JPH10329781A - 操作力検出手段及びこれを用いた二輪車用アシスト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別な操作をすることなく運転者の操作力を
検出でき、且つこの操作力によって容易に二輪車を押す
ことができる二輪車用アシスト装置を提供すること。 【解決手段】 二輪車の運転者が操作するハンドルバー
１０と、このハンドルバー１０を支持するステー１１と
を備え、ハンドルバー１０とステー１１ａ，１１ｂとの
相互間に、所定の荷重センサ１ａを設けること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操作力検出手段に
係り、特に、二輪車のハンドルに付勢される操作力を検
出する操作力検出手段及びこれを用いた二輪車用アシス
ト装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動二輪車等を車庫や駐輪場
に出し入れする場合や、歩道を押して通行する場合に
は、運転者（ライダー）が直接ハンドルに操作力を付勢
して二輪車を移動させている。これは、二輪車が大型で
重量がある場合には困難であり、また、比較的軽量な二
輪車であっても、女性の運転者の場合には二輪車を直接
押して移動させることは特に困難であった。

【０００３】このような問題を解決するために、二輪車
の中には後退方向にのみ電動モータのアシスト駆動力
で、運転者の操作を補助するものがある。これは、図８
に示すように、ハンドルバーの端部領域であって、運転
の際に運転者が握持する部分に所定の後退用スイッチ５
１を設け、この後退用スイッチ５１を運転者自らが指で
操作することにより、アシストモータ５３を回転させて
アシスト駆動力を発生させるものである。即ち、当該後
退用スイッチ５１の操作により、アシストモータ５３が
二輪車の駆動輪に後退方向のアシスト駆動力を付与し、
後方への移動を補助するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には以下のような不都合があった。即ち、運転者は
アシスト駆動力を得るために、後退用スイッチを操作し
なければならないが、重量のある二輪車を略直立状態と
し、同時にハンドルを握りながら後退用スイッチを操作
するのは非常に困難である、という不都合を生じてい
た。また、後退方向のみアシスト駆動力が発生するの
で、歩道を押して歩く場合や狭い路地を押して歩く場合
等に不便であった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、特別な操作をすることなく運転者の操
作力を検出でき、且つこの操作力によって容易に二輪車
を押すことができる二輪車用アシスト装置を提供するこ
とを、その目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明では、二輪車の運転者が操
作するハンドルバーと、このハンドルバーを支持するス
テーとを備え、ハンドルバーとステーとの相互間に、所
定の荷重センサを設ける、という構成を採っている。以
上のように構成されたことにより、運転者がハンドルバ
ーを握ってこれを押した場合には、荷重センサがその運
転者が押した操作力を検出することができる。このた
め、荷重センサの検出値を二輪車の制御に用いることが
できる。

【０００７】また、請求項２記載の発明では、ハンドル
バーをステーに対して微動可能に支持すると共に、荷重
センサとステーとの相互間に、ハンドルバーを原位置に
復帰させる方向に作用する所定の弾性部材を配設すると
いう構成を採り、その他の構成は請求項１記載の発明と
同様である。以上のように構成したことにより、ハンド
ルバーの微動に伴って弾性部材から荷重センサに加わる
荷重が変化する。このため、より正確に荷重を検出する
ことができる。

【０００８】請求項３記載の発明では、荷重センサ及び
弾性部材を、運転者がハンドルを操作して二輪車を押す
際の操作方向の前方及び後方に設ける、という構成を採
り、その他の構成は請求項２記載の発明と同様である。
以上のように構成されたことにより、運転者がハンドル
バーを押す操作力の方向及び大きさによって、各荷重セ
ンサの検出値が相互に異なる。従ってこれを比較すれ
ば、運転者が二輪車を前方後方いずれの方向に押そうと
しているのかを判断することができる。また、その時の
押す操作力も算出することができる。更に、荷重センサ
と弾性部材を前方及び後方に２箇所設け、これらの値よ
り運転者が二輪車を押す操作力を算出する構成とするこ
とにより、荷重センサの周囲の温度変化、部品の寸法誤
差の影響を受けにくくでき、操作力を精度良く検出する
ことができる。

【０００９】更に、請求項４記載の発明では、操作力検
出手段と、操作力検出手段の出力に基づいて所定の制御
信号を出力する制御部と、この制御部からの制御信号に
応じて所定のアシスト駆動力を出力するアシストモータ
と、このアシストモータのアシスト駆動力を二輪車の駆
動輪側に伝達する所定のアシストモータ用クラッチとを
備えるという構成を採り、その他の構成は請求項１，２
又は３記載の発明と同様である。以上のように構成され
たことにより、荷重センサの検出値から運転者が二輪車
を前方に押していることが判断されたら、前進方向にア
シスト駆動力を付与できる。一方、運転者が後方に押し
ていることが判断されたら、後退方向にアシスト駆動力
を付与できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。本発明の操作力検出手段は、図１に示す
ように、二輪車の運転者が操作するハンドルバー１０
と、このハンドルバー１０を支持するステー１１とを備
え、ハンドルバー１０とステー１１ａ，１１ｂとの相互
間に、所定の荷重センサ１ａを設ける、という構成を採
っている。

【００１１】以下詳細に説明すると、ハンドルバー１０
は棒状の部材を一部曲折させたものであり、その断面形
状は円形となっている。ハンドルバー１０の両端部には
運転者が握るグリップ１０ａが装着されている。また、
ハンドルバー１０は中央部領域において２箇所で所定の
ステー１１ａ，１１ｂに支持されている。このステー１
１ａ，１１ｂは、ハンドルバー１０を上下方向から挟持
するように構成されたものであり。上側ステー１１ａと
下側ステー１１ｂとからなる（図１（Ｂ）参照）。そし
て。このステー１１ａ，１１ｂは、二輪車のトップブリ
ッジ２１に所定の２本のボルト２３で固定される。

【００１２】また、ステー１１ａ，１１ｂは上記したよ
うにハンドルバー１０を上下方向から挟持する構造であ
るので、上下の各ステー１１ａ，１１ｂはその接触領域
に略半円筒状の凹部２５が形成されている。但しこの凹
部２５は、完全な半円筒状ではなく、略水平方向に僅か
に長い形状（楕円に近似している）となっている。これ
は、後述するように、ステー１１ａ，１１ｂに対してハ
ンドルバー１０を微動可能とするためである。尚、図１
（Ｂ）において各ステー１１ａ，１１ｂ及びトップブリ
ッジ２１は僅かに傾斜している。これは、トップブリッ
ジ２１がフロントフォーク２７（図２参照）の上端部に
装着されるものであり、フロントフォーク２７自体に所
定のキャスター角が設定されているからである。

【００１３】また、ハンドルバー１０とステー１１ａ，
１１ｂとの相互間には、所定の荷重センサ１ａ，１ｂ，
１ｃ，１ｄ及び弾性部材９が配設されている。荷重セン
サ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、例えば歪みゲージであ
り、加わる荷重の大きさに応じて所定の電気信号を出力
するものである。この荷重センサ１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄは、ハンドルバー１０の表面に直接接触して配設され
ている。本実施形態では、二輪車の進行方向の前方及び
後方の両側に荷重センサ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄがそれ
ぞれ装備されている。尚、荷重センサ１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄの種類は特に限定されるものではなく、ハンド
ルバーに加わる荷重が正確に測定できるものであれば、
圧力センサのようなものでもよい。尚、図１（Ａ）は操
作力検出手段１の平面図を示すが、実際には荷重センサ
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはステー１１ａ，１１ｂの内部
に収納されているので、外部からは見えないようになっ
ている。

【００１４】また、弾性部材９は荷重センサ１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄとステー１１ａ，１１ｂとの相互間に配
設されている。より詳しくは、ステー１１ａ，１１ｂに
形成された各凹部２５の内、水平方向の両端部に所定の
弾性部材用穴２９が形成され、この弾性部材用穴２９に
弾性部材９としての圧縮バネが装備されている。このよ
うに弾性部材用穴２９を形成して弾性部材９を固定する
ので、所定の荷重が加わった場合でも弾性部材９が座屈
等することがない。尚、弾性部材は圧縮バネに限定され
るものではなく、ゴム等の部材であってもよい。

【００１５】弾性部材９は図１（Ｂ）に示すように、二
輪車の進行方向の前方及び後方にそれぞれ設けられてい
る。そして各弾性部材９はハンドルバー１０を原位置に
復帰させるように、常時所定の弾性力をハンドルバー１
０に対して付勢している。ここで、本実施形態にかかる
操作力検出手段１では、進行方向の前方側の弾性部材は
下側ステー１１ｂに収納され、後方側の弾性部材は上側
ステー１１ａにそれぞれ収納されている。但し、弾性部
材用穴２９を上側ステー１１ａと下側ステー１１ｂの境
界領域に形成し、上下両ステー１１ａ，１１ｂで相互に
弾性部材９を固定するようにしてもよい。

【００１６】また、図１（Ａ）に示すように、本実施形
態の操作力検出手段１では、合計４組の荷重センサ１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと弾性部材９が設けられている。
しかし、荷重検出の精度を向上させる場合には、更に別
のステーを設け、このステーの中に荷重センサ及び弾性
部材を設けるようにしてもよい。尚、ステー１１ａ，１
１ｂに対するハンドルバー１０の移動量は、運転者に違
和感を与えない程度に微小なものである。従って、運転
者は通常の操作においては、ハンドルバー１０の微動を
認識できないようになっている。図１（Ｂ）で隙間を大
きく記載しているのは、説明の便宜のためである。

【００１７】本発明の操作力検出手段１は以上のように
構成されるが、本発明はこれに限定されるものではな
い。即ち、ハンドルバー１０を支持する２組のステーの
内、一方側にのみ荷重センサを設けるようにしてもよ
い。また、ステーに支持される領域のハンドルバーの断
面形状を角柱形状にして、且つ各ステーの凹部を矩形状
としてもよい。このようにすることにより、ハンドルバ
ーがステーに対して回動することが有効に防止される。
更には、特に弾性部材を設けず、直接ハンドルバーとス
テーとの相互間に荷重センサを設けるような構成にして
もよい。

【００１８】次に、上記した操作力検出手段１を用いた
二輪車用アシスト装置について説明する。図２に示すよ
うに、二輪車のハンドルバー１０は上記したステーに支
持されており、このステーはフロントフォーク２７の上
端部のトップブリッジに固定されている。ここで、トッ
プブリッジとは、２本のフロントフォーク２７をその上
端部で相互に固定するものである。また、二輪車のエン
ジンの近傍には、アシストモータ４及びアシストモータ
用クラッチ５が装備されている。アシストモータ４は二
輪車の駆動輪３１にアシスト駆動力を付与するものであ
り、アシストモータ用クラッチ５はアシスト駆動力の伝
達及び停止を切り替えるものである。

【００１９】更に、二輪車には上記した制御部６及びア
シストモータ４に電力を供給するためのアシスト用バッ
テリ７が装備されている。このアシスト用バッテリ７
は、通常の鉛電池等が用いられる。尚、アシスト用バッ
テリ７は、アシスト専用として設けてもよいが、補機類
への通常の電力供給のために既に装備されて車体用のバ
ッテリと共用してもよい。但しこの場合には、比較的容
量の大きなバッテリを用いる必要がある。また、二輪車
の車体には、エンジンの回転数を検出するエンジン回転
数センサ２，変速機の状態を検出するシフトポジション
センサ３が及び車速を検出する車速センサ８が設けられ
ている。エンジン回転数センサ２はエンジンの出力軸
（図示略）の回転数を直接検出するものである。例え
ば、ロータリエンコーダのようなものであっても良い。

【００２０】次に、アシストモータ４から駆動輪３１に
アシスト駆動力を付与するための構成について説明す
る。図３に示すように、図示しないエンジン側からは、
トランスミッション出力軸１４が延設されている。トラ
ンスミッション出力軸１４は、変速機（図示略）によっ
て変速された後の回転数で回転し、通常の走行時に駆動
輪３１に駆動力を付与するものである。また、トランス
ミッション出力軸１４の端部には、所定のドライブスプ
ロケット１５が装着されている。そしてこのドライブス
プロケット１５にドライブチェーン１６が巻装されてい
る。ドライブチェーン１６は、駆動輪３１のスプロケッ
ト（図示略）まで延設され、二輪車の駆動輪３１を駆動
するようになっている。

【００２１】また、トランスミッション出力軸１４の近
傍には、上記したアシストモータ４が配設されている。
このアシストモータ４には所定のアシストモータ用クラ
ッチ５が一体的に装備されると共に、アシストモータ４
の出力軸の端部に、第１のアシスト用歯車１２が装着さ
れている。アシストモータ用クラッチ５は、制御部６か
らの指令によりアシストモータ４と第１のアシスト用歯
車１２との接続及び切離しを切り替えるものである。そ
して、このアシストモータ用クラッチ５を介してアシス
ト駆動力が付与される。また、そして、第１のアシスト
用歯車１２は、上記トランスミッション出力軸１４に装
着された第２のアシスト用歯車１３と噛合している。

【００２２】図４は、二輪車用アシスト装置の制御ブロ
ック図を示す。この図に示すように、制御部６には各荷
重センサからの検出値が入力される。また、車速センサ
８、シフトポジションセンサ３及びエンジン回転センサ
２からのそれぞれの検出値が入力される。そして、制御
部６では、これらの検出値に基づいて、アシスト駆動力
を発生させるか否かの判断及び、アシスト駆動力を発生
させる場合のその大きさ等の計算が行われる。計算が行
われた後には、所定の制御信号が生成され、この制御信
号がアシストモータ４及びアシストモータ用クラッチ５
に送信されるようになっている。

【００２３】次に、図５ないし図７に基づいて、実際に
アシスト駆動力を発生させる場合の制御フローについて
説明する。先ず、各種センサの出力から、制御部６にお
いてシフトポジションがニュートラルであり、且つエン
ジンが停止しており、更に車速が所定値ａ以下であるか
否かが判断される（図５のステップＳ１）。これは、ア
シスト駆動力を付与するか否かの判断のためである。そ
して、これらの条件が全て満たされている場合には、ア
シスト駆動力を付与する前準備として、アシストモータ
用クラッチ５が接続される（図５のステップＳ２）。逆
に、これらの条件が１つでも満たされてない場合には、
アシストモータ用クラッチ５は切り離される（図５のス
テップＳ５）。アシストモータ用クラッチ５が切り離さ
れている場合には、トランスミッション出力軸１４の回
転に対して、アシストモータ４は負荷とならない。

【００２４】アシストモータ用クラッチ５が接続された
場合には、次に各荷重センサからの信号に基づいてアシ
スト駆動力の大きさが計算される。具体的には、運転者
が車庫入れや歩道通行等のために、二輪車のハンドルバ
ー１０を押した場合に、このハンドルバー１０に付与さ
れた操作力を各荷重センサ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄで検
出する。このときの各荷重センサ１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄの出力を、図６に示すように、Ｓ１Ｆ，Ｓ１Ｒ，Ｓ２
Ｆ及びＳ２Ｒとする。これらの情報から運転者が二輪車
を押すことにより、ハンドルバー１０に加えている操作
力Ｆを下の数式で計算する。

【００２５】 Ｆ＝Ｋ｛（Ｓ１Ｆ−Ｓ１Ｒ）＋（Ｓ２Ｆ−Ｓ２Ｒ）｝

【００２６】上式は、各ステー１１ａ，１１ｂに取り付
けられた荷重センサ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの出力の
内、片側の前後１組の荷重センサ１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄの検出値の差をとり、これを両側について加えた値を
基に計算するものである。そして、式中に含まれている
Ｋは荷重センサ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの出力値に対す
るＦの比例定数である。制御部６でＦが計算された後
は、このＦに対応するアシスト駆動力の大きさを決定す
る（図５のステップＳ３）。尚、Ｆを算出する場合に上
式を用いると、以下のような有利な点がある。即ち、例
えば、温度変化によってハンドルバーの寸法が変化した
場合には、荷重センサに加わる荷重が僅かに変化する場
合がある。その時の荷重の変化量の値をＮとすると、各
荷重は以下のように変化する。

【００２７】ＦＳ１ → ＦＳ１＋Ｎ ＦＳ２ → ＦＳ２＋Ｎ しかしながら、Ｆを求める場合に上式を用いることによ
り、荷重の変化量は消去されることになる。このため、
荷重センサの周囲の温度変化、部品の寸法誤差の影響を
受けにくくでき、操作力を精度良く検出することができ
る。

【００２８】アシスト駆動力を決定する場合には、図７
に示すマップを用いる。即ち、操作力Ｆの絶対値がある
所定値ｂ以下である場合には、アシスト駆動力はゼロで
ある。即ち、ハンドルバー１０に加わる操作力が小さい
場合にはアシスト駆動力を付与しない。これは、通常の
ハンドル操作時にアシスト駆動力が発生するのを防止す
るためである。一方、操作力Ｆが所定値ｂを超えた場合
には、操作力Ｆの値に対応させてアシスト駆動力を発生
させる。具体的には、操作力Ｆの増大に伴ってアシスト
駆動力を直線的に増大させる。そして、操作力Ｆの絶対
値がある程度大きくなって上限値ｃを超えた場合には、
アシスト駆動力はそれ以上大きくせず最大アシスト駆動
力Ａｃとする。

【００２９】以上のような行程によって算出されたアシ
スト駆動力の情報に基づいて、制御部６はアシストモー
タ４に制御信号を送出する。アシストモータ４は制御信
号に応じて必要なアシスト駆動力を発生し、これを二輪
車の駆動輪３１に伝達する。これにより、運転者はハン
ドルバー１０に所定の操作力を付勢することにより、軽
い操作力で重量のある二輪車を押すことができる。

【００３０】尚、本実施形態では、図７に示すように、
前進及び後退について、操作力Ｆに対するアシスト駆動
力の大きさを等しく設定している。しかしながら、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えば後退側のア
シスト駆動力を前進側より小さくしたり、逆に後退側の
アシスト駆動力を前進側より大きくする等の制御を行う
ことも可能である。また、運転者からハンドルバーに付
勢される操作力に対して、アシスト駆動力を曲線的に上
限値に近接させるような制御を行ってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明では、二輪車の運転者が操作するハンドルバーと、こ
のハンドルバーを支持するステーとを備え、前記ハンド
ルバーとステーとの相互間に、所定の荷重センサを設け
た。このため、運転者がハンドルバーに所定の操作力を
付勢した場合には、この操作力を自動的に検出すること
ができ、この検出値を二輪車の制御に利用することがで
きる、という優れた効果を生じる。

【００３２】また、請求項２記載の発明では、前記ハン
ドルバーをステーに対して微動可能に支持すると共に、
前記荷重センサとステーとの相互間に、前記ハンドルバ
ーを原位置に復帰させる方向に作用する所定の弾性部材
を配設した。このため、ハンドルバーの微動に起因する
弾性部材の弾性力の変化によって、荷重センサがより正
確にハンドルバーに付勢された操作力を検出することが
できる、という優れた効果を生じる。

【００３３】請求項３記載の発明では、前記荷重センサ
及び弾性部材を、運転者がハンドルを操作して二輪車を
押す際の操作方向の前方及び後方に設けた。このため、
ハンドルバーに付勢される操作力の向きを検出でき、こ
れを二輪車の制御に利用できる、という優れた効果を生
じる。更に、荷重センサと弾性部材を前方及び後方に２
箇所設け、それらの値より運転者が二輪車を押す操作力
を算出する構成とすることにより、荷重センサの周囲の
温度変化、部品の寸法誤差の影響を受けにくくでき、操
作力を精度良く検出することができる、という優れた効
果を生じる。

【００３４】更に、請求項４記載の発明では、前記操作
力検出手段の出力に基づいて所定の制御信号を出力する
制御部と、この制御部からの制御信号に応じて所定のア
シスト駆動力を出力するアシストモータと、このアシス
トモータのアシスト駆動力を二輪車の駆動輪に伝達する
所定のアシストモータ用クラッチとを備えた。このた
め、操作力検出手段によって検出された操作力に基づい
て二輪車にアシスト駆動力が付与され、スイッチ操作等
の特別の操作をすることなく、適切なアシスト駆動力が
付与され、二輪車の取り扱いが容易となる、という優れ
た効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す図であり、図１
（Ａ）は操作力検出手段の平面図であり、図１（Ｂ）は
図１（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図を示し、図１
（Ｃ）は図１（Ｂ）の荷重センサの装着領域における拡
大断面図を示す。

【図２】図１に開示した操作力検出手段を用いた二輪車
を示す説明図である。

【図３】図２に開示した二輪車に装備されるアシストモ
ータを示す一部省略した平面図である。

【図４】本発明の二輪車用アシスト装置の制御ブロック
図を示す。

【図５】本発明の二輪車用アシスト装置の制御フローチ
ャートを示す図である。

【図６】図１（Ａ）に開示した各荷重センサの出力から
操作力Ｆを算出する場合を説明する説明図である。

【図７】操作力Ｆとアシスト駆動力との関係を示す図で
ある。

【図８】従来例を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 操作力検出手段 ４ アシストモータ ５ アシストモータ用クラッチ ６ 制御部 ９ 弾性部材（圧縮バネ） １０ ハンドルバー １１ａ，１１ｂ ステー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二輪車の運転者が操作するハンドルバー
   と、このハンドルバーを支持するステーとを備え、 前記ハンドルバーとステーとの相互間に、所定の荷重セ
   ンサを設けたことを特徴とする操作力検出手段。
2. 【請求項２】 前記ハンドルバーをステーに対して微動
   可能に支持すると共に、前記荷重センサとステーとの相
   互間に、前記ハンドルバーを原位置に復帰させる方向に
   常時作用する所定の弾性部材を配設したことを特徴とす
   る請求項１記載の操作力検出手段。
3. 【請求項３】 前記荷重センサ及び弾性部材を、運転者
   がハンドルを操作して二輪車を押す際の操作方向の前方
   及び後方に設けたことを特徴とする請求項２記載の操作
   力検出手段。
4. 【請求項４】 前記操作力検出手段の出力に基づいて所
   定の制御信号を出力する制御部と、この制御部からの制
   御信号に応じて所定のアシスト駆動力を出力するアシス
   トモータと、このアシストモータのアシスト駆動力を二
   輪車の駆動輪側に伝達する所定のアシストモータ用クラ
   ッチとを備えたことを特徴とする請求項１，２又は３記
   載の操作力検出手段を用いた二輪車用アシスト装置。