JP2014091506A - 車両の操縦アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵を検出するセンサを追加することなく、運転者の操縦性を阻害せずに車両の安定性を向上する車両の操縦アシスト装置を提供する。
【解決手段】体重移動によって運転する車両の操縦アシスト装置１５０は、車両の運動を機械的に補助するアシスト手段１８に駆動力を加える駆動手段９０と、角速度センサ７８が検出した角速度に基づいて、駆動力としてのアシストトルクを求めるトルク算出手段３００とを備え、トルク算出手段３００は、角速度に基づく車両の挙動を示す車体レートが大きい場合、車体レートが小さい場合に比べて、アシストトルクＴｗを小さくする。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両の姿勢を角速度センサにより検出し、検出結果に基づいて該車両の姿勢を制御する車両の操縦アシスト装置に関する。

下記に示す特許文献１には、自動二輪車のふらつきを抑制する姿勢制御を行う為に、操舵ハンドルにアシスト力を与える鞍乗型車両の操舵装置が開示されている。

特開２０１２−７６４９０号公報

しかしながら、このようなアシスト技術において、走行安全性を高める為にアシスト力を高めてしまうと、運転者の操縦性をかえって阻害してしまう事がある。この場合、操舵センサ等により運転者の操作を検出し、運転者が積極的に操作をしている場合には、補助力を弱める工夫が考えられるが、センサを追加する必要がある為、操作を検出するセンサを追加することなく、運転者の操縦性を低下させずに、車両の姿勢を制御する操縦アシスト装置が望まれていた。

そこで、本発明は、操舵を検出するセンサを追加することなく、運転者の操縦性を阻害せずに車両の姿勢制御の向上を図る車両の操縦アシスト装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両（１０）の操縦アシスト装置（１５０）は、以下の特徴を有する。

第１の特徴；体重移動によって運転する車両（１０）の操縦アシスト装置（１５０）において、前記体重移動に加えて前記車両（１０）の運動を機械的に補助するアシスト手段（１８）と、前記アシスト手段（１８）に駆動力を加える駆動手段（９０）と、前記車両（１０）の角速度を検出する角速度センサ（７８）と、前記角速度センサ（７８）が検出した前記角速度に基づいて、前記駆動力としてのアシストトルク（Ｔｗ）を求めるトルク算出手段（３００）と、を備え、前記トルク算出手段（３００）は、前記角速度に基づく前記車両（１０）の挙動を示す車体レート（Ｓ）が大きい場合、前記車体レート（Ｓ）が小さい場合に比べて、前記アシストトルク（Ｔｗ）を小さくすることを特徴とする。

第２の特徴；前記車両（１０）の車速（Ｖ）を検出する車速センサ（３５）を備え、前記トルク算出手段（３００）は、（１）式を用いて前記アシストトルク（Ｔｗ）を算出することを特徴とする。
Ｔｗ＝Ｆ×Ｓ／（Ｇ×Ｓ^２＋α） …（１）
（但し、Ｔｗは前記アシストトルク、Ｓは前記車体レート、Ｆ及びＧは前記車速（Ｖ）に応じて変動する係数、αは零以外の定数である。）

第３の特徴；前記角速度センサ（７８）は、前記車両（１０）のヨー角速度（Ｙ）及びロール角速度（Ｒ）を検出し、トルク算出手段（３００）は、前記車速（Ｖ）に応じて前記ヨー角速度（Ｙ）及び前記ロール角速度（Ｒ）の重み付けを異ならせて、加算することで前記車体レート（Ｓ）を算出することを特徴とする。

第４の特徴；前記車両（１０）は自動二輪車であり、前記角速度センサ（７８）は、シート（４４、４６）の下方であって、後輪（ＷＲ）が地面（ＧＲ）に接する接地点（Ａ）とヘッドパイプ（１４）の中央部を結ぶ線分（Ｌ）の近傍に設けられることを特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、車両の挙動が大きい場合は、運転者の体重操作によるものと判断してアシストトルクを小さくし、車両の挙動が小さい場合は、運転者の体重操作ではなく車両のふらつきであると判断してアシストトルクを大きくするので、運転者の操作を検出するセンサを追加することなく、運転者の操縦性を阻害せずに、車両の姿勢制御の向上を図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば、Ｔｗ＝Ｆ×Ｓ／（Ｇ×Ｓ^２＋α）の式を用いてアシストトルクを算出するので、Ｓが大きい場合は分母のＳ^２によりＴｗが小さくなり、Ｓが小さい場合はＳに比例してＴｗを大きくすることができるので、車両の挙動が大きい場合に、アシストトルクを弱めることができる。（但し、Ｔｗはアシストトルク、Ｓは車両の挙動を示す車体レート、Ｆ及びＧは車速に応じて変動する係数、αは零以外の定数である。）

本発明の第３の特徴によれば、トルク算出手段は、車速に応じてヨー角速度及びロール角速度の重み付けを異ならせて、加算することで車両の挙動を示す車体レートを算出するので、低速時及び高速時のどちらの場合であっても、運転者の操作に対して違和感のないふらつき抑制アシストトルクを算出することができる上、車両の挙動を高精度に検出することができ、ふらつきを高精度に抑制することができる。

本発明の第４の特徴によれば、車両は自動二輪車であり、角速度センサは、シートの下方であって、後輪が地面に接する接地点とヘッドパイプの中央部を結ぶ線分の近傍に設けられるので、車両の撓みが少ない位置に角速度センサを配置することで車体レートをより正確に検出することができる。

車両の操縦アシスト装置が搭載された自動二輪車の側面図である。 図１に示す自動二輪車の一部省略正面図である。 角速度センサによって検出されるロール角とヨー角の説明図である。 車速に対する角速度センサの取付角度の変更特性を示す説明図である。 図１に示すパワーアシスト部を含むヘッドパイプ近傍の一部省略説明図である。 操縦アシスト装置のブロック図である。 図６に示すパワーアシストトルク算出ブロックの構成図である。 パワーアシスト車速係数の特性を示す説明図である。 図６に示すふらつき抑制アシストトルク算出ブロックの構成図である。 第１車速補正係数の特性を示す説明図である。 第２車速補正係数の特性を示す説明図である。 図６に示す操縦アシスト装置の動作を示すフローチャートである。

本発明に係る車両の操縦アシスト装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、車両の操縦アシスト装置が搭載される自動二輪車１０の側面図である。図２は、図１に示す自動二輪車１０の一部省略正面図である。

運転者の体重移動によって運転することが可能な自動二輪車（車両）１０は、車体１１の車体フレーム１２と、車体フレーム１２の前端部に設けられたヘッドパイプ１４と、ヘッドパイプ１４の上端に設けられたトップブリッジ１６に連結され、運転者の体重移動に加えて自動二輪車１０の運動を機械的に補助する操舵ハンドル（アシスト手段）１８と、トップブリッジ１６の左右両端に連結されると共にボトムブリッジ２０を貫通して、前輪ＷＦを回転自在に支持する左右一対のフロントフォーク２２と、ヘッドパイプ１４内に挿通され一端がトップブリッジ１６に固定されると共に、他端がボトムブリッジ２０に回転自在に支持されるステアリング軸２４と、ステアリング軸２４にアシストトルクＴｍを伝達するパワーアシスト部２６と、車体フレーム１２に支持されたエンジン２８と、エンジン２８の図示しない排気管を介して連結された排気マフラ３０と、一端が車体フレーム１２の後下部のピボット軸３２に揺動可能に支持され他端側が後輪ＷＲを回転自在に支持するスイングアーム３４とを備える。

スイングアーム３４には、後輪ＷＲの車輪速から車速Ｖを検出する車速センサ３５が取り付けられている。車速センサ３５は、カウンターシャフトに取り付けられてもよい。

車体フレーム１２は、ヘッドパイプ１４から左右に分岐して後斜め下方に延びる左右一対のメインフレーム３６と、メインフレーム３６の後部に接続される左右一対のピボットプレート３８と、ピボットプレート３８の前部及び後部から後斜め上方に延びる左右一対のシートフレーム４０とを有する。

メインフレーム３６の上方に燃料タンク４２が設けられ、シートフレーム４０の上部には運転者シート４４及び同乗者シート４６が取り付けられ、同乗者シート４６の後方には、グラブレール４８及びトランクボックス５０が取り付けられている。

車体フレーム１２のピボットプレート３８には、運転者シート４４に着座した運転者用の左右一対のステップ５２と、同乗者シート４６に着座した同乗者用の左右一対のステップ５４とが取り付けられている。

車体フレーム１２には、車体カウリング５６が取り付けられ、車体カウリング５６は、車体前方を覆うフロントカウル５８と、車体側部を覆う左右一対のサイドカバー６０と、車体下部を覆うアンダーカバー６２と、車体後部を覆うリアシートカウル６４とを備えており、リアシートカウル６４には、左右一対のサドルバック６６が一体的に形成されている。また、前輪ＷＦを覆うフロントフェンダ６８がフロントフォーク２２に取り付けられ、後輪ＷＲを覆うリアフェンダ７０がリアシートカウル６４に取り付けられている。

フロントカウル５８の前面には、ヘッドライト７２が取り付けられ、その上部にはウインドシールド７４が取り付けられ、左右端にはサイドミラー７６が取り付けられている。

後輪ＷＲが地面ＧＲに接する接地点Ａとヘッドパイプ１４の略中央部を結ぶ線分Ｌ付近であって、運転者シート４４又は同乗者シート４６の下方には、自動二輪車１０のヨー方向の角速度Ｙとロール方向の角速度Ｒとを検出するジャイロセンサ等の角速度センサ７８が設けられている。水平線（Ｘ軸という）に対する傾斜角を角速度センサ７８の取付角φという。角速度センサ７８は、ヨー方向の角速度（以下、ヨー角速度）Ｙとロール方向の角速度（以下、ロール角速度）Ｒとを出力する。

図３に示すように、ロール角速度Ｒの積分値として得られるロール角θｒは、車両前後方向に延びるＸ軸周りの回転角を表し、ヨー角速度Ｙの積分値として得られるヨー角θｙは、接地点Ａに対する角速度センサ７８のＸ軸に対して鉛直方向に直行する軸（Ｚ軸）回りの回転角を表す。ロール角θｒは、自動二輪車１０の左右方向の傾斜角（バンク角）とも言える。

角速度センサ７８は、角速度センサ７８の軸がＺ軸方向を向いているときに、検出されるヨー角速度Ｙが最大になると共にロール角速度Ｒが最小になり、角速度センサ７８の軸がＸ軸方向を向いているときに、検出されるヨー角速度Ｙが最小になると共にロール角速度Ｒが最大になる特性を有している。

自動二輪車１０では、低速時には、操舵ハンドル１８による転舵（ヨー）が発生してから、バンク（ロール）が発生する特性を有するので、ヨーが先行しヨー角速度Ｙを多く検出できることが好ましい。その一方、高速時には、バンク（ロール）が発生してから、転舵が発生する特性を有するので、ロールが先行しロール角速度Ｒを多く検出できることが好ましい。これらの特性を自動二輪車１０の転舵特性という。

そこで、この出願の発明者は、鋭意検討の結果、最もヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒを精度よく検出する為に、上述したように、後輪ＷＲの接地点Ａとヘッドパイプ１４の略中央部分を結ぶ線分Ｌ付近であって、運転者シート４４又は同乗者シート４６の下方に角速度センサ７８を取り付けることとした。また、この位置に角速度センサ７８を取り付けることによって、車体１１の歪みが少ない位置に角速度センサ７８を配置することができ、角速度センサ７８の検出精度を向上させることができる。

この場合、検出された車速Ｖに応じて、角速度センサ７８が検出したヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒの重み付けを変えて合成し、該合成した合成角速度を出力する。自動二輪車１０の転舵特性から車速Ｖが低い時には、ヨー角速度Ｙの重み付けをロール角速度Ｒより大きくし、車速Ｖが高い時には、ロール角速度Ｒの重み付けをヨー角速度Ｙより大きくして、合成角速度を生成する。

合成角速度の生成は、例えば、次の（２）式に示すように、ヨー角速度Ｙに第１調整値ＡＤ１を乗算した値（Ｙ×ＡＤ１）と、ロール角速度Ｒに第２調整値ＡＤ２を乗算した値（Ｒ×ＡＤ２）とを加算することで、合成角速度Ｓを生成してもよい。
Ｓ＝Ｙ×ＡＤ１＋Ｒ×ＡＤ２ …（２）

この場合は、第１調整値ＡＤ１は、低速側で大きく高速側で小さくなるように設定され、第２調整値ＡＤ２は、低速側で小さく高速側で大きくなるように設定される。

そして、更に、車速Ｖに応じて角速度センサ７８の取付角φを０〜π／２の範囲内で擬似的に変更し、第１調整値ＡＤ１をｓｉｎφに、第２調整値ＡＤ２をｃｏｓφに置き換えてもよい。この場合、車速Ｖが低い程、擬似的な取付角φを大きくし、車速Ｖが高い程、擬似的な取付角φを小さくする。この場合の合成角速度Ｓは、次の（３）式で示すように算出する。
Ｓ＝Ｙ×ｓｉｎφ＋Ｒ×ｃｏｓφ …（３）

図４は、（３）式に代入する擬似的な取付角φと車速Ｖとの関係の一例を示す特性１０２の特性図である。低速側の車速Ｖ、例えば、停止時（車速Ｖ＝０）に、擬似的な取付角φを、φ＝π／２、とすることでＳ＝Ｙ（Ｒ＝０）となり、高速側の車速Ｖ、例えば、車速Ｖが一定速以上の場合に、擬似的な取付角φを、φ＝０、とすることで、Ｓ＝Ｒ（Ｙ＝０）となることがわかる。

なお、本実施の形態では、わかり易く説明する為に、擬似的な取付角φの上限値をπ／２に設定しているが、擬似的な取付角φの上限値をπ／２未満の値に設定してもよい。

また、取付角φは、図３中に示すように、角速度センサ７８の実際の取付角φを、機械的に直接変化させるアクチュエータ１０４を設け、連結アーム１０５によって介してアクチュエータ１０４と角速度センサ７８とを連結させる。車速Ｖに応じて角速度センサ７８の実際の取付角φを、アクチュエータ（電動モータ）１０４によりＸ´軸方向（Ｘ軸と平行）とＺ´軸方向（Ｚ軸と平行）との間で変化させることで、合成角速度Ｓを生成するようにしてもよい。詳しくは、アクチュエータ１０４は、アクチュエータ１０４の軸１０７に連結される連結アーム１０５を、車速Ｖに応じて図３に示す取付角φだけ回動させることで、角速度センサ７８の取付角φを調整することで合成角速度Ｓを生成する。この場合は、角速度センサ７８が検出したヨー角速度Ｙが（３）式に示すＹ×ｓｉｎφとなり、角速度センサ７８が検出したロール角速度Ｒが（３）式に示すＲ×ｃｏｓφとなる。

図５は、ステアリング軸２４にアシストトルクＴｍを伝達するパワーアシスト部２６を含むヘッドパイプ１４近傍の一部省略説明図である。パワーアシスト部２６は、基本的には、電動モータ（駆動手段）９０と、この電動モータ９０を支持すると共に、電動モータ９０の回転駆動力をステアリング軸２４に伝達する支持伝達部材８０とから構成される。

電動モータ９０は、ヘッドパイプ１４のボトムブリッジ２０側に、支持伝達部材８０を介して取り付けられている。支持伝達部材８０は、ベース部材８２と保持部材８４と、ベース部材８２と保持部材８４との間に介装される伝達機構８６｛ギア機構（歯車列）｝とから構成されている。

ベース部材８２は、下端側がボトムブリッジ２０に連結され、上端側の後端部が保持部材８４を貫通するボルト８９を介してヘッドパイプ１４に連結されると共に、上端側の前端部がボルト９１を介して保持部材８４に連結される。保持部材８４には、回転駆動軸８８を有する電動モータ９０が、バンド状部を有する支持部材９４を通じて保持されている。

電動モータ９０の回転駆動軸８８には、同軸上にドライブギア９６が固着され、ドライブギア９６がアイドルギア９８を介して扇形ギアであるドリブンギア１００に歯合されている。ドリブンギア１００は、ボトムブリッジ２０の軸受１１０に回転自在に係合するステアリング軸２４のボトムブリッジ２０側に固着されている。このドライブギア９６、アイドルギア９８、及びドリブンギア１００が、伝達機構８６を構成する。

ステアリング軸２４の略中央部の細くされた部分には、運転者による操舵ハンドル１８の操舵力に応じた操舵トルクＴｓを検出して出力するトルクセンサ１１２が取り付けられている。トルクセンサ１１２としては、歪ゲージトルクセンサ、又は、磁歪式トルクセンサ等を用いることができる。操舵トルクＴｓの符号により操舵ハンドル１８の切れ方向（左方向、右方向）を併せて検出することができる。

電動モータ９０は、ヘッドパイプ１４の前方下端部に、ヘッドパイプ１４と軸が平行になるように配置されているので、スペース効率が良い。

図１に示すように、エンジン２８の上部とメインフレーム３６の下側とサイドカバー６０により形成される空間部に、制御ユニット部１２０が取り付けられている。

図６は、操縦アシスト装置１５０のブロック図である。操縦アシスト装置１５０は、車速センサ３５、角速度センサ７８、トルクセンサ１１２、制御ユニット部１２０、電動モータ９０、伝達機構８６、ステアリング軸２４、及び操舵ハンドル１８を有する。

制御ユニット部１２０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）を含んで構成され、ＥＣＵ（制御部）は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有しており、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出して実行することで、ＥＣＵは、パワーアシストトルク算出ブロック２００、ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００として機能する。各ブロック２００、３００は、単独に動作することが可能であり、全体として動作することも可能である。

パワーアシストトルク算出ブロック２００は、トルクセンサ１１２が検出した運転者の操舵ハンドル１８の操舵トルクＴｓと、車速センサ３５が検出した自動二輪車１０の車速Ｖとに基づいて、操舵ハンドル１８に付与するパワーアシストトルクＴｐを算出する。このパワーアシストトルクＴｐは、運転者の操舵ハンドル１８の操舵を軽減する為のトルクである。

ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック（トルク算出手段）３００は、車速センサ３５が検出した車速Ｖと、角速度センサ７８が検出したヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒとに基づいて、操舵ハンドル１８に付与するふらつき抑制アシストトルク（アシストトルク）Ｔｗを算出する。このふらつき抑制アシストトルクＴｗは、自動二輪車１０のふらつきを抑制する為のトルクである。例えば、ふらつきにより自動二輪車１０が左に傾いた場合は操舵ハンドル１８を左に切る方向に回動させ、自動二輪車１０が右に傾いた場合には操舵ハンドル１８を右に切る方向に回動させる為のトルクである。

制御ユニット部１２０は、更に、加算器２２４及びモータ駆動部２２６を有する。加算器２２４は、次の（４）式に示すように、パワーアシストトルクＴｐと、ふらつき抑制アシストトルクＴｗとを加算して、アシストトルクＴｍを生成する。加算器２２４は、生成したアシストトルクＴｍをモータ駆動部２２６に出力する。
Ｔｍ＝Ｔｐ＋Ｔｗ …（４）

モータ駆動部２２６は、アシストトルクＴｍをトルク電流に変換し、電動モータ９０に供給する。トルク電流が供給されている期間に、電動モータ９０は回転し、トルク電流に応じた駆動力を発生する。電動モータ９０の回転は伝達機構８６を通じてステアリング軸２４を回転する力に変換され、ステアリング軸２４を通して操舵ハンドル１８に対し、アシストトルクＴｍに応じた駆動力（補助力）が付与される。

パワーアシストトルク算出ブロック２００は、図７に示すように、トルクセンサ１１２により検出された操舵トルクＴｓをゲインＫ１倍したトルクＫ１・Ｔｓを出力するゲイン調整器２０２と、車速センサ３５により検出された車速Ｖに基づいてパワーアシスト車速係数Ｃ１を生成するパワーアシスト車速係数生成部２０４と、車速Ｖに基づき算出した加減速に応じてパワーアシスト車速係数Ｃ１を増減する為の補正係数Ｃａを生成する補正係数生成部２０６と、パワーアシスト車速係数Ｃ１と補正係数Ｃａとを加算して係数（Ｃ１＋Ｃａ）を出力する加算器２０８と、次の（５）式に示すように、係数（Ｃ１＋Ｃａ）をトルクＫ１・Ｔｓに乗算したパワーアシストトルクＴｐを出力する乗算器２１０とを備える。
Ｔｐ＝Ｋ１・Ｔｓ・（Ｃ１＋Ｃａ） …（５）

補正係数生成部２０６は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）２１２と微分器２１４と可変ゲイン調整器２１６の直列回路により構成される。微分器２１４は、車速Ｖを微分して加速（値が＋）走行、減速（値が−）走行、及び定速（値が０又は値が０付近）走行を検出する。一般に、計測データの微分値は、センサノイズの影響を大きく受ける。車速微分値の制御は、体感上、位相遅れの影響をあまり受けない為、微分器２１４による微分の前に低域通過フィルタ２１２によるＬＰＦ処理を掛けることで、不必要な変動を抑制し、ノイズを除去するようにしている。乗算器２１０から出力されたパワーアシストトルクＴｐ｛Ｔｐ＝Ｋ１・Ｔｓ・（Ｃ１＋Ｃａ）｝は、加算器２２４に出力される。

図８は、制御ユニット部１２０内の図示しないメモリ（記憶部）に記憶されているパワーアシスト車速係数Ｃ１の特性２２０を示している。なお、パワーアシスト車速係数Ｃ１は、（５）式に示したように、パワーアシストトルクＴｐを生成する際にトルクＫ１・Ｔｓに乗算される比例定数（係数）なので、パワーアシストトルクＴｐに対応すると考えることができる。パワーアシスト車速係数Ｃ１は、例えば、０＜Ｃ１≦１の範囲の値を取る。

特性２２０から分かるように、停止状態（Ｖ＝０）を含む低車速領域Ｖａでは、パワーアシスト車速係数Ｃ１が最大値Ｃ１ｍａｘに設定されている。低車速領域Ｖａより速い中車速領域Ｖｂでは、高速になるにつれてパワーアシスト車速係数Ｃ１が最大値Ｃ１ｍａｘから最小値Ｃ１ｍｉｎに変化するように設定されている。中車速領域Ｖｂより速い高車速領域Ｖｃでは、パワーアシスト車速係数Ｃ１が一定の最小値Ｃ１ｍｉｎに設定されている。

補正係数生成部２０６は、図８中の一点鎖線の減速時及び二点鎖線の加速時に示す様に、加減速時における前輪ＷＦ側のフロント分担荷重の増減による操舵重さ感の変化が小さくなるように、特性２２０を有するパワーアシスト車速係数Ｃ１を増減する補正係数Ｃａを設定する。この補正係数Ｃａは、可変ゲイン調整器２１６のゲインＫ２を調整することで変更することができる。

具体的には、加速時には、フロント分担荷重が減少するので、加算器２０８から出力される係数（Ｃ１＋Ｃａ）がパワーアシスト車速係数Ｃ１より小さくなるように補正係数Ｃａ（負の値）が設定され、減速時には、フロント分担荷重が増加するので、加算器２０８から出力される係数（Ｃ１＋Ｃａ）がパワーアシスト車速係数Ｃ１より大きくなるように補正係数Ｃａが設定される。これにより、加速時のパワーアシストトルクＴｐは、定速時に比べ小さいトルクとなり、減速時のパワーアシストトルクＴｐは、定速時に比べ大きいトルクなる。

なお、図８中、一点鎖線の減速時の特性の上下に点線で示す様に、重心が高く車重が大きい場合は、減速時の操舵感の変化が顕著となるので、減速時の補正係数Ｃａがより大きくなるように、ゲインＫ２の調整幅を大きくする特性とすることが好ましい。逆に、重心が低く、車重が小さい場合には、減速時の操舵感の変化が緩慢となるので、減速時の補正係数Ｃａが小さくなるように、ゲインＫ２の調整幅を小さくする特性とすることが好ましい。

図示はしないが、同様に二点鎖線の加速時の特性に対して上下に、重心が高く車重が大きい場合は、加速時の操舵感の変化が顕著となるので、加速時の補正係数Ｃａがより小さくなるように、ゲインＫ２の調整幅を大きくする特性（図８中、加速時特性の下側）とすることが好ましい。逆に、重心が低く車重が小さい場合には、加速時の操舵感の変化が緩慢となるので、加速時の補正係数Ｃａが大きくなるように、ゲインＫ２の調整幅を小さくする特性（図８中、加速時特性の上側）とすることが好ましい。

減速時及び加速時におけるゲインＫ２の調整幅は、車種、機種等に応じた重心位置・重量設定部２３０の設定により可変ゲイン調整器２１６のゲインＫ２を変えるように構成している。

また、図８から分かるように、パワーアシスト車速係数Ｃ１の特性２２０は、凡そ低車速領域Ｖａ〜高車速領域Ｖｃにかけて、操舵ハンドル１８の操舵力に対して軽さが演出できるようにしつつ、車速上昇に伴い、操舵重さが徐々に重くなるように設定している。

ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００は、図９に示すように、角速度センサ７８が検出したヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒを合成して、自動二輪車１０の挙動を示す合成角速度（車体レート）Ｓを生成する合成角速度生成部３０２と、合成角速度Ｓと合成角速度Ｓとを乗算して合成角速度Ｓの二乗を生成する乗算器３０４と、車速Ｖに基づきふらつきを抑制する第１車速補正係数Ｆを生成する第１車速補正係数生成部３０６と、車速Ｖに基づきふらつきを抑制する第２車速補正係数Ｇを生成する第２車速補正係数生成部３０８と、第２車速補正係数Ｇと合成角速度Ｓの二乗とを乗算する乗算器３１０と、乗算器３１０が出力した値（Ｇ×Ｓ^２）と定数αとを加算する加算器３１２と、第１車速補正係数Ｆを加算器３１２が出力した値（Ｇ×Ｓ^２＋α）で除算する除算器３１４と、除算器３１４が出力した値（Ｆ／（Ｇ×Ｓ^２＋α））に合成角速度Ｓを乗算する乗算器３１６とを有し、乗算器３１６は、次の（６）式に示すふらつき抑制アシストトルクＴｗを出力する。
Ｔｗ＝Ｆ×Ｓ／（Ｇ×Ｓ^２＋α） …（６）

自動二輪車１０がふらついている場合は（運転者の意図しない傾きが発生している場合は）、合成角速度Ｓは相対的に小さい値となり、運転者の体重移動の操作により自動二輪車１０を傾けているときは、合成角速度Ｓが相対的に大きい値となる。このふらつき抑制アシストトルクＴｗを（６）式によって算出することで、合成角速度Ｓが大きい時には、ふらつき抑制アシストトルクＴｗを小さくすることができる。従って、運転者の体重移動による操作の邪魔をしないようなふらつき抑制アシストトルクＴｗを算出することができ、ドライバビリティが向上する。

図１０は、制御ユニット部１２０中の図示しないメモリに記憶されている第１車速補正係数Ｆの特性３２０を示している。第１車速補正係数Ｆは、０＜Ｆ≦１の範囲の値を取る。第１車速補正係数Ｆは、車速Ｖに応じてその値が小さくなるように設定されている。第１車速補正係数Ｆは、車速Ｖが０の時に最大値である１となり、車速Ｖの上昇に応じて０に近づくように設定されている。低速側では、車速Ｖが速くなるにつれて、第１車速補正係数Ｆが大きく減少するように設定され、中速及び高速側では、車速Ｖが速くなるにつれて、第１車速補正係数Ｆがなだらかに減少するように設定されている。

周知のように、自動二輪車１０は、高速になるほど自立力が高くなるので、ふらつきを抑制する第１車速補正係数Ｆは、高速になるほど小さな値に設定される。これにより、高速になるほどふらつき抑制アシストトルクＴｗは小さくなる。

図１１は、制御ユニット部１２０中の図示しないメモリに記憶されている第２車速補正係数Ｇの特性３３０を示している。第２車速補正係数Ｇは、ｇ＜Ｇ≦１の範囲の値を取る。第２車速補正係数Ｇは、車速Ｖに応じてその値が小さくなるように設定されている。第２車速補正係数Ｇは、車速Ｖが０の時に最大値である１となり、車速Ｖの上昇と共に最小値ｇ（０＜ｇ）に近づくように設定されている。第２車速補正係数Ｇは、第１車速補正係数Ｆに比べ、車速Ｖの上昇に応じて全体的に緩やかに減少するように設定されており、車速Ｖが０以外の時は、第１車速補正係数Ｆより高い値に設定されている。

合成角速度生成部３０２は、（２）式、（３）式で参照して説明したように、低速側では、ヨー角速度Ｙの重み付けを大きくロール角速度Ｒの重み付けを小さくし、高速側では、ヨー角速度Ｙの重み付けを小さくロール角速度Ｒの重み付けを大きくして、ヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒを加算する。

結果として、ふらつき抑制アシストトルクＴｗは、自動二輪車１０が倒れようとする方向に操舵ハンドル１８を切るようなふらつき抑制アシストトルクＴｗを、電動モータ９０を通じて操舵ハンドル１８に付与するが、低速側では主にヨー角速度Ｙに基づいてふらつきを抑制し、高速側では主にロール角速度Ｒに基づいてふらつきを抑制することができる。従って、低速時及び高速時のどちらの場合であっても、運転者の操作に対して違和感のないふらつき抑制アシストトルクＴｗを算出することができる上、自動二輪車１０の変位、挙動を高精度に検出することができ、ふらつきを高精度に抑制することができる。

パワーアシストトルクＴｐと、ふらつき抑制アシストトルクＴｗとが加算されたアシストトルクＴｍが操舵ハンドル１８に付与される場合は、停止状態から高速状態に至る全領域で適切なアシストトルクＴｍが付与される。例えば、停止状態においては、パワーアシストトルクＴｐに応じた駆動力が操舵ハンドル１８に付与されて駐車位置等への位置決めが容易化される。一本橋走行等を含む低速時におけるふらつきはヨー角速度Ｙの重み付けを大きくし、高速時におけるふらつきはロール角速度Ｒの重み付けを多くして、車体１１が倒れようとする方向に、ふらつき抑制アシストトルクＴｗに応じた駆動力を操舵ハンドル１８に付与することで、自動二輪車１０が起き上がるように姿勢を制御することができる。

次に、操縦アシスト装置１５０の動作を図１２のフローチャートに従って説明する。ステップＳ１で、車速センサ３５が車速Ｖを検出し、ステップＳ２で、トルクセンサ１１２が操舵トルクＴｓを検出する。

ステップＳ３で、パワーアシストトルク算出ブロック２００は、ステップＳ１及びステップＳ２で検出された車速Ｖ及び操舵トルクＴｓから、（５）式を用いてパワーアシストトルクＴｐを算出する。

次いで、ステップＳ４で、角速度センサ７８は、ヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒを検出し、ステップＳ５で、ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００は、ステップＳ１で検出された車速Ｖと、ステップＳ４で検出されたヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒとから、（６）式を用いてふらつき抑制アシストトルクＴｗを算出する。

次いで、ステップＳ６で、加算器２２４は、ステップＳ３で算出されたパワーアシストトルクＴｐと、ステップＳ５で算出されたふらつき抑制アシストトルクＴｗとを加算して、アシストトルクＴｍを算出する。この算出されたアシストトルクＴｍは、モータ駆動部２２６に出力される。

ステップＳ７で、モータ駆動部２２６は、アシストトルクＴｍに応じたトルク電流を電動モータ９０に供給することで、電動モータ９０は回転し、伝達機構８６及びステアリング軸２４を介して、操舵ハンドル１８に、アシストトルクＴｍに応じた駆動力が付与されることで、自動二輪車１０の姿勢制御が行われる。

このように、自動二輪車１０の挙動（合成角速度Ｓ）が大きい場合は、運転者の体重操作によるものと判断してふらつき抑制アシストトルクＴｗを小さくし、自動二輪車１０の挙動が小さい場合は、運転者の体重操作ではない車両のふらつきであると判断してふらつき抑制アシストトルクＴｗを大きくするので、運転者の操作を検出するセンサを追加することなく、運転者の操縦性を阻害せずに、車両の姿勢制御の向上を図ることができる。

（６）式を用いて、ふらつき抑制アシストトルクＴｗを算出するので、自動二輪車１０の挙動を示す合成角速度Ｓが大きい場合は、（６）式の分母のＳ^２により、Ｔｗが小さくなり、合成角速度Ｓが小さい場合は、合成角速度Ｓに比例してＴｗを大きくすることができるので、合成角速度Ｓが大きい場合には、運転車の体重操作によるものと判断して、ふらつき抑制アシストトルクＴｗを弱めることができる。

なお、上記実施の形態では、操縦アシスト装置１５０は、パワーアシストトルク算出ブロック２００と、ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００とを共に備えるようにしたが、どちらか一方のみを備えるようにしてもよい。この場合は、加算器２２４は不要であり、パワーアシストトルク算出ブロック２００が算出したパワーアシストトルクＴｐ、又は、ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００が算出したふらつき抑制アシストトルクＴｗが、アシストトルクＴｍとしてモータ駆動部２２６に出力される。

角速度センサ７８は、ヨー角速度Ｙとロール角速度Ｒとを検出するようにしたが、どちらか一方のみを検出してもよい。この場合は、検出されたヨー角速度Ｙ又はロール角速度Ｒが自動二輪車１０の挙動を示す車体レートとなる。

以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態の記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、特許請求の範囲に記載された括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化の為に添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定されて解釈されるものではない。

１０…自動二輪車 １１…車体
１２…車体フレーム １４…ヘッドパイプ
１６…トップブリッジ １８…操舵ハンドル
２０…ボトムブリッジ ２２…フロントフォーク
２４…ステアリング軸 ２６…パワーアシスト部
２８…エンジン ３５…車速センサ
３６…メインフレーム ４０…シートフレーム
４４…運転者シート ４６…同乗者シート
７８…角速度センサ ８０…支持伝達部材
８２…ベース部材 ８４…保持部材
８６…伝達機構 ８８…回転駆動軸
８９、９１…ボルト ９０…電動モータ
９４…支持部材 ９６…ドライブギア
９８…アイドルギア １００…ドリブンギア
１０４…アクチュエータ １０５…連結アーム
１０７…軸 １１０…軸受
１１２…トルクセンサ １２０…制御ユニット部
１５０…操縦アシスト装置 ２００…パワーアシストトルク算出ブロック
２０２…ゲイン調整器 ２０４…パワーアシスト車速係数生成部
２０６…補正係数生成部 ２０８、２２４、３１２…加算器
２１０、３０４、３１０、３１６…乗算器
２１２…低域通過フィルタ ２１４…微分器
２１６…可変ゲイン調整器 ２２６…モータ駆動部
３００…ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック
３０２…合成角速度生成部 ３０６…第１車速補正係数生成部
３０８…第２車速補正係数生成部 ３１４…除算器

Claims (4)

1. 体重移動によって運転する車両（１０）の操縦アシスト装置（１５０）において、
   前記体重移動に加えて前記車両（１０）の運動を機械的に補助するアシスト手段（１８）と、
   前記アシスト手段（１８）に駆動力を加える駆動手段（９０）と、
   前記車両（１０）の角速度を検出する角速度センサ（７８）と、
   前記角速度センサ（７８）が検出した前記角速度に基づいて、前記駆動力としてのアシストトルク（Ｔｗ）を求めるトルク算出手段（３００）と、
   を備え、
   前記トルク算出手段（３００）は、前記角速度に基づく前記車両（１０）の挙動を示す車体レート（Ｓ）が大きい場合、前記車体レート（Ｓ）が小さい場合に比べて、前記アシストトルク（Ｔｗ）を小さくする
   ことを特徴とする車両（１０）の操縦アシスト装置（１５０）。
2. 請求項１に記載の車両（１０）の操縦アシスト装置（１５０）において、
   前記車両（１０）の車速（Ｖ）を検出する車速センサ（３５）を備え、
   前記トルク算出手段（３００）は、（１）式を用いて前記アシストトルク（Ｔｗ）を算出する
   ことを特徴とする車両（１０）の操縦アシスト装置（１５０）。
   Ｔｗ＝Ｆ×Ｓ／（Ｇ×Ｓ^２＋α） …（１）
   （但し、Ｔｗは前記アシストトルク、Ｓは前記車体レート、Ｆ及びＧは前記車速（Ｖ）に応じて変動する係数、αは零以外の定数である。）
3. 請求項２に記載の車両（１０）の操縦アシスト装置（１５０）において、
   前記角速度センサ（７８）は、前記車両（１０）のヨー角速度（Ｙ）及びロール角速度（Ｒ）を検出し、
   トルク算出手段（３００）は、前記車速（Ｖ）に応じて前記ヨー角速度（Ｙ）及び前記ロール角速度（Ｒ）の重み付けを異ならせて、加算することで前記車体レート（Ｓ）を算出する
   ことを特徴とする車両（１０）の操縦アシスト装置（１５０）。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の車両（１０）の操縦アシスト装置（１５０）において、
   前記車両（１０）は自動二輪車であり、
   前記角速度センサ（７８）は、シート（４４、４６）の下方であって、後輪（ＷＲ）が地面（ＧＲ）に接する接地点（Ａ）とヘッドパイプ（１４）の中央部を結ぶ線分（Ｌ）の近傍に設けられる
   ことを特徴とする車両（１０）の操縦アシスト装置（１５０）。

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