TWI678304B - 用於測定二輪車的傾斜角度的方法與裝置、及具有此裝置之二輪車 - Google Patents

用於測定二輪車的傾斜角度的方法與裝置、及具有此裝置之二輪車 Download PDF

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Abstract

在一種用於測定二輪車的傾斜角度的方法中，測定至少一車輪上的軸荷並將該傾斜角度作為該軸荷的函數進行計算。

Description

用於測定二輪車的傾斜角度的方法與裝置、及具有此裝置之二輪車
本發明係有關於一種用於測定二輪車的傾斜角度的方法。
若在轉彎時，在前輪上對機車進行制動，則圍繞機車的轉向軸產生將機車扶正的轉向干擾力矩，從而迫使機車產生較大的轉彎半徑。此轉向干擾力矩透過機車的傾斜及朝外胎側面移動的輪胎接觸點以及作用於輪胎接觸點的制動力而實現。傾斜愈大，干擾力力臂及將機車扶正的力矩愈大。
DE 10 2011 076 640 A1揭露，為提高制動過程中的行車安全性，在轉彎時，自動將駕駛人所要求的車輪制動力矩分佈在前輪與後輪之間。因此，在總制動力矩不發生變化時，可在前輪及後輪上產生反向對準的轉向干擾力矩，此等轉向干擾力矩至少部分進行補償。前提在於瞭解到了DE 10 2011 076 640 A1中藉由機車中的傾斜感測器所測得的傾斜角度。
本發明之目的在於，用簡單的措施在二輪車中以較高精確度的方式測定該傾斜角度。
本發明用以達成上述目的之解決方案為申請專利範圍第1 項的特徵。附屬項給出有益的改良方案。
本發明之方法可應用於二輪車，特別是機動二輪車，如機車、小輪機車或諸如此類，亦可應用於具有或無電動馬達驅動裝置的腳踏車，該方法用於特別是在該二輪車轉彎時，測定該傾斜角度。基於所測得的傾斜角度，便能較佳地自動地在車輛中實施直接或間接地改良行車安全性的不同功能或功能性。因此，例如可將該二輪車之前輪制動器及/或後輪制動器上的制動壓力作為該傾斜角度的函數而自動進行調整，以便減小二輪車中的轉向干擾力矩或者將轉向干擾力矩的效應最小化。
在本發明之方法中，將該傾斜角度作為該二輪車之至少一車輪上的軸荷之函數進行計算。首先在第一步驟中，測定至少一車輪上的軸荷，隨後在第二步驟中，將該傾斜角度作為該軸荷的函數進行計算。可以簡單且精確地方式，特別是以感測的方式，例如藉由佈置在容置該車輛車輪的叉件與該車輪的輪軸間的感測器，測定該軸荷。該軸荷係指作為離心力及重力之合力而起作用的作用力，該作用力相對平行於重力矢量而定向的豎軸以該傾斜角度的幅度傾斜。較佳地直接以感測的方式測定該軸荷，視需要，亦將根據該二輪車之其他以感測的方式所測定的狀態變數對該軸荷的間接測定考慮在內。作為補充方案，亦可藉由該軸荷資訊，較佳地以自動的方式在車輛中實施直接或間接地改良行車安全性的不同功能或功能性。
在測定該傾斜角度時，可視需要將傾角及修正角考慮在內，該傾角及修正角附加地給出該傾斜角度。根據該軸荷測定該傾角，在轉彎時，該輪胎接觸點並非處於該輪胎中心，而是處於該輪胎側面區域，故該 修正角與該輪胎寬度相關。該傾角與該軸荷直接相關，此外，該傾角亦與當前的二輪車速度以及該轉彎半徑相關，其中較佳地根據車輪轉速感測器測定該二輪車速度並根據評估，例如根據當前的轉向角，測定該轉彎半徑。
在該二輪車之至少一車輪上測定該軸荷並將該軸荷作為計算該傾斜角度的基礎。在一種較佳實施方案中，至少在前輪上測定該軸荷，其中原則上，亦將用於計算該傾斜角度之在後輪上對該軸荷的獨有測定考慮在內。根據較佳實施方案，在前輪及後輪上測定該軸荷並將該軸荷用於計算該傾斜角度。
轉彎期間的軸荷較高，因此，根據該軸荷測量可區分轉彎與直行。可將該傾斜角度用於車輛單元，特別是用於制動系統，以便在制動調節中，以某種方式在前輪及/或後輪上自動調整該制動壓力，從而提高行駛穩定性。特別是，將防鎖死刹車系統ABS作為制動調節系統考慮在內。
根據該軸荷所測定的傾斜角度係指獨立的估計變數，視需要，亦可將該估計變數作為修正變數或似真檢驗變數用於其它估計值或計算值。
瞭解到傾斜角度後，通常便能提早偵測該前輪及後輪的滑移並採用避免相應事故或減少事故後果的措施。除上述對該制動系統的干預，例如亦可實施具有馬達干預的牽引檢查。亦可對由於車輪的滑移而出現的事故進行識別並例如自動中斷緊急呼叫(ecall)，或者例如通知或警示其他交通參與者。
透過測定該軸荷，特別是鑒於該制動調節及/或該牽引檢查，便能實施與負荷相關的調節策略。如此便能在具有或無同乘者的行駛 中，例如根據該總重量及(視需要)該機車上的重量分佈來調整並實施調節策略。
透過測定該軸荷亦可對可能超過該機車之允許總重量的情況進行偵測，此點可透過報警信號被顯示。根據另一適當的實施方案，在超過該允許總重量時，可阻止該機車起動(互鎖功能)。
此外，特別是在該二輪車起動及/或停止時，可區分動態軸荷與靜態軸荷並在起動或制動時，將動態軸荷用於起動輔助裝置或制動複製裝置。
在發生碰撞的情況下，亦可利用對軸荷的瞭解。基於該軸荷在發生碰撞時的驟然變化，視需要可觸發被動安全系統。此外，視需要可對相應地產生不同輸出訊號的不同碰撞類型進行區分。
此外，視需要可將該軸荷用於測定前輪及/或後輪上的輪胎壓力。如此便能實現輪胎壓力檢查。在此情況下，特別是，較佳地在直行時，使用動態軸荷，其中透過該二輪車及該等車輪的慣性，有條件地產生不同的動態軸荷曲線。
根據另一適當的實施方案，在車輪的左側及右側上測定該軸荷。該車輪被彈簧叉保持並導引，該彈簧叉在左側及右側叉區域各有一用於測定該軸荷的感測器。特別是，該感測器處於該車輪的輪軸與該作彈簧叉側面或右彈簧叉側面之間。亦可將具有僅一車輪側之感測器的實施方案考慮在內。
在二輪車的調節或控制設備中，實施將該傾斜角度作為該軸荷之函數而進行測定的方法步驟。該二輪車配設能夠測定該軸荷的感測機 構。此外，該感測機構可包括其他感測器，特別是車輪轉速感測器、轉向角感測器、偏航速率感測器以及(視需要)各種加速度感測器，用來測定縱向動力、橫向動力及/或豎直動力。
1‧‧‧機車
2‧‧‧車輛中線面
3‧‧‧豎直線
4‧‧‧前輪，輪胎
5‧‧‧轉向軸
6‧‧‧輪胎接觸點
7‧‧‧路面
8‧‧‧彈簧叉
9‧‧‧軸銷
a‧‧‧距離，干擾力力臂
Fbr‧‧‧制動力
FR‧‧‧軸荷
g‧‧‧重力加速度
m‧‧‧總質量
Mz‧‧‧轉向干擾力矩
r‧‧‧轉彎半徑
v‧‧‧機車速度
α‧‧‧傾角
γ‧‧‧修正角
φ‧‧‧傾斜角度
圖1為彎道行駛時處於傾斜狀態的機車；圖2為在該彎道中發生傾斜且同時作用有制動力的情況下，前輪上的作用力及力矩；圖3為透過具有集成力感測器的銷件懸掛在該彈簧叉上的前輪；及圖4為具有集成力感測器的銷件的細部圖。
其他優點及適當的實施方案參閱其他請求項、附圖說明及附圖。
圖1顯示轉彎時的機車1。機車1處於傾斜狀態，傾角α表示車輛中線面2與豎直線3間的角位置。在機車1處於立位時，車輛中線面2處於豎直線3上。
圖2為發生傾斜時前輪4的細部圖。基於該傾斜，輪胎4的輪胎接觸點6在路面7上自轉向軸5穿過的輪胎中心移動至輪胎側面。輪胎接觸點6距該輪胎中心具有距離a，該距離形成干擾力力臂。若對前輪4進行制動，則制動力Fbr作用於輪胎接觸點6，該制動力連同該干擾力力臂一起，圍繞該豎軸或轉向軸產生轉向干擾力矩Mz，其中該轉向干擾力矩力求對準該機車。
傾斜角度φ係與行駛動力有關的行駛狀態變數，其可用於該機車之一或多個單元或車輛系統，特別是用於制動系統，以便自動調節該制動壓力並提高行車安全性。依據 φ=α+γ
自表示車輛中線面2與豎直線3間的角位置之傾角α與修正角γ之和求出傾斜角度φ，該修正角透過輪胎接觸點6自車輛中線面2至彎道內側的橫向位移而實現(圖2中的位移a)。依據
Figure TWI678304B_D0002
可根據機車包括駕駛人及(視需要)同乘者在內的總質量m、轉彎半徑r、機車速度v、重力加速度g以及軸荷FR求出傾角α。
視需要，可在調節或控制設備中將傾角α的計算規則作為冪級數展開而顯示。
例如可根據該轉向角大概測定轉彎半徑r。作為補充或替代方案，可將基於地圖或基於導航的資訊用於偵測轉彎半徑r。
可以感測的方式測定軸荷FR。如圖3連同圖4所示，前輪4的輪軸透過軸銷9與彈簧叉8在該機車的前輪上耦合，其中軸銷9(iBolt)包括力感測器，其適於測量作用於車輛中線面2的軸荷FR。較佳地在左側及右側彈簧叉區域分別設有一相應之具有集成力感測器的軸銷9，從而在彈簧叉8兩側測量該軸荷。此外，亦可適當地將用於測定該軸荷之相應的感測機構設置在後輪上，特別是，設置在左側及右側後輪區域。

Claims (14)

  1. 一種用於測定二輪車(1)的傾斜角度(φ)的方法，其中，測定至少一車輪上的軸荷並將該傾斜角度(φ)作為該軸荷的函數進行計算。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，至少在一前輪(4)上測定該軸荷並將該軸荷作為計算該傾斜角度(φ)的基礎。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其特徵在於，在該前輪(4)及一後輪上測定該軸荷。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於，在該車輪(4)的左側及右側上測定該軸荷。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於，將該二輪車(1)之前輪制動器及/或後輪制動器上的制動壓力作為該軸荷及/或一側滑角的函數而進行調整。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於，將該前輪(4)或後輪上的輪胎壓力作為該軸荷的函數進行測定。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於，根據該軸荷並在該二輪車(1)直行時，實施輪胎壓力檢查。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於，在起動或停止時，根據該軸荷對一起動力矩或一制動力矩調整。
  9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於，在車輛事故中，根據該軸荷調整該二輪車(1)中的車輛事故系統。
  10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特徵在於，將傾角(α)作為該軸荷的函數進行測定並透過將該傾角(α)與與該輪胎寬度相關的修正角(γ)相加而求出該傾斜角度(φ)。
  11. 一種調節或控制設備，其用於實施如申請專利範圍第1至10項中任一項之方法。
  12. 一種具有如申請專利範圍第11項之調節或控制設備的二輪車，其具有用於測定至少一車輪上的軸荷的感測機構。
  13. 如申請專利範圍第12項之二輪車，其特徵在於，該感測機構在至少一軸上包括處於該車輪左側及右側的兩個感測器。
  14. 如申請專利範圍第12或13項之二輪車，其特徵在於，該感測機構包括至少一處於輪軸與容置該車輛車輪之彈簧叉(8)間的感測器。
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