CN105593110A - 用于横向动态稳定单轨机动车的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在弯道行驶期间横向动态稳定单轨机动车的方法，-其中探测在机动车横向上不稳定的行驶状态的存在和-为了稳定机动车据此控制至少一个喷嘴，通过该喷嘴，一种介质垂直于车轮平面机动车车轮喷出。

Description

用于横向动态稳定单轨机动车的方法

现有技术

在一个或两个车轮的侧滑下机动车的过分的转向过量或转向不足常常是两轮摩托车在没有其它机动车参与的情况下发生弯道事故的原因。这种状况主要是由于过高的转弯速度、在倾斜位置上的过强的加速或者在轮胎和道路之间的摩擦系数的改变造成的。尤其是在最后所述的情况下，降低的和在短的路程之后已经再次突然增大的摩擦系数导致发生摩托车倾翻的所谓的“Highsidern”。

在双轨（迹）机动车情况下流行使用极其有效的动态驾驶控制***来防止过分的转向过量或转向不足。在双轨机动车中的作为典型的干预可能性的单侧制动在两轮车或者说单轨机动车中由于结构型式的原因不能够被考虑。仅仅就上述在倾斜位置上过强的加速的情况而言，其由于滑动的后轮导致车尾甩向一侧，牵引力控制***得到越来越广泛的使用。

本发明的公开

本发明涉及一种用于在弯道行驶期间横向动态稳定单轨机动车的方法，

-其中探测在在机动车横向上不稳定的行驶状态的存在，和

-为了稳定机动车据此控制至少一个致动器，尤其是喷嘴，通过控制该致动器，一种介质以垂直于机动车车轮的车轮平面指向的速度分量喷出。

通过本发明实现目的明确地产生作用于车轮上的横向力并且因此有利于单轨机动车的稳定。

本发明的一个有利的设计方案的特征在于，不稳定的行驶状态是机动车的转向过量或转向不足。

本发明的一个有利的设计方案的特征在于，确定机动车的浮动角（侧滑角）并且如果浮动角超过一个预定的极限值，则转向过量的行驶状态被探测为是存在的。

本发明的一个有利的设计方案的特征在于，在转向过量的行驶状态的情况下，控制一个安装在弯道外侧的后轮悬挂上的喷嘴，通过该喷嘴将一种介质在弯道外侧的方向上喷出。

本发明的一个有利的设计方案的特征在于，附加地确定机动车的转向角并且如果转向角超过一个预定的极限值和同时浮动角低于一个预定的极限值，则转向不足的行驶状态被探测为是存在的。

本发明的一个有利的设计方案的特征在于，在转向不足的行驶状态的情况下，控制一个安装在弯道外侧的前轮叉上的喷嘴，通过该喷嘴将一种介质在弯道外侧的方向上喷出。

本发明的一个有利的设计方案的特征在于，所述介质是二氧化碳，氮，氦或压力空气，其储存在压力容器中。

本发明的一个有利的设计方案的特征在于，所述介质是燃烧产物，其通过在喷嘴附近实现的局部燃烧形成并且通过喷嘴口喷出。

本发明的一个有利的设计方案的特征在于，出来的介质附加地具有一个位于车轮平面中的、在单轨机动车的向上指向的垂直方向上指向的速度分量。通过出来的介质的该速度分量轮胎在行车道上的压紧力（接触力）被增大。这又使轮胎的最大可能的侧面导向力增大。

本发明的一个有利的设计方案的特征在于，与控制致动器同时地（平行地）控制一个作用在前轮上的转向扭矩减振器或转向扭矩调节器。通过这种控制，补偿不希望的附加的转向扭矩。

本发明此外包括一种装置，其包含机构，该机构被设计用于实施按照本发明的方法。在此情况下尤其是涉及一种控制器，它配有用于实施按照本发明的方法的程序编码。

附图包括图1和2。

图1示出摩托车的侧视图，其中画出对于本发明起作用的最主要的部件。

图2示出在弯道行驶期间倾斜的摩托车的后视图。在左边的图中一种介质垂直于车轮平面地从喷嘴排出。在右边的图中排出的介质附加地具有一个在摩托车的垂直方向上指向的速度分量。

通过本发明借助于传感器识别即将发生车轮侧滑的驾驶状况，随后控制安装在摩托车上喷嘴。从该喷嘴喷射出气体，气体通过反冲力将横向力引入行走机构（底盘）中，由此防止车轮侧滑。

为了识别过分的转向过量或转向不足的状况，例如使用一组惯性传感器以及转向角传感器。需要的惯性传感器，其尤其确定摩托车在三个空间方向上的转速以及必要时附加地确定出现的在三个空间方向上的加速度，在现代的摩托车中已经部分地提供。通过安装在行走机构上喷嘴，它们的开口在行驶方向的横向上指向，提供一种可能性，即借助于流出的支持物质（反应物质）通过反冲力原理将附加的横向力引入行走机构中并且由此防止车轮侧滑。

在一种实施方式中在摩托车中安装一个惯性传感器组，它们可以测量横向加速度，偏转率，滚转率和俯仰率。用于估计机动车速度的车轮转速在几乎所有摩托车中也作为传感器参数被提供。利用这些参数然后在控制器估算浮动角。浮动角在两轮摩托车中在稳定驾驶时通常只为几度。在浮动角突变地增大时要考虑到后轴的侧向甩动。如果附加地使用转向角传感器，那么也可以识别转向不足的状况，其中存在前轮侧向甩动（侧滑）的危险。这种转向不足的状况的特点在于，在较大的转向角下浮动角过分地小。替代浮动角，在相应存在的传感器装置的情况下也可以备选地使用车轮的侧偏角作为调节参数。

在超过一个确定的、可能与速度相关的浮动角极限的情况下，探测到临界的转向过量的存在。在超过一个确定的、可能与速度相关的转向角极限的情况下，在同时小的浮动角下，探测到临界的转向不足的存在。为了确定转向不足也可以考虑浮动角和转向角的关系。

在存在两种临界状态之一时，依据浮动角或转向角与相应的极限的差值在控制器中计算用于防止车轮侧滑的要求的力。在后轮悬挂上和在前叉上分别在轮轴右边和左边安装喷嘴，它们的喷出口沿着轮轴延伸。这些喷嘴相应于计算的要求的力进行控制。要求的力越大，从喷嘴口出来的介质的质量流也越大。在出来的介质的假设恒定的喷出速度v_介质下，对于由控制器计算的力曲线F(t)得到：在轮轴的横向上冲击力Δp=∫F(t)dt=v_介质·Δm，其中Δm表示通过喷嘴口喷出的质量。通过这种措施抑制过分的转向不足或转向过量。如果对于转向过量的情况浮动角或对于转向不足的情况浮动角和转向角的比再次具有非临界的值，那么再次调整喷嘴的活动性。

为了对喷嘴供给支持物质，从在摩托车中安装的压力空气瓶中提供流出的气体，压力空气瓶例如填充有二氧化碳，氮，氦或压力空气。一种替代的可能性是燃料或燃油的燃烧，其燃烧产物以高的压力按照火箭原理通过喷嘴流出。为此必须安装附加的燃料容器和点火装置。

为了在喷嘴在前轴上的活动性突然开始时避免叉的不希望的转动，可以在叉上安装转向减振器或转向扭矩调节器。通过这种部件可以补偿不希望的附加的转向扭矩。

在本发明的一个设计方案中，在临界的转向过量或转向不足情况下在车轮悬挂的区域中安装的冷气体发生器被激活。由于流出的气体的反冲力，横向力作用到行走机构上，该横向力补偿轮胎的侧面导向力的不足，由此防止车轮的侧滑。

在后轮悬挂上和必要时也在前叉上分别在轮轴的左边和右边安装至少一个冷气体发生器，它的喷出口平行于轮轴。用于通过喷出口的质量流的阀门相应于确定的要求的力进行控制。通常已知的冷气体发生器的阀门可以仅仅完全打开或完全关闭。但是打开关闭过程也可以在毫秒的间隔下进行。此外流出的气体的力在打开的阀门情况下由于气体容器的降低的内压而持续减小。因此有利的是，冲击力Δp=∫F(t)dt=v_介质·Δm通过一个脉冲序列实现，其中，单个的脉冲由阀门的一次打开和一次快速地接着的开关过程组成。通过冷气体发生器产生的这些侧面冲击力对于行走机构来说不是值得注意的附加的负荷，因为原则上仅仅轮胎的一个可能过小的侧面导向力被补偿。

为了使环境较小地受到突然流出的高压气体的危害，喷出口可以设计成具有尽可能宽地扇形散开的射流特性，由此压力随着与喷出口距离的增大而快速降低。也可以设想，喷出口不是平行于车轮平面，而是被向上转动地安装。由于打开通常是在弯道行驶时也就是说在明显的倾斜位置的情况下进行的，因此喷出喷嘴的开口此时在气体流出期间至少部分地向上指向。通过这样地安装喷出喷嘴，尽管希望的力的横向分量减小，但是为此在车轮支承点处的压力增大，这也抵制了车轮的侧移。

在图1中示出摩托车的侧视图。在此1表示安装在摩托车里面或上的惯性传感器装置。2表示控制器，在其中例如运行用于状况识别以及用于计算喷嘴干预以及用于转向稳定的算法。3表示转向角传感器和4表示主动式转向减振器或转向扭矩调节器。5表示前轮上的物质储存器以及用于喷嘴控制的致动器装置，6表示前轮上的喷嘴。在后轮上7表示物质储存器以及用于喷嘴控制的致动器装置。8表示后轮上的其中一个喷嘴。

在图2中在左边和右边的图中各示出摩托车在弯道行驶期间在倾斜位置上的后视图。在此附加地画出以速度v_介质流出的气体的流出方向201。在图2的左边的图中，气体垂直于后轮的车轮平面流出并且产生作用于后轮上的反冲力Fm。该反冲力具有在车道平面中在弯道内侧的方向上指向的分量Fy以及垂直于车道表面指向的，增大轮胎在车道上的压力的分量Fz。在图2的右边的图中，气体不是垂直于后轮的车轮平面地流出喷嘴，而且具有相对大的平行于车轮平面指向的速度分量。在图2的示出的示例中这导致，气体由于摩托车的倾斜垂直于向上喷出。因此反冲力Fm也垂直地从上方作用并且增大轮胎在车道表面上的压力。

Claims (11)

1.用于在弯道行驶期间横向动态稳定单轨机动车的方法，

-其中探测在机动车横向上不稳定的行驶状态的存在，和

-为了稳定机动车，据此控制至少一个致动器，通过它的控制，一种介质以一个垂直于机动车车轮的车轮平面的速度分量喷出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不稳定的行驶状态涉及到机动车的转向过量或转向不足。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定机动车的浮动角并且如果浮动角超过一个预定的极限值，则转向过量的行驶状态被探测为是存在的。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在转向过量的行驶状态的情况下，控制一个在弯道外侧的后轮悬挂上安装的喷嘴，通过该喷嘴将一种介质以一个在弯道外侧的方向上指向的速度分量喷出。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，附加地确定机动车的转向角并且如果转向角超过一个预定的极限值和同时浮动角低于一个预定的极限值，则转向不足的行驶状态被探测为是存在的。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在转向不足的行驶状态的情况下，控制一个在弯道外侧的前轮叉上安装的喷嘴，通过该喷嘴将一种介质以一个在弯道外侧的方向上指向的速度分量喷出。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质是二氧化碳，氮，氦或压力空气，其储存在压力容器中。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质是燃烧产物，其通过在喷嘴附近实现的局部燃烧形成并且通过喷嘴口喷出。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，出来的介质附加地具有平行于车轮平面指向的、在单轨机动车的向上指向的垂直方向上指向的速度分量。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与控制致动器同时地控制一个作用在前轮上的转向扭矩减振器或转向扭矩调节器。

11.装置，其包含机构，该机构被设计用于实施按照本发明的方法。