JP7414838B2 - 鞍乗り型車両 - Google Patents
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Description
本願は、2019年9月30日に出願された日本国特願2019-180877号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(4)上記(1)から(3)のいずれかの態様において、運転支援制御を行う制御装置を備えてもよく、前記制御装置は、前記警告としての振動を発生させる際に、前記鞍乗り型車両の姿勢制御を向上するように制御ゲインを設定してもよい。
(5)上記(3)の態様において、前記警告振動発生装置は、運転アシスト制御を行う場合には、前記ステアリングアクチュエータを短周期で正逆駆動することにより前記警告としての振動を発生させてもよい。
(6)上記(1)から(5)のいずれかの態様において、前記警告としての振動のトルクは、前記鞍乗り型車両の操作性に影響を与えないよう所定の値以下に設定されていてもよい。
(7)上記(1)から(6)のいずれかの態様において、前記警告としての振動の周波数は、30Hz以上かつ50Hz以下であってもよい。
上記(3)の態様によれば、転支援制御の強さに応じて運転者に警告を行う際に、この振動の発生機としてステアリングアクチュエータを兼用することで、専用のバイブレータを用いる場合に比べて、部品点数の増加を抑えることができる。ステアリングアクチュエータの作動による振動は、ハンドル回動軸中心の回動として発生するので、一般的なバイブレータによる振動とは異なる振動を得やすい。このため、単に操舵ハンドルにバイブレータを設置する場合と比べて、当該鞍乗り型車両に特有のエンジン振動等に警告振動が紛れ難く、運転者が感知しやすい警告振動を容易に発生させることができる。
図1に示すように、本実施形態は、大型のカウリングを備えた自動二輪車(鞍乗り型車両)1に適用されている。自動二輪車1の前輪2は、前輪懸架装置3に支持されている。前輪懸架装置3は、車体フレーム5の前端部に支持されている。車体フレーム5の前端部には、前輪懸架装置3を支持するフロントブロック6が設けられる。フロントブロック6の上部には、前輪転舵用のバーハンドル4が取り付けられている。バーハンドル4は、ライダー(運転者)Jが把持する左右一対のグリップを備えている。
前輪懸架装置3は、ハンドル支持部6aと、ハンドルポスト4aと、ヘッドパイプ3aと、フロントフォーク部材3bと、転舵部材3cと、リンク部材4bと、揺動アーム3dと、クッションユニット3eと、を備えている。ハンドル支持部6aは、フロントブロック6の上端部に設けられている。ハンドルポスト4aは、ハンドル支持部6aに回動可能に支持されている。ヘッドパイプ3aは、車体フレーム5とは別体に設けられている。フロントフォーク部材3bは、ヘッドパイプ3aに回動可能に支持されている。転舵部材3cは、フロントフォーク部材3bの上端部に一体回動可能に取り付けられている。リンク部材4bは、転舵部材3cとハンドルポスト4aとを連結している。揺動アーム3dは、フロントブロック6に対してヘッドパイプ3aを揺動可能に連結している。クッションユニット3eは、フロントフォーク部材3bとフロントブロック6との間に介設されている。
前輪懸架装置は、揺動アーム3dを下方へ揺動させて、フロントフォーク部材3b及びヘッドパイプ3aを下方移動させる。このとき、下アーム部材がクッションユニット3eの下端部を下方移動させて、クッションユニット3eを伸長させる。
図2は、本実施形態における自動二輪車1の制御装置23の構成図である。
自動二輪車1は、制御装置23を備えている。制御装置23は、各種センサ類21から取得した検知情報に基づき、各種装置類22を作動制御する。制御装置23は、例えば一体または複数体の電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)として構成されている。制御装置23は、少なくとも一部がソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。制御装置23は、エンジン10の運転を制御する燃料噴射制御部、点火制御部およびスロットル制御部を含んでいる。自動二輪車1は、スロットル装置48等のエンジン補機と、ライダーJが操作するアクセルグリップ等のアクセル操作子と、を電気的に連係させるバイワイヤ式のエンジン制御システムを構成している。
各種センサ類21は、ライダーJの各種操作入力、ならびに自動二輪車1および乗員の各種状態、ならびに自車周囲の状況を検知する。各種センサ類21は、制御装置23に各種の検知情報を出力する。
ブレーキ圧センサ33は、前記ブレーキ操作子の操作力(減速要求)を検知する。
車体加速度センサ34は、5軸または6軸のIMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)であり、車体における3軸(ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸)の角速度および加速度を検知し、さらにその結果から角度を検知する。以下、車体加速度センサ34を車体角速度センサ34ということがある。
舵角センサ35は、例えば操舵軸(ステアリング軸又はハンドル回動軸)に設けられたポテンショメータであり、車体に対する操舵軸の回動角度(操舵角度)を検知する。
カメラは、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラは、自動二輪車1の任意の箇所に取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラは、車体部品(転舵側および非転舵側を含む)や種々外装部品等に取り付けられる。カメラは、例えば、周期的に繰り返し自動二輪車1の周辺(例えば前後左右)を撮像する。カメラが撮像した画像は、適宜の画像処理がなされ、所望の画像データとなって種々の制御に用いられる。カメラからの情報は、検知方向の物体の位置、種類、速度等の認識に供され、この認識に基づいて、自動二輪車1の運転アシスト制御や自動運転制御等がなされる。例えば、カメラは、可視光のみならず赤外線等の不可視光を撮影するカメラでもよい。
ここで、車両の自動運転には、以下の度合が存在する。自動運転の度合は、例えば、所定の基準未満であるか、所定の基準以上であるかといった尺度で判断することができる。 自動運転の度合が所定の基準未満とは、例えば、手動運転が実行されている場合、またはACC(Adaptive Cruise Control System)やLKAS(Lane Keeping Assistance System)等の運転支援装置のみが作動している場合である。自動運転の度合が所定の基準未満の運転モードは、「第1の運転モード」の一例である。
上記「所定の基準」については任意に設定することができる。第1の運転モードは手動運転であり、第2の運転モードは自動運転であるものとする。本実施形態は、第1の運転モードに相当する運転アシスト制御(運転支援システム)に適用されるが、自動運転制御に適用されてもよい。
エンジン制御手段45は、燃料噴射装置46、点火装置47およびスロットル装置48等を含んでいる。すなわち、エンジン制御手段45は、エンジン10を駆動させるエンジン補機を含んでいる。
<操舵アシスト制御>
S=Y×AD1+R×AD2…(1)
操舵アシスト装置50は、操舵トルクセンサ36、車速センサ37、車体角速度センサ34、外部検知手段38、制御装置23およびステアリングアクチュエータ43を備えている。
加算器224は、次の(2)式に示すように、パワーアシストトルクTpと、ふらつき抑制アシストトルクTwと、を加算し、アシストトルクTmを生成する。加算器224は、生成したアシストトルクTmをモータ駆動部226に出力する。
Tm=Tp+Tw…(2)
合成角速度生成部302は、車体角速度センサ34が検知したヨー角速度Y及びロール角速度Rを合成して、自動二輪車1の挙動を示す合成角速度(車体挙動レート)Sを生成する。
乗算器304は、合成角速度Sと合成角速度Sとを乗算して合成角速度Sの二乗を生成する。
第2車速補正係数生成部308は、車速Vに基づきふらつきを抑制する第2車速補正係数Gを生成する。
乗算器310は、第2車速補正係数Gと合成角速度Sの二乗とを乗算する。
加算器312は、乗算器310が出力した値(G×S2)と定数αとを加算する。
除算器314は、第1車速補正係数Fを加算器312が出力した値(G×S2+α)で除算する。
Tw=F×S/(G×S2+α)…(3)
このように、自動二輪車1が低速時及び高速時のどちらにあっても、運転者の操作に対して違和感のないふらつき抑制アシストを行うことができる。
第一に、追突軽減ブレーキ(CMBS:Collision Mitigation Brake System)であり、第二に、車線逸脱警告(LDW:Lane Departure Warning)であり、第三に、ブラインドスポットインフォメーション(BSI:Blind Spot Information)である。
図6、図7を参照し、実施形態のCMBSでは、三段階の警告閾値TTCが設定されている。CMBSの警告閾値TTCには、自車M前方の他車T等の障害物に対する相対時間距離(現状速度で規定時間内に進む距離)が用いられる。第一の警告閾値t1は、インジケータランプや液晶パネル等を用いた注意表示(第一の警告)を行う際の閾値である。第一の警告は、障害物からの相対時間距離が閾値t1以下になったときに発動する。
実施形態では、障害物からの相対時間距離が閾値t3以下となったとき(第三の警告フラグONのとき)、自動二輪車1の姿勢制御の向上を優先した高安定化制御に移行する。高安定化制御では、アシストステア制御ゲインをより高い高安定ゲインに補正する。これにより、アシストトルクTmの減少を抑えて高い値に維持し、自動二輪車1の姿勢制御の向上を図る。
図6、図8を参照し、実施形態のLDWでは、三段階の警告閾値TTLDが設定されている。LDWの警告閾値TTLDには、車両通行帯(走行レーン)の区画線(中央線、境界線および外側線等)L1から自車までの距離が用いられる。第一の警告閾値t1は、インジケータランプや液晶パネル等を用いた注意表示(第一の警告)を行う際の閾値である。第一の警告は、区画線L1からの距離が閾値t1以下になったときに発動する。
実施形態では、区画線L1からの距離が閾値t3以下となったとき(第三の警告フラグONのとき)、自動二輪車1の姿勢制御の向上を優先した高安定化制御に移行する。高安定化制御では、アシストステア制御ゲインをより高い高安定ゲインに補正する。これにより、アシストトルクTmの減少を抑えて高い値に維持し、自動二輪車1の姿勢制御の向上を図る。
図6、図9を参照し、実施形態のBMIでは、二段階の警告閾値が設定されている。BMIの警告閾値には、予め定めた検知フラグが用いられる。
BMIの警告閾値に用いる検知フラグは、例えば以下の第一フラグ及び第二フラグの二つのフラグである。
第一フラグは、自車Mよりも後方の左右何れかの検出エリアARに他車Tの存在を検知したことを示すフラグである。第二フラグは、第一フラグが立った状態で、他車Tが検知されている側への自車Mの進路変更予測動作(進路変更が予測される動作)を検知したことを示すフラグである。
第二フラグは、実施形態では他車Tの存在が認められる側の自車Mのウインカの作動を示す、これに限らない。例えば、第二フラグは、自車Mのライダーの着座位置、着座姿勢、逆ハンドル等の操作、の少なくとも一つを進路変更予測動作として検知したことを示してもよい。
第二フラグが立ったとき(進路変更予測動作を検知したとき)、第一の警告よりも強い第二の警告(例えば車体の身体接触部分を振動させる等のライダーの触覚に対する警告、および規定以上の強い制動を行う等の車体挙動を発生させる警告)を行うとともに、他車Tの存在が認められる側へのロール(ひいては車線変更)を抑制するべく、アシストステア制御ゲインを調整する。
まず、制御装置23の警告選定部210は、運転支援制御の閾値情報を取得する(ステップS1)。次いで、警告選定部210は、第二の警告の発動指令がなされたか否か(警告3状態フラグが立ったか否か)を判定する(ステップS2)。第二の警告の発動指令がなされた場合(ステップS2でYES)、モータ駆動部226がステアリングアクチュエータ43を駆動制御し、左右グリップ部にハプティック振動を発生させる(ステップS3)。第二の警告の発動指令がなされていない場合(ステップS2でNO)、一旦処理を終了する。
なお、バ-ハンドルは、左右グリップ部を含む一体のハンドルパイプで構成されるもの、および左右グリップ部を別体とした一対のハンドル部材で構成されるもの、の両方を含むものとする。
制御装置23は、運転支援制御を行う際、車体挙動安定性重視の制御に移行する。制御装置23は、ARAS(CMBS、LDW、BSI等)の警告、作動判断閾値情報、または作動中である旨の情報を基に、制御ゲインを変化させる。これにより、ARAS作動時の各状況に応じて、より適切な度合いのアシストステア制御を実施することが可能となり、車両の姿勢制御の向上を図ることができる。
この構成によれば、運転支援制御の強さに応じて運転者に警告を行う際に、この振動の発生機としてステアリングアクチュエータ43を兼用することで、専用のバイブレータを用いる場合に比べて、部品点数の増加を抑えることができる。ステアリングアクチュエータ43の作動による振動は、ハンドル回動軸中心の回動として発生するので、一般的なバイブレータによる振動とは異なる振動を得やすい。このため、単に操舵ハンドル4にバイブレータを設置する場合と比べて、当該自動二輪車1に特有のエンジン振動等に警告振動が紛れ難く、運転者が感知しやすい警告振動を容易に発生させることができる。
この構成によれば、ステアリングアクチュエータ43により当該自動二輪車1に特有の振動に紛れない領域で警告振動を発生させるので、運転者に対する警告の確実性を高めることができる。
前記「予め定めた領域」とは、当該自動二輪車1の原動機の振動、ハンドル共振、タイヤアンバランス振動、などの振動領域である。自動二輪車1の走行振動として、例えばホイール振動(車速100km/m以下)によるハンドル振動は、φ600mmのホイールの起振で15Hz以下である。またエンジン振動として、例えば走行時(エンジン回転数3000rpm以上)によるハンドル振動は50Hz以上である。
前記「予め定めた領域とは異なる領域」とは、運転者が生体共振周波数上で感知しやすい振動領域である。この振動領域は、例えば人の身体(特に手首の先)の共振周波数である30~50Hzである。トルク範囲は、自動二輪車1の操縦性に影響を与えないよう5Nm以下に設定される。
自動二輪車は、運転者が車体を跨いで乗車する車両に限らず、ステップフロアを有するスクータ型車両や原動機付自転車を含む。また、自動二輪車に限らず、前輪および前輪懸架装置を、車体フレーム5とともに傾斜させて旋回する、鞍乗り型車両への適用も可能である。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
2 前輪(操舵輪)
3 前輪懸架装置(懸架装置)
4 バーハンドル(操舵ハンドル)
23 制御装置(制御手段)
43 ステアリングアクチュエータ
50 操舵アシスト装置
205 警告振動発生装置
210 警告選定部
Tm アシストトルク
Claims (7)
- 運転者に警告を与えるべく予め定めた振動を発生させる警告振動発生装置(205)を備える鞍乗り型車両(1)において、
前記警告振動発生装置(205)は、運転支援制御の強さに応じて予め定めた警告を選定するとともに運転者に振動を発生させる警告選定部(210)を備え、
前記警告振動発生装置(205)は、前記警告選定部(210)が選定した警告に応じて、前記鞍乗り型車両(1)に特有の振動周波数を避けた周波数帯で、前記警告としての振動を発生させ、
前記警告振動発生装置(205)は、前記鞍乗り型車両(1)のホイール振動の周波数よりも高く、前記鞍乗り型車両(1)のエンジン振動の周波数よりも低い周波数帯で、前記警告としての振動を発生させ、
前記警告としての振動の周波数帯は、人の身体の共振周波数であり、
前記警告としての振動のトルクは、前記鞍乗り型車両(1)の操縦性に影響を及ぼさない程度のものであり、
前記警告振動発生装置(205)は、前記鞍乗り型車両(1)の前方の障害物に対する相対時間距離に応じて、複数段階の警告レベルを設定し、前記相対時間距離が短い程、前記警告レベルは大きくなるよう設定され、
最も警告度合いの小さい警告レベルでは前記警告としての振動を発生させず、
前記最も警告度合いの小さい警告レベルよりも警告度合いの大きい警告レベルのときに前記警告としての振動を発生させ、前記警告レベルが大きくなるほど前記振動を大きくし、
前記鞍乗り型車両(1)は操舵輪(2)を支持する懸架装置(3)にアシストトルク(Tm)を付与するステアリングアクチュエータ(43)と、前記ステアリングアクチュエータ(43)を含む車両部品を駆動制御する制御手段(23)と、を備え、
前記制御手段(23)は、車両の加速、減速及び操舵の少なくとも一つを運転者の操作によらず作動させる前記運転支援制御を行うとともに、前記警告選定部(210)が選定した警告に応じて前記ステアリングアクチュエータ(43)を作動させて、前記警告としての振動を操舵ハンドル(4)に発生させ、
前記警告振動発生装置(205)は、ヨー角速度(Y)及びロール角速度(R)に基づいて合成角速度(S)を算出するとともに前記合成角速度(S)を用いて前記アシストトルク(Tm)を算出し、
前記警告振動発生装置(205)は、前記合成角速度(S)が大きい場合は前記アシストトルク(Tm)が小さくなり、かつ前記合成角速度(S)が小さい場合は前記アシストトルク(Tm)が大きくなるように前記アシストトルク(Tm)を設定する鞍乗り型車両。 - 前記警告としての振動は、ハプティック振動である請求項1に記載の鞍乗り型車両。
- 前記制御手段(23)は、前記警告選定部(210)を含む請求項1に記載の鞍乗り型車両。
- 運転支援制御を行う制御装置(23)を備え、
前記制御装置(23)は、前記警告としての振動を発生させる際に、前記鞍乗り型車両(1)の姿勢制御を向上するように制御ゲインを設定する請求項1に記載の鞍乗り型車両。 - 前記警告振動発生装置(205)は、運転アシスト制御を行う場合には、前記ステアリングアクチュエータ(43)を短周期で正逆駆動することにより前記警告としての振動を発生させる請求項3に記載の鞍乗り型車両。
- 前記警告としての振動のトルクは、前記鞍乗り型車両(1)の操作性に影響を与えないよう所定の値以下に設定されている請求項5に記載の鞍乗り型車両。
- 前記警告としての振動の周波数は、30Hz以上かつ50Hz以下である請求項1に記載の鞍乗り型車両。
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