JP2021054328A - 鞍乗り型車両の操舵アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤがスリップしやすい状況でも車体の安定化の効果を高めることができる鞍乗り型車両の操舵アシスト装置を提供する。【解決手段】操舵アシスト装置の制御装置は、車体角速度センサが検知するヨー角速度Ｙが予め定めた角速度閾値Ｙ１未満の場合は、車体挙動レートが大きいほどアシストトルクの内のふらつき抑制成分（ふらつき抑制アシストトルクＴｗ）を小さくする第一の制御（ステップＳ５４）を行う。制御装置は、ヨー角速度Ｙが角速度閾値Ｙ１以上になった場合は、車体挙動レートが大きいほどふらつき抑制アシストトルクＴｗを大きくする第二の制御（ステップＳ５３）に移行する。【選択図】図９

Description

本発明は、鞍乗り型車両の操舵アシスト装置に関する。

従来、車両の姿勢変化（挙動）を角速度センサにより検知し、この検知結果に基づいて車両の姿勢を制御する鞍乗り型車両の操舵アシスト装置が知られている。
例えば特許文献１には、運転者の操縦性を阻害せずに車両の姿勢を制御するために、車両ヨー角速度に基づく挙動を示す車両レートが大きい場合、車両レートが小さい場合に比べてアシストトルクを小さくする技術が開示されている。

特開２０１４−９１５０６号公報

従来のアシストステアによる車体挙動安定化の制御では、外乱とライダー操作を判別し、操作違和感の解消と車体の安定性とを両立させるために、ロール角速度とヨー角速度との重み付けを変更する。
しかし、上記従来の構成は、一般的な路面（ドライ又は少量のウェットの舗装路）で最適な特性となるものである。このため、タイヤがスリップし易い路面（未舗装路や多量のウェットの舗装路等）の走行時やタイヤがスリップしている状況（ＡＢＳやＴＲＣの作動中等）でも最適な特性になるとはいえない。
本出願人は、鋭意検討の結果、過大なタイヤスリップを伴う運転時や車両状況においては、ライダーの操作違和感の解消の必要性度合いが薄れ、車体の安定化の効果がより望まれることがわかった。

そこで本発明は、タイヤがスリップしやすい状況でも車体の安定化の効果を高めることができる鞍乗り型車両の操舵アシスト装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、車体（５）をロール方向に揺動させて操舵輪（２）に舵角を発生させる鞍乗り型車両（１）の操舵アシスト装置（５０）において、前記操舵輪（２）を支持する懸架装置（３）に操舵方向のアシストトルク（Ｔｍ）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（２３）と、前記車体（５）のロール方向およびヨー方向の角速度（Ｒ，Ｙ）を検知する車体角速度センサ（３４）と、車輪のスリップ率（Ｓｒ）を検知するスリップ検知手段（４２Ａ，４５Ａ）と、を備え、前記制御手段（２３）は、前記車体角速度センサ（３４）が検知する前記角速度（Ｒ，Ｙ）に基づく車体挙動レート（Ｓ）を用いて前記アシストトルク（Ｔｍ）を算出するものであり、前記制御手段（２３）は、前記スリップ検知手段（４２Ａ，４５Ａ）が検知する前記スリップ率（Ｓｒ）が予め定めたスリップ閾値（Ｓｒ１）未満の場合は、前記車体挙動レート（Ｓ）が大きいほど前記アシストトルク（Ｔｍ）の内のふらつき抑制成分（Ｔｗ）を小さくする第一の制御（Ｓ５４）を行い、前記スリップ率（Ｓｒ）が前記スリップ閾値（Ｓｒ１）以上になった場合は、前記車体挙動レート（Ｓ）が大きいほど前記ふらつき抑制成分（Ｔｗ）を大きくする第二の制御（Ｓ５３）に移行する。
請求項２に記載した発明は、車体（５）をロール方向に揺動させて操舵輪（２）に舵角を発生させる鞍乗り型車両（１）の操舵アシスト装置（５０）において、前記操舵輪（２）を支持する懸架装置（３）に操舵方向のアシストトルク（Ｔｍ）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（２３）と、前記車体（５）のロール方向およびヨー方向の角速度（Ｒ，Ｙ）を検知する車体角速度センサ（３４）と、を備え、前記制御手段（２３）は、前記車体角速度センサ（３４）が検知する前記角速度（Ｒ，Ｙ）に基づく車体挙動レート（Ｓ）を用いて前記アシストトルク（Ｔｍ）を算出するものであり、前記制御手段（２３）は、前記車体角速度センサ（３４）が検知するヨー角速度（Ｙ）が予め定めた角速度閾値（Ｙ１）未満の場合は、前記車体挙動レート（Ｓ）が大きいほど前記アシストトルク（Ｔｍ）の内のふらつき抑制成分（Ｔｗ）を小さくする第一の制御（Ｓ５４）を行い、前記ヨー角速度（Ｙ）が前記角速度閾値（Ｙ１）以上になった場合は、前記車体挙動レート（Ｓ）が大きいほど前記ふらつき抑制成分（Ｔｗ）を大きくする第二の制御（Ｓ５３）に移行する。
請求項３に記載した発明は、アンチロックブレーキシステムおよびトラクションコントロールシステムの少なくとも一方が作動した場合に、前記第二の制御（Ｓ５３）に移行可能となる。

請求項１に記載した発明によれば、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、挙動の増加に応じてアシストトルクを大きくする。一方、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、挙動の増加に応じてアシストトルクを小さくする（第一の制御）。これにより、運転者の操作を検知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。
また、例えばタイヤのスリップ率が増加する等により、車両のヨーレートが角速度閾値以上に増加した場合には、車両のスピンの可能性が高まっているといえるため、以下の第二の制御に移行する。すなわち、運転者の違和感の解消よりも車両の姿勢制御の向上を優先した第二の制御に移行する。第二の制御では、挙動の増加に応じてアシストトルクを大きくすることで、車両の姿勢制御の向上を図ることができる。
このように、運転者の操縦性を阻害しない車両姿勢制御を可能としながら、タイヤがスリップしやすい状況でも車体の安定化の効果を高めることができる鞍乗り型車両の操舵アシスト装置を提供することができる。
請求項２に記載した発明によれば、車両のヨーレートが増加すると車両のスピンの可能性が高まるため、第二の制御に移行可能となる。すなわち、運転者の違和感の解消よりも車両の姿勢制御の向上を優先した第二の制御に移行可能となる。第二の制御では、挙動の増加に応じてアシストトルクを大きくすることで、車両の姿勢制御の向上を図ることができる。
請求項３に記載した発明によれば、タイヤのスリップ率の増加に応じてＡＢＳやＴＣＳが作動した場合には、車両のヨーレートが増加すると車両のスピンの可能性が高まるため、第二の制御に移行可能となる。すなわち、第二の制御では、挙動の増加に応じてアシストトルクＴｍを大きくすることで、車両の姿勢制御の向上を図ることができる。

本発明の実施形態における自動二輪車の左側面図である。 上記自動二輪車の制御装置の構成図である。 上記自動二輪車の操舵アシスト装置の構成図である。 上記操舵アシスト装置の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。 図１のＶ矢視図である。 上記自動二輪車のタイヤに発生する力とスリップ率との関係を示すグラフである。 上記操舵アシスト装置のアシストトルクゲインとヨーレートとの関係を示すグラフである。 上記操舵アシスト装置の動作を示すフローチャートである。 上記フローチャートのステップＳ５の処理を示すフローチャートである。 図９の変形例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。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、車両左方を示す矢印ＬＨ、車両上方を示す矢印ＵＰ、車体左右中心を示す線ＣＬ、が示されている。

＜車両全体＞
図１に示すように、本実施形態は、大型のカウリングを備えた自動二輪車（鞍乗り型車両）１に適用されている。自動二輪車１の前輪２は、前輪懸架装置３に支持されている。前輪懸架装置３は、車体フレーム５の前端部に支持されている。車体フレーム５の前端部には、前輪懸架装置３を支持するフロントブロック６が設けられる。フロントブロック６の上部には、前輪転舵用のバーハンドル４が取り付けられている。バーハンドル４は、ライダー（運転者）Ｊが把持する左右一対のグリップを備えている。

フロントブロック６の後方には、左右一対のメインフレーム７が斜め下後方に延びている。左右メインフレーム７の後端部は、それぞれ左右一対のピボットフレーム８の上端部に接続されている。左右メインフレーム７の下方かつ左右ピボットフレーム８の前方には、例えば水平対向六気筒型のエンジンを含むパワーユニットＵが搭載されている。

左右ピボットフレーム８には、スイングアーム１１の前端部が支持されている。スイングアーム１１の後端部には、自動二輪車１の後輪１２が支持されている。スイングアーム１１の前部と車体フレーム５の前後中間部との間には、不図示のリヤクッションが介設されている。

左右ピボットフレーム８の後部には、リヤフレーム９の前端部が接続されている。リヤフレーム９の上方には、乗員着座用のシート１４が配置されている。シート１４の下方には、燃料タンク１５が配置されている。シート１４の後方には、リヤトランク１６が配置されている。リヤトランク１６の下方の左右両側には、左右サドルバッグ１７がそれぞれ配置されている。

自動二輪車１は、前輪２を制動する前輪ブレーキ２Ｂと、後輪１２を制動する後輪ブレーキ１２Ｂと、を備えている。前後ブレーキ２Ｂ，１２Ｂ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、前後ブレーキ２Ｂ，１２Ｂに対する油圧を給排するブレーキアクチュエータ４２（図５参照）を備えている。自動二輪車１は、前後ブレーキ２Ｂ，１２Ｂと、ライダーＪが操作するブレーキレバーおよびブレーキ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。

＜前輪懸架装置＞
前輪懸架装置３は、フロントブロック６の上端部に設けられるハンドル支持部６ａと、ハンドル支持部６ａに回動可能に支持されるハンドルポスト４ａと、車体フレーム５とは別体のヘッドパイプ３ａと、ヘッドパイプ３ａに回動可能に支持されるフロントフォーク部材３ｂと、フロントフォーク部材３ｂの上端部に一体回動可能に取り付けられる転舵部材３ｃと、転舵部材３ｃとハンドルポスト４ａとを連結するリンク部材４ｂと、フロントブロック６に対してヘッドパイプ３ａを揺動可能に連結する揺動アーム３ｄと、フロントフォーク部材３ｂとフロントブロック６との間に介設されるクッションユニット３ｅと、を備えている。

フロントフォーク部材３ｂは、左右フォークの下端部に前輪２を支持する。フロントフォーク部材３ｂの上端部には、ステアリング軸が一体に設けられ、このステアリング軸がヘッドパイプ３ａに挿通支持されている。ステアリング軸の上端部は、ヘッドパイプ３ａの上方に突出し、この上端部に転舵部材３ｃが取り付けられている。

以下、ハンドル支持部６ａに対するハンドルポスト４ａの回動中心軸線をハンドル回動軸線Ｃ２と称する。また、ヘッドパイプ３ａに対するフロントフォーク部材３ｂの回動中心軸線をステアリング軸線Ｃ３と称する。ステアリング軸線Ｃ３は、ハンドル回動軸線Ｃ２よりも前方にオフセット（離間）している。ステアリング軸線Ｃ３とハンドル回動軸線Ｃ２とは、車両の１Ｇ状態で互いに実質的に平行である。

図５は、図１におけるステアリング軸線Ｃ３およびハンドル回動軸線Ｃ２に沿う矢印Ｖ方向から見た矢視図である。図５において、リンク部材４ｂは、転舵部材３ｃ及びハンドルポスト４ａと共に平行リンクを形成する。これにより、バーハンドル４の操舵角と前輪２の転舵角とが互いに同一になる。

図１を参照し、揺動アーム３ｄは、前端部がヘッドパイプ３ａに上下揺動可能に支持されるとともに、後端部がフロントブロック６に上下揺動可能に支持されている。揺動アーム３ｄは、上下一対のアーム部材を備えている。揺動アーム３ｄは、ヘッドパイプ３ａを規定の軌跡で上下動可能とする。例えば下アーム部材には、クッションユニット３ｅの下端部が連結されている。

前輪懸架装置は、揺動アーム３ｄを上方へ揺動させて、フロントフォーク部材３ｂ及びヘッドパイプ３ａを上方移動させる。このとき、下アーム部材がクッションユニット３ｅの下端部を上方移動させて、クッションユニット３ｅを圧縮させる。
前輪懸架装置は、揺動アーム３ｄを下方へ揺動させて、フロントフォーク部材３ｂ及びヘッドパイプ３ａを下方移動させる。このとき、下アーム部材がクッションユニット３ｅの下端部を下方移動させて、クッションユニット３ｅを伸長させる。

＜制御装置＞
図２は、本実施形態における自動二輪車１の制御装置２３の構成図である。
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等のエンジン補機と、ライダーＪ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。制御装置２３は、後述のＴＣＳに係るエンジン補機の作動を電気的に制御するＴＣＳ−ＥＣＵ４５Ａ（図３参照）を含んでいる。

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および車速センサ３７を含んでいる。
各種センサ類２１は、ライダーＪ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知する。各種センサ類２１は、制御装置２３に各種の検知情報を出力する。

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）を検知する。
車輪速センサ３２は、前後輪２，１２にそれぞれ設けられる前後車輪速センサ３２Ｆ，３２Ｒ（図３参照）を含んでいる。車輪速センサ３２の検知情報は、ＡＢＳ（Anti-lock Brake System）およびＴＣＳ（Traction Control System）等の制御に用いられる。

ＡＢＳは、車両制動時における前後車輪速センサ３２Ｆ，３２Ｒの出力を相互に比較し、前後輪２，１２のスリップ率が予め定めた閾値以上となった際に、前後輪ブレーキ２Ｂ，１２Ｂに供給するブレーキ液圧を制御する。ＴＣＳは、車両加速時における前後車輪速センサ３２Ｆ，３２Ｒの出力を相互に比較し、エンジンの駆動力による後輪１２の空転を検知した際に、エンジン補機を制御して過剰な駆動力を抑える。ＡＢＳおよびＴＣＳの何れも、前後輪２，１２のスリップ率が予め定めた閾値以上となった際に制御を介入させる。

ブレーキ圧センサ３３は、前記ブレーキ操作子の操作力（減速要求）を検知する。
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）の角速度および加速度を検知し、さらにその結果から角度を検知する。以下、車体加速度センサ３４を車体角速度センサ３４ということがある。
舵角センサ３５は、例えば操舵軸（ステアリング軸又はハンドル回動軸）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の回動角度（操舵角度）を検知する。

操舵トルクセンサ３６は、例えばフォーク部材３ｂのステアリング軸（又はハンドルポスト４ａの回動軸）に設けられた磁歪式トルクセンサであり、バーハンドル４から入力される捩じりトルク（操舵入力）を検知する。操舵トルクセンサ３６は、バーハンドル４（ステアリング操作子）に入力される操舵力を検知する荷重センサの一例である。

実施形態の前輪懸架装置３は、バーハンドル４を支持するハンドルポスト４ａの回動軸と、前輪２を操向可能とするステアリング軸と、が互いに別体であるが、これに限らない。例えば、一般的な前輪懸架装置のように、ハンドル回動軸と操舵軸（前輪回動軸）とが互いに同一であったり、前輪懸架装置が車体フレーム５前端部のヘッドパイプに支持される構成であってもよい。

各種装置類２２には、エンジン制御手段４５、ブレーキアクチュエータ４２およびステアリングアクチュエータ４３を含んでいる。
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を駆動させるエンジン補機を含んでいる。

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後ブレーキ２Ｂ１２Ｂ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の制御ユニットを兼ねている。ブレーキアクチュエータ４２は、ＡＢＳに係る油圧部品の作動を電気的に制御するＡＢＳ−ＥＣＵ４２Ａを含んでいる。

ステアリングアクチュエータ４３は、バーハンドル４からフォーク部材３ｂまでの操舵機構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の検知情報に応じて、自身の駆動源である電気モータを作動させ、操舵機構にアシストトルクを付与する。ステアリングアクチュエータ４３は、前記電気モータの作動を電気的に制御するＳＴ−ＥＣＵを含んでいる。

図５を参照し、ステアリングアクチュエータ４３は、ハンドル支持部６ａの左側方に配置されて車体フレーム５に取り付けられている。ステアリングアクチュエータ４３は、前記電気モータの駆動軸４３ａをハンドル回動軸と平行にして配置されている。駆動軸４３ａには、揺動アーム４３ｂが一体回動可能に取り付けられている。揺動アーム４３ｂは、ハンドルポスト４ａのアクチュエータ連結部４ａ１と連結ロッド４３ｃを介して連結されている。これにより、前記電気モータの駆動力（トルク）がハンドルポスト４ａに伝達可能であり、もって前輪２の操舵がアシストされる。
＜操舵アシスト制御＞

図１を参照し、車体加速度センサ３４は、自動二輪車１の車体（例えば車体フレーム５）に支持されている。例えば、車体加速度センサ３４は、側面視で後輪１２の接地点Ｇｐとヘッドパイプ３ａの略中央部とを結ぶ線分Ｌの近傍に配置されている。車体加速度センサ３４は、自動二輪車１のヨー方向の角速度Ｙとロール方向の角速度Ｒとを検知する。以下、ヨー方向の角速度ＹをヨーレートＹということがある。なお、実施形態の車体とは、車体フレーム５のみならず、車体フレーム５と一体的にローリング、ピッチングおよびヨーイングといった挙動をなす構成を含む。

自動二輪車１の低速時には、バーハンドル４の操作による転舵（ヨー）が発生してから車体のバンク（ロール）が発生する特性を有する。つまり、自動二輪車１の低速時には、ヨーが先行して発生するので、ヨー角速度Ｙを多く検知することが好ましい。一方、自動二輪車１の高速時には、車体のバンク（ロール）が発生してから転舵（ヨー）が発生する特性を有する。つまり、自動二輪車１の高速時には、ロールが先行して発生するので、ロール角速度Ｒを多く検知することが好ましい。この特性を自動二輪車１の転舵特性と称する。

図４を参照し、制御装置２３は、車体加速度センサ３４が検知したヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒを合成し、合成角速度Ｓを生成する。制御装置２３は、検知された車速Ｖに応じて、車体加速度センサ３４が検知したヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒの重み付けを以下のように変えて合成する。つまり、上記した自動二輪車１の転舵特性から、車速Ｖが低いときにはヨー角速度Ｙの重み付けをロール角速度Ｒより大きくして合成し、車速Ｖが高いときにはロール角速度Ｒの重み付けをヨー角速度Ｙより大きくして合成する。

合成角速度Ｓの生成は、例えば、次の（１）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…（１）

この場合、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。

図３は、操舵アシスト装置５０の構成図である。
操舵アシスト装置５０は、操舵トルクセンサ３６、車速センサ３７、車体角速度センサ３４、前車輪速センサ３２Ｆ、後車輪速センサ３２Ｒ、制御装置２３およびステアリングアクチュエータ４３を備えている。

車速センサ３７は、例えば自動二輪車１のパワーユニットＵの出力軸の回転速度を検知し、この回転速度から後輪１２の回転速度ひいては自動二輪車１の車速を検知する。なお、ＡＢＳ−ＥＣＵおよびＴＣＳ−ＥＣＵの少なくとも一方から車輪速情報を得て車速を検知してもよい。

制御装置２３は、パワーアシストトルク算出ブロック００、およびふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００を備えている。各ブロック００、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００は、車速Ｖと操舵トルクＴｓとに基づき、バーハンドル４に付与するパワーアシストトルクＴｐを算出する。車速Ｖは、車速センサ３７の検知情報すなわち駆動輪（後輪１２）の回転速度から算出される。操舵トルクＴｓは、運転者によるバーハンドル４への入力トルクに相当し、操舵トルクセンサ３６の検知情報から算出される。パワーアシストトルクＴｐは、運転者のバーハンドル４の操舵を軽減するためのトルクである。

ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００は、車速Ｖとヨー角速度Ｙおよびロール角速度Ｒとに基づき、バーハンドル４に付与するふらつき抑制アシストトルクＴｗを算出する。ヨー角速度Ｙおよびロール角速度Ｒは、車体角速度センサ３４の検知情報から算出される。ふらつき抑制アシストトルクＴｗは、自動二輪車１のふらつきを抑制するためのトルクである。例えば、ふらつき抑制アシストトルクＴｗは、自動二輪車１が左に傾いた場合は、バーハンドル４および前輪２を左に切る方向に作用する。ふらつき抑制アシストトルクＴｗは、自動二輪車１が右に傾いた場合は、バーハンドル４および前輪２を右に切る方向に作用する。

制御装置２３は、加算器２２４及びモータ駆動部２２６を備えている。
加算器２２４は、次の（２）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、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…（２）

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、ステアリングアクチュエータ４３の電動モータに供給する。電動モータは、トルク電流が供給されている間に駆動し、トルク電流に応じた駆動力を発生する。電動モータの駆動力は、連結ロッド４３ｃ等を介してハンドルポスト４ａに伝達され、バーハンドル４および前輪２の回動をアシストする。すなわち、バーハンドル４および前輪２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。

図４を参照し、ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００は、合成角速度生成部３０２と、乗算器３０４と、第１車速補正係数生成部３０６と、第２車速補正係数生成部３０８と、乗算器３１０と、加算器３１２と、除算器３１４と、乗算器３１６と、を備えている。
合成角速度生成部３０２は、車体角速度センサ３４が検知したヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒを合成して、自動二輪車１の挙動を示す合成角速度（車体挙動レート）Ｓを生成する。
乗算器３０４は、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。

第１車速補正係数生成部３０６は、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２車速補正係数生成部３０８は、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。
乗算器３１０は、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。
加算器３１２は、乗算器３１０が出力した値（Ｇ×Ｓ^２）と定数αとを加算する。
除算器３１４は、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。

乗算器３１６は、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。すなわち、乗算器３１６は、次の（３）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）…（３）

自動二輪車１がふらついている場合（運転者の意図しない傾きが発生している場合）、合成角速度Ｓは相対的に小さい値となる。自動二輪車１が運転者の体重移動の操作により傾いている場合、合成角速度Ｓは相対的に大きい値となる。これらの場合に対し、ふらつき抑制アシストトルクＴｗを（３）式によって算出することで、以下の効果を得る。すなわち、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、ふらつき抑制アシストトルクＴｗを設定し、ドライバビリティの向上を図ることができる。

合成角速度生成部３０２は、前述したように、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てこれらを合成（加算）する。また、合成角速度生成部３０２は、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これらを合成（加算）する。自動二輪車１の転舵特性を鑑みると、低速時にはヨー角速度Ｙを多く検知し、高速時にはロール角速度Ｒを多く検知することが、自動二輪車１の挙動を高精度に検知する点で好ましい。

そして、自動二輪車１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Ｔｗを小さくし、自動二輪車１の挙動が小さい場合は、運転者の体重操作ではなく車体のふらつきであると判断してアシストトルクＴｗを大きくする。
このように、自動二輪車１が低速時及び高速時のどちらにあっても、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を行うことができる。

ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００は、スリップ率判定部３２０およびヨーレート判定部３３０を備えている。
ここで、スリップ率とは、車体速度と車輪の回転速度との差を車体速度で割った数字であり、以下の（４）式で示される。
スリップ率＝（車体速度−車輪の回転速度）／車体速度…（４）

車体速度と車輪の回転速度とが等しいとき、スリップ率は０％となり、車輪が完全にロックしたとき、スリップ率は１００％となる。例えば、加減速のない惰性走行時には、スリップ率は０％となり、急制動時や滑りやすい路面での加減速時に車輪がロックしたときには、スリップ率は１００％となる。

図６のグラフは、制動時におけるタイヤと路面との間の摩擦特性の一般的な例を示す。図６のグラフにおいて、横軸はスリップ率Ｓｒを示し、縦軸はタイヤと路面との間の摩擦によってタイヤに発生する力を示す。タイヤと路面との間の摩擦特性（タイヤに発生する力）は、スリップ率Ｓｒに依存している。

図６の例において、制動時にタイヤの縦方向（進行方向）に発生する力（制動力、図中線Ｃ１）は、スリップ率Ｓｒが１０〜２０％の間で最大となり、それ以上のスリップ率Ｓｒでは低下する。ＡＢＳ制御では、スリップ率Ｓｒが１０〜２０％となる範囲を含むターゲットゾーンを設定してブレーキ液圧を制御する。
一方、タイヤの横方向の力（図中線Ｃ２）は、スリップ率Ｓｒが０％のときに最大となり、スリップ率Ｓｒが増加するほど減少する。スリップ率Ｓｒが増加してタイヤの横方向の力が減少すると、ハンドル操作による車体コントロール性が低下する。

実施形態において、スリップ率判定部３２０は、ＡＢＳ−ＥＣＵやＴＲＣ−ＥＣＵから得たスリップ率Ｓｒが予め定めたスリップ閾値Ｓｒ１（例えば８％）以上となったときに、過大スリップ領域にあると判定する。この場合の過大スリップ領域とは、自動二輪車１の加減速時において、後輪１２のスリップが起きやすい状態にあることを示す。換言すれば、過大スリップ領域とは、ＡＢＳやＴＲＣが作動する可能性が高い状態にあることを示す。
なお、スリップ率判定部３２０は、ＡＢＳやＴＲＣが作動状態にあるときに、過大スリップ領域にあると判定してもよい。この場合の過大スリップ領域とは、自動二輪車１の加減速時に後輪１２がスリップした状態にあることを示す。

過大スリップ領域にあるとき、ヨーレート判定部３３０は、車体角速度センサ３４から得たヨー角速度（ヨーレート）Ｙが予め定めた角速度閾値Ｙ１以上か否かを判定する。すなわち、ヨーレート判定部３３０は、過大なヨーレートＹが発生しているか否か（換言すれば後輪スリップが発生しているか否か、あるいは後輪スリップが発生しやすい状況か否か）を判定する。ヨーレートＹが閾値Ｙ１を越える場合、自動二輪車１が後輪スリップを起こしてスピン状態にあるか、あるいはスピン状態となる可能性が高いと判定する。ヨーレートＹが閾値Ｙ１を越える場合、自動二輪車１の挙動が大きい場合にもアシストトルクＴｗを弱めない制御に移行する。

具体的に、ヨーレートＹが閾値Ｙ１を越えることをトリガーとして、操舵アシストの制御ロジックを変更するべく、アシストトルクＴｗに乗じるゲインＧを変更する。
以下の数式１はゲインＧを乗じる前のアシストトルクＴ_ＳＡを求める基本式を示し、数式２はアシストトルクＴ_ＳＡに乗じるゲインＧを求める式を示す。なお、式中ｖは車速、Ｒは車体ロールレート、Ｙは車体ヨーレート、ξ_ｓａは車両定数、ｋ_ｓａ１は制御強度定数１、ｋ_ｓａ２は制御強度定数２、をそれぞれ示す。

図７のグラフは、アシストトルクゲインＧとヨーレートＹとの関係を示す。図７のグラフにおいて、横軸はヨーレートＹを示し、縦軸はゲインＧを示す。ここで、数式２で加算し合う前項および後項をそれぞれ前項Ｇａ、後項Ｇｂと称する。図中線Ｃ３は数式２の前項Ｇａのみで算出したゲインＧの変化を示し、図中線Ｃ４は数式２の全体で算出したゲインＧの変化を示す。ヨーレートＹの閾値Ｙ１は、スピン状態あるいはスピン可能性有り状態（これらをスピンモードと総称する。）に移行する直前の上限値に相当する。

図中線Ｃ３で示すように、数式２の後項Ｇｂを用いない制御では、ヨーレートＹが閾値Ｙ１を越えても、ゲインＧを緩やかに低下させる制御（アシストトルクＴｗを弱める制御）が継続する。
一方、図中線Ｃ４で示すように、数式２の全体を用いた制御では、ヨーレートＹが閾値Ｙ１を越えると、ゲインＧを比較的急に増加させる制御（アシストトルクＧｗを強める制御）に移行する。これにより、スピンモードに移行した後の車両姿勢の安定化が高められる。

次に、操舵アシスト装置の動作を図８のフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ１で車速センサ３７が車速Ｖを検知し、ステップＳ２で操舵トルクセンサ３６が操舵トルクＴｓを検知する。
ステップＳ３では、ステップＳ１，Ｓ２で検知した車速Ｖ及び操舵トルクＴｓに基づき、パワーアシストトルク算出ブロック２００がパワーアシストトルクＴｐを算出する。

次いで、ステップＳ４で車体角速度センサ３４がヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒを検知する。
ステップＳ５では、ステップＳ１で検知した車速ＶならびにステップＳ４で検知したヨー角速度Ｙ及びロール角速度Ｒに基づき、ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００がふらつき抑制アシストトルクＴｗを算出する。

その際、図９に示すように、ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００は、ＡＢＳ−ＥＣＵ４２ＡおよびＴＣＳ−ＥＣＵ４５Ａから得たスリップ率Ｓｒが閾値Ｓｒ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ５１）。

スリップ率が閾値Ｓｒ１以上の場合（ステップＳ５１でＹＥＳ）、数式２の前項Ｇａおよび後項Ｇｂの全てを用いてゲインＧを算出し（ステップＳ５３）、このゲインＧを用いてふらつき抑制アシストトルクＴｗを補正する（ステップＳ５５）。この補正では、ヨーレートＹの増加に伴いゲインＧが増加するので、結果、ふらつき抑制アシストトルクＴｗの低下が抑えられ、姿勢制御の向上が図られる。

スリップ率Ｓｒが閾値Ｓｒ１未満の場合（ステップＳ５１でＮＯ）、数式２の前項Ｇａのみを用いてゲインＧを算出し（ステップＳ５４）、このゲインＧを用いてふらつき抑制アシストトルクＴｗを補正する（ステップＳ５５）。この補正では、ヨーレートＹの増加に伴いゲインＧが減少するので、結果、ふらつき抑制アシストトルクＴｗが低下し、違和感の少ないふらつき抑制アシストがなされる。

図１０は、図９の処理の変形例を示す。図１０では、ステップＳ５１に代わりステップＳ５２を行う。すなわち、ふらつき抑制アシストトルク算出ブロック３００は、車体角速度センサ３４から得たヨーレートＹが閾値Ｙ１以上か否かを判定する（ステップＳ５２）。ヨーレートＹが閾値Ｙ１以上の場合（ステップＳ５２でＹＥＳ）、数式２の前項Ｇａおよび後項Ｇｂの全てを用いてゲインＧを算出し（ステップＳ５３）、このゲインＧを用いてふらつき抑制アシストトルクＴｗを補正する（ステップＳ５５）。ヨーレートＹが閾値Ｙ１未満の場合（ステップＳ５２でＮＯ）、数式２の前項Ｇａのみを用いてゲインＧを算出し（ステップＳ５４）、このゲインＧを用いてふらつき抑制アシストトルクＴｗを補正する（ステップＳ５５）。

図８に戻り、次いで、ステップＳ６において、加算器２２４は、ステップＳ３で算出したパワーアシストトルクＴｐと、ステップＳ５で算出し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において、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ステアリングアクチュエータ４３の電動モータに供給する。これにより、ステアリングアクチュエータ４３が駆動し、バーハンドル４および前輪２に対してアシストトルクＴｍに応じた駆動力が付与され、もって自動二輪車１の姿勢制御が行われる。

車輪のスリップ率が低い状態において、自動二輪車１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を小さくする。一方、自動二輪車１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。これにより、運転者の操作を検知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。

また、（３）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１の挙動を示す合成角速度Ｓが大きい場合は、（３）式の分母のＳ^２により、ふらつき抑制アシストトルクＴｗが小さくなる。一方、合成角速度Ｓが小さい場合は、合成角速度Ｓに比例してふらつき抑制アシストトルクＴｗが大きくなる。このように、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。

ここで、合成角速度Ｓが大きい場合に単にふらつき抑制アシストトルクＴｗを弱めると、以下の課題が考えられる。すなわち、車輪スリップ状態にあるとき、あるいは車輪スリップが起きやすい状態にあるとき、単にアシストトルクＴｗ（安定化制御）を弱めると、車両姿勢制御の効果が低下する虞がある。
このため、実施形態では、車輪スリップ状態あるいは車輪スリップが起きやすい状態で操舵アシストを行う場合には、合成角速度Ｓの増加に比例してアシストトルクＴｗを低下させつつ、スリップ率およびヨーレートＹの増加に応じた補正（換言すれば車両のスピン状態あるいはスピン可能性状態に応じた補正）を行う。

そして、スリップ率およびヨーレートＹが各々判定閾値以上の場合には、スリップ率およびヨーレートＹの増加に応じてゲインを大きくしてアシストトルクＴｗの低下を抑える。これにより、スリップ率およびヨーレートＹが大きい状況（例えば滑りやすい路面でＡＢＳやＴＣＳが作動している状態）では、アシストトルクＴｗの低下を抑え、車両の姿勢制御の効果を維持することができる。

以上説明したように、上記実施形態における操舵アシスト装置５０は、車体（例えば車体フレーム５）をロール方向に揺動させて操舵輪（例えば前輪２）に舵角を発生させる鞍乗り型車両（例えば自動二輪車１）の操舵アシスト装置５０である。操舵アシスト装置５０は、前輪２を支持する前輪懸架装置３に操舵方向のアシストトルクＴｍを付与するステアリングアクチュエータ４３と、ステアリングアクチュエータ４３を駆動制御する制御装置２３と、車体のロール方向およびヨー方向の角速度Ｒ，Ｙを検知する車体角速度センサ３４と、を備えている。制御装置２３は、車体角速度センサ３４が検知する角速度Ｒ，Ｙに基づく車体挙動レート（合成角速度Ｓ）を用いてアシストトルクＴｍを算出する。制御装置２３は、車体角速度センサ３４が検知するヨー角速度Ｙが予め定めた角速度閾値Ｙ１未満の場合は、車体挙動レートが大きいほどアシストトルクＴｍの内のふらつき抑制成分（ふらつき抑制アシストトルクＴｗ）を小さくする第一の制御（ステップＳ５４）を行う。制御装置２３は、ヨー角速度Ｙが角速度閾値Ｙ１以上になった場合は、車体挙動レートが大きいほどふらつき抑制アシストトルクＴｗを大きくする第二の制御（ステップＳ５３）に移行する。

この構成によれば、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、挙動の増加に応じてアシストトルクＴｍを大きくする。一方、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、挙動の増加に応じてアシストトルクＴｍを小さくする（第一の制御）。これにより、運転者の操作を検知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。
また、例えばタイヤのスリップ率が増加する等により、車両のヨーレートＹが角速度閾値Ｙ１以上に増加した場合には、車両のスピンの可能性が高まっているといえるため、以下の第二の制御に移行する。すなわち、運転者の違和感の解消よりも車両の姿勢制御の向上を優先した第二の制御に移行する。第二の制御では、挙動の増加に応じてアシストトルクＴｍを大きくすることで、車両の姿勢制御の向上を図ることができる。
このように、運転者の操縦性を阻害しない車両姿勢制御を可能としながら、タイヤがスリップしやすい状況でも車体の安定化の効果を高めることができる鞍乗り型車両の操舵アシスト装置を提供することができる。

また、操舵アシスト装置５０は、車輪のスリップ率Ｓｒを検知するスリップ検知手段（ＡＢＳ−ＥＣＵ４２Ａ，ＴＣＳ−ＥＣＵ４５Ａ）を備えている。制御装置２３は、スリップ検知手段が検知したスリップ率Ｓｒがスリップ閾値Ｓｒ１以上になった場合に、第二の制御に移行可能となる。
この構成によれば、タイヤのスリップ率Ｓｒが増加した場合には、車両のヨーレートＹが増加すると車両のスピンの可能性が高まるため、第二の制御に移行可能となる。すなわち、運転者の違和感の解消よりも車両の姿勢制御の向上を優先した第二の制御に移行可能となる。第二の制御では、挙動の増加に応じてアシストトルクＴｍを大きくすることで、車両の姿勢制御の向上を図ることができる。

また、操舵アシスト装置５０は、アンチロックブレーキシステムおよびトラクションコントロールシステムの少なくとも一方が作動した場合に、第二の制御に移行可能となる。
この構成によれば、タイヤのスリップ率Ｓｒの増加に応じてＡＢＳやＴＣＳが作動した場合には、車両のヨーレートＹが増加すると車両のスピンの可能性が高まるため、第二の制御に移行可能となる。すなわち、運転者の違和感の解消よりも車両の姿勢制御の向上を優先した第二の制御に移行可能とする。第二の制御では、挙動の増加に応じてアシストトルクＴｍを大きくすることで、車両の姿勢制御の向上を図ることができる。

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、リンク式の前輪懸架装置３を備える車両を例示したがこれに限らない。例えば、前輪懸架装置に周知のテレスコピック式フロントフォークを備える車両であってもよい。
自動二輪車は、運転者が車体を跨いで乗車する車両に限らず、ステップフロアを有するスクータ型車両や原動機付自転車を含む。また、自動二輪車に限らず、前輪および前輪懸架装置を、車体フレーム５とともに傾斜させて旋回する、鞍乗り型車両への適用も可能である。

鞍乗り型車両には、運転者が車体を跨いで乗車し、かつ車体をロールさせてバランスをとる車両全般が含まれる。また、自動二輪車のみならず、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。また、ステップフロアを有するスクータ型車両や原動機付自転車も含まれる。また、原動機に電気モータを含む車両も含まれる。
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。

１ 自動二輪車（鞍乗り型車両）
２ 前輪（操舵輪）
３ 前輪懸架装置（懸架装置）
２３ 制御装置（制御手段）
３４ 車体角速度センサ
４３ ステアリングアクチュエータ
５０ 操舵アシスト装置
Ｒ ロールレート（ロール角速度）
Ｙ ヨーレート（ヨー角速度）
Ｓ 合成角速度（車体挙動レート）
Ｙ１ 角速度閾値
Ｓｒ スリップ率
Ｓｒ１ スリップ閾値
Ｔｍ アシストトルク
Ｔｗ ふらつき抑制アシストトルク（ふらつき抑制成分）
Ｓ５３ ステップＳ５３（第二の制御）
Ｓ５４ ステップＳ５４（第一の制御）

Claims (3)

1. 車体（５）をロール方向に揺動させて操舵輪（２）に舵角を発生させる鞍乗り型車両（１）の操舵アシスト装置（５０）において、
   前記操舵輪（２）を支持する懸架装置（３）に操舵方向のアシストトルク（Ｔｍ）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（２３）と、
   前記車体（５）のロール方向およびヨー方向の角速度（Ｒ，Ｙ）を検知する車体角速度センサ（３４）と、
   車輪のスリップ率（Ｓｒ）を検知するスリップ検知手段（４２Ａ，４５Ａ）と、を備え、
   前記制御手段（２３）は、前記車体角速度センサ（３４）が検知する前記角速度（Ｒ，Ｙ）に基づく車体挙動レート（Ｓ）を用いて前記アシストトルク（Ｔｍ）を算出するものであり、
   前記制御手段（２３）は、前記スリップ検知手段（４２Ａ，４５Ａ）が検知する前記スリップ率（Ｓｒ）が予め定めたスリップ閾値（Ｓｒ１）未満の場合は、前記車体挙動レート（Ｓ）が大きいほど前記アシストトルク（Ｔｍ）の内のふらつき抑制成分（Ｔｗ）を小さくする第一の制御（Ｓ５４）を行い、前記スリップ率（Ｓｒ）が前記スリップ閾値（Ｓｒ１）以上になった場合は、前記車体挙動レート（Ｓ）が大きいほど前記ふらつき抑制成分（Ｔｗ）を大きくする第二の制御（Ｓ５３）に移行する、鞍乗り型車両の操舵アシスト装置。
2. 車体（５）をロール方向に揺動させて操舵輪（２）に舵角を発生させる鞍乗り型車両（１）の操舵アシスト装置（５０）において、
   前記操舵輪（２）を支持する懸架装置（３）に操舵方向のアシストトルク（Ｔｍ）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（２３）と、
   前記車体（５）のロール方向およびヨー方向の角速度（Ｒ，Ｙ）を検知する車体角速度センサ（３４）と、を備え、
   前記制御手段（２３）は、前記車体角速度センサ（３４）が検知する前記角速度（Ｒ，Ｙ）に基づく車体挙動レート（Ｓ）を用いて前記アシストトルク（Ｔｍ）を算出するものであり、
   前記制御手段（２３）は、前記車体角速度センサ（３４）が検知するヨー角速度（Ｙ）が予め定めた角速度閾値（Ｙ１）未満の場合は、前記車体挙動レート（Ｓ）が大きいほど前記アシストトルク（Ｔｍ）の内のふらつき抑制成分（Ｔｗ）を小さくする第一の制御（Ｓ５４）を行い、前記ヨー角速度（Ｙ）が前記角速度閾値（Ｙ１）以上になった場合は、前記車体挙動レート（Ｓ）が大きいほど前記ふらつき抑制成分（Ｔｗ）を大きくする第二の制御（Ｓ５３）に移行する、鞍乗り型車両の操舵アシスト装置。
3. アンチロックブレーキシステムおよびトラクションコントロールシステムの少なくとも一方が作動した場合に、前記第二の制御（Ｓ５３）に移行可能となる、請求項１又は２に記載の鞍乗り型車両の操舵アシスト装置。

Images