DE102014209164A1

DE102014209164A1 - Verfahren zur Ermittlung eines Zustands eines Fahrwerks eines Zweirads

Info

Publication number: DE102014209164A1
Application number: DE102014209164.0A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Bender; Wolfgang Frankenberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: DE102014209164B4

Abstract

Verfahren zur Ermittlung eines Zustands eines Fahrwerks eines Zweirads (10), insbesondere eines Motorrads (10), welches eine erste ungefederte Masse (14) über eine erste Fahrwerkskomponente (18) und eine zweite ungefederte Masse (16) über eine zweite Fahrwerkskomponente (20) mit einer gefederten Masse (12) verbindet, wobei zunächst mithilfe eines ersten Sensors (24) ein erster Bewegungsparameter, insbesondere eine Beschleunigung, der ersten ungefederten Masse (14), die ein vorderes Rad (14) umfasst, ermittelt und als erster Ausgabewert bereitgestellt wird, mithilfe eines zweiten Sensors (26) ein Ausrichtungsparameter der zweiten ungefederten Masse (16), die ein hinteres Rad (16) umfasst, gegenüber der gefederten Masse (12) ermittelt und als zweiter Ausgabewert bereitgestellt wird, sowie mithilfe eines dritten Sensors (28) ein Lageparameter und/oder ein zweiter Bewegungsparameter der gefederten Masse (12) ermittelt und als dritter Ausgabewert bereitgestellt wird, wobei eine Steuereinheit (22) anschließend die ersten, zweiten und dritten Ausgabewerte verwendet um eine Wirklänge (W1) und/oder eine Bewegung der ersten Fahrwerkskomponente (18), die einem Relativabstand und/oder einer Relativbewegung eines gefederten und ungefederten Anschlusspunkts (32a, 32b) der Fahrwerkskomponente (18) entspricht, zu ermitteln. Zudem wird ein Verfahren zur Verstellung mindestens einer Fahrwerkskomponente (18, 20) eines Zweirads (10), sowie ein Zweirad (10) zur Verwendung der Verfahren erläutert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Zustands eines Fahrwerks eines Zweirads, sowie ein Verfahren zur Verstellung mindestens einer Fahrwerkskomponente eines Zweirads, sowie ein Zweirad zur Verwendung nach einem dieser Verfahren.
Anforderungen an ein Fahrwerk, das heißt ein Feder/Dämpfer-System, von Zweirädern und insbesondere von Motorrädern sind sehr hoch. Zum einen können hohe Radlaständerungen auftreten, welche unter anderem durch hohe Beladungsunterschiede hervorgerufen werden können. Beispielsweise können auf das Fahrwerk unterschiedlich hohe Kräfte wirken, je nachdem ob das Zweirad nur mit einem leichten Fahrer und ohne Gepäck oder mit einem schweren Fahrer, einem Sozius und Gepäck beladen ist. Außerdem können während einer Fahrt hohe dynamische Radlastunterschiede beispielsweise durch starkes Bremsen oder eine Kurvenfahrt mit hohem Schräglagenwinkel hervorgerufen werden. Zum anderen sollen sowohl komfortables Fahren als auch sicheres Fahren ermöglicht werden. Für das komfortable Fahren sollte das Fahrwerk tendenziell weicher eingestellt sein, für das sichere Fahren tendenziell härter.
Bei vielen Motorrädern wird deshalb schon seit längerem eine Möglichkeit gegeben, das Fahrwerk selbst anzupassen. Beispielsweise kann manuell eine Federvorspannung oder gegebenenfalls auch eine Dämpferhärte variiert werden. Viele Fahrer sind allerdings mit der Einstellung des Fahrwerks überfordert, so dass häufig Werkseinstellungen unverändert übernommen werden. Geübte und technisch versierte Fahrer stellen möglicherweise einmalig das Fahrwerk nach ihren Wünschen ein. Unüblich ist jedoch ein häufiger Wechsel der Einstellungen.
Die DE 10 2011 082 692 A1 zeigt daher ein Motorrad mit einem Sensorsystem, einer Steuereinheit und einem elektrisch verstellbaren Fahrwerk. Dabei sind an den Rädern Sensoren angeordnet, die der Ermittlung der Fahrtgeschwindigkeit dienen. Dadurch kann die Einstellung des Fahrwerks beispielsweise bei Brems- oder bei Beschleunigungsvorgängen an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden. Es ist hierbei jedoch nicht möglich die genaue Fahrwerksbewegung, wie beispielsweise Einfederbewegungen oder eine Aufbaugeschwindigkeit der einzelnen Fahrwerkskomponenten, zu erfassen. Eine optimale Einstellung des Fahrwerks kann allerdings nur dann getroffen werden, wenn der Zustand des Fahrwerks genau bekannt ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren bereitzustellen, mit dem eine genaue Ermittlung des Zustands eines Fahrwerks eines Zweirads ermöglicht wird.
Diese vorstehende Aufgabe wird mittels des Verfahrens gemäß dem vollständigen Patentanspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungen der Erfindung beschrieben.
Im Folgenden werden die Ausführungen an einem Motorrad erläutert, wobei diese auf ein Zweirad verallgemeinerbar sind.
Ein Zweirad, insbesondere ein Motorrad, kann in eine gefederte Masse, sowie in eine erste ungefederte Masse und in eine zweite ungefederte Masse aufgeteilt werden. Die gefederte Masse ist hierbei über eine erste Fahrwerkskomponente mit einer ersten ungefederten Masse und über eine zweite Fahrwerkskomponente mit einer zweiten ungefederten Masse verbunden. Die ungefederte Masse kann hierbei durch eines der Räder, sowie mit dem jeweiligen Rad im Wesentlichen fest verbundenen Bauteile gebildet sein, wie beispielsweise einer Schwinge oder einem ungefederten Anteil einer Federgabel. Die ungefederten Massen sind hierbei im Wesentlichen direkt mit dem Untergrund oder der Fahrbahn wirkverbunden. Die gefederte Masse, beispielsweise ein Rahmen und ein Motor, sowie weitere Bauteil die mit dem Rahmen starr verbunden sind, ist indirekt über die erste und zweite Fahrwerkskomponente sowie die erste und zweite ungefederte Masse mit dem Untergrund oder der Fahrbahn verbunden. Die erste Fahrwerkskomponente, insbesondere ein Federbein, und die zweite Fahrwerkskomponente, insbesondere eine Federgabel, weisen jeweils eine gefederte und eine ungefederte Masse auf.
Im Hinblick auf die Verständlichkeit wird im Folgenden ein Motorrad anstelle eines Zweirads ausgeführt, zudem steht der Rahmen im Folgenden stellvertretend für die gefederte Masse, das vordere Rad steht stellvertretend für die erste ungefederte Masse und das hintere Rad und eine diesem zugehörige Schwinge steht stellvertretend für eine zweite ungefederte Masse. Zudem wird die erste Fahrwerkskomponente als eine Federgabel sowie die zweite Fahrwerkskomponente durch ein Federbein dargestellt. Die Folgenden Aussagen sind jedoch auf die entsprechenden allgemeineren Begriffe lesbar und dementsprechend verallgemeinerbar. Die substituierten Begriffe sind daher rücksubstituierbar.
Weiterhin sind im Folgenden jeweils einzelne Werte oder Parameter sowie einzelne Sensoren dargestellt. Die Ausführungen sind jedoch auf mehrere Sensoren und auch auf mehrere Parameter oder Werte je Sensor verallgemeinerbar. Ein Sensor kann im Folgenden somit auch einer Sensoranordnung entsprechen, wobei ein Wert oder ein Parameter auch einer Mehrzahl von Werten oder Parametern entsprechen können.
Ein erster Sensor, insbesondere ein Beschleunigungssensor, ist hierbei mit dem vorderen Rad wirkverbunden, wobei der Sensor einen ersten Bewegungsparameter ermittelt und diesen in Form eines ersten Ausgabewerts einem Steuergerät bereitstellt. Der Sensor kann beispielsweise eine Beschleunigung der ersten ungefederten Massen ermitteln, die beispielsweise einer Einfederbewegung der Federgabel entsprechen kann. Daraufhin kann die Steuereinheit die Bewegung eines ungefederten Anschlusspunkts der Federgabel ermitteln, insbesondere eine Bewegung in einer Einfederrichtung, in die die Federgabel eine Federbewegung ausführt.
Ein zweiter Sensor, insbesondere ein Winkelsensor, ermittelt einen Ausrichtparameter der Schwinge gegenüber dem Rahmen und stellt diesen dem Steuergerät als zweiten Ausgabewert zur Verfügung. Dabei wird beispielsweise ein Winkel oder eine Winkeländerung der Schwinge gegenüber dem Rahmen, ausgehend von einem Ausgangszustand, ermittelt.
Ein dritter Sensor, insbesondere ein Lagesensor, ermittelt eine Lage, insbesondere einen oder mehrere Lageparameter, und/oder einen zweiten Bewegungsparameter des Rahmens und stellt diesen der Steuereinheit als dritten Ausgabewert bereit. Der zweite Bewegungsparameter kann beispielsweise aus der Veränderung des Lageparameters ermittelt oder direkt gemessen werden. Hierbei kann beispielsweise ein eine Drehbewegung, insbesondere eine Gierbewegung, eine Nickbewegung und/oder eine Rollbewegung ermittelt werden, vorzugsweise in allen drei Raumrichtungen um Hochachse, Querachse und Längsachse, um die Lage und/oder Bewegung der gefederten Masse vollständig zu ermitteln. Es ist jedoch auch möglich, dass dieser Sensor weitere Werte aufzeichnet, wie beispielsweise vertikale Bewegungen oder Beschleunigungen der gefederten Masse.
Basierend auf den ersten, zweiten und dritten Ausgabewerten ermittelt die Steuereinheit eine Wirklänge und/oder eine Bewegung der ersten Fahrwerkskomponente. Dabei entspricht die Wirklänge einem Relativabstand und die Bewegung einer Relativbewegung der gefederten und der ungefederten Anschlusspunkte der Federgabel. Die Bewegung der Federgabel verläuft hierbei in einer Einfederrichtung. Die Bewegung kann beispielsweise linear, kreisbahnförmig oder in einer anderen Variante verlaufen.
Mit besonderem Vorteil bestimmt die Steuereinheit mithilfe des zweiten und des dritten Sensors eine Position und/oder eine Bewegung des gefederten Anschlusspunktes der ersten Fahrwerkskomponente und vergleicht diese mit dem ersten Ausgabewert des ersten Sensors, um darauf basierend die Wirklänge und/oder die Bewegung der ersten Fahrwerkskomponente zu ermitteln. Dabei kann die Steuereinheit mithilfe des zweiten und dritten Ausgabewerts, die einer Lage des Rahmens sowie einer Ausrichtung der Schwinge zum Rahmen entsprechen, und unter Kenntnis der Fahrzeuggeometrie die Position des gefederten Anschlusspunkts der Federgabel berechnen. Dabei kann insbesondere die Bewegung des gefederten Anschlusspunkts der Federgabel in Einfederrichtung ermittelt werden. Darauf basierend verwendet die Steuereinheit die Position und/oder die Bewegung des ermittelten bzw. berechneten gefederten Anschlusspunkts und den ersten Ausgabewert, um eine Wirklänge und/oder eine Bewegung der Federgabel zu ermitteln bzw. zu berechnen. Die Wirklänge entspricht hierbei einem Abstand von gefedertem und ungefedertem Anschlusspunkt, wobei die Bewegung einer Relativbewegung der beiden Anschlusspunkte der Federgabel entspricht. Dabei vergleicht die Steuereinheit beispielsweise die Bewegung des gefederten und des ungefederten Anschlusspunkts der Federgabel, beispielsweise in Einfederrichtung, woraufhin eine Relativbewegung der Anschlusspunkte, insbesondere eine Aufbaugeschwindigkeit und/oder eine Aufbaubeschleunigung der Federgabel ermittelt wird.
Je nach Anforderung kann dieses Verfahren verwendet werden um die genaue Bewegung und Position der Federgabel zu ermitteln, inklusive des aktuellen Federwegs der Federgabel. In einer einfacheren Variante können beispielsweise lediglich die Aufbaugeschwindigkeit und/oder auch die Aufbaubeschleunigung der Federgabel ermittelt werden.
Es sind verschiedene Kombinationsmöglichkeiten von Sensoren möglich. Der zweite Sensor kann anstelle eine Winkelsensors ebenso ein Wegemesssensor sein, der eine Bewegung einer Kolbenstange des Federbeins abgreift. Der dritte Sensor kann zudem ein Drehratensensor sein oder beispielsweise durch mehrere Beschleunigungssensoren gebildet werden, die am Rahmen verteilt sind. Dabei ist jedoch zu beachten, dass bei einem Lagesensor jederzeit eine Ermittlung der Position und der Bewegung des gedämpften Anschlusspunkts direkt aus den zweiten und dritten Ausgabewerten möglich ist. Bei Verwendung von Drehratensensoren oder mehreren Beschleunigungssensoren kann die Position, ausgehend von einem Zustand, bei dem die Position des gedämpften Anschlusspunktes bekannt ist, aus dem Verlauf der Bewegung indirekt ermittelt werden.
In einer vorteilhaften Variante verwendet die Steuereinheit in einem statischen Zustand des Zweirads die zweiten und dritten Ausgabewerte, um einen Beladungszustand des Zweirads zu ermitteln. In einem statischen Zustand steht das Fahrzeug beispielsweise still bzw. weist eine Geschwindigkeit von Null auf. Abhängig von der Lage des Rahmens, sowie der Ausrichtung der Schwinge gegenüber dem Rahmen, kann auf eine Beladungsmasse sowie eine zugehörige Verteilung geschlossen werden. In einer simpleren Variante kann zur Ermittlung des Beladungszustands lediglich der zweite Ausgabewert verwendet werden, um die Beladungsmasse zu ermitteln.
Dabei wird der Beladungszustand vorzugsweise wiederholt ermittelt, bis sich das Fahrzeug in Bewegung setzt und eine Geschwindigkeit größer Null aufweist. Der letzte ermittelte Wert mit Geschwindigkeit Null ist hierbei der korrekte Beladungszsutand. Somit kann das Zweirad zu Beginn einer jeden Fahrt auf den Beladungszustand, beispielsweise Gepäck und oder Sozius, eingestellt werden und weist somit optimale Fahrwerkseinstellungen auf.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Steuereinheit den zweiten und den dritten Sensor verwendet um eine Position und/oder Bewegung der zweiten Fahrwerkskomponente zu ermitteln. Dadurch kann die Bewegung und Position des Federbeins bestimmt werden, wodurch der momentane Zustand des Fahrwerks vollständig bekannt ist.
In einer Weiterbildung wird ein Verfahren zur Verstellung mindestens einer Fahrwerkskomponente eines Zweirads, insbesondere eines Motorrads vorgeschlagen, wobei eine Steuereinheit zunächst eine Bewegung einer ersten Fahrwerkskomponente für ein vorderes Rad ermittelt und wobei die Steuereinheit anschließend die erste Fahrwerkskomponente verstellt. Hierbei wird vorzugsweise das zuvor erläuterte Verfahren verwendet.
Günstigerweise sind zu verstellenden Fahrwerkskomponenten verstellbar, insbesondere elektronisch verstellbar, ausgebildet. Dadurch kann die Steuereinheit die Fahrwerkskomponenten direkt verstellen und optimal an eine aktuelle Fahrsituation anpassen. Hierbei wird vorzugsweise die Dämpfkraft der Fahrwerkskomponente verstellt.
Die Steuereinheit kann hierbei Informationen weiterer Sensoren heranziehen um eine optimale Einstellung des Fahrwerks zu erreichen. Dies können beispielsweise Radsensoren von ABS-Systemen oder Neigungssensoren sein. Zudem kann die Steuereinheit die aktuelle Geschwindigkeit zur Ermittlung der optimalen Fahrwerkseinstellung heranziehen. Diese kann beispielsweise mit einem Sensor gemessen werden oder auch aus der Drehzahl des Motors, sowie dem aktuell eingelegten Gang, ermittelt werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante ermittelt die Steuereinheit eine Wirklänge und eine Bewegung einer zweiten Fahrwerkskomponente für ein hinteres Rad und verstellt diese zweite Fahrwerkskomponente. Hierdurch kann das Fahrwerk des gesamten Zweirads optimal an den Fahrzustand angepasst werden. Es ist jedoch auch möglich, dass lediglich eine erste oder eine zweite Fahrwerkskomponenten verstellt wird.
Mit Vorteil berücksichtigt die Steuereinheit bei der Verstellung der Fahrwerkskomponente einen Beladungszustand des Zweirads.
Günstigerweise wird ein Dämpfventil eines Schwingungsdämpfers der ersten und/oder der zweiten Fahrwerkskomponenten verstellt.
Weiterhin wird ein Zweirad, insbesondere ein Motorrad, welches zur Anwendung der zuvor erläuterten Verfahren geeignet ist, umfassend eine erste ungefederte Masse, eine zweite ungefederte Masse, eine gefederte Masse, die über eine erste Fahrwerkskomponente mit der ersten ungefederten Masse und über eine zweite Fahrwerkskomponente mit der zweiten ungefederten Masse wirkverbunden ist, eine Steuereinheit, sowie einen ersten Sensor, der an der ersten ungefederten Masse angeordnet ist, einen zweiten Sensor, der an der zweiten ungefederten Masse angeordnet ist und einen dritten Sensor, der an der gefederten Masse angeordnet ist.
Günstigerweise sind die erste und/oder die zweite Fahrwerkskomponente, insbesondere die Federgabel und/oder das Federbein, verstellbar ausgebildet sind.
Zudem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, den ersten Sensor als Beschleunigungssensor auszubilden. Dadurch kann die Bewegung des Rades auf einfache Art und Weise, beispielsweise durch Integration einer gemessenen Beschleunigung in Einfederrichtung, erhalten werden.
Die zweite ungefederte Masse kann zudem zusätzlich zu der zweiten Fahrwerkskomponente drehbar an einem Befestigungspunkt an der gefederten Masse angeordnet sein. Dabei kann die ungefederte Masse drehbar an der gefederten Massen angeordnet. Hierbei kann insbesondere eine Schwinge drehbar um eine Achse an der gefederten Masse angeordnet sein.
Weiterhin ist es günstig den zweiten Sensor als Winkelsensor auszubilden und an der zweiten ungefederten Masse sowie an der gefederten Masse anzuordnen. Der Winkelsensor kann somit den momentanen Winkel zwischen Rahmen und Schwinge ermitteln, woraus bei bekannter Geometrie die Wirklänge und die Bewegung des Federbeins ermittelt werden kann. Weiterhin ist ein derartiger Sensor relativ günstig. In einer alternativen Variante kann das Federbein auch eine Sensorik aufweisen, die die Bewegung und die Position des Federbeins direkt misst, beispielsweise einen Wegmesssensor an einer Kolbenstange des Federbeins.
Mit besonderem Vorteil ist der dritte Sensor als Lagesensor oder als Drehratensensor oder als eine Sensorik aus mehrerer Beschleunigungssensoren ausgebildet ist. Der Lagesensor bietet hierbei eine einfache Möglichkeit die Lage des Rahmens zu jedem Zeitpunkt einfach und genau zu bestimmen.
Mit Vorteil ist der erste Sensor als Beschleunigungssensor, der zweite Sensor als Winkelsensor und der dritte Sensor als Lagesensor ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 ein Zweirad mit einem Fahrwerk;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung eines Zustands eines Fahrwerks sowie zur Verstellung dieses Fahrwerks.
Im Folgenden werden gleichwirkende Mittel oder gleichwirkende Bauteile mit denselben Bezugsziffern versehen.
In der 1 ist ein Zweirad 10, insbesondere ein Motorrad 10, dargestellt. Diese Zweirad 10 weist eine gefederte Masse 12, hier als Rahmen 12, bezeichnet, eine erste ungefederte Masse 14, durch ein vorderes Rad 14 dargestellt, sowie eine zweite ungefederte Masse 16, durch ein hinteres Rad 16 und eine Schwinge dargestellt, auf. Der Rahmen 12 ist hierbei über eine erste Fahrwerkskomponente 18 mit dem vorderen Rad 14 und über eine zweite Fahrwerkskomponente 20 mit dem hinteren Rad 16 wirkverbunden. Die erste und die zweite Fahrwerkskomponente 18, 20 sind hierbei Komponenten des Fahrwerks des Zweirads. Die Fahrwerkskomponenten 18, 20 sind dabei lediglich als Schwingungsdämpfer 18, 20 dargestellt, wobei dies ausschließlich der Einfachheit der Darstellung dient. Die gezeigten Fahrwerkskomponenten 18, 20 können nach allen bekannten Ausführungsvarianten von Fahrwerkskomponenten 18, 20 ausgebildet sein.
An den ungefederten Massen ist eine Steuereinheit 22 ausgebildet, die über Leitungen mit mehreren Sensoren 24, 26, 28 verbunden ist. Der erste Sensor 24 ist hierbei als Beschleunigungssensor an den ersten ungefederten Massen 14 angeordnet. Der zweite Sensor 26 ist als Winkelsensor 26 an der zweiten ungefederten Masse 16, insbesondere an der Schwinge, und an dem Rahmen 12 angeordnet. Der dritte Sensor 28 ist hierbei als Lagesensor 28 an dem Rahmen 12 angeordnet und mit diesem fest verbunden. Der Lagesensor 28 kann ebenso in die Steuereinheit 22 integriert sein. Zudem kann der dritte Sensor 28 auch als Drehratensensor 28 ausgebildet sein. Die Sensoren stellen dabei erste, zweite und dritte Ausgabewerte bereit, die von der Steuereinheit 22 ausgelesen und verarbeitet werden können. Die Steuereinheit 22 ist weiterhin über weitere Leitungen mit den verstellbaren Fahrwerkskomponenten 18, 20 verbunden um diese verstellen zu können.
Die ersten und zweiten ungefederten Massen 14, 16, insbesondere deren Rädern, stehen im normalen Betriebsfall direkt mit dem Untergrund in Wirkverbindung, wobei der Rahmen 12 indirekt bzw. gedämpft über die Fahrwerkskomponenten 18, 20 und die ersten und zweiten ungefederten Massen 14, 16 mit dem Untergrund in Wirkverbindung steht. Die Schwingungsdämpfer 18, 20 weisen jeweils einen gefederten und einen ungefederten Anschlusspunkt 32, 34 auf, wobei der gefederte Anschlusspunkt 32b, 34b jeweils der gefederten Masse 12 zugehört und der ungefederte Anschlusspunkt 32a, 32b der jeweiligen ungefederten Masse 14, 16. Die Anschlusspunkte 32 der ersten Fahrwerkskomponente 18 weisen hierbei einen Abstand bzw. eine Wirklänge W1 zueinander auf. Die Anschlusspunkte 34 der zweiten Fahrwerkskomponente 28 weisen dementsprechend einen Abstand bzw. eine Wirklänge W2 zueinander auf. Diese Wirklängen W1 und W2 verändern sich während der Fahrt des Zweirads 10 aufgrund von Ein- und Ausfederbewegungen der Fahrwerkskomponenten 18, 20, die durch den Untergrund 30 bedingt sind.
In der 2 ist ein Verfahren zur Ermittlung eines momentanen Zustands und zur Verstellung eines Fahrwerks eines Zweirads beschrieben. Nach einem Start 40, beispielsweise bedingt durch ein Einschalten einer Zündung des Zweirads, werden die Sensoren des Zweirads 10 aus 1 ausgelesen 42. In dem Fall, dass das Zweirad steht wird ein erster Pfad A abgearbeitet, wobei hier der Beladungszustand ermittelt wird. Wie bereits weiter oben erläutert kann durch Verwendung spezifischer Sensoren, beispielsweise des zweiten und dritten Sensors 26, 28 aus 1, der Beladungszustand und die Ladungsverteilung ermittelt werden 44. Dabei sind Referenzwerte für das Zweirad in unbeladenem Werkszustand bekannt, die mit den Ausgabewerten der Sensoren verglichen werden können. Diese Werte können beispielsweise direkt eine Veränderung der Fahrwerkseinstellung erwirken oder auch lediglich zur späteren Verwendung in der Steuereinheit 22 abgelegt werden 46. Der Beladungszustand kann daher vorzugsweise solange durchgeführt werden, bis das Zweirad 10 losfährt, so entspricht der ermittelte Beladungszustand dem momentanen Beladungszustand der aktuellen Fahrt. Dies kann dann von Vorteil sein, wenn der Fahrer das Fahrzeug zuerst startet, erst dann aufsteigt und anschließend losfährt.
Sobald sich das Zweirad 10 mit einer Geschwindigkeit ungleich Null fortbewegt wird ein Pfad B abgearbeitet. Die Steuereinheit verwendet nun die ermittelten Ausgabewerte der ersten, zweiten und dritten Sensoren 24, 26, 28 um die Bewegung der Anschlusspunkte 32a, 32b der ersten Fahrwerkskomponente 18 zu ermitteln. Dabei kann während der Fahrt und bei bekannter Geometrie des Zweirads aus den Ausgabewerten des zweiten und dem dritten Sensor 26, 28 die Position und Bewegung des ersten gefederten Anschlusspunkts 32b ermittelt werden. Diese Bewegung des ersten gefederten Anschlusspunkts 32b wird anschließend mit der Bewegung des ersten ungefederten Anschlusspunkts 32a verglichen, die mithilfe des ersten Sensors 24 ermittelt werden können. Hieraus können beispielsweise Aufbaugeschwindigkeiten sowie Aufbaubeschleunigungen der ersten Fahrwerkskomponente 18 ermittelt werden. Diese entsprechen der Relativbewegung und der Relativbeschleunigung der ersten Anschlusspunkte 32. Zudem können der zweite und der dritte Sensor 26, 28 verwendet werden, um die entsprechenden Aufbaubeschleunigungen und Aufbaugeschwindigkeiten der zweiten Fahrwerkskomponente 20 bzw. deren Wirklänge und/oder Bewegung zu ermitteln. Der Zustand des Fahrwerks ist daher vollständig bekannt, wobei die Steuereinheit 22 nun die Fahrwerkskomponenten 18, 20 verstellen kann. Hierbei können die Fahrwerkskomponenten 18, 20 grundsätzlich unabhängig voneinander verstellt werden, wobei auch lediglich eine der Fahrwerkskomponenten 18, 20 verstellbar ausgebildet sein kann. Zudem kann die Steuereinheit 22 auf die Informationen zum momentanen Beladungszustand 46 zugreifen. Das Fahrwerk arbeitet somit jederzeit in einem optimalen Betriebsbereich.
Die Ermittlung des Beladungszustands nach Pfad A ist hierbei optional.
Die Position des ersten gefederten Anschlusspunktes 32b kann beispielsweise mithilfe charakteristischer Punkte der Fahrzeuggeometrie berechnet werden. Diese charakteristischen Punkte sind hierbei die Rotationsachse A des hinteren Rades, die Drehachse B der Schwinge, sowie der erste gefederte Anschlusspunkt C. Hierbei kann mithilfe des Lagesensors 28 und dem bekannten Abstand zwischen B und C der Vektor BC → ermittelt werden. Unter Verwendung des Winkelsensors 26 und des Lagesensors 28 kann bei dem bekannten Abstand zwischen A und B ein Vektor AB → ermittelt werden. Die Länge des Vektors AB → ist dabei immer dieselbe, lediglich die Lage gegenüber dem Untergrund ändert sich. Weiterhin ist ein Vektor OA → aus dem Durchmesser des hinteren Rads bekannt bei einem Auflagepunkt O des hinteren Rades. Addiert man die einzelnen Vektoren erhält man die Position des oberen Anschlusspunktes 32b mithilfe der Formel OC → = OA → + AB → + BC →. Daraus kann anschließend die Bewegung des ersten gefederten Anschlusspunktes 32b ermittelt und mit der Bewegung des ersten ungefederten Anschlusspunktes 32a verglichen werden.
Bezugszeichenliste

10: Zweirad, Motorrad
12: Rahmen, gefederte Masse
14: Vorderes Rad, erste gefederte Masse
16: Hinteres Rad, Schwinge, zweite gefederte Masse
18: Federgabel, erste Fahrwerkskomponente
20: Federbein, zweite Fahrwerkskomponente
22: Steuereinheit
24: Beschleunigungssensor, erster Sensor
26: Winkelsensor, zweiter Sensor
28: Lagesensor, Drehratensensor, dritter Sensor
30: Untergrund
32a, 34a: ungefederte Anschlusspunkte
32b, 34b: gefederte Anschlusspunkte
W1, W2: Wirklänge
O: Auflagepunkt hinteres Rad
A: Rotationsachse hinteres Rad
B: Drehachse Schwinge
C: erster gefederter Anschlusspunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011082692 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Zustands eines Fahrwerks eines Zweirads (10), insbesondere eines Motorrads (10), welches eine erste ungefederte Masse (14) über eine erste Fahrwerkskomponente (18) und eine zweite ungefederte Masse (16) über eine zweite Fahrwerkskomponente (20) mit einer gefederten Masse (12) verbindet, – wobei zunächst mithilfe eines ersten Sensors (24) ein erster Bewegungsparameter, insbesondere eine Beschleunigung, der ersten ungefederten Masse (14), die ein vorderes Rad (14) umfasst, ermittelt und als erster Ausgabewert bereitgestellt wird, – mithilfe eines zweiten Sensors (26) ein Ausrichtungsparameter der zweiten ungefederten Masse (16), die ein hinteres Rad (16) umfasst, gegenüber der gefederten Masse (12) ermittelt und als zweiter Ausgabewert bereitgestellt wird, – sowie mithilfe eines dritten Sensors (28) ein Lageparameter und/oder ein zweiter Bewegungsparameter der gefederten Masse (12) ermittelt und als dritter Ausgabewert bereitgestellt wird, – wobei eine Steuereinheit (22) anschließend die ersten, zweiten und dritten Ausgabewerte verwendet um eine Wirklänge (W1) und/oder eine Bewegung der ersten Fahrwerkskomponente (18), die einem Relativabstand und/oder einer Relativbewegung eines gefederten und ungefederten Anschlusspunkts (32a, 32b) der Fahrwerkskomponente (18) entspricht, zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) mithilfe der zweiten und dritten Ausgabewerte eine Position und/oder eine Bewegung des gefederten Anschlusspunktes (12) der ersten Fahrwerkskomponente (18) bestimmt und diese mit dem ersten Ausgabewert des ersten Sensors (24) vergleicht, um darauf basierend die Wirklänge (W1) und/oder die Bewegung der ersten Fahrwerkskomponente (18) zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) in einem statischen Zustand des Zweirads (10) die zweiten und dritten Ausgabewerte verwendet, um einen Beladungszustand des Zweirads (10) zu ermitteln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) die zweiten und dritten Ausgangswerte verwendet um eine Wirklänge (W2) und/oder eine Bewegung einer zweiten Fahrwerkskomponente (20) zu ermitteln.
Verfahren zur Verstellung mindestens einer Fahrwerkskomponente (18, 20) eines Zweirads (10), insbesondere eines Motorrads (10), – wobei eine Steuereinheit (22) zunächst eine Bewegung einer ersten Fahrwerkskomponente (18) für ein vorderes Rad (14) ermittelt, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, – und wobei die Steuereinheit (22) anschließend die erste Fahrwerkskomponente (18) verstellt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) eine Wirklänge (W2) und eine Bewegung einer zweiten Fahrwerkskomponente (20) für ein hinteres Rad (16) ermittelt und diese zweite Fahrwerkskomponente (20) verstellt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) bei der Verstellung der Fahrwerkskomponente (18, 20) einen Beladungszustand des Zweirads (10) berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfventil eines Schwingungsdämpfers (18, 20) der ersten und/oder der zweiten Fahrwerkskomponenten (18, 20) verstellt wird.
Zweirad (10), insbesondere ein Motorrad (10), zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend – eine erste ungefederte Masse (14), – eine zweite ungefederte Masse (16), – eine gefederte Masse (12), die über eine erste Fahrwerkskomponente (18) mit der ersten ungefederten Masse (14) und über eine zweite Fahrwerkskomponente (20) mit der zweiten ungefederten Masse (16) wirkverbunden ist, – eine Steuereinheit (22), – sowie einen ersten Sensor (24), der an der ersten ungefederten Masse (14) angeordnet ist, – einen zweiten Sensor (26), der an der zweiten ungefederten Masse (16) angeordnet ist und – einen dritten Sensor (28), der an der gefederten Masse (12) angeordnet ist.
Zweirad (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Fahrwerkskomponente (18, 20) verstellbar ausgebildet sind.
Zweirad (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (24) als Beschleunigungssensor (24) ausgebildet ist.
Zweirad (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (26) als Winkelsensor (26) ausgebildet ist und an der zweiten ungefederten Masse (16) sowie an der gefederten Masse (12) angeordnet ist.
Zweirad (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Sensor (28) als Lagesensor (28) oder als Drehratensensor (28) oder als eine Sensorik aus mehrerer Beschleunigungssensoren ausgebildet ist.