JP5873143B2

JP5873143B2 - 鞍乗り型車両

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Publication number: JP5873143B2
Application number: JP2014140266A
Authority: JP
Inventors: 和也稗田; 彰吾中村
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2034-07-08
Also published as: US20160009275A1; EP2974900B1; US9889845B2; EP2974900A1; JP2016016726A

Description

本願は、鞍乗り型車両に関し、特に、前輪浮きを検出し、前輪浮きを抑制するように駆動力を制御し得る鞍乗り型車両に関する。

自動二輪車や全地形対応車（ＡｌｌＴｅｒｒａｉｎＶｅｈｉｃｌｅ）などの鞍乗り型車両は、後輪を駆動とする車両である。鞍乗り型車両では、後輪に伝達される駆動力が大きい場合、あるいは、急激に後輪の駆動力が増大した場合、前輪が地面から浮き上がる状態になることがある。このように前輪が浮き上がることを前輪浮きとよぶ。

前輪浮き状態では、後輪のみで鞍乗り型車両が走行するため、走行安定性が十分ではない場合がある。このため、鞍乗り型車両が前輪浮き状態になった場合に、前輪浮きを速やかに終了させるように、特許文献１は、前輪浮きを検出し、前輪浮きと判断したときに、駆動力を低下させる技術を開示している。

特開２０１１−１３７４１６号公報

本願に開示された鞍乗り型車両は、従来技術よりもより的確に前輪浮き状態を検出し、前輪浮きを抑制することのできる鞍乗り型車両を提供する。

本願の一実施形態に係る鞍乗り型車両は、少なくとも１つの前輪と、少なくとも１つの後輪と、駆動力を発生し、前記駆動力で前記後輪を回転させる駆動源と、少なくとも前記後輪の回転速度を低下させる制動装置と、ピッチレートを取得し、出力する第１の検出器と、前記前輪の回転に関する情報を検出し、出力する第２の検出器と、前記第１の検出器および前記第２の検出器の出力を監視し、前記ピッチレートおよび前記前輪の回転に関する情報の少なくとも一方に基づき、前輪浮きであるか否かを判定する前輪浮き判定部を含み、前記前輪浮きであると判定した場合に、前記駆動源または前記制動装置を制御する制御装置とを備える。

ピッチレートは、鞍乗り型車両の進行方向に対し横方向の軸周りの角速度であり、前輪浮きが発生すると、ピッチレートが急激に大きくなる。このため、本願の一実施形態に係る鞍乗り型車両によれば、より早期に前輪浮きの発生を検出し、前輪浮きを制御することができる。

本願に開示された鞍乗り型車両によれば、早期に前輪浮きの発生を判定することができ、駆動力を適切に抑制することによって、効果的に前輪浮きを抑制することができる。

前輪浮きの発生を説明する模式図である。実施形態の自動二輪車の側面図である。実施形態の慣性計測装置およびＥＣＵの構成を示すブロック図である。自動二輪車において、慣性力を測定する６軸を示す図である。前輪浮き判定および駆動力の抑制制御の手順を示すフローチャートである。前輪浮き判定部の動作を説明する模式図である。ピッチ角から前輪浮き高さを求める計算を説明するための図である。ピッチレートおよび前輪浮き高さの時間変化の例を示す図である。図８に示す例における第１の制御量の時間変化を示す図である。図８に示す例における第１の制御量、第２の制御量および低減量の時間変化を示す図である。ピッチレートおよび前輪浮き高さの時間変化の他の例を示す図である。図１１に示す例における第１の制御量の時間変化を示す図である。図１１に示す例における第１の制御量、第２の制御量および低減量の時間変化を示す図である。

まず、図１を参照しながら、駆動力が過大である場合に前輪浮きが生じる理由および前輪浮きを抑制する制御を説明する。図１は、自動二輪車が加速しながら走行している場合に自動二輪車が受ける力を示している。後輪の接地面との抵抗が十分に大きく、エンジンによる駆動力も十分に大きいと仮定する。自動二輪車が力Ｐによって加速する場合、自動二輪車の重心Ｇに後輪の接地面から受ける抗力Ｒが作用する。抗力Ｒは、後輪の軸Ｃ周りのモーメントを考え、ｒ×Ｐ＝Ｒ×ｄ、Ｒ＝（ｒ/ｄ）Ｐで表される。

自動二輪車に働く重力Ｗの抗力Ｒと平行な分力をＷ’とすると、Ｒ＞Ｗ’となるとき、自動二輪車の車体は、軸Ｃを中心に回転する。つまり、前輪が接地面から離れ、前輪浮きが発生する。この場合、Ｒ≦Ｗ’となれば、自動二輪車の車体は、軸Ｃを中心に逆回転し、前輪が地面に接する。したがって、Ｒ≦Ｗ’となるように、力Ｐを小さくすれば、前輪浮きを解消できる。したがって、前輪浮きが発生すれば、駆動力を低下させればよい。

本願発明者は、従来の前輪浮きを検出し、駆動力を低下させる技術を詳細に検討した。その結果、従来技術によれば、前輪浮きの検出が遅れ、効率的に前輪浮きの抑制ができない場合があることが分かった。また、従来技術では、前輪浮きを検出した場合にどのように駆動力を抑制するかについて、詳細には開示されていないが、制御の方法によっては、駆動力を抑制後、再度前輪がさらに浮き上がろうとする場合があり得ることがわかった。

本願発明者は、このような課題に鑑み、前輪浮きを検出し、前輪浮きの状態を抑制する鞍乗り型車両を想到した。

本実施形態の鞍乗り型車両は、より確実に前輪浮き状態を検出するために、ピッチレートおよび前輪の回転速度に基づき前輪浮き状態であるか否か判定する。また、より適切な駆動力の抑制を行い、前輪浮き状態を終了させるために、駆動力の抑制に前輪の浮き高さを考慮する。また、駆動力の抑制中に再度前輪が浮き上がるのを抑制するように駆動力の制御を行う。

以下、本発明による鞍乗り型車両の実施の形態を、自動二輪車を例に挙げて説明をする。鞍乗り型車両では、運転者が鞍型のシートに着席して運転を行うため、運転時の重心が乗用車に比べて比較的高い位置にある。このような、鞍乗り型車両は駆動力が過剰である場合に、前輪浮きになりやすい。このため、本発明は、全地形対応車など自動二輪車以外の鞍乗り型車両の形態で好適に実施することも可能である。なお、鞍乗り型車両には、４輪および３輪のものが含まれ、３輪の鞍乗り型車両は、前輪が２輪のもと後輪が２輪のものが含まれる。

また、以下において説明する自動二輪車は、駆動源としてエンジンを備え、１つの後輪を駆動する。また、後輪の回転速度を低下させる制動装置としてブレーキを備える。自動二輪車の１つの前輪は従輪であり、駆動力は伝達されない。鞍乗り型車両である場合には、少なくとも１つの駆動輪および少なくとも１つの前輪を備えている。駆動源はエンジンに限られず、モータ等の他の後輪を回転駆動させる回転動力装置であってもよい。

以下、図面を参照して、鞍乗り型車両の１つである自動二輪車の実施形態を説明する。以下の説明において、前後および左右とは自動二輪車の前進する方向を基準としている。

１．自動二輪車１の構成
図２は、本実施形態の自動二輪車の構成を概略的に示す側面図である。自動二輪車１はメインフレーム２を備えている。メインフレーム２の前端上部にはヘッドパイプ３が設けられている。ヘッドパイプ３にはステアリングシャフト４が挿通されている。ステアリングシャフト４の上端部にはハンドル５が連結されている。ハンドル５の右側には、ブレーキレバー（図示省略）が配置されている。

ステアリングシャフト４の下端部には一対の伸縮可能なフロントフォーク７が連結されている。これより、ハンドル５の回転操作によってフロントフォーク７が揺動する。フロントフォーク７の下端部には前輪８が回転可能に取り付けられている。フロントフォーク７の伸縮により前輪８の振動が吸収される。また、フロントフォーク７の下端部には前輪ブレーキ１０が取り付けられ、ブレーキレバーの操作により前輪８の回転を制動する。前輪８の回転速度を検出し、出力する前輪回転速度センサ（第２の検出器）３５もフロントフォーク７の下端部近傍に設けられている。前輪８の上部には、前輪カバー１１がフロントフォーク７に固定されている。

メインフレーム２の上部には、燃料タンク１５とシート１６とが前後に並んで保持されている。燃料タンク１５の下方には、エンジン１７と変速機１８とがメインフレーム２に保持されている。エンジン１７には、点火プラグ３９、燃料噴射装置４０およびスロットルアクチュエータ４１が設けられている。また、スロットルの位置を検出し、出力するスロットルセンサ３７およびエンジンの回転速度を検出し、出力する駆動源回転速度センサ４２も設けられている。

エンジン１７と変速機１８との間にはクラッチ１３が配置されている。変速機１８は、エンジン１７で発生した動力を出力するドライブ軸１９を備えている。ドライブ軸１９にはドライブスプロケット２０が連結されている。エンジン１７で発生した動力のドライブ軸１９への出力は、クラッチ１３により接続または切断される。また、変速機１８は、複数のギアを含み、複数の変速比から選択される１つで、エンジン１７の回転数を変化させてドライブ軸１９を回転駆動する。

メインフレーム２の下部後側にはスイングアーム２１が揺動可能に支持されている。スイングアーム２１の後端部には、ドリブンスプロケット２２および後輪２３が回転可能に支持されている。後輪２３の回転速度を検出し、出力する後輪回転速度センサ３６がドリブンスプロケット２２近傍に設けられている。後輪２３には、ペダルブレーキ（図示省略）により作動する後輪ブレーキ２６が設けられている。ドライブスプロケット２０とドリブンスプロケット２２との間には、チェーン２４が懸架されている。エンジン１７で発生した駆動力は、クラッチ１３、変速機１８、ドライブ軸１９、ドライブスプロケット２０、チェーン２４およびドリブンスプロケット２２を介して後輪２３に伝達される。

シート１６の下部には、自動二輪車１の各部の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）５２が設けられている。ＥＣＵ５２は、マイクロコンピュータと、自動二輪車１の各部の動作を制御するための手順を規定したプログラムを格納しているメモリなどによって構成される。

自動二輪車１は前輪浮きを検出するために、加速度センサ３４およびジャイロスコープ（第１の検出器）３３を含む慣性計測装置５１をさらに備える。

図３は、慣性計測装置５１およびＥＣＵ５２の機能ブロック図を示している。本実施形態では、自動二輪車１は、例えば、６軸慣性計測ユニットを慣性計測装置５１として備えている。加速度センサ３４およびジャイロスコープ３３はそれぞれ３軸の加速度および角速度を検出する。図４は、自動二輪車１に働く６つ慣性力を示している。図４に示すように、加速度センサ３４は、自動二輪車１の前後方向であるｘ軸方向、横方向であるｙ軸方向および鉛直方向であるｚ軸方向の加速度を検出する。また、ジャイロスコープ３３は、ｘ軸周りのバンクレートα（ロールレート）、ｙ軸周りのピッチレートβおよびｚ軸周りのヨーレートγを検出する。

自動二輪車１は、前輪浮きを検出して前輪浮きの状態を抑制するために、少なくともピッチレートを取得できればよい。このピッチレートは、ジャイロスコープ３３がｙ軸周りの角速度として直接求めてもよいし、他の軸周りの角速度から計算によって取得してもよい。また、ジャイロスコープ３３は複数の角速度センサなどによって構成されていてもよい。

本願明細書では、「検出」および「取得」の用語を、原則として、以下のよう使い分ける。「物理量aを検出する」とは、物理量aの測定を行うことにより、物理量aの値（測定値）を示す情報を得ることを意味する。「物理量aを取得する」とは、「物理量aを検出する」ことを含み、かつ、センサなどが検出した情報に基づいて物理量aの値を決定することを含むものとする。

より高い確度で、前輪浮きの状態を検出するために、慣性計測装置５１は、ｘ軸方向、つまり、自動二輪車１の縦方向の加速度を取得することが好ましい。このため、加速度センサ３４は、少なくともｘ軸方向の加速度を検出する。

以下において詳細に説明するように、前輪浮きの状態をより適切に検出するため、自動二輪車１の姿勢を考慮して、鉛直方向のピッチレートを用いることが好ましい。このため、慣性計測装置５１は、ジャイロスコープ３３から得られるバンクレートを受け取り、時間積分することによってバンク角を取得し、出力するバンク角取得部５３と、バンク角およびジャイロスコープ３３から得られるヨーレートを用いて、ピッチレートを補正する補正ピッチレート取得部５４とを含む。

図３に示すように、ＥＣＵ５２は、前輪浮き判定部５６と、前輪浮き高さ推定部５７と、駆動力抑制制御部５８と、駆動力推定部５５とを含む。これらの各部の機能は、メモリに記憶されたプログラムをマイクロコンピュータが読み出し、実行することにより実現する。ＥＣＵ５２は、これらの構成以外に、自動二輪車１の各部を制御するための機能を有していてもよい。また、本実施形態では、前輪浮き判定部５６と、前輪浮き高さ推定部５７と、駆動力抑制制御部５８とは、ＥＣＵ５２に含まれているが、ＥＣＵ５２とは別の制御ユニット等に含まれていてもよい。

前輪浮き判定部５６は、補正ピッチレート取得部５４から得られる補正ピッチレートと、前輪回転速度センサ３５から得られる前輪の回転速度を常時あるいは所定の時間間隔で受け取り、補正ピッチレートおよび前輪の回転速度に基づき、前輪浮き状態であるか否かを判定する。具体的には、補正ピッチレートおよび前輪の回転速度を監視し、少なくともいずれか一方が所定の条件を満たす場合、前輪浮き状態であると判定する。

ＥＣＵ５２は、前輪浮き状態であると判定した場合、エンジン１７の出力が低減するように、エンジン１７を制御する。

具体的には、ＥＣＵ５２の前輪浮き高さ推定部５７は、前輪浮き判定部５６が前輪浮き状態であると判定したことを示す信号を受け取り、前輪８が後輪２３の接地面からどれくらい浮き上がっているかを推定する。このために、前輪浮き高さ推定部５７は補正ピッチレートを積分することによってピッチ角度を求める。慣性計測装置５１が、補正ピッチレートを積分することによってピッチ角度を求め、前輪浮き高さ推定部５７へ出力してもよい。前輪浮き高さ推定部５７はピッチ角と自動二輪車１のホイルベースとを用いて前輪浮き高さを推定する。

駆動力抑制制御部５８は、補正ピッチレート取得部５４から得られる補正ピッチレートおよび前輪浮き高さ推定部５７から得られる前輪の浮き高さに基づいて、エンジン１７の出力が低減するように、エンジン１７を制御する。より具体的には、駆動力抑制制御部５８は、出力を低減させる低減量（制御量）を算出し、駆動力推定部５５が出力する駆動力量から低減量を減じた補正後の駆動力量を点火プラグ３９、燃料噴射装置４０およびスロットルアクチュエータ４１へ出力する。これにより、運転者が意図する駆動力よりも低減した駆動力となるようにエンジン１７の出力が抑制され、駆動力が低減するため、前輪浮きが抑制される。

２．自動二輪車１の制御
次に図２および図５を参照しながら、自動二輪車１における前輪浮きの判定および前輪浮きを抑制する駆動力の制御を説明する。図５は、前輪浮きの判定および前輪浮きを抑制する駆動力の制御の手順を示すフローチャートである。まず、図５に示すように、前輪浮き判定部５６が自動二輪車１の走行中、前輪浮きが発生していないかどうかを判定する（Ｓ１１）。

図６は前輪浮き判定部５６に入力される信号と判定条件を示している。前輪浮き判定部５６は、慣性計測装置５１から出力されるピッチレートおよび前輪回転速度センサ３５から出力される前輪の回転速度を逐次受け取り、条件Ｃ１で示すように、ピッチレートおよび前輪の回転速度の少なくとも一方が所定の条件を満たす場合、前輪浮きが発生したと判定する。

ピッチレートは、自動二輪車１の進行方向に対し横方向の軸周りの角速度であり、前輪浮きが発生すると、ピッチレートが急激に大きくなる。このため、より早期に前輪浮きの発生を検出することができる。たとえば、ピッチレートが所定の値以上になった場合、あるいは所定の値を超えた場合、前輪浮きが発生したと判定する。ピッチ角を用いる場合、ある程度前輪が接地面から持ち上がらないとピッチ角が大きくならないため、前輪浮きと判定しにくい。また、ピッチ角が小さい範囲で前輪浮きを判定しようとする場合、誤差が生じやすい。

ピッチレートからより正確に前輪浮き発生の判定をおこなうためには、ピッチレートは自動二輪車１の姿勢によらず、自動二輪車に対して鉛直方向を基準に求められた補正されたピッチレートを用いることが好ましい。このため、前述したように、慣性計測装置５１のバンク角取得部５３は、ジャイロスコープ３３から得られるバンクレートを受け取り、時間積分することによってバンク角Ａを取得し、出力する。補正ピッチレート取得部５４は、バンク角Ａおよびジャイロスコープ３３から得られるヨーレートγを用いて、ピッチレートβを補正する。補正されたピッチレートをβ’とすると、補正ピッチレートβ’は、
補正ピッチレートβ’＝ピッチレートβ×ｃｏｓ（バンク角Ａ）−
ヨーレートγ×ｓｉｎ（バンク角Ａ）
によって求めることができる。

また、前輪浮きが発生すると、前輪に駆動力が伝わらなくなるため、前輪の回転速度が小さくなる。このため、前輪の回転速度の変化がたとえば所定以上となった場合に前輪浮きが発生したと判定することができる。より確実にかつ、早期に前輪の回転速度から前輪浮きを検出するためには、たとえば、前輪の回転速度の時間に関する１回微分値を用いてもよい。前輪浮きの発生直前では、自動二輪車１は加速しているため、前輪の回転速度は増大する。その後、前輪浮きが発生すると前輪の回転速度は減少する。このため、前輪の回転速度の時間に関する１回微分値は、前輪浮きの発生前後で正から負へ変化する。よって、前輪の回転速度の１回微分値が正から負へ変化するのを検出した場合、前輪浮きが発生したと判定してもよい。また、前輪の回転速度の１回微分値は正から負へ変化するため、前輪の回転速度の時間に関する２回微分値は、前輪浮きの発生前後で絶対値の大きい、負の値をとり、前輪浮き発生前および発生後ではほぼ０に近い値をとる。このため、前輪の回転速度の時間に関する２回微分値の絶対値が、所定の値以上になった場合に、前輪浮きが発生したと判定してもよい。このように、回転速度の時間微分値を用いることにより、より、前輪浮きの発生をより確実に判定しやすくなる。つまり、前輪浮き判定部５６は、回転速度、回転速度の１回微分値、回転速度の２回微分値など、前輪の回転に関する情報を受け取ることによって、前輪浮きが発生した場合に、遅れることなく前輪浮きを検出し判定することができる。

前輪浮き判定部５６は、ピッチレートおよび前輪の回転速度の両方を監視し、ピッチレートおよび前輪の回転速度のうち一方が所定の条件を満たす場合に前輪浮きが発生したと判定することにより、より早期に前輪浮きの発生を検出することができる。この点で、前輪の回転速度のみに基づき、前輪浮きを判定する制御とは異なる。ピッチレートおよび前輪の回転速度の両方が所定の条件を満たす場合に前輪浮きが発生したと判定してもよい。

ただし、種々の走行条件によっては、前輪浮きが実際には発生していない場合に条件Ｃ１が満たされる可能性がある。このため、前輪浮きが発生しにくい条件Ｃ２あるいは前輪浮きが発生しやすい条件Ｃ２と組み合わせることにより、より確実に前輪浮きの発生を判定してもよい。具体的には、前輪回転速度センサ３５から出力される前輪の回転速度、（第２の検出器）、後輪回転速度センサ（第３の検出器）３６から出力される後輪の回転速度、駆動源回転速度センサ（第３の検出器）４２から得られる駆動源回転速度、慣性計測装置５１の加速度センサ（第３の検出器）３４から出力される自動二輪車１の前後方向の加速度の少なくとも１つを前輪浮き発生の判定に用いてもよい。

たとえば、前輪浮きが発生している場合、前輪の回転速度は小さくなるが、後輪の回転速度は増大またはほぼ一定であり、前輪と後輪の回転速度差は大きくなっていく。一方、前輪浮きが発生していなければ、前輪と後輪の回転速度差はほぼ０である。したがって、条件Ｃ１を満たし、かつ条件Ｃ２として、前輪と後輪の回転速度差が所定の値以上である場合に、前輪浮きが発生したと判定してもよい。

また、前輪浮きはエンジンの駆動力が大きく、所定の値以上に加速している場合に発生する。したがって条件Ｃ１を満たし、かつ条件Ｃ２として、駆動源回転速度や前後方向の加速度が所定の値以上である場合に、前輪浮きが発生したと判定してもよい。

また、条件Ｃ１としてピッチレートによって前輪浮きが発生したと判定した場合において、実際に前輪浮きが発生していれば、前輪回転速度の１回微分値および２回微分値は上述したように変化する。このため、条件Ｃ２として、前輪回転速度の１回微分値および２回微分値の変化を検出し、前輪浮きが発生したと判定してもよい。前輪浮き判定部５６が前輪浮きが発生したと判定した場合、前輪浮き発生を示す信号を前輪浮き高さ推定部５７および駆動力抑制制御部５８に出力する。

図５に示すように、前輪浮き判定部５６が前輪浮きが発生したと判定した場合、ＥＣＵ５２は、駆動力を抑制する（Ｓ１２）。まず、前輪浮き高さ推定部５７が前輪の浮き高さを推定する（Ｓ１３）。具体的には、前輪浮き高さ推定部５７は、前輪浮きが発生したと判定された時刻から、ピッチレートβを時間で積分し、ピッチ角Ｂを算出する。さらに、ピッチ角Ｂから前輪浮き高さＨを算出し、出力する。図７に示すように、前輪浮き高さＨは、前輪の回転軸と後輪の回転軸との距離であるホイルベースＬを用いて、
前輪浮き高さＨ＝ホイルベースＬ×ｓｉｎ（ピッチ角Ｂ）
で求められる。

図８は、このようにして求めた前輪浮き高さＨおよびピッチレートの時間変化を示している。前輪浮きが発生したと判定されたときから、ピッチ角Ｂを求め、前輪浮き高さＨを求めているため、前輪浮き高さＨに誤差が生じにくい。

図８から分かるように、ピッチレートは増大後、減少し０になる。この時、前輪浮き高さＨが最も大きくなる。その後ピッチレートは負の値をとり、最も小さい値になった後、再び増加し０になる。この時、前輪浮き高さＨも０になる。

ピッチレートは前輪浮きの発生とともに急激に大きくなるので、ピッチレートを前輪浮きの抑制制御に用いることによって、前輪浮きの発生段階で前輪の浮き上がりに応じて効果的に駆動力を低減させ、前輪が浮き上がるのを抑制するように制御し得る。また、前輪浮き高さは、ホイルベースを考慮しているため、運転者の視線の上下変化に対応しており、運転者が感じる姿勢の変化とよく一致する。このため、前輪浮き高さも前輪浮きの抑制制御に用いることによって、運転者の運転操作感覚に一致した制御が可能となる。

図５に示すように、駆動力抑制制御部５８は、前輪浮き高さ推定部５７によって得られる前輪浮き高さＨとピッチレートに基づき、エンジン１７の駆動力の低減量を決定し（Ｓ１４）、駆動力推定部５５が出力する駆動力量から決定した低減量を減じた値をエンジン１７の制御値として、点火プラグ３９、燃料噴射装置４０およびスロットルアクチュエータ４１へ出する（Ｓ１５）。

具体的には、駆動力抑制制御部５８は、ピッチレートおよび前輪の浮き高さに基づく第１の制御量を逐次算出する（Ｓ１４）。時刻ｔにおけるピッチレートおよび前輪浮き高さをそれぞれＢ（ｔ）およびＨ（ｔ）とすると、時刻ｔにおける第１の制御量Ｑ（ｔ）は
Ｑ（ｔ）＝ａＢ（ｔ）＋ｂＨ（ｔ）
で表される。ここで、ａおよびｂは所定の定数である。時刻ｔのΔｔ後の時刻をｔ’とする。Δｔはたとえば、ＥＣＵ５２が各部を制御する単位時間であってもよいし、所定の時間であってもよい。

図９に示すように、ピッチレートが正または０であり、前輪浮き高さが正または０である場合に、上述した関係で第１の制御量Ｑ（ｔ）を求める。前輪浮き高さが正または０であり、ピッチレートが負の領域では、第１の制御量Ｑ（ｔ）はピッチレートＢ（ｔ）を用いず、前輪浮き高さＨ（ｔ）のみを用いる。ピッチレートが正または０であり、前輪浮き高さが負の領域では、第１の制御量Ｑ（ｔ）はピッチレートＢ（ｔ）のみを用いる。また、ピッチレートおよび前輪浮き高さの両方が負である場合には、第１の制御量Ｑ（ｔ）は０である。つまり、
Ｑ（ｔ）＝ａＢ（ｔ）＋ｂＨ（ｔ）（Ｂ（ｔ）≧０かつＨ（ｔ）≧０）
Ｑ（ｔ）＝ｂＨ（ｔ）（Ｂ（ｔ）＜０かつＨ（ｔ）≧０）
Ｑ（ｔ）＝ａＢ（ｔ）（Ｂ（ｔ）≧０かつＨ（ｔ）＜０）
Ｑ（ｔ）＝０（Ｂ（ｔ）＜０かつＨ（ｔ）＜０）
である。

駆動力抑制制御部５８は第１の制御量Ｑ（ｔ）を逐次算出する。時刻ｔにおける駆動力の低減量をＷ（ｔ）とすると、第１の制御量Ｑ（ｔ）が増加している場合、駆動力抑制制御部５８は、第１の制御量Ｑ（ｔ）を駆動力の低減量Ｗ（ｔ）とする。

具体的には
Ｑ（ｔ’）-Ｑ（ｔ）≧０
である場合、
Ｗ（ｔ’）＝Ｑ（ｔ）
である。

図１０に、駆動力の低減量（ｔ）を示す。

また、駆動力抑制制御部５８は、制御の開始時刻から、駆動力の低減量Ｗ（ｔ）を記憶し、最大値Ｗｍａｘおよび最大値が得られた時刻ｔｍａｘを更新する。
Ｗｍａｘ＝Ｑ（ｔ’）
ｔｍａｘ＝ｔ’

このように駆動力の低減量Ｗ（ｔ）を決定することにより、前輪浮きの発生段階で前輪の浮き上がりに応じて効果的に駆動力を低減させ、早期に前輪が浮き上がるのを抑制するように制御し得る。

第１の制御量Ｑ（ｔ）が減少する場合、駆動力抑制制御部５８は、第１の制御量Ｑ（ｔ）の最大値Ｗｍａｘを、時間の経過とともに一定の割合で減少させることによって求められる第２の制御量Ｓ（ｔ）を算出する。また、第１の制御量Ｑ（ｔ）および第２の制御量Ｓ（ｔ）のうち大きいほうに応じて低減量Ｗ（ｔ）を決定する。

具体的には、
Ｑ（ｔ’）-Ｑ（ｔ）＜０
である場合、
Ｓ（ｔ’）＝Ｗｍａｘ−Ｗｍａｘ×（ｔ’−ｔｍａｘ）×Ａ
＝Ｗｍａｘ｛１−（ｔ’−ｔｍａｘ）×Ａ｝
を求める。ここでＡは選択可能な所定の定数である。

第２の制御量Ｓ（ｔ’）が第１の制御量Ｑ（ｔ’）以上である場合、つまり
Ｓ（ｔ’）≧Ｑ（ｔ’）
である場合、第２の制御量Ｓ（ｔ’）を駆動力の低減量Ｗ（ｔ’）とする。

Ｗ（ｔ’）＝Ｓ（ｔ’）
また、第２の制御量Ｓ（ｔ’）が第１の制御量Ｑ（ｔ’）より小さい場合、つまり
Ｓ（ｔ’）＜Ｑ（ｔ’）
である場合、第１の制御量Ｑ（ｔ’）を駆動力の低減量Ｗ（ｔ’）とする。
Ｗ（ｔ’）＝Ｑ（ｔ’）

ピッチレートが最大値を超えて減少し始めている状態では、前輪浮き高さは大きいものの、前輪を持ち上げようとする力は減少し始めているといえる。しかし、この時点で、駆動力の低減量Ｗ（ｔ）を急に小さくすると、エンジン１７の駆動力が増大し、再び前輪浮きが発生する可能性がある。このため、駆動力抑制制御部５８は、第１の制御量Ｑ（ｔ）が減少する場合に一定の割合で、低減量Ｗ（ｔ）を減少させる。これにより、駆動力抑制制御部５８は、前輪の浮きが収まりつつある状態において、再び前輪が浮き始めることを抑制することができる。また、低減量Ｗ（ｔ）の急激な変化を抑制し、運転者に急激な加速感や減速感を感じさせない制御が実現できる。

また、一定の割合で、低減量Ｗ（ｔ）を減少させている間、前輪浮き高さが所定の値以上である場合には、前輪が浮いている状態で、低減量Ｗ（ｔ）が０になり、駆動力が抑制されない状態になる可能性がある。このような場合にも、再び前輪が浮き始める可能性があったり、前輪が接地するまでに時間を要する可能性がある。このため、時刻ｔ’における第１の制御量Ｑ（ｔ’）と第２の制御量Ｓ（ｔ’）とを比較し、第１の制御量Ｑ（ｔ’）の方が大きい場合には、第１の制御量Ｑ（ｔ’）を低減量Ｗ（ｔ）と決定している。これにより、前輪浮きを抑制する制御の末期においても、適切に駆動力を低減することにより、前輪浮きを終了させることが可能となる。

図１０に示すように、駆動力抑制制御部５８は、低減量Ｗ（ｔ）が０になるまで、駆動力の抑制を行う。これによって、運転者に急激な加速感や減速感を感じさせず前輪浮きを終了させることができる。

図１１に示すように、上述した制御によっても、何らかの要因によって、ピッチレートが減少し始めた後、あるいは、一端、ピッチレートが０または負になった後、再び増加する場合が考えられる。例えば、図１２に示すように、ｔ＝ｔ１において、第１の制御量Ｑ（ｔ）が増加し始める場合、駆動力抑制制御部５８は、ｔ＝ｔ１以降、第１の制御量Ｑ（ｔ）を駆動力の低減量Ｗ（ｔ）とする。つまり、
Ｑ（ｔ’）-Ｑ（ｔ）≧０
を満たすようになるため、
Ｗ（ｔ’）＝Ｑ（ｔ）
とする。これにより、駆動力の低減量Ｗ（ｔ）を一定の割合Ａで減少させる状態から、再び、第１の制御量Ｑ（ｔ）を駆動力の低減量Ｗ（ｔ）とする状態となる。この場合の低減量Ｗ（ｔ）を図１３に示す。

以降、最大値Ｗｍａｘを更新しながら、上述したように制御を行い、第１の制御量Ｑ（ｔ）が減少する場合、駆動力抑制制御部５８は、第１の制御量Ｑ（ｔ）の最大値Ｗｍａｘを、時間の経過とともに一定の割合で減少させることによって求められる第２の制御量Ｓ（ｔ）を算出する。また、第１の制御量Ｑ（ｔ）および第２の制御量Ｓ（ｔ）のうち大きいほうに応じて低減量Ｗ（ｔ）を決定する。この時、一定の割合Ａは、最初の時の値と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

低減量Ｗ（ｔ）を減少させる一定の割合Ａは、図１０に示すように、Ａ１〜Ａ３で示すように変化させることによって、駆動力が抑制された状態の持続時間を異ならせることができる。一定の割合Ａをどのような値に設定するかは、例えば、変速機１８の変速比に応じて決定してもよい。また、自動二輪車１は、運転者が選択し得る複数の走行モードを切り替えるモード入力部を備え運転者が選択した走行モードに応じて決定してもよい。これにより、自動二輪車１の走行状態や運転者の意図に応じた適切な駆動力の抑制を実現することができる。

また図１０から分かるように、一定の割合Ａの値によっては、前輪が浮いていない状態でも、駆動力抑制制御部５８は、駆動力を抑制する。これによって、前輪浮きが解消した後、急激に駆動力が増大することなく、滑らかに駆動力が抑制された状態を終了させることができる。

また、図８よび図１０から分かるように、駆動力抑制制御部５８は、ピッチレートが負である状態でも前輪浮き高さが正であれば、駆動力の抑制を行う。ピッチレートが負であることは、前輪浮き高さが減少していることを意味し、前輪が接地しようしている状態にある。上述したように、この状態で、駆動力の抑制を停止すると、再び前輪が浮き始める可能性があったり、前輪が接地するまでに時間を要する可能性があるため、駆動力抑制制御部５８は上述した制御行い、適切に駆動力を低減することにより、前輪浮きを終了させることが可能となる。

ただし、低減量Ｗ（ｔ）を減少させる一定の割合Ａは、低減量Ｗ（ｔ）が０になる前に変更してもよい。つまり、低減量Ｗ（ｔ）を減少させる割合Ａは、低減量Ｗ（ｔ）が０になるまでの少なくとも一部の期間で一定であればよく、上述したように、低減量Ｗ（ｔ）が０になるまで、低減量Ｗ（ｔ）を減少させる割合Ａは一定であってもよいし、０になる前に割合Ａは変化してもよい。

スロットルが閉じられている状態で、駆動力抑制制御部５８がなお低減量Ｗ（ｔ）を一定の割合Ａで減少させている場合、運転者が次にスロットを開けようとハンドルのグリップを回転させても、駆動力抑制制御部５８による制御のため、スロットルが運転者の意図通り開かず、自動二輪車を意図通り加速させることができない場合がある。このような場合には、低減量Ｗ（ｔ）を減少させる割合Ａを大きくすることによって、早期に駆動力の抑制を終了させ、運転者の意図通りの駆動力が得られる方が好ましい。

また、前輪が浮いていない状態、つまり、前輪浮きが終了したと判定される場合にも、低減量Ｗ（ｔ）を減少させる割合Ａを大きくすることによって、早期に駆動力の抑制を終了させ、通常の制御状態に復帰させることができる。この場合、前輪浮きが終了したと判定された直後に低減量Ｗ（ｔ）を０にするのでなければ、再度前輪浮きが発生する可能性は少ない。

したがって、例えば、駆動力抑制制御部５８は、スロットルが閉じられている場合および前輪浮きが終了したと判定される場合の少なくとも一方の場合、割合Ａを変更してもよい。これにより、前輪浮きを抑制しつつ、より運転者の意図にしたがって制御が可能な自動二輪車を実現することが可能となる。

なお、前輪浮きの終了を判定するには、例えば、前輪浮き判定部５６が、前輪の回転速度やピッチ角、前輪浮き高さに基づき判定することができる。具体的には、前輪の回転速度の増大を検出したり、ピッチ角が０になることを検出したり、前輪浮き高さが０になることを検出することによって判定することができる。

このように本実施形態の自動二輪車およびＥＣＵによれば、早期に前輪浮きの発生を判定することができ、駆動力を適切に抑制することによって、効果的に前輪浮きを抑制することができる。

なお、上記実施形態では、駆動力抑制制御部５８は、エンジン１７の駆動力を抑制することによって自動二輪車の駆動力を抑制していた。しかし、エンジン１７の駆動力抑制に代えてあるいは、エンジン１７の駆動力抑制ともに、後輪の制動力を制御することによって自動二輪車の駆動力を抑制してもよい。この場合、図３において破線で示すように、自動二輪車１は、ブレーキモジュレータ３８を含み、ＥＣＵ５２は、制動力推定部５９および制動力制御部６０をさらに備える。ブレーキモジュレータ３８は、前輪ブレーキ１０および後輪ブレーキ２６へのブレーキ圧力、つまり制動力の量を検出するとともに、ブレーキレバーおよびブレーキペダルの操作に応じて前輪ブレーキ１０および後輪ブレーキ２６のブレーキ圧力を調整する。

制動力制御部は、制動力推定部５９から出力される制動力量を、制動力制御部６０およびブレーキ装置６１に出力する。駆動力抑制制御部５８は、補正ピッチレート取得部５４から得られる補正ピッチレートおよび前輪浮き高さ推定部５７から得られる前輪の浮き高さに基づいて算出される低減量Ｗ（ｔ）を、制動力制御部６０から出力される制動力量に応じて補正する。これにより、運転者が意図する駆動力よりも低減した駆動力となるようにエンジン１７の出力が抑制され、駆動力が低減するため、前輪浮きが抑制される。

本願に開示された鞍乗り型車両および制御装置は、種々の用途の鞍乗り型車両やその制御装置に適用可能であり、モータスポーツ等に用いられる鞍乗り型車両にも好適に用いられる。

１自動二輪車
２メインフレーム
３ヘッドパイプ
４ステアリングシャフト
５ハンドル
７フロントフォーク
８前輪
１０前輪ブレーキ
１１前輪カバー
１３クラッチ
１５燃料タンク
１６シート
１７エンジン
１８変速機
１９ドライブ軸
２０ドライブスプロケット
２１スイングアーム
２２ドリブンスプロケット
２３後輪
２４チェーン
２６後輪ブレーキ
３３ジャイロスコープ
３４加速度センサ
３５前輪回転速度センサ
３６後輪回転速度センサ
３７スロットルセンサ
３８ブレーキモジュレータ
３９点火プラグ
４０燃料噴射装置
４１スロットルアクチュエータ
４２駆動源回転速度センサ
５１慣性計測装置
５２ＥＣＵ
５３バンク角取得部
５４補正ピッチレート取得部
５５駆動力推定部
５６前輪浮き判定部
５７前輪浮き高さ推定部
５８駆動力抑制制御部
５９制動力推定部

Claims

少なくとも１つの前輪と、
少なくとも１つの後輪と、
駆動力を発生し、前記駆動力で前記後輪を回転させる駆動源と、
少なくとも前記後輪の回転速度を低下させる制動装置と、
ピッチレートを取得し、出力する第１の検出器と、
前記前輪の回転に関する情報を検出し、出力する第２の検出器と、
前記第１の検出器および前記第２の検出器の出力を監視し、前記ピッチレートおよび前記前輪の回転に関する情報の少なくとも一方に基づき、前輪浮きであるか否かを判定する前輪浮き判定部を含み、前記前輪浮きであると判定した場合に、前記駆動源または前記制動装置を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記ピッチレートから前記前輪の浮き高さを推定する前輪浮き高さ推定部と、
前記ピッチレートおよび前記前輪の浮き高さに基づき、前記駆動力または前記後輪の回転速度の低減量を決定する駆動力抑制制御部と
を含む鞍乗り型車両。
少なくとも1つの後輪と、
駆動力を発生し、前記駆動力で前記後輪を回転させる駆動源と、
少なくとも前記後輪の回転速度を低下させる制動装置と、
ピッチレートを取得し、出力する第１の検出器と、
前記ピッチレートに基づき、前輪浮きであるか否かを判定する前輪浮き判定部を含み、前記前輪浮きであると判定した場合に、前記駆動源または前記制動装置を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記ピッチレートから前記前輪の浮き高さを推定する前輪浮き高さ推定部と、
前記ピッチレートおよび前記前輪の浮き高さに基づき、前記駆動力または前記後輪の回転速度の低減量を決定する駆動力抑制制御部と
を含む鞍乗り型車両。
前輪と、
少なくとも１つの後輪と、
駆動力を発生し、前記駆動力で前記後輪を回転させる駆動源と、
少なくとも前記後輪の回転速度を低下させる制動装置と、
ピッチレートを取得し、出力する第１の検出器と、
前記前輪の回転に関する情報を検出し、出力する第２の検出器と、
前記後輪の回転速度、前記駆動源の回転速度および鞍乗り型車両の縦方向の加速度のうち、少なくとも１つ検出し、出力する第３の検出器と、
前記第１の検出器、前記第２の検出器および前記第３の検出器の出力を監視し、前記ピッチレートおよび前記前輪の回転に関する情報の少なくとも一方と前記第３の検出器の少なくとも１つの出力とに基づき、前輪浮きであるか否かを判定する前輪浮き判定部を含み、前記前輪浮きであると判定した場合に、前記駆動源または前記制動装置を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記ピッチレートから前記前輪の浮き高さを推定する前輪浮き高さ推定部と、
前記ピッチレートおよび前記前輪の浮き高さに基づき、前記駆動力または前記後輪の回転速度の低減量を決定する駆動力抑制制御部と
を含む鞍乗り型車両。
前記第２の検出器および前記後輪の回転速度、前記駆動源の回転速度および前記鞍乗り型車両の縦方向の加速度をそれぞれ検出し、出力する第３の検出器を備え、
前記制御装置は、前記後輪の回転速度、前記駆動源の回転速度および前記加速度の少なくとも１つと、前記ピッチレートまたは前記前輪の回転に関する情報とに基づき、前記前輪浮きであるか否かを判定する請求項３に記載の鞍乗り型車両。
前記前輪の回転に関する情報は、前記前輪の回転速度の時間に関する微分値である請求項１または３に記載の鞍乗り型車両。
前記制御装置は、
前記ピッチレートおよび前記ピッチレートを時間積分することにより求められるピッチ角度の少なくとも一方に基づき、前記駆動源または前記制動装置を制御する請求項１から３のいずれかに記載の鞍乗り型車両。
前記前輪浮き高さ推定部は、前記ピッチレートを時間積分することにより、ピッチ角度を算出し、前記ピッチ角度に基づき前記前輪の浮き高さを推定する請求項１から３のいずれかに記載の鞍乗り型車両。
前記前輪浮き高さ推定部は、前記ピッチ角度および前記前輪と前記後輪との間隔に基づいて前記前輪の浮き高さを推定する請求項７に記載の鞍乗り型車両。
前記第１の検出器は、前記鞍乗り型車両のバンク角およびヨーレートをさらに取得し、前記ピッチレートは、前記バンク角および前記ヨーレートを用いて補正されている請求項１から３のいずれかに記載の鞍乗り型車両。
前記駆動力抑制制御部は、前記ピッチレートおよび前記前輪の浮き高さに基づく第１の制御量を逐次算出し、前記第１の制御量が増加する場合には、前記第１の制御量に応じて、前記駆動力または前記後輪の回転速度の低減量を決定する請求項１から３のいずれかに記載の鞍乗り型車両。
前記駆動力抑制制御部は、前記ピッチレートが正である場合、前記ピッチレートに所定の係数を乗じた値と、前記前輪の浮き高さに他の所定の係数を乗じた値との和を前記第１の制御量として算出し、前記ピッチレートが負である場合、前記前輪の浮き高さに前記他の所定の係数を乗じた値を前記第１の制御量として算出する請求項１０に記載の鞍乗り型車両。
前記駆動力抑制制御部は、前記逐次算出する第１の制御量が減少する場合、前記逐次算出された第１の制御量の最大値を、時間の経過とともに減少させることによって求められる第２の制御量を算出し、前記第２の制御量に応じて前記低減量を決定する請求項１０に記載の鞍乗り型車両。
前記駆動力抑制制御部は、
前記逐次算出された第１の制御量の最大値を、時間の経過とともに割合Ａで減少させることによって求められる第２の制御量を算出し、
前記割合Ａを、前記第２の制御量がゼロになるまでの間に変化させる、
請求項１２に記載の鞍乗り型車両。
前記駆動力抑制制御部は、前記逐次算出された第１の制御量の最大値を、時間の経過とともに一定の割合で減少させることによって求められる第２の制御量を算出する請求項１２に記載の鞍乗り型車両。
前記駆動力抑制制御部は、前記逐次算出する第１の制御量が減少する場合、前記逐次算出された第１の制御量の最大値を、時間の経過とともに一定の割合で減少させることによって求められる第２の制御量を算出し、前記第１の制御量および前記第２の制御量のうちの大きいほうに応じて前記低減量を決定する請求項１４に記載の鞍乗り型車両。
前記駆動源の回転数を、複数の変速比から選択される１つで変化させて前記後輪に前記駆動力を伝達する変速機をさらに備え、
前記一定の割合は、前記変速機における選択された変速比に応じて変化する請求項１５に記載の鞍乗り型車両。
運転者が選択し得る複数の走行モードを切り替えるモード入力部をさらに備え、前記一定の割合は、前記運転者が選択した走行モードに応じて変化する請求項１４に記載の鞍乗り型車両。
前記駆動力抑制制御部は、前記ピッチレートが負でも前記低減量を決定する請求項１７に記載の鞍乗り型車両。
前記駆動力抑制制御部は、第１の制御量が０になっても、前記第２の制御量が正である場合、前記第２の制御量に応じて前記低減量を決定する請求項１７に記載の鞍乗り型車両。
前輪と、後輪と、駆動力を発生し、前記駆動力で前記後輪を回転させる駆動源と、少なくとも前記後輪の回転速度を低下させる制動装置と、ピッチレートを取得し、出力する慣性計測装置と、前記前輪の回転速度を検出し、出力する前輪回転速度センサとを備えた鞍乗り型車両の前記駆動源または前記制動装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
前記ピッチレートから前記前輪の浮き高さを推定する前輪浮き高さ推定部と、
前記ピッチレートおよび前記前輪の浮き高さに基づき、前記駆動力または前記後輪の回転速度の低減量を決定する駆動力抑制制御部と
を含み、
前記ピッチレートおよび前記前輪の回転速度を監視し、前記ピッチレートおよび前記前輪の回転速度の少なくとも一方に基づき、前輪浮きであるか否かを判定する前輪浮き判定部を含み、前記前輪浮きと判定した場合に、前記駆動力が低下または前記後輪の回転速度が低下するように前記駆動源または前記制動装置を制御する制御装置。
前輪と、後輪と、駆動力を発生し、前記駆動力で前記後輪を回転させる駆動源と、少なくとも前記後輪の回転速度を低下させる制動装置と、ピッチレートを取得し、出力する慣性計測装置と、前記前輪の回転速度を検出し、出力する前輪回転速度センサとを備えた鞍乗り型車両の駆動源または制動装置を制御する方法であって、
前記ピッチレートおよび前記前輪の回転速度を監視し、前記ピッチレートおよび前記前輪の回転速度の少なくとも一方に基づき、前輪浮きであるか否かを判定し、前記前輪浮きと判定した場合に、
前記ピッチレートから前記前輪の浮き高さを推定し、
前記ピッチレートおよび前記前輪の浮き高さに基づき、前記駆動力または前記後輪の回転速度の低減量を決定し、
前記駆動力が低下または前記後輪の回転速度が低下するように前記駆動源または前記制動装置を制御する方法。