JP3795835B2

JP3795835B2 - 二輪車の走行シミュレーションプログラム

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Publication number: JP3795835B2
Application number: JP2002164014A
Authority: JP
Inventors: 和作細田; 一彦谷; 幸正西本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004012218A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮想三次元空間内でいわゆる運動方程式に基づき二輪車の走行を再現する二輪車の走行シミュレーションソフトウェアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車設計の分野ではＨＩＬＳ（Ｈａｒｄｗａｒｅ−ｉｎ−ｔｈｅ−ＬｏｏｐＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ）は広く知られる。このＨＩＬＳによれば、例えばＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）の動作は検証されることができる。検証に基づきＡＢＳは最適化される。動作の検証にあたって実物の自動車が走行する必要はない。ＨＩＬＳに組み込まれるリアルタイムＣＰＵ（中央演算処理装置）は仮想三次元空間内で走行中の自動車を再現する。
【０００３】
リアルタイムＣＰＵにはＡＢＳ用ＥＣＵ（電子制御ユニット）が接続される。ＡＢＳ用ＥＣＵには、各車輪の回転速度を示す車輪速データが受け渡される。ＡＢＳ用ＥＣＵは車輪速データに基づき制御信号を生成する。制御信号はリアルタイムＣＰＵに受け渡される。リアルタイムＣＰＵは制御信号に基づき各車輪ごとに制動力を再現する。刻々と変化する各車輪の回転速度はリアルタイムで算出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
自動二輪車の分野でもＡＢＳの技術は確立されつつある。自動二輪車に組み込まれるＡＢＳの検証にあたってＨＩＬＳの利用が模索される。しかしながら、これまでのところ、走行中の自動二輪車を再現する走行シミュレーションソフトウェアは実現されていない。こういった走行シミュレーションの手法が確立されれば、自動二輪車の設計は飛躍的に進歩すると考えられる。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、仮想三次元空間内で走行中の二輪車を再現することができる二輪車の走行シミュレーションソフトウェアを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、仮想三次元空間内で二輪車の構成要素ごとに重心並びに所定の基準点回りで慣性モーメントを特定するシミュレーションモデルを取得する手順と、シミュレーションモデルに基づき、二輪車の直進走行を再現する運動条件を設定する手順と、シミュレーションモデルの前輪および後輪に対して回転加速度を付与する加速度データ群を生成する手順と、加速度データ群に基づき、前輪および後輪の回転速度を特定する回転速度データを生成する手順と、前輪および後輪の回転速度が規定の閾値に達した時点で運動条件の設定を解除する手順とをプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラムが提供される。
【０００７】
走行シミュレーションプログラムがプロセッサで演算処理されると、走行シミュレーションソフトウェアは実行される。この走行シミュレーションソフトウェアではシミュレーションモデルに基づき二輪車の走行が再現される。走行の再現にあたって二輪車の前輪および後輪には回転加速度が付与される。仮想三次元空間内で前輪および後輪の回転は再現される。このとき、シミュレーションモデルには予め規定の運動条件が設定される。仮想三次元空間内では運動条件に基づき強制的に二輪車の直進走行は再現される。したがって、仮想三次元空間内で二輪車は転倒することなく走行し続けることができる。こうした限定条件が設定されない限り、低速域で走行する二輪車は仮想三次元空間内で転倒してしまう。
【０００８】
その後、前輪や後輪の回転速度が規定の閾値を越えた時点で前記運動条件の設定は解除される。この時点では前輪および後輪に十分な回転速度は確保される。前輪および後輪には十分な転がり慣性力が付与される。したがって、前輪および後輪の直立姿勢が確保される限り、二輪車は直進走行を持続することができる。前述のような運動条件が取り払われることから、仮想三次元空間内で二輪車の挙動は比較的に正確に再現されることができる。
【０００９】
直進走行の再現にあたって、走行シミュレーションソフトウェアは、仮想三次元空間内で前輪および後輪の直立姿勢を確立する運動シミュレーションデータ群を生成する手順と、仮想三次元空間内で操舵軸回りに回転する操舵系組立体に関して操舵トルクを特定する操舵制御データを生成する手順とを実施すればよい。一般に、二輪車では、前輪の接地点および後輪の接地点を含む１垂直面から二輪車の重心がずれると、二輪車の車体は傾くと考えられる。たとえ前輪および後輪の直立姿勢が確立されても、前述の垂直面内に二輪車の重心が配置されるとは限らない。その一方で、二輪車の走行中には例えばステアリングといった操舵系の操作に基づき車体の傾きは解消されることができる。操舵系組立体に加えられる操舵トルクすなわち回転加速度の働きで二輪車の直進走行は持続されることができる。こうして二輪車の転倒は回避される。
【００１０】
操舵制御データの生成にあたって、走行シミュレーションソフトウェアは、二輪車の直進方向を規定する基準軸回りにシミュレーションモデルの角変位を検出すればよい。こういった角変位は二輪車の傾きに相当する。すなわち、走行シミュレーションソフトウェアは傾きの大きさに応じて操舵トルクを生成することができる。生成される操舵トルクに基づき二輪車の傾きは解消される。こうして角変位の変化を打ち消す大きさの操舵トルクが加えられれば、仮想三次元空間内で二輪車の直進走行は持続されることができる。仮想三次元空間内で二輪車の転倒は回避される。
【００１１】
また、操舵制御データの生成にあたって操舵軸回りで操舵系組立体の角加速度が検出されてもよい。二輪車が傾くと、操舵系組立体には傾きの大きさに応じて操舵軸回りに角加速度が作用する。操舵系組立体の角加速度は二輪車の傾きに相当する。すなわち、走行シミュレーションソフトウェアは傾きの大きさに応じて操舵トルクを生成することができる。生成される操舵トルクに基づき二輪車の傾きは解消される。こうして角加速度を打ち消す大きさの操舵トルクが加えられれば、仮想三次元空間内で二輪車の直進走行は持続されることができる。仮想三次元空間内で二輪車の転倒は回避される。
【００１２】
さらに、操舵制御データの生成にあたって、二輪車の直進方向に直交する横方向にシミュレーションモデルの重心の変位が検出されてもよい。前述のように、二輪車では、前輪の接地点および後輪の接地点を含む１垂直面から二輪車の重心がずれると、二輪車の車体は傾く。重心の変位の大きさに基づき二輪車の傾きは特定されることができる。こうして走行シミュレーションソフトウェアは傾きの大きさに応じて操舵トルクを生成することができる。生成される操舵トルクに基づき二輪車の傾きは解消される。こうして重心の変位の変化を打ち消す大きさの操舵トルクが加えられれば、仮想三次元空間内で二輪車の直進走行は持続されることができる。仮想三次元空間内で二輪車の転倒は回避される。
【００１３】
以上のような走行シミュレーションソフトウェアでは、回転加速度の付与に先立って、シミュレーションモデルに基づき二輪車の静止状態を確立する運動シミュレーションデータ群は生成される。仮想三次元空間内で二輪車は現実の世界と同様に静止状態から走行状態に移行する。
【００１４】
静止状態の確立にあたって走行シミュレーションソフトウェアは運動シミュレーションデータ群に基づき二輪車の直立姿勢を維持する。こうして直立姿勢が維持されれば、走行開始にあたって二輪車の直進走行は比較的に簡単に再現されることができる。たとえ静止時であっても仮想三次元空間内で二輪車の転倒は回避されることができる。
【００１５】
こうした静止状態の確立にあたって、走行シミュレーションソフトウェアは、仮想三次元空間内で重力加速度を特定する重力データにゼロ値を設定してもよい。こうして重力データにゼロ値が設定されれば、仮想三次元空間内で二輪車の転倒は確実に回避されることができる。二輪車の直立姿勢は比較的に簡単に再現されることができる。
【００１６】
また、静止状態の確立にあたって、走行シミュレーションソフトウェアは、仮想三次元空間内で重力加速度に釣り合う支持力を特定する支持力データを生成してもよい。こうした支持力データによれば、仮想三次元空間内で二輪車の転倒は確実に回避されることができる。二輪車の直立姿勢は比較的に簡単に再現されることができる。支持力は、例えば、重力加速度に基づき生成される変位を打ち消す加速度で構成されればよい。
【００１７】
さらに、静止状態の確立にあたって走行シミュレーションソフトウェアでは変位、速度および加速度の算出が控えられてもよい。任意の運動シミュレーションデータ群の入力にも拘わらず、変位、速度および加速度の算出が控えられれば、仮想三次元空間内で二輪車の転倒は確実に回避されることができる。二輪車の直立姿勢は比較的に簡単に再現されることができる。
【００１８】
第２発明によれば、仮想三次元空間内で二輪車の構成要素ごとに重心並びに所定の基準点回りで慣性モーメントを特定するシミュレーションモデルを取得する手順と、シミュレーションモデルに基づき、二輪車の静止状態を確立する運動シミュレーションデータ群を生成する手順と、所定の限定条件の下で、シミュレーションモデルの前輪および後輪に対して回転加速度を付与する加速度データ群を生成する手順と、加速度データ群に基づき、前輪および後輪の回転速度を特定する回転速度データを生成する手順と、前輪および後輪の回転速度が規定の閾値に達した時点で二輪車の直立姿勢を確保しつつ限定条件を解除する手順とをプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラムが提供される。
【００１９】
走行シミュレーションプログラムがプロセッサで演算処理されると、走行シミュレーションソフトウェアは実行される。この走行シミュレーションソフトウェアではシミュレーションモデルに基づき二輪車の走行が再現される。仮想三次元空間内で二輪車は静止状態から走行状態に移行する。走行の再現にあたって二輪車の前輪および後輪には回転加速度が付与される。仮想三次元空間内で前輪および後輪の回転は再現される。このとき、シミュレーションモデルには予め規定の限定条件が設定される。
【００２０】
その後、前輪や後輪の回転速度が規定の閾値を越えた時点で限定条件の設定は解除される。この時点では前輪および後輪に十分な回転速度は確保される。前輪および後輪には十分な転がり慣性力が付与される。したがって、前輪および後輪の直立姿勢が確保されれば、仮想三次元空間内で確実に二輪車の直進走行は再現されることができる。限定条件が取り払われることから、仮想三次元空間内で二輪車の挙動は比較的に正確に再現されることができる。
【００２１】
限定条件の設定にあたって、走行シミュレーションソフトウェアは、シミュレーションモデルに基づき仮想三次元空間内で二輪車の直進走行を再現する運動シミュレーションデータ群を生成してもよい。こうして限定条件の下で二輪車の直進走行が再現されれば、限定条件が解除される時点で、前輪および後輪の直立姿勢は比較的に簡単に確保されることができる。限定条件の解除にも拘わらず仮想三次元空間内で二輪車は直進走行を持続することができる。
【００２２】
限定条件の設定にあたって、走行シミュレーションソフトウェアは、二輪車の直進方向を規定する基準軸回りにシミュレーションモデルの角変位を検出すればよい。こういった角変位は二輪車の傾きに相当する。すなわち、走行シミュレーションソフトウェアは傾きの大きさに応じて操舵トルクを生成することができる。前述と同様に、生成される操舵トルクに基づき二輪車の傾きは解消される。仮想三次元空間内で二輪車の直進走行は持続される。仮想三次元空間内で二輪車の転倒は回避される。
【００２３】
角変位の検出にあたって、走行シミュレーションソフトウェアは、基準軸に直交する横方向にシミュレーションモデルの重心の変位を検出してもよい。前述のように、二輪車では、前輪の接地点および後輪の接地点を含む１垂直面から二輪車の重心がずれると、二輪車の車体は傾く。重心の変位の大きさに基づき二輪車の傾きは特定されることができる。こうして走行シミュレーションソフトウェアは傾きの大きさに応じて操舵トルクを生成することができる。
【００２４】
その他、限定条件の設定にあたって、走行シミュレーションソフトウェアは、二輪車の直進方向を規定する基準軸回りにシミュレーションモデルで検出される角変位に影響を与える変位、速度および加速度の算出を取り止めてもよい。任意の運動シミュレーションデータ群の入力にも拘わらず変位、速度および加速度の算出が控えられれば、仮想三次元空間内で二輪車の転倒は確実に回避されることができる。二輪車の直立姿勢は比較的に簡単に再現されることができる。
【００２５】
第３発明によれば、仮想三次元空間内で二輪車の静止状態を確立する手順と、所定の限定条件の下で、静止状態から前輪および後輪に回転加速度を与える手順と、前輪および後輪の回転速度が規定の閾値に達した時点で少なくとも二輪車の後輪の直立姿勢を確保しつつ限定条件を解除する手順とを備えることを特徴とする二輪走行のコンピュータシミュレーション方法が提供される。
【００２６】
かかるコンピュータシミュレーション方法によれば、前輪や後輪の回転速度が規定の閾値を越えた時点で限定条件の設定は解除される。この時点では前輪および後輪に十分な回転速度は確保される。前輪および後輪には十分な転がり慣性力が付与される。少なくとも後輪の直立姿勢が確保されれば、仮想三次元空間内で確実に二輪車の直進走行は再現されることができる。限定条件が取り払われることから、仮想三次元空間内で二輪車の挙動は比較的に正確に再現されることができる。
【００２７】
限定条件では、仮想三次元空間内で操舵軸回りに回転する操舵系組立体に加えられる操舵トルクに基づき前輪の直立姿勢が維持されてもよい。こうして前輪の直立姿勢が維持されれば、限定条件が解除される時点で比較的に簡単に後輪の直立姿勢は確立されることができる。限定条件の解除後、仮想三次元空間内で確実に二輪車の直進走行は再現されることができる。直立姿勢の維持にあたって、操舵系組立体の操舵角に変化が現れると、操舵系組立体には操舵軸回りでその変化を打ち消す回転加速度が加えられればよい。
【００２８】
なお、前述の二輪車は、例えば、車両本体、上方操舵系組立体、下方操舵系組立体、前輪、リアスイングアームおよび後輪といった６構成要素に分解されればよい。その他、二輪車の構成要素には例えばエンジンが加えられてもよい。さらに、二輪車の構成要素には、二輪車に搭乗する乗員が加えられてもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００３０】
図１は本発明に係る自動二輪車用ブレーキシミュレーションシステム１１を概略的に示す。この自動二輪車用ブレーキシミュレーションシステム１１は、いわゆるＨＩＬＳ（Ｈａｒｄｗａｒｅ−ｉｎ−ｔｈｅ−ＬｏｏｐＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ）システム１２と、このＨＩＬＳシステム１２に接続されるワークステーションコンピュータ１３とを備える。ＨＩＬＳシステム１２には、いわゆるリアルタイムＣＰＵ（中央演算処理装置）１４と、このリアルタイムＣＰＵ１４に接続されるメモリ１５とが組み込まれる。リアルタイムＣＰＵ１４は任意のリアルタイムＯＳ（オペレーティングシステム）上で所定のアプリケーションプログラムを実行することができる。プログラムの実行にあたってリアルタイムＣＰＵ１４はメモリ１５内の作業領域を利用する。
【００３１】
リアルタイムＣＰＵ１４には、自動二輪車用アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）に組み込まれるＥＣＵ（電子制御ユニット）１６が接続される。リアルタイムＣＰＵ１４は、例えば自動二輪車の前輪回転速度を表現する前輪速データと、同様に自動二輪車の後輪回転速度を表現する後輪速データとをＥＣＵ１６に向けて出力することができる。後述されるように、自動二輪車の前輪回転速度や後輪回転速度は、仮想三次元座標系空間内で再現される走行中の自動二輪車に基づき特定される。ＥＣＵ１６は前輪速データや後輪速データに基づき所定の制御信号を生成することができる。
【００３２】
ＥＣＵ１６には制動力再現機構１７が接続される。この制動力再現機構１７は、後述されるように、実物のハンドレバーやフットペダルの操作に基づき自動二輪車の前輪や後輪に作用する制動力を再現する。制動力を表現する制動力データはリアルタイムＣＰＵ１４に受け渡される。リアルタイムＣＰＵ１４は、制動力データに基づきリアルタイムで前輪および後輪の回転速度を変化させることができる。リアルタイムＣＰＵ１４の処理動作の詳細は後述される。
【００３３】
ワークステーションコンピュータ１３には、リアルタイムＣＰＵ１４に接続されるＣＰＵ（中央演算処理装置）１８と、このＣＰＵ１８に接続されるメモリ１９とが組み込まれる。ＣＰＵ１８は、いわゆるＯＳ（オペレーティングシステム）上で各種のアプリケーションプログラムを実行することができる。プログラムの実行にあたってＣＰＵ１８はメモリ１９内の作業領域を利用する。
【００３４】
アプリケーションプログラムは例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）２１に格納されればよい。こういったアプリケーションプログラムには、ＨＩＬＳ管理プログラム２２やシミュレーションモデル構築プログラム２３が含まれる。アプリケーションプログラムは例えばＣＤ−ＲＯＭ駆動装置２４からＨＤＤ２１に受け渡されればよい。ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置２４は、装置２４内に装着されるＣＤ−ＲＯＭ２５からアプリケーションプログラムを読み取ることができる。その他、ＨＩＬＳ管理プログラム２２やシミュレーションモデル構築プログラム２３といったアプリケーションプログラムはネットワーク（図示されず）経由でＨＤＤ２１に受け渡されてもよい。
【００３５】
ワークステーションコンピュータ１３には、キーボード２６やマウス２７といった入力装置と、ディスプレイ２８といった出力装置とが接続される。ＣＰＵ１８はキーボード２６やマウス２７から様々な指令やデータを受け取ることができる。同様に、ＣＰＵ１８はディスプレイ２８の画面上に様々な画像（例えばグラフィックやテキスト）を映し出すことができる。
【００３６】
いま、自動二輪車に組み込まれるＡＢＳの動作を検証する場面を想定する。例えば図２に示されるように、この自動二輪車のＡＢＳ３１は、フロントフォーク３２に回転自在に支持される前輪ブレーキディスク３３と、リアスイングアーム３４に回転自在に支持される後輪ブレーキディスク３５とを備える。前輪ブレーキディスク３３は前輪３６に固定される。前輪３６および前輪ブレーキディスク３３は、水平方向に延びるアクスル軸回りで一体に回転する。同様に、後輪ブレーキディスク３５は後輪３７に固定される。後輪３７および後輪ブレーキディスク３５は、前輪３６側のアクスル軸に平行に水平方向に延びるアクスル軸回りで一体に回転する。
【００３７】
フロントフォーク３２には前輪用キャリパ３８が取り付けられる。前輪用キャリパ３８は前輪ブレーキディスク３３に対して所定の制動力を付与する。この制動力は、前輪用キャリパ３８に供給される油圧の大きさに応じて制御される。前輪用キャリパ３８の制動力に応じて前輪３６は制動される。同様に、リアスイングアーム３４には後輪用キャリパ３９が固定される。後輪用キャリパ３９は後輪ブレーキディスク３５に対して所定の制動力を付与する。制動力は、後輪用キャリパ３９に供給される油圧の大きさに応じて制御される。後輪用キャリパ３９の制動力に応じて後輪３７は制動される。
【００３８】
前輪用キャリパ３８にはフロントモジュレータ４１が接続される。このフロントモジュレータ４１は前輪用キャリパ３８に油圧を供給する。フロントモジュレータ４１は、油圧室の容積の増減に基づき油圧の大きさを調整することができる。油圧室の容積はモータ４２の回転量に応じて制御される。例えば、加圧中に油圧室の容積が増大すれば、供給される油圧の大きさは減少する。
【００３９】
同様に、後輪用キャリパ３９にはリアモジュレータ４３が接続される。このリアモジュレータ４３は後輪用キャリパ３９に油圧を供給する。リアモジュレータ４３は、フロントモジュレータ４１と同様に、油圧室の容積の増減に基づき油圧の大きさを調整することができる。油圧室の容積はモータ４４の回転量に応じて制御される。例えば、加圧中に油圧室の容積が増大すれば、供給される油圧の大きさは減少する。
【００４０】
フロントモジュレータ４１には第１マスタシリンダ４５が接続される。第１マスタシリンダ４５にはハンドレバー４６が連結される。ハンドレバー４６は例えばステアリング（図示されず）のグリップに取り付けられる。ハンドレバー４６の操作に基づき第１マスタシリンダ４５では油圧が生成される。ハンドレバー４６の操作量に応じて油圧の大きさは制御される。生成された油圧はフロントモジュレータ４１の油圧室に送り込まれる。
【００４１】
リアモジュレータ４３には第２マスタシリンダ４７が接続される。第２マスタシリンダ４７にはフットペダル４８が連結される。フットペダル４８は例えばフットステップ付近で車両本体（図示されず）に取り付けられる。フットペダル４８の操作に基づき第２マスタシリンダ４７では油圧が生成される。フットペダル４８の操作量に応じて油圧の大きさは制御される。生成された油圧はリアモジュレータ４３の油圧室に送り込まれる。
【００４２】
リアモジュレータ４３にはさらに第３マスタシリンダ４９が接続される。この第３マスタシリンダ４９は例えばフロントフォーク３２に固定される。第３マスタシリンダ４９とリアモジュレータ４３との間には圧力調整バルブ５１が組み込まれる。第３マスタシリンダ４９で生成される油圧は、圧力調整バルブ５１で調整された後にリアモジュレータ４３に供給される。
【００４３】
第３マスタシリンダ４９には前輪用キャリパ３８が連結される。前輪用キャリパ３８は例えば任意の方向に変位自在にフロントフォーク３２に取り付けられる。前輪３６の制動時に前輪用キャリパ３８は前輪３６に引きずられて変位する。この変位に基づき第３マスタシリンダ４９では油圧が生成される。こうした連動機構５２の働きによれば、前輪用キャリパ３８に所定の油圧が供給される際に同時に後輪用キャリパ３９に油圧が供給される。すなわち、ハンドレバー４６が操作されるだけで前輪３６および後輪３７は同時に制動されることができる。圧力調整バルブ５１の働きで前輪３６および後輪３７の間で制動力は適切に分配されることができる。
【００４４】
前述の第２マスタシリンダ４７は同時にフロントモジュレータ４１に接続される。したがって、フットペダル４８の操作によれば、前輪３６および後輪３７は同時に制動されることができる。ただし、遅延バルブ５３の働きで前輪用キャリパ３８には後輪用キャリパ３９よりも遅れて油圧が供給される。
【００４５】
フロントモジュレータ４１やリアモジュレータ４３に組み込まれるモータ４２、４４はそれぞれＥＣＵ１６の働きで制御される。こういった制御にあたって、ＥＣＵ１６は、前輪３６の回転速度を示す前輪速データや、後輪３７の回転速度を示す後輪速データを取得する。前輪速データや後輪速データは、例えばフロントフォーク３２やリアスイングアーム３４に取り付けられる回転速度センサ５５、５６から出力される。
【００４６】
ＥＣＵ１６は、所定の制御プログラムに基づき、例えば前輪速データおよび後輪速データから自動二輪車の車速を算出する。こうして算出される車速や、前輪速データで特定される前輪回転速度、後輪速データで特定される後輪回転速度に基づきＥＣＵ１６は前輪３６や後輪３７のスリップ量を算出する。スリップ量が所定の閾値を超えると、ＥＣＵ１６はモータ４２、４４に向かって制御信号を出力する。モータ４２、４４は油圧室の容積を増大させる。前輪用キャリパ３８や後輪用キャリパ３９に供給される油圧は一時的に弱められる。制動力は緩められる。こうして前輪３６や後輪３７のロックは事前に回避される。制御信号の生成にあたって、ＥＣＵ１６では前輪３６および後輪３７の回転加速度や回転減速度が参照されてもよい。回転加速度や回転減速度は、単位時間当たりで算出される回転速度の変化量に基づき算出されればよい。
【００４７】
以上のようなモータ４２、４４の制御にあたって、ＥＣＵ１６は、フロントモジュレータ４１やリアモジュレータ４３に組み込まれる角度センサ５７、５８の出力を受け取る。角度センサ５７、５８の出力によれば、フロントモジュレータ４１やリアモジュレータ４３内で油圧室の容積は特定されることができる。ＥＣＵ１６は、こういった容積の実測に基づきモータ４２、４４のフィードバック制御を実現する。
【００４８】
以上のようなＡＢＳ３１の検証にあたって、ＨＩＬＳシステム１２では、例えば現実の油圧系統に則った制動力発生機構１７が構築される。この制動力発生機構１７は、図３から明らかなように、ＡＢＳ３１の油圧系統を包含する。すなわち、制動力発生機構１７には、ＡＢＳ３１と同様に、前輪用キャリパ３８、後輪用キャリパ３９、フロントモジュレータ４１、リアモジュレータ４３、第１〜第３マスタシリンダ４５、４７、４９、ハンドレバー４６、フットペダル４８、圧力調整バルブ５１および遅延バルブ５３が組み込まれる。ＡＢＳ３１と同様に、フロントモジュレータ４１やリアモジュレータ４３のモータ４２、４４にはＥＣＵ１６から制御信号が供給される。ＥＣＵ１６は、前述と同様に、モータ４２、４４の制御にあたって角度センサ５７、５８の出力を受け取る。
【００４９】
その他、ＨＩＬＳシステム１２では、前輪用キャリパ３８および後輪用キャリパ３９に個別に油圧センサ６１、６２が組み込まれる。これらの油圧センサ６１、６２は、前輪用キャリパ３８や後輪用キャリパ３９で生成される油圧の大きさを検出する。検出された油圧値を示す油圧値データすなわち制動力データはリアルタイムＣＰＵ１４に受け渡される。リアルタイムＣＰＵ１４は、後述されるように、油圧値データで特定される油圧値に基づき制動力を換算する。換算される制動力に応じて前輪回転速度や後輪回転速度は変化する。
【００５０】
同時に、ＨＩＬＳシステム１２では、第３マスタシリンダ４９にアクチュエータ６３が連結される。このアクチュエータ６３の駆動力に基づき第３マスタシリンダ４９では油圧が生成される。アクチュエータ６３の駆動はリアルタイムＣＰＵ１４の働きで制御される。この制御にあたって、リアルタイムＣＰＵ１４はアクチュエータ６３に制御信号を送り込む。この制御信号には例えばアクチュエータ６３の駆動量が規定される。こういった駆動量は、前輪用キャリパ３８の油圧センサ６１で検出される油圧値や、リアルタイムＣＰＵ１４で算出される前輪回転速度に基づき算出される。アクチュエータ６３の働きに基づき連動機構５２は再現される。
【００５１】
ワークステーションコンピュータ１３では、自動二輪車の走行シミュレーションに先立って例えばシミュレーションモデル構築ソフトウェアは実行される。シミュレーションモデル構築ソフトウェアの実行にあたってワークステーションコンピュータ１３のＣＰＵ１８ではシミュレーションモデル構築プログラムが演算処理される。シミュレーションモデル構築ソフトウェアは仮想三次元空間内で自動二輪車の走行シミュレーションモデルを構築する。
【００５２】
走行シミュレーションモデルの構築にあたって、自動二輪車の完成車は例えば８構成要素に分解される。ここでは、自動二輪車の完成車の概念に、自動二輪車に搭乗する乗員が含まれる。シミュレーションモデル構築ソフトウェアは、個々の構成要素ごとに、質量（または重量）を特定する質量データと、重心位置を特定する重心位置データと、慣性モーメントを特定する個別慣性モーメントデータとを取得する。慣性モーメントは各構成要素の重心位置を基準に特定されればよい。重心位置や慣性モーメントは個々の構成要素に固有の三次元局部座標系内で特定されればよい。各構成要素の概念は後述される。
【００５３】
質量データや重心位置データ、個別慣性モーメントデータの取得にあたってシミュレーションモデル構築ソフトウェアはＣＡＤデータ群や諸元データ群を利用する。ＣＡＤデータ群では、例えば、フレームボディや操舵系ユニット、リアサスペンションユニット、前輪、後輪、エンジンといった個々の設計要素ごとに形状や寸法、重量といった情報は特定される。操舵系ユニットは、例えば、フレームボディのヘッドパイプに受け入れられる枢軸（ステム）やステアリング、フロントフォーク、フロントフォークに組み込まれるフロントサスペンションで構成される。リアサスペンションユニットは、フレームボディに揺動自在に連結されるリアスイングアームや、フレームボディおよびリアスイングアームに連結されるリンク機構、フレームボディおよびリンク機構の間に挟み込まれるリアサスペンションで構成されればよい。フロントサスペンションやリアサスペンションは例えばばねおよびダンパで構成されればよい。同様に、諸元データ群には、例えば、自動二輪車の完成車で実測される各種の寸法や重量、重心位置といった情報は特定される。その他、諸元データ群には、例えば、フロントサスペンションやリアサスペンションに組み込まれるばねのばね特性やダンパの減衰特性を示すグラフが記述される。ばね特性には、例えば、ばねの伸張に応じて変化するばね係数が示されればよい。減衰特性には、例えば、速度に応じて変化するダンパの荷重特性が示されればよい。
【００５４】
続いて、シミュレーションモデル構築ソフトウェアは構成要素相互間の結合関係を認識する。その結果、個々の構成要素ごとに設定される三次元局部座標系は全体座標系すなわち仮想三次元空間内に取り込まれる。仮想三次元空間内で、個々の三次元局部座標系の位置や姿勢（傾き）は特定される。こうして仮想三次元空間で個々の構成要素の重心位置は決定される。同様に、個々の構成要素ごとに、重心回りでｘ軸回り慣性モーメントＩ_xx、ｙ軸回り慣性モーメントＩ_yyおよびｚ軸回り慣性モーメントＩ_zzは決定される。仮想三次元空間内には、完成車の重心を基準に、個々の構成要素ごとに重心および各慣性モーメントＩ_xx、Ｉ_yy、Ｉ_zzが配置される。
【００５５】
ここで、前述の構成要素の概念を詳述する。シミュレーションモデル構築ソフトウェアは、例えば図４に示されるように、自動二輪車の完成車６５内で車両本体６６、上方操舵系組立体６７、下方操舵系組立体６８、前輪６９、リアスイングアーム７１、後輪７２、エンジン７３および乗員７４といった８構成要素を認識する。車両本体６６と上方操舵系組立体６７とは、任意の垂直軸（仮想三次元空間のｚ軸）にキャスタ角αで傾斜する回転軸７５で相対回転自在に連結される。こうした連結に基づき車両本体６６に固有の三次元局部座標系と上方操舵系組立体６７に固有の三次元局部座標系とは繋ぎ合わせられることができる。こうして車両本体６６および上方操舵系組立体６７の間では重心同士の相対関係は規定される。この相対関係は第１相関データに記述される。ここでは、上方操舵系組立体６７の重心は車両本体６６に固定の回転軸７５回りで移動する。上方操舵系組立体６７は、例えば、フレームボディのヘッドパイプに受け入れられる回転軸やステアリング、回転軸に固定されるフロントフォークばね上部材といった部品で構成されればよい。
【００５６】
上方操舵系組立体６７と下方操舵系組立体６８とは回転軸７５に平行な直線経路７６に沿って相対変位自在に連結される。このとき、上方操舵系組立体６７と下方操舵系組立体６８との間にはフロントサスペンションが組み込まれる。こうした連結に基づき上方操舵系組立体６７に固有の三次元局部座標系と下方操舵系組立体６８に固有の三次元局部座標系とは繋ぎ合わせられることができる。こうして上方操舵系組立体６７および下方操舵系組立体６８の間では重心同士の相対関係は規定される。この相対関係は第２相関データに記述される。ここでは、下方操舵系組立体６８はばねのばね特性やダンパの減衰特性に基づき上方操舵系組立体６７に対して変位する。上方操舵系組立体６７および下方操舵系組立体６８の相対変位はばねのばね特性やダンパの減衰特性に支配される。ばね特性や減衰特性は諸元データに基づき特定される。下方操舵系組立体６８は、例えば、フロントフォークばね上部材にばねやダンパで接続されるフロントフォークばね下部材といった部品から構成されればよい。
【００５７】
下方操舵系組立体６８と前輪６９とは、水平方向（仮想三次元空間のｙ軸方向）に延びる回転軸７７で相対回転自在に連結される。こうした連結に基づき下方操舵系組立体６８に固有の三次元局部座標系と前輪６９に固有の三次元局部座標系とは繋ぎ合わせられることができる。こうして下方操舵系組立体６８および前輪６９の間では重心同士の相対関係は規定される。この相対関係は第３相関データに記述される。ここでは、前輪６９の重心は回転軸７７上に固定される。
【００５８】
リアスイングアーム７１は、回転軸７７に平行に延びる揺動軸７８で車両本体６６に揺動自在に連結される。このとき、車両本体６６とリアスイングアーム７１との間にはリアサスペンションが組み込まれる。リアサスペンションとリアスイングアーム７１との間には例えばリンク機構が組み込まれてもよい。こうした連結に基づき車両本体６６に固有の三次元局部座標系とリアスイングアーム７１に固有の三次元局部座標系とは繋ぎ合わせられることができる。こうして車両本体６６およびリアスイングアーム７１の間では重心同士の相対関係は規定される。この相対関係は第４相関データに記述される。リアスイングアーム７１の重心は車両本体６６に固定の揺動軸７８回りに移動する。リアスイングアーム７１の重心の移動はばねのばね特性やダンパの減衰特性に支配される。ばね特性や減衰特性は諸元データに基づき特定される。ただし、リアサスペンションとリアスイングアーム７１との間にリンク機構が組み込まれる場合には、リアスイングアーム７１の重心の移動はリンク機構の形態に応じて変化する。
【００５９】
リアスイングアーム７１と後輪７２とは、回転軸７７や揺動軸７８に平行に延びる回転軸７９で相対回転自在に連結される。こうした連結に基づきリアスイングアーム７１に固有の三次元局部座標系と後輪７２に固有の三次元局部座標系とは繋ぎ合わせられることができる。こうしてリアスイングアーム７１および後輪７２の間では重心同士の相対関係は規定される。この相対関係は第５相関データに記述される。ここでは、後輪７２の重心は回転軸７９上に固定される。
【００６０】
この完成車４１では、エンジン７３は車両本体６６に相対変位不能に連結される。こうした連結に基づき車両本体６６およびエンジン７３の間では重心同士の相対関係は規定される。すなわち、エンジン７３の重心は車両本体６６上に固定される。この相対関係は第６相関データに記述される。ただし、エンジン７３は車両本体６６に相対変位自在に連結されてもよい。このとき、エンジン７３の重心は、例えばエンジン７３および車両本体６６の間に挟み込まれる緩衝材のばね特性や減衰特性に基づき車両本体６６に対して変位する。
【００６１】
同様に、乗員７４は車両本体６６に拘束される。すなわち、乗員７４は車両本体６６に相対変位不能に連結される。こうした連結に基づき車両本体６６および乗員７４の間では重心同士の相対関係は規定される。すなわち、乗員７４の重心は車両本体６６上に固定される。この相対関係は第７相関データに記述される。ただし、乗員７４は車両本体６６に相対変位自在に連結されてもよい。このとき、乗員７４の重心の変位は、例えば自動二輪車上で乗員７４の体重移動を表現する任意の数式に基づき規定されればよい。
【００６２】
以上のように、シミュレーションモデル構築ソフトウェアは、車両本体６６、上方操舵系組立体６７、下方操舵系組立体６８、前輪６９、リアスイングアーム７１、後輪７２、エンジン７３および乗員７４といった構成要素ごとに、仮想三次元空間内に個々の三次元局部座標系を取り込ませる。こうして、仮想三次元空間では、例えば図５に示されるように、車両本体６６の重心Ｇ１、上方操舵系組立体６７の重心Ｇ２、下方操舵系組立体６８の重心Ｇ３、前輪６９の重心Ｇ４、リアスイングアーム７１の重心Ｇ５、後輪７２の重心Ｇ６、エンジン７３の重心Ｇ７および乗員７４の重心Ｇ８は配置される。同時に、仮想三次元空間では、車両本体６６、上方操舵系組立体６７、下方操舵系組立体６８、前輪６９、リアスイングアーム７１、後輪７２、エンジン７３および乗員７４といった構成要素ごとに各慣性モーメントＩ_xx、Ｉ_yy、Ｉ_zzが配置される。
【００６３】
ここでは、前述の車両本体６６の重心位置や慣性モーメントの算出にあたって自動二輪車全体の重心位置ＧＧや慣性モーメントＩ_xx、Ｉ_yy、Ｉ_zzといった情報が用いられる。自動二輪車全体から、上方操舵系組立体６７、下方操舵系組立体６８、前輪６９、リアスイングアーム７１、後輪７２およびエンジン７３は差し引かれていく。一般に、自動二輪車には、前述の構成要素６７〜７３以外に様々な構造物が組み込まれる。特に、実車では、構造物以外にも燃料やオイルといった流体物が存在する。したがって、前述のように自動二輪車全体から構成要素６７〜７３が差し引かれると、そういった構造物や流体物は車両本体６６の付随物として取り扱われることができる。こうして実車の構造は、仮想三次元空間に構築される走行シミュレーションモデルに比較的に高い精度で反映されることができる。
【００６４】
同様に、シミュレーションモデル構築ソフトウェアはＡＢＳ３１のブレーキモデルを構築する。このブレーキモデルでは、前輪３６および後輪３７とともに回転するブレーキディスク３３、３５と対応するキャリパ３８、３９との相対関係が記述される。この相対関係では、例えば図６から明らかなように、ブレーキディスク３３、３５に垂直方向から作用する押し付け力Ｆｃが特定される。こういった押し付け力Ｆｃの大きさは前述の油圧値データに基づき決定される。こういったブレーキモデルに基づき、リアルタイムＣＰＵ１４では前輪３６や後輪３７の減速度は算出されることができる。
【００６５】
さらに、シミュレーションモデル構築ソフトウェアはＡＢＳ３１の連動機構モデルを構築する。この連動機構モデルでは前述の連動機構５２の動作が記述される。すなわち、連動機構モデルには前輪用キャリパ３８の変位と第３マスタシリンダ４９との相対関係が記述される。この相対関係では、前輪用キャリパ３８の変位量ごとにアクチュエータ６３の駆動力が特定される。前輪用キャリパ３８の変位量は、前述のように油圧値データや前輪速データに基づき決定される。こういった連動機構モデルに基づき第３マスタシリンダ４９はリアモジュレータ４３に向けて規定の油圧を出力する。
【００６６】
さらにまた、シミュレーションモデル構築ソフトウェアは自動二輪車のタイヤモデルを構築する。このタイヤモデルでは例えば路面とタイヤとの相対関係が記述される。この相対関係では、例えば路面の摩擦係数μごとにタイヤのスリップ率が特定される。こういったスリップ率は個々のタイヤごとに実測されればよい。こういったタイヤモデルに基づき、リアルタイムＣＰＵ１４では前輪３６や後輪３７の移動速度すなわち三次元空間のｘ軸方向速度は算出されることができる。
【００６７】
いま、ワークステーションコンピュータ１３のＣＰＵ１８でＨＩＬＳ管理プログラム２２が演算処理されると、ＨＩＬＳ管理ソフトウェアは実行される。ＨＩＬＳ管理ソフトウェアは、図７のステップＳ１で、例えばディスプレイ２８の画面上にＨＩＬＳ管理画面を映し出す。この管理画面で、ＨＩＬＳ管理ソフトウェアは、ワークステーションコンピュータ１３のオペレータに自動二輪車の走行シミュレーションモデル、ブレーキモデル、連動機構モデルおよびタイヤモデルの取り込みを促す。オペレータは、例えばキーボード２６やマウス２７の操作に基づき、シミュレーションモデル構築ソフトウェアで構築された任意の走行シミュレーションモデル、ブレーキモデル、連動機構モデルおよびタイヤモデルを指定することができる。こうして指定された走行シミュレーションモデル、ブレーキモデル、連動機構モデルおよびタイヤモデルはステップＳ２でＨＩＬＳ管理ソフトウェアに受け渡される。
【００６８】
ステップＳ３で、ＨＩＬＳ管理ソフトウェアはオペレータに自動二輪車の走行速度や路面およびタイヤ間の摩擦係数μといった走行条件情報の入力を促す。オペレータは例えばキーボード２６やマウス２７の操作に基づき走行速度や摩擦係数μを指定すればよい。走行条件情報を特定する走行条件情報データはＨＩＬＳ管理ソフトウェアに保持されればよい。
【００６９】
その後、ＨＩＬＳ管理ソフトウェアはオペレータの指示を待つ。走行シミュレーションの開始が指示されると、続くステップＳ４で、ＨＩＬＳ管理ソフトウェアはリアルタイムＣＰＵ１４に走行シミュレーションの実施を指示する。リアルタイムＣＰＵ１４は自動二輪車の走行シミュレーションを実施する。走行シミュレーションの実施に先立ってリアルタイムＣＰＵ１４には走行シミュレーションプログラムが受け渡される。こういった走行シミュレーションプログラムは例えばＨＩＬＳ管理プログラム２２内に予め用意されていればよい。走行シミュレーションプログラムはメモリ１５内に一時的に格納される。同様に、リアルタイムＣＰＵ１４には、走行シミュレーションモデル、ブレーキモデル、連動機構モデルおよびタイヤモデルのほか、走行条件情報データがＨＩＬＳ管理ソフトウェアから受け渡される。
【００７０】
リアルタイムＣＰＵ１４で走行シミュレーションプログラムが演算処理されると、走行シミュレーションソフトウェアは実行される。走行シミュレーションソフトウェアは、走行シミュレーションモデル、ブレーキモデル、連動機構モデルおよびタイヤモデルのほか、走行条件情報データに基づき仮想三次元空間内に自動二輪車の完成車６５を再現する。この再現にあたって、走行シミュレーションソフトウェアは走行シミュレーションモデルに基づき完成車６５内で各構成要素６６〜７４の慣性モーメントを算出する。こうした慣性モーメントは完成車６５の重心ＧＧからの距離に基づき決定される。慣性モーメントの算出にあたって走行シミュレーションソフトウェアは例えば重心位置データおよび質量データを参照する。各構成要素６６〜７４の重心ごとに、重心位置データで特定される重心位置と、質量データで特定される質量とから、完成車６５の重心ＧＧ回りでｘ軸回り慣性モーメント、ｙ軸回り慣性モーメントおよびｚ軸回り慣性モーメントは算出される。こうして算出される慣性モーメントに基づき完成車６５の挙動は解析される。仮想三次元空間では、所定の時間間隔ごとに、完成車６５に関してｘ軸方向変位量やｘ軸方向速度、ｘ軸方向加速度、ｙ軸方向変位量、ｙ軸方向速度、ｙ軸方向加速度、ｚ軸方向変位量、ｚ軸方向速度、ｚ軸方向加速度、ｘ軸回り角変位量、ｘ軸回り角速度、ｘ軸回り角加速度、ｙ軸回り角変位量、ｙ軸回り角速度、ｙ軸回り角加速度、ｚ軸回り角変位量、ｚ軸回り角速度、ｚ軸回り角加速度は算出される。
【００７１】
このとき、走行シミュレーションソフトウェアは、走行シミュレーションモデルに基づき、第１〜第７相関データで特定される構成要素６６〜７４相互間の相対関係を解析する。例えば第１相関データに基づき走行シミュレーションソフトウェアは車両本体６６に固定の回転軸７５回りで上方操舵系組立体６７の重心の移動を算出する。所定の時間間隔ごとに回転軸７５回りの角変位量、角速度および角加速度は算出される。こうして操舵系ユニットの挙動は解析される。同様に、第２相関データに基づき上方操舵系組立体６７および下方操舵系組立体６８との間では直線的な相対変位が算出される。所定の時間間隔ごとに、直線経路７６に沿った変位量、速度および加速度は算出される。こうして操舵系ユニットに組み込まれるフロントサスペンションのストロークは解析される。同様に、第４相関データに基づき、走行シミュレーションソフトウェアは車両本体６６に固定の揺動軸７８回りでリアスイングアーム７１の重心の移動を算出する。所定の時間間隔ごとに揺動軸７８回りの角変位量、角速度および角加速度は算出される。こうしたリアサスペンションユニットの挙動に基づきリアサスペンションのストロークは解析される。しかも、これらの重心の移動に基づき、完成車６５のｘ軸方向変位量やｘ軸方向速度、ｘ軸方向加速度、ｙ軸方向変位量、ｙ軸方向速度、ｙ軸方向加速度、ｚ軸方向変位量、ｚ軸方向速度、ｚ軸方向加速度、ｘ軸回り角変位量、ｘ軸回り角速度、ｘ軸回り角加速度、ｙ軸回り角変位量、ｙ軸回り角速度、ｙ軸回り角加速度、ｚ軸回り角変位量、ｚ軸回り角速度、ｚ軸回り角加速度は補正される。したがって、完成車６５の挙動は一層正確に再現される。
【００７２】
同時に、走行シミュレーションソフトウェアは走行シミュレーションモデルに基づき個々の構成要素６６〜７４ごとに構成要素６６〜７４単独の挙動を解析する。このとき、走行シミュレーションソフトウェアは個々の構成要素６６〜７４ごとにｘ軸回り慣性モーメントＩ_xx、ｙ軸回り慣性モーメントＩ_yyおよびｚ軸回り慣性モーメントＩ_zzを利用する。構成要素６６〜７４単独の挙動は完成車６５全体の挙動に影響を及ぼす。走行シミュレーションソフトウェアは、構成要素６６〜７４単独の挙動に基づき、完成車６５のｘ軸方向変位量やｘ軸方向速度、ｘ軸方向加速度、ｙ軸方向変位量、ｙ軸方向速度、ｙ軸方向加速度、ｚ軸方向変位量、ｚ軸方向速度、ｚ軸方向加速度、ｘ軸回り角変位量、ｘ軸回り角速度、ｘ軸回り角加速度、ｙ軸回り角変位量、ｙ軸回り角速度、ｙ軸回り角加速度、ｚ軸回り角変位量、ｚ軸回り角速度、ｚ軸回り角加速度を補正する。こうして完成車６５の挙動はさらに正確に再現される。
【００７３】
こうして走行シミュレーションが実施されると、リアルタイムＣＰＵ１４は、所定の時間間隔ごとに、各種の指標を特定する指標データを出力する。こういった指標データには、例えば、完成車６５の車体速度を示す車体速度データ、前輪６９の移動速度を示す前輪側速度データ、後輪７２の移動速度を示す後輪側速度データ、ハンドレバー４６の操作量を示すレバー操作量データ、フットペダル４８の操作量を示すペダル操作量データ、第１マスタシリンダ４５の液圧を示す第１液圧データ、第２マスタシリンダ４７の液圧を示す第２液圧データ、前輪用キャリパ３８の液圧を示す第３液圧データ、後輪用キャリパ３９の液圧を示す第４液圧データ、フロントサスペンションやリアサスペンションのストロークを示すストロークデータが含まれる。車体速度は例えば重心ＧＧのｘ軸方向速度に対応すればよい。前輪６９や後輪７２の移動速度は例えば前輪６９や後輪７２のｙ軸回り角速度から換算されればよい。ハンドレバー４６やフットペダル４８の操作量は、例えばハンドレバー４６やフットペダル４８に取り付けられる変位センサ（図示されず）から取得されればよい。第１マスタシリンダ４５や第２マスタシリンダ４７の液圧は、例えば第１マスタシリンダ４５や第２マスタシリンダ４７に取り付けられる油圧センサ（図示されず）から取得されればよい。前輪用キャリパ３８や後輪用キャリパ３９の液圧は前述の油圧センサ６１、６２から取得されればよい。
【００７４】
ＨＩＬＳ管理ソフトウェアは様々な形態で指標データを視覚化することができる。例えば図８に示されるように、時間の経過を追って変化する車体速度や前輪の速度、後輪の速度、フロントサスペンションのストローク、リアサスペンションのストロークはグラフ化される。こうして走行シミュレーションに基づき完成車６５の挙動やＡＢＳ３１の動作は観察されることができる。
【００７５】
走行シミュレーションの実施にあたって、リアルタイムＣＰＵ１４は、図９のステップＴ１で、前述の走行シミュレーションモデルに基づき、仮想三次元空間内で完成車６５の静止状態を確立する第１運動シミュレーションデータ群を生成する。この第１運動シミュレーションデータ群によれば仮想三次元空間内で完成車６５の直立姿勢すなわち前輪６９および後輪７２の直立姿勢は確立される。この直立姿勢では、前輪６９の回転軸７７と後輪７２の回転軸７９とは仮想三次元空間内で完全に水平に配置される。
【００７６】
このとき、走行シミュレーションモデルには仮想三次元空間内で特異条件が設定される。完成車６５の各重心Ｇ１〜Ｇ８に対して全く加速度は設定されない。すなわち、リアルタイムＣＰＵ１４は、仮想三次元空間内で垂直方向すなわちｚ軸方向に重力加速度（１Ｇ）を特定する重力データに「０（ゼロ）」値を設定する。こうした特異条件に基づけば、個々の重心ＧＧ、Ｇ１〜Ｇ８ごとに、ｘ軸方向変位、ｘ軸方向速度、ｘ軸方向加速度、ｙ軸方向変位、ｙ軸方向速度、ｙ軸方向加速度、ｚ軸方向変位、ｚ軸方向速度、ｚ軸方向加速度、ｘ軸回り角変位、ｘ軸回り角速度、ｘ軸回り角加速度、ｙ軸回り角変位、ｙ軸回り角速度、ｙ軸回り角加速度、ｚ軸回り角変位、ｚ軸回り角速度、ｚ軸回り角加速度といった指標の算出は控えられる。その結果、仮想三次元空間内では完成車６５の初期姿勢すなわち直立姿勢は維持され続ける。たとえこれら指標の算出が実施されたとしても、前述のように各重心Ｇ１〜Ｇ８に対して全く加速度は設定されないことから、完成車６５の直立姿勢すなわち前輪６９および後輪７２の直立姿勢は確実に維持され続ける。こうして完成車６５の静止状態に拘わらず完成車６５の転倒は回避される。本発明者によれば、こういった特異条件が設定されない限り、仮想三次元空間内では完成車６５の転倒が再現されることが確認された。仮想三次元空間内の完成車６５は忠実に現実を再現することが確認された。
【００７７】
続くステップＴ２で、リアルタイムＣＰＵ１４は、走行シミュレーションモデルに基づき、仮想三次元空間内で完成車６５の加速状態を生み出す第２運動シミュレーションデータ群を生成する。この第２運動シミュレーションデータ群では、仮想三次元空間内で完成車６５の各重心Ｇ１〜Ｇ８に対して垂直方向すなわちｚ軸方向に重力加速度（１Ｇ）が加えられると同時に、例えば重心ＧＧや重心Ｇ６に所定のｘ軸方向加速度が加えられる。その結果、仮想三次元空間内で完成車６５は走行し始める。リアルタイムＣＰＵ１４は、走行シミュレーションモデルの前輪６９に対して回転加速度すなわちｙ軸回り角加速度を付与する第１加速度データと、走行シミュレーションモデルの後輪７２に対して回転加速度すなわちｙ軸回り角加速度を付与する第２加速度データを生成する。これらの加速度データに基づき前輪６９および後輪７２の回転速度は算出される。こうして回転速度データは生成される。
【００７８】
こういった走行の初期段階ではいわゆるクローズドループ走行が確立される。走行シミュレーションモデルには、強制的に完成車６５の直進走行を再現する運動条件が設定される。この運動条件の設定にあたって、リアルタイムＣＰＵ１４は、回転軸７５すなわち操舵軸回りで回転する上方操舵系組立体６７に関して操舵トルクすなわち回転軸７５回りの角加速度を特定する操舵制御データを生成する。こうして操舵トルクが加えられる結果、上方操舵系組立体６７の操舵角すなわち角変位は目標値「０（ゼロ）」に維持される。完成車６５は転倒することなく走行し続けることができる。こうした限定条件が設定されない限り、低速域で走行する完成車６５は仮想三次元空間内で転倒してしまうことが確認された。
【００７９】
操舵制御データの生成にあたって、リアルタイムＣＰＵ１４は、例えば完成車６５の直進方向を規定する基準軸回りに走行シミュレーションモデルの角変位を算出する。こういった角変位は例えば重心ＧＧに関して算出されるｘ軸回り角変位に対応すればよい。リアルタイムＣＰＵ１４は、こうして検出される角変位を打ち消す操舵トルクの大きさを算出する。算出された操舵トルクの大きさに相当するｘ軸回り角加速度が重心ＧＧ回りで付与される。こうしたｘ軸回り角加速度の働きで上方操舵系組立体６７の操舵角は目標値「０（ゼロ）」に維持される。その他、操舵トルクの算出にあたっては、例えば回転軸７５回りで上方操舵系組立体６７の角加速度が検出されてもよく、完成車６５の直進方向に直交する横方向すなわちｙ軸方向に完成車６５の重心ＧＧの変位が検出されてもよい。上方操舵系組立体６７の角加速度や重心ＧＧのｙ軸方向変位を打ち消す大きさの操舵トルクによれば、上方操舵系組立体６７の操舵角は目標値「０（ゼロ）」に維持される。
【００８０】
完成車６５の車体速度が規定の閾値を超えると、リアルタイムＣＰＵ１４はステップＴ３でいわゆるオープンループ走行を確立する。すなわち、前述の運動条件の設定は解除される。操舵制御データの生成は取り止められる。このオープンループ走行では前輪６９および後輪７２に十分な回転速度が確保される。前輪６９および後輪７２には十分な転がり慣性力が付与される。したがって、前輪６９および後輪７２の直立姿勢が確保されれば、完成車６５は直進走行を持続することができる。その後、走行条件情報データに設定される走行速度に完成車６５の走行速度すなわちｘ軸方向速度が達するまで完成車６５の加速状態は維持されればよい。走行条件情報データに設定される走行速度に完成車６５の走行速度が達すると、完成車６５は一定速度で走行を持続すればよい。
【００８１】
こうしてオープンループ走行が確立されると、オペレータはステップＴ４でハンドレバー４６やフットペダル４８を操作する。このとき、オペレータには、ディスプレイ２８の管理画面上でオープンループ走行の確立が所定の表示で提示されればよい。ハンドレバー４６やフットペダル４８の操作に基づき第１マスタシリンダ４５や第２マスタシリンダ４６では油圧が生成される。生成された油圧はフロントモジュレータ４１やリアモジュレータ４３から前輪用キャリパ３８や後輪用キャリパ３９に伝達される。こうして前輪用キャリパ３８や後輪用キャリパ３９では油圧が発生する。発生した油圧の大きさは油圧センサ６１、６２で測定される。測定された油圧値を示す油圧値データはリアルタイムＣＰＵ１４に送り込まれる。こういった場合に、ディスプレイ２８の管理画面上ではハンドレバー４６やフットペダル４８の操作量が所定の表示方法に基づきオペレータに提示されてもよい。
【００８２】
リアルタイムＣＰＵ１４は、ブレーキモデルに基づき前輪６９や後輪７２の回転速度を変化させる。リアルタイムＣＰＵ１４は、受け取った油圧値に基づきブレーキディスク３３、３５に対する押し付け力Ｆｃを算出する。算出された押し付け力Ｆｃに基づき前輪６９や後輪７２のｙ軸回り角速度すなわち回転速度は算出される。こうして算出された回転速度はＥＣＵ１６に引き渡される。同時に、リアルタイムＣＰＵ１４は、連動機構モデルに基づきアクチュエータ６３の駆動量を算出する。前輪６９の回転に引きずられる前輪用キャリパ３８の変位量は算出される。算出された駆動量はアクチュエータ６３に引き渡される。
【００８３】
こうして前輪６９や後輪７２で回転の減速が再現されると、前輪６９や後輪７２の慣性力に基づき完成車６５の挙動は修正される。例えば、リアルタイムＣＰＵ１４は、前輪６９や後輪７２の減速度とタイヤのスリップ率とに基づき前輪６９や後輪７２の移動速度すなわちｘ軸方向速度を算出する。こういった移動の減速度に基づき完成車６５の車体速度すなわちｘ軸方向速度は修正される。同様に、移動の減速度に基づき前輪６９および車両本体６６の相対変位や後輪７２および車両本体６６の相対変位は算出される。その結果、フロントサスペンションやリアサスペンションの挙動は解析される。
【００８４】
その後、完成車６５の車体速度が所定の下限値を下回ると、リアルタイムＣＰＵ１４は、仮想三次元空間内で強制的に完成車６５の直立姿勢を維持する第３運動シミュレーションデータ群を取得する。この第３運動シミュレーションデータ群では、前述と同様に、例えば完成車６５の各重心Ｇ１〜Ｇ８に対して重力加速度の作用は排除されればよい。こういった特異条件によれば、停止前の低速走行状態に拘わらず完成車６５の転倒は回避されることができる。
【００８５】
最終的に、ステップＴ５で完成車６５は停止する。完成車６５の車体速度が「０（ゼロ）」に達した時点でオペレータはハンドレバー４６やフットペダル４８を解放する。走行シミュレーションは完了する。
【００８６】
以上のような自動二輪車用ブレーキシミュレーションシステム１１では、前述の制動力発生機構１７に代えて、リアルタイムＣＰＵ１４内に均等なシミュレーションモデルが構築されてもよい。その他、自動二輪車のＡＢＳ３１には、第３マスタシリンダ４９や連動機構５２、圧力調整バルブ５１が組み込まれる必要は必ずしもなく、第２マスタシリンダ４７から前輪用キャリパ３８に至る油圧経路が確立される必要は必ずしもない。こういった場合には、制動力発生機構１７に第３マスタシリンダ４９や連動機構５２、圧力調整バルブ５１、第２マスタシリンダ４７から前輪用キャリパ３８に至る油圧経路が組み込まれる必要はない。
【００８７】
さらに、前述のような静止状態の確立にあたって、リアルタイムＣＰＵ１４は、仮想三次元空間内で重力加速度に釣り合う支持力を特定する支持力データを生成してもよい。こういった支持力は、例えば、重力加速度に基づき生成される変位を打ち消す加速度で構成されればよい。加速度同士が釣り合う結果、完成車６５の変位は回避されることができる。
【００８８】
さらにまた、前述のような運動条件すなわち限定条件の設定にあたって、リアルタイムＣＰＵ１４は、完成車６５の直進方向を規定する基準軸すなわちｘ軸回りに重心ＧＧで検出される角変位に基づき加速度データを生成してもよい。この加速度データでは、検出された角変位を打ち消す加速度が特定されればよい。こうした角変位の検出にあたって、リアルタイムＣＰＵ１４は、基準軸に直交する横方向すなわちｙ軸方向に重心ＧＧの変位を検出してもよい。こうしたｙ軸方向変位は、前輪６９の接地点および後輪７２の接地点を含む１垂直面を基準に測定されればよい。その他、限定条件の設定にあたって、ｘ軸回りに重心ＧＧで検出される角変位に影響を与える変位、速度および加速度の算出は取り止められてもよい。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、仮想三次元空間内で確実に走行中の二輪車は再現されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動二輪車用ブレーキシミュレーションシステムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】自動二輪車に組み込まれるＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）の構造を概略的に示すブロック図である。
【図３】ＨＩＬＳシステムの構造を概略的に示すブロック図である。
【図４】シミュレーションモデル構築ソフトウェア内で認識される自動二輪車の８構成要素の概念を概略的に示す模式図である。
【図５】シミュレーションモデル構築ソフトウェアで構築される走行シミュレーションモデルの概念を概略的に示す模式図である。
【図６】シミュレーションモデル構築ソフトウェアで構築されるブレーキモデルの概念を概略的に示す模式図である。
【図７】ＨＩＬＳ管理ソフトウェアの処理動作を概略的に示すフローチャートである。
【図８】走行シミュレーションに基づき生成されるグラフの概略図である。
【図９】走行シミュレーションの処理動作を概略的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
１４リアルタイムＣＰＵ（プロセッサ）、２２走行シミュレーションプログラムが組み込まれるＨＩＬＳ管理プログラム、６５二輪車すなわち車両本体、６７（上方）操舵系組立体、６９前輪、７２後輪、７５操舵軸、ＧＧ基準点（二輪車の重心）、ＧＧシミュレーションモデルの重心。

Claims

仮想三次元空間内で二輪車の構成要素ごとに重心並びに所定の基準点回りで慣性モーメントを特定するシミュレーションモデルを取得する手順と、シミュレーションモデルに基づき、二輪車の直進走行を再現する運動条件を設定する手順と、シミュレーションモデルの前輪および後輪に対して回転加速度を付与する加速度データ群を生成する手順と、加速度データ群に基づき、前輪および後輪の回転速度を特定する回転速度データを生成する手順と、前輪および後輪の回転速度が規定の閾値に達した時点で運動条件の設定を解除する手順とをプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項１に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記直進走行の再現にあたって、仮想三次元空間内で前輪および後輪の直立姿勢を確立する運動シミュレーションデータ群を生成する手順と、仮想三次元空間内で操舵軸回りに回転する操舵系組立体に関して操舵トルクを特定する操舵制御データを生成する手順とをさらにプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項２に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記操舵制御データの生成にあたって、二輪車の直進方向を規定する基準軸回りにシミュレーションモデルの角変位を検出する手順と、検出される角変位の変化を打ち消す操舵トルクの大きさを算出する手順とをさらにプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項２に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記操舵制御データの生成にあたって、前記操舵軸回りで操舵系組立体の角加速度を検出する手順と、検出される角加速度を打ち消す操舵トルクの大きさを算出する手順とをさらにプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項２に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記操舵制御データの生成にあたって、二輪車の直進方向に直交する横方向にシミュレーションモデルの重心の変位を検出する手順と、検出される変位の変化を打ち消す操舵トルクの大きさを算出する手順とをさらにプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項１〜５のいずれかに記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記回転加速度の付与に先立って、前記シミュレーションモデルに基づき二輪車の静止状態を確立する運動シミュレーションデータ群を生成する手順とをさらにプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項６に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記静止状態の確立にあたって前記運動シミュレーションデータ群に基づき二輪車の直立姿勢が維持されることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項６または７に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記静止状態の確立にあたって、前記仮想三次元空間内で重力加速度を特定する重力データにゼロ値が設定されることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項６または７に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記静止状態の確立にあたって、前記仮想三次元空間内で重力加速度に釣り合う支持力を特定する支持力データが生成されることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項９に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記支持力は、前記重力加速度に基づき生成される変位を打ち消す加速度で構成されることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項６または７に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記静止状態の確立にあたって変位、速度および加速度の算出が控えられることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
仮想三次元空間内で二輪車の構成要素ごとに重心並びに所定の基準点回りで慣性モーメントを特定するシミュレーションモデルを取得する手順と、シミュレーションモデルに基づき、二輪車の静止状態を確立する運動シミュレーションデータ群を生成する手順と、所定の限定条件の下で、シミュレーションモデルの前輪および後輪に対して回転加速度を付与する加速度データ群を生成する手順と、加速度データ群に基づき、前輪および後輪の回転速度を特定する回転速度データを生成する手順と、前輪および後輪の回転速度が規定の閾値に達した時点で二輪車の直立姿勢を確保しつつ限定条件を解除する手順とをプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項１２に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記限定条件の設定にあたって、前記シミュレーションモデルに基づき仮想三次元空間内で二輪車の直進走行を再現する運動シミュレーションデータ群を生成する手順をさらにプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項１２に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記限定条件の設定にあたって、二輪車の直進方向を規定する基準軸回りにシミュレーションモデルで検出される角変位に基づき、角変位の変化を打ち消す加速度を特定する加速度データを生成する手順をさらにプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項１４に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記角変位の検出にあたって前記基準軸に直交する横方向にシミュレーションモデルの重心の変位を検出する手順をさらにプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
請求項１２に記載の二輪車の走行シミュレーションプログラムにおいて、前記限定条件の設定にあたって、二輪車の直進方向を規定する基準軸回りにシミュレーションモデルで検出される角変位に影響を与える変位、速度および加速度の算出を取り止める手順をさらにプロセッサに実行させることを特徴とする二輪車の走行シミュレーションプログラム。
仮想三次元空間内で二輪車の構成要素ごとに重心並びに所定の基準点回りで慣性モーメントを特定するシミュレーションモデルを取得する手順と、シミュレーションモデルに基づき仮想三次元空間内で二輪車の静止状態を確立する手順と、所定の限定条件の下で、静止状態から前輪および後輪に回転加速度を与える手順と、前輪および後輪の回転速度が規定の閾値に達した時点で少なくとも二輪車の後輪の直立姿勢を確保しつつ限定条件を解除する手順とを備えることを特徴とする二輪走行のコンピュータシミュレーション方法。
請求項１７に記載の二輪走行のコンピュータシミュレーション方法において、前記限定条件では、前記仮想三次元空間内で操舵軸回りに回転する操舵系組立体に加えられる操舵トルクに基づき前記前輪の直立姿勢が維持されることを特徴とする二輪走行のコンピュータシミュレーション方法。
請求項１８に記載の二輪走行のコンピュータシミュレーション方法において、前記直立姿勢の維持にあたって、前記操舵系組立体の操舵角に変化が現れると、操舵系組立体には操舵軸回りでその変化を打ち消す回転加速度が加えられることを特徴とする二輪走行のコンピュータシミュレーション方法。