JPWO2015133396A1 - 車両の駆動トルク制御方法及び駆動トルク制御装置 - Google Patents

Abstract

ウィリーが発生した場合でも、加速不良などを回避できる駆動トルク制御を提供すること。車両のための駆動トルク制御方法であって、車両のウィリー量を検出又は算出し、ウィリーが発生した場合に、後輪に付与する駆動トルクを正常状態時の駆動トルクよりも低減し、前記ウィリー量が減少した場合に、前記駆動トルクを維持又は増大させる。

Description

本発明は、車両の駆動トルク制御に係り、特に、加速時に前輪が浮き上がる現象であるウィリーを制御できる、駆動トルク制御方法及び駆動トルク制御装置、並びにこれらを備えた車両に関する。

車両、例えば一般的な二輪車（自動二輪車）は、後輪が駆動輪となっており、後輪によって車体の加速が行われる。このとき、後輪が路面に接する点と車体の重心との位置関係に起因して、重心に関して所定のモーメントが発生する。この加速時に生じるモーメントは、二輪車の前輪を浮き上がらせる方向に働くモーメントである。このため、二輪車で走行するときに急激なアクセル操作を行うと、前輪が浮き上がってしまう場合がある。このような現象は、一般的に「ウィリー」と呼ばれている。

ウィリーは、急激なアクセル操作の他に、発進時などにクラッチを急激に接続した場合にも発生する。また、近年販売されている二輪車は、軽量で且つ高出力のものも多い。このため、最新の高出力の二輪車では、従来の二輪車と比較してウィリーが発生しやすい。特に、軽量で車体の重心が高いモトクロスやモタードバイクなどは、この傾向が強い。ウィリーが発生すると車体は不安定になるため、一般的なライダーはアクセルを戻したり、リアブレーキを作動させたりして、ウィリーを低減しようとする。

しかしながら、ウィリーは条件によっては突然発生するため、一般的なライダーでは適切に対処できない場合もある。このため、ライダーの意図とは関係なく、ウィリーを防ぐ、あるいは早期に終了させることができる駆動トルク制御が提案されている。ウィリーを低減するために駆動トルク制御を行うには、その前提としてウィリーを検出する必要がある。これら、ウィリーの検出および駆動トルク制御の方法としては、大きく２つに分類される。一つはトラクションコントロールをベースとしたものであり、もう一つは車体に取り付けた各種センサからの情報をベースとしたものである。

まず、トラクションコントロールをベースとしたものは、前後の車輪速度の差に基づいてフィードバック制御を行うことで、ウィリーを低減するものである。具体的には、ウィリーが発生している間は前輪が空中に浮いているため、前輪の車輪速度は低下し、後輪の車輪速度との間で速度差が発生する。この速度差に基づいて、後輪の駆動トルク（すなわち、エンジン出力トルク）を低減するものである。

次に、各種センサの情報を用いるものとしては、車輪速度センサ、加速度センサ、サスペンションストロークセンサ、角速度（ジャイロ）センサなどである。加速度センサは、路面に対する二輪車の加速度を検出するものである。車体の重心位置や重量などの情報と組み合わせ、加速度が所定値を超えた場合に、ウィリーの発生を予測できるからである。また、車輪速度センサは車輪速度を検出するものであるが、車輪速度から車体の加速度を算出できるため、加速度センサの場合と同様にウィリーを検出できる場合がある。

また、サスペンションストロークセンサは、サスペンションのストローク（伸び量又は縮み量）を検出することができる。ウィリーが発生している場合は、フロントフォークには路面からの外力が加わらないため、最大長のストロークが検出される。これによりウィリーを検出するのである。また、角速度センサは、車体の重心周りの角速度を検出するためのセンサである。このうち、ピッチ角速度を用いて、ウィリーの発生を検出するのである。そして、これらのセンサの少なくとも１つの情報に基づいて、ウィリーが発生した場
合に後輪の駆動トルク（すなわち、エンジン出力トルク）を低減するものである。具体的な例としては、ウィリー状態を角速度センサで検知することで、ウィリーの度合いに応じたエンジン出力の低減制御を実行するものがある（特許文献１参照）。

図６は、ウィリーが発生した場合の従来の駆動トルク制御を説明するための概略図である。図６（Ａ）において、横軸が時間で、縦軸が前輪及び後輪の車輪速度である。ここで、一点鎖線が前輪の車輪速度１０１Ｆで、破線が後輪の車輪速度１０１Ｒである。また、図６（Ｂ）において、横軸が時間で、縦軸が後輪の駆動トルクである。ここで、破線がライダーからの駆動トルク要求１１１Ｄであり、一点鎖線が実際に後輪に付与される駆動トルク１１１Ｒである。これらの図において、時刻Ｔ１でウィリーが発生して、時刻Ｔ３でウィリーが終了している。図６（Ａ）から分かるように、前輪の車輪速度１０１Ｆは時刻Ｔ１までは後輪の車輪速度と同じように増大して、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までは減少する。これはウィリーによって前輪が路面から離れて、走行による路面からの回転力が無くなるからである。一方、後輪は駆動輪であるので、車速の増大と比例して車輪速度１０１Ｒも増大している。

このような場合、ウィリーが発生した時刻Ｔ１において、ライダーの駆動トルク要求１１１Ｄとは無関係に、実際に後輪に付与される駆動トルク１１１Ｒは低減される。そして、ウィリーが終了した時刻Ｔ２において、低減した駆動トルク１１１Ｒを増大させる方向に制御している。そして、後輪の実際の駆動トルク１１１Ｒが、ライダーからの駆動トルク要求１１１Ｄと同レベルに達するまでには、所定の時間を必要とする。

特開２０１０−２２９９１２号公報

しかしながら、上述した従来の駆動トルク制御には、以下のような課題があった。すなわち、トラクションコントロールをベースとしたものは、前後輪の車輪速度差に基づいてフィードバック制御を行う。このため、ウィリー状態で前輪が空中に浮き上がっている間は、正常状態時の駆動トルクよりも常に低減した状態としていた。また、各種センサからの情報によって駆動トルク制御を行うものの場合も、ウィリーの発生を検知してからウィリーの終了を検知するまで、継続して駆動トルクを低減する制御が行われていた。

これに対し、ウィリーが続いている状態であっても、必ずしも駆動トルクを低減しなければならない訳ではない。例えば、ウィリーは、前輪が路面から離れて最高点に達し、その後前輪が下降して最終的に路面に接地することで終了する。このとき、前輪が下降し始めた時点で駆動トルクを低減しなくても、それ以上はウィリー量が増大しないことも考えられる。むしろ、良好な加速力を得るためには、駆動トルクを増大させる制御をした方が良い場合も多い。

また、ウィリーが軽度（ウィリー量が小さい）の場合には、前輪が浮き上がろうとしている状態（ピッチ角が大きくなっている途中）であっても、駆動トルクを低減せずにそれ以上前輪が浮き上がらない場合も多い。このため、ウィリーが軽度の場合には、駆動トルクを低減する必要が無い場合がある。しかしながら、上述のように、従来の駆動トルク制御では、ウィリーが発生しているか否かを駆動トルク制御の条件としている。このため、駆動トルクを過度に低減することとなり、加速不良や前輪接地時の大きな衝撃発生などの問題を引き起こしてしまう。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、ウィリー発生時の駆動トルクの過度な低減を回避し、最適な加速状態を実現することができる駆動トルク制御を提供することを目的とする。なお、当該目的はあくまでも一例であって、本発明が当該目的によって限定解釈されるべきものではない。

上記課題を解決するために、第１手段は、車両のための駆動トルク制御方法であって、車両のウィリー量を検出又は算出し、ウィリーが発生した場合に、後輪に付与する駆動トルクを正常状態時の駆動トルクよりも低減し、ウィリー量が減少した場合に、駆動トルクを維持又は増大させる、という構成を採っている。

以上のような構成を採ることで、ウィリーが発生した場合には、駆動トルクの低減によってウィリー量の増大が抑制される。そして、ウィリー量が減少に転じた時点で、駆動トルクが維持又は増大されるため、駆動トルクの過度な低減が抑制されて、前輪が接地した場合の衝撃が緩和されると共に、加速不良も回避される。

第２手段は、第１手段の構成に加え、駆動トルクの維持又は増大は、ウィリー量の減少時又はこの減少時から所定時間経過後に開始する、という構成を採っている。

第３手段は、第１手段又は第２手段の構成に加え、駆動トルク制御は、所定のウィリー量以上の場合にのみ行う、という構成を採っている。

第４手段は、第１手段から第３手段の何れかの構成に加え、駆動トルク制御は、ウィリーが発生してから所定時間経過後にのみ行う、という構成を採っている。

第５手段は、第１手段から第４手段の何れかの構成に加え、ウィリー量は、車両のピッチ角速度の情報若しくはＸ方向の加速度、Ｚ方向の加速度、前輪又は後輪の車輪速度、前輪又は後輪の車輪加速度、駆動トルク、サスペンションのストローク量および対地センサによる情報の少なくとも１つを用いて算出する、という構成を採っている。

第６手段は、第５手段の構成に加え、ウィリー量の減少タイミングは、ピッチ角速度の値の正負符号が逆転した時点もしくは所定の閾値を上回った又は下回った時点として判定する、という構成を採っている。

第７手段は、第１手段から第６手段の何れかの構成に加え、駆動トルクの増減量は、ピッチ角速度、ピッチ角、Ｘ方向の加速度、Ｚ方向の加速度、駆動トルク、路面の状態、前輪又は後輪の車輪速度、前輪又は後輪の車輪加速度、バンク角速度、バンク角、変速機段位置、サスペンションのストローク量および対地センサによる情報の少なくとも１つを用いて補正する、という構成を採っている。

第８手段は、車両のための駆動トルク制御装置であって、車両のウィリー量を検出若しくは算出するウィリー判定部と、ウィリーが発生した場合に、後輪に付与する駆動トルクを正常状態時の駆動トルクよりも低減する制御部とを備え、制御部は、ウィリー量が減少した場合に、駆動トルクを維持又は増大させる、という構成を採っている。

第９手段は、第８手段の構成に加え、制御部による駆動トルクの維持又は増大は、ウィリー量の減少時又はこの減少時から所定時間経過後に開始される、という構成を採っている。

第１０手段は、第８手段又は第９手段の構成に加え、制御部による駆動トルク制御は、
所定のウィリー量以上の場合にのみ行う、という構成を採っている。

第１１手段は、第８手段から第１０手段の何れかの構成に加え、制御部による駆動トルク制御は、ウィリーが発生してから所定時間の経過後にのみ行う、という構成を採っている。

第１２手段は、第８手段から第１１手段の何れかの構成に加え、ウィリー判定部によるウィリー量の算出は、車両のピッチ角速度の情報若しくはＸ方向の加速度、Ｚ方向の加速度、前輪又は後輪の車輪速度、前輪又は後輪の車輪加速度、駆動トルク、サスペンションのストローク量および対地センサによる情報の少なくとも１つを用いて行われる、という構成を採っている。

第１３手段は、第１２手段の構成に加え、ウィリー判定部によるウィリー量の減少タイミングの判定は、ウィリー判定部によってピッチ角速度の符号が逆転した時点もしくは所定の閾値を上回った又は下回った時点として行われる、という構成を採っている。

第１４手段は、第８手段から第１３手段の何れかの構成に加え、駆動トルク補正部を更に備え、制御部による駆動トルクの増大量は、駆動トルク補正部からの情報を用いて補正されるものであり、駆動トルク補正部は、ピッチ角速度、ピッチ角、Ｘ方向の加速度、Ｚ方向の加速度、駆動トルク、路面の状態、前輪又は後輪の車輪速度、前輪又は後輪の車輪加速度、バンク角速度、バンク角、変速機段位置、サスペンションのストローク量および対地センサによる情報の少なくとも何れか1つを用いて駆動トルクの補正量を算出する、という構成を採っている。

第１５手段は車両であって、第８手段から第１４手段の何れかの構成に加え、車体と、この車体に搭載された駆動手段と、この駆動手段からの駆動トルクを受け取る車輪とを更に備える車両、という構成を採っている。

本発明の一実施形態に係る駆動トルク制御方法を説明するためのフローチャートである。 図１に開示した駆動トルク制御方法を説明するための図であり、図２（Ａ）はある一例における前輪および後輪の車輪速度の時間経過を示し、図２（Ｂ)はライダーによる駆動トルク要求と実際の駆動トルクの時間経過を示し、図２（Ｃ)は二輪車のピッチ角速度の時間経過を示す図である。 図１に開示した駆動トルク制御方法において、二輪車の状態と駆動トルクの増減量の制御マップを示す図である。 本発明の一実施形態に係る駆動トルク制御装置を示し、図４（Ａ)ブロックは図であり、図４（Ｂ）は二輪車の３軸を説明するための図である。 対地センサを備えた本実施形態の二輪車を示す図である。 従来の駆動トルク制御を説明するための図であり、図６（Ａ）はある一例における前輪および後輪の車輪速度の時間経過を示し、図６（Ｂ)はライダーによる駆動トルク要求と実際の駆動トルクの時間経過を示す。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態における、車両、例えば二輪車の駆動トルク制御方法について説明する。

図１は、本実施形態に係る駆動トルク制御方法を示すフローチャートである。この図に示すように、先ず、ウィリー量が検出又は算出される（ステップＳ１）。ここで、「ウィ
リー量」とは、一例として二輪車のピッチ角である。「ピッチ角」は、前輪と後輪が接地している状態を「０」とし、ウィリー状態を正とする。このため、明細書において「ウィリー量が大きい」と既述した場合には、ピッチ角が大きいという意味になる。なお、二輪車には前後輪にサスペンションが装備されているため、ピッチ角が正の値として検出又は算出されたとしても、必ずしもウィリーが発生しているとは限らない。ウィリーが発生する過程で、前輪サスペンションが延び側にストロークしたり、後輪側サスペンションが縮み側にストロークするからである。このため、実際の制御においては、例えばピッチ角が所定角度以上ならばウィリーが発生していると判定することが想定される。

次に、ウィリーが発生しているか否かが判断される（ステップＳ２）。ウィリーが発生していないと判断された場合は（ステップＳ２のＮ）、ウィリー量（ピッチ角）の算出が繰り返される。一方、ウィリーが発生していると判断された場合（ステップＳ２のＹ）、後輪に付与する駆動トルクが低減される（ステップＳ３）。具体的には、エンジン（図示略）からチェーンやシドライブャフトなどを介して後輪に伝えられる駆動トルクが低減されるのである。駆動トルクの低減のためには、キャブレターやインジェクション等を制御して、エンジンの出力トルクを低減する。その他、燃料噴射量制御や点火タイミング制御、電動モータを駆動手段として用いる場合の電流量制御を駆動力制御に置き換えることも可能である。なお、駆動トルクの低減は、ウィリーの発生と同時に開始しても良いし、ウィリーの発生から所定時間経過後に開始してもよい。

次に、前輪が降下しているか否かが判断される（ステップＳ４）。前輪の降下は、ピッチ角速度で判断することができる。すなわち、ある時点でのピッチ角速度の値が正であれば、前輪が上昇し続けていることになる。一方ピッチ角速度の符号が負に転じれば、前輪が降下し始めていることが分かる。前輪が降下していないと判断された場合には（ステップＳ４のＮ）、引き続き駆動トルクが低減される（ステップＳ３）。一方、前輪が降下していると判断された場合には（ステップＳ４のＹ）、駆動トルクを除々に増大させる（ステップＳ５）。なぜなら、前輪の降下はウィリーが終了に向かっている証拠であり、駆動トルクを増大させたとしても、それ以上ウィリー量が増大しないことが予測できるからである。駆動トルクの増大は、前輪の降下と同時に開始しても良いし、前輪の降下から所定時間経過後に開始してもよい。

前輪の降下は、ピッチ角速度だけではなく、ピッチ角などの情報によっても判断することができる。すなわち、有る時点のピッチ角と所定時間経過後のピッチ角を比較し、ピッチ角が増大していれば前輪が上昇し続けていることが分かり、ピッチ角が減少していれば前輪が降下していることが分かる。

次に、ウィリーが終了したか否かが判断される（ステップＳ６）。ウィリーが終了したか否かも、二輪車のピッチ角速度やピッチ角で判断することができる。ウィリーが終了していないと判断された場合（ステップＳ６のＮ）、再度、前輪が降下しているか否かが判断される（ステップＳ４）。前輪が降下を続けていれば（ステップＳ４のＹ）、更に駆動トルクを増大させる（ステップＳ５）。そして、ウィリーが終了したか否かが再度判断され（ステップＳ６）、ウィリーが終了したと判断された場合には（ステップＳ６のＹ）、本実施形態の駆動トルク制御が終了する。

図２は、上述のような駆動トルク制御が行われた場合の、前後輪の車輪速度、駆動トルクおよびピッチ角速度の時間経過の関係を説明する図である。図２（Ａ）において、横軸が時間Ｔであり、縦軸が車輪速度Ｖである。ここで、実線で示された線が、本実施形態に係る駆動トルク制御による前輪の車輪速度１Ｆを示す。また、破線で示された線が、後輪の車輪速度１Ｒであり、一点鎖線で示された線が従来技術のトルク制御による前輪の車輪速度１０１Ｆである。この例では、ウィリーが発生した場合でも、後輪の車輪速度１Ｒは
一定の加速度で上昇している場合を仮定した。

図２（Ａ）から分かるように、ウィリーが発生する前（時刻Ｔ１まで）は、前輪は二輪車の走行に伴って従動するため、前輪と後輪とは略同じ車輪速度である。一方、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までは、前輪の車輪速度１Ｆは継続して低下し、時刻Ｔ４の直後に後輪の車輪速度１Ｒと同等となる。これは、時刻Ｔ１においてウィリーが発生して、前輪が路面から離れるが、時刻Ｔ４においてウィリーが終了するからである。因みに、図２（Ａ)の一点鎖線の線から分かるように、従来技術による駆動トルク制御では、本実施形態の場合と比較して、時刻Ｔ４よりも早い時刻Ｔ３で前輪の車輪速度１０１Ｆと後輪の車輪速度１Ｒが一致している。これは、本実施形態に係る駆動トルク制御と比較して、駆動トルクを増大させるタイミングが遅く、時刻Ｔ３で前輪が路面に接地するからである。なお、トラクションコントロールを装備する二輪車の場合、前輪と後輪の車輪速度に差が生じた場合、フィードバック制御による駆動力制御が介入する場合がある。しかしながら、本実施形態においては、ピッチ角速度の情報に基づいてウィリーの発生を検出しており、その場合は一時的にトラクションコントロールのフィードバック制御が無効となる。これにより、本実施形態に係る駆動トルク制御が優先的に実行される。

図２（Ｂ）は、後輪へ付与される駆動トルクの時間経過を示している。図２（Ｂ）において、横軸が時間Ｔであり、縦軸が駆動トルクＭである。ここで、図２（Ｂ）において、実線で示された線が、本実施形態に係る駆動トルク制御による駆動トルク１１Ｒを示す。また、破線で示された線がライダーによる駆動トルク要求１１Ｄである。更に、一点鎖線で示された線が、従来技術による駆動トルク１１１Ｒを示す。この図２（Ｂ）において、ライダーによる駆動トルク要求１１Ｄは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４まで一定と仮定している。しかしながら、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の期間は、後輪に付与される駆動トルク１１Ｒを除々に低減させている。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間は、後述するようにウィリー量が増大している期間である。このため、駆動トルクを低減させて、ウィリー量の増大を防ぐのである。

一方、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４までの期間は、後輪に付与する駆動トルク１１Ｒを除々に増大させている。時刻Ｔ２は、後述するように、ウィリー量が減少に転じる時点である。ウィリー量が減少し始めた場合には、駆動トルク１１Ｒを増大させたとしても、一般的にはウィリー量が増大しない場合が多い。このため、本実施形態の駆動トルク制御では、一定の割合で後輪に付与する駆動トルクを増大させている。なお、駆動トルクの増大割合は、後述するように、様々なパラメータに基づいて補正する。また、従来技術に係る駆動トルク制御によれば、駆動トルク１１１Ｒは時刻Ｔ３まで継続して低減されている。これは、ウィリーが発生している時刻Ｔ３までは、継続して駆動トルク１１１Ｒを低減する制御を実行しているからである。そして、時刻Ｔ３から駆動トルク１１１Ｒを増大させる制御を開始している。この点で、時刻Ｔ３よりも早いタイミングである時刻Ｔ２から駆動トルク１１Ｒの増大を開始している本実施形態の駆動トルク制御とは異なる。

また、図２（Ｃ)は、二輪車のピッチ角速度の時間経過を示している。図２（Ｃ）において、横軸が時間Ｔであり、縦軸がピッチ角速度ＰＲである。図中、実線が本実施形態の駆動トルク制御の場合のピッチ角速度である。ここで、ピッチ角速度とは、二輪車が前のめりになる或いはウィリーする時の、ピッチング方向の角速度である。時刻Ｔ１まではピッチ角速度２１Ｐが略「０」である。これは、基本的にウィリーが発生していない状態である。また、時刻Ｔ１からＴ２まではピッチ角速度２１Ｐが正である。これは、ウィリーが発生して、さらにウィリー量が増大していることを示すものである。これに伴い、前輪は路面から離れるため、前輪の車輪速度が低下し始める（図２（Ａ）参照）。

次に、時刻Ｔ２においてピッチ角速度２１Ｐが「０」となっている。ピッチ角速度２１
Ｐが「０」ということは、前輪の浮き上がりが停止したことを意味する。このため、時刻Ｔ２において最大のウィリー量となっている。そして、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４まではピッチ角速度２１Ｐが負の値となる。すなわち、時刻Ｔ２から前輪が降下し始めることを意味する。従って、時刻Ｔ２からウィリー量が減少し始める。このウィリー量の減少時か、又はウィリー量の減少時から所定時間経過後に、駆動トルク１１Ｒを増大させるための駆動トルク制御が開始される（図２（Ｂ)の実線参照）。時刻Ｔ４においてピッチ角速度２１Ｐが急激に「０」となっているのは、前輪が路面に接地して二輪車のピッチ角の変化が無くなるからである。なお、ピッチ角速度２１Ｐの正負の符号は説明の便宜のためであり、前輪の降下開始時点を特定するためには、ピッチ角速度２１Ｐの符号が逆転する時点として判断すればよい。

なお、図２（Ｃ）の一点鎖線は、従来技術の駆動トルク制御によるピッチ角速度１２１Ｐの線図であるが、本実施形態の場合と比較して、ピッチ角速度の負の傾きが大きい（前輪の降下速度が速い）。これは、本実施形態のような駆動トルクの増大制御が時刻Ｔ３までは実行されておらず、早いピッチ角速度１２１Ｐで前輪が降下するからである。そして、時刻Ｔ３の直後に前輪が路面に接地し、ピッチ角速度が「０」となっている。

尚、上述の実施形態では、ウィリー量の減少に伴って、駆動トルクを増大させる場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、駆動トルクをその時点の駆動トルクに維持する制御も含まれる。これは、このような制御であっても、従来技術のようにウィリーの終了まで駆動トルクを低減し続ける場合と比較して、加速不良を有効に回避することができるからである。

次に、図３に基づいて、本実施形態に係る駆動トルク制御の制御マップの一例について説明する。当該制御マップでは、横軸をピッチ角速度ＰＲ、縦軸をピッチ角ＰＡ、鉛直軸を駆動トルクの増大量ＭＩと低減量ＭＤとしている。原点Ｏ’において、ピッチ角速度及びピッチ角は共に「０」である。この制御マップの点Ｏにおいては、ピッチ角速度が上昇方向に大きく、ピッチ角は「０」である。この場合次の瞬間に急激にピッチ角が上昇しウィリー状態になる可能性が非常に高いため、駆動トルクを増大させない。次に、点Ａは、ピッチ角速度が減少方向に大きく、ピッチ角が「０」の場合である。これは、速いピッチ角速度で前輪が降下しており、ウィリーが終了する直前の状態である。このような状態では、それ以上ウィリーが増大することは無いので、駆動トルクの増大量が最大となっている。

また、点Ｂは、ピッチ角速度は上昇方向に大きく、ピッチ角が大きい場合である。これは、ウィリー量が最大値の場合と言い換えることができる。この場合は、駆動トルクの低減量が最大となっている。なぜなら、それ以上駆動トルクを増大したり維持したりすると、ウィリー量が更に増大してしまい、二輪車の姿勢が不安定になる可能性があるからである。更に、点Ｃは、ピッチ角速度は減少方向に大きく、ピッチ角が大きい場合である。これは、ウィリー量が大きい状態で、速い角速度で前輪が降下している場合である。この場合は、車両が未だ不安定な状態にあると言えるので、駆動トルクの増大量は０となっており、駆動トルクの増大は行われない。

図４は、本実施形態に係る駆動トルク制御を実現するための駆動トルク制御装置５１ａを含むブロック図である。この図から分かるように、駆動トルク制御装置５１ａは、ウィリー判定部５３と、ウィリー判定部５３からの情報に基づいて駆動トルクを制御する制御部５５とを備えている。なお、制御部５５は、駆動トルク制御だけではなく、二輪車のその他の制御を行う機能を併せ持ったものであってもよい。また、ウィリー判定部５３と制御部５５に加え、駆動トルク補正部５７を備えるようにしてもよい。駆動トルク補正部５７は、二輪車の様々なパラメータに基づいて、駆動トルクの増減量を補正するためのもの
である。このため、駆動トルク補正部５７の出力は、制御部５５に入力されるようになっている。なお、図４では駆動トルク補正部５７を制御部５５とは別のものとして記載しているが、駆動トルク補正部５７を制御部５５に組み込んでもよい。

ウィリー判定部５３は、二輪車に取り付けられた様々なセンサ５９からの情報に基づいて、ウィリーが発生しているか否か、ウィリー量、ウィリー量の変化などの少なくとも１つを検出又は算出して、判定するものである。ウィリーの判定に用いられるセンサ５９の例としては、Ｘ方向加速度センサ、Ｚ方向加速度センサ、ピッチ角速度センサ、前後輪車輪速度センサ、駆動トルクセンサ、サスペンションストロークセンサ、対地センサ、変速機段位置センサなどが考えられる。本実施形態では、Ｘ−Ｙ−Ｚ３方向加速度センサ及びＸ軸並びにＹ軸周りの角加速度センサが組み合わされた５次元センサ６１を用いた。但し、５次元センサ６１以外の情報でもウィリー量等を検出又は算出できるので、５次元センサ６１からの情報と共に、或いは５次元センサ６１からの情報に代えて、上記各種センサ５９からの情報を利用するようにしてもよい。

本実施形態では、一例として、Ｙ軸周りの角加速度の情報を利用する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向は、図４（Ｂ）に示されている。すなわち、Ｘ軸が二輪車の前後方向であり、Ｙ軸が二輪車の幅方向であり、Ｚ軸が二輪車の高さ方向である。５次元センサ６１は二輪車の重心付近に設置されている。ウィリーが発生すると、車体にピッチングが生じ、Ｙ軸周りの角加速度が検出される。ここで検出された角加速度を時間積分することで、リアルタイムでウィリー量としてのピッチ角（車体の傾斜角度）を算出することができる。また、検出された角速度を時間微分することで、Ｙ軸周りのリアルタイムの角加速度が算出される。

本実施形態では、上述したように、ウィリーが発生した後に前輪が降下を始める時点の特定が重要である。この時点が、ウィリー量が減少する時点だからである。このため、ウィリー判定部５３では、Ｙ軸周りの角速度をリアルタイムで算出し、ピッチ角速度が正（ウィリー量が増大している状態）から負（ウィリー量が減少している状態）に転じる時点を特定する。ウィリー量が減少したと判断された場合に、ウィリー判定部５３は、制御部５５に対してウィリー量が減少したことを示す信号を送信する。本実施形態では、ウィリーが発生している場合の駆動トルクは、正常状態時の駆動トルクに比べて低減されている。しかしながら、制御部５５がウィリー量の減少の信号を受信すると、駆動トルク増大制御が実行される。具体的には、エンジンに対して駆動トルクを増大させるように、所定の信号が送られる。これにより、後輪に付与する駆動トルクの過度な低減を防ぎ、前輪接地時の衝撃や加速不良を回避することができる。

次に、駆動トルク補正部５７について説明する。駆動トルク補正部５７は、ウィリーが発生している場合の駆動トルクの増減量を補正するためのものである。駆動トルクの増減量は、ウィリー量によって一義的に決定できるものではなく、二輪車の走行状態によって種々の補正が必要だからである。補正のためのパラメータとしては種々のものが考えられるが、例えば、ピッチ角速度、ピッチ角、Ｘ方向の加速度、Ｚ方向の加速度、駆動トルク、路面の状態、前輪又は後輪の車輪速度、前輪又は後輪の車輪加速度、バンク角速度、バンク角、変速機段位置、サスペンションのストローク量および対地センサの情報などである。二輪車の速度及び加速度は、５次元センサからの情報によって算出できる。バンク角やバンク角速度も、５次元センサのＸ軸周りの角加速度センサからの情報によって算出できる。変速機段位置は、変速機段位置センサから取得することができる。

駆動トルクの補正手法は様々なものが考えられる。例えば、二輪車の速度が高い場合には、駆動トルクを減少させるように補正する。また、二輪車の加速度が大きい場合にも、駆動トルクを減少させるように補正する。これは、速度や加速度が高いほど、ウィリーを
早期に終了させる必要があるからである。また、バンク角が大きい場合にも、直立状態の場合と比較して駆動トルクを減少させるように補正する。バンク角が大きい場合には、駆動トルクが大きいと後輪がスリップするなどの不都合が生じるからである。また、変速機段位置については、変速機段位置が低い（低速用の変速機段位置）ほど、駆動トルクを低減させるように補正する。これは、変速機段位置が低いほど後輪には大きな駆動トルクが伝達され、ウィリー量が増大しやすくなるからである。

駆動トルク補正部５７からの信号は制御部５５に送信され、ウィリー判定部５３からの信号と共に制御部５５に受け入れられる。制御部５５では、ウィリー判定部５３からの信号に基づいて、駆動トルクの増減量を算出すると共に、駆動トルク補正部５７からの信号に基づいて、最終的な駆動トルクに補正する。そして、この最終的な駆動トルクに対応する信号がエンジン６３に送信される。エンジン６３では、電子式のキャブレターやインジェクション装置が制御部５５からの信号を受け取り、必要な燃料や空気等をエンジン６３のシリンダ（図示略）に供給するようになっている。そして、エンジン６３からの駆動トルクが、後輪６５に伝達される。なお、図４の例では、駆動トルク補正部５７はウィリー判定部５３と別個に設けられている。しかしながら、駆動トルク補正部５７をウィリー判定部５３に組み込んで、一体としてもよい。また、ウィリー判定部５３、制御部５５及び駆動トルク補正部５７をまとめて、駆動トルク制御装置５１ｂとしてもよい。

図５は、二輪車７１の車体に対地センサ７３を設置した場合を説明するための図である。ここで、「対地センサ」７３とは、車体に取り付けられて直接ウィリー量を検出するためのセンサである。本実施形態では、フレームのダウンチューブ７５に距離センサが設置されており、リアルタイムで対地センサ７３と路面７７との間の距離Ｄを測定している。正常状態時（ウィリーが発生していない状態）の路面７７との距離Ｄに対して、対地センサ７３で検出された距離が大きければ、ウィリーが発生していると推測することが可能である。そして、路面７７との距離Ｄが減少していることを検出することで、ウィリー量の減少時点を特定することができる。

以上の説明では、基本的に二輪車の駆動トルク制御に着目しているが、三輪車（トライク）や四輪車にも適用することが可能である。また、上記説明ではエンジンを備えた二輪車を例にして詳述したが、電動モータを駆動手段とする車両やその他の駆動手段を用いる車両にも適用可能である。

本発明は、車両の駆動トルク制御、特に、ウィリーが発生した場合に後輪に付与する駆動トルクを制御するために利用できる。

Claims (15)

1. 車両のための駆動トルク制御方法であって、
   前記車両のウィリー量を検出又は算出し、
   ウィリーが発生した場合に、後輪に付与する駆動トルクを正常状態時の駆動トルクよりも低減し、
   前記ウィリー量が減少した場合に、前記駆動トルクを維持又は増大させる、方法。
2. 前記駆動トルクの維持又は増大は、前記ウィリー量の減少時又はこの減少時から所定時間経過後に開始する、請求項１に記載の方法。
3. 前記駆動トルク制御は、所定のウィリー量以上の場合にのみ行う、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記駆動トルク制御は、前記ウィリーが発生してから所定時間経過後にのみ行う、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記ウィリー量は、車両のピッチ角速度の情報若しくはＸ方向の加速度、Ｚ方向の加速度、前輪又は後輪の車輪速度、前輪又は後輪の車輪加速度、駆動トルク、サスペンションのストローク量および対地センサによる情報の少なくとも１つを用いて算出する、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記ウィリー量の減少タイミングは、前記ピッチ角速度の値の正負符号が逆転した時点もしくは所定の閾値を上回った又は下回った時点として判定する、請求項５に記載の方法。
7. 前記駆動トルクの増減量は、ピッチ角速度、ピッチ角、Ｘ方向の加速度、Ｚ方向の加速度、駆動トルク、路面の状態、前輪又は後輪の車輪速度、前輪又は後輪の車輪加速度、バンク角速度、バンク角、変速機段位置、サスペンションのストローク量および対地センサによる情報の少なくとも１つを用いて補正する、請求項１から６何れか一項に記載の方法。
8. 車両のための駆動トルク制御装置であって、
   前記車両のウィリー量を検出若しくは算出するウィリー判定部と、
   前記ウィリーが発生した場合に、後輪に付与する駆動トルクを正常状態時の駆動トルクよりも低減する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記ウィリー量が減少した場合に、前記駆動トルクを維持又は増大させる、装置。
9. 前記制御部による駆動トルクの維持又は増大は、前記ウィリー量の減少時又はこの減少時から所定時間経過後に開始される、請求項８に記載の装置。
10. 前記制御部による駆動トルク制御は、所定のウィリー量以上の場合にのみ行う、請求項８又は９に記載の装置。
11. 前記制御部による駆動トルク制御は、前記ウィリーが発生してから所定時間の経過後にのみ行う、請求項８から１０の何れか一項に記載の装置。
12. 前記ウィリー判定部による前記ウィリー量の算出は、車両の角速度センサからのピッチ角速度の情報若しくはＸ方向の加速度、Ｚ方向の加速度、前輪又は後輪の車輪速度、前輪
    又は後輪の車輪加速度、駆動トルク、サスペンションのストローク量および対地センサによる情報の少なくとも１つを用いて行われる、請求項８から１１の何れか一項に記載の装置。
13. 前記ウィリー判定部によるウィリー量の減少タイミングの判定は、前記ピッチ角速度の符号が逆転した時点もしくは所定の閾値を上回った又は下回った時点として行われる、請求項１２に記載の装置。
14. 駆動トルク補正部を更に備え、
    前記制御部による駆動トルクの増大量は、前記駆動トルク補正部からの情報を用いて補正されるものであり、
    前記駆動トルク補正部は、ピッチ角速度、ピッチ角、Ｘ方向の加速度、Ｚ方向の加速度、駆動トルク、路面の状態、前輪又は後輪の車輪速度、前輪又は後輪の車輪加速度、バンク角速度、バンク角、変速機段位置、サスペンションのストローク量および対地センサによる情報の少なくとも何れか1つを用いて駆動トルクの補正量を算出する、請求項８から１３の何れか一項に記載の装置。
15. 車体と、この車体に搭載された駆動手段と、この駆動手段からの駆動トルクを受け取る車輪と、上記請求項８から１４の何れか一項に記載の駆動トルク制御装置と、を備える車両。

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