WO2022059714A1 - 二輪車 - Google Patents

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WO2022059714A1
WO2022059714A1 PCT/JP2021/033959 JP2021033959W WO2022059714A1 WO 2022059714 A1 WO2022059714 A1 WO 2022059714A1 JP 2021033959 W JP2021033959 W JP 2021033959W WO 2022059714 A1 WO2022059714 A1 WO 2022059714A1
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WO
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vehicle
body frame
steering
vehicle body
angle
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PCT/JP2021/033959
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English (en)
French (fr)
Inventor
哲也 木村
道治 長谷川
Original Assignee
ヤマハ発動機株式会社
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Publication date
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    • B62K11/007Automatic balancing machines with single main ground engaging wheel or coaxial wheels supporting a rider
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05D1/08Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0891Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for land vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a two-wheeled vehicle having a self-sustaining control device.
  • Patent Document 1 when a two-wheeled vehicle is in a parked state, the front-wheel drive torque is calculated by acquiring the vehicle body lean angle and the front-wheel steering angle, and the front-wheel drive torque is output to the front-wheel rotation motor driver to output the front-wheel drive torque to the vehicle body of the two-wheeled vehicle.
  • the frame is self-supporting.
  • Non-Patent Document 1 discloses the self-sustaining stability of a two-wheeled vehicle in motion assuming straight running.
  • the self-sustaining stability of a two-wheeled vehicle is analyzed based on the equation of motion of back-and-forth motion and the equation of motion of lateral motion.
  • the equation of motion for back-and-forth motion uses the vehicle weight and the moment of inertia of the wheels to calculate the vehicle acceleration from the driving force, braking force, and air resistance applied to the vehicle.
  • the equation of motion for lateral motion uses vehicle speed, vehicle and front and rear wheel weight, moment of inertia, center of gravity position, wheel base, trail length (caster rail length), crown radius, and pneumatic trail length, and is used for steering angular acceleration and lean angle. Calculate the acceleration.
  • Non-Patent Document 2 discloses the self-sustaining stability of a running motorcycle.
  • Non-Patent Document 2 analyzes the self-sustaining stability of a two-wheeled vehicle when the vehicle speed and the turning radius are constant.
  • the self-sustaining stability of a two-wheeled vehicle is analyzed based on the equation of motion in the lateral direction, the equation of motion in the yawing direction, and the equation of motion in the rolling direction.
  • the steering force is controlled so as to reach the target roll angle based on the roll angle calculated from the steering angle and the vehicle speed.
  • the driving force of the rear wheels is feedback-controlled so as to reach the target vehicle speed.
  • Patent Document 2 discloses a two-wheeled vehicle that enhances the stability of the posture of the vehicle body frame when the vehicle is stopped.
  • the two-wheeled vehicle of Patent Document 2 has a trail length changing actuator for changing the trail length, a traveling actuator for rotationally driving the front wheels, and a steering actuator for applying a steering force to the front wheels.
  • the two-wheeled vehicle of Patent Document 2 has a balance switch for controlling the attitude for making the vehicle body frame independent and a traveling drive switch for performing traveling drive control according to the operation of the rider.
  • the two-wheeled vehicle of Patent Document 2 has four modes that can be switched by turning on / off the balance switch and the traveling drive switch. In the balanced drive mode, the balance switch is on and the traveling drive switch is on.
  • the balance switch In the balance drive free mode, the balance switch is on and the travel drive switch is off. In the balanceless drive mode, the balance switch is off and the travel drive switch is on. In the balanceless drive free mode, the balance switch is off and the travel drive switch is off.
  • the steering force of the steering actuator In the mode in which the balance switch is on (balance drive mode and balance drive free mode), the steering force of the steering actuator is controlled and the trail length is changed so as to autonomously stabilize the posture of the vehicle body frame in the roll direction. The trail length is controlled by the actuator.
  • the steering clutch In the mode in which the balance switch is off (balanceless drive mode and balanceless drive free mode), the steering clutch is off, the trail length changing actuator is off, and neither the steering force nor the trail length is controlled.
  • the traveling actuator In the mode in which the travel drive switch is on (balanced drive mode and balanceless drive mode), the traveling actuator is controlled according to the target vehicle speed determined based on the accelerator operation amount and / or the brake operation amount of the driver. In the mode in which the drive switch is off (balanced drive free mode and balanceless drive free mode), the drive actuator is off, and the rider grasps the steering wheel (steering wheel) and rolls the front and rear wheels. You can move the two-wheeled vehicle.
  • Patent Document 3 discloses a two-wheeled vehicle having a vehicle body tilt control mode for controlling a moment that tilts the vehicle body in the left-right direction of the vehicle.
  • the two-wheeled vehicle of Patent Document 3 has two motors that rotate the front wheels and the rear wheels in the forward and reverse directions.
  • the two-wheeled vehicle of Patent Document 3 shifts to the vehicle body tilt control mode when the vehicle is traveling at a speed of 3 km / h or less and the steering angle is a predetermined angle or more.
  • the vehicle body tilt control mode when the vehicle body frame is tilted in the left-right direction, the driving force is controlled so that the vehicle body frame rises by rotating both the front wheels and the rear wheels.
  • Patent Document 1 makes a two-wheeled vehicle self-sustaining by controlling a front wheel rotary motor driver when the two-wheeled vehicle is parked, and makes the two-wheeled vehicle self-sustaining when the two-wheeled vehicle is traveling at a low speed. It's not a thing. Further, Non-Patent Documents 1 and 2 analyze the self-sustaining stability of a running two-wheeled vehicle, and do not cover the self-sustaining stability when the two-wheeled vehicle is not running.
  • the steering force of the steering actuator and the trail length are controlled by the actuator for changing the trail length to control the body frame. It makes you independent. That is, the two-wheeled vehicle of Patent Document 3 does not use the driving force for the attitude control in order to make the vehicle body frame independent. In the mode in which the driving drive switch is on (balanced drive mode and balanced drive mode), it is not based on the information related to the lean angle, the steering angle, and the rotational speed, but based on the accelerator operation and / or the brake operation of the driver. , The driving force is controlled.
  • the motorcycle of Patent Document 3 does not have a steering force applying device that applies steering force to the front wheels.
  • the rotational direction of the driving force of the front wheels is determined so that the component force of the driving force acting on the front wheels cancels the force due to the center of gravity. That is, in the two-wheeled vehicle of Patent Document 3, in the vehicle body tilt control mode, when the vehicle body frame is tilted to the right of the vehicle, the front wheels are moved to the left, which is the direction opposite to the tilting direction, and the vehicle body frame is tilted to the left of the vehicle. In this case, the front wheels are moved to the right, which is the direction opposite to the tilting direction, and the driving force is determined for the rear wheels so that the vehicle does not move back and forth.
  • An object of the present invention is to provide a two-wheeled vehicle having a self-sustaining control device capable of controlling the vehicle body frame to be self-supporting at least in a stopped state and a state from a stopped state to a low-speed traveling state.
  • the inventors of the present application have considered making the vehicle body frame self-supporting by the self-sustaining control device at least in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state where the two-wheeled vehicle is stopped to the low-speed running state. Then, assuming that the rotational speed (angular velocity of the front or rear wheels) of the wheels of the two-wheeled vehicle is proportional to the vehicle speed (the speed of the two-wheeled vehicle in the front-rear direction of the vehicle), the yaw rate (centrifugal force) of the two-wheeled vehicle is the vehicle speed and It was found that it is proportional to the steering angle.
  • the body frame of the two-wheeled vehicle is to the right of the vehicle or to the left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle, not only in the stopped state of the two-wheeled vehicle but also in the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the transition to the low-speed traveling state.
  • the yaw rate centrifugal force
  • the burden on the rider's maneuvering can be further reduced at least in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state is changed to the low-speed traveling state.
  • the two-wheeled vehicle has the following configurations.
  • the two-wheeled vehicle includes a vehicle body frame, one front wheel supported so as to be rotatable around the steering axis, rotatable around the front axle line, and a fixed trail length with respect to the vehicle body frame, and the vehicle body frame.
  • a lean angle-related information detection device that detects information related to one rear wheel rotatably supported around the rear axle line and a lean angle that is an inclination angle in the vehicle left-right direction with respect to the vehicle vertical direction of the vehicle body frame.
  • a steering angle-related information detection device that detects information related to a steering angle that is a rotation angle of the front wheel around the steering axis, and a wheel rotation speed that detects information related to the rotation speed of the front wheel or the rear wheel.
  • the detection device and the driving force for rotating at least one of the front wheel and the rear wheel in the forward and reverse directions around at least one of the front axle line and the rear axle line are applied to the front wheel and the rear wheel. Control is performed to make the vehicle body frame self-supporting, the driving force applying device to apply the driving force to at least one of the wheels, the steering force applying device to apply the steering force to rotate the front wheels around the steering axis, to the front wheels.
  • a two-wheeled vehicle including a self-supporting control device, wherein the body frame moves up and down the vehicle at least in a stopped state of the two-wheeled vehicle and from the stopped state of the two-wheeled vehicle to a low-speed traveling state.
  • the lean angle detected by the lean angle related information detection device so that the ground contact position of the front wheels moves to the right of the vehicle and the vehicle body frame rises when the vehicle is tilted to the right with respect to the direction.
  • the driving force is applied based on the information, the information related to the steering angle detected by the steering angle-related information detection device, and the information related to the rotation speed detected by the wheel rotation-related information detection device.
  • the vehicle body frame By controlling the driving force of the device and the steering force of the steering force applying device, the vehicle body frame is made to stand on its own, and when the vehicle body frame is tilted to the left of the vehicle with respect to the vehicle vertical direction, the front wheels touch the ground.
  • Information related to the lean angle detected by the lean angle-related information detection device and steering detected by the steering angle-related information detection device so that the position moves to the left of the vehicle and the vehicle body frame rises.
  • the driving force of the driving force applying device and the steering force of the steering force applying device are obtained. To control Then, the vehicle body frame is made independent.
  • the motorcycle self-sustaining control device is related to the information related to the rotational speed of the wheels, the information related to the lean angle, and the steering angle at least in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed running state.
  • the driving force and the steering force are controlled by using the information provided so that the vehicle body frame becomes self-supporting. That is, the self-sustaining control device is used when the vehicle body frame is tilted to the right or left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle, at least in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed running state.
  • the driving force and steering force are controlled so that the ground contact position of the front wheels moves in the same direction as the body frame tilt direction (vehicle right direction or vehicle left direction) and the body frame rises. do. That is, the self-sustaining control device is proportional to the vehicle speed and the steering angle by changing the rotation speed and the steering angle of the wheels at least in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed running state. Control the yaw rate (centrifugal force).
  • the two-wheeled vehicle can raise the vehicle body frame by a controlled yaw rate (centrifugal force) to set the lean angle of the vehicle body frame to zero.
  • the self-supporting control device does not control the trail length, but controls both the driving force and the steering force so that the vehicle body frame becomes self-supporting.
  • the two-wheeled vehicle of the present invention can be controlled by the self-sustaining control device so that the vehicle body frame becomes self-supporting at least in the stopped state and the state from the stopped state to the low-speed traveling state.
  • the two-wheeled vehicle may have the following configurations.
  • the self-supporting control device when the vehicle body frame is tilted to the right of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle in the state from the low-speed traveling state of the two-wheeled vehicle to the stopped state, the ground contact position of the front wheels is set.
  • Information related to the lean angle detected by the lean angle related information detecting device and the steering angle detected by the steering angle related information detecting device so that the vehicle body frame moves to the right of the vehicle and rises.
  • the driving force of the driving force applying device and the steering force of the steering force applying device are controlled based on the related information and the information related to the rotation speed detected by the wheel rotation related information detecting device.
  • the vehicle body frame is made to stand on its own, and when the vehicle body frame is tilted to the left of the vehicle with respect to the vehicle vertical direction, the ground contact position of the front wheels moves to the left of the vehicle and the vehicle body frame rises.
  • Information related to the lean angle detected by the lean angle-related information detection device, information related to the steering angle detected by the steering angle-related information detection device, and detection by the wheel rotation-related information detection device are controlled to be self-supporting.
  • the self-sustaining control device of the two-wheeled vehicle is related to the information related to the rotational speed of the wheels, the information related to the lean angle, and the steering angle in the state from the low-speed running state to the stopped state of the two-wheeled vehicle.
  • the driving force and the steering force are controlled so that the vehicle body frame becomes self-supporting. That is, the self-supporting control device is used when the vehicle body frame is tilted to the right of the vehicle or to the left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle (when the lean angle is 0) in the state from the low-speed running state of the two-wheeled vehicle to the stopped state.
  • the self-sustaining control device produces a yaw rate (centrifugal force) proportional to the vehicle speed and steering angle by changing the rotation speed and steering angle of the wheels in the state from the low-speed running state of the two-wheeled vehicle to the stopped state. Control. Then, the two-wheeled vehicle can raise the vehicle body frame by a controlled yaw rate (centrifugal force) to set the lean angle of the vehicle body frame to zero.
  • the self-supporting control device controls the vehicle body frame to stand on its own by controlling the driving force and the steering force.
  • the two-wheeled vehicle of the present invention is a vehicle body of the two-wheeled vehicle according to the self-sustaining control device, at least in a stopped state and a state from a stopped state to a low-speed running state, and also in a state of the two-wheeled vehicle from a low-speed running state to a stopped state.
  • the frame can be controlled to be self-supporting.
  • the two-wheeled vehicle may have the following configurations.
  • the self-supporting control device when the vehicle body frame is tilted to the right of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle in the low speed traveling state of the two-wheeled vehicle, the ground contact position of the front wheels moves to the right of the vehicle and the vehicle body frame is moved.
  • Information related to the lean angle detected by the lean angle related information detecting device, information related to the steering angle detected by the steering angle related information detecting device, and wheel rotation related information detection so as to get up.
  • the lean angle-related information detection device detects the vehicle body frame so that when the vehicle body frame is tilted to the left of the vehicle with respect to the vehicle vertical direction, the ground contact position of the front wheels moves to the left of the vehicle and the vehicle body frame rises. Based on the information related to the lean angle, the information related to the steering angle detected by the steering angle related information detection device, and the information related to the rotation speed detected by the wheel rotation related information detection device. By controlling the driving force of the driving force applying device and the steering force of the steering force applying device, the vehicle body frame is controlled to be self-supporting.
  • the self-sustaining controller of the two-wheeled vehicle uses the driving force and steering using the information related to the rotational speed of the wheels, the information related to the lean angle, and the information related to the steering angle in the low-speed running state of the two-wheeled vehicle.
  • the force is controlled so that the vehicle body frame is self-supporting. That is, the self-supporting control device is in the low-speed running state of the two-wheeled vehicle, and when the vehicle body frame is tilted to the right of the vehicle or to the left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle (when the lean angle is not 0), the ground contact position of the front wheels.
  • the self-sustaining control device controls the yaw rate (centrifugal force) proportional to the vehicle speed and the steering angle by changing the rotation speed and the steering angle of the wheels in the low speed traveling state of the two-wheeled vehicle. Then, the two-wheeled vehicle can raise the vehicle body frame by a controlled yaw rate (centrifugal force) to set the lean angle of the vehicle body frame to zero.
  • the self-supporting control device controls the vehicle body frame to stand on its own by controlling the driving force and the steering force.
  • the two-wheeled vehicle of the present invention is controlled by the self-sustaining control device so that the vehicle body frame is self-supporting at least in the stopped state and the state from the stopped state to the low-speed running state, as well as in the low-speed running state of the two-wheeled vehicle. Can be done.
  • the two-wheeled vehicle may have the following configurations.
  • the self-sustaining control device stores in advance information related to the steering angle and information related to the steering angle wheel rotation speed associated with the information related to the rotation speed, and at least from the stopped state of the two-wheeled vehicle and the stopped state of the two-wheeled vehicle.
  • Information related to the lean angle detected by the lean angle-related information detection device and information related to the steering angle detected by the steering angle-related information detection device until the state shifts to the low-speed running state.
  • the driving force and the driving force of the driving force applying device The steering force of the steering force applying device is controlled.
  • the self-sustaining control device has information related to the rotational speed of the wheels, information related to the lean angle, and steering at least in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed running state.
  • the steering angle wheel rotation speed related information in addition to the angle-related information, the driving force and the steering force are controlled so that the front-rear movement of the two-wheeled vehicle and the left-right movement of the two-wheeled vehicle are coupled. be able to.
  • controlling so that two movements are coupled means controlling so that two movements influence each other.
  • Wheel rotation speed-related information is optimized, for example, information related to steering angle and information related to wheel rotation speed as variables. It is a gain map.
  • the steering angle wheel rotation speed-related information may be a gain map optimized with the steering angle and the vehicle speed as variables.
  • the two-wheeled vehicle of the present invention can be controlled by the self-sustaining control device so that the vehicle body frame becomes self-supporting at least in the stopped state and the state from the stopped state to the low-speed traveling state.
  • the self-supporting control device is provided with information related to the wheel rotation speed, information related to the lean angle, and information related to the steering angle. Steering angle
  • the driving force and the steering force may be controlled so that the motion of the two-wheeled vehicle in the vehicle front-rear direction and the motion of the two-wheeled vehicle in the vehicle left-right direction are coupled.
  • the self-sustaining control device uses information related to the wheel rotation speed, information related to the lean angle, information related to the steering angle, and information related to the steering angle wheel rotation speed in the low-speed running state of the two-wheeled vehicle. Therefore, the driving force and the steering force may be controlled so that the movement of the two-wheeled vehicle in the front-rear direction of the vehicle and the movement of the two-wheeled vehicle in the left-right direction of the vehicle are coupled.
  • the two-wheeled vehicle may have the following configurations.
  • the information related to the steering angle includes at least one of the steering angle of the front wheel, the steering angular speed of the front wheel, and the steering angular acceleration of the front wheel, and the information related to the rotation speed is the rotation speed of the front wheel.
  • the information related to the lean angle includes at least one of the lean angle of the vehicle body frame, the lean angular velocity of the vehicle body frame, and the lean angular acceleration of the vehicle body frame.
  • information related to the steering angle can be acquired from at least one of the steering angle of the front wheels, the steering angular velocity of the front wheels, and the steering angular acceleration of the front wheels.
  • the steering angle of the front wheels is a rotation angle around the steering axis of the front wheels.
  • Front wheel rotational speed, front wheel angular acceleration, front wheel angular velocity, front wheel angular acceleration, rear wheel rotational speed, rear wheel rotational acceleration, rear wheel angular velocity, rear wheel angular acceleration, two-wheeled vehicle speed and two-wheeled vehicle front-rear Information related to rotational speed can be obtained from at least one of the accelerations in the direction.
  • the rotation speed is a physical quantity representing the speed of the front wheels rotating around the front axle line or the speed of the rear wheels rotating around the rear axle line by an angle advancing in a unit time.
  • Information related to the lean angle can be obtained from at least one of the lean angle of the vehicle body frame, the lean angular velocity of the vehicle body frame, and the lean angular acceleration of the vehicle body frame.
  • the lean angle of the vehicle body frame is an inclination angle of the vehicle body frame in the vehicle left-right direction with respect to the vehicle vertical direction.
  • the "motorcycle” is a vehicle having front wheels and rear wheels supported by a vehicle body frame, tilting to the right of the vehicle when turning right, and tilting to the left of the vehicle when turning left. be.
  • the "motorcycle” in the present invention and the embodiment includes a self-sustaining control device that controls the body frame to be self-supporting.
  • the rider may or may not be on board when the self-supporting control device controls the vehicle body frame to be self-supporting.
  • the "motorcycle” in the present invention and the embodiment has a steering wheel that can be steered by the rider and at least one operator that allows the rider to rotationally drive or brake the drive wheels (at least one of the front wheels and the rear wheels). It may or may not be present.
  • the "vehicle speed of a two-wheeled vehicle” in the present invention and the embodiment is the speed of the two-wheeled vehicle in the vehicle front-rear direction.
  • the vehicle front-rear direction of the two-wheeled vehicle is the direction fixed to the vehicle body frame
  • the "motorcycle vehicle speed” is the speed of the two-wheeled vehicle in the vehicle front-rear direction.
  • the "vehicle speed of a two-wheeled vehicle” refers to the rotational speed of the front wheels, the rotational acceleration of the front wheels, the rotational angle of the front wheels, the rotational speed of the rear wheels, the rotational acceleration of the rear wheels, the rotational angle of the rear wheels, and the acceleration of the two-wheeled vehicle in the vehicle front-rear direction. It may be obtained from at least one of.
  • the "vehicle speed of the two-wheeled vehicle” may be acquired from the rotational speed of the front wheels, the rotational acceleration of the front wheels, the angular velocity of the front wheels or the angular acceleration of the front wheels, and the steering angle.
  • the "stopped state" of the two-wheeled vehicle means a state in which the two-wheeled vehicle is not running and the two-wheeled vehicle hardly moves in the front-rear direction of the vehicle.
  • the "stopped state" of a two-wheeled vehicle includes a state in which a slight movement of a two-wheeled vehicle in which the front wheels rotate in the forward direction and a slight movement of the two-wheeled vehicle in which the front wheels rotate in the opposite direction are continuously or almost continuously.
  • the ground contact positions of the front and rear wheels may or may not change slightly as compared to before the two-wheeled vehicle rotating in the opposite direction makes a slight movement.
  • the "stopped state" of a two-wheeled vehicle may include a state in which a slight movement of the two-wheeled vehicle in which the front wheels rotate in the forward direction and a slight movement in the two-wheeled vehicle in which the front wheels rotate in the opposite direction are alternately repeated.
  • the self-sustaining control device controls the two-wheeled vehicle so that the front and rear wheels rotate in the forward and reverse directions while staying at the ground contact position of the front and rear wheels, and the vehicle body frame becomes independent. It means the state of being.
  • the "low speed traveling state" of the two-wheeled vehicle means a state in which the two-wheeled vehicle is traveling at a low speed.
  • the "low-speed traveling state" of a two-wheeled vehicle is a state in which the two-wheeled vehicle moves at a low speed equal to or higher than the first speed and lower than the second speed.
  • the first speed is, for example, 1 to 3 km / h.
  • the first speed may be, for example, 1 km / h, 2 km / h, or 3 km / h.
  • the second speed is, for example, 10 to 20 km / h.
  • the "low-speed running state" of a two-wheeled vehicle includes a state in which the front wheels rotate in the forward direction, and does not include a state in which the front wheels rotate in the opposite direction.
  • the "low-speed traveling state" of the two-wheeled vehicle may include a state in which the two-wheeled vehicle moves in the front direction of the vehicle and does not include a state in which the two-wheeled vehicle moves in the rear direction of the vehicle.
  • the "low-speed running state" of a two-wheeled vehicle may include a state in which acceleration increases and decreases alternately.
  • the self-sustaining control device controls the two-wheeled vehicle so that the two-wheeled vehicle travels at the first speed or higher and the second speed or lower while the front and rear wheels rotate in the forward direction. It means that the body frame is self-supporting.
  • the "state from the stopped state to the low speed traveling state" of the motorcycle is the state from the state in which the motorcycle is not traveling to the state in which the motorcycle moves at the first speed.
  • the “state from the stopped state to the low-speed running state” of the two-wheeled vehicle does not include the stopped state and the low-speed running state.
  • the “state from the stopped state to the low-speed running state” of the two-wheeled vehicle does not include the state in which the two-wheeled vehicle moves at the first speed or higher and the state in which the front wheels rotate in the opposite direction.
  • the "state from the stopped state to the low-speed running state" of the two-wheeled vehicle does not have to include the state in which the two-wheeled vehicle moves in the rear direction of the vehicle.
  • the “state from the stopped state to the low-speed running state” of the two-wheeled vehicle may include a state in which the acceleration is alternately increased and decreased.
  • the "state from the low speed running state to the stopped state" of the two-wheeled vehicle is the state from the state where the two-wheeled vehicle moves at the first speed to the state where it is not running. Is.
  • the "state from the low-speed running state to the stopped state" of the two-wheeled vehicle does not include the stopped state and the low-speed running state.
  • the "state from the low-speed running state to the stopped state” of the two-wheeled vehicle does not include the state in which the two-wheeled vehicle moves in the traveling direction at the first speed or higher and the state in which the front wheels rotate in the opposite direction.
  • the “state from the low-speed running state to the stopped state” of the two-wheeled vehicle does not have to include the state in which the two-wheeled vehicle moves in the rearward direction of the vehicle.
  • the "driving force applying device” is an actuator attached to at least one axle of, for example, a front wheel and a rear wheel, and rotationally driven around the axle center line.
  • This actuator is, for example, an electric motor, a hydraulic actuator or an engine.
  • the driving force applying device that "applies driving force to at least one of the front wheels and the rear wheels" may be configured to apply the driving force only to the front wheels, or may be configured to apply the driving force only to the rear wheels. It may be configured to apply a driving force to both the front wheels and the rear wheels.
  • the self-supporting control device is not necessarily controlled by the driving force applying device when performing control for making the vehicle body frame self-supporting. It is not necessary to apply the driving force to both the front wheels and the rear wheels.
  • the driving force may be applied to both the front wheels and the rear wheels, or the driving force may be applied only to the front wheels or the rear wheels.
  • the driving force is not applied to both the front wheels and the rear wheels and the driving force is applied only to the front wheels, and there are cases where the driving force is applied only to the rear wheels. You may.
  • the driving force applying device "to apply the driving force to rotate in the forward direction and the reverse direction” can apply both the driving force to rotate in the forward direction and the driving force to rotate in the reverse direction.
  • rotation in the forward direction may be referred to as forward rotation
  • rotation in the reverse direction may be referred to as reverse rotation.
  • the "steering force applying device” is, for example, an actuator that generates a driving force for steering the front wheels.
  • This actuator is, for example, an electric motor or a hydraulic actuator.
  • the "lean angle related information detection device” is, for example, an IMU (Inertial Measurement Unit) including a roll angle sensor, a yaw angle sensor and a pitch angle sensor.
  • the "lean angle related information detection device” is, for example, a roll angle sensor.
  • the “lean angle related information detection device” is, for example, an acceleration sensor and a gyro sensor.
  • the lean angle-related information detection device is, for example, a GNSS device capable of acquiring an index related to the movement of a two-wheeled vehicle in the front-rear direction and the left-right direction of the vehicle by using radio waves received from a GNSS satellite.
  • the lean angle-related information detection device may be a sensor that detects information related to the lean angle.
  • the "steering angle-related information detection device” is, for example, a steering angle sensor that detects the steering angle of the steering shaft (steering shaft) that rotates the front wheels.
  • the "steering angle-related information detection device” may be, for example, a sensor that detects the rotation angle of the steering actuator (electric motor).
  • the steering angle-related information detection device may be a sensor that detects information related to the steering angle, which is the rotation angle around the steering axis of the front wheels.
  • the "wheel rotation related information detection device” is, for example, a speed sensor, an angular acceleration sensor, an angular velocity sensor, a wheel speed sensor, or an angle sensor (rotary encoder or the like).
  • the "wheel rotation-related information detection device” is, for example, a GNSS device capable of acquiring an index related to the movement of a two-wheeled vehicle in the vehicle front-rear direction and the vehicle left-right direction by using radio waves received from a GNSS satellite.
  • the wheel rotation-related information detection device may be a sensor that detects information related to the rotation speed of the front wheels or the rear wheels.
  • the state in which the vehicle body frame is self-supporting means a state in which the vehicle body frame is self-supporting without support.
  • the self-sustaining control device "controls the driving force and the steering force so that the ground contact position of the front wheels moves to the right of the vehicle (to the left of the vehicle) and the vehicle body frame rises"
  • the two-wheeled vehicle The steering angle of the vehicle is changed, and the rotation speed of the front wheel around the front axle line is changed to change the vehicle speed.
  • the self-sustaining control device controls the driving force and steering force so that the ground contact position of the front wheels moves to the right of the vehicle (to the left of the vehicle) and the vehicle body frame rises" means that the ground contact position of the front wheels is the vehicle. It means controlling both the driving force and the steering force of the two-wheeled vehicle so that the vehicle body frame moves to the right (to the left of the vehicle) and rises. In other words, if the self-sustaining control device "controls the driving force and steering force so that the ground contact position of the front wheels moves to the right of the vehicle (to the left of the vehicle) and the vehicle body frame rises", the steering force of the two-wheeled vehicle changes.
  • the self-sustaining control device controls the driving force and steering force so that the ground contact position of the front wheels moves to the right of the vehicle (to the left of the vehicle) and the vehicle body frame rises"
  • the steering force of the two-wheeled vehicle changes.
  • the autonomous control device may perform control to maintain the driving force of the two-wheeled vehicle and / or control to maintain the steering force of the two-wheeled vehicle.
  • the self-supporting control device controls the driving force applied to at least one of the front wheels and the rear wheels. .. That is, the self-sustaining control device may apply a driving force only to the front wheels to rotate the front wheels around the front axle line. Alternatively, the self-sustaining control device may apply a driving force only to the rear wheels to rotate the front wheels around the front axle line. Alternatively, the self-sustaining control device may apply a driving force to both the front wheels and the rear wheels to rotate the front wheels around the front axle line.
  • control by the self-sustaining control device will be described.
  • the self-sustaining control device increases or decreases the rotational speed of the front wheels while increasing or decreasing the steering angle when the vehicle body frame is tilted in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed running state.
  • the vehicle body frame may be raised by controlling the driving force and the steering force so as to cause the vehicle body frame to rise.
  • the self-sustaining control device increases or decreases the steering angle when the vehicle body frame is tilted in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed running state, and then increases the rotational speed of the front wheels.
  • the vehicle body frame may be raised by controlling the driving force and the steering force so as to decrease.
  • the self-sustaining control device increases or decreases the rotational speed of the front wheels and then increases the steering angle when the vehicle body frame is tilted in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed running state.
  • the vehicle body frame may be raised by controlling the driving force and the steering force so as to decrease.
  • the rotation speed of the front wheels is a negative value.
  • An increase in the rotational speed of the front wheels is an increase in the absolute value of the rotational speed.
  • the self-supporting control device raises the vehicle body frame by increasing the steering angle when the vehicle body frame is tilted in the stopped state of the two-wheeled vehicle and controlling the driving force and steering force so as to rotate the front wheels in the positive direction. After that, the steering angle may be reduced and the front wheels may be rotated in the opposite direction.
  • the self-supporting control device raises the vehicle body frame by controlling the driving force and steering force so as to reduce the steering angle and rotate the front wheels in the positive direction when the vehicle body frame is tilted in the stopped state of the two-wheeled vehicle. After that, the steering angle may be increased and the front wheels may be rotated in the opposite direction.
  • the self-supporting control device raises the vehicle body frame by increasing the steering angle when the vehicle body frame is tilted in the stopped state of the two-wheeled vehicle and controlling the driving force and steering force so as to rotate the front wheels in the opposite direction. After that, the steering angle may be increased and the front wheels may be rotated in the positive direction.
  • the self-supporting control device raises the vehicle body frame by controlling the driving force and steering force so as to reduce the steering angle and rotate the front wheels in the opposite direction when the vehicle body frame is tilted in the stopped state of the two-wheeled vehicle. After that, the steering angle may be increased and the front wheels may be rotated in the positive direction.
  • the self-sustaining control device increases the steering angle and the rotational speed of the front wheels when the vehicle body frame is tilted in the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed running state. After raising the vehicle body frame by controlling the force, the steering angle may be reduced and the rotation speed of the front wheels may be reduced.
  • the self-sustaining control device reduces the steering angle and increases the rotational speed of the front wheels when the vehicle body frame is tilted in the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed running state. After raising the vehicle body frame by controlling the force, the steering angle may be increased and the rotation speed of the front wheels may be decreased.
  • the self-sustaining control device has a driving force and a steering force so that the steering angle becomes a value larger than 0 when the vehicle body frame is tilted in the state where the motorcycle is stopped and the state where the motorcycle is stopped and the state is changed to the low speed running state.
  • the steering angle may be controlled to 0 after raising the vehicle body frame by controlling. That is, the self-sustaining control device may control the steering angle to 0 when the vehicle body frame is not tilted in the stopped state of the two-wheeled vehicle and the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the transition to the low-speed traveling state.
  • the self-sustaining control device may control the steering angle to a value larger than 0 in the stopped state of the two-wheeled vehicle regardless of whether the vehicle body frame is tilted or not.
  • the self-sustaining control device may control the driving force to drive the two-wheeled vehicle at a low speed when the vehicle body frame is not tilted in the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed traveling state.
  • the self-sustaining control device may control the steering force in order to change the traveling direction of the two-wheeled vehicle when the vehicle body frame is not tilted in the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed traveling state.
  • the self-sustaining control device controls the driving force and the steering force based on the information related to the lean angle. In two tests where at least one of the steering angle, steering angular velocity and steering angular acceleration when the vehicle body frame is tilted is different and the conditions not related to the steering angle are the same, the driving force and control applied when the vehicle body frame is raised. If the powers are different, it can be determined that the self-sustaining control device controls the driving force and the steering force based on the information related to the steering angle.
  • At least one of the rotation speed of the front wheels, the rotational acceleration of the front wheels, the rotational speed of the rear wheels, the rotational acceleration of the rear wheels, the vehicle speed of the two-wheeled vehicle and the acceleration in the front-rear direction of the body frame when the vehicle body frame is tilted is different, and the rotational speed of the wheels.
  • the self-sustaining control device will drive the driving force based on the information related to the rotation speed of the wheels. And it can be judged that the steering force is controlled.
  • Rotation in the present invention and embodiments is not limited to rotation of 360 ° or more. Rotations in the present invention and embodiments also include rotations of less than 360 °.
  • the "vertical direction of the vehicle” in the present invention and the embodiment is a direction perpendicular to the road surface.
  • the "vehicle front-rear direction” in the present invention and the embodiment is a direction fixed to the vehicle body frame, and is a straight line direction connecting the ground contact position of the front wheel and the ground contact position of the rear wheel when the two-wheeled vehicle is traveling straight. be. That is, the "vehicle front direction” in the present invention and the embodiment is the traveling direction of the two-wheeled vehicle when the two-wheeled vehicle is traveling straight.
  • the "vehicle left-right direction” in the present invention and the embodiment is a direction orthogonal to the vehicle up-down direction and the vehicle left-right direction.
  • the “vehicle left-right direction” is the left-right direction for the rider when the rider gets on the two-wheeled vehicle.
  • control based on A in the present invention and the embodiment is not limited to A as the information used for control.
  • the "control based on A” includes the case of including information other than A and controlling based on A and information other than A.
  • At least one (one) of a plurality of options in this invention and an embodiment includes all combinations considered from a plurality of options. At least one (one) of the plurality of options may be any one of the plurality of options, or may be all of the plurality of options. For example, at least one of A, B, and C may be only A, may be only B, may be only C, may be A and B, and may be A and C. It may be, B and C, or A, B and C.
  • the present invention may have a plurality of these components. Further, the present invention may have only one of these components.
  • connection, connected, coupled, supported are used in a broad sense in the present invention and embodiments. Specifically, it includes not only direct mounting, connection, coupling and support, but also indirect mounting, connection, coupling and support. Moreover, connected and coupled are not limited to physical or mechanical connections / couplings. They also include direct or indirect electrical connections / couplings.
  • preferable in the present invention and embodiments is non-exclusive.
  • Preferable means “preferable, but not limited to”.
  • the configuration described as “preferable” exhibits at least the above-mentioned effect obtained by the configuration of claim 1.
  • the term “may” is non-exclusive.
  • May means “may be, but is not limited to”.
  • the configuration described as “may” exerts at least the above-mentioned effect obtained by the configuration of claim 1.
  • the two-wheeled vehicle of the present invention can be controlled so that the vehicle body frame becomes self-supporting at least in a stopped state and a state from a stopped state to a low-speed running state.
  • U is the vehicle upward direction of the two-wheeled vehicle
  • D is the vehicle downward direction of the two-wheeled vehicle
  • L is the vehicle left direction of the two-wheeled vehicle
  • R is the vehicle right direction of the two-wheeled vehicle
  • F is the vehicle forward direction of the two-wheeled vehicle
  • Re is the vehicle of the two-wheeled vehicle. Indicates the backward direction.
  • the motorcycle 1 has one front wheel 2, one rear wheel 3, and a vehicle body frame 4.
  • the front wheels 2 are rotatably supported around the axis of the steering shaft 5 (hereinafter, abbreviated as "steering axis") with respect to the vehicle body frame 4.
  • the front wheel 2 is rotatably supported with respect to the vehicle body frame 4 around the axis of the front axle 2a (hereinafter, abbreviated as "front axle line”).
  • the front wheel 2 is supported so that the trail length is fixed with respect to the vehicle body frame 4.
  • the front wheel 2 is supported so that the trail length is not changed with respect to the vehicle body frame 4.
  • the rear wheel 3 is rotatably supported around the axis of the rear axle 3a (hereinafter, abbreviated as "rear axle line”) with respect to the vehicle body frame 4.
  • the motorcycle 1 has a lean angle-related information detection device 51, a steering angle-related information detection device 52, and a wheel rotation speed-related information detection device 53.
  • the lean angle-related information detection device 51 detects information related to the lean angle ⁇ (see FIG. 2), which is the inclination angle of the vehicle body frame 4 in the vehicle left-right direction with respect to the vehicle vertical direction.
  • the steering angle-related information detection device 52 detects information related to the steering angle ⁇ f (see FIG. 3), which is the rotation angle of the front wheel 2 around the steering axis.
  • the wheel rotation speed-related information detection device 53 detects information related to the rotation speed of the front wheels 2 or the rear wheels 3.
  • the vehicle speed V (see FIG. 3), which is the speed of the vehicle body frame 4 in the vehicle front-rear direction, is acquired from information related to the rotational speed of the front wheels 2 or the rear wheels 3.
  • the motorcycle 1 has a driving force applying device 31, a steering force applying device 32, and an independent control device 40.
  • the driving force applying device 31 applies a driving force for rotating at least one of the front wheels 2 and the rear wheels 3 in the forward and reverse directions around at least one of the front axle lines and the rear axle lines, the front wheels 2 and the rear wheels 3. Grant to at least one of.
  • the driving force applying device 31 is, for example, a driving motor provided on at least one of the front axle 2a and the rear axle 3a and rotating at least one of the front wheels 2 and the rear wheels 3 in the forward and reverse directions around the axle line.
  • the steering force applying device 32 applies a steering force that rotates the front wheels 2 around the steering axis to the front wheels 2.
  • the steering force applying device 32 is, for example, a steering motor provided on the steering shaft 5 of the motorcycle 1 and rotating the front wheels 2 around the steering axis by rotating the steering shaft 5.
  • the self-supporting control device 40 controls the vehicle body frame 4 to be self-supporting.
  • the self-sustaining control device 40 performs the following control at least in the stopped state of the two-wheeled vehicle 1 and the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle 1 to the transition to the low-speed traveling state.
  • the self-sustaining control device 40 is related to the lean angle so that when the vehicle body frame 4 is tilted to the right of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle, the ground contact position of the front wheels 2 moves to the right of the vehicle and the vehicle body frame 4 rises.
  • the self-sustaining control device 40 is related to the lean angle so that when the vehicle body frame 4 is tilted to the left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle, the ground contact position of the front wheels 2 moves to the left of the vehicle and the vehicle body frame 4 rises.
  • the information related to the lean angle is information related to the lean angle ⁇ , which is the tilt angle in the vehicle left-right direction with respect to the vehicle vertical direction of the vehicle body frame 4 detected by the lean angle-related information detection device 51.
  • the information related to the steering angle is information related to the steering angle ⁇ f, which is the rotation angle around the steering axis of the front wheel 2 detected by the steering angle-related information detecting device 52.
  • the information related to the rotation speed of the wheels is the rotation speed of the front wheels 2 which is the speed of the front wheels 2 which rotates around the front axle line detected by the wheel rotation speed related information detection device 53, or rotates around the rear axle line. This is information related to the rotation speed of the rear wheel 3, which is the speed of the rear wheel 3.
  • the rotational speed of the wheels of the motorcycle 1 (angular velocity of the front wheels 2 or the rear wheels 3) is proportional to the vehicle speed V as shown in FIG. 5
  • the yaw rate (centrifugal force) of the motorcycle 1 is assumed to be proportional to the vehicle speed V.
  • the vehicle speed V of the two-wheeled vehicle 1 is a speed in the front-rear direction of the vehicle, and is a speed in the front-rear direction of the vehicle body frame 4.
  • the steering angle ⁇ f is the magnitude of the steering angle of the front wheels with respect to the vehicle front-rear direction.
  • the self-sustaining control device 40 is such that the vehicle body frame 4 leans to the right or left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle, at least in the state where the motorcycle 1 is stopped and the state where the motorcycle 1 is stopped is changed to the low speed traveling state.
  • the yaw rate (centrifugal force) proportional to the vehicle speed V and the steering angle ⁇ f is controlled by controlling the driving force and the steering force to change the vehicle speed V and the steering angle ⁇ f.
  • the motorcycle 1 can raise the vehicle body frame 4 by the controlled yaw rate (centrifugal force), and the lean angle ⁇ of the vehicle body frame 4 can be set to 0.
  • the yaw rate (centrifugal force) of the motorcycle 1 is proportional to the vehicle speed V and the steering angle ⁇ f.
  • the self-sustaining control device 40 controls so that the steering angle ⁇ f becomes larger as the vehicle speed V is smaller when the vehicle body frame 4 is tilted by the lean angle ⁇ in the vehicle right direction or the vehicle left direction with respect to the vehicle vertical direction. Is preferable. Further, in the self-sustaining control device 40, when the vehicle body frame 4 is tilted by the lean angle ⁇ in the vehicle right direction or the vehicle left direction with respect to the vehicle vertical direction, the vehicle speed V increases as the steering angle ⁇ f becomes smaller. It is preferable to control.
  • the vehicle speed V is a negative value.
  • the vehicle speed V is small, it means that the absolute value of the vehicle speed V is small.
  • the steering angle ⁇ f one of the vehicle left direction and the vehicle right direction of the motorcycle 1 is a positive direction, and the other is a negative direction.
  • a large steering angle ⁇ f means that the absolute value of the steering angle ⁇ f is large.
  • the self-sustaining control device 40 controls the vehicle speed V so as to change in a small state.
  • the self-sustaining control device 40 changes the steering angle ⁇ f in a large state. It is preferable to control as such. In the state from the stopped state of the motorcycle 1 to the low speed running state, the self-sustaining control device 40 increases the vehicle speed V from a speed of almost 0 to a low speed while keeping the vehicle speed V relatively small. Control.
  • the self-sustaining control device 40 Controls the steering angle ⁇ f in a relatively large state and according to the vehicle speed V when the vehicle body frame 4 is tilted (for example, the larger the speed V, the smaller the steering angle ⁇ f is controlled to be changed. ) Is preferable.
  • FIGS. 6 and 7 an example of control in at least the stopped state of the motorcycle 1 and the state from the stopped state of the motorcycle 1 to the transition to the low speed running state of the self-sustaining control device 40 will be described.
  • 6 (a) and 6 (b) and FIGS. 7 (a) and 7 (b) show an example of control of the self-sustaining control device 40 when the motorcycle 1 is stopped.
  • 6 (c) and 6 (d) and 7 (c) and 7 (d) show an example of control of the self-sustaining control device 40 in a state until the motorcycle 1 shifts from a stopped state to a low-speed traveling state. ..
  • the vehicle body frame 4 is a vehicle at least in a state where the motorcycle 1 is stopped and a state in which the motorcycle 1 is changed from the stopped state to the low speed traveling state.
  • the front wheel 2 is tilted to the right of the vehicle by the lean angle ⁇ with respect to the vertical direction, the front wheel 2 is rotated around the front axle line to obtain a steering angle ⁇ f, and the front wheel 2 is driven so as to have a vehicle speed V.
  • the driving force and the steering force are controlled so that the ground contact position of 2 moves to the right of the vehicle and the vehicle body frame 4 rises.
  • the vehicle body frame 4 is in the vehicle vertical direction in the stopped state of the two-wheeled vehicle 1 and in the state from the stopped state to the low-speed traveling state.
  • the steering angle ⁇ f is changed so that the front wheels 2 are steered to the right of the vehicle, and the rotation speed at which the front wheels 2 rotate positively around the front axle line is set.
  • the driving force and the steering force are controlled so as to change the vehicle speed V. Further, for example, as shown in FIG.
  • the self-supporting control device 40 has a front wheel 2 when the vehicle body frame 4 is tilted by a lean angle ⁇ in the vehicle right direction with respect to the vehicle vertical direction in the stopped state of the motorcycle 1.
  • the driving force and steering force are changed so that the steering angle ⁇ f is changed so that the vehicle is steered to the right of the vehicle, and the rotation speed at which the front wheel 2 is rotated in the reverse direction around the front axle line is changed to change the vehicle speed V.
  • Control In the control of the self-sustaining control device 40 in the stopped state of the two-wheeled vehicle 1 in FIGS. 6A and 6B, the front wheel 2 is maintained at a steering angle ⁇ f larger than 0 when the vehicle body frame 4 is raised.
  • the driving force and the steering force may be controlled so as to alternate between forward rotation and reverse rotation around the front axle line.
  • the steering angle ⁇ f immediately after shifting from the stopped state of the motorcycle 1 is a value larger than 0.
  • the self-supporting control device 40 is used.
  • the steering angle ⁇ f is reduced from the state where the front wheels 2 are steered to the right of the vehicle, and the front wheels 2 are rotated around the front axle line.
  • the driving force and the steering force may be controlled so as to change the rotation speed of the forward rotation to change the speed V.
  • the vehicle body frame 4 is a vehicle at least in a state where the motorcycle 1 is stopped and a state where the motorcycle 1 is changed from the stopped state to the low speed traveling state.
  • the front wheel 2 is tilted to the left of the vehicle by the lean angle ⁇ with respect to the vertical direction, the front wheel 2 is rotated around the front axle line to obtain a steering angle ⁇ f, and the front wheel 2 is driven so as to have a vehicle speed V.
  • the driving force and the steering force are controlled so that the ground contact position of 2 moves to the left of the vehicle and the vehicle body frame 4 rises.
  • the vehicle body frame 4 is in the vehicle vertical direction in the stopped state of the two-wheeled vehicle 1 and in the state from the stopped state to the low-speed traveling state.
  • the steering angle ⁇ f is changed so that the front wheels 2 are steered to the left of the vehicle, and the rotation speed at which the front wheels 2 rotate positively around the front axle line is set.
  • the driving force and the steering force are controlled so as to change the speed V. Alternatively, as shown in FIG.
  • the front wheels 2 are tilted.
  • the driving force and steering force are controlled so that the steering angle ⁇ f is changed so as to be steered to the left of the vehicle, and the rotation speed at which the front wheel 2 is rotated in the reverse direction around the front axle line is changed to change the speed V. do.
  • the front wheel 2 is maintained at a steering angle ⁇ f larger than 0 when the vehicle body frame 4 is raised.
  • the driving force and the steering force may be controlled so as to alternate between forward rotation and reverse rotation around the front axle line.
  • the steering angle ⁇ f immediately after shifting from the stopped state of the motorcycle 1 is a value larger than 0.
  • the self-supporting control device 40 is used.
  • the steering angle ⁇ f is reduced from the state where the front wheels 2 are steered to the left of the vehicle, and the front wheels 2 are rotated around the front axle line.
  • the driving force and the steering force may be controlled so as to change the rotation speed of the forward rotation to change the speed V.
  • the motorcycle 1 of the first embodiment has the following effects.
  • the motorcycle 1 is configured so that the trail length (caster rail length) cannot be changed.
  • the self-sustaining control device 40 of the two-wheeled vehicle 1 has information related to the rotational speed of the wheels, information related to the lean angle, and steering angle at least in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state from the stopped state of the two-wheeled vehicle to the low-speed running state.
  • the driving force and the steering force are controlled by using the information related to the above, so that the vehicle body frame 4 is controlled to be self-supporting.
  • the vehicle body frame 4 is in the vehicle right direction or the vehicle left direction with respect to the vehicle vertical direction.
  • the ground contact position of the front wheels 2 moves in the same direction as the tilting direction of the vehicle body frame 4 (to the right of the vehicle or to the left of the vehicle), and the vehicle body frame 4 is driven to rise. Control force and steering force.
  • the self-sustaining control device changes the rotation speed and the steering angle ⁇ f of the wheel 2 at least in the state where the two-wheeled vehicle is stopped and the state where the two-wheeled vehicle is stopped to the low-speed running state, so that the vehicle speed V and the steering angle are changed.
  • the yaw rate (centrifugal force) proportional to ⁇ f is controlled.
  • the vehicle body frame 4 can be raised by the controlled yaw rate (centrifugal force), and the lean angle of the vehicle body frame 4 can be set to 0.
  • the self-sustaining control device 40 does not control the trail length, but controls both the driving force and the steering force so that the vehicle body frame 4 becomes self-supporting.
  • the motorcycle 1 of the first embodiment can be controlled by the self-sustaining control device 40 so that the vehicle body frame 4 is self-supporting at least in the stopped state and the state from the stopped state to the low speed traveling state.
  • the motorcycle 1 according to the second embodiment of the present invention has the following configurations in addition to the configurations of the first embodiment.
  • the self-sustaining control device 40 performs the following control in the state from the low-speed traveling state of the motorcycle 1 to the stopped state.
  • the self-sustaining control device 40 is related to the lean angle so that when the vehicle body frame 4 is tilted to the right of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle, the ground contact position of the front wheels 2 moves to the right of the vehicle and the vehicle body frame 4 rises.
  • the self-sustaining control device 40 is related to the lean angle so that when the vehicle body frame 4 is tilted to the left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle, the ground contact position of the front wheels 2 moves to the left of the vehicle and the vehicle body frame 4 rises.
  • the self-sustaining control device 40 reduces the vehicle speed V from a low speed to almost 0 while keeping the vehicle speed V relatively small. Control. Therefore, when the vehicle body frame 4 is tilted by the lean angle ⁇ in the vehicle right direction or the vehicle left direction with respect to the vehicle vertical direction in the state from the low speed traveling state to the stopped state of the two-wheeled vehicle 1, the self-sustaining control device 40 Controls the steering angle ⁇ f in a relatively large state and according to the vehicle speed V when the vehicle body frame 4 is tilted (for example, the smaller the speed V, the larger the steering angle ⁇ f is controlled to be controlled). Is preferable.
  • 6 (c) and 6 (d) and 7 (c) and 7 (d) show an example of the control of the self-sustaining control device 40 in the state until the motorcycle 1 shifts from the low speed traveling state to the stopped state. ..
  • the vehicle body frame 4 is on the right side of the vehicle with respect to the vehicle vertical direction in the state from the low-speed traveling state of the motorcycle 1 to the stopped state.
  • the front wheel 2 is tilted by the lean angle ⁇ in the direction, the front wheel 2 is rotated around the front axle line to obtain a steering angle ⁇ f, and the front wheel 2 is driven so as to have a vehicle speed V so that the ground contact position of the front wheel 2 is on the right side of the vehicle.
  • the driving force and the steering force are controlled so that the vehicle body frame 4 moves in the direction and rises. For example, as shown in FIG.
  • the body frame 4 moves to the right of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle in the state from the low-speed traveling state of the motorcycle 1 to the stopped state.
  • the steering angle ⁇ f is changed so that the front wheel 2 is steered to the right of the vehicle, and the rotation speed at which the front wheel 2 is rotated forward around the front axle line is changed to change the vehicle speed V.
  • the driving force and the steering force are controlled so as to be driven. Further, for example, as shown in FIG.
  • the self-sustaining control device 40 has a steering angle ⁇ f larger than 0 in the state from the low-speed traveling state to the stopped state of the two-wheeled vehicle 1.
  • the steering angle ⁇ f is reduced from the state where the front wheels 2 are steered to the right of the vehicle, and the front wheels 2 are set to the front axle.
  • the driving force and the steering force may be controlled so as to change the speed V by changing the rotation speed of the forward rotation around the line.
  • the vehicle body frame 4 is left of the vehicle with respect to the vehicle vertical direction in the state from the low-speed traveling state of the motorcycle 1 to the stopped state.
  • the front wheel 2 is tilted by a lean angle ⁇ in the direction
  • the front wheel 2 is rotated around the front axle line to obtain a steering angle ⁇ f
  • the front wheel 2 is driven so as to have a vehicle speed V so that the ground contact position of the front wheel 2 is on the left side of the vehicle.
  • the driving force and the steering force are controlled so that the vehicle body frame 4 moves in the direction and rises. For example, as shown in FIG.
  • the body frame 4 moves to the left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle in the state from the low-speed traveling state of the motorcycle 1 to the stopped state.
  • the steering angle ⁇ f is changed so that the front wheel 2 is steered to the left of the vehicle, and the rotation speed at which the front wheel 2 is rotated forward around the front axle line is changed to change the speed V.
  • the driving force and the steering force are controlled so as to be driven. Further, for example, as shown in FIG. 7D, when the self-sustaining control device 40 has a steering angle ⁇ f larger than 0 in the state from the low-speed traveling state to the stopped state of the two-wheeled vehicle 1.
  • the steering angle ⁇ f is reduced from the state where the front wheels 2 are steered to the left of the vehicle, and the front wheels 2 are set to the front axle.
  • the driving force and the steering force may be controlled so as to change the speed V by changing the rotation speed of the forward rotation around the line.
  • the motorcycle 1 of the second embodiment has the following effects in addition to the effects of the motorcycle 1 of the first embodiment.
  • the self-sustaining control device 40 of the two-wheeled vehicle 1 provides information related to the rotational speed of the wheels, information related to the lean angle, and information related to the steering angle in the state from the low-speed running state to the stopped state of the two-wheeled vehicle 1. It is used to control the driving force and the steering force so that the vehicle body frame 4 is self-supporting. That is, the self-sustaining control device 40 tilts the vehicle body frame 4 to the right of the vehicle or to the left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle (lean angle) in the state from the low-speed traveling state of the motorcycle 1 to the stopped state.
  • the driving force and steering force are controlled so that the ground contact position of the front wheel 2 moves in the same direction as the tilting direction of the vehicle body frame 4 (to the right of the vehicle or to the left of the vehicle) and the vehicle body frame 4 rises. do. That is, the self-sustaining control device 40 changes the rotation speed and steering angle of the wheels in the state from the low-speed traveling state of the motorcycle 1 to the stopped state, so that the yaw rate (centrifugal force) proportional to the vehicle speed and steering angle is obtained. ) Is controlled. Then, the motorcycle 1 can raise the vehicle body frame 4 by the controlled yaw rate (centrifugal force), and the lean angle of the vehicle body frame 4 can be set to 0.
  • the self-supporting control device 40 controls the vehicle body frame 4 to stand on its own by controlling the driving force and the steering force.
  • the vehicle body frame 4 can be controlled to be self-supporting.
  • the motorcycle 1 according to the third embodiment of the present invention has the following configurations in addition to the configuration of the first embodiment or the configuration of the second embodiment.
  • the self-sustaining control device 40 performs the following control in the low-speed running state of the motorcycle 1.
  • the self-sustaining control device 40 is related to the lean angle so that when the vehicle body frame 4 is tilted to the right of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle, the ground contact position of the front wheels 2 moves to the right of the vehicle and the vehicle body frame 4 rises.
  • the self-sustaining control device 40 is related to the lean angle so that when the vehicle body frame 4 is tilted to the left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle, the ground contact position of the front wheels 2 moves to the left of the vehicle and the vehicle body frame 4 rises.
  • the self-sustaining control device 40 controls the vehicle speed V so as to change in the vicinity of the low speed. Therefore, in the low-speed traveling state of the two-wheeled vehicle 1, when the vehicle body frame 4 is tilted by the lean angle ⁇ in the vehicle right direction or the vehicle left direction with respect to the vehicle vertical direction, the self-sustaining control device 40 has a relatively large steering angle ⁇ f. It is preferable to control the change depending on the state.
  • 6 (c) and 7 (c) show an example of control of the self-sustaining control device 40 in a state where the motorcycle 1 is traveling at a low speed.
  • the self-sustaining control device 40 sets the front wheels 2 when the vehicle body frame 4 is tilted by a lean angle ⁇ to the right of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle in a low-speed traveling state of the motorcycle 1.
  • the front wheel 2 By rotating the front wheel 2 around the front axle line to set the steering angle ⁇ f and driving the front wheel 2 so that the vehicle speed is V, the ground contact position of the front wheel 2 moves to the right of the vehicle and the vehicle body frame 4 rises. Controls driving force and steering force. For example, as shown in FIG.
  • the body frame 4 moves to the right of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle in the state from the low-speed traveling state of the motorcycle 1 to the stopped state.
  • the steering angle ⁇ f is changed so that the front wheel 2 is steered to the right of the vehicle, and the rotation speed at which the front wheel 2 is rotated forward around the front axle line is changed to change the vehicle speed V.
  • the driving force and the steering force are controlled so as to be driven.
  • the self-sustaining control device 40 sets the front wheels 2 when the vehicle body frame 4 is tilted to the left of the vehicle by a lean angle ⁇ with respect to the vehicle vertical direction in the low-speed traveling state of the motorcycle 1.
  • the front wheel 2 By rotating the front wheel 2 around the front axle line to set the steering angle ⁇ f and driving the front wheel 2 so that the vehicle speed is V, the ground contact position of the front wheel 2 moves to the left of the vehicle and the vehicle body frame 4 rises. Controls driving force and steering force.
  • the body frame 4 moves to the left of the vehicle with respect to the vertical direction of the vehicle in the state from the low-speed traveling state of the motorcycle 1 to the stopped state.
  • the steering angle ⁇ f is changed so that the front wheel 2 is steered to the left of the vehicle, and the rotation speed at which the front wheel 2 is rotated forward around the front axle line is changed to change the speed V.
  • the driving force and the steering force are controlled so as to be driven.
  • the motorcycle 1 of the third embodiment has the following effects in addition to the effects of the motorcycle 1 of the first embodiment or the second embodiment.
  • the self-sustaining control device 40 of the two-wheeled vehicle 1 uses information related to the rotational speed of the wheels, information related to the lean angle, and information related to the steering angle in the low-speed running state of the two-wheeled vehicle 1 to obtain driving force and steering force.
  • the vehicle body frame 4 is controlled to be self-supporting. That is, the self-sustaining control device 40 is the front wheel when the vehicle body frame 4 is tilted to the right of the vehicle or to the left of the vehicle with respect to the vehicle vertical direction (when the lean angle is not 0) in the low-speed traveling state of the two-wheeled vehicle 1.
  • the driving force and steering force are controlled so that the ground contact position of 2 moves in the same direction as the tilting direction of the vehicle body frame 4 (vehicle right direction or vehicle left direction) and the vehicle body frame 4 rises. That is, the self-sustaining control device 40 controls the yaw rate (centrifugal force) proportional to the vehicle speed and the steering angle by changing the rotation speed and the steering angle of the wheels in the low speed traveling state of the two-wheeled vehicle 1. Then, the motorcycle 1 can raise the vehicle body frame 4 by the controlled yaw rate (centrifugal force), and the lean angle of the vehicle body frame 4 can be set to 0.
  • the self-supporting control device 40 controls the vehicle body frame 4 to stand on its own by controlling the driving force and the steering force.
  • the body frame 4 is self-supporting by the self-sustaining control device 40 in at least the stopped state and the state from the stopped state to the low-speed running state, and also in the low-speed running state of the two-wheeled vehicle 1. Can be controlled to do so.
  • the motorcycle 1 according to the fourth embodiment of the present invention has the following configurations in addition to the configurations of any of the first to third embodiments.
  • the self-sustaining control device 40 stores in advance information related to steering angle vehicle speed, which is associated with information related to steering angle ⁇ f and information related to wheel rotation speed.
  • the self-sustaining control device 40 includes information related to the lean angle ⁇ , information related to the steering angle ⁇ f, and wheels in at least a state in which the two-wheeled vehicle 1 is stopped and the state in which the two-wheeled vehicle 1 is changed from the stopped state to the low-speed running state.
  • the driving force of the driving force applying device 31 and the steering force of the steering force applying device 32 are controlled based on the information related to the rotational speed of the wheel and the steering angle wheel rotational speed related information stored in advance.
  • the steering angle wheel rotation speed related information is, for example, a gain map optimized with information related to the steering angle ⁇ f and information related to the wheel rotation speed as variables.
  • the steering angle wheel rotation speed related information may be, for example, a gain map optimized with the steering angle ⁇ f and the vehicle speed V as variables.
  • the self-sustaining control device 40 feeds back the lean angle ⁇ , the steering angle ⁇ f, and the vehicle speed V using a gain map optimized with the steering angle ⁇ f and the vehicle speed V as variables, and the driving force applying device 31.
  • the driving force and the steering force of the steering force applying device 32 are controlled.
  • the vehicle specifications of the vehicle / front and rear wheels of the two-wheeled vehicle 1, the moment of inertia, the position of the center of gravity, the wheelbase, and the wheel diameter may be used.
  • the self-sustaining control device 40 feeds back information related to the wheel rotation speed, information related to the lean angle, and information related to the steering angle based on the steering angle wheel rotation speed related information, and the driving force applying device 31
  • the driving force and the steering force of the steering force applying device 32 are controlled.
  • Information related to the lean angle ⁇ is acquired from the lean angle related information detecting device 51.
  • Information related to the steering angle ⁇ f is acquired from the steering angle-related information detecting device 52.
  • Information related to the wheel rotation speed is acquired from the wheel rotation speed-related information detection device 53.
  • the self-sustaining control device 40 adds information related to the wheel rotation speed, information related to the lean angle, and information related to the steering angle in the state from the low-speed traveling state to the stopped state of the two-wheeled vehicle 1. Further, by using the steering angle wheel rotation speed related information, the driving force and the steering force may be controlled so that the motion of the two-wheeled vehicle in the vehicle front-rear direction and the motion of the two-wheeled vehicle 1 in the vehicle left-right direction are coupled. Further, the self-sustaining control device 40 provides information related to the wheel rotation speed, information related to the lean angle, information related to the steering angle, and information related to the steering angle wheel rotation speed in the low-speed traveling state of the two-wheeled vehicle 1. By using it, the driving force and the steering force may be controlled so that the motion of the two-wheeled vehicle 1 in the vehicle front-rear direction and the motion of the two-wheeled vehicle 1 in the vehicle left-right direction are coupled.
  • the motorcycle 1 of the fourth embodiment has the following effects in addition to the effects of the motorcycle 1 of any of the first to third embodiments.
  • the self-sustaining control device 40 has information related to the rotation speed of the wheels, information related to the lean angle ⁇ , and steering angle at least in the state where the two-wheeled vehicle 1 is stopped and the state where the two-wheeled vehicle 1 is changed from the stopped state to the low-speed running state.
  • the steering angle wheel rotation speed related information in addition to the information related to ⁇ f, the driving force and the steering force are combined so that the motion of the two-wheeled vehicle 1 in the vehicle front-rear direction and the motion of the two-wheeled vehicle 1 in the vehicle left-right direction are coupled.
  • the motorcycle 1 of the third embodiment can be controlled by the self-sustaining control device 40 so that the vehicle body frame 4 is self-supporting at least in the stopped state and the state from the stopped state to the low speed traveling state.
  • the motorcycle 1 according to the fifth embodiment of the present invention has the following configurations in addition to the configurations of any of the first to fourth embodiments.
  • the information related to the steering angle ⁇ f includes at least one of the steering angle of the front wheel 2, the steering angular velocity of the front wheel 2, and the steering angular acceleration of the front wheel 2.
  • Information related to the wheel rotation speed includes the rotation speed of the front wheel 2, the rotation acceleration of the front wheel 2, the rotation angle of the front wheel 2, the rotation speed of the rear wheel 3, the rotation acceleration of the rear wheel 3, the rotation angle of the rear wheel 3, and the two-wheeled vehicle 1. Includes at least one of the vehicle speed and the vehicle front-rear acceleration of the two-wheeled vehicle 1.
  • the vehicle speed of the two-wheeled vehicle 1 is the vehicle speed of the two-wheeled vehicle 1 in the front-rear direction.
  • the information related to the lean angle ⁇ includes at least one of the lean angle of the vehicle body frame 4, the lean angular velocity of the vehicle body frame 4, and the lean angular acceleration of the vehicle body frame 4.

Abstract

二輪車1が有する自立制御装置40は、少なくとも前記二輪車の停止状態および前記二輪車の前記停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両右方向(車両左方向)に傾斜したときに前輪2の接地位置が車両右方向(車両左方向)に移動して車体フレーム4が起き上がるように、リーン角関連情報検出装置51で検出したリーン角に関連する情報と、操舵角関連情報検出装置52で検出した操舵角に関連する情報と、車輪回転速度関連情報検出装置53で検出した車輪の回転速度に関連する情報とに基づいて、駆動力付与装置31および操舵力付与装置32を用いて、駆動力および操舵力を制御することで、車体フレーム4を自立させる。

Description

二輪車
 本発明は、自立制御装置を有する二輪車(two-wheeled vehicle)に関する。
 従来、ライダーの操縦負荷を軽減するため、車体フレームを自立させるための制御を行う自立制御装置を有する二輪車がある。例えば、特許文献1では、二輪車が駐車状態のとき、車体リーン角と前輪操舵角を取得して前輪駆動トルクを算出して、前輪駆動トルクを前輪回転モータードライバーに出力することで、二輪車の車体フレームを自立させている。
 また、非特許文献1は、直進を仮定した走行中の二輪車の自立安定性について開示している。非特許文献1では、前後運動の運動方程式と横運動の運動方程式とに基づいて、二輪車の自立安定性を解析している。前後運動の運動方程式は、車重と車輪の慣性モーメントを用いて、車両に加わる駆動力および制動力と空気抵抗から車両の加速度を算出する。横運動の運動方程式は、車速、車両および前後輪の重量、慣性モーメント、重心位置、ホイールベース、トレール長(キャスタートレール長)、クラウン半径、ニューマチックトレール長を用いて、操舵角加速度、リーン角加速度を算出する。
 また、非特許文献2は、走行中の二輪車の自立安定性について開示している。非特許文献2では、車速および旋回半径が一定の場合の二輪車の自立安定性を解析している。非特許文献2では、横方向の運動方程式とヨーイング方向の運動方程式とローリング方向の運動方程式に基づいて、二輪車の自立安定性を解析している。これらの運動方程式では、操舵角および車速から算出したロール角に基づいて、目標ロール角になるように操舵力を制御する。また、目標車速になるように後輪の駆動力をフィードバック制御する。
 また、特許文献2に、停車時に車体フレームの姿勢の安定性を高める二輪車が開示されている。特許文献2の二輪車は、トレール長を変更させるトレール長変更用アクチュエータ、前輪を回転駆動させる走行用アクチュエータ、および前輪に操舵力を付与する操舵用アクチュエータを有する。また、特許文献2の二輪車は、車体フレームを自立させるための姿勢制御を行うバランススイッチおよびライダーの操作に応じた走行駆動制御を行う走行駆動スイッチを有する。特許文献2の二輪車は、バランススイッチおよび走行駆動スイッチをオンオフすることで切り換えられる4つのモードを有する。バランス駆動モードは、バランススイッチがオンで走行駆動スイッチがオンである。バランス駆動フリーモードでは、バランススイッチがオンで走行駆動スイッチがオフである。バランスレス駆動モードは、バランススイッチがオフで走行駆動スイッチがオンである。バランスレス駆動フリーモードは、バランススイッチがオフで走行駆動スイッチがオフである。バランススイッチがオンのモード(バランス駆動モードおよびバランス駆動フリーモード)では、車体フレームのロール方向の姿勢を自律的に安定化するように、操舵用アクチュエータの操舵力が制御されるとともに、トレール長変更用アクチュエータによりトレール長が制御される。バランススイッチがオフのモード(バランスレス駆動モードおよびバランスレス駆動フリーモード)では、操舵クラッチがオフで、トレール長変更用アクチュエータがオフであり、操舵力もトレール長も制御されない。走行駆動スイッチがオンのモード(バランス駆動モードおよびバランスレス駆動モード)では、運転者のアクセル操作量および/またはブレーキ操作量に基づいて決定された目標車速に応じて走行用アクチュエータが制御される。走行駆動スイッチがオフのモード(バランス駆動フリーモードおよびバランスレス駆動フリーモード)では、走行用アクチュエータがオフであり、ライダーは操縦ハンドル(ステアリング)を把持して前輪および後輪を転動させることで二輪車を移動させることができる。
 また、特許文献3に、車体を車両の左右方向に傾斜させるモーメン卜を制御する車体傾斜制御モードを有する二輪車が開示されている。特許文献3の二輪車は、前輪と後輪を正方向と逆方向に回転させる2つのモータを有する。特許文献3の二輪車は、車両が3km/h以下の速度で走行しており、且つ、操舵角が所定角以上の時に車体傾斜制御モードに移行する。車体傾斜制御モードでは、車体フレームが左右方向に傾斜した場合、前輪と後輪の両方を回転させることによって車体フレームが起き上がるように駆動力を制御する。
中国特許出願公開第107562067号明細書 特開2014-172586号公報 国際公開第2017/082240号
J. P. Meijaard1 and A. L. Schwab著,"LINEARIZED EQUATIONS FOR AN EXTENDED BICYCLE MODEL",III European Conference on Computational Mechanics(第3回ヨーロッパ計算力学会議),2006年6月5~9日 佐口太一,吉田和夫,高橋正樹著,自律走行自転車ロボットの安定化走行制御,日本機械学会論文集(C編)73巻731号,2007年7月
 特許文献1は、二輪車が駐車状態のときに、前輪回転モータードライバーを制御することにより、二輪車を自立させるものであり、二輪車が低速度で走行している低速走行状態のときに二輪車を自立させるものではない。また、非特許文献1、2は、走行中の二輪車の自立安定性について解析しており、二輪車が走行していない非走行状態ときの自立安定性は対象としていない。
 また、特許文献2の二輪車は、バランススイッチがオンのモード(バランス駆動フリーモードとバランス駆動モード)では、操舵用アクチュエータの操舵力およびトレール長変更用アクチュエータでトレール長を制御することで、車体フレームを自立させるものである。つまり、特許文献3の二輪車は、姿勢制御に、車体フレームを自立させるために駆動力を用いていない。なお、走行駆動スイッチがオンのモード(バランス駆動モードとバランスレス駆動モード)では、リーン角と操舵角と回転速度に関連する情報に基づかず、運転者のアクセル操作および/またはブレーキ操作に基づいて、駆動力が制御される。
 また、特許文献3の二輪車は、操舵力を前輪に付与する操舵力付与装置を有さない。特許文献3の二輪車は、車体傾斜制御モードにおいて、前輪に作用する駆動力の分力が、重心による力と相殺するように前輪の駆動力の回転方向を決める。つまり、特許文献3の二輪車は、車体傾斜制御モードにおいて、車体フレームが車両右方向に傾斜した場合に前輪を傾斜方向と逆方向である左方向に移動させ、車体フレームが車両左方向の傾斜した場合に前輪を傾斜方向と逆方向である右方向に移動させ、且つ、車両が前後に移動しないように後輪に駆動力を決める。
 さらに、いずれの文献も、停止状態から低速度走行状態までの状態における二輪車の自立のための制御は開示していない。
 本発明は、少なくとも停止状態および停止状態から低速度走行状態までの状態において、車体フレームが自立するように制御することができる自立制御装置を有する二輪車を提供することを目的とする。
 本願発明者らは、少なくとも二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、自立制御装置で車体フレームを自立させることを検討した。そして、本願発明者らは、二輪車の車輪の回転速度(前輪または後輪の角速度)が車速(二輪車の車両前後方向の速度)に比例すると仮定すると、二輪車のヨーレート(遠心力)は、車速および操舵角に比例することを見出した。そして、本願発明者らは、二輪車の停止状態だけでなく、二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、二輪車の車体フレームが車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向に傾斜した場合、駆動力と操舵力を制御することにより、ヨーレート(遠心力)を制御して、車体フレームを起き上がらせて、車体フレームのリーン角を0とし、車体フレームを自立させることができることを見出した。これにより、少なくとも二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、ライダーの操縦負担がより軽減できる。
 本発明の一実施形態に係る二輪車は、以下の構成を有する。
 二輪車は、車体フレームと、前記車体フレームに対して操舵軸線回りに回転可能で且つフロント車軸線回りに回転可能に且つトレール長が固定されるように支持された1つの前輪と、前記車体フレームに対してリア車軸線回りに回転可能に支持された1つの後輪と、前記車体フレームの車両上下方向に対する車両左右方向の傾斜角であるリーン角に関連する情報を検出するリーン角関連情報検出装置と、前記前輪の前記操舵軸線回りの回転角度である操舵角に関連する情報を検出する操舵角関連情報検出装置と、前記前輪または前記後輪の回転速度に関連する情報を検出する車輪回転速度関連情報検出装置と、前記前輪および前記後輪の少なくとも一方を前記フロント車軸線および前記リア車軸線の少なくとも一方の車軸線回りに正方向および逆方向に回転させる駆動力を、前記前輪および前記後輪の前記少なくとも一方に付与する駆動力付与装置と、前記前輪を前記操舵軸線回りに回転させる操舵力を、前記前輪に付与する操舵力付与装置と、前記車体フレームを自立させるための制御を行う自立制御装置と、を備える二輪車であって、前記自立制御装置は、少なくとも前記二輪車の停止状態および前記二輪車の前記停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、前記車体フレームが車両上下方向に対して車両右方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両右方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させ、前記車体フレームが車両上下方向に対して車両左方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両左方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させる。
 この構成によると、二輪車は、トレール長(キャスタートレール長)を変更することができない。二輪車の自立制御装置は、少なくとも二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報を用いて、駆動力および操舵力を制御して、車体フレームが自立するように制御する。つまり、自立制御装置は、少なくとも二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレームが車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向に傾斜した時(リーン角が0ではない時)に、前輪の接地位置が車体フレームの傾斜方向と同じ方向(車両右方向または車両左方向)に移動して車体フレームが起き上がるように駆動力と操舵力を制御する。つまり、自立制御装置は、少なくとも二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度および操舵角を変化させることにより、車速および操舵角に比例するヨーレート(遠心力)を制御する。そして、二輪車は、制御されたヨーレート(遠心力)により車体フレームを起き上がらせて、車体フレームのリーン角を0とすることができる。これにより、自立制御装置は、トレール長を制御せず、駆動力と操舵力の両方を制御することで、車体フレームが自立するように制御している。以上により、本発明の二輪車は、自立制御装置により、少なくとも停止状態および停止状態から低速度走行状態までの状態において、車体フレームが自立するように制御することができる。
 本発明の一実施形態に係る二輪車は、以下の構成を有していても良い。
 前記自立制御装置は、前記二輪車の前記低速度走行状態から前記停止状態に移行するまでの状態において、前記車体フレームが車両上下方向に対して車両右方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両右方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させ、前記車体フレームが車両上下方向に対して車両左方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両左方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させるように制御する。
 この構成によると、二輪車の自立制御装置は、二輪車の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報を用いて、駆動力および操舵力を制御して、車体フレームが自立するように制御する。つまり、自立制御装置は、二輪車の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレームが車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向に傾斜した時(リーン角が0ではない時)に、前輪の接地位置が車体フレームの傾斜方向と同じ方向(車両右方向または車両左方向)に移動して車体フレームが起き上がるように駆動力と操舵力を制御する。つまり、自立制御装置は、二輪車の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度および操舵角を変化させることにより、車速および操舵角に比例するヨーレート(遠心力)を制御する。そして、二輪車は、制御されたヨーレート(遠心力)により車体フレームを起き上がらせて、車体フレームのリーン角を0とすることができる。これにより、自立制御装置は、駆動力と操舵力を制御することで、車体フレームが自立するように制御している。以上により、本発明の二輪車は、自立制御装置により、少なくとも停止状態および停止状態から低速度走行状態までの状態に加えて、二輪車の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレームが自立するように制御することができる。
 本発明の一実施形態に係る二輪車は、以下の構成を有していても良い。
 前記自立制御装置は、前記二輪車の前記低速走行状態において、前記車体フレームが車両上下方向に対して車両右方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両右方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させ、前記車体フレームが車両上下方向に対して車両左方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両左方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させるように制御する。
 この構成によると、二輪車の自立制御装置は、二輪車の低速度走行状態において、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報を用いて、駆動力および操舵力を制御して、車体フレームが自立するように制御する。つまり、自立制御装置は、二輪車の低速度走行状態において、車体フレームが車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向に傾斜した時(リーン角が0ではない時)に、前輪の接地位置が車体フレームの傾斜方向と同じ方向(車両右方向または車両左方向)に移動して車体フレームが起き上がるように駆動力と操舵力を制御する。つまり、自立制御装置は、二輪車の低速度走行状態において、車輪の回転速度および操舵角を変化させることにより、車速および操舵角に比例するヨーレート(遠心力)を制御する。そして、二輪車は、制御されたヨーレート(遠心力)により車体フレームを起き上がらせて、車体フレームのリーン角を0とすることができる。これにより、自立制御装置は、駆動力と操舵力を制御することで、車体フレームが自立するように制御している。以上により、本発明の二輪車は、自立制御装置により、少なくとも停止状態および停止状態から低速度走行状態までの状態に加えて、二輪車の低速度走行状態において、車体フレームが自立するように制御することができる。
 本発明の一実施形態に係る二輪車は、以下の構成を有していても良い。
 前記自立制御装置は、前記操舵角に関連する情報および前記回転速度に関連する情報を関連付けた操舵角車輪回転速度関連情報を予め記憶し、少なくとも前記二輪車の停止状態および前記二輪車の前記停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報と、予め記憶された前記操舵角車輪回転速度関連情報と、に基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御する。
 この構成によると、自立制御装置は、少なくとも二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報に加えて、操舵角車輪回転速度関連情報を用いることにより、二輪車の車両前後方向の運動と二輪車の車両左右方向の運動が連成するように駆動力および操舵力を制御することができる。なお、本明細書において、2つの運動が連成するように制御するとは、2つの運動が互いに影響を及ぼし合うように制御することを意味する。操舵角に関連する情報および車輪の回転速度に関連する情報を関連付けた操舵角車輪回転速度関連情報は、例えば、操舵角に関連する情報および車輪の回転速度に関連する情報を変数として最適化したゲインマップである。操舵角車輪回転速度関連情報は、操舵角および車速を変数として最適化したゲインマップであってもよい。以上により、本発明の二輪車は、自立制御装置により、少なくとも停止状態および停止状態から低速度走行状態までの状態において、車体フレームが自立するように制御することができる。
 なお、自立制御装置は、二輪車の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報に加えて、操舵角車輪回転速度関連情報を用いることにより、二輪車の車両前後方向の運動と二輪車の車両左右方向の運動が連成するように駆動力および操舵力を制御してもよい。また、自立制御装置は、二輪車の低速度走行状態において、車輪回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報に加えて、操舵角車輪回転速度関連情報を用いることにより、二輪車の車両前後方向の運動と二輪車の車両左右方向の運動が連成するように駆動力および操舵力を制御してもよい。
 本発明の一実施形態に係る二輪車は、以下の構成を有していても良い。
 前記操舵角に関連する情報は、前記前輪の操舵角、前記前輪の操舵角速度、および前記前輪の操舵角加速度の少なくとも1つを含み、前記回転速度に関連する情報は、前記前輪の回転速度、前記前輪の回転加速度、前記前輪の回転角度、前記後輪の回転速度、前記後輪の回転加速度、前記後輪の回転角度、前記二輪車の車速および前記二輪車の車両前後方向の加速度の少なくとも1つを含み、前記リーン角に関連する情報は、前記車体フレームのリーン角、前記車体フレームのリーン角速度、および前記車体フレームのリーン角加速度の少なくとも1つを含む。
 この構成によると、前輪の操舵角、前輪の操舵角速度、および前輪の操舵角加速度の少なくとも1つから操舵角に関連する情報を取得できる。ここで、前輪の操舵角は、前輪の操舵軸線回りの回転角度である。前輪の回転速度、前輪の回転加速度、前輪の角速度、前輪の角加速度、後輪の回転速度、後輪の回転加速度、後輪の角速度、後輪の角加速度、二輪車の車速および二輪車の車両前後方向の加速度の少なくとも1つから回転速度に関連する情報を取得できる。ここで、回転速度は、フロント車軸線を中心に回転する前輪の速度またはリア車軸線を中心に回転する後輪の速度を、単位時間に進む角度によって表わした物理量である。車体フレームのリーン角、車体フレームのリーン角速度、および車体フレームのリーン角加速度の少なくとも1つからリーン角に関連する情報を取得できる。ここで、車体フレームのリーン角は、車体フレームの車両上下方向に対する車両左右方向の傾斜角である。
 <二輪車>
 本発明および実施の形態において、「二輪車」とは、車体フレームに支持された前輪および後輪を有し、右旋回時に車両右方向に傾斜し、左旋回時に車両左方向に傾斜する車両である。また、本発明および実施の形態における「二輪車」は、車体フレームを自立させるための制御を行う自立制御装置を備える。本発明および実施の形態における「二輪車」は、自立制御装置が車体フレームを自立させる制御を行うときに、ライダーが乗車していてもよいし、乗車していなくてもよい。なお、本発明および実施の形態における「二輪車」は、ライダーが操舵できるステアリングおよびライダーが駆動輪(前輪および後輪の少なくともいずれか)を回転駆動させたり制動させたりできる少なくとも1つの操作子を有しても有さなくてもよい。
 <二輪車の車速>
 本発明および実施の形態における「二輪車の車速」とは、二輪車の車両前後方向の速度である。ここで、二輪車の車両前後方向は車体フレームに固定される方向であり、「二輪車の車速」は、二輪車の車両前後方向の速度である。なお、「二輪車の車速」は、前輪の回転速度、前輪の回転加速度、前輪の回転角度、後輪の回転速度、後輪の回転加速度、後輪の回転角度、および二輪車の車両前後方向の加速度の少なくともいずれかから取得してもよい。なお、「二輪車の車速」は、前輪の回転速度、前輪の回転加速度、前輪の角速度または前輪の角加速度と、操舵角とから取得してもよい。
 <停止状態>
 本発明および実施の形態において、二輪車の「停止状態」とは、二輪車が走行していない状態であり、二輪車が車両前後方向にほとんど移動することがない状態を意味する。二輪車の「停止状態」とは、前輪が正方向に回転する二輪車のわずかな移動と前輪が逆方向に回転する二輪車のわずかな移動を連続またはほぼ連続して行う状態を含む。前輪が正方向に回転する二輪車のわずかな移動と前輪が逆方向に回転する二輪車のわずかな移動を連続またはほぼ連続して行った結果、前輪が正方向に回転する二輪車のわずかな移動と前輪が逆方向に回転する二輪車のわずかな移動を行う前と比べて、前輪および後輪の接地位置が変化しなくてもよく、わずかに変化してもよい。二輪車の「停止状態」とは、前輪が正方向に回転する二輪車のわずかな移動と前輪が逆方向に回転する二輪車のわずかな移動を交互に繰り返す状態を含んでもよい。つまり、二輪車の「停止状態」は、自立制御装置により、前輪および後輪が正回転および逆回転しつつ前輪および後輪の接地位置に留まるように二輪車が制御されて、車体フレームが自立している状態を意味する。
 <低速度走行状態>
 本発明および実施の形態において、二輪車の「低速度走行状態」とは、二輪車が低速度の車速で走行している状態を意味する。二輪車の「低速度走行状態」とは、二輪車が第1の速度以上、第2の速度以下の低速度で移動する状態である。第1の速度は、例えば、1~3km/hである。第1の速度は、例えば、1km/hでもよく、2km/hでもよく、3km/hでもよい。第2の速度は、例えば、10~20km/hである。二輪車の「低速度走行状態」とは、前輪が正方向に回転する状態を含み、前輪が逆方向に回転する状態は含まない。また、二輪車の「低速度走行状態」とは、二輪車が車両前方向に移動する状態を含み、二輪車が車両後方向に移動する状態を含まないものであってもよい。二輪車の「低速度走行状態」とは、加速度の増加と減少を交互に繰り返す状態を含んでもよい。つまり、二輪車の「低速度走行状態」は、自立制御装置により、前輪および後輪が正回転しつつ二輪車が第1の速度以上、第2の速度以下で走行するように二輪車が制御されて、車体フレームが自立している状態を意味する。
 <停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態>
 本発明および実施の形態において、二輪車の「停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態」とは、二輪車が走行していない状態から第1の速度で移動するまでの状態である。二輪車の「停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態」は、停止状態と低速度走行状態を含まない。二輪車の「停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態」は、二輪車が第1の速度以上で移動する状態、および、前輪が逆方向に回転する状態は含まない。二輪車の「停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態」は二輪車が車両後方向に移動する状態を含まなくてもよい。二輪車の「停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態」とは、加速度の増加と減少を交互に繰り返す状態を含んでもよい。
 <低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態>
 本発明および実施の形態において、二輪車の「低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態」とは、二輪車が第1の速度で移動する状態から走行していない状態に移行するまでの状態である。二輪車の「低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態」は、停止状態と低速度走行状態を含まない。二輪車の「低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態」は、二輪車が第1の速度以上で進行方向に移動する状態、および、前輪が逆方向に回転する状態は含まない。二輪車の「低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態」は、二輪車が車両後方向に移動する状態を含まなくてもよい。
 <駆動力付与装置>
 本発明および実施の形態において、「駆動力付与装置」は、例えば前輪および後輪の少なくとも一方の車軸に取り付けられ、その車軸中心線のまわりに回転駆動するアクチュエータである。このアクチュエータは、例えば、電動モータ、油圧式のアクチュエータまたはエンジンである。「前輪および後輪の少なくとも一方に駆動力を付与する」駆動力付与装置は、前輪のみに駆動力を付与するように構成されていてもよく、後輪のみに駆動力を付与するように構成されていてもよく、前輪と後輪の両方に駆動力を付与するように構成されていてもよい。駆動力付与装置が前輪と後輪の両方に駆動力を付与するように構成されている場合、自立制御装置は、車体フレームを自立させるための制御を行う際に、必ずしも、駆動力付与装置によって前輪および後輪の両方に駆動力を付与しなくてもよい。車体フレームを自立させるための制御において、前輪および後輪の両方に駆動力が付与される場合と、前輪または後輪のみに駆動力が付与される場合があってもよい。車体フレームを自立させるための制御において、前輪および後輪の両方に駆動力が付与されずに、前輪にのみ駆動力が付与される場合と、後輪のみに駆動力が付与される場合があってもよい。
 本発明および実施の形態において、「正方向および逆方向に回転させる駆動力を付与する」駆動力付与装置は、正方向に回転させる駆動力と、逆方向に回転させる駆動力のどちらも付与可能な駆動力付与装置を意味する。
 以下の説明において、正方向に回転を正回転といい、逆方向に回転を逆回転という場合がある。
<操舵力付与装置>
 本発明および実施の形態において、「操舵力付与装置」は、例えば、前輪を操舵するための駆動力を発生するアクチュエータである。このアクチュエータは、例えば電動モータまたは油圧式のアクチュエータである。
<リーン角関連情報検出装置>
 本発明および実施の形態において、「リーン角関連情報検出装置」は、例えば、ロール角センサ、ヨー角センサおよびピッチ角センサを含むIMU(慣性計測装置:Inertial Measurement Unit)である。または、「リーン角関連情報検出装置」は、例えば、ロール角センサである。または、「リーン角関連情報検出装置」は、例えば、加速度センサとジャイロセンサである。または、「リーン角関連情報検出装置」は、例えば、GNSS衛星から受信した電波を利用して二輪車の車両前後方向および車両左右方向の移動に関連する指標が取得できるGNSS装置である。リーン角関連情報検出装置は、これらのセンサおよび装置以外に、リーン角に関連する情報を検出するセンサであってよい。
<操舵角関連情報検出装置>
 本発明および実施の形態において、「操舵角関連情報検出装置」は、例えば、前輪を回転させるステアリングシャフト(操舵軸)の操舵角を検出する操舵角センサである。または、「操舵角関連情報検出装置」は、例えば、操舵アクチュエータ(電動モータ)の回転角度を検出するセンサであってもよい。操舵角関連情報検出装置は、このセンサ以外に、前輪の操舵軸線回りの回転角度である操舵角に関連する情報を検出するセンサであってよい。
<車輪回転関連情報検出装置>
 本発明および実施の形態において、「車輪回転関連情報検出装置」は、例えば、速度センサ、角加速度センサ、角速度センサ、車輪速度センサ、または、角度センサ(ロータリーエンコーダ等)である。または、「車輪回転関連情報検出装置」は、例えば、GNSS衛星から受信した電波を利用して二輪車の車両前後方向および車両左右方向の移動に関連する指標が取得できるGNSS装置である。車輪回転関連情報検出装置は、これらのセンサおよび装置以外に、前輪または後輪の回転速度に関連する情報を検出するセンサであってよい。
 <車体フレームを自立させるための制御>
 本発明および実施の形態において、「車体フレームが自立する」状態とは、車体フレームが支えなしで自立する状態を意味する。
 本発明および実施の形態において、自立制御装置が、「前輪の接地位置が車両右方向(車両左方向)に移動して車体フレームが起き上がるように、駆動力と操舵力を制御」した場合、二輪車の操舵角が変化し、且つ、前輪のフロント車軸線回りの回転速度が変化されて車速が変化する。なお、自立制御装置が、「前輪の接地位置が車両右方向(車両左方向)に移動して車体フレームが起き上がるように、駆動力と操舵力を制御」することは、前輪の接地位置が車両右方向(車両左方向)に移動して車体フレームが起き上がるように、二輪車の駆動力と操舵力の両方を制御することを意味する。つまり、自立制御装置が、「前輪の接地位置が車両右方向(車両左方向)に移動して車体フレームが起き上がるように、駆動力と操舵力を制御」した場合、二輪車の操舵力は変化せず、且つ、二輪車の駆動力が変化される場合は含まない。また、自立制御装置が、「前輪の接地位置が車両右方向(車両左方向)に移動して車体フレームが起き上がるように、駆動力と操舵力を制御」した場合、二輪車の操舵力が変化し、且つ、二輪車の駆動力が変化しない場合は含まない。ただし、自律制御装置は、二輪車の駆動力を維持する制御または/および二輪車の操舵力を維持する制御を行ってもよい。ここで、自立制御装置は、「前輪のフロント車軸線回りに回転速度が変化されて車速が変化する」場合、自立制御装置は、前輪および後輪の少なくとも一方に付与される駆動力を制御する。つまり、自立制御装置は、前輪にのみ駆動力を付与して前輪をフロント車軸線回りに回転させてもよい。または、自立制御装置は、後輪にのみ駆動力を付与して前輪をフロント車軸線回りに回転させてもよい。または、自立制御装置は、前輪と後輪の両方に駆動力を付与して前輪をフロント車軸線回りに回転させてもよい。以下、自立制御装置による制御について説明する。以下の説明において、1つ文章に、「操舵角を増加または減少させ」と「前輪の回転速度を増加または減少させ」が含まれている場合、「操舵角を増加させ」と「前輪の回転速度を増加させ」の組み合わせ、「操舵角を増加させ」と「前輪の回転速度を減少させ」の組み合わせ、「操舵角を減少させ」と「前輪の回転速度を増加させ」の組み合わせ、および「操舵角を減少させ」と「前輪の回転速度を減少させ」の組み合わせのいずれでもよい。
 自立制御装置は、二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレームが傾斜した時、操舵角を増加または減少させつつ前輪の回転速度を増加または減少させるように駆動力および操舵力を制御することで車体フレームを起き上がらせてもよい。
 自立制御装置は、二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレームが傾斜した時、操舵角を増加または減少させた後、前輪の回転速度を増加または減少させるように駆動力および操舵力を制御することで車体フレームを起き上がらせてもよい。
 自立制御装置は、二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレームが傾斜した時、前輪の回転速度を増加または減少させた後、操舵角を増加または減少させるように駆動力および操舵力を制御することで車体フレームを起き上がらせてもよい。
 なお、前輪が逆方向に回転するとき、前輪の回転速度は負の値である。前輪の回転速度の増加とは、回転速度の絶対値の増加である。
 自立制御装置は、二輪車の停止状態において、車体フレームが傾斜した時、操舵角を増加させ、且つ、前輪を正方向に回転させるように駆動力および操舵力を制御することで車体フレームを起き上がらせた後、操舵角を減少させ、前輪を逆方向に回転させてもよい。自立制御装置は、二輪車の停止状態において、車体フレームが傾斜した時、操舵角を減少させ、且つ、前輪を正方向に回転させるように駆動力および操舵力を制御することで車体フレームを起き上がらせた後、操舵角を増加させ、前輪を逆方向に回転させてもよい。
 自立制御装置は、二輪車の停止状態において、車体フレームが傾斜した時、操舵角を増加させ、且つ、前輪を逆方向に回転させるように駆動力および操舵力を制御することで車体フレームを起き上がらせた後、操舵角を増加させ、前輪を正方向に回転させてもよい。自立制御装置は、二輪車の停止状態において、車体フレームが傾斜した時、操舵角を減少させ、且つ、前輪を逆方向に回転させるように駆動力および操舵力を制御することで車体フレームを起き上がらせた後、操舵角を増加させ、前輪を正方向に回転させてもよい。
 自立制御装置は、二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレームが傾斜した時、操舵角を増加させ、且つ、前輪の回転速度を増加させるように駆動力および操舵力を制御することで車体フレームを起き上がらせた後、操舵角を減少させ、且つ、前輪の回転速度を減少させてもよい。自立制御装置は、二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレームが傾斜した時、操舵角を減少させ、且つ、前輪の回転速度を増加させるように駆動力および操舵力を制御することで車体フレームを起き上がらせた後、操舵角を増加させ、且つ、前輪の回転速度を減少させてもよい。
 自立制御装置は、二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレームが傾斜した時、操舵角を0より大きい値になるように駆動力および操舵力を制御することで車体フレームを起き上がらせた後、操舵角を0に制御してもよい。つまり、自立制御装置は、二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレームが傾斜していないとき時に操舵角を0に制御してもよい。
 自立制御装置は、二輪車の停止状態において、車体フレームが傾斜しているか否かに関わらず操舵角を0より大きい値に制御してもよい。
 自立制御装置は、二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレームが傾斜していない時に二輪車を低速度で走行させるために駆動力を制御してもよい。
 自立制御装置は、二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレームが傾斜していない時に二輪車の進行方向を変更するために操舵力を制御してもよい。
<自立制御装置による車体フレームを自立させるための制御の判別方法>
 なお、車体フレームが傾斜した時に自立制御装置がリーン角に関連する情報と操舵角に関連する情報と車輪の回転速度に関連する情報とに基づいて駆動力および操舵力を制御しているか否かは、例えば以下の方法で判別できる。車体フレームを車両上下方向に対して車両右方向(車両左方向)に傾斜させる試験を複数回行う。車体フレームが傾斜する時のリーン角、リーン角速度およびリーン角加速度の少なくとも1つが異なり、リーン角と関連しない条件が同じである2つの試験において、車体フレームが起き上がる際に付与された駆動力および制動力が異なっていれば、自立制御装置がリーン角に関連する情報に基づいて駆動力および操舵力を制御していると判断できる。車体フレームが傾斜する時の操舵角、操舵角速度および操舵角加速度の少なくとも1つが異なり、操舵角と関連しない条件が同じである2つの試験において、車体フレームが起き上がる際に付与された駆動力および制動力が異なっていれば、自立制御装置が操舵角に関連する情報に基づいて駆動力および操舵力を制御していると判断できる。車体フレームが傾斜する時の前輪の回転速度、前輪の回転加速度、後輪の回転速度、後輪の回転加速度、二輪車の車速および車体フレームの前後方向の加速度の少なくとも1つが異なり、車輪の回転速度と関連しない条件が同じである2つの試験において、車体フレームが起き上がる際に付与された駆動力および制動力が異なっていれば、自立制御装置が車輪の回転速度に関連する情報に基づいて駆動力および操舵力を制御していると判断できる。
 <回転>
 本発明および実施の形態における「回転」は、360°以上の回転に限定されない。本発明および実施の形態における回転は、360°未満の回転も含む。
 <車両前後方向、車両左右方向、車両上下方向>
 本発明および実施の形態における「車両上下方向」とは、路面に垂直な方向である。本発明および実施の形態における「車両前後方向」とは、車体フレームに固定される方向であり、二輪車が直進している時の前輪の接地位置と後輪の接地位置とを結ぶ直線の方向である。つまり、本発明および実施の形態における「車両前方向」とは、二輪車が直進しているときの二輪車の進行方向である。本発明および実施の形態における「車両左右方向」とは、車両上下方向と車両左右方向に直交する方向である。「車両左右方向」は、二輪車にライダーが乗車した場合、ライダーにとっての左右方向である。
 <Aに基づいて制御する>
 なお、本発明および実施の形態における「Aに基づいて制御する」とは、制御に使用される情報がAだけに限定されない。「Aに基づいて制御する」とは、A以外の情報を含み、AとA以外の情報に基づいて制御する」場合を含む。
 <その他>
 なお、本発明および実施の形態における「複数の選択肢のうちの少なくとも1つ(一方)」とは、複数の選択肢から考えられる全ての組み合わせを含む。複数の選択肢のうちの少なくとも1つ(一方)とは、複数の選択肢のいずれか1つであっても良く、複数の選択肢の全てであっても良い。例えば、AとBとCの少なくとも1つとは、Aのみであっても良く、Bのみであっても良く、Cのみであっても良く、AとBであっても良く、AとCであっても良く、BとCであっても良く、AとBとCであっても良い。
 特許請求の範囲において、ある構成要素の数を明確に特定しておらず、英語に翻訳された場合に単数で表示される場合、本発明は、この構成要素を、複数有しても良い。また本発明は、この構成要素を1つだけ有しても良い。
 なお、本発明および実施の形態において「含む(including)、有する(comprising)、備える(having)およびこれらの派生語」は、列挙されたアイテム及びその等価物に加えて追加的アイテムをも包含することが意図されて用いられている。
 なお、本発明および実施の形態において「取り付けられた(mounted)、接続された(connected)、結合された(coupled)、支持された(supported)という用語」は、広義に用いられている。具体的には、直接的な取付、接続、結合、支持だけでなく、間接的な取付、接続、結合および支持も含む。さらに、接続された(connected)および結合された(coupled)は、物理的又は機械的な接続/結合に限られない。それらは、直接的なまたは間接的な電気的接続/結合も含む。
 他に定義されない限り、本明細書および請求範囲で使用される全ての用語(技術用語および科学用語を含む)は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術および本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されることはない。
 なお、本発明および実施の形態において「好ましい」という用語は非排他的なものである。「好ましい」は、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味する。本明細書において、「好ましい」と記載された構成は、少なくとも、請求項1の構成により得られる上記効果を奏する。また、本明細書において、「しても良い」という用語は非排他的なものである。「しても良い」は、「しても良いがこれに限定されるものではない」という意味である。本明細書において、「しても良い」と記載された構成は、少なくとも、請求項1の構成により得られる上記効果を奏する。
 なお、本発明および実施の形態においては、上述した好ましい構成を互いに組み合わせることを制限しない。本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に記載されたまたは図面に図示された構成要素の構成および配置の詳細に制限されないことが理解されるべきである。本発明は、後述する実施形態以外の実施形態でも可能である。本発明は、後述する実施形態に様々な変更を加えた実施形態でも可能である。また、本発明は、後述する実施形態および変更例を適宜組み合わせて実施することができる。
 本発明の二輪車は、少なくとも停止状態および停止状態から低速度走行状態までの状態において、車体フレームが自立するように制御することができる。
本発明の第1実施形態の二輪車の概要を説明する右側面図である。 本発明の第1実施形態の二輪車の概要を説明する正面図である。 本発明の第1実施形態の二輪車の概要を説明する上面図である。 本発明の第1実施形態の自立制御装置の概要を説明するブロック図である。 本発明の第1実施形態の二輪車の前輪または後輪の回転速度と車速の関係を説明する図である。 本発明の実施形態の二輪車の自立制御装置の制御の一例を説明する示すブロック図である。 本発明の実施形態の二輪車の自立制御装置の制御の一例を説明する図である。
[方向の定義]
 図の中において、Uは二輪車の車両上方向、Dは二輪車の車両下方向、Lは二輪車の車両左方向、Rは二輪車の車両右方向、Fは二輪車の車両前方向、Reは二輪車の車両後方向を示す。
[第1実施形態]
 以下、本発明の第1実施形態の二輪車1について図1~図7を参照しつつ説明する。
 図1に示すように、二輪車1は、1つの前輪2と、1つの後輪3と、車体フレーム4を有する。前輪2は、車体フレーム4に対して操舵軸5の軸線(以下、「操舵軸線」と略する)回りに回転可能に支持される。前輪2は、車体フレーム4に対してフロント車軸2aの軸線(以下、「フロント車軸線」と略する)回りに回転可能に支持される。前輪2は、車体フレーム4に対してトレール長が固定されるように支持される。つまり、前輪2は、車体フレーム4に対してトレール長が変更されないように支持される。後輪3は、車体フレーム4に対してリア車軸3aの軸線(以下、「リア車軸線」と略する)回りに回転可能に支持される。
 二輪車1は、リーン角関連情報検出装置51と、操舵角関連情報検出装置52と、車輪回転速度関連情報検出装置53とを有する。リーン角関連情報検出装置51は、車体フレーム4の車両上下方向に対する車両左右方向の傾斜角であるリーン角Φ(図2参照)に関連する情報を検出する。操舵角関連情報検出装置52は、前輪2の操舵軸線回りの回転角度である操舵角δf(図3参照)に関連する情報を検出する。車輪回転速度関連情報検出装置53は、前輪2または後輪3の回転速度に関連する情報を検出する。車体フレーム4の車両前後方向の速度である車速V(図3参照)は、前輪2または後輪3の回転速度に関連する情報から取得される。
 二輪車1は、駆動力付与装置31と、操舵力付与装置32と、自立制御装置40とを有する。駆動力付与装置31は、前輪2および後輪3の少なくとも一方をフロント車軸線およびリア車軸線の少なくとも一方の車軸線回りに正方向および逆方向に回転させる駆動力を、前輪2および後輪3の少なくとも一方に付与する。駆動力付与装置31は、例えばフロント車軸2aおよびリア車軸3aの少なくとも一方に設けられ、前輪2および後輪3の少なくとも一方を車軸線回りに正方向および逆方向に回転させる駆動用モータである。操舵力付与装置32は、前輪2を操舵軸線回りに回転させる操舵力を、前輪2に付与する。操舵力付与装置32は、例えば二輪車1の操舵軸5に設けられ、操舵軸5を回転させることにより、前輪2を操舵軸線回りに回転させる操舵用モータである。
 図4に示すように、自立制御装置40は、車体フレーム4を自立させるための制御を行う。自立制御装置40は、少なくとも二輪車1の停止状態および二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、以下の制御を行う。自立制御装置40は、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向に傾斜した時に、前輪2の接地位置が車両右方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、リーン角に関連する情報と、操舵角に関連する情報と、車輪の回転速度に関連する情報とに基づいて、駆動力付与装置31の駆動力および操舵力付与装置32の操舵力を制御することで、車体フレーム4を自立させる。自立制御装置40は、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両左方向に傾斜した時に、前輪2の接地位置が車両左方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、リーン角に関連する情報と、操舵角に関連する情報と、車輪の回転速度に関連する情報とに基づいて、駆動力付与装置31の駆動力および操舵力付与装置32の操舵力を制御することで、車体フレーム4を自立させる。リーン角に関連する情報は、リーン角関連情報検出装置51によって検出された車体フレーム4の車両上下方向に対する車両左右方向の傾斜角であるリーン角Φに関連する情報である。操舵角に関連する情報は、操舵角関連情報検出装置52によって検出された前輪2の操舵軸線回りの回転角度である操舵角δfに関連する情報である。車輪の回転速度に関連する情報は、車輪回転速度関連情報検出装置53によって検出されたフロント車軸線を中心に回転する前輪2の速度である前輪2の回転速度またはリア車軸線を中心に回転する後輪3の速度である後輪3の回転速度に関連する情報である。
 ここで、図5に示すように、二輪車1の車輪の回転速度(前輪2または後輪3の角速度)が車速Vに比例すると仮定すると、図3に示すように、二輪車1のヨーレート(遠心力)は、車速Vおよび操舵角δfに比例する。なお、二輪車1の車速Vは、車両前後方向の速度であり、車体フレーム4の前後方向の速度である。また、操舵角δfは、車両前後方向に対する前輪の操舵角の大きさである。自立制御装置40は、少なくとも二輪車1の停止状態および二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、駆動力と操舵力を制御して車速Vおよび操舵角δfを変化させることにより、車速Vおよび操舵角δfに比例するヨーレート(遠心力)を制御する。そして、二輪車1は、制御されたヨーレート(遠心力)により車体フレーム4を起き上がらせて、車体フレーム4のリーン角Φを0とすることができる。
 なお、上述の通り、二輪車1のヨーレート(遠心力)は、車速Vおよび操舵角δfに比例する。自立制御装置40は、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、車速Vが小さい状態であるほど操舵角δfが大きくなるように制御することが好ましい。また、自立制御装置40は、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、操舵角δfが小さい状態であるほど車速Vが大きくなるように制御することが好ましい。なお、二輪車1が車両後方向に移動するとき、車速Vは負の値である。車速Vが小さいとは車速Vの絶対値が小さいことをいう。また、操舵角δfは、二輪車1の車両左方向および車両右方向のいずれか一方を正の方向とし他方を負の方向とする。操舵角δfが大きいとは操舵角δfの絶対値が大きいことをいう。ここで、二輪車1の停止状態では、自立制御装置40は、車速Vを小さい状態で変化するように制御する。従って、二輪車1の停止状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、自立制御装置40は、操舵角δfを大きい状態で変化させるように制御することが好ましい。二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態では、自立制御装置40は、車速Vを比較的小さい状態で、且つ、車速Vをほぼ0の速度から低速度まで増加させるように制御する。従って、二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、自立制御装置40は、操舵角δfを比較的大きい状態で、且つ、車体フレーム4が傾斜した時の車速Vに応じて制御する(例えば、速度Vが大きいほど操舵角δfを小さい状態で変化させるように制御する)ことが好ましい。
 図6および図7に基づいて、自立制御装置40の少なくとも二輪車1の停止状態および二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態における制御の一例について説明する。図6(a)、(b)および図7(a)、(b)は、二輪車1が停止状態における自立制御装置40の制御の一例を示している。図6(c)、(d)および図7(c)、(d)は、二輪車1が停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態における自立制御装置40の制御の一例を示している。
 図6(a)~(d)に示すように、自立制御装置40は、少なくとも二輪車1の停止状態および二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、前輪2をフロント車軸線回りに回転させて操舵角δfとし、且つ、車速Vとなるように前輪2を駆動させることで、前輪2の接地位置が車両右方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、駆動力と操舵力を制御する。例えば、図6(a)、(c)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の停止状態および停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、前輪2が車両右方向に操舵されるように操舵角δfを変化させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに正回転させる回転速度を変化させて車速Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御する。また例えば、図6(b)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の停止状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、前輪2が車両右方向に操舵されるように操舵角δfを変化させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに逆回転させる回転速度を変化させて車速Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御する。なお、図6(a)、(b)の二輪車1の停止状態における自立制御装置40の制御では、車体フレーム4が起き上がった状態において、操舵角δfを0よりも大きい値で維持しつつ前輪2をフロント車軸線回りに正回転と逆回転を交互にさせるように、駆動力と操舵力を制御してもよい。この場合、二輪車1の停止状態から移行した直後の操舵角δfは0よりも大きい値である。例えば、図6(d)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、操舵角δfが0よりも大きい値である場合に、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した時、前輪2が車両右方向に操舵された状態から操舵角δfを減少させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに正回転させる回転速度を変化させて速度Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御してもよい。
 図7(a)~(d)に示すように、自立制御装置40は、少なくとも二輪車1の停止状態および二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、前輪2をフロント車軸線回りに回転させて操舵角δfとし、且つ、車速Vとなるように前輪2を駆動させることで、前輪2の接地位置が車両左方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、駆動力と操舵力を制御する。例えば、図7(a)、(c)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の停止状態および停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した時、前輪2が車両左方向に操舵されるように操舵角δfを変化させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに正回転させる回転速度を変化させて速度Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御する。または、図7(b)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の停止状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、前輪2が車両左方向に操舵されるように操舵角δfを変化させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに逆回転させる回転速度を変化させて速度Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御する。なお、図7(a)、(b)の二輪車1の停止状態における自立制御装置40の制御では、車体フレーム4が起き上がった状態において、操舵角δfを0よりも大きい値で維持しつつ前輪2をフロント車軸線回りに正回転と逆回転を交互にさせるように、駆動力と操舵力を制御してもよい。この場合、二輪車1の停止状態から移行した直後の操舵角δfは0よりも大きい値である。例えば、図7(d)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、操舵角δfが0よりも大きい値である場合に、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した時、前輪2が車両左方向に操舵された状態から操舵角δfを減少させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに正回転させる回転速度を変化させて速度Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御してもよい。
 第1実施形態の二輪車1は、以下の効果を有する。
 二輪車1は、トレール長(キャスタートレール長)を変更することができないように構成されている。二輪車1の自立制御装置40は、少なくとも二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報を用いて、駆動力および操舵力を制御して、車体フレーム4が自立するように制御する。つまり、自立制御装置40は、少なくとも二輪車1の停止状態および二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向に傾斜した時(リーン角が0ではない時)、前輪2の接地位置が車体フレーム4の傾斜方向と同じ方向(車両右方向または車両左方向)に移動して車体フレーム4が起き上がるように駆動力と操舵力を制御する。つまり、自立制御装置は、少なくとも二輪車の停止状態および二輪車の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車輪2の回転速度および操舵角δfを変化させることにより、車速Vおよび操舵角δfに比例するヨーレート(遠心力)を制御する。そして、二輪車1は、制御されたヨーレート(遠心力)により車体フレーム4が起き上がらせて、車体フレーム4のリーン角を0とすることができる。これにより、自立制御装置40は、トレール長を制御せず、駆動力と操舵力の両方を制御することで、車体フレーム4が自立するよう制御している。以上により、第1実施形態の二輪車1は、自立制御装置40により、少なくとも停止状態および停止状態から低速度走行状態までの状態において、車体フレーム4が自立するように制御することができる。
<第2実施形態>
 以下、本発明の第2実施形態の二輪車1について、説明する。第2実施形態の二輪車1は、第1実施形態の構成に加えて、以下の構成を備える。
 自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、以下の制御を行う。自立制御装置40は、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向に傾斜した時に、前輪2の接地位置が車両右方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、リーン角に関連する情報と、操舵角に関連する情報と、車輪の回転速度に関連する情報とに基づいて、駆動力付与装置31の駆動力および操舵力付与装置32の操舵力を制御することで、車体フレーム4を自立させる。自立制御装置40は、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両左方向に傾斜した時に、前輪2の接地位置が車両左方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、リーン角に関連する情報と、操舵角に関連する情報と、車輪の回転速度に関連する情報とに基づいて、駆動力付与装置31の駆動力および操舵力付与装置32の操舵力を制御することで、車体フレーム4を自立させる。
 ここで、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態では、自立制御装置40は、車速Vを比較的小さい状態で、且つ、低速度からほぼ0の速度まで減少させるように制御する。従って、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、自立制御装置40は、操舵角δfを比較的大きい状態で、且つ、車体フレーム4が傾斜した時の車速V応じて制御する(例えば、速度Vが小さいほど操舵角δfを大きい状態で変化させるように制御する)ことが好ましい。
 図6および図7に基づいて、自立制御装置40の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態における制御の一例について説明する。図6(c)、(d)および図7(c)、(d)は、二輪車1が低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態における自立制御装置40の制御の一例を示している。
 図6(c)、(d)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、前輪2をフロント車軸線回りに回転させて操舵角δfとし、且つ、車速Vとなるように前輪2を駆動させることで、前輪2の接地位置が車両右方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、駆動力と操舵力を制御する。例えば、図6(c)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した時、前輪2が車両右方向に操舵されるように操舵角δfを変化させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに正回転させる回転速度を変化させて車速Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御する。また、例えば、図6(d)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、操舵角δfが0よりも大きい値である場合に、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した時、前輪2が車両右方向に操舵された状態から操舵角δfを減少させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに正回転させる回転速度を変化させて速度Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御してもよい。
 図7(c)、(d)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、前輪2をフロント車軸線回りに回転させて操舵角δfとし、且つ、車速Vとなるように前輪2を駆動させることで、前輪2の接地位置が車両左方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、駆動力と操舵力を制御する。例えば、図7(c)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した時、前輪2が車両左方向に操舵されるように操舵角δfを変化させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに正回転させる回転速度を変化させて速度Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御する。また、例えば、図7(d)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、操舵角δfが0よりも大きい値である場合に、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した時、前輪2が車両左方向に操舵された状態から操舵角δfを減少させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに正回転させる回転速度を変化させて速度Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御してもよい。
 第2実施形態の二輪車1は、第1実施形態の二輪車1の効果に加えて、以下の効果を奏する。
 二輪車1の自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報を用いて、駆動力および操舵力を制御して、車体フレーム4が自立するように制御する。つまり、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向に傾斜した時(リーン角が0ではない時)に、前輪2の接地位置が車体フレーム4の傾斜方向と同じ方向(車両右方向または車両左方向)に移動して車体フレーム4が起き上がるように駆動力と操舵力を制御する。つまり、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度および操舵角を変化させることにより、車速および操舵角に比例するヨーレート(遠心力)を制御する。そして、二輪車1は、制御されたヨーレート(遠心力)により車体フレーム4を起き上がらせて、車体フレーム4のリーン角を0とすることができる。これにより、自立制御装置40は、駆動力と操舵力を制御することで、車体フレーム4が自立するように制御している。以上により、第2実施形態の二輪車1は、自立制御装置40により、少なくとも停止状態および停止状態から低速度走行状態までの状態に加えて、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が自立するように制御することができる。
<第3実施形態>
 以下、本発明の第3実施形態の二輪車1について、説明する。第3実施形態の二輪車1は、第1実施形態の構成または第2実施形態の構成に加えて、以下の構成を備える。
 自立制御装置40は、二輪車1の低速走行状態において、以下の制御を行う。自立制御装置40は、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向に傾斜した時に、前輪2の接地位置が車両右方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、リーン角に関連する情報と、操舵角に関連する情報と、車輪の回転速度に関連する情報とに基づいて、駆動力付与装置31の駆動力および操舵力付与装置32の操舵力を制御することで、車体フレーム4を自立させる。自立制御装置40は、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両左方向に傾斜した時に、前輪2の接地位置が車両左方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、リーン角に関連する情報と、操舵角に関連する情報と、車輪の回転速度に関連する情報とに基づいて、駆動力付与装置31の駆動力および操舵力付与装置32の操舵力を制御することで、車体フレーム4を自立させる。
 ここで、二輪車1の低速度走行状態では、自立制御装置40は、車速Vを低速度付近で変化するように制御する。従って、二輪車1の低速度走行状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、自立制御装置40は、操舵角δfを比較的大きい状態で変化させる制御することが好ましい。
 図6および図7に基づいて、自立制御装置40の低速度走行状態における制御の一例について説明する。図6(c)および図7(c)は、二輪車1が低速度走行状態における自立制御装置40の制御の一例を示している。
 図6(c)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、前輪2をフロント車軸線回りに回転させて操舵角δfとし、且つ、車速Vとなるように前輪2を駆動させることで、前輪2の接地位置が車両右方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、駆動力と操舵力を制御する。例えば、図6(c)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向にリーン角Φだけ傾斜した時、前輪2が車両右方向に操舵されるように操舵角δfを変化させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに正回転させる回転速度を変化させて車速Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御する。
 図7(c)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した場合、前輪2をフロント車軸線回りに回転させて操舵角δfとし、且つ、車速Vとなるように前輪2を駆動させることで、前輪2の接地位置が車両左方向に移動して車体フレーム4が起き上がるように、駆動力と操舵力を制御する。例えば、図7(c)に示すように、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両左方向にリーン角Φだけ傾斜した時、前輪2が車両左方向に操舵されるように操舵角δfを変化させ、且つ、前輪2をフロント車軸線回りに正回転させる回転速度を変化させて速度Vを変化させるように、駆動力と操舵力を制御する。
 第3実施形態の二輪車1は、第1実施形態または第2実施形態の二輪車1の効果に加えて、以下の効果を奏する。
 二輪車1の自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態において、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報を用いて、駆動力および操舵力を制御して、車体フレーム4が自立するように制御する。つまり、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態において、車体フレーム4が車両上下方向に対して車両右方向または車両左方向に傾斜した時(リーン角が0ではない時)に、前輪2の接地位置が車体フレーム4の傾斜方向と同じ方向(車両右方向または車両左方向)に移動して車体フレーム4が起き上がるように駆動力と操舵力を制御する。つまり、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態において、車輪の回転速度および操舵角を変化させることにより、車速および操舵角に比例するヨーレート(遠心力)を制御する。そして、二輪車1は、制御されたヨーレート(遠心力)により車体フレーム4を起き上がらせて、車体フレーム4のリーン角を0とすることができる。これにより、自立制御装置40は、駆動力と操舵力を制御することで、車体フレーム4が自立するように制御している。以上により、第3実施形態の二輪車1は、自立制御装置40により、少なくとも停止状態および停止状態から低速度走行状態までの状態に加えて、二輪車1の低速度走行状態において、車体フレーム4が自立するように制御することができる。
<第4実施形態>
 以下、本発明の第4実施形態の二輪車1について、説明する。第4実施形態の二輪車1は、第1実施形態~第3実施形態のいずれかの構成に加えて、以下の構成を備える。
 自立制御装置40は、操舵角δfに関連する情報および車輪の回転速度に関連する情報を関連付けた操舵角車速関連情報を予め記憶する。自立制御装置40は、少なくとも二輪車1の停止状態および二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、リーン角Φに関連する情報と、操舵角δfに関連する情報と、車輪の回転速度に関連する情報と、予め記憶された操舵角車輪回転速度関連情報と、に基づいて、駆動力付与装置31の駆動力および操舵力付与装置32の操舵力を制御する。操舵角車輪回転速度関連情報は、例えば、操舵角δfに関連する情報および車輪の回転速度に関連する情報を変数として最適化したゲインマップである。操舵角車輪回転速度関連情報は、例えば、操舵角δfおよび車速Vを変数として最適化したゲインマップであってもよい。この場合、例えば、自立制御装置40は、操舵角δfおよび車速Vを変数として最適化したゲインマップを用いて、リーン角Φ、操舵角δfおよび車速Vをフィードバックして、駆動力付与装置31の駆動力および操舵力付与装置32の操舵力を制御する。なお、ゲインマップの作成にあたり、二輪車1の車両・前後輪の重量・慣性モーメント、重心位置、ホイールベース、車輪径の車両諸元を用いてよい。自立制御装置40は、操舵角車輪回転速度関連情報に基づいて、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報をフィードバックして、駆動力付与装置31の駆動力および操舵力付与装置32の操舵力を制御する。リーン角Φに関連する情報は、リーン角関連情報検出装置51から取得する。操舵角δfに関連する情報は、操舵角関連情報検出装置52から取得する。車輪の回転速度に関連する情報は、車輪回転速度関連情報検出装置53から取得する。
 なお、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態から停止状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報に加えて、操舵角車輪回転速度関連情報を用いることにより、二輪1車の車両前後方向の運動と二輪車1の車両左右方向の運動が連成するように駆動力および操舵力を制御してもよい。また、自立制御装置40は、二輪車1の低速度走行状態において、車輪回転速度に関連する情報、リーン角に関連する情報、操舵角に関連する情報に加えて、操舵角車輪回転速度関連情報を用いることにより、二輪車1の車両前後方向の運動と二輪車1の車両左右方向の運動が連成するように駆動力および操舵力を制御してもよい。
 第4実施形態の二輪車1は、第1実施形態~第3実施形態のいずれかの二輪車1の効果に加えて、以下の効果を奏する。
 自立制御装置40は、少なくとも二輪車1の停止状態および二輪車1の停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、車輪の回転速度に関連する情報、リーン角Φに関連する情報、操舵角δfに関連する情報に加えて、操舵角車輪回転速度関連情報を用いることにより、二輪車1の車両前後方向の運動と二輪車1の車両左右方向の運動が連成するように駆動力および操舵力を制御することができる。以上により、第3実施形態の二輪車1は、自立制御装置40により、少なくとも停止状態および停止状態から低速度走行状態までの状態において、車体フレーム4が自立するように制御することができる。
<第5実施形態>
 以下、本発明の第5実施形態の二輪車1について、説明する。第5実施形態の二輪車1は、第1実施形態~第4実施形態のいずれかの構成に加えて、以下の構成を備える。
 操舵角δfに関連する情報は、前輪2の操舵角、前輪2の操舵角速度、および前輪2の操舵角加速度の少なくとも1つを含む。
 車輪回転速度に関連する情報は、前輪2の回転速度、前輪2の回転加速度、前輪2の回転角度、後輪3の回転速度、後輪3の回転加速度、後輪3の回転角度、二輪車1の車速および二輪車1の車両前後方向の加速度の少なくとも1つを含む。なお、二輪車1の車速は、二輪車1の車両前後方向の車速である。
 リーン角Φに関連する情報は、車体フレーム4のリーン角、車体フレーム4のリーン角速度、および車体フレーム4のリーン角加速度の少なくとも1つを含む。
1:二輪車、2:前輪、3:後輪、4:車体フレーム、31:駆動力付与装置、32:操舵力付与装置、40:自立制御装置、51:リーン角関連情報検出装置、52:操舵角関連情報検出装置、53:車輪回転速度関連情報検出装置

Claims (5)

  1.  車体フレームと、
     前記車体フレームに対して操舵軸線回りに回転可能で且つフロント車軸線回りに回転可能で且つトレール長が固定されるように支持された1つの前輪と、
     前記車体フレームに対してリア車軸線回りに回転可能に支持された1つの後輪と、
     前記車体フレームの車両上下方向に対する車両左右方向の傾斜角であるリーン角に関連する情報を検出するリーン角関連情報検出装置と、
     前記前輪の前記操舵軸線回りの回転角度である操舵角に関連する情報を検出する操舵角関連情報検出装置と、
     前記前輪または前記後輪の回転速度に関連する情報を検出する車輪回転速度関連情報検出装置と、
     前記前輪および前記後輪の少なくとも一方を前記フロント車軸線および前記リア車軸線の少なくとも一方の車軸線回りに正方向および逆方向に回転させる駆動力を、前記前輪および前記後輪の前記少なくとも一方に付与する駆動力付与装置と、
     前記前輪を前記操舵軸線回りに回転させる操舵力を、前記前輪に付与する操舵力付与装置と、
     前記車体フレームを自立させるための制御を行う自立制御装置と、
     を備える二輪車であって、
     前記自立制御装置は、少なくとも前記二輪車の停止状態および前記二輪車の前記停止状態から低速度走行状態に移行するまでの状態において、
     前記車体フレームが車両上下方向に対して車両右方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両右方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させ、
     前記車体フレームが車両上下方向に対して車両左方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両左方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させることを特徴とする二輪車。
  2.  前記自立制御装置は、
     前記二輪車の前記低速度走行状態から前記停止状態に移行するまでの状態において、
     前記車体フレームが車両上下方向に対して車両右方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両右方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させ、
     前記車体フレームが車両上下方向に対して車両左方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両左方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させるように制御することを特徴とする請求項1に記載の二輪車。
  3.  前記自立制御装置は、
     前記二輪車の前記低速走行状態において、
     前記車体フレームが車両上下方向に対して車両右方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両右方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させ、
     前記車体フレームが車両上下方向に対して車両左方向に傾斜した時に、前記前輪の接地位置が車両左方向に移動して前記車体フレームが起き上がるように、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報とに基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することで、前記車体フレームを自立させるように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の二輪車。
  4.  前記自立制御装置は、
     前記操舵角に関連する情報および前記回転速度に関連する情報を関連付けた操舵角車輪回転速度関連情報を予め記憶し、
     少なくとも前記二輪車の前記停止状態および前記二輪車の前記停止状態から前記低速度走行状態に移行するまでの状態において、前記リーン角関連情報検出装置によって検出された前記リーン角に関連する情報と、前記操舵角関連情報検出装置によって検出された前記操舵角に関連する情報と、前記車輪回転関連情報検出装置によって検出された前記回転速度に関連する情報と、予め記憶された前記操舵角車輪回転速度関連情報と、に基づいて、前記駆動力付与装置の前記駆動力および前記操舵力付与装置の前記操舵力を制御することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の二輪車。
  5.  前記操舵角に関連する情報は、前記前輪の操舵角、前記前輪の操舵角速度、および前記前輪の操舵角加速度の少なくとも1つを含み、
     前記回転速度に関連する情報は、前記前輪の回転速度、前記前輪の回転加速度、前記前輪の回転角度、前記後輪の回転速度、前記後輪の回転加速度、前記後輪の回転角度、前記二輪車の車速および前記二輪車の車両前後方向の加速度の少なくとも1つを含み、
     前記リーン角に関連する情報は、前記車体フレームのリーン角、前記車体フレームのリーン角速度、および前記車体フレームのリーン角加速度の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の二輪車。
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