(57)【要約】【課題】  旋回走行の開始時に合致した良好なタイミングでヘッドランプの照射範囲の変更動作を開始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。【解決手段】  車体の前方を照射するヘッドランプ１２と、ヘッドランプ１２の照射範囲を変更する配光調整機構１６と、車体の上下軸心回りの回転角速度ωｙと前後軸心回りの回転角速度ωｒと車速ｖとから、車体バンク角δを検知するバンク角検知手段１９と、車体バンク角δに基づき配光調整機構１６を制御し、旋回走行時に少なくとも旋回方向内側の遠方を照射するように照射範囲を変更させる配光制御手段２０とを備えている。【選択図】      図３
2006151239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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前後軸心回りの回転角速度と車速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、旋回走行時に少なくとも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または拡張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２】
請求項１において、前記バンク角検知手段は一軸の角速度センサを有し、この角速度センサの軸心が車体の幅方向の中央部で車体の上下軸心と前後軸心の両方に対して傾斜している自動二輪車用ヘッドランプ装置。
【請求項３】
請求項２において、前記一軸の角速度センサの軸心が前記上下軸に対して０度を越え、４５度以下の角度に傾斜している自動二輪車用ヘッドランプ装置。
【請求項４】
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、
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て車体バンク時に遠方を照射するように、前記照射範囲を車体の中心面とほぼ平行に遠方へ移動または拡張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５】
請求項４において、前記配光調整機構は、発光体を収納したランプケースを上下方向に回動させる自動二輪車用ヘッドランプ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、前記配光制御手段は、検知された車体バンク角に対し左方へのバンク時と右方へのバンク時とで異なる倍率を乗算して算出した制御値に基づき前記配光調整機構の照射範囲を変更するように制御する自動二輪車用ヘッドランプ装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、前記配光制御手段は、前記配光調整機構の照射範囲を変更させる速度を、目標の変更量から実際の変更量を減算して算出した偏差値を２乗して算出した値に設定するようになっている自動二輪車用ヘッドランプ装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項において、前記配光制御手段は、前記配光調整機構を、照射範囲の変更が停止したとき、その後の所定時間が経過するまでの間、起動を禁止するように作動制御する自動二輪車用ヘッドランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、夜間など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ものである。
【背景技術】
【０００２】
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照射範囲も傾斜するため、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１８のように、ヘッドランプの照射範囲（配光）Ａは水平線ＨＬ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１９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、コーナリング時の視野を広げ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）。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バンク角に基づき、回転制御手段が駆動機を制御して、ランプ本体のレンズおよび発光体をそれらの中心軸の回りにバンクした方向とは逆方向に車体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進行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。
【特許文献１】特開２００１−３４７９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記ヘッドランプ装置では、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に基づき車体バンク角を算出しており、車体の上下軸心回りの回転角速度は、ハンドルの操向角度に相当する水平面内での回転角速度に対応する。したがって、前記バンク角検知手段が算出したバンク角は一定のバンク角を保った定常旋回時のバンク角に相当する。しかしながら、旋回走行時には、ライダーが先ず車体をバンクさせ、そののちにハンドルを進行方向に向け回動させる操向を行って旋回走行に移行するので、上述のように車体の上下軸心回りの回転角速度と車速とに基づく車体バンク角は、実際に車体がバンクした時点から或る時間だけ遅れたタイミングで算出されることになる。そのため、ヘッドランプは、車体の傾斜に対してワンテンポ遅れて回転されることになるので、旋回走行を開始した初期において、ヘッドランプの配光が広い視野を得られる適切なものとならない。この動作遅れは、特に、スラロームなどの俊敏な車体の動きが必要とされる場合に顕著となる。
【０００６】
また、旋回走行時に車体をバンクさせたときには、ヘッドランプの路面からの高さが、直進走行中の車体が直立姿勢のときよりも低くなる。この路面からの高さが低くなった分だけヘッドランプの照射距離が短くなり、進行方向の遠方を照射することができない。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題に鑑みてなされたもので、旋回走行の開始時に合致した良好なタイミングでヘッドランプの照射範囲の変更動作を開始することができ、また、旋回走行に伴う車体の傾斜に拘わらず常に所要の照射距離を得られるようにヘッドランプの照射範囲を変更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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記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前後軸心回りの回転角速度と車速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、旋回走行時に少なくとも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または拡張させる配光制御手段とを備えている。前記車体の上下軸心および前後軸心は、車体の重心を通り、それぞれ上下方向と前後方向に向いた軸心をいう。上下軸心回りの回転角速度と前後軸心回りの回転角速度は、重心から若干偏位した位置での各回転角速度で近似させることができる。
【０００９】
この自動二輪車用ヘッドランプ装置によれば、車体上下軸心回りの回転角速度だけでなく前後軸心回りの回転角速度をも加えて車体バンク角を算出しているので、旋回走行の開始に合致した適切なタイミングで車体バンク角を算出することができ、これにより、旋回走行時の車体の傾斜開始に遅延することのない適切なタイミングでヘッドランプの照射範囲を変更または拡張させて、広い視野を確保できる。
【００１０】
好ましくは、前記バンク角検知手段が一軸の角速度センサを有し、この角速度センサの軸心が、車体の幅方向の中央部に位置し、かつ車体の上下軸心と前後軸心の両方に対して傾斜している。この構成によれば、単一の一軸角速度センサにより、車体上下軸心回りの回転角速度と車体前後軸心回りの回転角速度との双方を同時に計測することができるから、２つの一軸角速度センサを設ける場合に比較して、構成の簡素化を図りながら、旋回走行の開始に合致した適切なタイミングで車体バンク角を算出できる。
【００１１】
前記一軸の角速度センサの軸心は、前記上下軸に対して０度を越え、４５度以下の角度に傾斜していることが好ましい。この構成によれば、０°を越える傾斜角度とすることにより、車体上下軸回りの回転角速度に加えて車体前後軸回りの回転角速度も検出できる。また、傾斜角度を４５°以下に設定することにより、車体前後軸心回りの回転角速度の成分が大きくなり過ぎることがなく、車体上下軸心回りの回転角速度と車体前後軸心回りの回転角速度とを適切に合成した回転角速度を得ることができる。
【００１２】
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、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て車体バンク時に遠方を照射するように、前記照射範囲を車体の中心面とほぼ平行に遠方へ移動または拡張させる配光制御手段とを備えている。ここで、前記中心面とは、車体の幅方向の中心線を通り車体の上下方向に延びる面をいう。
【００１３】
この第２構成の自動二輪車用ヘッドランプ装置によれば、旋回走行時の車体傾斜開始に遅延することのない適切なタイミングで、例えばヘッドランプを上向きに回動させる手段によって直立時と同程度の遠方まで照射することにより、ヘッドランプの投光が所望の照射距離に達するように維持されて、進行方向前方の全体にわたり遠方までの視野を確保できる。
【００１４】
前記第２構成に係る配光調整機構は、例えば、発光体を収納したランプケースを上下方向に回動させるようになっている。この構成によれば、簡単な機構により、車体バンク時に遠方を照射するように照射範囲を変更させることができる。
【００１５】
本発明の第１および第２構成において、好ましくは、前記配光制御手段が、検知された車体バンク角に対し左方へのバンク時と右方へのバンク時とで異なる倍率を乗算して算出した制御値に基づき前記配光調整機構の照射範囲を変更するように制御する。この構成によれば、例えば、日本のような左側通行では、右方への旋回時の倍率を、左方への旋回時の倍率よりも小さく設定することにより、右方への旋回時に、ヘッドランプの配光が右前方の遠方に達して対向車線の走行車を眩惑するのを抑制できる。
【００１６】
本発明の第１および第２構成において、好ましくは、前記配光制御手段が、前記配光調整機構の照射範囲を変更させる速度を、目標の変更量から実際の変更量を減算して算出した偏差値を２乗して算出した値に設定するようになっている。この構成によれば、配光調整機構が、目標の変更量が大きい場合にそれに対応した大きい変更速度で作動されるとともに、目標の変更量が小さい場合にそれに対応した小さい変更速度で作動されるから、車体が俊敏にバンクしたときには、それに追従するように高速で変更されるので、照射範囲がバンクに遅れることなしに適応したものとなり、一方、車体が緩慢にバンクしたときには、それに追従するように低速で変更されるので、起動および停止を頻繁に繰り返すといったことが生じることなく、円滑に駆動される。
【００１７】
本発明の第１および第２構成において、好ましくは、前記配光制御手段が、前記配光調整機構を、照射範囲の変更が停止したとき、その後の所定時間が経過するまでの間、起動を禁止するように作動制御する。この構成によれば、配光調整機構が短い周期で起動および停止を繰り返すのを防止して、配光調整機構の駆動機の耐久性を向上させるとともに、スリップの発生を防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るヘッドランプ装置によれば、旋回走行の開始に合致した適切なタイミングで、照射範囲を変更して、所要の照射距離を確保し、広い視野を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。この自動二輪車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。
【００２０】
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がランプブラケット１３を介して取り付けられている。前記ヘッドランプ装置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、エンコーダ２９、バンク角検知手段１９および配光制御手段２０などで構成される。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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１８に示すように、水平線ＨＬに沿って左右に広がる照射範囲（配光）Ａとなる、一般的な配光性を有する。その配光性は、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。
【００２６】
図３のバンク角検知手段１９は、自動二輪車１（図１参照）の車体バンク角δ、つまり鉛直線に対する車体の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（一般に、ヨーレートと称せられる）ωｙと前後軸心回りの回転角速度（一般に、ロールレートと称せられる）ωｒとを合成して合成回転角速度ωを求め、この合成回転角速度ωと車速ｖとから車体バンク角δを算出する。
【００２７】
この実施形態のバンク角検知手段１９は、車体の上下軸心回りの回転角速度ωｙを計測するヨーレート検出用角速度センサ４４と、車体の前後軸心回りの回転角速度ωｒを計測するロールレート検出用角速度センサ４５と、車速ｖを計測する速度計４０と、前記両方の回転角速度ωｙ，ωｒを合成して合成回転角速度ωを算出する合成角速度算出手段４７と、算出された合成回転角速度ωおよび車速ｖに基づき車体バンク角δを算出するバンク角算出手段４１とを備えている。
【００２８】
前記バンク角検知手段１９のうちの前記合成角速度算出手段４７、バンク角算出手段４１および配光制御手段２０は、自動二輪車の動作全体を制御するコントロールユニット４２に内蔵されている。前記配光制御手段２０は、バンク角算出手段４１が算出した車体バンク角δ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およびバルブ２２を車体バンク角δの大きさに応じた角度だけ回転させる。これらの詳細については後述する。
【００２９】
図１に示すように、前記コントロールユニット４２は車体中央のシート４３の下方位置に配置されている。ヨーレート検出用角速度センサ４４は、車体フレーム２の後部位置において、車体の上下軸心回りに回転するよう水平配置で取り付けられている。ロールレート検出用角速度センサ４５は、前記シート４３の下方位置において、車体の前後軸心回りに回転するよう鉛直配置で取り付けられている。速度計４０はヘッドランプ１２の上方に配置されている。
【００３０】
つぎに、前記バンク角検知手段１９によるバンク角δの検知について説明する。先ず、前記合成角速度算出手段４７は、以下のようにして合成回転角速度ω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１参照）の車速をｖ、ヨーレート検出用角速度センサ４４で計測される車体上下軸心回りの回転角速度をωｙ、ロールレート検出用角速度センサ４５で計測される車体前後軸心回りの回転角速度をωｒとすると、合成回転角速度ωは、
ω＝Ｋｙ・ωｙ＋Ｋｒ・ωｒ  ……（１）
である。
【００３１】
ここで、ＫｙおよびＫｒは、車速ｖに応じて可変設定される補正係数であり、通常、Ｋｙは１．０に設定され、Ｋｒは０を越え、１．０未満の範囲で車速の増大とともに減少する値に設定される。これは、車速ｖが増大した場合に、それに対応してハンドル１０を大きく操向することができないので、車体上下軸心回りの回転角速度ωｙが小さくなるが、これに対し車体前後軸心回りの回転角速度ωｒはほぼ一定値を維持するので、相対的に車体上下軸心回りの回転角速度ωｙが小さくなるから、この回転角速度ωｙとのバランスをとるために、車速の増大とともに車体前後軸心回りの回転角速度ωｒの影響を小さくするのが好ましいためである。ただし、ＫｙおよびＫｒを、共に車速と無関係な一定値に固定してもよい。これにより、制御プログラムが簡略化される。こうして、算出した合成回転角速度ωを車体上下軸心回りの回転角速度と見なして、車体バンク角δの算出を行う。
【００３２】
続いて、前記バンク角算出手段４１は、以下のようにして車体バンク角δを算出する。すなわち、旋回半径をＲ、重力加速度をｇとすると、図５および図６に示すように、車体の水平面内での回転角速度をω0 とすると、バンク角δでのヨーレートω１は、
ω１＝ω0 ・ｃｏｓδ  ……（２）
であり、このヨーレートω１を前記合成回転角速度ωと見なす。すなわち、
ω＝ω１＝ω0 ・ｃｏｓδ  ……（２）
一方、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  ……（３）
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  ……（４）
と表せるから、（４）式を（３）式に代入すると、遠心力ｆは、
ｆ＝ｍ・ｖ・ω0   ……（５）
となる。
【００３３】
また、車体バンク角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）  ……（６）
の関係が成り立つので、（６）式に（５）式を代入すると、
ｔａｎδ＝ｍ・ｖ・ω0 ／（ｍ・ｇ）
＝ｖ・ω0 ／ｇ  ……（７）
となる。さらに（７）式は、（２）式のω0 を代入して、
ｔａｎδ＝ｖ・ω／（ｇ・ｃｏｓδ）  ……（８）
となる。（８）式から、
ｓｉｎδ＝ｖ・ω／ｇ  ……（９）
の関係が得られ、これより車体バンク角δは、
δ＝ｓｉｎ-1（ｖ・ω／ｇ）  ……（１０）
となる。図３のバンク角算出手段４１は、前記（１０）式に、合成角速度算出手段４７で算出された合成回転角速度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、車体バンク角δを算出する。
【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、ヨーレート検出用およびロールレート検出用の各角速度センサ４４，４５によりそれぞれ計測される車体上下軸心回りの回転角速度ωｙおよび車体前後軸心回りの回転角速度ωｒと、速度計４０により計測される車速ｖとに基づき、コントロールユニット４２に内蔵された合成角速度算出手段４７が上記した（１）式から合成回転角速度ωを算出し、さらに、コントロールユニット４２に内蔵されたバンク角算出手段４１が上記した（１０）式から車体バンク角δを算出する。また、コントロールユニット４２に内蔵された配光制御手段２０は、算出された車体バンク角δに基づき駆動機１８を制御する。
【００３５】
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を車体バンク角δに対応した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、車体バンク角δ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δの大きさに応じた角度だけ照射範囲Ａが回転する。
【００３６】
図７は、計測された車体バンク角δとレンズ２３およびバルブ２２の回転角θとの関係を示す特性図である。ここでは、レンズ２３およびバルブ２２の回転角θは、線Ｍ１で示すように、車体バンク角δの１．７〜２．０倍に設定されている。レンズ２３およびバルブ２２の回転角θは１．０〜３．０倍の間が好ましく、通常走行では１．７倍、車体バンク角δを大きくとるスポーツ走行時では２．０倍が適切である。なお、レンズ２３およびバルブ２２の回転角θ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８の照射範囲Ａの分布の左右両側Ａ１が車体の幅方向の中心面ＢＣ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となる。
【００３７】
また、上述した車体バンク角δに乗算して回転角θを算出するための倍率は、左方へのコーナリング時と右方へのコーナリング時とで互いに異なる値に設定することもできる。日本のような左側通行では、倍率を大きくすると、右旋回時に右前方の遠方が照射されるので、対向車線の走行車を眩惑する可能性がある。そこで、例えば、前記倍率を、左方へのコーナリング時に図７の線Ｍ２で示すように、比較的大きな値に設定し、右方へのコーナリング時に線Ｍ３で示すように、比較的小さな値に設定する。これにより、右方にコーナリングするときに、ヘッドランプの配光が右前方の遠方を照射するのを抑制して、対向車線の走行車に眩惑を与えるのを防止できる。
【００３８】
これにより、自動二輪車が例えば図８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１８に示す直進時の水平線ＨＬに沿った左右に延びた状態から、図８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１９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δ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。
【００３９】
しかも、この実施形態では、車体上下軸心回りの回転角速度ωｙと前後軸心回りの回転角速度ωｒとを合成した合成回転角速度ωと車速ｖとに基づいて車体バンク角δを算出しているので、旋回走行の開始に合致した適切なタイミングで車体バンク角δの算出が開始されることになる。すなわち、旋回走行時には、ライダーが先ず車体をバンクさせたのちにハンドル１０（図１参照）を進行方向に向け回動させる操向を行って旋回運動に移行するので、図４に示すように、車体上下軸心回りの回転角速度ωｙが、車体の傾斜に伴い生じる車体バンク角δよりもワンテンポ遅れて上昇するとともに、車体前後軸回りの回転角速度ωｒが車体バンク角δよりも僅かに早く上昇する。そこで、前記ヘッドランプ装置１１（図３参照）では、車体上下軸心回りの回転角速度ωｙと車体前後軸回りの回転角速度ωｒとを合成した合成回転角速度ωを算出して、この合成回転角速度ωを、車体バンク角δを算出するための車体上下軸心回りの回転角速度として用いることにより、車体上下軸心回りの回転角速度ωｙの遅れを車体前後軸回りの回転角速度ωｒにより補正している。
【００４０】
これにより、前記合成回転角速度ωは、車体バンク角δに対し遅延することなく、ほぼ車体バンク角δに対応したものとなる。したがって、図３のヘッドランプ装置１１は、旋回走行を開始した初期時においても、車体の傾斜開始に遅延することのない適切なタイミングでヘッドランプ１２の回転を開始させることができ、ヘッドランプ１２の配光が確実に広い視野を得られる適切なものとなる。特に、スラロームなどの俊敏な車体の動きが必要とされる場合に顕著な効果が得られる。
【００４１】
なお、前記第１実施形態では、車体バンク角δ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。
【００４２】
また、第１実施形態の変形例では、図２のヘッドランプ１２から配光調整機構１６を割愛した一般的な固定型のヘッドランプを主ランプ部１２Ａとし、その両側方に、二点鎖線で示す補助ランプ部７１を追加してヘッドランプ装置１１を構成し、左側の補助ランプ部７１の照射範囲を主ランプ部１２Ａの照射範囲よりも遠方で、かつ左方に設定し、右側の補助ランプ部（図示せず）の照射範囲を主ランプ部１２Ａの照射範囲よりも遠方で、かつ右方に設定しておき、主ランプ部１２Ａの照射範囲を変更することなく、配光制御手段により、車体のバンクに応じて左右いずれか一方の補助ランプを点灯して、旋回方向内側の遠方を照射するように前記照射範囲を拡張させる。すなわち、検出された左側への車体バンク角δが所定値を越えたとき、左側の補助ランプ部７１を点灯して左側の遠方まで照射範囲を拡張し、検出された右側への車体バンク角δが所定値を越えたとき、右側の補助ランプ部を点灯して右側の遠方まで照射範囲を拡張する。
【００４３】
図９は本発明の第２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。この実施形態では、第１実施形態のヨーレート検出用角速度センサ４４およロールレート検出用角速度センサ４５に代えて、車体上下軸心および車体前後軸心の両方に対して傾斜した配置の一軸の角速度センサ４８を設けたものであり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００４４】
前記一軸の角速度センサ４８は、図１０に示すように、自身の軸心４８ｃが、車体中心面ＢＣを含む車体幅方向の中心部に位置し、かつ、図９に示すように、車体上下軸に対し後方へ向けて傾斜した前方上がりの配置で、シート４３の下方位置に設けられている。これにより、前記一軸の角速度センサ４８は、車体上下軸心回りの回転角速度ωｙと車体前後軸心回りの回転角速度ωｒとを合成した回転角速度を計測できるものとなる。すなわち、図１１に示すように、一軸の角速度センサ４８が計測して出力する合成回転角速度ωｓは、このセンサ４８の傾斜角をθG とすると、
ωｓ＝ωｙ・ｃｏｓθG ＋ωｒ・ｓｉｎθG   ……（１１）
となる。したがって、一軸の角速度センサ４８は、図１２に示すように、ヨーレート検出部４８ａとロールレート検出部４８ｂとを備えており、これら各検出部４８ａ，４８ｂが、図３に示した第１実施形態のヨーレート検出用角速度センサ４４とロールレート検出用角速度センサ４５とに相当する。
【００４５】
前記一軸の角速度センサ４８は、図９の取付位置に限らず、車体の任意の箇所に取り付けることができるが、車体上下軸心回りの回転角速度ωｙと車体前後軸心回りの回転角速度ωｒとを適切に合成した回転角速度ωｓを得るためには、軸心４８ｃの車体上下軸に対する傾斜角度θG を適切な値に設定して一軸の角速度センサ４８を取り付ける必要がある。その軸心４８ｃの車体上下方向に対する傾斜角度θG は、０度を越え、４５度以下に設定すればよく、好ましくは２０°〜３０°の範囲である。前記０〜４５°の範囲は、（１１）式において、０．７（≒１／√２）＜Ｋｙ＜１．０、  ０＜Ｋｒ＜０．７（≒１／√２）に相当する。
【００４６】
前記一軸の角速度センサ４８は、前面（図１１の上面）から見て左回り（または右回り）に回転するジャイロであるから、図示したように回転軸心４８ｃが車体上下軸に対し後方へ向けて傾斜した前方上がりの配置で設けていることにより、車体上下軸心回りの回転角速度ωｙと車体前後軸心回りの回転角速度ωｒとを、車体のバンク開始時においては共に同符号で検出できることになり、好ましい。仮に、図示配置とは逆に回転軸心４８ｃが車体上下軸に対し前方へ向けて傾斜した後方上がりの配置で一軸の角速度センサ４８を設けた場合には、車体上下軸心回りの回転角速度ωｙがマイナスの値となり、合成演算が複雑になる。なお、車体のバンク終了時には、図４に示すように、両角速度ωｙ，ωｒが逆符号となるが、バンク終了時であるコーナー出口では車体が滑らかに立ち上がるので、その影響が小さく、特に支障がない。
【００４７】
図１２に示すように、一軸の角速度センサ４８の検出回転角速度ωｓは、図３の速度計４０からの車速ｖとともに合成角速度算出手段４７に入力され、合成角速度算出手段４７は、検出角速度ωｓに補正係数Ｋｓを乗算して合成回転角速度ωを算出する。ここで、通常、前記補正係数Ｋｓは、ジャイロの傾斜分を補正するために、Ｋｓ＝１／ｃｏｓθG に設定される。合成角速度算出手段４７からの合成回転角速度ωは車速ｖとともにバンク角算出手段４１に入力されるが、このバンク角算出手段４１での演算処理は図３の第１実施形態の場合と同一である。このように、第２実施形態においても、第１実施形態で説明したと同様の効果を得ることができ、それに加えて、第１実施形態の２つの角速度センサ４４，４５を設ける場合に比較して、一軸の角速度センサ４８を一つ設けるだけであるから、構成が簡素化される。
【００４８】
図１３は第３実施形態のヘッドランプ装置の要部構成を示すブロック図である。配光制御手段２０は、バンク角算出手段４１から入力するバンク角δに基づき、配光調整機構１６の照射範囲を変更させる速度を、目標の変更量から実際の変更量を減算して算出した偏差値を２乗して算出した値に設定している。すなわち、配光制御手段２０は、回転角度算出部２０ａと、偏差値算出部２０ｂとを備えており、回転角度算出部２０ａによって、目標の変更量である駆動機１８の目標回転角度α１（レンズ２３およびバルブ２２の目標回転角θに対応する駆動機１８の回転角度）を算出する。偏差値算出部２０ｂは、回転角度算出部２０ａが算出した目標回転角度α１と、エンコーダ２９から入力するレンズ２３（図２）の実際の回転角度θ0 に減速比を掛けて求めた駆動機１８の回転角度α２（実際の変更量に相当）との偏差値ｐ１を算出する。配光制御手段２０はさらに、偏差値算出部２０ｂが算出した偏差値ｐ１に基づき駆動機１８の回転速度ｒｖ１を算出する回転速度算出部２０ｃと、この回転速度算出部２０ｃが算出した回転速度ｒｖ１と前記偏差値ｐ１および回転角度α１とに基づき駆動機１８を回転制御するモータ駆動制御部２０ｄとを備えている。
【００４９】
前記配光制御手段２０は、回転角算出部２０ａがバンク角算出手段４１から入力するバンク角δに基づき駆動機１８の目標回転角度α１を算出し、偏差値算出部２０ｂが目標の回転角度α１からエンコーダ２９の検出に基づく駆動機１８の実際の回転角度α２を減算して偏差値ｐ１＝（α１−α２）を算出し、回転速度算出部２０ｃが、ｒｖ１＝Ｋ１×（α１−α２）2 の式に基づき駆動機１８の回転速度ｒｖ１を算出する。前記Ｋ１は速度補正係数であり、０．１〜１０の値をとることができるが、望ましくは０．５である。さらに、配光制御手段２０のモータ駆動制御部２０ｄは、駆動機１８を、回転角度算出部２０ａから入力する目標の回転角度α１に基づき判別した回転方向に向けて回転速度算出部２０ｃが算出した回転速度ｒｖ１で回転駆動させ、偏差値算出部２０ｂから入力する偏差値ｐ１が「０」になった時点で回転停止させるようにフィードバック制御する。
【００５０】
駆動機１８つまりレンズ２３およびバルブ２２は、Ｋ１×（α１−α２）2 の式から算出される回転速度ｒｖ１で回転されることから、目標の回転角度α１が大きい場合にそれに対応した高い回転速度ｒｖ１で回転されるとともに、目標の回転角度α１が小さい場合にそれに対応した低い回転速度ｒｖ１で回転される。すなわち、車体が俊敏にバンクしたときには、それに追従するように駆動機１８が高速で回転されるので、バルブ２２の照射範囲がバンクに遅れることなしに正確に適応したものとなり、一方、車体が緩慢にバンクしたときには、それに追従するように駆動機１８が低速で回転されるので、一定の回転速度で回転駆動する場合のような起動および停止を頻繁に繰り返して動きがギクシャクすることなしに円滑に回転駆動される。このような回転制御は、駆動機１８として、ステッピングモータを用いた場合に特に有効である。
【００５１】
このように車体のバンクが小さいときに駆動機１８を低速回転させる場合でも、駆動機１８が極めて短い周期で起動および停止を繰り返す事態が発生することが考えられる。そこで、モータ駆動制御部２０ｄに、「０」の偏差値ｐ１が入力されることに伴い駆動機１８を回転停止させた時点から所定（一定または可変）時間、例えば５０ミリ秒程度の駆動停止時間を計時して、その駆動停止時間内は駆動機１８の駆動を禁止し、駆動停止時間が経過したのちに駆動機１８を起動させる機能を付加する。これにより、駆動機１８の起動および停止の周期を長く設定できるから、駆動機１８，５７の頻繁な起動および停止による寿命の短縮を防止することができる。また、駆動機１８としてステッピングモータを用いた場合には、スリップの発生を防止できる。
【００５２】
前記第２および第３実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、補助ランプ部を設けた変形例が可能である。
【００５３】
つぎに、本発明の第４実施形態に係るヘッドランプ装置を、図１４〜図１７にしたがって説明する。図１５は、ヘッドランプ５１が２個並設された２灯式のヘッドランプ装置１１Ａを備えた自動二輪車１を例示しており、同図（ｂ）に示すように、旋回走行に際して車体が傾斜した時には、ヘッドランプ５１の地上高さＸが、同図（ａ）に示す直進走行時の直立状態でのヘッドランプ５１のランプ高さ（取付高さ）Ｈよりも低くなる。
【００５４】
そのため、図１７に示すように、車体が傾斜したときのヘッドランプ５１の照射距離は、２点鎖線で示すように、直線走行時の照射距離Ｄに比較して、ヘッドランプ５１のランプ高さＸが直立時のランプ高さＨよりも低くなった分だけ短い照射距離Ｄ１となり、進行方向前方の遠くまで十分に照射することができない。そこで、第４実施形態では、旋回走行に伴いヘッドランプ５１のランプ高さＸが低くなった時にヘッドランプ５１を車体バンク角δに対応する角度φだけ上方に向け回動させることにより、図１８で示した照射範囲Ａを車体の中心面ＢＣとほぼ平行に遠方へ移動させて、図１７に実線で示すように、直進走行時の照射距離Ｄと同等の照射距離を常に維持するようにしている。
【００５５】
図１４は、前記第４実施形態に係るヘッドランプ装置におけるヘッドランプ５１の概略側面図である。このヘッドランプ５１は、図３に示したのと同様のバルブやレンズがランプケース２１の内部の中心軸Ｃ上に同軸状の配置で固定的に収納されている。そのランプケース２１は、両側面に設けられた回転支軸５２を介し、車体のランプブラケット１３（図１参照）に回動自在に取り付けられて、バルブやレンズの中心軸Ｃを通りこれに直交する回転支軸５２を支点として図１５（ａ）の車体中心面ＢＣとほぼ平行な面内で上下方向に回動する、つまり首振り運動を行うようになっている。図１４の回転支軸５２には従動歯車５３が一体回転するように設けられており、この従動歯車５３には、これの近傍に設けられた駆動歯車５４が噛み合っており、駆動歯車５４の回転軸５９がＤＣモータのような駆動機５７に連結されている。
【００５６】
コントロールユニット６０により回転制御される駆動機５７の回転は、駆動歯車５４および従動歯車５３を介してランプケース２１に伝達され、これにより、ランプケース２１が上下方向に角度φだけ回動されて、ランプケース２１内部のバルブおよびレンズによる照射範囲が上下に可変される。したがって、駆動歯車５４、従動歯車５３およびランプケース２１は照射範囲可変機構６１を構成しており、この照射範囲可変機構６１と駆動機５７とは配光調整機構６２を構成する。
【００５７】
図１６は第４実施形態のヘッドランプ装置６３の概略構成を示すブロック図であり、同図において、図３と同一若しくは相当するものには同一の符号を付してある。同図のバンク角検知手段６４は、速度計４０が計測する車速ｖと、第２実施形態で説明した一軸の角速度センサ４８が計測する検出回転角速度ωｓとに基づいて、合成角速度算出手段４７が合成回転角速度ωを算出し、バンク角算出手段４１が、合成回転角速度ωと車速ｖとから車体バンク角δを算出する。なお、この実施形態では、他の構成に係る車体バンク角検知手段により検知した車体バンク角を用いることもできる。
【００５８】
前記バンク角検知手段６４のうちのバンク角算出手段４１、回動角度算出手段６７および配光制御手段６８は、自動二輪車１の動作全体を制御する前記コントロールユニット６０に内蔵されている。回動角度算出手段６７は、以下のようにしてランプケース２１の回動角度φ（図１４参照）を算出する。すなわち、バンク角算出手段４１が算出した車体バンク角をδ、図１５（ａ）に示す直立時における路面からのヘッドランプ５１の取付高さをＨ、ヘッドランプ５１の車体中心面ＢＣからの離間距離をＬとすると、車体バンク角δに対応して低くなるヘッドランプ５１の路面からの高さＸは、
Ｘ＝Ｈ・ｃｏｓδ±Ｌ・ｓｉｎδ  ……（１２）
である。ここで、算出されるランプ高さＸは、ヘップランプ５１が車体中心面ＢＣから離間している方向にバンクしたときにマイナスの値で算出され、かつ逆方向にバンクしたときにプラスの値で算出されるが、両方のヘッドランプ５１は、通常、前記離間距離Ｌが小さい、つまり、比較的小さな間隔で並設されているので、車体が傾斜したときに双方のランプ高さＸが共に直立状態時のランプ取付高さＨよりも低くなって、マイナスの値として算出される。
【００５９】
（１２）式において高さＨをバンク角δに対して変化させることもできる。図５に示したように、バンクするときには、重力ｍｇに加えて遠心力ｆも作用することから、車体に加わる力が増加する。その増加量は、重量ｍｇの１／ｃｏｓδ倍になる。その結果、サスペンションが沈み込み、その沈み込む量に対応して前記取付高さＨも変化するので、取付高さＨをバンク角δに対応して補正するのが好ましい。そこで、サスペンションの特性を考慮して、ヘッドランプ５１の取付高さＨとバンク角δとの関係を予め計算または実験により求めておき、その求めたデータを記憶したテーブルを用意する。回動角度算出手段６７は、バンク角算出手段４１が算出した車体バンク角δに対応するヘッドランプ５１の取付高さＨを前記テーブルから読み出し、次の（１２Ａ）式に代入することにより、車体バンク角δに対応して低くなるヘッドランプ５１の路面からの高さＸを算出する。
Ｘ＝Ｈ（δ）・ｃｏｓδ±Ｌ・ｓｉｎδ  ……（１２Ａ）
【００６０】
つぎに、直進走行時の直立状態におけるヘップランプ５１の照射距離をＤ（図１７参照）とすると、旋回走行に際して車体がバンクしたときにも前記照射距離Ｄを維持するために必要なランプケース２１の上向きの回動角度φは、
φ＝ｔａｎ-1（Ｈ／Ｄ）−ｔａｎ-1（Ｘ／Ｄ）……（１３）
となる。さらに、（１３）式は、（１２）式のＸを代入して、
φ＝ｔａｎ-1（Ｈ／Ｄ）−ｔａｎ-1（Ｈｃｏｓδ±Ｌｓｉｎδ）／Ｄ  ……（１４）    となる。図１６の回動角度算出手段６７は、前記（１４）式に、予めメモリ（図示せず）に記憶された取付高さＨ、照射距離Ｄおよび離間距離Ｌと、バンク角算出手段４１が算出する車体バンク角δとを入力することにより、ランプケース２１の上下回動角度φを算出する。
【００６１】
前記配光制御手段６８は、回動角度算出手段６７が算出した回動角度φに基づき駆動機５７を回転制御して、ランプケース２１を上向き方向に回動させる。エンコーダ６９が検出するランプケース２１の回転量が、回動角度φの大きさに達すると、これに応答して配光制御手段６８は駆動機５７を停止させる。これにより、車体がバンクしたときには、ランプケース２１内に固定的に収納されているレンズ２３およびバルブが、車体バンク角δに対応した回動角度φだけ回動されて照射方向を上向きに移動させるので、ヘッドランプ５１の投光が常に所要の照射距離Ｄに達するように維持されて、進行方向前方の全体にわたり遠方までの視野を確保できる適切な照射範囲に変更される。
【００６２】
なお、第４実施形態では、レンズ２３およびバルブを固定的に収納したランプケース２１を上向きに回動させる場合を例示して説明したが、第１または第２実施形態のように、ヘッドランプを、レンズ２３およびバルブをバンクした方向とは逆方向に車体バンク角δに応じた角度だけ回転させて照射範囲を水平に保持できる構成とした上で、このヘッドランプのランプケース２１を車体バンク角δに応じて上向きに回動させる構成とすることもできる。
【００６３】
前記第４実施形態の変形例では、第１実施形態の変形例で説明したのと同様に、図１５（ａ）のヘッドランプ５１から配光調整機構６２（図１４参照）を割愛した一般的な固定型のヘッドランプを主ランプ部５１Ａとし、その両側方に、二点鎖線で示す補助ランプ部８１を追加してヘッドランプ装置１１Ａを構成し、両補助ランプ部８１の照射範囲を主ランプ部５１Ａの照射範囲よりも遠方に設定しておく。検出された左右いずれかの車体バンク角が所定値を越えたとき、主ランプ部５１Ａの照射範囲を変更することなく、配光制御手段により両補助ランプ部８１を点灯して、照射範囲を車体の中心面ＢＣとほぼ平行に遠方へ拡張させる。これにより、直進走行時の照射距離と同等の照射距離を維持する。
【００６４】
なお、図１４〜図１７に示した第４実施形態においても、図１３の第３実施形態と同様に、ヘッドランプ５１を目標の回転角度と実際の回転角度との偏差値の２乗に比例して駆動機５７の回転角度φを制御することができる。また、駆動機５７の回転停止から所定（一定または可変）の駆動停止時間を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【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】同上のヘッドランプ装置における時間に対する車体の上下軸心回りおよび前後軸心回りの各角速度と合成角角度と車体バンク角との関係を示す特性図である。
【図５】同上のヘッドランプ装置における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６】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７】同上のヘッドランプにおけるレンズの回転角とバンク角との関係を示す特性図である。
【図８】同上のヘッドランプのコーナリング時の配光状態を示す前方視認図である。
【図９】本発明の第２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１０】同上の自動二輪車の概略平面図である。
【図１１】合成角速度算出手段による合成角速度の算出方法を示すベクトル図である。
【図１２】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１３】本発明の第３実施形態に係るヘッドランプ装置の要部構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係るヘッドランプ装置におけるヘッドランプの概略側面図である。
【図１５】（ａ），（ｂ）は自動二輪車の直進走行時と旋回走行時とにおけるヘッドランプの路面からの高さを示す正面図である。
【図１６】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１７】同上のヘッドランプ装置におけるコーナリング時の照射範囲の変更を示す説明図である。
【図１８】自動二輪車の直進走行時のヘッドランプの照射範囲を示す前方視認図である。
【図１９】従来のヘッドランプのコーナー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】
【００６６】
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
２１  ランプケース
２２  バルブ（発光体）
４８  一軸の角速度センサ
５１  ヘッドランプ
６２  配光調整機構
６４  バンク角検知手段
６８  配光制御手段
ＢＣ  車体の中心面
ωｙ  上下軸心回りの回転角速度
ωｒ  前後軸心回りの回転角速度
ｖ  車速
δ  車体バンク角
【図１】
2006151239.tif 000003
【図２】
2006151239.tif 000004
【図３】
2006151239.tif 000005
【図４】
2006151239.tif 000006
【図５】
2006151239.tif 000007
【図６】
2006151239.tif 000008
【図７】
2006151239.tif 000009
【図８】
2006151239.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2006151239.tif 000021