具有道路判定裝置的機動車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機動車，具有用于判定由機動車駛過或待駛過的道路的附著力的裝置(19)和助力轉向裝置(5)，其中，根據對附著力的判定結果改變轉向助力的大小。
【專利說明】具有道路判定裝置的機動車
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機動車，具有用于判定由機動車駛過的道路的附著力或防滑性能 的裝置。
【背景技術】
[0002] 例如在DE 10 2004 036 087 A1中描述了這種類型的車輛。在這種傳統的車輛中， 用于行走機構和儀表的控制單元借助從不同來源獲取的數據可以轉換到惡劣天氣模式，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，例如應該調整行走機構與光滑 的道路表面相適應或者限制最大的最高時速。
[0003] 在此出現的問題是，為了與光滑的道路表面相配合而大幅調整的行走機構使駕駛 員感覺到道路表面的附著力要好于實際情況，并由此會誘使他采取不適合的駕駛方式。自 動限制最高時速會被駕駛員認為是令人不快的約束，尤其是在他估計的道路附著力與判定 裝置的估計不一致的情況下。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明的設計方案所要解決的技術問題是，提供一種機動車，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，而不會使他產生受約束的感覺。
[0005] 所述技術問題通過一種機動車得以解決，其具有用于判定由機動車駛過或待駛過 的道路的附著力（亦即防滑性能）的裝置和助力轉向裝置，其中，根據對附著力的判定結 果改變轉向助力的大小。因此，該措施的有效性源于駕駛員習慣的他在轉向時施加到方向 盤上的手動力矩，通常與為使機動車的車輪轉向而須施加其上的扭矩緊密相關。因此手動 力矩越小，通常道路的附著力也就越小。通過改變轉向助力的大小，會使駕駛員感覺道路較 滑，以便使他采取相應謹慎的駕駛方式。
[0006] 優(yōu)選設置助力轉向裝置，在機動車的轉向輪上施加轉向力矩，該轉向力矩等于由 駕駛員施加在方向盤上的手動力矩乘以比例系數，其中，該比例系數在道路被判定為附著 力較差時小于在道路被判定為附著力較好時。
[0007] 在最簡單的情況下，轉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 離散值之間轉換。兩個離散值之間的這種轉換可以由駕駛員感覺到，并可以使他認識到或 至少估計到手動力矩的改變，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。如果駕駛員識別到轉換為較小的比例系數，則他認識到判定 裝置判定道路附著力是臨界的，并在轉向時考慮這一點。
[0008] 適宜地設置顯示儀表，在其上為駕駛員顯示轉向助力的大小。
[0009] 用于判定附著力的裝置適宜地與至少一個氣候傳感器相連接，用于在判定時考慮 其輸出數據。
[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薄冰層危險的評估大有幫助。
[0011] 取代僅僅對道路表面摩擦降低的可能性的評估，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ESP系統的組成部分。這種系統的傳感器 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據源接收氣候數據和/或道路數 據的通信部件相連接。這種外部數據源例如可以包含對前方路段的具體警告，告知附著力 在那里短時地、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航系統連接，用于在實際到達路段之前可以評 估并考慮該路段的附著力。由此例如在到達相關路段之前可以與橋上或山口最高點產生薄 冰層的增加的可能性相配合。當駕駛員在這種情況下對轉向力助力的變化適當地做出反應 時，則車輛在到達相關路段時便很可能已降到適當的速度。
[0014] 還可以設置用于判定附著力的裝置，根據對附著力的判定結果影響發(fā)動機控制設 備。尤其可以在道路附著力較低時限制最高時速的情況下或者在加速踏板位置與發(fā)動機載 荷間的關聯與道路附著力相配合時存在這種影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 根據如下附圖對實施例的說明，獲得本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。由說明和附圖還 可知未在權利要求中提及的實施例的特征。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。在相同的語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；取而代之的是，只要不影響 本發(fā)明的功能性，也可以從多個這種特征中去除或更換單個特征。在附圖中：
[0016] 圖1示出根據本發(fā)明的機動車的示意框圖。
【具體實施方式】
[0017] 圖1所示的機動車的方向盤1與轉向軸2相連接，在轉向軸2上安置有轉向角傳 感器3和電動機4或者其它的用于向轉向軸2施加扭矩的促動器。助力轉向裝置5接收轉 向角傳感器3的測量值并且根據這些測量值控制雙向作用的調節(jié)缸6，該調節(jié)缸6通過轉向 橫拉桿7控制機動車前輪8的輪距角。
[0018] 在圖1所示的實施例中，車輪與方向盤之間不存在使駕駛員感覺到用于轉動前輪 而直接在方向盤1上所需要的力的機械連接。取而代之的是，助力轉向裝置5的反饋單元 18接收由調節(jié)缸6施加到轉向橫拉桿7上的調整力的量和方向的反饋信號并控制電動機 4,以便根據該調整力在方向盤1上施加扭矩T。該扭矩T被駕駛員作為轉向阻力而感知并 確定必須向方向盤1施加的手動力矩，以便使方向盤保持在其位置上或使其轉動。
[0019] 在方向盤2與轉向橫拉桿7之間當然也可以存在機械連接，該機械連接將由駕駛 員施加的手動力矩傳遞到車輪8上。在這種情況下，電動機4的扭矩不是與手動力矩相反， 而是同向，以便與手動力矩共同作用于車輪8上。
[0020] 在最簡單的情況下，扭矩T與調整力F之間的關系是線性的并且通過與調整力F 無關的比例系數a得出：
[0021] T = ajF ；
[0022] 但通常扭矩T與調整力F之間的公式T = fjF)也可以存在非線性關系，其中，& 是調整力F的上升函數。
[0023] 依據本發(fā)明的一種簡單設計方案，設立具有助力轉向裝置5的判定裝置19,用于 控制比例系數 ai，i = 1，2的兩個不同數值或兩個不同函數fyi = 1，2之間的選取，其中， 在此&1>&2或&的>f 2(F)適用于F的所有數值。為進行選取，判定裝置19可以本身單 獨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源，其中規(guī)定，所示信 息源的任意部分信息量足夠實現本發(fā)明，以及作為對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,設置該單元用于通過無線電接收關于 機動車的周圍環(huán)境內的道路狀況的信息。這種類型的信息可以從道路上設立的無線電信標 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沒有 提供關于道路表面的附著力已降低的結論信息，則判定裝置19選擇高的比例系數(或較 大的函數f\)，從而駕駛員在轉向時通過電動機4感覺到相對較高的阻力。如果相反存在提 醒附著力已降低的信息，則判定裝置19轉換到比例系數a 2上（使用較低的函數f2)，從而 駕駛員感覺轉向很柔。因為低轉向阻力通常代表車輪與道路之間的摩擦力的降低，所以大 多數駕駛員會對轉向阻力的降低做出反應，特別是在降低不連貫的情況下，如在此通過兩 個離散的比例系數或函數之間的轉換實現，從而導致有很大的可能性會得到關注，進而更 加緩慢和謹慎地駕駛。
[0025] 在沒有關于道路狀況的通信數據可供使用的路段上，判定裝置19必須在其他信 息的基礎上決定所要使用的比例系數或函數。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。在最簡單的情況下，當以預先規(guī)定的間隔由溫度傳 感器10測取到的外界溫度為〇°C時，則可以判定有打滑危險，其應使用較小的比例系數a 2 或較低的函數f2。附加可以使用空氣濕度傳感器12的數據，方法是例如當空氣濕度高于極 限值時判定有打滑危險，或者在判定有打滑危險的情況下將溫度范圍的界限作為空氣濕度 的函數確定。
[0026] 當降水傳感器11報告有大量降水時，則可與溫度和空氣濕度無關從干燥道路下 使用的高比例系數轉換到低比例系數。附加也可以考慮溫度，例如通過在干燥道路下的高 比例系數、無結冰危險的濕滑道路的中比例系數與濕滑道路和結冰危險的低比例系數之間 選取。
[0027] 本身已知的ESP系統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。如果這種滑差超過臨界的極限值， 則判定裝置19將助力轉向裝置5轉換到低比例系數a 2 (或低函數f2)，這與可能的其他信 息源獲取的信息無關。
[0028] 導航系統15也可以有助于確定轉向助力的程度，例如在即將到達臨界的路段、如 橋梁或發(fā)叉形拐彎處之前，向判定裝置19發(fā)出提示，以便使其轉換到強轉向助力上，也就 是轉換至低比例系數a 2或低函數f2。
[0029] 當導航系統15使用的地圖包括地形數據時，則還可以利用由傳統的導航系統可 獲得的車輛當前位置的高度、由地形數據獲取的待行駛路段的高度和車輛當前位置的溫度 測量值，以便預測該路段的溫度，并且在該溫度的基礎上判定轉向助力的程度。
[0030] 在車輛儀表板上可以設置顯示單元16,以便顯示轉向助力每次調整的程度，例如 在選取低比例系數a 2或低函數f2時，通過開啟燈光或轉變可視顏色進行顯示。這使駕駛員 在轉向阻力突然改變時可以識別出，這種改變是否僅源于道路表面的特性還是助力轉向裝 置5的介入，并在轉向時考慮這一點。
[0031] 發(fā)動機控制設備17可與判定裝置19連接，從而分別根據所選擇的比例系數&1或 a2 (或所選擇的函數f\、f2)使用在取決于加速踏板位置的情況下用于發(fā)動機載荷控制的不 同的特性曲線。在結合低比例系數a 2所使用的特性曲線中，尤其由加速踏板的移動引起的 發(fā)動機載荷的增加，小于結合高比例系數^使用的特性曲線，或者加速踏板移位的發(fā)動機 載荷所導致的速度，在低比例系數％情況下減小，以便降低驅動輪在打滑地面上空轉的可 能性。
[0032] 也可以設想的是，由判定裝置19控制的發(fā)動機控制設備17在低比例系數a2的情 況下限制車輛的最高時速。因為這種情況下的低手動力矩本來使駕駛員認為是打滑的道 路，所以駕駛員和可能這種速度限制是合理的和有用的，而沒有受約束的感覺。
[0033] 判定裝置19能夠以類似的方式根據其對轉向助力程度的判定影響距離監(jiān)測裝置 20 :與速度相關的與前車的間距，在低于該間距的極值時距離監(jiān)測裝置20發(fā)出報警信號或 觸發(fā)制動程序，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] 應該理解到，雖然上述詳細說明和附圖展示了本發(fā)明特定的示例性設計方案，但 是它們只起到說明作用，并且不應該限制本發(fā)明的保護范圍。所述設計方案的變型是可行 的，只要不超過權利要求的保護范圍。
[0035] 附圖標記列表
[0036] 1 方向盤
[0037] 2 轉向軸
[0038] 3 轉向角傳感器
[0039] 4 電動機
[0040] 5 助力轉向裝置
[0041] 6 調節(jié)缸
[0042] 7 轉向橫拉桿
[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
[0049] 14 后輪
[0050] 15導航系統
[0051] 16 顯示元件
[0052] 17發(fā)動機控制設備
[0053] 18 反饋單元
[0054] 19判定裝置
[0055] 20 距離監(jiān)測裝置
【權利要求】
1. 一種機動車，具有用于判定由機動車駛過或待駛過的道路的附著力的裝置（19)和 助力轉向裝置（5)，其中，根據對附著力的判定結果改變轉向助力的大小。
2. 按權利要求1所述的機動車，其特征在于，設置所述助力轉向裝置（5)，在機動車的 轉向輪（8)上施加轉向力矩，該轉向力矩等于由駕駛員施加在方向盤（1)上的手動力矩乘 以比例系數，并且該比例系數在道路被判定為附著力較差時小于在道路被判定為附著力較 好時。
3. 按權利要求1或2所述的機動車，其特征在于，轉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離散值之間轉換。
4. 按前述權利要求之一所述的機動車，其特征在于具有顯示儀表（16)，在該顯示儀表 (16)上為駕駛員顯示轉向助力的大小。
5. 按前述權利要求之一所述的機動車，其特征在于，所述用于判定附著力的裝置（19) 與至少一個氣候傳感器（10、11、12)相連接。
6. 按權利要求5所述的機動車，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. 按前述權利要求之一所述的機動車，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. 按前述權利要求之一所述的機動車，其特征在于，所述用于判定附著力的裝置（19) 與用于從外部數據源接收氣候數據和/或道路數據的通信部件（9)相連接。
9. 按前述權利要求之一所述的機動車，其特征在于，所述用于判定附著力的裝置（19) 與導航系統（15)連接，用于在到達路段之前評估該路段的附著力。
10. 按前述權利要求之一所述的機動車，其特征在于，還這樣設置所述用于判定附著力 的裝置（19)，使之根據對附著力的判定結果影響發(fā)動機控制設備（17)。
【文檔編號】B62D6/00GK104108419SQ201410267106
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權日:2013年4月20日
【發(fā)明者】T·德根斯泰恩 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司