JP5418512B2 - 二輪車、二輪車用姿勢安定化装置及び二輪車用姿勢安定化方法 - Google Patents
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Description
これにより、本発明では、トルク発生手段(15)よるトルクを効率よく、車体のロール角度を変化させるロールモーメントに変換させることができる。
これにより、請求項2に記載の発明では、簡便な構成で運転者に違和感を与えることを抑制しつつ、二輪車のふらつきを抑制することができる。
これにより、請求項3に記載の発明では、トルク発生手段(15)を内燃機関で構成する場合に比べて、容易に制御することができる。
1.二輪車用姿勢安定化装置及びこれを搭載した自転車の構成
自転車3は、図2に示すように、前輪3Aが操舵用の車輪であり、後輪3Bが走行用の駆動力を路面に与える駆動輪である。そして、前輪3Aは、ハンドル3Cを介して運転者(ライダー)により直接的に操舵(操作)される。一方、後輪3Bには、ライダーにより脚踏み操作されるクランクペダル(図示せず。)で発生した駆動力がチェーンやシャフト等の動力伝達手段(図示せず。)を介して伝達される。
電子制御ユニット(以下、ECUと記す。)5には、図1に示すように、ライダーによるハンドル3Cの操作量、つまり前輪3Aの操舵角度θsを検出する操舵角度センサ7、自転車3の速さVを検出する車速センサ9、及び自転車3のロール角度θrの変化率(ロール角速度dθr)を検出する車体ロール角速度センサ11からの検出信号が入力されている。
そして、後述するように、自転車3が安定するには、M1=M2となる必要があるので、tanθr=V・ω/gとなるので、目標ロール角度算出部5Bは、左記の式を満たすロール角度θr(=atan(V・ω/g))を目標ロール角度θroとして算出する。
二輪車用姿勢安定化装置1は、起動スイッチ(図示せず。)がライダーにより投入されたときに起動し、起動スイッチが遮断されたときに停止する。なお、二輪車用姿勢安定化装置1の作動制御用プログラム、つまり図7に示す制御フローを実行するためのプログラムは、ROM等の不揮発性記憶手段に記憶されている。
自転車3は、上述したように、自転車3に作用する重力(ライダーに作用する重力も含む。)によるロールモーメントと、いわゆる遠心力(向心力に対する慣性力)によるロールモーメントとが釣り合っている場合に、その姿勢が安定する。
(第2実施形態)
上述の実施形態では、収束時間Trを予め設定された固定時間としたが、本実施形態は、収束時間Trを変更可能な構成としたものである。つまり、収束時間Trは、ライダーの意志(希望)やライダーの性状等によって異なる時間を取り得るので、収束時間Trを変更可能な構成としたものである。
すなわち、本実形態では、ライダーにより操作可能な収束時間設定手段として、図8(a)〜図8(c)のうちいずれかに示す収束時間設定スイッチ21をハンドル3C等に設けたものである。
第2実施形態では、収束時間Trを変更することにより、現実の収束時間Trを直接的に変化させるものであったが、本実施形態は、収束時間Trを固定時間としたまま、目標トルクTrを変更することにより、現実の収束時間Trを間接的に変化させるものである。
第3実施形態では、目標トルクTrを変更することにより、現実の収束時間Trを変化させるものであったが、本実施形態は、目標ヨーレイトωの算出に用いる目標ヨーレイト算出マップ(図5参照)を車速に応じて変更することにより、現実の収束時間Trを変化させるものである。
本実施形態は、姿勢制御トルクに加えて、走行用の駆動力も電動モータ15に発生させるものである。つまり、本実施形態は、本発明に係る二輪車、二輪車用姿勢安定化装置及び二輪車用姿勢安定化制御方法を、いわゆる電動アシスト自転車にて適用したものである。以下、第1実施形態に係る二輪車用姿勢安定化装置1を例に本実施形態に係る自転車3について説明する。
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、操舵輪である前輪3Aに姿勢制御のためのトルクを付与したが、本発明はこれに限定されるものではなく、駆動輪である後輪3Bに姿勢制御のためのトルクを付与してもよい。
また、上述の実施形態では、電動モータ15のみにて姿勢制御のためのトルクを発生させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば姿勢制御のためのトルクがマイナス値となる場合には、ブレーキを利用してマイナスのトルクを車輪に付与してもよい。
3C…ハンドル、3D…サドル、5A…算出部、5A…目標ヨーレイト算出部、
5B…目標ロール角度算出部、5C…実ロール角度算出部、
5D…目標ロール角速度算出部、7…操舵角度センサ、9…車速センサ、
11…車体ロール角速度センサ、13A…目標駆動トルク算出部、
15…電動モータ、17…コントロールボックス、19…バッテリ、
21…収束時間設定スイッチ、23…目標トルク変更スイッチ、
23A…目標トルク変更スイッチ、23B…目標トルク変更スイッチ。
Claims (5)
- 進行方向に沿って2つの車輪が配置され、旋回時に車体を旋回中心側に傾斜させて旋回するとともに、前輪が操舵輪である二輪車であって、
車体の速さを検出する車速検出手段と、
運転者による車体への操作量として、操舵用の車輪の操舵角度を検出する操作量検出手段と、
少なくとも前記操作量検出手段により検出された操作量に基づいて目標とするロール角度(以下、目標ロール角度という。)を決定する目標ロール角度決定手段であって、(a)操舵角度と車体の速さとヨー角速度との関係が記憶された記憶部、(b)前記記憶部に記憶された前記関係に従ってヨー角速度を決定する目標ヨー角速度決定手段、並びに(c)車体に作用する重力による第1ロールモーメントと、前記目標ヨー角速度決定手段により決定されたヨー角速度及び車体の速さから算出される第2ロールモーメントとの釣り合い条件に基づいて前記目標ロール角度を算出するロール角度算出手段を有する目標ロール角度決定手段と、
現実のロール角度(以下、実ロール角度)を検出する実ロール角度検出手段と、
前記実ロール角度から前記目標ロール角度を減じた値を目標とする時間で除した値を目標ロール角速度とする目標ロール角速度算出手段と、
前記操舵用の車輪にトルクを発生させるトルク発生手段と、
前記トルク発生手段を制御する制御手段であって、(a)前記目標ロール角速度と前記実ロール角速度との差が正のときには、ロール角速度を増大させるトルクを発生させ、(b)前記目標ロール角速度と前記実ロール角速度の差が負のときには、ロール角速度を減少させるトルクを発生させ、(c)前記目標ロール角速度と前記実ロール角速度の差が0の場合には、トルクを発生させず現在のロール角度を維持する制御手段と
を備えることを特徴とする二輪車。 - 前記トルク発生手段は、前記制御手段からの指令に基づくトルクに加えて、走行用の駆動力も車輪に供給することを特徴とする請求項1に記載の二輪車。
- 前記トルク発生手段は、電動モータであることを特徴とする請求項2に記載の二輪車。
- 進行方向に沿って2つの車輪が配置され、かつ、旋回時に車体を旋回中心側に傾斜させて旋回するとともに、前輪が操舵輪である二輪車に適用され、前記二輪車の姿勢を安定化させるための二輪車用姿勢安定化装置であって、
車体の速さを検出する車速検出手段と、
運転者による車体への操作量として、操舵用の車輪の操舵角度を検出する操作量検出手段と、
少なくとも前記操作量検出手段により検出された操作量に基づいて目標とするロール角度(以下、目標ロール角度という。)を決定する目標ロール角度決定手段であって、(a)操舵角度と車体の速さとヨー角速度との関係が記憶された記憶部、(b)前記記憶部に記憶された前記関係に従ってヨー角速度を決定する目標ヨー角速度決定手段、並びに(c)車体に作用する重力による第1ロールモーメントと、前記目標ヨー角速度決定手段により決定されたヨー角速度及び車体の速さから算出される第2ロールモーメントとの釣り合い条件に基づいて前記目標ロール角度を算出するロール角度算出手段を有する目標ロール角度決定手段と、
現実のロール角度(以下、実ロール角度)を検出する実ロール角度検出手段と、
前記実ロール角度から前記目標ロール角度を減じた値を目標とする時間で除した値を目標ロール角速度とする目標ロール角速度算出手段と、
前記操舵用の車輪にトルクを発生させるトルク発生手段と、
前記トルク発生手段を制御する制御手段であって、(a)前記目標ロール角速度と前記実ロール角速度との差が正のときには、ロール角速度を増大させるトルクを発生させ、(b)前記目標ロール角速度と前記実ロール角速度の差が負のときには、ロール角速度を減少させるトルクを発生させ、(c)前記目標ロール角速度と前記実ロール角速度の差が0の場合には、トルクを発生させず現在のロール角度を維持する制御手段と
を備えることを特徴とする二輪車用姿勢安定化装置。 - 進行方向に沿って2つの車輪が配置され、かつ、旋回時に車体を旋回中心側に傾斜させて旋回するとともに、前輪が操舵輪である二輪車に適用され、前記二輪車の姿勢を安定化させるための二輪車用姿勢安定化制御方法であって、
車体の速さを検出する車速検出工程と、
運転者による車体への操作量として、操舵用の車輪の操舵角度を検出する操作量検出工程と、
少なくとも前記操作量検出工程により検出された操作量に基づいて目標とするロール角度(以下、目標ロール角度という。)を決定する目標ロール角度決定工程であって、(a)操舵角度と車体の速さとヨー角速度との関係が記憶された記憶部、(b)前記記憶部に記憶された前記関係に従ってヨー角速度を決定する目標ヨー角速度決定手段、並びに(c)車体に作用する重力による第1ロールモーメントと、前記目標ヨー角速度決定手段により決定されたヨー角速度及び車体の速さから算出される第2ロールモーメントとの釣り合い条件に基づいて前記目標ロール角度を算出するロール角度算出手段を用いて前記目標ロール角度を決定する目標ロール角度決定手段と、
現実のロール角度(以下、実ロール角度)を検出する実ロール角度検出工程と、
前記実ロール角度から前記目標ロール角度を減じた値を目標とする時間で除した値を目標ロール角速度とする目標ロール角速度算出工程と、
前記トルク発生手段を制御する制御工程であって、(a)前記目標ロール角速度と前記実ロール角速度との差が正のときには、ロール角速度を増大させるトルクを発生させ、(b)前記目標ロール角速度と前記実ロール角速度の差が負のときには、ロール角速度を減少させるトルクを発生させ、(c)前記目標ロール角速度と前記実ロール角速度の差が0の場合には、トルクを発生させず現在のロール角度を維持する制御工程と
を備えることを特徴とする二輪車用姿勢安定化制御方法。
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