JP7253366B2 - 方向転換操作時に自動二輪車の速度を自動的に調整するための方法、コントロールユニット、及び、自動二輪車方向転換操作支援システム - Google Patents

Description

本発明は、方向転換操作時に自動二輪車の速度を自動的に調整するための方法に関する。

周知のように、自動二輪車の走行安定性は、速度の上昇に伴って高くなる。ホイールのジャイロ効果に基づいて、自動二輪車は、より高い速度で固有安定性の状態にあり、この状態から運転者は、カーブ走行を開始するためにスアリングトルクインパルスによって傾斜状態に変化させる必要がある。これに対して、より低い速度では、運転者は、自動二輪車の転覆を避けるために、連続的に自動制御式に介入する必要がある。特に方向転換操作において、最小可能な回転円を実現するためにハンドルをステアリングロックにする場合、カーブ方向にアクティブに曲がることによって自動二輪車のカーブ内側への傾斜をもはや補正することができない、という危険性が生じる。この場合、運転者は、カーブ内側への傾斜およびそれに伴って発生する、より高い遠心力に対して、速度を高めることによってのみ、対抗することができる。しかしながら自動二輪車が起立し過ぎると、自動二輪車速度をブレーキングによって低下させるかまたはステアリング操舵角を小さくしなければならず、これによって最小の回転円が放棄される。このような理由により、最小可能な半径での方向転換操作は、運転者に高い要求を課す。

本発明による支援方法によって、自動二輪車の運転者は、方向転換操作の実行時に支援され、走行安定性が保証され得る。大きい舵角による方向転換操作時に支援方法を実施するために、自動二輪車の実際の傾斜状態がセンサデータから連続的に決定され、目標傾斜状態と比較され、この場合、目標傾斜状態に対する実際傾斜状態の差分に依存して、自動二輪車の速度が制御される。この場合、自動二輪車の、速度を変えることができる装置への自動的に実施される介入が行われ、つまり自動的なブレーキ介入または自動的な加速介入が行われる。それに応じて、実際の傾斜状態と目標傾斜状態との間の差分を補正するために、目標傾斜状態に対する実際の傾斜状態の偏差方向に応じて自動的なブレーキ介入により速度が低下されるかまたは自動的な加速介入により速度が上昇されることによって、自動二輪車速度が自動的に適合される。

実際の傾斜状態が危険値を上回ると、速度を上昇させるためにおよび一定の舵角でより高い遠心力を生ぜしめるために、より高いエンジントルクが要求され、それによって自動二輪車は再び起立する。この場合、必要であれば、後輪に作用する駆動トルクを電子クラッチによって配分し、引きずりクラッチによる方向転換操作を実行すれば、好適である。

これに対して、傾斜状態が危険値を下回ると、自動二輪車は起立し過ぎるかまたは起立するようになる。この場合、支援方法を用いて、ブレーキ圧が上昇されることによって、ホイールブレーキにアクティブなブレーキ介入が実行される。これによって、自動二輪車速度は低下され、ひいては遠心力も低下され、傾斜が再び大きくなる。これにより全体的に、方向転換操作時における自動二輪車の安定化が得られる。安定化手段は、運転者によるアクティブな介入なしに自動的に実行される。

方向転換操作は、自動二輪車の大きい舵角を特徴としている。好適な形式でこの方法は、舵角が、ステアリングロックの方向に関係なく、特に少なくともステアリングロックの近傍、ひいては最大可能な舵角の近傍にある最小舵角を占めるときにだけ実行される。従って、例えば好適には、ハンドルが左側または右側のステアリングロックに位置していて、ひいては舵角または舵角の大きさが最大であるときにだけ、この支援方法が実行される。しかしながら、舵角が最大可能な値に達していなくても、少なくとも、最大ステアリングロックの近傍にある舵角限界値を占めていれば、十分である。

支援機能の作動後に、自動二輪車の実際の傾斜状態が連続的に目標傾斜状態と比較される。目標傾斜状態は好適な形式で、運転者によって選択された速度の関数として決定される。運転者は手動介入によって方向転換操作を開始し、方向転換操作の開始と共に、速度、舵角および自動二輪車の傾斜状態を決定する。選択された速度および選択された舵角を前提として、関連する目標傾斜状態が決定される。一般的に目標傾斜状態は速度の関数として決定されてよく、この場合、傾斜状態の追加的な依存性は舵角より成っている。従って、舵角が確定され速度が確定されると、目標傾斜状態のための明確な値が得られる。

自動二輪車の速度を自動的に調整するためのアクティブな支援機能による方向転換の実行中に、舵角は運転者によって、特にステアリングロックで一定に維持される。しかしながら、この方法は、一定でない舵角においても、例えば舵角が平均値だけ変動する場合または最大ステアリングロックから戻される場合においても機能する。実際の舵角が変化すると、目標傾斜状態も新たに算出され、決定される。実際の舵角の決定および目標傾斜状態の決定は、支援機能の作動中に好適には連続的に行われる。

実際の傾斜状態は、自動二輪車に装備されたセンサ装置によって検出される実際のセンサデータに基づいて算出される。このセンサ装置は例えば、前後方向、横方向および上下方向の回転角速度および加速度の算出を行う慣性センサである。さらに、センサ装置は自動二輪車の前輪および／または後輪のホイール回転数の測定を含む。場合によっては追加的に、実際の舵角を算出するための舵角センサが設けられていてよい。

舵角センサに追加してまたは選択的に、この方法を実行するために、自動二輪車の左側および右側のステアリングロックにスイッチが設けられていても十分であり、このスイッチによって、自動二輪車のハンドルは、ステアリングロックが左側または右側に達するまで旋回されていることが検出され得る。この情報は、基本的に、この方法の作動および実行のための前提条件としての相応に大きい舵角を検知するために十分である。

最後に、実際の傾斜角度の知識において、実際の舵角を、傾斜角度を考慮した運動学的な関係、ホイール回転速度および車両速度、並びに自動二輪車の前輪と後輪との間の車輪間隔から算出することも可能である。

好適な形式で、この支援方法の枠内で自動二輪車の速度を自動的に低下させるために、自動二輪車の後輪ブレーキが制御される。後輪ブレーキだけの操作は、前輪ブレーキの操作を介したブレーキ操作時に発生し得る、ブレーキ力による不都合な起立モーメントが生じないことを保証する。

支援機能の始動は様々な形式で行われてよい。好適な実施例によれば、支援機能の開始は運転者による要求に応じて行われる。これは、例えばスイッチを介して支援機能を開始させる可能性を有しており、次いで自動二輪車安定化のための速度制御が自動的に発揮される。

いずれの場合も好適には、支援機能は、所定の前提条件が満たされた場合にだけ開始される。この前提条件は、一方では、舵角または舵角の大きさが最小舵角を占めていて、しかも運転者によって調節された速度が最大速度を上回らないことである。この前提条件は、大きい舵角と同時に低い速度を有する方向転換操作の存在に関係する。前記限界値が維持されたときにのみ、好適な形式で支援機能が開始される。

支援機能を手動で起動する代わりに、支援機能を自動的に開始させることも考慮される。センサ装置を介して、方向転換操作の存在のための速度および舵角に関する前提条件が満たされたことが検知され、次いで自動的に支援機能が開始される。

さらに別の好適な実施例によれば、舵角または舵角の大きさが舵角限界値を下回ると、支援機能が終了される。この場合、舵角は、方向転換操作を継続するためには小さすぎるので、方向転換操作中の自動二輪車の安定化および支援のための方法が自動的に終了される。運転者によってプリセットされた速度が速度限界値を下回る場合でも、支援機能は自動的に終了される。これは、例えば運転者が自動二輪車を停止させる場合である。

最後に、運転者が相応のスイッチを介して支援機能を能動的に終了する場合、方向転換操作の支援を終了させることも可能である。

本発明はさらに、自動二輪車のコントロールユニットに関し、このコントロールユニットによって、方向転換操作中に自動二輪車の速度を自動的に調整するための支援機能の様々な方法ステップが実行される。コントロールユニット内で、特に車両内に組み込まれたセンサ装置のセンサ情報が処理され、自動二輪車ブレーキを制御するためのおよび自動二輪車の原動機を制御するための調整信号が生成される。この場合、好適には、コントロールユニットは、自動二輪車の別のコントロールユニット、例えばブレーキコントロールユニットおよびエンジンコントロールユニットと通信するようになっている。さらに、センサ情報を処理するための並びにブレーキ介入および加速介入のための調整信号を生成するためのコントロールユニットが、既存のコントロールユニット、例えばブレーキコントロールユニットまたはエンジンコントロールユニット内に組み込まれることも可能である。

本発明はさらに、様々な方法を支援機能で実行するために構成されている自動二輪車方向転換操作支援システムに関する。自動二輪車方向転換操作支援システムは、自動二輪車内に組み込まれた、加速度およびホイール回転数を算出するためのセンサ装置、例えば慣性センサ、並びに方法を実行するための、センサデータが処理されかつブレーキおよび原動機を制御するための調整信号が生成される前記コントロールユニットを有している。

その他の利点および好適な実施例は、その他の請求項、図面の説明および図面を参照されたい。

自動二輪車方向転換操作支援システムを搭載した自動二輪車を示す図である。

図１には自動二輪車１が示されており、この自動二輪車１は、後輪を駆動するための原動機２を有しており、この場合、原動機２に、この原動機２を制御するためのエンジンコントロールユニット３が対応配設されている。自動二輪車１は、センサ装置を備えていて、このセンサ装置は、前輪５のホイール回転数センサ４並びに慣性センサ６および舵角センサ７を有しており、これらのセンサを介して、自動二輪車のハンドルを介してプリセットされる実際の舵角が検出される。慣性センサ６を介して、自動二輪車１の前後方向加速度、横加速度および上下方向加速度が検出され得る。好適な形式で、後輪８にもホイール回転数センサが配置されている。

自動二輪車１は、自動二輪車方向転換操作支援システムを搭載しており、この自動二輪車方向転換操作支援システムは別のコントロールユニット９を有していて、このコントロールユニット９に、自動二輪車のセンサ装置のセンサデータ、特にホイール回転数センサ、舵角センサのセンサデータ、および慣性センサの加速度のセンサデータが入力値として供給される。コントロールユニット９内で、検出されたセンサデータに基づいて調整信号が生成され、この調整信号は、大きい舵角でしかも低い速度での方向転換操作中に自動二輪車を安定させるために自動二輪車方向転換操作支援システムが作動されると、自動二輪車を方向転換操作中に安定させるために、自動的にブレーキ介入または加速介入が生ぜしめられる。自動二輪車方向転換操作支援システムによって自動的に実行されるブレーキ介入は、ブレーキコントロールユニットまたはＡＢＳコントールユニット１１が対応配設されている後輪ブレーキ１０に関連している。自動二輪車方向転換操作支援システムのコントロールユニット９は、方向転換操作中に自動二輪車を安定させるために自動二輪車の速度を制動または加速によって自動的に制御するために、ブレーキコントロールユニット１１およびエンジンコントロールユニット３と通信する。

自動二輪車１はさらに、起動スイッチ１２を備えており、この起動スイッチ１２は、自動二輪車の運転者に、方向転換操作中に自動二輪車の速度を自動的に調整するための支援方法を手動で起動させることを可能にする。

この方法の支援機能は、方向転換操作の開始時における自動二輪車速度ｖおよび選択された舵角δに依存して決定される目標傾斜状態φ_Ｓの算出に基づいている。目標傾斜状態φ_Ｓは、関数または表としてコントロールユニット９内に記憶されている。

さらに、方向転換操作時に速度を自動的に調整するための方法の実行は、自動二輪車の実際の傾斜状態φに基づいており、この実際の傾斜状態φは、特に自動二輪車の運動学的な量、好適には前後方向加速度、横加速度および／または上下方向加速度の加速度値、並びに前輪５および／または後輪８の単数または複数のホイール回転数ωから得られる。方向転換操作時に速度を自動的に調整するための方法の開始後に、自動二輪車の実際の傾斜状態φが連続的に決定され、割り当てられた目標傾斜状態φ_Ｓと比較される。実際の傾斜状態が危険な値を上回り、それによって方向転換操作中の自動二輪車が傾斜し過ぎているとの比較結果が得られると、コントロールユニット９を介して、より高いエンジントルクがエンジンコントロールユニット３において要求され、自動二輪車の速度が高められる。これによって、遠心力が高められ、それにより自動二輪車は再び起立する。

場合によっては、エンジン特性およびガス需要に応じて、後輪に作用するエンジントルクを電子クラッチによって配分し、引きずりクラッチによる方向転換操作を実行することが好適である。

実際の傾斜状態φと目標傾斜状態φ_Ｓとの比較により、実際の傾斜角度が小さすぎるとの結果が得られると、これは自動二輪車の過度な起立を意味し、コントロールユニット９を介してブレーキコントロールユニット１１にブレーキ圧が要求され、相応のブレーキ圧が後輪ブレーキ１０に形成される。これにより自動二輪車速度は低下し、それによって遠心力が小さくなり、傾斜は再び大きくなる。

制御時間は十分に短く選択されるので、運転者の固有運動も補正され得る。

支援機能は、特に運転者により手動で起動スイッチ１２の操作を介して始動される。手動による作動時の基本的な前提条件は、自動二輪車速度が速度限界値を超えず、舵角または舵角の大きさが舵角限界値を超えないことである。舵角限界値は、最大ステアリングロックにおいてのみ支援機能の作動が実行されるように選択されてよい。

実際の舵角δは、好適な形式で舵角センサ７を介して算出される。選択的に舵角δは、次の式

からも算出することができ、この式中、
ｌ 前輪と後輪との間の車輪間隔
ｖ 自動二輪車速度
ω ホイール回転数
φ 傾斜状態
δ 実際の舵角
を意味する。これによって、自動二輪車の構造的大きさおよび傾斜状態の実際の運動学的な量、ホイール回転数並びに速度から実際の舵角を決定することができる。

支援機能は、終了基準が満たされると、例えば舵角が舵角限界値を下回るかまたは運転者によってプリセットされた速度が速度限界値を下回ると、終了されてよい。さらに、起動スイッチ１２が相応に操作されることによって、運転者が手動で支援機能を終了させることができる。

１ 自動二輪車
２ 原動機
３ エンジンコントロールユニット
４ ホイール回転数センサ
５ 前輪
６ 慣性センサ
７ 舵角センサ
８ 後輪
９ コントロールユニット
１０ 後輪ブレーキ
１１ ブレーキコントロールユニットまたはＡＢＳコントロールユニット
１２ 起動スイッチ
ｖ 自動二輪車速度
δ 舵角
φ 傾斜状態
φ_Ｓ 目標傾斜状態
ω ホイール回転数

Claims (13)

1. 方向転換操作時に自動二輪車（１）の速度を自動的に調整するための方法において、自動二輪車（１）の実際の傾斜状態（φ）をセンサデータから連続的に決定し、かつ目標傾斜状態（φＳ）と比較し、この場合、前記目標傾斜状態（φＳ）と前記実際の傾斜状態（φ）との差分に依存して、前記自動二輪車（１）の速度（ｖ）を、自動的なブレーキ介入によってまたは自動的な加速介入によって低下または上昇させる、方向転換操作時に自動二輪車（１）の速度を自動的に調整するための方法。
2. 前記目標傾斜状態（φＳ）を、運転者によって選択された速度（ｖ）の関数として決定することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記目標傾斜状態（φＳ）を、方向転換操作の開始時に運転者によって選択された速度（ｖ）の関数として決定することを特徴とする、請求項２記載の方法。
4. 前記実際の傾斜状態（φ）を、センサ装置により、加速度、回転角速度および／またはホイール回転数（ω）から算出することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 自動的なブレーキ介入をもっぱら自動二輪車（１）の後輪（８）で実行することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 自動二輪車（１）の速度の自動的な制御による方向転換操作の支援を、運転者による要求に応じて開始させることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 舵角（δ）が最大舵角を占める場合にのみ、前記方法を実行することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記舵角（δ）が少なくとも前記最大舵角を占め、運転者によって調節された速度（ｖ）が所定の最大速度を超えない場合に、速度（ｖ）の自動的な制御による方向転換操作の支援を自動的に開始させることを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. 舵角（δ）が前記最大舵角より小さい所定の舵角限界値を下回ると、前記方向転換操作の支援を終了させることを特徴とする、請求項７記載の方法。
10. 運転者によって調節された速度（ｖ）が前記最大速度より低い所定の速度限界値を下回ると、方向転換操作の支援を終了させることを特徴とする、請求項８記載の方法。
11. 運転者が支援機能を能動的に終了すると、方向転換操作の支援を終了させることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法を実施するためのコントロールユニット。
13. 自動二輪車方向転換操作支援システムにおいて、加速度、回転角速度および／またはホイール回転数（ω）を算出するためのセンサ装置、並びに請求項１２記載のコントロールユニット（９）を備えた自動二輪車方向転換操作支援システム。

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