DE102009046226A1

DE102009046226A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reduktion der auf ein Motorrad wirkenden Querkräfte

Info

Publication number: DE102009046226A1
Application number: DE102009046226A
Authority: DE
Inventors: Lars Ramler; Bernd Lohmueller; Lisa Gebert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-19
Also published as: IT1401542B1; JP2011094619A; ITMI20101943A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion der auf ein Motorrad wirkenden Kräfte. Hierzu wird vorgeschlagen, die Fahrsituation in Bezug auf einen instabilen Zustand zu überwachen, indem das Hinterrad des Motorrads während einer Kurvenfahrt seitlich wegrutscht. Sofern ein solcher Zustand und damit die Gefahr eines Highsiders erkannt wurde, wird die Abnahme des Motormoments automatisch begrenzt, wenn der Fahrer in einer solchen Situation das Motormoment (7) zurücknimmt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion der auf ein Motorrad wirkenden Querkräfte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Steuergerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Bei einer Kurvenfahrt eines Motorrads kann die Haftgrenze der Räder bei zu hoher Geschwindigkeit überschritten werden. Ist dies der Fall, beginnt das Hinterrad in Richtung der Kurvenaußenseite wegzurutschen, wobei der Schlupf am Hinterrad stark zunimmt. Reduziert der Fahrer in einer solchen Situation das Gas, sinkt der Schlupf am Hinterrad, und das Hinterrad erlangt schlagartig Haftung. Dadurch stellt sich das Motorrad auf, der hintere Stoßdämpfer federt vollständig ein und wieder aus und katapultiert den Fahrer aus dem Sitz. Eine solche Fahrsituation wird auch als ”Highsider” bezeichnet.
1 zeigt die Bewegungsbahn eines Motorrads bei einer Kurvenfahrt, das in einem Fall stabil durch die Kurve fährt und bei dem im anderen Fall ein Highsider auftritt. Die stabile Kurvenfahrt ist dabei mit dem Bezugszeichen 2 und die instabile Kurvenfahrt mit Highsider mit dem Bezugszeichen 3 gekennzeichnet.
In der Situation, in der ein Highsider auftritt, bewegt sich das Motorrad zunächst auf der Bewegungsbahn 2, von links nach rechts, bis zum Punkt T₁. In diesem Zeitpunkt wird die maximal übertragbare Seitenführungskraft des Hinterreifens überschritten. Dadurch rutscht das Hinterrad seitlich nach außen weg. Das Motorrad bewegt sich dann auf der Linie 3 in Richtung Kurvenaußenseite. Im Zeitpunkt T₂ reduziert der Fahrer das Gas intuitiv, um das weitere Wegrutschen des Hinterrades und einen möglichen Sturz zu vermeiden. Dadurch erlangt das Hinterrad wieder Haftreibung. Zwischen den Punkten T₂ und T₃ stellt sich das Motorrad durch die wieder gewonnene Seitenführungskraft auf, der hintere Stoßdämpfer federt ein und an der Position T₃ wieder aus, wodurch der Fahrer vom Sitz katapultiert wird. Sollte der Fahrer nicht abgeworfen worden sein, schwingt sich das Hinterrad zwischen den Punkten T₃ und T₄ wieder ein, so dass die Fahrt fortgesetzt werden kann. Eine solche Fahrsituation ist für ungeübte Fahrer allerdings meist nicht mehr kontrollierbar.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen die in einer solchen Situation auf das Motorrad und den Fahrer wirkenden Kräfte reduziert werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Fahrsituation in Bezug auf einen instabilen Zustand zu überwachen, in dem das Hinterrad während einer Kurvenfahrt seitlich wegrutscht. Ein solcher instabiler Fahrzustand tritt immer in der ersten Phase eines Highsiders auf und weist somit auf die Gefahr eines Highsiders hin. Gemäß der Erfindung wird die Abnahme des Motormoments begrenzt, wenn der Fahrer in einer solchen Situation das Motormoment reduziert. Es hat sich gezeigt, dass die Dynamik eines Highsiders vor allem davon abhängig ist, wie schnell der Fahrer nach dem Erkennen der kritischen Situation das Gas zurück nimmt. Wird die zulässige Reduktion des Motormoments automatisch begrenzt, können die auf das Motorrad und den Fahrer wirkenden Kräfte erheblich verringert werden.
Der vorstehend genannte instabile Zustand wird vorzugsweise durch Auswertung einer oder mehrerer der folgenden Größen, insbesondere des Schräglaufwinkels am Hinterrad, des Lenkwinkels, der Schräglage, der Beschleunigungen, des Radschlupfes am Hinterrad, der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder des Gradienten einer der genannten Größen erkannt. Wenn der Verlauf einer oder mehrerer der Größen z. B. einem bestimmten, vorgegebenen Muster entspricht oder wenigstens eine der Größen einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird ein instabiler Zustand erkannt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Radschlupfgradient und/oder der Schräglaufwinkelgradient am Hinterrad überwacht. Wenn der betreffende Gradient z. B. einen bestimmten Schwellenwert überschreitet und im weiteren Verlauf des Manövers den Wert Null erreicht (die betrachtete Größe erreicht also ein Maximum), wird die Gefahr eines Highsiders erkannt und die Abnahme des Motormoments begrenzt.
Der Maximalwert, auf den die Abnahme des Motormoments begrenzt wird, ist vorzugsweise so bemessen, dass der Schräglaufwinkel am Hinterrad, der Lenkwinkel und/oder der Radschlupf am Hinterrad nicht in die Gegenrichtung ausschlagen. D. h., wenn die überwachte Größe sich während der Anfangsphase eines Highsiders in einem positiven Wertebereich befindet, soll sie nicht in einen negativen Wertebereich gelangen, und umgekehrt.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann die Feder- und/oder Dämpfercharakteristik einer Radfederung des Hinterrades automatisch verändert werden, nachdem ein instabiler Zustand erkannt wurde. Vorzugsweise wird die Feder/Dämpfercharakteristik zumindest derart verändert, dass die Federung langsamer ausfedert.
Der Maximalwert, auf den die Abnahme des Motormoments begrenzt wird, kann variabel sein und z. B. von einer oder mehrerer der folgenden Größen abhängen, der Höhe des Schräglaufwinkels am Hinterrad, des Lenkwinkels, der Schräglage, der Beschleunigungen, des Radschlupfes, der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Höhe des Gradienten einer der genannten Größen. Der Maximalwert kann somit an unterschiedliche Situationen angepasst werden.
Zur Erkennung der Gefahr eines Highsiders ist vorzugsweise eine geeignete Sensorik vorgesehen, die eine oder mehrere der genannten Größen misst. Ein Steuergerät mit einem entsprechenden Algorithmus wertet die Sensorsignale aus und begrenzt die Abnahme des Motormoments, z. B. über die Steuerung der Einspritzung oder der Drosselklappe, wenn die Gefahr eines Highsiders erkannt wurde.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Fahrbahn mit der Bewegungsbahn eines Motorrads bei einer stabilen Kurvenfahrt und einem Highsider;
2a den Verlauf des Motormoments bei einem Highsider mit und ohne Begrenzung der zulässigen Abnahme des Motormoments;
2b den Verlauf des Radschlupfes am Hinterrad mit und ohne Begrenzung der Abnahme des Motormoments; und
2c den Verlauf des Schräglaufwinkels am Hinterrad mit und ohne Begrenzung der Abnahme des Motormoments.
Bezüglich der Erläuterung von 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
2a zeigt den Verlauf 6 des Motormoments beim Auftreten eines Highsiders während einer Kurvenfahrt. Im dargestellten Beispiel erhöht der Fahrer das Motormoment ab dem Zeitpunkt T₁ stetig bis auf einen maximalen Wert. Das Hinterrad verliert dabei seine Haftreibung und rutscht seitlich weg. Wie bereits in Bezug auf 1 beschrieben wurde, reduziert der Fahrer ab dem Zeitpunkt T₂ das Motormoment abrupt, um einen Sturz zu vermeiden. In der Kennlinie 6 ist entsprechend ein steiler Gradient zu erkennen.
Um das nachfolgende Einfedern des Hinterrades abzuschwächen und die auf das Motorrad und den Fahrer wirkenden Kräfte zu reduzieren, wird hier die Abnahme des Motormoments auf einen bestimmten Wert begrenzt. Dies ist als gestrichelte Linie 7 dargestellt. Wie zu erkennen ist, zeigt die Linie 7 einen kleineren Gradienten als das vom Fahrer vorgegebene Motormoment.
In den 2b und 2c ist der zugehörige Verlauf des Radschlupfes λ und des Schräglaufwinkels β am Hinterrad dargestellt. In der Phase zwischen den Zeitpunkten T₁ und T₂ nehmen sowohl der Radschlupf (Kennlinie 5) als auch der Schräglaufwinkel (Kennlinie 4) am Hinterrad stetig zu, bis etwa im Zeitpunkt T₂ ein Maximum erreicht ist. In diesem Zeitpunkt reduziert der Fahrer instinktiv das Gas, und der Radschlupf λ als auch der Schräglaufwinkel β nehmen steil ab. Wie zu erkennen ist, schlägt der Verlauf so weit in die Gegenrichtung um, dass der Radschlupf λ als auch der Schräglaufwinkel β negative Werte annehmen.
Wird dagegen das Motormoment automatisch begrenzt (siehe Kennlinie 7), ist die Abnahme des Radschlupfes λ als auch des Schräglaufwinkels β weniger steil. Beide Größen bleiben im positiven Wertebereich. Dies hat zur Folge, dass die dynamischen Vorgänge am Motorrad wesentlich langsamer verlaufen und der Fahrer im günstigsten Fall nicht vom Motorrad katapultiert wird.

Claims

Verfahren zur Reduktion der auf ein Motorrad wirkenden Kräfte bei einer instabilen Kurvenfahrt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Überwachen der Fahrsituation in Bezug auf einen instabilen Zustand, in dem das Hinterrad des Motorrads während einer Kurvenfahrt seitlich wegrutscht, und – Begrenzen der Abnahme des Motormoments, wenn der Fahrer in einer solchen Situation das Motormoment reduziert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein instabiler Zustand durch Auswertung einer oder mehrerer der folgenden Größen erkannt wird: Schräglaufwinkel am Hinterrad, Lenkwinkel, Schräglage, Beschleunigung, Radschlupf am Hinterrad, Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder dem Gradienten einer der genannten Größen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahme des Motormoments auf einen Maximalwert begrenzt wird, der so bemessen ist, dass der Schräglaufwinkel, der Lenkwinkel und/oder der Radschlupf am Hinterrad nicht in einen negativen Wertebereich gelangen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radschlupf- und/oder der Schräglaufwinkelgradient am Hinterrad überwacht werden und, wenn der Gradient einen bestimmten Schwellenwert überschreitet und im weiteren Verlauf den Wert Null erreicht, ein instabiler Zustand erkannt und die Abnahme des Motormoments begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder/Dämpfercharakteristik einer Federung des Antriebsrades verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert, auf den die Abnahme des Motormoments begrenzt wird, von einer oder mehreren der folgenden Größen abhängig ist: Höhe des Schräglaufwinkels, des Lenkwinkels, der Schräglage, einer Beschleunigung, des Radschlupfes, der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder von der Höhe des Gradienten einer der genannten Größen.
Steuergerät, umfassend Mittel zum Durchführen eines der vorstehend genannten Verfahren.