JP4773504B2 - 自動二輪車の転倒検出装置および自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、加速度センサーを用いた自動二輪車の転倒検出装置およびこの転倒検出装置を搭載した自動二輪車に関する。

自動二輪車において、燃料噴射制御や点火時期制御のためにＥＣＵ（エンジン制御ユニット）が備わる。このＥＣＵは、エンジン回転数検出データやスロットル開度検出データあるいは吸気管負圧検出データ等に基づいて、予め設定したマップや制御プログラムにしたがってインジェクタや点火コイルを駆動制御する。このようなＥＣＵは、マップやプログラムが格納された記憶回路やデータ処理を行う演算回路等の半導体素子をプリント基板上に搭載したものであり、１部品としてユニット化された状態で車体に取付けられる。

また、自動二輪車において転倒センサーが設けられ、車体の転倒を検出すると燃料噴射や点火を停止するとともに、燃料供給用の電磁ポンプを停止してエンジン停止時の燃料の流出を防止する。

従来の転倒センサーは、車体の傾斜に応じて移動する重りや振り子を用い、転倒時にこの重りや振り子がスイッチをオンさせる機械的構造である。このような機械的構造の転倒センサーは、ＥＣＵとは別体として車体に取付けられ、転倒検出データをＥＣＵに送ってこの検出データに基づいてＥＣＵが転倒時のエンジン制御を行っていた。

しかしながら、従来の機械的転倒センサーは検出精度や信頼性の点で不充分な面があった。したがって、これを改良して精度や信頼性を高めるために、スイッチの接点不良防止および重りや振り子の円滑な動作を図る必要があった。このために、メッキ処理を行ったり段差なし構造とするなどの必要があり、製造プロセスが面倒になりコスト増加の要因となっていた。またサイズや重量も大きく、他の部品に対するスペース的な制約となっていた。

また、従来のＥＣＵの取付構造では、ＥＣＵと転倒センサーが別体であるのでエンジン周りのスペースが狭い小型スクータ等に用いる場合はスペース上の制約が大きかった。また、従来の車体の転倒センサーは機械式の振り子構造のものを用いているので大型で構成が複雑になり、また、車体左右方向に振り子がスムーズに動けるように対地垂直でかつ車体前後方向に垂直に設置しなければならず、レイアウトが複雑になり取付けも面倒であった。

一方、半導体素子による加速度センサーが知られている。この加速度センサーは、電極間にキャパシタを形成し、加速度に応じて容量を変化させて加速度の大きさを検出するものである。この加速度センサーは、電極以外に大きな機械的構成をもたず、半導体素子の形態で高精度の加速度検出データを得ることができる。したがって、この加速度センサーで重力加速度を検出すれば、センサーの傾きを検出できる。

そこで、この加速度センサーを転倒センサーとして用い、これをＥＣＵ内に一体的に組込むことが、本発明者により提案され公知である（例えば、特許文献１参照）。

加速度センサーは、加速度を検出する検出方向を有し、１軸センサーは１方向について加速度を検出し、２軸センサーは直交する２方向についての加速度をそれぞれ検出し、３軸センサーは直交する３方向について加速度をそれぞれ検出する。この加速度センサーを転倒センサーとしてＥＣＵ内に組込み、このＥＣＵを車体に取付ける場合、１軸についての加速度センサーの検出方向が、車体に対し上下方向（地面に垂直方向）になる縦置き配置又は車体に対し左右方向（車幅方向）になる横置き配置のいずれかにすることにより、車体が傾斜したときの加速度を効率よく検出できると考えられる。

このような加速度センサーは、車体の傾斜に応じ、検出電圧としてアナログ電圧を出力する。このアナログ検出電圧がＡ／Ｄ変換され、デジタル信号としてＥＣＵ内の制御回路（ＣＰＵ）に入力され転倒状態が判別される。

特開２００２−７１７０３号公報

しかしながら、加速度センサーを転倒センサーとして用い、その検出信号から転倒を判定する場合、検出信号をＡ／Ｄ変換して転倒判断するときに、Ａ／Ｄ変換幅に基づく変換誤差が生じる。したがって、この変換誤差により転倒角度の検出誤差が生じて、誤判定するおそれがあった。

本発明は上記従来技術を考慮したものであって、加速度センサーからなる転倒センサーのＡ／Ｄ変換誤差を低減し、転倒判断の精度を高めた自動二輪車の転倒検出装置およびこの転倒検出装置を備えた自動二輪車を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る自動二輪車の転倒検出装置は、エンジンを駆動制御するＥＣＵ及び車体の傾斜角度に基づいて転倒を検出する転倒センサーを備え、前記転倒センサーを加速度センサーにより構成し、該加速度センサーを前記ＥＣＵ内に組込んだ自動二輪車の転倒検出装置において、前記加速度センサーは、車体が非傾斜状態のときに地面に垂直な方向である第１の検出方向の加速度を検出する縦置きセンサーと、前記第１の検出方向と直角な方向である第２の検出方向の加速度を検出する横置きセンサーとを有し、（横置きセンサー出力）÷（縦置きセンサー出力）に基づいて転倒を判断するものである。

請求項２に記載した自動二輪車の転倒検出装置は、請求項１に記載した発明において、車体が転倒しているとみなす転倒角度をαとし、前記（横置きセンサー出力）÷（縦置きセンサー出力）の値が１ｇ・ｔａｎ（−α）より小さい場合と、前記値が１ｇ・ｔａｎαより大きい場合とのうち、いずれか一方が所定時間以上続いたときに転倒と判断するものである。

請求項３に記載した自動二輪車の転倒検出装置は、請求項２に記載した発明において、前記転倒の判断は、前記縦置きセンサーの検出出力に基づいて車体の傾斜角度が９０°以内であると判別された場合に行われるものである。

請求項４に記載した自動二輪車の転倒検出装置は、請求項２に記載した発明において、前記転倒角度を、前記加速度センサーの取付角度に基づいて変更するものである。

請求項５に記載した自動二輪車は、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載した転倒検出装置を搭載しているものである。

本発明では、加速度センサーを転倒センサーとし、これをＥＣＵ内に組込んで一体ユニット化することにより、転倒検出精度の向上及び構成の簡素化が図られ、他の部品配置を制約することなく狭いスペースに効率よくレイアウトできる。これとともに、（横置きセンサー出力）÷（縦置きセンサー出力）に基づいて転倒を判断するため、各センサーがノイズを生じても、縦置きセンサーと横置きセンサーの変動が相互に打ち消しあって、設定した検出角度で転倒を判別でき、転倒判断の精度を向上させ信頼性を高めることができる。
このため、本発明によれば、転倒判断の精度を高めた自動二輪車用転倒検出装置を提供することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
先ず、本願発明の前提となる技術と参考技術とを図１〜図１０によって説明する。
図１は、１軸加速度センサーを横置き配置したときのセンサー出力の説明図である。（Ａ）は出力波形、（Ｂ）は車体が右に角度θだけ傾いた状態の説明図である。

図１に示す加速度センサー１０１は、その検出方向ａｂが車体が真直ぐの非傾斜状態（中立位置）で水平に配置した横置き配置で車体に取付けられる。したがって、センサー出力は、車体の傾斜角θに対し出力電圧Ｖ＝ｇ・ｓｉｎθとなって、出力電圧特性は、（Ａ）に示すようにサイン曲線を描く。自動二輪車が転倒と見なされるのは、車体がバンク角（約６５〜７０°）を越えて傾斜したときであり、７０°を判別基準としてこれを超えたら転倒と判断できる。したがって、判別基準となる７０°のときのセンサー出力は、判別出力Ｖｃとすると、
Ｖｃ＝ｇ・ｓｉｎ７０°＝０．９４ｇとなる。

ここで、Ａ／Ｄ変換誤差を±１０ｍＶ（±０．０３ｇ）とした場合の角度の誤差は、
（０．９４−０．０３）ｇ≒ｇ・ｓｉｎ６５°
（０．９４＋０．０３）ｇ≒ｇ・ｓｉｎ７５°
となる。したがって、Ａ／Ｄ変換に基づく角度誤差は７０±５°となる。

図２は、１軸加速度センサーを縦置き配置したときのセンサー出力の説明図である。（Ａ）は出力波形、（Ｂ）は車体が左に角度θだけ傾いた状態の説明図である。

図２に示す加速度センサー１０１は、その検出方向ａｂが車体が真直ぐの非傾斜状態（中立位置）で地面に垂直に配置した縦置き配置で車体に取付けられる。したがって、センサー出力は、車体の傾斜角θに対し出力電圧Ｖ＝ｇ・ｃｏｓθとなって、出力電圧特性は、（Ａ）に示すようにコサイン曲線を描く。自動二輪車が転倒と見なされるのは、車体がバンク角（約６５〜７０°）を越えて傾斜したときであり、７０°を判別基準としてこれを超えたら転倒と判断できる。したがって、判別基準となる７０°のときのセンサー出力は、判別出力Ｖｃとすると、
Ｖｃ＝ｇ・ｃｏｓ７０°＝０．３４ｇとなる。

ここで、Ａ／Ｄ変換誤差を±１０ｍＶ（±０．０３ｇ）とした場合の角度の誤差は、
（０．３４−０．０３）ｇ≒ｇ・ｃｏｓ７２°
（０．３４＋０．０３）ｇ≒ｇ・ｃｏｓ６８°
となる。したがって、Ａ／Ｄ変換に基づく角度誤差は７０±２°となる。

すなわち、転倒の判断基準となる７０°付近の傾斜角度において、図２に示す縦置きの場合のＡ／Ｄ変換に基づく角度誤差は、図１に示す横置きの場合より小さい。したがって、縦置き（Ｚ方向）配置の加速度センサーを使用して車体の傾斜角度を求めることにより、Ａ／Ｄ変換誤差を低減し検出精度を高めることができる。２軸（Ｙ，Ｚ方向）又は３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）の加速度センサーを用いた場合には、１つの検出方向（第１検出方向）は必ず縦置き（Ｚ方向）配置とし、第２の検出方向を水平な車幅方向（Ｙ方向）又は前後方向（Ｘ方向）とする。

２軸又は３軸加速度センサーを用いた場合、Ｚ方向のセンサーにより転倒角度以上の傾斜を検出したときに、Ｘ方向又はＹ方向のセンサーが傾斜を検出しないときは、ウィリー走行又は急な坂道走行と見なして転倒時の処理（燃料ポンプ停止、燃料噴射停止、点火停止等）を行わず、通常制御のまま走行を続ける。

２軸加速度センサーの検出方向をＺ，Ｘ方向とし、Ｘ方向の検出出力が変化したとき（前後方向の傾斜を検出したとき）には急坂やウィリーと判断して転倒と見なさないことも可能である。

図３は、本発明の参考となる技術の一例を示すフローチャートである。
この参考例は、１軸（Ｚ軸方向）のセンサー検出のみにより転倒判断を行なうものである。
ステップａ１：１軸加速度センサーを縦置き配置した転倒センサーから、又は２軸あるいは３軸加速度センサーの縦置き配置の第１の検出方向であるＺ軸方向のセンサーから、出力電圧を検出する。

ステップａ２：Ｚ軸方向センサーの検出出力電圧により転倒かどうかを判別する。すなわち、前述の図２（Ａ）のコサイン曲線において、転倒判断基準角度となる±７０°に対応する出力電圧値（ｇ・ｃｏｓ（±７０°））より小さい状態かどうかを判別する。この状態が２秒以上続いた場合は転倒と判断する。なお、２秒以上続くことを要件としたのは、電圧検出による転倒判断の信頼性を高めるためである。

ステップａ３：転倒と判断した場合、燃料ポンプを停止し、燃料噴射及び点火を停止してエンジンを停止させる。このとき、エンジン出力を徐々に落すことが望ましい。例えば、通常制御による点火サイクルにおける点火コイルへの駆動パルス信号の印加を適当な間隔で停止して点火を間引き制御し、通常制御による点火回数より減らして出力を落とす。このとき点火を停止する間引き間隔は、最初は長い間隔で点火カットし、徐々に間隔を短くするように間引きする。これにより、誤動作等の場合に急激な出力低下によって、車体が不安定になることが防止される。このような点火制御に代えて、またはこれとともに、燃料噴射の間引きを同様に行ってもよい。この場合には、インジェクタのソレノイドへの駆動パルス信号の印加を徐々に減らして出力を落とす。電子スロットルを備えた車両の場合には、電子スロットルを制御することにより出力を落としてもよい。

図４は、本発明の参考技術となる転倒制御装置の制御例のフローチャートである。
この参考例は、２軸（Ｙ軸方向及びＺ軸方向）の検出センサーからの出力を用いて、上記図３の参考例におけるＺ軸センサーのみに基づく転倒判断に加えてＹ軸センサーに基づく転倒判断条件を付加したものである。これにより、ウィリー走行や急坂走行による車体の傾斜を転倒と区別して判別できる。
ステップｂ１：２軸加速度センサーを縦置き配置し、検出方向をＺ軸（上下方向）及びＹ軸（左右方向）とする。この加速度センサーの出力電圧をＺ軸及びＹ軸方向について検出する。

ステップｂ２：Ｚ軸方向センサーの検出出力電圧により転倒かどうかを判別する。すなわち、前述の図２（Ａ）のコサイン曲線において、転倒判断基準角度となる±７０°に対応する出力電圧値（ｇ・ｃｏｓ（±７０°））より小さい状態かどうかを判別する。この状態が２秒以上続いた場合は転倒と判断する。なお、前述のように、２秒以上続くことを要件としたのは、電圧検出による転倒判断の信頼性を高めるためである。

ステップｂ３：上記ステップｂ２でＺ軸方向のセンサーで転倒と判別された場合に、さらにＹ軸方向センサーの検出出力電圧により転倒かどうかを判別する。すなわち、前述の図１（Ａ）のサイン曲線において、転倒判断基準角度となる±７０°に対応する出力電圧値（ｇ・ｓｉｎ（７０°））より大きい状態又は（ｇ・ｓｉｎ（−７０°））より小さい状態かどうかを判別する。この状態が２秒以上続いた場合は転倒と判断する。

上記ステップｂ２で転倒と判別しても、Ｙ軸センサーが左右方向に傾斜していないことを検出した場合は、車体はウィリー等により前後方向に傾斜している状態であり、通常制御のルーチンを繰り返す。

ステップｂ４：：転倒と判断した場合、燃料ポンプを停止し、燃料噴射及び点火を停止してエンジンを停止させる。このとき、前述のように、エンジン出力を徐々に落すことが望ましい。

図５は、本発明の参考技術のブロック図である。
この参考例は、２軸又は３軸加速度センサーを用いた場合に、転倒判別するＣＰＵへの入力をＤＣ入力とＡＣ入力の２系統に分けたものである。

図示したように、２軸加速度センサー１０２のＺ軸センサーからのＺ軸出力がノイズ除去用フィルタ１０３を介してＡ／Ｄ変換器１０４に入力され、ここでＡ／Ｄ変換されてＥＣＵ内のＣＰＵ１０７に入力され、演算処理により転倒状態を判別される。この系統はＤＣ入力系統である。

一方、２軸加速度センサー１０２のＹ軸センサーからのＹ軸出力が平滑化用のキャパシタ１０５及びフィルタ１０６を介してＡ／Ｄ変換器１０４に入力され、ここでＡ／Ｄ変換されてＥＣＵ内のＣＰＵ１０７に入力され、演算処理により転倒状態を判別される。この系統はＡＣ入力系統である。

Ｙ軸センサーは、前述のようにウィリー判別等を行って誤動作を防止するための補助センサーである。したがって、走行中に車体が真直ぐな状態から傾斜したかどうかを判別すれば足りる。そこでこのＹ軸センサーからＣＰＵへの入力はＡＣ入力として出力電圧の変化量によりウィリー等を判別する。これにより、出力電圧と最初の基準値と比較してその差を求める必要がなくなるため、基準値のオフセット誤差の補正が不要になる。

図６は、上記図５の転倒検出装置の動作を示すフローチャートである。
ステップｃ１：２軸加速度センサーを縦置き配置し、検出方向をＺ軸（上下方向）及びＹ軸（左右方向）とする。この加速度センサーの出力電圧をＺ軸及びＹ軸方向について検出する。

ステップｃ２：Ｚ軸方向センサーの検出出力電圧により転倒かどうかを判別する。すなわち、前述の図２（Ａ）のコサイン曲線において、転倒判断基準角度となる±７０°に対応する出力電圧値（ｇ・ｃｏｓ（±７０°））より小さい状態かどうかを判別する。この状態が２秒以上続いた場合は転倒と判断する。なお、前述のように、２秒以上続くことを要件としたのは、電圧検出による転倒判断の信頼性を高めるためである。

ステップｃ３：上記ステップｃ２でＺ軸方向のセンサーで転倒と判別された場合に、さらにＹ軸方向センサーの検出出力電圧により転倒かどうかを判別する。この場合、横置きのＹ軸センサーの出力電圧が、前述の図１（Ａ）のサイン曲線で所定の値（例えば２００ｍＶ）だけ変化したかどうかを判別し、中立位置からの差は求めない。横方向（車体左右方向）に傾きの変化がなければ（２００ｍＶ以下であれば）、上記ステップｃ２での転倒検出は、ウィリー等による車体の前後方向への傾斜であり、転倒処理は行わず、通常制御のルーチンを繰り返す。

ステップｃ４：：転倒と判断した場合、燃料ポンプを停止し、燃料噴射及び点火を停止してエンジンを停止させる。このとき、前述のように、エンジン出力を徐々に落すことが望ましい。

図７は、本発明のさらに別の参考技術の説明図である。
この参考例は、加速度センサーの検出電圧のしきい値を変えることにより、加速度センサーの取付誤差による検出精度低下を防止したものである。

これは、まず加速度センサーの取付誤差角度を測定し、これに基づいてしきい値をその角度分だけ変更する。取付誤差角度の測定は、横置きセンサーの場合には、−９０°、０°、＋９０°の３点でセンサー出力を測定し、測定結果から演算処理により取付誤差角度を求める。縦置きセンサーの場合には、０°、９０°、１８０°の３点でセンサー出力を測定し、測定結果から演算処理により取付誤差角度を求める。

演算処理は、横置き配置を例に説明すると、
−９０°のとき：Ｙ＝ａ＋Ｘｓｉｎ（−９０＋ｂ）＝ａ−Ｘｃｏｓ（ｂ）
０°のとき：Ｙ’＝ａ＋Ｘｓｉｎ（ｂ）
＋９０°のとき：Ｙ”＝ａ＋Ｘｓｉｎ（９０＋ｂ）＝ａ＋Ｘｃｏｓ（ｂ）
ただし、Ｙ，Ｙ’，Ｙ”は出力電圧、ａはオフセット電圧、Ｘは感度、ｂはセンサー傾き（取付誤差確度）を示す。

ここで、Ｙ＋Ｙ”＝２ａよりａ＝（Ｙ−Ｙ”）／２
Ｙ”−Ｙ＝２Ｘｃｏｓ（ｂ）よりＸ＝（Ｙ”−Ｙ）／２ｃｏｓ（ｂ）
Ｙ’−ａ＝Ｘｓｉｎ（ｂ）＝（Ｙ”−Ｙ）／｛２ｃｏｓ（ｂ）＊ｓｉｎ（ｂ）｝より
２ｃｏｓ（ｂ）＊ｓｉｎ（ｂ）＝ｓｉｎ（２ｂ）＝（Ｙ”−Ｙ）／（Ｙ’−ａ）
したがって、ｂ＝１／２＊ｓｉｎ−１｛（Ｙ”−Ｙ）／（Ｙ’−ａ）｝となる。

このようにして求めた傾斜角ｂに基づいて転倒判断のしきい値を変更する。
図７の例は、横置きセンサーにおいて、ｂが＋５°傾いていた場合に、しきい値を±７０°から−６５°と＋７５°に変更したものである。縦置きセンサーの場合（２軸加速度センサーの縦置きセンサー（Ｚ軸センサー）の場合）には、Ｙ軸センサーから左右の傾き方向を判別し、左右方向に応じてしきい値を変更可能である。

図８は、本発明のさらに別の参考技術の説明図である。
この参考例は、プリント基板１１１上の加速度センサー１１０の取付位置をチェックする際に、予めプリント基板１１１のセンサー実装位置にシルクによるマーキング１０８，１０９を施し、目視又は自動チェックを容易にできるようにしたものである。マーキング１０８，１０９は、加速度センサー１１０の傾き許容範囲や取付角度の目安となる位置に形成する。マーキング形状は、図の（Ａ）（Ｂ）に限定されず、角度が概略的に識別できればどのような形状でもよい。

このようなマーキングを施すことにより、プリント基板に対する加速度センサーの取付誤差が識別され、これに基づいて転倒判別の補正が可能になり、また不良品の判別が容易にできる。

このように加速度センサーを実装してＣＰＵを構成するプリント基板は、ＥＣＵのケース内に収納される。この場合、ＥＣＵケースにガイドを設け、このガイドに沿ってプリント基板をスライドさせてケース内に挿入して位置決めし、樹脂等を充填してプリント基板をケース内のこの位置決めされた所定位置に固定保持することが望ましい。これによりＥＣＵに対するプリント基板の取付誤差による検出誤差が低減する。

転倒センサーを内臓したＥＣＵを車体に搭載する場合、ＥＣＵが車体の重心から離れていると、車体の振動が転倒センサーに影響を与えて検出精度の低下を来たし誤判定の要因となる。

したがって、検出精度を向上させるために、ＥＣＵはなるべく車体の重心付近に取付けることが望ましい。これにより、車体の振動や前後ピッチの影響によるノイズ要因を低減し、検出制度を高めることができる。

図９は、本発明のさらに別の参考技術のフローチャートである。
この参考例は、従来問題となっていた転倒センサーのオフセットのばらつきや経時変化及び温度特性等によって検出精度が低下していた問題点に対処して、スピードセンサーを用いて転倒センサーの補正をすることにより、検出精度を向上させたものである。

ステップｄ１：スピードセンサーにより車速を検出し、転倒センサー（加速度センサー）により車体の傾きを検出する。

ステップｄ２：スピードセンサーの検出値が所定値（この例では３０ｋｍ／ｈ）を越えて且つ転倒センサーの出力電圧変化が所定値（この例では１０ｍＶ）未満の状態が１０秒以上続いたかどうかを判別する。この状態が１０秒以上続いているときは、車体が真直ぐな姿勢で走行中と判断する。

ステップｄ３：上記ステップｄ３で、車体が真直ぐな姿勢で走行中と判断したとき、転倒センサー出力又はその平均値を中心値（図１、図２の中立位置での出力電圧値）として更新して保存する。

ステップｄ４：この中心値からの変化を検出して転倒（傾きが７０°以上）かどうかを判断する。これにより、センサーの温度特性や取付誤差によるオフセットのばらつきあるいは経時変化等にかかわらず高精度で転倒検出ができる。

ステップｄ５：：転倒と判断した場合、燃料ポンプを停止し、燃料噴射及び点火を停止してエンジンを停止させる。このとき、前述のように、エンジン出力を徐々に落すことが望ましい。

図１０は本発明のさらに別の参考技術のフローチャートである。
この参考例は、前述の図４の参考例におけるウィリー等の転倒以外の車体傾斜判断の信頼性をさらに高めたものである。すなわち、図４の参考例では、車体が逆さま又は９０°以上反転した状態になったときに、転倒と判定しない場合がある。この参考例は、このような逆さま状態の転倒を確実に判別するものである。

さらに詳しく言うと、車体が１８０°転倒すると、縦置きのＺ軸センサーの出力は、前述の図２に示したように、１ｇＣｏｓ（１８０°）＝−１ｇとなって、転倒状態であることを示す。一方、横置きのＹ軸センサーの出力は、前述の図１に示したように、１ｇＳｉｎ（１８０°）＝０ｇとなって、転倒していない状態と誤判断してしまう。

この参考例は、このような誤判定を防止するものであり、Ｚ軸センサーにより±９０°以上の傾斜を検出したときには、Ｙ軸センサーに関係なく転倒と判断するものである。

ステップｅ１：２軸加速度センサーを縦置き配置し、検出方向をＺ軸（上下方向）及びＹ軸（左右方向）とする。この加速度センサーの出力電圧をＺ軸及びＹ軸方向について検出する。

ステップｅ２：Ｚ軸方向センサーの検出出力電圧により、逆さまの転倒（±９０°以上の転倒）かどうかを判別する。すなわち、前述の図２（Ａ）のコサイン曲線において、転倒判断角度を±９０°としてこれに対応する出力電圧値（ｇ・ｃｏｓ（±９０°））より小さい状態かどうかを判別する。この状態が２秒以上続いた場合は逆さま転倒と判断する。なお、前述のように、２秒以上続くことを要件としたのは、電圧検出による転倒判断の信頼性を高めるためである。
ここで逆さま転倒と判断した場合には、直ちにステップｅ４に進み燃料ポンプ停止等の転倒制御を行なう。

ステップｅ３：上記ステップｅ２でＺ軸方向のセンサーで逆さまの転倒ではない（±９０°以上傾斜していない）と判別された場合に、さらにＺ軸センサー及びＹ軸方向センサーの検出出力電圧により転倒（±９０°以内の転倒）かどうかを判別する。

すなわち、まず、Ｚ軸方向センサーの検出出力電圧により転倒かどうかを判別する。これは前述のように、図２（Ａ）のコサイン曲線において、転倒判断基準角度となる±７０°に対応する出力電圧値（ｇ・ｃｏｓ（±７０°））より小さい状態かどうかを判別する。この状態が２秒以上続いた場合は転倒と判断する。なお、前述のように、２秒以上続くことを要件としたのは、電圧検出による転倒判断の信頼性を高めるためである。

さらに、このＺ軸センサーによる転倒判断がウィリー又は急坂走行ではないことを確認するために、Ｙ軸センサーが傾斜しているかどうかを判別し、Ｙ軸センサーも傾斜と判別したときのみ転倒と判断する。この場合、転倒判断基準角度を±５０°とする。これにより、判断角度を±７０°としたときよりも、前述の図１のグラフから分かるように、横置きＹ軸センサーの検出精度が高められる。

すなわち、Ｙ軸転倒判断は、前述の図１（Ａ）のサイン曲線において、転倒判断基準角度を±５０°として、これに対応するＹ軸センサーの出力電圧値が（ｇ・ｓｉｎ（５０°））より大きい状態又は（ｇ・ｓｉｎ（−５０°））より小さい状態かどうかにより判別する。この状態が２秒以上続いた場合は転倒と判断する。

上記Ｚ軸センサーで転倒と判別しても、Ｙ軸センサーが左右方向に傾斜していないことを検出した場合は、車体はウィリー等により前後方向に傾斜している状態であり、通常制御のルーチンを繰り返す。

ステップｅ４：：転倒と判断した場合、燃料ポンプを停止し、燃料噴射及び点火を停止してエンジンを停止させる。このとき、前述のように、エンジン出力を徐々に落すことが望ましい。

次に、本発明の一実施の形態を図１１および図１２によって詳細に説明する。
図１１は、本発明の実施形態を示すフローチャートである。また、図１２は、この実施形態で用いるｔａｎ（タンジェント）の出力データのグラフである。

自動二輪車に加速度センサーを設けると、エンジンの振動や路面の凹凸等によりセンサー出力にノイズが含まれてしまう。このため、あるしきい値に対して一定時間しきい値を超えた場合に転倒と判断するロジックを組んだ場合、振動によりしきい値より大きくなったり小さくなったりを繰返し、設定された角度では検出できなくなる。この場合、例えばＣＲフィルタ等のローパスフィルタを設けて振動成分を消せば設定したしきい値の転倒角度で検出できる。しかしこの場合、応答時間が長くかかり、検出時間が長くなるという問題を生じる。

そこで本実施形態では、縦置きセンサーの出力と横置きセンサーの出力のタンジェントを求め、このタンジェント出力により転倒を判断することにより、たとえ各センサーが振動を拾ってノイズを生じても、縦置きセンサーと横置きセンサーの変動が相互に打ち消し合って、設定した検出角度で転倒を判別できるようにした。

ステップｆ１：２軸加速度センサーを縦置き配置し、検出方向をＺ軸（上下方向）及びＹ軸（左右方向）とする。この加速度センサーの出力電圧をＺ軸及びＹ軸方向について検出する。

ステップｆ２：Ｚ軸方向センサーの検出出力電圧により、逆さまの転倒（±９０°以上の転倒）かどうかを判別する。すなわち、前述の図２（Ａ）のコサイン曲線において、転倒判断角度を±９０°としてこれに対応する出力電圧値（ｇ・ｃｏｓ（±９０°））より小さい状態かどうかを判別する。この状態が２秒以上続いた場合は逆さま転倒と判断する。なお、前述のように、２秒以上続くことを要件としたのは、電圧検出による転倒判断の信頼性を高めるためである。

ここで逆さま転倒と判断した場合には、直ちにステップｆ４に進み燃料ポンプ停止等の転倒制御を行なう。

ステップｆ３：上記ステップｆ２でＺ軸方向のセンサーで逆さまの転倒ではない（±９０°以上傾斜していない）と判別された場合に、さらにＺ軸センサー及びＹ軸方向センサーの検出出力電圧により転倒（±９０°以内の転倒）かどうかを判別する。

すなわち、まず、図１（Ａ）の横置きのＹ軸センサーの出力電圧と図２（Ａ）の縦置きのＺ軸センサーの出力電圧とを検出し、そのタンジェント（ｔａｎ）＝（Ｙ軸出力電圧）÷（Ｚ軸出力電圧）を演算により求める。このｔａｎ出力値が転倒角度をαとしたとき、１ｇ・ｔａｎ（−α）より小さいか又は１ｇ・ｔａｎαより大きいかを判別する。いずれか一方の条件が２秒以上続いて満たされれば転倒と判断する。２秒以上続くことを要件としたのは、タンジェント出力値による転倒判断の信頼性を高めるためである。両方とも満たされなければ転倒していないと判断する。

グラフで説明すると、図１（Ａ）の横置きＹ軸センサーからのサイン曲線出力と、図２（Ａ）の縦置きＺ軸センサーからのコサイン曲線出力とから得られるタンジェント曲線出力は図１２で表わされる。図１２において、上記ステップｆ２で逆さま転倒ではないと判別されているため、車体角度は−９０°から＋９０°の範囲である。この範囲内で車体の左側（−側）又は右側（＋側）で転倒角度αを越えたかどうかを判別する。

転倒角度αは、スクーター形式か通常のオートバイ形式の車種や、車体寸法あるいは排気量等を考慮して設定する。このαは車種等に応じてプログラム上で書換え可能としてもよい。

このように縦置きを含む２軸のセンサーを用いて両センサー出力のタンジェントにより転倒判断することにより、ノイズが打ち消されるため、振動等によりセンサー出力に変動が生じても確実に転倒を判別することができる。

ステップｆ４：：転倒と判断した場合、燃料ポンプを停止し、燃料噴射及び点火を停止してエンジンを停止させる。このとき、前述のように、エンジン出力を徐々に落すことが望ましい。

このように、この実施形態による自動二輪車用転倒検出装置は、縦置き方向のセンサー（Ｚ軸センサー）と横置き方向のセンサー（Ｙ軸センサー）とを有し、（横置きセンサー出力）÷（縦置きセンサー出力）に基づいて転倒判断することを特徴としている。

この構成によれば、車体の振動等により転倒検出の出力値が変動しても、ノイズ除去用のフィルタ等を用いることなく短時間で誤判定のない信頼性の高い転倒検出ができる。

すなわち、自動二輪車用の転倒センサーとして加速度センサーを用いた場合、車体の振動等によって、転倒判断のしきい値となる転倒検出角度が変わってしまう場合がある。これに対処して制御回路にフィルタを設けて振動成分を除去することにより転倒検出角度を一定に保つことができる。しかしながら、フィルタを設けると、応答時間が長くかかり、検出時間が長くなって転倒への対処が遅れるおそれが生じる。

したがって、検出時間を長くすることなく車体振動等による転倒検出角度の変動をなくし誤判定のない転倒検出ができる転倒センサーが求められる。本発明はこのような要求をも満たすものである。

次に上記転倒センサーが組み込まれたＥＣＵの車体への取り付け構造について説明する。
図１３は本発明が適用される小型自動二輪車の外観図である。

車体１は、前部にハンドル２を有し、ハンドル２はヘッドパイプ３を挿通するステアリング軸４を介して前輪５に連結される。ヘッドパイプ３に車体フレーム６が結合される。車体フレーム６は車体全体のフレーム構造を形成する。車体前部はカウリング７で覆われる。車体１は、車体フレーム６の外側から車体カバー８で覆われる。車体中央にシート９が備わり、その下側に燃料タンク１０が設けられ、その後方にヘルメットボックス（物入れ）１１が備わる。燃料タンク１０は不図示の燃料ホースを介してインジェクタ（不図示）に燃料を供給する。燃料タンク１０の上部にブリーザホース１２の一端が接続されその他端はキャニスタ１３に接続される。キャニスタ１３はパージホース１４を介して吸気系（例えばスロットルボディ）に連結される。不図示の右側ハンドル部分のスロットルグリップ（又はレバー）にスロットルワイヤ１５が装着され吸気系のスロットルバルブに連結される。同じくハンドル部分のブレーキレバー（不図示）にブレーキケーブル１６が装着され後輪１７のブレーキカムシャフト１８に連結される。

車体中央部の車体フレーム６にエンジンユニット１９が取付けられる。エンジンユニット１９は、エンジン（不図示）とそのクランクケース（不図示）に一体結合された減速機２４からなる。このエンジンユニット１９は、エンジンブラケット２０を介して車体フレーム６の一部を構成する下部車体フレーム部材２１に対しピボット２２廻りに回転可能に懸架される。このエンジンユニット１９の後部に後輪１７が連結されるとともにダンパー２３の下端が枢着される。ダンパー２３の上端は車体フレーム６の一部を構成する後部車体フレーム（不図示）に枢着される。これにより、エンジンユニット１９は後輪１７とともにピボット２２廻りに揺動可能となり、スイングユニット式エンジンが形成される。

減速機２４の上側にエアクリーナ２５が備わる。エアクリーナ２５の前部に外気取入用開口２５ａが開口し、この開口を覆って車体カバー８の内側にゴムあるいは樹脂からなる防塵カバー２６が設けられる。２７はスタンド、２８はキックレバーである。

図１４及び図１５はそれぞれ、上記本発明に係る燃料噴射エンジンを備えた自動二輪車の要部を示す側面図及び平面図である。また、図１６はその吸気系部分の拡大図である。

燃料タンク１０の下方にエンジン２９が備わる。このエンジン２９は、燃料噴射インジェクタを備えた４サイクル単気筒エンジンである。エンジン２９のクランクケース（不図示）は例えばＶベルト式の無段減速機構からなる減速機２４と一体結合され全体でスイングユニットエンジン形式のエンジンユニット１９を構成する。減速機２４の前部にダクト３０が接続されその開放端部３０ａから外気を吸引して減速機５内に供給し内部を冷却する。減速機２４の後部出力軸（不図示）は後輪１７の車軸に連結される。

このスイングユニットエンジン形式のエンジンユニット１９の前部にエンジンブラケット２０が一体結合される。このエンジンブラケット２０に軸３１を介してリンクプレート３２が枢着される。リンクプレート３２はピボット２２を介して下部車体フレーム部材２１に回転可能に取付けられる。

エンジンユニット１９の後部にダンパー（ショックアブソーバ）２３が備わる。ダンパー２３は、その上端３３が後部車体フレーム部材３４に枢着され、下端３５がエンジンユニット１９の後端部のブラケット３６に枢着される。これにより、エンジンユニット１９はその前側のピボット２２を中心に車体フレームに対し揺動可能に装着される。図１６に示すように、エンジン２９のシリンダ３７はほぼ水平近くまで前傾している。クランク軸３８は、前述のピボット２２を中心にエンジンブラケット２０（図１４）の軸３１とともの矢印Ｄのように揺動する。

エンジン２９の吸気側にはシリンダヘッドの吸気ポート（不図示）に連通する吸気マニホルド３９及びこれに接続する吸気管４０（図１５、図１６）が備わり、排気側には排気管４１（図１５）が接続される。吸気管４０は屈曲したエルボ状の吸気管であり、図１６に示すように、樹脂の断熱材４２を介して相互にフランジ４３を突き合せ、２本のボルト４４により固定される。４５は動弁カムの整備用カバーである。エンジン２９には水温センサ４６（図１５、図１６）が設けられる。水温センサ４６の検出出力信号は、水温信号ケーブル８９（図１５）及びワイヤハーネス７２を介してエンジン制御ユニット４７（図１５）に送られる。エンジン制御ユニット４７にはさらに後述の吸気温センサ及び吸気圧センサの検出信号ケーブル（不図示）がワイヤハーネス７２を介して接続され、これらの検出データに基づいてスロットルバルブ（不図示）を開閉制御する。

吸気マニホルド３９には前述の屈曲したエルボ状吸気管４０を介してスロットルボディ４８が接続される。スロットルボディ４８は、ジョイント４９を介してエアクリーナ２５に接続される。吸気管４０にインジェクタ５０が装着される。

スロットルボディ４８内にはスロットルバルブ（不図示）が装着されるとともに、その上流側にダイヤフラム式サクションピストン５１が装着される。このサクションピストン５１は、後述のように、そのダイヤフラム室５２がスロットルボディ４８の上側に設けられ、このダイヤフラム室５２に大気を導入する大気通路５３の大気取入口（大気開放端部）５４がスロットルボディ４８の下側に設けられる。スロットルバルブの弁軸には、リンク５５を介して不図示のスロットルレバー又はスロットルグリップ等に連結されたスロットルワイヤ１５が接続される。

エアクリーナ２５前部の空気取入用開口部２５ａはゴム又は樹脂等からなる防塵カバー２６（図１３の一点鎖線）で覆われる。この防塵カバー２６の外側にさらに車体カバーが取付けられる。サクションピストン５１の大気取入口５４はこの防塵カバー２６の内側に開口する。

サクションピストン５１に隣接してスロットルボディ４８にヒータ式ワックスタイプのオートチョーク５６および吸気圧センサ５７が備わる（図１５）。オートチョーク５６は、スロットルバルブの上流側と下流側とを連通するバイパス管（不図示）を開閉する。吸気圧センサ５７は負圧ホース５８（図１６）を介して吸気マニホルド３９又は吸気管４０に連通する。エアクリーナ２５内に吸気温センサ５９（図１５）が備わる。

なお、吸気圧センサ５７は吸気マニホルド近傍に設けてもよい。また、リンク５５と反対側のスロットルバルブの弁軸にスロットル位置センサ（不図示）を設けてもよい。この場合、オートチョーク５６は、スロットル位置センサと干渉しないようにスロットルバルブより上流側に設けられる。

燃料タンク１０は、その前側下部がブラケット６０を介して左右の車体フレーム部材６１に固定される。燃料タンク１０の後方から燃料ホース６２が引出され、インジェクタ５０に燃料を供給する。燃料ホース６２はスティ６３（図１４、図１６）を介して後部車体フレーム部材３４に固定される。６４（図１４）はオーバーフローパイプである。６５（図１５）はバッテリ、６６（図１５）は冷却水のリカバリータンクを示す。車体中央部右側に、図１５に示すように、排気ガス浄化用の二次空気導入システム８６が備わる。この二次空気導入システム８６は負圧ホース８７を介して吸気マニホルドに連通し、吸気負圧に応じてエアホース８８を介して外気を触媒（不図示）に供給して排気ガスを再燃焼させる。

エアクリーナ２５には、図１４に示すように、ブローバイガスホース９０が接続される。このブローバイガスホース９０は、エンジン２９のクランクケース（不図示）に通じるカムチェーン室（不図示）に連通し、エンジンのクランクケース内等の圧力上昇によるオイルシール脱落やロス馬力を防止する。このブローバイガスホース９０は、エアクリーナ内のエレメント通過後のクリーンサイドに接続され、ブローバイガスは再度燃焼室に導入される。

燃料タンク１０は、前述の図１３で示したようにブリーザホース１２を介してキャニスタ１３に連通する。このブリーザホース１２の途中にロールオーバーバルブ１２４が設けられる。このロールオーバーバルブ１２４は、転倒時に閉じて燃料タンク１０からの燃料の流出を防止する。

図１７（Ａ）（Ｂ）は、それぞれエンジン制御ユニットの取付部分を前面側正面図及び左側面図である。
エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）４７は、この配置例では前面側に突出する下部４７ｂの厚さが上部４７ａより厚く段差を有する略矩形体形状であって、後面側が矩形平面の取付面４７ｃを形成し、この取付面４７ｃと同一面の左右に耳片１５８が備わる。各耳片１５８は、それぞれボルト１５９により燃料タンク支持用のブラケット６０の内面側に溶接固定されたステー１６０に固定される。ＥＣＵ４７の下部にカプラ１６１を介してワイヤハーネス７２が接続される。

ブラケット６０は、左右それぞれの後部車体フレーム部材３４に接合された車体フレーム部材６１上に接合される。左右の後部車体フレーム部材３４はそれぞれエルボフレーム１４５を介して前部車体フレーム部材１４０に接合される。エルボフレーム１４５に前述の下部車体フレーム部材２１が接合され、この下部車体フレーム部材２１に前述のエンジンユニット１９（図１３、図１４）を揺動可能に支持するピボット２２が設けられる。１６２はタンデムライダー用足乗せパイプフレームであり、１６３はサイドスタンドである。

燃料タンク（不図示）は、左右ブラケット６０の上部間に跨って設けた支持部材（不図示）と後部車体フレーム部材３４の上部に設けたスティ６３上に支持されて配設される。

ＥＣＵ４７内には、その取付面４７ｃと平行に配置した回路基板（不図示）が収容され、この回路基板上に２次元（２軸）加速度センサー（不図示）がその検出面を基板平面と平行にして実装されている。したがって、この２次元加速度センサーからなる転倒センサーは、その検出面を車体前後方向にほぼ垂直な状態で車体左右方向のほぼ中央に、左右両側のブラケット６０で保護された位置に取付けられる。

図１８（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ本発明の別の実施形態に係るＥＣＵ取付構造の後面側正面図及び左側面図である。
この例は、車体フレーム前部を構成するヘッドパイプ１６４の後方に左右それぞれ２本ずつ上側パイプフレーム１６５及び下側パイプフレーム１６６が溶接固定され、これら４本のパイプフレーム１６５，１６６に囲まれた位置にＥＣＵ４７を取付けた構造である。ＥＣＵ４７は、その取付面４７ｃを前面にして耳片１５８がブラケット１６７にボルト１５９で固定される。ブラケット１６７は、二股の下部がそれぞれ左右の下側パイプフレーム１６６にボルト１６８で固定される。ブラケット１６７はさらにその両側縁部等適当なヵ所を下側パイプフレーム１６６に溶接固定してもよい。

１６９は燃料供給用電磁ポンプである。１７０は、電磁ポンプ１６９と燃料タンク（不図示）間の燃料ホース（不図示）途中に設けたフィルタである。

この実施形態においても、ＥＣＵ４７は、内部の２次元加速度センサーからなる転倒センサー（不図示）の検出面と平行な取付面４７ｃを車体前後方向とほぼ垂直にして車体左右方向のほぼ中央に、左右のパイプフレーム１６５，１６６で保護された位置に取付けられる。

本発明に係る横置き配置の加速度センサーの出力電圧説明図。 本発明に係る縦置き配置の加速度センサーの出力電圧説明図。 本発明の参考となる技術の一例を示すフローチャートである。 本発明の参考技術となる２軸加速度センサーによる転倒判別制御のフローチャート。 本発明の別の参考技術のブロック構成図。 図５の参考例の動作のフローチャート。 本発明のさらに別の参考技術の出力電圧説明図。 本発明のさらに別の参考技術の構成説明図。 本発明のさらに別の参考技術の動作のフローチャート。 本発明のさらに別の参考技術の動作のフローチャート。 本発明の実施形態の動作のフローチャート。 図１１の実施形態のセンサー出力のグラフ。 本発明に係る小型自動二輪車の外観図。 図１３の自動二輪車の要部側面図。 図１３の自動二輪車の要部平面図。 図１３の自動二輪車のエンジン部分の構成図。 ＥＣＵ取付け構造の構成説明図。 ＥＣＵ取付け構造の構成説明図。

符号の説明

１：車体、２：ハンドル、３：ヘッドパイプ、４：ステアリング軸、
５：前輪、６：車体フレーム、７：カウリング、８：車体カバー、
９：シート、１０：燃料タンク、１１：ヘルメットボックス、
１２：ブリーザホース、１３：キャニスタ、１４：パージホース、
１５：スロットルワイヤ、１６：ブレーキケーブル、１７：後輪、
１８：ブレーキカムシャフト、１９：エンジンユニット、
２０：エンジンブラケット、２１：下部車体フレーム部材、２２：ピボット、
２３：ダンパー、２４：減速機、２５：エアクリーナｌ、
２５ａ：空気取入用開口、２６：防塵カバー、２７：スタンド、
２８：キックレバー、２９：エンジン、３０：ダクト、３０ａ：開放端部、
３１：軸、３２：リンクプレート、３３：上端、３３ａ：ダンパー取付孔、
３４：後部車体フレーム部材、３５：下端、３６：ブラケット、
３７：シリンダ、３８：クランク軸、３９：吸気マニホルド、４０：吸気管、
４１：排気管、４２：断熱材、４３：フランジ、４４：ボルト、
４５：整備用カバー、４６：水温センサ、４７：エンジン制御ユニット、
４７ａ：上部、４７ｂ：下部、４７ｃ：取付面、
４８：スロットルボディ、４９：ジョイント、４９ａ：ジョイント端部、
５０：インジェクタ、５１：サクションピストン、５２：ダイヤフラム室、
５３：大気通路、５４：大気取入口、５５：リンク、５６：オートチョーク、
５７：吸気圧センサ、５８：負圧ホース、５９：吸気温センサ、
６０：ブラケット、６１：車体フレーム部材、６２：燃料ホース、
６２ａ：固定ホース部、６２ｂ：揺動ホース部、６３：スティ、
６４：オーバーフローパイプ、６５：バッテリ、
６６：リカバリータンク、７２：ワイヤハーネス、７４：スロットルバルブ、
８６：二次空気導入システム、８７：負圧ホース、８８：エアホース、
８９：水温信号ケーブル、９０：ブローバイガスホース、
１０１：加速度センサー、１０２：２軸加速度センサー、１０３：フィルタ、
１０４：Ａ／Ｄ変換器、１０５：キャパシタ、１０６：フィルタ、
１０７：ＣＰＵ、１０８，１０９：マーキング、１１０：加速度センサー、
１１１：プリント基板、１２４：ロールオーバーバルブ、
１４０：前部車体フレーム部材、１４５：エルボフレーム、
１５８：耳片、１５９：ボルト、１６０：ステー、１６１：カプラ、
１６２：タンデムライダー用足乗せパイプフレーム、
１６３：サイドスタンド、１６４：ヘッドパイプ、
１６５：上側パイプフレーム、１６６：下側パイプフレーム、
１６７：ブラケット、１６８：ボルト、１６９：電磁ポンプ、
１７０：フィルタ。

Claims (5)

1. エンジンを駆動制御するＥＣＵ及び車体の傾斜角度に基づいて転倒を検出する転倒センサーを備え、
   前記転倒センサーを加速度センサーにより構成し、
   該加速度センサーを前記ＥＣＵ内に組込んだ自動二輪車の転倒検出装置において、
   前記加速度センサーは、車体が非傾斜状態のときに地面に垂直な方向である第１の検出方向の加速度を検出する縦置きセンサーと、
   前記第１の検出方向と直角な方向である第２の検出方向の加速度を検出する横置きセンサーとを有し、
   （横置きセンサー出力）÷（縦置きセンサー出力）に基づいて転倒を判断することを特徴とする自動二輪車の転倒検出装置。
2. 請求項１記載の自動二輪車の転倒検出装置において、車体が転倒しているとみなす転倒角度をαとし、前記（横置きセンサー出力）÷（縦置きセンサー出力）の値が１ｇ・ｔａｎ（−α）より小さい場合と、前記値が１ｇ・ｔａｎαより大きい場合とのうち、いずれか一方が所定時間以上続いたときに転倒と判断することを特徴とする自動二輪車の転倒検出装置。
3. 請求項２記載の自動二輪車の転倒検出装置において、前記転倒の判断は、前記縦置きセンサーの検出出力に基づいて車体の傾斜角度が９０°以内であると判別された場合に行われることを特徴とする自動二輪車の転倒検出装置。
4. 請求項２記載の自動二輪車の転倒検出装置において、前記転倒角度を、前記加速度センサーの取付角度に基づいて変更することを特徴とする自動二輪車の転倒検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載の転倒検出装置を搭載した自動二輪車。

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