CN103079918A - 用于在倾斜位置行驶时在两轮车辆中调节制动力矩的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在倾斜位置行驶时在两轮车辆中调节制动力矩的方法，其中驾驶员预先给出期望制动力矩，所述期望制动力矩以一定方式分配成在前轮上或者说在后轮上的车轮制动力矩，从而由所述车轮制动力矩引起的转向力矩小于极限值。

Description

用于在倾斜位置行驶时在两轮车辆中调节制动力矩的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在倾斜位置行驶时在两轮车辆中调节制动力矩的方法。

背景技术

如果对于摩托车来说在转弯行驶时操纵在前轮上的车轮制动装置，则由前轮制动力矩得出转向力矩，所述转向力矩力求扶正（aufrichten）摩托车并且迫使其具有更大的转弯半径。在弯道中制动时前轮上的转向力矩产生的原因在于轮胎接地点（Reifenaufstandspunkt）之间的侧向间距，所述轮胎接地点表示轮胎接地面的有效中点并且表示前轮的垂直轴线的有效中点，其中所述间距随着摩托车的倾斜位置角度的增加而变大。因此，倾斜位置越大，在制动时出现的、不期望的转向力矩也就越大，倾斜位置也越大。

发明内容

本发明的任务在于，改善在倾斜位置行驶（Schräglagenfahrt）期间在制动过程中两轮车辆的行驶安全性。

该任务按照本发明利用权利要求1的特征来解决。从属权利要求说明有利的改进方案。

按照本发明的方法能够应用在两轮车辆中、尤其是摩托车中，以便提高在倾斜位置行驶中、尤其是在转弯行驶中进行制动时的行驶安全性。这通过独立地调整在前轮上和在后轮上的车轮制动装置上的制动力矩来实现。

驾驶员通过至少一个制动操纵装置预先给出期望制动力矩，所述期望制动力矩在通常情况下通过配属的制动装置转换为相应的车轮制动力矩。在按照本发明所述的方法中，能够以一定方式偏离该方法，即虽然总共产生的车轮制动力矩至少相当于驾驶员期望制动力矩，但是独立地如此分配在前轮上和后轮上的车轮制动力矩，从而在两轮车辆中由车轮制动力矩引起的转向力矩不超过配属的极限值。由此，在仅仅操纵前轮制动器时能够仅仅或者附加地产生在后轮上的车轮制动力矩。反之，在仅仅操纵后轮制动器时能够仅仅或者附加地产生在前轮上的车轮制动力矩。此外也可以使用混合的方式方法，其中驾驶员既操纵前轮制动器又操纵后轮制动器，但是偏离相应的期望的力矩，并且换而言之通过相应其它的车轮制动装置产生一定份额。

独立地分配在前轮上和在后轮上的车轮制动力矩的背景在于，在倾斜位置行驶期间在前轮上的制动过程中和在后轮上的制动过程中产生的相反的转向力矩。在转弯行驶时通常出现这种倾斜位置，其原则上也能够由驾驶员在直道驾驶时引起。在倾斜位置时，轮胎接地点由外胎的中心朝向侧面移出（auswandern），这在制动过程的情况下形成围绕相应的车轮的垂直轴线的转向力矩。这在前轮上形成扶正所述两轮车辆的力矩，在后轮上形成围绕后轮的车轮垂直轴线的、指向相反的力矩。这种车轮偏航力矩形成总转向力矩，所述总转向力矩根据在前轮上和后轮上的车轮偏航力矩的份额总共形成扶正的转向力矩或者形成相反地指向的转向力矩。必要时也可考虑力矩的补偿。

通过预先给出不允许小于所引起的转向力矩的绝对值的转向力矩极限值确保了，所述扶正的转向力矩或者说所述相反地指向的转向力矩保持得足够小，从而使得驾驶行为不受影响或者至少以不显著地方式受到影响。同时所述驾驶员期望制动力矩能够完全地转换，即使偏离由驾驶员预先给出的、在前轮上或者说在后轮上的制动操纵。

如果例如在倾斜位置行驶期间驾驶员在前轮上进行制动时，那么这会形成扶正的力矩。通过独立地分配具有在后轮上的车轮制动力矩份额的制动力矩产生补偿的、指向相反的转向力矩，从而使得所述总转向力矩保持在配属的极限值以下。

按照一种有利的改进方案规定，以一定方式在前轮和后轮之间对车轮制动力矩进行分配，从而使得其不小于最小转向力矩。在倾斜位置的弯道制动期间，摩托车必须被扶正，以便最终在静止状态中处于直立的位置。对此必需的最小转向力矩能够通过对车轮制动力矩相应的分配来实现。由此得到有利地处于下极限值和上极限值之间的总转向力矩。所述上极限值确保了，所述两轮车辆不具有过高的转向力矩，所述过高的转向力矩会损害行驶稳定性或者至少损害驾驶员的主观驾驶感受。所述下极限值保证了最小转向力矩，所述最小转向力矩使两轮车辆在制动直至静止状态时容易被扶正。

所述方法优选应用在具有车轮制动装置的两轮车辆中，所述车轮制动装置构造成液压车轮制动器。

按照另一种有利的实施方式，在车辆车轮上所需的车轮制动力矩不能全部传递到道路上的情况下，例如由于比如像行驶过坡顶（Kuppe）时减小了的接地力或者由于减小了的摩擦比，限定其它车辆车轮上的车轮制动力矩的结构梯度（Aufbaugradient）。由此为驾驶员提供了用于自身反应的时间，以便自己能够将两轮车辆保持在额定轨迹（Sollspur）中。

按照另一种有利的实施方式，驾驶员的期望制动力矩在时间上延迟地转换为有效的车轮制动力矩。由此也为驾驶员提供了用于自身反应的时间。

在另一种有利的实施方式中，只要原则上能够实施更强烈的减速并且能够将提高了的车轮制动力矩传递到行车道上，则实际车轮制动力矩的总和超过驾驶员的期望制动力矩。必要时通过驾驶员辅助***、例如通过所谓的制动助力器也能够触发这种加强了的减速。在这种情况下，如此实施所述减速，从而由车轮制动力矩引起的转向力矩不超过配属的极限值。由此涉及所述转向力矩的边界条件也适用于制动力矩加强的情况。在此，附加的车轮制动力矩有利地根据当前的行驶状态参量进行调整，例如作为车辆速度和/或倾斜位置角度的函数。也可以考虑车辆车轮的车轮制动力矩，所述车辆车轮不加载附加的力矩。

为了求得在前轮上或者说后轮上的、引起转向力矩的车轮偏航力矩，求得轮胎接地点相对于相应的车轮垂直轴线的侧向间距以及相应的车轮制动力，其中将所述侧向间距确定为倾斜位置角度的函数，因为随着倾斜位置角度的增加所述间距也变得更大。在车辆车轮上的车轮制动力由相应的车轮制动力矩来确定，其中在使用液压车轮制动器的情况下车轮制动力大致与制动压力线性地相关。

利用车轮偏航力矩的知识，能够在考虑几何因数的情况下求得所述总转向力矩，通过所述几何因数能够考虑在两轮车辆中的几何条件、例如偏离垂直轴线的转向管角度。所述几何因数与相应的车轮偏航力矩相乘，其中所述总转向力矩由在前轮上通过几何因数加权的车轮偏航力矩和在后轮上的通过配属的几何因数加权的车轮偏航力矩的差得出。该总转向力矩不允许超过转向力矩极限值，对此相应地分配在前轮和后轮上的车轮制动力矩。

为了求得倾斜位置角度，有利地在两轮车辆中设置倾斜位置传感器，所述倾斜位置传感器测量倾斜位置角度。在使用液压车轮制动器的情况下，有利地在前轮制动器上和在后轮制动器上也布置有压力传感器，通过所述压力传感器能够测量相应的制动压力。能够由所述制动压力求得车轮制动力。

在调节器或者说控制器中运行按照本发明的方法，所述调节器或者说控制器在两轮车辆中是制动***的组成部分或者与这种制动***通讯。

附图说明

其他的优点和有利的实施方式能够从其他的权利要求、附图说明和附图中得出。附图示出：

图1是摩托车的示意图；

图2是在倾斜位置中的车轮的示图；

图3是用于实施在倾斜位置行驶时在摩托车中调节制动力矩用的方法的流程图。

具体实施方式

如从图1中可知，摩托车1在前轮2上具有前轮制动器3并且在后轮4上具有后轮制动器5，其中前轮制动器3和后轮制动器5分别构造成液压制动装置并且通过制动液压单元6为所述前轮制动器和后轮制动器提供液压流体。驾驶员能够通过布置在车把（Lenkrad）上的制动杆7预先给出其对于前轮制动器3的制动期望，并且通过另一个利用脚进行操纵的制动杆8预先给出其对于后轮制动器5的制动期望。通过调节器或者说控制器9的调整信号对车轮制动力矩进行调整，关于操纵制动杆7和8的信息传达给所述调节器或者说控制器，此外将传感器信号、尤其是用于液压制动压力的传感器信号传输给所述调节器或者说控制器。此外，在摩托车1中布置有倾斜位置传感器10，通过所述倾斜位置传感器能够求得摩托车的、相对于行车道（Fahrbahn）的或者必要时也基于地心引力的倾斜位置。所述倾斜位置角度

同样也作为输入信号传输给调节器或者说控制器9。

在图2中示出了在同时制动时在倾斜位置行驶中车辆车轮2上的几何关系以及力和力矩。利用附图标记12来表示车轮垂直轴线，通过倾斜位置角度

表示倾斜位置，所述倾斜位置角度表示车轮2的、从相对于行车道11直立的位置的侧向偏移。在具有倾斜位置角度

的倾斜位置中，车轮接地点13从外胎的中心朝向侧面移动，所述车轮接地点表示所述轮胎接触面的有效的中点。相应地，车轮接地点13具有相对于车轮垂直轴线12的侧向间距s，所述车轮垂直轴线通过车轮2的中心。在此，所述侧向间距s为倾斜位置角度

的函数。

在制动时将制动力矩施加到车轮2上，所述制动力矩引起了在车轮接地点13处的制动力F_br。因此，由于相对于车轮2中心的侧向间距s产生了围绕车轮的垂直轴线12的车轮偏航力矩（Radgiermoment）M_z。

通过测量确定所述倾斜位置角度

，侧向间距s能够作为倾斜位置角度

的函数来求得。制动力F_br能够从车轮制动器中已知的制动压力中、例如大致地从线性的相关关系中导出。利用这些信息能够根据以下关系式分别求得对于所述前轮和所述后轮来说的车轮偏航力矩M_z,front，M_z,rear：

M_z,front= s_front（）·F_br,front

M_z,rear= s_rear（

）·F_br,rear

在此，利用脚标“front”来表示前轮并且利用脚标“rear”来表示后轮。

在车轮偏航力矩的知识中，能够在另外考虑几何因数γ_front和γ_rear的情况下按照以下关系式：

M_steer=γ_front·M_z,front－γ_rear·M_z,rear

计算出总转向力矩M_steer，通过所述几何因数γ_front和γ_rear例如考虑偏离车轮垂直轴线的转向管角度（Lenkkopfwinkel）。在前轮上和在后轮上的车轮偏航力矩M_z,front，M_z,rear在施加制动力时沿相反方向作用，从而由在前轮上和在后轮上加权的车轮偏航力矩的差中计算出所述总转向力矩M_steer。

在用于调节制动力矩的方法中，所述总转向力矩M_steer的绝对值应当小于极限值M_{steer, lim}，即：

|M_steer|＜M_{steer, lim}

由此应当确保了较高的行驶稳定性。为了达到这一目的，如此独立地在前轮制动器和后轮制动器之间对由驾驶员通过制动杆预先给出的期望制动力矩M_br,des进行分配，从而使得上述条件得到满足。

在图3中以简化的、示意性的示图示出了用于实施调节制动力矩用的方法的流程图。在第一方法步骤20中求得由驾驶员预先给出的、在前轮上的期望制动力矩M_br,front,des和在后轮上的期望制动力矩M_br,rear,des。这能够通过在操纵车轮制动杆时产生的液压压力来进行。

在接下来的方法步骤21中，通过借助倾斜位置角度传感器进行测量而求得所述倾斜位置角度

。随后在步骤22中计算围绕前轮的垂直轴线的车轮偏航力矩M_z,front和围绕后轮的垂直轴线的车轮偏航力矩M_z,rear，如以上所示地，从中能够计算出所述总转向力矩M_steer。

在方法步骤23中进行查询，所述总转向力矩M_steer的绝对值是否小于配属的转向力矩极限值M_steer,lim。如果是这种情况的话，是分支（“Y”）会接着继续进行下一个的方法步骤24，并且按照驾驶员的期望操纵在前轮上和在后轮上的车轮制动器。相反，如果不是这种情况的话，否分支（“N”）会接着继续进行下一个方法步骤25，在所述方法步骤25中独立地或者说与驾驶员无关地以一定方式分配车轮制动力矩，从而使得来自方法步骤23的条件得到满足，按照所述来自方法步骤23的条件，所述总转向力矩必须小于配属的极限值。驾驶员期望制动力矩应作为边界条件在前轮制动器和后轮制动器之间重新对车轮制动力矩进行分配之后也保持不变，所述驾驶员期望制动力矩由前轮制动器和后轮制动器的单个的期望制动力矩之和得出。

在求得车轮制动力矩的重新分配之后，继续进行方法步骤24，在所述方法步骤24中为车轮制动器施加求得的制动力矩。

Claims (13)

1.一种方法，所述方法用于在具有倾斜位置的行驶时在两轮车辆中调节制动力矩，其中驾驶员预先给出期望制动力矩（M_br,front,des，M_br,rear,des），所述期望制动力矩以一定方式分配成在前轮上或者说在后轮上的车轮制动力矩（M_br,front，M_br,rear），从而在所述两轮车辆中由所述车轮制动力矩（M_br,front，M_br,rear）引起的转向力矩（M_steer）小于转向力矩极限值（M_steer,lim）。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在前轮和后轮之间如此分配所述车轮制动力矩，从而使得其不小于最小转向力矩（M_steer,min）。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在车辆车轮上所需的车轮制动力矩（M_br,front，M_br,rear）不能全部传递到道路上的情况下，限定其它车辆车轮上的车轮制动力矩（M_br,front，M_br,rear）的结构梯度。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述驾驶员的期望制动力矩（M_br,front,des，M_br,rear,des）在时间上延迟地转换为有效的车轮制动力矩（M_br,front，M_br,rear）。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过产生附加的车轮制动力矩实施超过所述驾驶员的期望制动力矩（M_br,front,des，M_br,rear,des）的减速，其中以一定方式实施所述减速，从而由所述车轮制动力矩（M_br,front，M_br,rear）引起的转向力矩（M_steer）小于所述转向力矩极限值（M_steer,lim）。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，根据当前的行驶状态参量（V_x，

）、尤其是根据车辆速度（V_x）和/或所述倾斜位置角度（）和/或根据在其它车辆车轮上的车轮制动力矩（M_br,front，M_br,rear），调整所述附加的车轮制动力矩（M_br,front，M_br,rear）。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在前轮上或者说在后轮上的车轮偏航力矩（M_z,front，M_z,rear）由轮胎接地点相对于车轮垂直轴线的侧向间距（s_front，s_rear）以及由所述车轮制动力（F_br,front，F_br,rear）求得，

M_z,front= s_front（

）·F_br,front

M_z,rear= s_rear（

）·F_br,rear。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述侧向间距（s）确定为所述倾斜位置角度（

）的函数。

9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于，由液压的车轮制动装置的制动压力求得所述车轮制动力（F_br,front，F_br,rear）。

10.按照权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，在考虑几何因数（γ_front，γ_rear）的情况下，所述转向力矩（M_steer）由所述车轮偏航力矩（M_z,front，M_z,rear）求得，

M_steer=γ_front·M_z,front－γ_rear·M_z,rear。

11.按照权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，测量所述倾斜位置角度（

）。

12.一种调节器或者说控制器，其用于实施按照权利要求1至11中任一项所述的方法。

13.一种制动***，其是具有按照权利要求12所述的调节器或者说控制器的两轮车辆中的制动***。

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