专利名称：车辆制动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有可由驾驶员操作的第一输入装置和可由驾驶员操作的第二输入装置的车辆制动系统，所述第一输入装置仅在预定状态存在时才起作用，而所述第二输入装置的起作用与预定状态无关。
背景技术：
在常规线控的制动(brake-by-wire)系统中，可由驾驶员操作的制动系统输入装置采用转换器将驾驶员发出的机械输入转化成表示驾驶员意图的电信号。由控制器依照控制器的程序或软件将该电信号译码。控制器发出一个被传递到执行机构的信号。执行机构对来自控制器的信号产生预定的机械响应，该机械响应产生对至少一个车轮旋转的阻力。
发明内容
一种车辆制动系统，其包括执行机构，所述执行机构被构造成选择性地产生预定的机械响应以对车轮的旋转产生阻力。可由驾驶员操作的第一输入装置仅当一个或多个预定状态存在时才对促使执行机构产生预定的机械响应起作用。可由驾驶员操作的第二输入装置对促使执行机构产生预定的机械响应起作用与一个或多个预定状态的存在无关。
第一输入装置优选是脚踏板，而第二输入装置优选是手操作的装置例如在转向盘外壳内的压力转换器。因此本发明使接近于驾驶员手的手操作的制动系统输入装置仅在限定的情况下启动，对使车辆制动起作用，以降低无意中实施制动的可能性。
所述预定的状态优选包括表示车辆具有升高的碰撞危险的状态和表示存在停和行的驱动状态。
从以下结合附图对实施本发明的最佳方式进行的详细描述中能够很容易了解到本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
图1是可操作地连接到用于车辆的防碰撞系统上的制动系统的示意图；图2是具有图1所示的制动系统和防碰撞系统的车辆处于与物体碰撞极为危险的潜在条件下的示意图；图3是用于选择性地使可由驾驶员操作的制动系统输入装置启动的方法的流程图；图4是用于选择性地使可由驾驶员操作的制动系统输入装置启动的另一种方法的流程图；以及图5是用于图1所示车辆的、包括推进系统输入装置和制动系统输入装置的备选转向盘构造的示意性透视图。
具体实施例方式
参照图1，车辆10包括线控的制动系统14、防碰撞系统18、推进系统22以及驱动条件决策系统26(DCDS)。制动系统14包括两个可由驾驶员操作的制动系统输入装置30、34。输入装置30、34是人/车接口设备的一部分，可将驾驶员的机械输入转化成表示驾驶员意图的电信号。输入装置30包括可操作地连接到转换器42上的制动脚踏板38，转换器42将来自驾驶员的机械控制信号转化成电控制信号46。转换器42采用各种传感器检测并产生表示制动踏板38位置、施加在制动踏板38上的力以及制动踏板移动速度的信号46。
输入装置34是用手操作的，也就是说其被构造并定位成处于驾驶位置的车辆驾驶员能够用手而不是用脚接触并操作输入装置34。在所示的实施例中，输入装置34包括在转向盘54外壳内将驾驶员的机械输入(以施加在转向盘上压力的形式)转化成电控制信号58的压力转换器50。压力转换器50将信号58传递到制动系统控制器62。在所示实施例中的压力转换器50仅沿转向盘圆周的一部分延伸，但可以想到将压力转换器50沿转向盘整个或基本上整个圆周延伸。在本发明所要求的范围内还可以采用其它手操作的输入装置。例如，输入装置34可包括接近转向盘54边缘的可移动元件，并可包括检测该元件位移的转换器。同样，输入装置34可包括由转向柱支撑并从其延伸的可移动杆。在2003年9月30日提交的共同转让的美国专利申请No.10/675,835中描述了在本发明所要求的范围内可采用的其它手操作的制动输入装置的实例，在此引入该专利申请的全部内容作为参考。
制动系统控制器62被构造成根据预定的算法对信号46、58进行处理，并依照所述算法产生执行机构控制信号66。执行机构控制信号66被传递到制动系统执行机构70，制动系统执行机构70被构造成对执行机构控制信号66产生预定的机械响应。
本领域的技术人员将会认识到，在本发明所要求的范围内可采用多种制动系统执行机构。例如，制动系统执行机构70可是电动液压执行机构、伺服马达、电磁线圈等等。制动系统执行机构70可操作地连接到车轮74上并响应来自制动系统控制器62的执行机构控制信号66而选择性地产生对车轮74旋转的阻力。在所示的实施例中，制动系统执行机构可操作地连接到制动钳78上并选择性地使制动钳78与制动转轮82接合。在本发明所要求的范围内可采用其它制动机构，例如在再生制动器内采用电动机作为执行机构产生对车轮旋转的阻力。
在优选实施例中的制动系统14是“线控”的，也就是导电通路例如电线或印刷电路板与制动系统的各个部件互连并将来自输入装置的控制信号传送到控制器62，以及将来自控制器62的信号传送到执行机构70。但在本发明所要求的范围内可采用任何制动系统。本领域的技术人员还认识到，有多种方法和媒介用于在部件之间传送和接收信号，包括机械和液压连接、光纤信号传输、无线信号传输等等。
推进系统22包括将储存的能量例如被储存为燃料形式的化学能转化为机械能以使车轮74旋转的能量转换系统。在所示的实施例中，能量转换装置包括通过输入轴94连接到自动传动装置90上的内燃机86。自动传动装置90通过输出轴98连接到车轮74上。在1978年1月31日授予Polak的美国专利No.4,070,927以及在1997年2月11日授予Long等人的美国专利5,601,506中描述了示意性的自动传动装置，在此引入上述专利的全部内容作为参考。
推进系统输入装置102包括可操作地连接到转换器110上的脚踏板也就是油门踏板106，转换器110将来自驾驶员的机械控制信号转化成电控制信号114。转换器110采用各种传感器检测并产生表示油门踏板位置、施加在油门踏板上的力以及油门踏板移动速度的信号114。推进系统控制器118被构造成根据预定算法对来自转换器110的信号114进行处理并产生控制信号122，发动机86响应该控制信号122产生转矩和功率。更具体地说，推进系统控制器118产生信号122，发动机响应该信号122，基于对推进系统控制器的各种输入包括来自转换器110的信号改变油门(未示出)位置，相应地改变发动机的功率和转矩输出。
推进系统控制器118还产生由传动装置90响应的控制信号126以在输入轴94和输出轴98之间确定多个离散的速比之一。更具体地说，推进系统控制器118产生信号126，传动装置响应该信号126改变输入轴和输出轴之间的速比。
防碰撞系统18包括防碰撞传感器130和防碰撞系统控制器134。传感器130监测行车环境并将信号138传送到防碰撞系统控制器134，信号138承载着描述车辆环境条件的传感器信息。防碰撞系统控制器134被编入程序，分析来自信号138的传感器信息，以确定是否存在一个或多个表示车辆具有升高的碰撞危险的预定的车辆状态。控制器134包括带有存储信息的信息存储介质142，控制器134采用所述存储信息基于传感器信息确定一个或多个预定状态的存在或不存在。本领域的技术人员将会认识到，在本发明所要求的范围内所述存储信息可有许多形式，例如关系数据库、查阅表、公式等等。
本领域的技术人员将会认识到，在本发明所要求的范围内可采用多种防碰撞系统18的构造。例如传感器130可包括雷达传感器、视频传感器、光电传感器等等。防碰撞系统也可包括雷达发射机(未示出)。
防碰撞控制器134被编入程序并被构造成在控制器134确定一个或多个预定状态的存在时产生表示车辆具有升高的碰撞危险的信号146。信号146被传送到制动系统控制器62并被传送到推进系统控制器118。在2002年10月15日提交的共同转让的美国专利申请No.10/272,532中描述了示意性的防碰撞系统，在此引用该申请的全部内容作为参考。
DCDS26包括被构造成监测行车环境并将信号154传送到DCDS控制器158的传感器150，信号154承载着描述车辆环境条件的传感器信息。控制器158被编入程序，分析来自信号154的传感器信息，以确定是否存在表示具有停和行(stop-and-go)的驱动状态的一个或多个预定的车辆状态。也就是说，控制器158确定车辆10是否可能处于需要在预定发生频率以上交替的车辆加速和减速的运行状态。例如，如果在预定的持续时间内车辆加速超过预定值而后减速超过预定值的次数超过预定的次数值，则会出现停和行的驱动状态。
控制器158包括具有存储信息的信息存储介质162，控制器158采用所述存储信息基于来自传感器150的传感器信息确定表示具有停和行的驱动状态的一个或多个预定状态的存在或不存在。本领域的技术人员将会认识到，在本发明所要求的范围内存储信息可有许多形式，例如关系数据库、查阅表、公式等等。
在示意性实施例中，传感器150是确定车辆10位置的全球定位系统(GPS)传感器，存储在存储介质162的信息包括地图信息。控制器158将车辆位置与地图信息相比较，以确定例如车辆10是否处于人口密度比预定值更高的区域，或是否处在一条在预定相互距离内具有超过预定数量的十字路口的街道上，车辆在所述十字路口需要停车。同样，控制器可检测是否车辆以低于预定车速位于高速公路上，所述预定车速可表示具有定期不断被迫停止的驱动状态。
在另一个示意性实施例中，传感器150被构造成回收实时运行信息。例如，无线发射机(未示出)可将表示车辆位置处的运行状态的信息传送到传感器150。还在另一个示意性实施例中，传感器150监测车辆速度，并且控制器158分析车辆速度的近期趋势。频繁的起动和停车或者在加速度上的其它频繁变化可表示存在停和行的驱动状态。
还在另外一个示意性实施例中，传感器150监测制动系统输入装置30、34以及推进系统输入装置102的动作。驾驶员频繁地在制动系统输入装置30、34和推进系统输入装置102之间转换表示存在停和行的驱动状态。
当控制器158确定至少一个表示停和行的驱动状态存在时，控制器158将信号166传送到制动系统控制器62。
制动系统14被构造成仅当存在一个或多个预定状态时可对转向盘54上的输入装置34进行操作以使车辆制动也就是产生对车轮旋转的阻力。更具体地说，制动系统控制器62被编入程序并被构造成仅当防碰撞系统控制器134传送表示车辆具有极大碰撞危险的信号146，或DCDS控制器传送表示存在停和行的驱动状态的信号166时响应来自输入装置34的信号58而产生执行机构控制信号66。
换句话说，仅当防碰撞系统控制器134基于传感器130确定车辆存在极大碰撞危险时，或者当DCDS控制器158基于传感器150确定车辆可能处于停和行的驱动状态时，才可以对转向盘54上的输入装置34进行操作以使车辆制动。车辆制动系统输入装置30的有效与一个或多个预定状态无关。
在优选的实施例中，DCDS控制器158还向指示器170传送信号166。指示器170响应信号166而产生可由车辆驾驶员看得见的指示174，该指示174提示驾驶员输入装置34是可操作的或到预定的时间后是可操作的。本领域的技术人员将会认识到，在本发明所要求的范围内可采用多种指示器。例如，指示器170可以是提供可见信号的发光二极管(LED)或指示灯，可以是提供声音信号或其它音响信号的扬声器。其它指示包括显示信息、符号、触觉反馈等等。
此外，在优选的实施例中，动力输入装置转换器110将信号114传送到制动系统控制器62以向制动系统控制器62提供描述油门踏板位置的信息。制动系统控制器62被编入程序并被构造成只有在信号114指示油门踏板106没有被压下以及由此产生由驾驶员控制的零转矩时才响应来自输入装置34的信号58而产生执行机构控制信号66。
在优选的实施例中，防碰撞控制器134还将信号146传送到推进系统控制器118。推进系统控制器被构造成响应信号146使传动装置90降档，也就是使传动装置90从第一速比变为比第一速比更高的第二速比。推进系统控制器118还被构造成使发动机86例如通过闭合节流板降低转矩和功率输出，而不顾及油门踏板的位置或电动系统控制信号114，由此在车辆具有极大碰撞危险的过程中使油门踏板失效。
在本发明所要求的范围内，可将控制器62、118、134、158中一个或多个结合在一起。这样，例如单个控制器可被构造成接收和处理来自转换器42、50、110以及传感器130、150的信号，并产生信号66、122、126。
参照图2，其中相同的附图标记涉及与图1相同的部件，车辆10包括制动系统14、防碰撞系统18、推进系统22以及安装在车辆内的驱动条件决策系统DCDS26。传感器130被构造成监测两个车辆状态也就是在车辆10行进路线上的物体178的出现以及物体178与车辆10之间的距离。防碰撞系统控制器被编入程序以确定上述距离的变化率，也就是车辆10和物体178之间距离减小的速率。当物体178和车辆10之间的距离小于预定值时，而且变化率在预定值以上，则满足预定状态，防碰撞系统控制器发出表示有升高的碰撞危险的信号。
现在参照图3，示意性地表示了一种用于选择性地使制动系统可由驾驶员操作的输入装置启动的方法。该方法代表一种用于将制动系统和防碰撞系统结合的示意性的控制逻辑。该方法包括监测行车环境以确定至少一个预定车辆状态的存在(步骤182)。该方法还包括监测可由驾驶员操作的输入装置以确定表示驾驶员想要实施制动的信号(步骤186)。该方法还包括查询是否存在至少一个预定的车辆状态(步骤190)。如果结果是否，则制动系统控制器不会响应来自输入装置的信号，由此输入装置变得对引起制动不起作用。如果查询190的结果为是，则输入装置起作用以进行制动。这样，下一步骤就是查询是否存在表示想要实施制动的信号(步骤194)。如果结果为是，则该方法包括实施制动(步骤198)。
参照图4，表示了另一种用于选择性地使车辆制动系统启动的方法。图4所示的方法代表用于图1所示的车辆的另一个示意性的控制逻辑。该方法包括监测车辆状态(步骤182)，以确定至少一个预定状态的出现或存在。该方法还包括查询是否存在第一预定状态(步骤202)。在优选的实施例中，第一预定状态表示车辆具有提高的碰撞危险。如果结果为是，也就是如果第一预定状态存在，则该方法包括使推进系统输入装置例如油门踏板失效(步骤206)，从而推进系统输入装置变得对推进系统的控制不起作用；该方法还包括使传动装置降档(步骤210)；启动制动系统输入装置(步骤214)，使制动系统输入装置起作用以选择性地产生对车轮旋转的阻力。在优选的实施例中，推进系统输入装置只有在不响应从推进系统输入装置传送的信号时才失效。同样，制动系统输入装置通过响应从制动系统输入装置传送的信号而被启动也就是变得起作用以实施制动(如果存在)。
如果对查询步骤202的结果是否，则该方法包括查询是否存在第二预定状态(步骤218)。在优选的实施例中，第二预定状态表示车辆处于停和行的驱动状态。如果结果为是，则该方法包括对制动系统输入装置的启动产生可感觉的指示(步骤222)，并查询推进系统输入装置是否传送了控制能量转换系统转矩或功率的信号(步骤226)。如果是，则制动系统输入装置不被启动。如果结果是否，则该方法包括启动制动系统输入装置(步骤214)。应该注意的是，可以想到在步骤202确定第一预定状态存在以后对制动系统输入装置的启动产生可感觉的指示。
如果不存在第一和第二预定状态，则该方法包括查询是否启动制动系统输入装置(步骤230)，如果是，则例如通过不响应来自输入装置的控制信号而使制动系统输入装置失效(步骤234)，从而输入装置对向车轮旋转产生阻力不起作用。该方法还包括查询推进系统输入装置是否失效(步骤238)，如果是，则启动推进系统输入装置(步骤242)。
可以想到在第一和第二预定状态不存在的情况下指示制动装置的失效或对引起制动不起作用。
参照图5，其中相同的附图标记涉及图1和2中相同的部件，示意性地表示了用于图1所示的车辆的备选的转向盘组件54’。该转向盘组件54’包括通过多个辐板254相互连接的盘毂246和边缘250。该转向盘组件54’还包括手操作的推进系统输入装置102’，该推进系统输入装置102’包括按钮258和被构造成基于按钮258的位置和动作产生传送到推进系统控制器(在图1中用118表示)的控制信号114的转换器262。转向盘组件54’还包括备选的手操作的制动系统输入装置34’，该制动系统输入装置34’包括按钮266和被构造成产生传送到制动系统控制器(在图1中用62表示)的控制信号58的转换器270。可想到手操作的推进系统输入装置102’是用于停和行的驱动状态的。
尽管已经详细地描述实施本发明的最佳方式，那些熟悉本发明所属领域的技术人员将会认识到，对实施本发明的方案和实施例的各种变化都处于附加的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种车辆制动系统，其包括执行机构，所述执行机构可操作地连接到车轮上并被构造成选择性地产生预定的机械响应以对所述车轮的旋转产生阻力；可由驾驶员操作的第一输入装置，所述可由驾驶员操作的第一输入装置仅当至少一个预定状态存在时才起作用以促使所述执行机构产生预定的机械响应；以及可由驾驶员操作的第二输入装置，所述可由驾驶员操作的第二输入装置对促使所述执行机构产生所述预定的机械响应起作用的情况与所述至少一个预定状态的存在无关。
2.如权利要求1所述的车辆制动系统，其特征在于，所述可由驾驶员操作的第一输入装置是用手操作的，而所述可由驾驶员操作的第二输入装置是用脚操作的。
3.如权利要求2所述的车辆制动系统，其特征在于，还包括转向盘，其中所述可由驾驶员操作的第一输入装置在所述转向盘上。
4.一种车辆，其包括至少一个车轮；具有可由驾驶员操作的第一制动系统输入装置和可由驾驶员操作的第二制动系统输入装置的制动系统，所述制动系统被构造成可选择地产生对所述至少一个车轮的旋转的阻力；至少一个控制器；以及至少一个传感器，被构造成监测至少一个车辆状态并将表示所述至少一个车辆状态的传感器信号传送到所述至少一个控制器；其中，所述至少一个控制器被构造成确定所述传感器信号表示至少一个预定的车辆状态存在还是不存在；所述制动系统可操作地被连接到所述至少一个控制器上，以使所述第一输入装置仅当所述至少一个控制器确定所述至少一个预定状态存在时才起作用以产生对所述至少一个车轮的旋转的阻力；而所述第二输入装置对向所述至少一个车轮的旋转产生阻力所起的作用与所述至少一个预定状态的存在或不存在无关。
5.如权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述第一输入装置是用手操作的，而所述第二输入装置是用脚操作的。
6.如权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述制动系统还包括制动系统执行机构；其中所述第一输入装置和第二输入装置被构造成向所述至少一个控制器传送控制信号；所述至少一个控制器可操作地被连接到所述执行机构上，以选择性地使所述执行机构对所述至少一个车轮的旋转产生阻力；所述至少一个控制器被编入程序，以使所述执行机构仅当所述至少一个控制器确定所述至少一个预定的车辆状态存在时才响应来自所述第一输入装置的控制信号对所述至少一个车轮的旋转产生阻力。
7.如权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述至少一个预定状态表示车辆具有提高的碰撞危险。
8.如权利要求7所述的车辆，其特征在于，还包括推进系统，所述推进系统包括被构造成选择性地向所述至少一个车轮提供转矩的能量转换系统，还包括可由驾驶员操作的推进系统输入装置，其被构造成产生由所述能量转换系统响应的控制信号以改变提供给所述至少一个车轮的转矩值；所述至少一个控制器可操作地被连接到所述推进系统上，以使所述推进系统输入装置在所述至少一个控制器确定所述至少一个预定状态存在时对改变由所述能量转换系统提供的转矩不起作用。
9.如权利要求7所述的车辆，其特征在于，还包括推进系统，所述推进系统包括具有输入轴和输出轴的传动装置，所述输出轴被充分构造成选择性地向所述至少一个车轮传递转矩；所述传动装置被构造成选择性地在所述输入轴和输出轴之间确定多个速比；所述传动装置可操作地被连接到所述至少一个控制器上，以使所述传动装置在所述至少一个控制器确定所述至少一个预定状态存在时从第一速比降档到比所述第一速比更高的第二速比。
10.如权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述至少一个预定状态表示车辆加速和减速的交替。
11.如权利要求10所述的车辆，其特征在于，还包括推进系统，所述推进系统包括被构造成选择性地向所述至少一个车轮提供转矩的能量转换系统，还包括可由驾驶员操作的推进系统输入装置，其被构造成选择性地产生由所述能量转换系统响应的表示控制转矩的控制信号以改变提供给所述至少一个车轮的转矩值；所述至少一个控制器可操作地被连接到所述推进系统上，以使所述第一制动系统输入装置仅当所述控制信号指示零控制转矩时才对向所述至少一个车轮的旋转产生阻力起作用。
12.如权利要求10所述的车辆，其特征在于，还包括可操作地被连接到所述至少一个车轮上的推进系统；转向盘，以及在所述转向盘上或接近所述转向盘并被构造成选择性地产生由所述推进系统响应的推进系统控制信号的手操作的推进系统输入装置。
13.如权利要求4所述的车辆，其特征在于，还包括可操作地被连接到所述至少一个控制器上并被构造成选择性地产生人可感觉到的指示的指示器；所述至少一个控制器被构造成当所述至少一个控制器确定所述至少一个预定状态存在时使所述指示器产生指示。
14.一种方法，其包括监测车辆的运行环境以确定预定状态的存在或不存在，所述车辆包括具有可由驾驶员操作的第一制动系统输入装置和可由驾驶员操作的第二制动系统输入装置的制动系统；以及使所述第一制动系统输入装置响应所述预定状态的不存在而对向所述车辆的车轮旋转产生阻力不起作用。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括使所述第一制动系统输入装置响应所述预定状态的存在而起作用以向所述车辆的车轮旋转产生阻力。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括使可由驾驶员操作的推进系统输入装置响应所述至少一个预定状态的存在不起作用。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括响应所述至少一个预定状态的存在使传动装置降档。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括响应所述至少一个预定状态的存在产生驾驶员可感觉的指示。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括使所述第一制动系统输入装置只有在推进系统输入装置指示推进系统为零控制转矩的情况下才响应所述预定状态的存在而起作用以向所述车辆的车轮旋转产生阻力。
全文摘要
一种车辆制动系统具有两个可由驾驶员操作的输入装置。该车辆制动系统被完全构造成使所述可由驾驶员操作的输入装置之一仅在预定状态存在时才对向至少一个车轮的旋转产生阻力起作用，另一个可由驾驶员操作的输入装置的起作用与预定状态无关。
文档编号B60T13/74GK1822974SQ200480020668
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月14日 优先权日2003年7月17日
发明者C·E·博尔罗尼-比尔德, S·M·奈克, J·F·什切巴 申请人:通用汽车公司