JP4249513B2

JP4249513B2 - 自動二輪車用ヘッドランプ装置

Info

Publication number: JP4249513B2
Application number: JP2003063082A
Authority: JP
Inventors: 信一中野; 真唄野; 義信山本; 幹夫堂元
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: JP2004155404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、夜間の走行におけるコーナリング時にも広い前方視野が得られる自動二輪車用のヘッドランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車の走行において、一般的にある程度のスピードが出ている場合は、車体をバンクさせてコーナリングすることにより進行方向を変える。ところが、従来の自動二輪車のヘッドランプは車体に固定されていて、車体がバンクすると、これに合わせてヘッドランプの光軸も傾斜するため、夜間の走行においてコーナリングするとき、ライダーの目線が向く進行方向の内側へのヘッドライトの配光が減少し、進行方向前方の視野が狭くなる。
【０００３】
すなわち、自動二輪車が直進するとき、搭乗したライダーからの前方視を示す図１７のように、ヘッドランプの照射範囲（配光）Ａは水平線Ｈに平行な左右方向に広がった照射範囲となるが、例えば図１８のように、自動二輪車がカーブした車線５０に沿って矢印Ｐで示す左側に進行方向を変えるとき、車体を左側にバンクさせてコーナリングするので、ヘッドランプの照射範囲Ａが直進の場合に比べて左下がりに傾斜する。その結果、ライダーの目線が向く旋回方向の内側（同図に破線の円で囲む部分Ｂ）、つまり進行先となるエリアへのヘッドランプの照射範囲Ａが少なくなり、事実上、進行方向前方の視野が狭くなる。
【０００４】
そこで、本件出願人は、上記課題を解決できるヘッドランプ装置を先に提案している（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３４７９７７号公報
【０００６】
このヘッドランプ装置は、バンク角検知手段により検知された車体のバンク角に基づき、回転制御手段が駆動機を制御して、ヘッドランプ本体のレンズおよび発光体をそれらの中央軸の回りに、バンクした方向と逆方向にバンク角の大きさに応じた角度だけ回転させるようになっている。このヘッドランプ装置では、夜間走行時のコーナリングで、ライダーの目線が向く旋回方向の内側へのヘッドランプの配光が多くなり、広い視野を確保できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記ヘッドランプ装置では、バンク角検知手段が、車体の水平面内での回転角速度と車速とに基づきバンク角を算出しており、このバンク角は、ライダーおよび車体による重力と遠心力とがバランスすることに基づき推定されたものである。したがって、前記の算出されたバンク角は、図１６（ｂ）に示すように、ライダー５１が自動二輪車１の車体２の上下軸心ＶＣ上に位置して操縦する、リーンウイズと称される乗車姿勢であること、つまり車体２の左右方向にライダー５１による重力が加わっていないことが前提条件になっている。
【０００８】
しかしながら、車体２をバンクさせてコーナリングする際には、ライダー５１が、図１６（ａ）のリーンアウト、同（ｃ）のリーンインまたは同（ｄ）のハングオンのいずれかの乗車姿勢で操縦する場合もあり、これらの乗車姿勢はいずれもライダー５１が車体２の上下軸心ＶＣに対し左右いずれかにずれて位置する。その結果、車体２とライダー５１を合わせた全体重心Ｇは車体２の上下軸心ＶＣ上から外れる。したがって、このようなライダー５１および車体２による全体重心Ｇに作用する重力と遠心力とのバランスから算出されたバンク角は、車体２自身の真のバンク角からずれた値となる。これに対し、ヘッドランプの照射範囲は、車体２の真のバンク角に応じた角度だけバンク角と反対方向に回転させることが好ましいので、前述のように算出されたバンク角に誤差が含まれていると、ヘッドランプの照射範囲が広い視野を得るのに適切でなくなることがある。
【０００９】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、ライダーの乗車姿勢にかかわらず車体の真のバンク角を正確に求めて、夜間走行時のコーナリング時に常に広い視野を確保できるようにヘッドランプの照射範囲を適切に変更することができる自動二輪車用ヘッドランプ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために、本発明の第１構成に係る自動二輪車用ヘッドランプ装置は、車体の前方を照射するヘッドランプと、前記ヘッドランプの照射範囲を変更する配光調整機構と、前記車体の上下軸心回りの回転角速度と車速とから、ライダー重心が車体の上下軸心上に位置するときの合成バンク角を求め、前記車体の左右方向の加速度に基づき前記合成バンク角を修正して、ライダー重心が車体の上下軸心からずれる場合を考慮した車体バンク角を検知するバンク角検知手段と、検知された車体バンク角に基づき前記配光調整機構を制御し、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するように前記照射範囲を変更させる配光制御手段とを備えている。
【００１１】
前記自動二輪車用ヘッドランプ装置によれば、バンク角検知手段が、車体の上下軸心回りの回転角速度と車速とから求めた、車体とライダーを合わせた合成系のバンク角を、車体の左右方向の加速度に基づき修正するので、ライダーの運転姿勢にかかわらず、真の車体バンク角が正確に検知される。配光制御手段は、検知された車体バンク角に基づき配光調整機構を制御して、旋回走行時に旋回方向内側、つまり旋回中心側の遠方を照射するように、ヘッドランプの照射範囲（配光）を変更させる。例えば、配光調整機構は、ヘッドランプの照射範囲をこれの中心軸のまわりに、バンクした方向と逆方向にバンク角の大きさに応じた角度だけ回転させる。これにより、旋回走行時にライダーの目線が向く進行方向の内側へのヘッドランプの配光が多くなって、広い視野を確保できる。
【００１２】
本発明の実施形態では、前記バンク角検知手段は、回転角速度をωとし、車速をｖとし、左右方向加速度をａ２とし、合成バンク角をδとし、重力加速度をｇとして、以下の式でライダー重心が車体の上下軸心からずれる場合を考慮した車体バンク角θを求めるものとできる。
θ＝δ＋Ｓｉｎ ^-1 （ａ２・Ｃｏｓ（δ／ｇ））
ただし、δ＝Ｓｉｎ ^-1 （ｖ・ω／ｇ）
【００１３】
本発明に係る自動二輪車用バンク角検知装置は、車体の上下軸心回りの回転角速度ωと、車速ｖとを取得し、前記回転角速度ωと車速ｖからライダー重心が車体の上下軸心上に位置するときの合成バンク角δを出力するバンク角算出手段と、前記合成バンク角δに基づいて、合成バンク角方向にかかる合成加速度ａ１を出力するバンク角合成加速度算出手段と、車体の左右方向の加速度ａ２を取得し、前記合成加速度ａ１と加速度ａ２に基づいて、ライダー重心が車体の上下軸心からずれる場合に、前記合成バンク角δと車体バンク角θとのずれ角ηを出力するずれ角算出手段と、前記合成バンク角δとずれ角ηに基づき、前記車体バンク角θを出力するバンク角修正手段とを備えている。
【００１４】
本発明の第２構成に係る自動二輪車用ヘッドランプ装置は、車体の前方を照射するヘッドランプと、前記ヘッドランプの照射範囲を変更する配光調整機構と、前記車体の上下軸心回りの回転角速度と車速と前記車体の左右方向の加速度とから、車体バンク角を検知するバンク角検知手段と、検知された車体バンク角に基づき前記配光調整機構を制御し、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するように前記照射範囲を変更させる配光制御手段とを備え、前記配光制御手段は、前記車体バンク角に加えて、（１）車速と車体バンク角との相対関係、（２）旋回半径と車速との相対関係、または ( ３ ) 旋回半径と車体バンク角との相対関係に基づき、前記配光調整機構を制御する。
【００１５】
このように構成した場合、前記３つの相対関係のいずれかによって車体の走行モードが、例えば、通常走行、スポーツ走行または徐行走行のうちのいずれであるかを判別できるので、配光制御手段が、走行モードに合わせて照射範囲を自動的に適切に修正できる。例えば、ライダーが通常走行よりも一層遠い前方を注視する傾向のあるスポーツ走行時には、照射範囲を通常走行よりも大きく回転させ、徐行走行時には、照射範囲を通常走行時よりも小さく回転させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳述する。図１は本発明の第１実施形態であるヘッドランプ装置を取り付けた自動二輪車を示す側面図である。自動二輪車１は、車体フレーム２の前端のヘッドパイプ３に軸支されたフロントフォーク４に前車輪５を取り付け、車体フレーム２の中央下部のスイングアームブラケット６に軸支されたスイングアーム７に後車輪８を取り付け、車体フレーム２の中央下部に取り付けたエンジン９で後車輪８を駆動するとともに、フロントフォーク４の上端部に固定したハンドル１０で操向するように構成されている。
【００１７】
フロントフォーク４には、ヘッドランプ装置１１を構成するヘッドランプ１２がブラケット１３を介して取り付けられている。ヘッドランプ装置１１は、図３にブロック図で示すように、前記ヘッドランプ１２のほか、このヘッドランプ１２に設けた駆動機１８およびエンコーダ（回転位置検出手段）２９、バンク角検知手段１９、配光制御手段２０などで構成される。
【００１８】
図２は前記ヘッドランプ１２の縦断面図を示す。このヘッドランプ１２では、ランプケース２１内に設けられた発光体であるバルブ２２の前面に、レンズ２３が対向配置され、バルブ２２およびレンズ２３が、それらの中心軸Ｃのまわりに回転自在とされて、照射範囲可変機構１７が構成されている。すなわち、ランプケース２１がその前側の環状のリム１４に図示しないねじ体により取り付けられ、このリム１４に、バルブ２２を囲むように配置された碗状のリフレクタ２４が、図示しないフックとねじ体により取り付けられ、このリフレクタ２４に設けられたレンズ支柱２５の回転軸２６にレンズ２３が回転自在に支持されている。リフレクタ２４の中心部には、レンズ２３と同軸位置となるように回転ベース２７が配置されており、この回転ベース２７の中心部、すなわち、前記中心軸Ｃ上に、バルブ２２がバルブブラケット３１を介して取り付けられている。
【００１９】
回転ベース２７はその外側の固定ベース２８により回転自在に支持されており、この固定ベース２８が、ブラケット５８を介してリフレクタ２４に支持されている。前記回転ベース２７とレンズ２３の外周部とは、アーム３８によって連結されている。こうして、バルブ２２およびレンズ２３が、ランプケース２１、リム１４およびリクレクタ２４に対して相対回転自在とされている。リクレクタ２４の前面部には前面カバー３０が装着されている。また、バルブソケット３７には電源コード３３が接続されている。
【００２０】
回転ベース２７の外周部には、ほぼ１８０度の角度範囲にわたって、円弧状の従動ギヤ３２が設けられており、他方、固定ベース２８の外周部には、回転ベース２７を回転させる駆動機１８が取り付けられている。この駆動機１８は例えばＤＣモータからなる。また、固定ベース２８の外周部には、駆動機１８から周方向に離れた位置に、回転ベース２７の回転角度、つまり、レンズ２３およびバルブ２２の回転角度を検出するためのエンコーダ２９が設けられている。駆動機１８の回転は、円形の駆動ギヤ３４および従動ギヤ３２を介して回転ベース２７に伝達され、これにより、レンズ２３がバルブ２２とともに回転駆動される。したがって、駆動機１８と前記照射範囲可変機構１７とは配光調整機構１６を構成する。
【００２１】
エンコーダ２９は従動ギヤ３２とかみ合う円形の伝達ギヤ３５に連結されて回転し、これにより、駆動機１８の回転量（数量）または回転角度を検出し、これに基づいてレンズ２３およびバルブ２２の回転角度を検出する。伝達ギヤ３５は、歯数が駆動ギヤ３４と同一に設定されており、駆動ギヤ３４と同一量だけ回転する。また、固定ベース２８には、回転ベース２７の設定角度範囲を越えた過回転を検知して駆動機１８を停止させるためのリミットスイッチ３６が取り付けられている。これら駆動機１８、エンコーダ２９およびリミットスイッチ３６の電源コードまたは信号コード、ならびに前記バルブ２２の電源コード３３は、ランプケース２１に設けた図示しないコード導出孔から外部に導出されている。
【００２２】
前記レンズ２３およびバルブ２２は、回転角度が０°の状態で、図１７に示すように、水平線Ｈに沿って左右に広がる照射範囲（配光）Ａとなる、一般的な照射範囲性を有する。その照射範囲性は、例えば、バルブ２２に光の発散方向を調節する光調節板を設け、レンズ２３の前面あるいはレンズ後面に多数のシリンドリカルレンズ素子やフレネルレンズ素子を一体形成することにより付与することができる。レンズ２３は散乱レンズが使用されているが、特にこれに限定されるものではない。
【００２３】
図３のバンク角検知手段１９は、自動二輪車１（図１）の車体のバンク角θ、つまり車体の鉛直線に対する左右方向の傾斜角度を検知する手段であって、この実施形態では、車体の上下軸心回りの回転角速度ωと車速ｖとから求めたバンク角δを、車体の左右方向の加速度ａ２に基づき修正して、ライダーの乗車姿勢に対応した真の車体バンク角θを算出する。左右方向の加速度ａ２は、ライダーの乗車姿勢の変化により、車体とライダーを合わせた全体の重心が車体の上下軸心から左右方向にずれることにより発生する。
【００２４】
この実施形態のバンク角検知手段１９は、車体上での前記回転角速度ωを計測するジャイロ３９と、車速ｖを計測する速度計４０と、車体の左右方向にかかる加速度ａ２を検出する加速度センサ４４とを備えている。ここで、加速度センサ４４の設置位置は、車体の上下軸心上で、車体とライダーを合わせた全体の重心の近傍が好ましい。加速度センサ４４に作用する外力は重力と遠心力であり、ライダーの体重の相違および乗車姿勢の変化により全体重心が加速度センサ４４の設置位置からずれると、加速度センサ４４による遠心力の検出に誤差が生じる。つまり、遠心力は旋回半径Ｒ（図５）に反比例するので、加速度センサ４４と全体重心の位置ずれにより、加速度センサ４４と全体重心との間で旋回半径に差が生じるためである。しかしながら、旋回半径に比べて車体上の加速度センサ４４と全体重心との位置ずれは微小であるから、加速度センサ４４による遠心力の検出誤差は無視できる。
【００２５】
バンク角検出手段１９はさらに、計測された回転角速度ωおよび車速ｖから、車体とライダーの合成系のバンク角である合成バンク角δを算出するバンク角算出手段４１と、この算出された合成バンク角δに基づきバンク角δ方向にかかる合成加速度ａ１を算出するバンク角方向合成加速度算出手段４５と、前記合成バンク角δ方向にかかる合成加速度ａ１と加速度センサ４４が検知した車体の左右方向にかかる加速度ａ２とに基づいて、バンク角算出手段４１から算出した合成バンク角δの真の車体バンク角θに対するずれ角ηを算出するバンク角ずれ算出手段４６と、バンク角算出手段４１が算出した合成バンク角δをバンク角ずれ算出手段４６が算出したずれ角η分だけ修正して真の車体バンク角θを求めるバンク角修正手段４７とを備えている。
【００２６】
前記バンク角検知手段１９のうちの前記バンク角算出手段４１、バンク角方向合成加速度算出手段４５、バンク角ずれ算出手段４６およびバンク角修正手段４７は、自動二輪車の動作を制御するコントロールユニット４２に内蔵されている。このコントロールユニット４２には、さらに、車体バンク角と車速の相対関係に基づいた走行モードをモードテーブルとして記憶したモードメモリ４８と、求めた合成バンク角δおよび計測された車速ｖとモードメモリ４８中のモードテーブルとを比較して走行モードを判定する走行モード判定手段４９と、この走行モード判定手段４９の判定結果として出力される補正値αに基づきバンク角修正手段４７のバンク角θを補正するバンク角補正手段５２と、補正されたバンク角θ１に基づき配光調整機構１６の駆動機１８を制御し、バンクした方向と逆方向にレンズ２３を補正バンク角θ１の大きさに応じた角度だけ回転させる配光制御手段２０とが内蔵されている。これらの詳細については後述する。
【００２７】
図１に示すように、前記ジャイロ３９および加速度センサ４４は、車体フレーム２の後部に取り付けられ、速度計４０はヘッドランプ１２の上方に配置され、コントロールユニット４２は車体中央のシート４３（図１）の下部に配置されている。
【００２８】
前記バンク角検知手段１９によるバンク角θの検知は以下のように行われる。先ず、前記バンク角算出手段４１は、以下のようにして合成バンク角δを算出する。すなわち、図３の速度計４０で計測されるコーナリング時の自動二輪車１（図１）の車速をｖ、ジャイロ３９で計測される車体上下軸心ＶＣ回りの回転角速度をω、旋回半径をＲ、重力加速度をｇとすると、図４および図５に示すように、車体の水平面内での回転角速度ω0 は、
ω＝ω0 ・ｃｏｓδ ……（１）
であり、車体にかかる遠心力ｆは、車体の質量をｍとすると、
ｆ＝ｍ・ｖ・ｖ／Ｒ ……（２）
である。質量は車体とライダーの合計質量である。
ω0 は、
ω0 ＝ｖ／Ｒ ……（３）
と表せるから、（３）式を（２）式に代入すると、遠心力ｆは、
ｆ＝ｍ・ｖ・ω0 ……（４）
となる。
【００２９】
また、合成バンク角δのとき、車体にかかる遠心力ｆと重力ｍ・ｇとの間には、
ｔａｎδ＝ｆ／（ｍ・ｇ） ……（５）
の関係が成り立つので、（５）式に（４）式を代入すると、
ｔａｎδ＝ｍ・ｖ・ω0 ／（ｍ・ｇ）
＝ｖ・ω0 ／ｇ ……（６）
となる。さらに（６）式は、（１）式のω0 を代入して、
ｔａｎδ＝ｖ・ω／（ｇ・ｃｏｓδ） ……（７）
となる。（７）式から、
ｓｉｎδ＝ｖ・ω／ｇ ……（８）
の関係が得られ、これより合成バンク角δは、
δ＝ｓｉｎ^-1（ｖ・ω／ｇ） ……（９）
となる。図３のバンク角算出手段４１は、前記（９）式に、図３のジャイロ３９で計測された回転角速度ωと速度計４０で計測された車速ｖを入力することにより、合成バンク角δを算出する。
【００３０】
上述のバンク角算出手段４１が算出した合成バンク角δは、ライダー５１が自動二輪車１の上下軸心ＶＣ（図６）上に位置した乗車姿勢で操縦する場合のものであるから、乗車姿勢の相違に応じて修正する必要がある。つぎに、算出した合成バンク角δを修正して真の車体バンク角θを求める制御処理について説明する。鉛直方向の加速度は重力加速度ｇであることから、図６に示すように、前記合成バンク角δ方向にかかる合成加速度ａ１は、
ａ１＝ｇ／ｃｏｓδ ……（１０）
となり、図３のバンク角方向合成加速度算出手段４５は、バンク角算出手段４１から入力する合成バンク角δを前記（１０）式に代入して演算することにより、合成バンク角δ方向にかかる合成加速度ａ１を算出して出力する。
【００３１】
図６に示す前記合成バンク角δと真の車体バンク角θとのずれ角ηは、
ｓｉｎη＝ａ２／ａ１ ……（１１）
の関係から、
η＝ｓｉｎ^-1（ａ２／ａ１） ……（１２）
となり、図３のバンク角ずれ算出手段４６は、バンク角方向合成加速度算出手段４５および加速度センサ４４からそれぞれ入力される合成加速度ａ１および車体の左右方向の加速度ａ２を前記（１２）式に代入して演算することにより、ずれ角ηを求める。
【００３２】
図６から明らかなように、真の車体バンク角θは、
θ＝δ＋η ……（１３）
から得られるので、図３のバンク角修正手段４７は、バンク角算出手段４１およびバンク角ずれ算出手段４６からそれぞれ入力される合成バンク角δおよびずれ角ηを前記（１３）式に代入して演算することにより、算出した合成バンク角δをライダーの乗車姿勢に応じて修正した真の車体バンク角θを求める。
【００３３】
また、ライダーの乗車姿勢とは別に、走行モードとしては、通常の速度で走行する通常走行モードＮと、高速で走行するスポーツ走行モードＳと、低速で走行する徐行走行モードＪとの３種に大別することができ、この３種の走行モードに応じてヘッドランプの照射範囲を変更することが好ましい。そこで、車体バンク角θを走行モードに応じて補正するために、前記コントロールユニット４２のモードメモリ４８には、図７に示すように、前記３種の走行モードＳ，Ｎ，Ｊに対する車速ｖと合成バンク角δとの相対関係のモードテーブルが予め記憶されている。図３の走行モード判定手段４９は、速度計４０およびバンク角算出手段４１からそれぞれ入力される車速ｖおよび合成バンク角δと前記モードテーブルとを比較対照しながら、走行モードを判定して、その判定結果として、各走行モード毎に予め設定されている補正値αを出力する。この補正値としては、スポーツ走行モードＳが２倍、通常走行モードＮが１．７倍、徐行走行モードＪが１〜１．５倍に設定されている。バンク角補正手段５２は、真のバンク角θに前記補正値αを乗算して、補正したバンク角θ・α＝θ１を出力する。
【００３４】
次に、前記自動二輪車用ヘッドランプ装置１１の動作を説明する。例えば、夜間走行中の自動二輪車が左側にコーナリングするとき、バンク角修正手段４７から出力される真の車体バンク角θをバンク角補正手段５２が補正値αに基づき補正し、配光制御手段２０が、補正された合成バンク角θ１に基づき駆動機１８を制御する。これにより、車体のバンクした方向と逆方向に、レンズ２３およびバルブ２２を回動させることにより、照射範囲（配光）Ａを補正バンク角θ１に等しい角度だけ逆方向に回動させる。エンコーダ２９が検出する駆動機１８の回転量が、補正バンク角θ１の大きさに応じた値に達すると、これに応答して配光制御手段２０は駆動機１８を停止させる。これにより、バンクした方向と逆方向に、車体バンク角θの大きさに応じた角度だけ照射範囲Ａが回転する。
【００３５】
図８は、補正された車体バンク角θ１と照射範囲の回転角βとの関係を示すグラフである。なお、レンズ２３およびバルブ２２の回転角βの上限値は５５°以下とするのが好ましく、５５°を越える角度では、図１７の照射範囲Ａの分布の左右両側部Ａ１が車体上下軸心ＶＣに近づき過ぎて、コーナリング時に左にバンクしたときの左前方、または右にバンクしたときの右前方への照射が不十分になる。
【００３６】
これにより、自動二輪車が例えば図９に示すように、カーブした車線５０に沿って矢印Ｐで示す左側に進行方向を変えるとき、ヘッドランプ装置１１の照射範囲Ａは、図１７に示す直進時の水平線Ｈに沿った左右に延びた状態から、図９のように若干左上がりに傾斜した状態となる。その結果、ライダーの目線が向く旋回方向の内側（同図に破線の円で囲む部分Ｂ）への配光が図１８に示す従来例の場合に比べてはるかに多くなり、それだけ視野が広くなる。なお、照射範囲Ａの形状によっては、バンクした方向と逆方向ではなく同一方向に、車体バンク角θの大きさに応じた角度だけ照射範囲Ａを回転させて、ライダーの目線が向く旋回方向の内側への配光を増大させることもある。
【００３７】
しかも、この実施形態では、図３のバンク角算出手段４１で求めた合成バンク角δをライダーの乗車姿勢に応じて修正した真の車体バンク角θに応じてレンズ２３およびバルブ２２が回転されるので、ライダーがいかなる乗車姿勢をとっても、ヘッドランプの照射範囲を常に適切に設定することができる。さらに、この実施形態では、照射範囲Ａの回転角βを、真の車体バンク角θを走行モードに応じた補正値αで補正したバンク角θ・αに応じて設定しているので、実際にライダーの目線が向く部分Ｂへのヘッドランプ装置１１の照射範囲Ａがより一層多くなる。例えば、スポーツ走行モードＳでは、ライダーがより遠い前方を注視するので、その注視範囲に合致するようにヘッドランプの照射範囲が変更されることになる。つまり、運転状態に応じて照射範囲Ａを一層適切に調整できる。
【００３８】
また、この実施形態では、図８に示すように、補正バンク角θ１が左右３．５°までの範囲は不感帯として、この角度範囲では補正バンク角θ１に応じて照射範囲Ａを回転させないようにしている。このため、直進時や緩いカーブの走行時に補正バンク角θ１が細かく変動しても、照射範囲Ａが変化せず、落ちついた照射範囲状態となり、ライダーに不快感を与えることがない。
【００３９】
なお、図３の前記実施形態のバンク角検知手段１９は、バンク角算出手段４１が算出した合成バンク角δをライダーの乗車姿勢に応じて修正しているので、バンク角θを簡単な構成で高精度に求めることができるが、これに限らず、例えば超音波などにより車体の上部の一定箇所から地面までの距離を距離計により求めて、その距離からバンク角を測定するようにしても良い。また、前記実施形態では、真の車体バンク角θを走行モードに応じて自動的に補正しているので、ライダーの熟練度や運転状態に対応して、ヘッドランプの照射範囲を一層適切に修正することができるが、この走行モードによるヘッドランプの照射範囲の補正手段は除外しても良い。その場合、車体バンク角θに応じて、例えば１〜３θ、好ましくは１．７〜２θの角度だけ、車体バンク角θと逆方向に照射範囲Ａを回転させる。
【００４０】
また、前記実施形態では、バンク角θの大きさに応じた角度だけ図２のレンズ２３およびバルブ２２を回転させたが、例えばリフレクタ２４に配光性を持たせてある場合には、リフレクタ２４を回転させるようにしても良い。
【００４１】
図１０は、本発明の第２実施形態のヘッドランプ装置の要部の回路構成を示すブロック図であり、第１実施形態の概略構成のブロック図である図３の一部を変更したものである。すなわち、この実施形態が図３と相違するのは、コントロールユニット４２におけるモードメモリ５３に、図１１に示すように、前記３種の走行モードＳ，Ｎ，Ｊに対する旋回半径Ｒと車速ｖとの相対関係のモードテーブルが予め記憶されていることと、図１０の走行モード判定手段５４が、旋回半径Ｒおよび車速とモードメモリ５３のモードテーブルとを比較して走行モードを判定するようになった構成のみである。この実施形態では、旋回半径Ｒと車速ｖとの相対関係から前記３種の走行モードＳ，Ｎ，Ｊを判定する。
【００４２】
走行モード判定手段５４は、入力される合成バンク角δおよび回転角速度ωに基づき旋回半径Ｒを求める。この旋回半径Ｒは、
Ｒ＝ｖ／ω0 ＝ｖ・ｃｏｓδ／ω ……（１４）
から求めることができる。さらに、走行モード判定手段５４は、求めた旋回半径Ｒおよび車速ｖとの相対関係から、走行モードＳ，Ｎ，Ｊを判定して、その判定結果として、各速度状態毎に予め設定されている補正値αを出力する。以下の動作は第１実施形態と同一である。
【００４３】
さらに、本発明の第３実施形態では、図１０のモードメモリ５３に、図１２に示すように、前記３種の走行モードＳ，Ｎ，Ｊに対する旋回半径Ｒと合成バンク角δとの相対関係のモードテーブルが予め記憶されており、走行モード判定手段５４が、旋回半径Ｒおよび合成バンク角δとモードメモリ５３のモードテーブルとを比較して走行モードを判定するようになっている。すなわち、この実施形態では、旋回半径Ｒと合成バンク角δとの相対関係から前記３種の走行モードＳ，Ｎ，Ｊを判定して、第１および第２実施形態と同様に、車体バンク角θを走行モードに応じて自動的に補正する。
【００４４】
図１３は、本発明の第４実施形態のヘッドランプ装置の回路構成を示すブロック図である。この実施形態では、車体バンク角とバンク方向を検知するバンク角・方向検知手段５９を設けている。このバンク角・方向検知手段５９は、速度計４０と、車体の左右方向および上下方向にかかる加速度ａｙ，ａｚを検知する２つの加速度検知器を含むセンサユニット６４と、検知された両加速度ａｙ，ａｚと重力の加速度ｇとに基づき、前記センサユニット６４の設置位置の車輪接地点に対する力学的バンク角φ（図１４）を算出する力学的バンク角算出手段６５と、検知された力学的バンク角φと真の車体バンク角である幾何学的バンク角θとの誤差Δθ（図１４）を算出する誤差算出手段６６と、検知された左右方向の加速度ａｙに基づきバンク方向を検出するバンク方向検出手段６７と、検知された力学的バンク角φを、前記誤差算出手段６６で算出された誤差Δθに基づいて修正して車体の幾何学的バンク角θを算出する幾何学的バンク角算出手段６８とを備えている。
【００４５】
ここでは、センサユニット６４は、第１実施形態における加速度センサ４４と同様に、図１４に示す車体の上下軸心ＶＣ上であって、車体とライダー５１を合わせた全体重心Ｇの近傍位置で、車体の後部に設置されている。したがって、力学的バンク角算出手段６５（図１３）は、後車輪８の接地点８０に対する力学的バンク角φを算出することになる。加速度センサ６４は車体の前部に設置してもよく、その場合、前車輪５の接地点に対する力学的バンク角φを算出することになる。
【００４６】
図１３のバンク角・方向検知手段５９による幾何学的バンク角（車体バンク角）θの検知は以下のように行われる。図１４に示すように、加速度検知器であるセンサユニット６４が検知する車体左右方向および上下方向の加速度ａｙ，ａｚにより、車体に加わる合成加速度ａは、
ａ＝√（ａｙ ² ＋ａｚ ²） ……（１５）
となる。車体にかかる鉛直方向の加速度が重力の加速度ｇであることから、後車輪８の接地点８０と車体およびライダーの合計重心Ｇとを結ぶ線分で表わされる力学的バンク角φは、
φ＝｜ｃｏｓ^-1（ｇ／ａ）｜ ……（１６）
となり、図１３の力学的バンク角算出手段６５は、センサユニット６４から入力する両加速度ａｙ，ａｚを前記（１５）式に代入して合成加速度ａを演算し、さらにその合成加速度ａを前記（１６）式に代入して演算することにより、力学的バンク角φを算出して出力する。バンク角φの＋−、つまりバンク方向は、左右方向の加速度ａｙの向きにより判別する。
【００４７】
図１４の後車輪８の接地点８０のずれによる力学的バンク角φと幾何学的バンク角θの誤差Δθは、
Δθ＝｜ｔａｎ^-1（ａｙ／ａｚ）｜ ……（１７）
となり、図１３の誤差算出手段６６は、センサユニット６４から入力する両加速度ａｙ，ａｚを前記（１７）式に代入して演算することにより、力学的バンク角φと幾何学的バンク角θとの誤差Δθを演算して出力する。
【００４８】
したがって、幾何学的バンク角（真の車体バンク角）θは、
θ＝φ＋Δθ ……（１８）
となる。ここで、力学的バンク角φの＋−、つまりバンク方向は、左右方向の加速度ａｙの向きから、バンク方向検出手段６７により検出される。車体バンク時に車輪接地点がバンク内側にずれることにより、通常、左右加速度ａｙはバンク内側向きに発生するので、この左右加速度ａｙの向く方向がバンク方向であると判別する。
【００４９】
また、この実施形態では、前記幾何学的バンク角θを、通常走行モードＮ、スポーツ走行モードＳ、徐行走行モードＪに応じて補正するために、コントロールユニット４２のモードメモリ５５には、図１５に示すように、前記３種の走行モードＳ，Ｎ，Ｊに対する車速ｖと力学的バンク角φとの相対関係のモードテーブルが記憶されている。図１３の走行モード判定手段５６は、速度計４０および力学的バンク角算出手段６５からそれぞれ入力される車速ｖおよび力学的バンク角φと前記モードテーブルとを比較対照しながら、走行モードを判定して、その判定結果として、各走行モード毎に予め設定されている補正値αを出力する。その他の構成、および動作は図３に示した第１実施形態と同一である。
【００５０】
さらに、図１３の第４実施形態では、前記式（２）と式（５）（δ→φ）より、旋回半径Ｒは、車速ｖと力学的バンク角φから、Ｒ＝ｖ・ｖ／（ｇ・ｔａｎφ）として算出できるから、図１１に示したように、旋回半径Ｒと車速ｖとの相対関係に基づき前記３種の走行モードＳ，Ｎ，Ｊを判定することもでき、また、図１２に示したのと同様に、旋回半径Ｒと力学的バンク角φとの相対関係に基づき前記３種の走行モードＳ，Ｎ，Ｊを判定することもできる。
【００５１】
このように、この実施形態では、加速度検知器であるセンサユニット６４により検知される車体の左右方向および上下方向の加速度ａｙ，ａｚから車体バンク角θを算出するようにしているので、第１実施形態の場合のように回転角速度を検知する大型で高価なジャイロ３９を設置する必要がなく、安価で小型の装置により車体バンク角θを推定することができる。
【００５２】
なお、上記各実施形態において、走行モードＳ，Ｎ，Ｊに応じたバンク角θの補正は割愛してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の自動二輪車用ヘッドランプ装置によれば、真の車体バンク角を正確に検知することができ、その検知された車体バンク角に基づき配光調整機構を制御して、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するようにヘッドランプの照射範囲を変更させるので、旋回走行時にライダーの目線が向く旋回方向の内側へのヘッドランプの配光が多くなって、広い視野を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るヘッドランプ装置を取り付けた自動二輪車の側面図である。
【図２】同上のヘッドランプ装置におけるヘッドランプの縦断面図である。
【図３】同上のヘッドランプ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】バンク角算出手段によるバンク角算出方法を示すベクトル図である。
【図５】自動二輪車のコーナリング時の旋回半径および車速を示す平面図である。
【図６】バンク角修正手段によるバンク角の修正方法を示す概略正面図である。
【図７】モードメモリに記憶されたモードテーブルを示す車速とバンク角との相対関係を示すグラフである。
【図８】照射範囲の回転角とバンク角との関係を示す特性図である。
【図９】本発明に係るヘッドランプのコーナリング時の照射範囲を示す前方視認図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るヘッドランプ装置の要部の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】同上の実施形態におけるモードメモリに記憶されたモードテーブルを示す旋回半径と車速との相対関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の第３実施形態におけるモードメモリに記憶されたモードテーブルを示す旋回半径とバンク角との相対関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第４実施形態に係るヘッドランプ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】車体にかかる加速度、力学的バンク角および幾何学的バンク角の関係を示す概略正面図である。
【図１５】同上の実施形態におけるモードメモリに記憶されたモードテーブルを示す力学的バンク角と車速との相対関係を示すグラフである。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）はライダーの自動二輪車の乗車姿勢の種類を模式的に示す説明図である。
【図１７】自動二輪車が直進するときのヘッドランプの照射範囲を示す前方視認図である。
【図１８】従来のヘッドランプのコーナリング時の照射範囲を示す前方視認図である。
【符号の説明】
１…自動二輪車
２…車体フレーム（車体）
１２…ヘッドランプ
１６…配光調整機構
１９…バンク角検知手段
２０…配光制御手段
５９…バンク角・方向検知手段
６４…センサユニット（加速度検知器）
６５…力学的バンク角算出手段
６８…幾何学的バンク角算出手段
８０…接地点
Ａ…照射範囲
ω…回転角速度
ｖ…車速
ａ２…車体の左右方向の加速度
θ…車体バンク角
δ…合成バンク角
Ｒ…旋回半径
ａｙ…車体の左右方向の加速度
ａｚ…車体の上下方向の加速度
φ…力学的バンク角

Claims

車体の前方を照射するヘッドランプと、
前記ヘッドランプの照射範囲を変更する配光調整機構と、
前記車体の上下軸心回りの回転角速度と車速とから、ライダー重心が車体の上下軸心上に位置するときの合成バンク角を求め、前記車体の左右方向の加速度に基づき前記合成バンク角を修正して、ライダー重心が車体の上下軸心からずれる場合を考慮した車体バンク角を検知するバンク角検知手段と、
検知された車体バンク角に基づき前記配光調整機構を制御し、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するように前記照射範囲を変更させる配光制御手段とを備えた自動二輪車用ヘッドランプ装置。
請求項１において、前記バンク角検知手段は、回転角速度をωとし、車速をｖとし、左右方向加速度をａ２とし、合成バンク角をδとし、重力加速度をｇとして、以下の式でライダー重心が車体の上下軸心からずれる場合を考慮した車体バンク角θを求めるものである自動二輪車用ヘッドランプ装置。
θ＝δ＋Ｓｉｎ ^-1 （ａ２・Ｃｏｓ（δ／ｇ））
ただし、δ＝Ｓｉｎ ^-1 （ｖ・ω／ｇ）
車体の上下軸心回りの回転角速度ωと、車速ｖとを取得し、前記回転角速度ωと車速ｖからライダー重心が車体の上下軸心上に位置するときの合成バンク角δを出力するバンク角算出手段と、
前記合成バンク角δに基づいて、合成バンク角方向にかかる合成加速度ａ１を出力するバンク角合成加速度算出手段と、
車体の左右方向の加速度ａ２を取得し、前記合成加速度ａ１と加速度ａ２に基づいて、ライダー重心が車体の上下軸心からずれる場合に、前記合成バンク角δと車体バンク角θとのずれ角ηを出力するずれ角算出手段と、
前記合成バンク角δとずれ角ηに基づき、前記車体バンク角θを出力するバンク角修正手段とを備えた自動二輪車用バンク角検知装置。
車体の前方を照射するヘッドランプと、
前記ヘッドランプの照射範囲を変更する配光調整機構と、
前記車体の上下軸心回りの回転角速度と車速と前記車体の左右方向の加速度とから、車体バンク角を検知するバンク角検知手段と、
検知された車体バンク角に基づき前記配光調整機構を制御し、旋回走行時に旋回方向内側の遠方を照射するように前記照射範囲を変更させる配光制御手段とを備え、
前記配光制御手段は、前記車体バンク角に加えて、
（１）車速と車体バンク角との相対関係、（２）旋回半径と車速との相対関係、または ( ３ ) 旋回半径と車体バンク角との相対関係に基づき、前記配光調整機構を制御する自動二輪車用ヘッドランプ装置。