具有道路判定装置的机动车的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种机动车，具有用于判定由机动车驶过或待驶过的道路的附着力的装置(19)和助力转向装置(5)，其中，根据对附着力的判定结果改变转向助力的大小。
【专利说明】具有道路判定装置的机动车
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种机动车，具有用于判定由机动车驶过的道路的附着力或防滑性能 的装置。
【背景技术】
[0002] 例如在DE 10 2004 036 087 A1中描述了这种类型的车辆。在这种传统的车辆中， 用于行走机构和仪表的控制单元借助从不同来源获取的数据可以转换到恶劣天气模式，以 考虑恶劣天气下被降低的道路附着力。在恶劣天气模式中，例如应该调整行走机构与光滑 的道路表面相适应或者限制最大的最高时速。
[0003] 在此出现的问题是，为了与光滑的道路表面相配合而大幅调整的行走机构使驾驶 员感觉到道路表面的附着力要好于实际情况，并由此会诱使他采取不适合的驾驶方式。自 动限制最高时速会被驾驶员认为是令人不快的约束，尤其是在他估计的道路附着力与判定 装置的估计不一致的情况下。
【发明内容】
[0004] 本发明的设计方案所要解决的技术问题是，提供一种机动车，可以使驾驶员可靠 地采取与道路表面的附着力相配合的驾驶方式，而不会使他产生受约束的感觉。
[0005] 所述技术问题通过一种机动车得以解决，其具有用于判定由机动车驶过或待驶过 的道路的附着力（亦即防滑性能）的装置和助力转向装置，其中，根据对附着力的判定结 果改变转向助力的大小。因此，该措施的有效性源于驾驶员习惯的他在转向时施加到方向 盘上的手动力矩，通常与为使机动车的车轮转向而须施加其上的扭矩紧密相关。因此手动 力矩越小，通常道路的附着力也就越小。通过改变转向助力的大小，会使驾驶员感觉道路较 滑，以便使他采取相应谨慎的驾驶方式。
[0006] 优选设置助力转向装置，在机动车的转向轮上施加转向力矩，该转向力矩等于由 驾驶员施加在方向盘上的手动力矩乘以比例系数，其中，该比例系数在道路被判定为附着 力较差时小于在道路被判定为附着力较好时。
[0007] 在最简单的情况下，转向助力的大小能够在用于附着力较好或较差的道路的两个 离散值之间转换。两个离散值之间的这种转换可以由驾驶员感觉到，并可以使他认识到或 至少估计到手动力矩的改变，这种改变并不是驾驶员由于道路特性的可见的变化而做出 的，而是源于判定装置的介入。如果驾驶员识别到转换为较小的比例系数，则他认识到判定 装置判定道路附着力是临界的，并在转向时考虑这一点。
[0008] 适宜地设置显示仪表，在其上为驾驶员显示转向助力的大小。
[0009] 用于判定附着力的装置适宜地与至少一个气候传感器相连接，用于在判定时考虑 其输出数据。
[0010] 这种气候传感器尤其可以从降水传感器、温度传感器和空气湿度传感器中选取。 降水传感器本身可以判定道路是否被降低附着力的水膜覆盖。温度传感器可以判定道路上 是否存在水、雪或冰；空气湿度传感器尤其对薄冰层危险的评估大有帮助。
[0011] 取代仅仅对道路表面摩擦降低的可能性的评估，道路表面的附着力也可以直接利 用摩擦值或打滑传感器判定。这种传感器是传统ESP系统的组成部分。这种系统的传感器 因此可以适宜地在本发明中加以利用。
[0012] 用于判定附着力的装置还可以与用于从外部数据源接收气候数据和/或道路数 据的通信部件相连接。这种外部数据源例如可以包含对前方路段的具体警告，告知附着力 在那里短时地、例如由于薄冰层或尚未排除的油迹而降低。
[0013] 用于判定附着力的装置还可以与导航系统连接，用于在实际到达路段之前可以评 估并考虑该路段的附着力。由此例如在到达相关路段之前可以与桥上或山口最高点产生薄 冰层的增加的可能性相配合。当驾驶员在这种情况下对转向力助力的变化适当地做出反应 时，则车辆在到达相关路段时便很可能已降到适当的速度。
[0014] 还可以设置用于判定附着力的装置，根据对附着力的判定结果影响发动机控制设 备。尤其可以在道路附着力较低时限制最高时速的情况下或者在加速踏板位置与发动机载 荷间的关联与道路附着力相配合时存在这种影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 根据如下附图对实施例的说明，获得本发明的其它特征和优点。由说明和附图还 可知未在权利要求中提及的实施例的特征。这些特征也能够以与此处特定公开的组合不同 的方式出现。在相同的语句中或者以另一种上下文的方式相互涉及了本发明的多个特征， 但是这种情况并不证明，这些特征只能以特定公开的组合出现；取而代之的是，只要不影响 本发明的功能性，也可以从多个这种特征中去除或更换单个特征。在附图中：
[0016] 图1示出根据本发明的机动车的示意框图。
【具体实施方式】
[0017] 图1所示的机动车的方向盘1与转向轴2相连接，在转向轴2上安置有转向角传 感器3和电动机4或者其它的用于向转向轴2施加扭矩的促动器。助力转向装置5接收转 向角传感器3的测量值并且根据这些测量值控制双向作用的调节缸6，该调节缸6通过转向 横拉杆7控制机动车前轮8的轮距角。
[0018] 在图1所示的实施例中，车轮与方向盘之间不存在使驾驶员感觉到用于转动前轮 而直接在方向盘1上所需要的力的机械连接。取而代之的是，助力转向装置5的反馈单元 18接收由调节缸6施加到转向横拉杆7上的调整力的量和方向的反馈信号并控制电动机 4,以便根据该调整力在方向盘1上施加扭矩T。该扭矩T被驾驶员作为转向阻力而感知并 确定必须向方向盘1施加的手动力矩，以便使方向盘保持在其位置上或使其转动。
[0019] 在方向盘2与转向横拉杆7之间当然也可以存在机械连接，该机械连接将由驾驶 员施加的手动力矩传递到车轮8上。在这种情况下，电动机4的扭矩不是与手动力矩相反， 而是同向，以便与手动力矩共同作用于车轮8上。
[0020] 在最简单的情况下，扭矩T与调整力F之间的关系是线性的并且通过与调整力F 无关的比例系数a得出：
[0021] T = ajF ；
[0022] 但通常扭矩T与调整力F之间的公式T = fjF)也可以存在非线性关系，其中，& 是调整力F的上升函数。
[0023] 依据本发明的一种简单设计方案，设立具有助力转向装置5的判定装置19,用于 控制比例系数 ai，i = 1，2的两个不同数值或两个不同函数fyi = 1，2之间的选取，其中， 在此&1>&2或&的>f 2(F)适用于F的所有数值。为进行选取，判定装置19可以本身单 独或也可以相互组合使用各种类型的信息。图1中示出信息的大量来源，其中规定，所示信 息源的任意部分信息量足够实现本发明，以及作为对所示信息源的附加也可以存在其他信 息源。
[0024] 这些信息源中的第一信息源是通信单元9,设置该单元用于通过无线电接收关于 机动车的周围环境内的道路状况的信息。这种类型的信息可以从道路上设立的无线电信标 发出并且包含例如道路上的薄冰、滑水的可能性或诸如此类的消息。如果通信单元9没有 提供关于道路表面的附着力已降低的结论信息，则判定装置19选择高的比例系数(或较 大的函数f\)，从而驾驶员在转向时通过电动机4感觉到相对较高的阻力。如果相反存在提 醒附着力已降低的信息，则判定装置19转换到比例系数a 2上（使用较低的函数f2)，从而 驾驶员感觉转向很柔。因为低转向阻力通常代表车轮与道路之间的摩擦力的降低，所以大 多数驾驶员会对转向阻力的降低做出反应，特别是在降低不连贯的情况下，如在此通过两 个离散的比例系数或函数之间的转换实现，从而导致有很大的可能性会得到关注，进而更 加缓慢和谨慎地驾驶。
[0025] 在没有关于道路状况的通信数据可供使用的路段上，判定装置19必须在其他信 息的基础上决定所要使用的比例系数或函数。为此，判定装置19与温度传感器10、降水传 感器11和空气湿度传感器12相连接。在最简单的情况下，当以预先规定的间隔由温度传 感器10测取到的外界温度为〇°C时，则可以判定有打滑危险，其应使用较小的比例系数a 2 或较低的函数f2。附加可以使用空气湿度传感器12的数据，方法是例如当空气湿度高于极 限值时判定有打滑危险，或者在判定有打滑危险的情况下将温度范围的界限作为空气湿度 的函数确定。
[0026] 当降水传感器11报告有大量降水时，则可与温度和空气湿度无关从干燥道路下 使用的高比例系数转换到低比例系数。附加也可以考虑温度，例如通过在干燥道路下的高 比例系数、无结冰危险的湿滑道路的中比例系数与湿滑道路和结冰危险的低比例系数之间 选取。
[0027] 本身已知的ESP系统13与后轮14上的图中未示出的传感器连接，以便借助车轮 8、14的速度间的差异估算车轮8、14与道路之间的滑差。如果这种滑差超过临界的极限值， 则判定装置19将助力转向装置5转换到低比例系数a 2 (或低函数f2)，这与可能的其他信 息源获取的信息无关。
[0028] 导航系统15也可以有助于确定转向助力的程度，例如在即将到达临界的路段、如 桥梁或发叉形拐弯处之前，向判定装置19发出提示，以便使其转换到强转向助力上，也就 是转换至低比例系数a 2或低函数f2。
[0029] 当导航系统15使用的地图包括地形数据时，则还可以利用由传统的导航系统可 获得的车辆当前位置的高度、由地形数据获取的待行驶路段的高度和车辆当前位置的温度 测量值，以便预测该路段的温度，并且在该温度的基础上判定转向助力的程度。
[0030] 在车辆仪表板上可以设置显示单元16,以便显示转向助力每次调整的程度，例如 在选取低比例系数a 2或低函数f2时，通过开启灯光或转变可视颜色进行显示。这使驾驶员 在转向阻力突然改变时可以识别出，这种改变是否仅源于道路表面的特性还是助力转向装 置5的介入，并在转向时考虑这一点。
[0031] 发动机控制设备17可与判定装置19连接，从而分别根据所选择的比例系数&1或 a2 (或所选择的函数f\、f2)使用在取决于加速踏板位置的情况下用于发动机载荷控制的不 同的特性曲线。在结合低比例系数a 2所使用的特性曲线中，尤其由加速踏板的移动引起的 发动机载荷的增加，小于结合高比例系数^使用的特性曲线，或者加速踏板移位的发动机 载荷所导致的速度，在低比例系数％情况下减小，以便降低驱动轮在打滑地面上空转的可 能性。
[0032] 也可以设想的是，由判定装置19控制的发动机控制设备17在低比例系数a2的情 况下限制车辆的最高时速。因为这种情况下的低手动力矩本来使驾驶员认为是打滑的道 路，所以驾驶员和可能这种速度限制是合理的和有用的，而没有受约束的感觉。
[0033] 判定装置19能够以类似的方式根据其对转向助力程度的判定影响距离监测装置 20 :与速度相关的与前车的间距，在低于该间距的极值时距离监测装置20发出报警信号或 触发制动程序，只要判定装置19判定道路的附着力较低，就可以提高该间距，由此在光滑 的道路上保持较大的安全距离。
[0034] 应该理解到，虽然上述详细说明和附图展示了本发明特定的示例性设计方案，但 是它们只起到说明作用，并且不应该限制本发明的保护范围。所述设计方案的变型是可行 的，只要不超过权利要求的保护范围。
[0035] 附图标记列表
[0036] 1 方向盘
[0037] 2 转向轴
[0038] 3 转向角传感器
[0039] 4 电动机
[0040] 5 助力转向装置
[0041] 6 调节缸
[0042] 7 转向横拉杆
[0043] 8 前轮
[0044] 9 通信单元
[0045] 10温度传感器
[0046] 11降水传感器
[0047] 12空气湿度传感器
[0048] 13 ESP 系统
[0049] 14 后轮
[0050] 15导航系统
[0051] 16 显示元件
[0052] 17发动机控制设备
[0053] 18 反馈单元
[0054] 19判定装置
[0055] 20 距离监测装置
【权利要求】
1. 一种机动车，具有用于判定由机动车驶过或待驶过的道路的附着力的装置（19)和 助力转向装置（5)，其中，根据对附着力的判定结果改变转向助力的大小。
2. 按权利要求1所述的机动车，其特征在于，设置所述助力转向装置（5)，在机动车的 转向轮（8)上施加转向力矩，该转向力矩等于由驾驶员施加在方向盘（1)上的手动力矩乘 以比例系数，并且该比例系数在道路被判定为附着力较差时小于在道路被判定为附着力较 好时。
3. 按权利要求1或2所述的机动车，其特征在于，转向助力的大小能够在用于附着力较 好或较差的道路的两个离散值之间转换。
4. 按前述权利要求之一所述的机动车，其特征在于具有显示仪表（16)，在该显示仪表 (16)上为驾驶员显示转向助力的大小。
5. 按前述权利要求之一所述的机动车，其特征在于，所述用于判定附着力的装置（19) 与至少一个气候传感器（10、11、12)相连接。
6. 按权利要求5所述的机动车，其特征在于，所述气候传感器从降水传感器（11)、温度 传感器（10)和空气湿度传感器（12)中选取。
7. 按前述权利要求之一所述的机动车，其特征在于，所述用于判定附着力的装置（19) 与摩擦值或打滑传感器（13)相连接。
8. 按前述权利要求之一所述的机动车，其特征在于，所述用于判定附着力的装置（19) 与用于从外部数据源接收气候数据和/或道路数据的通信部件（9)相连接。
9. 按前述权利要求之一所述的机动车，其特征在于，所述用于判定附着力的装置（19) 与导航系统（15)连接，用于在到达路段之前评估该路段的附着力。
10. 按前述权利要求之一所述的机动车，其特征在于，还这样设置所述用于判定附着力 的装置（19)，使之根据对附着力的判定结果影响发动机控制设备（17)。
【文档编号】B62D6/00GK104108419SQ201410267106
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2013年4月20日
【发明者】T·德根斯泰恩 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司