JP5255331B2 - ステアリングダンパシステム及びそれを備えた鞍乗り型車両 - Google Patents
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ハンドルバーの舵角速度が第1しきい値以下のときは、比較的に小さな減衰力を発生させ、その減衰力を車速に応じて調整している。また、舵角速度が第1しきい値を超えて第2しきい値以下のときは中程度の減衰力を発生させ、その減衰力を舵角速度に応じて調整している。さらに、舵角速度が第2しきい値を超えるときは、大きな減衰力を発生させ、その減衰力を舵角速度に応じて調整している。
車速と舵角とが予め決められた限界値を超えると、制御装置が緩衝装置を制御して、減衰力を大きくしている。
鞍乗り型車両の舵角速度や舵角を検出するにあたっては、いずれも舵角センサでもってハンドルバーの操舵角度(舵角)を検出する。舵角センサとしては、例えばロータリー式のポテンショメータが用いられる。ポテンショメータのセンサ本体は車体側に、回転子はステアリング軸に、それぞれ固定される。ハンドルバーが操舵されると、ステアリング軸が回転し、センサ本体と回転子との間に相対的な変位角度が生じる。この変位角度を検出することにより、舵角を検出している。
すなわち、請求項1に記載の発明は、ステアリングの減衰力を発生するダンパと、車速と舵角とに基づき、ダンパで発生させる減衰力を調整する減衰力調整手段とを備えたステアリングダンパシステムであって、前記減衰力を調整するために舵角を検出するための舵角センサとは別に備えられて、予め定められた特定の舵角を検出する特定舵角検出手段と、前記特定舵角検出手段で特定の舵角が検出されたときに、前記減衰力を調整するために検出された舵角が予め定められた舵角範囲に入っているか否かを判定する異常判定手段とを備え、前記特定舵角検出手段は、車両が直線走行状態にあるときのハンドルの舵角である中心位置を前記特定の舵角として検出し、前記減衰力調整手段は、前記異常判定手段から与えられた判定結果に基づき、前記減衰力を調整するために検出された舵角が予め定められた舵角範囲に入っていないときは、前記ダンパで発生させる減衰力を略最小にすることを特徴とする。
ここでは、実施例に係るステアリングダンパシステムを備える鞍乗り型車両として、自動二輪車を例に挙げて説明する。
図1は、実施例に係る自動二輪車の概略構成を示した側面図、図2は、ハンドルクラウン周辺の構成を示した一部破断正面図、図3は図2のハンドルクラウン周辺の構成を矢印F方向からみた側面図である。
ハンドルクラウン6の下側に、ステアリングの減衰力を発生する、磁性流体を用いたダンパ(以下、「MRダンパ」という)20が設けられている。図4を参照してMRダンパ20の構成を説明する。図4(a)はMRダンパの概略構成を示す縦断面図、同図(b)は分解斜視図、同図(c)は部分拡大断面図である。
ハンドルクラウン6に連結されている。すなわち、ロアヨーク22が車体側に連結され、アッパーヨーク21がハンドルバー側に連結される結果、ハンドルバー9が操作されたときに、アッパーヨーク21とロアヨーク22との間に介在する磁性流体が、その粘度に応じた抵抗力を発生し、この抵抗力がステアリングの減衰力となってハンドルバー9に作用する。
図5を参照する。図5は、実施例に係るステアリングダンパシステムの概略構成を示したブロック図である。
減衰力指令出力部32は、舵角速度演算回路34Aと舵角方向判定部34Bと減衰力演算部35と減衰力調整部36とを備える。舵角速度演算回路34Aは、舵角センサ14から与えられた舵角検出信号に基づいて舵角速度を算出する。舵角方向判定部34Bは、舵角センサ14から与えられた舵角検出信号に基づいて舵角方向を判定する。減衰力演算部35は、舵角が大きくなる方向に操舵された場合には、舵角速度が速くなるに従って減衰力が大きくなるように、舵角速度に応じた減衰力の初期指令を出力し、舵角が小さくなる方向に操舵された場合には、減衰力を略最小にする指令を出力する。減衰力調整部36は、調整指令出力部32から与えられた減衰力の調整指令に応じて、減衰力の初期指令を調整して、MRダンパ20の減衰力指令をダンパ駆動部33に出力する。
舵角速度演算回路34Aは、舵角センサ14の舵角検出信号を微分処理することにより舵角速度を算出する。
舵角方向判定部34Bは、舵角センサ14の舵角検出信号を微分処理したときの値の正負により、舵角方向を判定する。例えば、検出された舵角が中心位置(舵角ゼロ)よりも大きい場合(例えば、右方向にハンドルが切られている場合)、舵角検出信号を微分処理したときの値が「正」であれば、舵角が大きくなる方向に操舵された(即ちハンドルを切り込んだ)ものと判定し、舵角検出信号を微分処理したときの値が「負」であれば、舵角が小さくなる方向に操舵された(即ちハンドルが戻された)ものと判定する。逆に、検出された舵角が中心位置(舵角ゼロ)よりも小さい場合(例えば、左方向にハンドルが切られた場合)、舵角検出信号を微分処理したときの値が「負」であれば、舵角が大きくなる方向に操舵された(即ちハンドルを切り込んだ)ものと判定し、舵角検出信号を微分処理したときの値が「正」であれば、舵角が小さくなる方向に操舵された(即ちハンドルが戻された)ものと判定する。
減衰力演算部35は、舵角速度に応じた減衰力の値を算出するためのテーブル35Aを備えている。図6を参照する。図6は、減衰力算出用テーブル35Aの構成を模式的に示した図である。減衰力算出用テーブル35Aは、横軸に舵角速度、縦軸に減衰力が割り振られた2次元テーブルである。舵角速度が速くなるに従って減衰力が大きくなるように舵角速度と減衰力とが関係付けられている。原点を挟んで右側の特性は、ハンドルが右方向に操舵されたときの減衰力を示し、左側の特性は、ハンドルが左方向に操舵されたときの減衰力を示す。左右の特性は同じに設定されている。テーブル35AはROM(Read Only Memory)で構成され、舵角速度を入力することにより、減衰力の値が出力される。なお、テーブル35Aは、RAM(Random Access Memory)やフラッシュメモリで構成されてもよい。
減衰力調整部36については、調整指令出力部31の構成を説明した後に説明する。
調整指令出力部31が備える参照テーブル31Aについて説明する。図7を参照する。図7は、参照テーブル31Aの構成を模式的に示した図である。この参照テーブル31Aは、横軸に舵角、縦軸に車速が割り振られた2次元テーブルである。参照テーブル31Aは、上述したテーブル35Aと同様に、ROM(Read Only Memory)で構成され、車速と舵角とを入力することにより、調整値(制御情報)が出力される。なお、参照テーブル31Aは、RAM(Random Access Memory)やフラッシュメモリで構成されてもよい。参照テーブル31Aにおいて、原点を挟んで右側の領域はハンドルが走行方向に対して右方向に操舵された場合を示し、左側の領域はハンドルが走行方向に対して左に操舵された場合を示す。左右の領域は対称に設定されている。参照テーブル31Aには、ステアリングの減衰力の調整量を決めるための3つ領域E1、E2、E3が区画設定されている。各領域E1、E2、E3は、車速に応じた第1舵角範囲SA1及び第2舵角範囲SA2で区画設定されていると共に、車速が速くなるに従って各舵角範囲SA1、SA2が狭くなるように設定されている。
減衰力調整部36は、調整指令出力部31から出力された減衰力の調整指令に応じて、減衰力演算部35から与えられた減衰力の初期指令を調整して、MRダンパ20の減衰力指令を出力する。具体的には、減衰力調整部36は、調整指令出力部31から与えられた減衰力の調整係数を、減衰力演算部35で算出された減衰力に乗算することにより、減衰力を調整する。
ダンパ駆動部33は、ダンパ電流調整部37と電流駆動回路38とを備える。ダンパ電流調整部37は、一方入力として、減衰力調整部36から減衰力指令が与えられる。また、ダンパ電流調整部37は、他方入力として、電流検出センサ39で検出された電流駆動回路38の電流値が与えられる。電流駆動回路38の電流値は、MRダンパ20で発生する減衰力の大きさに対応する。ダンパ電流調整部37は、一方入力である減衰力指令と、他方入力である電流駆動回路38の電流値とを比較し、両者の差分を打ち消すように調整されたPWM(パルス幅変調)信号を出力する。ダンパ電流調整部37から出力されたPWM信号は電流駆動回路38に与えられる。電流駆動回路38はPWM信号のデューティー比に応じた大きさの電流をMRダンパ20の磁場発生用コイル24に与える。そして、磁場発生用コイル24が、供給された電流値に応じた磁場を発生する結果、MRダンパ20の磁性流体23の粘度が変化し、MRダンパ20に減衰力指令に応じた減衰力が発生する。
図9を参照する。図9は舵角センサ14の特性図であり。横軸が舵角(度)を、縦軸が舵角センサ14の検出信号SV(電圧(V))を表している。この舵角センサ14は、ハンドルバー9がステアリングの中心位置にあるときに「2.5V」を出力する。右方向へ操舵されたときは、舵角センサ14の検出信号は「2.5V]からリニアに増加し、左方向へ操舵されたときは「2.5V」からリニアに減少する。舵角センサ14の検出信号は、走行中の鞍乗り型車両の振動等により、その電圧値は多少上下に振動する。図9中の縦軸のV1は、舵角センサ14が正常動作している場合に、舵角センサ14がステアリングの中心位置を検出したときの検出信号の上限値、V2はその下限値である。ハンドルバー9がステアリングの中心位置にあるときに、舵角センサ14の検出信号SVが「2.5−V1」ボルトから「2.5+V2」ボルトの間にあれば、舵角センサ14は正常に動作しているといえる。
次に、上述した構成を備えたステアリングダンパシステムの動作を説明する。図10を参照する。図10は、ステアリングダンパシステムの動作順序を示したフロチャートである。
コントローラ30は、一定時間ごとに車速センサ15の車速検出信号と、舵角センサ14の舵角検出信号とを、それぞれ読み込む。車速検出信号は調整指令出力部31に与えられる。舵角検出信号は、調整指令出力部31、舵角速度演算回路34A、舵角方向判定部34B、及び異常判定部40にそれぞれ与えられる。
コントローラ30の舵角方向判定部34Bは、読み込んだ舵角検出信号を微分処理して、その正負の符号から、舵角が大きくなる方向に操舵されたか、あるいは舵角が小さくなる方向に操舵されたかを判定する。舵角が大きくなる方向に操舵されている(即ち、ハンドルが切られている)と判定した場合は、ステップS3に進む。一方、舵角が小さくなる方向に操舵されている(即ち、ハンドルが中心位置に向かって戻されている)と判定した場合は、ステップS6に進む。
ステップS3において、調整指令出力部31は、検出された車速と舵角とで決まる参照テーブル31A上の座標が、減衰領域(比較的に大きな調整係数が割り当てられた領域E2)の範囲内に属しているか否かを判定する。具体的には、領域E1、E2、E3のうちの何れの領域に属しているかを判断する。コーナー走行状態に対応した領域E2に属しているときは、ステップS4に進む。直線走行状態に対応した領域E1、又は特殊な走行状態に対応した領域E3に属しているときは、ステップS5に進む。
ステップS4では、領域E2に応じた減衰力演算を行う。具体的には、コントローラ30の減衰力演算部35が、減衰力算出用テーブル35Aを参照することにより、舵角速度演算回路34Aで算出された舵角速度に応じた、MRダンパ20の減衰力の初期値を算出する。ハンドルバー9が速く操作されているときは、比較的に大きな減衰力の初期値が算出され、ハンドルバー9が遅く操作されているときは、比較的に小さな減衰力の初期値が算出される。算出された減衰力の初期値(初期指令)は減衰力調整部36に与えられる。さらに、減衰力調整部36は、調整指令出力部31から与えられた領域E2に対応した調整係数を、減衰力演算部35で算出された減衰力の初期値に乗算することにより、減衰力を調整する。領域E2に対応した調整係数は比較的に大きな値であるので、比較的に大きな減衰力の初期値が減衰力指令として出力される。
ステップS5では、領域E1又は領域E3に応じた減衰力を小さくするための演算(弱め減衰力演算)を行う。具体的には、ステップS4と同様に減衰力演算部35が舵角速度に応じた減衰力の初期値を算出する。減衰力調整部36が、調整指令出力部31から与えられた領域E1又は領域E3に対応した比較的に小さな調整係数を、減衰力演算部35で算出された減衰力の初期値に乗算することにより減衰力を小さくする方向に調整する。
ステップS2で、舵角が小さくなる方向に操舵されていると判定された場合は、ステップS6でハンドル戻し用の減衰力の値が演算される。具体的には、減衰力演算部35は、舵角速度に拘わりなく減衰力を略最小にする指令を出力する。その指令を受けた減衰力調整部36は、減衰力を略最小にする減衰力指令を出力する。
ダンパ駆動部33のダンパ電流調整部37は、与えられた減衰力指令に一致するようにPWM信号を調整する。その結果、MRダンパ20の磁場発生用コイル24に供給される電流値が調整されて、MRダンパ20に減衰力指令に応じた減衰力が発生する。
次に、上述した構成を備えたステアリングダンパシステムにおいて、舵角センサ14に異常が発生したときの動作(フェイル・セイフ動作)を説明する。図11を参照する。図11は、ステアリングダンパシステムのフェイル・セイフ動作順序を示したフロチャートである。
コントローラ30の異常判定部40は、中心検出スイッチ19がオン状態になったか否かを常に監視している。中心検出スイッチ19がオン状態になると、ステップS12に進む。
ステップS12では、異常判定部40は、中心検出スイッチ19がオン状態になったときに、舵角センサ14で検出された舵角(検出信号SV)を読み込む。
ステップS13では、舵角センサ14の検出信号SVが、予め記憶しておいた参照値「2.5−V1」以上であるか否かを判定する。検出信号SVが参照値「2.5−V1」以上である場合はステップS14に進む。一方、検出信号SVが参照値「2.5−V1」未満である場合は、舵角センサ14に異常が発生したものと判断してステップS15に進む。
ステップS14では、舵角センサ14の検出信号SVが、予め記憶しておいたもう一つの参照値「2.5+V2」以下であるか否かを判定する。検出信号SVが参照値「2.5+V2」以下である場合は、舵角センサ14が正常に作動していると判断し、前記ステップS11に戻って、次に中心検出スイッチ19がオン状態になるのを待つ。一方。検出信号SVが参照値「2.5+V2」を超える場合は、舵角センサ14に異常が発生したものと判断してステップS15に進む。
舵角センサ14の検出信号SVが2つの参照値「2.5−V1」及び「2.5+V2」で定まる範囲内に入っていない場合は、舵角センサ14に異常が発生したものと判断して、ステップS15において次の(15−1)〜(15−3)の動作を実行する。
きる。
15 … 車速センサ
19 … 中心検出スイッチ
20 … MRダンパ
23 … 磁性流体
30 … コントローラ
31 … 調整指令出力部
31A… 参照テーブル
32 … 減衰力指令出力部
33 … ダンパ駆動部
34A… 減衰力算出用テーブル
34B… 舵角方向判定部
35 … 減衰力演算部
35A… 減衰力算出用テーブル
36 … 減衰力調整部
37 … ダンパ電流調整部
38 … 電流駆動回路
40 … 異常判定部
41 … 報知器
Claims (4)
- ステアリングの減衰力を発生するダンパと、
車速と舵角とに基づき、ダンパで発生させる減衰力を調整する減衰力調整手段とを備えたステアリングダンパシステムであって、
前記減衰力を調整するために舵角を検出するための舵角センサとは別に備えられて、予め定められた特定の舵角を検出する特定舵角検出手段と、
前記特定舵角検出手段で特定の舵角が検出されたときに、前記減衰力を調整するために検出された舵角が予め定められた舵角範囲に入っているか否かを判定する異常判定手段とを備え、
前記特定舵角検出手段は、車両が直線走行状態にあるときのハンドルの舵角である中心位置を前記特定の舵角として検出し、
前記減衰力調整手段は、前記異常判定手段から与えられた判定結果に基づき、前記減衰力を調整するために検出された舵角が予め定められた舵角範囲に入っていないときは、前記ダンパで発生させる減衰力を略最小にすることを特徴とするステアリングダンパシステム。 - 請求項1に記載のステアリングダンパシステムにおいて、
前記特定舵角検出手段は、非接触式スイッチであることを特徴とするステアリングダンパシステム。 - 請求項1に記載のステアリングダンパシステムにおいて、
前記減衰力を調整するために検出された舵角が予め定められた舵角範囲に入っていないという判定結果を前記異常判定手段から与えられることに基づき、前記減衰力を調整するための舵角検出の異常を報知する報知手段を備えていることを特徴とするステアリングダンパシステム。 - 請求項1から3のいずれかに記載のステアリングダンパシステムと、
車速を検出する車速検出手段と、
舵角を検出する舵角検出手段と
を備えたことを特徴とする鞍乗り型車両。
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