JP2004155404A - 自動二輪車用ヘッドランプ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ライダーの乗車姿勢に対応した真の車体バンク角を正確に求めて、夜間走行時のコーナリング時に常に広い視野を確保できるようにヘッドランプの照射範囲を適切に変更できる自動二輪車用ヘッドランプ装置を提供する。
【解決手段】車体2の前方を照射するヘッドランプ12と、ヘッドランプ12の照射範囲Aを変更する配光調整機構16と、車体2の上下軸心回りの回転角速度ωと車速vと車体2の左右方向の加速度a2とから、車体2のバンク角θを検知するバンク角検知手段19と、検知されたバンク角θに基づき配光調整機構16を制御し、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するように照射範囲Aを変更させる配光制御手段20とを備える。
【選択図】 図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、夜間の走行におけるコーナリング時にも広い前方視野が得られる自動二輪車用のヘッドランプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動二輪車の走行において、一般的にある程度のスピードが出ている場合は、車体をバンクさせてコーナリングすることにより進行方向を変える。ところが、従来の自動二輪車のヘッドランプは車体に固定されていて、車体がバンクすると、これに合わせてヘッドランプの光軸も傾斜するため、夜間の走行においてコーナリングするとき、ライダーの目線が向く進行方向の内側へのヘッドライトの配光が減少し、進行方向前方の視野が狭くなる。
【0003】
すなわち、自動二輪車が直進するとき、搭乗したライダーからの前方視を示す図17のように、ヘッドランプの照射範囲(配光)Aは水平線Hに平行な左右方向に広がった照射範囲となるが、例えば図18のように、自動二輪車がカーブした車線50に沿って矢印Pで示す左側に進行方向を変えるとき、車体を左側にバンクさせてコーナリングするので、ヘッドランプの照射範囲Aが直進の場合に比べて左下がりに傾斜する。その結果、ライダーの目線が向く旋回方向の内側(同図に破線の円で囲む部分B)、つまり進行先となるエリアへのヘッドランプの照射範囲Aが少なくなり、事実上、進行方向前方の視野が狭くなる。
【0004】
そこで、本件出願人は、上記課題を解決できるヘッドランプ装置を先に提案している(特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−347977号公報
【0006】
このヘッドランプ装置は、バンク角検知手段により検知された車体のバンク角に基づき、回転制御手段が駆動機を制御して、ヘッドランプ本体のレンズおよび発光体をそれらの中央軸の回りに、バンクした方向と逆方向にバンク角の大きさに応じた角度だけ回転させるようになっている。このヘッドランプ装置では、夜間走行時のコーナリングで、ライダーの目線が向く旋回方向の内側へのヘッドランプの配光が多くなり、広い視野を確保できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記ヘッドランプ装置では、バンク角検知手段が、車体の水平面内での回転角速度と車速とに基づきバンク角を算出しており、このバンク角は、ライダーおよび車体による重力と遠心力とがバランスすることに基づき推定されたものである。したがって、前記の算出されたバンク角は、図16(b)に示すように、ライダー51が自動二輪車1の車体2の上下軸心VC上に位置して操縦する、リーンウイズと称される乗車姿勢であること、つまり車体2の左右方向にライダー51による重力が加わっていないことが前提条件になっている。
【0008】
しかしながら、車体2をバンクさせてコーナリングする際には、ライダー51が、図16(a)のリーンアウト、同(c)のリーンインまたは同(d)のハングオンのいずれかの乗車姿勢で操縦する場合もあり、これらの乗車姿勢はいずれもライダー51が車体2の上下軸心VCに対し左右いずれかにずれて位置する。その結果、車体2とライダー51を合わせた全体重心Gは車体2の上下軸心VC上から外れる。したがって、このようなライダー51および車体2による全体重心Gに作用する重力と遠心力とのバランスから算出されたバンク角は、車体2自身の真のバンク角からずれた値となる。これに対し、ヘッドランプの照射範囲は、車体2の真のバンク角に応じた角度だけバンク角と反対方向に回転させることが好ましいので、前述のように算出されたバンク角に誤差が含まれていると、ヘッドランプの照射範囲が広い視野を得るのに適切でなくなることがある。
【0009】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、ライダーの乗車姿勢にかかわらず車体の真のバンク角を正確に求めて、夜間走行時のコーナリング時に常に広い視野を確保できるようにヘッドランプの照射範囲を適切に変更することができる自動二輪車用ヘッドランプ装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために、本発明の第1構成に係る自動二輪車用ヘッドランプ装置は、車体の前方を照射するヘッドランプと、前記ヘッドランプの照射範囲を変更する配光調整機構と、前記車体の上下軸心回りの回転角速度と車速と前記車体の左右方向の加速度とから、車体バンク角を検知するバンク角検知手段と、検知された車体バンク角に基づき前記配光調整機構を制御し、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するように前記照射範囲を変更させる配光制御手段とを備えている。
【0011】
前記自動二輪車用ヘッドランプ装置によれば、バンク角検知手段が、車体の上下軸心回りの回転角速度と車速とから求めた、車体とライダーを合わせた合成系のバンク角を、車体の左右方向の加速度に基づき修正するので、ライダーの運転姿勢にかかわらず、真の車体バンク角が正確に検知される。配光制御手段は、検知された車体バンク角に基づき配光調整機構を制御して、旋回走行時に旋回方向内側、つまり旋回中心側の遠方を照射するように、ヘッドランプの照射範囲(配光)を変更させる。例えば、配光調整機構は、ヘッドランプの照射範囲をこれの中心軸のまわりに、バンクした方向と逆方向にバンク角の大きさに応じた角度だけ回転させる。これにより、旋回走行時にライダーの目線が向く進行方向の内側へのヘッドランプの配光が多くなって、広い視野を確保できる。
【0012】
本発明の第2構成に係る自動二輪車用ヘッドランプ装置は、車体の前方を照射するヘッドランプと、前記ヘッドランプの照射範囲を変更する配光調整機構と、前記車体の左右方向および上下方向の加速度から車体バンク角およびバンク方向を検知するバンク角・方向検知手段と、検知された車体バンク角に基づき前記配光調整機構を制御し、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するように前記照射範囲を変更させる配光制御手段とを備えている。
【0013】
前記自動二輪車用ヘッドランプ装置によれば、車体の左右方向および上下方向の加速度から車体バンク角およびバンク方向を検知するので、回転角速度を検出するジャイロのような大型で高価なセンサを用いることなく、ライダーの運転姿勢に応じた真の車体バンク角を小型で安価な装置により正確に検知することができる。配光制御手段は、検知された幾何学的バンク角に基づき、ヘッドランプの照射範囲(配光)を変更させ、旋回走行時にライダーの目線が向く進行方向の内側へのヘッドランプの配光が多くして、広い視野を確保できる。
【0014】
本発明の実施形態では、前記配光制御手段が、前記車体バンク角に加えて、車速と車体バンク角との相対関係、旋回半径と車速との相対関係、または旋回半径と車体バンク角との相対関係に基づき、前記配光調整機構を制御するようになっている。このように構成した場合、前記3つの相対関係のいずれかによって車体の走行モードが、例えば、通常走行、スポーツ走行または徐行走行のうちのいずれであるかを判別できるので、配光制御手段が、走行モードに合わせて照射範囲を自動的に適切に修正できる。例えば、ライダーが通常走行よりも一層遠い前方を注視する傾向のあるスポーツ走行時には、照射範囲を通常走行よりも大きく回転させ、徐行走行時には、照射範囲を通常走行時よりも小さく回転させる。
【0015】
本発明の実施形態では、前記バンク角・方向検知手段は、前記車体の左右方向および上下方向の加速度を検知する加速度検知器と、検知された両加速度に基づき、車体とライダーを含む全体の重心位置の車輪接地点に対する力学的バンク角を算出する力学的バンク角算出手段と、検知された左右方向の加速度に基づきバンク方向を検出するバンク方向検出手段と、検知された力学的バンク角を前記左右方向の加速度と上下方向の加速度の比および前記バンク方向に基づいて修正して前記車体バンク角を算出する幾何学的バンク角算出手段とを備えている。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳述する。図1は本発明の第1実施形態であるヘッドランプ装置を取り付けた自動二輪車を示す側面図である。自動二輪車1は、車体フレーム2の前端のヘッドパイプ3に軸支されたフロントフォーク4に前車輪5を取り付け、車体フレーム2の中央下部のスイングアームブラケット6に軸支されたスイングアーム7に後車輪8を取り付け、車体フレーム2の中央下部に取り付けたエンジン9で後車輪8を駆動するとともに、フロントフォーク4の上端部に固定したハンドル10で操向するように構成されている。
【0017】
フロントフォーク4には、ヘッドランプ装置11を構成するヘッドランプ12がブラケット13を介して取り付けられている。ヘッドランプ装置11は、図3にブロック図で示すように、前記ヘッドランプ12のほか、このヘッドランプ12に設けた駆動機18およびエンコーダ(回転位置検出手段)29、バンク角検知手段19、配光制御手段20などで構成される。
【0018】
図2は前記ヘッドランプ12の縦断面図を示す。このヘッドランプ12では、ランプケース21内に設けられた発光体であるバルブ22の前面に、レンズ23が対向配置され、バルブ22およびレンズ23が、それらの中心軸Cのまわりに回転自在とされて、照射範囲可変機構17が構成されている。すなわち、ランプケース21がその前側の環状のリム14に図示しないねじ体により取り付けられ、このリム14に、バルブ22を囲むように配置された碗状のリフレクタ24が、図示しないフックとねじ体により取り付けられ、このリフレクタ24に設けられたレンズ支柱25の回転軸26にレンズ23が回転自在に支持されている。リフレクタ24の中心部には、レンズ23と同軸位置となるように回転ベース27が配置されており、この回転ベース27の中心部、すなわち、前記中心軸C上に、バルブ22がバルブブラケット31を介して取り付けられている。
【0019】
回転ベース27はその外側の固定ベース28により回転自在に支持されており、この固定ベース28が、ブラケット58を介してリフレクタ24に支持されている。前記回転ベース27とレンズ23の外周部とは、アーム38によって連結されている。こうして、バルブ22およびレンズ23が、ランプケース21、リム14およびリクレクタ24に対して相対回転自在とされている。リクレクタ24の前面部には前面カバー30が装着されている。また、バルブソケット37には電源コード33が接続されている。
【0020】
回転ベース27の外周部には、ほぼ180度の角度範囲にわたって、円弧状の従動ギヤ32が設けられており、他方、固定ベース28の外周部には、回転ベース27を回転させる駆動機18が取り付けられている。この駆動機18は例えばDCモータからなる。また、固定ベース28の外周部には、駆動機18から周方向に離れた位置に、回転ベース27の回転角度、つまり、レンズ23およびバルブ22の回転角度を検出するためのエンコーダ29が設けられている。駆動機18の回転は、円形の駆動ギヤ34および従動ギヤ32を介して回転ベース27に伝達され、これにより、レンズ23がバルブ22とともに回転駆動される。したがって、駆動機18と前記照射範囲可変機構17とは配光調整機構16を構成する。
【0021】
エンコーダ29は従動ギヤ32とかみ合う円形の伝達ギヤ35に連結されて回転し、これにより、駆動機18の回転量(数量)または回転角度を検出し、これに基づいてレンズ23およびバルブ22の回転角度を検出する。伝達ギヤ35は、歯数が駆動ギヤ34と同一に設定されており、駆動ギヤ34と同一量だけ回転する。また、固定ベース28には、回転ベース27の設定角度範囲を越えた過回転を検知して駆動機18を停止させるためのリミットスイッチ36が取り付けられている。これら駆動機18、エンコーダ29およびリミットスイッチ36の電源コードまたは信号コード、ならびに前記バルブ22の電源コード33は、ランプケース21に設けた図示しないコード導出孔から外部に導出されている。
【0022】
前記レンズ23およびバルブ22は、回転角度が0°の状態で、図17に示すように、水平線Hに沿って左右に広がる照射範囲(配光)Aとなる、一般的な照射範囲性を有する。その照射範囲性は、例えば、バルブ22に光の発散方向を調節する光調節板を設け、レンズ23の前面あるいはレンズ後面に多数のシリンドリカルレンズ素子やフレネルレンズ素子を一体形成することにより付与することができる。レンズ23は散乱レンズが使用されているが、特にこれに限定されるものではない。
【0023】
図3のバンク角検知手段19は、自動二輪車1(図1)の車体のバンク角θ、つまり車体の鉛直線に対する左右方向の傾斜角度を検知する手段であって、この実施形態では、車体の上下軸心回りの回転角速度ωと車速vとから求めたバンク角δを、車体の左右方向の加速度a2に基づき修正して、ライダーの乗車姿勢に対応した真の車体バンク角θを算出する。左右方向の加速度a2は、ライダーの乗車姿勢の変化により、車体とライダーを合わせた全体の重心が車体の上下軸心から左右方向にずれることにより発生する。
【0024】
この実施形態のバンク角検知手段19は、車体上での前記回転角速度ωを計測するジャイロ39と、車速vを計測する速度計40と、車体の左右方向にかかる加速度a2を検出する加速度センサ44とを備えている。ここで、加速度センサ44の設置位置は、車体の上下軸心上で、車体とライダーを合わせた全体の重心の近傍が好ましい。加速度センサ44に作用する外力は重力と遠心力であり、ライダーの体重の相違および乗車姿勢の変化により全体重心が加速度センサ44の設置位置からずれると、加速度センサ44による遠心力の検出に誤差が生じる。つまり、遠心力は旋回半径R(図5)に反比例するので、加速度センサ44と全体重心の位置ずれにより、加速度センサ44と全体重心との間で旋回半径に差が生じるためである。しかしながら、旋回半径に比べて車体上の加速度センサ44と全体重心との位置ずれは微小であるから、加速度センサ44による遠心力の検出誤差は無視できる。
【0025】
バンク角検出手段19はさらに、計測された回転角速度ωおよび車速vから、車体とライダーの合成系のバンク角である合成バンク角δを算出するバンク角算出手段41と、この算出された合成バンク角δに基づきバンク角δ方向にかかる合成加速度a1を算出するバンク角方向合成加速度算出手段45と、前記合成バンク角δ方向にかかる合成加速度a1と加速度センサ44が検知した車体の左右方向にかかる加速度a2とに基づいて、バンク角算出手段41から算出した合成バンク角δの真の車体バンク角θに対するずれ角ηを算出するバンク角ずれ算出手段46と、バンク角算出手段41が算出した合成バンク角δをバンク角ずれ算出手段46が算出したずれ角η分だけ修正して真の車体バンク角θを求めるバンク角修正手段47とを備えている。
【0026】
前記バンク角検知手段19のうちの前記バンク角算出手段41、バンク角方向合成加速度算出手段45、バンク角ずれ算出手段46およびバンク角修正手段47は、自動二輪車の動作を制御するコントロールユニット42に内蔵されている。このコントロールユニット42には、さらに、車体バンク角と車速の相対関係に基づいた走行モードをモードテーブルとして記憶したモードメモリ48と、求めた合成バンク角δおよび計測された車速vとモードメモリ48中のモードテーブルとを比較して走行モードを判定する走行モード判定手段49と、この走行モード判定手段49の判定結果として出力される補正値αに基づきバンク角修正手段47のバンク角θを補正するバンク角補正手段52と、補正されたバンク角θ1に基づき配光調整機構16の駆動機18を制御し、バンクした方向と逆方向にレンズ23を補正バンク角θ1の大きさに応じた角度だけ回転させる配光制御手段20とが内蔵されている。これらの詳細については後述する。
【0027】
図1に示すように、前記ジャイロ39および加速度センサ44は、車体フレーム2の後部に取り付けられ、速度計40はヘッドランプ12の上方に配置され、コントロールユニット42は車体中央のシート43(図1)の下部に配置されている。
【0028】
前記バンク角検知手段19によるバンク角θの検知は以下のように行われる。先ず、前記バンク角算出手段41は、以下のようにして合成バンク角δを算出する。すなわち、図3の速度計40で計測されるコーナリング時の自動二輪車1(図1)の車速をv、ジャイロ39で計測される車体上下軸心VC回りの回転角速度をω、旋回半径をR、重力加速度をgとすると、図4および図5に示すように、車体の水平面内での回転角速度ω0 は、
ω=ω0 ・cosδ ……(1)
であり、車体にかかる遠心力fは、車体の質量をmとすると、
f=m・v・v/R ……(2)
である。質量は車体とライダーの合計質量である。
ω0 は、
ω0 =v/R ……(3)
と表せるから、(3)式を(2)式に代入すると、遠心力fは、
f=m・v・ω0 ……(4)
となる。
【0029】
また、合成バンク角δのとき、車体にかかる遠心力fと重力m・gとの間には、
tanδ=f/(m・g) ……(5)
の関係が成り立つので、(5)式に(4)式を代入すると、
tanδ=m・v・ω0 /(m・g)
=v・ω0 /g ……(6)
となる。さらに(6)式は、(1)式のω0 を代入して、
tanδ=v・ω/(g・cosδ) ……(7)
となる。(7)式から、
sinδ=v・ω/g ……(8)
の関係が得られ、これより合成バンク角δは、
δ=sin−1(v・ω/g) ……(9)
となる。図3のバンク角算出手段41は、前記(9)式に、図3のジャイロ39で計測された回転角速度ωと速度計40で計測された車速vを入力することにより、合成バンク角δを算出する。
【0030】
上述のバンク角算出手段41が算出した合成バンク角δは、ライダー51が自動二輪車1の上下軸心VC(図6)上に位置した乗車姿勢で操縦する場合のものであるから、乗車姿勢の相違に応じて修正する必要がある。つぎに、算出した合成バンク角δを修正して真の車体バンク角θを求める制御処理について説明する。鉛直方向の加速度は重力加速度gであることから、図6に示すように、前記合成バンク角δ方向にかかる合成加速度a1は、
a1=g/cosδ ……(10)
となり、図3のバンク角方向合成加速度算出手段45は、バンク角算出手段41から入力する合成バンク角δを前記(10)式に代入して演算することにより、合成バンク角δ方向にかかる合成加速度a1を算出して出力する。
【0031】
図6に示す前記合成バンク角δと真の車体バンク角θとのずれ角ηは、
sinη=a2/a1 ……(11)
の関係から、
η=sin−1(a2/a1) ……(12)
となり、図3のバンク角ずれ算出手段46は、バンク角方向合成加速度算出手段45および加速度センサ44からそれぞれ入力される合成加速度a1および車体の左右方向の加速度a2を前記(12)式に代入して演算することにより、ずれ角ηを求める。
【0032】
図6から明らかなように、真の車体バンク角θは、
θ=δ+η ……(13)
から得られるので、図3のバンク角修正手段47は、バンク角算出手段41およびバンク角ずれ算出手段46からそれぞれ入力される合成バンク角δおよびずれ角ηを前記(13)式に代入して演算することにより、算出した合成バンク角δをライダーの乗車姿勢に応じて修正した真の車体バンク角θを求める。
【0033】
また、ライダーの乗車姿勢とは別に、走行モードとしては、通常の速度で走行する通常走行モードNと、高速で走行するスポーツ走行モードSと、低速で走行する徐行走行モードJとの3種に大別することができ、この3種の走行モードに応じてヘッドランプの照射範囲を変更することが好ましい。そこで、車体バンク角θを走行モードに応じて補正するために、前記コントロールユニット42のモードメモリ48には、図7に示すように、前記3種の走行モードS,N,Jに対する車速vと合成バンク角δとの相対関係のモードテーブルが予め記憶されている。図3の走行モード判定手段49は、速度計40およびバンク角算出手段41からそれぞれ入力される車速vおよび合成バンク角δと前記モードテーブルとを比較対照しながら、走行モードを判定して、その判定結果として、各走行モード毎に予め設定されている補正値αを出力する。この補正値としては、スポーツ走行モードSが2倍、通常走行モードNが1.7倍、徐行走行モードJが1〜1.5倍に設定されている。バンク角補正手段52は、真のバンク角θに前記補正値αを乗算して、補正したバンク角θ・α=θ1を出力する。
【0034】
次に、前記自動二輪車用ヘッドランプ装置11の動作を説明する。例えば、夜間走行中の自動二輪車が左側にコーナリングするとき、バンク角修正手段47から出力される真の車体バンク角θをバンク角補正手段52が補正値αに基づき補正し、配光制御手段20が、補正された合成バンク角θ1に基づき駆動機18を制御する。これにより、車体のバンクした方向と逆方向に、レンズ23およびバルブ22を回動させることにより、照射範囲(配光)Aを補正バンク角θ1に等しい角度だけ逆方向に回動させる。エンコーダ29が検出する駆動機18の回転量が、補正バンク角θ1の大きさに応じた値に達すると、これに応答して配光制御手段20は駆動機18を停止させる。これにより、バンクした方向と逆方向に、車体バンク角θの大きさに応じた角度だけ照射範囲Aが回転する。
【0035】
図8は、補正された車体バンク角θ1と照射範囲の回転角βとの関係を示すグラフである。なお、レンズ23およびバルブ22の回転角βの上限値は55°以下とするのが好ましく、55°を越える角度では、図17の照射範囲Aの分布の左右両側部A1が車体上下軸心VCに近づき過ぎて、コーナリング時に左にバンクしたときの左前方、または右にバンクしたときの右前方への照射が不十分になる。
【0036】
これにより、自動二輪車が例えば図9に示すように、カーブした車線50に沿って矢印Pで示す左側に進行方向を変えるとき、ヘッドランプ装置11の照射範囲Aは、図17に示す直進時の水平線Hに沿った左右に延びた状態から、図9のように若干左上がりに傾斜した状態となる。その結果、ライダーの目線が向く旋回方向の内側(同図に破線の円で囲む部分B)への配光が図18に示す従来例の場合に比べてはるかに多くなり、それだけ視野が広くなる。なお、照射範囲Aの形状によっては、バンクした方向と逆方向ではなく同一方向に、車体バンク角θの大きさに応じた角度だけ照射範囲Aを回転させて、ライダーの目線が向く旋回方向の内側への配光を増大させることもある。
【0037】
しかも、この実施形態では、図3のバンク角算出手段41で求めた合成バンク角δをライダーの乗車姿勢に応じて修正した真の車体バンク角θに応じてレンズ23およびバルブ22が回転されるので、ライダーがいかなる乗車姿勢をとっても、ヘッドランプの照射範囲を常に適切に設定することができる。さらに、この実施形態では、照射範囲Aの回転角βを、真の車体バンク角θを走行モードに応じた補正値αで補正したバンク角θ・αに応じて設定しているので、実際にライダーの目線が向く部分Bへのヘッドランプ装置11の照射範囲Aがより一層多くなる。例えば、スポーツ走行モードSでは、ライダーがより遠い前方を注視するので、その注視範囲に合致するようにヘッドランプの照射範囲が変更されることになる。つまり、運転状態に応じて照射範囲Aを一層適切に調整できる。
【0038】
また、この実施形態では、図8に示すように、補正バンク角θ1が左右3.5°までの範囲は不感帯として、この角度範囲では補正バンク角θ1に応じて照射範囲Aを回転させないようにしている。このため、直進時や緩いカーブの走行時に補正バンク角θ1が細かく変動しても、照射範囲Aが変化せず、落ちついた照射範囲状態となり、ライダーに不快感を与えることがない。
【0039】
なお、図3の前記実施形態のバンク角検知手段19は、バンク角算出手段41が算出した合成バンク角δをライダーの乗車姿勢に応じて修正しているので、バンク角θを簡単な構成で高精度に求めることができるが、これに限らず、例えば超音波などにより車体の上部の一定箇所から地面までの距離を距離計により求めて、その距離からバンク角を測定するようにしても良い。また、前記実施形態では、真の車体バンク角θを走行モードに応じて自動的に補正しているので、ライダーの熟練度や運転状態に対応して、ヘッドランプの照射範囲を一層適切に修正することができるが、この走行モードによるヘッドランプの照射範囲の補正手段は除外しても良い。その場合、車体バンク角θに応じて、例えば1〜3θ、好ましくは1.7〜2θの角度だけ、車体バンク角θと逆方向に照射範囲Aを回転させる。
【0040】
また、前記実施形態では、バンク角θの大きさに応じた角度だけ図2のレンズ23およびバルブ22を回転させたが、例えばリフレクタ24に配光性を持たせてある場合には、リフレクタ24を回転させるようにしても良い。
【0041】
図10は、本発明の第2実施形態のヘッドランプ装置の要部の回路構成を示すブロック図であり、第1実施形態の概略構成のブロック図である図3の一部を変更したものである。すなわち、この実施形態が図3と相違するのは、コントロールユニット42におけるモードメモリ53に、図11に示すように、前記3種の走行モードS,N,Jに対する旋回半径Rと車速vとの相対関係のモードテーブルが予め記憶されていることと、図10の走行モード判定手段54が、旋回半径Rおよび車速とモードメモリ53のモードテーブルとを比較して走行モードを判定するようになった構成のみである。この実施形態では、旋回半径Rと車速vとの相対関係から前記3種の走行モードS,N,Jを判定する。
【0042】
走行モード判定手段54は、入力される合成バンク角δおよび回転角速度ωに基づき旋回半径Rを求める。この旋回半径Rは、
R=v/ω0 =v・cosδ/ω ……(14)
から求めることができる。さらに、走行モード判定手段54は、求めた旋回半径Rおよび車速vとの相対関係から、走行モードS,N,Jを判定して、その判定結果として、各速度状態毎に予め設定されている補正値αを出力する。以下の動作は第1実施形態と同一である。
【0043】
さらに、本発明の第3実施形態では、図10のモードメモリ53に、図12に示すように、前記3種の走行モードS,N,Jに対する旋回半径Rと合成バンク角δとの相対関係のモードテーブルが予め記憶されており、走行モード判定手段54が、旋回半径Rおよび合成バンク角δとモードメモリ53のモードテーブルとを比較して走行モードを判定するようになっている。すなわち、この実施形態では、旋回半径Rと合成バンク角δとの相対関係から前記3種の走行モードS,N,Jを判定して、第1および第2実施形態と同様に、車体バンク角θを走行モードに応じて自動的に補正する。
【0044】
図13は、本発明の第4実施形態のヘッドランプ装置の回路構成を示すブロック図である。この実施形態では、車体バンク角とバンク方向を検知するバンク角・方向検知手段59を設けている。このバンク角・方向検知手段59は、速度計40と、車体の左右方向および上下方向にかかる加速度ay,azを検知する2つの加速度検知器を含むセンサユニット64と、検知された両加速度ay,azと重力の加速度gとに基づき、前記センサユニット64の設置位置の車輪接地点に対する力学的バンク角φ(図14)を算出する力学的バンク角算出手段65と、検知された力学的バンク角φと真の車体バンク角である幾何学的バンク角θとの誤差Δθ(図14)を算出する誤差算出手段66と、検知された左右方向の加速度ayに基づきバンク方向を検出するバンク方向検出手段67と、検知された力学的バンク角φを、前記誤差算出手段66で算出された誤差Δθに基づいて修正して車体の幾何学的バンク角θを算出する幾何学的バンク角算出手段68とを備えている。
【0045】
ここでは、センサユニット64は、第1実施形態における加速度センサ44と同様に、図14に示す車体の上下軸心VC上であって、車体とライダー51を合わせた全体重心Gの近傍位置で、車体の後部に設置されている。したがって、力学的バンク角算出手段65(図13)は、後車輪8の接地点80に対する力学的バンク角φを算出することになる。加速度センサ64は車体の前部に設置してもよく、その場合、前車輪5の接地点に対する力学的バンク角φを算出することになる。
【0046】
図13のバンク角・方向検知手段59による幾何学的バンク角(車体バンク角)θの検知は以下のように行われる。図14に示すように、加速度検知器であるセンサユニット64が検知する車体左右方向および上下方向の加速度ay,azにより、車体に加わる合成加速度aは、
a=√(ay×az) ……(15)
となる。車体にかかる鉛直方向の加速度が重力の加速度gであることから、後車輪8の接地点80と車体およびライダーの合計重心Gとを結ぶ線分で表わされる力学的バンク角φは、
φ=|cos−1(g/a)| ……(16)
となり、図13の力学的バンク角算出手段65は、センサユニット64から入力する両加速度ay,azを前記(15)式に代入して合成加速度aを演算し、さらにその合成加速度aを前記(16)式に代入して演算することにより、力学的バンク角φを算出して出力する。バンク角φの+−、つまりバンク方向は、左右方向の加速度ayの向きにより判別する。
【0047】
図14の後車輪8の接地点80のずれによる力学的バンク角φと幾何学的バンク角θの誤差Δθは、
Δθ=|tan−1(ay/az)| ……(17)
となり、図13の誤差算出手段66は、センサユニット64から入力する両加速度ay,azを前記(17)式に代入して演算することにより、力学的バンク角φと幾何学的バンク角θとの誤差Δθを演算して出力する。
【0048】
したがって、幾何学的バンク角(真の車体バンク角)θは、
θ=φ+Δθ ……(18)
となる。ここで、力学的バンク角φの+−、つまりバンク方向は、左右方向の加速度ayの向きから、バンク方向検出手段67により検出される。車体バンク時に車輪接地点がバンク内側にずれることにより、通常、左右加速度ayはバンク内側向きに発生するので、この左右加速度ayの向く方向がバンク方向であると判別する。
【0049】
また、この実施形態では、前記幾何学的バンク角θを、通常走行モードN、スポーツ走行モードS、徐行走行モードJに応じて補正するために、コントロールユニット42のモードメモリ55には、図15に示すように、前記3種の走行モードS,N,Jに対する車速vと力学的バンク角φとの相対関係のモードテーブルが記憶されている。図13の走行モード判定手段56は、速度計40および力学的バンク角算出手段65からそれぞれ入力される車速vおよび力学的バンク角φと前記モードテーブルとを比較対照しながら、走行モードを判定して、その判定結果として、各走行モード毎に予め設定されている補正値αを出力する。その他の構成、および動作は図3に示した第1実施形態と同一である。
【0050】
さらに、図13の第4実施形態では、前記式(2)と式(5)(δ→φ)より、旋回半径Rは、車速vと力学的バンク角φから、R=v・v/(g・tanφ)として算出できるから、図11に示したように、旋回半径Rと車速vとの相対関係に基づき前記3種の走行モードS,N,Jを判定することもでき、また、図12に示したのと同様に、旋回半径Rと力学的バンク角φとの相対関係に基づき前記3種の走行モードS,N,Jを判定することもできる。
【0051】
このように、この実施形態では、加速度検知器であるセンサユニット64により検知される車体の左右方向および上下方向の加速度ay,azから車体バンク角θを算出するようにしているので、第1実施形態の場合のように回転角速度を検知する大型で高価なジャイロ39を設置する必要がなく、安価で小型の装置により車体バンク角θを推定することができる。
【0052】
なお、上記各実施形態において、走行モードS,N,Jに応じたバンク角θの補正は割愛してもよい。
【0053】
【発明の効果】
以上のように、本発明の自動二輪車用ヘッドランプ装置によれば、真の車体バンク角を正確に検知することができ、その検知された車体バンク角に基づき配光調整機構を制御して、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するようにヘッドランプの照射範囲を変更させるので、旋回走行時にライダーの目線が向く旋回方向の内側へのヘッドランプの配光が多くなって、広い視野を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るヘッドランプ装置を取り付けた自動二輪車の側面図である。
【図2】同上のヘッドランプ装置におけるヘッドランプの縦断面図である。
【図3】同上のヘッドランプ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図4】バンク角算出手段によるバンク角算出方法を示すベクトル図である。
【図5】自動二輪車のコーナリング時の旋回半径および車速を示す平面図である。
【図6】バンク角修正手段によるバンク角の修正方法を示す概略正面図である。
【図7】モードメモリに記憶されたモードテーブルを示す車速とバンク角との相対関係を示すグラフである。
【図8】照射範囲の回転角とバンク角との関係を示す特性図である。
【図9】本発明に係るヘッドランプのコーナリング時の照射範囲を示す前方視認図である。
【図10】本発明の第2実施形態に係るヘッドランプ装置の要部の概略構成を示すブロック図である。
【図11】同上の実施形態におけるモードメモリに記憶されたモードテーブルを示す旋回半径と車速との相対関係を示すグラフである。
【図12】本発明の第3実施形態におけるモードメモリに記憶されたモードテーブルを示す旋回半径とバンク角との相対関係を示すグラフである。
【図13】本発明の第4実施形態に係るヘッドランプ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図14】車体にかかる加速度、力学的バンク角および幾何学的バンク角の関係を示す概略正面図である。
【図15】同上の実施形態におけるモードメモリに記憶されたモードテーブルを示す力学的バンク角と車速との相対関係を示すグラフである。
【図16】(a)〜(d)はライダーの自動二輪車の乗車姿勢の種類を模式的に示す説明図である。
【図17】自動二輪車が直進するときのヘッドランプの照射範囲を示す前方視認図である。
【図18】従来のヘッドランプのコーナリング時の照射範囲を示す前方視認図である。
【符号の説明】
1…自動二輪車
2…車体フレーム(車体)
12…ヘッドランプ
16…配光調整機構
19…バンク角検知手段
20…配光制御手段
59…バンク角・方向検知手段
64…センサユニット(加速度検知器)
65…力学的バンク角算出手段
68…幾何学的バンク角算出手段
80…接地点
A…照射範囲
ω…回転角速度
v…車速
a2…車体の左右方向の加速度
θ…車体バンク角
δ…合成バンク角
R…旋回半径
ay…車体の左右方向の加速度
az…車体の上下方向の加速度
φ…力学的バンク角

Claims (6)

  1. 車体の前方を照射するヘッドランプと、
    前記ヘッドランプの照射範囲を変更する配光調整機構と、
    前記車体の上下軸心回りの回転角速度と車速と前記車体の左右方向の加速度とから、車体バンク角を検知するバンク角検知手段と、
    検知された車体バンク角に基づき前記配光調整機構を制御し、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するように前記照射範囲を変更させる配光制御手段とを備えた自動二輪車用ヘッドランプ装置。
  2. 車体の前方を照射するヘッドランプと、
    前記ヘッドランプの照射範囲を変更する配光調整機構と、
    前記車体の左右方向および上下方向の加速度から車体バンク角およびバンク方向を検知するバンク角・方向検知手段と、
    検知された車体バンク角に基づき前記配光調整機構を制御し、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するように前記照射範囲を変更させる配光制御手段とを備えた自動二輪車用ヘッドランプ装置。
  3. 請求項1または2において、前記配光制御手段は、前記車体バンク角に加えて、車速と車体バンク角との相対関係に基づき前記配光調整機構を制御する自動二輪車用ヘッドランプ装置。
  4. 請求項1または2において、前記配光制御手段は、前記車体バンク角に加えて、旋回半径と車速との相対関係に基づき前記配光調整機構を制御する自動二輪車用ヘッドランプ装置。
  5. 請求項1または2において、前記配光制御手段は、前記車体バンク角に加えて、旋回半径と車体バンク角との相対関係に基づき前記配光調整機構を制御する自動二輪車用ヘッドランプ装置。
  6. 請求項2において、前記バンク角・方向検知手段は、
    前記車体の左右方向および上下方向の加速度を検知する加速度検知器と、
    検知された両加速度に基づき、車体とライダーを含む全体の重心位置の車輪接地点に対する力学的バンク角を算出する力学的バンク角算出手段と、
    検知された左右方向の加速度に基づきバンク方向を検出するバンク方向検出手段と、
    検知された力学的バンク角を前記左右方向の加速度と上下方向の加速度の比および前記バンク方向に基づいて修正して前記車体バンク角を算出する幾何学的バンク角算出手段と、
    を備えている自動二輪車用ヘッドランプ装置。
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