JP2012508664A - 二輪車の傾斜角の決定方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車道法線（Ｎ）に対する、自転車、スクータまたは自動二輪車のタイプの二輪車の傾斜角（β）の決定方法に関するものである。前記傾斜角（β）は、車両横方向加速度（ａ_ｙ）が横方向加速度センサ（６）により測定され且つ車両垂直軸（ｚ）方向加速度（ａ_ｚ）が決定され、および両方の加速度値（ａ_ｙ、ａ_ｚ）に基づいて車道法線（Ｎ）に対する前記傾斜角（β）が計算されるとき、簡単且つ正確に決定可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の二輪車の傾斜角の決定方法並びに請求項８の上位概念に記載の対応装置に関するものである。

自転車、スクータまたは自動二輪車のタイプの二輪車でカーブを通過するとき、タイヤ接触点はタイヤ・カバーの中心から横方向に移動する。タイヤ接触面からタイヤ中心面までの距離は、車両縦方向に作用するブレーキ力または加速力と組み合わされて、ｚ軸（垂直軸）の周りに、かじ取りに変換されるトルクを作用させるので、特にカーブにおいて制動および加速をするとき、タイヤ接触面からタイヤ中心面までのこの距離は重要な変数である。

欧州特許出願公開第３７０４６９号明細書または欧州特許出願公開第０９４３５１７号明細書から、車道に対する二輪車の傾斜角を決定する種々の方法が既知である。しかしながら、これらの方法は、大量生産向けにはむしろ実際的ではない。

欧州特許出願公開第３７０４６９号明細書 欧州特許出願公開第０９４３５１７号明細書 独国特許出願公開第１０２３５３７８号明細書

したがって、本発明の課題は、車道に対する二輪車の傾斜角を簡単な方法で且つコスト的に有利に決定することを可能にする方法および装置を提供することである。

この課題は、本発明により、請求項１並びに請求項８に記載の特徴によって解決される。本発明の他の実施形態が従属請求項から明らかである。

本発明の本質的な態様は、傾斜角(Schraglagenwinkel)を、横方向加速度および車両垂直軸（ｚ軸）方向加速度から計算することにある。この場合、「傾斜角」との文言は、車両垂直軸と車道との間の角度、並びに、例えば車道法線に対する車両垂直軸の角度のようにそれから車両垂直軸と車道との間の該角度が計算可能な角度、と理解されるべきである。横方向加速度ａ_ｙは横方向加速度センサにより直接測定されることが好ましい。垂直軸方向加速度は、加速度センサにより測定されても、または例えばヨーレート・センサおよび速度センサのような１つまたは複数の他のセンサから計算されてもよい。したがって、車道に対する二輪車の傾斜角はきわめて簡単に決定可能である。

本発明の好ましい一実施形態により、傾斜角βは、両方の加速度値ａ_ｙ、ａ_ｚと、横方向タイヤ幾何線（Verlauf der Reifengeometrie）を表わす幾何的関係(geometrischen Beziehung)とから計算される。タイヤ幾何(Reifengeometrie）に対して、近似的に、例えば円セグメント(Kreissegment)が仮定されてもよい。この場合、タイヤ幾何は半径ｒで表わされる。

本発明による二輪車の傾斜角βの決定装置は、少なくとも１つの横方向加速度センサと、および車両垂直軸方向加速度ａ_ｚの決定装置と、並びに加速度値ａ_ｙ、ａ_ｚおよび場合によりその他の変数に基づいて傾斜角を計算するための例えば制御装置のような装置とを含む。

以下に本発明が添付図面により例として詳細に説明される。

図１は、二輪車のカーブ走行中に発生する種々の幾何変数および加速度を表わした図を示す。 図２は、車道法線に対する二輪車の傾斜角の決定装置の略ブロック回路図を示す。

図１は、二輪車のカーブ走行において発生する種々の幾何変数および加速度を示す。ここで、符号４はタイヤ・カバーを、Ｃは車道表面１上のタイヤ接触点を、および２は仮想水平面を表わす。車道法線Ｎに対する車両の傾斜角はβで表わされている。ここで、タイヤ横断面輪郭線(Reifen-Querschnittsproflis)は簡単に半径ｒをもつ円セグメントと仮定されている。タイヤ接触点Ｃからタイヤ中心面ないしは車両中心面３までの距離はｌで表わされている。

車両は、車両垂直軸（ｚ軸）方向に重心高さｈ_Ｓをもつ重心Ｓを有している。カーブ走行の間に、横方向（ｙ方向）に加速度ａ_ｙが、および垂直軸ｚ方向に加速度ａ_ｚが作用する。重力加速度はｇで表わされている。矢印ａは、仮想水平面２方向加速度を与える。

地球垂線に対する傾斜角λは、地球垂線(Erdlot)ｇと、車輪接触点Ｃおよび重心Ｓを通過する直線との間の有効傾斜角λ_ｅｆｆおよびこの直線と車両中心面３との間の角δから構成されている。したがって、
λ＝λ_ｅｆｆ＋δ
が成立する。求められるべき、車道法線に対する車両の傾斜角βは、ここで、次式
β＝ａｒｃｓｉｎ（ｌ／ｒ）
により評価可能である。この場合、半径ｒをもつ円弧状輪郭横断面(kreisbogenformiger Profilquerschnitt)が基礎とされている。他のタイヤ横断面幾何に対しては、ｌとβとの間の関係がそれに対応して適合可能である。

この場合、距離ｌは次のように表わすことが可能である。即ち、はじめに、追加傾斜角δに対して、次式が成立する。
ｔａｎδ＝ａ_ｙ／ａ_ｚ
δとタイヤ接触点Ｃの横方向オフセット(seitlichen Versatz)ｌとの間に、図１により、次の関係が成立する。

ｌがｈ_Ｓに対して小さい場合、ｌは次のように近似可能である。
ｌ≒ｈ_Ｓｔａｎδ＝ｈ_Ｓ（ａ_ｙ／ａ_ｚ）
要約すると、車道法線に対する車両の傾斜角βは、次式のように、加速度ａ_ｙおよびａ_ｚから評価可能である。
β＝ａｒｃｓｉｎ（ｈ_Ｓ／ｒ＊ａ_ｙ／ａ_ｚ）
横方向加速度ａ_ｙの値は直接横方向加速度センサ６（図２参照）により測定される。車両垂直軸ｚ方向加速度に対する値ａ_ｚは、同様に、直接測定されるか、または選択的に、例えば独国特許出願公開第１０２３５３７８号明細書の方法により、ヨーレート・センサの信号および車両縦方向速度から計算されてもよい。この場合には、はじめにセンサ信号から傾斜角λが計算され、次に傾斜角λから加速度ａ_ｚが計算される。

これは小さい角δ即ちλ_ｅｆｆ≒λに対して成立する。

しかしながら、傾斜角のこの計算方法は、傾斜角が全く変化しないかまたはきわめて僅かに変化するにすぎない定常状態に対してのみ有効である。このような定常状態を検出するために、種々の空間方向内に配置された１つまたは複数の回転速度センサ(Drehratensensor)および加速度センサが使用されてもよい。このような状態センサ装置は、変化する傾斜角βの加速度信号ａ_ｙおよびａ_ｚへの影響を補償するために使用されてもよい。

図２は、車道法線Ｎに対する二輪車の傾斜角の決定装置を示す。この実施例においては、加速度値ａ_ｙおよびａ_ｚは対応する加速度センサ６、７により測定される。個々のセンサ信号が制御装置５に供給され、制御装置５は、センサ信号に基づいて上記の式により車道法線Ｎに対する傾斜角βを計算する。さらに、外乱量(Storgrosen)を検出且つ考慮するための、したがって精度を上げるための１つまたは複数の他のセンサ８が使用されてもよい。即ち、二輪車の位置および運動に関する追加情報を得るために、例えば重量センサ、ばねたわみセンサ(Federwegs Sensor)および光学センサが使用されてもよい。

１ 車道表面
２ 仮想水平面
３ タイヤ中心面（車両中心面）
４ タイヤ・カバー
５ 処理装置（制御装置）
６ 横方向加速度の決定装置（横方向加速度センサ）
７ 車両垂直軸方向加速度の決定装置（車両垂直軸方向加速度センサ）
８ 他のセンサ

Claims (12)

1. 二輪車の傾斜角（β）の決定方法であって、
   横方向加速度（ａ_ｙ）および車両垂直軸（ｚ）方向加速度（ａ_ｚ）を決定するステップと、
   両方の加速度値（ａ_ｙ、ａ_ｚ）に基づいて前記傾斜角（β）を計算するステップと、
   を含むことを特徴とする二輪車の傾斜角の決定方法。
2. 前記垂直軸（ｚ）方向加速度（ａ_ｚ）が、直接加速度センサ（７）により測定されるか、または１つまたは複数の他のセンサのセンサ信号から計算されることを特徴とする請求項１に記載の決定方法。
3. 前記両方の加速度値（ａ_ｙ、ａ_ｚ）と横方向タイヤ輪郭線を表わす幾何変数（ｒ）とに基づいて前記傾斜角（β）が計算されることを特徴とする請求項１または２に記載の決定方法。
4. 前記両方の加速度値（ａ_ｙ、ａ_ｚ）から、タイヤ接触点（Ｃ）のタイヤ中心面（３）からの距離を与える幾何変数（ｌ）が計算されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の決定方法。
5. 前記垂直軸（ｚ）方向加速度（ａ_ｚ）が、ヨーレート・センサおよび速度センサの信号から計算されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の決定方法。
6. 前記傾斜角（β）が
   β＝ａｒｃｓｉｎ（ｌ／ｒ）
   により計算され、ここで、ｌはタイヤ接触点（Ｃ）のタイヤ中心面（３）からの距離であり、およびｒは輪郭半径であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の決定方法。
7. タイヤ接触点（Ｃ）からタイヤ中心面（３）までの距離ｌが
   ｌ＝ｈ_Ｓ（ａ_ｙ／ａ_ｚ）
   により計算され、ここで、ｈ_Ｓは重心高さであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の決定方法。
8. 車道法線（Ｎ）に対する車両の傾斜角（β）を決定するステップを含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の決定方法。
9. 車両の傾斜角（β）の決定装置において、
   横方向加速度（ａ_ｙ）の決定装置（６）と、
   車両垂直軸（ｚ）方向加速度（ａ_ｚ）の決定装置（７）と、
   両方の加速度値（ａ_ｙ、ａ_ｚ）に基づいて前記傾斜角（β）を計算する処理装置（５）と、
   を特徴とする車両の傾斜角の決定装置。
10. 前記垂直軸（ｚ）方向加速度（ａ_ｚ）の決定装置が加速度センサであることを特徴とする請求項９に記載の決定装置。
11. 前記垂直軸（ｚ）方向加速度（ａ_ｚ）の決定装置がヨーレート・センサおよび他のセンサの少なくともいずれかを含み、これらのセンサの信号から、垂直軸方向加速度（ａ_ｚ）が計算されることを特徴とする請求項９または１０に記載の決定装置。
12. 前記決定方法の精度を上げるために他のセンサ信号が使用されることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の決定装置。

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