 12 dargestellten vierten Ausführung der Lampenwinkel α vom Maß der Drehung des Antreibers 18 geliefert werden kann, welches durch den Wertgeber 29 erfasst wird.
Mit der oben vollständig beschriebenen vorliegenden Erfindung kann die Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht nur auf die Scheinwerfervorrichtung für das Motorrad, sondern auch auf eine beliebige der folgenden Anwendungen angewendet werden. Beispielsweise kann sie auf die Anwendung angewendet werden, in welcher, beispielsweise da ein Fahrzeugreifen dazu neigt, zu rutschen, falls der Querneigungswinkel während der Fahrt des Motorrads groß ist, das Motordrehmoment in Abhängigkeit der Größe des erfassten Querneigungswinkels beschränkt werden kann, um das Rutschen des Reifens zu vermeiden. Es kann auch auf die Anwendung angewendet werden, in welcher, während der Querneigungswinkel während der Fahrt in einem Fahrtschreiber als Daten gespeichert wird, Fahreinzelheiten unter Bezugnahme auf diese Daten untersucht werden können oder diese Daten für zukünftige Fahrten verwendet werden können. Sie kann jedoch auf die Anwendung angewendet werden, in welcher, wenn der Querneigungswinkel ansteigt, während die Straßenoberfläche bei Regenwetter derart nass ist, dass es ausreicht, ein rutschendes Fahrzeug zu verursachen, eine Warnung ausgegeben werden kann, um die Aufmerksamkeit des Fahrers herbeizurufen.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungen bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen, welche nur zum Zweck der Veranschaulichung verwendet werden, vollständig beschrieben worden ist, wird der Fachmann leicht zahlreiche Änderungen und Modifikationen innerhalb des Rahmens der Offensichtlichkeit auf die Lektüre der hier vorgestellten Spezifikationen der vorliegenden Erfindung konzipieren. Beispielsweise kann die Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Fahrzeugen, welche im Allgemeinen gedreht werden können, wobei der Körper quergeneigt (gekippt) ist, wie beispielsweise ein Motorroller oder ein beliebiges anderes Fahrzeug einer Art, welches ein Fahrer manövrieren kann, während er es überspannt, und beispielsweise einschließend ein kleines Gleitboot, gleich verwendet werden kann, obwohl in der Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche vorstehend vollständig beschrieben ist, Bezug auf das Motorrad genommen worden ist.
Obwohl bei der vorherigen Beschreibung der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung nur ein Winkelgeschwindigkeitssensor 55 dargestellt und als verwendet und in einer geneigten Art angebracht beschrieben worden ist, können zwei oder mehr Winkelgeschwindigkeitssensoren verwendet werden.
Entsprechend müssen solche Änderungen und Modifikationen als hierin enthalten verstanden werden, es sei denn, sie weichen vorn Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie von den angefügten Ansprüchen geliefert wird, ab.
Bezugszeichenliste

19: Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung
55: Winkelgeschwindigkeitssensor
57: Geschwindigkeitssensor
59, 59A: Querneigungswinkelkalkulierer
60, 94: Rollgeschwindigkeitskalkulierschaltung
64: Rückkopplungsschaltung
66: driftentfernende Schaltung
67: Geradeausfahrt-Bestimmer
68: Giergeschwindigkeitskalkulierer
69: Geradeausfahrtzeitdrifthöhenbestimmer
71: Winkelgeschwindigkeitskorrigierer
73: Stillstandbestimmer
75: Stillstandzeitdrifthöhenkalkulierer
81: prozessunterbrechende Schaltung
83: Rücksetzschaltung
89: Unterdrückungsschaltung
D1: Geradeausfahrtzeitdrift-Aktualisierungshöhe
D2: Stillstandzeitdrift-Aktualisierungshöhe
P: kalkulierte Rollgeschwindigkeit
R: kalkulierte Giergeschwindigkeit (mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundener Wert)
v: Geschwindigkeit
δ: kalkulierter Querneigungswinkel (mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundener Wert)
ω: Winkelgeschwindigkeit
θ: Neigungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-212826 [0001]
JP 2004-155404 [0005]

Claims

Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug, welche umfasst: einen Winkelgeschwindigkeitssensor zum Erlangen eines Detektionswerts, welcher eine entsprechende Komponente einer Rollgeschwindigkeit, welche eine Winkelgeschwindigkeit um eine Vorwärts- und Rückwärtsachse des Fahrzeugs ist, und einer Giergeschwindigkeit enthält, welche eine Winkelgeschwindigkeit um eine Vertikalachse des Fahrzeugs ist; einen Rollgeschwindigkeitskalkulierer zum Berechnen einer kalkulierten Rollgeschwindigkeit auf der Grundlage des Erfassungswerts der Winkelgeschwindigkeit und einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; einen Querneigungswinkelkalkulierer zum Berechnen eines kalkulierten Querneigungswinkels des Fahrzeugs aus der kalkulierten Rollgeschwindigkeit; einen Geradeausfahrt-Bestimmer zum Bestimmen eines Geradeausfahrzustands des Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs auf der Grundlage der kalkulierten Rollgeschwindigkeit und eines mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundenen Werts; einen Geradeausfahrtzeitdrifthöhenkalkulierer zum Kalkulieren einer Sensordrifthöhe während der Geradeausfahrt des Fahrzeugs aus einer Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors für den Fall, dass der Geradeausfahrt-Bestimmer den Geradeausfahrzustand bestimmt; und einen Winkelgeschwindigkeitskorrigierer zum Korrigieren der Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors mit der durch den Geradeausfahrtzeitdrifthöhenkalkulierer kalkulierten Sensordrifthöhe.
Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Winkelgeschwindigkeitssensor derart angeordnet ist, dass er sich mit einem vorbestimmten Neigungswinkel um eine Links- und Rechtsachse bezüglich der Vorder- und Rückwärtsachse des Fahrzeugs neigt.
Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Geradeausfahrt-Bestimmer den Geradeausfahrzustand für den Fall bestimmt, dass ein Zustand, in welchem die kalkulierte Rollgeschwindigkeit niedriger ist als ein erster vorbestimmter Bestimmungswert, für eine erste vorbestimmte Zeitlänge andauert, und auch dass ein Zustand, in welchem der mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundene Wert niedriger ist als ein zweiter vorbestimmter Bestimmungswert, für eine zweite vorbestimmte Zeitlänge andauert.
Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Winkelgeschwindigkeitskorrigierer eine Unterdrückungsschaltung zum Unterdrücken einer Änderung einer Korrekturhöhe umfasst.
Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine prozessunterbrechende Schaltung, welche betreibbar ist, um die Berechnung der Drifthöhe während der Geradeausfahrt, welche durch den Geradeausfahrtzeitdrifthöhenkalkulierer durchgeführt wird, für den Fall zu unterbrechen, dass anschließend an die Bestimmung des Geradeausfahrzustands die kalkulierte Rollgeschwindigkeit und der mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundene Wert entsprechende vorbestimmte Werte übersteigen, aber die Berechnung für den Fall wieder aufzunehmen, dass sie entsprechende Werte erreichen, welche niedriger als die vorbestimmten Werte sind.
Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 5, weiterhin umfassend eine Rücksetzschaltung, welche betreibbar ist, um eine Berechnung der Drifthöhe während der Geradeausfahrt zu annullieren, welche durch den Geradeausfahrtzeitdrifthöhenkalkulierer durchgeführt wird, für den Fall, dass die Berechnung nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitlänge anschließend an die Bestimmung des Geradeausfahrzustands aufhört.
Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Stillstandbestimmer zum Bestimmen eines Stillstandzustands des Fahrzeugs und einen Stillstandzeitdrifthöhenkalkulierer zum Kalkulieren einer Sensordrifthöhe aus einer Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors für den Fall, dass der Stillstandzeitbestimmer den Stillstandzustand bestimmt, und wobei der Winkelgeschwindigkeitskorrigierer die Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors mit der während des Stillstandzustands kalkulierten Sensordrifthöhe korrigiert.
Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die in den Stillstandbestimmer eingegebene kalkulierte Rollgeschwindigkeit diejenige ist, von welcher eine Frequenzänderung, welche niedriger als eine vorbestimmte Frequenz ist, entfernt wird.
Motorrad ausgestattet mit der Querneigungswinkel-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1.
Querneigungswinkel-Erfassungsverfahren für ein Fahrzeug, welches umfasst: einen Erfassungsschritt des Erlangens eines Erfassungswerts, welcher Rollgeschwindigkeits- und Giergeschwindigkeitskomponenten des Fahrzeugs enthält, mittels eines Winkelgeschwindigkeitssensors; einen Rollgeschwindigkeitskalkulierschritt zum Berechnen einer kalkulierten Rollgeschwindigkeit, welche eine Winkelgeschwindigkeit um eine Vorwärts- und Rückwärtsachse ist, auf der Grundlage des Erfassungswerts, welcher während des Erfassungsschritts erfasst wird, und einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; einen Querneigungswinkel-Kalkulierschritt des Berechnens eines kalkulierten Querneigungswinkels des Fahrzeugs aus der kalkulierten Rollgeschwindigkeit; einen Geradeausfahrt-Bestimmungsschritt des Bestimmens eines Geradeausfahrzustands des Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs auf der Grundlage der kalkulierten Rollgeschwindigkeit und eines mit dem kalkulierten Querneigungswinkel verbundenen Werts; einen Geradeausfahrtzeitdrifthöhenkalkulierschritt des Kalkulierens einer Sensordrifthöhe während der Geradeausfahrt des Fahrzeugs aus einer Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors für den Fall, dass im Geradeausfahrtschritt der Geradeausfahrzustand bestimmt wird; und einen Winkelgeschwindigkeitskorrigierschritt des Korrigierens der Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors mit der durch im Geradeausfahrtzeitdrifthöhenkalkulierschritt kalkulierten Sensordrifthöhe.