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Die Erfindung betrifft ein Kraftrad gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Stabilisieren des Kraftrads.
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Ein derartiges Kraftrad ist bereits aus der
DE 10 2005 047 145 A1 bekannt. Das Kraftrad umfasst einen an einem Hauptstrang befestigten Antriebsmotor. Darüber hinaus umfasst das Kraftrad Mittel zur Erfassung einer Fahrzeugpendelbewegung sowie einen oder mehrere Aktuatoren, welche in Abhängigkeit von Signalen der Mittel zum Erfassung einer Fahrzeugpendelbewegung ansteuerbar sind. Mittels des einen oder mehreren Aktuatoren kann einer auftretenden Fahrzeugpendelbewegung beziehungsweise Hochgeschwindigkeitspendelbewegung entgegengewirkt werden. Hierbei kann einer der Aktuatoren in Form einer Drosselklappe oder einem Zündwinkelversteller vorgesehen sein, um eine Motorleistung des Antriebsmotors einzustellen.
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Des Weiteren ist aus der
DE 10 2013 200 020 A1 ein Verfahren zur Fahrstabilisierung eines motorisierten Zweirads bekannt. Das motorisierte Zweirad umfasst zwei nebeneinander angeordnete Kreisel mit zueinander parallelen Drehachsen, wobei die Kreisel jeweils um eine Verschwenkachse senkrecht zu deren Drehachse verdrehbar sind. Diese Kreisel sind rotationssymmetrische Körper, welche sich während einer Fahrt des motorisierten Zweirads permanent mit konstanter Drehzahl drehen. Bei einem detektierten instabilen Fahrverhalten des Zweirads werden die beiden Kreisel um ihre jeweilige Verschwenkungsachse verschwenkt, wobei deren Verschwenkungsrichtungen entgegengesetzt zueinander sind. Hierdurch kann das motorisierte Zweirad stabilisiert werden.
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Des Weiteren ist aus der
DE 10 2008 011 575 A1 ein Verfahren zur Beseitigung oder Verminderung einer Pendelbewegung bei einem Motorrad bekannt. Hierbei werden zuerst ein Rollwinkel und/oder eine Rollrate des Motorrads bestimmt und anschließend zur Erkennung einer Pendelbewegung ausgewertet. Bei Erkennen eines Auftretens einer Fahrzeugpendelbewegung wird eine Regelung eines Antriebsmoments des Motorrads durchgeführt um die Pendelbewegung zu beseitigen oder zu vermindern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftrad zu schaffen, welches besonders einfach stabilisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftrad sowie durch ein Verfahren zum Stabilisieren des Kraftrads mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftrad mit Antriebsstrang, wobei der Antriebsstrang elektrisch betreibbar sein kann ist. Dieser Antriebsstrang umfasst eine Antriebsmaschine, welche elektrisch betreibbar sein kann und zumindest mittelbar an einem Rahmen des Kraftrads gelagert ist. Darüber hinaus umfasst der Antriebsstrang eine Übertragungseinrichtung, über welche ein durch die insbesondere elektrische Antriebsmaschine erzeugtes Drehmoment an eine Hinterachse des Kraftrads übertragbar ist. Alternativ zu der elektrischen Antriebsmaschine kann der Antriebsstrang eine zumindest mittelbar an dem Rahmen gelagerte Verbrennungskraftmaschine aufweisen. Um eine besonders einfache Stabilisierung des Kraftrads zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antriebsmaschine gelenkig an dem Rahmen gelagert und mittels einer Aktoreinrichtung um wenigstens eine zugehörige Gelenkachse einstellbar ist. Mit anderen Worten ist die Antriebsmaschine relativ zu dem Rahmen ausrichtbar, indem die Antriebsmaschine um die zugehörige Gelenkachse relativ zum Rahmen und um ein die Antriebsmaschine an dem Rahmen haltendes Gelenk verschwenkt wird. Somit weist eine Drehmomentachse, welche eine Drehachse des erzeugten Drehmoments der Antriebsmaschine charakterisiert, einen zur Antriebsachse eines die Hinterachse aufweisenden Hinterrads des Kraftrads verstellbaren Winkel auf. Das bedeutet, dass die Drehmomentachse relativ zur Antriebsachse in unterschiedlichen Winkeln anstellbar ist um Roll-, Nick- und/oder Schwenkbewegungen des Kraftrads auszugleichen und dieses somit zu stabilisieren. Für eine besonders vorteilhafte Stabilisierung kann darüber hinaus das Drehmoment der Antriebsmaschine eingestellt werden. Dieses Drehmoment ist abhängig von einer Drehzahl der Antriebsmaschine, wobei die Drehzahl der Antriebsmaschine mittels eines Getriebes des Antriebsstrangs des Kraftrads einstellbar ist. Folglich kann über das mittels der Antriebsmaschine erzeugte Drehmoment das Kraftrad besonders vorteilhaft gegenüber Roll-, Nick- und/oder Gierbewegungen stabilisiert werden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Übertragungseinrichtung ein bewegliches Winkelgetriebe mit jeweiligen, ineinander greifenden Getriebeelementen umfasst, deren gegenseitiger Winkel mittels der Aktoreinrichtung einstellbar ist. Mittels des beweglichen Winkelgetriebes ist die Drehmomentachse in ihrem Winkel relativ zu der Antriebsachse einstellbar. Das bewegliche Winkelgetriebe gewährleistet eine Kraftübertragung von der Antriebsmaschine auf die Hinterachse des Kraftrads unabhängig von dem Winkel welchen die Drehmomentachse und die Antriebsachse zueinander einnehmen. Das bewegliche Winkelgetriebe ermöglicht in jeder Anordnung der Drehmomentachse relativ zu der Antriebsachse eine durchgängige Kraftübertragung von der Antriebsmaschine auf die Hinterachse des Kraftrads und somit ein sicheres Antreibens des Kraftrads.
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Es hat sich des Weiteren als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher ein Stabilisierungsbedarf des Kraftrads ermittelbar ist, wobei die Antriebsmaschine in ihrer Ausrichtung relativ zum Rahmen in Abhängigkeit von dem Stabilisierungsbedarf einstellbar ist. Mit anderen Worten ist mittels der Erfassungseinrichtung eine Ausrichtung des Kraftrads ermittelbar, wobei anhand der Ausrichtung des Kraftrads der Stabilisierungsbedarf des Kraftrads ermittelbar ist. Wird ein entsprechender Stabilisierungsbedarf des Kraftrads ermittelt, so ist die Aktoreinrichtung derart steuerbar, dass das Kraftrad entsprechend dem Stabilisierungsbedarf durch Einstellen der Antriebsmaschine relativ zum Rahmen stabilisiert wird.
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Es hat sich als weiterhin vorteilhaft gezeigt, wenn die Aktoreinrichtung wenigstens einen elektrischen und/oder hydraulischen und/oder pneumatischen Aktor aufweist, mittels welchem die Antriebsmaschine in ihrer Ausrichtung relativ zum Rahmen einstellbar ist.
Mit anderen Worten umfasst die Aktoreinrichtung den wenigstens einen Aktor, welcher elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch betreibbar ist. Mittels dieses Aktors sind die Antriebsmaschine und somit ihre Drehmomentachse in ihrem Winkel relativ zur Antriebsachse der Hinterachse einstellbar. Dies ermöglicht eine besonders einfache und präzise Ausrichtung der Antriebsmaschine relativ zum Rahmen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebsmaschine über ein Kardangelenk und/oder über eine Lamellenkupplung und/oder über ein homokinetisches Gelenk mit der Hinterachse verbunden ist. Sowohl das Kardangelenk als auch das homokinetische Gelenk ermöglichen eine angewinkelte Anordnung der Drehmomentachse zur Antriebsachse und somit eine nicht rein geradlinige Kraftführung von der Antriebsmaschine zu der Hinterachse des Kraftrads. Insbesondere ermöglichen das Kardangelenk und/oder das homokinetische Gelenk die Anordnung der Antriebsmaschine in unterschiedlichen Winkeln relativ zur Hinterachse. Mittels der Lamellenkupplung ist eine besonders sichere Verbindung zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Antriebsstrangs einstellbar. Dadurch ist das Kraftrad vorteilhafterweise besonders sicher betreibbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebsmaschine als einen Stator und einen Rotor aufweisende elektrische Maschine ausgebildet ist, welche mit einer Drehachse ihres Rotors parallel zu einer Fahrzeugquerrichtung des Kraftrads am Rahmen angeordnet ist und zur Erzeugung eines Rollmoments um eine Fahrzeughochachse des Kraftrads relativ zum Rahmen verschwenkbar ist. Das bedeutet, dass die elektrische Maschine derart am Rahmen des Kraftrads angeordnet ist, dass die Drehachse des Rotors parallel zur Hinterachse ausrichtbar ist beziehungsweise in ihrer Ausgangslage ausgerichtet ist, wobei die elektrische Maschine in einer durch die Fahrzeugquerrichtung und eine Fahrzeuglängsrichtung des Kraftrads aufgespannten ersten Ebene verschwenkbar ist. Es kann somit ein zusätzliches Rollmoment des Kraftrads erzeugt werden, wodurch extern angreifende Rollmomente wie beispielsweise bei einer Kurvenfahrt stabilisiert werden können.
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In einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebsmaschine als die einen Stator und einen Rotor aufweisende elektrische Maschine ausgebildet ist, welche mit der Drehachse ihres Rotors parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung des Kraftrads am Rahmen angeordnet ist und zur Erzeugung eines Nickmoments um eine Fahrzeughochachse des Kraftrads relativ zum Rahmen verschwenkbar ist. Mit anderen Worten ist die elektrische Maschine mit ihrer Drehachse parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung des Kraftrads ausrichtbar beziehungsweise in ihrer Ausgangslage ausgerichtet und in der durch die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeugquerrichtung aufgespannten ersten Ebene verschwenkbar. Hierdurch kann das Nickmoment erzeugt werden, welches ein Überschlagen des Kraftrads nach vorne oder ein Umkippen des Kraftrads nach hinten vermeiden kann.
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In einer weiteren alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebsmaschine als die den Stator und einen Rotor aufweisende elektrische Maschine ausgebildet ist, welche mit der Drehachse ihres Rotors parallel zu der Fahrzeughochrichtung des Kraftrads am Rahmen angeordnet ist und zur Erzeugung eines Nickmoments um die Fahrzeugquerachse des Kraftrads relativ zum Rahmen verschwenkbar ist und zur Erzeugung eines Rollmoments um die Fahrzeuglängsachse des Kraftrads relativ zum Rahmen verschwenkbar ist. Mit anderen Worten ist die elektrische Maschine mit ihrer Drehachse parallel zu der Fahrzeughochrichtung des Kraftrads ausrichtbar beziehungsweise in ihrer Ausgangslage ausgerichtet, wobei die elektrische Maschine in einer durch die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeughochrichtung aufgespannten zweiten Ebene und in einer durch die Fahrzeugquerrichtung und die Fahrzeughochrichtung aufgespannten dritten Ebene verschwenkbar ist. Bei einer Verschwenkung in der durch die Fahrzeugquerrichtung und die Fahrzeughochrichtung aufgespannten dritten Ebene ist das Rollmoment um die Fahrzeuglängsachse des Kraftrads erzeugbar. Bei einer Verschwenkung der elektrischen Maschine in der durch die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeughochrichtung aufgespannten zweiten Ebene ist das Nickmoment um die Fahrzeugquerachse des Kraftrads erzeugbar um externe Nickmomente zu kompensieren. Zur kombinierten Kompensation von Rollmomenten und Nickmomenten ist die Antriebsmaschine in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung verschwenkbar, sodass die Antriebsmaschine eine Bewegung innerhalb eines Kegelvolumens durchführt, dessen Mittelachse durch die gelenkige Befestigung der Antriebsmaschine an dem Rahmen und entlang der Fahrzeughochrichtung führt.
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Folglich kann die Antriebsmaschine in dem Kraftrad quer, längs oder senkrecht eingebaut werden und mittels der Antriebsmaschine können durch eine entsprechende Verschwenkung der Antriebsmaschine um die Fahrzeughochrichtung, die Fahrzeugquerrichtung und/oder die Fahrzeuglängsrichtung Rollmomente und/oder Nickmomente und/oder Giermomente des Kraftrads kompensiert werden, um das Kraftrad besonders vorteilhaft zu stabilisieren.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Stabilisieren eines Kraftrads, bei welchem eine gelenkig an einem Rahmen des Kraftrads gehaltene Antriebsmaschine, mittels welcher das Kraftrad insbesondere elektrisch antreibbar ist, während eines Betriebs des Kraftrads mittels einer Aktoreinrichtung um wenigstens eine zugehörige Gelenkachse relativ zu dem Rahmen in ihrer Ausrichtung eingestellt wird. Das bedeutet, dass die Antriebsmaschine mittels der Aktoreinrichtung während eines Betriebs der Kraftrads um eine Fahrzeughochrichtung und/oder eine Fahrzeugquerrichtung und/oder eine Fahrzeuglängsrichtung relativ zu dem Rahmen verschwenkt wird um ein Rollmoment und/oder ein Nickmoment und/oder ein Giermoment zu erzeugen, mittels welchen externe Rollmomente und/oder Nickmomente und/oder Giermomente kompensiert werden können. Hierdurch ist das Kraftrad besonders vorteilhaft stabilisierbar.
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Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftrads sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen. Aus diesem Grund sind die Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht eines Kraftrads in einer ersten Ausführungsform mit einer quer eingebauten elektrischen Maschine, welche gelenkig an einem Rahmen des Kraftrads gelagert ist und um eine Fahrzeughochrichtung des Kraftrads relativ zum Rahmen verschwenkbar ist;
- 2 eine schematische Draufsicht des Kraftrads in einer zweiten, alternativen Ausführungsform, in welcher die gelenkig an dem Rahmen gelagerte elektrische Maschine längs des Kraftrads eingebaut ist und somit parallel mit ihrer Drehachse zu der Fahrzeuglängsrichtung des Kraftrads ausrichtbar ist und um eine Fahrzeughochrichtung des Kraftrads relativ zum Rahmen verschwenkbar ist; und
- 3 eine schematische Seitenansicht des Kraftrads in einer dritten, alternativen Ausführungsform in welcher die gelenkig an dem Rahmen gelagerte elektrische Maschine senkrecht eingebaut ist, und somit mit ihrer Drehmomentachse parallel zu der Fahrzeughochrichtung des Kraftrads ausrichtbar ist und um die Fahrzeugquerrichtung und/oder die Fahrzeuglängsrichtung des Kraftrads relativ zum Rahmen verschwenkbar ist.
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In den 1 bis 3 ist ein Kraftrad 1 in jeweiligen schematischen Ansichten in unterschiedlichen Ausführungsformen dargestellt. Bei dem Kraftrad 1 kann es sich um ein Elektromotorrad oder um ein Hybridmotorrad handeln.
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Das Kraftrad 1 umfasst einen Antriebsstrang 4 mit einer elektrischen Maschine 2, welche zumindest mittelbar an einem Rahmen 3 des Kraftrads 1 gelagert ist. Mittels der elektrischen Maschine 2 ist das Kraftrad 1 über elektrische Energie antreibbar. Des Weiteren umfasst der Antriebsstrang 4 eine Übertragungseinrichtung 5, über welche ein durch die elektrische Maschine 2 erzeugtes Drehmoment an eine Hinterachse 6 des Kraftrads 1 übertragbar ist. Hierbei ist die elektrische Maschine 2 gelenkig über eine Gelenkwelle 7, vorliegend ein Kardangelenk an dem Rahmen 3 gelagert. Mittels einer in den Fig. nicht dargestellten Aktoreinrichtung, welche wenigstens einen elektrischen und/oder hydraulischen und/oder pneumatischen Aktor umfasst, ist die elektrische Maschine 2 in ihrer Ausrichtung relativ zum Rahmen 3 um wenigstens eine zugehörige Gelenkachse, insbesondere eine Fahrzeuglängsrichtung x und/oder eine Fahrzeugquerrichtung y und/oder eine Fahrzeughochrichtung z einstellbar.
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Das Kraftrad 1 umfasst des Weiteren eine Erfassungseinrichtung 8, mittels welcher ein Stabilisierungsbedarf des Kraftrads 1 ermittelbar ist. Die Erfassungseinrichtung 8 ist mit der Aktoreinrichtung verbunden, um den ermittelten Stabilisierungsbedarf für die Aktoreinrichtung bereitzustellen. Mittels der Aktoreinrichtung ist die elektrische Maschine 2 in ihrer Ausrichtung relativ zum Rahmen 3 in Abhängigkeit von dem ermittelten Stabilisierungsbedarf einstellbar. Mit anderen Worten wird mittels der Erfassungseinrichtung 8 der Stabilisierungsbedarf des Kraftrads 1 ermittelt und an die Aktoreinrichtung übertragen. Mittels der Aktoreinrichtung wird die elektrische Maschine 2 in Abhängigkeit von dem Stabilisierungsbedarf relativ zu dem Rahmen 3 ausgerichtet um das Kraftrad 1 zu stabilisieren.
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Um eine Kraftübertragung von der elektrischen Maschine 2 auf die Hinterachse 6 bei jeglichen Relativanordnungen der elektrischen Maschine 2 zum Rahmen 3 zu gewährleisten, ist die Gelenkwelle 7 vorgesehen. Alternativ zum Kardangelenk kann ein homokinetisches Gelenk oder eine Lamellenkupplung vorgesehen sein. In einer weiteren Alternative kann die Übertragungseinrichtung 5 ein bewegliches Winkelgetriebe mit jeweiligen ineinander greifenden Getriebeelementen umfassen. Ein gegenseitiger Winkel der ineinandergreifenden Getriebeelemente kann mittels der Aktoreinrichtung eingestellt werden, um die elektrische Maschine 2 in unterschiedlichen Winkeln relativ zum Rahmen 3 anzuordnen.
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In 1 ist das Kraftrad 1 in einer ersten Ausführungsform dargestellt, in welcher die elektrische Maschine 2 quer in das Kraftrad 1 eingebaut ist. Hierbei ist unter dem Quereinbau der elektrischen Maschine 2 zu verstehen, dass diese in ihrer Ausgangslage derart angeordnet ist, dass sich eine Drehmomentachse 9 des Drehmoments der elektrischen Maschine 2 parallel zur Fahrzeugquerrichtung y des Kraftrads 1 erstreckt. Aus dieser Ausgangslage heraus ist die elektrische Maschine 2 um die Fahrzeughochrichtung z in einer durch die Fahrzeuglängsrichtung x und die Fahrzeugquerrichtung y aufgespannten ersten Ebene verschwenkbar. Durch den Quereinbau der elektrischen Maschine 2 kann mithilfe der Gelenkwelle 7 über die jeweilige Einstellung der elektrischen Maschine 2 relativ zu dem Rahmen 3 ein Rollmoment erzeugt werden, mittels welchem extern angreifende Rollmomente insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftrads 1 stabilisiert werden können. Für diese Stabilisierung der extern angreifenden Rollmomente wird die elektrische Maschine 2 um die Fahrzeughochrichtung z des Kraftrads 1 gekippt.
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In der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform des Kraftrads 1 ist die elektrische Maschine 2 längs eingebaut. Das bedeutet, dass sich in der Ausgangslage der elektrischen Maschine 2 deren Drehmomentachse 9 parallel zur Fahrzeuglängsrichtung x des Kraftrads 1 erstreckt. Aus dieser Ausgangslage heraus kann die elektrische Maschine 2 um die Fahrzeughochrichtung z in der durch die Fahrzeuglängsrichtung x und die Fahrzeugquerrichtung y aufgespannten ersten Ebene verschwenkt werden. Durch den Längseinbau der elektrischen Maschine 2 kann mithilfe der Gelenkwelle 7 durch das Einstellen der elektrischen Maschine 2 relativ zu dem Rahmen 3 ein Nickmoment erzeugt werden, mittels welchem ein extern angreifendes Nickmoment stabilisiert werden kann. Hierdurch kann ein Überschlagen des Kraftrads 1 nach vorne oder ein Umkippen des Kraftrads 1 nach hinten, insbesondere bei einem Wheelie, vermieden werden. Zur Stabilisierung des Kraftrads 1 wird die elektrische Maschine 2 somit um die Fahrzeughochrichtung z des Kraftrads 1 gekippt.
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In der schematischen Seitenansicht in 3 ist das Kraftrad 1 in einer dritten, alternativen Ausführungsform dargestellt, in welcher die elektrische Maschine 2 senkrecht in das Kraftrad 1 eingebaut ist. Hierbei ist unter dem Senkrechteinbau der elektrischen Maschine 2 in dem Kraftrad 1 zu verstehen, dass die elektrische Maschine 2 in ihrer Ausgangslage mit ihrer Drehmomentachse 9 parallel zu der Fahrzeughochrichtung z des Kraftrads 1 ausgerichtet ist. Aus dieser Ausgangslage heraus ist die elektrische Maschine 2 relativ zu dem Rahmen 3 um die Fahrzeugquerrichtung y und/oder um die Fahrzeuglängsrichtung x kippbar. Somit ist die elektrische Maschine 2 sowohl in einer durch die Fahrzeuglängsrichtung x und die Fahrzeughochrichtung z aufgespannten zweiten Ebene als auch in einer durch die Fahrzeugquerrichtung y und die Fahrzeughochrichtung z aufgespannten dritten Ebene verschwenkbar. Die elektrische Maschine 2 kann dann sowohl um die Fahrzeuglängsrichtung x als auch um die Fahrzeugquerrichtung y verschwenkt werden, sodass die elektrische Maschine 2 innerhalb eines sich entlang der Fahrzeughochrichtung z aufspannenden Kegels verschwenkbar ist. Hierbei kann die elektrische Maschine 2 entlang einer Kegelmantelfläche des Kegels und/oder innerhalb des Kegels verschwenkt werden. Durch den Senkrechteinbau der elektrischen Maschine 2 können Kombinationen aus Rollmomenten und Nickmomenten abgefangen beziehungsweise stabilisiert werden. Hierbei kann die elektrische Maschine 2 sowohl um die Fahrzeugquerrichtung y als auch um die Fahrzeuglängsrichtung x des Kraftrads 1 gekippt werden.
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Das gelenkige Lagern der elektrischen Maschine 2 an dem Rahmen 3 sowie die Einstellbarkeit der elektrischen Maschine 2 relativ zu dem Rahmen 3 haben den Vorteil, dass Nickmomente und/oder Rollmomente des Kraftrads 1 abgefangen und somit stabilisiert werden können. Durch dieses aktive Stabilisierungssystem ist eine besonders vorteilhafte Stabilität des Kraftrads 1 erreichbar. Darüber hinaus können aktive Regelsysteme wie ein ABS und eine Traktionskontrolle durch Fahrzeugstabilisierung auch im Grenzbereich unterstützt werden. Darüber hinaus sind keine zusätzlichen Schwungmassen zur Stabilisierung des Kraftrads 1 notwendig, was zu einem besonders geringen Gewicht des Kraftrads 1 führt.
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Mittels der in 1 dargestellten Anordnung der elektrischen Maschine 2 können alternativ oder zusätzlich zu den Rollmomenten Giermomente erzeugt werden um externe Giermomente zu kompensieren, indem die elektrische Maschine in der durch die Fahrzeugquerrichtung y und die Fahrzeughochrichtung z aufgespannten dritten Ebene verschwenkt wird.
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Dem im Zusammenhang mit den Fig. beschriebenen Kraftrad 1 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Motorradfahrern der Effekt bekannt ist, dass ab einer bestimmten Geschwindigkeit Kreiselkräfte von Rädern des Kraftrads 1 ausreichen, um das Kraftrad 1 soweit zu stabilisieren, dass Hände von einem Lenker des Kraftrads 1 genommen werden können. Dieser Effekt ist als gyroskopischer Effekt bekannt. Dabei handelt es sich nicht nur um eine Stabilisierung des Kraftrads 1 aufgrund eines Trägheitsmoments, sondern es treten auch dynamische Vorgänge auf, welche bei Störungen von Drehachsen der Räder Reaktionsmomente erzeugen. Allgemeiner bedeutet das, dass jede Kraft, welche senkrecht auf eine Achse wirkt, um welche eine Drehbewegung des Kraftrads 1 ausgeführt wird, eine Kraft erzeugt, deren Vektor sowohl senkrecht auf der Achse als auch senkrecht auf einem Vektor der auslösenden Kraft steht. Ein Wiedererlangen eines stabilen Zustands wird dabei nicht immer erreicht, sodass eine Wirkung des gyroskoptischen Effekts begrenzt ist.
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Moderne Krafträder 1 besitzen intelligente Fahrerassistenzsysteme wie Antiblockiersystem oder Traktionskontrolle, welche eine Unterstützung des Fahrers auf schlechtem Untergrund ermöglichen sollen. Diese aktiven Systeme werden im heutigen Stand der Technik nicht durch Schwungmassensysteme unterstützt um eine besonders vorteilhafte Stabilität des Kraftrads 1 insbesondere in Kurvenfahrten zu gewährleisten. Neue Krafträder 1 verfügen über Sensoren zur Schräglagenerkennung, wobei eine erkannte Schräglage durch aktive Regelsysteme genutzt werden kann um das Kraftrad 1 bei Bremsmanövern in Schräglage beherrschbar zu machen, insbesondere indem ein Aufbau eines Bremsdrucks individuell angepasst wird. Nachteilig hieran ist, dass Schwungmassen im Antriebsstrang 4 des Kraftrads 1 zur Fahrzeugstabilisierung nicht genutzt werden. Darüber hinaus handelt es sich bei bisher eingesetzten Stabilisierungssystemen um besonders aufwändige Systeme. Nachteilig an separaten Schwungmassen zur Stabilisierung des Kraftrads 1 sind deren zusätzliches Gewicht, welche ein Motorrad besonders schwer machen.
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Bei dem im Zusammenhang mit den Figuren erläuterten Kraftrad 1 erfolgt eine Stabilisierung durch Nutzung von Kreiselkräften der elektrischen Maschine 2. Die elektrische Maschine 2 ist vorliegend über die Gelenkwelle 7 mit einem Getriebe verbunden. Die Gelenkwelle 7 ermöglicht eine Verdrehung der elektrischen Maschine 2 im Raum um einen kleinen Winkel, wobei weiterhin Leistung von der elektrischen Maschine 2 an die Räder, insbesondere die Hinterachse 6, abgegeben werden kann. Die Gelenkwelle 7 ermöglicht eine Verstellung einer Lage der elektrischen Maschine 2 im Raum durch elektrische, pneumatische oder hydraulische Aktoren. Durch die Gelenkwelle 7 können Auslenkungen der elektrischen Maschine 2 zwischen 5 Grad und 30 Grad aus einer normalen Einbaulage, vorliegend der Ausgangslage, relativ zu der Drehmomentachse 9 in der Ausgangslage ermöglicht werden. Der jeweilige Auslenkungswinkel ist jedoch nicht auf diesen angegebenen Bereich beschränkt.
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Durch eine Veränderung der Stellung der elektrischen Maschine 2 im Raum, kann ein äußeres Moment abgefangen oder stabilisiert werden, wodurch eine aktive Beeinflussung des Kraftrads 1 bei Kurvenfahrten stattfinden kann. Je nach Einbaulage der elektrischen Maschine 2 im Kraftrad 1 findet eine Stabilisierung in unterschiedlicher Richtung, insbesondere eine Nickstabilisierung und/oder eine Rollstabilisierung, statt. Durch die Auslenkung der elektrischen Maschine 2 aus seiner normalen Einbaulage wird ein durch äußere Einflüsse eingeleitetes Rollmoment und/oder Nickmoment abgefangen. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Stabilisierung des Kraftrads 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftrad
- 2
- elektrische Maschine
- 3
- Rahmen
- 4
- Antriebsstrang
- 5
- Übertragungseinrichtung
- 6
- Hinterachse
- 7
- Gelenkwelle
- 8
- Erfassungseinrichtung
- 9
- Drehmomentachse
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005047145 A1 [0002]
- DE 102013200020 A1 [0003]
- DE 102008011575 A1 [0004]
