DE102018128424A1

DE102018128424A1 - Stabilisierungsvorrichtung für ein Neigefahrzeug und Verfahren zur querdynamischen Stabilisierung eines Neigefahrzeugs

Info

Publication number: DE102018128424A1
Application number: DE102018128424.1A
Authority: DE
Inventors: Josef Seidl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2020-05-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stabilisierungsvorrichtung (2) für ein Neigefahrzeug (4), mit mindestens einer Impulseinheit (6), durch die ein Impuls quer zu einer Fahrtrichtung des Neigefahrzeugs (4) durch Bewegen eines Masseelements (8) erzeugbar ist, mit mindestens einem Aktuator (10), durch den ein Schaltmittel (12) der Impulseinheit (6) von einer Sperrstellung, in der das Masseelement (8) gegen ein Bewegen festgelegt ist, in eine Schubstellung überführbar ist, in der das Masseelement (8) zum Bewegen in eine Hauptbewegungsrichtung (14), die zumindest quer zur Fahrtrichtung verläuft, freigegeben ist, und mit mindestens einer Steuereinheit (16), durch die eine Auslösebedingung erfassbar ist und durch die der Aktuator (10) zumindest bei Erfassen der Auslösebedingung zum Überführen des Schaltmittels (12) in die Schubstellung ansteuerbar ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens einen Impulseinheit (6) an einer Felge (18) einer Radeinheit (20) des Neigefahrzeugs (4) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stabilisierungsvorrichtung für ein Neigefahrzeug, mit mindestens einer Impulseinheit, durch die ein Impuls quer zu einer Fahrtrichtung des Neigefahrzeugs durch Bewegen eines Masseelements erzeugbar ist, mit mindestens einem Aktuator, durch den ein Schaltmittel der Impulseinheit von einer Sperrstellung, in der das Masseelement gegen ein Bewegen festgelegt ist, in eine Schubstellung überführbar ist, in der das Masseelement zum Bewegen in eine Hauptbewegungsrichtung, die zumindest quer zur Fahrtrichtung verläuft, freigegeben ist, und mit mindestens einer Steuereinheit, durch die eine Auslösebedingung erfassbar ist und durch die der Aktuator zumindest bei Erfassen der Auslösebedingung zum Überführen des Schaltmittels in die Schubstellung ansteuerbar ist sowie ein Verfahren zur querdynamischen Stabilisierung eines Neigefahrzeugs.
Beim Betrieb von Neigefahrzeugen, insbesondere bei Kurvenfahrten mit hoher Geschwindigkeit, kann es beschleunigungs-, geschwindigkeits-, untergrunds- und/oder witterungsabhängig dazu kommen, dass ein Reibwert zwischen der Radeinheit des Neigefahrzeugs und der Fahrbahn unterschritten wird und das Neigefahrzeug seitlich ausbricht. Dieses kann auch dann erfolgen, wenn das Neigefahrzeug übermäßig über- oder untersteuert wird.
Insbesondere überhöhte Kurvengeschwindigkeiten, zu starkes Beschleunigen in Schräglage oder eine Änderung des Reibwerts zwischen Reifen und Straße führen oft zu einem Ausbrechen des Neigefahrzeugs.
Aus DE 10 2016 211 421 A1 ist eine gattungsgemäße Stabilisierungsvorrichtung bekannt, bei der am Gehäusekörper zwischen zwei Radeinheiten des Neigefahrzeugs eine Düse vorgesehen ist, die parallel zur Querachse des Neigefahrzeugs ausgerichtet ist und bei Erfassen eines instabilen Fahrzustandes des Neigefahrzeugs einen Schub entgegen der Fliehkraftrichtung des Neigefahrzeugs auslöst.
Bei der bekannten Stabilisierungsvorrichtung hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass durch das Anordnen der Düse an einem Fahrzeuggehäuse zwischen den Radeinheiten des Neigefahrzeugs nur noch ein kleiner Teil des Rückstoßes durch die Düse direkt als Seitenkraft entgegen der Richtung der Fliehkraft nutzbar ist. Der größere Teil des Rückstoßes führt zu einer Anhebung der Radlast, was zu einem Verstärken des Kippmoments führen kann, welches die Schräglage des Neigefahrzeugs weiter steigert und die Verkehrssicherheit des Neigefahrzeugs nachteilig beeinflusst.
Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, eine eingangs genannte Stabilisierungsvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass die Verkehrssicherheit des Neigefahrzeugs erhöht ist.
Diese Aufgabe wird bei einer eingangs genannten Stabilisierungsvorrichtung dadurch gelöst, dass mindestens eine der mindestens einen Impulseinheit an einer Felge einer Radeinheit des Neigefahrzeugs angeordnet ist.
Dadurch, dass mindestens eine der mindestens einen Impulseinheit an der Felge einer Radeinheit des Neigefahrzeugs angeordnet ist, kann der auf das Neigefahrzeug übertragbare Impuls in geringer Nähe zur Fahrbahn erzeugt werden. Hierdurch sind eventuell auftretende Kippmomente, welche das Neigefahrzeug weiter in Schräglage bringen könnten, zumindest reduziert, wodurch die Verkehrssicherheit des Neigefahrzeugs erhöht ist.
Durch das Vorsehen einer Impulseinheit, bei der ein Masseelement quer zur Fahrtrichtung bewegbar ist, wird ein Impuls auf das Neigefahrzeug entgegen der wirkenden Fliehkraft aufgebracht. Hierdurch kann einem Ausbrechen des Neigefahrzeugs entgegengewirkt werden.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Impulseinheit lediglich an einer Felge an einer Radeinheit vorgesehen ist. Die Wirkungsweise der Stabilisierungsvorrichtung lässt sich weiter verbessern, wenn an jeder Radeinheit mindestens eine Impulseinheit vorgesehen ist. Solchenfalls ist eine Impulseinheit am Vorderrad und am Hinterrad des Neigefahrzeugs angeordnet. Die Radaufhängung kann solchenfalls eine Schwinge, einen Längslenker, einen Duolever, eine Telegabel oder einen Telelever umfassen.
Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, wenn sowohl auf der linken Seite des Neigefahrzeugs als auch auf der rechten Seite des Neigefahrzeugs an jeder Radeinheit jeweils eine Impulseinheit angeordnet ist. Solchenfalls sind Kurvenfahrten sowohl einer Linkskurve als auch einer Rechtskurve durch die Impulseinheit stabilisierbar.
Bei dem Schaltmittel kann es sich beispielsweise um ein Ventil handeln. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Impulseinheit bezüglich der Radeinheit starr und unbeweglich angeordnet ist. Bei einer Weiterbildung der Stabilisierungsvorrichtung erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Stabilisierungsvorrichtung mindestens ein der Steuereinheit zuordenbares oder zugeordnetes Einstellelement umfasst, durch das ein Winkel der Hauptbewegungsrichtung des Masseelements bezüglich einer parallelen Achse zur Fahrbahn einstellbar ist. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der durch die Impulseinheit erzeugte Impuls in einer Richtung zur parallelen Achse der Fahrbahn wirkt. Hierdurch können Kippmomente weiter reduziert werden und der entgegen der Fliehkraft wirkende Impuls mit einem hohen Wirkungsgrad genutzt werden.
Die Impulseinheit der Stabilisierungsvorrichtung kann grundsätzlich technisch beliebig umgesetzt werden, solange ein Impuls erzeugbar ist, der entgegen der Fliehkraft des Neigefahrzeugs wirkt.
Unter einem Neigefahrzeug werden Fahrräder, Motorräder oder motorradähnliche Kraftfahrzeuge, wie Motorroller, insbesondere zwei-, drei- oder vierrädrige Motorroller, Scooter, neigbare Trikes, Quads oder Dergleichen verstanden.
Die Impulseinheit der Stabilisierungsvorrichtung lässt sich einfach und kostengünstig umsetzen, wenn die Stabilisierungsvorrichtung mindestens einen mit Druck beaufschlagbaren Fluidspeicher umfasst, in dem ein Fluid, wie ein Gas, insbesondere Luft, Kohlendioxid und/oder Stickstoff, oder eine Flüssigkeit, wie Wasser oder Kühlmittel, anordenbar und mit Druck beaufschlagbar ist, und wenn das Masseelement das im Fluidspeicher anordenbare Fluid umfasst sowie wenn die Impulseinheit mindestens eine Düseneinheit umfasst, aus der das Fluid des Fluidspeichers ausströmbar ist, wobei die Bewegung des Masseelements in der Schubstellung ein Ausströmen des Fluids aus der Düseneinheit umfasst und/oder wenn die Stabilisierungsvorrichtung einen im oder am Fluidspeicher angeordneten Fluidgenerator, Fluiddruckspeicher und/oder Druckbehälter umfasst.
Solchenfalls wird der Impuls durch einen Schub aus der Düseneinheit erzeugt. Wenn das Fluid ein Gas, insbesondere Luft, umfasst, ist der Fluidspeicher einfach und kostengünstig beim Betrieb des Neigefahrzeugs nachladbar. Wenn das Fluid eine Flüssigkeit, wie Wasser oder Kühlmittel, umfasst, lässt sich der Schub der Düseneinheit erhöhen.
Der Impuls der Impulseinheit, insbesondere der Schub der Düseneinheit, genügt dem physikalischen Gesetz von Masse multipliziert mit der Geschwindigkeit. Entsprechend lässt sich der Impuls, bzw. der Schub, erhöhen, wenn die Masse des Fluids gesteigert wird oder wenn die Geschwindigkeit mit dem das Fluid aus der Düseneinheit austritt, erhöht wird. Die Geschwindigkeit, mit dem Fluid aus der Düse austritt, genügt dem bernoullischen Gesetz. Hier ist durch Steigerung des statischen Drucks im Fluidspeicher eine Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit des Fluids aus der Düseneinheit generierbar.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der Fluidspeicher außerhalb der Felge angeordnet ist, insbesondere an den Speichen und/oder dem Felgenbett , und/oder wenn der Fluidspeicher innerhalb der Felge angeordnet ist und insbesondere mindestens einen Hohlraum innerhalb der Speichen und/oder des Felgenbetts der Felge umfasst.
Wenn der Fluidspeicher außerhalb der Felge angeordnet ist, kann das Neigefahrzeug auf einfache Weise nachgerüstet werden. Ferner ist es hierdurch ermöglicht, die Felge gewichtsoptimiert auszubilden.
Wenn der Fluidspeicher innerhalb der Felge angeordnet ist und insbesondere mindestens einen Hohlraum innerhalb der Speichen und/oder des Felgenbetts der Felge umfasst, lässt sich die Stabilisierungsvorrichtung kompakt und bauteilreduziert ausbilden.
Um zu gewährleisten, dass in dem Fluidspeicher ausreichend Druck auf das Fluid beim Erfassen der Auslösebedingung durch die Steuereinheit ausgeübt wird, ist bei einer Ausführungsform der Stabilisierungsvorrichtung vorgesehen, dass der Fluidspeicher ein pneumatisches, hydraulisch und/oder pyrotechnisches Druckaufbaumittel umfasst, das in oder an der Felge angeordnet ist und das durch die Steuereinheit ansteuerbar ist und durch das zumindest bei Erfassen der Auslösebedingung ein bestimmter statischer Druck im Fluid aufbaubar ist und/oder dass jeder Düseneinheit ein eigener Fluidspeicher zuordenbar oder zugeordnet ist, oder dass mehreren Düseneinheiten ein gemeinsamer Fluidspeicher zuordenbar oder zugeordnet ist.
Wenn ein pneumatisches oder hydraulisches Druckaufbaumittel Verwendung findet, kann dieses bereits, in der Sperrstellung auf das Fluid wirken, das im Fluidspeicher angeordnet ist. Wenn das Druckaufbaumittel ein pyrotechnisches Druckaufbaumittel umfasst, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das pyrotechnische Druckaufbaumittel erst gezündet wird, wenn das Schaltmittel von der Sperrstellung in die Schubstellung überführt wird.
Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, wenn jeder Düseneinheit jeweils ein eigener Fluidspeicher zugeordnet ist. Solchenfalls kann auf ein im oder am Neigefahrzeug angeordnetes Leitungssystem verzichtet werden. Wenn alle Düseneinheiten einen gemeinsamen Fluidspeicher umfassen, kann die Stabilisierungsvorrichtung kostengünstig ausgebildet werden.
Die als Düseneinheit ausgebildete Impulseinheit lässt sich einfach und kostengünstig ausbauen, wenn die Düseneinheit mindestens eine an der Felge der Radeinheit festgelegte Düse umfasst, die in der Arbeitsposition, eine Hauptbewegungsrichtung des Fluids umfasst, die, bei einer Schräglage des Neigefahrzeugs in einem Winkel von 30° bis 40° zur senkrechten Achse zur Fahrbahn, bezüglich einer parallelen Achse zur Fahrbahn einen Winkel von -5° bis 5° umfasst, oder dass die Düseneinheit mindestens eine durch das Einstellelement bewegbare, insbesondere schwenkbare, Düse umfasst, an der durch das Einstellelement zumindest bei Erfassen der Auslösebedingung durch die Steuereinheit in der Arbeitsposition stets ein Winkel der Hauptbewegungsrichtung der Düse zur parallelen Achse zur Fahrbahn von -5° bis 5° einstellbar ist.
Die überwiegende Zahl instabiler Fahrzustände von Neigefahrzeugen liegt statistisch bei einem Neigewinkel des Neigefahrzeugs von 30° bis 40° bezüglich der senkrechten Achse zur Fahrbahn. Solchenfalls erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Düseneinheit nur eine Düse umfasst, die an der Felge der Radeinheit festgelegt ist und bei einem Winkel des Neigefahrzeugs von 30° bis 40° zur senkrechten Achse zur Fahrbahn selbst in der Arbeitsposition bezüglich einer parallelen Achse zur Fahrbahn einen Winkel von -5° bis 5° umfasst. Solchenfalls ist die einzelne festgelegte Düse optimal für die Mehrzahl der Anwendungsfälle ausgerichtet. Wenn die Düseneinheit eine durch das Einstellelement bewegbare, insbesondere schwenkbare, Düse umfasst, ist die Düse stets zur parallelen Achse zur Fahrbahn von -5° bis 5° einstellbar und optimal ausgerichtet. Solchenfalls kann über das Einstellelement die Düse zumindest beim Erfassen der Auslösebedingung optimal ausgerichtet werden, wodurch der Schub der Düse optimal der Fliehkraft des Neigefahrzeugs entgegenwirkt.
Die Düseneinheit und die mindestens eine Düse der Düseneinheit sind an der Felge der Radeinheit festgelegt. Aufgrund der Rotation der Radeinheit rotiert auch die Düse um die Drehachse der Radeinheit bei Betrieb des Neigefahrzeugs. Hierdurch befindet sich die Düse fortwährend in Bewegung. Solchenfalls ist es denkbar, dass die mindestens eine Düse bei Erfassen der Auslösebedingung fortwährend in Betrieb ist und der Impuls der Impulseinheit mit einer Drehbewegung um die Drehachse der Radeinheit beaufschlagt ist. Darüber hinaus ist es denkbar, dass die mindestens eine Düse nur dann durch die Steuereinheit zum Erzeugen eines Impulses angesteuert wird, wenn sich diese in der Arbeitsposition befindet. Solchenfalls wird nur dann ein Impuls durch die Impulseinheit erzeugt, wenn die Impulseinheit bezüglich der Fahrbahn einen minimalen Abstand umfasst.
Ferner ist es denkbar, dass die Impulseinheit in einem Toleranzbereich vor Erreichen der Arbeitsposition und nach Erreichen der Arbeitsposition durch die Steuereinheit angesteuert wird. Der Toleranzbereich kann beispielsweise einen Winkel von +/- 30° gemessen von der Drehachse der Radeinheit zur Arbeitsposition der Impulseinheit in Richtung auf die Fahrbahn umfassen.
Hierdurch kann gewährleistet werden, dass durch die Impulseinheit ein Impuls ausgeübt wird, wenn der Abstand der Impulseinheit, insbesondere der Düseneinheit, bezüglich der Fahrbahn gering ist.
Darüber hinaus ist bei einer Ausführungsform der Stabilisierungsvorrichtung vorgesehen, dass die Düseneinheit mindestens drei an der Felge der Radeinheit festgelegte Düsen umfasst, die zueinander am Umfang der Felge zueinander beabstandet, gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei eine erste Düse in der Arbeitsposition eine Hauptbewegungsrichtung aufweist, die, bei einer Schräglage des Neigefahrzeugs in einem Winkel von 15° bis 25° zur senkrechten Achse zur Fahrbahn, bezüglich der parallelen Achse zur Fahrbahn einen Winkel von - 5° bis 5°, umfasst, wobei eine zweite Düse in der Arbeitsposition eine Hauptbewegungsrichtung aufweist, die bei einer Schräglage des Neigefahrzeugs in einem Winkel von 25° bis 35° zur senkrechten Achse zur Fahrbahn bezüglich der parallelen Achse zur Fahrbahn einen Winkel von -5° bis 5° umfasst, und wobei eine dritte Düse in der Arbeitsposition eine Hauptbewegungsrichtung aufweist, die bei einer Schräglage des Neigefahrzeugs in einem Winkel von 35° bis 45° zur senkrechten Achse zur Fahrbahn bezüglich der parallelen Achse zur Fahrbahn einen Winkel von -5° bis 5° umfasst, wobei der ersten Düse der Düseneinheit ein erstes Schaltmittel, der zweiten Düse der Düseneinheit ein zweites Schaltmittel und/oder der dritten Düse der Düseneinheit ein drittes Schaltmittel zuordenbar ist und wobei das Einstellelement durch ein Überführen desjenigen Schaltmittels in die Schubstellung gebildet ist, dessen Düse dem Winkel des Neigefahrzeugs zur vertikalen Achse zur Fahrbahn zugeordnet ist.
Solchenfalls kann die Düseneinheit durch drei relativ zur Radaufhängung drehfest festgelegte Düsen ausgebildet sein. Wenn die Düseneinheit drei Düsen umfasst, die jeweils bezüglich der parallelen Achse zur Fahrbahn einen unterschiedlichen Winkelbereich umfassen, kann jeweils auf die Düse zurückgegriffen werden, die bei dem jeweiligen Fahrzustand eine optimale Ausrichtung bezüglich der Schräglage des Neigefahrzeugs aufweist. Hierdurch können auch stabile Fahrzustände bei einem geringen Neigungswinkel bezüglich der senkrechten Achse zur Fahrbahn gewährleistet werden.
Alternativ oder ergänzend zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Impulseinheit eine Drehmasseeinrichtung umfasst und wenn das mindestens eine Masseelement eine erste Drehmasse, die um eine erste Drehachse drehbar ist, und eine zweite Drehmasse, die um eine zweite Drehachse drehbar ist, umfasst, wobei erste Drehachse und zweite Drehachse im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei die erste Drehmasse beschleunigbar und/oder abbremsbar ist, um ein Drehmoment um die erste Drehachse zu bewirken, Energie kinetisch zu speichern und/oder kinetisch gespeicherte Energie bereit zu stellen, und die zweite Drehmasse beschleunigbar und/oder abbremsbar ist, um ein Drehmoment um die zweite Drehachse zu bewirken, Energie kinetisch zu speichern und/oder kinetisch gespeicherte Energie bereit zu stellen, wobei die Bewegung des Masseelements in der Schubstellung ein Abbremsen der ersten Drehmasse und/oder der zweiten Drehmasse umfasst.
Solchenfalls ist die Impulseinheit durch eine Drehmasseneinrichtung ausgebildet, wobei das Masseelement durch die erste Drehmasse und/oder durch die zweite Drehmasse gebildet ist, um einer Trägheitskraft des Neigefahrzeugs in einem instabilen Fahrzustand entgegenzuwirken.
Die erste Drehmasse und die zweite Drehmasse können zumindest annähernd gleiche Massen aufweisen. Zudem können die erste Drehmasse und die zweite Drehmasse bezüglich der Fahrzeuglängsachse zumindest annähernd symmetrisch angeordnet sein. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Drehmasseneinrichtung mit einem Antriebsstrang des Neigefahrzeugs verbunden oder verbindbar ist, um Energie in der Drehmasseneinrichtung zu speichern oder in der Drehmasseneinrichtung gespeicherte Energie zu nutzen.
Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, wenn die erste Drehmasse und die zweite Drehmasse miteinander koppelbar sind, um Energie zwischen den Drehmassen zu übertragen.
Um eine stets optimale Ausrichtung der ersten Drehmasse und der zweiten Drehmasse zu erzielen, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Einstellelement teleskopartig ausgebildet ist. Hierdurch ist auf einfache Weise gewährleistet, dass die Hauptbewegungsrichtung der ersten Drehmasse und/oder der zweiten Drehmasse im Wesentlichen parallel zur parallelen Achse zur Fahrbahn und quer zur Fahrtrichtung des Neigefahrzeugs verläuft.
Bei allen zuvor genannten Ausführungsbeispielen erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Steuereinheit mindestens ein Sensormittel zuordenbar oder zugeordnet ist, durch das ein Fahrzustand des Neigefahrzeugs und eine Position der Impulseinheit erfassbar ist und wenn durch die Steuereinheit aus dem Fahrzustand die Auslösebedingung, wie ein instabiler Fahrzustand, wie Über- oder Untersteuern und/oder ein Unterschreiten eines Reibwerts zwischen der Radeinheit des Neigefahrzeugs und einer Fahrbahn, insbesondere ein Wegrutschen des Neigefahrzeugs quer zur Fahrtrichtung, erfassbar ist und/oder wenn durch die Steuereinheit diejenige Düse bei Erfassen der Auslösebedingung durch die Steuereinheit ansteuerbar ist, die sich in der Arbeitsposition befindet und deren Winkel der Hauptbewegungsrichtung zur parallelen Achse zur Fahrbahn -5° bis 5° umfasst.
Hierdurch ist die Stabilisierungsvorrichtung auf einfache Weise automatisch betreibbar.
Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur querdynamischen Stabilisierung eines Neigefahrzeugs, mit mindestens einer Stabilisierungsvorrichtung, die mindestens eine Impulseinheit aufweist, mit mindestens einem Aktuator, mit einem Schaltmittel der Impulseinheit und mit mindestens einer Steuereinheit, mit den Schritten:

a. Erfassen eines Fahrzustands des Neigefahrzeugs durch das mindestens eine Sensormittel und Erfassen einer Auslösebedingung aus dem erfassten Fahrzustand durch die Steuereinheit;
b. Ggf. Ansteuern des pneumatischen, hydraulischen und/oder pyrotechnischen Druckaufbaumittels zum Aufbauen eines statischen Drucks im Fluid des Fluidspeichers;
c. Ggf. Erfassen eines Winkels des Neigefahrzeugs zur senkrechten Achse zur Fahrbahn und Auswählen eines Schaltmittels, dessen Düse dem Winkel der Schräglage des Neigefahrzeugs zur senkrechten Achse zur Fahrbahn zugeordnet ist und/oder Einstellen der bewegbaren, insbesondere schwenkbaren, Düse durch ein Einstellelement mit einem Winkel der Hauptbewegungsrichtung in der Arbeitsposition von -5° bis 5° zur parallelen Achse zur Fahrbahn.
d. Ansteuern des mindestens einen Aktuators, dessen Düse sich in der Arbeitsposition befindet und deren Winkel der Hauptbewegungsrichtung zur parallelen Achse zur Fahrbahn - 5° bis 5° umfasst, durch die Steuereinheit zum Überführen des Schaltmittels von der Sperrstellung in die Schubstellung.

Unter „gegebenenfalls“ wird verstanden, dass dieser Schritt möglicherweise nicht durchgeführt werden muss. Dieses kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn im Fluidspeicher beispielsweise bereits ein ausreichend hoher statischer Druck aufgebaut ist.
Ferner ist es denkbar, dass ein Schwimmwinkel des Neigefahrzeugs durch das mindestens eine Sensormittel erfasst oder durch die Steuereinheit ermittelt wird und/oder dass ein instabiler Fahrzustand durch die Steuereinheit erfasst wird, wenn der Schwimmwinkel und/oder dessen Anstiegsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Stabilisierungsvorrichtung sowie des Verfahrens.
In der Zeichnung zeigt:

1 Eine Vorderansicht auf ein Neigefahrzeug mit einer Stabilisierungsvorrichtung;
2 Eine geschnittene detaillierte Vorderansicht auf eine Stabilisierungsvorrichtung des Neigefahrzeugs gemäß 1 ;
3 Eine Seitenansicht auf ein Neigefahrzeug mit zwei Ausführungsformen der Stabilisierungsvorrichtung;
4 Ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Figuren zeigen eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehene Stabilisierungsvorrichtung für ein Neigefahrzeug 4. Die Stabilisierungsvorrichtung 2 umfasst bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen vier Impulseinheiten 6, durch die ein Impuls quer zu einer Fahrtrichtung des Neigefahrzeugs 4 durch Bewegen eines Masseelements 8 erzeugbar ist. Die Stabilisierungsvorrichtung 2 umfasst mindestens einen Aktuator 10, durch den ein Schaltmittel 12 der Impulseinheit 6 von einer Sperrstellung, in der das Masseelement 8 gegen ein Bewegen festgelegt ist, in eine Schubstellung überführbar ist, in der das Masseelement 8 zum Bewegen in einer Hauptbewegungsrichtung 14 freigegeben ist. Die Hauptbewegungsrichtung 14 kann quer zur Fahrtrichtung des Neigefahrzeugs 4 verlaufen. Darüber hinaus umfasst die Stabilisierungsvorrichtung 2 eine Steuereinheit 16, durch die eine Auslösebedingung erfassbar ist und durch die der Aktuator 10 zumindest bei Erfassen der Auslösebedingung zum Überführen des Schaltmittels in die Schubstellung ansteuerbar ist.
Die Impulseinheit 6 ist bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen an einer Felge 18 einer Radeinheit 20 des Neigefahrzeugs 4 angeordnet.
Darüber hinaus umfasst die Stabilisierungsvorrichtung 2 ein Einstellelement 22, durch das ein Winkel der Hauptbewegungsrichtung 14 des Masseelements 8 in einer Arbeitsposition, in der der Abstand zwischen Impulseinheit 6 und einer Fahrbahn 24 minimal ist, bezüglich einer parallelen Achse zur Fahrbahn 24 einstellbar ist.
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst die Impulseinheit 6 eine Düseneinheit 26, aus der ein als Fluid 28 ausgebildetes Masseelement 8 in der Schubstellung ein Ausströmen des Fluids 28 aus der Düseneinheit 26 umfasst.
Um das als Fluid 28 ausgebildete Massenelement 8 zu bevorraten, umfasst die Stabilisierungsvorrichtung 2 einen Fluidspeicher 30, in dem das Fluid 28 anordenbar und mit Druck beaufschlagbar ist. Hierzu kann in oder an dem Fluidspeicher 30 ein Druckaufbaumittel 32 vorgesehen sein, das in oder an der Felge 18 der Radeinheit 20 angeordnet ist und durch das zumindest bei Erfassen der Auslösebedingung ein bestimmter statischer Druck im Fluid 28 aufbaubar ist.
3 ist entnehmbar, dass der Fluidspeicher 30 und/oder das Druckaufbaumittel 32 in einer Speiche 34 der Felge 18 und/oder an der Außenseite eines Felgenbettes 36 der Felge 18 angeordnet sein kann.
Um Schub zu erzeugen, umfasst die Düseneinheit 26 bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel eine durch die Steuereinheit 16 einstellbare Düse 38, die durch die Steuereinheit 16 in der Arbeitsposition stets einen Winkel zur Hauptbewegungsrichtung 14 der Düse 38 zur parallelen Achse zur Fahrbahn 24 von -5° bis 5° einstellbar ist.
1 zeigt das Neigefahrzeug 4 in einer Schräglage, bei der das Neigefahrzeug 4 einen Winkel zur senkrechten Achse zur Fahrbahn 24 von 30° bis 40° umfasst. Hierbei kann es zu einem Unterschreiten eines Reibwerts zwischen dem Reifen der Radeinheit 20 und der Fahrbahn 24 kommen.
In dieser Position ist die Düse 38 der als Düseneinheit 26 ausgebildeten Impulseinheit 6 durch die Steuereinheit 16 und das durch die Steuereinheit ansteuerbare Einstellelement 22 in einem Winkel parallel zur Achse zur Fahrbahn 24 ausgerichtet, dass die Hauptbewegungsrichtung 14 des als Fluid 28 ausgebildeten Masseelements 8 einen Winkel von -5° bis 5° in der Arbeitsposition umfasst.
2 zeigt eine Detailansicht der Stabilisierungsvorrichtung 2 gemäß 1. Aus 2 ist ersichtlich, dass der Fluidspeicher 30 in einem Felgenbett 36 der Felge 18 der Radeinheit 20 ausgebildet ist.
3 zeigt zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Stabilisierungsvorrichtung 2. Bei einem Vorderrad des Neigefahrzeugs 4 ist der Fluidspeicher 30 in einem Felgenbett 36 der Felge 18 der Radeinheit 20 angeordnet. In einem Hinterrad des Neigefahrzeugs 4 ist der Fluidspeicher 30 in den Speichen 34 der Felge 18 der Radeinheit 20 angeordnet.
4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Unter Zuhilfenahme der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele, wird nachfolgend das Verfahren erläutert:

In einem ersten Schritt 100 wird ein Fahrzustand des Neigefahrzeugs 4 durch mindestens ein Sensormittel 40 erfasst und durch die Steuereinheit 16 aus den vom Sensormittel 40 erfassten Fahrzustandsdaten eine Auslösebedingung erfasst.

Eine Auslösebedingung kann beispielsweise das Unterschreiten eines Reibwerts zwischen der Radeinheit 20 und der Fahrbahn 24 umfassen, die auf ein anstehendes Wegrutschen des Neigefahrzeugs 4 in Richtung der Fliehkraft hinweist.
In einem nachfolgenden Schritt 101 wird ggf. das Druckaufbaumittel 32 angesteuert, um das Fluid 28 mit Druck zu beaufschlagen. Hierdurch ist im Fluidspeicher 30 mit Druck beaufschlagtes Fluid 28 angeordnet. Der Schritt 101 kann gegebenenfalls erfolgen. Dies bedeutet, dass Schritt 101 dann nicht durchgeführt werden muss, wenn das in dem Fluidspeicher 30 angeordnete Fluid 28 bereits mit einem ausreichenden statischen Druck beaufschlagt ist.
In einem an Schritt 101 anschließenden Schritt 102 ist ggf. ein Winkel des Neigefahrzeugs 4 zur senkrechten Achse zur Fahrbahn 24 erfassbar und ein Schaltmittel 12, dessen Düse 38 dem Winkel der Schräglage des Neigefahrzeugs 4 zur senkrechten Achse zur Fahrbahn 24 zugeordnet ist, auswählbar. Alternativ oder ergänzend hierzu ist im Schritt 102 auch eine einstellbare Düse 38 durch das Einstellelement 22 in einem Winkel zur Hauptbewegungsrichtung 14 in der Arbeitsposition von -5° bis 5° zur parallelen Achse zur Fahrbahn 24 einstellbar.
Auch auf Schritt 102 kann ggf. verzichtet werden, wenn die Düse 38 bereits eingestellt ist oder wenn die Düse 38 an der Felge 18 der Radeinheit ortsfest festgelegt ist und in ihrem Winkel nicht einstellbar ist.
In einem anschließenden Schritt 103 ist der Aktuator 10 der Düse 38 , deren Winkel zur Hauptbewegungsrichtung 14 zur parallelen Achse zur Fahrbahn 24 -5° bis 5° umfasst durch die Steuereinheit 16 zum Überführen des Schaltmittels 12 von der Sperrstellung in die Schubstellung ansteuerbar.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination in der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

2: Stabilisierungsvorrichtung
4: Neigefahrzeug
6: Impulseinheit
8: Masseelement
10: Aktuator
12: Schaltmittel
14: Hauptbewegungsrichtung
16: Steuereinheit
18: Felge
20: Radeinheit
22: Einstellelement
24: Fahrbahn
26: Düseneinheit
28: Fluid
30: Fluidspeicher
32: Druckaufbaumittel
34: Speiche
36: Felgenbett
38: Düse
40: Sensormittel
100- 103: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016211421 A1 [0004]

Claims

Stabilisierungsvorrichtung (2) für ein Neigefahrzeug (4), mit mindestens einer Impulseinheit (6), durch die ein Impuls quer zu einer Fahrtrichtung des Neigefahrzeugs (4) durch Bewegen eines Masseelements (8) erzeugbar ist, mit mindestens einem Aktuator (10), durch den ein Schaltmittel (12) der Impulseinheit (6) von einer Sperrstellung, in der das Masseelement (8) gegen ein Bewegen festgelegt ist, in eine Schubstellung überführbar ist, in der das Masseelement (8) zum Bewegen in eine Hauptbewegungsrichtung (14), die zumindest quer zur Fahrtrichtung verläuft, freigegeben ist, und mit mindestens einer Steuereinheit (16), durch die eine Auslösebedingung erfassbar ist und durch die der Aktuator (10) zumindest bei Erfassen der Auslösebedingung zum Überführen des Schaltmittels (12) in die Schubstellung ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens einen Impulseinheit (6) an einer Felge (18) einer Radeinheit (20) des Neigefahrzeugs (4) angeordnet ist.
Stabilisierungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein der Steuereinheit (16) zuordenbares oder zugeordnetes Einstellelement (22), durch das ein Winkel der Hauptbewegungsrichtung (14) des Masseelements (8), in einer Arbeitsposition, in der der Abstand zwischen Impulseinheit (6) und Fahrbahn (24) minimal ist, bezüglich einer parallelen Achse zur Fahrbahn (24) einstellbar ist.
Stabilisierungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens einen mit Druck beaufschlagbaren Fluidspeicher (30), in dem ein Fluid (28), wie Gas, insbesondere Luft, Kohlendioxid und/oder Stickstoff, oder eine Flüssigkeit, wie Wasser oder Kühlmittel, anordenbar und mit Druck beaufschlagbar ist, und dadurch dass das Masseelement (8) das im Fluidspeicher (30) anordenbare Fluid (28) umfasst sowie dass die Impulseinheit (6) mindestens eine Düseneinheit (26) umfasst, aus der das Fluid (28) des Fluidspeichers (30) ausströmbar ist, wobei die Bewegung des Masseelements (8) in der Schubstellung ein Ausströmen des Fluids (28) aus der Düseneinheit (26) umfasst und/oder durch einen im oder am Fluidspeicher (30) angeordneten Fluidgenerator, Fluiddruckspeicher und/oder Druckbehälter.
Stabilisierungsvorrichtung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidspeicher (30) außerhalb der Felge (18) angeordnet ist, insbesondere an den Speichen und/oder dem Felgenbett (36) angeordnet ist, und/oder dass der Fluidspeicher (30) innerhalb der Felge (18) angeordnet ist und insbesondere mindestens einen Hohlraum innerhalb der Speichen (34) und/oder des Felgenbetts (36) der Felge (18) umfasst.
Stabilisierungsvorrichtung (2) nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidspeicher (30) ein pneumatisches, hydraulisch und/oder pyrotechnisches Druckaufbaumittel (32) umfasst, das in oder an der Felge (18) angeordnet ist und das durch die Steuereinheit (16) ansteuerbar ist und durch das zumindest bei Erfassen der Auslösebedingung ein bestimmter statischer Druck im Fluid (28) aufbaubar ist und/oder dass jeder Düseneinheit (26) ein eigener Fluidspeicher (30) zuordenbar oder zugeordnet ist, oder dass mehreren Düseneinheiten (26) ein gemeinsamer Fluidspeicher (30) zuordenbar oder zugeordnet ist.
Stabilisierungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinheit (26) mindestens eine an der Felge (18) der Radeinheit (20) festgelegte Düse (38) umfasst, die in der Arbeitsposition, eine Hauptbewegungsrichtung (14) des Fluids (28) umfasst, die, bei einer Schräglage des Neigefahrzeugs (4) in einem Winkel von 30° bis 40° zur senkrechten Achse zur Fahrbahn (24), bezüglich einer parallelen Achse zur Fahrbahn (24) einen Winkel von -5° bis 5° umfasst, oder dass die Düseneinheit (26) mindestens eine durch das Einstellelement (22) bewegbare, insbesondere schwenkbare, Düse (38) umfasst, an der durch das Einstellelement (22) zumindest bei Erfassen der Auslösebedingung durch die Steuereinheit (16) in der Arbeitsposition stets ein Winkel der Hauptbewegungsrichtung (14) der Düse (38) zur parallelen Achse zur Fahrbahn (24) von -5° bis 5° einstellbar ist.
Stabilisierungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinheit (26) mindestens drei an der Felge (18) der Radeinheit (20) festgelegte Düsen (38) umfasst, die zueinander am Umfang der Felge (18) zueinander beabstandet, gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei eine erste Düse (38) in der Arbeitsposition eine Hauptbewegungsrichtung (14) aufweist, die, bei einer Schräglage des Neigefahrzeugs (4) in einem Winkel von 15° bis 25° zur senkrechten Achse zur Fahrbahn (24), bezüglich der parallelen Achse zur Fahrbahn (24) einen Winkel von -5° bis 5°, umfasst, wobei eine zweite Düse (38) in der Arbeitsposition eine Hauptbewegungsrichtung (14) aufweist, die bei einer Schräglage des Neigefahrzeugs (4) in einem Winkel von 25° bis 35° zur senkrechten Achse zur Fahrbahn (24) bezüglich der parallelen Achse zur Fahrbahn (24) einen Winkel von -5° bis 5° umfasst, und wobei eine dritte Düse (38) in der Arbeitsposition eine Hauptbewegungsrichtung (14) aufweist, die bei einer Schräglage des Neigefahrzeugs (4) in einem Winkel von 35° bis 45° zur senkrechten Achse zur Fahrbahn (24) bezüglich der parallelen Achse zur Fahrbahn (24) einen Winkel von -5° bis 5° umfasst, wobei der ersten Düse (38) der Düseneinheit (26) ein erstes Schaltmittel (12), der zweiten Düse (38) der Düseneinheit (26) ein zweites Schaltmittel (12) und/oder der dritten Düse (38) der Düseneinheit (26) ein drittes Schaltmittel (12) zuordenbar ist und wobei das Einstellelement (22) durch ein Überführen desjenigen Schaltmittels (12) in die Schubstellung gebildet ist, dessen Düse (38) dem Winkel des Neigefahrzeugs (4) zur vertikalen Achse zur Fahrbahn (24) zugeordnet ist.
Stabilisierungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Impulseinheit (6) eine Drehmasseeinrichtung umfasst und dass das mindestens eine Masseelement (8) eine erste Drehmasse, die um eine erste Drehachse drehbar ist, und eine zweite Drehmasse, die um eine zweite Drehachse drehbar ist, umfasst, wobei erste Drehachse und zweite Drehachse im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei die erste Drehmasse beschleunigbar und/oder abbremsbar ist, um ein Drehmoment um die erste Drehachse zu bewirken, Energie kinetisch zu speichern und/oder kinetisch gespeicherte Energie bereit zu stellen, und die zweite Drehmasse beschleunigbar und/oder abbremsbar ist, um ein Drehmoment um die zweite Drehachse zu bewirken, Energie kinetisch zu speichern und/oder kinetisch gespeicherte Energie bereit zu stellen, wobei die Bewegung des Masseelements (8) in der Schubstellung ein Abbremsen der ersten Drehmasse und/oder der zweiten Drehmasse umfasst.
Stabilisierungsvorrichtung (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinheit (16) mindestens ein Sensormittel (40) zuordenbar oder zugeordnet ist, durch das ein Fahrzustand des Neigefahrzeugs (4) und eine Position der Impulseinheit (6), erfassbar ist und dass durch die Steuereinheit (16) aus dem Fahrzustand die Auslösebedingung, wie ein instabiler Fahrzustand, wie Über- oder Untersteuern und/oder ein Unterschreiten eines Reibwerts zwischen der Radeinheit (20) des Neigefahrzeugs (4) und einer Fahrbahn (24), insbesondere ein Wegrutschen des Neigefahrzeugs (4) quer zur Fahrtrichtung, erfassbar ist und/oder dass durch die Steuereinheit (16) diejenige Düse (38) bei Erfassen der Auslösebedingung durch die Steuereinheit (16) ansteuerbar ist, die sich in der Arbeitsposition befindet und deren Winkel der Hauptbewegungsrichtung (14) zur parallelen Achse zur Fahrbahn (24) -5° bis 5° umfasst.
Verfahren zur querdynamischen Stabilisierung eines Neigefahrzeugs (4), mit mindestens einer Stabilisierungsvorrichtung (2), die mindestens eine Impulseinheit (6) aufweist, mit mindestens einem Aktuator (10), mit einem Schaltmittel (12) der Impulseinheit (6) und mit mindestens einer Steuereinheit (16), mit den Schritten: a. Erfassen eines Fahrzustands des Neigefahrzeugs (4) durch das mindestens eine Sensormittel (40) und Erfassen einer Auslösebedingung aus dem erfassten Fahrzustand durch die Steuereinheit (16); b. Ggf. Ansteuern des pneumatischen, hydraulischen und/oder pyrotechnischen Druckaufbaumittels (32) zum Aufbauen eines statischen Drucks im Fluid (28) des Fluidspeichers (30); c. Ggf. Erfassen eines Winkels des Neigefahrzeugs (4) zur senkrechten Achse zur Fahrbahn (24) und Auswählen eines Schaltmittels (12), dessen Düse (38) dem Winkel der Schräglage des Neigefahrzeugs (4) zur senkrechten Achse zur Fahrbahn (24) zugeordnet ist und/oder Einstellen der bewegbaren, insbesondere schwenkbaren, Düse (38) durch ein Einstellelement mit einem Winkel der Hauptbewegungsrichtung (14) in der Arbeitsposition von -5° bis 5° zur parallelen Achse zur Fahrbahn (24). d. Ansteuern des mindestens einen Aktuators, dessen Düse (38) sich in der Arbeitsposition befindet und deren Winkel der Hauptbewegungsrichtung (14) zur parallelen Achse zur Fahrbahn (24) -5° bis 5° umfasst, durch die Steuereinheit (16) zum Überführen des Schaltmittels (12) von der Sperrstellung in die Schubstellung.