ES2202941T3 - Procedimiento para la supresion de oscilaciones de altra frecuencia en los ejes dirigidos de un vehiculo. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO PARA SUPRESION DE OSCILACIONES DE ALTA FRECUENCIA EN EJES ARTICULADOS DE UN VEHICULO, CON UN EQUIPO DE REGULACION PARA LA REGULACION DE UN ANGULO DE DIRECCION EN BASE A UN VALOR TEORICO AVERIGUADO. UNA DIRECCION ACTIVA DE ESTE TIPO TIENE LA VENTAJA, DE QUE SE EVITAN POSIBLES FALLOS DE MARCHA DENTRO DEL MARCO FISICO. ES SIN EMBARGO DESVENTAJOSO, QUE EN BASE A LA REGULACION DEL ANGULO DE DIRECCION, DE LA RIGIDEZ DE LA DIRECCION Y EL COMPORTAMIENTO DE INCIDENCIA DE LA RUEDA SE GENEREN OSCILACIONES DE ALTA FRECUENCIA DE LA RUEDA ALREDEDOR DE SU EJE ALTO. LA APARICION DE ESTAS OSCILACIONES SE CARACTERIZAN COMO EFECTO SHIMMY. EL OBJETIVO DE LA INVENCION ES EVITAR LA APARICION DEL EFECTO SHIMMY DE FORMA FIABLE Y SIN MENOSCABO DE LA CALIDAD DE REGULACION DEL ANGULO DE DIRECCION. EN UN MODELO DE DIRECCION SE DETERMINA LA VELOCIDAD DEL ANGULO DE DIRECCION Y SE GUIA AL EQUIPO DE CALCULO COMO OTRA MAGNITUD DE ENTRADA.

Description

Procedimiento para la supresión de oscilaciones de alta frecuencia en los ejes dirigidos de un vehículo.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la supresión de las oscilaciones de alta frecuencia en los ejes dirigidos de un vehículo; con un dispositivo de regulación para regular el ángulo de dirección y conforme a lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente 1), tal como el mismo es conocido, por ejemplo, a través de la Patente Alemana Núm. DE 42 26 746 A1.

En la Patente Alemana Núm. DE 43 35 413 A1 está descrito un procedimiento que permite determinar, dentro de una unidad de cálculo, un ángulo de dirección en función de la situación de conducción; en este caso, sobre la base del ángulo del volante de dirección, que por el conductor es producido en el medio de accionamiento - es decir, en el volante de dirección - así como en base a la velocidad del ángulo de guiñada, como una magnitud que caracteriza el comportamiento en la conducción, es determinado un valor teórico del ángulo de dirección.

Una dirección activa de este tipo tiene la ventaja de que, dentro del marco de lo físicamente posible, sea ampliada la gama de las situaciones de conducción, que pueden ser dominadas. Existe, sin embargo, el gran inconveniente de que, debido a la regulación del ángulo de dirección, a la rigidez de la dirección y al comportamiento de entrada de la rueda, se produzcan unas oscilaciones de alta frecuencia de la rueda por el eje vertical de la misma. La presentación de estas oscilaciones es conocida como el efecto Shimmy.

La presentación de este efecto podría ser contrarrestada mediante unos filtros de paso bajo para el valor teórico del ángulo de dirección. Esto, sin embargo, tendría el inconveniente de que empeoraran el ancho de banda de la regulación del ángulo de dirección y, por consiguiente, la calidad de la regulación del mismo. Con independencia de la regulación del ángulo de dirección, estas oscilaciones de alta frecuencia también pueden ser excitadas por un accionamiento del freno.

La presente invención tiene el objeto de impedir la presentación del efecto Shimmy de una manera segura y, al mismo tiempo, sin ningún perjuicio en la calidad de regulación del ángulo de dirección.

En una regulación del ángulo de dirección conforme a lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente 1), este objeto se consigue, de acuerdo con la presente invención, por medio de las características distintivas de la reivindicación de patente 1); en este caso, las características de las reivindicaciones secundarias indican unas convenientes formas de realización de la presente invención así como unas ampliaciones de las mismas.

A un dispositivo de regulación es aportado un valor teórico para el ángulo de dirección. El dispositivo de regulación regula el valor teórico para el eje dirigido, que está asignado al mismo. El valor teórico es determinado dentro de una unidad de cálculo; a este efecto, como una magnitud de entrada también es aportado - aparte del ángulo de dirección, determinado previamente por el conductor, y las magnitudes, que caracterizan el comportamiento en la conducción - un valor de la velocidad de dirección, el cual es determinado sobre la base de un modelo para la dirección.

Según las formas de realización de la presente invención, para la determinación de la velocidad de dirección son empleados la fuerza lateral en las ruedas dirigidas y/o el valor teórico del ángulo de dirección. Conforme a otra forma de realización de la invención es así que, aparte de la velocidad de dirección, puede ser determinada también la aceleración de dirección para ser aportada al elemento determinador del valor teórico.

En cuanto a los demás aspectos, la presente invención se explica, a continuación, con más detalles por medio de un ejemplo de realización que, está representado en el plano adjunto; en el mismo, su Figura única muestra la vista esquematizada de un regulador según la presente invención. El conductor dirige el vehículo a través de un medio de accionamiento 11, es decir, el volante de dirección. El transformador 12 transforma el dato de entrada, producido por el conductor, en una señal eléctrica, que representa el ángulo de volante de dirección \delta_{F}. Esta señal es aportada a la unidad de cálculo 13. La unidad de cálculo 13 tiene dos bloques de funciones. Estos consisten, por un lado, en un determinador de valor teórico 14 y, por el otro lado, en un modelo de dirección 15. A la unidad de cálculo 13 también son aportadas unas señales G, que representan el comportamiento de conducción del vehículo como, por ejemplo, la velocidad de guiñada \dot{\Psi} y el número de revoluciones \omega_{i} de las ruedas. Sobre la base de estas señales G así como en base al ángulo de volante de dirección \delta_{F}, dentro del bloque 16 es determinado un valor \delta_{E} para el ángulo de dirección de las ruedas dirigidas del eje. Dentro de los elementos enlazadores 17, este valor es enlazado con la estimada velocidad de dirección \hat{\dot{\delta}} y con la aceleración de dirección \hat{\ddot{\delta}}. El valor teórico \delta_{s} del ángulo de dirección, el cual resulta de ello, es aportado al dispositivo de regulación 18 para, regular el ángulo de dirección en el eje dirigido así como - dentro de la unidad de cálculo 13 - es aportado al modelo de dirección 15. El regulador de dirección ajusta el valor teórico \delta_{s} para el ángulo de dirección en las ruedas, para lo cual es aportado al mismo el valor real del ángulo de dirección \delta_{IST} de las ruedas.

A los efectos de determinar los valores estimados de la velocidad de dirección \hat{\dot{\delta}} y de la aceleración de dirección \hat{\ddot{\delta}}, al modelo de dirección 15 es aportado, adicionalmente, un valor de la fuerza lateral S en el eje dirigido. El valor de la fuerza lateral puede proceder, por ejemplo, del elemento determinador de valor teórico 14, siempre que este valor sea calculado o estimado en la determinación del valor teórico \delta_{s} para el ángulo de dirección. Esta fuerza lateral también puede ser determinada de las magnitudes de aceleración transversal \alpha_{y} y de aceleración de guiñada \ddot{\Psi} - que son características del comportamiento en la dirección - según la ecuación de

S = \frac{l_{h}a_{y}m + I_{z}\ddot{\Psi}}{l_{v} + l_{h}}

en la cual m representa la masa del vehículo, l_{v} y l_{h} representan las distancias del eje delantero y del eje trasero, respectivamente, del centro de gravedad del vehículo, mientras que I_{Z} representa el momento de inercia del vehículo por el eje vertical.

A continuación, para el ejemplo de un eje delantero dirigido y no accionado, se indica cómo pueden ser determinados los valores estimados dentro del modelo de dirección 15 y cómo estos valores pueden ser enlazados con el valor \delta_{E} para el ángulo de dirección, el cual es determinado dentro del bloque 16, con el fin de obtener el valor teórico \delta_{s}.

De los momentos, que atacan en las ruedas del eje delantero, es deducida la ecuación diferencial

I_{rad(rueda)}\ddot{\delta}=-k_{D}\dot{\delta}+c_{L}(\delta_{S}-\delta) -n_{K}S;

en este caso, k_{D} representa la constante de amortiguación, que es característica de la rueda; c_{L} representa la rigidez de dirección y n_{K} indica el seguimiento. La constante de amortiguación, la rigidez de dirección así como el momento de inercia de la rueda son unos valores constantes que, como unas magnitudes ya conocidas, pueden estar memorizados.

Solamente el último término –n_{K}S de la ecuación está basado en el hecho de que sobre la rueda actúa una fuerza lateral, mientras que los otros dos términos se basan en unas indeseables perturbaciones. Por consiguiente, para la aceleración de dirección se obtiene

\hat{\ddot{\delta}}=- \frac{n_{K}S}{I_{rad}}+\frac{c_{L}}{I_{rad}}(\delta_{S}-\delta) -\frac{K_{D}}{I_{rad(rueda)}}\dot{\delta}.

A través de una integración, se obtiene luego la siguiente expresión para los valores estimados de la velocidad de dirección y del ángulo de dirección:

\hat{\dot{\delta}} = \hat{\dot{\delta}}_{ALT(anterior)}+\hat{\ddot{\delta}}.dt,

\hat{\delta} = \hat{\delta}_{ALT(anterior)}+\hat{\dot{\delta}}.dt.

Estos valores pueden ser determinados dentro de la unidad de cálculo mediante, por ejemplo, una integración numérica según el método de Euler. A este efecto, \hat{\dot{\delta}}_{ALT} y \hat{\delta}_{ALT} representan los valores de las magnitudes del ciclo de regulación anterior.

Estos valores estimados de la velocidad de dirección \hat{\dot{\delta}} y de la aceleración de dirección \hat{\ddot{\delta}} pueden ser aportados ahora el elemento determinador del valor teórico. Aquí son empleados los elementos enlazadores 17 para añadir al valor \delta_{E} unos términos, que tienen en cuenta la aceleración de dirección y la velocidad de dirección. Seguidamente, se obtiene la expresión para el valor teórico \delta_{S}

\delta_{S}=\delta_{E}+\varepsilon_{1}\hat{\dot{\delta}}+\varepsilon_{2}\hat{\ddot{\delta}},

siendo \varepsilon_{1} y \varepsilon_{2} unas constantes de retorno, cuyos valores han de ser ajustados para el vehículo.

Claims (5)

1. Procedimiento para la supresión de las oscilaciones de alta frecuencia en los ejes dirigidos de un vehículo; a este efecto,

* En el eje dirigido ataca un dispositivo de regulación (18) para el ajuste de un ángulo de dirección en función de un determinado valor teórico (\delta_{s});

* Dentro de una unidad de cálculo (13), por medio de un elemento determinador de valor teórico (14) y sobre la base de

-

Un ángulo de volante de dirección (\delta_{F}), previamente determinado por el conductor en un medio de accionamiento (11), y en base a

-

Por lo menos una magnitud (G), que es característica del comportamiento en la dirección del vehículo,

es determinado un valor teórico (\delta_{S}) para el ángulo de dirección, el cual es aportado al dispositivo de regulación;

procedimiento éste que está caracterizado porque, dentro de la unidad de cálculo (13) y sobre la base de un modelo de dirección (15), es determinado por lo menos un valor para la velocidad de dirección (\hat{\dot{\delta}}), el cual es aportado al elemento determinador de valor teórico como una magnitud de entrada adicional.

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1) y caracterizado porque para la determinación del valor de la velocidad de dirección (\hat{\dot{\delta}}) es empleado por lo menos el valor teórico (\delta_{S}) del ángulo de dirección.

3. Procedimiento conforme a la reivindicación 2) y caracterizado porque como valor teórico (\delta_{S}) del ángulo de dirección es empleado el ángulo de dirección (\delta_{alt}), determinado según el anterior ciclo de regulación.

4. Procedimiento conforme a las reivindicaciones 2) ó 3) y caracterizado porque - para la determinación del valor de la velocidad de dirección (\hat{\dot{\delta}}) - como magnitud de entrada es empleado por lo menos un valor para la fuerza lateral (S) del eje dirigido.

5. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 4) y caracterizado porque, adicionalmente a la velocidad de dirección (\hat{\dot{\delta}}), también es determinada la aceleración de dirección (\hat{\ddot{\delta}}), que como magnitud de entrada es aportada al elemento determinador de valor teórico (14).