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Die
Erfindung betrifft ein vollautomatisiertes System, welches ein fahrsituativ
adaptierendes handling bei einspurigen Kraftfahrzeugen gewährt.
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Führer von
einspurigen Kraftfahrzeugen stehen beim Kauf eines Motorrades häufig vor
dem Problem, dass z. B. eine rel. schnelle Maschine (sog. "Power-Bike) zwar
mit einer enorm hohen Leistungsfähigkeit
u. Höchstgeschwindigkeit
aufwartet, dieselbe jedoch auch bei niedrigen Geschwindigkeiten
den Fahrer – aufgrund
der statisch tiefen Lenkergriffhöhe im
Oberkörpersegment
in die fahrtwindschlüpfrige Neigepose
nötigt.
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Diese
frontale Neigung des Oberkörpers
hat jedoch lediglich bei hohen Fahrgeschwiridigkeiten fahrdynamische
Vorzüge,
da sie hierbei nicht nur den CW-Wert optimieren, sondern auch den
Fahrer im Oberkörperbereich
durch seinen frontalen Neigungswinkel, spezifisch gegen diesen geschwindigkeitsproportionalen
pneumatischen Widerstand stabilisieren.
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Beim
Fahren im niedrigen Geschwindigkeitsbereich hat diese frontale Oberkörperneigung
eher Nachteile, da zum einen die Fahrtwind-Widerstände (abgsehen
von sturmwindbedingten Gegenwindböen) hier noch rel. gering bemessen
sind u. zum anderen den Fahrer z.B. bei City-Fahrmanövern wie: Anfahren; Bremsen;
Abbiegen; Wenden etc. signifikant behindert, da dessen Arme – nahezu
völlig
ausgestreckt – nicht über die
hierzu notwendige Ellenbogen-Abwinkelfreiheit verfügen können. Da
derartige Fahrzeuge hierbei noch zuzüglich körperlich ausbalanciert werden
müssen,
können
langwierige Cityfahrten wie beispielsweise in Großstädten vor
allem mit (Sozius) belastung für
den Fahrer leicht zur Tortur werden, da sich Balance-stabilisierende
Momente erst bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit, durch verhältnisgleiche
Potenzierung der Räder-Kreiselkräfte einstellen.
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Andererseits
bevorzugen Motorradfahrer auch, sich zuweilen auf Wegstrecken fortzubewegen, welche
sich fernab des Straßennetzes,
in Feld, -Wald od derart kombinierten Geländeabschnitten befinden.
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Diese
sog. off-road Strecken können – soweit
begehbar – für ein Motorrad
auch befahrbar sein, jedoch werden dieselben für geschwindigkeitsgetrimmte
Tieflenker-"Power-Bikes" aus den vorgenannten
Gründen – über längere Distanzen – noch signifikanter
zur Tortur, da der mit ausgestreckten Armen nach vorn geneigte Fahrer
hierbei im Oberkörperbereich
mit nahezu ungebeugten Ellenbogen die Teleskopgabel-Federschwingresonanzen
absorbieren muss.
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Aus
der
DE 41 36 296 A1 ist
ein sogenanntes Gleit-Lenk-System für motorisierte Zweiräder mit
einem Lenker mit relativ zur Vorderradgabel variabler Einstellung
bekannt. Um einen Lenker mit variabler Einstellung zu schaffen,
der während
der Fahrt entweder sich selbsttätig
den jeweiligen Bedürfnissen und
Einflüssen
auf den Fahrer anpasst oder aber problemlos von Hand eingestellt
werden kann, ist vorgesehen, dass der Lenker wenigstens eine verstellbare und
motorisch antreibbare Halterung zu seiner Einstellung aufweist.
Die verstellbare Halterung ist hydraulisch, elektrisch, mechanisch
oder pneumatisch antreibbar, welche jederzeit angehalten werden
kann und welche einer normalen Lenkerbelastung standhält. Hierzu
ist vorgesehen, die verstellbare Halterung mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit
teleskopisch oder mittels einer Schiene-Führungs-Einheit gleitbeweglich
oder mittels einer Zahnstangen-Ritzel-Einheit schiebebeweglich oder
mittels einer Gewindestab-Fassungs-Einheit drehgewindlich oder mittels
einer den ganzen Lenker einbeziehenden Wippvorrichtung-Höhenregulierungs-Einheit
kippbeweglich geführt
zu bewegen. Die Einstellung des Lenkers erfolgt während der
Fahrt in Abhängigkeit von
ausgewählten
Parametern automatisch mit Hilfe einer Regel- und Steuereinrichtung
derart, dass bei gleichmäßiger Fahrgeschwindigkeit
und gegebener vorgeneigter Sitzposition des Fahrers sein Vorwärts-Abwärts-Drang
durch den entgegenstehenden Winddruck ausgeglichen ist, dass während einer
Beschleunigung des Zweirades der Schwerpunkt des Fahrers entsprechend
vorverlegt ist und dass während
einer Geschwindigkeitsverzögerung
des Zweirades der Schwerpunkt des Fahrers entsprechend rückverlegt
ist. Als Parameter liegen die Fahrgeschwindigkeit, das Körpergewicht
und die Größe des Fahrers,
bzw. der vom Fahrer auf den Lenker ausgeübte Druck, sowie die Beschleunigung
und Geschwindigkeitsverzögerung
des Zweirades jeweils einzeln oder gemeinsam der Einstellung des
Lenkers zugrunde. Die Automatik der Regel- und Steuereinrichtung
ist unwirksam schaltbar und jede gewünschte Lenkereinstellung ist
von Hand über
eine entsprechende Schaltvorrichtung vornehmbar, wobei ausgewählte Lenkereinstellungen
abspeicherbar und direkt aufrufbar sind. Schließlich ist vorgesehen, dass
die automatische Lenkereinstellung für eine Beschleunigung oder
Geschwindigkeitsverzögerung
des Zweirades gegebenenfalls auch unter Handbetrieb selbsttätig erfolgt
und der Lenker nach vollendeter Anpassung in seine Ausgangsposition
zurückkehrt.
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Weiterhin
ist aus der
DE 298
01 654 U1 eine elektromotorische Lenkerverstell-Einrichtung
für Motorräder bekannt.
Um eine Lenkerverstell-Einrichtung zu schaffen, die es erlaubt,
den Lenker während
der Fahrt mittels Knopfdruck auf eine jeweils angenehme Position
einzustellen, besteht diese aus einem im vor dem Lenkkopfrohr befindlichen
Führungsrohr
und darin integrierten, elektromotorisch per Knopfdruck verstellbaren
Spindelmutterantrieb, einer Säulenführung und
einem Getriebemotor. Durch Betätigen
des an einem Lenkerende befindlichen elektrischen Tasters wird der
Spindelmutterantrieb, d.h. der Lenker, in die gewünschte Position
gebracht. Nach Loslassen des Tasters und damit verbundenem Stillstand
des Spindelmutterantriebes wird der Lenker durch Selbsthemmung des
Gewindeantriebes in der jeweiligen Position fixiert. Bei schneller
Fahrweise kann beispielsweise wegen des damit verbundenen starken
Fahrtwindes eine niedrige Lenkerposition eingestellt werden. Schließlich ist
vorgesehen, dass mittels einer elektronischen Regelung der Lenker – abhängig von
der Fahrgeschwindigkeit des Motorrads – automatisch in eine geschwindigkeitsabhängige Position
gefahren wird und dass diese Automatikfunktion bei Bedarf abgeschaltet
werden kann.
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Weiterhin
ist aus der
DE 298
19 221 U1 eine elektrisch verstellbare Motorradlenkstange
bekannt, welche die Sitzposition des Fahrers per Knopfdruck oder
automatisch in Abhängigkeit
von Sensoren an den Fahrtwind, – geschwindigkeit
und – stil
anpasst. Hierzu ist vorgesehen, dass die Griffe der Motorradlenkstange
auf einer Senkrechten und auf einer Parallelen zur Rotationsachse
des Vorderrades verschiebbar und um eine Parallele zur Rotationsachse drehbar
gelagert sind. Die Griffe sind auf Resultierenden zu vorgenannten
Bahnen gelagert und die Spiegel sind ebenfalls elektrisch verstellbar.
Die teleskopartige Verschiebung der Griffe, welche am Innenrohr befestigt
sind, erfolgt mittels einer Bewegungsschraube. Diese nimmt mittels
Druckfeder das Zwischenrohr bis zu dessen Begrenzung mit und bewegt sich
dann gegen die Kraft der Druckfeder weiter bis zur maximalen Ausfahrhöhe. Wenn
die Druckfeder zwischen dem Zwischenrohr und der Führung angeordnet
wird, nimmt das Innenrohr das Zwischenrohr ab dessen Hälfte gegen
die Kraft der Druckfeder bis zur maximalen Ausfahrhöhe mit.
Wenn eine Manschette zum Schutz des Teleskops verwendet wird, sind
das optisch synchrone Ausfahren und somit die Druckfeder überflüssig. Die
Bewegungsschrauben werden mittels Schnecken synchron über die
Antriebswelle mittels Schnecke/Schneckenradkombination angetrieben.
Die Antriebswelle ist im Gehäuse tiefgelegt,
wodurch zusätzliche
Lenkerverstelldifferenz ermöglicht
wird. Damit die Innenrohre sich nicht drehen können, sind diese über den
ausziehbaren Drehverhinderer miteinander verbunden. Die V-förmige Anordnung
ermöglicht
neben der Höhenverstellung
gleichzeitig eine Breitenverstellung des Lenkers. Das drehbare Winkelgetriebe überträgt über das
Bewegungsgewinde die Kraft von der Gabel oder der unteren Gabelbrücke auf
das Gehäuse,
sodass die Führungen geneigt
werden. Hierdurch erfahren die Bedienelemente der Griffe eine Drehung
um einen Winkel und sind dadurch in jeder Lenkerposition an die
Hände des
Fahrers angepasst. Außerdem
ist die Verschiebung der Griffe dadurch bogenförmig, was der Körperbewegung
des Fahrers eher entspricht, als eine lineare Verschiebung. Die
Spiegel werden der Sitzposition des Fahrers entsprechend durch separate
Antriebe automatisch angepasst.
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Schließlich ist
aus der
DE 195 31742
A1 ein Verfahren und eine Einrichtung zum Verhindern des Aufbäumens von
Zweirad- oder Dreiradfahrzeugen bekannt, welche mit einer federnden
Vorderradaufhängung
ausgestattet sind. Der Ausfederweg der Vorderradaufhängung wird
erfasst und beim Überschreiten
eines vorgegebenen Ausfederweges wird die Leistung oder das wirksame
Drehmoment des Fahrzeugantriebes reduziert. Wenn bei starker Beschleunigung
das Fahrzeug in den Wheely-Zustand übergehen will, erreicht die
Vorderradaufhängung ihre
vollständig
ausgefederte Stellung. Durch einen diese Stellung erfassenden Sensor
wird eine Steuerungsmaßnahme
derart eingeleitet, dass ein Übergang
in den Wheely-Zustand nicht möglich
ist. Eine Drehmomentreduzierung könnte beispielsweise dadurch
erreicht werden, dass das Schaltgetriebe automatisch in einen höheren Gang
geschaltet wird. Eine Leistungsreduzierung könnte beispielsweise durch Drosselung
der Kraftstoffzufuhr oder durch Unterbrechung des Zündstromes
erreicht werden. Kurz vor oder beim Abheben des Vorderrades vom
Boden wird die Zündung
unterbrochen, worauf das Fahrzeug sich sofort wieder nach vorne
senkt und die Vorderradaufhängung
wieder einfedert, so dass der Zündstrom
automatisch wieder eingeschaltet wird. Damit bei normalem Fahrbetrieb
in unebenem Gelände,
beispielsweise auf einer Schlaglochpiste, bei welchem die Vorderradaufhängung unter
Umständen auch
bis zum Ansprechpunkt des Sensors ausfedern kann, die Einrichtung
nicht in unerwünschter
Weise anspricht, ist ein die Schaltstufen eines dem Fahrzeugantrieb
zugeordneten Schaltgetriebes erfassender zweiter Sensor vorgesehen,
welcher bewirkt, dass bei vorgegebenen, vorzugsweise höheren Schaltstufen
der erste Sensor unwirksam gemacht wird. Durch diese Maßnahme wird
eine Leistungs- oder Drehmomentreduzierung bei Ausfedern der Vorderradaufhängung auf
die unteren, ein Aufbäumen überhaupt
ermöglichenden
Schaltstufen beschränkt.
Bei allen höheren
Schaltstufen wird eine Leistungs- oder Drehmomentreduzierung infolge Ausfederns
der Vorderradaufhängung
ausgeschlossen. Der erste Sensor ist beispielsweise ein Schaltelement,
welches bei einem vorgegebenen Ausfederweg der Vorderradaufhängung eine
Zündspule
eines als Fahrzeugantrieb dienenden Verbrennungsmotors kurzschließen kann.
Dazu wird eine mit der Niederspannungsklemme der Zündspule
verbundene Verbindungsleitung über
das Schaltelement mit Masse verbunden, indem ein mit der Verbindungsleitung
zur Zündspule
verbundenen Berührungskontakt
vorgesehen ist, welcher bei einem vorgegebenen Ausfederweg der Vorderradaufhängung mit
einem an dieser ausgebildeten, mit Masse verbundenen Gegenkontakt
in Berührung
kommt. Um eine Ausfederung der Vorderradaufhängung nach Erreichen der Kontaktstellung
nicht zu behindern, ist weiter vorgesehen, dass der Berührungskontakt
in Bewegungsrichtung des beweglichen Bauteils federnd gelagert ist. Der
zweite Sensor ist beispielsweise ein mit einem Getriebeschalthebel
des Schaltgetriebes verbundener Unterbrecherschalter, welcher in
der mit der Zündspule
verbundenen Verbindungsleitung angeordnet ist und diese bei anderen
als den vorgegebenen Schaltstufen unterbricht. Auf diese Weise kann bei
anderen als den vorgegebenen Schaltstufen über das erste Schaltelement
ein Kurzschluss nicht hergestellt werden.
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Wie
die vorstehende Würdigung
des Standes der Technik aufzeigt, sind Verfahren und Vorrichtungen
zum Verhindern des Aufbäumens
von Zweirad- oder
Dreiradfahrzeugen, welche mit einer federnden Vorderradaufhängung ausgestattet
sind, an sich bekannt. Zuwenig Beachtung findet jedoch, dass Signalen
eines Fahrgeschwindigkeitssensors und/oder die eines Schwingungssensors
zur Verfügung
stehen, nach Maßgabe
deren die Oberkörperneigung
automatisch anpassbar wäre.
Deshalb fehlt in der Praxis ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen
Lenkerverstellung bei einem Motorrad, bei dem/der sowohl in den
erwähnten
Fahrsituationen eine körperliche Überbelastung
des Motorradfahrers selbst, als auch nachhaltige Übermüdungserscheinungen
zuverlässig
verhindert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur automatischen Lenkerverstellung bei einem Motorrad derart anzugeben,
dass die Lenkergriffhöhe
an die Fahrsituation, insbesondere Geschwindigkeit und Fahrbahnbeschaffenheit,
automatisch angepasst wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur automatischen Lenkerverstellung
bei einem Motorrad mit einer Teleskop-Federgabel und einem Steuergerät, welches
mit einem Fahrgeschwindigkeitssensor und einer Verstellvorrichtung
verbunden ist und welches die Lenkergriffhöhe bei steigender Fahrgeschwindigkeit
verhältnisgleich
verringert und bei Fahrgeschwindigkeitsverringerung wiederum proportional
erhöht,
gemäß Patentanspruch
1 dadurch gelöst,
dass zusätzlich
zu den Signalen des Fahrgeschwindigkeitssensors noch die Signale
eines Schwingungssensors, der Schwingungsamplituden und Schwingungsfrequenzen
der Teleskop-Federgabel misst, dem Steuergerät zur Ansteuerung der Lenkergriffhöheneinstellung
zugeführt
werden.
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Weiterhin
wird diese Aufgabe gemäß Patentanspruch
6 durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1 dadurch gelöst, dass
der Schwingungssensor im Federweg der Vorderradaufhängung angeordnet
ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung erfolgt, gemäß Patentanspruch 2, nach Maßgabe der
gemessenen Schwingungsamplitude und/oder Schwingungsfrequenz die
Ansteuerung der Lenkergriffhöhe.
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Vorzugsweise
berücksichtigt,
gemäß Patentanspruch
3, das Steuergerät
die Signale des Schwingungssensors erst nach Überschreiten vorgegebener Grenzwerte
von Schwingungsamplitude und/oder Schwingungsfrequenz.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt, gemäß Patentanspruch
4, synchron und proportional zur Ansteuerung der Lenkergriffhöhe, eine
Verstellung der am Lenker befestigten Rückspiegel.
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In
Weiterbildung der Erfindung nimmt, gemäß Patentanspruch 5, das Steuergerät die Verstellung
von Lenkergriffhöhe
und Rückspiegel
anhand gespeicherter Kennlinienfelder vor.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur automatischen Lenkerverstellung
sind den Unteransprüchen
7 bis 10 zu entnehmen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen adaptiven handling,
wird bei einspurigen Kraftfahrzeugen die beiderseitig symmetrische
Lenkergriffhöhe – u. somit das
handling – kontinuierlich
zur Fahrgeschwindigkeit, bzw. zur Fahrbahnbeschaffenheit, vollautomatisch
adaptiert, sodass sich bei steigender Fahrgeschwindigkeit die Lenkergriffhöhe verhältnisgleich absenktu.
bei Dezimierung der Fahrgeschwindigkeit wiederum proportional erhöht, sodass
für jede
Fahrgeschwindigkeit die Lenkergriffehöhen, handlingsoptimiert automatisch
einjustiert werden. Weiterhin wird beim Befahren von unebenen (Gelände) wegstrecken,
die Lenkergriffhöhe
symmetrisch auf maximale Höhe/maximales
handling eingeregelt.
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Die
Lenkergriffhöhen-Verstellapplikationen werden
hierbei pauschal von einer zentralisierten, elektronischen Steuereinheit – nach Auswertung spez.
def. Sensorsignale, via eines spezifischen Stellgewindespindel-Aktuators,
vertikal; binnen der von den beiden Gabelbrücken begrenzten Verstelldistanz,
kenfeldgestützt-stufenlos-vollautomatisch eingeregelt.
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Die
detaillierte Erläuterung über Aufbau
u. Funktion der dargestellten Erfindung erfolgt im Anschluss anhand
der Zeichnungen.
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Es
zeigt
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1 Schaubild
mit schaltungstechnischem Funktionsverlauf,
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2 Bezeichnung
der aktiven/passiven Lenkergriff-Höhenverstell-Elemente;
Funktionsphasen der fahrgeschwindigkeitsspezifischen Lenkergriffhöhen-Adaption,
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3 Funktionsphasen
der Lenkergriffhöhen-Adaption
bei Einfahrt in eine Geländewegstrecke,
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4 aktive-/passive
Funktionselemente der elektromechanischen Lenkergriffhöhen-Verstellaktuatorik,
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5 modulintern-/extern
vernetztes Schaltfunktionsschema des für diese Systemkonfiguration als
zentralisierte Steuereinheit prädestinierten,
elektronischen Steuergerätes,
im Blockschaltbild.
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– 1 –
-
In
der 1 ist das Schaubild mit schaltungstechnischem
Funktionsverlauf dieser adaptiven Lenkergriffhöhen-Systemkonfiguration dargestellt, deren
elementare-/funktionale Erfläuterung
sich hier via der Bezugszeichen "1–9" angliedert.
- "1" = Zündstartschalter,
mittels welchem u.a. der für diese
Systemkonfiguration pauschal benötigte
Betriebsstrom – in
Fahrtstellung – zur
zentralisierten Steuereinheit dieses Systems "2", vom bezügl. Primärenergiespeicher, der Fahrzeugbatterie,
abgezweigt/durchgeschalten wird.
- "2" = zentralisierte
Steuereinheit dieser Systemkonfiguration in Konzeption eines elektronischen
Steuergerätes
(siehe Blockschaltbild in 5), welche
die von dem Fahrgeschwindigkeitssensor "4" sowie dem Teleskopgabel-Federschwingsensor "6" erfassten Daten,
digital verarbeitet u. in einem Mikroprozessor kennfeldgestützt die
Ausgabe-Steuerspannungssignale
via Steuerlogik (Ringzähler)
die Impulse eines Oszillators in ein Impulsmuster umsetzt, mittels
welchem es via separater Leistungsendstufen die 4 Stator-Steuerwicklungen
des Lenkergriff-Höhenverstell-Aktuators "9" zu den individuellen
elektromechanischen Höhenverstell-Winkelschrittapplikationen animiert.
- "3" = Zahnhrad, welches
drehfest an der (Hinter)radnabe arretiert ist, oder alternativ in
dieselbe eingearbeitet ist, deren Zähne bei Drehung des (Hinter)rades im
Induktionsgeber "4" jeweils eine magnetische Flussänderung
erzeugen, welche wiederum in diesem Sensor proportionale Wechselspannungssignale
induzieren die derselbe dem elektronischen Steuergerät "2" zuleitet, welches
aus deren Anzahl die bezüglichen
Fahrgeschwindigkeitswerte errechnet.
- "4" = elektromagnetischer
Induktionsgebersensor (bestehend aus Dauermagnet u. Induktionsspule
mit Weicheisenkern), welcher die Drehzahl des Hinterrades – wie unter "3" beschrieben – induktiv
erfasst u. dem elktronischen Steuergerät "2" transmittiert.
- "5" = an einem beliebeigen
Gleitrohr der Teleskopgabel arretiertes Vertikal-Verzahnungssegment,
deren Geradzahn-Flankenprofil derart bemessen ist, sodass der damit
kommunizierende Federschwingsensor "6" die Amplituden u. Frequenzen des Federschwingmodus
dieser Teleskopgabel pauschal erfassen u. definitiv zum elektronischen
Steuergerät
weiterleiten kann.
- "6" = elektromagnetischer
Induktionsgebersensor (bestehend aus Dauermagnet u. Induktionsspule
mit Weicheisenkern), welcher im Fahrbetrieb alle potenzielllen Federschwingamplituden-/frequenzen
an einem zustehenden Vertikal-Verzahnungssegment "5" eines Teleskopgabel-Gleitrohres, induktiv
abgreift.
Zu diesem Zweck ist dieser Sensor an einem Halterungselement "7" arretiert, welches – in bevorzugter Weise – an der
unteren Gabelbrücke "8" (gefederte Masse)
statisch angelenkt ist.
- "7" = Halterungselement
des Federschwing-Induktionsgebersensors "6" in Konzeption eines spezifisch bemessenen
Gestänges,
dessen Längsachse
exakt parallel zur Längsachse
der Teleskopgabel/des Steuerkopfes verläuft, sodass bei den Federschwingungen
des bezügl.
Gleitrohres – anlog
der Pfeillinie – das
daran spez. def. arretierte Induktionsverzahnungssegment "5" mit einer konstanten
Distanz (ca. 1,5 mm) am Induktionsgebersensor "6" vorbeigleitet u. somit keine distanzbedingt
verfälschten
Wechselspannungssignale zum elektronischen Steuergerät "2" transmittieren kann.
- "8" = untere Gabelbrücke, an
welcher in bevorzugter Weise das Halterungselement des Teleskopgabel-Federschwingsensors "6" rüttelfest
arretiert ist.
- "9" = Lenkergriffhöhen-Verstellaktuatorik,
in Konzeption einer spez. def. Schrittmotoreinheit, welche mittels
einer Arretierungsvorrichtung via spez. verlängerter Teleskopgabel-Verschlussschrauben
derart auf der oberen Gabelbrücke
arretiert ist, sodass deren Gewindespindel-Rotorachse – analog der hier dargestellten
Teleskopgabel-Vorderansicht – in
symmetrischer Distanz zu beiden Gabel-Standrohren, längsachsparallel
mit denselben, bzw. mit dem Steuerkopf in die konzentrische Spindelgewindebuchse des
Lenkers – analog 4 – eingreift.
Da
der Lenker via zweier Führungsbuchsen
(siehe auch 4) konzentrisch entlang der
Standrohre verschubbeweglich geführt
wird, implizieren d. elektromechanischen Verstellapplikationen dieses
Gewindespindel-Stellaktors, in jeder Drehrichtung den verhältnisgleichen
Vertikalverschub des Lenkers – u. somit
beide Lenkergriffe symmetrischentlang des von der unteren u. oberen
Gabelbrücke
begrenzten Höhenverstellweges
desselben.
Der Schrittmotor selbst – hier im Schaltbild dargestellt – bildet
das Bindeglied zwischen der Steuerelektronik des elektronischen
Steuergerätes "2" u. der definitiven
Stellmechanik.
Innerhalb des Stators mit den Wicklungen ist
dementsprechend ein Dauermagnet als Rotor drehbar gelagert.
Die
im Mikroprozessor des elektronischen Steuergerätes integrierte Steuerlogik
(Ringzähler)
setzt die Impulse eines Oszillators in ein Impulsmuster um, mittels
welchem es via separater Leistungsendstufen die 4 Stator-Steuerwicklungen
zu den jeweils erforderlichen Schrittwinkeln des Gewindespindel-Rotors animiert.
Entsprechend
der Polarität
der Ständerwicklung
rastet der Läufer
so ein, sodass der magnetische Widerstand am niedrigsten ist. Beim
nachfolgendem Impuls nimmt der Läufer
eine neue Raststellung ein, so dass die Welle sich bei jedem Impuls
um einen definierten Winkel schrittweise weiterdreht.
Dabei
sind je nach Ansteuerung 4–500
Schritte je Umdrehung im Vollschrittbetrieb applizierbar.
Bei
Vollschrittbetrieb wird bei jedem Impuls eine Wicklung abgeschaltet
u. simultan eine Wicklung zugeschaltet.
- "10" = in die beiden
Rückspiegelgehäuse jeweils
integrierte, elektromechanische Spiegelglas-Verstellservo's, wovon jeweils
eines zur Horizontalkorrektur u. das jew. andere zur Vertikalkorrektur
des jew. bezügl.
Spiegelglases prädestiniert
ist. Bei den systemspezifischen Lenker(griff)höhen-Regelzyklen steuert das
elektronische Steuergerät "2" diese Servo's "10" dahingehend an,
sodass die damit verstellten Spiegelgläser dem Fahrer kontinuierlich
die Rückblickwinkelwerte
gewähren,
welche vorab manuell einjustiert wurden.
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Somit
bleiben auch in diesen Fahrgeschwindigkeits-/Geländewegstrecken-Lenker(griff)höhen-Korrekturen
die Retrospektiven beider Spiegelgläser bezüglich des Fahrer-Rückblickwinkels
duch diese simultanen Parallelverstellapplikationen der Spiegelgläser, für den Fahrer
konstant.
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Die
Aussteuerung dieser jew. def. zugemessenen Steuerspannungsapplikationen,
erfolgt hierbei nach steuergerätinternem
Abgriff (eines) hierfür
prädestinierten
Kennfelde(s).
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Funktionseskalation
der vorab elementar erläuterten
Schaltelemente dieser Systemkonfiguration anhand eines hypothetischen
fahrgeschwindigkeitsproportionalen Lenkergriffhöhen-Verstellmodus.:
Der
Fahrzeugführer
fährt aus
einer geschlossenen Ortschaft heraus u. akzeleriert dabei sein Motorrad auf
eine Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h/62 m.p.h..
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Bis
zu einer Fahrgeschwindigkeit von ca. 50 km/h/37 m.p.h. verblieb
die Lenkergriffhöhe – da bis zu
diesem Wert der Motorradfahrer de facto (Stadt)verkehrsbedingte
Abbiege-/Wende-Fahrmanöver
tätigt
u. somit das optimalste handling benötigt – in der obersten Endanschlagstellung
verharrt.
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Als
jedoch das elektronische Steuergerät "2" via d. Fahrgeschwindigkeitsensorelemente "3–4" eine weitere Fahrgeschwindigkeitszunahme
ermittelte, steuerte es hierzu verhältnisgleich zugemessene Steuerspannungssignale – via der
integrierten Steuerlogik (Ringzähler)
zu den 4 Statorwicklungen des Lenkergriffhöhen-Verstellaktuators "9" aus, sodass derselbe
via des Lenkerbuchsen-Gewindespindel-Stelltriebs (siehe auch 4)
die Lenkergriffhöhe symmetrisch
annähernd
in die Mittelstellung – wie hier
bei der Gabel-Frontansicht via des Vektors 100 km/h/62 m.p.h. beibezeichnet
ist – geschwindigkeitsproportional
einjustierte.
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Der
Fahrzeugführer
verzögert
nunmehr wieder sein Motorrad, da er von dieser Landstraße auf eine
Autobahnauffahrt mit einer Fahrgeschwindigkeit von 70 km/h/43,5
m.p.h. auffährt.
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Binnen
dieses Fahrgeschwindigkeits-Verzögerungsmodus
steuert das elektronische Steuergerät "2" via der integrierten Steuerlogik (Ringzähler) die
4 Statorwicklungen wiederum in entgegengesetzter Reihenfolge, mit
verhältnisgleichen
Steuerspannungsimpulsen an, sodass dieselben die geschwingigkeitsproportionale
Lenkergriffhöhen-Potenzierung bis
zu dem Stellwert, welcher dieser Fahrgeschwindigkeit von 70 km/h/43,5
m.p.h. verhältnisgleich
ist (kurz vor oberer Endanschlagstellung) via der Lenkerbuchsen-Gewindespindel-Stellmechanik
(siehe auch 4), elektromechanisch implizieren.
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In
die Fahrspuren der Autobahn eingefahren, akzeleriert der Fahrzeugführer nunmehr
wiederum sein Motorrad auf die damit maximal erreichbare Fahrgeschwindigkeit
von 225 km/h/140 m.p.h., was gleichfalls via der Sensorelemente "3–4" erfasst wird u.
dem elektronischen Steuergerät "2" via verhältnisgleicher
Wechselspannungssignale transmittiert wird.
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Da
bei diesem Höchstgeschwindigkeitsparameter
der Fahrzeugführer
auf diesem einspurigen Balancefahrzeug den optimalsten Fahrtwind-Strömungsschlupf
(CW-Wert) benötigt,
steuert das elektronische Steuergerät "2" wiederum via der integrierten Steuerlogik
(Ringzähler)
eine verhältnisgleich
zugemessene Impulsfolge von Steuerspannungssignalen zu den 4 Schrittmotor-Statorwicklungen
des Lenkergriffhöhen-Verstellaktuators "9" aus, welche via der
Lenkerbuchsen-Gewindespindel-Stellmechanik (siehe
auch 4) die Lenkergriffhöhe – analog der Funktionsphase "A" – 2 – in die
unterste Endanschlagstellung einjustieren.
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Verzögert der
Fahrzeugführer
wiederum sein Motorrad, so potenziert das elektronische Steuergerät via entgegengesetzt
reihefolgender Steuerspannungsimpulse zu dem Lenkergriffhöhen-Verstellaktuator "9", die Lenkergriffhöhe retour
verhältnisgleich zu
den jeweiligen Fahrgeschwindigkeitswerten.
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Dieser
pauschale Stellmodus wird von diesem zentralisierten Steuerorgan
via internem Kennfeld-Abgriff appliziert.
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Funktionseskalation
dieser Systemkonfiguration anhand einer hypothetischen Gelände-Ein-Durch
u. Ausfahrt.:
Der Fahrzeugführer
fährt von
einer Landstraße
in einen Feld-/Waldweg hinein, wobei er in Kenntnis dieses Lenkergriffhöhen-Adaptionssystems
die Fahrgeschwindigkeit nur geringfügig dosiert.
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Nachdem
der Fahrer 50 Meter/45,7 yards auf diesem Feld-/Waldweg zurückgelegt
hat, absorbierten die Teleskopgabel-Gleitrohre hypothetische 9 Federschwingfrequenzen
mit jeweils mehr als 25,4 mm/1 in. Federschwingamplituden.
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Dies
wurde via der Telskopgabel-Federschwingsensorik "5–6" elektromagnetisch erfasst u. dem elektronischen
Steuergerät "2" mittels proportionaler
Wechselspannungsimpulse transmittiert.
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Da
diese zentralisierte Steuereinheit "2" hierbei via der Fahrgeschwindigkeitsensorik "3–4" kontinuierlich die
exakte Wegstrecke erfasst, konnte sie ermitteln, dass die Anzahl
der auf einer Wegstrecke von 50 Meter/45,7 yards sensorisierten
Teleskopgabel-Federschwingfrequenzen mit mehr als 25,4 mm/1 in.
oberhalb der im internen Kennfeld abgespeicherten Anzahl von 5 Teleskopgabel-Einfederfrequenzen
mit mehr als 25,4 mm/1 in. Einfederweg auf 50 Meter/45,7 yards etabliert
ist.
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Aufgrund
dieser internen kennfeldgestützten Sensorsignalauswertung
steuert nunmehr das elektronische Steuergerät derartig dosierte Steuerspannungsimpulse
an die 4 Statorwicklungen des Lenkergriff-Höhenverstell-Schrittmotoraktuators "9" – reiheformiert – aus, welche
via des Gewindespindel-Stellwerks – analog der Funktionsphase "C" – 3 – den pauschalen
Lenker bis zu der von der oberen Gabelbrücke definierten – oberen
Endanschlagstellung – elektromechanisch
kinematisieren.
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In
dieser oberen Endanschlagstellung vermittelt dieser Lenker-/die
Lenkergriffe den Fahrzeugführer
das optimalste handling zum bewältigen
dieser off road-Geländewegstrecke.
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Der
Lenker verbleibt solange in dieser oberen Endanschlagstellung verharrt,
bis die Teleskopgabel-Federschwing-Sensorik auf einer Wegstrecke von
50 Metern/45,7 yards weniger als 5 Teleskopgabel-Einfederfrequenzen erfassen u. die ermittelten (1–4) Teleskopgabel-Einfederfrequenzen
alle unterhalb von 12,7 mm/1/2 in. von dieser Teleskop-Federschwingsensorik "5–6" erfasst werden.
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Ist
dies der Fall, so ist der Motorradfahrer mit Sicherheit aus diesem
off road-Terrain herausgefahren u. bewegt das Motorrad wieder auf
einer befestigten (Land)straße.
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Dieser
Fahrsituation folgeleistend, schaltet nunmehr das elektronische
Steuergerät
wieder retour in den fahrgeschwindigkeitsproportionalen Lenkergriffhöhen-Stellmodus
zurück,
welcher kontinuierlich eingesteuert bleibt, bis der Motorradfahrer
erneut in eine off road-Geländewegstrecke
hineinfährt.
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Sowohl
bei den fahrgeschwindigkeitsabhängigen, – als auch
bei den off-road-Lenker(griff)höhen-Regelzyklen,
werden der rechte u. linke Rückspiegel – wie unter "10" beschrieben – von "2" parallel nachgeregelt.
-
– 2 –
-
In
der 2 ist die Bezeichnung der aktiven/passiven Lenkergriff-Höhenverstell-Elemente, sowie
die mit "A-B-C" bezeichneten Funktionsphasen
der fahrgeschwindigkeitsproportionalen Lenkergriffhöhen-Adaption dargestellt,
deren Erläuterung sich
hier via der numerischen Bezeichnungen: "1–12" angliedert.
- "1" = Schrittmotoreinheit
der Lenkergriffhöhen-Verstellaktuatorik,
welche via der Arretierungsvorrichtung "2" mittels den spezifisch verlängerten
Teleskopgabelverschlussschrauben "3" derart auf der oberen Gabelbrücke "5" arretiert ist, sodass
deren Gewindespindel-Rotorachse "9" – analog der hier dargestellten
Teleskopgabel-Vorderansicht – in
symmetrischer Distanz zu beiden Gabel-Standrohren "10", längsachsparallel
mit denselben – bzw.
mit dem Steuerkopf "11" – in die konzentrische Spindelgewindebuchse "8" des Lenkers "4" eingreift. Da dieser spezifische
Lenker mit seinen beiden Führungsbuchsen "6–7" – analog 4 – entlang
beider Gabelstandrohre "10" vertikal verschubbeweglich
gelagert ist, implizieren diese rotatischen Verstellapplikationen
dieses Gewindespindel-Stellaktors in beiden Drehrichtungen die drehsinngemäßen Vertikalverschübe des Lenkers "4" (der Lenkergriffe),
entlang des von der oberen u. unteren Gabelbrücke "5-/12" definierten vertikalen
Verschubweges desselben.
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Stellwerk-Funktionsphase "A": Hier ist das Lenker(griff)-Höhenstellwerk
in der automatisierten Einstellphase dargestellt, wie sie im Niedrigfahrgeschwindigkeitsbereich
von 0–60
km/h/0–37
m.p.h. von d. elktron. Steuergerät "2" (2/4)
via der vorgenannten elektromechanischen Stellwerkelemente, systemspezifisch
eingeregelt wird. Der höhenverstellbare
Lenker verbleibt – analog
dieser Darstellung – also
bis 60 km/h/37 m.p.h. in seiner obersten Endanschlag-Regelstellung
verharrt, da binnen dieses Geschwindigkeitsbereiches der Motorradfahrer
de facto die (Stadt)verkehrsbedingten Abbiege-/Wende-Fahrmanöver tätigt u.
folgedessen das optimalste handling benötigt.
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Stellwert-Funktionsphase "B": Hier ist das Lenker(griff)-Höhenstellwerk
in der automatisierten Einstellphase dargestellt, wie sie im mittleren
Fahrgeschwindigkeitsbereich von 100 km/h/62 m.p.h. von d. elektron.
Steuergerät "2" (2/4)
via der vorgenannten elektromechanischen Stellwerkelemente, systemspezifisch
eingeregelt wird. Bei diesem Fahrgeschwindigkeitsparameter absolviert
der Motorradfahrer kaum noch Abbiege-/Wendemanöver, jedoch wird derselbe durch
diese automatisiert eingesteuerte, mittelwertige Lenker(griff)absenkung,
in seinem Oberkörberbereich
vorwärtig
abgebeugt, was nicht nur den gewünschten
Fahrtwindschlupf (CW-Wert) verhältnisgleich
optimiert, sondern – insbesondere bei
unverkleideten Motorrädern – den Oberkörper des
Fahrers in eine fahrtwindresistierendere vorwärtige Neigepose nötigt.
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Stellwert-Funktionsphase "C": Hier ist das Lenker(griff)-Höhenstellwerk
in der automatisierten Einstellphase dargestellt, wie sie systemspezifisch im
maximalen Fahrgeschwindigkeitsbereich von 140–225 km/h/87–140 m.p.h.
u. mehr, von d. elektron. Steuergerät "2" (2/4) via
der vorgenannten elektromechanischen Stellwerkelemente, kennfeldgestützt eingergelt
wird.
-
In
diesem oberen Fahrgeschwindigkeitsbereich kann der Motorradfahrer
aufgrund der verhältnisgleich
potenzierten Räder-Kreiselkräfte, lediglich noch
pos./neg. Akzelerations-/Kurvenfahrtmanöver absolvieren, ist jedoch
im Oberkörpersegment – insbesondere
bei unverkleideten Motorrädern – einen proportional
gesteigerten Fahrtwindwiderstand ausgesetzt, welchen diese unterste
Endanschlagstellung des Lenkers (der Lenkergriffe) – durch
den damit implizierten, optimalsten Fahrtwindschlupf (CW-Wert) –, weitestgehenst
systemspezifisch entgegenwirkt.
-
Dosiert
der Fahrzeugführer
nun wieder die Fahrgeschwindigkeit, so steuert die zentralisierte, elektronische
Steuereinheit "2" (2/4)
diese Gewindespindel-Lenkerhöhenverstell-Aktuatorik
derart gegensinnig an, sodass sowohl bei Beschleunigung als auch
bei Verzögerung
des Motorrades bei jedem Fahrgeschwindigkeitswert, die Lenker(griff)höhe kongruent,
elektromechanisch einjustiert wird.
-
– 3 –
-
In
der 3 sind die mit "A-B-C" bezeichneten Funktionsphasen der Lenkergriffhöhen-Adaption, bei
Einfahrt in eine off-road Geländewegstrecke
dargestellt, deren Erläuterung
sich hier – mit
der Funktionsphase "A" beginnend – angliedert.
-
Stellwerk-Funktionsphase "A": Hier ist das Lenker(griff)-Höhenstellwerk
in der automatisierten Einstellphase dargestellt, wie sie systemspezifisch im
maximalen Fahrgeschwindigkeitsbereich von 140–225 km/h/87–140 m.p.h.
bei einer hypothetischen Überlandfahrt
mit einer Fahrgeschwindigkeit von 155 km/h/96 m.p.h., elektromechanisch
eingeregelt wurde.
-
Stellwerk-Funktionsphase "B": Hier ist das Lenker griff)-Höhenstellwerk
in der automatisierten Einstellphase dargestellt, wie sie bei Einfahrt
in eine geländemäßig beschaffene
Fahrbahn (off-road-Wegstrecke), nach hypothetischer Absorption von
7 Teleskopgabel-Einfederfrequenzen mit mehr als 25,4 mm/1 in. Einfederweg
auf 50 Meter/45,7 yards Wegstrecke momentan von den systemspezifischen Schaltelementen: "2–9" (1),
systemkonfigurativ eingesteuert wurde.
-
Da
diese Gewindespindel-Stellaktuatorik aufgrund ihrer konstruktiven
Spezifikation diesen Lenker (u. somit die Lenkergriffe) nicht abrupt
in die fahrsituativ bedingte, obere Endansclagstellung kinematisieren
kann, wird der Motorradfahrer noch eine rel. geringfügig bemessene
Wegstrecke zurücklegen,
bis diese elektronisch vorgesteuerte Aktuatorik diesen höhenverstellbaren
Lenker in diese obere Endanschlagstellung einjustiert hat, wobei
dem Fahrer das für
derartige Wegstrecken prädestinierte,
ergonomisch-optimierteste handling, – analog Stellwerk-Funktionsphase "C" – vermittelt
wird.
-
Stellwerk-Funktionsphase "C": Hier ist das Lenker(griff)-Höhenstellwerk
in der Abschlussphase des via "2" (1)
programmgesteuerten off-road-Wegstrecken Höhenverstellmodus des Lenkers
(der Lenkergriffe) dargestellt, welche solange steuerungstechnisch
latentisiert bleibt, bis die Teleskopgabelsenorik "5–7" (1)
auf einer Fahrstrecke von 50 Meter/45,7 yards weniger als 5 Federschwingfrequenzen
des-/der Gabelgleitrohre erfasst mit Einfeder-Amplituden von weniger
als 12,7 mm/1/2 in., woraus das elektronische Steuergerät "2" (1)
den realistischen Straßenfahrbahnbelag
ermittelt u. wieder retour in das Fahrgeschwindigkeits – definierte
lenkergriffhöhen-Regelprogramm-Modus – zurückschaltet.
-
Steuert
der Motorradfahrer danach erneut sein Motorrad in eine derartige
Geländewegstrecke u.
verfügt
nach Einfahrt in dieselbe noch über
mehr als 50 km/h/31 m.p.h. Fahrgeschwindigkeit, so steuert das hierbei
wieder in den off-road-Lenker(griff)höhen-Regelmodus umprogrammierende
elektronische Steuergerät "2" (1)
via der Aktuatorik "9" (1) die
Lenker(griff)höhe – gleich
aus welchem Einstellmoment – in
die hier dargestellte obere Endanschlagstellung.
-
In
der 4 sind die aktiven/passiven Funktionselemente
der elektromechanischen Lenkergriffhöhen-Verstellaktuatorik im Detail
dargestellt, welche – angelehnt
an die bedeutungskongruenten Bezugszeichen 1; 4; 6; 7; 9 u. 10 der 2 – nachfolgend
anhand der Bezugszeichen 14 bis 21 näher beschrieben
und erläutert
werden.
- 21 = Schrittmotoreinheit mit internem-/externem Schneckenspindelgewindean-/abtrieb,
welche mittels dem elektronischen Steuergerät 2 (1)
zum bidirektionalen Antrieb in beiden Drehrichtungen angesteuert
wird.
- 19 = Schneckengewindespindel-Antriebsachswelle, welche
hier abschnittsweise dargestellt ist.
- 18 = mittig positionierte Gewindespindelbuchse des Lenkers 14,
welche konzentrisch mit der Gewindestange 19 über die
gesamte Verstellweglänge,
mit allen Gewindegängen
im Eingriff steht.
- 17 = Gleitbuchse des Lenkers 14, welche derart
positioniert ist, sodass sie bei konzentrischem Eingriff der Vertikalverstell-Antriebselemente 19 und 18, "saugend" entlang des jeweiligen
Teleskopgabelrohres 20, vertikal verschubfähig gelagert
ist.
- 16 = gegenüberliegende
Gleitbuchse des Lenkers 14, welche – entsprechend zur Gleitbuchse 17 – derart
positioniert ist, dass diese bei konzentrischem Eingriff der Gewindestange 19 und
Gewindespindelbuchse 18 spielfrei entlang dem jeweiligen
Gabelrohr 20 höhenverschieblich
gelagert ist.
- 20 = beidseitige Teleskopgabelrohre, welche hier ober-/unterhalb
der Gleitbuchsen 16, 17 – innerhalb des von den beiden
Gabelbrücken
begrenzten Abschnittes – abschnittsweise
dargestellt sind. Der vertikale Verschubweg des Lenkers 14 ist
hier durch die Vertikalpfeile dargestellt. Die bidirektional steuerdrehbare Schneckengewindespindel-Antriebswelle 19,
ist hier wiederum mittels der beiden koaxialen Pfeile gekennzeichnet.
-
– 5 –
-
In
der 5 ist das modulintern-/extern vernetzte Schaltfunktionsschema
des für
diese Systemkonfiguration als zentralisierte Steuereinheit prädestinierten,
elektronischen Steuergerätes,
im Blockschaltbild dargestellt, dessen Erläuterung hier nachfolgend angegliedert
ist.
-
Der Übersichtlichkeit
wegen, wurde hier auf die Darstellung der parallelen Rückspiegel-Nachregel-Begleitfunktion – analog "10" (1)
verzichtet.
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Die
binnen der Eingangs – u.
Ausgangssignal-Blockschaltbilder jeweils angeführten numerischen Bezugszeichen: "1; 2; 3; 5 u. 9" stehen hierbei jeweils
für die
gleichen Schaltelemente wie in 1.
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Binnen
des modulinternen Blockschaltbildes dieses elektronischen Steuergerätes ist
die systemkonfigurative Verknüpfung
zwischen "Analog-Digital-Wandler"; "Interface"; "RAM-EPROM"; "Mikroprozessor"; "Ein-, Ausgabe-Baustein
sowie den definitiven "Leistungsendstufen", via Datenbus bzw.
Daten/Adressbus dargestellt.
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Der
Schreib-Lese-Speicher (RAM) ist hierbei insbesondere zur Abspeicherung
der manuell veränderbaren
Rückspiegel-Festeinstellwerte
an "10" (1)
prädestiniert.
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Dieses
elektronische Steuergerät
verarbeitet die von den Fahrgeschwindigkeits – u. Federschwingungs-Sensoren "3 u. 5" gelieferten Daten
u. bildet nach Abgriff spez. def. Kennfelder im Mikroprozessor (Rechnerteil)
die programmierten Steuerfunktionen für die Ansteuerung der 4 Stator-Steuerwicklungen des
elektromechanischen Lenkergriffhöhen-Verstellaktors "9", sowie den hier
nicht mit angeführten Rückspiegel-Verstellservo's "10" (1).
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Im
Mikroprozessor (Rechnerteil) ist eine Steuerlogik integriert, mittels
welcher via der individuellen Leistungsendstufen die 4 Stator-Steuerwicklungen
von "9" jew. separat zu
den erforderlichen Schrittwinkeln des Gewindespindel-Rotors animiert werden.
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Zu
diesem Zweck ist in diesem Rechnerteil eine Steuerlogik integriert,
welche die Impulse eines Oszillators in ein spez. def. Impulsmuster
umsetzt.
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Hierbei
sind je nach Aussteuer-Intensität 4–500 Schritte
je Umdrehung applizierbar.
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Bei
Ausfall eines Sensors, bzw. einer Stator-Steuerwicklung erfolgt
der entsprechende Eintrag im Diagnose-Fehlerspeicher.