DE10003832A1

DE10003832A1 - Meßgerät zum kontinuierlichen Messen der Kurvenneigung bei Motorrädern

Info

Publication number: DE10003832A1
Application number: DE2000103832
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schubach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2001-08-02

Abstract

Es wird ein elektronisches Gerät beschrieben, daß es ermöglicht, die Kurvenneigung von Motorrädern und anderen Zweirädern während des Fahrens kontinuierlich zu messen, um ein Antiblockiersystem oder eine Antischlupfregelung mit ergänzender Information zu unterstützen. Genauso kann der Fahrscheinwerfer in der Drehlage entsprechend der Kurvenneigung korrigiert werden und das Sichtfeld immer optimal ausleuchten, der Blinker nach dem Zurücklegen eines bestimmten Kurvenwinkels zurückgesetzt oder ein Sturz erkannt werden, um aktive Sicherheitsvorrichtungen wie etwa einen Airbag auszulösen. DOLLAR A Dabei kann das Gerät mit kostengünstigen, integrierten Sensoren für Beschleunigung und Drehrate realisiert werden. Der Beschleunigungssensor mißt die resultierende aus Erdanziehung und Radialbeschleunigung, während der Gyrosensor die Veränderung der Kuvenneigung mißt. DOLLAR A Jeder dieser Sensoren hat systematische Meßfehler, wie etwa Temperaturabhängigkeit und Drift, die eine direkte Messung der Kurvenneigung nur unbefriedigend zulassen. Durch das Bewerten der unterschiedlichen Sensorkennlinien kann ein Verfahren dargestellt werden, daß es ermöglicht, diese Fehler im Fahrbetrieb dynamisch zu bestimmen und entsprechend ihrer Veränderung periodisch zu korrigieren. So kann die Kurvenneigung von Motorrädern bis auf etwa +- 5 DEG genau gemessen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät und eine Vorrichtung zum kontinuier lichen Messen der Kurvenneigung von Motorrädern und anderen Zweirädern und ein Verfahren zur dynamischen Korrektur von Meßfehlern.

In bekannten Geräten zur Messung der Kurvenneigung bei Motorrädern werden Präzisionskreisel, Laserkreisel und verwandte Systeme der Trägheitsnavigation eingesetzt, die fest montiert an den Fahrzeugrahmen periodisch Meßwerte für die Kurvenneigung mit hinreichender Genauigkeit abgeben.

Der offensichtliche Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die mit diesen Systemen verbundenen Kosten den Einbau in der Serienfertigung nicht zulassen.

Ein Ansatz zur Lösung dieser Problematik zielt nun darauf, mit einem Beschleuni gungssensor die resultierende Beschleunigung aus Gravitation und Radialbe schleunigung in der Kurve zu messen.

Der offensichtliche Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß mit dieser Messung lediglich der Betrag, nicht aber das Vorzeichen des Neigungswinkels bestimmt werden kann, und daß der temperatur- und fertigungsabhängige Offset dieser Sensoren 10% bis 20% des Meßbereiches ausmachen kann. Damit ist dieser Ansatz geeignet das Überschreiten von Grenzwerten bei Kurvenneigung größer +/-30° anzuzeigen, bei Geradeausfahrt und geringen Kurvenneigungen ist dies jedoch viel zu ungenau. Daneben können Bodenwellen, Schlaglöcher und andere Fahrbahneinflüsse die Messung völlig unbrauchbar machen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltung vorteilhaft auszubilden, mit der die immanenten Fehler bei Empfindlichkeit und Offset von Beschleunigungssensoren und Gyroskopen (Sensoren für die Drehrate) auch während der Fahrt vermindert und nach Messung rechnerisch so korrigiert werden, daß die Genauigkeit der Winkelmessung mit etwa +/-5° ausreicht, um die Drehlage des Fahrscheinwerfers unabhängig von der Kurvenneigung stets horizontal zu regeln, oder um den Wert der Kurvenneigung als Regelgröße an ein Antiblockiersystem oder eine Antischlupfregelung zu geben und damit die aktive Fahrsicherheit zu erhöhen, oder um den Blinker nach dem Zurücklegen eines bestimmten Kurvenwinkels wieder auszuschalten, oder um auch einen Sturz zu erkennen und Schutzvorrichtungen wie etwa einen Airbag auszulösen und den Motor abzuschalten.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Teilen durch den Patentanspruch (1) gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gerätes ergeben sich aus den Maßnahmen in den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Anordnung von einem oder mehreren Gyrosensoren zum Messen der Drehung um die Fahrzeuglängsachse, einem Beschleunigungssensor zum Messen der resultierenden Beschleunigung und einem integrierten Mikrorechner hat nunmehr im Vergleich zu bislang bekannten Lösungen den Vorteil, daß während der Fahrt die numerische Integration der Drehrate aus den Gyrosensoren als Wert für die Kurvenneigung verwendet werden kann, unabhängig von Bodenwellen und anderen dynamischen Fahrbahneinflüssen, und damit auch das Vorzeichen der Kurvenneigung bekannt ist. Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, daß als Gyrosensor mikromechanische arbeitende Sensoren verwendet werden können, wie sie zum Beispiel in Videokameras eingesetzt werden. Sie werden kostengünstig hergestellt, haben jedoch eine relativ hohe Temperaturabhängigkeit. Durch Einbau eines zweiten, typgleichen Gyrosensors, mit der Meßrichtung antiparalell zu der des ersten, wird durch Subtraktion der Meßwerte diese Temperaturabhängigkeit weitgehend kompensiert und die Empfindlichkeit verdoppelt. Ebenso ist es vorteilhaft, daß ein Verfahren beschrieben wird, daß die Dynamik des Kurvenfahrens benutzt, um den Offset des Gyrosensors zu bestimmen. Hierbei wird ausgenutzt, daß der Meßwert des Beschleunigungssensors monoton, aber nicht linear von dem Neigungswinkel abhängt, während der Gyrosensor diese Abhängigkeit nicht hat. Damit kann die Drift des Wertes für den Winkel aus den Gyrosensoren in kurzen Abständen kompensiert werden, daß die Genauigkeit etwa +/-5° erreicht.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten des erfindungsgemäßen Gerätes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Figuren.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes;

Fig. 2 eine weiter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes;

Fig. 3 das Koordinatensystem des erfindungsgemäßen Gerätes;

Fig. 4 die Beschleunigungskräfte und Neigungswinkel;

Fig. 5 den Verlauf der resultierenden Beschleunigung über dem Neigungswinkel;

Fig. 6 den Meßwert des Gyrosensors über der Drehrate;

Fig. 7 einen schematisierten Schaltplan des erfindungsgemäßen Gerätes in einer Ausführungsform;

Fig. 8 einen Zeitverlauf eines Meßwertes eines Beschleunigungssensors;

Fig. 9 einen Zeitverlauf zur Kurbelwelle des Motors synchroner Signale;

Fig. 10 einen schematisierten Schaltplan eines Schaltungsdetails des erfindungsgemäßen Gerätes in einer Ausführungsform;

Fig. 11 einen weiteren schematisierten Schaltplan des Gyrosensors des erfindungsgemäßen Gerätes in einer Ausführungsform;

Fig. 12 einen weiteren schematisierten Schaltplan des Beschleunigungs sensors des erfindungsgemäßen Gerätes;

Fig. 13 einen Zeitverlauf der Meßwerte zum Erkennen eines Sturzes;

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes dreidimensional dargestellt. Das Gehäuse 7 ist fest an ein oder mehrere Rahmenteile 9 oder damit fest verbundene Teile eines zweirädrigen Motorrades montiert und definiert damit die Richtung der Empfindlichkeit der Sensoren 1, 2 auf einer Platine 3 und die elektrischen Verbindungen der Bauteile 1, 2, 4, 5. Ein handelsüblicher Gyrosensor 2 mißt die Drehung um die Längsachse des Fahrzeuges X und der Beschleunigungssensor 1 die resultierende Beschleunigung in Richtung der Aufsetzpunkte der Räder auf die Fahrbahn-ZM. Über einen mehrpoligen Stecker 5 und Kabel werden weitere elektrische Signale REF_K, Tacho und Strom für die Energieversorgung zugeführt und Meßergebnisse analog oder digital, elektrisch an andere Systeme Geräte oder Sicherheits einrichtungen weitergegeben.

Ferner sind dargestellt ein integrierter Mikrokontroller 4 für die Berechnung der Ergebnisse und die Steuerung des Ablaufes und ein Schwingungen dämpfendes Element 6, das die Platine 3 mit dem Gehäuse 7 verbindet. Es können weitere elektrische, elektronische oder mechanische Bauteile auf der Platine 3 angeordnet sein.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes dargestellt. In Ergänzung zu Fig. 1 ist ein weiterer Gyrosensor 8 auf der Platine 3 so angeordnet, daß er Drehungen um die Längsachse X des Fahrzeuges registriert, jedoch ist er antiparalell zu dem Gyrosensor 2 ausgerichtet und mißt damit bei gleichsinniger Drehung beider Sensoren 2, 8 diese mit umgekehrten Vorzeichen.

Weiter ist ein Beschleunigungssensor 10 dargestellt, der die Messung für zwei zueinander orthogonale Achsen ZM, X in einem Bauelement ermöglicht. Dieser ist so angeordnet, daß er zum einen die Beschleunigung in Richtung ZM und zum anderen in Fahrtrichtung x ermöglicht. Daraus ergibt sich, daß es unerheblich ist in welcher Kombination die Sensoren für Bewegung und/oder Drehung in ein Gehäuse integriert werden, maßgeblich ist alleine die Verfügbarkeit der Meßwerte für die Drehung um X und die resultierende Beschleunigung in Richtung ZM.

In Fig. 3 ist ein orthogonales Koordinatensystem X, Y, Z dargestellt, wobei die Ebene, die von X und Y beschrieben wird, der Fahrbahn entspricht, X der momentanen Fahrtrichtung und damit der Längsachse des Zweirades und Z der Lotrechten zur Fahrbahn. ZM ist die Lotrechte des Zweirades und der Winkel ϕ beschreibt die Kurvenneigung von ZM gegen Z bei Drehung um die Längsachse X.

Fig. 4 zeigt das Vektordiagramm der Beschleunigungskräfte. Die Gravitation G kann hier als konstant angenommen werden, während die Radialbeschleunigung ay aus der Kurvenfahrt des Motorrades folgt und durch die Neigung um den Winkel ϕ ausgeglichen wird. R beschreibt die resultierende Kraft in Richtung ZM, die mit dem Beschleunigungssensor 1, 10 gemessen wird.

Mit dem Satz von Pythagoras und G = 9,81 m/s² kann

ay = (R² - G²)^-2 (1)

und ebenfalls

ϕ = arcsin(ay/G) (2)

bestimmt werden.

Fig. 5 zeigt den Verlauf R(ϕ) der resultierenden Kraft R über dem Neigungs winkel ϕ. Mit der oben dargestellten Beziehung müßte damit für jeden plausiblen Wert von R der Betrag des Winkels ϕ berechnet werden können. In Anwesenheit eines positiven Offsets R_Offset wird aus dem Graphen R(ϕ) der neue R*(ϕ). Damit ergibt ein Meßwert A einen Neigungswinkel ϕ*, anstelle des wahren Winkels ϕ mit dem das Motorrad gerade durch die Kurve fährt. Gerade bei Geradeausfahrt mit kleinem ϕ kann bereits ein kleiner Offset größere Winkelfehler bewirken, während die Genauigkeit mit wachsendem ϕ zunimmt. Ferner wird gezeigt, daß R(ϕ) im normalen Betrieb theoretisch nicht kleiner 1 G werden kann, es sei denn, R_Offset wird negativ, Bodenwellen erzeugen eine zusätzliche Beschleunigung oder die Haftreibung der Räder geht verloren und die Gleichungen aus Fig. 4 gelten nicht mehr.

Fig. 6 zeigt, wie ein Offset G_Offset den Meßwert des Gyrosensors 2, 8 verschiebt, aber auch, daß GS nur von der Drehrate um X, nicht aber von ϕ abhängt. Die numerische Integration oder fortlaufende Summation zeitdiskreter Werte von GS über der Zeit wird damit ein Maß für die Änderung der Kurvenneigung WG über einem meßbaren und damit bekannten Zeitraum, wobei die Genauigkeit mit der Korrektur des Offset gesteigert wird.

In Fig. 7 ist ein schematisierter Stromlaufplan des erfindungsgemäßen Gerätes dargestellt. Die beiden Gyrosensoren 2, 8 sind vorteilhaft vom gleichen Typ und haben damit ein sehr ähnliches Temperaturverhalten. Durch die Subtraktion ihrer Meßwerte, die auch mit anderen Mitteln als dem Operationsverstärker 11, erfolgen kann, wird der temperaturabhängige Teil des Offsets vernachlässigbar klein, und die Schaltung kann über einen weiten Temperaturbereich betrieben werden. Vorteilhaft bei diesem Vorgehen ist, daß die Empfindlichkeit für die Drehrate verdoppelt wird und Reserven für Fehler geringer gehalten werden können und damit der Auflösungsbereich des Analog/Digitalwandlers AD1 des Mikrokontrollers 4 ganz ausgeschöpft werden kann. Die Übertragung des Meßwertes der Gyrosensoren 2, 8 könnte jedoch auch digital, z. B. codiert im Tastverhältnis eines periodischen Digitalsignals erfolgen, wie dies bei dem Beschleunigungssensor 10 der Fall ist. Ebenso können statt der Beschleunigungssensoren 1, 10 auch andere Typen eingesetzt werden, die einen analogen Meßwert bereitstellen.

Über den Stecker 13.1 werden Energie und andere Signale zugeführt. Das Signal REF_K gibt einen kurzen Puls je Umdrehung der Kurbelwelle des Verbrennungs motors des Zweirades in definierter Phasenlage zur Kurbelwelle. Die Mittelung der Meßwerte der Sensoren 1, 2, 8, 10 über eine Umdrehung des Motors ermöglicht es störende Einflüsse von Vibrationen weitgehend zu eliminieren. Die Mittelung kann erfolgen, indem gemäß Fig. 10 mit Hilfe einer PLL in einem bekannten Verhältnis ein Vielfaches von REF_K als CL_SAMPLE erzeugt wird und mit diesem Takt die Abtastung und Summation (Fig. 11 und Fig. 12) für eine Periode von REF_K erfolgt und diese Summe anschließend durch dieses Vielfache geteilt wird. Statt dessen kann auch die Zahl der Abtastungen für eine Periode von REF_K gezählt und die ermittelte Summe durch diese Zahl geteilt werden. Dies ist vorteilhaft bei der Realisierung in einem Mikrokontroller 4.

Die dargestellten Maßnahmen dienen dem Gewinnen möglichst stabiler Sensorwerte 1, 2, 8, 10, die jedoch im laufenden Fahrbetrieb korrigiert werden müssen. Insbesondere ist ein Startwert für die Integration der Drehrate zu ermitteln und in kurzen Zeitabständen zu korrigieren, um die Drift der Integration zu kompensieren.

Nach dem Einschalten der Zündung beginnt das erfindungsgemäße Gerät zu arbeiten und es wird angenommen, daß das Motorrad seine Lage nicht wesentlich verändert und nahezu senkrecht steht. Damit kann ausgesagt werden, daß die Integration über den Meßwert DWG des oder der Gyrosensoren 1, 8 für eine kurze Zeit, etwa 0,1 Sekunde ist ausreichend, eine Winkeländerung WG von 0° ergeben sollte und jeder abweichende Wert durch den Offset G_OFFSET verursacht wird. Damit ist WG dividiert durch die Meßdauer ein erster Korrekturwert für G_OFFSET und kann über den Digital/Analogwandler 27, das Register 28 als Startwert der Mittelung oder sinngemäß in dem Datenspeicher des Mikrokontrollers 4 gespeichert und dann verwendet werden. Weiter kann ausgesagt werden, daß der Meßwert R(ϕ) des Beschleunigungs sensors 1, 10 in dieser Situation 1 G betragen muß. Die Differenz von R(ϕ) und 1 G ergibt damit den Korrekturwert für R_OFFSET der über die Register 29, 30 in der Schaltung oder im gleichwertigen Programm des Mikrokontrollers wirksam wird.

Selbst wenn das Motorrad während dieser Prozedur auf dem Seitenständer, also schräg steht, kann dies erkannt werden, weil es vor dem Anfahren senkrecht gestellt werden muß, und dies durch Wiederholen der Prozedur erkannt und die Korrekturwerte nachgeführt werden.

Der Startwert für die Integration von DWG ist gleich 0° und ϕ ist gleich dem momentanen Wert W dieser Integration. Durch andauernde Integration ist damit p stets bekannt. Allerdings können die Störeinflüsse nicht ganz beseitigt werden, so daß mit einer Drift von etwa 1° pro Sekunde gerechnet werden muß, die es laufend zu korrigieren gilt.

Das Signal TACHO ist ein der Geschwindigkeit des Motorrades proportionales analoges oder digitales Signal. Seine Auswertung erlaubt es, den Stillstand oder das Fahren des Zweirades nach dem Einschalten der Zündung zu erkennen und nach Beginn der Fahrt die dynamische Kalibrierung vorzunehmen.

Wie später gezeigt wird, kann ein Meßwert für die Geschwindigkeit auch anders bestimmt werden und das Signal TACHO ersetzen.

Im Gegensatz zur Drift von W sind der Offset und die Verstärkung der Sensoren 1, 2, 8, 10 langsam veränderliche Werte. Die Veränderung der Verstärkung ist dabei so gering, daß sie nahezu vernachlässigt werden kann.

Das Verfahren zur Bestimmung des Offsetwertes beruht auf zwei Ansätzen. Zum Einen fährt ein Zweirad im Mittel über eine längere Zeit immer senkrecht, genauso wie der Fahrer es "in die Kurve legt", richtet er es beim Verlassen der Kurve wieder auf. Daß heißt, das Integral W für diese Zeit über die Meßwerte des Gyrosensors 2, 8 muß ohne Drift 0° betragen, oder wenn bei größeren Schräglagen der aus der Resultierenden R(ϕ) ermittelte Winkel ϕ(R) hinreichend genau ermittelt werden kann, gleich ϕ(R) sein. Damit wird der Korrekturwert für den Offset

KG_n = (ϕ(R) - W_n)/T (3)

und

G_OFFSET(n + 1) = G_OFFFSET(n) + KG_n (4)

Zum Anderen ist der Einfluß der Drift von W um so geringer, je kürzer die Zeit ist, über die integriert wird, oder um so genauer wird der gemessene Winkel WG

WGµ = ΣDWGµ . Δt mit µ = 1 bis m (5)

bestimmt werden. WG kann also zum Beispiel beim Einfahren in eine Kurve bestimmt werden, wenn das Motorrad in die Kurve geneigt wird. Dabei entspricht zum Zeitpunkt µ = 1 die Kurvenneigung dem Winkel ϕA und zum Zeitpunkt µ = m dem Winkel ϕB, wie es auch in Fig. 13 dargestellt ist.

Mit der so gewonnenen Genauigkeit der Messung, kann der Winkel der Kurvenneigung ϕ über die Beschleunigungssensoren 1, 10 sehr viel genauer bestimmt und in kurzen Zeitabständen von etwa 1 bis 3 Sekunden für die Korrektur des durch Integration gewonnen Neigungswinkels W verwendet werden.

Die periodische Korrektur von G_OFFSET erhöht die Genauigkeit des erfindungs gemäßen Gerätes und paßt ihn darüber hinaus an Veränderungen der Betriebs- und Umgebungstemperatur an.

Über den Stecker 13.2 werden elektrische Signale oder geschaltete Ströme ausgegeben. Er kann mit dem Stecker 13.1 eine bauliche Einheit bilden. Dabei kann der ermittelte Wert für den Neigungswinkel digital parallel über die Leitungen ϕ0 bis ϕ5, digital im Tastverhältnis eines periodischen Signals, digital seriell und analog als Spannung oder eingeprägter Strom auf der Leitung WA bereitgestellt werden.

Über ein optionales Display 12 kann der Neigungswinkel visuell dargestellt werden.

Das Signal ZERO zeigt dem Mikrokontroller 4 oder einer funktional gleich wertigen, elektronischen Schaltung die neutrale Drehlage des Fahrscheinwerfers oder eine andere, definierte Drehlage an, während das Signal LICHT das Ein- und Ausschalten des Scheinwerfers steuert. Die Ergänzung um ein Signal zum Schalten zwischen Fern- und Abblendlicht ist ebenfalls möglich. Die Signale L+ und L- können z. B. einen Schrittmotor je Takt um einen Schritt nach links bzw. rechts steuern und so die Drehlage des Fahrscheinwerfers entsprechend der Kurvenneigung nachführen, so daß der Lichtkegel immer horizontal ausgerichtet ist. Damit wird während der Kurvenfahrt auf der einen Seite die Verkürzung des Leuchtfeldes vermieden und andererseits der Gegenverkehr nicht geblendet.

Durch Verstärkung der Signale L+ und L-, etwa durch je einen Leistungs transistor kann der Schrittmotor oder ein anderer Stellantrieb auch direkt betrieben werden.

Über die Taster oder Schalter 14 werden die Signale "Blinker Links Einschalten" BL, "Blinker Rechts Einschalten" BR und "Blinker Ausschalten" BOFF erzeugt und dem Mikrokontroller 4 zugeführt und sind hinreichend, um daraus mit einer bekannten Zeitsteuerung die elektrischen Signale "Blinker links Ein" BSL bzw. "Blinker Rechts Ein" BSR zu erzeugen, die ihrerseits nach Verstärkung durch einen Leistungsschalter, wie etwa ein Relais 15, die Blinkerlampen auch direkt treiben können.

Bekannt sind Schaltungen, die Blinker nach Ablauf einer bestimmten Zeit oder nach dem Zurücklegen einer bestimmten Strecke automatisch auszuschalten. Mit Gleichung (2) kann jedoch auch die Radialbeschleunigung ay aus W oder ϕ berechnet werden und die Geschwindigkeit v ist mit dem Signal Tacho verfügbar. Ebenfalls gilt die Gleichung

ay = v²/r . sign(W) (6)

mit dem Radius r der gefahrenen Kurve. Der zurückgelegte Kurvenwinkel Ψ entspricht nun

Ψ = 2 . π . r/v . t. (7)

Mit Einsetzen von ay und Diskretisierung folgt daraus

Ψ_n = Σ(2 . π . v_n)/ay_n. Δt (8)

für n = 1 bis n = N.

Damit wird fortlaufend ein aktueller Wert für den seit dem Setzen des Blinkers (n = 1) zurückgelegten Kurvenwinkel verfügbar und der Blinker kann nach Überschreiten eines vorgegebenen Wertes erfindungsgemäß abgeschaltet werden, wenn zu erwarten ist, daß das Abbiegen auch erfolgt ist. Mit Berücksichtigung des Vorzeichens von W(sign) wird das Fahren einer Links- bzw. Rechtskurve unterschieden. So kann der rechte Blinker nach dem Fahren einer Rechtskurve und sinngemäß der linke Blinker nach einer Linkskurve ausgeschaltet werden.

Darüber hinaus wird es mit dem erfindungsgemäßen Gerät möglich, einen Sturz oder das Umfallen des Motorrades zu erkennen, wie es im Zeitverlauf der Fig. 14 ersichtlich ist. Denn ein Sturz durch Verlust der Reifenhaftung oder anderweitig herbeigeführtes Umkippen, also eine Drehung des Motorrades um die Längsachse X, zeichnet sich durch zwei Kennzeichen aus. Die auf den Beschleunigungssensor 1, 10 wirkende Gravitation ist wegen der bereits erfolgten Drehung um 60° bis 90° nicht mehr meßbar und allenfalls ist die aus der Gleitreibung resultierende, negative Beschleunigung wirksam. Damit wird der gemessene Wert R sehr viel kleiner als 1 G. Gleichzeitig wird die gemessene Kurvenneigung W etwa ±60° bis 90° betragen, ein Neigungswinkel, der im normalen Fahrbetrieb nicht erreicht wird. Durch Vergleich von R und W gegen Grenzwerte und die logische UND-Verknüpfung der Ergebnisse wird das Signal STURZ ermittelt und elektrisch weiter gemeldet. Es kann benutzt werden, um den Motor auszuschalten oder weitere aktive Sicherungseinrichtungen, wie etwa einen Airbag zu aktivieren.

Ebenso ist es von Vorteil, wenn mit dem Beschleunigungssensor 10 oder einem anderen eindimensionalen Beschleunigungssensor ein Maß für die Beschleunigung X in Fahrtrichtung X verfügbar ist. In Verbindung mit REF_K, oder einem anderen drehzahlabhängigen Signal, wird durch Messen der Frequenz und Multiplikation mit einem Faktor die Geschwindigkeit des Motorrades bestimmt. Entsprechend dem Übersetzungsverhältnissen im Antriebsstrang gibt es für jeden Gang einen solchen konstanten Faktor. Nur im Leerlauf und während des Gangwechsels, durch Betätigen der Kupplung, trifft dies nicht zu. Mit der letzten gemessenen Geschwindigkeit als Startwert ergibt die Integration über die Beschleunigung X einen Schätzwert für die Geschwindigkeit v. Wenn der Kraftschluß wieder hergestellt ist, wird durch Vergleich der entsprechend den Faktoren und Drehzahl möglichen Geschwindig keiten mit der extrapolierter Geschwindigkeit festgestellt, welcher Gang gewählt wurde und mit dem zugehörigen Faktor v wieder mit der Drehzahl synchronisiert.

Dieses Verfahren ist nicht nur vorteilhaft, um das Signal TACHO und die damit verbundenen Teile und Kosten einzusparen, sondern gerade im Bereich großer Verzögerungen, in denen das Antiblockiersystem (ABS) anspricht, bietet es dem ABS eine Referenzgeschwindigkeit, unabhängig von den gebremsten und damit geregelten Reifen, um die Bremswirkung zu optimieren. Über die elektrische leitende Verbindung VAUS wird die so ermittelte Geschwin digkeit analog oder digital an andere Systeme übermittelt.

Fig. 8 zeigt den Zeitverlauf des Ausgangssignales des Beschleunigungssensors 10. Der Meßwert ist in dem Tastverhältnis codiert und kann entsprechend dem Meßbereich des Sensors interpretiert werden.

Fig. 9 zeigt den Zeitverlauf des Signals REF_K synchron zur Kurbelwelle und den Takt CL_SAMPLE für die Abtastung der Sensoren 1, 2, 8, 10 als Vielfaches von REF_K

Fig. 10 zeigt eine Prinzipschaltung zur Erzeugung von CL_SAMPLE als ein Vielfaches von REF_K in einem bekannten, ganzzahligen Verhältnis.

In Fig. 11 ist ein weiteres Detail des schematisierten Stromlaufplans des erfindungsgemäßen Gerätes dargestellt. Der Offset des Gyrosensors 2 wird durch einen ladbaren Korrekturwert mit dem Digital-/Analogwandler 27 kompensiert. Ein Addierer mit Akkumulator 18 kann mit einem Korrekturwert für G_Offset 28 geladen werden und summiert dann mit dem Takt CL_SAMPLE für eine Periode von REF_K die digitalisierten Meßwerte des Gyrosensors 2.

In Fig. 12 ist eine weitere Variante des schematisierten Stromlaufplans des erfindungsgemäßen Gerätes dargestellt. Zu Beginn jeder Meßperiode wird ein Zähler mit einem Startwert aus dem Register 29 geladen. Bei bekannter Periodendauer des Sensorsignals 1 werden die Takte einer festen Frequenz während der Zeit S (Fig. 8) gemessen. Nach Ablauf von S entspricht der Zählerstand dem Wert der Beschleunigung 1. In dem Akkumulator 19 erfolgt die Summation für eine Periode von REF_K.

Claims

1. Elektronisches Gerät und Vorrichtung zur periodischen Messung der Kurvenneigung von Motorrädern während der Fahrt, bestehend aus einem Mikrorechner 4, Stecker mit Kabel 5, weiteren elektrischen und elektronischen Bauelementen und einer Platine 3, welche die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Kontakten aller Bauelemente herstellt und einem Gehäuse 7 das an einem Rahmenelement 9 des Motorrades entsprechend den Koordinaten x, y, z befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gyrosensor 2, für das Messen der Drehrate um die Fahrzeuglängsachse X und wenigstens ein Beschleunigungssensor 1, für das Messen der Resultierenden R aus Gravitation und Radialbeschleunigung in Richtung der Lotrechten ZM des Motorrades vorgesehen sind.

2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiterer Gyrosensor 8 derart auf der Platine 3 angebracht wird, daß seine Ausrichtung -X genau entgegengesetzt zu der des Gyrosensors 2 ist, und daß sein Ausgangssignal, bewertet über Widerstände und andere elektronische Bauelemente, als Referenz für das Ausgangssignal des Gyrosensors 2 in einen Operationsverstärker 11 dient, und die Differenz so die temperaturabhängige Drift der Sensoren 2, 8 weitgehend eliminiert und die Empfindlichkeit verdoppelt wird.

3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor 1 durch einen in zwei zueinander orthogonalen Dimensionen messenden Beschleunigungssensor 10 ersetzt, oder mit wenigstens einem weiteren Beschleunigungssensor ergänzt wird, so daß zusätzlich die Beschleunigung in der Fahrtrichtung X des Fahrzeuges gemessen wird und daß die Beschleunigungssensoren 1, 10 dabei ein analoges oder alternativ digitales Ausgangssignal liefern können.

4. Elektronisches Gerät nach wenigstens einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors synchrones Signal REF_K über einen Stecker 13 elektrisch leitend mit der Schaltung verbunden ist und so der störende Einfluß der drehzahl- und lastabhängigen Vibrationen durch arithmetische Mittelung 18, 19 der Sensorsignale R, DWG über einer Motorumdrehung deutlich vermindert wird, indem REF_K mit einer PLL 16 und einem Zähler 17 um einen definierten Faktor vervielfacht wird und als Takt CL_SAMPLE damit die analoge oder digitale Abtastung der Sensorsignale 1, 2, 8, 10 steuert, oder daß die Zahl der Abtastungen CL_SAMPLE während einer Periode von REF_K gezählt und für die Mittelung verwendet wird.

5. Elektronisches Gerät nach wenigstens einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigsten ein Korrekturwert für den Offset des oder der Gyrosensoren 2, 8 rechnerisch bestimmt wird, der in dem Digital/Analogwandler 27 gespeichert ein analoges Signal erzeugt, das bewertet über verschiedene elektrische Bauelemente, wie etwa Widerstände, als Summand des Operationsverstärkers 11 den Meßwert korrigiert.

6. Elektronisches Gerät nach wenigstens einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein elektrisches Signal, analog dem Winkel der Kurvenneigung, über wenigstens einen Stecker 13 elektrisch leitend mit anderen Geräten oder Anzeigen im Fahrzeug verbunden ist, und diese Signal WA wahlweise analog als Spannung oder Strom, digital seriell oder im Tastverhältnis eines periodischen Signals codiert sein kann, oder digital codiert parallel über mehrere elektrisch leitende Verbindungen ϕ0 . . . . ϕ5 ausgegeben wird.

7. Elektronisches Gerät nach wenigstens einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei elektrische Leitungen L+, L-, über wenigstens einen Stecker 13 elektrisch leitend mit einem Stellantrieb für die Drehlage wenigstens eines Fahrscheinwerfers verbunden sind, und darüber die Drehlage des Fahrscheinwerfers entsprechend der Veränderung der Kurvenneigung, etwa mit einem Motor oder Schrittmotor, so verändert wird, daß die Drehlage des Fahrscheinwerfers unabhängig von der Kurvenneigung nahezu waagrecht bleibt.

8. Elektronisches Gerät nach wenigstens einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Haftungsverlust der Reifen während des Fahrens oder Umkippen des Motorrades durch Vergleich des Meßwertes R in einem Speicher 19, oder entsprechend im Microcontroller 4, mit einem wählbaren Grenzwert 22 festgestellt wird und daß, wenn gleichzeitig der Neigungswinkel DWG im Register 18 durch Vergleich gegen positiven und negativen Grenzwert eine hinreichende Schräglage anzeigt, ein Sturz festgestellt wird und dies über eine elektrisch leitende Verbindung über wenigstens einen der Stecker 13 als Signal an nachgelagerte Systeme gemeldet wird, etwa, um den Motor abzustellen, einen Airbag zu zünden oder andere Sicherungsmaßnahmen einzuleiten.

9. Elektronisches Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche (1) bis (6), dadurch gekennzeichnet, daß ein der Geschwindigkeit des Motorrades proportionales Signal TACHO elektrisch leitend über wenigstens einen Stecker 13 mit der Schaltung verbunden ist, und der Wert des Signals einer Frequenz, einer Spannung oder einem Strom entspricht.

10. Elektronisches Gerät nach wenigstens einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus Geschwindigkeit und Kurvenneigung des Zweirades der Winkel der gefahrenen Kurve berechnet wird, und daß wenigstens ein elektrisches Signal BL, BR den Beginn oder die Dauer des Blinkens anzeigt und mit dem Blinken das Messen des gefahrenen Kurvenwinkels begonnen wird, bis ein Grenzwert erreicht bzw. überschritten wird, und daß das Erreichen eines Kurvenwinkels zum Abschalten des Blinkers führt und dieses Signal über wenigstens einen Stecker 13 elektrisch leitend mit der Steuerung der Blinker verbunden ist oder, verstärkt durch Leistungsschalter, wie etwa die Relais 15.1 15.2, die linken Blinker über die elektrische Leitung BSL und rechten Blinker über die elektrische Leitung BSR direkt treibt und direkt abschaltet.