具有道路判定裝置的機(jī)動(dòng)車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車，具有用于判定由機(jī)動(dòng)車駛過(guò)或待駛過(guò)的道路的附著力的裝置(19)和助力轉(zhuǎn)向裝置(5)，其中，根據(jù)對(duì)附著力的判定結(jié)果改變轉(zhuǎn)向助力的大小。
【專利說(shuō)明】具有道路判定裝置的機(jī)動(dòng)車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車，具有用于判定由機(jī)動(dòng)車駛過(guò)的道路的附著力或防滑性能 的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 例如在DE 10 2004 036 087 A1中描述了這種類型的車輛。在這種傳統(tǒng)的車輛中， 用于行走機(jī)構(gòu)和儀表的控制單元借助從不同來(lái)源獲取的數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換到惡劣天氣模式，以 考慮惡劣天氣下被降低的道路附著力。在惡劣天氣模式中，例如應(yīng)該調(diào)整行走機(jī)構(gòu)與光滑 的道路表面相適應(yīng)或者限制最大的最高時(shí)速。
[0003] 在此出現(xiàn)的問(wèn)題是，為了與光滑的道路表面相配合而大幅調(diào)整的行走機(jī)構(gòu)使駕駛 員感覺(jué)到道路表面的附著力要好于實(shí)際情況，并由此會(huì)誘使他采取不適合的駕駛方式。自 動(dòng)限制最高時(shí)速會(huì)被駕駛員認(rèn)為是令人不快的約束，尤其是在他估計(jì)的道路附著力與判定 裝置的估計(jì)不一致的情況下。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種機(jī)動(dòng)車，可以使駕駛員可靠 地采取與道路表面的附著力相配合的駕駛方式，而不會(huì)使他產(chǎn)生受約束的感覺(jué)。
[0005] 所述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種機(jī)動(dòng)車得以解決，其具有用于判定由機(jī)動(dòng)車駛過(guò)或待駛過(guò) 的道路的附著力（亦即防滑性能）的裝置和助力轉(zhuǎn)向裝置，其中，根據(jù)對(duì)附著力的判定結(jié) 果改變轉(zhuǎn)向助力的大小。因此，該措施的有效性源于駕駛員習(xí)慣的他在轉(zhuǎn)向時(shí)施加到方向 盤上的手動(dòng)力矩，通常與為使機(jī)動(dòng)車的車輪轉(zhuǎn)向而須施加其上的扭矩緊密相關(guān)。因此手動(dòng) 力矩越小，通常道路的附著力也就越小。通過(guò)改變轉(zhuǎn)向助力的大小，會(huì)使駕駛員感覺(jué)道路較 滑，以便使他采取相應(yīng)謹(jǐn)慎的駕駛方式。
[0006] 優(yōu)選設(shè)置助力轉(zhuǎn)向裝置，在機(jī)動(dòng)車的轉(zhuǎn)向輪上施加轉(zhuǎn)向力矩，該轉(zhuǎn)向力矩等于由 駕駛員施加在方向盤上的手動(dòng)力矩乘以比例系數(shù)，其中，該比例系數(shù)在道路被判定為附著 力較差時(shí)小于在道路被判定為附著力較好時(shí)。
[0007] 在最簡(jiǎn)單的情況下，轉(zhuǎn)向助力的大小能夠在用于附著力較好或較差的道路的兩個(gè) 離散值之間轉(zhuǎn)換。兩個(gè)離散值之間的這種轉(zhuǎn)換可以由駕駛員感覺(jué)到，并可以使他認(rèn)識(shí)到或 至少估計(jì)到手動(dòng)力矩的改變，這種改變并不是駕駛員由于道路特性的可見的變化而做出 的，而是源于判定裝置的介入。如果駕駛員識(shí)別到轉(zhuǎn)換為較小的比例系數(shù)，則他認(rèn)識(shí)到判定 裝置判定道路附著力是臨界的，并在轉(zhuǎn)向時(shí)考慮這一點(diǎn)。
[0008] 適宜地設(shè)置顯示儀表，在其上為駕駛員顯示轉(zhuǎn)向助力的大小。
[0009] 用于判定附著力的裝置適宜地與至少一個(gè)氣候傳感器相連接，用于在判定時(shí)考慮 其輸出數(shù)據(jù)。
[0010] 這種氣候傳感器尤其可以從降水傳感器、溫度傳感器和空氣濕度傳感器中選取。 降水傳感器本身可以判定道路是否被降低附著力的水膜覆蓋。溫度傳感器可以判定道路上 是否存在水、雪或冰；空氣濕度傳感器尤其對(duì)薄冰層危險(xiǎn)的評(píng)估大有幫助。
[0011] 取代僅僅對(duì)道路表面摩擦降低的可能性的評(píng)估，道路表面的附著力也可以直接利 用摩擦值或打滑傳感器判定。這種傳感器是傳統(tǒng)ESP系統(tǒng)的組成部分。這種系統(tǒng)的傳感器 因此可以適宜地在本發(fā)明中加以利用。
[0012] 用于判定附著力的裝置還可以與用于從外部數(shù)據(jù)源接收氣候數(shù)據(jù)和/或道路數(shù) 據(jù)的通信部件相連接。這種外部數(shù)據(jù)源例如可以包含對(duì)前方路段的具體警告，告知附著力 在那里短時(shí)地、例如由于薄冰層或尚未排除的油跡而降低。
[0013] 用于判定附著力的裝置還可以與導(dǎo)航系統(tǒng)連接，用于在實(shí)際到達(dá)路段之前可以評(píng) 估并考慮該路段的附著力。由此例如在到達(dá)相關(guān)路段之前可以與橋上或山口最高點(diǎn)產(chǎn)生薄 冰層的增加的可能性相配合。當(dāng)駕駛員在這種情況下對(duì)轉(zhuǎn)向力助力的變化適當(dāng)?shù)刈龀龇磻?yīng) 時(shí)，則車輛在到達(dá)相關(guān)路段時(shí)便很可能已降到適當(dāng)?shù)乃俣取?br> [0014] 還可以設(shè)置用于判定附著力的裝置，根據(jù)對(duì)附著力的判定結(jié)果影響發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè) 備。尤其可以在道路附著力較低時(shí)限制最高時(shí)速的情況下或者在加速踏板位置與發(fā)動(dòng)機(jī)載 荷間的關(guān)聯(lián)與道路附著力相配合時(shí)存在這種影響。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 根據(jù)如下附圖對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明，獲得本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。由說(shuō)明和附圖還 可知未在權(quán)利要求中提及的實(shí)施例的特征。這些特征也能夠以與此處特定公開的組合不同 的方式出現(xiàn)。在相同的語(yǔ)句中或者以另一種上下文的方式相互涉及了本發(fā)明的多個(gè)特征， 但是這種情況并不證明，這些特征只能以特定公開的組合出現(xiàn)；取而代之的是，只要不影響 本發(fā)明的功能性，也可以從多個(gè)這種特征中去除或更換單個(gè)特征。在附圖中：
[0016] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車的示意框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 圖1所示的機(jī)動(dòng)車的方向盤1與轉(zhuǎn)向軸2相連接，在轉(zhuǎn)向軸2上安置有轉(zhuǎn)向角傳 感器3和電動(dòng)機(jī)4或者其它的用于向轉(zhuǎn)向軸2施加扭矩的促動(dòng)器。助力轉(zhuǎn)向裝置5接收轉(zhuǎn) 向角傳感器3的測(cè)量值并且根據(jù)這些測(cè)量值控制雙向作用的調(diào)節(jié)缸6，該調(diào)節(jié)缸6通過(guò)轉(zhuǎn)向 橫拉桿7控制機(jī)動(dòng)車前輪8的輪距角。
[0018] 在圖1所示的實(shí)施例中，車輪與方向盤之間不存在使駕駛員感覺(jué)到用于轉(zhuǎn)動(dòng)前輪 而直接在方向盤1上所需要的力的機(jī)械連接。取而代之的是，助力轉(zhuǎn)向裝置5的反饋單元 18接收由調(diào)節(jié)缸6施加到轉(zhuǎn)向橫拉桿7上的調(diào)整力的量和方向的反饋信號(hào)并控制電動(dòng)機(jī) 4,以便根據(jù)該調(diào)整力在方向盤1上施加扭矩T。該扭矩T被駕駛員作為轉(zhuǎn)向阻力而感知并 確定必須向方向盤1施加的手動(dòng)力矩，以便使方向盤保持在其位置上或使其轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0019] 在方向盤2與轉(zhuǎn)向橫拉桿7之間當(dāng)然也可以存在機(jī)械連接，該機(jī)械連接將由駕駛 員施加的手動(dòng)力矩傳遞到車輪8上。在這種情況下，電動(dòng)機(jī)4的扭矩不是與手動(dòng)力矩相反， 而是同向，以便與手動(dòng)力矩共同作用于車輪8上。
[0020] 在最簡(jiǎn)單的情況下，扭矩T與調(diào)整力F之間的關(guān)系是線性的并且通過(guò)與調(diào)整力F 無(wú)關(guān)的比例系數(shù)a得出：
[0021] T = ajF ；
[0022] 但通常扭矩T與調(diào)整力F之間的公式T = fjF)也可以存在非線性關(guān)系，其中，& 是調(diào)整力F的上升函數(shù)。
[0023] 依據(jù)本發(fā)明的一種簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方案，設(shè)立具有助力轉(zhuǎn)向裝置5的判定裝置19,用于 控制比例系數(shù) ai，i = 1，2的兩個(gè)不同數(shù)值或兩個(gè)不同函數(shù)fyi = 1，2之間的選取，其中， 在此&1>&2或&的>f 2(F)適用于F的所有數(shù)值。為進(jìn)行選取，判定裝置19可以本身單 獨(dú)或也可以相互組合使用各種類型的信息。圖1中示出信息的大量來(lái)源，其中規(guī)定，所示信 息源的任意部分信息量足夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，以及作為對(duì)所示信息源的附加也可以存在其他信 息源。
[0024] 這些信息源中的第一信息源是通信單元9,設(shè)置該單元用于通過(guò)無(wú)線電接收關(guān)于 機(jī)動(dòng)車的周圍環(huán)境內(nèi)的道路狀況的信息。這種類型的信息可以從道路上設(shè)立的無(wú)線電信標(biāo) 發(fā)出并且包含例如道路上的薄冰、滑水的可能性或諸如此類的消息。如果通信單元9沒(méi)有 提供關(guān)于道路表面的附著力已降低的結(jié)論信息，則判定裝置19選擇高的比例系數(shù)(或較 大的函數(shù)f\)，從而駕駛員在轉(zhuǎn)向時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)4感覺(jué)到相對(duì)較高的阻力。如果相反存在提 醒附著力已降低的信息，則判定裝置19轉(zhuǎn)換到比例系數(shù)a 2上（使用較低的函數(shù)f2)，從而 駕駛員感覺(jué)轉(zhuǎn)向很柔。因?yàn)榈娃D(zhuǎn)向阻力通常代表車輪與道路之間的摩擦力的降低，所以大 多數(shù)駕駛員會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)向阻力的降低做出反應(yīng)，特別是在降低不連貫的情況下，如在此通過(guò)兩 個(gè)離散的比例系數(shù)或函數(shù)之間的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致有很大的可能性會(huì)得到關(guān)注，進(jìn)而更 加緩慢和謹(jǐn)慎地駕駛。
[0025] 在沒(méi)有關(guān)于道路狀況的通信數(shù)據(jù)可供使用的路段上，判定裝置19必須在其他信 息的基礎(chǔ)上決定所要使用的比例系數(shù)或函數(shù)。為此，判定裝置19與溫度傳感器10、降水傳 感器11和空氣濕度傳感器12相連接。在最簡(jiǎn)單的情況下，當(dāng)以預(yù)先規(guī)定的間隔由溫度傳 感器10測(cè)取到的外界溫度為〇°C時(shí)，則可以判定有打滑危險(xiǎn)，其應(yīng)使用較小的比例系數(shù)a 2 或較低的函數(shù)f2。附加可以使用空氣濕度傳感器12的數(shù)據(jù)，方法是例如當(dāng)空氣濕度高于極 限值時(shí)判定有打滑危險(xiǎn)，或者在判定有打滑危險(xiǎn)的情況下將溫度范圍的界限作為空氣濕度 的函數(shù)確定。
[0026] 當(dāng)降水傳感器11報(bào)告有大量降水時(shí)，則可與溫度和空氣濕度無(wú)關(guān)從干燥道路下 使用的高比例系數(shù)轉(zhuǎn)換到低比例系數(shù)。附加也可以考慮溫度，例如通過(guò)在干燥道路下的高 比例系數(shù)、無(wú)結(jié)冰危險(xiǎn)的濕滑道路的中比例系數(shù)與濕滑道路和結(jié)冰危險(xiǎn)的低比例系數(shù)之間 選取。
[0027] 本身已知的ESP系統(tǒng)13與后輪14上的圖中未示出的傳感器連接，以便借助車輪 8、14的速度間的差異估算車輪8、14與道路之間的滑差。如果這種滑差超過(guò)臨界的極限值， 則判定裝置19將助力轉(zhuǎn)向裝置5轉(zhuǎn)換到低比例系數(shù)a 2 (或低函數(shù)f2)，這與可能的其他信 息源獲取的信息無(wú)關(guān)。
[0028] 導(dǎo)航系統(tǒng)15也可以有助于確定轉(zhuǎn)向助力的程度，例如在即將到達(dá)臨界的路段、如 橋梁或發(fā)叉形拐彎處之前，向判定裝置19發(fā)出提示，以便使其轉(zhuǎn)換到強(qiáng)轉(zhuǎn)向助力上，也就 是轉(zhuǎn)換至低比例系數(shù)a 2或低函數(shù)f2。
[0029] 當(dāng)導(dǎo)航系統(tǒng)15使用的地圖包括地形數(shù)據(jù)時(shí)，則還可以利用由傳統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)可 獲得的車輛當(dāng)前位置的高度、由地形數(shù)據(jù)獲取的待行駛路段的高度和車輛當(dāng)前位置的溫度 測(cè)量值，以便預(yù)測(cè)該路段的溫度，并且在該溫度的基礎(chǔ)上判定轉(zhuǎn)向助力的程度。
[0030] 在車輛儀表板上可以設(shè)置顯示單元16,以便顯示轉(zhuǎn)向助力每次調(diào)整的程度，例如 在選取低比例系數(shù)a 2或低函數(shù)f2時(shí)，通過(guò)開啟燈光或轉(zhuǎn)變可視顏色進(jìn)行顯示。這使駕駛員 在轉(zhuǎn)向阻力突然改變時(shí)可以識(shí)別出，這種改變是否僅源于道路表面的特性還是助力轉(zhuǎn)向裝 置5的介入，并在轉(zhuǎn)向時(shí)考慮這一點(diǎn)。
[0031] 發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備17可與判定裝置19連接，從而分別根據(jù)所選擇的比例系數(shù)&1或 a2 (或所選擇的函數(shù)f\、f2)使用在取決于加速踏板位置的情況下用于發(fā)動(dòng)機(jī)載荷控制的不 同的特性曲線。在結(jié)合低比例系數(shù)a 2所使用的特性曲線中，尤其由加速踏板的移動(dòng)引起的 發(fā)動(dòng)機(jī)載荷的增加，小于結(jié)合高比例系數(shù)^使用的特性曲線，或者加速踏板移位的發(fā)動(dòng)機(jī) 載荷所導(dǎo)致的速度，在低比例系數(shù)％情況下減小，以便降低驅(qū)動(dòng)輪在打滑地面上空轉(zhuǎn)的可 能性。
[0032] 也可以設(shè)想的是，由判定裝置19控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備17在低比例系數(shù)a2的情 況下限制車輛的最高時(shí)速。因?yàn)檫@種情況下的低手動(dòng)力矩本來(lái)使駕駛員認(rèn)為是打滑的道 路，所以駕駛員和可能這種速度限制是合理的和有用的，而沒(méi)有受約束的感覺(jué)。
[0033] 判定裝置19能夠以類似的方式根據(jù)其對(duì)轉(zhuǎn)向助力程度的判定影響距離監(jiān)測(cè)裝置 20 :與速度相關(guān)的與前車的間距，在低于該間距的極值時(shí)距離監(jiān)測(cè)裝置20發(fā)出報(bào)警信號(hào)或 觸發(fā)制動(dòng)程序，只要判定裝置19判定道路的附著力較低，就可以提高該間距，由此在光滑 的道路上保持較大的安全距離。
[0034] 應(yīng)該理解到，雖然上述詳細(xì)說(shuō)明和附圖展示了本發(fā)明特定的示例性設(shè)計(jì)方案，但 是它們只起到說(shuō)明作用，并且不應(yīng)該限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。所述設(shè)計(jì)方案的變型是可行 的，只要不超過(guò)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0035] 附圖標(biāo)記列表
[0036] 1 方向盤
[0037] 2 轉(zhuǎn)向軸
[0038] 3 轉(zhuǎn)向角傳感器
[0039] 4 電動(dòng)機(jī)
[0040] 5 助力轉(zhuǎn)向裝置
[0041] 6 調(diào)節(jié)缸
[0042] 7 轉(zhuǎn)向橫拉桿
[0043] 8 前輪
[0044] 9 通信單元
[0045] 10溫度傳感器
[0046] 11降水傳感器
[0047] 12空氣濕度傳感器
[0048] 13 ESP 系統(tǒng)
[0049] 14 后輪
[0050] 15導(dǎo)航系統(tǒng)
[0051] 16 顯示元件
[0052] 17發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備
[0053] 18 反饋單元
[0054] 19判定裝置
[0055] 20 距離監(jiān)測(cè)裝置
【權(quán)利要求】
1. 一種機(jī)動(dòng)車，具有用于判定由機(jī)動(dòng)車駛過(guò)或待駛過(guò)的道路的附著力的裝置（19)和 助力轉(zhuǎn)向裝置（5)，其中，根據(jù)對(duì)附著力的判定結(jié)果改變轉(zhuǎn)向助力的大小。
2. 按權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，設(shè)置所述助力轉(zhuǎn)向裝置（5)，在機(jī)動(dòng)車的 轉(zhuǎn)向輪（8)上施加轉(zhuǎn)向力矩，該轉(zhuǎn)向力矩等于由駕駛員施加在方向盤（1)上的手動(dòng)力矩乘 以比例系數(shù)，并且該比例系數(shù)在道路被判定為附著力較差時(shí)小于在道路被判定為附著力較 好時(shí)。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，轉(zhuǎn)向助力的大小能夠在用于附著力較 好或較差的道路的兩個(gè)離散值之間轉(zhuǎn)換。
4. 按前述權(quán)利要求之一所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于具有顯示儀表（16)，在該顯示儀表 (16)上為駕駛員顯示轉(zhuǎn)向助力的大小。
5. 按前述權(quán)利要求之一所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述用于判定附著力的裝置（19) 與至少一個(gè)氣候傳感器（10、11、12)相連接。
6. 按權(quán)利要求5所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述氣候傳感器從降水傳感器（11)、溫度 傳感器（10)和空氣濕度傳感器（12)中選取。
7. 按前述權(quán)利要求之一所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述用于判定附著力的裝置（19) 與摩擦值或打滑傳感器（13)相連接。
8. 按前述權(quán)利要求之一所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述用于判定附著力的裝置（19) 與用于從外部數(shù)據(jù)源接收氣候數(shù)據(jù)和/或道路數(shù)據(jù)的通信部件（9)相連接。
9. 按前述權(quán)利要求之一所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述用于判定附著力的裝置（19) 與導(dǎo)航系統(tǒng)（15)連接，用于在到達(dá)路段之前評(píng)估該路段的附著力。
10. 按前述權(quán)利要求之一所述的機(jī)動(dòng)車，其特征在于，還這樣設(shè)置所述用于判定附著力 的裝置（19)，使之根據(jù)對(duì)附著力的判定結(jié)果影響發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備（17)。
【文檔編號(hào)】B62D6/00GK104108419SQ201410267106
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月20日
【發(fā)明者】T·德根斯泰恩 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司