用于车辆的防滑装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种避免有关车辆(10)打滑问题的装置，该装置至少可适用于车辆的驱动轮(28)，并且包括加压流体的储槽(12)和传感器件(18)，储槽(12)连接在与相应轮相关联的多个器件(26)上，并且适合于将加压流体射流喷射到道路表面上，传感器件(18)适合于检测道路表面的状况，从而促动所述流体喷射器件。用于喷射流体(26)射流的器件是由中央处理单元(CPU)控制的喷射器喷嘴，中央处理单元接收来自所述传感器(18)的信号，并按照与相应轮的物理位置协调的方式进行操作，从而持续地定向在相同轮的行驶方向上。
【专利说明】
用于车辆的防滑装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于预先阻止打滑问题的装置，例如当在车轮和道路表面之间的一层水导致路面上的轮失去接触和牵引力时。该问题发生在当水层的厚度大于轮胎上的胎面的深度时，引起严重的驾驶安全危害。
【背景技术】
[0002]目前已经研究和提出了各种解决方案，例如“排水”浙青的应用，其防止水的淤积，或者具有特殊的胎面设计的轮胎结构。然而，如果存在过量的水时，那么浙青的排水是得不到保证的，并且胎面的正常磨损会逐渐地减少其排出水的能力。
[0003]打滑问题的一种不同的解决办法在于使用靠近车轮尤其驱动轮而进行安装的装置，而且该装置将液体或气体的射流射出到道路表面上，从而除去淤积在这种表面上的水层。这种类型的装置还可能在某些限制范围内清除道路表面上所存在的不同材料，例如沙砾、树叶和一般垃圾。
[0004]最新的文献是欧洲专利EP2058141，其描述了例如上面提到的那些装置。这种装置基本上由至少一个喷嘴组成，其设置在车辆上靠近相应轮胎的固定位置，并且获得包含在合适的储槽中的加压气体的供给。储槽连接在压缩机上，并且设有控制阀。另外，沿着轮的周边定位了一系列相对于被轮胎提升并射出的水的轨迹平行或略微倾斜的偏转器。将压缩气体传送给喷嘴的管道也连接在动力空气进气口上，其安装在车辆的前面。
[0005]EP2058141专利的解决方案存在各种缺陷。
[0006]首先该操作只能在车辆在笔直路径上行驶时才能得到保证。实际上，如果轮改变方向，相应的气体射流相对于车辆保持固定，即，它不会跟随轮行驶的路径，导致打滑问题的恶化，因为其从轮未到达的道路表面的区域除去水，并将其朝向轮定向的区域射出。
[0007]EP2058141专利的第二个缺点在于，偏转器被很好地固定到轮上，并因而可能很容易被污泥和一般尘土所结垢，将其效率减少至完全阻碍水的通道的临界点。另外，即使前面动力空气进气，虽然其设有滤网，但会遭遇阻塞，使得系统不稳定和不可控制。
[0008]另一问题是由于所述系统由于许多设计因素而仅仅在理想而非实际的状况下工作，这些设计因素可能改变其性能，包括保险杠前面的动力空气进气所产生的理论上的过压，其被增加到系统所产生的压力上。这种过压与车辆的速度成正比，并且还依赖于包含在管道系统中的过滤器的清洁度。
[0009]最后，EP2058141专利允许利用连续气流从道路表面排水。这种解决方案潜在是非常危险的，因为当应用防滑系统时，车辆将突然处于良好的道路接触的状况下，即对路面良好的抓握能力，其将迫使驾驶员采用突然和紧急动作以控制车辆。
[0010]国际专利申请W001/39992描述了一种用于改善在道路上具有水、雪或相似状况下的车辆驾驶安全性的方法和装置。空气射流用于轮的前面，射流是可移动和/或可调整的，并且基于来自传感器器件的信息而受到数据处理系统的控制，传感器器件检测车辆的操作参数(轮位置、横向加速度、角速度等等)。然而，没有预期到，射流还应依据道路表面的状况进行操作。此外，射流是以连续模式进行操作的。
[0011]德国专利申请DE3619191描述了一种用于改善尤其在结冰道路上的车辆制动动作的方法和装置。该文献设想通过分配器射出粒状材料，分配器固定在轮的前面的框架上。
【发明内容】
[0012]本发明的一个目的是提出一种用于预先阻止车辆打滑危险的装置，其克服了本领域中已知的解决方案的缺点，从而赋予了更大的操作安全性和可靠性。
[0013]本发明的另一目的是提出一种装置，其有效且自动地适应不同的车辆操作状况，而不会最终受到由于特殊的道路状况所引起的任何老化的困扰。
[0014]本发明的又一目的是提出一种装置，其装备了尽可能简单的控制元件，并且与道路车辆上通常找到的安全系统协作。
[0015]本发明的这些目的和其它目的根据本发明的装置来实现，其具有所附权利要求所规定的特征。
[0016]根据本发明的装置的优点和特征将从以下参照附图所作的细节描述中变得清晰明了，其中:
-图1是汽车的前面部分的侧向轮廓，其具有根据本发明的装置的第一应用的粗略外形；
-图2示意性地显示了处于第一操作状况下的图1的细节；
-图3示意性地显示了处于第二操作状况下的图2的细节；
-图4显示了汽车的前面部分的侧向轮廓，其具有根据本发明的装置的第二应用的粗略外形；
-图5示意性地显示了处于第一操作状况下的图4的细节；
-图6示意性地显示了处于第二操作状况下的图4的细节；
-图7和图8示意性地显示了根据本发明装置的两个细节；
-图8之二示意性地显示了根据本发明装置的又一变体；
-图9以侧视图示意性地显示了装备了根据本发明装置的摩托车的外形；
-图10以示意性的正视图显示了图9的摩托车。
【具体实施方式】
[0017]如图1至3中所示，根据本发明的装置由一系列主要宏模块和附加元件组成，其全部集成在车辆(10)中。
[0018]第一宏模块由储槽(12)组成，其中包含了流体，用于除去存在于道路表面(16)上的造成打滑的水层(14)。储槽可保持空气、水或流体混合物。填充储槽的操作通常由用户执行。如果流体是水，储槽将按照用于填充挡风玻璃擦拭流体的储槽相同的方式进行填充。如果流体是空气，储槽将按照轮胎充气相同的方式进行填充。储槽将始终且在所有情况下进行电子控制，以检查其里面的流体水平、其效率，并且指导驾驶员进行“填充”或执行除了避免任何可能的凝固之外的其它操作。
[0019]第二宏模块包括检测车辆(10)状态和道路表面(16)状况所必须的多个传感器
(18)，从而防止打滑问题。传感器可能已经存在于车辆上，并因此它们的使用与其它系统进行共享，以便减少成本(例如，ABS或ESP传感器，其可指示:车辆速度、车辆加速度、用于各个单独轮的角速度、转向角、道路表面上的水的存在、制动状况等等)。这些传感器中包含用于确定辆行驶km/h的车辆速度传感器，用于各个单独轮的角速度传感器，其用于确定所有轮是否以相同速度旋转，车辆是否进行转弯，或者一个或多个轮是否正在进行突然加速或减速。雨水传感器用于确定是否正在下雨，加速计和陀螺仪用于确定车辆的任何倾斜，水传感器用于确定轮是否正在排水和排出了多少水。确定转向角的传感器必须理解车辆是否在笔直或弯曲的道路上前进。为此增加了例如，ABS和ESP系统以及安装在车辆上的其它安全系统的重要反馈。还可以安装专门为系统设计并构想的传感器，例如能够确认车辆即将到达的异常水层是否存在的传感器(例如，红外线传感器)，或者靠近轮附近的传感器，其检测被轮胎排出的水量。
[0020]另一宏模块包括用于流体和电气设备的管道系统。系统的这个部分包括所有连接，其将所有其它模块与元件连接起来并容许一起工作。在图中，流体管道(20)用粗线显示，并且电导线(22)用细线来显示。
[0021]泵(24)代表又一元件，用于产生包含在储槽(12)中的流体的操作压力。这个元件不是必须的。实际上，如果储槽是用压缩空气填充的类型，那么产生过压明显不是必要的。通过空气压缩机(未显示)产生储槽内部的空气压力将是足够的。在其它变体中，泵(24)可能不安装在储槽和喷射器(后面所述)之间，但其可能直接连接在喷射器上。
[0022]另一宏模块由多个喷射器(26)制成，流体射流从喷射器中射出，以便除去造成打滑的道路表面(16)上所存在的水层(14)。喷射器(26)通过管道(20)连接在泵(24)和储槽(12)上。喷射器(26)安装在轮(28)或轮窝、挡泥板、保险杠、底盘、托架、悬挂等等附近的位置，并且必须受到已知器件(例如，电加热元件)的保护，以避免冰的形成，其将阻碍它们的操作。
[0023]根据本发明的主要特征，喷射器(26)必须不仅在直道上而且在弯道上也能够精确和持续地“跟随”轮(28)的方向。喷射器(26)可能是固定的或可移动的。
[0024]在喷射器(26)具备移动可能性而安装在车辆上的情况下(图1-3)，它们可设置成围绕包含在相应轮(28)的纵向平面中的轴线而旋转，并且/或者沿着与相应轮的纵向平面平行的导轨而移动。作为示例，确定了三个可能的解决方案。第一解决方案由安装在支架
(27)上的喷射器组成，其与轮轴线是整体的(图1-3)而且跟随轮的运动(在后驾驶轮的情况下也是如此)。第二解决方案考虑了使用安装在轮窝上或附近区域中的喷射器。在这种情况下，喷射器可围绕其中心轴线(图7的29)通过动力驱动的且电子控制的部件相对于转向角而旋转，或者在摩托车的情况下依据倾斜角而旋转。第三解决方案考虑了安装在轮附近区域中且能够沿着电子控制的磁导向器或机械导向器(图8的31)而移动的喷射器。
[0025]在这种情况下，当轮转向时，喷射器通过沿着导轨的运转而跟随轮的运动。后一解决方案考虑了上述后两种类型喷射器的组合，其能够沿着导轨移动，并且同时围绕轴线旋转。
[0026]在喷射器(26)安装在车辆上的固定位置的情况下(图4-6)，在各个轮上将提供至少两个(优选三个)喷射器，其定向在这种角度上，从而覆盖轮的转向范围的整个宽度。另夕卜，基于所使用的喷射器类型，还可以通过增加或减少喷嘴的孔径和射流的能量而改变相应的流体射流。
[0027]在各种情况下，在前轮的区域应用根据本发明的装置是很便利的，因为打滑问题通常首先发生在前轮的前面。
[0028]另外，不管方向轮的状态如何，必须能够使装置连续定向在相同的车辆行驶方向上。实际上，车辆可能处于明显操纵失灵状态下，因此，即使轮转向右边，也必须“清除”道路的左边，以消除打滑和操纵失灵。
[0029]在本发明的范围内，在喷射器(26)的结构中可设想进一步的变体。这种变体(图8之二)由使用所谓“多点”喷射器来表示，其特征在于，具有“单点”喷射器连接至流体源的简单性和等同于多个喷射器的操作的多用性，这些喷射器设置在策略点上或具有特殊定向。如图所示，多点喷射器通过单个管道(A)连接在流体源上，并且设有单独的喷嘴(C，D，E)，其通过相应的阀门(B)而被选择性地打开。阀门(B)由CPU控制单元(其操作将在后面进行描述)通过控制“总线”(F)进行控制。通过这种方式，例如，中心喷射器(E)将按照某一频率打开，该频率基于车辆以直线方向前进并且方向轮跟随车辆路径、且该速度具有某个值等等而被计算出来。还可能存在中心喷射器(E)以某种频率和60%的占空比打开，而喷射器(D)以不同的频率和30%的占空比打开的状况。这种状况可能依赖于CPU已经感测到车辆在笔直航向上前进，而且轮相对于行驶方向处于反向位置。
[0030]这些喷射器可安装在所有类型的车辆及所有轮上，包括前驱动、后驱动、四轮驱动车辆，其带有两个转向轮、四个转向轮，并且可安装在一般所有类型的轮式车辆上，不管转向轴、驱动轴或自由轴的数量如何。尤其应该注意，在装置安装于单轨道轮式车辆(摩托车、滑板车等)上的情况下，除了跟随转向角之外，喷射器还能够跟随车辆的倾斜角。
[0031]本发明进一步的重要特征在于，同现有技术教义相反，喷射器(26)是间歇操作的，也就是说，它们的射流不是连续的。这容许驾驶员以极其容易且安全的方式来控制车辆，尤其参照起动和停止防滑装置的瞬态状况而言。换句话说，为了实际和有效地控制打滑问题，必须使冲击道路表面的流体射流是“动态”的。
[0032]喷射器(26)的功能则特别基于其在车辆上的相应的安装位置。安装在轮胎前面或轮胎侧面但将其射流引导至轮胎前面的喷射器具有从轮胎前面的道路表面除去水的功能。流体的流动将被朝向道路表面定向，并且在转向期间将跟随轮的方向。安装在轮胎上面或后面的喷射器由于离心效应具有“切断”相对于车辆的行驶方向向后定向的水流的功倉泛。
[0033]安装在车辆(10)上的中央处埋单元(CPU)通过电连接(22)连接到所有宏模块和元件上，其组成了用于抵消打滑问题的装置。除了与所有其它安全系统通信之外，CPU的功能是基于传感器(18)所检测的值而确定装置的操作时间和方式。
[0034]与传感器(18)的相互作用可通过轮询(polling)已经集成在车辆中的传感器和通过控制特别安装在车辆上并因而专用用途的传感器来实现。CPU具有两种潜在干预系统的模式。其可在传感器已经指出即将发生打滑问题时干预和操作系统:在这种模式下，系统的操作具有消除正在发生的问题的功能，并且可帮助其它装置(例如ESP和ABS)恰当地操作，即使在轮转向和弯曲的非笔直轨迹的情况下。就驾驶员而言，计算模式将有利于容易恢复车辆的控制。
[0035]第二操作方式是防止打滑的发生。在车辆和远程传感器的动态状态下，基于传感器(18)的状况，CPA激励系统并在打滑现象发生之前预先阻止打滑现象。计算系统将预先设置车辆和装置，从而避免这种事故的显现。当然，在众所周知的模式中提供了与仪表板和车载诊断的接口。如同最现代的安全装置，在这种第二情况下，该装置还将能够预见车辆的自动制动，从而在达到危险点之前减低速度。
[0036]所有传感器(18)的先导控制是非常重要的。一旦CPU已经确定需要激励装置，那么其就促动喷射器(26)。然而，这以智能模式发生，其结合了汽车的动态数据、转向角、速度、偏航角，并且与涉及打滑的轮的数量相关。在这方面，关于由传感器检测的状况和建立其强度、亮度和持续时间的数学算法而言，实时地为每个喷射器动态地计算出射流的方法、持续时间和压力。CPU将计算并朝喷射器驱动间歇的流体流，其意味着具有任何波形、任何周期和占空比的非连续流，并且还将控制在喷射激励阶段期间所使用的每单位时间的空气流速或流体量。这种操作方法将容许驾驶员在促动系统期间轻易地控制车辆。因此，CPU将不仅控制空气、水或气体的流速，而且还将以动态模式控制各个单独喷射器中的空气传送循环，而非一组喷射器或所有喷射器。应该记住，这种策略除了被用于增加安全性之外还用于利用系统本身产生的过压，并且提高储槽内部的液体或流体的效率和持续时间。CPU的另一功能是诊断，换而言之，其将能够恒定地监视组成该装置的所有部件的效率和正确操作。该系统还提供了电路冲洗和自检循环。当然，这种操作模式被扩展至车辆的所有轮上，并且各个轮可单独地或与其它轮一起进行控制，因而确定了一种单通道或多通道的系统。对于所有可安装的喷射器或所有泵或储槽，都可以说是相同的。设计中所存在的所有构件可能是一个或不止一个，高达足以保证装置正确操作的数量。
[0037]根据本发明的装置可应用于任何道路车辆。图9和10显示了例如其在摩托车上的应用，并且不同构件的参考标号与关于汽车的前图是相同的。
[0038]最后，根据本发明的装置通过使用有限数量的构件而解决了之前已知装置的问题，其使系统特别可靠。此外，该装置更加有效和安全，因为射流被操作，从而有效地跟随轮的行驶方向，并且朝着汽车底盘定向。从而通过间歇的射流操作增强了关于汽车的驾驶安全性。
【权利要求】
1.一种安装到车辆(10)上的防滑装置，所述装置至少与所述车辆的前轮或驱动轮(28)相关联，并包括加压流体的储槽(12)和传感器器件(18)，所述储槽(12)连接在与相应轮相关联的多个器件(26)上，并且适合于将加压流体射流产生到道路表面上，不管方向轮的状态如何都持续地定向在所述车辆的行驶方向上，所述传感器器件(18)适合于检测道路表面的状况，从而甚至在发生打滑问题之前促动产生加压流体射流的所述器件，所述装置的特征在于，产生加压流体射流的所述器件(26)是喷射器喷嘴，并以间歇和/或交替操作的动态模式进行控制，其由中央处理单元(CPU)促动，所述中央处理单元(CPU)接收从所述传感器器件(18)发送的信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，产生加压流体射流的所述器件(26)设置在所述车辆上的固定位置，并且在各个轮上提供了至少两个、优选三个按角度定向的所述器件，从而覆盖所述轮(28)的整个转向范围。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，与各个轮相关联的产生加压流体射流的所述器件(26)包括设有多个喷嘴(C，D，E)的单个喷射器，所述多个喷嘴(C，D，E)被单独且选择性地通过相应的螺旋管(B)来促动，并且受到所述中央处理单元(CPU)的控制。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，产生加压流体射流的各个所述器件(26)设置在所述车辆上，其具有沿着与所述相应轮的纵向平面平行的导轨(31)而移动的可能性。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，产生加压流体射流的各个所述器件(26)设置在所述车辆上，其具有围绕包含在所述相应轮(28)的纵向平面中的轴线而旋转、并且沿着与所述相应轮的纵向平面平行的导轨(31)移动的可能性。
【文档编号】B60B39/02GK104507705SQ201380028762
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年5月3日 优先权日:2012年6月1日
【发明者】A. 布兰迪纳 G. 申请人:易雨有限公司