JP2005145323A - 車両用速度設定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低速走行に適した走行速度の指示装置を提供する。
【解決手段】ハンドルパイプ１１に固定されたケーシング４１には、操作レバー４６を結合した回動軸４５が設けられる。操作レバー４６を回動させて速度目標値を得る。回動軸４５にはコイルばね４７，４８が設けられる。第１ばね４７と第２ばねの一端は回動軸４５と一体のプレート４９に係止される。第１ばね４７の他端はケーシング４１の内壁面に係止される。一方、第２ばね４８の他端は目標値の増大方向に操作レバー４６を所定角度回動させたときに係止ピン５０に当接する。操作レバー４６を目標値増大方向に回動させると、まず第１ばね４７によるトルクが抗力として発生し、続いて第２ばね４８が係止ピン５０と回動軸４５との間で作用して抗力としてのトルクを発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用速度設定装置に関し、特に、低速走行時の操作性を向上するのに好適な車両用速度設定装置に関する。

自動二輪車や三輪車等の速度設定装置としてのスロットル開度指示装置では、ハンドルに設けられたスロットルグリップやグリップもしくはその近傍部分に設けられたレバーを手で回動操作させることにより、これらグリップやレバーに連結されたワイヤを介してスロットル弁が開閉される。例えば、特開平１１−３１０１８２号公報に記載されたスロットルグリップ構造では、グリップの回動操作によるワイヤの巻き取り半径が、グリップの回転角後半領域において増大するようにしている。これにより、グリップ回転角増大に伴うリターンスプリングによるグリップ荷重増大が相殺されてグリップ荷重の均一化が図られる。

渋滞している道路や、市街地の走行では、低スロットル開度域で車両を運転することが多い。したがって、このような走行形態に適合させるためには、スロットル開度を低スロットル開度域で微調整できることが望ましい。

そこで、低スロットル開度域でスロットル開度を微調整することが提案されている。例えば、特開昭５０−６０３８号公報には、グリップ回転角の増大量に対するスロットルバルブ開度の増大量を、低スロットル開度領域とそれ以外の領域とで異ならせるようにする構成が開示されている。
特開平１１−３１０１８２号公報。 特開昭５０−６０３８号公報。

上記特許文献２の構成では、低スロットル開度域での微妙なスロットル操作が可能になる。しかし、低スロットル開度域でスロットル操作をしていることを運転者に対して積極的に体感せしめることが困難になることが予想される。

本発明は、上記課題に鑑み、現在のスロットル開度が低開度域であるかそれ以外の領域であるかを運転者がより簡単に体感できるように構成された車両用速度設定装置を提供することを目的とする。

操作角度に応じて車両の速度目標値を指示する操作部材と、前記速度目標値を小さくする方向に前記操作部材を常時付勢している付勢手段とを有する車両用速度設定装置において、前記付勢手段が、前記速度目標値を増大させる前記操作部材の操作に抗して、最小速度目標値に対応する第１操作角度および予定の第２操作角度の範囲では第１増大率で、前記第２操作角度より大きい範囲では第１増大率と異なる第２増大率で、それぞれ操作角度に応じて前記操作部材を付勢するトルクが変化するように構成されている点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記第１増大率が、前記第２増大率よりも小さく設定されている点に第２の特徴がある。さらに、本発明は、前記付勢手段がばねであって、前記第１および第２増大率がそれぞれ異なるばね定数によって設定されている点に第３の特徴がある。

さらに、本発明は、前記第２操作角度よりも大きい第３操作角度を有し、該第３操作角度を超えた場合の操作部材付勢トルクの第３増大率が、前記第２増大率とは異なっており、かつ前記第２増大率が、前記第１および第３増大率のいずれよりも大きく設定された点に第４の特徴がある。

上記特徴を有する本発明によれば、速度目標値を変化させるための操作部材を速度目標値を大きくする方向に回動操作する場合、この操作角度に対応して第１操作角度から第２操作角度の範囲におけるトルク増大率が、第２操作角度以上の範囲でのトルク増大率と異なる。したがって、運転者は、操作部材にかかる抗力増大程度の違いによって操作角度が第２操作角度を超えたことを手に伝わる感覚で認識することができる。すなわち、運転者は、スロットル開度が低開度域から高開度域に切り替わる境界を体感的に認識することができる。

特に、第２の特徴によれば、操作開度が小さいときつまり指示をする速度目標値が小さい領域ではトルク増大率が小さいが、第２操作角度を超えるとトルクの増大率が大きくなるので、操作部材の操作に、より大きい力を要することから運転者は操作角度が第２操作角度を超えたことを認識することができる。
。したがって、低速走行における操作部材の操作つまり速度目標値の指示操作が楽であるし、低速設定領域とそれ以外の速度領域とを運転者が手で感じることができる。

また、第３の特徴によれば、付勢手段によるトルクの増大率変化をばね定数の違いによって容易に実現することができる。

さらに、第４の特徴によれば、トルク増大率が最も大きい第２操作角度から第３操作角度の領域を抜けると再びトルクの増大率は低減されるので、運転者は通常の操作感覚でスロットル操作を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る速度設定装置を含む電動車両の外観側面図である。同図において、電動車両１は、車体フレーム２の前部に位置するヘッドパイプ３に回動自在に支持されて上方に延在するハンドル４と、ヘッドパイプ３に回動自在に支持されて下方に延長され、下端に前輪５を備えたフロントフォーク６とを有する。ヘッドパイプ３には、下後方に延びるダウンパイプ７が接続され、ダウンパイプ７は、さらに後方に延びるロアパイプ８およびロアパイプ８から上方に立ち上がるシートポスト９に接続される。ロアパイプ８はダウンパイプ７から車体幅方向両側に一旦分岐して後方に延び、さらに後方でまとまってシートポスト９の下端に結合される。シートポスト９の上部には、後方に延びる環状のシートフレーム１０が接続される。ロアパイプ８には、フロアステップ１２が設けられ、フロアステップ１２から下方はアンダカバー１９で覆われる。フロアステップ１２の下部の、分岐されたロアパイプ８，８間にはバッテリ１３が収容される。

シートポスト９の下部にはパワーユニット１４が上下に揺動自在に取り付けられる。パワーユニット１４の後部には駆動輪としての後輪１５が設けられる。パワーユニット１４の上部とシートポスト９との間にはリヤクッションユニット１６が設けられる。シートポスト９の中間から後方にステー１７が延び、このステー１７には充電・電圧変換装置１８が設けられる。

ハンドル４は車幅方向両側に延長されるハンドルパイプ１１を含み、ヘッドパイプ３にはヘッドランプ２０およびメインスイッチ２１が取り付けられる。ハンドルパイプ１１の右側端部には、車両駆動用のモータ２２の出力を調整して車両の速度を制御する速度目標値指示装置（後述）が取り付けられる。

パワーユニット１４には、前記モータ２２の他、パワーＦＥＴ等のスイッチング部材を含む電力制御部２３、および平滑用コンデンサ２４が収容される。モータ２２の出力は図示しない減速機を介して後輪に伝達される。

シートフレーム１０の上部にはシート２５が配置される。シートフレーム１０の環状部分の形状は、ヘルメット２６を、その縁を引っ掛けて保持できるように設定されている。

図１は速度目標値指示装置（以下、「目標指示装置」という）の平面断面図、図２は同側面断面図である。両図において、ハンドルパイプ１１には、目標指示装置４０のケーシング４１が装着される。ケーシング４１は、下部ケーシング４１１と上部ケーシング４１２とからなり、下部ケーシング４１１には、ブレーキレバー４２を枢軸４３で支持するためのレバー支持部４１３が形成されている。下部ケーシング４１１は、クランプ部４１４を有していて、このクランプ部４１４でハンドルパイプ１１を上下から挟み、ボルト４４で締め付け固定している。

下部ケーシング４１１の肉厚部には、上下に貫通する軸受け孔４１５が設けられ、この軸受け孔４１５には、回動軸４５が嵌挿されている。回動軸４５の下端には、操作レバー４６が嵌め込まれ、ボルト５１で固定される。回動軸４５はハンドルパイプ１１に対して手前つまり運転者側に偏倚した位置に設けられる。操作レバー４６はこの回転軸４５を中心に回動自在である。

図１では、操作レバー４６は、車両速度の最大目標値を指示している位置にある。操作レバー４６は、図１に矢印Ｌによって示した回動範囲で操作可能である。回動軸４５がハンドルパイプ１１に対して手前に配置されているので、操作レバー４６をハンドルパイプ１１の手前つまり初期位置から前方に押し出して回動軸４５を中心に回動させると、操作レバー４６の先端はグリップ１１Ａの軸線に沿って該グリップ１１Ａから遠ざかるように円弧を描く。つまり、操作レバー４６の先端は車体中央に近寄るように回動する。操作レバー４６の回動範囲つまり操作範囲についてはさらに後述する。

回動軸４５の途中には、操作レバー４６を一方向（図１では時計方向）に付勢するためのばね４７，４８が設けられる。ばね４７，４８は回動軸４５と同軸のコイル部とコイル部から伸びるフック部つまり端部を有するコイルばねであり、いずれも同一方向に反発力つまりトルクを発生するように巻かれている。

第１ばね４７および第２ばね４８はそれぞれ、操作レバー４６の操作角度に応じて反発力を生じるように形状が設定されている。詳細は後述する。ばね４７，４８の上部には、ばね４７，４８の一端が係合するプレート４９が回動軸４５と一体に回動するように嵌合される。プレート４９は回動軸４５に嵌合され、ばね４７，４８の一端が係合する部分を提供する水平部分と、この水平部分から張り出して下方に延在し、第２ばね４８の他端近傍が当接する第２ばね係合部分４９１とを有する。

下部ケーシング４１１には、第２ばね４８の他端が係合するように係合ピン５０が立設される。また、第１ばね４７の他端は下部ケーシング４１１の側壁内面に当接している。

上部ケーシング４１２の内側には、側壁面から水平に突き出たステー５２が設けられる。このステー５２は回動軸４５の上端を支持する軸受け部を構成する。ステー５２の上方には回動軸４５の回動角度を検知するための回転センサ５３が設けられる。回転センサ５３の軸は回動軸上端の突出部に係合するよう位置決めして配置される。

上記構成の目標指示装置４０は次のように動作する。図４Ａ〜図４Ｃは、操作レバー４６の操作に対応した各部の位置を示す目標指示装置の要部拡大図である。図４Ａは、操作レバーの初期位置つまり最小の速度目標値を指示している状態の図である。図４Ａにおいて、プレート４９は、第１ばね４７の作用により図中時計方向に最大に回動している。この状態では、第２ばね４８は係合ピン５０から離れているので、この第２ばね４８の反発力は回動軸４５に作用していない。したがって、初期状態（速度目標値はゼロ）から操作レバー４６を矢印５４の範囲で操作する運転者の手（特に操作レバー４６の先端を押している右手親指５５）は、第１ばね４７だけの反発力による荷重を感じる。

図４Ｂは、初期状態より大きい速度目標値が指示されている状態の図である。図４Ｂでは、第２ばね４８の一端が係合ピン５０に当接開始する位置まで回動軸４５が回動されている。したがって、この状態からさらに回動軸４５を反時計方向に回動させる場合には、第１ばね４７に加えて第２ばね４８を捻るための荷重を操作レバー４６に掛けなければならない。すなわち、図４Ｂの状態からさらに大きい速度目標値を指示する際には、運転者は指５５に、それ以前に操作レバー４６を介して感じる荷重より格段に大きい荷重を手に感じるようになる。つまり、操作レバーの操作角度が所定角度より大きくなったことを感触で認識できる。

図４Ｃは、最大の速度目標値を与えたときの、各部の位置を示す図である。図４Ｃでは、回動軸４５は図中反時計方向に最大に回動していて最大の速度目標値を指示している。この状態では、第１ばね４７および第２ばね４８も大きく捻られているので、操作レバー４６を操作する運転者は、指５５に最も大きい荷重を感じる。

図５は、操作レバー４６の回動角度つまり速度目標値と操作レバー４６を操作するために必要なトルクとの関係を示す図である。同図において、操作レバー４６の回動角度が初期値（第１操作角度）α０から大きくなるにつれて、第１ばね４７のばね定数に応じた割合で、必要なトルクが増大している。回動角度が第２ばね４８が係合ピン５０に当接する角度（第２操作角度）α１になると、第１ばね４７のトルクに第２ばね４８のトルクが加わり、ばね定数が変化するので、その位置から操作レバー４６を回動させるのに必要なトルクの増大率は格段に大きくなる。

これにより、速度目標値が小さい領域と、速度目標値が大きい領域とにおける操作トルクの変化を操作レバー４６を介して運転者が指で感じることができる。

上述の速度目標値が指示されると、前記電力制御部２３はこの目標値に対応するモータ２２の速度が得られるようにＦＥＴをスイッチング制御する。

なお、本発明は、操作レバー４６の回動角度に応じて電動車両の速度目標値を指示するようにしたが、操作レバー４６を有する車両に限らず、ハンドルのグリップを回動させて速度目標値を調整する車両において、グリップの回動軸（ハンドルパイプ１１と一体の部材）およびグリップ間にばねを介在させて図４Ａ〜図４Ｃの動作を行わせるように変形することができる。

また、本発明を適用できる車両は電動車両に限らず、エンジンを原動機とするスクータや、他の形式の自動二輪車や三輪車にも適用することができる。エンジンを有する車両の場合は、操作レバーやグリップの操作によりスロットル開度指示の目標値を設定するように変形して適用する。

上述の実施形態では、操作レバーの操作トルクが２段階で変化する例を示した。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば、図６に示すように操作トルクが３段階に変化するように構成することができる。図６において、操作レバー４６の回動角度が初期値（第１操作角度）α０から大きくなるにつれて、必要なトルクが増大するようにする。そして、回動角度が第２操作角度α１を超えると、操作トルクの増大率が操作角度α０〜α１の範囲での増大率より大きくする。さらに、第３操作角度α２を超えた領域では操作トルクの増大率を操作角度α１〜α２の範囲での増大率より小さくする。

このように操作レバー４６の操作トルクを変化させることにより、第２操作角度α１において、スロットル開度域が低開度領域から抜けたことを運転者が体感できる。そして第３操作角度α２以上の領域では、指にかかるトルク負担が低減するので、通常の感覚でスロットル操作を行うことができる。

要は、本発明は、操作レバーやグリップなどの操作部材の操作角度が予定の角度に達したことを操作部材にかかるトルクの大きさの変化により運転者が手で感じて認識できるように構成してあればよい。したがって、操作部材が予定角度を超えたときに操作トルクの増大率がそれ以下のときと比べて大きくなるものに限らず、操作部材の操作角度が予定以上になれば、操作トルクの増大率がそれ以下のときと比べて低減するものであってもよい。

本発明の一実施形態に係る目標値指示装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る目標値指示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る目標値指示装置を適用した電動車両の透視側面図である。 本発明の一実施形態に係る目標値指示装置の動作を説明した図である。 本発明の一実施形態に係る目標値指示装置の動作を説明した図である。 本発明の一実施形態に係る目標値指示装置指示装置の動作を説明した図である。 レバー操作角度とレバー操作トルクとの関係を示す図である。 変形例に係るレバー操作角度とレバー操作トルクとの関係を示す図である。

符号の説明

１１…ハンドルパイプ、 ４０…速度目標値指示装置、 ４１…ケーシング、 ４５…回動軸、 ４６…操作レバー、 ４７…第１ばね、 ４８…第２ばね、 ４９…プレート、 ５０…係止ピン

Claims (4)

1. 操作角度に応じて車両の速度目標値を指示する操作部材と、前記速度目標値を小さくする方向に前記操作部材を常時付勢している付勢手段とを有する車両用速度設定装置において、
   前記付勢手段が、前記速度目標値を増大させる前記操作部材の操作に抗して、最小速度目標値に対応する第１操作角度および予定の第２操作角度の範囲では第１増大率で、前記第２操作角度より大きい範囲では第１増大率と異なる第２増大率で、それぞれ操作角度に応じて前記操作部材を付勢するトルクが変化するように構成されていることを特徴とする車両用速度設定装置。
2. 前記第１増大率が、前記第２増大率よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用速度設定装置。
3. 前記付勢手段がばねであって、前記第１および第２増大率がそれぞれ異なるばね定数によって設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用速度設定装置。
4. 前記第２操作角度よりも大きい第３操作角度を有し、該第３操作角度を超えた場合の操作部材付勢トルクの第３増大率が、前記第２増大率とは異なっており、かつ前記第２増大率が、前記第１および第３増大率のいずれよりも大きく設定されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかいに記載の車両用速度設定装置。

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