JP6669899B2 - 単軌道動力車両における側方揺動運動を緩衝させる方法および装置 - Google Patents

Description

揺動運動とは、フレームと操舵システムとの位相がずれた回転運動から成る、二輪車の固有振動のことである。この振動形態は、典型的には約２．５〜５Ｈｚの振動数を持っている。この振動の振幅は多くのファクタに依存している。オートバイの場合、揺動は特に高速度の際および特に直進走行の際に表面化することがあり、車道の凹凸または空気の渦のような外乱によって励起される。揺動は非常に迅速に強まって走行挙動をコントロールできなくなることがある。ドライバーの運動プロセスは通常１〜２Ｈｚの最大振動数に制限されているので、ドライバーは揺動にほとんど合目的に抵抗することができない。

特許文献１からは、単軌道動力車両において揺動運動を除去または減少させるための方法が知られている。この場合、少なくとも車両のロール角度および／またはロール率が特定され、車両の揺動運動を検知するためにロール角度および／またはロール率を評価し、車両揺動運動の発生を検知すると、少なくとも１つの車輪でのブレーキ圧の調整および／または駆動トルクの調整が実施される。

独国特許出願公開第１０２００８０１１５７５Ａ１号明細書

本発明は、前輪を備えた単軌道動力車両における側方揺動運動を緩衝する方法において、
−揺動運動があることを検出し、
−それに依存して前記前輪の慣性モーメントを大きくさせる、
方法に関する。

これにより、揺動運動の効果的な緩衝が行われる。単軌道動力車両は、前輪以外に特に後輪をも有しているが、緩衝処置は前輪で行われる。

本発明の有利な構成は、側方揺動運動があることを、横方向加速度センサおよび／またはヨーレートセンサの出力信号に基づいて検知することを特徴としている。この種のセンサは、最近のオートバイのような単軌道動力車両では一般にすでに量産して装着されている。

本発明の有利な構成は、前輪に装着した少なくとも１つの重量要素を車輪外側へ向く半径方向へ変位させることによって、前輪の慣性モーメントを大きくさせることを特徴としている。しかし、特に複数の重量要素が設けられ、これらの重量要素は方位学的に規則的な角度間隔で装着されており、それぞれ半径方向外側へ変位せしめられる。

本発明の有利な構成は、重量要素を前輪のスポークに沿って外側へ変位させることを特徴としている。この場合、スポークは重量要素を機械的に案内するために利用することができる。

本発明の有利な構成は、動力車両の揺動運動の緩衝を行った後に、重量要素をスピンドルまたはケーブルコントロールを用いて再び元の位置へ戻すことを特徴としている。

本発明の有利な構成は、前輪に対し平行に動力車両のフレームに装着した、出発状態で非回転性の少なくとも１つの円板を、前輪と摩擦結合させ、その結果円板が前輪と一緒に回転することによって、前輪の慣性モーメントを大きくさせることを特徴としている。

本発明の有利な構成は、非回転性の円板を、クラッチを用いて前輪と摩擦結合させることを特徴としている。

さらに、本発明は、本発明による方法を実施するために構成された手段を含む装置を包括している。この装置とは、特に、本発明による方法を実施するためのプログラムコードがファイルされている制御器である。

図面は図１と図２とを含んでいる。

主要な構成要素を記載したオートバイの側面図である。 左側は半径方向に変位可能な質量要素を備えた車輪の側面図、右側は連結可能な質量円板を備えた車輪の正面図である。

動力式二輪車において、揺動運動が危険な大きさであると見なされると、この状態は、フレームおよび／または操舵システムの運動を検知している複数のセンサによって検知される。それに基づいて、機械的な装置を用いて、既存の質量体を変位させるか、または付加的な質量体を前輪に設置することにより、前輪の慣性モーメントを大きくさせ、この慣性モーメントが揺動運動に対し緩衝作用を及ぼす。揺動が減衰した後に元の状態に復帰する。この処置は、ステアリングダンパーを備えている動力式二輪車でも、備えていない動力式二輪車でもその揺動を安定化させることができる。

オートバイフレームには、横方向加速度および／またはヨーレートを測定することができる慣性センサが装着されている。このセンサ量の典型的なパターンを介して揺動を検知することができる。この検知動作の信頼性は、操舵システムに高さ方向軸線のまわりでのヨーレートを測定するための他の慣性センサが装着されることで向上させることができる。操舵システムのヨーレートは操舵角センサ、たとえばリニアポテンシオメータによっても検出することができ、操舵角を特徴づけるその出力信号は、時間導関数によって操舵システムのヨーレートを生じさせる。センサシステムの出力信号はアルゴリズムによって分析されることにより揺動状況の典型的なパターンが調べられ、たとえば揺動に典型的な振動数を持った振動および／またはフレームのヨーレート振動とステアリングのヨーレート振動との間の位相ずれが調べられる。揺動は典型的には＞１３０ｋｍ／ｈの高速度で発生し、それ故車輪回転数センサを用いて検出した車輪速度を参考にすることができる。前記アルゴリズムはたとえばＡＢＳ制御器内で実行することができる。揺動状況の検知後、前輪の慣性モーメントを大きくさせる。これは、たとえば車輪の車輪外側への半径方向に変位可能な付加質量体または重量要素または質量要素によって行うことができる。これらの質量体は、当初車輪軸受付近にある。オートバイの揺動運動が発生すると、質量体はリムの方向に変位せしめられる。安定化のために必要なこのリム方向への運動は、遠心力によって行うことができる。質量体の戻し運動のためには、電気作動されるスピンドルが考えられ、或いは、安定化後に質量体をモータ作動で再び引っ張り戻すケーブルコントロールが考えられる。このためには、車輪での電圧供給と、回転している車輪への信号線とが必要である。信号線の代わりに、ワイヤレスの無線リンクが設けられていてもよい。個々の質量要素を単独でまたは個別に起動させることができる限りにおいては、質量体は揺動安定化の他に車輪自動不均衡修正にも使用することができる。

前輪の慣性モーメントを大きくさせる他の可能性は、１つまたは複数の回転可能な円板を前輪に対し平行に装着することにある。安定走行の際には、これらの円板は静止状態で保持される。これは、たとえば摩擦ブレーキによって行うことができる。揺動が生じると、円板はクラッチ装置によって、たとえば摩擦クラッチによって前輪と結合され、前輪の回転数で回転する。クラッチ連結は十分ソフトに行わなければならず、その結果急速に増大する慣性モーメントによって前輪はあまり強く制動されない。揺動状態が沈静した後、これらの円板は再び連結解除され、ソフトに制動される。

上述した２つのバリエーションでは、操舵システムの全質量は常に一定のままである。

図１には、オートバイの側面図が示されている。この場合、１０１は、後輪の車輪回転数センサを表し、１０２は、特に種々の空間方向での加速度と、種々の空間軸のまわりでの回転速度または角速度とを検知する、オートバイに装着した慣性センサ機構を表している。１０４は、操舵角センサを表している。センサ１０１，１０２，１０４の出力信号は制御器１０３へ供給され、これに依存して、オートバイの側方揺動運動があるかないかを検出する。揺動運動がある場合には、起動線１０７を介して前輪のアクチュエータ機構を起動させる。アクチュエータ機構は、少なくとも１つの重量要素１０５を半径方向において車輪外側へ向いている方向へ変位させ、或いは、前輪に対し平行に動力車両のフレームに取り付けられている、出発状態で非回転性の少なくとも１つの円板１０６を、前輪と摩擦結合させる。起動線１０７の代わりに、たとえばワイヤレス無線リンクを使用してもよい。

図２では、左側の図にオートバイの前輪の側面図が示されている。２０１は変位可能な質量体を表し、その変位は、揺動運動があるときにたとえば電気作動されるスピンドルまたはケーブルコントロールを用いて行われる。

図２の右側の図には、オートバイの前輪の正面図が示されている。図示されているのは前輪２０３と、その回転軸線２０４と、質量円板２０５と、クラッチ装置２０２とである。質量円板２０５は通常作動時には静止しており、揺動運動があるときに前輪と一緒に回転する。

１０２ 慣性センサ機構（ヨーレートセンサ）
１０６ 非回転性の円板
２０１ 質量体（重量要素）
２０３ 前輪

Claims (8)

1. 前輪（２０３）を備えた単軌道動力車両における側方揺動運動を緩衝する方法において、
   −揺動運動があることを検出し、
   −それに依存して前記前輪（２０３）の慣性モーメントを大きくさせる、
   方法。
2. 側方揺動運動があることを、横方向加速度センサおよび／またはヨーレートセンサ（１０２）の出力信号に基づいて検知することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記前輪（２０３）に装着した少なくとも１つの重量要素（２０１）を車輪外側へ向く半径方向へ変位させることによって、前記前輪（２０３）の前記慣性モーメントを大きくさせることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記重量要素（２０１）を前記前輪（２０３）のスポークに沿って外側へ変位させることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記動力車両の前記揺動運動の緩衝を行った後に、前記重量要素（２０１）をスピンドルまたはケーブルコントロールを用いて再び元の位置へ戻すことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記前輪に対し平行に前記動力車両のフレームに装着した、出発状態で非回転性の少なくとも１つの円板（１０６）を、前記前輪（２０３）と摩擦結合させ、その結果前記円板（１０６）が前記前輪（２０３）と一緒に回転することによって、前記前輪（２０３）の前記慣性モーメントを大きくさせることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記非回転性の円板（１０６）を、クラッチ（２０２）を用いて前記前輪（２０３）と摩擦結合させることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の方法を実施するために構成された手段を含む装置。

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