JP5285148B2 - 自動二輪車の走行運動の安定化方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、傾斜センサを介して走行路面に対する自動二輪車の傾斜角が測定され、および傾斜角が計算装置内において処理されたのちに、それに基づく制御信号が、走行運動への安定化操作を行わせるために、制御装置に供給されるようにした、オートバイのような自動二輪車の走行運動の安定化方法に関するものである。

姿勢角とは、運動方向に対する全体車両の回転角と理解される。この姿勢角はカーブ走行において発生し、特にドリフトにおいて発生する。

これに対して、横滑り角とは、車輪が示す方向と車輪が実際に走行路面上を運動する方向との間に存在する角度と理解される。即ち、横滑り角は、一方の、車輪中心面と走行路面との交線と、他方の、車輪中心の速度ベクトルの走行路面上への投影線との間の角度である。

車輪における横滑り角は全体車両の姿勢角とは異なっていてもよい。

従来技術、例えばドイツ特許公開第４１１７５４０号から、自動二輪車における縦揺れ（ピッチング）角および横揺れ（ローリング）角の決定装置が既知である。この場合、超音波センサを介して、車両底部から見た相対的な、縦揺れ角および横揺れ角並びに走行路面上高さが決定される。ここで、３つの超音波センサは、それらの間に１つの平面が形成されるように配置されている。

ドイツ特許公開第１０２３８５２６号から、傾斜検出方法および装置が開示されている。ここでは、自動二輪車の傾斜を決定するために、超音波センサ、ライダ・センサおよびレーダ・センサが適切であると開示される。

しかしながら、過去において、例えばオートバイのような自動二輪車においては、運転がむずかしいときにおいてもこの車両を十分に安定化させるためには、走行路面に対する車両位置の測定のみではしばしば十分ではないことが示された。特にカーブから加速するとき、横滑り角がきわめて大きいために転倒に至るという危険が存在する。横滑り角は、文献において、ドリフト角としても表わされる。

特に危険な状況は、後車輪において大きな横滑り角が存在するときに発生する。その原因は２つの場合において見られ、即ち、一方で、横滑り角がきわめて大きいときに後車輪が「コースから外れ」、したがって、カーブ中心に向かって転倒する場合に、他方で、「コースから外れた後車輪」が他の走行路面セクションにおいて急に再びより高い摩擦係数を見出し、したがって、再び「走行路面」に係合し、これにより、車両が急に起き上がり且つカーブから飛び出すように転倒するときに見られる。

燃料噴射の変化、クラッチの投入または切離しおよびブレーキ作動の少なくともいずれかによるいわゆる負荷切換過程もまた特に危険である。

ドイツ特許公開第４１１７５４０号 ドイツ特許公開第１０２３８５２６号

自動二輪車、即ちオートバイのような二輪車の転倒は、この自動二輪車のドライバに対して危険であるのみならず、関係のない第三者に対しても危険である。したがって、このような転倒は回避されるべきである。

本発明は、少なくとも１つの姿勢角検出センサにより、自動二輪車の姿勢角が測定され且つ制御装置内において同時処理されることを特徴とする。

本発明は、本発明による方法を実行するための対応手段を有する装置にも関するものである。

動的走行状況に対して好ましくない展開は、このようにして早期に検出可能であり、且つ車両は再び安定化可能である。車輪の各々における横滑り角は、このようにして、安全な値に制限可能である。自動二輪車の走行特性は、要求の多いむずかしい状況においてもより良好に制御可能であり、且つ転倒が回避される。これにより、自動二輪車のより早期の、より正確且つより適切な操作／制御が可能となる。

本方法の有利な変更態様が従属請求項に記載され且つ以下に詳細に説明される。

即ち、自動二輪車の速度が測定され且つ計算装置内において同時処理されるとき、それは特に有利である。このとき、存在するそれぞれの速度または存在するそれぞれの加速度の関数として安定化操作が提供可能である。これにより、自動二輪車の走行動特性を変化させる操作／制御装置のより細かい応答が可能となる。

姿勢角の時間経過が測定され且つ計算装置内において同時処理されるとき、特に危険な動的走行状況が発生する前に予め早期に、操作または制御により安定化操作を実行することが可能である。

車両を効率的に安定化させるために、他の一実施例において、制御信号が、クラッチの切離し、ブレーキ操作、エンジン駆動トルクの低下および能動的シャシ制御の少なくともいずれかを生じさせるとき、それは有利である。種々の安定化操作を組み合わせたとき、転倒を回避するための自動二輪車のより急速な安定化、および調節におけるより高い精度が提供される。

全体車両の姿勢角のみを安定化方法の基礎としないために、有利な他の一実施形態において、姿勢角検出センサが、自動二輪車の１つの車輪における、好ましくは後車輪における横滑り角を決定し、およびこの横滑り角が計算装置内において同時処理されるとき、それは推奨される。したがって、姿勢角検出センサは、姿勢角を測定し且つ伝送するのみならず、少なくとも１つの車輪の横滑り角もまた考慮し且つそれを伝送することが可能であり、これにより、下位の制御装置内の計算装置内において制御信号が発生可能である。

姿勢角検出センサがレーダ・センサであるとき、超音波センサ、赤外線センサおよびライダ・センサ（「光検出距離センサ」）のほかに、特に丈夫なレーダ・センサが使用可能であるので、構造の自由度が明らかに上昇される。レーダ・センサは、非接触測定において、機械荷重には無関係であり、簡単に装着可能であり、および透明度が低いときにおいても本質的にメンテナンス・フリーで作動するという利点を有している。

危険と判定された状況において制御信号を確実に提供するために、限界値を超えたのちに、制御装置が制御信号を出力するとき、それは有利である。

各車両に対して同じ状況を検出可能にするために、限界値が予め固定的に設定されているとき、それは有利である。これは、一方で、工場側で実行可能であるので、同じタイプの全ての車両に対して同じ出力特性が存在するが、それぞれの車両ドライバのそれぞれの運転スタイルの特殊性を考慮するために、各車両ドライバに対して個々に設定されてもよい。

本発明は、このような方法を実行するための対応手段を有する装置にも関するものであり、この装置が既存の自動二輪車内にも装着可能であるとき、本発明は特に有利に構成されている。

以下に本発明が図面により詳細に説明されている。

図１は、カーブ走行中の、２つの傾斜センサおよび２つの縦揺れセンサを有する、略図で示されたオートバイを示す。 図２は、センサにより走査される、走行路面上のゾーンと共に、図１からの傾斜センサおよび縦揺れセンサの配置の概略図を示す。 図３は、オートバイの、傾斜センサおよび縦揺れセンサが装着されている範囲並びにセンサにより走査される範囲の拡大図を示す。 図４は、ブレーキ作動における自動二輪車の「縦揺れ」の概略図を示す。 図５は、流れ図で示した、方法のフローの概略図を示す。

図１は自動二輪車１を示す。図示の実施例においては、自動二輪車はオートバイである。オートバイは、内燃機関２、前車輪３および後車輪４を有している。前車輪３はハンドル５により自動二輪車１の長さ方向軸線６に対してかじ取り可能である。自動二輪車１はカーブ７内において走行路面８上を運動する。後車輪４と前車輪３との間において、オートバイの下側範囲内に、センサ装置９が装着されている。センサ装置９は２つの傾斜センサ１０を含む。センサ装置９はさらに２つの縦揺れセンサ１１を含む。傾斜センサ１０および縦揺れセンサ１１は特に図２にわかりやすく示されている。

センサ装置９はレーダに基づく速度ベクトル・センサ装置として形成され且つ４つのいわゆるアンテナ・ローブ１２を有している。２つのアンテナ・ローブ１２はそれぞれ両方の傾斜センサ１０により発生される。２つの他のアンテナ・ローブ１２は縦揺れセンサ１１により発生される。

センサ装置９により、４つの方向内の、即ち走行方向内および走行方向に対して横方向内の、センサ装置９から走行路面８の表面までの距離の測定が行われる。

傾斜センサ１０により形成されるアンテナ・ローブ１２の２つの放射ゾーン１３は、これらの放射ゾーンを通る結合ラインが車両の長さ方向に対して直角な方向に形成されている。縦揺れセンサ１１により形成される２つのこれらのアンテナ・ローブ１２は、車両の長さ方向内に、即ち長さ方向軸線６に沿って形成されている。走行路面８の表面上における、縦揺れセンサ１１により発生されるアンテナ・ローブ１２の放射ゾーンを通る直線は、走行路面８の表面上における、傾斜センサ１０により発生されるアンテナ・ローブ１２の放射ゾーンを通る直線に直交している。

傾斜センサ１０および縦揺れセンサ１１の特定の配置は図２から明らかである。ここで、矢印は自動二輪車１の走行方向を表わし、この走行方向は、図２に示されている実施例においては、自動二輪車１の長さ方向軸線６に同等である。図２においては、センサ装置９はオートバイのその他の部分から取り外されて示されている。アンテナ・ローブ１２は示されていない。しかしながら、走行路面８の表面上のアンテナ・ローブ１２の放射ゾーンは示され且つ符号１３が付けられている。

ここで図１に戻ると、カーブ７内で傾いて走行する自動二輪車１が示され、これにより、自動二輪車１を通る垂直軸とヨー軸１４との間に角度ψが存在する。角度ψは通常５０°−６０°より小さく、一般には５６°より小さい。図１に示す実施例においては、確かに走行路面８の水平な走行路面表面が示されているが、カーブに片勾配が設けられていても、走行路面表面に対する角度ではなく、水平面に対する角度のままであってもよい。

図３においてよくわかるように、傾斜センサ１０の１つは長さＩを測定する。縦揺れセンサは高さを決定し、この高さは、対応するアルゴリズムを介して、高さｈ_０に換算される。

さらに、図１−４には示されていない計算装置１５内において、角度Θ_ｋが決定される。計算装置１５内において、次のアルゴリズムを用いて角度ψが決定される。

このようにして、測定された長さＩにより、即ち傾斜センサ１０と走行路面８の表面との間の距離により、傾斜角が決定され、この場合、走行方向に見て右側のアンテナ・ローブ１２がベースを形成する例が示されている。しかしながら、走行方向に見て左側のアンテナ・ローブ１２がベースを形成してもよい。

各走行状況において、カーブ内における、「縦揺れ」を発生するブレーキ過程においても、圧着圧力および圧着条件を利用することもまた本発明の目的であるので、図４に、「縦揺れ」を発生したブレーキ作動の結果が示されている。この場合、自動二輪車は前車輪３に配置されているばね懸架装置内に沈み込み、これにより、前車輪３の範囲内において値ｄだけ沈み込む。ブレーキ作動ののちおよびブレーキ作動の間に長さ方向支柱１６がとった位置が破線で示されている。距離ｄは一般に半径ｒより小さい。

図５に、本発明による方法に対する流れ図が示されている。傾斜センサ１０および縦揺れセンサ１１は計算装置１５にデータを提供する。操作／制御精度を高めるために、少なくとも１つの姿勢角検出センサ１７が計算装置１５に追加のデータを提供する。この場合、姿勢角検出センサ１７は姿勢角を提供するが、後車輪の横滑り角および前車輪の横滑り角の少なくともいずれかを計算装置１５に供給することもまた可能である。したがって、姿勢角検出センサ１７内において、未処理データの前処理が行われる。しかしながら、未処理データの前処理は計算装置１５内において行われてもよい。姿勢角検出センサ１７は、傾斜センサ１０および縦揺れセンサ１１を含むセンサ装置９の一部であってもよい。このときは、姿勢角を計算するための対応計算手段が必要である。

計算装置１５は制御装置１８に信号を提供する。この信号は、供給されたデータを処理したときに計算装置１５により発生された制御信号である。ここで、制御装置１８は、クラッチ装置１９、ブレーキ装置２０、能動的シャシ制御装置２１および速度制御装置２２のような１つまたは複数の操作／制御装置に作用する。対応するエンジンの短時間の切離し、短時間のブレーキ作動、シャシの弱い／強いばね位置および燃料の供給／遮断の少なくともいずれかにより、車両はこのとき再び安定化される。

本発明により、予め安定化させるブレーキ操作および制御操作を発生させるための傾斜角および縦揺れ角が利用されるのみならず、姿勢角および横滑り角の少なくともいずれかもまた利用される。これにより、より早期に且つより確実に、車両は、走行動特性に関する対応する安定化操作によって再び安定化される。このような自動二輪車１の転倒、特にこのような自動二輪車１の車両ドライバに対する危険は有効に回避される。

オートバイのような対応する自動二輪車の走行安全性は、これにより向上される。

１ 自動二輪車
２ 内燃機関
３ 前車輪
４ 後車輪
５ ハンドル
６ 長さ方向軸線
７ カーブ
８ 走行路面
９ センサ装置
１０ 傾斜センサ
１１ 縦揺れセンサ
１２ アンテナ・ローブ
１３ 放射ゾーン
１４ ヨー軸
１５ 計算装置
１６ 長さ方向支柱
１７ 姿勢角検出センサ
１８ 制御装置
１９ クラッチ装置
２０ ブレーキ装置
２１ 能動的シャシ制御装置
２２ 速度制御装置
ｄ 沈みの値
ｈ_０ 高さ
Ｉ 長さ
ｒ 半径
θ_ｋ 角度
ψ 角度（垂直軸とヨー軸とが形成する角度）

Claims (9)

1. 傾斜センサ（１０）を介して走行路面（８）に対する自動二輪車（１）の傾斜角が測定され、および前記傾斜角が計算装置（１５）内において処理されたのちに、それに基づく制御信号が、自動二輪車（１）の走行運動への安定化操作を行わせるために、制御装置（１８）に供給されるようにした、オートバイのような自動二輪車の走行運動の安定化方法において、
   少なくとも１つの姿勢角検出センサ（１７）により、自動二輪車（１）の姿勢角が測定され且つ前記制御装置（１８）内において同時処理されることを特徴とする自動二輪車の走行運動の安定化方法。
2. 自動二輪車（１）の速度が測定され且つ前記計算装置（１５）内において同時処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記姿勢角の時間経過が測定され且つ前記計算装置（１５）内において同時処理されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記制御信号が、クラッチの切り離し、ブレーキ操作、エンジン駆動トルクの低下および能動的シャシ制御の少なくともいずれかを生じさせることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記姿勢角検出センサ（１７）の１つが、自動二輪車（１）の１つの車輪における、好ましくは後車輪（４）における横滑り角を決定し、およびこの横滑り角が前記計算装置（１５）内において同時処理されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記姿勢角検出センサ（１７）がレーダ・センサであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
7. 限界値を超えたのちに、前記制御装置（１８）が制御信号を出力することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記限界値が予め固定的に設定されていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法を実行するための手段を有する装置。

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