DE102016200500A1 - Method for stabilizing a two-wheeler when cornering - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Stabilisierung eines Zweirads bei Kurvenfahrt wird die Vorderachsschräglage detektiert und in Abhängigkeit der Vorderachsschräglage an mindestens einem Fahrzeugrad das Antriebs- und/oder Bremsmoment verändert.In a method for stabilizing a two-wheeler when cornering, the Vorderachsschräglage is detected and changed depending on the Vorderachsschräglage on at least one vehicle, the drive and / or braking torque.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Stabilisierung eines Zweirads bei Kurvenfahrt.The invention relates to a method for stabilizing a two-wheeler when cornering.

Stand der TechnikState of the art

Bekannt sind Motorrad-Stabilitätskontrollsysteme, welche beim Beschleunigen oder Bremsen des Motorrads in Kurven verhindern, dass das Motorrad über- oder untersteuert, also das Hinterrad zu driften beginnt bzw. das Vorderrad über die Kurve hinausschiebt. Das Stabilitätskontrollsystem erfasst über eine Sensorik verschiedene Zustandsgrößen des Motorrads, unter anderem die Raddrehzahlen, die Beschleunigung und die Schräglage.Motorcycle stability control systems are known which prevent the motorcycle from oversteering or understeering when the motorcycle accelerates or brakes, ie when the rear wheel begins to drift or the front wheel overshoots the curve. The stability control system uses a sensor system to record various condition variables of the motorcycle, including wheel speeds, acceleration and inclination.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Von diesem Stand der Technik ausgehend ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine verbesserte Stabilisierung eines Zweirads bei Kurvenfahrt. Bei dem Verfahren wird die Schräglage der Vorderachse des Zweirades detektiert und auf der Grundlage der Vorderachsschräglage eine Regelung zur Stabilisierung des Zweirads bei Kurvenfahrt durchgeführt, indem an mindestens einem Fahrzeugrad des Zweirads das Antriebs- und/oder Bremsmoment in geregelter Weise verändert wird. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass nicht nur bei großen Kurvenradien, bei denen der Lenkwinkel sowie der Schräglaufwinkel am Vorderrad klein sind, sondern auch bei kleinen Kurvenradien eine verbesserte Stabilität erreicht wird, bei denen der Schräglaufwinkel am Vorderrad potenziell größer ist. Somit wird mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens das Zweirad in zusätzlichen Fahrsituationen stabilisiert, unter anderem beim Abbiegen an einer Kreuzung oder in engen Serpentinen. Insbesondere bei niedrigen Reibwerten und damit einhergehend bei größeren Schräglaufwinkeln ergeben sich hierdurch Vorteile für die Fahrsicherheit. Starting from this state of the art, the method according to the invention enables improved stabilization of a two-wheeler when cornering. In the method, the skew of the front axle of the bicycle is detected and based on the Vorderachsschräglage a control to stabilize the two-wheel when cornering performed by at least one vehicle wheel of the two-wheel drive and / or braking torque is changed in a controlled manner. This procedure has the advantage that improved stability is achieved not only in the case of large curve radii, in which the steering angle and the slip angle at the front wheel are small, but also at small curve radii, in which the slip angle at the front wheel is potentially greater. Thus, using the method according to the invention, the bicycle is stabilized in additional driving situations, including when turning at an intersection or in tight serpentines. In particular, at low coefficients of friction and concomitantly with larger slip angles, this results in advantages for driving safety.

Das Verfahren wird in einer geregelten Weise durchgeführt, indem fortlaufend aus Sensorinformationen gemäß einem hinterlegten Algorithmus in einem Regel- bzw. Steuergerät Stellsignale erzeugt werden, über die das Antriebssystem und/oder die Vorderradbremse und/oder die Hinterradbremse selbsttätig angesteuert werden, um das Antriebs- und/oder Bremsmoment am Hinterrad und/oder das Bremsmoment am Vorderrad selbsttätig einzustellen. Dies ermöglicht es, ein vom Fahrer vorgegebenes Antriebs- und/oder Bremsmoment selbsttätig zu verändern. Der Eingriff erfolgt zur Beeinflussung des Antriebsmomentes in die Motorsteuerung und zur Beeinflussung des Bremsmomentes in die Bremsensteuerung.The method is carried out in a controlled manner by continuously generating control signals from sensor information in accordance with a stored algorithm in a control unit, by means of which the drive system and / or the front wheel brake and / or the rear wheel brake are automatically controlled in order to control the drive system. and / or set braking torque on the rear wheel and / or the braking torque on the front wheel automatically. This makes it possible to automatically change a drive and / or braking torque specified by the driver. The intervention takes place to influence the drive torque in the engine control and to influence the braking torque in the brake control.

Das Verfahren wird vorzugsweise während eines fahrerbetätigten Bremsens bei Kurvenfahrt durchgeführt. Aufgrund des Bremsmomentes können nur geringe Seitenführungskräfte an den Rädern übertragen werden, so dass die Gefahr eines Über- oder Untersteuerns erhöht ist. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dennoch auch bei kleinen Kurvenradien eine Stabilisierung des Zweirades erreicht werden, indem die aktuelle Vorderachsschräglage ermittelt und der Einstellung von Antriebs- und/oder Bremsmomenten zugrunde gelegt wird.The method is preferably performed during driver-operated braking when cornering. Due to the braking torque only small cornering forces can be transmitted to the wheels, so that the risk of over or understeering is increased. With the aid of the method according to the invention, a stabilization of the bicycle can nevertheless be achieved even with small curve radii by determining the current front axle angle and based on the setting of drive and / or braking torques.

Das Verfahren ist aber auch im angetriebenen Zustand oder im brems- und antriebsfreien Zustand bei Kurvenfahrt anwendbar.The method is also applicable in the driven state or in the brake and drive-free state when cornering.

Die Vorderachsschräglage kann in bereits bestehenden Zweirad-Kontrollsystemen wie zum Beispiel MSC (Motorcycle Stability Control) verwendet werden. Die Vorderachsschräglage verbessert und erweitert die Regelung der Fahrstabilität auf Fahrsituationen mit kleinen Kurvenradien. The front axle angle can be used in existing two-wheeler control systems such as MSC (Motorcycle Stability Control). The front axle angle improves and extends the control of driving stability to driving situations with small curve radii.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird zusätzlich zu der Vorderachsschräglage mithilfe eines zweiten Sensors, der am Fahrwerk des Zweirads angeordnet ist, die Fahrwerks- bzw. Zweiradschräglage ermittelt. Somit stehen die Schräglagen an der Vorderachse bzw. dem Vorderrad und dem Fahrwerk bzw. dem Hinterrad für das Stabilisierungsverfahren zur Verfügung. Hierbei kann es zweckmäßig sein, dass die Differenz von Zweiradschräglage und Vorachsschräglage zur Einstellung des Antriebs- und/oder Bremsmoments an einem oder an beiden Fahrzeugrädern herangezogen wird. According to an advantageous embodiment, in addition to the Vorderachsschräglage using a second sensor, which is arranged on the chassis of the two-wheeled, the suspension or Zweiradschräglage determined. Thus, the inclinations are available on the front axle and the front wheel and the chassis or the rear wheel for the stabilization process. It may be appropriate that the difference of two-wheel skew and Vorachsschräglage used to adjust the drive and / or braking torque on one or both vehicle wheels.

Die selbsttätige Einstellung von Bremse und Antrieb erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung zusätzlicher Zustandsgrößen des Zweirades, insbesondere in Abhängigkeit der Geschwindigkeit. Gegebenenfalls können darüber hinaus weitere Zustandsgrößen zur Längs-, Quer- und/oder Vertikaldynamik berücksichtigt werden, gegebenenfalls auch der aktuelle Lenkwinkel des Zweirades. Auf die Ermittlung des Lenkwinkels kann aber auch verzichtet werden, da die für die Stabilitätsregelung relevante Lenkinformation in der Vorderachsschräglage enthalten ist. Der Schräglagesensor an der Vorderachse und gegebenenfalls zusätzlich am Fahrwerk ermittelt verschiedene Zustandsgrößen, insbesondere die Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigung sowie die Gier-, Wank- und Rollrate des Zweirades; aus diesen Informationen kann der Schräglagewinkel berechnet werden.The automatic adjustment of brake and drive is preferably carried out taking into account additional state variables of the bicycle, in particular as a function of speed. Optionally, further state variables for longitudinal, lateral and / or vertical dynamics may also be taken into account, if appropriate also the current steering angle of the bicycle. On the determination of the steering angle can also be dispensed with, since the steering information relevant to the stability control is included in the Vorderachsschräglage. The oblique position sensor on the front axle and possibly also on the chassis determines various state variables, in particular the longitudinal, transverse and vertical acceleration and the yaw, roll and roll rate of the bicycle; From this information, the skew angle can be calculated.

Die verschiedenen Verfahrensschritte werden in einem Regel- bzw. Steuergerät durchgeführt, das gegebenenfalls Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems im Zweirad sein kann. Zu dem Fahrerassistenzsystem gehört insbesondere auch die Sensorik, um die Vorderachsschräglage und gegebenenfalls auch die Zweiradschräglage und die weiteren Zustandsgrößen zu ermitteln. Das mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem ausgestattete Zweirad umfasst das Regel- bzw. Steuergerät und die Sensorik, wobei über das Regel- bzw. Steuergerät die Motorsteuerung und die Bremsensteuerung selbsttätig eingestellt werden können.The various method steps are carried out in a control or control unit, which may optionally be part of a driver assistance system in a two-wheeler. To the driver assistance system belongs in particular also the sensors to determine the Vorderachsschräglage and possibly also the Zweiradschräglage and the other state variables. The two-wheeled vehicle equipped with such a driver assistance system comprises the regulating or control device and the sensor system, it being possible for the engine control and the brake control to be set automatically via the regulating or control device.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 ein Motorrad bei Kurvenfahrt, das mit einem Schräglagensensor an der Vorderachse und einem weiteren Schräglagensensor am Fahrwerk ausgestattet ist, 1 a motorcycle when cornering, which is equipped with a bank angle sensor on the front axle and another bank angle sensor on the chassis,

2 ein Ablaufschema zur Stabilisierung des Zweirads bei Kurvenfahrt unter Berücksichtigung der Vorderachsschräglage und der Zweiradschräglage. 2 a flow chart for stabilizing the two-wheel when cornering, taking into account the Vorderachsschräglage and the Zweiradschräglage.

In 1 ist als Zweirad ein Motorrad 1 dargestellt, das sich in einer Kurvenfahrt befindet und entsprechend eine Schräglage aufweist. Hierbei nimmt zum einen das Motorrad 1 insgesamt eine Zweiradschräglage ein, bezogen auf das Fahrwerk des Motorrades, zum andern weist die gelenkte Vorderachse des Motorrades 1 eine differierende Vorderachsschräglage auf, die unter anderem aufgrund des aktuellen Lenkwinkels von der Zweiradschräglage abweicht. In das Motorrad 1 ist ein Fahrerassistenzsystem zur Stabilisierung bei Kurvenfahrt eingebaut, das neben einem Regel- bzw. Steuergerät auch zwei Schräglagensensoren 2 und 3 an der Vorderachse und dem Fahrwerk umfasst. Das Regel- bzw. Steuergerät verarbeitet die Informationen aus den Schräglagensensoren 2, 3 sowie darüber hinaus weitere Sensorinformationen zu Zustandsgrößen des Fahrzeugs, insbesondere längs- und querdynamische, gegebenenfalls auch vertikaldynamische Zustandsgrößen gemäß einem hinterlegten Algorithmus und erzeugt Stellsignale zur selbsttätigen Ansteuerung des Antriebsmotors im Motorrad 1 und/oder der Vorderrad- und/oder der Hinterradbremse.In 1 is a motorcycle as a two-wheeler 1 shown, which is in a cornering and has a corresponding skew. This takes on the one hand, the motorcycle 1 Overall, a Zweiradschräglage, based on the chassis of the motorcycle, on the other hand, the steered front axle of the motorcycle 1 a differing Vorderachsschräglage on, among other things, due to the current steering angle deviates from the Zweiradschräglage. In the motorcycle 1 is a driver assistance system for stabilization when cornering installed, in addition to a control or control device and two angle sensors 2 and 3 includes on the front axle and the chassis. The controller processes the information from the skew sensors 2 . 3 as well as further sensor information on state variables of the vehicle, in particular longitudinal and lateral dynamic, possibly also vertical dynamic state variables in accordance with a stored algorithm and generates actuating signals for the automatic control of the drive motor in the motorcycle 1 and / or the front wheel and / or the rear wheel brake.

Wie dem Ablaufschema gemäß 2 zu entnehmen, wird zunächst in einem ersten Verfahrensschritt 10 festgestellt, ob sich das Motorrad in Kurvenfahrt befindet. Falls dies nicht zutrifft, wird der Nein-Verzweigung („N“) folgend wieder zum Beginn des Verfahrens zurückgekehrt und die Abfrage in zyklischen Abständen erneut durchlaufen. Die Kurvenfahrt kann anhand sensorisch ermittelter Zustandsgrößen im Fahrzeug festgestellt werden, beispielsweise aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel.As the flowchart according to 2 can be seen first in a first step 10 Determines if the motorcycle is cornering. If this is not the case, the no-branch ("N") is returned to the beginning of the method and the cycle is repeated at cyclical intervals. The cornering can be determined by means of sensor-determined state variables in the vehicle, for example from the vehicle speed and the steering angle.

Ergibt die Abfrage im Schritt 10, dass sich das Motorrad in Kurvenfahrt befindet, wird der Ja-Verzweigung („Y“) folgend zum nächsten Verfahrensschritt 11 vorgerückt, in welchem über eine im Motorrad verbaute Sensorik Zustandsgrößen ermittelt werden. Zu der Sensorik gehören die Schräglagensensoren 2 und 3 an der Vorderachse bzw. dem Fahrwerk des Motorrads. Es können auch Beschleunigungsgrößen, die Gier-, Nick- und Wankrate im Schritt 10 oder 11 ermittelt werden.Returns the query in step 10 that the motorcycle is cornering, following the yes-branch ("Y") to the next step 11 advanced, in which state variables are determined via a built-in motorcycle sensors. The sensors include the tilt sensors 2 and 3 on the front axle or the chassis of the motorcycle. It can also acceleration sizes, the yaw, pitch and roll rate in the step 10 or 11 be determined.

Die Sensorinformationen mit den Schräglagewinkeln an der Vorderachse bzw. dem Fahrwerk des Motorrads werden im folgenden Schritt 12 dem Regel- bzw. Steuergerät zugeführt, in der die Sensorinformationen verarbeitet werden und Steuer- bzw. Stellsignale zur Ansteuerung des Motors und der Radbremsen erzeugt werden, um das Motorrad zu stabilisieren. Diese Steuer- bzw. Stellsignale werden im folgenden Schritt 13 zur selbsttätigen Einstellung des Antriebs- und/oder Bremsmomentes im Fahrzeug an die Motorsteuerung und die Bremsensteuerung geleitet.The sensor information with the skew angles on the front axle or the chassis of the motorcycle will be in the following step 12 supplied to the control or control unit, in which the sensor information is processed and control signals for controlling the motor and the wheel brakes are generated to stabilize the motorcycle. These control or actuating signals are in the following step 13 for automatic adjustment of the drive and / or braking torque in the vehicle to the engine control and the brake control passed.

Anschließend wird das Verfahren in zyklischen Abständen erneut durchlaufen. Subsequently, the process is run through again at cyclic intervals.

Claims (10)

Verfahren zur Stabilisierung eines Zweirads bei Kurvenfahrt, bei dem über einen an der gelenkten Vorderachse angeordneten Schräglagensensor (2) die aktuelle Vorderachsschräglage detektiert und in Abhängigkeit der Vorderachsschräglage an mindestens einem Fahrzeugrad das Antriebs- und/oder Bremsmoment zur Stabilisierung des Zweirads selbsttätig verändert wird.Method for stabilizing a two-wheeler when cornering, in which via a arranged on the steered front axle bank angle sensor ( 2 ) detects the current Vorderachsschräglage and depending on the Vorderachsschräglage on at least one vehicle, the drive and / or braking torque is automatically changed to stabilize the two-wheeler. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren beim fahrerbetätigten Bremsen bei Kurvenfahrt durchgeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that the method is carried out in driver-actuated braking when cornering. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über einen am Fahrwerk des Zweirads angeordneten zweiten Schräglagensensor (3) die Zweiradschräglage ermittelt wird.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that a second bank angle sensor (2) arranged on the chassis of the two-wheeled vehicle ( 3 ) the two-wheel skew is determined. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz von Zweiradschräglage und Vorderachsschräglage zur selbsttätigen Einstellung des Antriebs- und/oder Bremsmoments an mindestens einem Fahrzeugrad herangezogen wird.A method according to claim 3, characterized in that the difference of Zweiradschräglage and Vorderachsschräglage for automatic adjustment of the drive and / or braking torque is used on at least one vehicle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Zustandsgrößen im Zweirad sensorisch ermittelt und der selbsttätigen Einstellung des Antriebs- und/oder Bremsmoments zugrunde gelegt werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that further state variables are determined by sensors in the bicycle and the automatic adjustment of the drive and / or braking torque are based. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Lenkwinkel ermittelt und zur selbsttätigen Einstellung des Antriebs- und/oder Bremsmoments an mindestens einem Fahrzeugrad herangezogen wird. A method according to claim 5, characterized in that the current steering angle is determined and used for the automatic adjustment of the drive and / or braking torque to at least one vehicle wheel. Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.Control device for carrying out the method according to one of claims 1 to 6. Fahrerassistenzsystem in einem Zweirad mit einem Regel- bzw. Steuergerät nach Anspruch 7.Driver assistance system in a two-wheeler with a control or control device according to claim 7. Zweirad mit einem Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 8, mit einem Schräglagensensor (2) an der Vorderachse des Zweirads.A bicycle with a driver assistance system according to claim 8, with a bank angle sensor ( 2 ) on the front axle of the bicycle. Zweirad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrwerk des Zweirads ein zweiter Schräglagensensor (3) angeordnet ist.Two-wheeler according to claim 9, characterized in that on the chassis of the two-wheeler, a second angle sensor ( 3 ) is arranged.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021197694A1 (en) * 2020-04-02 2021-10-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and motor vehicle
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