JP2017206169A - 操舵補助装置、鞍乗型車両及び操舵補助方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な操舵特性が得られる操舵補助装置を提供する。【解決手段】操舵補助装置は、バーハンドル８の回転を車輪に伝達する操舵系２９の回転をアシストする。操舵補助装置は、操舵系２９の回転をアシストする補助力を出力するモータ７０を備える。モータ７０によるアシストは、バーハンドル８の操舵トルクと同じ方向の回転力を操舵系２９に付与するプラス方向アシスト、及び、操舵トルクと反対方向の回転力を操舵系２９に付与するマイナス方向アシストを含む範囲で制御される。操舵トルクが第１閾値より大きく、かつ、バーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きいときに、車両の加速度が上昇すると、アシストの方向がプラス方向からマイナス方向へ転じる。【選択図】図８

Description

本発明は、バーハンドルを有する鞍乗型車両において、操舵を補助する技術に関する。

従来、操舵アシスト装置を備える自動二輪車が提案されている。例えば、下記特許第５４０５９６９号公報（特許文献１）には、自動二輪車の操舵装置において、モータによる補助操舵力を与えるパワーアシスト手段を設けることが記載されている。このモータは、車速、ハンドルに入力される入力トルク、及び車体のロール方向の角速度によって制御される。また、この操舵装置は、ハンドルの回転角度と前輪の操舵角度との比率である操舵比を任意に変更する操舵比可変手段を備える。この構成により、低速から高速までの全速度域において最適な操舵比を得ることができる。

特許第５４０５９６９号公報

上記従来の構成においては、補助操舵力を与えるモータの制御に加えて、操舵比を変更するモータの制御が必要になる。そのため、制御が複雑になる。

そこで、本願は、従来とは異なる方法で、良好な操舵特性が得られる操舵補助装置、鞍乗型車両、及び操舵補助方法を開示する。

課題を解決するための手段及び発明の効果

発明者らは、鞍乗型車両において、良好な操舵特性が得られる操舵補助装置について検討した。まず、ライダーの操舵と車両の挙動を注意深く観察し、鞍乗型車両に求められる操舵特性について調べた。その結果、鞍乗型車両のバーハンドルは、回転範囲が狭いため、操舵特性として高い応答性が要求されることがわかった。すなわち、ライダーのバーハンドルに対する小さな操作入力を操舵輪へ正確かつ迅速に伝達することが求められる。

これに対して、バーハンドルへ入力された力をそのまま伝達しない方がよい場合もあることもわかった。鞍乗型車両では、ライダーがバーハンドルを持つことで姿勢を維持しているため、ライダーの姿勢がバーハンドルに影響を与える。例えば、ライダーが、若干バランスを崩した場合に、バーハンドルを切りすぎてしまう等、意図しない操作をバーハンドルに入力してしまう可能性もある。また、路面からバーハンドルに伝えられる力（例えば、キックバック）によってバーハンドルが振れる場合もある。このような、ライダーの意図しない操作入力や外乱による入力によるバーハンドルの回転はなるべく抑えられることが好ましい。

かくして発明者らは、外乱やライダーの意図しない操作によってバーハンドルから車輪へ伝達される回転のトルクは減らし、ライダーが意図する微妙な操作による回転のトルクは増やすような操舵特性が求められることを見出した。そのような操舵特性を得るため、発明者らは、車両及びライダーの状態に応じた操舵アシストについて検討した。

発明者らは、検討の結果、モータを用いた電動アシストにおいて、モータを制御して、操舵トルクと同じ方向すなわちプラス方向と、操舵トルクとは反対の方向すなわちマイナス方向を含む広いレンジの回転アシスト力を生成する構成に想到した。この構成では、モータを用いるため、プラス方向のアシストとマイナス方向のアシストの切り替えがスムーズにできる。これにより、アシスト態様の幅が広がり、車両及びライダーの様々な状態に対応したアシストが可能になる。

発明者らは、さらに、車両及びライダーの状態に応じた適切なアシストを実現するためのモータ制御について鋭意検討した。すなわち、ライダーの意図するバーハンドルの操作に対してはプラス方向のアシスト、ライダーの意図しないバーハンドル操作や外乱によるバーハンドルへの入力に対しては、マイナス方向のアシストをするために、どのようなタイミングで、何に基づいて、モータを制御すればよいかについて検討した。

ライダーの操舵挙動について鋭意検討を重ねた結果、発明者らは、車両の加速によって前輪荷重が小さくなった時に、バーハンドルを持って姿勢を保っているライダーが、バーハンドルに対して意図しない操作を入力してしまうことがあることに気付いた。そして、発明者らは、操舵トルク、舵角速度及び加速度に応じてモータの出力トルクを決定することで、加速時における適切な操舵特性が得られることを見出した。具体的には、操舵トルク及び舵角速度が所定の値以上の状態で、車両の加速度が上昇した場合に、アシストの方向がプラスからマイナスへ転じるようモータを制御することに想到した。これにより、ライダーのバーハンドル操作をアシストしながらも、加速時におけるライダーの意図しない操作によるステアリングを抑えることができることを見出した。この知見に基づいて、発明者らは、下記実施形態に想到した。

本発明の実施形態における操舵補助装置は、鞍乗型車両のバーハンドルの回転を車輪に伝達する操舵系の回転をアシストする。操舵補助装置は、操舵系の回転をアシストする補助力を出力するモータを備える。前記モータによる前記アシストは、前記バーハンドルの操舵トルクと同じ方向の回転力を前記操舵系に付与するプラス方向アシスト、及び、前記操舵トルクと反対方向の回転力を前記操舵系に付与するマイナス方向アシストを含む範囲で制御される。前記操舵トルクが第１閾値より大きく、かつ、前記バーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きいときに、前記鞍乗型車両の加速度が上昇すると、前記アシストの方向が前記プラス方向から前記マイナス方向へ転じる（第１の構成）。

上記第１の構成において、モータは、操舵トルクと同じ方向のプラス方向及び操舵トルクと反対方向のマイナス方向の双方に渡る範囲のアシスト力を出力するよう制御される。また、モータを用いることで、プラス方向の補助とマイナス方向の補助の切り替わりがスムーズになる。そのため、プラス方向とマイナス方向の両方を含む広いレンジで切れ目なくスムーズに操舵系の回転をアシストすることができる。これにより、車両及びライダーの状態に応じた適切なアシストが可能になる。この構成において、操舵トルクが第１閾値より大きく、かつバーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きいときに車両の加速度が上昇すると、アシストの方向がプラス方向からマイナス方向へ転じるようアシストする。そのため、ライダーのバーハンドルの操作をアシストしながらも、加速時におけるライダーの意図しない急ハンドルを抑えることができる。その結果、車両及びライダーの状態に応じた適切な操舵特性が得られる。すなわち、良好な操舵特性が得られる。

上記第１の構成において、前記操舵補助装置は、前記バーハンドルの操舵トルクを検出するトルク検出部と、前記バーハンドルの舵角速度を検出する舵角検出部と、前記鞍乗型車両の加速度を検出する加速度検出部と、前記トルク検出部で検出された操舵トルク、前記舵角検出部で検出された舵角速度及び前記加速度検出部で検出された加速度に基づいて、前記モータの出力を制御するアシスト制御部とを備える（第２の構成）。

上記第２の構成により、操舵トルク、舵角速度及び加速度に基づいてモータの出力を決定することができる。これにより、車両及びライダーの状態に応じた適切な操舵特性が得られる。第２の構成において、アシスト制御部は、操舵トルクが第１閾値より大きく、かつバーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きいときに車両の加速度が上がるとアシストの方向をプラス方向からマイナス方向へ転じることができる。

上記第１又は第２の構成において、前記前記操舵トルクが第１閾値より大きく、かつ、前記バーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きく、かつ、車速が第３閾値より大きいときに、前記鞍乗型車両の加速度が上昇すると、前記アシストの方向が前記プラス方向からマイナス方向へ転じる態様であってもよい（第３の構成）。これにより、車速がある程度大きい場合に、加速度上昇に伴うアシスト方向をプラス方向からマイナス方向へ転じることができる。そのため、低速域では、アシスト方向をマイナス方向とせず、ライダーによるバーハンドルの操作を確実にアシストすることができる。これにより、ライダー及び車両の状態に応じたより適切な操舵アシストが可能になる。

上記第３の構成において、前記車速が第４閾値より大きいときは、前記アシストの方向が、前記マイナス方向となる態様であってもよい（第４の構成）。第４閾値は、第３閾値より大きい値とすることができる。これにより、高速域でアシスト方向をマイナス方向にすることで、車両の直進安定性を高めることができる。

上記第１〜４のいずれかの構成において、前記操舵トルクが前記第１閾値より大きくかつ前記バーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きいときに、前記加速度が第５閾値を越えると前記アシストの方向が前記プラス方向から前記マイナス方向へ転じる態様であってもよい（第５の構成）。このように、アシスト方向を転換するための条件として、加速度の閾値を設定することで、加速度に応じて適切なタイミングでアシスト方向を転換することができる。そのため、より良好な操舵特性が得られる。

上記第１〜５のいずれかの構成において、前記第１閾値は、前記鞍乗型車両が停止している状態でバーハンドルの操作により舵角を変化させるのに必要な操舵トルクの５０％とすることができる（第６の構成）。これにより、適切な操舵トルクの範囲で、加速度上昇に伴うアシスト方向転換がなされる。その結果、より良好な操舵特性が得られる。

上記第１〜第５のいずれかの構成の操舵補助装置を備える鞍乗型車両も、本発明の実施形態に含まれる。

本発明の実施形態における操舵補助方法は、バーハンドルの回転を車輪に伝達する操舵系の回転をアシストする操舵補助方法である。前記操舵補助方法は、モータによって前記バーハンドルの操舵トルクと同じ方向の回転力を前記操舵系に付与するプラス方向アシストをする工程と、前記モータによって前記操舵トルクと反対方向の回転力を前記操舵系に付与するマイナス方向アシストをする工程を有する。前記操舵補助方法では、前記操舵トルクが第１閾値より大きく、かつ前記バーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きいときに、前記鞍乗型車両の加速度が上昇すると、前記アシストの方向が前記プラス方向から前記マイナス方向へ転じる。

本発明の一実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 図１に示した車両の一部を示す正面図である。 トップブリッジの上面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 ハンドルホルダのロア部材を示す図である。 図４の拡大図である。 操舵補助装置の構成例を示す機能ブロック図である。 操舵補助装置を含む自動二輪車の機能ブロック図である。 アシスト制御におけるアシスト方向と、舵角速度、操舵トルク及び車両の加速度との関係の一例を示すグラフである。 アシスト制御部の処理の流れの一例を示す図である。 車両の加速度と、加減速係数との対応関係の一例を示すグラフである。 操舵トルクとアシスト指令値の対応関係の一例を示すグラフである。 舵角速度と粘性補償指令値の対応関係の一例を示すグラフである。 出力指令値の例を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図面において、矢印Ｆは、車両の前方向を示している。矢印Ｂは、車両の後方向を示している。矢印Ｕは、車両の上方向を示している。矢印Ｄは、車両の下方向を示している。矢印Ｒは、車両の右方向を示している。矢印Ｌは、車両の左方向を示している。直立し無転舵状態の車両の上下方向は、鉛直方向と一致する。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動二輪車１の側面図である。図１に示すように、自動二輪車１は、バーハンドル８と、車体フレーム２と、車体フレーム２に懸架されるエンジン３と、車体フレーム２の前部に取り付けられる前輪４と、車体フレーム２の後部に取り付けられる後輪５とを備えている。エンジン３により後輪５が駆動される。バーハンドル８は、車体フレーム２に対して回転可能に取り付けられる。バーハンドル８の回転は、操舵輪である前輪４へ伝達される。ライダーはバーハンドル８を操作することで、自動二輪車１を操舵する。自動二輪車１は、車体フレーム２を車両の左右方向に傾けて旋回可能な車両である。バーハンドル８の可動範囲は、１８０度（二分の一回転）以下である。この可動範囲は、バーハンドル８を左に最大限操作したときの舵角と、右に最大限操作したときの舵角との差（lock to lock）とする。

自動二輪車１では、車体フレーム２の前部にヘッドパイプ１０が一体的に形成される。ヘッドパイプ１０にはステアリングシャフト９が貫通している。ステアリングシャフト９は、車体フレーム２の一部であるヘッドパイプ１０に回転可能に支持される。ステアリングシャフト９の上部にトップブリッジ５０が接続される。ステアリングシャフト９の下部にボトムブリッジ１４が接続される。トップブリッジ５０及びボトムブリッジ１４は、ステアリングシャフト９に固定され、ステアリングシャフト９とともに回転する。

トップブリッジ５０には、伝達部材２０が接続される。伝達部材２０に、バーハンドル８が接続される。すなわち、バーハンドル８とステアリングシャフト９は、伝達部材２０を介して接続される。ステアリングシャフト９は、バーハンドル８の回転に応じて回転する。

ステアリングシャフト９の左右には、それぞれ左緩衝器６及び右緩衝器７が配置される。左緩衝器６及び右緩衝器７は、トップブリッジ５０及びボトムブリッジ１４に固定される。左緩衝器６及び右緩衝器７は、下端部で、前輪４を回転自在に支持する。左緩衝器６及び右緩衝器７は、フロントフォークを形成する。左緩衝器６および右緩衝器７は、前輪４を車体フレーム２に対して上下方向に変位可能に支持する。

図１に示す自動二輪車１において、伝達部材２０、トップブリッジ５０、ボトムブリッジ１４、左緩衝器６、右緩衝器７、及びステアリングシャフト９は、バーハンドル８の回転を前輪４に伝達する操舵系２９（操舵力伝達機構）の一例である。操舵系２９は、バーハンドル８と車輪の間に設けられ、バーハンドル８の回転に応じて回転することで、車輪にバーハンドル８の回転を伝達する。操舵系２９は、車体フレーム２（図１の例では、ヘッドパイプ１０）に対して回転可能に支持される。

自動二輪車１は、バーハンドル８による操舵をアシストする操舵補助装置を備える。自動二輪車１には、操舵補助装置の一部として、操舵系２９の回転をアシストする補助力を出力するモータ７０が設けられる。モータ７０の回転は、減速機８０を介してステアリングシャフト９に伝達される。モータ７０は、取付部８５ａによって、ヘッドパイプ１０に取り付けられる。操舵補助装置の詳細については、後述する。

図２は、図１に示した自動二輪車１の一部の正面図である。図２に示すように、正面から見て、左緩衝器６及び右緩衝器７の間に、ヘッドパイプ１０が配置される。左緩衝器６及び右緩衝器７、ヘッドパイプ１０及びステアリングシャフト９は、平行に配置される。

ヘッドパイプ１０は上下方向に延びる筒状の部材である。ステアリングシャフト９は、ヘッドパイプ１０の内部に回転可能に支持されている。ステアリングシャフト９は、上下方向に延びる操舵軸線Ａ回りに回転可能である。ステアリングシャフト９の上部は、トップブリッジ５０に固定されている。

トップブリッジ５０には、ステアリングシャフト９の上部と、左緩衝器６の上部と、右緩衝器７の上部とが接続される。ステアリングシャフト９、左緩衝器６、及び右緩衝器７は、いずれも、トップブリッジ５０に対して回転不能に取り付けられる。トップブリッジ５０は、ステアリングシャフト９、左緩衝器６、及び右緩衝器７を連結する。トップブリッジ５０は、ヘッドパイプ１０の上端よりも上方に設けられている。また、トップブリッジ５０は、バーハンドル８より下方に設けられている。

トップブリッジ５０よりも下方において、左緩衝器６と右緩衝器７を連結するボトムブリッジ１４が設けられる。左緩衝器６及び右緩衝器７をボトムブリッジ１４に対して回転不能に固定される。このボトムブリッジ１４は、ヘッドパイプ１０よりも下方に設けられている。ボトムブリッジ１４の下方において、前輪４が、左緩衝器６及び右緩衝器７によって左右から支持される。これにより、ステアリングシャフト９、左緩衝器６、右緩衝器７、及び前輪４は、操舵軸線Ａ回りに一体的に回転可能である。

図３は、トップブリッジ５０の上面図である。図３に示すように、トップブリッジ５０の左部に、左緩衝器６の上部が嵌め込まれる左支持孔５１が設けられている。トップブリッジ５０の右部に、右緩衝器７の上部が嵌め込まれる右支持孔５２が設けられている。

トップブリッジ５０の左右方向の中央部であってトップブリッジ５０の後部には、後支持孔５３が設けられている。後支持孔５３には、ステアリングシャフト９の上部が嵌め込まれる。トップブリッジ５０の左右方向の中央部であって後支持孔５３の前方には、前支持孔５４が設けられている。前支持孔５４の内周面にはスプライン溝が形成されている。前支持孔５４には、伝達部材２０の一部である軸部材１２（後述）が嵌め込まれる。

バーハンドル８が回転すると、トップブリッジ５０が操舵軸線Ａ（図２参照）回りに回転する。トップブリッジ５０が回転すると、トップブリッジ５０の左部に固定された左緩衝器６とトップブリッジ５０の右部に固定された右緩衝器７も操舵軸線Ａ回りに移動する。これにより、左緩衝器６および右緩衝器７に支持された前輪４が転舵される。このようにしてライダーがバーハンドル８を操作すると、このバーハンドル８の操作に応じて前輪４が転舵される。

（伝達部材２０）
次に、図４を用いて、バーハンドル８に入力された操舵力が伝達部材２０を介してトップブリッジ５０に伝達される様子を説明する。図４は、図２のＶＩ−ＶＩ断面図である。

図４に示す例では、伝達部材２０は、バーハンドル８に固定されたハンドルホルダ２１（第一部の一例）と、トップブリッジ５０に固定された軸部材１２（第二部の一例）と、トルク伝達部１３とを備えている。

軸部材１２は、ステアリングシャフト９よりも前方でトップブリッジ５０に固定されている。軸部材１２は、その軸線がステアリングシャフト９と同じ方向に延びる筒状の部材である。軸部材１２の下部は、トップブリッジ５０の前支持孔５４にスプライン嵌合されている。軸部材１２はトップブリッジ５０に対して相対回転不可能に固定されている。

軸部材１２は、バーハンドル８に操舵力が入力されたときに、操舵力に応じてハンドルホルダ２１に対して相対変位する。本実施形態では、バーハンドル８に操舵力が入力されたときに、操舵力に応じてハンドルホルダ２１が軸部材１２に対してトルク伝達部１３の中心軸線Ｂ回りに相対回転する。

（ハンドルホルダ２１）
ハンドルホルダ２１は、トップブリッジ５０より上方に設けられている。ハンドルホルダ２１はバーハンドル８を保持している。ハンドルホルダ２１は、ロア部材３０とアッパー部材４０を備えている。アッパー部材４０はロア部材３０の上部に固定されている。ロア部材３０のロアハンドル受け部３１と、アッパー部材４０のアッパーハンドル受け部４１が、バーハンドル８を挟み込み、バーハンドル８を固定している。

ハンドルホルダ２１は、軸部材１２が挿通される貫通孔３２を有する。貫通孔３２の上部には、上軸受１７が設けられる。上軸受１７の内輪は、軸部材１２に固定され、上軸受１７の外輪は、ハンドルホルダ２１に固定される。これにより、軸部材１２は、ハンドルホルダ２１の貫通孔３２に、回転可能に配置される。

ハンドルホルダ２１の下部には、下軸受１６が設けられる。下軸受１６の外輪は、ハンドルホルダ２１に固定される。下軸受１６の内輪は、トップブリッジ５０に固定される。これにより、ハンドルホルダ２１は、トップブリッジ５０に回転可能に支持される。

図５はハンドルホルダ２１のロア部材３０を示す図である。図５（ａ）はロア部材３０の上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ断面図である。図５（ａ）に示すように、ロア部材３０には、軸部材１２が挿通される貫通孔３２が設けられている。この貫通孔３２に上軸受１７が設けられている。この上軸受１７の内輪１７ａは、前述したように軸部材１２が回転不可能に固定される。この貫通孔３２の左右それぞれに、ロアハンドル受け部３１が形成される。

ロア部材３０の上面に、一対の第一ねじ穴３３が設けられている。一対の第一ねじ穴３３は、ロアハンドル受け部３１の前後に配置されている。アッパー部材４０を、アッパーハンドル受け部４１がロアハンドル受け部３１に対向するように、ロア部材３０に対して位置合わせし、第一ねじ穴３３にねじをねじ込むことにより、アッパー部材４０がロア部材３０に固定される。

図５（ｂ）に示すように、ロア部材３０の下面に、第二ねじ穴３４が設けられている。第二ねじ穴３４は、貫通孔３２の左右に設けられる。ロア部材３０の左部の第二ねじ穴３４に、左補助伝達部材１９が、ねじ込まれている。ロア部材３０の右部の第二ねじ穴３４に、右補助伝達部材１８が、ねじ込まれている。一対の第二ねじ穴３４はそれぞれ、トップブリッジ５０に設けられた左中間孔５５および右中間孔５６（図３参照）と対応する位置に設けられている。そのため、左補助伝達部材１９及び右補助伝達部材１８は、トップブリッジ５０の左中間孔５５及び右中間孔５６を、それぞれ貫通する。

（トルク伝達部１３）
図６は、図４の一部の拡大図である。図６に示すように、軸部材１２とハンドルホルダ２１との間にトルク伝達部１３が設けられている。トルク伝達部１３は金属製の円筒部材である。円筒状のトルク伝達部１３の内径は軸部材１２の外径とほぼ等しい。トルク伝達部１３の内周面は、軸部材１２の外周面を囲んでいる。トルク伝達部１３は、軸部材１２の外側かつハンドルホルダ２１の内側に配置される。トルク伝達部１３は、一部においてハンドルホルダ２１に固定され、他の一部において軸部材１２に固定される。

具体的には、トルク伝達部１３の下部の内周面にはスプライン溝が設けられている。トルク伝達部１３の下部は、ロア部材３０に固定されず、軸部材１２の外周面にスプライン嵌合されている。トルク伝達部１３の上部の外周面にはスプライン溝が設けられている。トルク伝達部１３の上部は、軸部材１２に固定されず、ロア部材３０にスプライン嵌合されている。

バーハンドル８から操舵力が作用してハンドルホルダ２１が軸部材１２に対して回転すると、トルク伝達部１３が捻れてロア部材３０から軸部材１２へ操舵力を伝達する。つまり、バーハンドル８に入力された操舵力は、トルク伝達部１３を介してトップブリッジ５０に伝達される。

（補助伝達部材１８、１９）
なお、本実施形態においては、操舵力は、トルク伝達部１３の他に、右補助伝達部材１８および左補助伝達部材１９を介して、バーハンドル８からトップブリッジ５０に伝達される。

図３に示すように、トップブリッジ５０には、左支持孔５１と後支持孔５３の間であって後支持孔５３よりも前方に、左中間孔５５が設けられている。この左中間孔５５の内周面にゴムリング５７が嵌め込まれている。また、右支持孔５２と後支持孔５３の間であって、後支持孔５３よりも前方に、右中間孔５６が設けられている。この右中間孔５６の内周面にゴムリング５７が嵌め込まれている。

ロア部材３０に固定された左補助伝達部材１９はトップブリッジ５０の左中間孔５５を貫通する。ロア部材３０に固定された右補助伝達部材１８はトップブリッジ５０の右中間孔５６を貫通している。

図３に示したように、左補助伝達部材１９と左中間孔５５の内周面との間にはゴムリング５７が設けられている。右補助伝達部材１８と右中間孔５６の内周面との間にはゴムリング５７が設けられている。ライダーがバーハンドル８に操舵力を作用させると、トルク伝達部１３が捩じられた後に、ゴムリング５７が弾性変形し、ゴムリング５７を介して左補助伝達部材１９が左中間孔５５の内壁に操舵力を作用させる。また、トルク伝達部１３が捩じられた後に、ゴムリング５７が弾性変形し、ゴムリング５７を介して、右補助伝達部材１８が右中間孔５６の内壁に操舵力を作用させる。

つまり、左補助伝達部材１９および右補助伝達部材１８が、補助的に、バーハンドル８に入力された操舵力をトップブリッジ５０に伝達する。このように、トルク伝達部１３のみに操舵力が作用しないので、トルク伝達部１３に要求される剛性が大きくならず、トルク伝達部１３の大型化が抑制されている。

（トルクセンサ９０）
本実施形態において、トルクセンサ９０は、磁歪型のトルクセンサである。図６に示すように、トルクセンサ９０は、被検出部としてのトルク伝達部１３と、検出部としてのピックアップコイル９１を備えている。ピックアップコイル９１は、トルク伝達部１３の外周に設けられている。ピックアップコイル９１は、搭載基板９２に固定されている。この搭載基板９２はハンドルホルダ２１のロア部材３０にブッシュ９３を介して固定されている。

図６において、矢視Ｔは力の伝達経路を示す。矢視Ｔで示したように、バーハンドル８に操舵力が入力されると、この力はハンドルホルダ２１に作用する。ハンドルホルダ２１のロア部材３０に入力された力は、トルク伝達部１３の上部に設けられたスプライン溝１３ｂを介してトルク伝達部１３に伝達される。さらにこの力は、トルク伝達部１３の下部に設けられたスプライン溝１３ａを介して軸部材１２に伝達される。軸部材１２は、スプライン溝１２ａおよびスプライン溝が設けられた前支持孔５４を介してトップブリッジ５０に該操舵力を伝達する。

トルク伝達部１３は、上部がロア部材３０（筒状部の一例）に固定され、下部が軸部材１２に固定されている。このため、バーハンドル８に操舵力が入力されると、トルク伝達部１３は捩じられる。そこで、ピックアップコイル９１がこの捩じれ量に応じた物理量の変化を検出する。ピックアップコイル９１に電気的に接続された電子回路により、この物理量が操舵力を示す値に変換される。

上記の構成では、自動二輪車１は、バーハンドル８に対して回転不能に連結された第一部（一例としてハンドルホルダ２１）と、ステアリングシャフト９に対して回転不能に連結された第二部（一例として軸部材１２）とを備える。第一部と第二部は、相対変位可能に接続されている。トルクセンサ９０は、これら第一部と第二部の相対変位に基づく物理量の変化を検出することにより、バーハンドル８の操舵トルクを検出する。上記例では、トルクセンサ９０は、第一部と第二部との間に設けられるトルク伝達部１３の歪みを測定することで、操舵トルクを検出する。トルクセンサ９０は、トルク検出部の一例である。

（アシスト力付与機構６０）
図４に示すように、本実施形態に係る自動二輪車１は、ヘッドパイプ１０の前部にアシスト力付与機構６０を備えている。ヘッドパイプ１０の上下方向において、上から下に向かって、トルクセンサ９０、トップブリッジ５０、アシスト力付与機構６０がこの順に並んでいる。

アシスト力付与機構６０は、モータ７０と、減速機８０を備えている。モータ７０により発生したモータトルクは、減速機８０を介して、ステアリングシャフト９に作用する。

モータ７０は出力軸７１を有している。出力軸７１が操舵軸線Ａと平行となるように、モータ７０がヘッドパイプ１０に取り付けられている。モータ７０の出力軸７１は、ステアリングシャフト９の操舵軸線Ａより前方に設けられている。

減速機８０は、中間軸８１上に固定された第一歯車８２と第二歯車８３を有している。減速機８０の中間軸８１の軸線と、モータ７０の出力軸７１の軸線と、操舵軸線Ａは互いに平行である。第一歯車８２は、モータ７０の出力軸７１と噛み合っている。減速機８０の第二歯車８３は、ステアリングシャフト９の外周面に固定された第三歯車８４と噛み合っている。

モータ７０および減速機８０は、ハウジング８５の内部に設けられている。ハウジング８５は、後部に取付部８５ａを備えている。このハウジング８５の取付部８５ａは、トップブリッジ５０とヘッドパイプ１０に挟まれている。

モータ７０が駆動されて出力軸７１が回転すると、出力軸７１から減速機８０の第一歯車８２にモータトルクが伝達される。第一歯車８２が回転されると、これとともに第二歯車８３が回転する。第二歯車８３の回転は、ステアリングシャフト９の第三歯車８４に伝達される。このようにして、モータ７０のモータトルクがステアリングシャフト９に伝達される。

アシスト力付与機構６０は、モータ７０と、モータの回転をステアリングシャフト９に伝達する減速機８０を有する。また、アシスト力付与機構６０は、モータ７０と減速機８０を収容するハウジング８５を有する。ハウジング８５は、自動二輪車１の車体フレーム２の一部であるヘッドパイプ１０に取り付けられる。すなわち、モータ７０は、車体フレーム２に取り付けられ、操舵系（上記例ではステアリングシャフト９）の回転をアシストする構成である。

（操舵補助装置）
図７は、操舵補助装置１００の構成例を示す機能ブロック図である。操舵補助装置１００は、バーハンドル８の回転を車輪４に伝達する操舵系２９の回転をアシストする。操舵補助装置１００は、操舵系２９の回転をアシストする補助力を出力するモータ７０を備える。モータ７０によるアシストは、バーハンドル８の操舵トルクと同じ方向の回転力を操舵系２９に付与するプラス方向アシスト、及び、操舵トルクと反対方向の回転力を操舵系２９に付与するマイナス方向アシストを含む範囲で制御される。操舵トルクが第１閾値より大きく、かつ、バーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きいときに、車両の加速度が上昇すると、アシストの方向が前記プラス方向から前記マイナス方向へ転じる。これにより、車両及びライダーの状態に応じた適切な操舵特性が得られる。

モータ７０は、操舵系２９の回転をアシストする補助力を出力する。モータ７０の出力軸７１の回転は、操舵系２９の一部であるステアリングシャフト９に伝達される。そのため、モータ７０の出力が、操舵のアシストを決定する。モータ７０によるアシストは、バーハンドル８の操舵トルクと同じ方向の回転力を操舵系２９に付与するプラス方向アシスト、及び、操舵トルクと反対方向の回転力を操舵系２９に付与するマイナス方向アシストを含む範囲で制御される。モータ７０の出力は、操舵トルクと舵角速度に応じて決定することができる。

（操舵補助装置の構成例）
図８は、操舵補助装置を含む自動二輪車１の構成例を示す機能ブロック図である。図８において、操舵補助装置は、アシスト制御部６１と、アシスト力付与機構６０で構成される。すなわち、図４に示したアシスト力付与機構６０は、操舵補助装置の一部である。

アシスト制御部６１は、モータ７０を制御する回路及び／又はプロセッサで構成することができる。アシスト制御部６１は、例えば、ハウジング８５内の基板に設けることができる。或いは、自動二輪車１に搭載された電子制御ユニット（Electronic Control Unit（ＥＣＵ））をアシスト制御部とすることができる。

操舵補助装置１００は、さらに、舵角検出部４３、トルクセンサ９０及び車速検出部６５を含むことができる。舵角検出部４３は、舵角センサ４４を含む。車速検出部５５は、車速センサ６６を含む。駆動制御部６１は、トルクセンサ９０で検出された操舵トルクと、舵角検出部４３で検出された舵角速度と、車速検出部６５で検出された車両の加速度に基づいてモータ７０を制御する。

舵角センサは、バーハンドル８の舵角を検出する。舵角センサは、例えば、操舵系２９（例えば、ステアリングシャフト９、伝達部材２０又はフロントフォーク等）に取り付けられ、車体フレーム２に対する操舵系２９の回転を検出するセンサとすることができる。アシスト制御部は、舵角センサで検出された舵角に関する信号を取り込むことができる。

アシスト制御部６１は、モータ７０のドライバ７２（駆動回路）に対して制御信号を送る。また、アシスト制御部６１は、トルクセンサ９０で検出された操舵トルクを示す信号及び舵角センサ４４で検出された舵角に関する信号を取り込むことができる。

アシスト制御部６１は、舵角検出部４３、トルクセンサ９０、車速センサ６６及びモータ７０のドライバ７２に接続される。アシスト制御部６１は、舵角検出部４３からバーハンドル８の舵角及び舵角速度の情報を受け付ける。アシスト制御部６１は、トルクセンサ９０からバーハンドル８の操舵トルクの情報を受け付ける。アシスト制御部６１は、車速センサ６６から、自動二輪車１の車速の情報を受け付ける。アシスト制御部６１は、舵角検出部４３で検出された舵角速度、トルクセンサ９０で検出された操舵トルク及び車速センサ６６で検出された車速から得られる加速度に基づいて、モータ７０の出力を制御する指令値を計算する。アシスト制御部６１は、計算した指令値を、モータ７０のドライバ７２に出力する。

アシスト制御部６１の構成は、図８に示す例に限られない。例えば、アシスト制御部６１は、操舵トルク、舵角速度、車速以外のデータを受け付けることができる。一例として、アシスト制御部６１は、ライダー操作で入力された各種指示信号等を受け付けることができる。また、アシスト制御部６１は、ＬＥＤ又はディスプレイを含む表示部に接続され、表示部を通じてライダーへ情報を出力する構成であってもよい。

＜舵角センサ＞
図８に示す例では、舵角センサ４４は、操舵系２９の回転角及び回転の向きを検出する。舵角センサ４４は、検出した回転角及び回転の向きに応じたデータを、バーハンドル８の舵角を示すデータとして、アシスト制御部６１へ送る。ここで、バーハンドル８の舵角を示すデータは、例えば、バーハンドル８の回転角を示す値であってもよいし、ステアリングシャフト９又はその他操舵系２９の回転角、若しくは、前輪４の切れ角を示す値であってもよい。バーハンドル８の舵角速度は、バーハンドル８の回転の変化の度合いである。舵角速度は、バーハンドル８又は操舵系２９のうち一部の回転を検出することにより得ることができる。

舵角検出部４３は、舵角センサ４４が検出した舵角を舵角速度に変換する変換部４５を有する。変換部４５は、例えば、舵角を微分して舵角速度を演算する微分回路を含む構成とすることができる。なお、アシスト制御部６１が、舵角センサ４４から受け取った舵角の値を用いて舵角速度を演算することもできる。この場合、舵角検出部４３は、変換部４５を備えなくてもよい。

＜トルクセンサ＞
トルクセンサ９０は、磁歪部９４、増幅部９５、及び変換部９６を含む。トルクセンサ９０は、上述したように、第一部（ハンドルホルダ２１）の回転を第二部（軸部材１２）に伝達するトルク伝達部１３の捩れを検出することで、操舵トルクを検出する。そのため、トルク伝達部１３は、磁歪部９４を含む。磁歪部９４は磁性体を含む。トルク伝達部１３において、磁歪部９４は、ピックアップコイル９１と、軸部材１２の径方向において対向する部分に形成される。変換部９６及び増幅部９５は、例えば、上記の搭載基板９２に搭載される。

バーハンドル８の回転によるトルクで磁歪部９４が歪むと、磁歪部９４の透磁率が変化する。磁歪部９４の透磁率変化により、ピックアップコイル９１に誘導電圧が発生する。この誘導電圧は、磁歪部９４にかかるトルクに応じた値になる。ピックアップコイル９１の電圧は、増幅部９５で増幅される。また、増幅部９５は、誘導電圧をＰＷＭ信号に変換してもよい。変換部９６は、増幅部９５で増幅された信号を、操舵トルクを示す値に変換する。操舵トルクを示す値は、アシスト制御部６１へ送られる。増幅部９５で、異常が発生した場合は、増幅部９５からアシスト制御部６１にエラー信号が送られる。

このように、トルクセンサ９０を磁歪側のトルクセンサとすることで、トーションバーを用いたトルクセンサに比べて、操舵力の伝達ロスを少なくすることができる。また、トルクセンサ９０の小型化が可能になる。

＜アシスト力付与機構＞
アシスト力付与機構６０は、上記のモータ７０及び減速機８０に加え、アシスト制御部６１の制御信号に基づいてモータ７０を駆動するドライバ７２を有する。ドライバ７２は、例えば、モータ７０に交流電流を印加するインバータ等の駆動回路を含む。ドライバ７２は、アシスト制御部６１から、制御信号として電流指令値を受け取り、電流指令値に応じてＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号によりインバータを駆動する。なお、上記のドライバ７２の動作の一部は、アシスト制御部６１で実行されてもよい。

図８に示す例では、自動二輪車１は、モータ７０の電流を検出する電流センサ７３を備える。アシスト制御部６１は、電流センサ７３で検出されたモータ電流を用いて、例えば、フィードバック制御を実行することができる。

＜加速度検出部６５＞
例えば、車速センサは、前輪又は後輪の回転速度を検出する構成であってもよいし、エンジンの出力スプロケットの回転数を検出する構成であってもよい。又は、車速センサは、エンジンの回転数を検出するエンジン回転センサ及びギヤポジションを検出するギヤポジションセンサで構成されてもよい。

本例では、車速センサ６６は、前輪４の回転を検出し、検出した前輪４の回転に基づいて、車速を計算する。アシスト制御部６１は、車速センサ６６から受け付けた車速に基づいて車両の加速度を計算する。アシスト制御部６１は、車速を微分して加速度を計算する微分回路を含んでもよい。この場合、加速度検出部６５は、車速センサ６６及びアシスト制御部６１の一部で構成される。なお、加速度検出部６５の構成は、これに限られない。例えば、加速度検出部６５は、車両の前後方向の加速度を検出する加速度センサで構成されてもよい。

＜アシスト制御部６１＞
アシスト制御部６１は、舵角速度及び操舵トルクに応じたモータ７０の制御信号を生成しドライバ７２へ送る。そのため、アシスト制御部６１は、舵角速度及び操舵トルクを用いてモータ７０制御の指令値を計算する指令値算出部（図示せず）を有することができる。アシスト制御部６１は、モータ７０の回転力と回転方向を示す指令値を計算する。アシスト制御部６１は、操舵トルクと同じ方向の回転すなわちプラス方向のアシストを示す指令値を計算する場合と、操舵トルクと反対方向の回転すなわちマイナス方向のアシストを示す指令値を計算する場合がある。指令値を、プラス方向のアシストを示す値とするかマイナス方向のアシストを示す値とするかは、舵角速度、操舵トルク及び車両の加速度の組み合わせに応じて決定される。

これにより、モータ７０は、バーハンドル８で入力された操舵トルクと同じ方向の回転力と、操舵トルクと反対方向の回転力とを、舵角速度、操舵トルク及び車両の加速度に応じて切り替えて、操舵系２９に付与することができる。すなわち、アシスト制御部６１により、プラス方向アシストと、マイナス方向アシストとを、舵角速度、操舵トルク及び車両の加速度に応じて切り替わるように、モータ７０の出力が制御される。

このように、モータ７０の回転は、操舵トルクと同じ方向の回転と、操舵トルクと反対方向の回転の双方を含むレンジで制御される。これにより、操舵力を増やすパワーステアリングと、操舵系２９の回転を減衰させるステアリングダンパの双方の機能をモータ７０により実現できる。また、モータ７０による制御を採用することで、パワーステアリングとステアリングダンパの切り替えを迅速且つスムーズに実行することが可能になる。

具体的には、アシスト制御部６１は、操舵トルクが第１閾値Ｔｈ１より大きく、かつバーバーハンドル８の操舵速度が第２閾値よＴｈ２より大きいときに、加速度が上昇するとアシストの方向がプラス方向からマイナス方向へ転じるよう、モータ７０を制御することができる。すなわち、モータ７０は、ある一定の大きさより大きな操舵トルクが入力され、ある一定の速度より速く操舵がなされている状況下において、車両の加速度が上昇した場合、アシストの方向を、操舵トルクと同じプラス方向から操舵トルクと反対のマイナス方向に切り替えるよう制御される。

この場合、車両が加速していない状態で、ライダーがバーハンドル８に対して、第１閾値Ｔｈ１より大きい操舵トルクを、第２閾値Ｔｈ２より大きな舵角速度で付与すると、バーハンドル８の操作方向と同じ方向の回転がモータ７０によって操舵系２９に付与される。そのため、ライダーは、操舵の意図に基づいてある程度の力と速度でバーハンドル８を操作する場合は、軽い動作でバーハンドル８を操作することができる。

車両が加速している時は、前輪４の荷重が軽くなる。そのため、ライダーが握っているバーハンドル８が急に動きやすくなる。例えば、加速前からライダーがバーハンドル８に力を掛けていると、加速後にその力によってバーハンドル８がライダーの意図に反して急に回転する場合があることが発明者らによって見出された。また、加速時には外乱によってバーハンドル８が回転しやすくなる。例えば、加速時に、路面の凹凸による前輪４の上下軸周りの回転（ヨーイング：yawing）がバーハンドル８に伝わり、バーハンドル８が急に回転する場合がある。

そこで、上記のように、操舵トルクが第１閾値Ｔｈ１より大きく、かつバーハンドル８の操舵速度が第２閾値Ｔｈ２より大きいときに、加速度が上がるとアシストの方向がプラス方向からマイナス方向へ転じることで、加速時におけるライダーの意図しないバーハンドル８の回転が抑えられる。

これにより、車両が加速していない時に、ライダーの意図するバーハンドル８の操作に対しては、バーハンドル８の回転を促す力が働く。これに対して、車両が加速している時に、ライダーが意図しないバーハンドル８の操作をしてしまった場合は、バーハンドル８の回転に抵抗する力が働く。また、車両加速時において、キックバックにより、ライダーの意図しない力がバーハンドル８に加わった場合も、バーハンドル８の回転に抵抗する力が働く。そのため、ライダーの意図する操舵に対しては操舵を促す方向にアシストするとともに、加速時におけるライダーの意図しない舵角の変化は抑えるようアシストすることが可能になる。すなわち、ライダー及び車両の状況に応じた適切なアシストが可能になる。

上記の第１閾値Ｔｈ１は、自動二輪車１（鞍乗型車両）が停止している状態でバーハンドルの操作により舵角を変化させるのに必要な操舵トルク（以下、停車時の操舵トルクと称する）の４０〜６０％（例えば、５０％程度）の値とすることができる。停車時の操舵トルクは、据え切り時の操作トルクと言うこともできる。停車時の操舵トルクは、例えば、車両の重量、操舵伝達機構の構造等によって決まる。第１閾値Ｔｈ１を、停車時の操舵トルクの５０％程度とすることで、状況に応じて適切にアシスト方向を切り替えることが可能になる。ここで、第１閾値Ｔｈ１を停車時の操舵トルクの５０％とする態様は、第１閾値Ｔｈ１が厳密に停車時の操舵トルクの５０％に一致する場合に限られず、一致すると見なせる程度の誤差がある場合も含む。すなわち、第１閾値Ｔｈ１を、停車時の操舵トルクの５０％と略同じ程度に設定することで、より適切な操舵特性が得られる。ここで、停車時の操舵トルクは、乾いた舗装路面に鞍乗型車両が停止した状態で舵角を変化させるのに必要な操舵トルクとする。

アシスト制御部６１は、操舵トルクが第１閾値Ｔｈ１より大きく、かつ、バーハンドル８の舵角速度が第２閾値Ｔｈ２より大きく、かつ、車速が第３閾値Ｔｈ３より大きいときに、車両の加速度が上昇すると、アシストの方向がプラス方向からマイナス方向へ転じるよう、モータ７０を制御することができる。これにより、モータ７０は、操舵トルク、舵角速度及び車速が予め決められた値より大きい状態で、車両の加速度が上昇した場合に、アシストの方向を、操舵トルクと同じプラス方向から操舵トルクと反対のマイナス方向に切り替える。そのため、モータ７０は、車速が第３閾値Ｔｈ３より小さい場合は、車両の加速度が上昇しても、プラス方向からマイナス方向へのアシスト方向の切り替えをしないようになる。

これにより、例えば、ライダーが車両を旋回させるために、バーハンドル８を操作しながら低速域で加速した場合には、アシストがマイナスにならないようモータ７０を制御することができる。そのため、ライダーの意図する操舵をモータ７０が阻害しないようにすることができる。これは、発明者らが、適合評価の結果、低速域でアシストをマイナスにすると、ライダーの操作意図を阻害することが多いという知見を得たことに基づいている。

また、アシスト制御部６１は、車速が第４閾値より大きいときは、アシストの方向が、マイナス方向となるよう、モータ７０を制御することができる。これにより、モータ７０は、車速が第４閾値を超えると、操舵トルクと反対の方向の回転力を操舵系２９に付与する。

これにより、車速が第４閾値より大きいときは、マイナスアシストとすることにより、ライダーの意図しない操作をキャンセルすることができる。例えば、ライダーが、体を支えるためにバーハンドルを引っ張った場合等に、バーハンドルの回転が操舵輪に伝わるのをキャンセルすることができる。結果として、高速走行時の直進安定性を高めることができる。

また、アシスト制御部６１は、操舵トルクが第１閾値Ｔｈ１より大きく、かつバーハンドル８の舵角速度が第２閾値Ｔｈ２より大きいときに、車両の加速度が第５閾値Ｔｈ５を越えるとアシストの方向がプラス方向からマイナス方向へ転じるよう、モータ７０を制御することができる。これにより、モータ７０は、操舵トルクが第１閾値Ｔｈ１より大きく、かつ舵角速度が第２閾値Ｔｈ２より大きい場合であっても、車両の加速度が第５閾値Ｔｈ５より小さい場合は、操舵トルクと同じ方向の回転力を操舵系２９に付与する。操舵トルクが第１閾値Ｔｈ１より大きくかつ舵角速度が第２閾値Ｔｈ２より大きいときであって、車両の加速度が第５閾値Ｔｈ５を越える場合は、モータ７０は、操舵トルクと反対方向の回転力を操舵系２９に付与する。

第５閾値Ｔｈ５は、固定値であってもよいし、車速、操舵トルク、及び舵角速度によって決まる値であってもよい。一例として、第５閾値Ｔｈ５を、０．３５Ｇ〜０．６５Ｇ程度に設定することができる。

鞍乗型車両の旋回後期において、ライダーは、車両を加速させながら旋回することが多い。車両の加速度が小さいうちは、前輪の接地加重が大きく、ライダーは操舵の手応えがある。しかし、車両の加速度が大きい（例えば、０．５Ｇを越える）場合、前輪の接地加重が減り、ライダーの操舵が軽くなりすぎることがわかった。また、加速度が大きいときは、ライダーは、加速に耐えるためにバーハンドルにしがみつく傾向があることもわかった。そのような場合は、ライダーの意図しない操舵より車両の挙動を乱すことがある。そこで、上記のように、車両の加速度が閾値Ｔｈ５を越える場合に、マイナスアシストすることで、ライダーの意図しないバーハンドルに対する操作をキャンセルすることができる。

この場合、車両の加速度が閾値Ｔｈ５より小さい場合は、マイナスアシストとならない。例えば、Ｓ字コーナーを走行する際、ライダーは、１つ目の旋回の立ち上がり時に、小さな加速度で車両を起こす。その時、操舵アシストの方向がマイナス方向に転じると切り返しが重くなる。上記のように、車両の加速度が閾値Ｔｈ５より小さい時は、操舵アシストの方向をマイナス方向に転じないようにすることで、ライダーは、切り返し動作がしやすくなる。

図９は、アシスト制御部６１によって制御されるアシスト方向と、舵角速度、操舵トルク及び車両の加速度との関係の一例を示すグラフである。図９に示すグラフでは、互いに直交する３軸をそれぞれ、操舵トルクＴｓ、舵角速度Ｖｒ、車両の加速度Ａｖとしている。図９に示す例では、操舵トルクＴｓが第１閾値Ｔｈ１より大きく、舵角速度Ｖｒが第２閾値Ｔｈ２より大きい（Ｔｈ１＜Ｔｓ、Ｔｈ２＜Ｖｒ）の状況下で、車両の加速度Ａｖが第５閾値Ｔｈ５を越える（Ｔｈ５＜Ａｖ）よう変化した場合、モータ７０によるアシストの方向は、プラス方向からマイナス方向に切り替わる。

自動二輪車１のような鞍乗型車両では、加速時と減速時の加速度の差が大きい。車両の加速中は、前輪荷重が軽くなるため、ステアリングが軽くなる。逆に、車両の減速中は、ステアリングが重くなる。図９に示す例では、加速度が上昇して閾値Ｔｈ５を越えた場合に、閾値（Ｔｈ１、ＴＨ２）以上の操舵トルク及び舵角速度を伴ってバーハンドル８が回転すると、その回転と逆の回転を操舵系２９に付与するようモータ７０が制御される。これにより、車両の加速中において、ライダーの意図しないバーハンドル８に対する急な操作や、キックバック等の外乱によるバーハンドル８の回転が抑えられる。その結果、車両の直進安定性が向上する。これに対して、ライダーが車両を加速させながら旋回させる場合には、バーハンドル８に対するライダーの操作は緩やかであり、操舵トルク又は、舵角速度が閾値（Ｔｈ１、Ｔｈ２）以下となる。そのため、ライダーの意図する操作による操舵トルクと同じ方向の回転がモータ７０によって操舵系２９に付与される。

図９に示す例では、操舵トルクの閾値Ｔｈ１及び舵角速度の閾値Ｔｈ２は、いずれも、０より大きい（Ｔｈ１＞０、Ｔｈ２＞０）。すなわち、操舵トルク及び舵角速度が、０より大きく存在するときに、車両の加速度が上昇すると、操舵アシストの方向は、プラスからマイナスへ転じる。閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の値は、特に限定されないが、図９のように、いずれも０より大きい値に設定することができる。

上記の閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ５は、例えば、予めアシスト制御部６１に記録されたデータによって決められる。この場合、アシスト制御部６１は、閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ５を記録するためのメモリなどの記録部を有する。

閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ５は、固定値でなくてもよい。例えば、閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ５は、操舵トルク、舵角速度、車速、加速度等の車両状態に応じて決まる値とすることができる。一例として、アシスト制御部６１は、車両の状態を示す値と閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ５との対応を示すデータを参照して、車両の状態に応じた閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ５を決定することができる。

図９に示す例では、モータ７０によるアシストの方向のプラス方向からマイナス方向へ切り替えの判定において、加速度Ａｖを閾値Ｔｈ５と比較している。加速度Ａｖを用いた判定はこれに限られない。加速度Ａｖから求められる値を、閾値Ｔｈ５と比較することもできる。例えば、加速度Ａｖの上昇の度合いを示す値（例えば、所定時間における加速度Ａｖの変化量）を閾値Ｔｈ５と比較して上記判定をしてもよい。これにより、加速度Ａｖの上昇の度合いに応じて、アシストの方向を決定することができる。

＜動作例＞
図１０は、アシスト制御部６１の処理の流れの一例を示す図である。図１０に示す例では、アシスト制御部６１は、トルクセンサ９０から受け取った操舵トルクＴｓ及び車速センサ６６から受け取った車速Ｖｖを用いて、アシスト指令値Ｉａを算出する（ステップＳ１）。アシスト指令値Ｉａは、例えば、操舵トルクと同じ方向の回転補助力の度合いを示す値とすることができる。すなわち、アシスト指令値Ｉａは、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｖに応じて決まるプラス方向のアシストの度合いを示す値とすることができる。ここでは、一例として、アシスト指令値Ｉａは、電流指令値とし、アシスト指令値Ｉａの範囲は、Ｉａ＝０又はＩａ＞０とする。すなわち、操舵トルクと同じ方向にモータ７０を回転させるための指令値は正とする。

ステップＳ１において、アシスト制御部６１は、操舵トルク、車速及びアシスト指令値の対応関係を示すデータを参照し、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｖに対応するアシスト指令値Ｉａを決定する。例えば、アシスト制御部６１は、対応関係を示すデータとしてマップデータを用いて、マップ演算により、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｖに対応するアシスト指令値Ｉａを決定することができる。

図１１は、操舵トルク、車速及びアシスト指令値の対応関係の一例を示すグラフである。図１１に示す例では、操舵トルクとアシスト指令値との対応関係が、複数の車速又は車速域について用意されている。図１１では、一例として、０＜＝Ｖｖ＜＝Ｖｖ１ｋｍ／ｈの車速域と、Ｖｖ＝Ｖｖ２ｋｍ／ｈの車速について示している。これらの他にも、例えば、Ｖｖ１＜Ｖｖ＜Ｖｖ２の区間に含まれる複数の車速における操舵トルクとアシスト指令値の対応関係がマップデータに含まれてもよい。

図１１に示す例では、プラス方向のモータの回転を指示するアシスト指令値が、操舵トルクの増加に伴って増加するような対応関係が含まれる。この例では、車速Ｖｖが０〜Ｖｖ１の時に、操舵トルクが大きくなるにつれてアシスト指令値も大きくなり、操舵トルクが所定値以上となると、アシスト指令値が一定となる。車速ＶｖがＶｖ２の時は、アシスト指令値は操舵トルクに依らず一定（０）となる。なお、操舵トルクとアシスト指令値の対応関係は、図１１に示す例に限られない。また、対応関係を示すデータの形式はマップデータに限定されない。例えば、テーブル形式のデータの他、与えられた操舵トルク及び車速の値を用いて、対応するアシスト指令値を計算するための関数等のデータを、対応関係を示すデータとすることができる。

図１０に示す例では、ステップＳ１の処理において、入力データは、操舵トルクＴｓと車速Ｖｖであるが、入力データは、操舵トルクＴｓのみであってもよいし、さらに他のデータが含まれてもよい。

アシスト制御部６１は、車速センサ６６から受け取った車速Ｖｖを微分して、加速度Ａｖを計算する（ステップＳ２）。アシスト制御部６１は、加速度Ａｖに応じた加減速係数Ｋａを演算する（ステップＳ３）。ステップＳ３で、アシスト制御部６１は、加速度と加減速係数との対応関係を示すデータを参照し、入力された加速度Ａｖに対応する加減速係数Ｋａを決定することができる。図１２は、加速度と加減速係数との対応関係の一例を示すグラフである。

図１２に示す例では、加減速係数が、加速度の増加に伴って小さくなるような対応関係が含まれる。この例では、加速度が、０から所定値の間では、加減速係数が１００％であり、加速度が所定値以上では、加速度の増加に伴って加減速係数が小さくなる。なお、加減速係数と加速度の対応関係は、図１２に示す例に限られない。また、対応関係を示すデータの形式は特定のものに限定されない。例えば、テーブル形式のデータの他、与えられた加速度の値を用いて、対応する加減速係数を計算するための関数等のデータを、対応関係を示すデータとすることができる。

図１０に示すように、アシスト制御部６１は、加減速係数Ｋａをアシスト指令値Ｉａに掛ける（ステップＳ４）。ステップＳ４は、積（Ｋａ×Ｉａ）の計算をする処理である。

アシスト制御部６１は、舵角検出部４３から受け取った舵角速度Ｖｒ及び車速センサ６６から受け取った車速Ｖｖを用いて、粘性補償指令値Ｉｎを算出する（ステップＳ５）。粘性補償指令値Ｉｎは、例えば、操舵トルクと反対方向の回転補助力の度合いを示す値とすることができる。すなわち、粘性補償指令値Ｉｎは、舵角速度Ｖｒ及び車速Ｖｖに応じて決まるマイナス方向のアシストの度合いを示す値とすることができる。ここでは、一例として、粘性補償指令値Ｉｎは、電流の指令値とし、粘性補償指令値Ｉｎの範囲は、Ｉｎ＝０又はＩｎ＜０とする。すなわち、操舵トルクと反対の方向にモータ７０を回転させるための指令値は負とする。

ステップＳ５において、アシスト制御部６１は、舵角速度及び車速と粘性補償指令値との対応関係を示すデータを参照し、入力された舵角速度Ｖｒ及び車速Ｖｖに対応する粘性補償指令値Ｉｎを決定する。例えば、アシスト制御部６１は、対応関係を示すデータとしてマップデータを用いて、マップ演算により、入力された舵角速度Ｖｒ及び車速Ｖｖに対応する粘性補償指令値Ｉｎを決定することができる。

図１３は、舵角速度及び車速と粘性補償指令値の対応関係の一例を示すグラフである。図１３に示す例では、舵角速度と粘性補償指令値との対応関係が、複数の車速域又は車速域について用意されている。図１３は、一例として、Ｖｖ＝０、Ｖｖ＝Ｖｖ３、Ｖｖ＝Ｖｖ４、Ｖｖ＞＝Ｖｖ５の車速又は車速域について、舵角速度と粘性補償指令値との対応関係を示している。なお、これらの他の車速又は車速域の対応関係が、マップデータに含まれてもよい。

図１３に示す例では、マイナス方向のモータの回転を指示する粘性補償指令値が、舵角速度の増加に伴って増加するような対応関係が含まれる。具体的には、Ｖｖ＝０の時、及び、Ｖｖ＝Ｖｖ３の時は、粘性補償指令値は、舵角速度によらず略一定である。Ｖｖ＝Ｖｖ４及びＶｖ＝Ｖｖ５の時は、舵角速度が増加するにつれて粘性補償指令値は小さくなる（粘性補償指令値の絶対値は大きくなる）。Ｖｖ＝Ｖｖ４の時より、Ｖｖ＝Ｖｖ５の時の方が、舵角速度に対する粘性補償指令値の絶対値は大きくなる。ここで、図１３のＶｖ３〜Ｖｖ５の関係は、０＜Ｖｖ３＜Ｖｖ４＜Ｖｖ５である。なお、操舵トルクとアシスト指令値の対応関係は、図１３に示す例に限られない。また、対応関係を示すデータの形式はマップデータに限定されない。例えば、テーブル形式のデータの他、与えられた舵角速度及び車速の値を用いて、対応する粘性補償指令値を計算するための関数等のデータを、対応関係を示すデータとすることができる。

図１０に示すように、アシスト制御部６１は、アシスト指令値Ｉａと加減速係数Ｋａとの積（Ｋａ×Ｉａ）と、ステップＳ５で算出した粘性補償指令値Ｉｎを加算する（ステップＳ６）。ステップＳ６では、（Ｋａ×Ｉａ）＋Ｉｎが、出力指令値Ｉとして算出される。この例では、アシスト制御部６１は、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｖに応じて決められる指令値Ｉａと、加速度Ａｖに応じて決められる係数Ｋａと、舵角速度Ｖｒに応じて決められる指令値Ｉｎとに基づいて、モータ７０に出力する指令値Ｉを決定している。

なお、図１０に示す例では、アシスト指令値Ｉａと粘性補償指令値Ｉｎを加算する処理であるが、さらに他の指令値を加算することもできる。一例として、操舵トルクＴｓの微分値に応じて決定されるプラス方向のアシスト度合いを示す静止摩擦補償指令値Ｉｓ、及び、舵角速度に応じて決定されるプラス方向のアシスト度合いを示す動摩擦補償指令値Ｉｄ等を、アシスト指令値Ｉａと粘性補償指令値Ｉｎに加えてさらに加算することができる。すなわち、ステップＳ３において、出力指令値Ｉを、Ｉ＝（加減速係数Ｋａ×アシスト指令値Ｉａ）＋静止摩擦補償指令値Ｉｓ＋粘性補償指令値Ｉｎ＋動摩擦補償指令値Ｉｄで算出することができる。

アシスト制御部６１は、モータ７０で検出されたモータ電流Ｉｍと、出力指令値Ｉを用いて電流フィードバック処理を実行する（ステップＳ７）。例えば、アシスト制御部６１は、モータ７０で検出されたモータ電流Ｉｍと、出力指令値Ｉとを比較し、それらの差を小さくするような制御信号を生成してモータ７０に出力することができる。なお、フィードバック処理は、ドライバ７２が実行してもよい。

ここで、入力される操舵トルク及び舵角速度が一定で、車両の加速度が変化した場合のアシスト制御部６１の動作の一例を説明する。例えば、入力される操舵トルクＴｓがＴｓ＝Ｔｓ１、舵角速度Ｖｒ＝Ｖｒ１、車速Ｖｖ＝Ｖｖ６（Ｖｖ５＜Ｖｖ６＜Ｖｖ１）である場合について説明する。アシスト制御部６１は、図１１に示す対応関係のマップデータを参照し、Ｔｓ＝Ｔｒ１に対応するアシスト指令値Ｉａ＝Ｉａ１を決定する。

ここで、入力される操舵トルクＴｓ及び舵角速度Ｖｒが一定（Ｔｓ＝Ｔｓ１、Ｖｒ＝Ｖｒ１）の条件下で、入力される加速度Ａｖが、Ａｖ＝Ａｖ１からＡｖ＝Ａｖ２まで上昇した場合について説明する。この場合、アシスト制御部６１は、図１２に示す対応関係を示すデータを参照して、加速度Ａｖ１とＡｖ２の間の複数の段階の加速度Ａｖ１、Ａｖ１１、Ａｖ１２、・・・、Ａｖ２それぞれに対応する加減速係数Ｋａ１、Ｋａ１１、Ｋａ１２、・・・、Ｋａ２を決定し、アシスト指令値Ｉａに掛ける。一例として、Ｔｓ＝Ｔｓ１に対応するアシスト指令値Ｉａ１と、加減速係数Ｋａ１、Ｋａ１１、Ｋａ１２、・・・、Ｋａ２との積（Ｋａ１×Ｉａ１）、（Ｋａ１１×Ｉａ１）、（Ｋａ１２×Ｉａ１）、・・・（Ｋａ２×Ｉａ１）が算出される。

アシスト制御部６１は、図１３に示す対応関係のマップデータを参照し、車速Ｖｖ＝Ｖｖ１（Ｖｖ５＜Ｖｖ１）、舵角速度Ｖｒ＝Ｖｒ１に対応する粘性補償指令値Ｉｎ＝Ｉｎ１を決定する。

出力指令値Ｉは、加減速係数Ｋａとアシスト指令値Ｉａの積（Ｋａ×Ｉａ）と粘性補償指令値Ｉｎの和となる。例えば、積（Ｋａ１×Ｉａ１）、（Ｋａ１１×Ｉａ１）、（Ｋａ１２×Ｉａ１）、・・・（Ｋａ２×Ｉａ１）と、上記の粘性補償指令値Ｉｎ＝Ｉｎ１が算出された場合、出力指令値Ｉは、（Ｋａ１×Ｉａ１）＋Ｉｎ１、（Ｋａ１１×Ｉａ１）＋Ｉｎ１、（Ｋａ１２×Ｉａ１）＋Ｉｎ１、・・・（Ｋａ２×Ｉａ１）＋Ｉｎ１のように計算される。

図１４は、このようにして計算された出力指令値Ｉの例を示すグラフである。図１４に示す例では、出力指令値Ｉは、車両の加速度の上昇に伴って、プラスからマイナスへ転じる。操舵トルクＴｒ、舵角速度Ｖｒ、及び車速Ｖｖがそれぞれ所定値以上の条件において、加速度を上昇させると、モータ７０に出力される指令値Ｉは、プラスからマイナスへ転じる。これにより、モータ７０の回転は、加速度の上昇に伴って、操舵トルクと同じ方向の回転を操舵系２９に付与する回転から、操舵トルクと反対方向の回転を操舵系２９に付与する回転に切り替わる。

また、上記例では、加速度がマイナスの場合、すなわち、減速中は、モータ７０によるアシストの方向は、プラス方向になる。加速及び減速の度合いに応じて、モータ７０によるアシストの方向及びその大きさが制御される。このようなアシストにより、ライダーは、車両の加速又は減速によらず、一定の操舵手応えを感じられるようになる。その結果、ライダーは、より快適なステアリング操作ができるようになる。

（変形例）
以上、操舵補助装置の実施形態を説明したが、本発明の操舵補助装置の実施形態は、上記例に限られない。

例えば、アシスト力付与機構６０の構成は、図４に示す例に限られない。モータ７０の回転を、ステアリングシャフト９以外の操舵系２９の部分に伝達する構成であってもよい。例えば、トップブリッジ５０、ボトムブリッジ１４、左緩衝器６、又は右緩衝器７のいずれかにモータ７０の回転を伝達する構成とすることができる。

また、図１の例では、操舵系２９は、伝達部材２０、トップブリッジ５０、ボトムブリッジ１４、左緩衝器６、右緩衝器７、及びステアリングシャフト９を含むが、操舵系２９はこの例に限られない。操舵系２９は、操舵輪を転舵させるための任意の構成を採ることができる。例えば、伝達部材２０を省略してもよい。この場合、バーハンドル８がステアリングシャフト９に対して回転不能に連結される構成とすることができる。また、伝達部材２０及びトップブリッジ５０を省略することもできる。また、緩衝器が、操舵系２９に含まれない構成とすることもできる。

上記例では、操舵輪である前輪４が１つであるが、操舵輪は、左右に並べて配置された一対の車輪であってもよい。この場合、鞍乗型車両は、一対の車輪車体とフレームとの間に設けられ、車体フレームに対して回転可能に支持されるアームを含むリンク機構を備えることができる。アームが車体フレームに対して回転することにより、一対の車輪の車体フレームに対する上下方向の相対位置が変更する。これにより、車体フレームが、鉛直方向に対して傾斜する。この構成では、リンク機構のアームを、バーハンドルの操舵力を一対の車輪へ伝達する操舵系の一部とすることができる。

また、アシスト制御部６１の動作も上記例に限られない。例えば、ステップＳ１及びステップＳ５において、対応関係を示すデータとして、マップデータを用いる代わりに、関数データを用いて、指令値Ｉａ、Ｉｎを演算することもできる。

また、上記例では、車両の加速度Ａｖに応じて決まる加減速係数Ｋａを、アシスト指令値Ｉａに掛ける構成である。この場合、加減速係数Ｋａは、加速時より減速時の方が大きくなるように計算される。これは、車両の加速中には、モータ７０による操舵トルクと同じ方向（プラス方向）のアシスト力を、減速中より小さくする制御である。

これに対して、車両の加速度Ａｖに応じて決まる加減速係数Ｋａを、粘性補償指令値Ｉｎに掛けてもよい。この場合、加減速係数Ｋａは、減速時より加速時の方が大きくなるよう計算される。これは、車両の加速中は、モータ７０による操舵トルクと反対方向（マイナス方向）のアシスト力を、減速中より大きくする制御である。

上記実施形態では、閾値と車両の状態を示す検出値との比較する処理として、閾値と検出値とが同じある場合を含まない判定（例えば、Ｔｓ＞Ｔｈ１等）の例を示している。これを、閾値＝検出値を含むような判定（例えば、Ｔｓ＞＝Ｔｈ１）とした場合も、技術的意義は同じである。

トルク検出部も、上記構成のトルクセンサ９０に限られない。例えば、トルク検出部は、モータ７０の電流に基づいて、操作トルクを計算する構成であってもよい。或いは、トルクセンサ９０は、ステアリングシャフト９又は減速機８０の回転軸のトルクを検出する構成であってもよい。また、磁歪式トルクセンサの代わりに、その他の方式のトルクセンサを用いることもできる。他の方式として、例えば、トーションバーの捩れを検出するトーションバー式、又は、ひずみゲージによりトルクを検出する方式等が挙げられる。

また、上記例では、トルクセンサ９０は、操舵系２９の一部に設けられ、操舵系２９に入力されるトルクに応じて変形する変形容易部（トルク伝達部１３）の変形に基づく物理量の変化を検出する構成である。変形容易部の構成は、上記例に限られない。操舵トルクを検出するための変形容易部を、操舵系２９の任意の位置に設けることができる。例えば、ステアリングシャフト９とヘッドパイプ１０の間、又は、バーハンドル８に変形容易部を設けてもよい。

トルクセンサ９０の出力は、操舵力のアシストの他の任意の制御に用いることもできる。例えば、トルクセンサ９０の出力を、トラクションコントロール、及び／又は、ＡＢＳ（Anti-lock Brake System）の制御に用いることができる。同様に、舵角センサ４４、及び、車速センサ６６の出力も、他の任意の制御に用いることができる。

舵角検出部４３も、図８に示す構成に限られない。例えば、舵角検出部は、モータ７０の電流に基づいて、舵角速度を計算する構成であってもよい。

本発明は、自動二輪車１以外の任意の鞍乗型車両に適用することができる。例えば、自動三輪車、ＡＴＶ、スノーモービル、自転車等に本発明を適用することができる。なお、鞍乗型車両とは、乗員が鞍にまたがるような状態で乗車する車両全般を指している。

本発明の図示実施形態を幾つかここに記載した。本発明は、ここに記載した各種の好ましい実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ（例えば、各種実施形態に跨る特徴の組み合わせ）、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。そのような実施形態は非排他的であると解釈されるべきである。

Claims (8)

1. 鞍乗型車両のバーハンドルの回転を車輪に伝達する操舵系の回転をアシストする操舵補助装置であって、
   前記操舵系の回転をアシストする補助力を出力するモータを備え、
   前記モータによる前記アシストは、前記バーハンドルの操舵トルクと同じ方向の回転力を前記操舵系に付与するプラス方向アシスト、及び、前記操舵トルクと反対方向の回転力を前記操舵系に付与するマイナス方向アシストを含む範囲で制御され、
   前記操舵トルクが第１閾値より大きく、かつ、前記バーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きいときに、前記鞍乗型車両の加速度が上昇すると、前記アシストの方向が前記プラス方向から前記マイナス方向へ転じる、操舵補助装置。
2. 請求項１に記載の操舵補助装置であって、
   前記バーハンドルの操舵トルクを検出するトルク検出部と、
   前記バーハンドルの舵角速度を検出する舵角検出部と、
   前記鞍乗型車両の加速度を検出する加速度検出部と、
   前記トルク検出部で検出された操舵トルク、前記舵角検出部で検出された舵角速度及び前記加速度検出部で検出された加速度に基づいて、前記モータの出力を制御するアシスト制御部とを備える、操舵補助装置。
3. 請求項１又は２に記載の操舵補助装置であって、
   前記操舵トルクが第１閾値より大きく、かつ、前記バーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きく、かつ、車速が第３閾値より大きいときに、前記鞍乗型車両の加速度が上昇すると、前記アシストの方向が前記プラス方向からマイナス方向へ転じる、操舵補助装置。
4. 請求項３に記載の操舵補助装置であって、
   前記車速が第４閾値より大きいときは、前記アシストの方向が、前記マイナス方向となり、前記第４閾値は、前記第３閾値より大きい、操舵補助装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の操舵補助装置であって、
   前記操舵トルクが前記第１閾値より大きくかつ前記バーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きいときに、前記加速度が第５閾値を越えると前記アシストの方向が前記プラス方向から前記マイナス方向へ転じる、操舵補助装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の操舵補助装置であって、
   前記第１閾値は、前記鞍乗型車両が停止している状態でバーハンドルの操作により舵角を変化させるのに必要な操舵トルクの５０％である、操舵補助装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の操舵補助装置を備える、鞍乗型車両。
8. バーハンドルの回転を車輪に伝達する操舵系の回転をアシストする操舵補助方法であって、
   モータによって前記バーハンドルの操舵トルクと同じ方向の回転力を前記伝達部材に付与するプラス方向アシストをする工程と、
   前記モータによって前記操舵トルクと反対方向の回転力を前記操舵系に付与するマイナス方向アシストをする工程を有し、
   前記操舵トルクが第１閾値より大きく、かつ前記バーハンドルの舵角速度が第２閾値より大きいときに、前記鞍乗型車両の加速度が上昇すると前記アシストの方向が前記プラス方向から前記マイナス方向へ転じる、操舵補助方法。

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