JPH0316889A

JPH0316889A - 自動二輪車の転倒防止装置

Info

Publication number: JPH0316889A
Application number: JP1152725A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Mitsunari; 三成　雅彦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-06-15
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1991-01-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動二輪車の転倒防止装置、さらに詳しく言
えば、自動二輪車の旋回走行時または進路変更時におい
て駆動力または制動力を制御して、車体に作用する車体
前後方向の加速度を零にする、あるいは予め記憶装置に
記憶されている限界値を越えないようにすることで転倒
を防止する装置に関する。

〔従来技術〕

安全な走行を行なうため転倒しない自動二輪車が求めら
れている。だが自動二輪車は、その二輪車という形態を
変えずして極低速域での転倒は避けられない。また一方
では、一般に自動二輪車にとって安定しているはずの中
高速域でさえも転倒は起きてしまう。従来にはこの中高
速域での転倒を、タイヤの横滑りが原因すること以外に
おいても防ぐことを目的とした技術はなかった。

一方、自動二輪車は、旋回走行時または進路変更時の制
動によってタイヤが横滑りした場合には安全な旋回走行
または進路変更ができなくなり、ひどい横滑りの場合は
運転者は対応できなくて転倒に至った。これは限界のあ
るタイヤ・グリップ力に対して大きな制動力を働がせた
ために、旋回走行時および進路変更時に必要とされる旋
回カが発生できなくなり、タイヤの横滑りを伴って操縦
困難な状態あるいはスピン状態に陥るためである。

従来では、このような課題を解決するために、二輪アン
チ・ロック・ブレーキ装置が存在した。

これは、各車輪のスリップ率が各車輪の旋回力の大きさ
と反比例することから、このスリップ率と関連する各車
輪の回転速度や車速を情報として、各車輪に働く制動力
を電子的または機械的に制御することで制動時のタイヤ
の横滑りを防いでやり、制動時の走行安定性を高めてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記のような二輪のアンチ・ロック・ブレーキ
装置では制動時のタイヤの横滑りが原因する転倒しか防
げない。だが転倒は、制動時の横滑りのみが原因して起
きるものではない。例えば、旋回走行時または進路変更
時の加速によりタイヤが横滑りした場合にも転倒は起き
る。この他にも転倒または事故に至る原因は色々あるが
、それらを第２図〜第７図までによって説明していく。

まず最初に、定速旋回走行している自動二輪車において
、その状態を崩すようなスロッ１・ル操作またはブレー
キ操作をした場合に操縦特性および旋回姿勢角度の変化
が発生するが、その操縦特性の変化が原因して転倒また
はその他の事故に至る場合について第２図〜第４図によ
って説明する。

第２図は自動二輪車の定速旋回走行時における走行状態
を説明するための図である。前輪および後輪におけるタ
イヤ着力点をそれぞれＰｆおよびＰｒとして、自動二輪
車を水平地に立たせた時の車体の重心点をＧとする。こ
の自動二輪車が定速旋回走行している時、タイヤ着カ点
ＰｆおよびＰｒにおけるそれぞれの旋回力ＣｆおよびＣ
ｒの方向は旋回中心点ＱＯを向いている。この時、車体
の重心点Ｇは、旋回走行のために旋回内側に傾斜させて
ある車体とともに、Ｇｏに移動している。この車体の重
心点ＧＯには重力および遠心力が発生しているが、簡略
にするために図示していない。また、車体の重心点Ｇｏ
と旋回中心点ＱＯとの距離ＲＯは旋回半径である。

このような定速旋回走行時における各車輪の進行方向は
、各車輪における旋回力ＣｆおよびＣｒそれぞれに対す
る垂直方向前向きとなる。また、車体（５）の重心点ＧＯにおける車体の進行方向ＤＯは、タイヤ着
力点ＰｆとＰｒとを結ぶ一点鎖線Ｌと平行になる。

この定速旋回走行時の操縦特性は総ての基準となり、運
転者もこの時の旋回半径ＲＯ状態をもってニュートラル
・ステアな操縦特性と感じる。したがって、この定速旋
回走行時における旋四半径ＲＯが常に保たれることが理
想である。また定速旋四走行では旋回姿勢角度がほぼ零
となるので、後記する各種の力における車体の旋回姿勢
がもたらす課題も発生していない。

第３図は自動二輪車の加速旋回走行時における走行状態
を説明するための図である。いま車体を加速させるのに
使われる駆動力の成分力、つまり駆動力から車体に作用
する各種走行抵抗を引いた残力を加速力と呼ぶことにす
ると、タイヤ着力点Ｐｒでは加速力Ｆが旋回力Ｃｒに対
する垂直方向に発生していて、これによりタイヤ着力点
Ｐｒにおける力は旋回力Ｃｒと加速力Ｆとの合力Ａｒと
なる。この合力Ａｒの方向は、定速旋回走行時の旋回中
心点ＱＯより反時計方向にずれていて、これによって旋
凹（６〉中心点はＱ１となる。また車体の重心点は加速旋回走行
のためにＧよりＧ１に移動している。これらによって旋
回半径はＲ１となる。

このように旋回半径Ｒ１が定速旋回走行時の旋回半径Ｒ
Ｏより知くなる状態を、オーバー・ステアな操縦特性と
呼んでいる。したがって運転者はこの旋回半径Ｒ１を大
きくするような運転操作をしない限り、曲り過ぎること
になる。また、車体の進行方向はＤ１であり、車体は旋
回姿勢角度θ１だけ旋回内側を向いた旋同姿勢となる。

なお、この加速が急加速である場合には後輪がスリツブ
し、後輪のタイヤ・グリップ力が減少するのに伴い旋回
力Ｃｒが減少して旋回力Ｃｆとの大きさのバランスが取
れなくなり、スピン状態に至る。この時には加速を止め
ることでスリップを止め、タイヤ・グリップ力を回復さ
せることで旋回力Ｃｒが再び増加するのを待つしかなく
、危険である。

第４図は自動二輪車の前後両車輪に制動力が働いた減速
旋回走行時における走行状態を説明するための図である
。タイヤ着力点ＰｆおよびＰｒでは、それぞれの制動力
ＢｆおよびＢｒが旋回力ＣｆおよびＣｒそれぞれに対す
る垂・直方向に発生していて、これによってタイヤ着力
点Ｐｆにおける力は、旋回力Ｃｆと制動力Ｂｆとの合力
Ａｆとなって、タイヤ着力点Ｐｒにおける力は、旋回力
Ｃｒと制動力Ｂｒとの合力Ａｒとなる。実際には、タイ
ヤ着力点Ｐｒにはスロツ１・ル・オフによるエンジン・
ブレーキ力が働いているが、これは制動力Ｂｒに含まれ
るものとして簡略にするために図示していない。これら
合力ＡｆおよびＡｒの方向は、定速旋回走行時の旋回中
心点ＱＯより時計方向にずれていて、これによって旋回
中心点はＱ２となる。また、車体の重心点は減速旋回走
行のためＧより６２に移動している。これらによって旋
回半径はＲ２となる。

よって第３図における説明から理解できるように、オー
バー・ステアな操縦特性を示し、運転者はこの旋回半径
Ｒ２を大きくするような運転操作をしない限り、曲り過
ぎてしまう。また車体の進行方向はＤ２であり、車体は
旋回姿勢角度θ２だけ旋回外側を向いた旋回姿勢となる
。

なお、この制動が急制動である場合にはタイヤのスリッ
プによって旋回力ＣｆおよびＣｒが減少して遠心力を打
ち消すだけの力がなくなり、逆に旋回半径Ｒ２が定速旋
同走行時の旋回半径ＲＯより大きくなるような状態、つ
まり旋回困難な状態となる。

この時には、制動を止めることでスリップを止め、タイ
ヤ・グリップ力を回復させることで旋回力ＣｆおよびＣ
ｒが増加するのを待つしかなく危険である。

また、この制動が前輪のみ急制動である場合には、前輪
タイヤのスリップにより旋回力Ｃｆが減少する。

これにより適度な旋回姿勢角度が取れなくなるので、旋
回力Ｃｒの減少を伴って、操縦困難な状態となる。また
逆にこの制動が後輪のみ急制動である場合には、第３図
における説明と同様に、後輪タイヤのスリップにより旋
回力Ｃｒが減少してスピン状態に陥る。

以上の第２図〜第４図までの説明によって理解できるよ
うに、定速旋回走行状態の自動二輪車において、その状
態を崩すようなスロットル操作またはブレーキ操作をす
ると、操縦特性および旋回（９）姿勢角度に変化を与えることとなり、急加速時や急制動
時の場合には操縦困難な状態あるいはスピン状態に陥り
、非常に危険である。

次に、車体の旋回姿勢角度が車体の傾斜角度にどのよう
な影響を与えて、どのようにして転倒事故に関わってく
るのかについて第５図〜第７図までによって説明してい
く。ただし、タイヤ着力点ＰｆおよびＰｒに働く旋回力
ＣｆおよびＣｒ、車体の重心点に働く遠心力および重力
は、簡略にするために図示していない。これは、旋回力
と遠心力が互いに打ち消し合って旋回姿勢角度に影響を
与えないためで、重力については一定であるために車体
の傾斜角度に影響を与えないからである。

第５図は、旋回内側に傾斜させた定速旋回走行時におけ
る自動二輪車において、空力が作用している状態を説明
するための図である。車体の進行方向は図において真上
方向となる。つまり、旋回姿勢角度がほぼ零である訳で
ある。空力Ｆｄが空力の作用中心点Ｐｄに働いていて、
その方向は車体の進行方向とは逆方向となる。ただし、
空力の作用（１０）中心点Ｐｄは車体の重心点ＧＯと同一の点に図示してい
る。なお、横風が吹く場合は空力の方向は斜めにずれて
くるが、かなりの横風でない限り車速に対する風速の割
合は大きくないので、無視する。

この定速旋回走行では、車体の重心点ＧＯに働く慣性力
、タイヤ着力点のＰｆおよびＰｒに働く加速力Ｆあるい
は制動力ＢｆおよびＢｒは発生しない。よって、車体に
は空力Ｆｄが真正面から後方に働くだけである。この状
態では転倒に繋がる要素は何もない。

第６図は、加速旋回走行時における傾斜させた自動二輪
車において、空力、慣性力および加速力が作用している
状態を説明するための図である。

加速旋回走行なので、車体は旋回内側に旋回姿勢角度を
もって図示している。空力Ｆｄが空力の作用中心点Ｐｄ
に働いていて、その方向は車体の進行方向とは逆方向と
なる。また、加速力Ｆがタイヤ着力点Ｐｒに働いている
。この加速旋回走行では慣性力Ｆａが車体の重心点Ｇ１
に働いていて、その方向も車体の進行方向とは逆方向と
なる。この空力Ｆｄと慣性力Ｆａとは、車体の傾斜角度
を増加させて車体を転倒に至らせようとする。また空力
Ｆｄと加速力Ｆとは、車体の重心点Ｇ１を中心点として
回転モーメン１・を発生させて、旋回姿勢角度を増加さ
せる。

第７図は、減速旋回走行時における傾斜させた自動二輪
車において、空力、慣性力および制動力が作用している
状態を説明するための図である。

減速旋回走行なので、車体は旋回内側に旋回姿勢角度を
もって図示している。空力Ｆｄが空力の作用中心点Ｐｄ
に働いていて、その方向は車体の進行方向とは逆方向と
なる。また、制動力ＢｆおよびＢｒがそれぞれタイヤ着
力点ＰｆおよぴＰｒに働いている。

この減速旋回走行では慣性力Ｆｂが車体の重心点Ｇ２に
働いていて、その方向は車体の進行方向と同じ方向とな
る。この互いに逆方向の空力Ｆｄと慣性力Ｆｂの残力は
、車体の傾斜角度を変化させて車体を引き起こそうとす
る。また、空力Ｆｄと制動力ＢｆおよびＢｒとは、車体
の重心点Ｇ２を中心として互いに逆方向の回転モーメン
トを発生させて、旋回姿勢角度を変化させる。このまま
では、操縦安定性に影響を受ける。

以上の第２図〜第７図によって理解されるように、自動
二輪車は加速旋回走行あるいは減速旋回走行によって操
縦特性、旋回姿勢および車体の傾斜角度に影響がでてく
る。これにより運転者には高度な運転技術が要求される
ようになり、適切かつ俊敏な対応が迫られる。また、こ
れらの変化の度合が著しい場合には事故を回避できず、
中高速だけに被害も大きい。

〔課題を解決するための手段〕

特定発明の自動二輪車の転倒防止装置は、車体に作用す
る車体左右方向の加速度が生じた時にそれを信号として
出力する第１検出手段と、車体に作用する車体前後方向
の加速度を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段と前記第２検出手段との出力に関連し
て駆動力または制動力を制御する手段と、前記第１検出
手段と前記第２検出手段との出力に応答して前記第１検
出手段によって信号が出力された時には前記第２検出手
段によって車体前後方向の加速度が零となるように駆動
力または制動（１３）力を制御する手段とによって構成される。

この特定発明では、自動二輪車の車体左右方向に加速度
が生じた時には常に定速旋回走行させる。

また第２請求項の発明は、前記検出手段として、車体が
左右方向へ傾斜した時にそれを信ぢとして出力する第１
検出手段によって構成される。

この第２請求項の発明によって、自動二輪車が車体左右
方向に傾斜した時には常に定速旋回走行させる。

また第３請求項の発明は、前記検出手段として、車体に
作用する車体左右方向の加速度を検出する第１検出手段
と、前記第１検出手段の出力に対応する車体前後方向の加速
度の限界値を記憶させてある記憶装置と、前記制御手段
として、前記第１検出手段に対応して前記第２検出手段
により車体前後方向の加速度が前記限界値を越えないよ
うに駆動力または制動力を制御する手段とによって構成
される。

この第３請求項の発明によって、車体左右方向の加速度
が検出された時には車体前後方向の加速（１４）度が限界値を越えないように制御される。

また第４請求項の発明は、前記検出手段として、車体に
おける左右方向への傾斜角度を検出する第１検出手段に
よって構成される。

この第４請求項の発明によって、車体において左右方向
への傾斜角度が検出された時には車体前後方向の加速度
が限界値を越えないように制御される。

〔作用〕

特定発明に従えば、第１検出手段によって車体に作用す
る左右方向の加速度が生じた時はそれが信号として出力
され、第２検出手段によって車体前後方向の加速度が検
出される。第１検出手段によって信号が出力されると、
第２検出手段により検出された出力は駆動力または制動
力を制御する手段に与えられる。これによって旋回走行
時において定速旋回走行するように制御される。

また第２請求項の発明は、上記の特定発明において、第
１検出手段を車体における左右方向への傾斜を信号とし
て出力するようにしたものである。

第３請求項の発明に従えば、第１検出手段によって車体
に作用する車体左右方向の加速度が検出され、第２検出
手段によって車体前後方向の加辿度が検出される。第１
検出手段によって車体左右方向の加速度が検出されると
、第１検出手段の出力は予め記憶装置に記憶されている
車体前後方向の加速度の限界値を導出するのに与えられ
る。なおこの加速度の限界値は、減速中の加速度は負の
加速度となるので、正負の両方が記憶されている。

またこの加速度は、予め数多くの実験によって、旋回走
行時または進路変更時において安全に走行することがで
きる限界を求めた数値である。第２検出手段によって検
出された出力は駆動力または制動力を制御する手段に与
えられる。これにより旋回走行時または進路変更時にお
いて、車体前後方向の加速度が記憶装置に記憶されてい
る限界値を越えないように加速旋回走行または減速旋回
走行させるように制御される。

また第４請求項の発明は、上記の第３請求項の発明にお
いて第１検出手段を車体における左右方向への傾斜角度
を検出するようにしたものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の自動二輪車の転倒防止装置の基本的構
成を示すブロック図である。制御装置１は、車体に作用
する車体左右方向の加速度が生じた時あるいは車体が左
右方向へ傾斜した時にそれを信号としてあるいは検出値
として出力する第１検出千段１ａと、車体に作用する車
体前後方向の加速度を検出する第２検出手段１ｂと、第
１検出千段１ａと第２検出十段１ｂとの出力に応答して
第１検出千段１ａによって信号が出力された時には第２
検出手段によって車体前後方向の加速度が零あるいは後
記する記憶装置４（以下、ＲＯＭと略記する）に記憶さ
れている限界値を越えないように駆動力または制動力を
制御する手段であるマイクロ・コンピュータ（以下、Ｃ
ＰＵと略記する）ｌｃと、ＣＰＵ１ｃの出力に応答して
駆動力を制御する手段である駆動力制御装置１ｄと、Ｃ
ＰＵ１ｃの出力に応答して制動力を制御する手段である
制動力制御装置１ｅとを含む。

（１７）第１検出手段１ａは、車体の重心点付近に加速度検出器
を車体左右方向に設けておく。あるいは傾斜角度検出器
を車体左右方向に設けておく。また、第２検出千段１ｂ
は、車体の重心点｛＝Ｊ近に加速度検出器を車体前後方
向に設けておく。また、これに関する他の実施例として
、速度計に速度検出器を設けておいて単位時間当りの速
度変化率を求めることで、車体前後方向の加速度を検出
することができる。これら第１検出十段１ａおよび第２
検出手段１ｂからの出力は、ＣＰＵ１ｃに人力される。

第１請求項および第２請求項の発明においては第１検出
手段から信号が送られてくると、第２検出手段によって
車体前後方向の加速度が零となるように、後記する駆動
力制御装置１ｄまたは制動力制御装置１ｅに制御信号を
送る。

また、第３請求項および第４請求項の発明においてはＲ
ＯＭ４がＣＰＵ１ｃに接続されていて、これから第１検
出手段１ａの出力により車休鋪後方１ム」の加速度の限
界値が求められる。これは予め実験等により安全に旋回
走行することができる眼界の（１８）加速度（減速旋回中の加速度は負の加速度として求めら
れる）を求めておいて、これをＲＯＭ４にデータ表また
は計算式として記憶させておくことで求められる。これ
から第２検出手段１ｂの出力により車体前後方向の加速
度が限界の加速度を越えないように、駆動力制御装置１
ｄおよび制動力制御装置１ｅに制御信号を送る。

これにより、運転者が旋回走行時にスロットル操作また
はブレーキ操作によって加速または減速を望んだ時、安
全な範囲内でその要求に応えるというものである。

このようなＣＰ．Ｕ１ｃからの制御信号は、駆動力制御
装置１ｄまたは制動力制御装置１ｅに与えられる。

駆動力制御装置１ｄは駆動機構２の図示していないアク
チュエー夕などに備えられた電磁ソレノイドを駆動する
駆動電力を導出して、駆動輪の駆動力を制御する。また
別の実施例として、スロットル操作力を制御する制御機
構を設けて、それにより操作力を制御することで駆動力
を制御してもよい。

また制動力制御装置１ｅは、図示していない制動機構３
のホイール・シリンダなどを駆動する駆動電力を導出し
て、各車輪の制動力を制御する。また別の実施例として
ブレーキ・レバーおよびブレーキ・ペダル操作力を制御
する制御機構を設けて、それにより操作力を制御するこ
とで制動力を制御してもよい。

〔発明の効果〕

今日まで自動二輪重は、例え旋回走行中と言えども加速
あるいは減速が自由にできました。そのために旋回姿勢
角度が生じて、これによって空力、慣性力および、加速
力または減速力といった多くの要素が複雑に影響し合っ
たり、旋回半径の変化が現われたりで、却って危ない状
況を生み出していました。このことは、例え二輪アンチ
・ロック・ブレーキ装置を装着した自動二輪車でもその
例外ではありません。その結果、高度の運転技術を持た
ない一般の人たちは、対処しきれずに事故に至ることが
よくありました。

でも本発明では、定速旋回あるいはそれに近い旋回なの
で、上記の慣性力および、加速力または減速力は零ある
いはそれに近い状態となり、また旋回姿勢角度も極めて
小さく、旋回半径の変化も最小となるので、誰にでも安
心して安全な旋回走行を行なうことができます。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示すブロック図、第２図
は自動二輪車の定速旋回走行時の旋回姿勢と旋回半径を
示す図、第３図は自動二輪車の加速旋回走行時の旋回姿
勢と旋回半径を示す図、第４図は自動二輪車の減速旋回
走行時の旋回姿勢と旋回半径を示す図、第５図は自動二
輪車の定速旋回走行時における車体傾斜と空力の関係を
示す図、第６図は自動二輪車の加速旋回走行時における
車体傾斜と各種の力の関係を示す図、第７図は自動二輪
車の減速旋回走行時における車体傾斜と各種の力の関係
を示す図である。１・・・制御装置、１ａ・・・第１検出手段、１ｂ・・
・第２検出手段、１Ｃ・・・マイクロ・コンピュータ（
ＣＰＵ）、１ｄ・・・駆動力制御装置、１ｅ・・・制動
力制御装置、２・・・駆動機構、３・・・制動機構、４
・・・記憶装置（ＲＯＭ）、（２１）Ａｆ，Ａｒ−・・合力、Ｂｆ，Ｂｒ−制動力、Ｃｆ，　
Ｃｒ−・・旋同力、ＤＩ，　Ｄ２，　Ｄ３・・・車体の
進行方向、Ｆ・・・加速力、Ｆａ，Ｆｂ・・・慣性力、
Ｆｄ・・・空力、Ｇ，　Ｇｏ，　Ｇｌ，　Ｇ２・・・重
心点、Ｌ・・・前後のタイヤ着力点を結ぶ一点鎖線、Ｐ
ｄ・・・空力の作用中心点、Ｐｆ，Ｐｒ・・・タイヤ着
力点、ＱＯ，Ｑｌ，Ｑ２・・・旋回中心点、ＲＯ，　Ｒ
ｌ，　Ｒ２・・・旋回半径、θ１，θ２・・・旋回姿勢
角度

Claims

【特許請求の範囲】１、車体に作用する車体左右方向の加速度が生じた時に
それを信号として出力する第１検出手段と、車体に作用
する車体前後方向の加速度を検出する第２検出手段と、
前記第１検出手段と前記第２検出手段との出力に関連し
て駆動力または制動力を制御する手段と、前記第１検出
手段と前記第２検出手段との出力に応答して前記第１検
出手段によって信号が出力された時には前記第２検出手
段によって車体前後方向の加速度が零となるように駆動
力または制動力を制御する手段とを含むことを特徴とす
る自動二輪車の転倒防止装置２、前記検出手段として、車体が左右方向へ傾斜した時
にそれを信号として出力する第１検出手段によって構成
される特許請求の範囲第１項記載の自動二輪車の転倒防
止装置３、前記検出手段として、車体に作用する車体左右方向
の加速度を検出する第１検出手段と、前記第１検出手段
の出力に対応する車体前後方向の加速度の限界値を記憶
させてある記憶装置と、前記制御手段として、前記第１
検出手段に対応して前記第２検出手段により車体前後方
向の加速度が前記限界値を越えないように駆動力または
制動力を制御する手段とを含むことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の自動二輪車の転倒防止装置４、前記検出手段として、車体における左右方向への傾
斜角度を検出する第１検出手段によって構成される特許
請求の範囲第３項記載の自動二輪車の転倒防止装置