JP5538620B2 - 後輪が側方に滑った場合に二輪車を安定化するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、二輪車、特に自動二輪車を、二輪車がオーバステアした走行状態で安定化するための方法に関する。

二輪車によるカーブ走行時には、後輪がカーブで側方に滑る場合がある。このような場合、二輪車はオーバステアし、運転手が望む軌道にはもはや従わない。さらに遠心力が低下し、二輪車はカーブ内側に傾斜する。それ故、このような走行状態では転倒することが多い。このようなオーバステアの原因は、例えば、高すぎるカーブ速度、強すぎる駆動力、後輪における高すぎる制動トルクもしくは引きずりトルクまたは車線の低すぎる摩擦値である。二輪車がオーバステアした場合、特に、車線摩擦値が再び増大した場合にカーブ外側に転覆する危険性も生じる（ハイサイド）。こうしたことから、特に重大な事故につながることもある。

現在の乗用車は、このような走行状態では走行動特性制御装置ＥＳＰ（エレクトロニック・スタビリティプログラム）によって安定化される。二輪車ではこのような走行動特性制御装置はこれまでのところまだ提供されていない。

本発明の課題は、自動二輪車で後輪が側方に滑ったことを検出し、自動二輪車を再び安定化させることのできる方法を提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴によって解決される。本発明の他の実施形態が従属請求項の対象である。

本発明によれば、二輪車のオーバステアを記述する変数、走行時に特に横滑り角または横滑り角変化を検出し、横滑り角または横滑り角変化が所定の閾値を超過した場合には走行動特性調整を行うことが提案される。横滑り角の代わりに、例えば後輪のスリップ角またはスリップ角変化を用いることもできる。安定化作用としては、以下の少なくとも１つの手段を自動的に用いることができる：
１．カーブ内側方向への二輪車のステアリングに対して操舵トルクを生成する：車線変更車両の特殊な走行物理によってより大きいカーブ半径がもたらされ、これにより、後輪の不可避的なコーナリング力が最終的に減衰される。操舵トルクは、例えば、操舵トルク調節器によって、および／または前輪におけるブレーキ圧の増大によって生成することができる。
２．後輪における縦方向力を低減し、これにより、コーナリング力を吸収する後輪の能力を改善する：後輪における駆動力が強すぎる場合にエンジントルクが自動的に低減され、および／またはブレーキ圧が増大される。ブレーキ力が強すぎる場合には、エンジントルクが増大され、および／またはブレーキ圧が低減される。後輪が持ち上がった場合には、前輪におけるブレーキ圧が低減される。いずれの場合にも後輪はコーナリング力をより多く吸収することができる。
３．車両速度を減衰する：これは、ホイールにおけるブレーキ圧の増大またはエンジントルクの低減によって達成される。

本発明の第１実施形態によれば、横滑り角または横滑り角変化は、以下の１つ以上のセンサを備えるセンサ装置によって検出される：縦方向速度検出センサ、横方向速度センサ、ロールレートセンサ、およびヨーレートセンサならびに横揺れ角および／またはピッチ角をより正確に検出するためのその他のセンサ。

自動二輪車の場合、横方向速度ｖ_ｙ、したがって横滑り角はセンサの組付け位置に応じて横揺れ速度に関係している。したがって、一般にセンサ装置は後輪のスリップ角とは異なる横滑り角を測定する。このことを防止するために、測定信号を仮想測定点として後輪のホイール接触点に変換することが提案される。ホイール接触点における横滑り角の測定は、二輪車の傾斜度および横揺れ速度にはほとんど関係しておらず、したがって、測定結果にはほぼ後輪の側方ドリフトのみが影響する。変換は、好ましくは基準システムをホイール接触点に換算するアルゴリズムによって行われる。本発明の好ましい実施形態によれば、まず変換された測定値、例えば横方向速度またはヨーレートが横滑り角または横滑り角変化の計算に取り込まれる。

横滑り角βまたは横滑り角変化ｄβ／ｄｔを決定するためには、例えば次の計算を行うことができる：
ｄｖ_ｙ／ｄｔ＝ａ_ｙ−ω_ｚ・ｖ_ｘ＋ω_ｘ・ｖ_ｚ−ｇ・ｓｉｎφ・ｃｏｓΘ （１）
この場合、
ｄｖ_ｙ／ｄｔは、横方向もしくはｙ方向の速度変化、
ａ_ｙは、ｙ方向に測定された横方向加速度、
ω_ｚは、車両のヨーレート、
ω_ｘは、ロールレート、
ｖ_ｘは、車両縦方向速度、
ｖ_ｚは、鉛直方向速度（車両基準システムにおける上記全ての変数）、
ｇは、重力加速度、
φは、傾斜角もしくは横揺れ角、および
Θは、例えばＤＩＮ７００００にしたがったピッチ角を示す。

横揺れ角およびピッチ角は、例えば回転率センサおよび加速度センサによって、または傾斜角センサによって測定することができる。Ｖ_ｚは検出することが困難であり、通常はＶ_ｙに比べて極めて小さいので、Ｖ_ｚ＝０ｍ／ｓを近似値として用いることができる。

積分により横方向の速度Ｖ_ｙ
Ｖ_ｙ＝Ｖ_ｙ０＋∫ｄｖ_ｙ／ｄｔ
を推定することができ、この場合Ｖ_ｙ０は初期値である。Ｖ_ｙおよび傾斜角φから、ホイール接触点における基準システムの横揺れ角もしくはスリップ角：
β＝ｖ_ｙ／（Ｖ_ｘ・ｃｏｓφ） （２）
が生じる。

横滑り角変化ｄβ／ｄｔは、横滑り角βの時間導関数である。

代替的な実施形態によれば、横滑り角βまたは横滑り角変化ｄβ／ｄｔはレーダセンサまたは光学センサによって測定することもできる。

本発明による自動二輪車のための走行動特性調整装置は、上記の少なくとも１つの手段によって、好ましくは横滑り角および／または横滑り角変化もしくはスリップ角を所定の目標値に調整する。

前輪におけるブレーキトルク変化により生じる操舵トルクは二輪車の傾斜度、車両幾何学配置およびタイヤに著しく依存している。したがって、本発明の実施形態により、二輪車の傾斜度を検出し、現在の傾斜度に関係して前輪ブレーキにおけるブレーキ圧に対して操舵トルクを変化させることが提案される。

二輪車が操舵調節器を有しており、ステアリングに対して操舵トルクが加えられる場合には、操舵トルクは、好ましくは運転手がオーバステアできるように計算されている。

調整は、好ましくは制御装置によって行われ、制御装置には適宜な調整アルゴリズムが格納されている。

次に本発明を添付の図面に基づいて例示的に詳述する。

走行動特性制御装置を有する自動二輪車の概略図である。

図１は、自動二輪車１の概略図、ならびに自動二輪車１がオーバステアした走行状態で自動二輪車１を安定化させるための走行動特性制御装置の種々異なった構成要素を示す。調整システムは、横滑り角を決定するための１つ以上のセンサ２，８、ならびに、横滑り角調整器３によって自動的に制御することのできる少なくとも１つの調節部４，５，６および／または７を備える。自動二輪車１の後輪９が側方に飛び出した場合、横滑り角調整器３は、１つ以上の調節部４〜７によって運転操作に介入する。

自動二輪車１のオーバステアした走行特性は、ここではブロック８にまとめられている横方向加速度センサ、ヨーレートセンサおよび横揺れ角およびピッチ角センサによって検出される。しかしながら、選択的にレーダ式センサ、光学式センサまたは従来技術により既知の他のセンサを使用してもよい。ブロック２に示したソフトウェア-アルゴリズムは、センサ信号から横滑り角βまたは横滑り角変化ｄβ／ｄｔを検出する。横滑り角βまたは横滑り角変化ｄβ／ｄｔが所定の閾値を上回った場合、調整器３が作動し、調整変数を目標値に調整する。

調整のための調節部として、例えば前輪ブレーキ４、操舵調節器５、駆動原動機６、または後輪ブレーキ７を制御することができる。場合によっては、複数の調節部４〜７を同時に制御することもできる。調整差に応じて、調整器３は適宜な操作量、例えば、前輪ブレーキ圧Ｐ_Ｖ、後輪ブレーキ圧Ｐ_Ｈ、エンジントルク_Ｍｏｔまたは操舵トルクＭ_Ｌをそれぞれの調節部に出力する。操舵調節器５が制御された場合、操舵トルクＭ_Ｌは、好ましくは、運転手がオーバステアできるように計算されている。

前輪ブレーキ４で調整作用を加える場合、調整作用の強さは、好ましくは自動二輪車１の傾斜度に関係している。なぜなら、自動二輪車１の反応特性は傾斜度に応じて極めて多様だからである。傾斜度は、例えば、ロールレートセンサによって測定することができる。

さらに調整器３は、適宜な走行状態変数Ｚを供給する一連のセンサによって車両の現在の走行状態を常に監視する。

３つの回転率センサおよび３つの加速度センサを備える６Ｄ慣性センサ装置ならびにＧＰＳ信号が提供されている場合には、横滑り角をさらに正確に測定することができる。

Claims (9)

1. 二輪車（１）がオーバステアした走行状態で二輪車（１）を安定化するための方法において、
   二輪車（１）のオーバステアを記述する変数を調整変数として検出し、調整変数が所定の閾値を超過した場合には二輪車（１）を安定化する制御（３）を行い、
   調整器（３）により横滑り角（β）および／または横滑り角変化（ｄβ／ｄｔ）を所定の目標値に調整することを特徴とする方法。
2. 前記二輪車（１）のオーバステアを記述する変数を、横滑り角（β）、スリップ角または横滑り角もしくはスリップ角の経時変化（ｄβ／ｄｔ）とする、請求項１に記載の方法。
3. 調整の範囲内で前記二輪車（１）のステアリングに対して操舵トルク（ＭＬ）を加え、および／または前輪ブレーキ（４）に作用するブレーキ圧を変更し、および／または後輪（９）における駆動トルク（Ｍｍｏｔ）を低減または増大し、および／または後輪（９）におけるブレーキ圧（ＰＨ）を減衰または増大する、請求項２に記載の方法。
4. 例えば、ホイール回転数センサなどの縦方向速度センサ、横方向加速度センサ、ヨーレートセンサおよびロールレートセンサ、ならびに横揺れ角および／またはピッチ角を検出するための随意の他のセンサ（８）によって前記二輪車（１）のオーバステアを記述する変数を決定する、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記センサ（８）の測定信号を、該測定信号から横滑り角（β）または横滑り角変化（ｄβ／ｄｔ）が決定される前に仮想測定点として後輪（９）のホイール接触点（１１）に変換する、請求項４に記載の方法。
6. 横滑り角（β）または横滑り角変化（ｄβ／ｄｔ）を、レーダセンサまたは光学センサによって測定する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
7. 前記二輪車（１）の傾斜度を検出し、現在の傾斜度に関係して前輪（１０）におけるブレーキ圧（ｐＶ）を増大または低減する、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
8. 前記二輪車（１）のステアリングに対して操舵トルク（ＭＬ）が加えられた場合に、操舵トルクを運転手がオーバステアできるようにする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
9. 二輪車（１）のオーバステアを記述する変数を決定するためのセンサ装置（２，８）ならびに二輪車のホイールブレーキ（４，７）、操舵調整器（５）および／または駆動エンジン（６）を制御するための手段（３）を備え、
   前記手段は、横滑り角（β）および／または横滑り角変化（ｄβ／ｄｔ）を所定の目標値に調整する、二輪車（１）。

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