JP2010149681A - 自動二輪車のバンク角検知装置およびヘッドランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体バンク角を少ない変動で正確に検知できるバンク角検知装置を提供する。
【解決手段】車体の前後軸心回りの回転角速度（ロールレート）ωｒを検出するロールレートセンサ５５と、車体の上下軸心回りの回転角速度（ヨーレート）ωｙを検出するヨーレートセンサ５６と、ヨーレートωｙと車速ｖとから校正用車体バンク角δを検出するバンク角検出手段５９と、ロールレートセンサ５５の出力ωｒから求まる基本車体バンク角δｒを、バンク角検出手段５９により検出された車体バンク角δに近づけるよう補正して推定バンク角δ0 を求めるバンク角補正手段６０とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動二輪車のコーナリング時の車体バンク角を精度よく検知できるバンク角検知装置およびこれを用いたヘッドランプ装置に関する。

自動二輪車の走行においては、通常、車体をバンクさせてコーナリングする。ところが、従来の一般的な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。

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１３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１４のように、自動二輪車がカーブした車線８０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。

このような課題を解決できるヘッドランプ装置として、バンク角検出手段により検知された車体のバンク角に基づき、ヘッドランプのレンズおよび発光体をバンクした方向と逆方向に回転させるようにしたものがある（特許文献１参照）。このヘッドランプ装置では、図１２に示すように、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（同図に破線の円で囲む部分Ｂ）へのヘッドランプの配光が多くなり、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が多くなり、ライダーに対して広い視野を確保できる。

前記ヘッドランプ装置におけるバンク角検出手段は、車体の前方を照射するヘッドランプと、ヘッドランプの照射範囲を変更する配光調整機構と、車体の上下軸心回りの回転角速度（ヨーレート）と車速と車体の左右方向の加速度とから車体のバンク角を検知するバンク角検出手段と、検知された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照射範囲を変更させる配光制御手段とを備えている。このバンク角検出手段として、ジャイロのようなヨーレートセンサを用いており、バンク角δは、自動二輪車の車速をｖ、重力加速度をｇ、ヨーレートをωｙとすると、式（１）より得られる。
δ＝ｓｉｎ-1（ｖ・ωｙ／ｇ） …（１）
このようにして求められたバンク角δに応じた角度だけバンク角δと反対方向にヘッドランプを回転させることで、視野の広いヘッドランプの照射範囲を得ている。
特開２００４−１５５４０４号公報

ところが、前記式（１）で求められるバンク角δは静的なバンク角であり、バンク開始時やバンク中のアクセル開閉により車体のピッチングの影響を受けた時、変動が大きくなる。つまり、バンク角δが短い周期で変動する。このように変動するバンク角δに応じてバンク角と反対方向にヘッドランプを回転させると、ランプ自体も短い周期で動き、ライダーに対して不自然感ないし不快感を与えることがある。

本発明は、自動二輪車の車体バンク角を少ない変動で正確に検知できるバンク角検知装置と、コーナリング時にライダーに対して不自然感ないし不快感を与えることなく、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ヘッドランプ装置とを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る自動二輪車のバンク角検知装置は、車体の前後軸心回りの回転角速度（ロールレート）を検出するロールレートセンサと、車体の上下軸心回りの回転角速度（ヨーレート）を検出するヨーレートセンサと、前記ヨーレートセンサにより検出された前記車体の上下軸心回りの回転角速度と車速とに基づき校正用車体バンク角を検出するバンク角検出手段と、前記ロールレートセンサの出力から求まる基本車体バンク角を、前記バンク角検出手段により検出された前記校正用車体バンク角に近づけるよう補正して、推定バンク角を求めるバンク角補正手段とを備えている。

この構成によれば、ドリフト（偏差）を生じ易いが短い周期の変動が少ないロールレートセンサの出力から求まる基本車体バンク角を、バンク角補正手段により補正して、ドリフトの小さいバンク角検出手段が検知した校正用車体バンク角に近づけるので、短い周期の変動の少ない正確な推定バンク角を得ることができる。

本発明において、好ましくは、前記バンク角補正手段は、前記バンク角検出手段の出力と前記推定バンク角との差分を時間で除算する除算回路と、この除算回路の出力と前記ロールレートセンサの出力とを加算する加算回路と、この加算回路の出力を積分して前記推定バンク角を出力する積分回路とを有する。

この構成によれば、除算回路で時間を短くすると、時間で除算したバンク角検出手段の出力が大きくなるので、加算回路でロールレートセンサの出力に加算した場合、ドリフトの小さいバンク角検出手段の出力の重みが大きくなる。一方、時間を長くすると、時間で除算したバンク角検出手段の出力が小さくなり、加算回路でロールレートセンサの出力に加算した場合、短い周期の変動が少ないロールレートセンサの出力の重みが大きくなる。この加算回路の出力は積分回路での積分により推定バンク角として出力されるが、積分回路の出力が除算回路の入力にフィードバックされるので、ゼロ点オフセットや積分誤差等の影響による推定バンク角のドリフトが極力抑制され、かつ短い周期の変動も抑制されて、正確なバンク角が得られる。

本発明において、好ましくは、さらに、車体の左右軸心回りの回転角度を検出するピッチ角検出手段と、前記ピッチ角検出手段で検出された左右軸心回りの回転角度により、前記上下軸心回りおよび前後軸心回りの回転角速度を補正する角速度補正手段とを備えている。

一般に、自動二輪車のブレーキ操作時や加速時におけるノーズダイブ、ノーズリフトに伴う車体のピッチ角変化がロールレートおよびヨーレートに影響を与えるが、上記構成によれば、ピッチ角変化を、左右軸心回りの回転角度（ピッチ角）としてピッチ角検出手段で検出し、得られたピッチ角により、角速度補正手段で前記上下軸心回りおよび前後軸心回りの回転角速度が補正される。これにより、より精度の高いバンク角の検知が可能となる。

前記ピッチ角検出手段は、前輪と後輪の懸架装置の伸縮量から左右軸心回りの回転角度（ピッチ角）を求めるものとしてもよい。この場合、自動二輪車に既存の部材である前輪と後輪の懸架装置を利用できるので、低コストで精度よくピッチ角を得ることができる。これらの懸架装置を利用しない場合には、前記ピッチ角検出手段は、前後方向加速度からピッチ角を求めることもできる。この場合、加速度センサは、車体の重心に近い位置に配置することで精度の高いピッチ角を得ることができる。

また、本発明にかかる自動二輪車のヘッドランプ装置は、前記バンク角検知装置と、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、前記推定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。

この構成によれば、バンク角検知装置により、推定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推定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。

前記ヘッドランプ装置において、好ましくは、前記配光制御手段は、前記推定バンク角に加えて、前記車速と前記推定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してもよい。また、前記配光制御手段は、前記推定バンク角に加えて、旋回半径と前記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ようにしてもよい。さらに、前記配光制御手段は、前記推定バンク角に加えて、旋回半径と前記推定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してもよい。

このように構成した場合、例えば走行モードとして、通常の速度で走行する通常走行、高速で走行するスポーツ走行または低速で走行する徐行走行の各モードを設定しておき、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を判別することにより、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。

本発明によれば、ドリフトを生じ易いが短い周期の変動が少ないロールレートセンサの出力から基本車体バンク角を求め、これをバンク角補正手段によって、ドリフトの少ないバンク角検出手段が検知した校正用車体バンク角に近づけるよう補正するので、短い周期の変動の少ない正確な高い推定バンク角を得ることができる。

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は本発明のバンク角検知装置を用いたヘッドランプ装置を有する自動二輪車の側面図である。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。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。スイングアーム７と車体フレーム２との間には後輪懸架装置１５が取り付けられている。

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。ただし、カウリングを備えた自動二輪車では、ヘッドランプ１２はカウリングを介して車体フレームに取り付けられる場合がある。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、バンク角検知装置１９、配光制御手段２０などで構成される。

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。

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。

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。

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。

前記レンズ２３およびバルブ２２は、回転角度が０°の状態で、前述した図１３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、この実施形態で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。

図３に示すように、ヘッドランプ装置１１は、車体の前後軸心回りの回転角、つまり、バンク角を検知して推定バンク角δ0 を出力するバンク角検知装置１９と、通常走行モード、スポーツ走行および徐行走行モードに応じて推定バンク角δ0 を修正するためのモードメモリ４８，走行モード判定手段４９およびモード修正手段５０と、モード修正手段５０からの修正済みバンク角δ１により作動する配光制御手段２０とを有している。バンク角検知装置１９、モードメモリ４８、走行モード判定手段４９，モード修正手段５０の詳細は後述する。配光制御手段２０はエンコーダ２９からのフィードバック信号を受けてヘッドランプ１２の駆動機１８を制御し、照射範囲可変機構１７を介してバルブ２２およびレンズ２３を回動させる。

バンク角検知装置１９は車体の前後軸心回りの回転角速度（ロールレート）ωｒを検出するロールレートセンサ５５と、車体の上下軸心回りの回転角速度（ヨーレート）ωｙを検出するヨーレートセンサ５６と、このヨーレートωｙと速度センサ５７からの車速ｖとから校正用車体バンク角δを検知するバンク角検出手段５９と、前記ロールレートセンサ５５の出力から求まる基本車体バンク角δｒを前記校正用車体バンク角δに近づけるよう補正して推定バンク角δ０を求めるバンク角補正手段６０とを備えている。前記ロールレートセンサ５５およびヨーレートセンサ５６は、例えばジャイロである。

前記バンク角検知装置１９の詳細を図４に示す。ロールレートセンサ５５で検出したロールレートωｒは、積分することにより、求めるべき基本車体バンク角δｒが得られるが、ロールレートωｒの積分ではゼロ点オフセットや積分誤差の影響を受け、信頼性に欠ける。そこで、本発明では、ロールレートセンサ５５を主としながら、副次的にバンク角検出手段５９によって補正している。すなわち、前記ロールレートωｒと校正用車体バンク角δとは、バンク角補正手段６０で処理されて、推定バンク角δ0 が得られるようになっている。

まず、バンク角検出手段５９により校正用車体バンク角δを検出する方法について説明する。自動二輪車の旋回半径をＲ、重力加速度をｇとすると、図５に示すように、車体の水平面内での回転角速度（固定座標のヨーレート）をω0 とすると、校正用車体バンク角δでのヨーレートωｙは、
ωｙ＝ω0 ・ｃｏｓδ ……（２）
である。
一方、自動二輪車の重心Ｇ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 ……（３）
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 ……（４）
と表せるから、（４）式を（３）式に代入すると、遠心力ｆは、
ｆ＝ｍ・ｖ・ω0 ……（５）
となる。

また、校正用車体バンク角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）……（６）
の関係が成り立つので、（６）式に（５）式を代入すると、
ｔａｎδ＝ｍ・ｖ・ω0 ／（ｍ・ｇ）
＝ｖ・ω0 ／ｇ ……（７）
となる。さらに（７）式は、（２）式のδ0 を代入して、
ｔａｎδ＝ｖ・ωｙ／（ｇ・ｃｏｓδ） ……（８）
となる。（８）式から、
ｓｉｎδ＝ｖ・ωｙ／ｇ ……（９）
の関係が得られ、これより校正用車体バンク角δは、
δ＝ｓｉｎ-1（ｖ・ωｙ／ｇ） ……（１０）
となる。図４のバンク角検出手段５９は、前記（１０）式に、ヨーレートセンサ５６で検知されたヨーレートωｙと速度センサ５７で計測された車速ｖとを入力することにより、校正用車体バンク角δを算出する。

図４に示すバンク角補正手段６０は、減算回路６２、除算回路６３、加算回路６４、積分回路６５、およびフィードバック線路６６を有している。減算回路６２は、バンク角検出手段５９から出力される校正用車体バンク角δと、積分回路６５から出力される推定バンク角δ0 との差分（δ−δ0 ）を生成し、除算回路６３は、この差分（δ−δ0 ）を時間Ｔで除算する。加算回路６４は、除算回路６３の出力と前記ロールレートセンサ５５の出力とを加算する。積分回路６５は、加算回路６４の出力を積分して推定バンク角δ0 を出力する。フィードバック線路６６は、積分回路６５の出力δ0 を減算回路６２にマイナス入力するようフィードバックする。これにより、前記ロールレートセンサ５５の出力から求まる基本車体バンク角δｒを前記バンク角検出手段５９により検出された校正用車体バンク角δに近づけるよう補正する。

前記バンク角検出手段５９、バンク角補正手段６０、モードメモリ４８，走行モード判定手段４９，モード修正手段５０，配光制御手段２０は、図３のコントロールユニット４２に内蔵されて、例えば、図１のシート４０の下方に配置されている。ロールレートセンサ５５およびヨーレートセンサ５６は、自動二輪車の車体とライダーを合わせた重心Ｇの近傍に配置される。

ここで、図４の除算回路６３における除算１／Ｔでは、時間Ｔを短くすると、時間Ｔで除算した差分δ−δ0 の出力は大きくなり、バンク角検出手段５９の出力δの重み、つまり、ヨーレートセンサ５６の重みが大きくなる。これにより、積分回路６５の出力であるバンク角δ0 のドリフト（偏差）が抑制される。一方、時間Ｔを大きくすると、時間Ｔで除算したバンク角検出手段５９の出力が小さくなり、加算回路６４でロールレートセンサ５５の出力に加算した場合、ロールレートωｒの重みが大きくなる。これにより、積分回路６５の出力である推定バンク角δ0 の短い周期での変動が抑制される。時間Ｔはジャイロの感度にもよるが、例えば０．５〜５秒、好ましくは１〜２秒程度である。ロールレートωｒのドリフトが大きい場合には、時間Ｔは小さくして、バンク角補正手段６０での補正を頻繁に行うようにする。また、ドリフトが小さいロールレートセンサ５５を使用した場合、ドリフトの影響が少なくなるので、時間Ｔを大きくして、ゆっくりと補正を行うようにする。

図６は、図４のバンク角検知装置１９により得られる推定バンク角δ0 を比較例によるものと対比したグラフである。比較例１として、図６の一点鎖線Ｂで示すように、ロールレートωｒを積分した基本車体バンク角δｒを示す。この基本車体バンク角δｒは、実際のバンク角に対応する、より滑らかな動きとなるが、時間の経過とともに積分誤差等により実際の値からのドリフトが大きくなっていく。

また、前記式（１）、つまり、ヨーレートωｙと車速ｖから算出した校正用車体バンク角δの変動を取り除くフィルタ処理を行った比較例２では、二点鎖線Ｃで示すように、時間遅れが生じる。その結果、図２のヘッドランプ１２のレンズ２３および発光体２２の回動が遅れて、ライダーに不自然感ないし不快感をいだかせる。

さらに、前記式（１）、つまり、ヨーレートωｙと車速ｖから算出した校正用車体バンク角δは、図６に比較例３として破線Ｄで示すように、時間変化に伴う短い周期での変動が大きい。したがって、仮にこの校正用車体バンク角δに基づいてバンクした方向と逆方向に校正用車体バンク角δの大きさに応じた角度だけ、図２のヘッドランプ１２のレンズ２３および発光体２２をそれらの中心軸Ｃの回りに回動させると、レンズ２３および発光体２２も激しく回動を繰り返し、ライダーに不自然感ないし不快感をいだかせる。

これに対し、図４に示すバンク角検知装置１９により得た推定バンク角δ0 は、図６の実線Ａで示すように、破線Ｄで示すヨーレートωｙと車速ｖとから算出した校正用車体バンク角δと、一点鎖線Ｂで示すロールレートωｒを積分した基本車体バンク角δｒとの利点を組み合わせた結果となり、実際のバンク角からのドリフトが小さく、かつ短い周期での変動が少なくなる結果、図２のヘッドランプ１２のレンズ２３および発光体２２の動作が滑らかで正確となり、ライダーに不自然感ないし不快感をいだかせない。

次に、図３に示したヘッドランプ装置１１のモードメモリ４８、走行モード判定手段４９およびモード補正手段５０について説明する。これらは走行モードに応じて推定バンク角δ0 を補正するためのものである。ライダーの乗車姿勢とは別に、走行モードとしては、大別して、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種の走行モードに応じてヘッドランプの照射範囲を補正することが好ましい。このことを考慮して、前記モードメモリ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と推定バンク角δ0 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、バンク角検知装置１９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、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αとしては、例えば、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倍に設定される。モード角補正手段５０は、推定バンク角δ0 に前記補正値αを乗算して、補正したバンク角δ0 ・α＝δ1 を出力する。

図８は前記３種の走行モードＳ，Ｎ，Ｊに対する旋回半径Ｒと車速ｖとの相対関係を示しており、これがモードメモリ４８のモードテーブルとして予め記憶されている。この場合には、走行モード判定手段４９が、旋回半径Ｒおよび車速ｖとモードメモリ４８のモードテーブルとを比較して走行モードを判定する。また、図９は前記３種の走行モードＳ，Ｎ，Ｊに対する旋回半径Ｒと推定バンク角δ0 との相対関係を示し、これが図３のモードメモリ４８のモードテーブルとして予め記憶されている。この場合には、走行モード判定手段４９が、旋回半径Ｒおよび推定バンク角δ0 とモードメモリ４８のモードテーブルとを比較して走行モードを判定する。これら各走行モードに応じて推定バンク角δ0 を走行モードに応じて自動的に補正する。

このように、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２０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。

次に、前記自動二輪車用ヘッドランプ装置１１の動作を図３により説明する。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、バンク角検知装置１９から出力される推定バンク角δ0 をモード補正手段５０により補正値αに基づき補正し、配光制御手段２０が、補正された補正バンク角δ１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δ１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δ１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が駆動機１８を停止させる。これにより、バンクした方向と逆方向に、補正バンク角δ１の大きさに応じた角度だけ照射範囲Ａが回転する。

これにより、自動二輪車が例えば図１２に示すように、カーブした車線８０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１３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１２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１４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、補正バンク角δ1 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。

図１０は本発明の第２実施形態を示す。前述した第１実施形態にかかるバンク角検知は、車体の左右軸心回りの回転角速度、つまり、ピッチ角の変化がゼロの場合を前提としているが、ピッチ角変化が大きい場合には第２実施形態の手法でバンク角を検知する。すなわち、実走行における自動二輪車では、ブレーキ操作時やバンク中のアクセル開閉による加速時にノーズダイブ、ノーズリフトを生じ、図１０に示すピッチ角θの変化が大きい。特に、スポーツ走行の場合、コーナー進入時はブレーキ減速によるノーズダイブ状態で進入して車体をバンクさせ、コーナー出口では加速によるノーズリフトでの脱出となる。その結果、バンク開始時や直立状態への移行時はピッチ角の変化が最も大きな状態となるため、第１実施形態のバンク角推定方法では、ロールレートおよびヨーレートがピッチ角変化による影響を受けて、バンク角検知に誤差を生じる。

そこで、図１０では、ピッチ角検出手段７０を設け、このピッチ角検出手段７０で検出されたピッチ角θに基づき、ピッチング補正手段７１により、ロールレートセンサ５５およびヨーレートセンサ５６から得られるωｒ、ωｙに対して座標変換を行って、車体に発生する正確なロールレートおよびヨーレートを求めている。

図１１は、車体座標と固定座標のロールレート、ヨーレートのピッチ角変化を示すベクトル図である。ピッチングにより、固定座標上のロールレートωｒおよびヨーレートωｙは変化し、次式（１１）、（１２）で求められるピッチング補正ロールレートωｒｐおよびピッチング補正ヨーレートωｙｐとなる。
ωｒ＝ωｒｐ・ｃｏｓθ−ωｙｐ・ｓｉｎθ …（１１）
ωｙ＝ωｒｐ・ｓｉｎθ＋ωｙｐ・ｃｏｓθ …（１２）

図１０のピッチ角検出手段７０にピッチング情報を入力する手段としては、例えば図１に示す前輪懸架装置であるフロントフォーク４内に配置した変位量センサ７２と、後輪懸架装置１５内に設置した変位量センサ７３とを用いる。これらの変位量センサ７２，７３の伸縮量変化の差から、自動二輪車の重心Ｇを通る左右軸心回りのピッチ角θを求める。この場合、自動二輪車に既存の部材である前輪と後輪の既存の懸架装置４、１５を利用できるので、部品点数およびコストの増加を抑えることができる。

これらの変位量センサ７２，７３を利用しない場合には、図１０のピッチ角検出手段７０は、前後方向加速度からピッチ角θを求めることもできる。この場合、前後方向加速度の大きさと車体のピッチ角との関係を予め求めたデータを用意しておき、図１の加速度センサ７５により検出した加速度からピッチ角θを求める。加速度センサ７５は、重心Ｇに近い位置に配置することで精度の高いピッチ角を得ることができる。

以上，本発明のバンク角検知装置を自動二輪車のヘッドランプ装置に適用した場合について説明したが、これ以外に次のような用途にも応用することができる。例えば自動二輪車の走行時、バンク角が大きいとき、タイヤが滑り易いので、これを回避するように、検知したバンク角の大きさに応じてエンジントルクを制限する用途に利用できる。また、ドライブレコーダに走行時のバンク角をデータとして記憶しておき、このデータによりレーサーがレース内容を検討したり、今後のレースの参考にする用途に利用できる。また、雨天時のような滑り易い路面状態のとき、バンク角が大きくなると、警報を発し、ライダーに対して注意を喚起するような用途にも利用することができる。

以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付のクレームから定まるこの発明の範囲内のものものと解釈される。

本発明の第１実施形態に係るバンク角検知装置付き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。 同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。 ヘッドランプ装置の概略構成を示すブロック図である。 バンク角検知装置の概略構成を示すブロック図である。 自動二輪車のバンク状態を示す正面図である。 本発明によるバンク角検知装置により得られる推定バンク角データを比較例によるものと対比したグラフである。 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推定バンク角との相対関係を示すグラフである。 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。 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推定バンク角との相対関係を示すグラフである。 第２実施形態の概略構成を示すブロック図であって、ピッチ角検出手段とローレート検出手段およびヨーレート検出手段との関係を示す。 車体座標と固定座標のロールレート、ヨーレートのピッチ角変化を示すベクトル図である。 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。 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。 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
１２ ヘッドランプ
１６ 配光調整機構
１９ バンク角検知装置
５５ ロールレートセンサ
５６ ヨーレートセンサ
５７ 速度センサ
５９ バンク角検出手段
６０ バンク角補正手段
６２ 減算回路
６３ 除算回路
６４ 加算回路
６５ 積分回路
６６ フィードバック線路
７０ ピッチ角検出手段
７１ ピッチング補正手段
ｖ 車速
δ 校正用車体バンク角
δｒ 基本車体バンク角
δ０ 推定バンク角
δ１ 補正バンク角
θ ピッチ角

Claims (9)

1. 車体の前後軸心回りの回転角速度を検出するロールレートセンサと、
   車体の上下軸心回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサと、
   前記ヨーレートセンサにより検出された前記車体の上下軸心回りの回転角速度と車速とに基づき校正用車体バンク角を検出するバンク角検出手段と、
   前記ロールレートセンサの出力から求まる基本車体バンク角を、前記バンク角検出手段により検出された前記校正用車体バンク角に近づけるよう補正して、推定バンク角を求めるバンク角補正手段とを備えた自動二輪車のバンク角検知装置。
2. 請求項１において、前記バンク角補正手段は、前記バンク角検出手段の出力と前記推定バンク角との差分を時間で除算する除算回路と、この除算回路の出力と前記ロールレートセンサの出力とを加算する加算回路と、この加算回路の出力を積分して前記推定バンク角を出力する積分回路とを有する自動二輪車のバンク角検知装置。
3. 請求項１または２において、さらに、車体の左右軸心回りの回転角度を検出するピッチ角検出手段と、前記ピッチ角検出手段で検出された左右軸心回りの回転角度により、前記上下軸心回りおよび前後軸心回りの回転角速度を補正する角速度補正手段とを備えた自動二輪車のバンク角検知装置。
4. 請求項３において、前記ピッチ角検出手段は、前輪と後輪の懸架装置の伸縮量から前記左右軸心回りの回転角度を求める自動二輪車のバンク角検知装置。
5. 請求項３において、前記ピッチ角検出手段は、前後方向加速度から前記左右軸心回りの回転角度を求める自動二輪車のバンク角検知装置。
6. 請求項１のバンク角検知装置と、
   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、
   前記推定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。
7. 請求項６において、前記配光制御手段は、前記推定バンク角に加えて、前記車速と前記推定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。
8. 請求項６において、前記配光制御手段は、前記推定バンク角に加えて、旋回半径と前記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。
9. 請求項６において、前記配光制御手段は、前記推定バンク角に加えて、旋回半径と前記推定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。

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