CN109311473B - 用于使单辙机动车横向动态稳定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在转弯行驶期间使单辙机动车横向动态稳定的方法，其中所述机动车：在车辆左侧上包含至少一个被安置在第一位置上的第一喷嘴（5），所述第一位置定位在车轮之间，通过所述第一喷嘴处于第一容器（4）中的介质能够以朝向所述车辆左侧的外部方向的速度分量逸散到机动车周围中，并且在车辆右侧上包含至少一个被安置在第二位置上的第二喷嘴（5），所述第二位置定位在车轮之间，通过所述第二喷嘴处于第二容器（4）中的介质能够以朝向所述车辆右侧的外部方向的速度分量逸散到机动车周围中；‑其中检测车辆横向方向上不稳定的行驶状态的存在情况（201）并且‑根据所述存在情况，为了使所述机动车稳定，使所述介质仅在车辆一侧借助于致动机构通过至少一个被安置在所述车辆一侧上的喷嘴来逸散（202）。

Description

用于使单辙机动车横向动态稳定的方法
背景技术
对于机动化的双轮车来说，车辆的过分的转向过度或者转向不足连同一个或者两个车轮的侧向的突然转向是在没有外来参与的情况下转弯事故的经常的原因。这些情况主要通过过高的转弯速度、在倾斜位置中过于剧烈的加速或者轮胎与道路之间的摩擦系数的变化所诱发。尤其在最后提到的情况中，下降的并且在短的距离之后又已经突然升高的摩擦系数可能导致所谓的“高抛（Highsidern）”连同摩托车的倾翻（Überschlag）。
对于双辙车辆来说，极其有效的、用于防止过分的转向过度或者转向不足的车辆动力调节系统得到广泛推广。单侧制动作为典型的在双辙车辆中的干预可行方案对于双轮车或者单辙车辆来说由于结构形式原因而没有得到考虑。仅仅对于上面所提到的、在倾斜位置中过于剧烈的加速的情况来说-这由于打滑的后轮而引起车尾的突然转向-，用于进行牵引监测的系统越来越得到推广。
从DE 10 2013 212 606 A1中公开了一种用于在转弯行驶期间使单辙机动车横向动态稳定的方法，其中对在车辆横向方向上不稳定的行驶状态的存在情况进行检测并且根据所述存在情况，为了使所述机动车稳定而操控至少一个喷嘴，通过所述至少一个喷嘴介质垂直于车辆的车轮平面而喷出。
发明内容
本发明涉及一种用于在转弯行驶期间使单辙机动车或者摩托车横向动态稳定的方法，其中所述机动车：包含至少一个被安置在第一位置上的第一喷嘴，所述第一位置定位在机动车的两个车轮之间，通过所述第一喷嘴处于第一容器中的介质能够以朝向所述车辆左侧的外部方向或者正常方向的速度分量逸散到自由的机动车周围中，并且在车辆右侧上包含至少一个被安置在第二位置上的第二喷嘴，所述第二位置定位在两个车轮之间，通过所述第二喷嘴处于第二容器中的介质能够以朝向所述车辆右侧的外部方向或者正常方向的速度分量逸散到自由的机动车周围中；
-其中检测车辆横向方向上不稳定的行驶状态的存在情况并且
-根据所述存在情况，为了使所述机动车稳定，使所述介质仅在车辆一侧借助于致动机构通过至少一个被安置在所述车辆一侧上的喷嘴来逸散。
通过本发明，能够有针对性地产生作用于所述机动车上的横向力并且就这样为所述单辙机动车的稳定作贡献。通过模拟，所述喷嘴的、在所述单辙机动车的两个车轮之间的安置部位已经证实为特别有效。“在所述两个车轮之间”这个概念在此涉及关于车辆纵向方向的安置部位的位置，也就是说所述喷嘴沿着车辆纵向方向被安置在车轮之间或者具有处于所述车轮之间的车辆纵向坐标。关于车辆垂直方向或者车辆垂直坐标，所述安置部位也能够完全处于所述车轮的上方。所述致动机构在此尤其用于操控所述喷嘴、也就是其打开过程。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，所述不稳定的行驶状态是所述机动车的两个车轮的转向过度或者转向不足或者侧滑。所述转向过度经常是后轮的侧滑的原因，转向不足则是前轮的侧滑的原因。这些行驶情况能够通过对于后轮或者前轮的倾斜角的测评来识别。所述两个车轮的侧滑比如能够借助于横向加速度信号来识别。如果两个车轮以相同的方式侧滑，那么这也能够通过倾斜角来识别。这些倾斜角在这种情况下在前轮和后轮上一样大，也就是说所述倾斜角的差异消失。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，获取所述机动车的侧滑角，并且如果所述侧滑角和/或侧滑角速度和/或至少一个倾斜角和/或至少一个倾斜角速度超过分别预先给定的极限值或者阈值，就将不稳定的行驶状态检测为存在。“倾斜角速度”在此是指所述倾斜角的上升速度。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，获取所述机动车的前轮和/或后轮的倾斜角，并且如果所述倾斜角随着时间增加并且所述倾斜角和/或其上升速度超过相应预先给定的阈值，就将在车辆横向方向上不稳定的行驶状态检测为存在。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，所述第一位置和所述第二位置处于框架上、处于马达机体上或者处于车身上。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，所述第一和第二喷嘴被安置在重心的上方并且所述介质在车辆横向方向上存在不稳定的行驶状态时通过所述至少一个弯道内侧的喷嘴流出。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，所述第一和第二喷嘴被安置在重心的下方并且所述介质在车辆横向方向上存在不稳定的行驶状态时通过所述至少一个弯道外侧的喷嘴流出。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，所述介质是被储存在压力容器中的气体。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，所述气体是二氧化碳、氮气、氦、氩或者空气。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，所述介质是液体。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，所述液体是被压缩的水。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，所述介质是在所述容器中实施燃烧时所产生的气体。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，获取表示所述机动车的侧向的倾角的侧面倾斜参量并且根据所述侧面倾斜参量来改变所操控的喷嘴的流出口的取向（Ausrichtung）。
本发明的一种有利的设计方案的特征在于，所述第一和第二容器是共同的容器。这个共同的容器而后向所述两个喷嘴供给所述介质，其中按所述机动车的行驶情况在出现不稳定时打开车辆一侧上的喷嘴。
此外，本发明包括一种装置，该装置包含构造用于实施所述按本发明的方法的器件。在此尤其涉及一种控制器，该控制器配备有用于实施所述按本发明的方法的程序代码。
附图说明
附图包括图1和2。
图1示出了摩托车的侧视图，在该侧视图中绘入了对本发明来说起作用的最主要的组件。
图2示出了所述按本发明的方法的基础的流程。
具体实施方式
用本发明在车轮面临突然转向的行驶情况中借助于传感器来识别，随后操控被安置在所述摩托车上的喷嘴。从这些喷嘴中喷出（ausgestoßen）气体，所述气体通过反冲来将横向力导入到所述车辆上、比如导入到框架、车身或者马达机体上，从而阻止车轮的侧向的突然转向（Ausbrechen）。
为了识别具有过分的转向过度或者转向不足或者不稳定的行驶状态的情况，比如使用由惯性传感器构成的组群（Cluster）或者转向角传感器。所需要的惯性传感器尤其获取所述摩托车的围绕着三个空间方向的旋转率并且可能额外地获取在所述三个空间方向上所出现的加速度，所述惯性传感器在现代的摩托车中已经部分地可用。通过被安装在所述车辆上的喷嘴-所述喷嘴的开口横向于行驶方向指向-提供下述可行方案，即：借助于流出的喷出物质（Stützmasse）通过反冲原理（Rückstoßprinzip）将额外的横向力导入到底盘（Fahrwerk）中并且由此阻止车轮的侧向的突然转向。已经证实，所述介质容器尤其应该在所述摩托车的纵向方向上大致在当中被安置在框架上或者被安置在弹性（gefederten）的材料（Masse）上。由此，非弹性的材料的重量没有提高并且行驶动力相应地较少受到影响。所述系统的安放（Unterbringung）、比如在所述马达的区域中的集成在技术上也可以更容易地实现并且在外观上较少地受到干扰。所述介质的喷出（Austritt）在将所述喷嘴安置在重心的下方时朝弯道外面（Kurvenäußeren）的方向进行，从而通过反冲将突然转向的车轮朝弯道里面的方向推挤。如果所述喷嘴被安置在重心的上方，所述介质的喷出就朝弯道内侧的方向进行，从而在车轮侧滑时避免朝弯道内侧倾斜。
在一种实施方式中，在所述摩托车中安装了惯性传感器-组群，所述惯性传感器-组群能够测量在所述三个空间方向的加速度、也就是偏转率（Gier）、滚动率和俯仰率（Nickrate）。用于对车速进行估计的车轮转速在几乎所有的摩托车中同样作为传感器参量可供使用。而后用这些参量在控制器中估计侧滑角或者倾斜角（Schräglaufwinkel）。所述侧滑角和倾斜角对于机动化的双轮车来说在稳定地行驶时典型地仅仅为几度。在所述侧滑角或者倾斜角骤然升高时应该认为后轴要突然转向。如果额外地使用转向角传感器，那也可以识别转向不足的情况，在转向不足的情况中存在着前轮突然转向的危险。这些转向不足的情况的特征在于，对于较大的转向角来说所述侧滑角太小。在这里，作为所述侧滑角的替代方案在相应地存在传感装置时也能够将所述车轮的倾斜角用作调节量。
在所述摩托车的框架上分别在左边和右边安置了喷嘴，所述喷嘴的出口基本上指向所述摩托车的横向方向。根据所计算的必要的力来操控这些喷嘴。必要的力越大，从所述喷嘴口中喷出（austretenden）的介质的质量流量（Massenfluss）就越大。在假定所喷出的介质的喷出速度v_medium恒定时，针对由所述控制器计算的力变化曲线F（t）得到沿着相对于轮轴（Radachsen）的横向方向的力冲击Δp=∫F(t)dt=v_medium·Δm，其中Δm表示通过所述喷嘴口喷出的质量。通过这项措施来阻止所述摩托车的侧滑。如果所述倾斜角又具有非临界的数值，则又中止（eingestellt）所述喷嘴的活动（Aktivität）。
对于被安置在重心的下方的喷嘴来说，适用以下内容：在快速地转弯行驶（Kurvenfahrt）时、也就是说在以明显的倾斜位置的转弯行驶时通过沿着所述车辆系统的横向方向朝弯道外侧的方向喷出介质，在道路系统中得到横向力分量并且额外地得到车轮支承力（Radaufstandskraft）的提高，所述车轮支承力的提高则提高了轮胎与道路之间的摩擦。也可选能够考虑，通过所述喷嘴的旋转根据倾斜位置来主动地安排喷出方向，从而在道路系统中要么仅仅存在横向力分量要么仅仅存在车轮支承力的提高。在此始终仅仅指向弯道外面的方向的喷嘴被贯穿流过，从而将突然转向的喷嘴朝弯道里面的方向推挤。
也能够考虑，将所述喷嘴安置在重心的上方，而后所述介质朝弯道内侧的方向喷出，也就是说仅仅所述弯道内侧的喷嘴被操控或者被打开。由此在车轮侧滑时避免所述摩托车朝弯道内侧倾斜。
所述介质的喷出在与所述喷嘴的关于重心的安置无关的情况下被定向并且并且所述介质朝自由的环境中流出（entströmt）。
如果全部可供使用的喷出物质进行未调节的流出，那就产生所述系统的简化方案。这在模拟中在许多行驶情况中已经证实是合适的。在此仅仅需要用于要么对左边的喷嘴进行操控要么对右边的喷嘴进行操控的阀，共同的物质容器是足够的。所述阀的一次性的打开对此来说是足够的。作为替代方案，所述喷嘴能够与单独的物质容器相连接并且用阀来操控。不过，所述喷出物质在未调节地流出时不应该太大，以用于避免所述摩托车的大幅度摆动（Überschwingen）。也能够取代所述阀而使用保险盘（Berstscheibe），所述保险盘（Berstscheibe）借助于烟火制造术（Pyrotechnik）来破裂（Bersten）。
为了向所述喷嘴供给喷出物质，从被安装在所述摩托车中的、比如用二氧化碳、氮气、氦、氩或者压缩空气来填充的压缩空气瓶中提供喷出的气体，所述气体处于被安装在所述摩托车上的压力容器中。也能够取代气体而使用被压缩的液体、像比如被压缩的水。
一种作为替代方案的可行方案是燃烧物质或者燃料的燃烧、其燃烧产物以高的压力按照火箭原理（Raketenprinzip）通过所述喷嘴流出。为此，必须安装额外的推进剂容器（Treibstoffbehälter）和点火装置。
为了在前轴上的喷嘴活动突然开始时避免轮叉（Gabel）的无意的扭转，能够在所述轮叉上安装转向减震器或者转向力矩调节器。通过这些组件，能够对无意的额外的转向力矩进行补偿。
为了所述环境较少地由于具有高的压力的气体突然喷出而受到危害，能够设计具有以尽可能宽地扇形展开（auffächernden）的辐射特征（Abstrahlcharakteristik）的出口，使得所述压力随着离开所述出口的距离的增加而快速减小。也能够考虑，所述出口不是平行于车轮平面、而是在向上旋转地安置。因为所述喷嘴典型地在转弯行驶时、也就是说在明显的倾斜位置时打开，所以所述喷出喷嘴的开口而后在所述气体流出期间至少部分地指向上方。通过所述喷出喷嘴的这样的安置，所述力的所期望的横向分量（Lateralkomponente）虽然减小，但是为此提高了在车轮支承点上的压紧力，这同样阻止了车轮的侧移（Driften）。
在图1中示出了摩托车的侧视图。在此，1表示被安装在所述摩托车中或者上的惯性传感装置。2表示控制器，在该控制器中比如运行下述算法，所述算法用于进行情况识别并且用于计算喷嘴干预并且用于进行转向稳定。3表示转向角传感器。4表示物质储存器以及用于喷嘴操控的致动机构。5表示所述摩托车的一侧上的喷嘴。
所述按本发明的方法的基础的流程在图2中示出。在方框200中开始所述方法之后，在方框201中询问，是否存在在车辆横向方向上不稳定的行驶状态。如果不是这种情况，那就返回到方框200。但是如果是这种情况，则在方框202中在车辆一侧上通过喷嘴将介质排出到外部空气中。在方框203中结束所述方法。

Claims (15)

1.用于在转弯行驶期间使单辙机动车横向动态稳定的方法，其中所述机动车：在车辆左侧上包含至少一个被安置在第一位置上的第一喷嘴（5），所述第一位置定位在车轮之间，通过所述第一喷嘴处于第一容器（4）中的介质能够以朝向所述车辆左侧的外部方向的速度分量逸散到机动车周围中，并且在车辆右侧上包含至少一个被安置在第二位置上的第二喷嘴（5），所述第二位置定位在车轮之间，通过所述第二喷嘴处于第二容器（4）中的介质能够以朝向所述车辆右侧的外部方向的速度分量逸散到机动车周围中；
-其中检测车辆横向方向上不稳定的行驶状态的存在情况（201）并且
-根据所述存在情况，为了使所述机动车稳定，使所述介质仅在车辆一侧借助于致动机构通过至少一个被安置在所述车辆一侧上的喷嘴来逸散（201），
- 其中，能够通过所述喷嘴的旋转根据倾斜位置来主动地安排喷出方向。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不稳定的行驶状态是所述机动车的两个车轮的转向过度或者转向不足或者侧滑。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述机动车的侧滑角，并且如果所述侧滑角和/或其上升速度超过预先给定的阈值，就将不稳定的行驶状态检测为存在。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述机动车的至少一个车轮的倾斜角，并且如果所述倾斜角和/或其上升速度超过预先给定的阈值，就将在车辆横向方向上不稳定的行驶状态检测为存在。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一位置和所述第二位置处于马达机体上或者处于车身上。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二喷嘴（5）被安置在车辆重心的上方并且所述介质在车辆横向方向上存在不稳定的行驶状态时通过所述至少一个弯道内侧的喷嘴（5）流出。
7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二喷嘴（5）被安置在车辆重心的下方并且所述介质在车辆横向方向上存在不稳定的行驶状态时通过所述至少一个弯道外侧的喷嘴（5）流出。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质是被储存在压力容器（4）中的气体。
9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，所述气体是二氧化碳、氮气、氦、氩或者空气。
10.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质是液体。
11.按权利要求10所述的方法，其特征在于，所述液体是被压缩的水。
12.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质是在所述容器（4）中实施燃烧时所产生的气体。
13.按权利要求1所述的方法，其特征在于，获取表示所述机动车的侧向的倾角的侧面倾斜参量并且根据所述侧面倾斜参量来改变所述喷嘴（5 ）的流出口的取向。
14.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二容器是共同的容器（4）。
15.用于在转弯行驶期间使单辙机动车横向动态稳定的装置，包含下述器件，所述器件构造用于实施按前述权利要求中任一项所述的方法。
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