专利名称：实时显示摩托车制动行为的视觉信息装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及实时显示摩托车制动行为的视觉信息装置，所迷摩托车 设置有弹性悬桂的前轮和后轮、可独立操作的前轮制动器和可独立操 作的后轮制动器以及视觉显示设备。
背景技术：
当驾驶摩托车时，制动器(借助于制动杆和/或制动踏板彼此独立 地操作的前制动器和后制动器)施加给后轮的驱动力(节气门操纵杆) 的适当和同步控制和非常重要。否则，摩托车可能向前或向后翻倒， 这对驾驶者是致命的。
为了使运行摩托车的行为可控，已经基于在其运行状态期间的测量
参数进行几种尝试。专利申请FR2720992 (Honda Motor Co. Ltd.)描 述了用于摩托车的制动系统。所迷系统包括由机械操作的缆索连接到 前和后制动器的制动杆，所述缆索传递力给前轮制动器和后轮制动器。 锁定机构截取所传递的力，在一个轮上的制动力超过一定水平时，锁 定机构阻止或增加传递给另一轮的机械力。
专利申请US6409285 (也由Honda Motor Co. Ltd.所有)的目的在 于提供具有简单结构的前轮和后轮互锁制动系统，其能够基于摩托车
的运行状态自动地进行前和后轮的制动控制。所迷制动系统包括前轮 侧致动器和后轮侧致动器，以施加压力给相应的轮制动器。至少一个 操作构件由驾驶者操作。操作量检测构件设置用于检测每个制动器操 作构件的操作量。控制构件设置用于接收并计算所检测的每个操作量， 并基于计算结杲输出驱动控制信号。控制构件根据具体的制动力分布 特性(图4， 6-8)进行制动控制，制动力分布特性可以基于实践试验、 溯'H式而细^(匕。
两个方案都采用自动千涉且不依赖于驾驶者。然而，这需要在制造 期间采取众多的技术措施，这对于结构的适当修正是必要的。这是昂 贵的且只有制造者能够安全地进行。摩托车的拆卸和随后转换是困难 而危险的，尤其是在涉及制动系统时。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方案，借助于所迷方案可以省去制动系 统的拆卸，不需要干涉制动器的控制系统。
另 一 目的在于提供信息给驾驶者，驾驶者基于所述信息能够作出决 策，从而可以影响施加给前轮制动器和后轮制动器的制动力的数量或比值。
又一目的在于借助于提供可以改进驾驶者技能的设备支持学习驾 驶摩托车。
为了实现上述目的，提供一种装置，所述装置具有传感器，所述传 感器适于直接或间接地测量作用于前轮和后轮的弹性悬架上的瞬时
力，或间接地测量这些力的比值；计算机构，所述计算机构适于从传 感器的信号计算作用于前轮和后轮的弹性悬架上的瞬时力的比值，且 计算所述比值和给定值之间的差值。视觉显示设备适于显示所述偏差。 在一个实施例中，本发明的装置设置有减速计机构，所述减速计机 构适于检测在摩托车运行方向中的减速或在相反方向中的加速；和计 算机构，所迷计算机构适于从所述减速计机构的信号计算作用于前轮 和后轮与地面之间的瞬时力的比值，且计算所述比值和给定值之间的差值。
优选地，视觉显示设备的显示机构是对称的，且线性地显示离给定 或理想比值的偏差程度。显示设备可以用带有指针的指示器或屏幕形 式实现。例如，制动图表可在屏幕上显示，所述制动图表可用于随后 的评估。给定值为计算出的值或基于试验、测试的值，例如在一定载 荷下，在停止或运行状态中。为此，所述装置可设置有用于设定基值 的机构，例如，起用用于确定用作比较基准的给定值所需要的测量和 计算的按钮。
所述装置可用于训练目的，不仅用于实际摩托车，也用于静止的模 拟器或专用训练机器。
现在将参见示出了示范性实施例的附图披露本发明的细节。 图l是设置有根椐本发明的装置的摩托车的示意图。图2示出了根据本发明的视觉显示设备的示范性实施例。
具体实施例方式
图l是摩托车的示意图，所迷摩托车具有通过弹性悬架l, 2安装到 摩托车车身的前轮3和后轮4。车轮3， 4可以借助于制动杆和/或制动踏 板以通常方式彼此独立地制动。由此，制动力可以分别施加给前轮3和 后轮4。如果施加给前轮3的制动力显著超过施加给后轮4的制动力，摩 托车可能翻倒。更准确而言，如果施加给前轮的制动力达到一定水平， 在重力和由于减速(加速)引起的惯性力的累计合成矢量在对应于地 面的水平线上由车轮和地面的接触点确定的区段之外的点处相交时， 那么重心将围绕前轮3 (或后轮4)转动，即摩托车以向前(或向后) 方向翻倒。
相反，例如如果驾驶者突然给予节气门全开，那么可能发生摩托车 以向后方向翻倒，未驱动的前4仑3将离开地面且车辆以向后方向翻倒。 为了避免这些情况，根据本发明的布置的目的在于使得在训练或实际 车辆通行期间危险程度可见、可察觉。为此，必须确定施加给后轮4和 前轮3的力以及这些力的比值。在静止状态中，根椐质量分布给出这两 个重力的比值。
力可以直接或间接地测量。当直接进行测量时，应当在相应车轮的 悬架结构中安装合适的传感器。该传感器将测量施加给弹性悬架的压 缩力，即车轮作用于地面上的压力。该方案包括许多技术难点。优选 使用间接方法。后一情况关于图l在理论上检查。
根据静态车轮载荷，车轮3， 4根据重心的几何位置分别支撑摩托车 的重量。这在加速和减速期间由惯性力修正。这被称为动态车轮栽荷。 当制动器操作时，作用于摩托车上的力在图l中示出。提出以下条件以 确定所述力
制动效果是瞬时的，由附着确保的制动力最大；
制动器在光滑道路上操作
空气阻力、摩擦阻力、滚动阻力和旋转质量效果是可忽略的。
图l所示的力如下
Ft是慣性力；
G是由于摩托车质量引起的重力；和Zj和Z2是在车轮和地面相遇点(接触点)处产生的力。
在平衡状态中，通过在一个车轮3， 4的接触点应用动量方程，可以 获得摩托车的动态车轮载荷力，即方程确定的力Z,和Z2。
<formula>formula see original document page 7</formula>
考虑到
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其中
g是重力加速度；
a是摩托车的减速度；
l是轴距；
l,是轴距的第一部分； h是轴距的第二部分；和 h是重心的高度。
轴距1是两个车轮3， 4的接触点之间的距离。通过将重心M垂直投射 到轴距上，它分成第一部分l,和第二部分h。自然，重心M在工作栽荷 下关于摩托车确定。在车轮3， 4和地面之间产生的力Z,和Z2可以由以下 公式确定
<formula>formula see original document page 7</formula>
从所述方程可以看出，在制动期间，惯性力对车轮载荷带来显著的 变化。前轮3上的载荷增加，而后轮4上的载荷减小，在极端情况下， 其降低为0。在确定Z,/Z2时，为了避免在计算比值时用O除，可以使用 恒定的添加成分(additive member)。由于在翻倒之前Z,不可能为0,
因而在计算Z2/Z,时不需要使用该添加成分。
由于动态车轮栽荷的变化，摩托车以向前方向倾斜，此时前轮的弹 性悬架的弹簧被压缩，而后轮的弹性悬架的弹簧上的载荷减小为O。弹簧的压缩与施加到其上的栽荷成正比。弹簧的最重要特征之间的关系 由弹簧特性确定，在给定弹簧的情况下，即在一定量的栽荷的情况下， 弹簧将总是压缩相同程度，这时弹簧特性是恒定的。
从前迷内容可以看出，在给定摩托车的情况下，在车轮接触点处产 生的力Z,和Z2可以根据弹簧构件的移动限定，从而可以确定摩托车的惯
性力、减速度。相反，当a已知时，那么可以限定弹簧构件的移动。
这是本发明的基础。因而，摩托车减速度a借助于减速计测量，且 取决于该测量结果，确定作用于车轮3， 4和地面之间的力，即Z,和Z2。 测量减速度a的减速计可以为市场上可得到的传感器5 (图l)。该 传感器例如输出大致线性的信号，所迷信号与惯性质量引起的弹簧压 缩长度成比例。该输出信号(例如电压)与减速度成比例。通过适当 的校准，如此获得的线性信号可以用于确定Z,和Z2值的比值。计算并显 示所述比值离给定值的偏差。给定值可以为例如在静止状态(在栽荷 下)确定的相应力的比值。经验显示，所迷比值对具有不同载荷的不 同类型的摩托车几乎相同。这使得更易于考虑该给定值，甚至在根椐 本发明的全能装置的情况下也是如此。该装置的校准可以相对于类型 和不同栽荷条件细化。当基于传感器5的输出信号计算的比值超过给定 阈值时，给出信号给驾驶者。给定阔值基于经验或计算确定。由于在 上述方程中未考虑速度，当在低速进行制动时，相同阈值可用于预先 发信号通知后轮4离开地面。有经验的驾驶者能够决定安全界限，超出 该界限可能发生危险的"离地"。
基本而言，用于测量减速度的传感器5可安装在摩托车的可选部件 上。优选地，它位于靠近评估单元的位置处，所述评估单元确定力Z, 和Z2的值和比值。由于该组成部件测量水平方向的减速度矢量分量，这 必须被考虑且以适当方向固定u有利地，传感器5设置为使得它被保护 免受外力。
评估单元(图l未示出)增加到对应于减速度的信号。该评估单元 提供驱动信号给视觉显示设备7。另外，评估单元根据前述公式计算值 Z,, Z2, Z,/Z2。为此，它可以设置有微处理器或适于进行电子计算的简 单电路。
为了显示阈值，激励视觉显示设备7的评估单元的驱动信号必须分 配给阈值，从而在后轮4离开地面之前可以显示4见觉警告信息。有利地，阈值可以例如借助于调节旋钮或任何其它适当机构调节。
适于通过速度(转数)变化测量减速度的评估机构也可以安装在一
个车轮上，优选地在摩托车的前轮3上。然而，在例如适于测量整转的 时间并计数这些转数的简单设计情况下，减速度的测量比在单独设置 的传感器情况下较不可靠。如果在一转期间几个点处测量角度变化会 更准确。在此情况下，旋转速度从机械或感应传感器机构相对于车轮 上给定点的角度变化度数可知。在最简单的情况下，是整转。然而， 这导致信息只有在整转或一定部分转之后才可以获得。这将使得可能 得到延迟的评估。如果以数n/转的几个点处测量角度变化，延迟时间 将为车轮行进对应于车轮周长的n分之一的距离所需要的时间。为了及 时地和以高准确性显示后轮4突然抬起和摩托车翻倒的危险，如果n〉， 该方案将令人满意。借助于该方案，可以实施又一实施例，其中速度 测量从转数推导。减速度的值从转数变化计算。
该布置可以用作在制动期间测量制动距离并将它显示在视觉显示 设备7上的机构。为此，可以使用用于计数转数的联接到前轮3或后轮4 上的传感器。如果该传感器联接到驱动后轮4，它可以安装在传动链中， 主要在于它必须能够计数转数，例如在制动期间。根据该实施例，减 速计机构是联接到摩托车的前轮3或后轮4或变速箱或传动链的转数计 数机构。减速度(加速度)可以借助于计算机构从相对轮的圆周速度 的时间变化计算。该计算机构必须增加到转数计数机构。
也可以使用用于计数转数的感应联接的机构。
另外，可以在同一摩托车上使用不同类型的两个减速计。由此，单 个摩托车可设置有传感器5和转数计数机构二者。
附加传感器6用于感测后轮4的离地。这可以为测力计，除了进行前 迷计算以给出即将离地的通知之外，该测力计适于感测如果发生离地 时离地的实际瞬间。借助于测量减速度a,可以滤出不是由在粗糙地面 上行驶引起而是由于制动引起的车轮离地的事件。传感器6可以安装例 如在悬架弹簧支座中，或不干扰弹性悬架系统2的功能的其它位置。如 果车轮4抬离地面，该力的值将为0。在特定情况下，传感器6为基于竖 直方向的加速度^r测离地的减速计或加速计。前迷瞬时力可直接或间 接地测量。在直接测量的情况下(对应于如图1所示没有传感器5的布 置)，传感器6安装在车轮4的弹性悬架2中。该传感器6测量施加到弹簧的压缩力。传感器6可以安装例如在悬架弹簧支座中，或不干扰弹性 悬架系统2的功能的其它位置。应当注意，类似的机构可用于前轮3 (附 图中未示出)。如果车轮4抬离地面，该力的值将为0。在计算比值时， 为了避免用0除，该值可以增加恒定的添加成分。另一车轮测量和计算 的力同样如此。
力也可以间接地测量(而不测量减速度和测量比值)。该测量的基 础在于弹性悬架l抵靠弹性力相对于固定安装在摩托车车身上的构件 移动。因此，车轮3或车轮3的轴可以沿给定直线移动。位移的程度对 应于弹性悬架l的弹性力。由此，力的测量从距离测量推导。距离测量 可以借助于使用任何已知的传感器机构(例如，磁性、光学或感应机 构)实现。
由此，传感器5， 6直接或间接地提供与施加到车轮3， 4的力的数量 成比例的输出信号。这些信号用于计算作用于前轮3和后轮4的相应悬 架l, 2上的瞬时力的比值，并连续地观察所迷比值和给定值之间的差 值，为此，使用合适的计算机构，例如简单的模拟或数字电路。计算 机构的输出信号传递给适于显示所述偏差的视觉显示设备7。
给定值或基值可以为在静止状态下作用于前轮3和后轮4的相应悬 架l, 2上的力的比值。该值以及从传感器输出信号计算的比值是无量 纲比值。根据本发明的装置设计用于显示这些无量纲值之间的差值。 在有利实施例中，所述差值沿直线显示，直线的中心点代表静止状态， 即在所述差值为O时。离该值的负和正的偏差可以沿直线以两个不同方 向显示。这样的显示设备可以见于图2。在此，显示设备包括成直线布 置的LED机构1 3 当作用于前轮和后轮上的力的比值等于静止状态计算 的比值时，中心线10中的LED点亮。在图2所示的实施例中，为了使得 更易见， 一个位于另一个之上的两个LED位于中心线10中。在存在翻倒 危险的情况下，施加到后轮4的力相对于施加到前轮3的力显著地降低。 在此情况下，沿该直线相应方向的LED13或几个LED13开始闪烁，由此
通知摩托车驾驶者危险。临界值可以由线n和n(安全界限)或通过
改变LED的颜色和/或光强度标记。安全界限根据摩托车类型确定。
另一类型的显示设备，例如具有指针的常规指示器机构，也可以用 作视觉显示设备7以显示偏差 指示器可具有真实指针或指针的光学表 示。在此情况下，屏幕可用作视觉显示设备7。使用屏幕的优势在于除了显示指示器的指针之外，也可以显示使偏差可视的其它符号，以警
告驾驶者u可以显示图表，除了显示离给定值的偏差之外，所迷图表
还显示减速或减速持续时间。另外，制动路径长度的字母数字显示也 是可行的。该附加信息有助于学习驾驶摩托车。另一可能为给出声学 信号，例如在达到给定阈值时。声学信号的强度或其它特征取决于偏 差程度。
借助于前述任何显示设备，优选在两个方向(对称)显示偏差的正
和负值。在图2中示出。
根据本发明的装置的主要目的在于为摩托车的学习者或驾驶者提 供可察觉的信息，所述信息可以与其自身经验比较，以在学习或行驶 期间利用。为此，起用显示的调节可以为前轮制动器或后轮制动器被 操作。然而，在没有操作制动器时在视觉显示设备上显示一些信号的 方案是可行的，但这不偏离中心位置。
上述给定值(用于比较作用于轮3和4上的瞬时力的比值的数量)借 助于在希望状态时选定点处的传感器5， 6确定。(例如，前轮3和后轮 4之间的重力分布取决于是仅一个驾驶者骑在驾驶者座还是乘客也骑 在后座上。)所迷装置设置有用于设定基值的机构，例如起用用于确 定给定值所需要的测量和计算的按钮。这可以在静止状态或运行状态 完成。当操作按钮时，根据本发明的装置测量施加到轮3， 4的力，计 算它们的比值(如果需要，事先加上常数)，且该基值将用作显示期 间比较的基础。给定值保持不变，直到设定信的基值为止。按钮(用 于设定基值的机构)可安装在可容易控制的摩托车的可选部件上。
另外，显示设备可以显示关于行进的其它信息，例如，制动路径、 减速度、速度等。另外，显示设备7可以适于实时显示与实际速度有关 的当前最优制动路径。最优制动路径意p未着在 一 致地施加的制动力的 情况下停止摩托车所需要的最短制动路径，使得它不会引起翻倒。在
另一情况下，当目的在于促进学习驾驶摩托车时，制动距离可以基于 与理想情况不同地设定的界限值显示。
在行进期间某些情况下，施加到轮的力可能短时间显著地变化，例 如由于道路状况。有利地，传感器的信号通过过滤器传递，所述过滤 器滤出具有比给定阈值更短的持续时间的变化，且使得输出信号更均 匀。该给定阈值大约为O-l秒。有利地，该阈值可以借助于设定过滤器的参数而改变。由此，所迷装置在不同的道路状况下能良好地工作。
根据本发明的装置的每个前迷实施例涉及在真实道路上运行的真 实摩托车。然而，存在当希望操作制动器的效果的模拟时，尤其是为 了教学。为此，所迷装置可以具有模拟传感器输出信号的操作模式。 可以产生与借助于操作制动杆或制动踏板施加的力的数量成比例的信 号。由此，危险程度可以显示，甚至在固定的(未运动)摩托车的情 况下，不含有危险。这种装置可以适于真实摩托车，例如在切换到模 拟操作模式时，前述运行情况可以建立，即使摩托车慢速运动或不运 动。另一方面，可以为模拟目的构造特定的车身架，其可用作实践制 动器的使用。自然而言，在此情况下，进一步的信号元件必须增加到 模拟器，例如速度计。
权利要求
1. 一种实时显示摩托车制动行为的视觉信息装置，所述摩托车设置有弹性悬挂的前轮和后轮、可独立操作的前轮制动器和可独立操作的后轮制动器以及视觉显示设备，其特征在于，所述装置设置有传感器(5，6)，所述传感器(5，6)适于直接或间接地测量分别作用于前轮和后轮(3，4)的所述弹性悬架(1，2)上的瞬时力，或间接地测量所述力的比值；计算机构，所述计算机构适于从所述传感器(5，6)的信号计算作用于所述前轮和后轮(3，4)的所述悬架(1，2)上的所述瞬时力的比值，并计算所述比值和给定值之间的差值；且所述视觉显示设备适于显示该偏差。
2. 根据权利要求l所迷的视觉信息装置，其特征在于，为了间接测 量所述力，所述装置设置有减速计机构，所述减速计机构适于^^测 在摩托车运行方向中的减速度(a)或在相反方向中的加速度；和计算 机构，所述计算机构适于从所述减速计机构的输出信号计算作用于所 述前轮和后轮(3, 4)与地面之间的瞬时力(Z,, Z2)的比值，并计算 所述比值和给定值之间的差值；且所述视觉显示设备(7)适于显示该 偏差。
3. 根据权利要求l所述的视觉信息装置，其特征在于，所述减速计 机构是可应用于测量减速度的传感器(5)。
4. 根据前述权利要求中任何一项所述的视觉信息装置，其特征在 于，所述给定值是在静止状态中作用于所述前轮和后轮U， 4)的所 述弹性悬架(l， 2)上的力的比值。
5. 根据前述权利要求中任何一项所述的视觉信息装置，其特征在 于，所述视觉显示设备(7 )借助于以两个方向显示闪光信号适于显示 正的和负的偏差值。
6. 根据权利要求5所述的视觉信息装置，其特征在于，所述视觉显 示设备(7)包括成直线布置的LED机构(13)。
7. 根据权利要求5所述的视觉信息装置，其特征在于，所迷视觉显 示设备(7)是具有指针的指示器机构。
8. 根据权利要求5所迷的视觉信息装置，其特征在于，所迷视觉显 示设备(7)是屏幕。
9. 根据前述权利要求中任何一项所述的视觉信息装置，其特征在 于，所述视觉显示设备(7)仅在操作所述制动器之一时起用。
10. 根据前述权利要求中任何一项所述的视觉信息装置，其特征在 于，其设置有可应用于根据所述差值给出声学信号的机构。
11. 根据前述权利要求中任何一项所述的视觉信息装置，其特征在 于，所述视觉显示设备(7 )适于实时显示与实际速度有关的当前最优 制动路径。
12. 根据前述权利要求中任何一项所述的视觉信息装置，其特征在 于，其具有用于模拟所述传感器(5)的信号的操作模式。
13. 根据前述权利要求中任何一项所述的视觉信息装置，其特征在 于，所述给定值是在选定时间点在给定载荷分布下所测量的作用于所 述前轮和后轮(3, 4)的所述弹性悬架(1, 2)上的力的比值。
14. 根据前述权利要求中任何一项所述的视觉信息装置，其特征在 于，所述传感器(5, 6)的信号通过过滤器传送，所述过滤器适于将具有比给定阈值更短的持续时间的变化值平均》
15. 根据权利要求14所述的视觉信息装置，其特征在于，所述给定 阈值可以可选择地设定，例如0. 1秒。
16. 根据权利要求13所迷的视觉信息装置，其特征在于，为了确定 所述给定值，所述装置还设置有用于设定基值的机构，所述机构适于 在所述选定时间点起动所述传感器(5, 6)的测量和所述计算机构对 所述给定值的计算。
17. 根据权利要求l所述的视觉信息装置，其特征在于，所述减速 计机构是联接到摩托车的所述前轮(3)或后轮(4)或变速箱或传动 链的转数计数机构，且设置有附加的计算机构以计算相对轮的圆周速 度中的时间变化。
18. 根据权利要求l所迷的视觉信息装置，其特征在于，其设置有 传感器(5, 6),所述传感器(5, 6)适于基于相应轮(3, 4)的位 置间接地测量作用于所述前轮和/或后轮(3, 4)的所述弹性悬架(1, 2)上的瞬时力。
全文摘要
一种实时显示摩托车制动行为的视觉信息装置，所述摩托车设置有弹性悬挂的前轮和后轮(3，4)、可独立操作的前轮制动器和可独立操作的后轮制动器以及视觉显示设备(7)。所述装置设置有传感器(5，6)，所述传感器(5，6)适于直接或间接地测量分别作用于前轮和后轮(3，4)的所述弹性悬架(1，2)上的瞬时力，或间接地测量所述力的比值；计算机构，所述计算机构适于从所述传感器(5，6)的信号计算作用于所述前轮和后轮(3，4)的所述悬架(1，2)上的所述瞬时力的比值，并计算所述比值和给定值之间的差值。所述视觉显示设备(7)适于显示该偏差。
文档编号B60G17/015GK101415572SQ200680054152
公开日2009年4月22日 申请日期2006年10月10日 优先权日2006年2月3日
发明者桑多乐·康科利 申请人:桑多尔·康科利