JP6587748B2 - 二輪車用安定化装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の安定化装置に関するものである。

特許文献１には、動力式二輪車のための安定化装置が記載されている。この安定化装置は、平行な回転軸線を備えた、互いに並設される２つのジャイロスコープを有し、これらのジャイロスコープは、安定化機能のために連動して傾動することができる。両ジャイロスコープは互いに逆の回転方向で永続的に電動機によって駆動され、危険でない走行状態では、それらの回転軸線は車両長手軸線に対し平行に配向されている。二輪車が危険な走行状態に入ると、両ジャイロスコープは互いに逆方向に傾動し、これによってこれらジャイロスコープ内には安定化回転パルスが発生する。走行状態の安定化後、ジャイロスコープ回転軸線は再びその出発位置へ戻り回動して、通常走行時に二輪車に対し合成回転パルスが作用しないよう保証する。

独国特許出願公開第１０２０１３２０００２０Ａ１号公報

本発明による安定化装置は、特に走行上危険な状況で二輪車の安定化を達成するために、二輪車で、特に動力式二輪車で使用することができる。安定化装置は、回転可能に支持されるジャイロスコープを含み、その回転運動によって、車両に作用して安定化させる回転パルスが発生する。不安定な走行状況または不安定になりつつある走行状況を、本発明による安定化装置を用いて安定化させることができ、その結果特に二輪車のカーブ走行時の転倒の危険が著しく低減されている。

安定化装置は、さらに、ジャイロスコープをその回転軸線のまわりに駆動させることができる駆動ユニットと、駆動ユニットとジャイロスコープとの間に配置される回転方向逆転ユニットとを含み、回転方向逆転ユニットを介してジャイロスコープの回転方向を調整可能である。駆動ユニットはたとえばエネルギーアキュムレータとして形成され、そのエネルギーは回転方向逆転ユニットを介してジャイロスコープに伝達することができて、ジャイロスコープ回転運動を発生させる。

この実施態様には、ジャイロスコープに回転軸線の変化を伴う傾動運動または回動運動を付与せずとも、回転方向逆転ユニットを介して安定化方向を調整可能であるという利点がある。ジャイロスコープの安定化回転パルスは回転方向に依存しており、その結果左カーブおよび右カーブにおいてジャイロスコープの回転方向が逆になることによって、対応的に逆方向の回転パルスを発生させることができ、この逆方向の回転パルスが二輪車に作用して安定化させる。

有利な実施態様では、ジャイロスコープは、二輪車で位置固定の回転軸線を有している。この実施態様は、ジャイロスコープ回転軸線の位置を変化させるためにジャイロスコープを傾動または回動させる複雑な運動力学的機構を必要としないので、簡単な構造的処置で実現させることができる。安定化方法は、好ましくはジャイロスコープの回転方向だけで設定される。

これとは択一的な実施態様では、安定化装置は、ジャイロスコープの回転方向を逆転させる可能性に加えて、ジャイロスコープを傾動または回動させる機構をも有し、この機構を用いて、ジャイロスコープ回転軸線を二輪車固有の座標系に関して傾動または回動させることができる。これにより、安定化装置を用いて二輪車を安定化させるための付加的な作用可能性が提供される。ジャイロスコープを傾動または回動させることによって、ジャイロスコープ回転軸線は基本的には二輪車内の任意の位置を占めることができる。

ジャイロスコープと駆動ユニットと回転方向逆転ユニットとを備えた安定化装置は、二輪車に組み込まれてたとえば二輪車のフレームと結合される１つの緊密な関係にある構成ユニットを形成することができる。回転軸線を位置固定したジャイロスコープの実施態様では、ジャイロスコープは安定化装置内で回転可能に支持され、その結果安定化装置を二輪車に固定して組付けた後、ジャイロスコープは二輪車に対しても位置固定の回転軸線を有する。

有利な実施態様によれば、回転方向逆転ユニットは切換え可能な伝動装置として形成されている。駆動ユニットの駆動運動は、この伝動装置を介してジャイロスコープへ伝達され、その際ジャイロスコープの回転方向は伝動装置の切換え方向に依存しており、伝動装置を切換えることによって逆転させることができる。場合によっては、駆動ユニットとジャイロスコープとの間での減速または変速を目的として、伝動装置を介して回転数の変化を達成することができる。

更なる合目的な実施態様によれば、駆動ユニットは機械的なエネルギーアキュムレータとして実施され、たとえば渦巻きばねとして実施されている。必要な場合に、短時間でジャイロスコープを回転駆動させるために、機械的なエネルギーアキュムレータは特に永続的にあらかじめ緊張せしめられている。有利には、通常時にジャイロスコープは静止状態にあり、二輪車の危険な走行状態またはほぼ危険な走行状態の場合にのみ、駆動ユニットと回転方向逆転ユニットとを介して回転せしめられる。特に機械的なエネルギーアキュムレータとして実施する場合、ジャイロスコープを静止状態から強く加速させて、二輪車の安定化のために必要な最小回転数を印加するために、駆動ユニットは十分に高いエネルギー含有量を有していてよい。

更なる合目的な実施態様によれば、駆動ユニットは電動機を含んでおり、特に駆動ユニットを機械的なエネルギーアキュムレータとして実施する場合には、この電動機を介して駆動エネルギーを目標値へ上昇させることができる。その後、二輪車の安定化のためにジャイロスコープが駆動ユニットを介して駆動され、その結果駆動ユニットのエネルギーアキュムレータが消耗すると、電動機を介して駆動ユニットを再び蓄積エネルギーで充電することができる。

これとは択一的な実施態様では、電動機は駆動ユニットであり、電動機の駆動運動は、回転方向逆転ユニットを介してジャイロスコープへ伝えられる。

更なる合目的な実施態様によれば、安定化装置は制動機構を含んでおり、この制動機構を介してジャイロスコープを制動可能である。制動機構を介してジャイロスコープを静止状態に固定させることができ、その結果ジャイロスコープの回転が阻止される。さらに、回転しているジャイロスコープを制動させることが可能である。この実施態様により、安全上危険でない走行状況で制動機構を介してジャイロスコープを静止させたままにしておき、安全上危険な走行状況または安全上ほぼ危険な走行状況で制動機構がジャイロスコープを解放し、その結果ジャイロスコープは駆動ユニットと回転方向逆転ユニットとを介して回転駆動される。

更なる実施態様では、駆動ユニットとジャイロスコープとの間の伝動経路内に、開いた状態と閉じた運動伝動状態との間で調整可能なクラッチが設けられている。安全上危険でない状況ではクラッチは開いており、その結果ジャイロスコープへの伝動経路は遮断され、駆動運動はジャイロスコープへ伝動されない。安全上危険な状況では、ジャイロスコープへの駆動エネルギーの所望の伝動を可能にするために、クラッチは閉じている。クラッチは、駆動ユニットと回転方向逆転ユニットとの間にあるか、或いは、回転方向逆転ユニットとジャイロスコープとの間にあるかのいずれかである。

更なる合目的な実施態様では、特に後輪のスリップによる二輪車の転倒を阻止するため、安定化装置はヨーイングの安定化のために使用される。ヨーイング安定化のためには、ジャイロスコープの回転軸線が二輪車の高さ方向軸線と一致しているか、或いは少なくともほぼ一致しているのが合目的である。この実施態様は、特にジャイロスコープの回転軸線を位置固定している安定化装置に適している。

同様にジャイロスコープの回転軸線を位置固定している安定化装置に適した更なる実施態様では、ジャイロスコープの回転軸線は二輪車の高さ方向軸線とより大きな角度をなしており、この角度はたとえば少なくとも４５゜であり、場合によっては９０゜でもよく、たとえば車両長手軸線に対し平行に配向されている。この実施態様は、二輪車長手軸線のまわりに作用する上向きのモーメントによる二輪車のローリングの安定化を可能にする。

更なる合目的な実施態様によれば、安定化装置はただ１つのジャイロスコープを有している。これは、基本的には、所望の二輪車安定化を達成するには十分である。回転方向逆転ユニットを介して安定化装置に影響を与えることができる。

これとは択一的な実施態様では、安定化装置は複数のジャイロスコープを有し、たとえば、好ましくは互いに平行に配向されて特に位置固定の回転軸線を有する２つのジャイロスコープを有している。それぞれのジャイロスコープは、１つの駆動ユニットと１つの回転方向逆転ユニットとを介して駆動可能である。場合によっては、このジャイロスコープは１つの共通の駆動ユニットと１つの共通の回転方向逆転ユニットとを有している。

安定化装置の種々の調整可能な構成要素、特に回転方向逆転ユニットと、場合によっては制動機構と駆動ユニットに付設されている電動機とは、調整器または制御器の動作信号を介して調整される。調整器または制御器は、安定化装置の構成要素であってよい。これとは択一的に、調整器または制御器は、安定化装置の調整可能な構成要素と結合される、二輪車の調整器または制御器である。

安定化装置の構成要素の調整は、更なる合目的な実施態様によれば、二輪車の走行状態量に対するセンサ情報をベースにして行う。センサ情報は特に車両センサ装置で検出され、たとえば求める車両状態量を検出する慣性センサ装置および１つまたは複数の車輪回転数センサで行う。センサデータは調整器または制御器で処理され、調整器または制御器内で、安定化装置の構成要素を起動させるための動作信号を発生させる。

二輪車を作動させるための方法では、車両状態量を連続的に検出、評価することで、危険な走行状態を検知する。このケースでは、安定化装置の調整可能な構成要素を起動させるための動作信号を発生させるが、このために駆動エネルギーを駆動ユニットから回転方向逆転ユニットを介して静止しているジャイロスコープへ誘導し、これによってジャイロスコープは所望の回転方向に回転し、よって車両を安定させる回転パルスが発生する。

更なる利点および合目的な実施態様は、他の請求項、図面を用いた説明、および図面から読み取れる。

安定化装置を備えた動力式二輪車の概略図である。 安定化装置の拡大図である。

図では、同じ構成部材には同じ参照符号が付されている。

図１には、安定化装置２を備えた動力式二輪車１が図示されている。図２では、動力式二輪車を拡大図で示してある。安定化装置２は、走行上危険な状態で、特にカーブ走行時および二輪車の後輪が横滑りする危険が迫っている時に、二輪車１を安定化させるために用いる。安定化装置２は二輪車のフレーム３に固定されており、好ましくは、二輪車１に一体に組み込まれるようにあらかじめ作製される構成ユニットを形成している。

二輪車１はそれ自体公知の態様でセンサ装置を備え、センサ装置は、慣性センサ装置４と、前輪に設けた少なくとも１つの車輪回転センサ５とを含んでいる。センサ装置４，５を介して走行状態量が検知され、これから走行状態を推測することができる。走行状態量を評価することにより、危険な走行状態であるか、或いは、危険な走行状態が始まりつつあるかどうかを推測することができる。

二輪車１は調整器または制御器６を備え、調整器または制御器には、入力量としてセンサ装置４，５のセンサ信号が供給される。調整器または制御器内では、調整可能な構成要素を起動させるために安定化装置２に供給される動作信号が生成される。

図２と関連して図１からわかるように、安定化装置２は、ジャイロスコープ７と、駆動ユニット８と、回転方向逆転ユニット９とを含んでいる。さらに、安定化装置２には、制動機構１０と電動機１１とが属している。ジャイロスコープ７は高い慣性モーメントを有し、安定化装置内でその回転軸線１２のまわりに回転可能に支持されている。ジャイロスコープ７の他の運動可能性はなく、ジャイロスコープは回動または傾動しないように支持されている。ジャイロスコープ７の回転軸線１２は、安定化装置２を二輪車１に取り付けた状態で、二輪車の高さ方向軸線ｚに対し平行にまたは少なくともほぼ平行に延びている。

駆動ユニット８は、機械的エネルギーアキュムレータとして渦巻きばねの形態で実施されている。渦巻きばね８は電動機１１の操作を介して緊張せしめられ、その際電動機１１は緊張過程のためだけに操作される必要はない。緊張した渦巻きばね８は、弾性エネルギーがジャイロスコープ７の回転駆動に変換されるまでの間、そのエネルギー状態を持続する。

渦巻きばね８は、回転方向逆転ユニット９を介してジャイロスコープ７と結合されている。回転方向逆転ユニット９は、たとえば、渦巻きばね８の弾性エネルギーをジャイロスコープ７の回転軸線１２のまわりでの該ジャイロスコープの回転運動に変換する切換え可能な伝動装置として実施されている。回転方向逆転ユニット９を介してジャイロスコープ７の回転方向を時計方向または反時計方向に調整することができる。

制動機構１０は、ジャイロスコープ７の回転運動を制動する位置と、ジャイロスコープ７が制動されずに回転することができる解放位置との間で変位可能である。

安定化装置２の調整可能なすべての構成要素は、二輪車１内の調整器または制御器６の動作信号によって調整される。前記すべての構成要素とは回転方向逆転ユニット９、制動機構１０、および電動機１１である。

二輪車を安定化させるための方法は次のように経過する。

センサ装置４，５を介して連続的にセンサ信号を検出し、入力信号として調整器または制御器６に供給し、調整器または制御器内で、安全上危険な走行状態が存在するか、或いは差し迫っているかどうかを算出する。このようなケースに該当する場合には、安定化装置２の調整可能な構成要素を起動させるための動作信号を発生させる。

二輪車１が安全上危険な状態にある限りは、安定化装置２の制動機構１０は、ジャイロスコープ回転運動を制動する位置にあり、同時に渦巻きばね８はその緊張状態にある。二輪車を安定化させるための安全装置２を操作する必要がある場合には、制動機構１０を解除し、その結果ジャイロスコープ７は支障なく回転することができる。同時に、回転方向逆転ユニット９を起動させて、ジャイロスコープ７の回転軸線１２のまわりでの所望の回転方向を調整する。緊張している渦巻きばね８から弾性エネルギーが回転方向逆転ユニット９を介してジャイロスコープ７へ誘導され、ジャイロスコープは所望の回転方向で回転を始める。これによって発生する回転パルスが二輪車を安定化させる。

二輪車が安定した後、ブレーキ機構１０を再びその制動位置へ移行させることができ、制動位置で、回転軸線１２のまわりでのジャイロスコープ７の回転は阻止される。同時に、渦巻きばね８を再び緊張させるために、電動機１１を操作することができる。

１ 二輪車
２ 安定化装置
６ 調整器または制御器
７ ジャイロスコープ
８ 駆動ユニット
９ 回転方向逆転ユニット
１０ 制動機構
１１ 電動機
１２ ジャイロスコープの回転軸線

Claims (12)

1. 回転可能に支持されているジャイロスコープ（７）と、該ジャイロスコープ（７）を駆動するための駆動ユニット（８）とを備えた、二輪車（１）のための安定化装置において、前記駆動ユニット（８）と前記ジャイロスコープ（７）との間に回転方向逆転ユニット（９）が配置され、該回転方向逆転ユニットを介して前記ジャイロスコープ（７）の回転方向を調整可能であることを特徴とする安定化装置。
2. 前記回転方向逆転ユニット（９）が切換え可能な伝動装置であることを特徴とする、請求項１に記載の安定化装置。
3. 前記駆動ユニット（８）が機械的なエネルギーアキュムレータであることを特徴とする、請求項１または２に記載の安定化装置。
4. 前記駆動ユニット（８）が渦巻きばねであることを特徴とする、請求項３に記載の安定化装置。
5. 前記駆動ユニット（８）が電動機（１１）を含んでいることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の安定化装置。
6. 前記ジャイロスコープ（７）が制動機構（１０）を介して制動可能であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の安定化装置。
7. 前記ジャイロスコープ（７）が、前記二輪車（１）内で位置固定の回転軸線（１２）を有していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の安定化装置。
8. 前記安定化装置がヨーイングを安定化するために使用可能であり、前記ジャイロスコープ（７）の前記回転軸線（１２）が前記二輪車（１）の高さ方向軸線と少なくともほぼ一致していることを特徴とする、請求項７に記載の安定化装置。
9. 前記安定化装置がただ１つのジャイロスコープ（７）を有していることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の安定化装置。
10. 請求項１から９までのいずれか一つに記載の安定化装置の調整可能な構成要素を起動させるための調整器または制御器（６）。
11. 調整器または制御器（６）と車両センサ装置とを有する、請求項１から９までのいずれか一つに記載の安定化装置を備えた二輪車において、前記調整器または制御器（６）内で、前記車両センサ装置で検出した車両状態量から、前記安定化装置の調整可能な構成要素を起動させるための動作信号を発生可能である二輪車。
12. 請求項１１に記載の二輪車（１）を作動させる方法において、車両状態量から検出した危険な車両状態の場合に、安定化モーメントが発生するように前記安定化装置を起動させる方法。

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