DE102024205327B3

DE102024205327B3 - Method and device for stabilizing the flight attitude of a single-track vehicle around its vertical axis and longitudinal axis

Info

Publication number: DE102024205327B3
Application number: DE102024205327.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Jungaberle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2024-06-10
Filing date: 2024-06-10
Publication date: 2025-09-11
Anticipated expiration: 2044-06-11

Abstract

Um ein eingleisiges Fahrzeug in Fluglage sicher zu landen, wird nach einem Verfahren 100 ein Drehmomentimpuls M mittels elektrischem Antriebsmotor eingeleitet, um einen aktuellen Drehwinkel Φz um die Vertikalachse und einen aktuellen Drehwinkel Φx um die Längsachse vom eingleisigen Fahrzeug zu beeinflussen. In order to land a single-track vehicle safely in flight position, according to a method 100, a torque pulse M is introduced by means of an electric drive motor in order to influence a current angle of rotation Φz about the vertical axis and a current angle of rotation Φx about the longitudinal axis of the single-track vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung der Fluglage eines eingleisigen Fahrzeuges um dessen Vertikalachse und Längsachse, eine Steuereinrichtung, ein Computerprogrammprodukt, und ein computerlesbares Medium.The invention relates to a method for stabilizing the flight attitude of a single-track vehicle about its vertical axis and longitudinal axis, a control device, a computer program product, and a computer-readable medium.

Fahrzeuge mit einem elektrischen Antriebsmotor wie beispielsweise Fahrräder, E-Bikes, Pedelecs, E-Mountainbikes (eMTB) oder Snowbikes werden neben dem Einsatz als reines Fortbewegungsmittel auch für sportliche Zwecke verwendet. Beispielweise werden auch Hindernisse oder Rampen befahren, wobei es zu Sprüngen mit und ohne Drehbewegung des Fahrzeuges im Flug kommen kann. Das kontrollierte Durchführen von Sprüngen setzt fortgeschrittene Fähigkeiten von einem Fahrer voraus. Eine sportliche Disziplin beim Springen ist der sogenannte Whip. Bei einem Whip wird das Fahrzeug durch den Fahrer während des Fluges idealerweise um einen Drehwinkel von über 90° um die Vertikalachse oder 90° um die Längsachse oder eine Kombination von anderen Drehwinkeln um die Vertikalachse und die Längsachse vom Fahrzeug in Flugrichtung gedreht. Eine ungenügende Sprungtechnik vom Fahrer kann aufgrund einer ungenügenden Balance, ungenügender Gewichtsverlagerung oder ungenügendem Timing bereits beim Absprung zu einer instabilen und nicht mehr korrigierbaren Fluglage führen, wodurch der Fahrer bei der Landung stürzen und sich dadurch verletzen kann.Vehicles with an electric drive motor such as bicycles, e-bikes, pedelecs, e-mountain bikes (eMTBs) or snow bikes are used not only as a means of transport but also for sporting purposes. For example, obstacles or ramps are also negotiated, which can involve jumps with or without a rotation of the vehicle in flight. The controlled execution of jumps requires advanced skills from the rider. One sporting discipline in jumping is the so-called whip. In a whip, the rider rotates the vehicle in the direction of flight, ideally by an angle of rotation of more than 90° around the vertical axis or 90° around the longitudinal axis, or a combination of other angles around the vertical axis and the longitudinal axis. Inadequate jumping technique from the rider due to insufficient balance, insufficient weight shift or insufficient timing can lead to an unstable and uncorrectable flight position during take-off, which can cause the rider to fall upon landing and thus injure themselves.

Aus WO 2024 / 067 965 A1 ist ein Verfahren zur Stabilisierung der Fluglage bei einem Sprung eines Fahrrades und einem Drehwinkel um dessen Querachse beschrieben, um die Sicherheit vom Fahrer bei Sprüngen zu erhöhen.Out of WO 2024 / 067 965 A1 A method for stabilizing the flight attitude during a jump of a bicycle and a rotation angle around its transverse axis is described in order to increase the rider's safety during jumps.

Die DE 10 2014 216 671 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für Zweiräder, insbesondere teilweise elektrisch antreibbare Fahrräder, zur Erkennung von Sprüngen und zur Vermeidung von Überschlägen, indem bei erkanntem Abheben eines Rades ein Gegendrehmoment erzeugt wird, welches der Drehbewegung, die zum Überschlag führt, entgegenwirkt.The DE 10 2014 216 671 A1 discloses a method and a device for two-wheelers, in particular partially electrically driven bicycles, for detecting jumps and preventing rollovers by generating a counter torque when a wheel is detected to lift off, which counteracts the rotational movement that leads to the rollover.

Die DE 10 2020 109 567 A1 offenbart eine Meldevorrichtung für ein vom Menschen angetriebenes Fahrzeug, ein Meldesystem für ein vom Menschen angetriebenes Fahrzeug und eine Steuervorrichtung für ein vom Menschen angetriebenes Fahrzeug.The DE 10 2020 109 567 A1 discloses a reporting device for a human-powered vehicle, a reporting system for a human-powered vehicle, and a control device for a human-powered vehicle.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einem eingleisigen Fahrzeug nach einem erfolgten Sprung mit Drehbewegungen, einen Sturz vom Fahrer bei der Ladung zu verhindern. Dadurch soll das Verletzungsrisiko minimieret werden.The present invention is based on the objective of preventing a driver from falling while carrying a load after a jump involving rotational movements on a single-track vehicle. This should minimize the risk of injury.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Stabilisieren der Fluglage eines eingleisigen Fahrzeuges um dessen Vertikalachse oder Längsachse mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 10, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen nach Anspruch 13, ein computerlesbares Medium mit den Merkmalen nach Anspruch 14.The object is achieved by a method for stabilizing the flight attitude of a single-track vehicle about its vertical axis or longitudinal axis having the features of claim 1, a control device having the features of claim 10, a computer program product having the features of claim 13, and a computer-readable medium having the features of claim 14.

Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.Further embodiments are contained in the subclaims and emerge from the following description.

Die Erfindung beansprucht ein Verfahren, eine Steuereinrichtung zur Anwendung an einem eingleisigen Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor wie beispielsweise Fahrräder, E-Bikes, Pedelecs, E-Mountainbikes (eMTBs) oder Snowbikes, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Medium.The invention claims a method, a control device for use on a single-track vehicle with an electric drive motor such as bicycles, e-bikes, pedelecs, e-mountain bikes (eMTBs) or snow bikes, a computer program product and a computer-readable medium.

Zur Bestimmung der Lage des Fahrzeuges werden mittels mindestens einem Sensor, Drehwinkel um die Vertikalachse und Längsachse des Fahrzeuges ermittelt. Die Ermittlung kann permanent erfolgen, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Ermittlung durch ein Ereignis gestartet wird. Des Weiteren wird eine senkrecht zur Erdoberfläche gerichtete, aktuelle Beschleunigung des Massenschwerpunktes vom Fahrzeug mittels mindestens einem Sensor ermittelt. Die Ermittlung kann permanent erfolgen, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Ermittlung durch ein Ereignis gestartet wird. Die ermittelte, senkrecht zur Erdoberfläche gerichtete, Beschleunigung des Massenschwerpunktes vom Fahrzeug wird mit einer Beschleunigungsschwelle aus der Multiplikation der Erdbeschleunigung mit einem Prozentwert verglichen, um festzustellen, ob sich das Fahrzeug in einer Fluglage nach einem Sprung befindet. Befindet sich der ermittelte Drehwinkel um die Vertikalachse innerhalb oder außerhalb eines Drehwinkelschwellenintervalls für die Vertikalachse, wird ein Drehmomentimpuls über den elektrischen Antriebsmotor eingeleitet, wodurch sich das Fahrzeug um die Vertikalachse infolge des Effektes der Präzession dreht. To determine the position of the vehicle, the angle of rotation around the vertical axis and the longitudinal axis of the vehicle is measured using at least one sensor. This measurement can be continuous, but it is also possible for the measurement to be triggered by an event. Furthermore, the current acceleration of the vehicle's center of mass, directed perpendicular to the Earth's surface, is measured using at least one sensor. This measurement can be continuous, but it is also possible for the measurement to be triggered by an event. The determined acceleration of the vehicle's center of mass, directed perpendicular to the Earth's surface, is compared with an acceleration threshold calculated by multiplying the acceleration due to gravity by a percentage in order to determine whether the vehicle is in a flight attitude after a jump. If the determined angle of rotation around the vertical axis is within or outside a rotation angle threshold interval for the vertical axis, a torque pulse is initiated via the electric drive motor, causing the vehicle to rotate around the vertical axis due to the effect of precession.

Analog zum Drehwinkel um die Vertikalachse, wird der ermittelte Drehwinkel um die Längsachse mit einem Drehwinkelschwellenintervall für die Längsachse verglichen. Befindet sich der ermittelte Drehwinkel um die Längsachse innerhalb oder außerhalb Drehwinkelschwellenintervall für die Längsachse wird ein Drehmomentimpuls über den elektrischen Antriebsmotor eingeleitet, wodurch sich das Fahrzeug um die Längsachse infolge des Effektes der Präzession dreht. Die Beeinflussung der Drehung um die Vertikalachse oder Längsachse vom Fahrzeug hängt von der Lage des antreibbaren Rades ab. Folglich kann das Fahrzeug in Fluglage um dessen Vertikalachse oder Längsachse gedreht werden, damit das Fahrzeug bei einer Landung überwiegend geradeaus weiterfahren und nicht umkippen oder überschlagen kann, um somit einen Sturz vom Fahrer zu verhindern.Analogous to the angle of rotation around the vertical axis, the determined angle of rotation around the longitudinal axis is compared with a rotation angle threshold interval for the longitudinal axis. If the determined angle of rotation around the longitudinal axis is within or outside the rotation angle threshold interval for the longitudinal axis, a torque pulse is initiated via the electric drive motor, which The vehicle rotates around its longitudinal axis due to the effect of precession. The influence of the rotation around the vertical or longitudinal axis of the vehicle depends on the position of the driven wheel. Consequently, the vehicle can be rotated around its vertical or longitudinal axis in flight, allowing the vehicle to continue traveling mostly in a straight line during landing and not tip over or roll over, thus preventing the driver from falling.

Unter dem Begriff eingleisiges Fahrzeug sind alle Fahrzeuge zu verstehen, deren Antriebsräder sich in einer Ebene befinden. Unter dem Begriff elektrischer Antriebsmotor sind hierbei alle Antriebe zu verstehen, welche elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandeln, wie zum Beispiel Gleichstrommotoren, Wechselstrommotoren, Drehstrommotoren oder ähnliches. Ein antreibbares Rad kann beispielweise als ein Antriebsrad, ein Schwungrad, Schwungmasse oder ähnliches ausgeführt sein und kann sich in der gleichen Ebene wie die Antriebsräder des Fahrzeuges befinden oder durch diese verwirklicht sein. Das antreibbare Rad kann einen Bodenkontakt oder keinen Bodenkontakt aufweisen. Das Fahrzeug kann über eine Tretkurbeleinheit oder ein elektrisches Antriebssystem beispielsweise bestehend aus mindestens einem elektrischen Antriebsmotor und mindestens einem elektrischen Speicher wie zum Beispiel Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen oder Kondensatoren verfügen. Das Fahrzeug kann entweder rein durch reine Muskelkraft oder rein elektrisch oder im Hybridbetrieb sowohl durch Muskelkraft als auch elektrisch angetrieben werden. Das Fahrzeug kann hierbei beispielweise ausgeformt sein als Fahrrad, E-Bike, Pedelec, E-Mountainbike (eMTB) oder Snowbike.The term "single-track vehicle" refers to all vehicles whose drive wheels are on one plane. The term "electric drive motor" refers to all drives that convert electrical power into mechanical power, such as DC motors, AC motors, three-phase motors, or similar. A drivable wheel can be designed, for example, as a drive wheel, a flywheel, a flywheel, or similar, and can be located on the same plane as the vehicle's drive wheels or be implemented by them. The drivable wheel can have or have no ground contact. The vehicle can have a pedal crank unit or an electric drive system, for example consisting of at least one electric drive motor and at least one electrical storage device such as batteries, accumulators, fuel cells, or capacitors. The vehicle can be powered either purely by muscle power or purely electrically, or in hybrid mode by both muscle power and electricity. The vehicle can be designed, for example, as a bicycle, e-bike, pedelec, e-mountain bike (eMTB), or snowbike.

In einem ersten Schritt des Verfahrens wird die senkrecht zur Erdoberfläche gerichtete, aktuelle Beschleunigung des Massenschwerpunktes vom Fahrzeug mittels Sensoren ermittelt. Die senkrecht zur Erdoberfläche gerichtete Beschleunigung ändert sich, wenn das Fahrzeug von einem Sprung in eine Fluglage übergeht. Bei einem Sprung handelt es sich um eine Bewegung des Massenschwerpunktes vom Fahrzeug mit Zunahme des Abstandes senkrecht zur Erdoberfläche. Der Sprung wird infolge einer zur Erdoberfläche senkrechten Impulsänderung oder Beschleunigung des Fahrzeuges, eingeleitet. Hierbei kann sich das Fahrzeug auf der Erdoberfläche bewegen, oder auf dieser still stehen. Bei einem Sprung kann mindestens ein Antriebsrad des Fahrzeuges Bodenkontakt zur Erdoberfläche aufweisen. Beispielweise kann durch das Befahren einer ansteigenden Bodenerhebung in Form eines Hügels ein Sprung des Fahrzeuges eingeleitet werden. Wenn alle Antriebsräder des Fahrzeuges keinen Bodenkontakt zur Erdoberfläche aufweisen, befindet sich das Fahrzeug in einer Fluglage. Die Bewegung des Massenschwerpunktes vom Fahrzeug in Fluglage kann mit einer Flugbahn wie beispielsweise einer Wurfparabel oder ballistischen Kurve beschrieben werden. Während der Fluglage ändert sich die senkrecht zur Erdoberfläche Beschleunigung des Massenschwerpunktes vom Fahrzeug, sodass diese Beschleunigung entgegen der Erdbeschleunigung wirkt, wodurch sich das Fahrzeug in einer annähernden Schwerelosigkeit befindet. Die senkrecht zur Erdoberfläche gerichtete, aktuelle Beschleunigung des Massenschwerpunktes vom Fahrzeug kann beispielsweise mit linearen Beschleunigungssensoren in allen Koordinatenrichtungen ermittelt werden. Die Sensoren können beispielweise direkt am Fahrzeug verbaut oder Teil einer externen Einheit, beispielweise eines mobilen Endgeräts wie Smartphone, Smartwatch, Fitnesstracker oder anderes, sein.In a first step of the process, the current acceleration of the vehicle's center of mass, directed perpendicular to the earth's surface, is determined using sensors. The acceleration directed perpendicular to the earth's surface changes when the vehicle transitions from a jump to a flight attitude. A jump is a movement of the vehicle's center of mass as the distance perpendicular to the earth's surface increases. The jump is initiated as a result of a change in momentum or acceleration of the vehicle perpendicular to the earth's surface. The vehicle can be moving on the earth's surface or stationary. During a jump, at least one of the vehicle's drive wheels can be in contact with the earth's surface. For example, driving over an upward elevation in the form of a hill can initiate a jump. If all of the vehicle's drive wheels are not in contact with the earth's surface, the vehicle is in a flight attitude. The movement of the vehicle's center of mass into the flight attitude can be described by a trajectory path such as a parabola or ballistic curve. During flight, the acceleration of the vehicle's center of mass perpendicular to the Earth's surface changes, so that this acceleration acts opposite to the acceleration due to gravity, placing the vehicle in a state of near weightlessness. The current acceleration of the vehicle's center of mass perpendicular to the Earth's surface can be measured in all coordinate directions using linear acceleration sensors. The sensors can be installed directly on the vehicle or be part of an external unit, such as a mobile device such as a smartphone, smartwatch, fitness tracker, or other device.

Zusätzlich kann ein Sprung oder eine Fluglage über die Federung des Fahrzeuges detektiert werden. Beispielsweise kann über Sensoren eine Änderung des Federweges oder eine Änderung der Krafteinwirkung auf die Federung zur Ermittlung eines Sprungs oder einer Fluglage genutzt werden.Additionally, a jump or attitude can be detected via the vehicle's suspension. For example, sensors can use a change in suspension travel or a change in the force acting on the suspension to determine a jump or attitude.

Es besteht auch die Möglichkeit andere Beschleunigungen vom Fahrzeug zu nutzen, die nicht senkrecht zur Erdoberfläche gerichtet sind oder die sich nicht auf den Massenschwerpunkt vom Fahrzeug beziehen. Jede Beschleunigung, die es erlaubt, Rückschlüsse auf eine Proportionalität zur Erdbeschleunigung zu schließen, kann verwendet werden.It is also possible to use other accelerations from the vehicle that are not perpendicular to the Earth's surface or that are not related to the vehicle's center of mass. Any acceleration that allows conclusions to be drawn about its proportionality to the acceleration due to gravity can be used.

Es besteht auch die Möglichkeit statt der Erdbeschleunigung beispielweise eine Gravitationsbeschleunigung mit einer Gravitationskonstante zu nutzen, um Rückschlüsse auf die Erdbeschleunigung oder einer Fallbeschleunigung in einem Schwerefeld zu schließen.It is also possible to use, for example, a gravitational acceleration with a gravitational constant instead of the acceleration due to gravity in order to draw conclusions about the acceleration due to gravity or the acceleration due to gravity in a gravitational field.

Im zweiten Schritt des Verfahrens wird die senkrecht zur Erdoberfläche gerichtete, aktuelle Beschleunigung des Massenschwerpunktes vom Fahrzeug mit einer Beschleunigungsschwelle aus der Multiplikation der Erdbeschleunigung mit einem Prozentwert verglichen, um festzustellen, ob sich das Fahrzeug nach einem Sprung in einer Fluglage befindet. Die Beschleunigungsschwelle ist ein Vielfaches der Erdbeschleunigung und wird über den Prozentwert definiert, da für die Erdbeschleunigung ein konstanter Wert von 9.81 m/s² angenommen wird. Der Prozentwert ist durch den Nutzer einstellbar. Beispielsweise sind Prozentwerte von 0.3, 0.5 oder andere ähnliche Werte geeignet, um eine Fluglage festzustellen. Wenn die senkrecht zur Erdoberfläche gerichtete Beschleunigung des Massenschwerpunktes vom Fahrzeug die Beschleunigungsschwelle unterschreitet, liegt eine Fluglage vom Fahrzeug vor, worauf der dritte Schritt des Verfahrens folgt. Bei Überschreitung der Beschleunigungsschwelle liegt keine Fluglage vor und das Verfahren wird abgebrochen.In the second step of the process, the current acceleration of the vehicle's center of mass, directed perpendicular to the Earth's surface, is compared with an acceleration threshold calculated by multiplying the acceleration due to gravity by a percentage value to determine whether the vehicle is in a flight attitude after a jump. The acceleration threshold is a multiple of the acceleration due to gravity and is defined by the percentage value, since a constant value of 9.81 m/ ^s² is assumed for the acceleration due to gravity. The percentage value can be adjusted by the user. For example, percentage values of 0.3, 0.5, or other similar values are suitable for determining a flight attitude. If the acceleration of the vehicle's center of mass, directed perpendicular to the Earth's surface, falls below the acceleration threshold, the vehicle is in a flight attitude. This is followed by the third step of the procedure. If the acceleration threshold is exceeded, no flight attitude exists and the procedure is aborted.

Im dritten Schritt des Verfahrens wird mittels Sensoren ein aktueller Drehwinkel um die Längsachse des Fahrzeugs ermittelt. Ein Drehwinkel um die Längsachse bezeichnet dabei denjenigen Winkel, dessen Massenschwerpunkt des Fahrzeuges einnimmt, wenn es um dessen Längsachse gedreht wird, also eine Wankbewegung im fahrdynamischen Sinn vollführt. Der Drehwinkel um die Längsachse kann beispielweise durch den Fahrer über dessen Gewichtsverlagerung in einer Fluglage beeinflusst werden. Ein positiver Drehwinkel entspricht einer Drehung im Uhrzeigersinn, wohingegen ein negativer Drehwinkel einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn entspricht. Der Drehwinkel um die Längsachse kann beispielsweise mit linearen Beschleunigungssensoren in allen Koordinatenrichtungen oder mit mindestens einem Neigungswinkelsensoren oder mit mindestens einem Drehratensensor ermittelt werden.In the third step of the process, sensors are used to determine the current angle of rotation around the vehicle's longitudinal axis. A rotation angle around the longitudinal axis refers to the angle at which the vehicle's center of mass is rotated around its longitudinal axis, i.e., when it performs a rolling motion in the driving dynamics sense. The angle of rotation around the longitudinal axis can be influenced, for example, by the driver shifting their weight in a flight attitude. A positive angle of rotation corresponds to a clockwise rotation, whereas a negative angle of rotation corresponds to a counterclockwise rotation. The angle of rotation around the longitudinal axis can be determined, for example, using linear acceleration sensors in all coordinate directions, or using at least one tilt angle sensor, or using at least one yaw rate sensor.

Im vierten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Vergleich zwischen dem aktuellen Drehwinkel um die Längsachse und mindestens einem Drehwinkelschwellenintervall für die Längsachse des Fahrzeuges. Das Drehwinkelschwellenintervall für Längsachse umfasst dabei alle Drehwinkel des Fahrzeuges, die es in einer Fluglage nach einem Sprung annehmen kann, so dass infolge des Effektes der Präzession, Drehungen um die Vertikalachse bewirkt werden können. Ein Drehwinkelschwellenintervall für die Längsachse kann beispielweise nachfolgende Bereiche [-10°, 10°], [-45°, 45°], [-90°, 90°] oder andere geeignete Bereiche abdecken. Zum Beispiel führt ein Drehwinkelschwellenintervall für die Längsachse von [1°, 45°] dazu, dass nur bei positiven Drehwinkel um die Längsachse eine Drehung um die Vertikalachse infolge des Effektes der Präzession eingeleitet wird. Wenn der aktuelle Drehwinkel für die Längsachse innerhalb des Drehwinkelschwellenintervall für die Längsachse liegt, dann folgt der fünfte Schritt des Verfahrens. Andernfalls wird das Verfahren abgebrochen.In the fourth step of the method, a comparison is made between the current rotation angle about the longitudinal axis and at least one rotation angle threshold interval for the vehicle's longitudinal axis. The rotation angle threshold interval for the longitudinal axis includes all rotation angles the vehicle can assume in a flight attitude after a jump, so that rotations about the vertical axis can be caused due to the effect of precession. A rotation angle threshold interval for the longitudinal axis can, for example, cover the following ranges: [-10°, 10°], [-45°, 45°], [-90°, 90°], or other suitable ranges. For example, a rotation angle threshold interval for the longitudinal axis of [1°, 45°] results in a rotation about the vertical axis being initiated due to the effect of precession only for positive rotation angles about the longitudinal axis. If the current rotation angle for the longitudinal axis lies within the rotation angle threshold interval for the longitudinal axis, the fifth step of the method follows. Otherwise, the method is aborted.

Im fünften Schritt des Verfahrens wird mittels Sensoren ein aktueller Drehwinkel um die Vertikalachse des Fahrzeugs ermittelt. Ein Drehwinkel um die Vertikalachse bezeichnet dabei denjenigen Winkel, dessen Massenschwerpunkt des Fahrzeuges einnimmt, wenn es um dessen Vertikalachse gedreht wird, also eine Gierbewegung im fahrdynamischen Sinn vollführt. Der Drehwinkel um die Vertikalachse kann beispielsweise mit linearen Beschleunigungssensoren in allen Koordinatenrichtungen oder mit mindestens einem Neigungswinkelsensoren oder mit mindestens einem Drehratensensor ermittelt werden.In the fifth step of the process, sensors are used to determine the current angle of rotation around the vehicle's vertical axis. A rotation angle around the vertical axis refers to the angle at which the vehicle's center of mass rotates around its vertical axis, i.e., when it performs a yaw motion in the driving dynamics sense. The rotation angle around the vertical axis can be determined, for example, using linear acceleration sensors in all coordinate directions, or with at least one tilt angle sensor, or with at least one yaw rate sensor.

Im sechsten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Vergleich zwischen dem aktuellen Drehwinkel um die Vertikalachse und mindestens einem Drehwinkelschwellenintervall für die Vertikalachse des Fahrzeuges. Wenn der Drehwinkel um die Vertikalachse in einer Fluglage nach einem Sprung außerhalb des Drehwinkelschwellenintervalls liegt, wird durch einen Drehmomentimpuls am antreibbaren Rad mittels elektrischem Antriebsmotor der Effekt der Präzession hervorgerufen, wodurch eine Drehung um die Vertikalachse in Abhängigkeit des Drehwinkels um die Längsachse eingeleitet wird. Bei der Drehung wird ein Drehwinkel um die Vertikalachse von 0° angestrebt, der einer konstanten Fahrt auf einer geraden Strecke entspricht, wodurch ein Sturz des Fahrers bei einer Landung des Fahrzeuges verhindert werden soll. Da das Fahrzeug nach einer Landung überwiegend geradeaus weiterfahren und nicht umkippen oder überschlagen kann. Ein Drehwinkelschwellenintervall für die Vertikalachse kann beispielswiese nachfolgende Bereiche [-10°, 10°], [0°, 10°], [-10°, 0°], [-45°, 45°], [0°, 45°], [-45°, 0°], [-90°, 90°], [0°, 90°], [-90°, 0°], [-120°, 120°], [0°, 120°], [-120°, 0°] oder andere geeignete Bereiche abdecken. Zum Beispiel führt ein Drehwinkelschwellenintervall für die Vertikalachse von [0°, 45°] dazu, dass bei Überschreitung über 45° des Drehwinkels um die Vertikalachse zur Einleitung eines Drehmomentimpuls führt, um einen Drehwinkel um die Vertikalachse von 0° zu erreichen. Wenn der aktuelle Drehwinkel um die Vertikalachse außerhalb des Drehwinkelschwellenintervalls für die Vertikalachse liegt und der aktuelle Drehwinkel um die Vertikalachse ungleich 0° ist, dann folgt der siebte Schritt des Verfahrens. Andernfalls wird das Verfahren abgebrochen.In the sixth step of the method, a comparison is made between the current angle of rotation about the vertical axis and at least one angle of rotation threshold interval for the vertical axis of the vehicle. If the angle of rotation about the vertical axis in a flight attitude after a jump lies outside the angle of rotation threshold interval, the effect of precession is induced by a torque pulse on the drivable wheel using an electric drive motor, which initiates a rotation about the vertical axis depending on the angle of rotation about the longitudinal axis. During the rotation, a rotation angle of 0° about the vertical axis is aimed for, which corresponds to constant travel on a straight path. This is intended to prevent the driver from falling when the vehicle lands. This is because the vehicle can continue to travel predominantly in a straight line after landing and cannot tip over or roll over. For example, a rotation angle threshold interval for the vertical axis can cover the following ranges: [-10°, 10°], [0°, 10°], [-10°, 0°], [-45°, 45°], [0°, 45°], [-45°, 0°], [-90°, 90°], [0°, 90°], [-90°, 0°], [-120°, 120°], [0°, 120°], [-120°, 0°], or other suitable ranges. For example, a rotation angle threshold interval for the vertical axis of [0°, 45°] results in the initiation of a torque pulse when the rotation angle around the vertical axis exceeds 45° to achieve a rotation angle around the vertical axis of 0°. If the current rotation angle around the vertical axis is outside the rotation angle threshold interval for the vertical axis and the current rotation angle around the vertical axis is not equal to 0°, the seventh step of the procedure follows. Otherwise, the procedure is aborted.

Es besteht auch die Möglichkeit eine Drehung um die Vertikalachse einzuleiten, bis der aktuelle Drehwinkel um die Vertikalachse außerhalb des Drehwinkelschwellenintervalls für die Vertikalachse liegt.It is also possible to initiate a rotation around the vertical axis until the current rotation angle around the vertical axis is outside the rotation angle threshold interval for the vertical axis.

Es besteht auch die Möglichkeit für eine Zeitdauer eine Drehung um die Vertikalachse einzuleiten, bis der aktuelle Drehwinkel um die Vertikalachse außerhalb des Drehwinkelschwellenintervalls für die Vertikalachse liegt oder bis zur Überschreitung der Zeitdauer. Liegt der Drehwinkel außerhalb des Drehwinkelschwellenintervalls oder die Zeitdauer ist überschritten, dann kann anschließend eine Drehung um die Vertikalachse von 0° angestrebt werden.It is also possible to initiate a rotation around the vertical axis for a specific period of time until the current rotation angle around the vertical axis falls outside the rotation angle threshold interval for the vertical axis or until the specified period of time is exceeded. If the rotation angle falls outside the rotation angle threshold interval or the specified period of time is exceeded, a rotation around the vertical axis of 0° can then be attempted.

Für jedes Drehwinkelschwellenintervall wird immer eine Bedingung festgelegt, ob der aktuelle Drehwinkel sich innerhalb oder außerhalb des Drehwinkelschwellenintervalls befinden soll. Beispielsweise wäre ein Drehwinkelschwellenintervall von [0°, 45°] bei denen sich die Drehwinkel innerhalb des Intervalls befinden sollen identisch mit einem Drehwinkelintervall von [45°, 360°] bei denen sich die Drehwinkel außerhalb des Intervalls befinden sollen.For each angle threshold interval, a condition is always specified as to whether the current angle of rotation should be within or outside the angle threshold interval. Example For example, a rotation angle threshold interval of [0°, 45°] where the rotation angles should be within the interval would be identical to a rotation angle interval of [45°, 360°] where the rotation angles should be outside the interval.

Ein Drehwinkelschwellenintervall ist nicht als globaler Grenzwert zu verstehen, der physikalisch nicht über- oder unterschritten werden kann. Es handelt sich vielmehr um einen von einem Nutzer festgelegtes, bestimmtes Intervall. Sämtliche Wertangaben sind inklusive Toleranzen zu verstehen.A rotation angle threshold interval is not to be understood as a global limit that cannot physically be exceeded or undershot. Rather, it is a specific interval defined by a user. All values are to be understood including tolerances.

Im siebten Schritt des Verfahrens wird ein positiver oder negativer Drehmomentimpuls an einem antreibbaren Rad mittels des elektrischen Antriebsmotors eingeleitet. Bei einem positiven Drehmomentimpuls dreht sich das antreibbare Rad im Uhrzeigersinn und somit in Vorwärtsfahrtrichtung, wohingegen bei einem negativen Drehmomentimpuls das antreibbare Rad sich gegen den Uhrzeigersinn dreht. Ein negativer Drehmomentimpulses kann durch eine Drehrichtungsumkehr vom antreibbaren Rad über den elektrischen Antriebmotor oder einem Bremseingriff mittels einer Bremse eingeleitet werden. Der Drehmomentimpuls wird über ein Berechnungsmodell in Abhängigkeit vom Drehwinkel um die Längsachse, Drehwinkel um Vertikalachse, Drehwinkelschwellenintervall für die Vertikalachse, Impulsdauer und Raddrezahl ermittelt. Das Berechnungsmodell kann auf physikalischen Zusammenhängen oder mathematischen Zusammenhängen oder selbstlernenden, neuronalen Netzen basieren. Das Berechnungsmodell kann auch eine Kombination aus physikalischen Zusammenhängen, mathematischen Zusammenhängen und selbstlernenden, neuronalen Netzwerken sein. Ein positiver Drehmomentimpuls wird vorzugsweise eingeleitet, wenn für positive Drehwinkel um die Längsachse, eine positive Drehung um die Vertikalachse erfolgen soll. Ein negativer Drehmomentimpuls wird vorzugweise eingeleitet, wenn für positive Drehwinkel um die Längsachse, eine negative Drehung um die Vertikalachse erfolgen soll. Die Intensität des Drehmomentimpulses hängt von der Abweichung zwischen dem aktuellen Drehwinkel um die Vertikalachse und dem Drehwinkelschwellenintervall für die Vertikalachse sowie dem Drehwinkel um die Längsachse ab. Für die Einleitung des Drehmomentimpulses über den elektrischen Antriebmotor kann vom Nutzer eine Impulsdauer und eine Motordrehzahl definiert werden. Die Impulsdauer beschreibt, wie lange ein Drehmomentimpuls über den elektrischen Antriebsmotor maximal eingeleitet werden kann. Die Impulsdauer für ein Drehmomentimpuls ist vorzugsweise auf einen Wert von 500 ms oder andere geeignete Werte begrenzt und kann vom Nutzer reduziert, aber nicht erhöht werden. Die Motordrehzahl beschreibt eine maximal erlaubte Drehzahl des elektrischen Antriebes während der Einleitung eines Drehmomentimpulses. Für den Nutzer existieren keine Einstellungsbeschränkungen für die Drehzahl.In the seventh step of the method, a positive or negative torque pulse is applied to a driven wheel by the electric drive motor. With a positive torque pulse, the driven wheel rotates clockwise and thus in the forward direction of travel, whereas with a negative torque pulse, the driven wheel rotates counterclockwise. A negative torque pulse can be applied by reversing the direction of rotation of the driven wheel via the electric drive motor or by braking. The torque pulse is determined using a calculation model as a function of the angle of rotation around the longitudinal axis, angle of rotation around the vertical axis, angle of rotation threshold interval for the vertical axis, pulse duration, and wheel speed. The calculation model can be based on physical relationships, mathematical relationships, or self-learning neural networks. The calculation model can also be a combination of physical relationships, mathematical relationships, and self-learning neural networks. A positive torque pulse is preferably applied when a positive rotation around the vertical axis is required for positive angles of rotation around the longitudinal axis. A negative torque pulse is preferably initiated when a negative rotation around the vertical axis is to occur for a positive rotation angle around the longitudinal axis. The intensity of the torque pulse depends on the deviation between the current rotation angle around the vertical axis and the rotation angle threshold interval for the vertical axis and the rotation angle around the longitudinal axis. The user can define a pulse duration and a motor speed for the initiation of the torque pulse via the electric drive motor. The pulse duration describes the maximum length of time a torque pulse can be initiated via the electric drive motor. The pulse duration for a torque pulse is preferably limited to a value of 500 ms or other suitable values and can be reduced but not increased by the user. The motor speed describes a maximum permitted speed of the electric drive during the initiation of a torque pulse. There are no setting restrictions for the speed for the user.

Es besteht auch die Möglichkeit statt einer Drehung um die Vertikalachse, eine Drehung um die Längsachse infolge des Effektes der Präzession einzuleiten, wenn beispielsweise das antreibbare Rad in eine dafür entsprechende Lage gebracht wird. Zudem muss in den zuvor beschriebenen Verfahrensschritten drei bis sieben der Begriff Längsachse mit dem Begriff Vertikalachse und vice versa vertauscht werden.It is also possible to initiate a rotation around the longitudinal axis instead of a rotation around the vertical axis due to the effect of precession, for example, if the driven wheel is brought into a corresponding position. Furthermore, in the process steps three to seven described above, the term "longitudinal axis" must be interchanged with the term "vertical axis" and vice versa.

Das Verfahren kann im Fahrbetrieb des Fahrzeuges entweder vom Fahrer des Fahrzeuges aktiviert werden, wenn dieser eine Unterstützung während der Fluglage nach einem ein Sprung vom Fahrzeug wünscht, oder das Verfahren kann permanent aktiv sein, so dass dieses bei jeder Fluglage nach einem Sprung automatisch durchgeführt wird. Das Verfahren kann außerdem vom Fahrer deaktiviert werden, wenn dieser keine Unterstützung während der Fluglage nach einem ein Sprung vom Fahrzeug wünscht.The procedure can be activated by the driver while the vehicle is in motion, either if they desire assistance during the flight position after a jump from the vehicle, or the procedure can be permanently active, so that it is carried out automatically every time the vehicle is in flight position after a jump. The procedure can also be deactivated by the driver if they do not desire assistance during the flight position after a jump from the vehicle.

Es besteht auch die Möglichkeit das hier beschriebene Verfahren zur Stabilisierung der Fluglage eines eingleisigen Fahrzeugs um dessen Vertikalachse und Längsachse auch mit dem Verfahren aus der WO 2024 / 067 965 A1 zu kombinieren, um die Drehwinkel um die Querachse beispielsweise auf -25° bis 25° zu limitieren und somit einen Überschlag vom Fahrer bei der Landung zu verhindern.It is also possible to use the method described here for stabilizing the flight attitude of a single-track vehicle around its vertical and longitudinal axis with the method from the WO 2024 / 067 965 A1 to combine to limit the angle of rotation around the transverse axis, for example, to -25° to 25° and thus prevent the driver from rolling over when landing.

Eine Steuereinrichtung für ein eingleisiges Fahrzeug ist mit einem elektrischen Antriebsmotor des Fahrzeuges signalwirksam verbindbar, und die Steuereinrichtung umfasst Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise als Steuergerät (engl. ECU = electronic control unit oder ECM = electronic control module) ausgeführt sein.A control device for a single-track vehicle is signal-connectable to an electric drive motor of the vehicle, and the control device comprises means for implementing the method according to the invention. The control device can be embodied, for example, as a control unit (ECU = electronic control unit or ECM = electronic control module).

Die Sensordaten werden an eine Steuereinrichtung, die das eingleisige Fahrzeug aufweist, übermittelt. Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung mit den entsprechenden Sensoren signalwirksam verbunden. Eine signalwirksame Verbindung ist dergestalt, dass ein Daten- und Signalaustausch zwischen den Verbindungspartnern möglich ist. Zu diesem Zweck weist jeder Verbindungspartner eine entsprechende Schnittstelle auf. Die Daten- und Signalübertragung kann entweder kabelgebunden oder drahtlos erfolgen. Die Steuereinrichtung und auch die entsprechenden Sensoren weisen daher Schnittstellen auf, die eine derartige Verbindung ermöglichen. Wenn die Sensordaten der externen Einheit genutzt werden sollen, findet ein Daten- und Signalaustausch zwischen der externen Einheit und der Steuereinrichtung des Fahrzeuges statt, beispielsweise über eine Funkverbindung oder mittels kabelgebundener Kommunikation.The sensor data is transmitted to a control unit on the single-track vehicle. For this purpose, the control unit is connected to the corresponding sensors via a signal-effective connection. A signal-effective connection is such that a data and signal exchange is possible between the connection partners. For this purpose, each connection partner has a corresponding interface. The data and signal transmission can be either wired or wireless. The control unit and the corresponding sensors therefore have interfaces that enable such a connection. If the sensor data from the external unit is to be used, a data and signal exchange takes place between the external unit and the vehicle's control unit, for example. either via a radio connection or by means of wired communication.

Wenn die Steuereinrichtung in einem eingleisigen Fahrzeug verwendet wird, ist diese mit dem elektrischen Antriebsmotor signalwirksam verbunden, so dass die Steuereinrichtung den elektrischen Antriebsmotor ansteuern kann. Die Steuereinrichtung kann daher einen positiven Drehmomentimpuls oder einen negativen Drehmomentimpuls anfordern. Des Weiteren kann die Steuereinrichtung eine Spannung und eine Stromstärke vom elektrischen Antrieb erfassen. Falls der elektrische Antriebsmotor mit Drehzahlsensoren ausgestattet ist, kann die Steuereinrichtung über die Sensoren die Drehzahl und Drehrichtung vom elektrischen Antriebsmotor erfassen. Über die Spannung, Stromstärke, Drehzahl und Drehrichtung, kann die Steuereinrichtung das Drehmoment vom elektrischen Antrieb berechnen.If the control unit is used in a single-track vehicle, it is signal-connected to the electric drive motor, allowing the control unit to control the electric drive motor. The control unit can therefore request a positive torque pulse or a negative torque pulse. Furthermore, the control unit can measure the voltage and current from the electric drive. If the electric drive motor is equipped with speed sensors, the control unit can use the sensors to measure the speed and direction of rotation of the electric drive motor. Using the voltage, current, speed, and direction of rotation, the control unit can calculate the torque of the electric drive.

Wenn die Steuereinrichtung in einem eingleisigen Fahrzeug verwendet wird, ist diese zusätzlich mit wenigstens einem Sensor signalwirksam verbunden. Die Steuereinrichtung erhält von den Sensoren beispielsweise Daten zur Beschleunigung, Drehrate, zum Drehwinkel und gegebenenfalls zur Federkraft oder Federweg von der Federung vom Fahrzeug. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung mit einem Beschleunigungssensor oder Drehratensensor, mit einem Neigungswinkelsensor und/oder mit einem mobilen Endgerät, und gegebenenfalls mit einem Wegesensor zur Bestimmung des Federwegs oder Kraftsensor zur Bestimmung der Federkraft signalwirksam verbunden sein. Wenn die Steuereinrichtung mit dem mobilen Endgerät verbunden ist, kann dieses Daten- und Signale des mobilen Endgeräts erhalten, die die Sensoren, die im mobilen Endgerät vorhanden sind, erfassen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung die Drehwinkeldaten, die Beschleunigungsdaten, die Geschwindigkeitsdaten, die Barometerdaten, die GPS-Daten oder ähnliche Daten des mobilen Endgeräts nutzen.If the control device is used in a single-track vehicle, it is additionally connected to at least one sensor in a signal-effective manner. The control device receives data from the sensors, for example, on acceleration, yaw rate, angle of rotation and, if applicable, spring force or spring travel of the vehicle's suspension. For example, the control device can be connected to an acceleration sensor or yaw rate sensor, to an inclination angle sensor and/or to a mobile device, and, if applicable, to a displacement sensor for determining spring travel or a force sensor for determining spring force. If the control device is connected to the mobile device, the mobile device can receive data and signals from the mobile device that the sensors present in the mobile device detect. For example, the control device can use the rotation angle data, acceleration data, speed data, barometer data, GPS data or similar data from the mobile device.

Die Steuereinrichtung ist mit einer Bremse des eingleisigen Fahrzeuges signalwirksam verbindbar. Wenn die Steuereinrichtung in einem eingleisigen Fahrzeug verwendet wird, ist diese mit der Bremse signalwirksam verbunden, so dass die Steuereinrichtung die Bremse ansteuern und daher einen Bremseingriff anfordern kann.The control device can be connected to a brake of the single-track vehicle via a signal. If the control device is used in a single-track vehicle, it is connected to the brake via a signal, so that the control device can control the brake and thus request braking intervention.

Ein Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch die bereits beschriebene Steuereinrichtung diese veranlassen, dass bereits beschriebene Verfahren auszuführen.A computer program product comprises instructions which, when the program is executed by the control device already described, cause the control device to carry out the method already described.

Ein computerlesbares Medium umfasst Befehle, die bei der Ausführung durch die bereits beschriebene Steuereinrichtung diese veranlassen, das bereits beschriebene Verfahren auszuführen. Das computerlesbare Medium kann beispielsweise als Datenträger verkörpert sein oder als herunterladbarer Datenstrom.A computer-readable medium comprises instructions that, when executed by the previously described control device, cause it to carry out the previously described method. The computer-readable medium can be embodied, for example, as a data storage device or as a downloadable data stream.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Im Einzelnen zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines eingleisigen Fahrzeuges nach einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung eines eingleisigen Fahrzeuges aus 1 in einer Fluglage nach einem Sprung mit Drehbewegung
3 eine Darstellung eines Verfahrensablaufs für eine Drehung um die Vertikalachse in einer Fluglage aus 2.
4 eine Darstellung eines abgewandelten Verfahrensablaufs vom Verfahrensablauf aus 3
5 eine Darstellung eines Verfahrensablaufs aus einer Kombination vom Verfahrensfließbild aus 3 und Verfahrensfließbild aus 4
6 eine Darstellung eines Verfahrensablaufs für eine Drehung um die Längsachse basierend auf dem Verfahrensablauf aus 3

Embodiments of the invention are illustrated in the figures. In detail:

1 a schematic representation of a single-track vehicle according to an embodiment,
2 a schematic representation of a single-track vehicle from 1 in a flight position after a jump with rotational movement
3 a representation of a procedure for a rotation around the vertical axis in a flight attitude from 2 .
4 a representation of a modified procedure from the procedure flow 3
5 a representation of a process flow from a combination of the process flow diagram 3 and process flow diagram 4
6 a representation of a process sequence for a rotation around the longitudinal axis based on the process sequence from 3

1 zeigt eine schematische Darstellung eines eingleisigen Fahrzeuges 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Das eingleisige Fahrzeug 1 ist als E-Bike oder Pedelec oder insbesondere als eMTB ausgebildet. Das eingleisige Fahrzeug 1 weist ein elektrisches Antriebssystem 2 mit einer Tretkurbeleinheit und einem elektrischen Antriebsmotor 3, der beispielweise im Bereich des Tretlagers angeordnet sein kann, auf. Das elektrische Antriebssystem 2 weist einen elektrischen Speicher 5 auf, der mit dem elektrischen Antriebsmotor 3 verbunden ist. Weiterhin ist der elektrische Antriebsmotor vom elektrischen Antriebssystem 2 mit einem antreibbaren Rad 4 verbunden. Der elektrische Speicher 5 kann den elektrischen Antriebsmotor 3 mit elektrischer Energie versorgen (Motorbetrieb) oder kann mittels des elektrischen Antriebsmotor 3 mit elektrischer Energie versorgt werden (Generatorbetrieb). Das eingleisige Fahrzeug 1 kann daher entweder rein mit Muskelkraft oder rein elektrisch oder sowohl mit Muskelkraft als auch elektrisch angetrieben werden. Das eingleisige Fahrzeug 1 weist eine Bremse 6 auf, welches beispielsweise ein ABS-System aufweisen kann. Mittels der Bremse 6 kann ein antreibbares Rad 4 des eingleisigen Fahrzeuges 1 abgebremst werden. Das eingleisige Fahrzeug 1 weist eine Steuereinrichtung 8 auf, die mit dem elektrischen Antriebssystem 2, genauer mit dem elektrischen Antriebsmotor 3 signalwirksam verbunden ist. Zudem ist die Steuereinrichtung 8 mit der Bremse 6 signalwirksam verbunden. Die Steuereinrichtung 8 kann daher sowohl die Bremse 6 als auch das elektrische Antriebssystem 2 sowie den elektrischen Antriebsmotor 3 ansteuern. 1 shows a schematic representation of a single-track vehicle 1 according to an exemplary embodiment. The single-track vehicle 1 is designed as an e-bike or pedelec, or in particular as an eMTB. The single-track vehicle 1 has an electric drive system 2 with a pedal crank unit and an electric drive motor 3, which can be arranged, for example, in the region of the bottom bracket. The electric drive system 2 has an electrical storage unit 5 connected to the electric drive motor 3. Furthermore, the electric drive motor of the electric drive system 2 is connected to a drivable wheel 4. The electrical storage unit 5 can supply the electric drive motor 3 with electrical energy (motor operation) or can be supplied with electrical energy by means of the electric drive motor 3 (generator operation). The single-track vehicle 1 can therefore be driven either purely by muscle power or purely electrically, or both by muscle power and electrically. The single-track vehicle 1 has a brake 6, which can, for example, have an ABS system. A drivable wheel 4 of the single-track vehicle 1 can be braked by means of the brake 6. The single-track vehicle 1 has a control device 8, which is signal-effectively connected to the electric drive system 2, more precisely to the electric drive motor 3. Furthermore, the control device 8 is signal-effectively connected to the brake 6. The control device 8 can therefore control both the brake 6 and the electric drive system 2 as well as the electric drive motor 3.

Zudem weist das eingleisige Fahrzeug 1 mehrere Sensoren auf, die mit der Steuereinrichtung 8 signalwirksam verbunden sind. Das eingleisige Fahrzeug 1 weist einen Beschleunigungssensor 7 auf, der dazu eingerichtet ist, die aktuellen Beschleunigungen in allen drei Koordinatenrichtungen des eingleisigen Fahrzeugs 1 zu ermitteln. Diese Werte übermittelt der Beschleunigungssensor 7 an die Steuereinrichtung 8, so dass ausgehend von den Beschleunigungswerten ermittelt werden kann, ob das eingleisige Fahrzeug 1 sich in einem Sprung oder in einer Fluglage befindet. Alternativ zum Beschleunigungssensor 7 können Drehratensensoren oder Neigungswinkelsensoren vorgesehen sein, die mit der Steuereinrichtung 8 verbunden sein können. Des Weiteren ist ein mobiles Endgerät 9, beispielweise ein Smartphone, mit der Steuereinrichtung 8 signalwirksam verbunden. Die aktuellen Beschleunigungen in allen drei Koordinatenrichtungen sowie die Drehwinkel um die Vertikalachse und Längsachse vom eingleisigen Fahrzeug 1 können auch über dieses mobile Endgerät 9 ermittelt und an die Steuereinrichtung übertragen werden.In addition, the single-track vehicle 1 has several sensors that are connected to the control device 8 for signal transmission. The single-track vehicle 1 has an acceleration sensor 7 that is configured to determine the current accelerations in all three coordinate directions of the single-track vehicle 1. The acceleration sensor 7 transmits these values to the control device 8, so that, based on the acceleration values, it can be determined whether the single-track vehicle 1 is in a jump or in a flight attitude. As an alternative to the acceleration sensor 7, yaw rate sensors or inclination angle sensors can be provided, which can be connected to the control device 8. Furthermore, a mobile device 9, for example a smartphone, is connected to the control device 8 for signal transmission. The current accelerations in all three coordinate directions as well as the angles of rotation around the vertical axis and longitudinal axis of the single-track vehicle 1 can also be determined via this mobile device 9 and transmitted to the control device.

Ausgehend von den sensorisch ermittelten Werten kann ein Verfahren zur Stabilisierung einer Fluglage um die Vertikalachse 10 aus 2 und die Längsachse 20 aus 2 durchgeführt werden, wie in dem Verfahrensablauf in 3, für eine Fluglage gemäß 2 dargestellt ist.Based on the sensor-determined values, a method for stabilizing a flight attitude around the vertical axis 10 can be 2 and the longitudinal axis 20 from 2 be carried out as described in the procedure in 3 , for a flight attitude according to 2 is shown.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines eingleisigen Fahrzeuges 1 aus 1 in einer Fluglage nach einem Sprung mit einer Drehbewegung. Das eingleisige Fahrzeug 1 weist eine Vertikalachse 10 mit dem dazugehörigen Drehwinkel 11 um die Vertikalachse 10 auf. Der Drehwinkel 11 ist hierbei in positiver Drehrichtung dargestellt. Ebenso weist das eingleisige Fahrzeug 1 eine Längsachse 20 mit dem dazugehörigen Drehwinkel 21 um die Längsachse 20 auf. Der Drehwinkel 21 ist hierbei in positiver Drehrichtung dargestellt. Ebenso weist das eingleisige Fahrzeug 1 eine Querachse 30 mit dem dazugehörigen Drehwinkel 31 um die Querachse 30 auf. Der Drehwinkel 31 ist hierbei in positiver Drehrichtung dargestellt. Alle Achsen, Vertikalachse 10, Längsachse 20 und Querachse 30 stehen senkrecht zueinander und verlaufen durch den Massenschwerpunkt 40 vom eingleisigen Fahrzeug 1. Das eingleisige Fahrzeug 1 dreht sich im Uhrzeigersinn um die Vertikalachse 10 infolge des Effektes der Präzession, der durch einen positiven Drehmomentimpuls M am antreibbaren Rad 4 und einem positiven Drehwinkel 21 um die Längsachse 20 hervorgerufen wird. Alle Drehrichtungen der Drehwinkel sind aus der Perspektive des eingleisigen Fahrrads zu verstehen. 2 shows a schematic representation of a single-track vehicle 1 from 1 in a flight position after a jump with a rotational movement. The single-track vehicle 1 has a vertical axis 10 with the corresponding angle of rotation 11 around the vertical axis 10. The angle of rotation 11 is shown in the positive direction of rotation. Likewise, the single-track vehicle 1 has a longitudinal axis 20 with the corresponding angle of rotation 21 around the longitudinal axis 20. The angle of rotation 21 is shown in the positive direction of rotation. Likewise, the single-track vehicle 1 has a transverse axis 30 with the corresponding angle of rotation 31 around the transverse axis 30. The angle of rotation 31 is shown in the positive direction of rotation. All axes, vertical axis 10, longitudinal axis 20, and transverse axis 30, are perpendicular to each other and pass through the center of mass 40 of the single-track vehicle 1. The single-track vehicle 1 rotates clockwise around the vertical axis 10 due to the effect of precession, which is caused by a positive torque impulse M on the driven wheel 4 and a positive angle of rotation 21 around the longitudinal axis 20. All directions of rotation of the angles of rotation are to be understood from the perspective of the single-track bicycle.

3 zeigt eine Darstellung eines Verfahrensablaufs für eine Drehung um die Vertikalachse 10 aus 2 in einer Fluglage eines eingleisigen Fahrzeuges 1 aus 1. In dem Verfahrensfließbild des Verfahrens 100 zur Stabilisierung einer Fluglage eines eingleisigen Fahrzeuges 1 um dessen Vertikalachse 10 und Längsachse 20 aus 2 stellt der Begriff Start den Verfahrensbeginn und der Begriff Stop das Verfahrensende dar. 3 shows a representation of a process sequence for a rotation around the vertical axis 10 from 2 in a flight attitude of a single-track vehicle 1 from 1 . In the process flow diagram of the method 100 for stabilizing a flight attitude of a single-track vehicle 1 about its vertical axis 10 and longitudinal axis 20 from 2 The term Start represents the beginning of the procedure and the term Stop represents the end of the procedure.

In einem ersten Schritt 110 des Verfahrens 100 wird die aktuelle Beschleunigung senkrecht zur Erdoberfläche aFg sensorisch ermittelt. Im einem zweiten Schritt 120 wird die aktuelle Beschleunigung senkrecht zur Erdoberfläche aFg mit einer Beschleunigungsschwelle aus der Multiplikation einer Erdbeschleunigung g mit einem Prozentwert k verglichen, um festzustellen, ob sich das eingleisige Fahrzeug 1 nach einem Sprung in einer Fluglage befindet. Ist die aktuelle Beschleunigung senkrecht zur Erdoberfläche aFg kleiner gleich der Beschleunigungsschwelle, so wir das Verfahren 100 in einem dritten Schritt 130 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren 100 beendet. Im dritten Schritt 130 wird der aktuelle Drehwinkel Φx um die Längsachse 20 sensorisch ermittelt und in einem vierten Schritt 140 mit einem Drehwinkelschwellenintervall Φxs für die Längsachse 20 verglichen. Ist der aktuelle Drehwinkel Φx im Drehwinkelschwellenintervall Φxs enthalten, dann wird das Verfahren 100 in einem fünften Schritt 150 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren 100 beendet. Im fünften Schritt 150 wird der aktuelle Drehwinkel Φz um die Vertikalachse 10 sensorisch ermittelt und in einem sechsten Schritt 160 mit einer Drehwinkelschwellenintervall Φzs für die Vertikalachse 10 verglichen. Ist der aktuelle Drehwinkel Φz nicht im Drehwinkelschwellenintervall Φzs enthalten und der aktuelle Drehwinkel Φz ungleich 0°, dann wird das Verfahren 100 in einem siebten Schritt 170 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren 100 beendet. Im siebten Schritt 170 des Verfahrens 100 wird ein Drehmomentimpuls M in Abhängigkeit von aktuellen Drehwinkel Φx, aktuellen Drehwinkel Φz, Drehwinkelschwellenintervall Φzs, einer Impulsdauer tmax eines Drehmomentimpulses M sowie einer Motordrehzahl nmax vom elektrischen Antriebsmotor 3 aus 1 eingeleitet, womit das Verfahren 100 beendet wird. Folglich wird ein aktueller Drehwinkel Φz von 0° über eine Einleitung eines Drehmomentimpulses M angestrebt, wenn sich der aktuelle Drehwinkel Φz außerhalb des Drehwinkelschwellenintervall Φzs befindet und der aktuelle Drehwinkel Φz ungleich 0° ist. Das Verfahren 100 kann vorzugsweise mehrfach nacheinander oder in einer Dauerschleife ausgeführt werden. Das Verfahren 100 kann dauerhaft aktiviert oder deaktiviert sein oder zu einem beliebigen Zeitpunkt aktiviert oder deaktiviert werden.In a first step 110 of the method 100, the current acceleration perpendicular to the earth's surface aFg is determined by sensor. In a second step 120, the current acceleration perpendicular to the earth's surface aFg is compared with an acceleration threshold resulting from the multiplication of a gravitational acceleration g by a percentage value k in order to determine whether the single-track vehicle 1 is in a flight attitude after a jump. If the current acceleration perpendicular to the earth's surface aFg is less than or equal to the acceleration threshold, the method 100 continues in a third step 130. Otherwise, the method 100 is terminated. In the third step 130, the current angle of rotation Φx about the longitudinal axis 20 is determined by sensor and, in a fourth step 140, compared with a rotation angle threshold interval Φxs for the longitudinal axis 20. If the current angle of rotation Φx is contained in the rotation angle threshold interval Φxs, the method 100 continues in a fifth step 150. Otherwise, the method 100 is terminated. In the fifth step 150, the current angle of rotation Φz about the vertical axis 10 is determined by sensor and, in a sixth step 160, compared with a rotation angle threshold interval Φzs for the vertical axis 10. If the current angle of rotation Φz is not contained in the rotation angle threshold interval Φzs and the current angle of rotation Φz is not equal to 0°, then the method 100 is continued in a seventh step 170. Otherwise, the method 100 is terminated. In the seventh step 170 of the method 100, a torque pulse M is generated from the electric drive motor 3 as a function of the current angle of rotation Φx, the current angle of rotation Φz, the rotation angle threshold interval Φzs, a pulse duration tmax of a torque pulse M, and a motor speed nmax. 1 initiated, thus terminating method 100. Consequently, a current rotation angle Φz of 0° is targeted by initiating a torque pulse M if the current rotation angle Φz is outside the rotation angle threshold interval Φzs and the current rotation angle Φz is not equal to 0°. Method 100 can preferably be executed multiple times in succession or in a continuous loop. Method 100 can be permanently activated or deactivated, or activated or deactivated at any time.

4 zeigt eine Darstellung eines abgewandelten Verfahrensablaufs vom Verfahrensablauf aus 3. Die Schritte 110, 120, 130, 140, 150 und 170 sind identisch mit den Schritten aus dem Verfahrensablauf aus 3, wobei der Schritt 160 mit einem alternativen, sechsten Schritt 161 ersetzt worden ist. Im alternativen, sechsten Schritt 161 wird geprüft, ob der aktuelle Drehwinkel Φz im Drehwinkelschwellenintervall Φzs enthalten ist. Ist der aktuelle Drehwinkel Φz im Drehwinkelschwellenintervall Φzs enthalten, so wird das Verfahren 100 im siebten Schritt 170 fortgeführt. Andernfalls wird das Verfahren 100 beendet. Folglich wird ein Drehmomentimpuls M eingeleitet, solange der aktuelle Drehwinkel Φz sich im Drehwinkelschwellenintervall Φzs befindet. 4 shows a representation of a modified procedure from the procedure flow 3 . Steps 110, 120, 130, 140, 150 and 170 are identical to the steps in the procedure of 3 , wherein step 160 has been replaced with an alternative, sixth step 161. In the alternative, sixth step 161, it is checked whether the current rotation angle Φz is contained in the rotation angle threshold interval Φzs. If the current rotation angle Φz is contained in the rotation angle threshold interval Φzs, the method 100 continues in the seventh step 170. Otherwise, the method 100 is terminated. Consequently, a torque pulse M is initiated as long as the current rotation angle Φz is within the rotation angle threshold interval Φzs.

5 zeigt eine Darstellung eines Verfahrensablaufs aus der Kombination vom Verfahrensfließbild aus 3 und Verfahrensfließbild aus 4. Die Schritte 110, 120, 130, 140, 150, 160 und 170 sind identisch mit den Schritten aus dem Verfahrensablauf aus 3. Der alternative Schritt 161 ist identisch mit dem Schritt aus dem Verfahrensablauf aus 4. Ein Zusatzschritt 162 verbindet Schritt 160 und Schritt 161 miteinander. Im Zusatzschritt 162 wird eine Zeit t mit einer Zeitdauer ts verglichen. Ist die Zeit t kleiner gleich der Zeitdauer ts, so wird Schritt 161 ausgeführt. Andernfalls wird das Verfahren 100 beendet. Folglich kann für die Zeitdauer ts ein Drehwinkel um die Vertikalachse 10 aus 2 über eine Einleitung eines Drehmomentimpulses M angestrebt werden, solange der Drehwinkel um die Vertikalachse 10 aus 2 im Drehwinkelschwellenintervall Φzs enthalten ist. Überschreitet die Zeit t die Zeitdauer ts und liegt der aktuelle Drehwinkel Φz nicht im Drehwinkelschwellenintervall Φzs und ist der aktuelle Drehwinkel Φz ungleich 0°, so wird über eine Einleitung eines Drehmomentimpulses M ein aktueller Drehwinkel Φz von 0° angestrebt. 5 shows a representation of a process sequence from the combination of the process flow diagram 3 and process flow diagram 4 . Steps 110, 120, 130, 140, 150, 160 and 170 are identical to the steps in the procedure of 3 . The alternative step 161 is identical to the step from the process flow of 4 . An additional step 162 connects step 160 and step 161. In the additional step 162, a time t is compared with a time period ts. If the time t is less than or equal to the time period ts, step 161 is executed. Otherwise, the method 100 is terminated. Consequently, for the time period ts, a rotation angle about the vertical axis 10 can be determined from 2 by introducing a torque pulse M, as long as the angle of rotation around the vertical axis 10 is 2 is contained in the rotation angle threshold interval Φzs. If the time t exceeds the time period ts and the current rotation angle Φz is not within the rotation angle threshold interval Φzs and the current rotation angle Φz is not equal to 0°, a current rotation angle Φz of 0° is aimed for by initiating a torque pulse M.

6 zeigt eine Darstellung eines Verfahrensablaufs für eine Drehung um die Längsachse 20 aus 2 basierend auf dem Verfahrensablauf aus 3. Die Schritte 110, 120, 130, 150, und 170 sind identisch mit den Schritten aus dem Verfahrensablauf aus 3. Der alternative, sechste Schritt 161 ist identisch mit dem Schritt aus dem Verfahrensablauf aus 4. In einem alternativen Schritt 163 wird geprüft, ob der aktuelle Drehwinkel Φx um die Längsachse 20 aus 2 nicht im Drehwinkelschwellenintervall Φxs enthalten und der aktuelle Drehwinkel Φx um die Längsachse 20 aus 2 ungleich 0° ist. Sind die Kriterien im alternativen Schritt 163 erfüllt, so wird das Verfahren 100 im siebten Schritt 170 fortgeführt. Andernfalls wird das Verfahren 100 beendet. Folglich wird ein aktueller Drehwinkel Φx von 0° über eine Einleitung eines Drehmomentimpulses M angestrebt, wenn sich der aktuelle Drehwinkel Φx außerhalb des Drehwinkelschwellenintervall Φxs befindet und der aktuelle Drehwinkel Φx ungleich 0° ist. 6 shows a representation of a process sequence for a rotation around the longitudinal axis 20 from 2 based on the procedure from 3 . Steps 110, 120, 130, 150, and 170 are identical to the steps in the procedure of 3 . The alternative, sixth step 161 is identical to the step in the process flow of 4 . In an alternative step 163, it is checked whether the current angle of rotation Φx around the longitudinal axis 20 2 not included in the rotation angle threshold interval Φxs and the current rotation angle Φx around the longitudinal axis 20 from 2 is not equal to 0°. If the criteria in alternative step 163 are met, the method 100 continues in the seventh step 170. Otherwise, the method 100 is terminated. Consequently, a current rotation angle Φx of 0° is sought by initiating a torque pulse M if the current rotation angle Φx is outside the rotation angle threshold interval Φxs and the current rotation angle Φx is not equal to 0°.

BezugszeichenReference symbol

11: Eingleisiges FahrzeugSingle-track vehicle
22: Elektrisches AntriebsystemElectric drive system
33: Elektrischer AntriebsmotorElectric drive motor
44: Antreibbares RadDriven wheel
55: Elektrischer SpeicherElectrical storage
66: Bremsebrake
77: BeschleunigungssensorAccelerometer
88: SteuereinrichtungControl device
99: mobiles Endgerätmobile device
1010: Vertikalachsevertical axis
1111: Drehwinkelangle of rotation
2020: LängsachseLongitudinal axis
2121: Drehwinkelangle of rotation
3030: Querachsetransverse axis
3131: Drehwinkelangle of rotation
4040: MassenschwerpunktCenter of mass
100100: VerfahrenProceedings
110110: erster Schrittfirst step
120120: zweiter Schrittsecond step
130130: dritter Schrittthird step
140140: vierter Schrittfourth step
150150: fünfter Schrittfifth step
160160: sechster Schrittsixth step
161161: alternativer, sechster Schrittalternative, sixth step
162162: ZusatzschrittAdditional step
163163: alternativer Schrittalternative step
170170: siebter Schrittseventh step
Startstart: VerfahrensbeginnStart of proceedings
StopStop: VerfahrensendeEnd of procedure
aFgaFg: aktuelle Beschleunigung senkrecht zur Erdoberflächecurrent acceleration perpendicular to the Earth's surface
gG: ErdbeschleunigungAcceleration due to gravity
kk: ProzentwertPercentage value
ΦxΦx: aktueller Drehwinkelcurrent angle of rotation
ΦzΦz: aktueller Drehwinkelcurrent angle of rotation
ΦxsΦxs: DrehwinkelschwellenintervallRotation angle threshold interval
ΦzsΦzs: DrehwinkelschwellenintervallRotation angle threshold interval
tmaxtmax: ImpulsdauerPulse duration
nmaxnmax: MotordrehzahlEngine speed
MM: DrehmomentimpulsTorque impulse
tt: ZeitTime
tsts: ZeitdauerDuration

Claims

Method (100) for influencing the behavior of a single-track vehicle (1) with at least one wheel (4) that can be driven by an electric drive motor (3), wherein the single-track vehicle (1) transitions from a driving movement to a flight attitude, wherein the flight attitude is detected by means of sensors, wherein the flight attitude can be influenced by controlling the electric drive motor (3), characterized in that at least by controlling the electric drive motor (3) an angle of rotation (11) about a vertical axis (10) of the single-track vehicle (1) or an angle of rotation (21) about a longitudinal axis (20) of the single-track vehicle (1) or the angle of rotation (11) about the vertical axis (10) of the single-track vehicle (1) and the angle of rotation (21) about the longitudinal axis (20) of the single-track vehicle (1) can be influenced.

Procedure (100) according to Claim 1 , characterized in that the angle of rotation (11) about the vertical axis (10) is determined by means of sensors and the determined angle of rotation (11) about the vertical axis (10) is compared with a rotation angle threshold interval (Φzs) for the vertical axis (10), and depending on the comparison, a torque pulse (M) is introduced at at least one drivable wheel (4) by controlling the electric drive motor (3) so that the angle of rotation (11) about the vertical axis (10) changes as required.

Procedure (100) according to Claim 1 , characterized in that an angle of rotation (21) about the longitudinal axis (20) is determined by means of sensors and the determined angle of rotation (21) about the longitudinal axis (20) is compared with a rotation angle threshold interval (Φxs) for the longitudinal axis (20), and depending on the comparison, a torque pulse (M) is introduced at at least one drivable wheel (4) by controlling the electric drive motor (4) so that the angle of rotation (21) about the longitudinal axis (20) changes as required.

Procedure (100) according to Claim 3 , characterized in that a positive torque pulse (M) or a negative torque pulse (M) is introduced depending on a direction of rotation of the angle of rotation (11) about the vertical axis (10) or a direction of rotation of the angle of rotation (21) about the longitudinal axis (20).

Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the intensity of the torque pulse (M) depends on the deviation from the determined angle of rotation (11, 21) to the angle of rotation threshold interval (Φzs, Φxs) and the determined angle of rotation (11) about the vertical axis (10) or the determined angle of rotation (21) about the longitudinal axis (20), wherein the intensity of the torque pulse (M) is definable and adjustable over at least one pulse duration and over at least one motor speed (nmax) of the electric drive motor (3).

Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the torque pulse (M) is initiated by means of the electric drive motor (3) and the change in the torque pulse is initiated by means of the electric drive motor (3) or a braking intervention of a brake (6) which acts on the drivable wheel (4).

Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one rotation angle threshold interval (Φzs) for the vertical axis (10) and at least one rotation angle threshold interval (Φxs) for the longitudinal axis (20) can be defined and set.

Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that for at least one rotation angle threshold interval (Φzs) for the vertical axis (10) at least one condition is defined as to whether the current rotation angle (11) about the vertical axis (10) lies within or outside the rotation angle threshold interval (Φzs), or for at least one rotation angle threshold interval (Φxs) for the longitudinal axis (20) at least one condition is defined as to whether the current rotation angle (21) about the longitudinal axis (20) lies within or outside the rotation angle threshold interval (Φxs).

Procedure (100) according to Claim 1 , characterized in that at least one determined acceleration of a single-track vehicle (1) is compared with at least one acceleration which allows conclusions to be drawn about an acceleration in a gravitational field.

Control device (8) for a single-track vehicle (1), characterized in that the control device (8) can be connected to at least one electric drive motor (3) of the single-track vehicle (1) in a signal-effective manner, and wherein the control device (8) comprises means for carrying out the method (100) according to one of the Claims 1 until 9 includes.

Control device (8) for a single-track vehicle (1) according to Claim 10 , thereby recognized characterized in that the control device (8) can be connected to a brake (6) of the single-track vehicle (1) in a signal-effective manner.

Control device (8) for a single-track vehicle (1) according to Claim 11 , characterized in that the control device (8) carries out the method (100) according to one of the Claims 1 until 9 activated or deactivated.

Computer program product, comprising instructions which, when the program is executed by a control device (8) according to Claim 10 , 11 and 12 arrange for the method (100) to be carried out according to one of the Claims 1 until 9 to execute.

Computer-readable medium comprising instructions which, when executed by a control device (8), cause the control device (8) to carry out the method (100) according to one of the Claims 1 until 9 to execute.