检测过低轮胎附着力和/或转向机构高内摩擦的安全警告系统

1.一种测定具有转向联动装置的车辆的过低的轮胎-地面附着力和/或转向机构的升高的内摩擦的方法，其中
第一步中，检测转向联动装置(1)部件的加速度，具体检测转向加速度 以及车速(V)，
第二步中，将检测到的转向加速度 与参照速度(V)预先确定的和/或可预先确定的转向加速度的最小和最大阈值 比较，以及
当检测到转向加速度低于转向加速度最小阈值 或高于最大值 时，产生至少一个信号供利用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
该至少一个信号用来向车辆驾驶员显示警告信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在检测到转向机构的内摩擦增加和/或轮胎附着力不足的情况下，则在各种情况下利用可区分出上述情况的信号向驾驶员显示警告信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
将产生的信号传输到要考虑到的电子稳定控制系统。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
转向联动装置的加速度以与转向轴连接的角度位置传感器或电气助力转向系统的马达的角加速度 或者与以平动方式移动的转向杆相连的平移位移传感器的平移加速度来检测。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
根据速度(V)预先确定和/或可预先确定的转向加速度的最小和最大阈值汇编在值列表(T)中，该值列表中有许多离散速度值(Vn)。
7.一种为上述权利要求1-6中任一项所述的方法确定依赖于速度的转向加速度最小和最大阈值 的方法，其中
-将车辆置于待测的速度(Vn)， -转向加速度的最大和最小阈值 根据一种考量电气伺服马达(6)和/或转向轴(9)的转矩(ML)和车辆的质量惯量的算法来计算， -检测当前转向加速度 并将其计入考量， -在假设转向机构内摩擦可以忽略的前提下，确定转向加速度的最大阈值 ；为轮胎附着力预先确定依赖于速度的附着力阈值，轮胎附着力不得低于该附着力阈值， -在假设轮胎有很好附着力和/或轮胎有很好附着力的路况的前提下，具体是当摩擦系数μ＝1.2时，确定转向加速度最小阈值 为转向机构的内摩擦预先确定依赖于速度的摩擦力阈值，该阈值不得被超出， -将在测定速度下确定的转向加速度的最大和最小阈值 存储于相关数据库中， -将车辆置于下一测定速度(Vn+1)，重复方法步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
该方法在发展的环境中执行，将确定的结果以值列表(T)的形式输入车辆内部控制系统，或
该方法周期性地或连续地在一系列生产类型的车辆中执行，并定期更新值列表(T)。
9.一种检测车辆的过低轮胎附着力和/或转向机构升高的内摩擦的安全警告系统，其特征在于，
该系统有执行权利要求1至6中任一项所述方法的装置，所述装置包括处理装置和显示装置，其中，处理装置用于将检测到的转向加速度与预先确定和/或可预先确定的转向加速度的最大阈值和最小阈值比较，显示装置用于显示信号。
10.根据权利要求9所述的安全警告系统，其特征在于，
该系统有执行权利要求7至8中任一项所述方法的装置。
11.根据权利要求9所述的安全警告系统，其特征在于，
利用视觉显示和/或听觉信号向车辆驾驶员提供警告信息的显示。
12.根据权利要求9所述的安全警告系统，其特征在于，
信号通过数据总线传输。
13.根据权利要求9所述的安全警告系统，其特征在于，信号通过CAN总线传输。
14.一种具有根据权利要求9-13中的任何一项所述的安全警告系统的车辆。

检测过低轮胎附着力和/或转向机构高内摩擦的安全警告\n系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种测车辆的过低的轮胎-地面附着力和/或转向机构升高的内摩擦的方法，一种测定依赖于速度的最大和最小转向加速度阈值的方法，一种检测过低的轮胎附着力和/或转向机构升高的内摩擦的安全警告系统，以及一种具有各独立权利要求前序部分所描述的特征的车辆。\n背景技术\n[0002] 现代车辆配备有在极端情况下为驾驶员提供协助的电子安全系统。与防抱死制动系统和安全气囊一样，电子稳定控制(Electronic StabilityControl，ESC)系统也被认为具有重要作用。电子稳定控制系统能够以独立控制的方式对每个车轮制动，且能够在考量多种传感器测得的信号后，有选择地防止转向过度或转向不足。电子稳定控制系统的一项发展是，主动转向干预还可自动执行并加在驾驶员的转向操作上。例如，电气助力转向(Electric Power Assisted Steering，EPAS)控制系统已为此开发出来，上述控制系统具有例如通过啮合与转向联动装置连接的电气传动马达。\n[0003] 例如，如果由于磨损或污染造成这种EPAS传动马达的内摩擦增加，电气助力转向系统或电子稳定控制系统就会发生故障。系统不会诊断该内摩擦造成的故障，而是认为这是外部行车条件以及向电气助力转向系统和电子稳定控制系统相应输出的错误控制指令造成的，结果，非但不能提高驾驶安全性，相反，甚至可能给驾驶带来危险。\n[0004] 另外，轮胎与路面附着力不足的检测还存在一个问题。轮胎附着力差是由于诸如覆盖路面的冰、水或油等外界影响造成的，因而是不可避免的，然而通常驾驶员意识到的时候就太晚了。\n[0005] 电气助力转向系统或电子稳定控制系统通常配备有许多传感器，但其并不能可靠地检测出上述类型的轮胎附着力不足或转向机构的内摩擦。此外，集成微处理器系统的计算能力和存储资源有限，以致于其没有多余的能力可用于检测上述提及的摩擦问题。\n发明内容\n[0006] 本发明基于这样的目的，即，通过一种只需在电路方面有较低的支出即可实现的方式，来实现对转向机构的内摩擦和车胎过低附着力的可靠检测、将检测到的故障传达给驾驶员和传输到要被考虑到的电子稳定系统。\n[0007] 根据本发明的问题的优选解决方案是基于这样的想法，即，使值列表对于例如车辆电子稳定控制系统可用，该值列表中记录了各种速度下转向轴的角加速度或转向联动装置部件的平移加速度的最大和最小阈值。速度越高，转向运动变的越剧烈，因此，在速度增加时限制加速度阈值。转向运动一方面受驾驶员影响，同时另一方面也受道路状况影响。转向加速度测量单元测得的信号分别与最小和最大转向加速度阈值比较，上述阈值是检测到的车速的函数，如果测得的信号超过最大值或低于最小值，则向驾驶员输出警告信号。\n[0008] 为了解决发明问题，本发明采用一种测定具有转向联动装置的车辆的过低的轮胎-地面附着力和/或转向机构的升高的内摩擦的方法。\n[0009] 根据第一种方法解决发明问题基于以下步骤：\n[0010] 第一步，检测转向联动装置部件的加速度，该加速度可称为转向加速度，并检测车速，\n[0011] 第二步，将检测到的转向加速度与参照速度预先确定的和/或可预先确定的转向加速度的最小和最大阈值比较，以及\n[0012] 当检测到转向加速度低于转向加速度最小阈值或高于最大阈值时，产生至少一个信号供利用。\n[0013] 所确定的该至少一个信号用来向车辆驾驶员显示警告信息。\n[0014] 本发明另一个优选的改良方案是，在检测到转向机构的内摩擦增加和/或轮胎附着力不足的情况下，则在各种情况下利用可区分出上述情况的信号向驾驶员显示警告信息。所以，驾驶员可区分出上述两种不同故障从而采取更有针对性的措施。\n[0015] 根据本发明的方法的又一特别优选改良方案是，将产生的信号传输到要考虑到的电子稳定控制系统。\n[0016] 转向联动装置的加速度最好以与转向轴连接的角度位置传感器或电气助力转向系统的电动马达的角加速度，或者与以平动方式移动的转向连杆相连的平移位移传感器的平移加速度来检测。\n[0017] 根据速度预先确定的和/或可预先确定的转向加速度的最小和最大阈值最好汇编在值列表中，该值列表中有许多个离散速度值，例如，三的倍数的个数。\n[0018] 根据本方法的另一方面，本发明基于一种为上述方法确定依赖于速度的转向加速度最大和最小阈值的方法。\n[0019] 解决本发明问题依赖以下步骤\n[0020] -将车辆置于待测的速度，\n[0021] -转向加速度的最大和最小阈值根据一种考量电气伺服马达和/或转向轴的转矩和车辆的质量惯量的算法来计算，\n[0022] -检测当前转向加速度并将其计入考量，\n[0023] -在假设转向机构内摩擦可以忽略的前提下，确定转向加速度的最大阈值；为轮胎附着力预先确定依赖于速度的附着力阈值，轮胎附着力不得低于该附着力阈值，[0024] -在假设轮胎有很好附着力和/或轮胎有很好附着力的路况的前提下，具体是当摩擦系数μ＝1.2时，确定转向加速度最小阈值，为转向机构的内摩擦预先确定依赖于速度的摩擦力阈值，该阈值不得被超出，\n[0025] -将在测定速度下确定的转向加速度的最大和最小阈值存储于相关数据库中，[0026] -将车辆置于下一测定速度，重复方法步骤。\n[0027] 如果该方法在发展的环境中执行，则是有优势的，将获得的结果以值列表的形式输入到车辆内部控制系统，或者该方法周期性地或连续地在一系列生产类型的车辆中执行，并定期更新值列表。\n[0028] 根据方法的另一装置方面，用一种检测过低轮胎附着力和/或车辆转向机构升高的内摩擦的安全警告系统解决发明问题。为达到此目的，该系统有执行根据至少一个优选改良方案的上述第一种方法的装置。\n[0029] 另外，根据另一优选改良方案的本发明的安全警告系统，有实现根据至少一个优选的改良方案的第二种方法的装置。\n[0030] 此外，最好利用视觉显示和/或听觉信号向车辆驾驶员提供警告信息的显示。\n[0031] 此外，如果信号通过数据总线传输则是有利的，尤其是CAN总线。\n[0032] 根据另一方面，发明问题还可通过具有根据上述改良方案的安全警告系统的车辆解决。\n[0033] 本发明进一步的优选改良方案有从属权利要求所描述的其它特征。\n附图说明\n[0034] 下文将用示例性的实施方式并参照附图来解释本发明，其中：\n[0035] 图1表示示例性车辆前轴转向联动装置布局的示意图，\n[0036] 图2表示根据本发明的第一种方法的优选改良方案的流程图，以及[0037] 图3表示根据本发明的第二种方法的优选改良方案的流程图。\n[0038] 附图标记列表\n[0039] 1前轴转向联动装置布局\n[0040] 2.1左轮\n[0041] 2.2右轮\n[0042] 3.1左轴销\n[0043] 3.2右轴销\n[0044] 4.1左侧转向联杆\n[0045] 4.2右侧转向联杆\n[0046] 5.1左转向连杆\n[0047] 5.2右转向连杆\n[0048] 6电气助力转向控制系统马达，电气伺服马达\n[0049] 7中央转向连杆\n[0050] 8转向齿轮联轴节\n[0051] 9转向轴\n[0052] 10方向盘\n[0053] FESC有效力\n[0054] FL方向盘力\n[0055] ML转矩\n[0056] Y行驶方向\n[0057] X横向\n[0058] 转向加速度最小阈值\n[0059] 转向加速度最大阈值\n[0060] 转向加速度\n[0061] S1...S3，T1...T7方法的步骤\n[0062] T值列表\n[0063] V车速\n[0064] Vn离散速度测量点\n[0065] μ摩擦系数\n具体实施方式\n[0066] 图1表示示例性车辆前轴典型的传统转向联动装置布局1的示意图。\n[0067] 图1表示公知的转向联动装置布局1，轻微改进的该转向联动装置布局1原则上可在任何机动车上找到。无轨机动车具有被称为梯形转向系统(Ackermann steering system)的装置。这里，转向轮2.1和2.2.分别同它们各自的轴销3.1和3.2绕相关的转向节销一起转动。当车辆转弯时，车轮2.1和2.2驶过的距离不同。只有在前轮被锁定时轴销3.1和3.2的中心线交于后轴的延长中心线时，车轮2.1和2.2才令人满意地滚动。前轮和后轮驶过的弧线就有共同的中心点。本文中，弯道内侧的轮2.2必须被锁定为比弯道外侧的轮2.1有更大的范围。\n[0068] 转向连杆总共有三部分，由左转向连杆5.1、右转向连杆5.2和中央转向连杆7组成。转向连杆的这三部分以枢轴铰接的形式彼此相连。而且，中央转向连杆7安装在固定在车辆上的导向装置(图中未示出)中，因此，中央转向连杆7只有平移自由度，这仅允许其在车辆横向X方向做平移运动。此装置对应于公知的前轴转向联动装置布局，因此无需再做进一步的详细说明。\n[0069] 中央转向连杆7与转向齿轮联轴节8接合。在本实施例中，上述接合可通过安装在中央转向连杆7上的齿条来实现。代表为矢量的方向盘力FL为作用于中央转向连杆7上的最终有效力，该有效力是由驾驶员作用于方向盘10的驱动力和可能在中间连接的助力转向系统产生的。\n[0070] 另外，EPAS电动马达6连接转向连杆7，上述EPAS电动马达6由电子稳定控制系统控制，它产生由FESC表示的有效力。\n[0071] 本发明的转向加速度 的检测可作为转向联动装置部件的加速度的检测来实施。\n由于转向联动装置的各个节彼此相连可以自由操纵，所以中央转向连杆7的平移和转向轴\n9的转动或EPAS电动马达转子的转动都可以应用于此。只有方向盘10的转动不太适用于此，因为方向盘总是以有角度的进行安装，这确保由于路面的不平坦，驾驶员的手的直接反应和车辆行驶性能的必要分离。\n[0072] 转动加速度或相应的转向联动装置组件的平动加速度的检测例如通过使用角位置传感器(图中未示出)或惯性加速度传感器来实现。\n[0073] 图2表示根据本发明的第一种方法的优选改良方案流程图。\n[0074] 在第一方法步骤S1中，检测转向联动装置1部件的加速度、车辆的转向加速度和车速V。在本改良方案中，角位置传感器的角加速度作为转向加速度进行检测，角位置传感器与诸如转向轴9的转动或EPAS马达的转子联接。作为选择，中央转向连杆7的平移运动可通过惯性加速度传感器测得。\n[0075] 在第二方法步骤S2中，检测到的转向加速度 与参照速度V预先确定和/或可预先确定的转向加速度的最大阈值 和最小阈值 比较。\n[0076] 当检测到的加速度低于转向加速度最小阈值 或超过最大阈值 时，在第三方法步骤S3中，产生至少一个信号供进一步处理。\n[0077] 图3表示根据本发明的方法的另一优选改良方案流程图，其中，确定参照速度的转向加速度阈值 和 上述阈值在第一种方法中是必需的。\n[0078] 在第一方法步骤T1中，将车辆置于测定速度Vn的离散测量点，如果初始速度比较低，Vn例如在下一轮循环中会增加到随后的测量值。\n[0079] 在接下来的第二方法步骤T2中，根据考虑了电气伺服马达和/或转向轴9的转矩ML和车辆质量惯量的算法，计算转向加速度的最大和最小阈值\n[0080] 在方法步骤T3中，检测并考量当前转向加速度\n[0081] 上述的方法步骤是共同的方法步骤，接下来，随后的步骤将并列或依次执行：\n[0082] 在方法步骤T4中，在假定转向机构内摩擦可以忽略的前提下确定转向加速度最大阈值 为轮胎附着力预先确定依赖于速度的附着力阈值，轮胎附着力不得低于该附着力阈值，以及\n[0083] 在方法步骤T5中，在假设轮胎有很好附着力和/或轮胎有很好附着力的路况的前提下，具体是当摩擦系数μ＝1.2时，确定转向加速度最小阈值 为转向机构的内摩擦预先确定依赖于速度的摩擦力阈值，该阈值不得被超出。\n[0084] 在方法步骤T6中，在选择出的测定速度Vn确定的转向加速度的最大阈值 最小阈值 随后存储在相关数据库中。该数据库值的数量至少是由Vn， 和 组成的\n3的倍数。\n[0085] 在方法步骤T7中，循环终止，车辆被置于下一测定速度Vn+1并在此测量点重复方法步骤。\n[0086] 该方法可在发展的环境中执行，所测定的结果以值列表T的形式输入到车辆内部控制系统，或者，在另一优选改良方案中，其可以在一系列生产类型的车辆中周期性地或连续地执行，并可以定期更新值列表。\n[0087] 表T\n[0088]