DE102018207135A1

DE102018207135A1 - Stabilization of a single-track, two-axle vehicle

Info

Publication number: DE102018207135A1
Application number: DE102018207135.7A
Authority: DE
Inventors: Axel Rohm
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2019-11-14

Abstract

Ein einspuriges Fahrzeug (100) umfasst ein Hinterrad (115) und ein lenkbares Vorderrad (110). Ein Verfahren (300, 400) zum Steuern des Fahrzeugs (100) beim Durchfahren einer Kurve (205) mit einem Kurvenradius (r) umfasst Schritte des Bestimmens einer Querkraft (F_Q), die entlang einer Querachse (135) des Fahrzeugs (100) wirkt; und des Lenkens (330, 425) des Vorderrads (110) in Abhängigkeit der Querkraft (F_Q). Dabei wird das Vorderrad (110) in Richtung einer Innenseite der Kurve (205) gelenkt, bis die Querkraft (F_Q) in Richtung der Außenseite der Kurve (205) wirkt, um den Kurvenradius (r) zu vergrößern, oder in Richtung einer Außenseite der Kurve (205), bis die Querkraft (F_Q) in Richtung der Innenseite der Kurve (205) wirkt, um den Kurvenradius (r) zu verkleinern.

A single track vehicle (100) includes a rear wheel (115) and a steerable front wheel (110). A method (300, 400) for controlling the vehicle (100) when passing through a curve (205) having a curve radius (r) comprises steps of determining a lateral force (F _Q ) that is along a transverse axis (135) of the vehicle (100). acts; and steering (330, 425) the front wheel (110) in response to the lateral force (F _Q ). In this case, the front wheel (110) is directed toward an inside of the curve (205) until the lateral force (F _Q ) acts in the direction of the outside of the curve (205) to increase the radius of curvature (r) or towards an outside the curve (205) until the lateral force (F _Q ) acts in the direction of the inside of the curve (205) to reduce the radius of curvature (r).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Stabilisierung eines einspurigen, zweiachsigen Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung die Seitensteuerung eines solchen Fahrzeugs beim Durchfahren einer Kurve und dessen Einleitung der Kurvenfahrt.The present invention relates to the stabilization of a single-track, two-axle vehicle. In particular, the invention relates to the lateral control of such a vehicle when driving through a curve and its initiation of cornering.

Ein Motorrad umfasst einen Rahmen, an dem ein starr ausgerichtetes Hinterrad und ein lenkbares Vorderrad angebracht sind. Eine Lenkachse des Vorderrads verläuft in vertikaler Richtung und kann einen vorbestimmten Lenkkopfwinkel mit einer Hochachse des Motorrads einschließen. Da das Vorderrad und das Hinterrad bei Geradeausfahrt hintereinander in einer Spur laufen, stellt sich ein stabiles Fahrverhalten erst ab einer gewissen Fahrgeschwindigkeit ein, wenn Kreiselkräfte der Räder ein Aufstellmoment des Motorrads bewirken können. Unterhalb dieser Fahrgeschwindigkeit ist das Motorrad instabil.A motorcycle includes a frame to which a rigidly-aligned rear wheel and a steerable front wheel are attached. A steering axis of the front wheel extends in the vertical direction and may include a predetermined steering head angle with a vertical axis of the motorcycle. Since the front wheel and the rear wheel run in straight lane when driving straight ahead in a lane, a stable driving behavior is set only from a certain driving speed when centrifugal forces of the wheels can cause a Aufstellmoment the motorcycle. Below this speed, the bike is unstable.

WO 2014 150 844 A1 schlägt vor, die Stabilität eines Motorrads mittels eines aktiven Kreiselsystems zu erhöhen, indem einem Kippmoment um die Längsachse dynamisch entgegen gewirkt wird. WO 2014 150 844 A1 proposes to increase the stability of a motorcycle by means of an active gyro system by dynamically counteracting a tilting moment about the longitudinal axis.

EP 3 115 241 A2 betrifft eine Technik zur Steuerung eines Motorrads, bei der ein Lenkwinkel in Abhängigkeit einer seitlichen Versetzung des Schwerpunkts aus einer vorbestimmten Lage gesteuert wird. EP 3 115 241 A2 relates to a technique for controlling a motorcycle, in which a steering angle is controlled in dependence on a lateral displacement of the center of gravity from a predetermined position.

Bisher bekannte Techniken erlauben keine umfassende Stabilisierung des Fahrverhaltens eines Zweirads bei höheren Geschwindigkeiten. Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer verbesserten Technik zur Stabilisierung und/oder Steuerung eines einspurigen, zweiachsigen Fahrzeugs, insbesondere bei Kurvenfahrt.Previously known techniques do not allow comprehensive stabilization of the driving behavior of a two-wheeler at higher speeds. One object of the present invention is to provide an improved technique for stabilizing and / or controlling a single-track, two-axle vehicle, especially when cornering.

Ein einspuriges Fahrzeug umfasst ein Hinterrad und ein lenkbares Vorderrad. Ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs beim Durchfahren einer Kurve mit einem Kurvenradius umfasst Schritte des Bestimmens einer Querkraft, die entlang einer Querachse des Fahrzeugs wirkt; und des Lenkens des Vorderrads in Abhängigkeit der Querkraft. Dabei wird das Vorderrad in Richtung einer Innenseite der Kurve gelenkt, bis die Querkraft in Richtung der Außenseite der Kurve wirkt, um den Kurvenradius zu vergrößern, oder in Richtung einer Außenseite der Kurve, bis die Querkraft in Richtung der Innenseite der Kurve wirkt, um den Kurvenradius zu verkleinern.A single-track vehicle includes a rear wheel and a steerable front wheel. A method of controlling the vehicle when traversing a curve having a turning radius comprises steps of determining a lateral force acting along a transverse axis of the vehicle; and steering the front wheel in response to the lateral force. In this case, the front wheel is steered toward an inside of the curve until the lateral force acts in the direction of the outside of the curve to increase the radius of curvature, or towards an outside of the curve until the transverse force acts in the direction of the inside of the curve to the Reduce radius of curvature.

Die Steuerung des Vorderrads erfolgt derart, dass das Fahrzeug oberhalb einer vorbestimmten Mindestgeschwindigkeit um seine Längsachse stabilisiert werden kann. Somit nimmt es einen Kippwinkel gegenüber einem Untergrund ein, der das Durchfahren der Kurve mit einer gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit erlaubt. Die Steuerung kann insbesondere ein gewünschtes dynamisches Gleichgewicht des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt einstellen oder aufrechterhalten. Die Mindestgeschwindigkeit kann je nach Art und Ausführung des Fahrzeugs bei ca. 10 km/h bis 20 km/h liegen. Das Vorderrad wird zur Kurvenaußenseite gelenkt, um den Kurvenradius der durchfahrenen Kurve zu verkleinern, oder zur Kurveninnenseite, um den Kurvenradius zu vergrößern; die Steuerung erfolgt also gegensinnig zu einer Steuerung bei langsamer Fahrt.The control of the front wheel is carried out such that the vehicle can be stabilized above a predetermined minimum speed about its longitudinal axis. Thus, it assumes a tilt angle with respect to a ground, which allows the passage of the curve at a current driving speed. In particular, the controller may adjust or maintain a desired dynamic balance of the vehicle during cornering. Depending on the type and design of the vehicle, the minimum speed may be approximately 10 km / h to 20 km / h. The front wheel is steered to the outside of the turn to reduce the radius of curvature of the traversed curve or to the inside of the turn to increase the radius of curvature; the control is thus in the opposite direction to a control at slow speed.

In einer ersten Variante kann das Verfahren verwendet werden, um das Fahrzeug im Rahmen einer von einem Fahrer des Fahrzeugs unabhängigen Richtungssteuerung zu stabilisieren. Das einspurige Fahrzeug kann so teilweise oder vollständig automatisiert oder autonom gesteuert werden.In a first variant, the method may be used to stabilize the vehicle as part of a direction control independent of a driver of the vehicle. The single-track vehicle can be partially or fully automated or autonomously controlled.

In einer zweiten Variante kann das Verfahren dazu verwendet werden, das Fahrzeug beispielsweise bei einem Fahrfehler eines Fahrers, bei einem unerwarteten Einfluss auf die Richtungsstabilität des Fahrzeugs, etwa durch eine Bodenwelle oder einen schlüpfrigen Bodenbelag, bei einer Geschwindigkeitsänderung, oder bei einer überhöhten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu stabilisieren. Die Stabilisierung kann in beiden Varianten vorzugsweise verhindern, dass das Fahrzeug umfällt oder eine Kurve mit einem nicht beabsichtigen Kurvenradius durchfährt.In a second variant, the method may be used to control the vehicle, for example, in the case of a driving error of a driver, an unexpected influence on the directional stability of the vehicle, such as a bump or a slippery floor covering, at a speed change, or at an excessive vehicle speed to stabilize. The stabilization in both variants may preferably prevent the vehicle from falling over or making a turn with an unintentional turning radius.

Das Vorderrad kann in Abhängigkeit einer gewünschten Änderung des Kurvenradius gelenkt werden. Die gewünschte Änderung oder ein gewünschter Kurvenradius können von einem Fahrer oder von einer technischen Einrichtung an Bord des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Die Einrichtung kann beispielsweise ein bildverarbeitendes System, ein Navigationssystem, einen Radarsensor oder einen Lidar-Sensor umfassen und z. B. eine Navigationseinrichtung zur Bestimmung eines zu folgenden Kurses umfassen. Die Fahrtrichtung kann über eine Schräglage des Fahrzeugs gesteuert werden. Fährt das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit auf einer Kurve mit gleichbleibendem Kurvenradius, so kann eine Schräglage eingestellt werden, bei welcher die Querkraft null beträgt.The front wheel can be steered in response to a desired change in the turning radius. The desired change or a desired turning radius may be provided by a driver or by a technical device on board the motor vehicle. The device may include, for example, an image processing system, a navigation system, a radar sensor or a lidar sensor and z. B. include a navigation device for determining a course to be followed. The direction of travel can be controlled via a tilt of the vehicle. If the vehicle is traveling at constant speed on a curve with a constant radius of curvature, then an inclination can be set at which the lateral force is zero.

Das Vorderrad kann auch in Abhängigkeit einer Änderung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs gelenkt werden. Die Schräglage des Fahrzeugs, und damit der Kurvenradius, kann in Abhängigkeit einer Längsdynamik des Fahrzeugs gesteuert werden. Somit kann eine Stabilisierung bei verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten oder bei einer Änderung der Fahrgeschwindigkeit sichergestellt werden. Eine gewünschte Geschwindigkeit oder Änderung einer gegenwärtigen Geschwindigkeit können auf ähnliche Weise wie der Kurvenradius bereitgestellt werden.The front wheel may also be steered in response to a change in a speed of the vehicle. The inclination of the vehicle, and thus the curve radius, can be controlled in dependence on a longitudinal dynamics of the vehicle. Thus, stabilization can be ensured at various driving speeds or when changing the driving speed. A desired speed or change of a Present speeds can be provided in a similar manner as the turning radius.

Bevorzugt wird der Betrag eines Lenkwinkels des Vorderrads sowohl in Abhängigkeit einer gewünschten Änderungsgeschwindigkeit des Kurvenradius als auch einer gewünschten Änderungsgeschwindigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs gesteuert. Der Lenkwinkel entspricht bevorzugt einem Winkel zwischen einer Rotationsebene des Vorderrads und einer Längsachse des Fahrzeugs. In dieser Variante können sowohl die Längs- als auch die Querdynamik des Fahrzeugs gesteuert werden, sodass ein übergeordnetes Steuerungsziel, beispielsweise das Befahren einer Straße oder das Abfahren einer vorbestimmten Trajektorie, verbessert automatisiert werden kann. Zur Steuerung der Längsdynamik wird das Verfahren bevorzugt an einem Kraftfahrzeug durchgeführt. Ein Antriebs- oder Bremssystem des Kraftfahrzeugs können zur Unterstützung des Verfahrens ebenfalls gesteuert werden können.Preferably, the amount of steering angle of the front wheel is controlled both as a function of a desired rate of change of the turning radius and a desired rate of change of the speed of the vehicle. The steering angle preferably corresponds to an angle between a plane of rotation of the front wheel and a longitudinal axis of the vehicle. In this variant, both the longitudinal and the lateral dynamics of the vehicle can be controlled, so that a higher-level control target, for example, the driving of a road or the departure of a predetermined trajectory improved can be automated. For controlling the longitudinal dynamics, the method is preferably carried out on a motor vehicle. A drive or braking system of the motor vehicle can also be controlled in support of the method.

Die Querkraft kann mittels eines ersten Beschleunigungssensors im Bereich des Vorderrads und eines zweiten Beschleunigungssensors im Bereich des Hinterrads bestimmt werden. Durch das Verwenden zweier Beschleunigungssensoren kann die Querkraft redundant bestimmt werden, sodass das Verfahren auch bei einem Messfehler oder einem Ausfall eines der Beschleunigungssensoren weiterlaufen kann. The lateral force can be determined by means of a first acceleration sensor in the region of the front wheel and a second acceleration sensor in the region of the rear wheel. By using two acceleration sensors, the lateral force can be determined redundantly, so that the process can continue even in the case of a measurement error or a failure of one of the acceleration sensors.

Außerdem können bestimmte Fahrzustände leichter bestimmt werden, beispielsweise ein Schlupf eines der Räder in einer Richtung quer zur Fahrtrichtung, indem beobachtet wird, dass bestimmte Querkräfte beider Beschleunigungssensoren voneinander abweichen. Die Sensoren erfassen vorzugsweise die Beschleunigung in alle drei Raumachsen. Durch die Änderungsgeschwindigkeit der Beschleunigungen und deren Verhältnisse zueinander kann neben Schlupf an den Rädern in Querrichtung auch die Lage des Fahrzeuges bzw. der Gierwinkel bestimmt werden.In addition, certain driving conditions can be more easily determined, for example, a slip of one of the wheels in a direction transverse to the direction of travel, by observing that certain lateral forces of both acceleration sensors differ from one another. The sensors preferably detect the acceleration in all three spatial axes. By the rate of change of the accelerations and their relationships to each other in addition to slip on the wheels in the transverse direction, the position of the vehicle or the yaw angle can be determined.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein Schlupf zwischen einem der Räder und einem Untergrund in Richtung Außenseite der Kurve erfasst, und das Vorderrad wird in Richtung der Außenseite der Kurve gelenkt. Dadurch können ein Sturz verhindert oder der Kurvenradius der durchfahrenen Kurve trotz des Schlupfs gesteuert werden.In another embodiment, slippage between one of the wheels and a ground is detected toward the outside of the curve, and the front wheel is steered toward the outside of the curve. As a result, a fall can be prevented or the curve radius of the traversed curve can be controlled despite the slip.

Dazu können eines der Räder abgebremst und/oder ein Antriebsmoment auf eines der Räder verringert werden. So kann insbesondere der Kurvenradius in entgegengesetzter Richtung der durch die Änderung der Schräglage bewirkten Änderung beeinflusst werden. Der Kurvenradius der vom Fahrzeug durchfahrenen Kurve kann insgesamt weniger oder gar nicht verändert sein, sodass sowohl die Richtungssteuerung als auch die Stabilität des Fahrzeugs gesichert sein können.For this purpose, one of the wheels can be braked and / or a drive torque can be reduced to one of the wheels. In particular, the curve radius in the opposite direction of the change caused by the change in the tilt can be influenced. The curve radius of the curve traversed by the vehicle can be less or not changed overall, so that both the directional control and the stability of the vehicle can be ensured.

Ein Antriebsmoment auf das Hinterrad kann auch derart gesteuert werden, dass der Schlupf am Hinterrad möglichst aufrechterhalten wird oder sich ein vorbestimmter Schlupf am Hinterrad einstellt. Diese Fahrtechnik, die unter der Bezeichnung Driften bekannt ist, wird bevorzugt dann durchgeführt, wenn das Vorderrad keinen seitlichen Schlupf aufweist. Dazu kann das Vorderrad so gelenkt werden, dass sein seitlicher Schlupf minimiert ist und möglichst null beträgt. Das Fahrzeug kann der Laufrichtung des Vorderrads folgen, obwohl seine Längsachse in Richtung der Kurveninnenseite zeigt und einen Winkel zur Fahrtrichtung einnehmen kann, der bis zu 90° erreichen kann. Dies ist von Vorteil, wenn die Haftungsbedingungen der Fahrbahn am Vorderrad eine nicht ausreichende Querkraft zur Verfügung stellen kann und es zum Rutschen in Richtung Kurvenaußenradius kommt. Das Fahrzeug würde hierbei untersteuern und zwangsläufig nach außen rutschen. Durch abrupten Schlupfaufbau am Hinterrad stellt sich das Fahrzeug quer und die erforderlichen Querkräfte am Vorderrad verringern sich, wodurch die Kurve im vorgesehenem Radius durchfahren werden kann. Der seitliche Schlupf an den Rädern kann durch radindividuelles Beschleunigen oder Verzögern einer Drehbewegung des jeweiligen Rads beeinflusst werden.A drive torque to the rear wheel can also be controlled so that the slip on the rear wheel is maintained as possible or sets a predetermined slip on the rear wheel. This driving technique, which is known as drifting, is preferably carried out when the front wheel has no lateral slippage. For this purpose, the front wheel can be steered so that its lateral slip is minimized and zero possible. The vehicle can follow the running direction of the front wheel, although its longitudinal axis points in the direction of the curve inside and can take an angle to the direction of travel, which can reach up to 90 °. This is advantageous if the adhesion conditions of the roadway on the front wheel can provide an insufficient lateral force and it comes to slipping in the direction of the curve outer radius. The vehicle would understeer this and inevitably slip outward. By abrupt slippage on the rear wheel, the vehicle is transverse and the required lateral forces on the front wheel are reduced, so that the curve can be traversed in the designated radius. The lateral slip on the wheels can be influenced by wheel-individual acceleration or deceleration of a rotational movement of the respective wheel.

Eine Vorrichtung zur Steuerung eines einspurigen Fahrzeugs mit einem Hinterrad und einem lenkbaren Vorderrad beim Durchfahren einer Kurve umfasst einen Beschleunigungssensor zur Bestimmung einer Querkraft, die entlang einer Querachse des Fahrzeugs wirkt. Dabei weist die Kurve einen Kurvenradius auf. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Aktuator zum Lenken des Vorderrads. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, das Vorderrad in Abhängigkeit der Querkraft in Richtung einer Innenseite der Kurve zu lenken, bis die Querkraft in Richtung der Außenseite der Kurve wirkt, um den Kurvenradius zu vergrößern, oder in Richtung einer Außenseite der Kurve, bis die Querkraft in Richtung der Innenseite der Kurve wirkt, um den Kurvenradius zu verkleinern.A device for controlling a single-track vehicle with a rear wheel and a steerable front wheel when driving through a curve comprises an acceleration sensor for determining a lateral force acting along a transverse axis of the vehicle. The curve has a curve radius. Furthermore, the device comprises an actuator for steering the front wheel. Furthermore, the device comprises a processing device. In this case, the processing device is adapted to steer the front wheel in the direction of an inner side of the curve as a function of the transverse force, until the lateral force acts in the direction of the outer side of the curve in order to increase the curve radius, or in the direction of an outer side of the curve until the transverse force towards the inside of the curve to reduce the radius of curvature.

Die Verarbeitungsvorrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, ein hierin beschriebenes Verfahren teilweise oder ganz durchzuführen. Dazu kann die Verarbeitungsvorrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden und umgekehrt.The processing device is preferably configured to partially or completely carry out a method described herein. For this purpose, the processing device may comprise a programmable microcomputer or microcontroller and the method may be in the form of a computer program product with program code means. The computer program product may also be stored on a computer-readable medium. Features or advantages of the process can be transferred to the device and vice versa.

Die Vorrichtung kann zur Stabilisierung des Fahrzeugs und/oder zur teilweise oder vollständig automatisierten oder autonomen Richtungssteuerung des Fahrzeugs eingerichtet sein. So kann eine Fahrsicherheit des Fahrzeugs gesteigert werden.The device can be set up to stabilize the vehicle and / or to partially or completely automatically or autonomously control the direction of the vehicle. So driving safety of the vehicle can be increased.

In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Eingabevorrichtung zur Abtastung eines Fahrerwunschs bezüglich eines Kurvenradius auf. Dabei wirkt die Eingabevorrichtung bevorzugt nicht unmittelbar auf die Lenkung des Vorderrads, sondern die Steuerung des Vorderrads wird mittels einer hierin beschriebenen Technik auf der Basis einer abgetasteten Eingabe und unter Berücksichtigung einer auf das Fahrzeug wirkenden Querkraft durchgeführt. Ähnlich wie bei anderen fortgeschrittenen Verkehrsmitteln wie einem Flugzeug kann eine vollständig indirekte Steuerung realisiert werden. Im Fall eines elektrischen Aktuators für den Lenkwinkel des Vorderrads spricht man auch von „steer-by-wire“. Die Eingabevorrichtung kann ergonomisch für einen Fahrer des Fahrzeugs ausgeführt werden, ohne den klassischerweise von einem Lenker oder Lenkrad eingenommenen Bauraum zu beanspruchen. In einer weiteren Ausführungsform kann mittels der beschriebenen oder einer weiteren Eingabevorrichtung auch eine Vorgabe für eine gewünschte Geschwindigkeit des Fahrzeugs abgetastet werden. Dadurch sind vollkommen neue Fahrkonzepte eines einspurigen Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftrads, möglich.In one embodiment, the device includes an input device for sensing a driver's desire for a turning radius. In this case, the input device preferably does not act directly on the steering of the front wheel, but the control of the front wheel is performed by means of a technique described herein on the basis of a sampled input and taking into account a transverse force acting on the vehicle. Similar to other advanced means of transportation such as an airplane, fully indirect control can be realized. In the case of an electric actuator for the steering angle of the front wheel is also called "steer-by-wire". The input device can be ergonomically designed for a driver of the vehicle, without claiming the classically occupied by a handlebar or steering wheel space. In a further embodiment, by means of the described or another input device, a default for a desired speed of the vehicle can also be scanned. As a result, completely new driving concepts of a single-track vehicle, in particular of a motorcycle, are possible.

Die Verarbeitungseinrichtung kann weiter dazu eingerichtet sein, auf der Basis der bestimmten Querkraft einen Schlupf zwischen einem der Räder und einem Untergrund in Richtung Außenseite der Kurve zu bestimmen, und das Vorderrad in Richtung der Außenseite der Kurve zu steuern. Der Schlupf kann auf der Basis einer Raddrehzahl, und einer Fahrzeuggeschwindigkeit oder auf der Basis einer auf das Fahrzeug wirkenden Beschleunigung bestimmt werden.The processing device may be further configured to determine a slip between one of the wheels and a ground toward the outside of the curve based on the determined lateral force, and to control the front wheel toward the outside of the curve. The slip may be determined based on a wheel speed, and a vehicle speed, or based on an acceleration acting on the vehicle.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 eine schematische Seitenansicht eines einspurigen, zweiachsigen Fahrzeugs;
2 eine schematische Heckansicht eines einspurigen Fahrzeugs beim Durchfahren einer Kurve;
3 ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens zum Stabilisieren des Kraftfahrzeugs; und
4 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens zum Stabilisieren des Kraftfahrzeugs; und

darstellt.The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:

1 a schematic side view of a single-track, two-axle vehicle;
2 a schematic rear view of a single-track vehicle when driving through a curve;
3 a flowchart of a first method for stabilizing the motor vehicle; and
4 a flowchart of a second method for stabilizing the motor vehicle; and

represents.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines einspurigen, zweiachsigen Fahrzeugs 100, nämlich eines Kraftrads. Im oberen Bereich ist eine erste Ausführungsform und im unteren Bereich eine zweite Ausführungsform dargestellt. Bezug nehmend auf die erste Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 100 einen Rahmen 105, an welchem ein Vorderrad 110 und ein Hinterrad 115 angebracht sind. Die Räder 110, 115 laufen bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 100 bevorzugt ohne seitlichen Versatz in einer Spur. Das Vorderrad 110 ist um eine Lenkachse 120 lenkbar, wobei die Lenkachse 120 im Wesentlichen vertikal verläuft, sodass das Vorderrad 110 bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100 seitlich nach rechts oder links geschwenkt werden kann. Das Hinterrad 115 ist üblicherweise ohne Lenkmöglichkeit am Rahmen 105 angebracht, eine Ausführung mit einem lenkbaren Hinterrad 115 zusätzlich oder anstelle der Lenkbarkeit des Vorderrads 110 ist ebenfalls möglich. 1 shows a schematic side view of a single-track, two-axle vehicle 100 namely a motorcycle. A first embodiment is shown in the upper area and a second embodiment in the lower area. Referring to the first embodiment, the vehicle includes 100 a frame 105 on which a front wheel 110 and a rear wheel 115 are attached. The wheels 110 . 115 run when driving straight ahead of the vehicle 100 preferably without lateral offset in a track. The front wheel 110 is about a steering axle 120 steerable, the steering axle 120 essentially vertical, so the front wheel 110 with respect to a direction of travel of the vehicle 100 can be swung laterally to the right or left. The rear wheel 115 is usually without steering on the frame 105 attached, a version with a steerable rear wheel 115 in addition to or instead of the steerability of the front wheel 110 is also possible.

Bei langsamer Fahrt des Fahrzeugs 100, etwa beim Rollen oder Schieben oder beim Fahren unterhalb von beispielsweise ca. 5 km/h, werden durch die sich drehenden Räder 110, 115 noch keine ausreichenden Kreiselkräfte bewirkt, um die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100 oder einen Lenkwinkel des Vorderrads 110 um die Lenkachse 120 nennenswert zu beeinflussen. Wird das Vorderrad 110 beispielsweise bei Vorwärtsfahrt um einen Lenkwinkel nach rechts eingeschlagen, so beschreibt das Fahrzeug 100 eine Rechtskurve, eine Linkskurve kann durch umgekehrten Einschlag des Vorderrads 110 bewirkt werden. Dabei fährt das Fahrzeug 100 üblicherweise nur bedingt stabil und muss durch geeignete Maßnahmen davon abgehalten werden, einen vorbestimmten Kurs zu verlassen oder seitlich umzufallen.When driving slowly the vehicle 100 when rolling or pushing or when driving below, for example, about 5 km / h, by the rotating wheels 110 . 115 yet no sufficient centrifugal forces causes the direction of travel of the vehicle 100 or a steering angle of the front wheel 110 around the steering axle 120 significantly influence. Will the front wheel 110 for example, when driving forward by a steering angle to the right, the vehicle describes 100 a right-hand bend, a left-hand bend can be reversed by the front wheel 110 be effected. The vehicle drives 100 usually only conditionally stable and must be prevented by appropriate measures from leaving a predetermined course or fall over laterally.

Eine Längsachse 125 des Fahrzeugs 100 weist bevorzugt in Fahrtrichtung des Rahmens 105, eine Hochachse 130 erstreckt sich in vertikaler Richtung senkrecht zur Längsachse 125 und steht üblicherweise senkrecht auf einem Untergrund des Fahrzeugs 100. Eine Querachse 135 steht auf der Längsachse 125 und der Hochachse 130 senkrecht und bildet mit diesen bevorzugt ein Rechtssystem. Die Achsen 125, 130, 135 können z. B. bezüglich eines Schwerpunkts 140 bestimmt sein, der das Fahrzeug 100 und bevorzugt auch alle mitgeführte Beladung oder einen Fahrer umfasst. Durch eine Bewegung des Fahrers oder der Beladung kann sich die Lage des Schwerpunkts 140 am Rahmen 105 ändern. Die Höhe des Schwerpunkts 140 über einem Untergrund (direkt oder entlang der Hochachse 130) kann in einer Ausführungsform durch geeignete Mittel bestimmt werden.A longitudinal axis 125 of the vehicle 100 preferably points in the direction of travel of the frame 105 a vertical axis 130 extends in a vertical direction perpendicular to the longitudinal axis 125 and is usually perpendicular to a ground of the vehicle 100 , A transverse axis 135 stands on the longitudinal axis 125 and the vertical axis 130 perpendicular and forms with these preferably a legal system. The axes 125 . 130 . 135 can z. B. with respect to a center of gravity 140 be determined of the vehicle 100 and preferably also includes all entrained load or a driver. A movement of the driver or the load may change the position of the center of gravity 140 at the frame 105 to change. The height of the center of gravity 140 above ground (directly or along the vertical axis 130 ) can be determined by suitable means in one embodiment.

Das Vorderrad 110 kann mittels eines ersten Antriebsmotors 145 in seiner Drehbewegung beschleunigt oder abgebremst werden. Eine Vorderradbremse 150 kann zum Abbremsen des Vorderrads 110 vorgesehen sein. In entsprechender Weise kann das Hinterrad 115 mittels eines zweiten Antriebsmotors 155 in seiner Drehbewegung beschleunigt oder abgebremst werden und zum Verzögern kann eine Hinterradbremse 160 vorgesehen sein. Als radindividuelle Antriebsmotoren 145, 155 können insbesondere elektrische oder hydraulische Motoren eingesetzt werden. Es kann auch nur ein Antriebsmotor 145, 155 vorgesehen sein, der auf eines oder beide Räder 110, 115 wirken kann. The front wheel 110 can by means of a first drive motor 145 be accelerated or decelerated in its rotary motion. A front brake 150 can slow down the front wheel 110 be provided. In a similar way, the rear wheel 115 by means of a second drive motor 155 accelerated or decelerated in its rotational movement and can delay a rear brake 160 be provided. As wheel-individual drive motors 145 . 155 In particular, electric or hydraulic motors can be used. It can also be just a drive motor 145 . 155 be provided on one or both wheels 110 . 115 can work.

Zur Steuerung der Dreh- bzw. Rollbewegung der Räder 110, 115, und insbesondere zum Beschleunigen oder Verzögern der Rollbewegung, kann ein erstes Steuergerät 165 vorgesehen sein, das auf einen der Antriebsmotoren 145, 155 und/oder auf eine der Bremsen 150, 160 wirken kann. Ein Lenkwinkel des Vorderrads 110 um die Lenkachse 120 kann mittels eines Aktuators 170 bezüglich des Rahmens 105 beeinflusst werden. Der Aktuator 170 kann mittels eines zweiten Steuergeräts 175 gesteuert werden.For controlling the rotational movement of the wheels 110 . 115 , and in particular for accelerating or decelerating the rolling movement, a first control device 165 be provided on one of the drive motors 145 . 155 and / or on one of the brakes 150 . 160 can work. A steering angle of the front wheel 110 around the steering axle 120 can by means of an actuator 170 concerning the frame 105 to be influenced. The actuator 170 can by means of a second control device 175 to be controlled.

Bevorzugt ist wenigstens ein erster Beschleunigungssensor 180 vorgesehen, der üblicherweise fest gegenüber dem Rahmen 105 angebracht ist. Vorliegend ist zusätzlich ein zweiter Beschleunigungssensor 185 dargestellt. Der erste Beschleunigungssensor 180 kann einem Vorderwagen des Fahrzeugs 100 zugeordnet sein, wozu er bevorzugt möglichst weit vorn am Fahrzeug 100 und weiter bevorzugt im Bereich einer Rollachse des Vorderrads 110 angebracht ist. Der zweite Beschleunigungssensor 185 kann einem Hinterwagen des Fahrzeugs 100 zugeordnet und weiter hinten, insbesondere im Bereich einer Laufachse des Hinterrads 115 angebracht sein, um die sich das Hinterrad 115 drehen kann. Die Beschleunigungssensoren 180, 185 sind bevorzugt im oberen Drittel des Fahrzeugs 100 über einem Untergrund angebracht, um eine ausreichende Sensitivität gegenüber einem Kippmoment um die Längsachse 125 zu erzielen. Die Beschleunigungssensoren 180, 185 sind bevorzugt als Gyrosensoren ausgeführt, beispielsweise in Form mikromechanischer Bauelemente, und weiter bevorzugt dazu eingerichtet, eine Beschleunigung oder Kraft entlang dreier Raumrichtungen zu bestimmen. Eine insgesamt auf einen Beschleunigungssensor 180, 185 wirkende Kraft kann in Betrag und Richtung bestimmt und ein korrespondierender Messwert bereitgestellt werden.At least one first acceleration sensor is preferred 180 provided, usually fixed to the frame 105 is appropriate. In the present case, there is additionally a second acceleration sensor 185 shown. The first acceleration sensor 180 can be a front end of the vehicle 100 be assigned, what he preferred as far ahead of the vehicle 100 and more preferably in the region of a roll axis of the front wheel 110 is appropriate. The second acceleration sensor 185 can be a rear of the vehicle 100 assigned and further back, in particular in the region of a running axis of the rear wheel 115 be attached to the rear wheel 115 can turn. The acceleration sensors 180 . 185 are preferred in the upper third of the vehicle 100 mounted above a substrate to provide sufficient sensitivity to a tilting moment about the longitudinal axis 125 to achieve. The acceleration sensors 180 . 185 are preferably designed as gyrosensors, for example in the form of micromechanical components, and further preferably configured to determine an acceleration or force along three spatial directions. A total of one accelerometer 180 . 185 acting force can be determined in magnitude and direction and a corresponding measured value can be provided.

Die Beschleunigungssensoren 180, 185 können mit einer dritten Steuervorrichtung 190 verbunden sein, die mit einer oder beiden anderen Steuervorrichtungen 165, 175 in kommunikativer Verbindung stehen kann. Wenigstens eine der Steuervorrichtungen 165, 175, 190 umfasst bevorzugt eine Verarbeitungseinrichtung 195, die einen programmierbaren Mikrocomputer umfassen kann.The acceleration sensors 180 . 185 can with a third control device 190 be connected to one or both other control devices 165 . 175 can be in communicative connection. At least one of the control devices 165 . 175 . 190 preferably comprises a processing device 195 which may include a programmable microcomputer.

Die zweite Ausführungsform des Fahrzeugs 100 unterscheidet sich von der ersten im Wesentlichen durch eine Eingabevorrichtung 198, die an Stelle eines Lenkers zur Eingabe eines Fahrerwunschs bezüglich einer Fahrtrichtung bzw. eines Lenkwinkels vorgesehen ist. Ferner kann ein Fahrerwunsch über eine Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Fahrzeugs 100 mittels der Eingabevorrichtung 198 abgetastet werden. Die Eingabevorrichtung 198 wird bevorzugt elektrisch abgetastet und verfügt in einer Ausführungsform über keine direkte mechanische Kopplung mit dem Vorderrad 110, um den Lenkwinkel zu steuern. Ein Wirkzusammenhang ist bevorzugt nur über die Steuervorrichtungen 160, 175 und den Aktuator 170 gegeben. Dadurch kann die Eingabevorrichtung 198 neu gestaltet und frei am Fahrzeug 100 platziert werden. Die Eingabevorrichtung 198 kann durch einen Benutzer am Fahrzeug 100 in verschiedenen Positionen oder an verschiedenen Orten angebracht werden. Beispielsweise kann eine Art Steuerknüppel wahlweise an einer rechten oder linken Seite des Fahrzeugs 100 angebracht werden, etwa im Kniebereich eines Fahrers.The second embodiment of the vehicle 100 differs from the first essentially by an input device 198 , which is provided instead of a handlebar for inputting a driver's request with respect to a direction of travel or a steering angle. Further, a driver may desire a speed or acceleration of the vehicle 100 by means of the input device 198 be scanned. The input device 198 is preferably electrically scanned and in one embodiment has no direct mechanical coupling with the front wheel 110 to control the steering angle. An operative relationship is preferred only via the control devices 160 . 175 and the actuator 170 given. This allows the input device 198 redesigned and free on the vehicle 100 to be placed. The input device 198 can be done by a user on the vehicle 100 be placed in different positions or in different places. For example, a type of joystick may be located on a right or left side of the vehicle 100 be attached, such as in the knee area of a driver.

2 zeigt eine schematische Heckansicht eines einspurigen Fahrzeugs 100 der Art von 1 beim Durchfahren einer Kurve 205, die sich mit einem Kurvenradius r um einen Kurvenmittelpunkt M erstreckt. Allgemein ist die Kurve 205 als Abschnitt einer Kreislinie um den Mittelpunkt M bestimmt. Die Kurve 205 entspricht stets einer aktuell vom Fahrzeug 100 durchlaufene Trajektorie. Das dargestellte Fahrzeug 100 fährt exemplarisch vom Betrachter weg (vgl. Achsen 125, 130, 135) und befindet sich weiter exemplarisch in einer Rechtskurve. Eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 liegt oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts in einem Bereich, in dem ein hierin beschriebener Richtungszusammenhang zwischen einer Steuerung des Lenkwinkels und einem Einfluss auf die vom Fahrzeug 100 ausgeführte Fahrtrichtung zumindest qualitativ gilt. 2 shows a schematic rear view of a single-track vehicle 100 the kind of 1 when driving through a curve 205 which extends around a center of curvature M with a radius of curvature r. General is the curve 205 is determined as a section of a circle around the center M. The curve 205 always corresponds to a current from the vehicle 100 trajectory traversed. The vehicle shown 100 travels as an example away from the viewer (compare axes 125 . 130 . 135 ) and is further exemplified in a right turn. A speed of the vehicle 100 is above a predetermined threshold in a range in which a directional relationship described herein between a steering angle control and an influence on that of the vehicle 100 running direction applies at least qualitatively.

Bezüglich eines Untergrunds 210 schließt die Hochachse 130 einen spitzen oder maximal rechten Neigungswinkel φ ein, wobei das Fahrzeug 100 bei Kurvenfahrt in Richtung Kurveninnenseite geneigt ist. Auf den Schwerpunkt 140 wirkt eine Gewichtskraft F_G vertikal nach unten. Bedingt durch die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 wirkt gleichzeitig eine Zentrifugalkraft F_Z horizontal in Richtung der Kurvenaußenseite. Beide Kräfte addieren sich vektoriell zu einer resultierenden Kraft F_R , die parallel zur Hochachse 130 wirkt, falls sich die Geschwindigkeit und der Radius r nicht ändern. Vereinfachend wird davon ausgegangen, dass der Aufstandspunkt, an welchem das Hinterrad 115 den Untergrund 210 berührt, auf der Hochachse 130 liegt.Regarding a subsoil 210 closes the vertical axis 130 a sharp or maximum right angle of inclination φ one, the vehicle 100 when cornering in the direction of the inside of the curve is inclined. On the focus 140 acts a weight F _G vertically down. Due to the driving speed of the vehicle 100 simultaneously acts a centrifugal force F _Z horizontally in the direction of the curve outside. Both forces add up vectorially to a resulting force F _R parallel to the vertical axis 130 works if the speed and the radius r do not change. For simplification, it is assumed that the contact point on which the rear wheel 115 the underground 210 touched, on the vertical axis 130 lies.

Die resultierende Kraft F_R kann an Bord des Fahrzeugs 100 als Komponenten zweier aufeinander senkrecht stehender Komponenten bestimmt werden, nämlich einer entlang der Querachse 125 verlaufenden Querkraft F_Q und einer entgegen der Hochachse 130 verlaufenden Hauptkraft F_H . Werden die beschriebenen Kräfte F als Vektoren aufgefasst, so gilt: $F_{H} + F_{Q} = F_{R} = F_{Z} + F_{G} .$

Liegt der oben beschriebene Gleichgewichtsfall vor, so wirkt nur die Hauptkraft F_H auf das Fahrzeug 100 und die Querkraft F_Q beträgt null. Umgekehrt zeigt eine Querkraft F_Q ungleich null allgemein an, dass sich der Neigungswinkel φ verändert. Dies weist darauf hin, dass sich die Zentrifugalkraft F_Z ändert, was entweder durch eine sich ändernde Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 oder durch einen sich ändernden Kurvenradius r bedingt sein kann.The resulting force F _R can onboard the vehicle 100 be determined as components of two mutually perpendicular components, namely one along the transverse axis 125 extending lateral force F _Q and one against the vertical axis 130 main running force F _H , Become the described forces F understood as vectors, the following applies:

F_{H} + F_{Q} = F_{R} = F_{Z} + F_{G},

If the equilibrium case described above occurs, only the main force is effective F _H on the vehicle 100 and the lateral force F _Q is zero. Conversely, a transverse force shows F _Q not zero, generally indicates that the inclination angle φ changes. This indicates that the centrifugal force F _Z changes, either due to a changing driving speed of the motor vehicle 100 or may be due to a changing radius of curvature r.

Es wird vorgeschlagen, den Lenkwinkel des Vorderrads 110 um die Lenkachse 120 derart zu beeinflussen, dass sich eine vorbestimmte Querkraft F_Q einstellt. Die Querkraft F_Q kann insbesondere null betragen, wenn sich das Fahrzeug 100 in einer konstanten Kurvenfahrt befindet. Der Radius der Kurve 205 kann auch beliebig groß sein, insbesondere auch unendlich groß, wenn sich das Fahrzeug 100 in Geradeausfahrt befindet.It is suggested that the steering angle of the front wheel 110 around the steering axle 120 to influence such that a predetermined transverse force F _Q established. The lateral force F _Q may be zero, in particular, when the vehicle 100 in a constant cornering. The radius of the curve 205 can also be arbitrarily large, especially infinitely large when the vehicle 100 is in straight ahead.

Verläuft eine Querkraft F_Q > 0 in der dargestellten Situation in Richtung der Kurvenaußenseite (hier: nach links), so vergrößert sich der Neigungswinkel φ und das Fahrzeug 100 stellt sich auf. Um dem entgegen zu wirken, kann das Vorderrad 110 um die Lenkachse 120 in Richtung der Kurvenaußenseite (hier: nach links) gedreht werden, um die Querkraft F_Q zu verringern. Umgekehrt kann das Vorderrad 110 auch um die Lenkachse 120 in Richtung der Kurveninnenseite (hier: nach rechts) gedreht werden, um die Querkraft F_Q und den Neigungswinkel φ zu vergrößern, sodass sich das Fahrzeug 100 aufstellt. Je größer der Neigungswinkel φ ist, desto größer ist allgemein der Kurvenradius r der durchfahrenen Kurve 205.If a lateral force F _Q > 0 in the illustrated situation runs in the direction of the outside of the curve (in this case to the left), the inclination angle φ and the vehicle increase 100 arises. To counteract this, the front wheel can 110 around the steering axle 120 in the direction of the curve outside (here: to the left) are rotated to the lateral force F _Q to reduce. Conversely, the front wheel 110 also around the steering axle 120 in the direction of the inside of the curve (here: to the right) to the lateral force F _Q and to increase the inclination angle φ, so that the vehicle 100 sets up. The larger the inclination angle φ, the larger is generally the curve radius r of the traversed curve 205 ,

Es ist zu beachten, dass für eine gewünschte Beeinflussung ein mittels des Aktuators 170 bewirkter Lenkeinschlag nur einen kleinen Betrag aufweisen muss, der mit steigender Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 weiter abnehmen kann. Außerdem erfolgt eine Änderung des Neigungswinkel φ solange die Querkraft F_Q ungleich null ist, sodass der Lenkeinschlag für eine gewünschte Beeinflussung nur von kurzer Dauer sein muss, die mit steigender Fahrgeschwindigkeit weiter abnehmen kann.It should be noted that for a desired influence by means of the actuator 170 caused steering angle must have only a small amount, with increasing vehicle speed of the vehicle 100 can continue to decrease. In addition, there is a change in the inclination angle φ as long as the lateral force F _Q is not equal to zero, so that the steering angle for a desired influence must be of short duration, which can continue to decrease with increasing driving speed.

Eine weitere Stabilisierung des Fahrzeugs 100 kann durch Beeinflussen seiner Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 erzielt werden. Dies kann insbesondere sinnvoll sein, wenn eines der Räder 110, 115 einem seitlichen Schlupf in Richtung der Kurvenaußenseite (hier: nach links) unterliegt.Another stabilization of the vehicle 100 can by influencing its driving speed of the vehicle 100 be achieved. This can be particularly useful if one of the wheels 110 . 115 a lateral slip in the direction of the curve outside (here: to the left) subject.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens 300 zum Steuern eines Fahrzeugs 100 der hierin beschriebenen Art beim Durchfahren einer Kurve 205. In einem Schritt 305 kann eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 bestimmt werden. Die Fahrgeschwindigkeit kann auf der Basis einer Integration einer entlang der Längsachse 125 wirkenden Kraft bestimmt werden, die mittels eines der Beschleunigungssensoren 180, 185 abgetastet oder auf andere Weise bestimmt werden kann. In einem Schritt 310 kann ein Kurvenradius r der vom Fahrzeug 100 durchfahrenen Kurve 210 bestimmt werden. Ferner kann ein gewünschter Kurvenradius bestimmt werden. Optional kann auch eine Höhe des Schwerpunkts 140 über dem Untergrund bestimmt werden. 3 shows a flowchart of a first method 300 for controlling a vehicle 100 of the type described herein when passing through a curve 205 , In one step 305 can be a driving speed of the vehicle 100 be determined. The driving speed may be based on integration of one along the longitudinal axis 125 acting force to be determined by means of one of the acceleration sensors 180 . 185 sampled or otherwise determined. In one step 310 can be a radius of curvature r of the vehicle 100 traversed curve 210 be determined. Furthermore, a desired radius of curvature can be determined. Optionally, also a height of the center of gravity 140 be determined above the ground.

Auf der Basis der bestimmten Werte kann in einem Schritt 315 eine Soll-Querkraft bestimmt werden, die sich einstellt, während eine gewünschte Änderung des Neigungswinkels φ erfolgt oder während der Kurvenradius r an den gewünschten Kurvenradius angenähert wird. In einem Schritt 320 kann eine Ist-Querkraft F_Q bestimmt werden, insbesondere mittels der Beschleunigungssensoren 180, 185.On the basis of specific values can be in one step 315 a desired lateral force that sets during a desired change in the angle of inclination φ takes place or while the radius of curvature r is approximated to the desired curve radius. In one step 320 can be an actual lateral force F _Q be determined, in particular by means of the acceleration sensors 180 . 185 ,

Aufgrund der vorliegenden Informationen kann in einem Schritt 325 ein Lenkwinkel bestimmt werden, der einzustellen ist, um die gewünschte Änderung an der Fahrdynamik des Fahrzeugs 100 herbeizuführen. Der Lenkwinkel kann in einem Schritt 330 mittels des Aktuators 170 eingestellt werden.Due to the information available in one step 325 a steering angle to be set to the desired change in the driving dynamics of the vehicle 100 bring about. The steering angle can be in one step 330 by means of the actuator 170 be set.

Optional kann auch eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 bestimmt werden, welche die geplante Änderung des Lenkwinkels unterstützt. In einem Schritt 330 kann diese Fahrgeschwindigkeit gesteuert werden, beispielsweise durch Beschleunigen oder Verzögern eines der Räder 110, 115. Die gewünschte Fahrgeschwindigkeit kann auch als Tendenz angegeben werden, insbesondere „langsamer“ oder „schneller“, wobei im Rahmen der zur Verfügung stehenden Möglichkeiten eine möglichst große Verzögerung oder Beschleunigung bewirkt werden kann. Im Allgemeinen kann ein Vergrößern des Neigungswinkels φ oder ein Vergrößern des Kurvenradius r durch Beschleunigung durch Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit unterstützt werden. Umgekehrt kann ein Verkleinern des Neigungswinkels φ oder ein Verkleinern des Kurvenradius r durch Verringern der Fahrgeschwindigkeit unterstützt werden. Die Steuerung des Lenkwinkels erfolgt allgemein in Abhängigkeit der Querkraft F_Q , wobei für einen stabilen Fahrzustand die Querkraft F_Q auf null gesteuert werden kann.Optionally, a desired driving speed of the vehicle 100 be determined, which supports the planned change in the steering angle. In one step 330 This driving speed can be controlled, for example by accelerating or decelerating one of the wheels 110 . 115 , The desired driving speed can also be indicated as a tendency, in particular "slower" or "faster", whereby the greatest possible delay or acceleration can be effected within the scope of the available possibilities. In general, increasing the inclination angle φ or increasing the radius of curvature r by acceleration by increasing the vehicle speed can be promoted. Conversely, reducing the angle of inclination φ or shrinking the Curve radius r can be assisted by reducing the vehicle speed. The steering angle is generally controlled as a function of the lateral force F _Q , where for a stable driving condition, the lateral force F _Q can be controlled to zero.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens 400 zum Steuern eines Fahrzeugs 100 der hierin beschriebenen Art. Die Verfahren 300 und 400 können vollständig oder in Teilen miteinander integriert werden. 4 shows a flowchart of a second method 400 for controlling a vehicle 100 of the type described herein. The Methods 300 and 400 can be completely or partially integrated with each other.

In einem Schritt 405 kann ein Querschlupf des Fahrzeugs 100 bestimmt werden. Der Querschlupf kann in einem Schritt 410 dem Vorderrad 110 oder in einem Schritt 415 dem Hinterrad 115 des Fahrzeugs zugeordnet werden. Ein Querschlupf liegt vor, wenn das betreffende Rad 110, 115 quer in Richtung der Kurvenaußenseite über den Untergrund 210 bewegt wird. Dabei ist eine Haftreibung zum Untergrund 210 üblicherweise aufgehoben und es liegt eine Gleitreibung vor. Ein Reibungskoeffizient kann hierbei im Vergleich zu einem Haftreibungskoeffizienten sehr klein sein. Zur Differenzierung des schlupfenden Rads 110, 115 können insbesondere bestimmte Querkräfte F_Q der beiden Beschleunigungssensoren 180, 185 miteinander verglichen werden. Optional können zusätzliche Informationen wie eine Raddrehzahl eines der Räder 110, 115 oder eine auf beliebige Weise bestimmte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 berücksichtigt werden. Selbstverständlich kann auch bestimmt werden, dass sich beide Räder 110, 115 in Querschlupf befinden.In one step 405 can be a lateral slip of the vehicle 100 be determined. The lateral slip can be done in one step 410 the front wheel 110 or in one step 415 the rear wheel 115 be assigned to the vehicle. A lateral slip occurs when the wheel in question 110 . 115 transversely in the direction of the curve outside over the underground 210 is moved. This is a static friction to the ground 210 usually canceled and there is a sliding friction. A coefficient of friction can be very small compared to a static friction coefficient. To differentiate the slipping wheel 110 . 115 In particular, certain lateral forces F _Q the two acceleration sensors 180 . 185 compared with each other. Optionally, additional information such as a wheel speed of one of the wheels 110 . 115 or an arbitrarily determined driving speed of the vehicle 100 be taken into account. Of course, it can also be determined that both wheels 110 . 115 in lateral slip.

Im Fall des Vorderradschlupfs können mehrere Maßnahmen ergriffen werden. In einem Schritt 420 kann das Hinterrad 115 verzögert werden, in einem Schritt 425 kann das Vorderrad 110 in Richtung der Kurvenaußenseite gelenkt werden und in einem Schritt 430 kann das Vorderrad verzögert werden. Das Lenken im Schritt 425 wird als das wirksamste Mittel zur Stabilisierung des Fahrzeugs 100 betrachtet, die Schritte 420 und 430 können die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 verringern und so dazu beitragen, dass eine Gefahr des Umfallens des Fahrzeugs 100 verringert ist.In the case of front wheel slip, several measures can be taken. In one step 420 can the rear wheel 115 be delayed, in one step 425 can the front wheel 110 be directed towards the outside of the curve and in one step 430 the front wheel can be decelerated. Steering in step 425 is considered the most effective means of stabilizing the vehicle 100 considered the steps 420 and 430 can change the driving speed of the vehicle 100 reduce and thus contribute to a risk of the vehicle falling over 100 is reduced.

Im Fall des Hinterradschlupfs können die Maßnahmen der Schritte 425 und/oder 430 ergriffen werden. Wird der Schritt 420 nicht durchgeführt, so kann das Hinterrad 115 in einem Schritt 435 beschleunigt werden, um das Fahrzeug 100 in der Fahrtechnik des Drittens zu stabilisieren. Der Neigungswinkel φ kann hierbei deutlich kleiner werden als während einer Fahrt ohne schlupfende Räder 110, 115. Trotzdem kann die Querkraft F_Q in einem stabilen Fahrzustand null betragen.In the case of rear wheel slip, the measures of the steps 425 and or 430 be taken. Will the step 420 not done, so can the rear wheel 115 in one step 435 be accelerated to the vehicle 100 to stabilize in the driving technique of the third. The inclination angle φ can be significantly smaller than during a drive without slipping wheels 110 . 115 , Nevertheless, the lateral force F _Q be zero in a stable driving condition.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: einspuriges, mehrachsiges Fahrzeug, insbesondere Kraftradsingle-track, multi-axle vehicle, especially motorcycle
105105: Rahmenframe
110110: Vorderradfront
115115: Hinterradrear wheel
120120: Lenkachsesteering axle
125125: Längsachselongitudinal axis
130130: Hochachsevertical axis
135135: Querachsetransverse axis
140140: Schwerpunktmain emphasis
145145: erster Antriebsmotorfirst drive motor
150150: Vorderradbremsefront brake
155155: zweiter Antriebsmotorsecond drive motor
160160: Hinterradbremserear brake
165165: erstes Steuergerätfirst control unit
170170: Aktuatoractuator
175175: zweites Steuergerätsecond control unit
180180: erster Beschleunigungssensorfirst acceleration sensor
185185: zweiter Beschleunigungssensorsecond acceleration sensor
190190: drittes Steuergerätthird control unit
195195: Verarbeitungseinrichtungprocessing device
198198: Eingabevorrichtung input device
300300: Verfahrenmethod
305305: Bestimmen GeschwindigkeitDetermine speed
310310: Bestimmen KurvenradiusDetermine curve radius
315315: Bestimmen Soll-QuerkraftDetermine target lateral force
320320: Bestimmen Ist-QuerkraftDetermine actual lateral force
325325: Bestimmen LenkwinkelDetermine steering angle
330330: Steuern LenkwinkelControl steering angle
335335: Steuern GeschwindigkeitControl speed
400400: Verfahrenmethod
405405: Bestimmen QuerschlupfDetermine lateral slip
410410: Vorderradfront
415415: Hinterradrear wheel
420420: Bremsen HinterradBrakes rear wheel
425425: Lenken nach KurvenaußenseiteSteer to the outside of the curve
430430: Bremsen VorderradBrakes front wheel
435435: Beschleunigen HinterradSpeed up rear wheel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2014150844 A1 [0003]
EP 3115241 A2 [0004]

Claims

A method (300, 400) for controlling a one-track vehicle (100) having a rear wheel (115) and a steerable front wheel (110) when passing a turn (205) having a turning radius (r), the method (300, 400 ) comprises the steps of: - determining (320) a lateral force (F _Q ) acting along a transverse axis (135) of the vehicle (100); - Steering (330, 425) of the front wheel (110) in response to the transverse force (F _Q ), wherein the front wheel (110) is directed towards an inside of the curve (205) until the transverse force (F _Q ) toward the outside the curve (205) acts to increase the radius of curvature (r) or toward an outside of the curve (205) until the lateral force (F _Q ) acts towards the inside of the curve (205) to make the radius of curvature (r ) to downsize.

Method (300, 400) after Claim 1 wherein the front wheel (110) is steered (330, 425) in response to a desired change in the turning radius (r).

Method (300, 400) after Claim 1 or 2 wherein the front wheel (110) is steered (330, 425) in response to a change in a speed of the vehicle (100).

Method (300, 400) after Claim 1 and 2 wherein the amount of a steering angle of the front wheel (110) is controlled in response to a desired rate of change of the turning radius (r) and a rate of change of the traveling speed of the vehicle (100).

Method (300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the lateral force (F _Q ) by means of a first acceleration sensor (180) in the region of the front wheel (110) and a second acceleration sensor (185) in the region of the rear wheel (115) is determined.

Method (300, 400) according to one of the preceding claims, wherein a slip between one of the wheels (110, 115) and a ground (210) in the direction of the outside of the curve (205) is detected, and the front wheel (110) in the direction of Outside of the curve (205) is directed.

Method (300, 400) after Claim 6 wherein one of the wheels (110, 115) brakes (420, 430) or reduces a drive torque to one of the wheels (110, 115) (420, 430).

Method (300, 400) according to one of the preceding claims, wherein a drive torque to the rear wheel (115) is controlled (435) such that the slip on the rear wheel (115) is maintained as possible.

Device for controlling a single-track vehicle (100) having a rear wheel (115) and a steerable front wheel (110) when passing through a curve (205) having a turning radius (r), the device comprising: - an acceleration sensor (180, 185) for determining a lateral force (F _Q ) acting along a transverse axis (135) of the vehicle (100); an actuator (170) for steering the front wheel (110); - Processing means (195) adapted to steer the front wheel (110) in response to the transverse force (F _Q ) towards an inside of the curve (205) until the transverse force (F _Q ) towards the outside of the curve (205) acts to increase the radius of curvature (r) or toward an outside of the curve (205) until the lateral force (F _Q ) acts toward the inside of the curve (205) to increase the radius of curvature (r) out.

Device after Claim 9 further comprising an input device (198) for sensing a driver's desire for a turning radius (r).

Device after Claim 9 or 10 wherein the processing means (195) is adapted to determine a slip between one of the wheels (110, 115) and a ground (210) towards the outside of the curve (205) on the basis of the determined lateral force (F _Q ), and to control the front wheel (110) towards the outside of the curve (205).