JP4647916B2 - 補助輪付き二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、車体に、その左右両外側に配置される第１及び第２補助輪をそれぞれ支持する第１及び第２支持アームを、対応する補助輪を路面に対して進退させるべく昇降可能に取り付けた、補助輪付き二輪車の改良に関する。

かゝる補助輪付き二輪車は、例えば下記特許文献１に開示されるように、既に知られている。
特公昭６２−２１６６６号公報

従来のかゝる補助輪付き二輪車では、車速が規定車速以下になると、補助輪を接地させるべく下降させて、車体の自立を可能にするようになっているが、その車体の自立姿勢は鉛直姿勢であるため、特に、旋回時には、二輪車特有のバンク姿勢を取ることができず、ライダに違和感を与えることになる。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、旋回時には、車体に積極的にバンク姿勢を与えるようにして、ライダに違和感を与えない旋回を可能にした補助輪付き二輪車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、車体に、その左右外側にそれぞれ配置される第１及び第２補助輪を、路面に対して進退させるべく接地位置及び格納位置間を昇降可能に取り付けた、補助輪付き二輪車において、第１及び第２補助輪に、これら補助輪を個別に昇降駆動し得る第１及び第２アクチュエータをそれぞれ連結し、これら第１及び第２アクチュエータに、これらの作動を制御する電子制御ユニットを接続して、自動二輪車の所定車速未満の停止若しくは低速走行時には第１及び第２アクチュエータにより両補助輪を前記接地位置まで下降させ、自動二輪車の前記所定車速以上での走行時には両補助輪を前記格納位置まで上昇させ、また自動二輪車の前記低速且つ定速走行状態での旋回時には、自動二輪車の重心に作用する重力ベクトルと遠心力ベクトルとの合力ベクトルの方向と車体の縦中心面とのなす角度がゼロとなるように第１及び第２アクチュエータにより両補助輪を作動させ、また自動二輪車の前記旋回状態での加速時には、前記縦中心面のバンク角が、前記合力ベクトルの方向と該縦中心面とのなす角度をゼロとするバンク角よりも小となるように、第１及び第２アクチュエータにより両補助輪を作動させ、また自動二輪車の前記旋回状態での減速時には、前記縦中心面のバンク角が、前記合力ベクトルの方向と該縦中心面とのなす角度をゼロとするバンク角よりも大となるように、第１及び第２アクチュエータにより両補助輪を作動させることを特徴とする。

本発明によれば、自動二輪車の停止若しくは低速走行時には両補助輪を接地位置へと下降させて自動二輪車を自動的に自立させることができ、したがってライダの自動二輪車１に対するバランス操作の負担を軽減することができる。また中速若しくは高速走行時には両補助輪を格納位置へと自動的に上昇させることができ、したがって両補助輪は自動二輪車の自由なバンクを妨げない。

また自動二輪車の前記低速且つ定速走行状態での旋回時には、自動二輪車の重心に作用する重力ベクトルと遠心力ベクトルとの合力ベクトルの方向と車体の縦中心面とのなす角度を自動的にゼロにすることができ、したがって二輪車は、ライダに違和感を与えることなく自然なバンク姿勢で旋回することができる。また旋回時でも、直進時でも路面に横勾配が存在する場合でも、それに影響されることなく、適正な車体姿勢を保つことができる。

また自動二輪車の前記旋回状態での加速時には、車体の姿勢は加速運転に対応した姿勢の方向へ自動的に制御されるので、ライダは違和感なく旋回加速運転を行うことができる。

また自動二輪車の前記旋回状態での減速時には、車体の姿勢は減速運転に対応した姿勢の方向へ自動的に制御されるので、ライダは違和感なく旋回減速運転を行うことができる。

本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて説明する。

図１は本発明に係る補助輪付き二輪車の側面図、図２は左右の第１及び第２補助輪と、それらの昇降機構を示す斜視図、図３は上記昇降機構における第１及び第２電動モータの作動を制御する電気回路図、図４は第１及び第２補助輪を後方から見た場合の作用説明図、図５は第１及び第２補助輪を後方から見た場合の別の作用説明図である。

先ず図１において、スクータ型自動二輪車１は、前端にヘッドパイプ２を有する車体３と、上記ヘッドパイプ２に操向可能に支承されるフロントフォーク４と、車体３の後部に上下揺動可能に取り付けられる、エンジンを含むパワーユニット５とを備え、フロントフォーク４の上端部に操向ハンドル６が固着され、またその下端部に前輪７Ｆが軸支される。パワーユニット５の揺動端部には、パワーユニット５の動力で駆動される後輪７Ｒが軸支される。

また車体３の中間部には、車体３の左右外側に張り出して第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒをそれぞれ支持する第１及び第２支持アーム９Ｌ，９Ｌが個別に上下揺動可能に軸支され、各支持アーム９Ｌ，９Ｌは、その上方又は下方への揺動時には、対応する補助輪８Ｌ，８Ｒを路面に対して上昇させ、又は下降させることができる。

これら第１及び第２支持アーム９Ｌ，９Ｌの基部には、それらを個別に上下揺動させ得る減速機付の第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒがそれぞれ取り付けられる。

また図１及び図３に示すように、車体３には、第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒの作動を制御する電子制御ユニット１２と、この電子制御ユニット１２にそれぞれの検知信号を入力する重力検知式傾斜センサ１３、車速センサ１４、ブレーキ操作センサ１７、車輪速センサ１８、舵角センサ２０及びスロットル開度センサ２１とが搭載される。その際、望ましく電子制御ユニット１２及び重力検知式傾斜センサ１３はラゲッジボックス１１内に設置される。また図２及び図３に示すように、電子制御ユニット１２にそれぞれの検知信号を入力する第１補助輪位置センサ１５Ｌ及び第２補助輪位置センサ１５Ｒが第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒに付設され、同じく電子制御ユニット１２にそれぞれの検知信号を入力する第１補助輪荷重センサ１６Ｌ及び第２補助輪荷重センサ１６Ｒが第１支持アーム９Ｌ，９Ｌ及び第２支持アーム９Ｌ，９Ｌにそれぞれ付設される。重力検知式傾斜センサ１３は、自動二輪車１の重心Ｇに作用する重力ベクトルＦ１と遠心力ベクトルＦ２との合力ベクトルＦ３の方向を検知し、車速センサ１４は自動二輪車１の走行速度を検知し、第１及び第２補助輪位置センサ１５Ｌ，１５Ｒは第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒのそれぞれの上下方向位置を検知し、第１及び第２補助輪荷重センサ１６Ｌ，１６Ｒは第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒのそれぞれの接地荷重を検知し、ブレーキ操作センサ１７は自動二輪車１のブレーキレバー等のブレーキ操作部材の操作状態を検知し、車輪速センサ１８は前輪７Ｆ又は後輪７Ｒの回転速度を検知し、舵角センサ２０は、操向ハンドル６の操舵角度を検知し、スロットル開度センサ２１はパワーユニット５のスロットル弁の開度を検知するようになっている。

また路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段１９も車体３に設けられ、その推定摩擦係数に対応する信号も電子制御ユニット１２に入力される。

而して、電子制御ユニット１２は、上記各種信号の入力に基づいて第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒの上下方向位置を積極的に個別制御すべく、第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒを作動するようになっている。

特に、重力検知式傾斜センサ１３は、車体３の重心Ｇに働く遠心力ベクトルＦ２及び重力ベクトルＦ１の合力ベクトルＦ３の方向と車体３の縦中心面Ｓとのなす角度がゼロとなったとき、基準点となるレベルの信号を出力するようになっており、電子制御ユニット１２は、自動二輪車１の低速旋回時には、第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒの接地高さを相違させて重力検知式傾斜センサ１３の出力信号のレベルが前記基準点に達するまで車体３の姿勢を積極的に制御するように第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒを作動するようになっている。また電子制御ユニット１２は、低速旋回時でも、自動二輪車１の加速時又は減速時には、前記基準点レベルを上記加速又は減速の程度に対応して補正することによって、前記合力ベクトルＦ３の方向と前記縦中心面Ｓとの間に角度をつけるように第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒを作動するようになっている。

尚、自動二輪車１の加速又は減速状態は、電子制御ユニット１２が車速センサ１４の出力信号から演算して判別するようになっている。

次に、この実施例の作用について説明する。
［停止若しくは極低速時］
電子制御ユニット１２が、車速センサ１４の出力信号により、自動二輪車１が停止若しくは停止状態に近い極低速走行状態にあると判別したときには、電子制御ユニット１２は、第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒを下降、接地させるように、第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒを作動すると共に、それらの作動を、重力検知式傾斜センサ１３の出力信号レベルが前記基準点に達するように制御する。これによって自動二輪車１を、路面の横勾配に関係なく鉛直姿勢で自立させることができ、ライダの自動二輪車１に対するバランス操作の負担を軽減することができる。
［中、高速走行時］
自動二輪車１が発進して、所定車速以上の中、高速走行状態に入ったことを車速センサ１４の出力信号から制御ユニット１２が判別したときは、制御ユニット１２は、両補助輪８Ｌ，８Ｒを、上昇限即ち格納位置まで上昇させて自動二輪車１の自由なバンクを妨げないように第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒを作動させる。第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒが上昇限に到達したことは、電子制御ユニット１２が第１及び第２補助輪位置センサ１５Ｌ，１５Ｒの出力信号より判別することができる。

第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒが移動限界で、不必要な上下動を繰り返すことを回避するために、移動停止のための設定車速と、移動開始のための設定車速とに一定の差が設けられる。

またスロットル開度センサ２１やブレーキ操作センサ１７の出力信号を電子制御ユニット１２に入力することで、ライダの運転操作意志を電子制御ユニット１２の作動に反映させることが可能となる。したがって車体３の運動変化を電子制御ユニット１２に予測させ、第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒの応答性を高めることができる。
［急ブレーキ時］
電子制御ユニット１２がブレーキ操作センサ１７からの検知信号により、自動二輪車１がブレーキ状態にあることを判別したときで、且つ車輪速センサ１８の出力信号から所定値以上の減速度を推定したときは、該制御ユニット１２は、急ブレーキ状態と判別して、両補助輪８Ｌ，８Ｒを下降、接地させて自動二輪車１の姿勢安定化を図るように、第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒを作動する。
［低速旋回時］
いま、図４（Ａ）に示すように、自動二輪車１が低速の直進走行状態にあって、第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒが共に接地しているとする。そこで、操向ハンドル６を例えば左方へ切ることにより、自動二輪車１が左旋回を始めると、自動二輪車１の重心Ｇに右向きの遠心力が作用し、この遠心力ベクトルＦ２と、上記重心Ｇに作用する重力ベクトルＦ１との合力ベクトルＦ３の方向が重力検知式傾斜センサ１３に検知され、電子制御ユニット１２に入力される。すると、該制御ユニット１２は、旋回方向外側の補助輪８Ｒを前輪７Ｆ及び後輪７Ｒより下方に下降させると共に、内側の補助輪８Ｌを前輪７Ｆ及び後輪７Ｒより上方に上昇させることにより、車体３を左旋回方向にバンクさせるように、第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒを作動させる。そして、このような第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒの作動は、重力検知式傾斜センサ１３の出力信号レベルが前記基準点に達するまで継続される。即ち、重力検知式傾斜センサ１３の出力信号レベルが前記基準点に達した時点で第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒの作動を停止する。

ところで、重力検知式傾斜センサ１３の出力信号レベルが前記基準点に達することは、図４（Ｂ）に示すように、車体３の重心Ｇに働く遠心力ベクトルＦ２及び重力ベクトルＦ１の合力ベクトルＦ３の方向に車体３の縦中心面Ｓが一致若しくは平行すること、即ち合力ベクトルＦ３の方向と車体３の縦中心面Ｓとのなす角度がゼロとなることを意味する。

而して、旋回速度が比較的速いとき、又は旋回半径が比較的小さいときは、上記遠心力ベクトルＦ２は大きいから、車体３のバンク角θは比較的大きく制御され、反対に旋回速度が比較的遅いとき、又は旋回半径が比較的大きいときは、上記遠心力ベクトルＦ２は小さいから、車体３のバンク角θは比較的小さく制御されることになり、したがって自動二輪車１は、旋回速度、旋回半径に対応したバンク角θをもって旋回することができ、ライダに違和感を与えない。

また前記合力ベクトルＦ３の方向と車体３の縦中心面Ｓとのなす角度がゼロとなるように、車体３のバンク角θが制御されることは、路面に横勾配が存在する場合でも、それに影響されることなく、適正なバンク角θを維持し得ることにもなる。

右旋回操作時も上記と同様の作用により、右旋回方向へのバンク姿勢が車体３に与えられ、また高速走行状態から低速旋回状態に移行した場合でも、第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒが上昇位置からそれぞれ異なる位置へ下降して、旋回方向へのバンク姿勢が車体３に与えられることは勿論である。
［低速旋回中の加速・減速時］
自動二輪車１が一定の車速で例えば左旋回しているときは、図５に符号（イ）で示すように車体の縦中心面Ｓと、車体３の重心Ｇに働く遠心力ベクトルＦ２及び重力ベクトルＦ１の合力ベクトルＦ３の方向とのなす角度がゼロとなるように、両補助輪８Ｌ，８Ｒが安定的に接地し、車体の縦中心面Ｓは一定のバンク角θに保持されている。

このようなとき、自動二輪車１の加速運転を行えば、それに伴なう車速の上昇を車速センサ１８が検知して、その検知信号を電子制御ユニット１２に送るので、電子制御ユニット１２は、その信号から自動二輪車１の加速度を演算して、重力検知式傾斜センサ１３の出力信号の前記基準点レベルを上記加速度に対応して補正することで、旋回方向内側の補助輪８Ｌが下降すると共に、旋回方向外側の補助輪８Ｌが上昇するように、第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒの作動を制御する。その結果、車体の姿勢は加速運転に対応した姿勢（ロ）の方向へ自動的に制御され、ライダは違和感なく旋回加速運転を行うことができる。

また上記とは反対に、自動二輪車１の減速運転を行えば、それに伴なう車速の低下を車速センサ１８が検知して、その検知信号を電子制御ユニット１２に送るので、電子制御ユニット１２は、その信号から自動二輪車１の減速度を演算して、重力検知式傾斜センサ１３の出力信号の基準点レベルを上記減速度に対応して補正することで、旋回方向内側の補助輪８Ｌが上昇すると共に、旋回方向外側の補助輪８Ｌが下降するように、第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒの作動を制御する。その結果、車体の姿勢は減速運転に対応した姿勢（ハ）の方向へ自動的に制御され、ライダは違和感なく旋回減速運転を行うことができる。

また電子制御ユニット１２は、舵角センサ２０の出力信号を演算することにより、操向ハンドル６の切り始め、切り終わり及び戻し始めを判別することができ、操向ハンドル６の切り始めを判別したときは、重力検知式傾斜センサ１３の出力信号の前記基準点レベルを補正することにより、前記縦中心面Ｓを前記合力ベクトルＦ３の方向より旋回方向内側に傾斜させるよう、即ち車体３を旋回方向に積極的にバンクさせるように、第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒを介して第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒを相対的に昇降させるから、旋回をスムーズに開始することができる。

その後、電子制御ユニット１２が操向ハンドル６の切り終わりを判別したときには、電子制御ユニット１２は、重力検知式傾斜センサ１３の出力信号の基準点レベルに対する補正をキャンセルすることにより、前記縦中心面Ｓと前記合力ベクトルＦ３の方向とのなす角度をゼロにしたところで第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒの作動を停止して、車体３の旋回姿勢を安定させる。

電子制御ユニット１２が操向ハンドル６の戻し始めを判別したときには、電子制御ユニット１２は、重力検知式傾斜センサ１３の出力信号の基準点レベルを、切り始め時と逆に補正することにより、前記縦中心面Ｓを前記合力ベクトルＦ３の方向より旋回方向外側に起こすように第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒを介して第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒを相対的に昇降させるので、旋回戻しをスムーズに行うことができる。

このように、電子制御ユニット１２による第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒの昇降制御は、前記合力ベクトルＦ３と車体３の縦中心面Ｓとのなす角度をゼロとするのみならず、自動二輪車１の運転状態によっては、重力検知式傾斜センサ１３の出力信号の基準点レベルを補正することにより、前記合力ベクトルＦ３と車体３の縦中心面Ｓとの間に角度を積極的に付けて、自動二輪車１本来の運動性能を確保することができる。
［補助輪の接地荷重制御］
第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒが接地状態にある場合、電子制御ユニット１２は、第１及び第２補助輪荷重センサ１６Ｌ，１６Ｒからの検知信号に基づいて、第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒの接地荷重の合計が所定の範囲に維持されるように、第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒを作動する。即ち、電子制御ユニット１２が第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒの接地荷重の合計が所定の範囲に入ったことを判別したときは、下降中の補助輪８Ｌ又は８Ｒに対しては、その下降を停止すべく対応の電動モータ１０Ｌ又は１０Ｒの作動を停止し、また第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒの接地荷重の合計が所定の範囲を越えたことを判別したときは、停止中の補助輪８Ｌ又は８Ｒに対しては、それを上昇させるように対応の電動モータ１０Ｌ又は１０Ｒを作動する。これにより第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒの異常下降による前輪７Ｆ及び後輪７Ｒの接地荷重の減少を防ぐことができる。

したがって、例えば自動二輪車１が第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒの接地状態で走行している場合に、前輪７Ｆ及び後輪７Ｒが轍に入ったとすると、前輪７Ｆ及び後輪７Ｒの接地荷重が減少するのに伴い、両補助輪８Ｌ，８Ｒの接地荷重の合計が所定の範囲を越えるので、電子制御ユニット１２がこの状態を判別して、第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒを上昇させることになり、その結果、前輪７Ｆ及び後輪７Ｒの本来の接地荷重を回復させることができる。

この場合、第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒの上昇は、それらの接地荷重の合計が所定の範囲に収まったとき、電子制御ユニット１２が第１及び第２電動モータ１０Ｌ，１０Ｒの作動を停止することで止まる。こうして、第１及び第２補助輪８Ｌ，８Ｒには、適正な接地荷重が付与され、車体３に対する本来のバランス機能を発揮し続けることができる。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、本発明は、スクータ型自動二輪車のみならず、自転車を含む各種二輪車に適用することができる。

本発明に係る補助輪付き二輪車の側面図。 第１及び第２補助輪と、それらの昇降機構を示す斜視図。 上記昇降機構における第１及び第２電動モータの作動を制御する電気回路図。 第１及び第２補助輪を後方から見た場合の作用説明図。 第１及び第２補助輪を後方から見た場合の別の作用説明図。

Ｆ１・・・・重力ベクトル
Ｆ２・・・・遠心力ベクトル
Ｆ３・・・・合力ベクトル
Ｇ・・・・・自動二輪車の重心
Ｓ・・・・・車体の縦中心面
１・・・・・自動二輪車
３・・・・・車体
８Ｌ・・・・第１補助輪
８Ｒ・・・・第２補助輪
１０Ｌ・・・第１アクチュエータ（第１電動モータ）
１０Ｒ・・・第２アクチュエータ（第２電動モータ）
１２・・・・電子制御ユニット
１３・・・・合力方向センサ（重力検知式傾斜センサ）

Claims (1)

1. 車体（３）に、その左右外側にそれぞれ配置される第１及び第２補助輪（８Ｌ，８Ｒ）を、路面に対して進退させるべく接地位置及び格納位置間を昇降可能に取り付けた、補助輪付き二輪車において、
   第１及び第２補助輪（８Ｌ，８Ｒ）に、これら補助輪（８Ｌ，８Ｒ）を個別に昇降駆動し得る第１及び第２アクチュエータ（１０Ｌ，１０Ｒ）をそれぞれ連結し、これら第１及び第２アクチュエータ（１０Ｌ，１０Ｒ）に、これらの作動を制御する電子制御ユニット（１２）を接続して、
   自動二輪車の所定車速未満の停止若しくは低速走行時には第１及び第２アクチュエータ（１０Ｌ，１０Ｒ）により両補助輪（８Ｌ，８Ｒ）を前記接地位置まで下降させ、自動二輪車の前記所定車速以上での走行時には両補助輪（８Ｌ，８Ｒ）を前記格納位置まで上昇させ、
   また自動二輪車の前記低速且つ定速走行状態での旋回時には、自動二輪車の重心（Ｇ）に作用する重力ベクトル（Ｆ１）と遠心力ベクトル（Ｆ２）との合力ベクトル（Ｆ３）の方向と車体（３）の縦中心面（Ｓ）とのなす角度がゼロとなるように第１及び第２アクチュエータ（１０Ｌ，１０Ｒ）により両補助輪（８Ｌ，８Ｒ）を作動させ、
   また自動二輪車の前記旋回状態での加速時には、前記縦中心面（Ｓ）のバンク角が、前記合力ベクトル（Ｆ３）の方向と該縦中心面（Ｓ）とのなす角度をゼロとするバンク角よりも小となるように、第１及び第２アクチュエータ（１０Ｌ，１０Ｒ）により両補助輪（８Ｌ，８Ｒ）を作動させ、
   また自動二輪車の前記旋回状態での減速時には、前記縦中心面（Ｓ）のバンク角が、前記合力ベクトル（Ｆ３）の方向と該縦中心面（Ｓ）とのなす角度をゼロとするバンク角よりも大となるように、第１及び第２アクチュエータ（１０Ｌ，１０Ｒ）により両補助輪（８Ｌ，８Ｒ）を作動させることを特徴とする、補助輪付き二輪車。

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