WO2013014945A1 - 姿勢制御装置及びそれを備えた鞍乗り型車両 - Google Patents

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WO2013014945A1
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longitudinal force
force
attitude control
wheel
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博人 渡邊
博介 井上
隆弘 藤井
吉美智 関
明広 椎貝
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ヤマハ発動機株式会社
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    • B62M7/04—Motorcycles characterised by position of motor or engine with engine between front and rear wheels below the frame

Definitions

  • the present invention relates to a posture control device for a vehicle that is banked during curve driving and a saddle-ride type vehicle equipped with the posture control device.
  • the friction circle is a circle indicating the maximum allowable amount of grip force of the wheel.
  • FIG. 8 and FIG. 9 the occurrence of the side slip of the wheel will be described. 8 and 9 are explanatory views showing the relationship between the force generated on the wheel and the friction circle.
  • FIG. 8 shows the relationship between the force generated on the wheels and the friction circle when the vehicle is traveling in a curve while maintaining a stable posture. If the resultant force of the longitudinal force, which is the sum of the driving force in the forward direction and the braking force in the rearward direction, and the cornering force generated in the lateral direction during curve driving is within the friction circle, the wheel will not slip. Rotates stably.
  • FIG. 9 shows the relationship between the force generated on the wheels and the friction circle when a side slip occurs when the vehicle is traveling on a curve. If the resultant force of the longitudinal force, which is the sum of the driving force and the braking force, and the cornering force generated during curve traveling exceeds the range of the friction circle, the wheels start to slip and a side slip occurs in the vehicle. When a skid occurs in the vehicle, the posture of the vehicle is disturbed.
  • Patent Document 1 discloses an attitude control device for curve driving dedicated to saddle riding type vehicles.
  • Patent Document 1 An attitude control device described in Patent Document 1 evaluates an output signal of a lateral acceleration sensor mounted on a vehicle, determines whether or not a braking force should be reduced, and determines a yaw rate sensor. A stabilization method is described that determines which wheel is used to reduce the braking force based on the output signal.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing detection of lateral acceleration sensor values in a conventional example.
  • the longitudinal direction of the vehicle body is the X axis
  • the lateral direction of the vehicle body is the Y axis
  • the vertical direction of the vehicle body is the Z axis.
  • the value detected by the lateral acceleration sensor detects the acceleration in the horizontal direction when the vehicle body 62 is not banked, but is not in the horizontal direction when the vehicle body 62 is banked but in the direction perpendicular to the Z axis of the vehicle body.
  • the acceleration value of is detected. Since the detected value of the lateral acceleration sensor changes according to the bank angle when the vehicle runs on the curve by this angle ⁇ , the detection accuracy varies depending on the bank angle, and the larger the bank angle, the more the wheel 61 skids. It was difficult to detect.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a posture control device that performs high-precision posture control regardless of the bank angle during curve driving, and a saddle-ride type vehicle equipped with the posture control device. For the purpose.
  • the posture control device includes a lateral acceleration acquisition unit that acquires lateral acceleration that is a lateral acceleration acting on the vehicle, a bank angle detection unit that detects a bank angle of the vehicle, and the acquired lateral angle.
  • a posture control device including a longitudinal force control unit that independently reduces an absolute value of longitudinal force, which is a sum of longitudinal forces acting on wheels, based on acceleration and the detected bank angle.
  • the lateral acceleration that is the lateral acceleration acting on the vehicle is acquired by the lateral acceleration acquisition unit, and the bank angle of the vehicle is detected by the bank angle detection unit.
  • the longitudinal force control unit reduces the absolute value of the longitudinal force, which is the sum of the longitudinal forces acting on each wheel based on the lateral acceleration and the bank angle, independently of each wheel, so that it is not affected by the bank angle of the vehicle.
  • the posture can be appropriately controlled during the curve running.
  • the longitudinal force control unit obtains the side slip acceleration of each wheel based on the side acceleration and the bank angle, and reduces the absolute value of the longitudinal force independently for each wheel according to the size of the side slip acceleration. It is preferable. That is, by acquiring the side-slip acceleration of each wheel, the longitudinal force generated on each wheel according to the side-slip of each wheel can be reduced independently for each wheel.
  • the vehicle further includes a yaw rate sensor that detects a yaw rate of the vehicle and a speed detector that detects a traveling speed of the vehicle, and the lateral acceleration acquisition unit acquires the lateral acceleration based on a detection value of the lateral acceleration sensor.
  • the longitudinal force control unit may reduce the absolute value of the longitudinal force independently for each wheel based on the yaw rate, the traveling speed, the lateral acceleration, and the bank angle.
  • the longitudinal force control unit independently reduces the longitudinal force acting on each wheel based on the lateral acceleration, the bank angle, the yaw rate, and the traveling speed of the vehicle, and thus is affected by the bank angle of the vehicle. Therefore, it is possible to appropriately control the posture during curve driving.
  • a roll rate sensor for detecting a roll rate of the vehicle is further provided, and the longitudinal force control unit reduces the absolute value of the longitudinal force independently for each wheel based on the detected roll rate.
  • the vertical force control unit In addition to lateral acceleration, yaw rate, and bank angle, the vertical force control unit independently reduces the vertical force acting on each wheel based on the roll rate, so the posture can be controlled with higher accuracy when driving on a curve. be able to.
  • the longitudinal force control unit further includes a side-slip acceleration calculating unit that calculates a side-slip acceleration of each wheel based on the side acceleration, the yaw rate, the traveling speed, and the bank angle.
  • ⁇ Calculate the skid acceleration of each wheel based on the lateral acceleration, yaw rate, running speed, and bank angle during curve driving. Since the skid acceleration is an evaluation of the bank angle, a highly accurate skid acceleration can be calculated regardless of the bank angle. It is possible to accurately cope with a side slip of a vehicle traveling on a curve regardless of the bank angle, and to perform posture control.
  • the longitudinal force control unit changes an amount of reduction of the absolute value of the longitudinal force according to the magnitude of the side-slip acceleration. By changing the reduction amount of the absolute value of the longitudinal force according to the magnitude of the side-slip acceleration, the posture control can be appropriately performed.
  • the driving force estimating unit that estimates the driving force acting on each wheel the braking force estimating unit that estimates the braking force acting on each wheel, and the sum of the driving force and braking force acting on each wheel. It is preferable to include a longitudinal force estimation unit that estimates the longitudinal force. According to this structure, the driving force and braking force which act on each wheel are estimated, and the longitudinal force which is the resultant force of the estimated driving force and braking force is estimated. Since the longitudinal force acting on each wheel is estimated, the reduction amount of the longitudinal force can be controlled with high accuracy.
  • the longitudinal force control unit may reduce the longitudinal force by reducing the driving force. According to this configuration, since the longitudinal force of the driving force and the braking force is reduced by reducing the driving force, the posture can be kept stable during the curve traveling.
  • the longitudinal force control unit may reduce the driving force by reducing injected fuel. By reducing the injected fuel, the driving force can be easily reduced.
  • the longitudinal force control unit may reduce the driving force by reducing the transmission torque of the clutch. By reducing the transmission torque of the clutch, it is possible to easily reduce the driving force.
  • the longitudinal force control unit may reduce the driving force by not igniting from a spark plug. By reducing the ignition frequency of the spark plug, the driving force can be easily reduced.
  • the longitudinal force control unit may reduce the driving force by retarding the ignition timing by the spark plug. By reducing the ignition timing by the spark plug, the driving force can be easily reduced.
  • the longitudinal force control unit may reduce the longitudinal force by increasing the driving force. According to this configuration, since the longitudinal force of the driving force and the braking force is reduced by increasing the driving force, the posture can be kept stable during the curve traveling.
  • the longitudinal force control unit may reduce the longitudinal force by reducing a braking force. According to this configuration, since the longitudinal force is reduced by reducing the braking force, the posture can be kept stable during curve traveling.
  • the longitudinal force control unit may reduce the longitudinal force by increasing the braking force. According to this configuration, since the longitudinal force is reduced by increasing the braking force, the posture can be kept stable during the curve traveling.
  • a saddle-ride type vehicle according to the present invention is a saddle-ride type vehicle provided with the attitude control device.
  • the posture control device By providing the posture control device, it is possible to maintain a stable posture even during curve traveling.
  • the lateral acceleration that is the lateral acceleration acting on the vehicle is acquired by the lateral acceleration acquisition unit, and the bank angle of the vehicle is detected by the bank angle detection unit.
  • the longitudinal force control unit reduces the absolute value of the longitudinal force, which is the sum of the longitudinal forces acting on each wheel based on the lateral acceleration and the bank angle, independently of each wheel, so that it is not affected by the bank angle of the vehicle.
  • the posture can be appropriately controlled during the curve running.
  • FIG. 1 is a side view of a motorcycle according to an embodiment. It is a functional block diagram which shows the structure of the attitude
  • FIG. 5A is a graph showing detection of skid acceleration according to the embodiment
  • FIG. 5B is a graph showing longitudinal force reduction control with respect to the detected skid acceleration.
  • 6A and 6B are explanatory views showing the relationship between the force generated in the wheel and the friction circle according to the embodiment. It is a flowchart which shows the attitude
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a motorcycle including an attitude control device according to the present embodiment.
  • the motorcycle 1 includes a main frame 2.
  • a head pipe 3 is provided at the upper front end of the main frame 2.
  • a steering shaft 4 is inserted through the head pipe 3.
  • a handle 5 is connected to the upper end of the steering shaft 4.
  • a brake lever (not shown) is disposed on the right side of the handle 5.
  • a pair of extendable front forks 7 are connected to the lower end of the steering shaft 4. Thus, the front fork 7 is swung by the rotation operation of the handle 5.
  • a front wheel 8 is rotatably attached to the lower end of the front fork 7. The vibration of the front wheel 8 is absorbed by the expansion and contraction of the front fork 7.
  • a front wheel brake 10 is attached to the lower end portion of the front fork 7, and the rotation of the front wheel 8 is braked by operating the brake lever.
  • a front wheel cover 11 is fixed to the front fork 7 at the top of the front wheel 8.
  • the upper part of the main frame 2 holds a fuel tank 15 and a seat 16 side by side. Below the fuel tank 15, an engine 17 and a transmission 18 are held by the main frame 2.
  • a clutch actuator 14 that connects or disconnects the clutch 13 and the clutch 13 is disposed between the engine 17 and the transmission 18.
  • the transmission 18 includes a drive shaft 19 that outputs power generated by the engine 17.
  • a drive sprocket 20 is connected to the drive shaft 19. The output of the power generated by the engine 17 to the drive shaft 19 is connected or disconnected by the clutch 13.
  • a swing arm 21 is swingably supported on the lower rear side of the main frame 2.
  • a driven sprocket 22 and a rear wheel 23 are rotatably supported at the rear end of the swing arm 21.
  • the rear wheel 23 is provided with a rear wheel brake 26 that is operated by a pedal brake (not shown).
  • a chain 24 is suspended between the drive sprocket 20 and the driven sprocket 22.
  • the power generated by the engine 17 is transmitted to the rear wheel 23 via the clutch 13, the transmission 18, the drive shaft 19, the drive sprocket 20, the chain 24, and the driven sprocket 22.
  • an ECU (Electronic Control Unit) 25 that controls the operation of each part of the motorcycle 1 is provided at the lower part of the seat 16.
  • the brake pressure applied to the front wheel brake 10 and the rear wheel brake 26 is controlled by the brake modulator 38 in accordance with the operation of the brake lever and the brake pedal.
  • a gyroscope 33, a lateral acceleration sensor 34, a vehicle body speed detection unit 45, and a bank angle detection unit 46 are provided on the main frame 2.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the attitude control device.
  • the attitude control device 31 includes a longitudinal force control unit 32, a gyroscope 33, a lateral acceleration sensor 34, a front wheel vehicle speed sensor 35, a rear wheel vehicle speed sensor 36, a throttle sensor 37, a brake modulator 38, and a vehicle body speed detection. Unit 45 and bank angle detection unit 46. A configuration in which part of the attitude control device 31 is included in the ECU 25 may be employed.
  • the longitudinal force control unit 32 detects a side slip of the front wheel 8 or the rear wheel 23, the longitudinal force control unit 32 reduces the longitudinal force of each wheel. Details will be described later.
  • the yaw rate of the motorcycle 1 changes.
  • the roll rate of the motorcycle 1 changes.
  • the gyroscope 33 detects the angular velocities in the biaxial directions of the yaw and roll of the motorcycle 1. That is, the yaw rate and roll rate of the motorcycle 1 are detected.
  • the detected values of the angular velocities of these two axes are sent from the gyroscope 33 to the longitudinal force control unit 32 and the bank angle detection unit 46.
  • the gyroscope 33 corresponds to a yaw rate sensor and a roll rate sensor in the present invention.
  • the lateral acceleration sensor 34 detects the lateral acceleration of the body of the motorcycle 1.
  • the detection value of the lateral acceleration is sent from the lateral acceleration sensor 34 to the longitudinal force control unit 32 and the bank angle detection unit 46.
  • the front wheel speed sensor 35 detects the rotational speed of the front wheel 8.
  • the rear wheel vehicle speed sensor 36 detects the rotational speed of the rear wheel 23.
  • the detected rotational speeds of the front wheel 8 and the rear wheel 23 are output to the vehicle body speed detection unit 45.
  • the throttle sensor 37 detects the opening of the throttle.
  • the detected value of the throttle opening is output to the longitudinal force control unit 32.
  • the brake modulator 38 detects the brake pressures of the front wheel brake 10 and the rear wheel brake 26 and adjusts the respective brake pressures.
  • the detected brake pressure of each wheel is output to the longitudinal force control unit 32.
  • the gyroscope 33, the lateral acceleration sensor 34, the throttle sensor 37, the brake modulator 38, the vehicle body speed detection unit 45, and the bank angle detection unit 46 are connected to the input of the vertical force control unit 32.
  • the clutch actuator 14, the brake modulator 38, the spark plug 39, the fuel injection device 40, and the throttle actuator 41 are connected to the output of the longitudinal force control unit 32.
  • the longitudinal force control unit 32 includes a skid acceleration calculation unit 47, a determination unit 49, a longitudinal force reduction control unit 50, a driving force estimation unit 51, a braking force estimation unit 52, and a longitudinal force estimation unit 53.
  • the longitudinal force control unit 32 detects a side slip of each wheel independently, and performs a control to reduce the longitudinal force applied to each wheel when the side slip is detected. Next, a configuration for detecting skid will be described.
  • the side slip acceleration is detected based on the vehicle body speed, bank angle, lateral acceleration and yaw rate of the motorcycle 1.
  • the vehicle body speed detection unit 45 detects the vehicle body speed of the motorcycle 1 based on detection values input from the front wheel vehicle speed sensor 35 and the rear wheel vehicle speed sensor 36. The detected vehicle speed is output to the bank angle detector 46 and the skid acceleration calculator 47.
  • the bank angle detection unit 46 receives the roll rate of the motorcycle 1 from the gyroscope 33 and receives the lateral acceleration of the motorcycle 1 from the lateral acceleration sensor 34.
  • the bank angle detector 46 detects the bank angle of the motorcycle 1 based on these input values.
  • An example of the bank angle detection method will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 3 schematically shows acceleration generated at the center of gravity 29 of the motorcycle 1.
  • FIG. 4 schematically shows the angular velocity generated in the motorcycle 1 and shows the vehicle body fixed axis (Z axis) passing through the center of gravity 29 for convenience.
  • This bank angle detection method is a detection method in an ideal state where the vehicle is turning at a speed V while ignoring the pitching of the vehicle body and the tire thickness in a lean with state.
  • the lean with state is a state where the vehicle body fixed axis (Z-axis) and the upper body of the rider are in a straight line.
  • bank angle ⁇ during turning, body speed V, Euler's yaw angle ⁇ , and gravitational acceleration g is expressed by the following equation.
  • (D ⁇ / dt) is a yaw rate (yaw angular velocity) that is a time derivative of the yaw angle.
  • ⁇ arctan (V ⁇ (d ⁇ / dt) / g) (1)
  • the skid acceleration calculating unit 47 calculates the skid acceleration generated in each wheel based on the input vehicle speed V, bank angle ⁇ , yaw rate, and lateral acceleration.
  • the skid acceleration is calculated by the following equation, for example.
  • dfy / dt represents the side-slip acceleration generated on the front wheel 8
  • dry / dt represents the side-slip acceleration generated on the rear wheel 23
  • Ay represents the detection value of the side acceleration sensor 34.
  • Ir is a horizontal distance between the mounting position of the lateral acceleration sensor 34 and the center of the rear wheel 23 (see FIG. 1).
  • wr represents the detected value of the roll rate.
  • the detected skid accelerations of the front wheel 8 and the rear wheel 23 are output to the determination unit 49.
  • Determination unit 49 compares whether exceeds a threshold value G 1 for side-slip acceleration input is determined in advance. As shown in FIG. 5 (a), if the value of the side-slip acceleration threshold G 1 or more, it is determined that the skid in the corresponding wheel is occurring, is shown in FIG. 5 (b) As a result, a longitudinal force reduction control signal for reducing the longitudinal force applied to the corresponding wheel is output to the longitudinal force reduction control unit 50.
  • the threshold G 1 may be set to different values between the front wheels 8 and the rear wheel 23.
  • the sign of side-slip acceleration indicates a lateral direction, if the sign is negative, and compares whether exceeds the threshold -G 1. That is, to implement the determination of the reduction of the longitudinal force by comparing the absolute value with the threshold G 1 of side-slip acceleration.
  • the driving force estimation unit 51 estimates the driving force generated in the driving wheels from the detection value of the throttle sensor 37. In this embodiment, since the driving wheel is the rear wheel 23, no driving force is generated in the front wheel 8. The driving force of the rear wheel 23 estimated by the driving force estimation unit 51 is output to the longitudinal force estimation unit 53.
  • the braking force estimation unit 52 estimates the braking force generated in each wheel based on the brake pressure detected by the brake modulator 38.
  • the estimated braking force of each wheel is output to the longitudinal force estimation unit 53.
  • the longitudinal force estimation unit 53 calculates the longitudinal force of each wheel based on the input driving force and braking force. The calculated longitudinal force generated on each wheel is output to the longitudinal force reduction control unit 50.
  • the longitudinal force reduction control unit 50 performs control to reduce the longitudinal force acting on each wheel input from the longitudinal force estimation unit 53 based on the determination signal input from the determination unit 49. .
  • control is performed to reduce the driving force or increase the braking force.
  • control is performed to reduce the braking force or increase the driving force.
  • the longitudinal force that is the sum of the driving force and the braking force is reduced by reducing the braking force (FIG. 6 (a )reference).
  • the resultant force of the cornering force (lateral force) and the longitudinal force is within the friction circle, so that the side slip can be stopped.
  • FIG. 6B when the control is performed so that the magnitudes of the driving force and the braking force are equal to each other, the longitudinal force becomes zero, so the range of the friction circle is assigned to the lateral force. be able to. As a result, the allowable value of the cornering force can be maximized.
  • the longitudinal force reduction control unit 50 When reducing the driving force to reduce the longitudinal force, the longitudinal force reduction control unit 50 performs ignition cut control such as reducing the ignition frequency on the ignition plug 39 or performs control to retard the ignition timing. To do.
  • the driving force can be reduced by reducing or cutting the amount of fuel injected into the fuel injection device 40. Further, the driving force can be reduced by controlling the clutch actuator 14 to disengage the clutch 13.
  • the longitudinal force reduction control unit 50 can increase the driving force by performing control to increase the fuel injection amount to the fuel injection device 40.
  • the driving force when an electronic throttle is provided, the driving force can be increased by controlling the opening of the throttle.
  • the brake modulator 38 is controlled to increase or decrease the brake pressure. Further, by closing the throttle, it is possible to generate an engine brake and increase the braking force. Conversely, when the engine brake is generated, the braking force can be reduced by opening the throttle to reduce the engine brake.
  • the amount to increase or decrease the driving force and the braking force is controlled according to the magnitude of the longitudinal force input from the longitudinal force estimating unit 53. In this way, when a side slip occurs in each wheel, the side slip is detected independently in each wheel, and the longitudinal force of the driving force and the braking force is reduced independently in each wheel, and the allowable amount of the lateral grip force is increased. Therefore, the posture of the motorcycle 1 can be appropriately controlled even during curve driving.
  • FIG. 7 is a flowchart of longitudinal force control.
  • the motorcycle 1 When the motorcycle 1 reaches the curve, the rider runs on the curve while banking the motorcycle 1 body.
  • the wheel speed values of the front wheels 8 and the rear wheels 23 are always input from the front wheel speed sensor 35 and the rear wheel speed sensor 36 to the vehicle body speed detection unit 45, and the vehicle body speed detection unit 45 detects the vehicle body speed of the motorcycle 1. (S01).
  • the bank angle of the motorcycle 1 is detected by the bank angle detection unit 46 (S02).
  • the skid acceleration calculating unit 47 Based on the detected vehicle body speed, bank angle, yaw rate, and lateral acceleration, calculates the skid acceleration generated on each wheel.
  • Calculated sideslip acceleration discriminates skidding occurs as compared with the threshold value G 1 a predetermined (S04). If the absolute value of the side-slip acceleration is the threshold value G 1 or more, it is determined that skidding to the appropriate wheel there. If the absolute value of the side-slip acceleration is less than the threshold value G 1, determines that no skid to the appropriate wheel, again, the detection of the state quantities of the motorcycle 1.
  • the driving force is acquired by estimating the driving force generated at each wheel (S05).
  • the driving force is estimated by the driving force estimating unit 51 according to the throttle opening degree of the throttle sensor 37, for example.
  • the braking force is acquired by estimating the braking force generated at each wheel (S06).
  • the estimation of the braking force is performed by the braking force estimation unit 52 according to the brake pressure of each wheel detected by the brake modulator 38, for example.
  • the longitudinal force estimating unit 53 estimates the longitudinal force of the driving force and braking force generated on each wheel (S07). Since the directions of the driving force and the braking force are opposite to each other, the longitudinal force can be estimated by subtracting the braking force from the driving force. Thereby, a longitudinal force can be acquired.
  • the longitudinal force generated on the wheel determined to have a side slip is input from the longitudinal force estimation unit 53, and the longitudinal force corresponding to the magnitude of the longitudinal force is input. (S08). Since the reduction of the longitudinal force is controlled so that the driving force and the braking force are balanced, the driving force is increased or decreased or the braking force is increased or decreased depending on the magnitude relationship between the driving force and the braking force.
  • One example of increasing the driving force is to increase the fuel injected from the fuel injection device 40.
  • the rear wheel 23 of the engine torque is reduced by reducing the fuel injected from the fuel device 40, stopping ignition of the spark plug 39 or delaying the ignition timing, or disconnecting the clutch actuator 14. Blocking transmission to the network.
  • An example of the increase / decrease in braking force is an increase / decrease in brake pressure by the brake modulator 38.
  • the bank angle of the motorcycle 1 is detected by the bank angle detection unit 46, and the longitudinal force control unit 32 is based on the lateral acceleration, the yaw rate, and the bank angle. Since the driving force and the longitudinal force of the braking force generated at each wheel are independently reduced, the posture can be appropriately controlled during curve driving without being affected by the bank angle of the vehicle.
  • the longitudinal force control unit 32 independently reduces the longitudinal force of the longitudinal force generated on each wheel based on the roll rate. The attitude can be controlled with high accuracy.
  • the skid acceleration generated on each wheel is calculated based on the lateral acceleration, yaw rate, running speed, bank angle and roll rate. Since the skid acceleration is an evaluation of the bank angle, a highly accurate skid acceleration can be calculated regardless of the bank angle.
  • the side-slip acceleration is compared with a predetermined threshold value to determine whether or not to control the reduction of the longitudinal force of the driving force and braking force of each wheel. Based on the determination result, reduction of the longitudinal force of the driving force and the braking force is controlled. It is possible to accurately cope with a side slip of a vehicle traveling on a curve regardless of the bank angle, and to perform posture control.
  • the longitudinal force control unit reduces the longitudinal force by increasing / decreasing the driving force or the braking force, so that the posture can be kept stable during curve driving.
  • the driving force generated in parallel with the traveling direction of each wheel and the braking force are controlled to be balanced, the resultant force of the driving force and the braking force is reduced, and the wheel grip force is allowed. Since all of the capacity can be allocated to the cornering force, the posture of the motorcycle 1 during curve driving can be appropriately maintained.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
  • the traveling speed of the motorcycle 1 is detected by the front wheel speed sensor 35, the rear wheel speed sensor 36, and the vehicle body speed detection unit 45.
  • GPS Global Positioning System
  • the detection may be performed from the relationship between the movement distance and the movement time.
  • the lateral acceleration of the motorcycle 1 may be detected using GPS instead of the lateral acceleration sensor 34.
  • the motorcycle 1 has an engine as a power source, but an electric motorcycle having a motor as a power source may be used. In this case, increase / decrease in driving force and braking force can also be controlled by increasing / decreasing motor torque.
  • a motorcycle is cited as an example of a saddle-ride type vehicle.
  • the present invention is not limited to this, and any vehicle having a lean wheel may be used.
  • the bank angle detection unit 46 calculates based on the detected values of the vehicle speed, the yaw rate, and the lateral acceleration.
  • the present invention is not limited to this, and the input data for calculating the detected value of the roll rate may be used.
  • the bank angle may be detected based on the detection value of a distance measuring device that measures the distance to the ground, or the bank angle is detected by image processing by providing a camera for photographing the front of the motorcycle 1. May be.
  • the longitudinal force is increased or decreased by changing the gear ratio. It may be reduced.

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Abstract

　カーブ走行時においてバンクする車両の横滑りを防止する姿勢制御装置を提供する。自動二輪車１の車両に作用する左右方向の加速度である横加速度を取得する横加速度センサ３４と、車両のバンク角を検出するバンク角検出部４６と、取得された横加速度と検出されたバンク角に基づいて、前輪８および後輪２３に作用する前後方向の力の和である縦力の絶対値を各車輪８、２３独立に低減する縦力制御部３２とを備える。横加速度センサ３４により横加速度を取得し、バンク角検出部４６により車両のバンク角を検出し、縦力制御部３２が横加速度およびバンク角に基づいて各車輪に作用する前後方向の力の和である縦力の絶対値を各車輪独立に低減することで姿勢制御する。

Description

姿勢制御装置及びそれを備えた鞍乗り型車両
　本発明は、カーブ走行時にバンクする車両に対する姿勢制御装置及びそれを備えた鞍乗り型車両に関する。
　従来、車両のカーブ走行時における車輪の横滑りのメカニズムが摩擦円を用いて説明されている。摩擦円とは、車輪のグリップ力の最大許容量を示す円である。図８および図９を参照して、車輪の横滑りの発生について説明する。図８および図９は、車輪に発生する力と摩擦円との関係を示す説明図である。
　図８は、車両が安定した姿勢を保持しながらカーブ走行している場合の車輪に発生する力と摩擦円との関係を示している。前方向の駆動力と後方向の制動力との力の和であるある縦力と、カーブ走行中に横方向に発生するコーナリングフォースとの合力が摩擦円内に有る場合、車輪は滑ることなく安定して回転する。
　図９は、車両がカーブ走行時に横滑りが発生している場合の車輪に発生する力と摩擦円との関係を示している。駆動力と制動力との力の和である縦力と、カーブ走行中に発生するコーナリングフォースとの合力が摩擦円の範囲を超える場合、車輪が滑り出して車両に横滑りが発生する。車両に横滑りが発生すると車両の姿勢が乱れる。
　４輪車両において、カーブ走行時においてこの合力を制御する姿勢制御装置が既に知られている。しかしながら、鞍乗り型車両においては、４輪車両と異なり車体がバンクするので４輪車両の姿勢制御装置を鞍乗り型車両に適用することができない。そこで、鞍乗り型車両専用のカーブ走行時における姿勢制御装置が特許文献１に記載されている。
　（１）特許文献１の技術
　特許文献１に記載の姿勢制御装置は、車両に搭載されている横加速度センサの出力信号を評価して、制動力を引き下げるべきかどうかを判定し、ヨーレートセンサの出力信号に基づいてどの車輪で制動力を引き下げるかを決定する安定化方法が記載されている。
特許第４４０２３７９号公報
　特許文献１に記載の姿勢制御装置において、車両に搭載されている横加速度センサは、カーブ走行時に車両と共に傾くので、正確な横方向加速度つまり重力方向と直角な水平方向の加速度を検出することができず、横方向加速度の検出値がバンク角に応じて変化する問題がある。図１０は、従来例における横加速度センサ値の検出を示す説明図である。車体前後方向をＸ軸、車体左右方向をＹ軸、車体上下方向をＺ軸とする。横加速度センサが検出する値は、車体６２がバンクしていない時は水平方向の加速度を検出するが、車体６２がバンクしている時は水平方向ではなく、車体のＺ軸に対して垂直方向の加速度値を検出する。この角度βだけ、横方向加速度センサの検出値はカーブ走行時におけるバンク角の大きさに応じて変化するのでバンク角に応じて検出精度がばらつき、バンク角が大きくなればなるほど車輪６１の横滑りを検出しにくくなっていた。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、カーブ走行時にバンク角によらず、精度の高い姿勢制御を実施する姿勢制御装置及びそれを備えた鞍乗り型車両を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をとる。
　すなわち、本発明に係る姿勢制御装置は、車両に作用する左右方向の加速度である横加速度を取得する横加速度取得部と、車両のバンク角を検出するバンク角検出部と、取得された前記横加速度と検出された前記バンク角に基づいて、車輪に作用する前後方向の力の和である縦力の絶対値を各車輪独立に低減する縦力制御部とを備えた姿勢制御装置である。
　本発明によれば、横加速度取得部により車両に作用する左右方向の加速度である横加速度を取得し、バンク角検出部により車両のバンク角を検出する。縦力制御部が横加速度およびバンク角に基づいて各車輪に作用する前後方向の力の和である縦力の絶対値を各車輪独立に低減するので、車両のバンク角に影響されることなく、カーブ走行時において適切に姿勢を制御することができる。
　また、前記縦力制御部は、前記横加速度と前記バンク角を基に各車輪の横滑り加速度を取得して前記横滑り加速度の大きさに応じて前記縦力の絶対値を各車輪独立に低減することが好ましい。すなわち、各車輪の横滑り加速度をそれぞれ取得することで、各車輪の横滑りに応じて各車輪に発生する縦力を各車輪独立に低減することができる。
　また、前記車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、前記車両の走行速度を検出する速度検出器とをさらに備え、前記横加速度取得部は横加速度センサの検出値を基に前記横加速度を取得し、前記縦力制御部は、前記ヨーレート、前記走行速度、前記横加速度および前記バンク角に基づいて、前記縦力の絶対値を前記各車輪独立に低減してもよい。
　この構成によれば、縦力制御部が横加速度、バンク角、ヨーレートおよび車両の走行速度に基づいて、各車輪に作用する縦力をそれぞれ独立に低減するので、車両のバンク角に影響されることなく、カーブ走行時おいて適切に姿勢を制御することができる。
　また、車両のロールレートを検出するロールレートセンサをさらに備え、前記縦力制御部は、検出されたロールレートにも基づいて前記縦力の絶対値を前記各車輪独立に低減することが好ましい。
　縦力制御部が横方向加速度、ヨーレート、バンク角に加えてさらに、ロールレートに基づいて各車輪に作用する縦力をそれぞれ独立に低減するので、カーブ走行時においてより高精度に姿勢を制御することができる。
　また、前記縦力制御部は、前記横加速度、前記ヨーレート、前記走行速度、前記バンク角を基に各車輪の横滑り加速度を算出する横滑り加速度算出部をさらに有することが好ましい。
　カーブ走行中に、横加速度、ヨーレート、走行速度、バンク角を基に各車輪の横滑り加速度を算出する。バンク角を評価した横滑り加速度であるので、バンク角によらずに精度の高い横滑り加速度を算出することができる。カーブ走行中の車両の横滑りに対して、バンク角によらずに精度良く対応することができ姿勢制御をすることができる。
　また、前記縦力制御部は、前記横滑り加速度の大きさに応じて前記縦力の絶対値の低減量を変更するのが好ましい。横滑り加速度の大きさに応じて縦力の絶対値の低減量を変更することで、適切に姿勢制御を実施することができる。
　また、各車輪に作用する駆動力を推定する駆動力推定部と、各車輪に作用する制動力を推定する制動力推定部と、各車輪に作用する前記駆動力および前記制動力の和である縦力を推定する縦力推定部とを備えることが好ましい。この構成によれば、各車輪に作用する駆動力および制動力を推定し、推定された駆動力と制動力との合力である縦力を推定する。各車輪に作用する縦力を推定するので、縦力の低減量を精度良く制御することができる。
　また、前記縦力制御部は、駆動力を低減することで前記縦力を低減してもよい。この構成によれば、駆動力を低減することで駆動力および制動力の縦力を低減するので、カーブ走行時に姿勢を安定に保つことができる。
　また、前記縦力制御部は、噴射燃料を低減することで前記駆動力を低減してもよい。噴射燃料を低減することで駆動力の低減を容易に実施することができる。
　また、前記縦力制御部は、クラッチの伝達トルクを低減することで前記駆動力を低減してもよい。クラッチの伝達トルクを低減することで駆動力の低減を容易に実施することができる。
　また、前記縦力制御部は、点火プラグから点火しないことで前記駆動力を低減してもよい。点火プラグの点火頻度を低減することで駆動力の低減を容易に実施することができる。
　また、前記縦力制御部は、点火プラグによる点火時期を遅角することで前記駆動力を低減してもよい。点火プラグによる点火時期を遅角することで駆動力の低減を容易に実施することができる。
　また、前記縦力制御部は、駆動力を増加することで前記縦力を低減してもよい。この構成によれば、駆動力を増加することで駆動力および制動力の縦力を低減するので、カーブ走行時に姿勢を安定に保つことができる。
　また、前記縦力制御部は、制動力を低減することで前記縦力を低減してもよい。この構成によれば、制動力を低減することで縦力を低減するので、カーブ走行時に姿勢を安定に保つことができる。
　また、前記縦力制御部は、制動力を増加させることで縦力を低減してもよい。この構成によれば、制動力を増加することで縦力を低減するので、カーブ走行時に姿勢を安定に保つことができる。
　また、本発明に係る鞍乗り型車両は、上記姿勢制御装置を備えた鞍乗り型車両である。上記姿勢制御装置を備えることで、カーブ走行中においても安定した姿勢を保持することができる。
　本発明によれば、横加速度取得部により車両に作用する左右方向の加速度である横加速度を取得し、バンク角検出部により車両のバンク角を検出する。縦力制御部が横加速度およびバンク角に基づいて各車輪に作用する前後方向の力の和である縦力の絶対値を各車輪独立に低減するので、車両のバンク角に影響されることなく、カーブ走行時において適切に姿勢を制御することができる。
実施例に係る自動二輪車の側面図である。 実施例に係る姿勢制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施例に係るバンク角の算出を説明する説明図である。 実施例に係るバンク角の算出を説明する説明図である。 図５（ａ）は実施例に係る横滑り加速度の検出を示すグラフ図であり、図５（ｂ）は検出された横滑り加速度に対して縦力低減制御を示すグラフ図である。 図６（ａ）および（ｂ）は実施例に係る車輪に発生する力と摩擦円との関係を示す説明図である。 実施例に係る姿勢制御を示すフローチャートである。 車輪に発生する力と摩擦円との関係を示す説明図である。 車輪に発生する力と摩擦円との関係を示す説明図である。 従来例における横加速度センサの検出方向を示す説明図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。本発明における鞍乗り型車両の実施形態として、自動二輪車を挙げる。なお、以下の説明で、前後および左右とは自動二輪車の前進する方向を基準としている。
　１．自動二輪車の概略構成
　図１は、本実施例に係る姿勢制御装置を備えた自動二輪車の概略構成を示す側面図である。自動二輪車１はメインフレーム２を備えている。メインフレーム２の前端上部にはヘッドパイプ３が設けられている。ヘッドパイプ３にはステアリングシャフト４が挿通されている。ステアリングシャフト４の上端部にはハンドル５が連結されている。ハンドル５の右側には、ブレーキレバー（図示省略）が配置されている。
　ステアリングシャフト４の下端部には一対の伸縮可能なフロントフォーク７が連結されている。これより、ハンドル５の回転操作によってフロントフォーク７が揺動する。フロントフォーク７の下端部には前輪８が回転可能に取り付けられている。フロントフォーク７の伸縮により前輪８の振動が吸収される。また、フロントフォーク７の下端部には前輪ブレーキ１０が取り付けられ、ブレーキレバーの操作により前輪８の回転を制動する。前輪８の上部には、前輪カバー１１がフロントフォーク７に固定されている。
　メインフレーム２の上部には、燃料タンク１５とシート１６とが前後に並んで保持されている。燃料タンク１５の下方には、エンジン１７と変速機１８とがメインフレーム２に保持されている。また、エンジン１７と変速機１８との間にはクラッチ１３とクラッチ１３の接続または切断するクラッチアクチュエータ１４が配置されている。変速機１８は、エンジン１７で発生した動力を出力するドライブ軸１９を備えている。ドライブ軸１９にはドライブスプロケット２０が連結されている。エンジン１７で発生した動力のドライブ軸１９への出力は、クラッチ１３により接続または切断されている。
　メインフレーム２の下部後側にはスイングアーム２１が揺動可能に支持されている。スイングアーム２１の後端部には、ドリブンスプロケット２２および後輪２３が回転可能に支持されている。後輪２３には、ペダルブレーキ（図示省略）により作動する後輪ブレーキ２６が設けられている。ドライブスプロケット２０とドリブンスプロケット２２との間には、チェーン２４が懸架されている。エンジン１７で発生した動力は、クラッチ１３、変速機１８、ドライブ軸１９、ドライブスプロケット２０、チェーン２４およびドリブンスプロケット２２を介して後輪２３に伝達される。また、シート１６の下部には、自動二輪車１の各部の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）２５が設けられている。前輪ブレーキ１０および後輪ブレーキ２６へのブレーキ圧はブレーキレバーおよびブレーキペダルの操作に応じてブレーキモジュレータ３８により制御されている。また、メインフレーム２上に、ジャイロスコープ３３、横加速度センサ３４、車体速検出部４５およびバンク角検出部４６が設けられている。
　２．姿勢制御装置の構成
　次に図１および図２を参照しながら姿勢制御装置３１の構成を説明する。図２は、姿勢制御装置の構成を示す機能ブロック図である。姿勢制御装置３１は、縦力制御部３２と、ジャイロスコープ３３と、横加速度センサ３４と、前輪車速センサ３５と、後輪車速センサ３６と、スロットルセンサ３７と、ブレーキモジュレータ３８と、車体速検出部４５と、バンク角検出部４６とを有する。姿勢制御装置３１の一部の構成がＥＣＵ２５に含まれる構成でもよい。縦力制御部３２は、前輪８または後輪２３の横滑りを検出すると、各車輪の縦力を低減する。詳細については、後述する。
　カーブを曲がる際に、ライダーが自動二輪車１のハンドル５を操舵すると、自動二輪車１のヨーレートが変化する。また、ライダーが自動二輪車１の車体をカーブの中心方向に傾けると、自動二輪車１のロールレートが変化する。ジャイロスコープ３３は自動二輪車１のヨーおよびロールの２軸方向の角速度を検出する。すなわち、自動二輪車１のヨーレートおよびロールレートを検出する。これら２軸の角速度の検出値は、ジャイロスコープ３３から縦力制御部３２およびバンク角検出部４６へ送られる。ジャイロスコープ３３は本発明におけるヨーレートセンサおよびロールレートセンサに相当する。
　横加速度センサ３４は、自動二輪車１の車体の横方向の加速度を検出する。横加速度の検出値は横加速度センサ３４より縦力制御部３２およびバンク角検出部４６へ送られる。前輪車速センサ３５は、前輪８の回転速度を検出する。また、後輪車速センサ３６は後輪２３の回転速度を検出する。検出された前輪８および後輪２３の回転速度は車体速検出部４５へ出力される。スロットルセンサ３７は、スロットルの開度を検出する。スロットル開度の検出値が縦力制御部３２へ出力される。ブレーキモジュレータ３８は、前輪ブレーキ１０および後輪ブレーキ２６のブレーキ圧力を検出し、それぞれのブレーキ圧力を調整する。検出された各車輪のブレーキ圧が縦力制御部３２へ出力される。
　３．縦力制御部の構成
　次に、縦力制御部３２の構成について詳細に説明する。
　図２に示すように、縦力制御部３２の入力には、ジャイロスコープ３３、横加速度センサ３４、スロットルセンサ３７、ブレーキモジュレータ３８、車体速検出部４５およびバンク角検出部４６が接続される。縦力制御部３２の出力には、クラッチアクチュエータ１４、ブレーキモジュレータ３８、点火プラグ３９、燃料噴射装置４０およびスロットルアクチュエータ４１が接続される。
　縦力制御部３２は、横滑り加速度算出部４７、判別部４９、縦力低減制御部５０、駆動力推定部５１、制動力推定部５２および縦力推定部５３とを有する。縦力制御部３２は、各車輪の横滑りをそれぞれ独立して検出し、横滑りが検出されると各車輪に負荷されている縦力を低減する制御を実施する。次に横滑りの検出構成を説明する。
　３.１　横滑り判別
　各車輪の横滑りを判別するために、自動二輪車１の車体速、バンク角、横方向加速度およびヨーレートを基に横滑り加速度を検出する。車体速検出部４５は、前輪車速センサ３５および後輪車速センサ３６から入力される検出値を基に、自動二輪車１の車体速を検出する。検出された車体速はバンク角検出部４６および横滑り加速度算出部４７へ出力される。
　バンク角検出部４６はジャイロスコープ３３から自動二輪車１のロールレートが入力され、横加速度センサ３４から自動二輪車１の横加速度が入力される。バンク角検出部４６は、これら入力値を基に自動二輪車１のバンク角を検出する。バンク角の検出方法の一例を図３および図４を参照して説明する。図３は自動二輪車１の重心２９に発生する加速度を概略的に図示したものである。図４は自動二輪車１に発生する角速度を概略的に図示したもので、便宜的に車体固定軸（Ｚ軸）が重心２９を通る形で示す。このバンク角の検出方法は、リーンウィズの状態で、車体のピッチングおよびタイヤの厚みを無視して速度Ｖで旋回中である理想状態での検出方法である。なお、リーンウィズの状態とは、車体固定軸（Ｚ軸）とライダーの上半身とが一直線上にある状態のことである。
　図３を参照して、旋回中におけるバンク角θと、車体速度Ｖとオイラーのヨー角Ψの微分と重力加速度ｇとの関係は以下の式により表わされる。（ｄΨ／ｄｔ）はヨー角の時間微分であるヨーレート（ヨー角速度）である。
　θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖ・（ｄΨ／ｄｔ）／ｇ）　…（１）
　図４を参照して、旋回中におけるバンク角θと、車体に固定されたヨーレートセンサ出力値であるωｚと、オイラーのヨー角Ψの微分との関係は以下の式により表される。また、図４において、ωｚは車体に固定された上下方向の軸（車体固定軸であるＺ軸）周りに発生する角速度で矢印の長さはその大きさを表す。（ｄΨ／ｄｔ）は鉛直方向軸周りに発生する角速度である。
　θ＝ａｒｃｃｏｓ（ωｚ／（ｄΨ／ｄｔ））　…（２）
　（１）式および（２）式より、下式の関係式が導出される。
　θ＝ａｒｃｓｉｎ（Ｖ・ωｚ／ｇ）　…（３）
　横滑り加速度算出部４７は、入力される車体速Ｖ、バンク角θ、ヨーレートおよび横加速度を基に各車輪に発生する横滑り加速度を算出する。横滑り加速度はたとえば下式により算出される。なお、ｄｆｙ／ｄｔは前輪８に発生する横滑り加速度を示し、ｄｒｙ／ｄｔは後輪２３に発生する横滑り加速度を示し、Ａｙは横加速度センサ３４の検出値を示す。また、Ｉｆは横加速度センサ３４の取付位置と前輪８の中心との水平距離であり、Ｉｒは横加速度センサ３４の取付位置と後輪２３の中心との水平距離である（図１参照）。
　ｄｆｙ／ｄｔ＝－Ｖ・ωｚ・ｓｅｃθ－ｇ・ｔａｎθ＋Ａｙ・ｓｅｃθ
　　　　　　　　＋Ｉｆ・ｄωｚ／ｄｔ・ｓｅｃθ　…（４）
　ｄｒｙ／ｄｔ＝－Ｖ・ωｚ・ｓｅｃθ－ｇ・ｔａｎθ＋Ａｙ・ｓｅｃθ
　　　　　　　　－Ｉｒ・ｄωｚ／ｄｔ・ｓｅｃθ　…（５）
　なお、ロールレートも検出して横滑り加速度を算出する場合、たとえば下式により算出される。ｗｒはロールレートの検出値を示す。
　ｄｆｙ／ｄｔ＝－Ｖ・ωｚ・ｓｅｃθ－ｇ・ｔａｎθ＋Ａｙ・ｓｅｃθ
　　＋Ｉｆ・ｄωｚ／ｄｔ・ｓｅｃθ＋Ｉｆ・ｗｒ・ωｚ・ｔａｎθ・ｓｅｃθ　…（６）
　ｄｒｙ／ｄｔ＝－Ｖ・ωｚ・ｓｅｃθ－ｇ・ｔａｎθ＋Ａｙ・ｓｅｃθ
　　－Ｉｒ・ｄωｚ／ｄｔ・ｓｅｃθ－Ｉｒ・ｗｒ・ωｚ・ｔａｎθ・ｓｅｃθ　…（７）
　検出された前輪８および後輪２３のそれぞれの横滑り加速度は判別部４９へ出力される。
　判別部４９は、入力された横滑り加速度が予め定められた閾値Ｇ１を超えるか否かを比較する。図５（ａ）に図示されているように、横滑り加速度の値が閾値Ｇ１以上であれば、該当する車輪に横滑りが発生していると判別して、図５（ｂ）に図示されているように該当する車輪に負荷されている縦力を低減させる縦力低減制御信号を縦力低減制御部５０へ出力する。なお、閾値Ｇ１は、前輪８と後輪２３とでは異なる値に設定してもよい。なお、横滑り加速度の符号は左右方向を示しており、符号がマイナスの場合、閾値－Ｇ１を超えるか否かを比較する。すなわち、横滑り加速度の絶対値と閾値Ｇ１とを比較することで縦力の低減の判別を実施する。
　３.２　縦力推定
　駆動力推定部５１は、スロットルセンサ３７の検出値より、駆動輪に発生している駆動力を推定する。本実施例では駆動輪は後輪２３であるので、前輪８には駆動力が発生していない。駆動力推定部５１が推定した後輪２３の駆動力は縦力推定部５３へ出力される。
　制動力推定部５２は、ブレーキモジュレータ３８が検出するブレーキ圧により、各車輪に発生している制動力を推定する。推定された各車輪の制動力は、縦力推定部５３へ出力される。
　縦力推定部５３は、入力される駆動力および制動力を基に各車輪の縦力を算出する。算出された各車輪に発生する縦力は、縦力低減制御部５０に出力される。
　３.３　縦力低減
　縦力低減制御部５０は、判別部４９から入力される判別信号に基づいて、縦力推定部５３から入力される各車輪に作用する縦力を低減する制御を実施する。駆動力が制動力よりも大きい場合、駆動力を低減するか、制動力を増加させる制御をする。また、制動力が駆動力よりも大きい場合、制動力を低減するか、駆動力を増加させる制御を実施する。
　たとえば、図９に示される状態で自動二輪車１に横滑りが発生している場合、制動力を低減することで駆動力と制動力との力の和である縦力を低減する（図６（ａ）参照）。これにより、コーナリングフォース（横力）と縦力との合力が摩擦円内に収まるので、横滑りを停止することができる。さらに、図６（ｂ）に示すように、駆動力および制動力のそれぞれの大きさが互いに等しくなるように制御を実施すると、縦力がゼロになるので、摩擦円の範囲を横力に割り当てることができる。これより、コーナリングフォースの許容値を最大にすることができる。
　縦力を低減するのに駆動力を低減する場合、縦力低減制御部５０は、点火プラグ３９に点火頻度の低減等の点火カットの制御を実施するか、点火時期を遅角する制御を実施する。これ以外にも、燃料噴射装置４０へ燃料の噴射量の低減またはカットすることで駆動力を低減することができる。また、クラッチアクチュエータ１４へ、クラッチ１３を切る制御を実施することで駆動力を低減することもできる。縦力を低減するのに駆動力を増加する場合、縦力低減制御部５０は、燃料噴射装置４０へ燃料の噴射量を増量する制御を実施することで駆動力を増加することができる。また、電子スロットルを備える場合、スロットルを開く制御をすることで駆動力を増加することができる。
　縦力を低減するのに制動力を増減する場合、ブレーキモジュレータ３８にブレーキ圧を増減する制御を実施する。また、スロットルを閉じることで、エンジンブレーキを発生させて制動力を増やすこともできる。エンジンブレーキが発生していいる場合は、逆に、スロットルを開くことでエンジンブレーキを低減させて制動力を減らすこともできる。駆動力および制動力を増減する量は、縦力推定部５３から入力される縦力の大きさに応じて制御する。このように、各車輪に横滑りが発生した場合、各車輪において独立に横滑りを検出し、各車輪独立して駆動力と制動力との縦力を低減して、横方向のグリップ力の許容量を最大にすることができるので、カーブ走行中においても適切に自動二輪車１の姿勢を制御することができる。
４．縦力低減制御動作
　次に、図７を参照して縦力制御部３２の制御動作について説明する。図７は、縦力制御のフローチャート図である。
　自動二輪車１がカーブにさしかかると、ライダーは自動二輪車１の車体をバンクさせながらカーブを走行する。前輪車速センサ３５および後輪車速センサ３６から常時、前輪８および後輪２３の車輪速の値が車体速検出部４５へ入力され、車体速検出部４５にて自動二輪車１の車体速度が検出される（Ｓ０１）。検出された車体速度およびジャイロスコープ３３から入力されるヨーレートと横加速度センサ３４から入力される横加速度とを基に、バンク角検出部４６にて自動二輪車１のバンク角を検出する（Ｓ０２）。検出された車体速度、バンク角、ヨーレートおよび横加速度を基に横滑り加速度算出部４７にて、各車輪に発生する横滑り加速度が算出される。
　算出された横滑り加速度は、予め定められた閾値Ｇ１と比較して横滑りの発生の判別を行う（Ｓ０４）。横滑り加速度の絶対値が閾値Ｇ１以上である場合、該当する車輪に横滑りが有ると判別する。横滑り加速度の絶対値が閾値Ｇ１未満である場合、該当する車輪に横滑り無しと判別し、再度、自動二輪車１の各状態量の検出をする。
　また、ステップＳ０１～Ｓ０４と並行して、各車輪に発生する駆動力を推定することで駆動力を取得する（Ｓ０５）。駆動力の推定はたとえばスロットルセンサ３７によるスロットル開度に応じて駆動力推定部５１により実施される。また、ステップＳ０１～Ｓ０５と並行して、各車輪に発生する制動力を推定することで制動力を取得する（Ｓ０６）。制動力の推定はたとえばブレーキモジュレータ３８の検出する各車輪のブレーキ圧に応じて制動力推定部５２により実施される。
　推定された駆動力および制動力を基に、縦力推定部５３により各車輪に発生する駆動力および制動力の縦力を推定する（Ｓ０７）。駆動力および制動力は互いに向きが逆方向であるので、駆動力から制動力を減算することで縦力を推定することができる。これにより、縦力を取得することができる。
　横滑り判別にて、横滑り有りと判別された場合、横滑りが有ると判別された車輪に発生している縦力を縦力推定部５３から入力して、縦力の大きさに対応して縦力を低減させる（Ｓ０８）。縦力の低減は、駆動力と制動力とが釣り合うように制御するので、駆動力と制動力との大小関係により、駆動力の増減または制動力の増減を実施する。駆動力を増やす一例として、燃料噴射装置４０から射出される燃料を増加させることが挙げられる。駆動力を低減する一例として、燃料装置４０から射出される燃料を減少させたり、点火プラグ３９の点火を中止または点火時期を遅らせたり、クラッチアクチュエータ１４の接続を切ることでエンジントルクの後輪２３への伝達を遮断することが挙げられる。また、制動力の増減の一例として、ブレーキモジュレータ３８によるブレーキ圧の増減が挙げられる。
　以上、本発明の実施例によれば、自動二輪車１において、バンク角検出部４６により自動二輪車１のバンク角を検出し、縦力制御部３２が横方向加速度、ヨーレート、およびバンク角に基づいて、各車輪に発生する駆動力および制動力の縦力をそれぞれ独立に低減するので、車両のバンク角に影響されることなく、カーブ走行時おいて適切に姿勢を制御することができる。また、縦力制御部３２が横方向加速度、ヨーレート、バンク角に加えてさらに、ロールレートに基づいて各車輪に発生する前後力の縦力をそれぞれ独立に低減するので、カーブ走行時においてより高精度に姿勢を制御することができる。
　また、カーブ走行中に、横方向加速度、ヨーレート、走行速度、バンク角およびロールレートを基に各車輪に発生する横滑り加速度を算出する。バンク角を評価した横滑り加速度であるので、バンク角によらずに精度の高い横滑り加速度を算出することができる。この横滑り加速度を予め定められた閾値と比較して各車輪の駆動力および制動力の縦力の低減の制御をするか否かを判別する。この判別結果により駆動力および制動力の縦力の低減の制御が実施される。カーブ走行中の車両の横滑りに対して、バンク角によらずに精度良く対応することができ姿勢制御をすることができる。
　また、縦力制御部は、駆動力または制動力を増減することで縦力を低減するので、カーブ走行時に姿勢を安定に保つことができる。
　また、自動二輪車１において、各車輪の進行方向に平行に発生する駆動力と制動力とが釣り合うように制御されるので、駆動力および制動力との合力が低減し、車輪のグリップ力の許容量の全てをコーナリングフォースに割り当てることができるので、カーブ走行時における自動二輪車１の姿勢を適切に保つことができる。
　本発明は、上記実施例のものに限らず、次のように変形実施することができる。
　（１）上記実施例において、自動二輪車１の走行速度を前輪車速センサ３５、後輪車速センサ３６および車体速検出部４５により検出していたが、これに限らずＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて移動距離と移動時間との関係から検出してもよい。また、自動二輪車１の横加速度を、横加速度センサ３４に替えて、ＧＰＳを用いて検出してもよい。
　（２）上記実施例では、エンジンを動力源とする自動二輪車１であったが、モータを動力源とする電動自動二輪車でもよい。この場合、駆動力および制動力の増減は、モータトルクの増減によっても制御することができる。
　（３）上記実施例では、鞍乗り型車両の一例として自動二輪車を挙げているが、これに限らず、車輪がリーンする車両であればよい。
　（４）上記実施例では、バンク角検出部４６は車体速とヨーレートおよび横加速度の検出値を基に算出していたが、これに限らず、ロールレートの検出値も算出する入力データとしてもよいし、地面との距離を計測する距離計測器の検出値を基にバンク角を検出してもよいし、また、自動二輪車１の前方を撮影するカメラを設けて画像処理によりバンク角を検出してもよい。
　（５）上記実施例に記載した縦力の低減方法以外に、自動二輪車が無段階変速機（ＣＶＴ；Continuously Variable Transmission）を備える場合は、変速比を変えることでトルクを増減して縦力を低減してもよい。
　１　…　自動二輪車
　１４　…　クラッチアクチュエータ
　３２　…　縦力制御部
　３３　…　ジャイロスコープ
　３４　…　横加速度センサ
　３５　…　前輪車速センサ
　３６　…　後輪車速センサ
　３９　…　点火プラグ
　４０　…　燃料噴射装置
　４５　…　車体速検出部
　４６　…　バンク角検出部
　４７　…　横滑り加速度算出部
　４９　…　判別部
　５０　…　縦力低減制御部
　５１　…　駆動力推定部
　５２　…　制動力推定部

Claims (16)

  1. 　車両に作用する左右方向の加速度である横加速度を取得する横加速度取得部と、
    　車両のバンク角を検出するバンク角検出部と、
    　取得された前記横加速度と検出された前記バンク角に基づいて、車輪に作用する前後方向の力の和である縦力の絶対値を各車輪独立に低減する縦力制御部と
    　を備えた姿勢制御装置。
  2. 　請求項１に記載の姿勢制御装置において、
    　前記縦力制御部は、前記横加速度と前記バンク角を基に各車輪の横滑り加速度を取得して前記横滑り加速度の大きさに応じて前記縦力の絶対値を各車輪独立に低減する
    　姿勢制御装置。
  3. 　請求項１に記載の姿勢制御装置において、
    　前記車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、
    　前記車両の走行速度を検出する速度検出器とをさらに備え、
    　前記横加速度取得部は横加速度センサの検出値を基に前記横加速度を取得し、
    　前記縦力制御部は、前記ヨーレート、前記走行速度、前記横加速度および前記バンク角に基づいて、前記縦力の絶対値を前記各車輪独立に低減する
    　姿勢制御装置。
  4. 　請求項３に記載の姿勢制御装置において、
    　前記車両のロールレートを検出するロールレートセンサをさらに備え、
    前記縦力制御部は、検出されたロールレートにも基づいて前記縦力の絶対値を前記各車輪独立に低減する
    　姿勢制御装置。
  5. 　請求項３または４に記載の姿勢制御装置において、
    前記縦力制御部は、
    　前記横加速度、前記ヨーレート、前記走行速度、前記バンク角を基に各車輪の横滑り加速度を算出する横滑り加速度算出部をさらに有する
    　姿勢制御装置。
  6. 　請求項５に記載の姿勢制御装置において、
    　前記縦力制御部は、
    　前記横滑り加速度の大きさに応じて前記縦力の絶対値の低減量を変更する
    　姿勢制御装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか１つに記載の姿勢制御装置において、
    　各車輪に作用する駆動力を推定する駆動力推定部と、
    　各車輪に作用する制動力を推定する制動力推定部と、
    　各車輪に作用する前記駆動力および前記制動力の和である縦力を推定する縦力推定部とを備える姿勢制御装置。
  8. 　請求項１から７のいずれか１つに記載の姿勢制御装置において、
    前記縦力制御部は、駆動力を低減することで前記縦力を低減する姿勢制御装置。
  9. 　請求項８に記載の姿勢制御装置において、
    前記縦力制御部は、噴射燃料を低減することで前記駆動力を低減する
    姿勢制御装置。
  10. 　請求項８に記載の姿勢制御装置において、
    前記縦力制御部は、クラッチの伝達トルクを低減することで前記駆動力を低減する
    姿勢制御装置。
  11. 　請求項８に記載の姿勢制御装置において、
    前記縦力制御部は、点火プラグの点火頻度を低減することで前記駆動力を低減する
    姿勢制御装置。
  12. 　請求項８に記載の姿勢制御装置において、
    　前記縦力制御部は、点火時期を遅角することで前記駆動力を低減する
    姿勢制御装置。
  13. 　請求項１から７のいずれか１つに記載の姿勢制御装置において、
    前記縦力制御部は、駆動力を増加することで前記縦力を低減する姿勢制御装置。
  14. 　請求項１から７のいずれか１つに記載の姿勢制御装置において、
    前記縦力制御部は、制動力を低減することで前記縦力を低減する姿勢制御装置。
  15. 　請求項１から７のいずれか１つに記載の姿勢制御装置において、
    前記縦力制御部は、制動力を増加させることで前記縦力を低減する姿勢制御装置。
  16. 　請求項１から１５のいずれか１つに記載の姿勢制御装置を備えた鞍乗り型車両。
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