DE3629815A1 - Verfahren zum daempfen der lenkbewegungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Dämpfen der Lenkbewegungen, insbesondere eines Motorrades, mit einem in seinem Dämpfungswert einstellbaren Lenkungsdämpfer.

Im Fahrbetrieb eines Motorrades treten über den gesamten Geschwindigkeitsbereich Störungen der Stabilisierung auf. Zum einen ist z. B. bei unter 100 km/h ein Lenkerflattern bemerkbar. Bei höheren Geschwindigkeiten, z. B. etwa bis zu 150 km/h, tritt Lenker­ schlagen auf, das insbesondere durch Fahrbahnstöße verursacht wird. Bei noch höheren Geschwindgikeiten kann sich schließlich ein sogenanntes Hochgeschwindigkeitspendeln einstellen.

Um die beiden ersten Störungen zu vermindern oder zu eliminieren, haben sich Lenkungsdämpfer bewährt. Ein solcher Lenkungsdämpfer zeigt beispielsweise die DE-AS 23 38 720, dessen Dämpfungswert von Hand einstellbar ist. Der einmal eingestellte Dämpfungswert bleibt über dem gesamten Winkelbereich des Lenker­ einschlages konstant.

Ein Lenkungsdämpfer kann andererseits hinderlich sein, wenn das Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten im Standtverkehr bewegt wird und hier große Lenkeinschläge durch Ausweichmanöver not­ wendig werden. Ein wirksamer Lenkungsdämpfer behindert in diesem Fall die Handlichkeit des Motorrads.

Des weiteren neigen Motorräder mit wirksamen Lenkungsdämpfer eher zum Hochgeschwindigkeitspendeln als solche Motorräder ohne Lenkungsdämpfer. Hier sei erwähnt, daß bei hohen Geschwindig­ keiten die Lenkbewegungen nicht mehr über Lenkeinschläge er­ folgen, sondern durch Neigen des Fahrzeugs mit dem Fahrer. Die Lenkung bleibt demnach beim Hochgeschwindigkeitspendeln nahezu in der Nullage.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Dämpfen der Lenkbewegungen zu schaffen, bei dem im Stadt­ verkehr der Lenkungsdämpfer wirkungslos bleibt, ebenso bei sehr hohen Geschwindigkeiten, dagegen in Geschwindigkeitsbereichen, in denen Lenkerschlagen und Lenkerflattern auftreten, wirksam wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden Schritten des Verfahrens.

Nach der Erfindung werden also laufend die Fahrgeschwindigkeit und der Lenkwinkel gemessen. Überschreiten sie einen einge­ stellten Schwellenwert, wird der Lenkungsdämpfer angesteuert und in seinem Dämpfungswert verändert. Bei dem Lenkungsdämpfer kann es sich um jeden handelsüblichen Lenkungsdämpfer handeln. Er kann auf hydraulischer Basis ausgeführt sein, ebenso sind Magnetreibungsdämpfer verwendbar.

Nach der Erfindung ist es wichtig, daß beide Meßwerte ihren Schwellenwert überschritten haben müssen, um ein Verändern des Dämpfungswertes zu bewirken. Denn nur bei höheren Geschwindig­ keiten als dem eingestellten Schwellenwert und bei den ent­ sprechend höheren Lenkwinkeln liegt entweder Lenkradschlagen oder Lenkradflattern vor.

Fährt das Motorrad mit sehr hoher Geschwindigkeit und bleibt der Lenkwinkelausschlag unter dem vorgegebenen Schwellenwert, kann trotzdem Hochgeschwindigkeitspendeln auftreten. Hier wäre ein dauernd wirksamer Lenkungsdämpfer, wie bereits erwähnt, schädlich.

Entsprechend soll bei geringen Geschwindigkeiten der Lenkungs­ dämpfer nicht eingreifen, die Lenkung also für Ausweichmanöver leichtgängig sein, auch wenn der Lenkwinkel über seinem Schwel­ lenwert ansteigt.

Wie bereits dargelegt, rührt das Lenkerschlagen von Fahrbahn­ stößen her. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird daher zur Ausschaltung des Lenkerschlagens die Eintauchbe­ schleunigung der Teleskopgabel gemessen. Überschreitet diese einen eingestellten Schwellenwert, was bedeutet, daß das Vorderrad über eine Fahrbahnunebenheit fährt, so wird auch in diesem Fall der Lenkungsdämpfer in Richtung höheren Dämpfungswert ange­ steuert. Die Maßnahme wird zusammen mit der Messung der Fahrge­ schwindigkeit verwendet. In diesem Fall wird aber nur das Lenker­ schlagen unterdrückt. Zweckmäßiger ist es in vielen Fällen, sie mit dem Messen des Lenkereinschlagwinkels zu kombinieren, um so auch das Lenkerflattern zu bekämpfen.

Das Fahrzeug wird im Stadtverkehr in der Regel in einem Geschwindig­ keitsbereich bis zu 50 km/h bewegt. Es ist daher sinnvoll, den Schwellenwert für die Fahrgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 40 bis 60 km/h zu legen. Ebenso zeigt sich, daß die Lenkerausschläge beim Hochgeschwindigkeitspendeln unterhalb +0,5° liegen. Entsprechend ist daher der Schwellenwert in einer vorteilhaften Ausführung bei 0,3 bis 0,7° einzustellen.

Bei bestimmten Typen von Motorrädern sind für die Beherrschung des Lenkerschlagens sehr hohe Dämpfungswerte erforderlich. Solche hohen Dämpfungswerte aber verhindern ein Rückstellen der Lenkung auf Geradeausfahrt. In einer weiteren vorteilhaften Aus­ gestaltung der Erfindung steigt der Dämpfungswert bei An­ steuerung überproportional zu dem Einschlagwinkel zu sehr hohen Werten an. Nach Erreichen des maximalen Einschlagwinkels nimmt die elektronische Auswerteschaltung den Lenkerdämpfer sofort wieder auf einen niedrigeren oder auf den ursprünglichen Dämpfungswert zurück. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß neben dem Lenkwinkel auch die Winkelgeschwindigkeit der Lenk­ bewegung gemessen wird. Geht sie gegen Null bei einem Lenk­ winkel über dem Schwellenwert, ist dies ein Zeichen, daß der Lenkereinschlag seinen maximalen Wert erreicht. Erhält die Aus­ wertschaltung in diesem Fall eine Winkelgeschwindigkeit von Null oder nahezu von Null mit einem Gradienten gegen Null, so schaltet sie den Lenkungsdämpfer auf wirkungslos und der Fahrer kann den Lenker in Geradeausstellung zurückbewegen.

Sind vertretbare Dämpfungskräfte bei Lenkerschlagen ausreichend, so kann auf diese Maßnahme verzichtet werden. Jedoch wird dann über die elektronische Auswerteschaltung der Dämpfungswert nach Ablauf eines gewissen Zeitraums, vorzugsweise drei Senkungen, auf seinen ursprünglichen Wert zurückgenommen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in besonders guter Weise für Motorräder. Es ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Es liegt auf der Hand, daß es auch bei anderen Fahrzeugen mit Lenkeinrichtungen angewandt werden kann.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher beschrieben, an dem sich das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise verwirklichen läßt.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur in schematischer Darstellung ein Motorrad. Es ist ein Vorderrad 1 und ein Hinterrad 2 zu er­ kennen. Eine Teleskopgabel 3 lagert das Vorderrad 1 und bein­ haltet eine Lenkwelle 4, die drehbar in einem Steuerkopf 5 ge­ halten ist. Der Steuerkopf 5 selbst ist am Rahmen festgelegt, der in der Zeichnung durch Rohrabschnitte 6 und 7 angedeutet ist.

Die Lenkwelle 4 weist an ihrem unteren Ende eine Scheibe 4 a auf, die zangenartig von einer Dämpfeinrichtung 8 umgriffen wird. Die Scheibe 4 a bildet zusammen mit der Dämpfeinrichtung 8 einen einstellbaren magnetischen Lenkungsdämpfer. Des weiteren liegt benachbart zur Lenkwelle 4 ein Winkelsensor 9, der den Lenk­ einschlag des Vorderrades mißt. An der Teleskopgabel 3 ist außerdem ein Beschleunigungssensor 10 vorgesehen für das Messen der Eintauchbeschleunigung der Teleskopgabel 3. Schließlich ist dem Hinterrad 2 ein Geschwindigkeitssensor 11 zugeordnet.

Von den einzelnen Sensoren führen Signalleitungen 12, 13 und 14 zu einer elektronischen Auswertschaltung 15. Von dieser Auswert­ schaltung 15 führt wiederum eine Signalleitung 16 zur Dämpfungs­ einrichtung 8. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Zeichnung nur um eine schematische Darstellung. Gegebenenfalls müßten zwischen der Signalleitung 16 und der Dämpfungsein­ richtung 8 noch Zwischenglieder vorgesehen sein, die beispiels­ weise das Signal der elektronischen Einheit 15 verstärken. Auch könnten Stellglieder notwendig werden, die beispielsweise bei einem hydraulischen Lenkungsdämpfer ein Bypaßventil schließen oder öffnen.

Im Fahrbetrieb wird laufend die Fahrgeschwindigkeit, der Lenk­ winkel und die Eintauchbeschleunigung gemessen und in der elek­ tronischen Auswertschaltung 15 mit dort fest eingestellten Schwel­ lenwerten verglichen. Übersteigt die Fahrgeschwindigkeit und der Lenkwinkel den vorgegebenen Schwellenwert, steuert die Auswert­ elektronik 15 die Dämpfungseinrichtung 8 a an und verändert auf diese Weise den Dämpfungswert nach oben. Ebenso beaufschlagt sie die Dämpfungseinrichtung 8, wenn die Eintauchbeschleunigung und die Fahrgeschwindigkeit über den vorgegebenen Wert ansteigt.

Die Auswertelektronik 15 kann ein handelsübliches Teil sein. Sie läßt sich aber auch in einfacher Weise vom Fachmann aufbauen. Beispielsweise kann in ihr für jeden Sensor ein Operationsver­ stärker vorgesehen sein, der an seinem einen Eingang eine der jeweiligen Größe entsprechende Schwellspannung aufweist. Der andere Eingang ist dann mit dem jeweiligen Sensor verbunden. Die Ausgänge der Operationsverstärker für den Winkelsensor und den Geschwindigkeitssensor sind in einem UND-Glied zusammengeführt. Der Ausgang des UND-Glieds wiederum ist mit der Signalleitung 16 verbunden, während der Ausgang der der Eintauschbeschleunigung zugeordneten Operationsverstärkers direkt zur Signalleitung 16 führt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Dämpfen der Lenkbewegungen, insbesondere eines Motorrades, mit einem in seinem Dämpfungswert ein­ stellbaren Lenkungsdämpfer, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - einer elektronischen Auswerteschaltung (15) werden laufend Meßwerte über den Lenkwinkel und die Fahrge­ schwindigkeit zugeführt,
• - die Auswerteschaltung (15) vergleicht laufend die Meß­ werte mit vorgegebenen, konstanten Schwellenwerten,
• - beim Überschreiten beider Meßwerte über ihren jeweiligen Schwellenwert gibt die Auswerteschaltung (15) ein Signal zum Verändern des Dämpfungswertes des Lenkungsdämpfers.

2. Verfahren zum Dämpfen der Lenkbewegungen eines Motor­ rades, insbesondere nach Anspruch 1, bei dem die Vorderradaufhängung wenigstens eine teleskopierbare Stoßdämpfer­ einrichtung enthält und das einen in seinem Dämpfungswert einstellbaren Lenkungsdämpfer aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einer elektronischen Auswertschaltung (15) laufend der Meßwert der augenblicklichen Eintauchbe­ schleunigung der Stoßdämpfereinrichtung zugeführt wird und die Auswertschaltung (15) den Meßwert mit einem vorgegebenen, konstanten Schwellenwert vergleicht und beim Überschreiten des Schwellenwertes ein Signal gibt zum Verändern des Dämpfungswertes des Lenkungsdämpfers.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert für den Lenkwinkel im Bereich von 0,3 -0,7° und für die Fahrgeschwindigkeit im Bereich von 40-60 km/h liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteschaltung (15) den Dämpfungswert des Lenkungsdämpfers nach einem vorgegebenen Zeitraum wieder auf den ursprünglichen Dämpfungswert zurückstellt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektronische Auswerteschaltung (15) bei steigendem Meßwert des Lenkwinkels ein Signal zum über­ proportionalen Verändern des Dämpfungswertes des Lenkungs­ dämpfers abgibt und bei Erreichen des Maximalwertes der Lenkbewegung die Auswerteschaltung (15) ein Signal zur Ver­ minderung des Dämpfungswertes übermittelt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (15) laufend einen Meßwert über die Winkel­ geschwindigkeit der Lenkbewegung erhält.