後輪操舵装置およびそれを備える自動二輪車
【課題】 操作性を向上しつつ安定した旋回走行を実現できる後輪操舵装置およびそれを備える自動二輪車を提供する。
【解決手段】 車体の本体フレームにはリヤアーム５２が上下に揺動可能に接続されている。駆動軸５１はリヤアーム５２に回転可能に保持され、駆動軸５１は等速型自在継手５１ｊを介して後輪回転軸４３に接続されている。支持部５２ａには、回転連結軸５３ａを介して車軸支持部材４５の連結部４５ａが取り付けられている。後輪回転軸４３は後輪ハブ４２に接続されている。後輪ハブ４２には、後輪４が装着された後輪ホイール４１が接続されている。リヤアーム５２にはアクチュエータ１６が設けられている。車軸支持部材４５の筒状部４５ｃの上部には、Ｚ方向に対して傾斜して延びるようにナックルアーム４６が一体形成されている。アクチュエータ１６が動作することにより、車軸支持部材４５および後輪４が回転連結軸５３ａを中心として揺動する。
【解決手段】 車体の本体フレームにはリヤアーム５２が上下に揺動可能に接続されている。駆動軸５１はリヤアーム５２に回転可能に保持され、駆動軸５１は等速型自在継手５１ｊを介して後輪回転軸４３に接続されている。支持部５２ａには、回転連結軸５３ａを介して車軸支持部材４５の連結部４５ａが取り付けられている。後輪回転軸４３は後輪ハブ４２に接続されている。後輪ハブ４２には、後輪４が装着された後輪ホイール４１が接続されている。リヤアーム５２にはアクチュエータ１６が設けられている。車軸支持部材４５の筒状部４５ｃの上部には、Ｚ方向に対して傾斜して延びるようにナックルアーム４６が一体形成されている。アクチュエータ１６が動作することにより、車軸支持部材４５および後輪４が回転連結軸５３ａを中心として揺動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車の後輪を操舵するための後輪操舵装置およびそれを備える自動二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動二輪車の前輪の操舵に応じて後輪を操舵する前後輪操舵装置の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この前後輪操舵装置は、例えば、後輪操舵装置、制御部および複数のセンサを備える。後輪操舵装置には、後輪が所定の方向に揺動可能に取り付けられている。
【０００４】
複数のセンサにより車体速度、ハンドルの切れ角、車体のヨーイングおよびローリング等の種々の情報が検出され、検出された種々の情報に基づいて、制御部により後輪操舵装置の動作が制御される。これにより、後輪が車体の上下方向の軸を中心として揺動するように後輪の操舵が行われる。
【０００５】
このように、前輪とともに後輪を操舵することにより、乗り手が旋回走行時に旋回方向に体の重心を移動させる動作が軽減され、旋回走行時における操作性の向上が実現される。
【特許文献１】特開平５−２４６３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の前後輪操舵装置を備える自動二輪車においては、旋回走行時に乗り手がさらにアクセルを開くと、後輪に伝達されるトルクが増加し、車速が増加するとともに後輪が操舵される。この場合、後輪による駆動力は後輪の接線方向に働くので、後輪の駆動力は車体の前後方向と異なる方向に働く。
【０００７】
このように、後輪の駆動力が車体の前後方向と異なる方向に働くと、ヨーイングおよびローリングのモーメントが発生する。
【０００８】
一般に、自動二輪車の旋回走行時においては、乗り手が重心を旋回方向へ移動させるとともに車体を傾けることにより、重力、遠心力、ヨーイングのモーメントおよびローリングのモーメントのバランスが維持される。それにより、安定した旋回走行が実現される。
【０００９】
しかしながら、旋回走行時に後輪の駆動力が増加し、その駆動力が車体の前後方向と異なる方向に働くと、乗り手は新たに発生されたヨーイングおよびローリングのモーメントに応じて、新たに重力、遠心力、ヨーイングのモーメントおよびローリングのモーメントのバランスを調整しなければならない。それにより、安定した旋回走行を行うためには熟練を要する場合があった。
【００１０】
本発明の目的は、操作性を向上しつつ安定した旋回走行を実現できる後輪操舵装置およびそれを備える自動二輪車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係る後輪操舵装置は、自動二輪車の後輪を操舵する後輪操舵装置であって、前輪を回転可能かつ操舵可能に保持する本体フレームと、本体フレームに設けられ、後輪を回転可能かつ本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に支持する後輪支持機構と、後輪を本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動させる揺動装置とを備えるものである。
【００１２】
この後輪操舵装置においては、前輪が回転可能かつ操舵可能に本体フレームにより保持され、後輪が回転可能かつ本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に後輪支持機構により支持される。さらに、後輪は本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動装置により揺動される。
【００１３】
このように、後輪が本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜することにより、乗り手は安定した旋回走行を実現するために重心を旋回方向へ移動させるとともに車体を傾ける動作が軽減され、操作性が向上される。
【００１４】
また、旋回走行時に後輪の接線方向が本体フレームの前後方向と異ならないので、旋回走行時における車体のヨーイングおよびローリングのモーメントの増加が抑制され、安定した旋回走行が実現される。
【００１５】
自動二輪車の挙動に関する情報を検出する情報検出手段と、情報検出手段により検出された情報に基づいて揺動装置の動作を制御する制御手段とをさらに備えてもよい。
【００１６】
この場合、自動二輪車の挙動に関する情報が検出され、揺動装置の動作が検出された情報に基づいて制御される。これにより、後輪の本体フレームの上下方向に平行な軸に対する傾斜角度を自動二輪車の挙動に関する情報に基づいて調整することが可能となる。その結果、乗り手の動作がより軽減され、操作性がより向上するとともに、より安定した旋回走行が実現される。
【００１７】
情報検出手段は、車速を検出する速度検出手段、前輪の切れ角を検出する切れ角検出手段、ヨーレートを検出するヨーレート検出手段、ロールレートを検出するロールレート検出手段および車体の横方向の加速度を検出する横加速度検出手段のうち少なくとも１つを含んでもよい。
【００１８】
この場合、車速、前輪の切れ角、ヨーレート、ロールレートおよび車体の横方向の加速度のうち少なくとも１つの情報に基づいて揺動装置の動作が制御される。
【００１９】
これにより、後輪の本体フレームの上下方向に平行な軸に対する傾斜角度を検出された情報に基づいて調整することが可能となる。その結果、乗り手の動作がより軽減され、操作性がより向上するとともに、より安定した旋回走行が実現される。
【００２０】
後輪の傾斜角を検出する傾斜角検出手段をさらに備え、制御手段は、傾斜角検出手段により検出される傾斜角に基づいて揺動装置の動作をフィードバック制御してもよい。
【００２１】
この場合、後輪の傾斜角が検出され、検出される傾斜角に基づいて揺動装置の動作がフィードバック制御される。これにより、乗り手の動作がさらに軽減され、操作性がさらに向上するとともに、さらに安定した旋回走行が実現される。
【００２２】
第２の発明に係る自動二輪車は、前輪および後輪と、前輪を回転可能かつ操舵可能に保持する本体フレームと、本体フレームに設けられ、後輪を回転可能かつ本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に支持する後輪支持機構と、後輪を本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動させる揺動装置と、後輪を回転させるための駆動力を発生する駆動手段と、駆動手段により発生された駆動力を後輪へ伝達するための駆動力伝達手段とを備えるものである。
【００２３】
この自動二輪車においては、前輪が回転可能かつ操舵可能に本体フレームにより保持され、後輪が回転可能かつ本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に後輪支持機構により支持される。また、後輪は本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動装置により揺動される。さらに、後輪を回転させるための駆動力が駆動手段により発生され、発生された駆動力が駆動力伝達手段により後輪へ伝達される。
【００２４】
このように、後輪が本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜することにより、乗り手は安定した旋回走行を実現するために重心を旋回方向へ移動させるとともに車体を傾ける動作が軽減され、操作性が向上される。
【００２５】
また、旋回走行時に後輪の接線方向が本体フレームの前後方向と異ならないので、旋回走行時における車体のヨーイングおよびローリングのモーメントの増加が抑制され、安定した旋回走行が実現される。
【００２６】
駆動力伝達手段は、駆動手段により回転される回転部材と、回転部材の回転力を後輪に伝達する等速自在継手とを含んでもよい。
【００２７】
この場合、回転部材が駆動手段により回転され、回転部材の回転力が等速自在継手により後輪に伝達される。これにより、本体フレームの上下方向に平行な軸に対する後輪の傾斜角に影響されることなく、駆動手段の駆動力が回転部材および等速自在継手を介して後輪に伝達される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る後輪操舵装置およびそれを備える自動二輪車においては、後輪が本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜することにより、乗り手は安定した旋回走行を実現するために重心を旋回方向へ移動させるとともに車体を傾ける動作が軽減され、操作性が向上される。
【００２９】
また、旋回走行時に後輪の接線方向が本体フレームの前後方向と異ならないので、旋回走行時における車体のヨーイングおよびローリングのモーメントの増加が抑制され、安定した旋回走行が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施の形態に係る後輪操舵装置およびそれを備える自動二輪車について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の外観側面図である。
【００３２】
この自動二輪車１００においては、前輪１がフロントフォーク２により回転可能に保持されている。フロントフォーク２は、本体フレーム６の前部に左右方向へ揺動可能に設けられている。フロントフォーク２の上端部にはハンドル３が取り付けられている。
【００３３】
乗り手がハンドル３を操作することにより、フロントフォーク２が車体の左右方向に揺動する。それにより、前輪１の操舵が行われる。
【００３４】
本体フレーム６の中央部にはエンジン７が保持されている。エンジン７の上部には燃料タンク８が設けられ、燃料タンク８の後方には前部シート９ａおよび後部シート９ｂが設けられている。
【００３５】
エンジン７の後方に延びるように本体フレーム６にリアアーム５２（図２および図３参照）が接続されている。リアアーム５２は、後輪４およびチェーンスプロケット５４を回転可能に保持する。
【００３６】
フロントフォーク２の下端部近傍には車速センサ１１が設けられ、フロントフォーク２の上端部近傍には切れ角センサ１２が設けられている。また、前部シート９ａの下方にはバンク角センサ１３が設けられ、後部シート９ｂの下方にはヨーレートセンサ１４ａ、ロールレートセンサ１４ｂおよび横加速度センサ１４ｃが設けられている。
【００３７】
リアアーム５の後輪４側には後輪傾斜角センサ１７が設けられている。さらに、前部シート９ａの下方には制御装置１５が設けられ、リアアーム５の後輪４側にはアクチュエータ１６が設けられている。上記の複数のセンサ１１，１２，１３，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１７、制御装置１５およびアクチュエータ１６の詳細は後述する。
【００３８】
図２は図１の自動二輪車１００におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、図３は図１の自動二輪車１００におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。図２および図３においては、矢印で示すように、車体の左右方向をＸ方向と定義し、車体の前後方向をＹ方向と定義し、車体の上下方向をＺ方向と定義する。
【００３９】
図２に示すように、本体フレーム６には回転連結軸５３ｃを介してＹ方向に延びるリヤアーム５２の一端が接続されている。これにより、リヤアーム５２が上下に揺動可能となっている。
【００４０】
リヤアーム５２は、本体フレーム６との接続部周辺において、Ｘ方向に幅広に形成された幅広部５２ｄを有する。幅広部５２ｄからＸ方向に偏った位置からＹ方向へ延びるように、幅広部５２ｄよりも幅の狭い幅狭部５２ｃが形成されている。
【００４１】
幅狭部５２ｃの中央および端部からＸ方向へ２つの支持部５２ａ，５２ｂが互いに平行に延びている。
【００４２】
支持部５２ａ，５２ｂ間の幅狭部５２ｃには、Ｘ方向に延びる駆動軸保持孔５２ｈが形成されている。駆動軸保持孔５２ｈには駆動軸５１が挿入されている。これにより、駆動軸５１はリヤアーム５２に回転可能に保持されている。駆動軸５１の一端は等速型自在継手５１ｊに連結されている。
【００４３】
図２および図３では、等速型自在継手５１jが簡易的に示されているが、等速型自在継手５１ｊは、駆動軸５１の一端を保持するインナーレース、インナーレースを覆うように形成されたアウターレース、インナーレースおよびアウターレース間に取り付けられる複数のボールおよびブーツ等により構成されている。
【００４４】
等速型自在継手５１ｊは、支持部５２ａ，５２ｂ間に位置し、後述の後輪回転軸４３に接続されている。駆動軸５１の他端には、チェーンスプロケット５４が接続されている。チェーンスプロケット５４にチェーン５５が架けられている。
【００４５】
支持部５２ａ，５２ｂのそれぞれの先端部近傍には、回転連結軸５３ａ，５３ｂを介して車軸支持部材４５の連結部４５ａ，４５ｂが取り付けられている。これにより、車軸支持部材４５はリヤアーム５２の支持部５２ａ，５２ｂに対して、回転連結軸５３ａ，５３ｂを中心として図３の矢印Ｐに示すように揺動可能である。
【００４６】
車軸支持部材４５の連結部４５ａ，４５ｂは、それぞれＸＹ平面においてＬ字状に形成され、互いに対向するように設けられている。また、車軸支持部材４５には、連結部４５ａ，４５ｂからＸ方向に延びる筒状部４５ｃが形成されている。
【００４７】
筒状部４５ｃの内側にはベアリング４４を介して後輪回転軸４３が回転可能に保持されている。後輪回転軸４３の一端は等速型自在継手５１ｊに接続されている。また、後輪回転軸４３の他端は後輪ハブ４２に接続されている。なお、後輪回転軸４３の一端が等速型自在継手５１ｊのアウターレースと一体形成されてもよい。
【００４８】
後輪ハブ４２はＺＹ平面において略円形状を有する（図示せず）。後輪ハブ４２には後輪ホイール４１が接続されている。後輪ホイール４１の外周部には後輪４、すなわち後輪タイヤが装着されている。
【００４９】
図１のエンジン７の駆動力がチェーン５５を介してチェーンスプロケット５４に伝達され、チェーンスプロケット５４が回転する。チェーンスプロケット５４の回転とともに駆動軸５１が図２の矢印Ｋに示すように回転する。それにより、後輪回転軸４３が回転し、後輪ハブ４２、後輪ホイール４１および後輪４が回転する。
【００５０】
本実施の形態においては、駆動軸５１および後輪回転軸４３が等速型自在継手５１ｊを介して接続されることにより、駆動軸５１の軸心と後輪回転軸４３の軸心とがずれた場合でも、等速ジョイント５１の回転力が後輪回転軸４３に伝達される。
【００５１】
リヤアーム５２の幅狭部５２ｃ上にはアクチュエータ１６が設けられている。また、車軸支持部材４５の筒状部４５ｃの上部には、Ｚ方向に対して傾斜して延びるようにナックルアーム４６が一体形成されている。
【００５２】
アクチュエータ１６は、例えばサーボモータを備える。本例では、図２および図３に示すように、アクチュエータ１６の略中央部からＹ方向に延びるようにサーボモータの回転軸１６１が突出している。
【００５３】
回転軸１６１には回動アーム１６２の一端が連結されている。回動アーム１６２の他端にはタイロッド１６４の一端が揺動可能に連結されている。タイロッド１６４の他端はナックルアーム４６の上端に揺動可能に連結されている。
【００５４】
アクチュエータ１６が動作することにより回転軸１６１が回転する。これにより、回動アーム１６２の他端が回転軸１６１を中心に矢印Ｑの方向に揺動する。それにより、タイロッド１６４を介してナックルアーム４６の上端部がＸ方向に移動する。その結果、上述のように、車軸支持部材４５が回転連結軸５３ａ，５３ｂを中心として矢印Ｐで示すように揺動する。
【００５５】
このように、アクチュエータ１６が動作することにより後輪４がＸＺ面内でＺ方向に対して傾斜する。以下の説明において、Ｚ方向を基準とした後輪４の傾斜角度を後輪傾斜角θと呼ぶ。
【００５６】
アクチュエータ１６は制御装置１５により制御される。以下に、本実施の形態に係る自動二輪車１００の後輪操舵装置の制御系について説明する。
【００５７】
図４は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車１００の後輪操舵装置の制御系の一例を示すブロック図である。
【００５８】
図４に示すように、自動二輪車１００の後輪操舵装置１０は、車速センサ１１、切れ角センサ１２、バンク角センサ１３、ヨーレートセンサ１４ａ、ロールレートセンサ１４ｂ、横加速度センサ１４ｃ、制御装置１５、アクチュエータ１６および後輪傾斜角センサ１７を備える。
【００５９】
ここで、後輪操舵装置１０にはバッテリー２０から電力が供給される。車速センサ１１は前輪１の回転数に基づいて自動二輪車１００の速度を検出する。切れ角センサ１２はハンドル３の切れ角を検出する。バンク角センサ１３は車体の横（左右）方向の傾斜角度（バンク角）を検出する。
【００６０】
ヨーレートセンサ１４ａは、車体のヨーレート、すなわちヨーイングの方向における車体の角速度を検出する。ロールレートセンサ１４ｂは、車体のロールレート、すなわちローリングの方向における車体の角速度を検出する。横加速度センサ１４ｃは、旋回走行時の車体に働く横方向の加速度を検出する。後輪傾斜角センサ１７は後輪傾斜角θを検出する。
【００６１】
制御装置１５は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）および記憶装置またはマイクロコンピュータにより構成される。制御装置１５には、車速センサ１１、切れ角センサ１２、バンク角センサ１３、ヨーレートセンサ１４ａ、ロールレートセンサ１４ｂおよび横加速度センサ１４ｃの検出値が入力される。制御装置１５は入力された各検出値に基づいてアクチュエータ１６の動作を制御する。
【００６２】
制御装置１５がアクチュエータ１６の動作を制御することにより、後輪４の後輪傾斜角θが調整される。調整された後輪傾斜角θは後輪傾斜角センサ１７により検出され、検出された後輪傾斜角θは制御装置１５に入力される。このように、後輪傾斜角度θに基づいてアクチュエータ１６がフィードバック制御される。
【００６３】
例えば、制御装置１５は乗り手のハンドル３の操作に基づいてアクチュエータ１６の動作を制御し、後輪４の後輪傾斜角度θを調整する。この場合、制御装置１５は切れ角センサ１２により得られるハンドル３の切れ角に基づいてアクチュエータ１６を制御する。
【００６４】
図５〜図７は、制御装置１５が乗り手のハンドル３操作に基づいて後輪傾斜角度θを調整する例を示す図である。図５〜図７においては、ハンドル３および後輪４の動作を簡単に説明するため、自動二輪車１００が簡易的に示されている。ここでは、乗り手の位置を中心として、自動二輪車１００の前方を符号Ｆで表し、後方を符号Ｂで表し、自動二輪車１００の左方向を符号Ｌで表し、右方向を符号Ｒで表す。なお、以下の説明において、自動二輪車１００は一定の速度で走行しているものとする。
【００６５】
図５に示すように、乗り手は、前方Ｆに走行したい場合、ハンドル３が左方向Ｌおよび右方向Ｒに切れないように保持する。それにより、前輪１の接線方向は自動二輪車１００の前後方向の軸と一致する。
【００６６】
この場合、制御装置１５は切れ角センサ１２から入力される検出値に基づいて、後輪４の後輪傾斜角度θが０°となるようにアクチュエータ１６の動作を制御する。その結果、後輪４の接線方向は前輪１と同様に自動二輪車１００の前後方向の軸と一致する。
【００６７】
図６に示すように、乗り手は、左斜め前方に旋回走行したい場合、ハンドル３を左方向Ｌに切る。それにより、前輪１の接線方向が自動二輪車１００の進行方向の軸と一致する。
【００６８】
この場合、制御装置１５は、切れ角センサ１２から入力される検出値に基づいてアクチュエータ１６の動作を制御し、太矢印Ｓに示すように、後輪４の上部が左斜め上方向を向くように後輪４の後輪傾斜角度θを調整する。このとき、後輪４の接線方向は自動二輪車１００の車体の前後方向の軸と一致している。
【００６９】
図７に示すように、乗り手は右斜め前方に旋回走行したい場合、ハンドル３を右方向Ｒに切る。それにより、前輪１の接線方向が自動二輪車１００の進行方向の軸と一致する。
【００７０】
この場合、制御装置１５は、切れ角センサ１２から入力される検出値に基づいてアクチュエータ１６の動作を制御し、太矢印Ｓに示すように、後輪４の上部が右斜め上方向を向くように後輪４の後輪傾斜角度θを調整する。このとき、後輪４の接線方向は自動二輪車１００の車体の前後方向の軸と一致している。
【００７１】
図６および図７に示すように、後輪４の後輪傾斜角度θが調整されることにより、左斜め前方への旋回走行時に働くヨーイングおよびローリングのモーメントに対する反力が発生する。これにより、乗り手は旋回方向へ体の重心を移動させる動作が軽減され、操作性が向上される。
【００７２】
また、後輪４の接線方向は自動二輪車１００の車体の前後方向の軸と一致しているので、乗り手がさらにアクセルを開けた場合でも、後輪４により発生する駆動力が車体の前後方向の軸と異なる方向に働かない。これにより、ヨーイングおよびローリングのモーメントの発生が低減され、安定した旋回走行が維持される。
【００７３】
本実施の形態に係る自動二輪車１００において、制御装置１５は以下のように後輪４の後輪傾斜角度θを調整してもよい。
【００７４】
図８は、図４の制御装置１５による後輪傾斜角度θの調整方法について他の例を説明するための図である。
【００７５】
図８（ａ）は、図４の制御装置１５が旋回走行時における車体の重力、バンク角、および遠心力に基づいて後輪４の後輪傾斜角度θを調整する方法を説明するための図である。図８（ａ）においては、自動二輪車１００を後方から見た場合の後輪４が示されている。また、車体が白丸で示され、車体の重心が点ＧＣで示されている。
【００７６】
この場合、制御装置１５は後輪傾斜角度θを次のように調整する。
【００７７】
制御装置１５は、車速センサ１１により検出された自動二輪車１００の速度およびヨーレートセンサ１４ａにより検出されたヨーレートに基づいて、旋回方向と反対の水平方向に働く遠心力ａを算出する。
【００７８】
ここで、制御装置１５には予め自動二輪車１００の車重が記憶されている。制御装置１５はバンク角センサ１３により検出された自動二輪車１００のバンク角に基づいて、鉛直方向に働く重力Ｇを算出する。
【００７９】
図８（ａ）に示すように、遠心力ａおよび重力Ｇの大きさおよび方向をベクトルで表すと、自動二輪車１００が安定して旋回走行するためには、遠心力ａと重力Ｇとの合力のベクトルＧａが示す方向に車体の上下方向の軸ｚが傾斜する必要がある。
【００８０】
そこで、制御装置１５は軸ｚとベクトルＧａの方向とが一致するように、すなわち軸ｚとベクトルＧａとのなす角度αが０°となるように、アクチュエータ１６の動作を制御して後輪４の後輪傾斜角度θを調整する。これにより、自動二輪車１００のバンク角が調整され、角度αが０°となることにより安定した旋回走行が維持される。その結果、乗り手は旋回方向へ体の重心を移動させる動作が軽減され、操作性が向上する。
【００８１】
図８（ｂ）は、図４の制御装置１５が旋回走行時における車体の重力、バンク角、遠心力および横加速度に基づいて後輪４の後輪傾斜角度θを調整する方法を説明するための図である。図８（ｂ）においては、自動二輪車１００の模式的平面図および自動二輪車１００を後方から見た場合の後輪４が示されている。また、車体が白丸で示され、車体の重心が点ＧＣで示されている。
【００８２】
この場合、制御装置１５は後輪傾斜角度θを次のように調整する。
【００８３】
初めに、制御装置１５は、図８（ａ）を用いて説明したように車体の重力、バンク角および遠心力に基づいて後輪４の後輪傾斜角度θの調整を行う。
【００８４】
続いて、制御装置１５は、車速センサ１１により検出された自動二輪車１００の速度ｖおよびヨーレートセンサ１４ａにより検出されたヨーレートωに基づいて、旋回方向と反対の水平方向に働く横加速度（以下、算出横加速度と呼ぶ。）ａ１を算出する。なお、この算出横加速度ａ１は上記の遠心力ａと同じ大きさを有する。図８（ｂ）に、自動二輪車１００の速度ｖ、ヨーレートωおよび算出横加速度ａ１が示されている。また、図８（ｂ）には横加速度センサ１４ｃにより検出された横加速度（以下、検出横加速度と呼ぶ。）ａ２が示されている。
【００８５】
制御装置１５は、上述のようにバンク角センサ１３により検出された自動二輪車１００のバンク角に基づいて、鉛直方向に働く重力Ｇを算出する。
【００８６】
制御装置１５は、算出横加速度ａ１および重力Ｇの合力を表すベクトルＧａ１の方向と、検出横加速度ａ２および重力Ｇの合力を表すベクトルＧａ２の方向とを比較する。そこで、制御装置１５は、ベクトルＧａ１とベクトルＧａ２とがなす角度βに基づいて、後輪４の後輪傾斜角θをさらに調整する。
【００８７】
これにより、ヨーイングのモーメントを考慮しつつ自動二輪車１００のバンク角がより正確に調整され、安定した旋回走行が維持される。その結果、乗り手は旋回方向へ体の重心を移動させる動作が軽減され、操作性が向上する。
【００８８】
上記の他、本実施の形態に係る自動二輪車１００の制御装置１５は、複数のセンサ１１，１２，１３，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１７から得られる検出値に基づいて他の方法により後輪４の後輪傾斜角θを制御してもよい。
【００８９】
以上、本実施の形態に係る自動二輪車１００において、前輪１が前輪に相当し、後輪４が後輪に相当し、本体フレーム６が本体フレームに相当し、後輪操舵装置１０が後輪操舵装置に相当し、リヤアーム５２、ベアリング４４、車軸支持部材４５、ナックルアーム４６、タイロッド１６４が後輪支持機構に相当し、アクチュエータ１６が揺動装置に相当する。
【００９０】
また、自動二輪車１００の速度、ハンドル３の切れ角、車体の横方向の傾斜角度、車体のヨーレート、車体のロールレートおよび車体に働く横方向の加速度が自動二輪車の挙動に関する情報に相当し、車速センサ１１、切れ角センサ１２、バンク角センサ１３、ヨーレートセンサ１４ａ、ロールレートセンサ１４ｂおよび横加速度センサ１４ｃが情報検出手段に相当し、制御装置１５が制御手段に相当する。
【００９１】
さらに、後輪傾斜角センサ１７が傾斜角検出手段に相当し、後輪傾斜角θが傾斜角に相当し、エンジン７が駆動手段に相当し、チェーンスプロケット５４が回転部材に相当し、駆動軸５１、等速型自在継手５１ｊおよび後輪回転軸４３が等速自在継手に相当する。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、自動二輪車の操舵装置として有効に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の外観側面図である。
【図２】図１の自動二輪車におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１の自動二輪車におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の後輪操舵装置の制御系の一例を示すブロック図である。
【図５】制御装置が乗り手のハンドル操作に基づいて後輪傾斜角度を調整する例を示す図である。
【図６】制御装置が乗り手のハンドル操作に基づいて後輪傾斜角度を調整する例を示す図である。
【図７】制御装置が乗り手のハンドル操作に基づいて後輪傾斜角度を調整する例を示す図である。
【図８】図４の制御装置による後輪傾斜角度の調整方法について他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ 前輪
３ ハンドル
４ 後輪
６ 本体フレーム
７ エンジン
１０ 後輪操舵装置
１１ 車速センサ
１２ 切れ角センサ
１３ バンク角センサ
１４ａ ヨーレートセンサ
１４ｂ ロールレートセンサ
１４ｃ 横加速度センサ
１５ 制御装置
１６ アクチュエータ
１７ 後輪傾斜角センサ
４３ 後輪回転軸
４４ ベアリング
４５ 車軸支持部材
４６ ナックルアーム
５１ 駆動軸
５２ リヤアーム
５４ チェーンスプロケット
１００ 自動二輪車
１６４ タイロッド
５１ｊ 等速型自在継手
θ 後輪傾斜角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車の後輪を操舵するための後輪操舵装置およびそれを備える自動二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動二輪車の前輪の操舵に応じて後輪を操舵する前後輪操舵装置の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この前後輪操舵装置は、例えば、後輪操舵装置、制御部および複数のセンサを備える。後輪操舵装置には、後輪が所定の方向に揺動可能に取り付けられている。
【０００４】
複数のセンサにより車体速度、ハンドルの切れ角、車体のヨーイングおよびローリング等の種々の情報が検出され、検出された種々の情報に基づいて、制御部により後輪操舵装置の動作が制御される。これにより、後輪が車体の上下方向の軸を中心として揺動するように後輪の操舵が行われる。
【０００５】
このように、前輪とともに後輪を操舵することにより、乗り手が旋回走行時に旋回方向に体の重心を移動させる動作が軽減され、旋回走行時における操作性の向上が実現される。
【特許文献１】特開平５−２４６３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の前後輪操舵装置を備える自動二輪車においては、旋回走行時に乗り手がさらにアクセルを開くと、後輪に伝達されるトルクが増加し、車速が増加するとともに後輪が操舵される。この場合、後輪による駆動力は後輪の接線方向に働くので、後輪の駆動力は車体の前後方向と異なる方向に働く。
【０００７】
このように、後輪の駆動力が車体の前後方向と異なる方向に働くと、ヨーイングおよびローリングのモーメントが発生する。
【０００８】
一般に、自動二輪車の旋回走行時においては、乗り手が重心を旋回方向へ移動させるとともに車体を傾けることにより、重力、遠心力、ヨーイングのモーメントおよびローリングのモーメントのバランスが維持される。それにより、安定した旋回走行が実現される。
【０００９】
しかしながら、旋回走行時に後輪の駆動力が増加し、その駆動力が車体の前後方向と異なる方向に働くと、乗り手は新たに発生されたヨーイングおよびローリングのモーメントに応じて、新たに重力、遠心力、ヨーイングのモーメントおよびローリングのモーメントのバランスを調整しなければならない。それにより、安定した旋回走行を行うためには熟練を要する場合があった。
【００１０】
本発明の目的は、操作性を向上しつつ安定した旋回走行を実現できる後輪操舵装置およびそれを備える自動二輪車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係る後輪操舵装置は、自動二輪車の後輪を操舵する後輪操舵装置であって、前輪を回転可能かつ操舵可能に保持する本体フレームと、本体フレームに設けられ、後輪を回転可能かつ本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に支持する後輪支持機構と、後輪を本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動させる揺動装置とを備えるものである。
【００１２】
この後輪操舵装置においては、前輪が回転可能かつ操舵可能に本体フレームにより保持され、後輪が回転可能かつ本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に後輪支持機構により支持される。さらに、後輪は本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動装置により揺動される。
【００１３】
このように、後輪が本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜することにより、乗り手は安定した旋回走行を実現するために重心を旋回方向へ移動させるとともに車体を傾ける動作が軽減され、操作性が向上される。
【００１４】
また、旋回走行時に後輪の接線方向が本体フレームの前後方向と異ならないので、旋回走行時における車体のヨーイングおよびローリングのモーメントの増加が抑制され、安定した旋回走行が実現される。
【００１５】
自動二輪車の挙動に関する情報を検出する情報検出手段と、情報検出手段により検出された情報に基づいて揺動装置の動作を制御する制御手段とをさらに備えてもよい。
【００１６】
この場合、自動二輪車の挙動に関する情報が検出され、揺動装置の動作が検出された情報に基づいて制御される。これにより、後輪の本体フレームの上下方向に平行な軸に対する傾斜角度を自動二輪車の挙動に関する情報に基づいて調整することが可能となる。その結果、乗り手の動作がより軽減され、操作性がより向上するとともに、より安定した旋回走行が実現される。
【００１７】
情報検出手段は、車速を検出する速度検出手段、前輪の切れ角を検出する切れ角検出手段、ヨーレートを検出するヨーレート検出手段、ロールレートを検出するロールレート検出手段および車体の横方向の加速度を検出する横加速度検出手段のうち少なくとも１つを含んでもよい。
【００１８】
この場合、車速、前輪の切れ角、ヨーレート、ロールレートおよび車体の横方向の加速度のうち少なくとも１つの情報に基づいて揺動装置の動作が制御される。
【００１９】
これにより、後輪の本体フレームの上下方向に平行な軸に対する傾斜角度を検出された情報に基づいて調整することが可能となる。その結果、乗り手の動作がより軽減され、操作性がより向上するとともに、より安定した旋回走行が実現される。
【００２０】
後輪の傾斜角を検出する傾斜角検出手段をさらに備え、制御手段は、傾斜角検出手段により検出される傾斜角に基づいて揺動装置の動作をフィードバック制御してもよい。
【００２１】
この場合、後輪の傾斜角が検出され、検出される傾斜角に基づいて揺動装置の動作がフィードバック制御される。これにより、乗り手の動作がさらに軽減され、操作性がさらに向上するとともに、さらに安定した旋回走行が実現される。
【００２２】
第２の発明に係る自動二輪車は、前輪および後輪と、前輪を回転可能かつ操舵可能に保持する本体フレームと、本体フレームに設けられ、後輪を回転可能かつ本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に支持する後輪支持機構と、後輪を本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動させる揺動装置と、後輪を回転させるための駆動力を発生する駆動手段と、駆動手段により発生された駆動力を後輪へ伝達するための駆動力伝達手段とを備えるものである。
【００２３】
この自動二輪車においては、前輪が回転可能かつ操舵可能に本体フレームにより保持され、後輪が回転可能かつ本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に後輪支持機構により支持される。また、後輪は本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動装置により揺動される。さらに、後輪を回転させるための駆動力が駆動手段により発生され、発生された駆動力が駆動力伝達手段により後輪へ伝達される。
【００２４】
このように、後輪が本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜することにより、乗り手は安定した旋回走行を実現するために重心を旋回方向へ移動させるとともに車体を傾ける動作が軽減され、操作性が向上される。
【００２５】
また、旋回走行時に後輪の接線方向が本体フレームの前後方向と異ならないので、旋回走行時における車体のヨーイングおよびローリングのモーメントの増加が抑制され、安定した旋回走行が実現される。
【００２６】
駆動力伝達手段は、駆動手段により回転される回転部材と、回転部材の回転力を後輪に伝達する等速自在継手とを含んでもよい。
【００２７】
この場合、回転部材が駆動手段により回転され、回転部材の回転力が等速自在継手により後輪に伝達される。これにより、本体フレームの上下方向に平行な軸に対する後輪の傾斜角に影響されることなく、駆動手段の駆動力が回転部材および等速自在継手を介して後輪に伝達される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る後輪操舵装置およびそれを備える自動二輪車においては、後輪が本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜することにより、乗り手は安定した旋回走行を実現するために重心を旋回方向へ移動させるとともに車体を傾ける動作が軽減され、操作性が向上される。
【００２９】
また、旋回走行時に後輪の接線方向が本体フレームの前後方向と異ならないので、旋回走行時における車体のヨーイングおよびローリングのモーメントの増加が抑制され、安定した旋回走行が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施の形態に係る後輪操舵装置およびそれを備える自動二輪車について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の外観側面図である。
【００３２】
この自動二輪車１００においては、前輪１がフロントフォーク２により回転可能に保持されている。フロントフォーク２は、本体フレーム６の前部に左右方向へ揺動可能に設けられている。フロントフォーク２の上端部にはハンドル３が取り付けられている。
【００３３】
乗り手がハンドル３を操作することにより、フロントフォーク２が車体の左右方向に揺動する。それにより、前輪１の操舵が行われる。
【００３４】
本体フレーム６の中央部にはエンジン７が保持されている。エンジン７の上部には燃料タンク８が設けられ、燃料タンク８の後方には前部シート９ａおよび後部シート９ｂが設けられている。
【００３５】
エンジン７の後方に延びるように本体フレーム６にリアアーム５２（図２および図３参照）が接続されている。リアアーム５２は、後輪４およびチェーンスプロケット５４を回転可能に保持する。
【００３６】
フロントフォーク２の下端部近傍には車速センサ１１が設けられ、フロントフォーク２の上端部近傍には切れ角センサ１２が設けられている。また、前部シート９ａの下方にはバンク角センサ１３が設けられ、後部シート９ｂの下方にはヨーレートセンサ１４ａ、ロールレートセンサ１４ｂおよび横加速度センサ１４ｃが設けられている。
【００３７】
リアアーム５の後輪４側には後輪傾斜角センサ１７が設けられている。さらに、前部シート９ａの下方には制御装置１５が設けられ、リアアーム５の後輪４側にはアクチュエータ１６が設けられている。上記の複数のセンサ１１，１２，１３，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１７、制御装置１５およびアクチュエータ１６の詳細は後述する。
【００３８】
図２は図１の自動二輪車１００におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、図３は図１の自動二輪車１００におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。図２および図３においては、矢印で示すように、車体の左右方向をＸ方向と定義し、車体の前後方向をＹ方向と定義し、車体の上下方向をＺ方向と定義する。
【００３９】
図２に示すように、本体フレーム６には回転連結軸５３ｃを介してＹ方向に延びるリヤアーム５２の一端が接続されている。これにより、リヤアーム５２が上下に揺動可能となっている。
【００４０】
リヤアーム５２は、本体フレーム６との接続部周辺において、Ｘ方向に幅広に形成された幅広部５２ｄを有する。幅広部５２ｄからＸ方向に偏った位置からＹ方向へ延びるように、幅広部５２ｄよりも幅の狭い幅狭部５２ｃが形成されている。
【００４１】
幅狭部５２ｃの中央および端部からＸ方向へ２つの支持部５２ａ，５２ｂが互いに平行に延びている。
【００４２】
支持部５２ａ，５２ｂ間の幅狭部５２ｃには、Ｘ方向に延びる駆動軸保持孔５２ｈが形成されている。駆動軸保持孔５２ｈには駆動軸５１が挿入されている。これにより、駆動軸５１はリヤアーム５２に回転可能に保持されている。駆動軸５１の一端は等速型自在継手５１ｊに連結されている。
【００４３】
図２および図３では、等速型自在継手５１jが簡易的に示されているが、等速型自在継手５１ｊは、駆動軸５１の一端を保持するインナーレース、インナーレースを覆うように形成されたアウターレース、インナーレースおよびアウターレース間に取り付けられる複数のボールおよびブーツ等により構成されている。
【００４４】
等速型自在継手５１ｊは、支持部５２ａ，５２ｂ間に位置し、後述の後輪回転軸４３に接続されている。駆動軸５１の他端には、チェーンスプロケット５４が接続されている。チェーンスプロケット５４にチェーン５５が架けられている。
【００４５】
支持部５２ａ，５２ｂのそれぞれの先端部近傍には、回転連結軸５３ａ，５３ｂを介して車軸支持部材４５の連結部４５ａ，４５ｂが取り付けられている。これにより、車軸支持部材４５はリヤアーム５２の支持部５２ａ，５２ｂに対して、回転連結軸５３ａ，５３ｂを中心として図３の矢印Ｐに示すように揺動可能である。
【００４６】
車軸支持部材４５の連結部４５ａ，４５ｂは、それぞれＸＹ平面においてＬ字状に形成され、互いに対向するように設けられている。また、車軸支持部材４５には、連結部４５ａ，４５ｂからＸ方向に延びる筒状部４５ｃが形成されている。
【００４７】
筒状部４５ｃの内側にはベアリング４４を介して後輪回転軸４３が回転可能に保持されている。後輪回転軸４３の一端は等速型自在継手５１ｊに接続されている。また、後輪回転軸４３の他端は後輪ハブ４２に接続されている。なお、後輪回転軸４３の一端が等速型自在継手５１ｊのアウターレースと一体形成されてもよい。
【００４８】
後輪ハブ４２はＺＹ平面において略円形状を有する（図示せず）。後輪ハブ４２には後輪ホイール４１が接続されている。後輪ホイール４１の外周部には後輪４、すなわち後輪タイヤが装着されている。
【００４９】
図１のエンジン７の駆動力がチェーン５５を介してチェーンスプロケット５４に伝達され、チェーンスプロケット５４が回転する。チェーンスプロケット５４の回転とともに駆動軸５１が図２の矢印Ｋに示すように回転する。それにより、後輪回転軸４３が回転し、後輪ハブ４２、後輪ホイール４１および後輪４が回転する。
【００５０】
本実施の形態においては、駆動軸５１および後輪回転軸４３が等速型自在継手５１ｊを介して接続されることにより、駆動軸５１の軸心と後輪回転軸４３の軸心とがずれた場合でも、等速ジョイント５１の回転力が後輪回転軸４３に伝達される。
【００５１】
リヤアーム５２の幅狭部５２ｃ上にはアクチュエータ１６が設けられている。また、車軸支持部材４５の筒状部４５ｃの上部には、Ｚ方向に対して傾斜して延びるようにナックルアーム４６が一体形成されている。
【００５２】
アクチュエータ１６は、例えばサーボモータを備える。本例では、図２および図３に示すように、アクチュエータ１６の略中央部からＹ方向に延びるようにサーボモータの回転軸１６１が突出している。
【００５３】
回転軸１６１には回動アーム１６２の一端が連結されている。回動アーム１６２の他端にはタイロッド１６４の一端が揺動可能に連結されている。タイロッド１６４の他端はナックルアーム４６の上端に揺動可能に連結されている。
【００５４】
アクチュエータ１６が動作することにより回転軸１６１が回転する。これにより、回動アーム１６２の他端が回転軸１６１を中心に矢印Ｑの方向に揺動する。それにより、タイロッド１６４を介してナックルアーム４６の上端部がＸ方向に移動する。その結果、上述のように、車軸支持部材４５が回転連結軸５３ａ，５３ｂを中心として矢印Ｐで示すように揺動する。
【００５５】
このように、アクチュエータ１６が動作することにより後輪４がＸＺ面内でＺ方向に対して傾斜する。以下の説明において、Ｚ方向を基準とした後輪４の傾斜角度を後輪傾斜角θと呼ぶ。
【００５６】
アクチュエータ１６は制御装置１５により制御される。以下に、本実施の形態に係る自動二輪車１００の後輪操舵装置の制御系について説明する。
【００５７】
図４は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車１００の後輪操舵装置の制御系の一例を示すブロック図である。
【００５８】
図４に示すように、自動二輪車１００の後輪操舵装置１０は、車速センサ１１、切れ角センサ１２、バンク角センサ１３、ヨーレートセンサ１４ａ、ロールレートセンサ１４ｂ、横加速度センサ１４ｃ、制御装置１５、アクチュエータ１６および後輪傾斜角センサ１７を備える。
【００５９】
ここで、後輪操舵装置１０にはバッテリー２０から電力が供給される。車速センサ１１は前輪１の回転数に基づいて自動二輪車１００の速度を検出する。切れ角センサ１２はハンドル３の切れ角を検出する。バンク角センサ１３は車体の横（左右）方向の傾斜角度（バンク角）を検出する。
【００６０】
ヨーレートセンサ１４ａは、車体のヨーレート、すなわちヨーイングの方向における車体の角速度を検出する。ロールレートセンサ１４ｂは、車体のロールレート、すなわちローリングの方向における車体の角速度を検出する。横加速度センサ１４ｃは、旋回走行時の車体に働く横方向の加速度を検出する。後輪傾斜角センサ１７は後輪傾斜角θを検出する。
【００６１】
制御装置１５は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）および記憶装置またはマイクロコンピュータにより構成される。制御装置１５には、車速センサ１１、切れ角センサ１２、バンク角センサ１３、ヨーレートセンサ１４ａ、ロールレートセンサ１４ｂおよび横加速度センサ１４ｃの検出値が入力される。制御装置１５は入力された各検出値に基づいてアクチュエータ１６の動作を制御する。
【００６２】
制御装置１５がアクチュエータ１６の動作を制御することにより、後輪４の後輪傾斜角θが調整される。調整された後輪傾斜角θは後輪傾斜角センサ１７により検出され、検出された後輪傾斜角θは制御装置１５に入力される。このように、後輪傾斜角度θに基づいてアクチュエータ１６がフィードバック制御される。
【００６３】
例えば、制御装置１５は乗り手のハンドル３の操作に基づいてアクチュエータ１６の動作を制御し、後輪４の後輪傾斜角度θを調整する。この場合、制御装置１５は切れ角センサ１２により得られるハンドル３の切れ角に基づいてアクチュエータ１６を制御する。
【００６４】
図５〜図７は、制御装置１５が乗り手のハンドル３操作に基づいて後輪傾斜角度θを調整する例を示す図である。図５〜図７においては、ハンドル３および後輪４の動作を簡単に説明するため、自動二輪車１００が簡易的に示されている。ここでは、乗り手の位置を中心として、自動二輪車１００の前方を符号Ｆで表し、後方を符号Ｂで表し、自動二輪車１００の左方向を符号Ｌで表し、右方向を符号Ｒで表す。なお、以下の説明において、自動二輪車１００は一定の速度で走行しているものとする。
【００６５】
図５に示すように、乗り手は、前方Ｆに走行したい場合、ハンドル３が左方向Ｌおよび右方向Ｒに切れないように保持する。それにより、前輪１の接線方向は自動二輪車１００の前後方向の軸と一致する。
【００６６】
この場合、制御装置１５は切れ角センサ１２から入力される検出値に基づいて、後輪４の後輪傾斜角度θが０°となるようにアクチュエータ１６の動作を制御する。その結果、後輪４の接線方向は前輪１と同様に自動二輪車１００の前後方向の軸と一致する。
【００６７】
図６に示すように、乗り手は、左斜め前方に旋回走行したい場合、ハンドル３を左方向Ｌに切る。それにより、前輪１の接線方向が自動二輪車１００の進行方向の軸と一致する。
【００６８】
この場合、制御装置１５は、切れ角センサ１２から入力される検出値に基づいてアクチュエータ１６の動作を制御し、太矢印Ｓに示すように、後輪４の上部が左斜め上方向を向くように後輪４の後輪傾斜角度θを調整する。このとき、後輪４の接線方向は自動二輪車１００の車体の前後方向の軸と一致している。
【００６９】
図７に示すように、乗り手は右斜め前方に旋回走行したい場合、ハンドル３を右方向Ｒに切る。それにより、前輪１の接線方向が自動二輪車１００の進行方向の軸と一致する。
【００７０】
この場合、制御装置１５は、切れ角センサ１２から入力される検出値に基づいてアクチュエータ１６の動作を制御し、太矢印Ｓに示すように、後輪４の上部が右斜め上方向を向くように後輪４の後輪傾斜角度θを調整する。このとき、後輪４の接線方向は自動二輪車１００の車体の前後方向の軸と一致している。
【００７１】
図６および図７に示すように、後輪４の後輪傾斜角度θが調整されることにより、左斜め前方への旋回走行時に働くヨーイングおよびローリングのモーメントに対する反力が発生する。これにより、乗り手は旋回方向へ体の重心を移動させる動作が軽減され、操作性が向上される。
【００７２】
また、後輪４の接線方向は自動二輪車１００の車体の前後方向の軸と一致しているので、乗り手がさらにアクセルを開けた場合でも、後輪４により発生する駆動力が車体の前後方向の軸と異なる方向に働かない。これにより、ヨーイングおよびローリングのモーメントの発生が低減され、安定した旋回走行が維持される。
【００７３】
本実施の形態に係る自動二輪車１００において、制御装置１５は以下のように後輪４の後輪傾斜角度θを調整してもよい。
【００７４】
図８は、図４の制御装置１５による後輪傾斜角度θの調整方法について他の例を説明するための図である。
【００７５】
図８（ａ）は、図４の制御装置１５が旋回走行時における車体の重力、バンク角、および遠心力に基づいて後輪４の後輪傾斜角度θを調整する方法を説明するための図である。図８（ａ）においては、自動二輪車１００を後方から見た場合の後輪４が示されている。また、車体が白丸で示され、車体の重心が点ＧＣで示されている。
【００７６】
この場合、制御装置１５は後輪傾斜角度θを次のように調整する。
【００７７】
制御装置１５は、車速センサ１１により検出された自動二輪車１００の速度およびヨーレートセンサ１４ａにより検出されたヨーレートに基づいて、旋回方向と反対の水平方向に働く遠心力ａを算出する。
【００７８】
ここで、制御装置１５には予め自動二輪車１００の車重が記憶されている。制御装置１５はバンク角センサ１３により検出された自動二輪車１００のバンク角に基づいて、鉛直方向に働く重力Ｇを算出する。
【００７９】
図８（ａ）に示すように、遠心力ａおよび重力Ｇの大きさおよび方向をベクトルで表すと、自動二輪車１００が安定して旋回走行するためには、遠心力ａと重力Ｇとの合力のベクトルＧａが示す方向に車体の上下方向の軸ｚが傾斜する必要がある。
【００８０】
そこで、制御装置１５は軸ｚとベクトルＧａの方向とが一致するように、すなわち軸ｚとベクトルＧａとのなす角度αが０°となるように、アクチュエータ１６の動作を制御して後輪４の後輪傾斜角度θを調整する。これにより、自動二輪車１００のバンク角が調整され、角度αが０°となることにより安定した旋回走行が維持される。その結果、乗り手は旋回方向へ体の重心を移動させる動作が軽減され、操作性が向上する。
【００８１】
図８（ｂ）は、図４の制御装置１５が旋回走行時における車体の重力、バンク角、遠心力および横加速度に基づいて後輪４の後輪傾斜角度θを調整する方法を説明するための図である。図８（ｂ）においては、自動二輪車１００の模式的平面図および自動二輪車１００を後方から見た場合の後輪４が示されている。また、車体が白丸で示され、車体の重心が点ＧＣで示されている。
【００８２】
この場合、制御装置１５は後輪傾斜角度θを次のように調整する。
【００８３】
初めに、制御装置１５は、図８（ａ）を用いて説明したように車体の重力、バンク角および遠心力に基づいて後輪４の後輪傾斜角度θの調整を行う。
【００８４】
続いて、制御装置１５は、車速センサ１１により検出された自動二輪車１００の速度ｖおよびヨーレートセンサ１４ａにより検出されたヨーレートωに基づいて、旋回方向と反対の水平方向に働く横加速度（以下、算出横加速度と呼ぶ。）ａ１を算出する。なお、この算出横加速度ａ１は上記の遠心力ａと同じ大きさを有する。図８（ｂ）に、自動二輪車１００の速度ｖ、ヨーレートωおよび算出横加速度ａ１が示されている。また、図８（ｂ）には横加速度センサ１４ｃにより検出された横加速度（以下、検出横加速度と呼ぶ。）ａ２が示されている。
【００８５】
制御装置１５は、上述のようにバンク角センサ１３により検出された自動二輪車１００のバンク角に基づいて、鉛直方向に働く重力Ｇを算出する。
【００８６】
制御装置１５は、算出横加速度ａ１および重力Ｇの合力を表すベクトルＧａ１の方向と、検出横加速度ａ２および重力Ｇの合力を表すベクトルＧａ２の方向とを比較する。そこで、制御装置１５は、ベクトルＧａ１とベクトルＧａ２とがなす角度βに基づいて、後輪４の後輪傾斜角θをさらに調整する。
【００８７】
これにより、ヨーイングのモーメントを考慮しつつ自動二輪車１００のバンク角がより正確に調整され、安定した旋回走行が維持される。その結果、乗り手は旋回方向へ体の重心を移動させる動作が軽減され、操作性が向上する。
【００８８】
上記の他、本実施の形態に係る自動二輪車１００の制御装置１５は、複数のセンサ１１，１２，１３，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１７から得られる検出値に基づいて他の方法により後輪４の後輪傾斜角θを制御してもよい。
【００８９】
以上、本実施の形態に係る自動二輪車１００において、前輪１が前輪に相当し、後輪４が後輪に相当し、本体フレーム６が本体フレームに相当し、後輪操舵装置１０が後輪操舵装置に相当し、リヤアーム５２、ベアリング４４、車軸支持部材４５、ナックルアーム４６、タイロッド１６４が後輪支持機構に相当し、アクチュエータ１６が揺動装置に相当する。
【００９０】
また、自動二輪車１００の速度、ハンドル３の切れ角、車体の横方向の傾斜角度、車体のヨーレート、車体のロールレートおよび車体に働く横方向の加速度が自動二輪車の挙動に関する情報に相当し、車速センサ１１、切れ角センサ１２、バンク角センサ１３、ヨーレートセンサ１４ａ、ロールレートセンサ１４ｂおよび横加速度センサ１４ｃが情報検出手段に相当し、制御装置１５が制御手段に相当する。
【００９１】
さらに、後輪傾斜角センサ１７が傾斜角検出手段に相当し、後輪傾斜角θが傾斜角に相当し、エンジン７が駆動手段に相当し、チェーンスプロケット５４が回転部材に相当し、駆動軸５１、等速型自在継手５１ｊおよび後輪回転軸４３が等速自在継手に相当する。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、自動二輪車の操舵装置として有効に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の外観側面図である。
【図２】図１の自動二輪車におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１の自動二輪車におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の後輪操舵装置の制御系の一例を示すブロック図である。
【図５】制御装置が乗り手のハンドル操作に基づいて後輪傾斜角度を調整する例を示す図である。
【図６】制御装置が乗り手のハンドル操作に基づいて後輪傾斜角度を調整する例を示す図である。
【図７】制御装置が乗り手のハンドル操作に基づいて後輪傾斜角度を調整する例を示す図である。
【図８】図４の制御装置による後輪傾斜角度の調整方法について他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ 前輪
３ ハンドル
４ 後輪
６ 本体フレーム
７ エンジン
１０ 後輪操舵装置
１１ 車速センサ
１２ 切れ角センサ
１３ バンク角センサ
１４ａ ヨーレートセンサ
１４ｂ ロールレートセンサ
１４ｃ 横加速度センサ
１５ 制御装置
１６ アクチュエータ
１７ 後輪傾斜角センサ
４３ 後輪回転軸
４４ ベアリング
４５ 車軸支持部材
４６ ナックルアーム
５１ 駆動軸
５２ リヤアーム
５４ チェーンスプロケット
１００ 自動二輪車
１６４ タイロッド
５１ｊ 等速型自在継手
θ 後輪傾斜角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動二輪車の後輪を操舵する後輪操舵装置であって、
前輪を回転可能かつ操舵可能に保持する本体フレームと、
前記本体フレームに設けられ、前記後輪を回転可能かつ前記本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に支持する後輪支持機構と、
前記後輪を前記本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動させる揺動装置とを備えることを特徴とする後輪操舵装置。
【請求項２】
前記自動二輪車の挙動に関する情報を検出する情報検出手段と、
前記情報検出手段により検出された情報に基づいて前記揺動装置の動作を制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の後輪操舵装置。
【請求項３】
前記情報検出手段は、車速を検出する速度検出手段、前輪の切れ角を検出する切れ角検出手段、ヨーレートを検出するヨーレート検出手段、ロールレートを検出するロールレート検出手段および車体の横方向の加速度を検出する横加速度検出手段のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２記載の後輪操舵装置。
【請求項４】
前記後輪の傾斜角を検出する傾斜角検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記傾斜角検出手段により検出される傾斜角に基づいて前記揺動装置の動作をフィードバック制御することを特徴とする請求項２または３記載の後輪操舵装置。
【請求項５】
前輪および後輪と、
前記前輪を回転可能かつ操舵可能に保持する本体フレームと、
前記本体フレームに設けられ、前記後輪を回転可能かつ前記本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に支持する後輪支持機構と、
前記後輪を前記本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動させる揺動装置と、
前記後輪を回転させるための駆動力を発生する駆動手段と、
前記駆動手段により発生された駆動力を前記後輪へ伝達するための駆動力伝達手段とを備えることを特徴とする自動二輪車。
【請求項６】
前記駆動力伝達手段は、
前記駆動手段により回転される回転部材と、
前記回転部材の回転力を前記後輪に伝達する等速自在継手とを含むことを特徴とする請求項５記載の自動二輪車。
【請求項１】
自動二輪車の後輪を操舵する後輪操舵装置であって、
前輪を回転可能かつ操舵可能に保持する本体フレームと、
前記本体フレームに設けられ、前記後輪を回転可能かつ前記本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に支持する後輪支持機構と、
前記後輪を前記本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動させる揺動装置とを備えることを特徴とする後輪操舵装置。
【請求項２】
前記自動二輪車の挙動に関する情報を検出する情報検出手段と、
前記情報検出手段により検出された情報に基づいて前記揺動装置の動作を制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の後輪操舵装置。
【請求項３】
前記情報検出手段は、車速を検出する速度検出手段、前輪の切れ角を検出する切れ角検出手段、ヨーレートを検出するヨーレート検出手段、ロールレートを検出するロールレート検出手段および車体の横方向の加速度を検出する横加速度検出手段のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２記載の後輪操舵装置。
【請求項４】
前記後輪の傾斜角を検出する傾斜角検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記傾斜角検出手段により検出される傾斜角に基づいて前記揺動装置の動作をフィードバック制御することを特徴とする請求項２または３記載の後輪操舵装置。
【請求項５】
前輪および後輪と、
前記前輪を回転可能かつ操舵可能に保持する本体フレームと、
前記本体フレームに設けられ、前記後輪を回転可能かつ前記本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜可能に支持する後輪支持機構と、
前記後輪を前記本体フレームの上下方向に平行な軸に対して傾斜するように揺動させる揺動装置と、
前記後輪を回転させるための駆動力を発生する駆動手段と、
前記駆動手段により発生された駆動力を前記後輪へ伝達するための駆動力伝達手段とを備えることを特徴とする自動二輪車。
【請求項６】
前記駆動力伝達手段は、
前記駆動手段により回転される回転部材と、
前記回転部材の回転力を前記後輪に伝達する等速自在継手とを含むことを特徴とする請求項５記載の自動二輪車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−４４５２８（Ｐ２００６−４４５２８Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３０２９８（Ｐ２００４−２３０２９８）
【出願日】平成１６年８月６日（２００４．８．６）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月６日（２００４．８．６）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]