JP2020158067A - Posture control device of saddle riding-type vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鞍乗り型車両の姿勢制御装置に関する。 The present invention relates to an attitude control device for a saddle-riding vehicle.
自動二輪車の操舵について、操舵トルクに補助力を付与することで、自動二輪車の姿勢制御に寄与する提案がされている(例えば特許文献1参照)。 Regarding the steering of a motorcycle, it has been proposed to contribute to the attitude control of the motorcycle by applying an auxiliary force to the steering torque (see, for example, Patent Document 1).
ところで、自動二輪車等の車体のロール動が可能な鞍乗り型車両において、横方向からの突風等により、運転者が意図しない急なロール動が発生することがある。この場合、車体姿勢の回復のために運転者の労力を要するため、運転者を疲労させやすいという課題がある。 By the way, in a saddle-riding vehicle such as a motorcycle that can roll the vehicle body, a sudden roll motion that the driver does not intend may occur due to a gust from the lateral direction or the like. In this case, since the driver's labor is required to recover the vehicle body posture, there is a problem that the driver is easily tired.
そこで本発明は、車体に不意のロール動が生じた場合にも車体姿勢の回復を容易にすることができる鞍乗り型車両の姿勢制御装置を提供する。 Therefore, the present invention provides an attitude control device for a saddle-riding vehicle that can easily recover the posture of the vehicle body even when an unexpected roll motion occurs in the vehicle body.
上記課題の解決手段として、請求項1に記載した発明は、旋回方向に車体をロールさせて走行する鞍乗り型車両の姿勢制御装置であって、運転者が操舵操作を行うハンドル(20)と、前記ハンドル(20)と操舵輪(2)とを連動させる操舵機構(4S)と、前記操舵機構(4S)に操舵力を付与するステアリングアクチュエータ(43)と、前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動制御する制御手段(27)と、前記車体の直立状態からのロール角を検知する車体挙動検知手段(25)と、を備え、前記制御手段(27)および前記車体挙動検知手段(25)を含んで、前記車体のロール角変化が外乱によるものか否かを判断するロール方向外乱検知手段(29)が構成され、前記ロール方向外乱検知手段(29)は、前記車体にロール方向の外乱が加わったと検知した際に、前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動させ、外乱により前記ロール角が増加した側への操舵力を前記操舵機構(4S)に付与する。
As a means for solving the above-mentioned problems, the invention according to
請求項2に記載した発明は、旋回方向に車体をロールさせて走行する鞍乗り型車両の姿勢制御装置であって、運転者が操舵操作を行うハンドル(20)と、前記ハンドル(20)と操舵輪(2)とを連動させる操舵機構(4S)と、前記操舵機構(4S)に操舵力を付与するステアリングアクチュエータ(43)と、前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動制御する制御手段(27)と、前記車体の直立状態からのロール角を検知する車体挙動検知手段(25)と、前記ハンドル(20)への操舵操作入力を検知するハンドル入力検知手段(26)と、を備え、前記制御手段(27)は、前記車体挙動検知手段(25)が検知した前記ロール角の増加速度が予め定めたロール速度閾値(A)以上であり、かつ前記ハンドル入力検知手段(26)が検知した前記ハンドル(20)への操舵操作入力が予め定めたハンドル入力閾値(T)未満であるとき、前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動させ、前記ロール角が増加した側への操舵力を前記操舵機構(4S)に付与する。
The invention described in
請求項3に記載した発明は、前記乗員の身体の挙動を検知する乗員挙動検知手段(28)を備え、前記制御手段(27)は、前記車体挙動検知手段(25)および乗員挙動検知手段(28)の検知情報に基づき、前記ロール角の増加に対して前記乗員の身体の追従が遅れる状況、および前記乗員の身体の追従が少なく振られ量が大きい状況、の少なくとも一方であると判定したとき、前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動させ、前記ロール角が増加した側への操舵力を前記操舵機構(4S)に付与する。
The invention according to
請求項1に記載した発明によれば、ロール方向外乱検知手段により前記車体にロール方向の外乱が加わったと検知した際には、横風等の外乱によって車体がロールしたものと判断し、ステアリングアクチュエータを駆動させて操舵機構に切り増し方向の操舵力を付与する。すると、ロール角が減少する側(直立状態に戻す側)へ車体を起こす作用が生じ、ロール角が増加する前の状態に車体を戻しやすくなる。このように、ロール方向の外乱の検知に応じて操舵補助を行うことで、横風等により車体に不意なロール動が生じた場合にも、車体姿勢の回復を容易にし、乗員の疲労を軽減することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the roll direction disturbance detecting means detects that a roll direction disturbance is applied to the vehicle body, it is determined that the vehicle body has rolled due to a disturbance such as a crosswind, and the steering actuator is operated. It is driven to apply steering force in the additional direction to the steering mechanism. Then, the action of raising the vehicle body to the side where the roll angle decreases (the side to return to the upright state) occurs, and it becomes easy to return the vehicle body to the state before the roll angle increases. In this way, by providing steering assistance in response to the detection of disturbance in the roll direction, even if an unexpected roll movement occurs in the vehicle body due to a crosswind or the like, it is easy to recover the vehicle body posture and reduce occupant fatigue. be able to.
請求項2に記載した発明によれば、ロール角の増加速度が予め定めたロール速度閾値以上で、かつハンドルへの操舵操作入力が予め定めたハンドル入力閾値未満であるときは、横風等の外乱によって車体がロールしたものと判断し、ステアリングアクチュエータを駆動させて操舵機構に切り増し方向の操舵力を付与する。すると、ロール角が減少する側(直立状態に戻す側)へ車体を起こす作用が生じ、ロール角が増加する前の状態に車体を戻しやすくなる。このように、車体の挙動とハンドル入力とに応じて操舵補助を行うことで、横風等により車体に不意なロール動が生じた場合にも、車体姿勢の回復を容易にし、乗員の疲労を軽減することができる。
According to the invention described in
請求項3に記載した発明によれば、車体挙動に対して乗員の身体の追従が遅れる状況、および乗員の身体の振られ量が大きい状況、の少なくとも一方であるときは、ロール角の増加が運転者の操作によるものではないと判断し、ステアリングアクチュエータを駆動させて操舵機構に切り増し方向の操舵力を付与する。すると、ロール角が減少する側(直立状態に戻す側)へ車体を起こす作用が生じ、ロール角が増加する前の状態に車体を戻しやすくなる。このように、車体の挙動と乗員の姿勢とに応じて操舵補助を行うことで、横風等により車体に不意なロール動が生じた場合にも、車体挙動の回復を容易にし、乗員の疲労を軽減することができる。 According to the third aspect of the present invention, the roll angle increases when at least one of the situation where the occupant's body is delayed in following the vehicle body behavior and the occupant's body is shaken greatly. Judging that it is not due to the driver's operation, the steering actuator is driven to apply the steering force in the turning direction to the steering mechanism. Then, the action of raising the vehicle body to the side where the roll angle decreases (the side to return to the upright state) occurs, and it becomes easy to return the vehicle body to the state before the roll angle increases. In this way, by providing steering assistance according to the behavior of the vehicle body and the posture of the occupant, even if an unexpected roll motion occurs in the vehicle body due to a crosswind or the like, it is easy to recover the vehicle body behavior and the occupant's fatigue is reduced. It can be mitigated.
以下、図面を参照し、本実施形態の車両システムの一例について説明する。
本実施形態では、車両システムが自動運転車両に適用されたものとする。ここで、自動運転には、度合が存在する。自動運転の度合は、例えば、所定の基準未満であるか、所定の基準以上であるかといった尺度で判断することができる。自動運転の度合が所定の基準未満とは、例えば、手動運転が実行されている場合またはACC(Adaptive Cruise Control System)やLKAS(Lane Keeping Assistance System)等の運転支援装置のみが作動している場合である。自動運転の度合が所定の基準未満の運転モードは、「第1の運転モード」の一例である。また、自動運転の度合が所定の基準以上とは、例えば、ACCやLKASよりも制御度合の高い、ALC(Auto Lane Changing)、LSP(Low Speed Car Passing)等の運転支援装置が作動している場合、或いは、車線変更や合流、分岐までを自動的に行う自動運転が実行されている場合である。自動運転の度合が所定の基準以上の運転モードは、「第2の運転モード」の一例である。この所定の基準については任意に設定することができる。実施形態では、第1の運転モードは手動運転であり、第2の運転モードは自動運転であるものとする。
Hereinafter, an example of the vehicle system of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, it is assumed that the vehicle system is applied to the autonomous driving vehicle. Here, there is a degree of automatic driving. The degree of automatic driving can be determined by, for example, a scale such as whether it is less than a predetermined standard or more than a predetermined standard. The degree of automatic driving is less than the specified standard, for example, when manual driving is being executed or when only driving support devices such as ACC (Adaptive Cruise Control System) and LKAS (Lane Keeping Assistance System) are operating. Is. An operation mode in which the degree of automatic operation is less than a predetermined reference is an example of the "first operation mode". Further, when the degree of automatic driving is equal to or higher than a predetermined standard, for example, a driving support device such as ALC (Auto Lane Changing) or LSP (Low Speed Car Passing), which has a higher degree of control than ACC or LKAS, is operating. This is the case, or the case where automatic driving that automatically changes lanes, merges, and branches is being executed. An operation mode in which the degree of automatic operation is equal to or higher than a predetermined reference is an example of a "second operation mode". This predetermined standard can be set arbitrarily. In the embodiment, it is assumed that the first operation mode is manual operation and the second operation mode is automatic operation.
<システム全体>
図1は、実施形態に係る車両システム50の構成図である。車両システム50が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。
<Whole system>
FIG. 1 is a configuration diagram of a
車両システム50は、例えば、カメラ51と、レーダ装置52と、ファインダ53と、物体認識装置54と、通信装置55と、HMI(Human Machine Interface)56と、車両センサ57と、ナビゲーション装置70と、MPU(Map Positioning Unit)60と、運転操作子80と、自動運転制御装置100と、走行駆動力出力装置200と、ブレーキ装置210と、ステアリング装置220とを備える。これらの装置や機器は、CAN(Controller Area Network)通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、図1に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。
The
カメラ51は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ51は、車両システム50が搭載される車両(以下、自車両M)の任意の箇所に取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ51は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。二輪車等の鞍乗り型車両の場合、カメラ51は、転舵系部品、又は転舵系部品を支持する車体側の外装部品等に取り付けられる。カメラ51は、例えば、周期的に繰り返し自車両Mの周辺を撮像する。カメラ51は、ステレオカメラであってもよい。
The
レーダ装置52は、自車両Mの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波(反射波)を検出して少なくとも物体の位置(距離および方位)を検出する。レーダ装置52は、自車両Mの任意の箇所に取り付けられる。レーダ装置52は、FM−CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。
The
ファインダ53は、LIDAR(Light Detection and Ranging)である。ファインダ53は、自車両Mの周辺に光を照射し、散乱光を測定する。ファインダ53は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。ファインダ53は、自車両Mの任意の箇所に取り付けられる。
The
物体認識装置54は、カメラ51、レーダ装置52、およびファインダ53のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置54は、認識結果を自動運転制御装置100に出力する。物体認識装置54は、カメラ51、レーダ装置52、およびファインダ53の検出結果をそのまま自動運転制御装置100に出力してよい。車両システム50から物体認識装置54が省略されてもよい。
The
通信装置55は、例えば、セルラー網やWi−Fi網、Bluetooth(登録商標)、DSRC(Dedicated Short Range Communication)などを利用して、自車両Mの周辺に存在する他車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。
The
HMI56は、自車両Mの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。HMI56は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。
The
車両センサ57は、自車両Mの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Mの向きを検出する方位センサ等を含む。
The
ナビゲーション装置70は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機71と、ナビHMI72と、経路決定部73とを備える。ナビゲーション装置70は、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置に第1地図情報74を保持している。GNSS受信機71は、GNSS衛星から受信した信号に基づいて、自車両Mの位置を特定する。自車両Mの位置は、車両センサ57の出力を利用したINS(Inertial Navigation System)によって特定または補完されてもよい。ナビHMI72は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キーなどを含む。ナビHMI72は、前述したHMI56と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部73は、例えば、GNSS受信機71により特定された自車両Mの位置(或いは入力された任意の位置)から、ナビHMI72を用いて乗員により入力された目的地までの経路(以下、地図上経路)を、第1地図情報74を参照して決定する。第1地図情報74は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。第1地図情報74は、道路の曲率やPOI(Point Of Interest)情報などを含んでもよい。地図上経路は、MPU60に出力される。ナビゲーション装置70は、地図上経路に基づいて、ナビHMI72を用いた経路案内を行ってもよい。ナビゲーション装置70は、例えば、乗員の保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。ナビゲーション装置70は、通信装置55を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから地図上経路と同等の経路を取得してもよい。
The
MPU60は、例えば、推奨車線決定部61を含み、HDDやフラッシュメモリなどの記憶装置に第2地図情報62を保持している。推奨車線決定部61は、ナビゲーション装置70から提供された地図上経路を複数のブロックに分割し(例えば、車両進行方向に関して100[m]毎に分割し)、第2地図情報62を参照してブロックごとに推奨車線を決定する。推奨車線決定部61は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部61は、地図上経路に分岐箇所が存在する場合、自車両Mが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、推奨車線を決定する。
The
第2地図情報62は、第1地図情報74よりも高精度な地図情報である。第2地図情報62は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。また、第2地図情報62には、道路情報、交通規制情報、住所情報(住所・郵便番号)、施設情報、電話番号情報などが含まれてよい。第2地図情報62は、通信装置55が他装置と通信することにより、随時、アップデートされてよい。
The
運転操作子80は、例えば、アクセルペダル(およびグリップ)、ブレーキペダル(およびレバー)、シフトレバー(およびペダル)、ステアリングホイール(およびバーハンドル)、異形ステア、ジョイスティックその他の操作子を含む。運転操作子80には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御装置100、もしくは、走行駆動力出力装置200、ブレーキ装置210、およびステアリング装置220のうち一部または全部に出力される。
The driving controls 80 include, for example, accelerator pedals (and grips), brake pedals (and levers), shift levers (and pedals), steering wheels (and bar handles), odd-shaped steers, joysticks and other controls. A sensor for detecting the amount of operation or the presence or absence of operation is attached to the operation operator 80, and the detection result is the automatic
自動運転制御装置100は、例えば、第1制御部120と、第2制御部160とを備える。第1制御部120と第2制御部160は、それぞれ、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
The automatic
第1制御部120は、例えば、認識部130と、行動計画生成部140とを備える。第1制御部120は、例えば、AI(Artificial Intelligence;人工知能)による機能と、予め与えられたモデルによる機能とを並行して実現する。例えば、「交差点を認識する」機能は、ディープラーニング等による交差点の認識と、予め与えられた条件(パターンマッチング可能な信号、道路標示などがある)に基づく認識とが並行して実行され、双方に対してスコア付けして総合的に評価することで実現されてよい。これによって、自動運転の信頼性が担保される。
The
認識部130は、カメラ51、レーダ装置52、およびファインダ53から物体認識装置54を介して入力された情報に基づいて、自車両Mの周辺にある物体(他車両等)の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。物体の位置は、例えば、自車両Mの代表点(重心や駆動軸中心など)を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、表現された領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」(例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か)を含んでもよい。
The
また、認識部130は、例えば、自車両Mが走行している車線(走行車線)を認識する。例えば、認識部130は、第2地図情報62から得られる道路区画線のパターン(例えば実線と破線の配列)と、カメラ51によって撮像された画像から認識される自車両Mの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。なお、認識部130は、道路区画線に限らず、道路区画線や路肩、縁石、中央分離帯、ガードレールなどを含む走路境界(道路境界)を認識することで、走行車線を認識してもよい。この認識において、ナビゲーション装置70から取得される自車両Mの位置やINSによる処理結果が加味されてもよい。また、認識部130は、一時停止線、障害物、赤信号、料金所、その他の道路事象を認識する。
Further, the
認識部130は、走行車線を認識する際に、走行車線に対する自車両Mの位置や姿勢を認識する。
図2は、認識部130により走行車線L1に対する自車両Mの相対位置および姿勢が認識される様子の一例を示す図である。認識部130は、例えば、自車両Mの基準点(例えば重心)の走行車線中央CLからの乖離OS、および自車両Mの進行方向の走行車線中央CLを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線L1に対する自車両Mの相対位置および姿勢として認識してもよい。また、これに代えて、認識部130は、走行車線L1の何れかの側端部(道路区画線または道路境界)に対する自車両Mの基準点の位置等を、走行車線に対する自車両Mの相対位置として認識してもよい。
When recognizing the traveling lane, the
FIG. 2 is a diagram showing an example of how the
図1に戻り、行動計画生成部140は、原則的には推奨車線決定部61により決定された推奨車線を走行し、更に、自車両Mの周辺状況に対応できるように、自車両Mが自動的に(運転者の操作に依らずに)将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、目標軌道は、自車両Mの到達すべき地点(軌道点)を順に並べたものとして表現される。軌道点は、道なり距離で所定の走行距離(例えば数[m]程度)ごとの自車両Mの到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間(例えば0コンマ数[sec]程度)ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。また、軌道点は、所定のサンプリング時間ごとの、そのサンプリング時刻における自車両Mの到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。
Returning to FIG. 1, the action
行動計画生成部140は、目標軌道を生成するにあたり、自動運転のイベントを設定してよい。自動運転のイベントには、例えば、一定速度で同じ走行車線を走行する定速走行イベント、前走車両に追従して走行する追従走行イベント、自車両Mの走行車線を変更する車線変更イベント、道路の分岐地点で自車両Mを目的の方向に走行させる分岐イベント、合流地点で自車両Mを合流させる合流イベント、前走車両を追い越す追い越しイベントなどがある。行動計画生成部140は、起動させたイベントに応じた目標軌道を生成する。
The action
図3は、推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。図示するように、推奨車線は、目的地までの経路に沿って走行するのに都合が良いように設定される。行動計画生成部140は、推奨車線の切り替わり地点の所定距離手前(イベントの種類に応じて決定されてよい)に差し掛かると、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント等を起動する。各イベントの実行中に、障害物を回避する必要が生じた場合には、図示するように回避軌道が生成される。
FIG. 3 is a diagram showing how a target trajectory is generated based on the recommended lane. As shown, the recommended lanes are set to be convenient for traveling along the route to the destination. When the action
図1に戻り、第2制御部160は、行動計画生成部140によって生成された目標軌道を、予定の時刻通りに自車両Mが通過するように、走行駆動力出力装置200、ブレーキ装置210、およびステアリング装置220を制御する。
Returning to FIG. 1, the
第2制御部160は、例えば、取得部162と、速度制御部164と、操舵制御部166とを備える。取得部162は、行動計画生成部140により生成された目標軌道(軌道点)の情報を取得し、メモリ(不図示)に記憶させる。速度制御部164は、メモリに記憶された目標軌道に付随する速度要素に基づいて、走行駆動力出力装置200またはブレーキ装置210を制御する。操舵制御部166は、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合に応じて、ステアリング装置220を制御する。速度制御部164および操舵制御部166の処理は、例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせにより実現される。一例として、操舵制御部166は、自車両Mの前方の道路の曲率に応じたフィードフォワード制御と、目標軌道からの乖離に基づくフィードバック制御とを組み合わせて実行する。
The
走行駆動力出力装置200は、自車両Mが走行するための走行駆動力(トルク)を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置200は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するECU(Electronic Control Unit)とを備える。ECUは、第2制御部160から入力される情報、或いは運転操作子80から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。
The traveling driving
ブレーキ装置210は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキECUとを備える。ブレーキECUは、第2制御部160から入力される情報、或いは運転操作子80から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置210は、運転操作子80に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置210は、上記説明した構成に限らず、第2制御部160から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。
The
ステアリング装置220は、例えば、ステアリングECUと、電動モータとを備える。ステアリングECUは、第2制御部160から入力される情報、或いは運転操作子80から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。
The
<車両全体>
次に、本実施形態における鞍乗り型車両の一例である自動二輪車について説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ以下に説明する車両における向きと同一とする。また以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印FR、車両上方を示す矢印UPが示されている。
<Whole vehicle>
Next, a motorcycle, which is an example of a saddle-riding vehicle in the present embodiment, will be described. The orientations of the front, rear, left, right, etc. in the following description shall be the same as the orientations in the vehicle described below unless otherwise specified. Further, in the appropriate place in the figure used in the following description, an arrow FR indicating the front of the vehicle and an arrow UP indicating the upper part of the vehicle are shown.
図4に示すように、自動二輪車1の操舵輪である前輪2は、左右一対のフロントフォーク3の下端部に支持されている。左右フロントフォーク3の上部は、ステアリングステム4を介して車体フレーム5の前端部のヘッドパイプ6に操向可能に支持されている。ステアリングステム4は、ヘッドパイプ6に軸回りで回動可能に挿通支持される操舵軸4cと、操舵軸4cの上下端部にそれぞれ固定される上下ブリッジ部材(トップブリッジ4aおよびボトムブリッジ4b)と、を備えている。ステアリングステム4の上部(トップブリッジ4a)および左右フロントフォーク3の少なくとも一方には、バータイプのハンドル20が取り付けられている。図中符号4Sはステアリングステム4および左右フロントフォーク3を含んで構成される操舵機構、符号STは操舵機構4Sおよびステアリングアクチュエータ43(図5参照)を含んで構成される操舵装置、符号Jは運転者、をそれぞれ示す。運転者Jは乗員の一例である。乗員は運転者の他に後部同乗者(パッセンジャー)を含む。
As shown in FIG. 4, the
図6を参照し、ハンドル20は、例えば左右両端に渡る一体のハンドルパイプで構成されている。ハンドル20の左右外側部(先端部)は、運転者(ライダー)が把持する左右グリップ部20aとされる。ハンドル20の左右内側部(基端部)は、例えばステアリングステム4のトップブリッジ4aに固定される固定部20bとされる。ハンドル20は、左右別体のセパレートハンドルでもよい。図中符号20cは左右グリップ部20aに設けた接触式センサ、符号20dは固定部20b近傍に設けたひずみセンサをそれぞれ示す。これらのセンサ20c,20dは、運転者がグリップ部20aを把持しているか否かを検出する手段として機能する。
With reference to FIG. 6, the
図4に戻り、自動二輪車1の駆動輪である後輪7は、車体後部下側で前後方向に延びるスイングアーム8の後端部に支持されている。スイングアーム8の前端部は、車体フレーム5の前後中間部のピボット部9に上下揺動可能に支持されている。
Returning to FIG. 4, the
車体フレーム5には、原動機であるエンジン(内燃機関)10が支持されている。エンジン10は、クランクケース11の前部上方にシリンダ12を起立させている。エンジン10の上方には、エンジン10の燃料を貯留する燃料タンク13が配置されている。燃料タンク13の後方には、乗員が着座するシート14が配置されている。シート14の下方の左右両側には、乗員が足を載せる左右ステップ14sが配置されている。車体前部には、車体フレーム5に支持されたフロントカウル15が装着されている。フロントカウル15の前部上側には、スクリーン16が設けられている。フロントカウル15の内側には、メータ装置17が配置されている。シート14下方の車体側部には、サイドカバー18が装着されている。車体後部には、リヤカウル19が装着されている。
An engine (internal combustion engine) 10 which is a prime mover is supported by the
自動二輪車1は、前輪ブレーキ本体2Bと、後輪ブレーキ本体7Bと、ブレーキアクチュエータ42(図5参照)と、を備えている。前輪ブレーキ本体2Bおよび後輪ブレーキ本体7Bは、それぞれ油圧ディスクブレーキである。自動二輪車1は、前輪ブレーキ本体2Bおよび後輪ブレーキ本体7Bと、運転者が操作するブレーキレバーおよびペダル等のブレーキ操作子とを電気的に連係させるバイワイヤ式のブレーキシステムを構成している。図中符号BRは前後ブレーキ本体2B,7Bおよびブレーキアクチュエータ42を含んで構成されるブレーキ装置を示す。
The
図5は、本実施形態における自動二輪車1の要部構成図である。
自動二輪車1は、各種センサ類21から取得した検知情報に基づき、各種装置類22を作動制御する制御装置23を備えている。制御装置23は、例えば一体または複数体の電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)として構成されている。制御装置23は、少なくとも一部がソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。制御装置23は、エンジン10の運転を制御する燃料噴射制御部、点火制御部およびスロットル制御部を含んでいる。自動二輪車1は、スロットル装置48等の補機と、運転者が操作するアクセルグリップ等のアクセル操作子とを電気的に連係させるバイワイヤ式のエンジン制御システムを構成している。図中符号ENはエンジン10および補機を含んで構成される駆動装置を示す。
FIG. 5 is a configuration diagram of a main part of the
The
各種センサ類21は、スロットルセンサ31、車輪速センサ32およびブレーキ圧センサ33の他、車体加速度センサ34、舵角センサ35、操舵トルクセンサ36、乗車センサ37、外部検知カメラ38および乗員検知カメラ39を含む。
各種センサ類21は、運転者の各種操作入力、ならびに自動二輪車1および乗員の各種状態を検出する。各種センサ類21は、制御装置23に各種の検出情報を出力する。
The
The
スロットルセンサ31は、スロットルグリップ等のアクセル操作子の操作量(加速要求)を検出する。
車輪速センサ32は、前後輪2,7にそれぞれ設けられている。車輪速センサ32の検知情報は、ABSおよびトラクションコントロール等の制御に用いられる。車輪速センサ32の検知情報は、メータ装置17に送信する車速情報として用いてもよい。
ブレーキ圧センサ33は、ブレーキレバーおよびペダル等のブレーキ操作子の操作力(減速要求)を検出する。
The
The
The
車体加速度センサ34は、5軸または6軸のIMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)であり、車体における3軸(ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸)の角速度を検出し、さらにその結果から角度および加速度を推定可能とする。以下、車体加速度センサ34をIMU34ということがある。
舵角センサ35は、例えば操舵軸4cに設けられたポテンショメータであり、車体に対する操舵軸4cの回動角度(操舵角度)を検出する。
The vehicle
The
図4を併せて参照し、操舵トルクセンサ36は、例えばハンドル20と操舵軸4cの間に設けられた磁歪式トルクセンサであり、ハンドル20から操舵軸4cに入力される捩じりトルク(操舵入力)を検出する。操舵トルクセンサ36は、ハンドル20(ステアリング操作子)に入力される操舵力を検出する荷重センサの一例である。
With reference to FIG. 4, the
実施形態において、ハンドル20を回動可能に支持するハンドル回動軸は、前輪2を操向可能に支持する操舵軸4cと同一である。
ここで、実施形態の操舵機構4Sは、ハンドル20と前輪2(操舵輪)との間に設けられてハンドル20の回動を前輪2に伝達する構成の総称である。ハンドル回動軸と操舵軸(前輪回動軸)とは、互いに同一である構成の他、互いに別体に設けたり別軸に設けたりすることもある。ハンドル回動軸と操舵軸とが互いに別軸の場合、操舵機構4Sには、ハンドル回動軸と操舵軸とを連動させる構成が含まれる。
In the embodiment, the steering wheel rotation shaft that rotatably supports the
Here, the
乗車センサ37は、乗員(運転者および同乗者の少なくとも一方)が正規の乗車姿勢にあるか否かを検出する。乗車センサ37は、例えばシート14に配置されて運転者(および同乗者)の着座の有無を検知するシート圧センサ、ハンドル20の左右グリップ部20aに配置されて運転者の把持の有無を検知する左右グリップセンサ、左右ステップ(およびパッセンジャーステップ)14sに配置されて運転者(および同乗者)の足載せの有無を検知する左右ステップセンサ等が挙げられる。
The
ここで、図6を参照し、運転者が片手運転であることを検知するために、左右グリップ部20aの握り圧の違い(左右差)を圧電型センサ(接触式センサ20c)などで検知するか、左右グリップ部20aの温度の違い(左右差)を温度センサなどで検知してもよい。なお、左右グリップ部20aの前部に孔(窓)を設け、空気流量(走行風量)の違いから片手運転を検知する方法もある。
Here, referring to FIG. 6, in order to detect that the driver is driving with one hand, the difference in grip pressure (left-right difference) of the left and
また、左右グリップ部20aに対する下方向荷重を検知するために、ハンドル20の基端部の左右にひずみセンサ20dを設け、基端部のひずみ(振動)の左右差(左右ひずみ差)から片手運転を検知してもよい。さらに、左右グリップ部20aの外側端部のハンドルウェイトまたはその周辺にGセンサを設け(何れも不図示)、グリップ振動の左右差から片手運転を検知してもよい。この場合、グリップ部20aの把持の有無によりエンジン回転数とグリップ振動周波数との関係性に違いが生じることから、グリップ振動の左右差に基づき片手運転を検知可能である。
Further, in order to detect the downward load on the left and
片手運転を検知したときは、後述する警告手段49を作動させる等により、運転者に対して警告を行ってもよい。また、片手運転を検知したときに、スロットル開操作やシフトアップ操作といった、自動二輪車1の加速に係る操作(減速の妨げになる操作)を不能または無効としてもよい。この場合、運転者への警告と同様、運転者の視覚、聴覚および触覚などに対する告知を行ってもよい。また、ブレーキを作動させるなどの減速操作を行ってもよい。
同乗者が把持するリアアシストグリップを備える場合、ハンドル20と同様に左右グリップセンサを設けて同乗者の片手乗車を検知し、各種制御に用いてもよい。
When one-handed driving is detected, a warning may be given to the driver by activating the warning means 49 described later. Further, when one-handed driving is detected, operations related to acceleration of the motorcycle 1 (operations that hinder deceleration) such as throttle opening operation and shift-up operation may be disabled or invalidated. In this case, the driver's visual, auditory, and tactile sensations may be notified in the same manner as the warning to the driver. Further, a deceleration operation such as operating the brake may be performed.
When the rear assist grip held by the passenger is provided, the left and right grip sensors may be provided as in the
図4、図5に戻り、外部検知カメラ38は、車両前方の状況を撮像する。外部検知カメラ38は、例えば車体前端部(例えばフロントカウル15の前端部)に設けられる。外部検知カメラ38が撮像した画像は、例えば制御装置23に送信されて適宜の画像処理がなされ、所望の画像データとなって種々の制御に用いられる。すなわち、外部検知カメラ38からの情報は、検知方向の物体の位置、種類、速度等の認識に供され、この認識に基づき、車両の運転アシスト制御や自動運転制御等がなされる。
Returning to FIGS. 4 and 5, the
例えば、外部検知カメラ38は、可視光のみならず赤外線等の不可視光を撮影するカメラでもよい。外部検知カメラ38に代わる外部検知センサとして、カメラ等の光学センサのみならず、赤外線またはミリ波等のマイクロ波を用いたレーダー等の電波センサを用いてもよい。単一のセンサではなく、ステレオカメラ等、複数のセンサを備えた構成でもよい。カメラおよびレーダーを併用する構成でもよい。
For example, the
乗員検知カメラ39は、例えば外部検知カメラ38と同様、CCDやCMOS等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。乗員検知カメラ39は、例えばフロントカウル15の内側、あるいはリヤカウル19の上部に設けられる。乗員検知カメラ39は、例えば周期的に繰り返し乗員の頭部および上半身を撮像する。乗員検知カメラ39が撮像した画像は、例えば制御装置23に送信され、車両の運転アシスト制御や自動運転制御等に用いられる。
The
自動二輪車1は、エンジン制御手段45およびブレーキアクチュエータ42の他、ステアリングアクチュエータ43、ステアリングダンパー44および警告手段49を備えている。
エンジン制御手段45は、燃料噴射装置46、点火装置47およびスロットル装置48等を含んでいる。すなわち、エンジン制御手段45は、エンジン10を駆動させる補機を含んでいる。
The
The engine control means 45 includes a
ブレーキアクチュエータ42は、ブレーキ操作子への操作に応じて、前輪ブレーキ本体2Bおよび後輪ブレーキ本体7Bに油圧を供給してこれらを作動させる。ブレーキアクチュエータ42は、ABS(Antilock Brake System)の制御ユニットを兼ねている。
ステアリングアクチュエータ43は、操舵軸4cに操舵トルクを出力する。ステアリングアクチュエータ43は、操舵トルクセンサ36の検出情報に応じて電気モータを作動させ、操舵軸4cにアシストトルクを付与する。
The
The steering
ステアリングダンパー44は、例えばヘッドパイプ6近傍に配置され、ハンドル20を含む操舵系に操舵方向(操舵軸4c回りの回転方向)の減衰力を付与する。ステアリングダンパー44は、例えば減衰力が可変の電子制御式ダンパーであり、制御装置23により作動制御される。ステアリングダンパー44は、例えば自動二輪車1の停車時または低車速時には、操舵系に付与する減衰力を減少させ、自動二輪車1の中高車速時には、操舵系に付与する減衰力を増加させる。ステアリングダンパー44は、制御装置23の制御により減衰力が可変であれば、ベーン式およびロッド式の何れでもよい。
The steering
警告手段49は、例えば乗員が規定の乗車姿勢にないと判断されるときに、乗員Jに対して警告を行う。警告手段49は、乗員Jの視覚、聴覚または触覚に対する警告を与える。例えば、警告手段49は、インジケータランプ、表示装置、スピーカーおよび振動器等が挙げられる。インジケータランプおよび表示装置は、例えばメータ装置17に配置される。スピーカーは、例えばヘルメットに内装され、制御装置23に設けられる音声信号出力部と無線または有線で接続される。振動器は、規定の乗車姿勢にある乗員の身体が接する部位、例えばシート14、ニーグリップ部位(燃料タンク13、サイドカバー18等)、グリップ部20aおよびステップ14s等に配置される。
自動二輪車1は、さらに、前後サスペンションの少なくとも一方のショックアブソーバのイニシャル荷重をECU23の制御により可変とするショックアブソーバアクチュエータ41A、および前後サスペンションの少なくとも一方のショックアブソーバの減衰力をECU23の制御により可変とするショックアブソーバ電子制御ダンパー41B、を備えている。
The warning means 49 warns the occupant J, for example, when it is determined that the occupant is not in the specified riding posture. The warning means 49 gives a warning to the visual, auditory or tactile sensation of the occupant J. For example, the warning means 49 includes an indicator lamp, a display device, a speaker, a vibrator, and the like. The indicator lamp and display device are arranged, for example, in the
The
<車体姿勢制御(第一実施形態)>
次に、本実施形態の自動二輪車1における車体姿勢制御の一例について説明する。
図7に示すように、自動二輪車1は、車体の直立状態からのロール角を検知する車体挙動検知手段25と、ハンドル20への操舵操作入力を検知するハンドル入力検知手段26と、車体挙動検知手段25およびハンドル入力検知手段26の検知情報に基づきステアリングアクチュエータ43を駆動制御する制御手段27と、を備えている。車体挙動検知手段25、ハンドル入力検知手段26および制御手段27を含んで、車体のロール角変化が外乱によるものか否かを判断するロール方向外乱検知手段29が構成される。
<Body attitude control (first embodiment)>
Next, an example of vehicle body attitude control in the
As shown in FIG. 7, the
車体挙動検知手段25は、例えば車体加速度センサ(IMU)34である。ハンドル入力検知手段26は、例えば操舵トルクセンサ36である。
制御手段27は、例えば制御装置23である。制御手段27は、少なくとも一部がソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
The vehicle body
The control means 27 is, for example, a
制御手段27は、車体挙動検知手段25およびハンドル入力検知手段26の検知情報に基づき、車体のロール角の増加速度が予め定めたロール速度閾値A(図9参照)以上で、かつハンドル20への操舵操作入力が予め定めたハンドル入力閾値T(判定範囲、図9(b)参照)未満であると判定したとき、ステアリングアクチュエータ43を駆動させ、ロール角が増加した側への操舵力を操舵機構4Sに付与する。
Based on the detection information of the vehicle body
自動二輪車1は、横方向からの突風等により、左右何れかの側方から車体に外乱が作用すると、運転者が意図しないロール動が生じることがある。このとき、自動二輪車1は、ステアリングアクチュエータ43の駆動によるステアリングアシスト力を発生させ、車体をロール前の状態に復帰させるべくアシストする。制御手段27は、バンク角(ロール角)の増加速度(増加率)が予め定めたロール速度閾値A以上か否かを判定する。また、制御手段27は、車体のロールが運転者のハンドル操作によるものか否か(運転者が意図したものか否か)を判定する。制御手段27は、バンク角の増加が速く、かつ運転者が意図しないロールであると判定したとき、セルフステア相当の操舵角がついた状態から切り増しするべく操舵機構4Sを作動させる。これにより、車体を起こす方向の作用(バンク状態から直立状態に復帰させる作用)が生じ、ロール前の状態に車体を戻しやすくなる。
上記構成はロール方向外乱検知手段29の一例であり、他のソフトウェアおよびハードウェアの少なくとも一方を含んで構成されてもよい。
In the
The above configuration is an example of the roll direction disturbance detecting means 29, and may be configured to include at least one of other software and hardware.
図8は、ステアリングアクチュエータ43の構成の一例を示している。ステアリングアクチュエータ43は、例えばハンドル操舵機能およびフリクション発生機能を有する電動モータ43aを備えている。電動モータ43aと操舵軸4cとは、チェーンやギヤ等の連動機構43bを介して連結し、電動モータ43aの駆動制御によって、操舵軸4cひいては操舵機構4Sにステアリングアシスト力または減衰力を付与可能としている。
FIG. 8 shows an example of the configuration of the
図9(a)は、運転者が意図して車体をバンクさせる場合において、操舵トルクセンサ36が検出するハンドル入力トルク、舵角センサ35が検出する操舵角、および車体加速度センサ34が検出するバンク角の時間変化を示すグラフである。なお、ハンドル入力トルクとは、ハンドル20に対して入力されたハンドル回動軸回りのトルクである。操舵角とは、前輪が直進方向を向く状態から左右何れかに回動したときの回動角度である。バンク角(ロール角)とは、車体が左右中心面を鉛直方向に沿わせた直立状態から左右何れかに傾斜したときの傾斜角度である。
FIG. 9A shows a handle input torque detected by the
自動二輪車1の直進相当の走行状態(中立状態)において、ハンドル入力トルクは概ね発生せず、操舵角およびバンク角は概ね0°である。すなわち、ハンドル入力トルク、操舵角およびバンク角が各々閾値未満(中立判定範囲内)で推移する。
この状態から、コーナーリング等のために運転者が意図的に車体をバンクさせる場合、運転者のハンドル20への操舵操作入力によって、ハンドル入力トルクおよび操舵角が立ち上がる(図中タイミングt1)。次いで、車体にハンドル転舵方向と反対側のバンク角が生じる。つまり、タイミングt1でのハンドル入力トルクは、車体をバンクさせる側(バンク角が増加する側)と反対側にハンドル20を回転させるトルクとなる。具体的に、運転者が車体を右側にバンクさせようとする場合、ハンドル20に左回りの操舵トルクが入力され、車体を左側にバンクさせようとする場合、ハンドル20に右回りの操舵トルクが入力される。この操舵操作(および操舵角)を「逆ハンドル」もしくは「逆操舵」と称する。
In the traveling state (neutral state) corresponding to the straight running of the
From this state, when the driver intentionally banks the vehicle body for cornering or the like, the steering wheel input torque and the steering angle rise by the steering operation input to the
中立状態で逆ハンドルがなされると(図中タイミングt1)、間もなくバンク角が規定値A以上の変化率(dθ/dt)で増加する。換言すれば、運転者の逆ハンドルにより車体に規定速度以上のロール動が生じる。
その後、バンク角の増加とともに逆ハンドルが解消し、さらに前輪2にバンク側への舵角がついたセルフステア状態となる。そして、バンク角および操舵角が車速等に応じた所定角度に達すると、このバンク角および操舵角をキープした状態で旋回走行が始まる。
When the reverse handle is made in the neutral state (timing t1 in the figure), the bank angle will soon increase at a rate of change (dθ / dt) of the specified value A or more. In other words, the driver's reverse steering wheel causes the vehicle body to roll at a speed higher than the specified speed.
After that, as the bank angle increases, the reverse steering wheel disappears, and the
バンク状態での旋回走行を終了する場合、運転者のハンドル20への操舵操作入力によって、前記タイミングt1での逆ハンドルと反対側にハンドル入力トルクおよび操舵角が立ち上がる(タイミングt2)。つまり、タイミングt2でのハンドル入力トルクは、車体がバンクしている側にさらにハンドル20を回動させる(切り増しする)トルクとなる。具体的に、運転者が車体を右側にバンクした状態から左側に起こそうとする場合、ハンドル20に右回りの操舵トルクが入力され、車体を左側にバンクした状態から右側に起こそうとする場合、ハンドル20に左回りの操舵トルクが入力される。
その後、間もなく車体が立ち始めてバンク角が減少し、かつバンク角の減少とともに切り増しおよびセルフステアが解消し、操舵角およびバンク角がともに中立状態に戻る(タイミングt3)。
When the turning run in the bank state is completed, the steering operation input to the
Soon after that, the vehicle body starts to stand and the bank angle decreases, and as the bank angle decreases, the increase and self-steering disappear, and both the steering angle and the bank angle return to the neutral state (timing t3).
図9(b)は、運転者の意図によらず外乱によって車体がバンクする場合において、操舵トルクセンサ36が検出するハンドル入力トルク、舵角センサ35が検出する操舵角、および車体加速度センサ34が検出するバンク角の時間変化を示すグラフである。
FIG. 9B shows the steering wheel input torque detected by the
この例では、自動二輪車1の直進相当の走行状態(中立状態)において、強い横風(突風)や地面の凹凸等の外乱により、運転者が意図しない車体挙動(ロール動)が生じた場合を想定する。この場合、運転者の操作により車体がバンクする図9(a)の例に対し、逆ハンドルがなされない。つまり、ハンドル入力トルクおよび操舵角が立ち上がることなく、車体にバンク角が生じる(タイミングt1’)。このバンク角が規定値A以上の変化率(dθ/dt)で立ち上がる場合、制御手段27が操舵アシストを行うべくステアリングアクチュエータ43を駆動させる。
In this example, it is assumed that the driver does not intend the vehicle body behavior (roll movement) due to a strong crosswind (gust) or disturbance such as unevenness of the ground in the running state (neutral state) equivalent to the straight running of the
逆ハンドルがなされずに車体がバンクしても、セルフステアによって前輪2にバンク側への舵角が生じる。このバンク状態を解消する場合、車体がバンクしている側に前輪2を切り増しして車体を起こすこととなる。このとき、制御手段27による操舵アシストでは、ステアリングアクチュエータ43の駆動によって、車体がバンクしている側に前輪2を切り増しするべく操舵機構4Sに操舵力が付与される。これにより、車体がバンクしている側に操舵角が立ち上がる(タイミングt2’)。この場合の操舵アシストの強さは、運転者の操舵操作を阻害しない程度とする。
その後、間もなく車体が立ち始めてバンク角が減少し、かつバンク角の減少とともに切り増しおよびセルフステアが解消し、操舵角およびバンク角がともに中立状態に戻る(タイミングt3’)。
Even if the vehicle body is banked without the reverse steering wheel, self-steering causes the
Soon after that, the vehicle body starts to stand and the bank angle decreases, and as the bank angle decreases, the increase and self-steering disappear, and both the steering angle and the bank angle return to the neutral state (timing t3').
バンク角が規定以上の変化率で立ち上がることをステアリングアシスト力の発生条件としたのは、以下の理由に基づく。すなわち、車体のバンクが急な場合(バンク角の時間当たりの変化が大きい場合)、運転者が意図的に逆操舵をしてバンクさせた場合と、外乱によりバンクした場合と、の二つに絞りやすいからである。したがって、本実施形態では、規定速度以上のバンク時において、直前の逆操舵の有無を判定することにより、前記バンクが運転者の意図したものか否かを判断するものとする。 The reason why the steering assist force is generated is that the bank angle rises at a rate of change higher than the specified rate is as follows. That is, when the bank of the vehicle body is steep (when the change in bank angle per hour is large), the driver intentionally reverse-steers to bank, and the bank is banked due to disturbance. This is because it is easy to squeeze. Therefore, in the present embodiment, it is determined whether or not the bank is intended by the driver by determining the presence or absence of reverse steering immediately before when the bank is at a speed equal to or higher than the specified speed.
図10は、バンク角変化が速いか遅いか、および逆ハンドルが有るか無いか、による制御手段27の判定の場合分けを示す図である。
図示のように、逆ハンドルがある場合は、バンク角変化の速度によらず、運転者の操作によるバンクであると判定する。
一方、逆ハンドルがない場合は、バンク角変化の速度によらず、運転者の操作以外の外乱によるものと判定するが、バンク角変化の速度によって実際の制御を異ならせる。
FIG. 10 is a diagram showing the case classification of the determination of the control means 27 depending on whether the bank angle change is fast or slow and whether or not there is a reverse handle.
As shown in the figure, when there is a reverse handle, it is determined that the bank is operated by the driver regardless of the speed of change in the bank angle.
On the other hand, when there is no reverse handle, it is determined that the cause is a disturbance other than the driver's operation regardless of the speed of the bank angle change, but the actual control differs depending on the speed of the bank angle change.
すなわち、逆ハンドルがなくてもバンク角変化の速度が遅い場合(バンクが穏やかな場合)には、運転者の意図的なものか否かの判定が難しく、かつロール状態からの復帰も比較的容易である。したがって、本実施形態では、逆ハンドルがないバンク時でも、バンク角変化が緩やかな場合には、ステアリングアシストを行わないものとする。
なお、車体のバンクが運転者の意図的なものか否かをより細かく判定するには、例えばスロットル、ブレーキ及びハンドル等の複数の操作入力部に対する操作と、ローリング、ピッチング及び前後の加減速等の複数の車体挙動と、の関係に基づいて判定を行うことが考えられる。
That is, when the speed of bank angle change is slow even without the reverse steering wheel (when the bank is gentle), it is difficult to determine whether the driver is intentional or not, and the return from the roll state is relatively high. It's easy. Therefore, in the present embodiment, even when the bank does not have a reverse steering wheel, steering assist is not performed when the bank angle change is gradual.
In order to determine in more detail whether the bank of the vehicle body is intentional to the driver, for example, operations on a plurality of operation input parts such as a throttle, a brake, and a handle, rolling, pitching, acceleration / deceleration in the front-rear direction, etc. It is conceivable to make a judgment based on the relationship with a plurality of vehicle body behaviors.
図11は、制御手段27における処理の一例を示すフローチャートである。この制御フローは、規定の制御周期(1〜10msec)で繰り返し実行される。
図示のように、まず、自動二輪車1のメインスイッチのオン操作に伴い、制御手段27が処理を開始し、車体のバンク角速度が速いか否か(閾値以上か否か)を判定する(ステップS1)。ステップS1でYES(バンク角速度が速い)の場合、次いで、直前に逆ハンドルがあったか否かを判定する(ステップS2)。ステップS2でYES(逆ハンドルが有る)の場合、ステアリングアクチュエータ43を駆動させて、車体をロール前の状態に復帰させるべく操舵アシストを行う(ステップS3)。ステップS1でNO(バンク角速度が遅い)、およびステップS2でNO(逆ハンドルが無い)の場合、一旦処理を終了する。
FIG. 11 is a flowchart showing an example of processing in the control means 27. This control flow is repeatedly executed in a specified control cycle (1 to 10 msec).
As shown in the figure, first, the control means 27 starts processing with the on operation of the main switch of the
以上説明したように、上記実施形態における鞍乗り型車両の姿勢制御装置によれば、ロール角の増加速度が予め定めたロール速度閾値A以上で、かつハンドル20への操舵操作入力が予め定めたハンドル入力閾値T未満であるときは、横風等の外乱によって車体がロールしたものと判断し、ステアリングアクチュエータ43を駆動させて操舵機構に切り増し方向の操舵力を付与する。すると、ロール角が減少する側(直立状態に戻す側)へ車体を起こす作用が生じ、ロール角が増加する前の状態に車体を戻しやすくなる。このように、車体の挙動とハンドル入力とに応じて操舵補助を行うことで、横風等により車体に不意なロール動が生じた場合にも、車体姿勢の回復を容易にし、乗員の疲労を軽減することができる。
As described above, according to the attitude control device for the saddle-riding vehicle in the above embodiment, the increase speed of the roll angle is equal to or higher than the predetermined roll speed threshold value A, and the steering operation input to the
<車体姿勢制御(第二実施形態)>
次に、本発明の第二実施形態について図12を参照して説明する。
第二実施形態は、第一実施形態に対して、制御手段27が、乗員の身体の挙動に基づき、ロール角の増加が運転者の操作によるものか否かを判定可能とする点で特に異なる。その他の、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。
<Body attitude control (second embodiment)>
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The second embodiment is particularly different from the first embodiment in that the control means 27 can determine whether or not the increase in the roll angle is due to the operation of the driver based on the behavior of the occupant's body. .. Other same configurations as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
第二実施形態では、前後の乗員検知カメラ39の少なくとも一方を、乗員の身体の挙動を検知する乗員挙動検知手段28とする。制御手段27は、車体加速度センサ34および乗員検知カメラ39の検知情報に基づき、車体のロール角の増加に対して乗員の身体の追従が遅れる状況、および乗員の身体の追従が少なく振られ量が大きい状況、の少なくとも一方であると判定したとき、ステアリングアクチュエータ43を駆動させ、ロール角が増加した側への操舵力を操舵機構に付与する。第二実施形態では、車体挙動検知手段25、ハンドル入力検知手段26、制御手段27および乗員挙動検知手段28を含んで、ロール方向外乱検知手段29が構成される。
In the second embodiment, at least one of the front and rear
第二実施形態では、乗員と車体とが一体になっていない状態で、自動二輪車1が自動でロール動をすると、乗員が自動二輪車1に振り回される虞がある。このため、自動二輪車1が乗員の意識外でロール動を行っているか否かを認識するため、乗員が車体に振り回されているか否かを検知し、車体の制御量を調節可能とする。
In the second embodiment, if the
具体的に、乗員検知カメラ39は、例えば車体左右中心に対する乗員のヘルメットの相対位置を検知する。この検知情報と車体加速度センサ34の検知情報とに基づき、制御手段27は、車体バンクに対するヘルメット位置の位相遅れや振られ量を検知し、自動二輪車1のロール動が乗員の意識内にあるか否か(例えば運転者が操縦しようとしているのか車体に振られているのか)を判別する。ヘルメット位置の検知は、カメラの他、超音波、レーダーおよびLIDAR(Light Detection and Ranging)等の使用が考えられる。運転者のヘルメット位置と併せて、後部同乗者のヘルメット位置を検知してもよい。
Specifically, the
運転者が操縦する場合、バンク角速度およびヨー角速度が速いと、直前に逆操舵があると考えられる。一方、乗員が左右方向で車体に振られる場合、バンク角速度およびヨー角速度が速くても、直前の逆操舵がないと考えられる。
乗員が左右方向で車体に振られる場合、乗員の姿勢がリーンアウトとなる。例えば運転者が操縦によりリーンアウトとなる場合、ハンドル、スロットルおよびブレーキ等の操作が生じると考えられる。一方、ハンドル、スロットルおよびブレーキ等の操作がなく、乗員の姿勢がリーンアウトとなった場合、乗員が車体に振られていると判断できる。
When the driver steers, if the bank angular velocity and the yaw angular velocity are high, it is considered that there is reverse steering immediately before. On the other hand, when the occupant is swung to the vehicle body in the left-right direction, it is considered that there is no reverse steering immediately before even if the bank angular velocity and the yaw angular velocity are high.
When the occupant is swung to the vehicle body in the left-right direction, the occupant's posture becomes lean-out. For example, when the driver leans out by maneuvering, it is considered that the steering wheel, throttle, brake, and the like are operated. On the other hand, when the occupant's posture is leaned out without operating the steering wheel, throttle, brake, etc., it can be determined that the occupant is being swung by the vehicle body.
第二実施形態では、車体のバンクが運転者の操作によるものか否かの判断に関し、第一実施形態の判定要素(規定速度以上のバンクか否か、およびバンク直前に逆操舵が有るか否か)に加えて、乗員の身体の追従遅れや振られ量について判定する。これにより、車体のバンクが運転者の意図的なものか否かをより細かく判定している。なお、上記した判定要素を全て採用する構成に限らず、これらの一部を適宜組み合わせて採用する構成でもよい。 In the second embodiment, regarding the determination of whether or not the bank of the vehicle body is operated by the driver, the determination elements of the first embodiment (whether or not the bank is at a specified speed or higher, and whether or not there is reverse steering immediately before the bank). In addition to (?), The follow-up delay and the amount of shaking of the occupant's body are determined. As a result, it is determined in more detail whether or not the bank of the vehicle body is intentional to the driver. The configuration is not limited to adopting all of the above-mentioned determination elements, and a configuration may be adopted in which some of them are appropriately combined.
以上説明したように、第二実施形態における鞍乗り型車両の姿勢制御装置によれば、車体挙動に対して乗員の身体の追従が遅れる状況、および乗員の身体の振られ量が大きい状況の少なくとも一方であるときは、ロール角の増加が運転者の操作によるものではないと判断し、ステアリングアクチュエータ43を駆動させて操舵機構に操舵力を付与する。すると、ロール角が減少する側(直立状態に戻す側)へ車体を起こす作用が生じ、ロール角が増加する前の状態に車体を戻しやすくなる。このように、車体の挙動と乗員の姿勢とに応じた操舵補助を行うことで、横風等により車体に不意なロール動が生じた場合にも、車体挙動の回復を容易にし、乗員の疲労を軽減することができる。
As described above, according to the attitude control device for the saddle-riding vehicle according to the second embodiment, at least in a situation where the occupant's body is delayed in following the vehicle body behavior and a situation in which the occupant's body is shaken significantly. On the other hand, it is determined that the increase in the roll angle is not due to the driver's operation, and the
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、上記実施形態では、乗員の姿勢をカメラで検知しているが、乗員の姿勢は、ハンドル荷重やシート荷重等から検知してもよい。また、車体を一律ロール前の状態(直立状態)に復帰させる制御に限らず、外部検知カメラ38で検知した車両前方の車線に応じて、レーンキープが可能なようにステアリングアシスト力を制御してもよい。
前記鞍乗り型車両には、乗員が車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車(原動機付自転車及びスクータ型車両を含む)のみならず、三輪(前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む)又は四輪の車両も含まれる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the posture of the occupant is detected by the camera, but the posture of the occupant may be detected from the steering wheel load, the seat load, or the like. Good. In addition, the steering assist force is controlled so that the lane can be kept according to the lane in front of the vehicle detected by the
The saddle-riding vehicle includes all vehicles in which the occupant straddles the vehicle body, and includes not only motorcycles (including motorized bicycles and scooter-type vehicles) but also three-wheeled vehicles (one front wheel and two rear wheels). (Including front two-wheeled and rear one-wheeled vehicles) or four-wheeled vehicles are also included.
The configuration in the above embodiment is an example of the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, such as replacing the components of the embodiment with well-known components.
1 自動二輪車(鞍乗り型車両)
2 前輪(操舵輪)
4S 操舵機構
20 ハンドル
25 車体挙動検知手段
26 ハンドル入力検知手段
27 制御手段
28 乗員挙動検知手段
29 ロール方向外乱検知手段
43 ステアリングアクチュエータ
A ロール速度閾値
T ハンドル入力閾値
1 Motorcycle (saddle-riding vehicle)
2 Front wheels (steering wheels)
Claims (3)
運転者が操舵操作を行うハンドル(20)と、
前記ハンドル(20)と操舵輪(2)とを連動させる操舵機構(4S)と、
前記操舵機構(4S)に操舵力を付与するステアリングアクチュエータ(43)と、
前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動制御する制御手段(27)と、
前記車体の直立状態からのロール角を検知する車体挙動検知手段(25)と、を備え、
前記制御手段(27)および前記車体挙動検知手段(25)を含んで、前記車体のロール角変化が外乱によるものか否かを判断するロール方向外乱検知手段(29)が構成され、
前記ロール方向外乱検知手段(29)は、前記車体にロール方向の外乱が加わったと検知した際に、前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動させ、外乱により前記ロール角が増加した側への操舵力を前記操舵機構(4S)に付与する、鞍乗り型車両の姿勢制御装置。 It is an attitude control device for a saddle-riding vehicle that rolls the vehicle body in the turning direction.
The steering wheel (20) that the driver steers
A steering mechanism (4S) that links the steering wheel (20) and the steering wheel (2), and
A steering actuator (43) that applies steering force to the steering mechanism (4S), and
A control means (27) that drives and controls the steering actuator (43), and
The vehicle body behavior detecting means (25) for detecting the roll angle from the upright state of the vehicle body is provided.
A roll direction disturbance detecting means (29) for determining whether or not the roll angle change of the vehicle body is due to a disturbance is configured including the control means (27) and the vehicle body behavior detecting means (25).
When the roll direction disturbance detecting means (29) detects that a roll direction disturbance is applied to the vehicle body, the roll direction disturbance detecting means (29) drives the steering actuator (43) to apply a steering force to the side where the roll angle is increased due to the disturbance. An attitude control device for a saddle-riding vehicle provided to the steering mechanism (4S).
運転者が操舵操作を行うハンドル(20)と、
前記ハンドル(20)と操舵輪(2)とを連動させる操舵機構(4S)と、
前記操舵機構(4S)に操舵力を付与するステアリングアクチュエータ(43)と、
前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動制御する制御手段(27)と、
前記車体の直立状態からのロール角を検知する車体挙動検知手段(25)と、
前記ハンドル(20)への操舵操作入力を検知するハンドル入力検知手段(26)と、を備え、
前記制御手段(27)は、前記車体挙動検知手段(25)が検知した前記ロール角の増加速度が予め定めたロール速度閾値(A)以上であり、かつ前記ハンドル入力検知手段(26)が検知した前記ハンドル(20)への操舵操作入力が予め定めたハンドル入力閾値(T)未満であるとき、
前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動させ、前記ロール角が増加した側への操舵力を前記操舵機構(4S)に付与する、鞍乗り型車両の姿勢制御装置。 It is an attitude control device for a saddle-riding vehicle that rolls the vehicle body in the turning direction.
The steering wheel (20) that the driver steers
A steering mechanism (4S) that links the steering wheel (20) and the steering wheel (2), and
A steering actuator (43) that applies steering force to the steering mechanism (4S), and
A control means (27) that drives and controls the steering actuator (43), and
The vehicle body behavior detecting means (25) for detecting the roll angle from the upright state of the vehicle body, and
The steering wheel input detecting means (26) for detecting the steering operation input to the steering wheel (20) is provided.
In the control means (27), the increase speed of the roll angle detected by the vehicle body behavior detection means (25) is equal to or higher than a predetermined roll speed threshold value (A), and the handle input detection means (26) detects it. When the steering operation input to the steering wheel (20) is less than the predetermined steering wheel input threshold value (T),
An attitude control device for a saddle-riding vehicle that drives the steering actuator (43) and applies a steering force to the side where the roll angle is increased to the steering mechanism (4S).
前記制御手段(27)は、前記車体挙動検知手段(25)および乗員挙動検知手段(28)の検知情報に基づき、前記ロール角の増加に対して前記運転者の身体の追従が遅れる状況、および前記運転者の身体の追従が少なく振られ量が大きい状況、の少なくとも一方であると判定したとき、
前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動させ、前記ロール角が増加した側への操舵力を前記操舵機構(4S)に付与する、請求項2に記載の鞍乗り型車両の姿勢制御装置。 The occupant behavior detecting means (28) for detecting the behavior of the driver's body is provided.
Based on the detection information of the vehicle body behavior detecting means (25) and the occupant behavior detecting means (28), the control means (27) delays the follow-up of the driver's body with respect to the increase in the roll angle, and When it is determined that there is at least one of the situations in which the driver's body follows less and the amount of shaking is large.
The attitude control device for a saddle-riding vehicle according to claim 2, wherein the steering actuator (43) is driven to apply a steering force to the side where the roll angle is increased to the steering mechanism (4S).
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