DE19532521C2 - Anti-Wheelie-System - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein einspuriges Kraftfahrzeug nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Bei Kraftfahrzeugen der eingangs genannten Art, insbesondere bei Motorrädern mit ihrer hoher spezifischen Antriebsleistung, kann es beim starken Beschleunigen, insbesondere in den niedrigen Getriebestufen aufgrund des hohen Antriebsdrehmoments zu einem Aufbäumen des Fahrzeugs oder gar zu einem Abheben des Vorderrads von der Fahrbahn kommen. Dies kann insbesondere für einen ungeübten Fahrer zu einem Verlust der Kontrolle über das Fahrzeug führen, was mit einer entspre­ chend hohen Unfallgefahr verbunden ist.

Aus der DE 35 42 353 A1 ist ein Motorrad mit einer Verbundluftfede­ rung zur Begrenzung der Nickbewegungen des Motorrads beim Bremsen und Beschleunigen bekannt. Hierdurch lassen sich zwar die ebenfalls störenden Nickbewegungen des Motorrads beim Beschleunigen oder Bremsen in einem gewissen Umfang reduzieren, ein Abheben des Vor­ derrads von der Fahrbahnoberfläche ist bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Motorrad jedoch aus physikalischen Gründen nicht möglich, da dort keinerlei Einrichtungen zur Einflussnahme auf das Antriebs­ drehmoment vorgesehen sind.

Ferner ist aus der älteren DE 195 31 742 A1 ein Zwei- oder Dreiradfahrzeug bekannt, dessen Vorderradausfederung überwacht wird, wobei beim Überschreiten eines vorgegebenen Ausfederwegs die Leistung oder das Drehmoment des Antriebs reduziert wird. Dies ist jedoch nachteilig insofern, als durch die bekannte Reduzierung der Antriebsleistung oder des Antriebsdrehmoments ein starkes Aufbäumen oder gar Abheben des Vorderrads von der Fahrbahnoberfläche nicht mit Sicherheit verhindert werden kann. Denn durch die bekannte Einrichtung kann das Antriebs­ moment nicht in allen Fahrzuständen, beispielsweise nicht beim sehr starken Beschleunigen schnell genug beziehungsweise in ausreichendem Maße reduziert werden, insbesondere ist dort ein für die sichere Unter­ bindung des Abhebens des Vorderrads von der Fahrbahnoberfläche beispielsweise gegebenenfalls notwendiges Abbremsen des Hinterrads nicht möglich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorlie­ genden Erfindung, ein einspuriges Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem ein Aufbäumen des Fahrzeugs sowie ein nachfolgendes Abheben des Vorderrads von der Fahrbahnoberfläche mit Sicherheit verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein einspuriges Kraftfahrzeug nach der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das Kraftfahrzeug der Erfindung weist zunächst in an sich bekannter Weise eine federnde Vorderradaufhängung sowie eine ABS-Bremsanlage auf. Erfindungsgemäß ist der Ausfederweg der federnden Vorderradauf­ hängung durch einen Sensor erfassbar, und es wird bei Überschreitung eines vorgegebenen Ausfederwegs das wirksame Drehmoment des Fahr­ zeugantriebs durch Eingriff der ABS-Bremsanlage reduziert. Auf diese Weise kann das Antriebsmoment durch die ABS-Bremsanlage in sehr kurzer Zeit sehr stark reduziert werden. Insbesondere kann das Antriebs­ drehmoment durch die ABS-Bremsanlage auf Null reduziert oder sogar negativ werden. Durch das negative Antriebsdrehmoment am Hinterrad, was mit anderen Worten einem Abbremsen des Fahrzeugs über das Hinterrad entspricht, kann ein drohendes Abheben des Vorderrads von der Fahrbahnoberfläche unter allen Fahrzuständen mit Sicherheit verhin­ dert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei Überschreitung eines vorgegebenen Ausfederwegs eine elektrische Drosselklappenstelleinrichtung in Leerlaufstellung gebracht. Hierdurch lässt sich gleichzeitig mit dem Eingriff der ABS Bremsanlage die An­ triebsleistung beziehungsweise das Antriebsdrehmoment zusätzlich reduzieren.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein mechanischer oder elektronischer Kontaktgeber als Sensor zur Messung des Ausfederwegs der Vorderradaufhängung verwendet. Der mechanische oder elektronische Kontaktgeber ist hierbei in oder auf einem Gleitrohr der Teleskopgabel der Vorderradaufhängung anordenbar und schließt in einer definierten Position der Teleskopgabel im Gleitrohr einen Stromkreis. Auf diese Weise wird eine einfache und verlässliche Erfassung des Ausfederwegs der Vorderradaufhängung des einspurigen Kraftfahrzeugs erreicht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Schalt­ funktion zur Ansteuerung der ABS Bremsanlagen in Abhängigkeit vom Ausfederweg der Vorderradaufhängung durch einen vorzugsweise am Lenkergriff angeordneten Schalter abschaltbar. Hierdurch wird es dem Fahrer ermöglicht, den Eingriff der ABS-Bremsanlage, beispielsweise in besonderen Fahrsituationen, nach Wunsch zu verhindern beziehungswei­ se manuell abzuschalten.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Abstand zwischen Fahrbahnoberfläche und Hinterradaufhängung durch einen vorzugsweise mittels Infrarot berührungslos arbeitenden Entfernungs­ messer erfassbar. Dabei wird die Schaltfunktion zur Ansteuerung der ABS-Bremsanlage in Abhängigkeit vom Ausfederweg der Vorderradauf­ hängung beim Überschreiten eines bestimmten Abstands zwischen Fahrbahn und Hinterradaufhängung abgeschaltet. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist hierzu der Ausfederweg der Hinterradaufhängung durch einen Sensor erfassbar. Dabei wird die Schaltfunktion zur Ansteuerung der ABS Bremsanlagen und/oder der Drosselklappenstelleinrichtung in Abhängigkeit vom Ausfederweg der Vorderradaufhängung bei einer Überschreitung eines vorgegebenen Ausfederwegs der Hinterradaufhängung abgeschaltet.

Hierdurch lässt sich ein dann unerwünschtes Ansprechen der ABS- Bremsanlage verhindern, wenn sowohl die Vorderradaufhängung als auch die Hinterradaufhängung vollständig ausgefedert sind, beziehungsweise wenn sowohl Vorderrad als auch Hinterrad des einspurigen Kraftfahr­ zeugs zu gleicher Zeit keinen Fahrbahnkontakt besitzen, wie es bei­ spielsweise bei einem Sprung des Motorrads der Fall ist.

Fig. 1

In der Fig. 1 ist in der Mitte und rechts daneben eine Teleskopgabel bzw. eine Gabelhälfte im Längsschnitt bei leicht belasteter Gabeltragfeder - also im normalen Fahrt- bzw. Belastungszustand - dargestellt.

In diesem normalen Einfederungszustand verbleibt der federbelastete Schaltriegel dieses teleskopgabelinternen Schaltimpulsgebers noch in seiner Ausgangsstellung da ja das eingefederte Gabelrohr (Standrohr) mit dem unterhalb arretierten hydraulischen Stoßdämpfer der anliegenden Spitze dieses Schaltelements lediglich eine hydraulikölgeschmierte Gleitfläche bietet.

Der Schaltimpulsgeber selbst ist beispielsweise mit zwei äußeren vertikal angeordneten Befestigungsschrauben - an einem beliebigen Gabelgleitrohr - in einer derart spezifischen vertikalen Position arretiert, bei der dieser Schaltriegel ca. 5-3 mm vor dem definitiven Ausfedern des betreffenden Gabelrohres den Schaltriegel bis auf Kontakt- Anschlagstellung einschwenken läßt (siehe äußere rechte Darstellung).

Die vom Steuergerät angelegte Steuerspannung (im mA-Bereich) kann nun auch wieder zum Steuergerät zurückfließen, wonach dasselbe blitzschnell die Funktionsauslösung einleitet, d. h. beide Fahrzeugräder abbremst und den Frischgasstrom durch Eingriff ins Motormanagement abdrosselt.

Dieser hier dargestellte teleskopgabelinterne mechanische Impulsgeber, bzw. dessen Schaltriegel, kann dabei durch eine spezifisch zugemessene Einschlitzung ins Gabelinnere ein- und ausschwenken, wodurch er allerdings auch mit Hydrauliköl in Berührung kommt.

Damit diese Flüssigkeit nicht auch den seitlich am Schaltriegel (welcher aus abriebresistentem Kunststoff - z. B. Teflon - besteht) arretierten - aus vergütetem Federstahl bestehenden - Kontaktgeber beaufschlagt, ist das Gehäuse dieses Impulsgebers in zwei (hier nicht ersichtliche) gegeneinander abgedichtete Führungskammern unterteilt (siehe Fig. 3).

Der Impulsgeber kann darüberhinaus auch extern am Gabelgleitrohr (siehe Fig. 3) diese spezifisch definierte Kontaktabgabe steuern, wobei er auch elektronische Schalt- bzw. Kontaktelemente beinhalten könnte.

Oben rechts ist eine Motorrad-Zweiarm-Hinterradschwinge dargestellt, deren zentrales Federbein ebenfalls mit einem internen - wie hier dargestellt - oder externen (siehe Fig. 3) Schaltimpulsgeber zum Zwecke der definitiven Ausfederungssignalisierung ausgestaltet sein könnte.

Bei Verwendung eines internen Schaltimpulsgebers - wie hier dargestellt - liegt die Spitze des federbelasteten Schaltriegels bei normal eingefederter Schwinge lediglich an den sich vertikal bewegenden Arbeitskolben des Stoßdämpfers an, welcher zu diesem Zwecke seitlich eine spezifisch verlängerte vertikale Gleitfläche aufweisen muß, damit der Schaltriegel nicht beim extremen Einfedern - in diesem Falle - unter dem Arbeitskolben einschwenken kann (siehe linke Schnittdarstellung).

Die jeweils zu dem Stoßdämpfer des Federbeins geführten Hinweislinien zeigen dabei die etwaige Positionierung des Impulsgebers (welcher hier auch elektronischer Bauart sein könnte) am bzw. im Dämpferrohr in dem zu diesem Zweck leicht vergrößerten Zwischenraum zur Schraubenfeder des Federbeins.

Bei einem Sprung mit dem Motorrad federt die Hinterradschwinge vollständig aus (siehe unterste Schwingenarmstellung), da sie ja nunmehr auch die Gewichtskraft des aufgehängten Hinterrades sowie dessen Antriebseinheit zu "tragen" hat.

Genau und erst in dieser hängenden Schwingenposition gerät der Schaltriegel bzw. dessen Kontaktgeber in Kontaktanschlagstellung (siehe rechte Schnittdarstellung), und die vom Steuergerät bisher nur anliegende Steuerspannung kann - wie beim Teleskopgabel- Schaltimpulsgeber - wieder zurückfließen.

Hierdurch wird, wie bei der Infrarotsensor-Abstandsüberwachung, welche eine Alternative zu dieser Kontaktgeberversion darstellt, ebenfalls eine Funktionsauslösung durch den Teleskopgabel-Kontaktgeber (siehe S-T-O-P) verhindert bzw. durch eine steuergerätinterne Sperrfunktion nicht wirksam werden.

Definitiv sei hierzu noch die alternative Möglichkeit erwähnt, in einer ebenfalls spezifischen Vertikalposition einen nockengeschalteten Kontaktgeber nebst Nockenstab (siehe Fig. 3) zwischen Dämpferrohr und Schraubenfeder zu arretieren, welcher dann gleichfalls diesen zweiten externen Steuergerät-Stromkreis beim definitiven Ausfedern überbrücken könnte.

Auf der linken Seite dieser Figur ist die Arretierung der rückwärtigen Infrarot- Fahrbahnabstandsüberwachung am Bremsenträger des Hinterrades beispielhaft dargestellt. Sobald das Hinterrad durch einen Sprung usw. den Fahrbahnkontakt verliert, erhält das Steuergerät durch die daraus resultierende Abstandserweiterung von den Infrarot-Sensoren unverzüglich ein verändertes Spannungssignal und blockiert - wie schon erwähnt - die Abbrems- und Frischgasdrosselfunktionen bzw. präventiert deren Wirksamwerden.

Die dabei verwendeten Infrarot-Sensoren-Module können in der Art, wie sie schon bei PKW-Einparkhilfen Verwendung finden, für diese vertikale Fahrbahn-Distanzmessung gleichfalls verwendet werden.

Fig. 2

In der Fig. 2 ist das schaltungstechnische Funktionsprinzip dieses kombinierten Motorrad-ABS/AWS-Systems anhand einer Funktionsübersicht dargestellt.

Auf der linken Seite ist dabei die Integration dieser Systemkombination an einem Motorrad beispielhaft dargestellt.

Daraus geht u. a. auch die etwaige Positionierung aller systemeigenen Elemente sowie der reale schaltungstechnische Verlauf der Kabelzuführungen heran. Das Steuergerät könte - wie hier zu sehen ist - im Sitzbankhöcker integriert sein, die beiden ABS/AWS- Druckmodulatoren horizontal nebeneinander hinter dem Antriebsaggregat (Motor) positioniert und der oder die Drosselklappen-Stellmotor(en) - wie hier ersichtlich - am Antriebsaggregat selbst installiert sein.

Des weiteren sind hier die schaltkreisgemäßen Kabelzuführungen zu dem Schaltimpulsgeber am Gleitrohr der Teleskopgabel (welcher hier in der teleskopgabelinternen Kontaktgeberversion dargestellt ist), sowie zu der Kippschalterschaltbrücke, welche z. B. am rechten Lenkergriff installiert die Funktion des AWS-Systems zusätzlich zu dem ABS-System zu- bzw. - abschalten kann, ersichtlich.

Auf der rechten Seite sind alle systemeigenen Schalt- und Funktionselemente dieses kombinierten ABS/AWS-Systems in einer schaltplangemäßen Übersicht dargestellt.

Das funktionstechnisch erweiterte ABS-Steuergerät erhält folgende hiermit einsehbare Informationen:

• - von den Drehzahlsensoren der beiden Räder (v/h) die Drehzahl bzw. Drehzahl­ änderung - daraus jeweils abgeleitet: Verzögerung, Beschleunigung und Schlupf
• - den an den Druckmodulatoren beider voneinander unabhängigen Bremsen jeweils eingesteuerten Bremsdruck
• - Stellung des Zünd-Start-Schalters: Ein/Aus
• - von der Infrarot-Hinterrad-Abstandssensorik die Distanz des ungefederten Hinterrad-Bremsträgers oder der Hinterradschwinge vertikal zur Fahrbahn oder von dem alternativ hierzu an einem oder dem hinteren Federbein installierten mechanischen/elektronischen Federwegkontaktgeber
• - Stellung des Teleskopgabel-Impulsgebers (bei Kippschalterstellung des Lenkergriffes auf "Ein"), d. h. ob der im mA-Bereich vom Steuergerät abgeleitete Steuerstromkreis durch diesen Impuls- bzw. Kontaktgeber unterbrochen ist (normale Fahrtstellung) oder infolge eines überdimensio­ nierten Antriebsmoments durch dieserhalb nahezu vollständig ausgefederter Teleskopgabel geschlossen wurde.
• - bei Funktionsauslösung - also Steuerstromrückfluß zum Steuergerät - werden durch Spannungsimpulse an die Druckmodulatoren der beiden Radbremsen die Räder optimal und schlupffrei abgebremst sowie der Frischgasansaugweg oder die Frischgasansaugwege durch Ansteuerung des Drosselklappen- Stellmotors (siehe oben) bis auf Leerlaufstellung verschlossen, bis dieser externe Steuerstromkreis infolge der daraus resultierenden Einfederung der Teleskopgabel wieder durch den besagten Teleskopgabelschalter unterbrochen wird.

Das herkömmliche ABS-Relais und ABS-Warnelais sowie die nachgeschaltete Kombiinstrument-Warnlampbeschaltung könnte durch eine Funktionsüberwachung des schaltungstechnisch angegliederten AWS-Systems ergänzt werden.

Fig. 3

In der Fig. 3 ist links beispielhaft die etwaige Ausführung und positionelle Anordnung der zusätzlichen Kontaktbrücke bzw. des Ein/Aus-(Kipp)schalters dargestellt, welcher zusätzlich den Steuerstrom-Stromkreis unterbrechen bzw. schließen kann und somit als Betätigungsschalter für dieses AWS-System fungiert.

Rechts daneben ist eine Telelever Vorderradaufhängung mit Zentralfederbein dargestellt, bei der die Vordergabel nur noch zur Radführung, nicht aber auch zur Abfederung dient. Bei dieser Teleskopgabel-Version könnte ebenfalls sowohl ein interner als auch - wie hier dargestellt - ein externer Schaltimpulsgeber installiert werden.

Letzterer wäre hier allerdings praktikabler, da die Gabel-Gleitrohre sich weiter nach oben erstrecken und daher der Nockenstab dieses externen Kontaktgebers besonders kurz gehalten werden kann, außerdem kommt dies auch der Ästhetik zugute, da der obere Gleitrohrbereich, insbesondere bei Sporttourern, ohnehin von der Verkleidung verdeckt ist.

Sollte hier dennoch die Installation eines internen Impuls- bzw. Kontaktgebers den Vorrang haben, so wäre dessen vertikale Arretierungsposition wesentlich weiter unten zu finden.

Die genaue Vertikalposition würde sich wie bei intern gefederten Teleskopgabeln aus der gewünschten Kontaktüberbrückung ca. 5-3 mm vor dem definitiven Herausteleskopieren des jeweiligen Standrohres aus dem Gleitrohr ergeben.

Da diese beiden lediglich ineinander verschiebbaren Gabelrohre nicht mit Hydrauliköl befüllt sind, macht es sich daher auch nicht notwendig, den Schaltriegel gegen den Kontaktgeber sonderlich abzudichten, wie es ja bei intern gefederten Teleskopgabeln erforderlich ist.

Die unterhalb danebenliegende Abbildung zeigt den beispielhaften inneren Aufbau eines solchen externen mechanischen Impuls- bzw. Kontaktgebers mit vertikal durchschiebbarem Nockenstab.

Der Nockenstab gleitet dabei im normalen Fahrbetrieb an der permanent anliegenden Kontaktfeder des oberen Überbrückungskontaktes auf und ab (A).

An diesem Kontakt liegt die besagte Steuerstromspannung des Steuergerätes - nach dem Einschalten der Zündung - fortwährend an.

Wird nun dieser an dem beweglichen Gleitrohr arretierte Schalter vom Gleitrohr in die Position gebracht, welche ca. 5-3 mm vor dem definitiven Auseinanderteleskopieren der Teleskopgabel liegt, so berührt der metallische segmentierte Nocken die zweite, bisher freihängende Kontaktfeder (Bewegungsrichtung "B"), und der Steuerstromkreis ist, da er durch das untere spezifisch bemessene metallische Segment des Nockenstabes (welcher einen nichtleitenden Kunststoffschaft hat) überbrückt wurde, geschlossen, bis die Abbrems- und Frischgasdrosselfunktionen dieses Systems das erneute Wiedereinfedern der Teleskopgabel bewirkt haben. Dabei muß die schalterinterne Führung dieses Stabes sowie dessen metallisches Kontaktsegment nebst den metallisch beaufschlagten Kontaktfedern den potentiellen in Sekundenbruchteilen sich wiederholenden Schaltintervallen ausreichend in Punkto Abrieb- und Elastizitätsresistenz entsprechen.

Anhand der oberen Explosionsdarstellung eines teleskopgabelinternen Impulsgebers wird der elementare Aufbau dieses Schaltelements, welches unterhalb zum Vergleich noch einmal zusammengesetzt zu sehen ist, im Schrägbild ersichtlich.

Hierdurch werden u. a. die zwei obligaten Hydraulikölabdichtungen einsehbar, welche zum einen das Schaltergehäuse nach außen abdichten - siehe Profildichtung (z. B. aus Gummi oder Kork bestehend) und zum anderen die zwei Führungskammern des Schaltergehäuses gegeneinander abdichten, damit der aus Federstahl bestehende eigentliche Kontaktgeber nicht mit dieser gabelinternen Flüssigkeit beaufschlagt wird.

Links oberhalb ist die beispielhafte Arretierung dieses eigentlichen Kontaktgebers auf dem gleichprofilierten Schaltriegelwellen-Endstück mittels einer die halbrunde Mitnehmeraussparung des Kontaktgebers durchlaufenden Verschraubung dargestellt.

Das Anschlußkabel, an welchem die Steuerspannung des Steuergerätes permanent anliegt, sollte - wie hier zu sehen ist - möglichst angelötet werden, da Gleitrohre der Teleskopgabel alle potentiellen durch die Fahrbahn hervorgerufenen Stoßschwingungen empfangen, welche mit der Zeit etwaige Steckkontakt-, ja vielleicht sogar Schraubkontaktverbindungen unterbrechen würden.

Das gleiche gilt auch für den statischen kontaktempfangenden Impulsgeberkontakt.

Diese Erfindung machte sich notwendig weil gerade leistungsstarke Motorräder dazu neigen, bei überdimensioniertem Antriebsmoment dem Vorderrad den Fahrbahnkontakt zu verwehren, was bislang hauptsächlich bei Anfahrten oder extremen Beschleunigungen in Kurven zu Unfällen führte.

Claims (6)

1. Einspuriges Kraftfahrzeug mit einer federnden Vorderradaufhän­ gung und einer ABS-Bremsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfederweg der Vorderradaufhängung durch einen Sensor erfaßbar ist und bei Überschreitung eines vorgegebenen Ausfeder­ wegs das wirksame Drehmoment des Fahrzeugantriebs durch Ein­ griff der ABS-Bremsanlage reduziert wird.

2. Einspuriges Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreitung eines vorgegebenen Ausfederwegs ein elektrische Drosselklappenstelleinrichtung in Leerlaufstellung ge­ bracht wird.

3. Einspuriges Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor zur Messung des Ausfederwegs ein mechanischer oder elektronischer Kontaktgeber verwendet wird, der im oder auf einem Teleskopgabel-Gleitrohr der Vorderradaufhängung angeord­ net ist und in einer definierten Position der Teleskopgabel im Gleitrohr einen Stromkreis schließt.

4. Einspuriges Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfunktion zur Ansteuerung der ABS-Bremsanlage in Abhängigkeit vom Ausfederweg der Vorderradaufhängung durch einen am Lenkergriff angeordneten Schalter abschaltbar ist.

5. Einspuriges Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Fahrbahn und der Hinterradaufhän­ gung durch einen Infrarot-Entfernungsmesser erfaßbar ist und die Schaltfunktion zur Ansteuerung der ABS-Bremsanlage in Abhän­ gigkeit vom Ausfederweg der Vorderradaufhängung bei Über­ schreiten eines bestimmten Abstands zwischen Fahrbahn und Hin­ terradaufhängung abgeschaltet wird.

6. Einspuriges Kraftfahrzeug nach Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfederweg der Hinterradaufhängung durch einen Sensor erfaßbar ist und die Schaltfunktion zur Ansteuerung der ABS- Bremsanlage und/oder der Drosselklappenstelleinrichtung in Ab­ hängigkeit vom Ausfederweg der Vorderradaufhängung bei Über­ schreitung eines vorgegebenen Ausfederwegs der Hinterradaufhän­ gung abgeschaltet wird.