ES2206939T3 - Servodireccion con asistencia de fuerza auxiliar hidraulica. - Google Patents
Servodireccion con asistencia de fuerza auxiliar hidraulica.Info
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- ES2206939T3 ES2206939T3 ES98928206T ES98928206T ES2206939T3 ES 2206939 T3 ES2206939 T3 ES 2206939T3 ES 98928206 T ES98928206 T ES 98928206T ES 98928206 T ES98928206 T ES 98928206T ES 2206939 T3 ES2206939 T3 ES 2206939T3
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
Abstract
La presente invención se refiere a un sistema de dirección de vehículo propulsado asistido con ayuda de energía hidráulica, que comprende un eje de dirección (15) con una rueda manual de dirección (16) unida a un órgano de entrada de un mecanismo de dirección (2). Un órgano de salida del mecanismo de dirección (2) se une a las ruedas (11) del vehículo de motor que ha de ser dirigido. Dos cámaras de trabajo (12, 13) del servo motor de un reforzador pueden ser presurizadas con fluido hidráulico a través de la válvula de dirección de una bomba del servo (19) cuando el eje de dirección (15) se gira con relación al órgano de entrada. Dos sensores (23, 24) están dispuestas en el eje de dirección (15) o sobre el órgano de salida del mecanismo de dirección (2) para detectar un ángulo de giro y/o un par. Las ruedas (11) a ser dirigidas y el mecanismo de dirección (2) devuelve a su posición original usando la ayuda hidráulica cuando la rueda de dirección manual (16) se libera siguiendo una maniobra de dirección. El caudal y la dirección de la energía hidráulica y el resetado de las ruedas a ser direccionadas (11) están controladas por una válvula electromagnética común, eléctricamente controlada.
Description
Servodirección con asistencia de fuerza auxiliar
hidráulica.
La invención concierne a una servodirección con
asistencia de fuerza auxiliar hidráulica para vehículos automóviles
según el preámbulo de la reivindicación 1. Un husillo de dirección
provisto de un volante de dirección está unido aquí con un miembro
de entrada de un mecanismo de dirección a través de un muelle de
torsión. Un miembro de salida del mecanismo de dirección está unido
con las ruedas a guiar del vehículo. Dos recintos de trabajo de un
servomotor de un dispositivo de amplificación de fuerza pueden ser
solicitados con un medio de presión desde una servobomba a través de
una válvula de dirección al producirse un giro relativo del husillo
de dirección con respecto al miembro de entrada. En el husillo de
dirección está dispuesto al menos un sensor para captar un ángulo
de giro y/o un par de giro. En el miembro de salida del mecanismo de
dirección está dispuesto un sensor para captar un ángulo de
dirección. Este sensor puede estar integrado también en la
sensórica de ángulo de giro del husillo de dirección. Un
dispositivo de reposición sirve para proporcionar asistencia
hidráulica a la reposición del mecanismo de dirección y de las
ruedas a guiar después de soltar el volante de dirección tras un
proceso de dirección.
Una servodirección de esta clase es conocida por
la patente EP 0 440 638 B1. Además de una servodirección completa
con asistencia de fuerza auxiliar hidráulica, está dispuesto aquí
un motor eléctrico que sirve para influir sobre la fuerza de
reacción perceptible en el volante de dirección en función de
diferentes parámetros. Además, el motor eléctrico sirve para
centrar la válvula de dirección exactamente en su punto medio. Por
último, con el motor eléctrico se puede conseguir una reposición
hidráulica del eje de dirección, a cuyo fin, tras soltar el volante
de dirección, la válvula de dirección se desplaza más allá de su
posición neutra hasta una posición de mando que corresponde a una
inversión del sentido de la dirección.
Se conoce por la patente
US-A-4,745,985 un sistema de
dirección que contiene diferentes características del preámbulo de
la reivindicación 1. Además, en este sistema de dirección se
controlan la magnitud y el sentido de la asistencia de fuerza
auxiliar hidráulica, así como la reposición de las ruedas a guiar, a
través de una válvula electromagnética común electrónicamente
controlada. En caso de que eventualmente se presente un defecto en
el dispositivo de mando electrónico, pueden presentarse defectos de
conducción que pueden llevar a una situación de peligro.
La invención se basa en el problema de
materializar las propiedades positivas existentes en la
servodirección conocida, tales como un exacto centrado del punto
medio de la válvula y una reposición hidráulica del eje de
dirección, con ayuda de medios más sencillos y sin el empleo de un
motor eléctrico. Además, deberá quedar asegurada la capacidad de
conducción del vehículo incluso al presentarse un defecto en el
sistema electrónico.
Este problema se resuelve con la servodirección
caracterizada en la reivindicación 1 debido a que tanto la magnitud
y el sentido de la asistencia de fuerza auxiliar hidráulica como la
reposición de la ruedas a guiar se controlan a través de una
válvula electromagnética común electrónicamente controlada. La
válvula electromagnética puede estar integrada en la servodirección
propiamente dicha o bien puede estar dispuesta por fuera de ella en
un sitio cualquiera. La fuerza auxiliar para la asistencia
hidráulica es suministrada exclusivamente por la servobomba. No se
necesita un motor eléctrico.
Para excluir una situación de peligro al
presentarse eventualmente un defecto, se dispone una válvula de
cortocircuito entre el husillo de dirección y el miembro de entrada
del mecanismo de dirección. Por el contrario, en las
servodirecciones conocidas está asentada la válvula de dirección en
este sitio. La válvula de cortocircuito está construida como una
válvula de distribuidor giratorio con punto medio cerrado, de modo
que en su posición neutra no es posible una unión entre los dos
recintos de trabajo del servomotor. Unicamente al presentarse un
defecto se conmuta la válvula de cortocircuito a su posición
abierta, de modo que los dos recintos de trabajo del servomotor
quedan unidos uno con otro. Los dos recintos de trabajo están
entonces cortocircuitados, con lo que no puede producirse una
acumulación de presión en el servomotor. La energía de dirección se
obtiene en este caso exclusivamente a través del accionamiento
mecánico del volante de dirección.
Ejecuciones ventajosas y convenientes de la
invención están indicadas en las reivindicaciones subordinadas.
La válvula electromagnética puede controlarse de
manera sencilla a través de una unidad electrónica en función de al
menos un parámetro, tal como, por ejemplo, la velocidad de marcha
del vehículo, la velocidad de dirección, la velocidad de guiñada,
la carga del vehículo, la aceleración del vehículo y otros.
Mediante una programación correspondiente de la
unidad electrónica y una sensórica correspondiente se puede
controlar la válvula electromagnética con ayuda de señales que dan
información sobre la posición actual del vehículo y sobre
posiciones futuras deseadas. De este modo, la opción para una
dirección automática está contenida en la servodirección.
En lo que sigue, se explica la invención con más
detalle haciendo referencia a dos ejemplos de ejecución
representados en las figuras 1 y 2.
La invención se explica con referencia al ejemplo
de una servodirección de tuerca a bolas. Sin embargo, la invención
puede aplicarse con el mismo efecto también a servodirecciones de
cremallera.
En una caja de dirección 1 un mecanismo de
dirección 2 contiene un pistón de trabajo 3 que está unido para su
impulsión con un husillo roscado 5 a través de una fila de bolas 4
y con un árbol segmentado 7 a través de un dentado 6. El husillo
roscado 5 forma aquí un miembro de entrada del mecanismo de
dirección 2 y el árbol segmentado 7 constituye un miembro de salida
del mecanismo de dirección 2.
Existe una unión del árbol segmentado 7, a través
de una palanca de columna de dirección 8 y un varillaje de
dirección 10, con al menos dos ruedas 11 a guiar del vehículo
automóvil.
La caja 1 forma dos recintos de trabajo
cilíndricos 12 y 13 que están separados uno de otro por el pistón
de trabajo 3.
El husillo roscado 5 como miembro de entrada del
mecanismo de dirección 2 está unido, a través de un muelle de
torsión 14, con un husillo de dirección 15 que lleva un volante de
dirección 16. El husillo de dirección 15 puede estar subdividido
por una articulación de cruceta 17.
Los dos recintos de trabajo 12 y 13 pueden ser
solicitados a través de una válvula electromagnética 18, por
ejemplo una válvula proporcional, con un medio de presión que
transporta una servobomba 19 desde un recipiente 20. La servobomba
19 es accionada, por ejemplo, por un motor 21 del vehículo o un
motor eléctrico.
La válvula electromagnética 18 puede estar
realizada con punto medio abierto o punto medio cerrado. En una
ejecución con punto medio cerrado está dispuesto, además de la
servobomba 19, un acumulador de medio de presión, no
representado.
La válvula electromagnética 18 es regulada por
una unidad electrónica 22. La unidad electrónica 22 recibe señales
de al menos un primer sensor 23 para captar un ángulo de giro y/o
un par de giro, que está dispuesto en el husillo de dirección 15.
Un segundo sensor 24 para captar un ángulo de dirección está
dispuesto en el miembro de salida - el árbol segmentado 7 - del
mecanismo de dirección 2 y suministra las señales correspondientes
a la unidad electrónica 22. El sensor puede estar dispuesto también
con el mismo efecto en el miembro de entrada del mecanismo de
dirección 2. Otras señales que reproducen parámetros del estado
correspondiente del vehículo son alimentadas a la unidad
electrónica 22, por ejemplo, desde un tacómetro electrónico 25 y un
sensor 26 de la velocidad de guiñada.
En el ejemplo de ejecución según la figura 1 se
ha instalado, por motivos de seguridad, una válvula de
cortocircuito 27 entre el husillo de dirección 15 y el miembro de
entrada del mecanismo de dirección 2, es decir, el husillo roscado
5. Las válvula de cortocircuito 27 está construida como una válvula
de distribuidor giratorio con punto medio cerrado. Esto se ha
indicado simbólicamente en la figura 1. Al producirse un giro
relativo entre el husillo de dirección 15 y el husillo roscado 5, en
el que el muelle de torsión 14 es girado en función del par de
dirección aplicado, la válvula de cortocircuito 27 puede abrirse
con una fuerza de accionamiento de poco menos de 450 N. Según una
directiva de la Unión Europea, esta fuerza de accionamiento es
admisible cuando se presenta un defecto en una servodirección. La
válvula de cortocircuito 27 es accionada mecánicamente de manera
análoga a una válvula de distribuidor giratorio de una
servodirección "normal" y, por este motivo, es muy segura.
Abriendo la válvula de cortocircuito 27 se unen entre sí los
recintos de trabajo 12 y 13, de modo que no puede producirse
entonces una acumulación de presión en los recintos de trabajo 12 y
13 del mecanismo de dirección 2. El mecanismo de dirección 2 es
desplazado en este caso exclusivamente por la fuerza manual aplicada
al volante de dirección.
Mediante una programación correspondiente de la
unidad electrónica 22 se puede diseñar la servodirección para
desarrollar una función de dirección automática. Desde un
dispositivo de mando, no representado, dispuesto por fuera del
vehículo, se pueden transmitir señales a la unidad electrónica 22.
El dispositivo de mando puede estar equipado, por ejemplo, con un
cable de inducción en la carretera. Es posible también una
orientación de vídeo o un control por satélite. Las señales dan
información sobre la posición actual del vehículo y sobre
posiciones futuras deseadas. Las diferencias de valor nominal/valor
real son captadas entonces por la unidad electrónica 22 y se
transmiten órdenes de mando correspondientemente corregidas a la
válvula electromagnética 18. El conductor puede poner fuera de
servicio la función de la dirección automática interviniendo en el
volante de dirección 16.
En el segundo ejemplo de ejecución según la
figura 2 la válvula de cortocircuito está integrada en la válvula
electromagnética 18. La válvula de cortocircuito se puede activar
en este caso por vía electrónica conjuntamente con la válvula
electromagnética 18.
En este ejemplo de ejecución el primer sensor
está construido como sensor de ángulo de giro 28. Otro sensor de
ángulo de giro 29 está adaptado al extremo inferior de la caja de
dirección 1 y acoplado con el husillo de dirección 5. Mediante este
otro sensor de ángulo de giro 29 se puede mejorar la resolución de
ángulo del segundo sensor 24 dispuesto en el árbol segmentado
7.
Los demás componentes del segundo ejemplo de
ejecución corresponden a los del primer ejemplo de ejecución y se
han designado con los mismos símbolos de referencia.
Un movimiento de dirección en el volante de
dirección 16 es captado por el sensor de ángulo de giro 28 en el
husillo de dirección 15. El movimiento de dirección es transmitido
por el husillo de dirección 15 a través del muelle de torsión 14,
el cual es torsionado aquí en función del par de accionamiento. El
muelle de torsión 14 está unido fijamente en su otro lado con el
husillo roscado 5.
Una torsión del muelle de torsión 14 provoca una
variación de la relación del sensor de ángulo de giro superior 28
con el segundo sensor 24 en el árbol segmentado 7. Esta variación
de ángulo relativa es evaluada por la unidad electrónica 22.
Conforme al sentido de giro, la unidad electrónica 22 envía entonces
una corriente de aceite de la bomba 19 a los recintos de trabajo
correspondientes 12 ó 13 a través de la válvula electromagnética
18. Dado que el segundo sensor 24 en el árbol segmentado 7 presenta
solamente alrededor de 90º de desviación angular total y, por tanto,
la resolución del sensor es relativamente imprecisa, se ha tenido
que montar delante de él un engranaje multiplicador. En lugar de
este engranaje multiplicador necesario se presenta el sensor de
ángulo de giro 29, que gira junto con el husillo roscado 5.
Tanto los dos sensores de ángulo de giro 28 y 29
como los sensores primero y segundo 23, 24 en el árbol segmentado 7
y la unidad electrónica 22 están diseñados en forma redundante.
Debido a la redundancia en la zona de los sensores y de la unidad
electrónica es posible reconocer defectos e inactivar la asistencia
hidráulica del mecanismo de dirección 2 a través de las válvulas de
cortocircuito electrónicamente activable integrada en la válvula
electromagnética 18.
- 1
- Caja de dirección
- 2
- Mecanismo de dirección
- 3
- Pistón de trabajo
- 4
- Fila de bolas
- 5
- Husillo roscado
- 6
- Dentado
- 7
- Árbol segmentado
- 8
- Palanca de la columna de dirección
- 9
- -
- 10
- Varillaje de dirección
- 11
- Rueda
- 12
- Recinto de trabajo
- 13
- Recinto de trabajo
- 14
- Muelle de torsión
- 15
- Husillo de dirección
- 16
- Volante de dirección
- 17
- Articulación de cruceta
- 18
- Válvula electromagnética
- 19
- Servobomba
- 20
- Recipiente
- 21
- Motor del vehículo
- 22
- Unidad electrónica
- 23
- Primer sensor
- 24
- Segundo sensor
- 25
- Tacómetro
- 26
- Sensor de la velocidad de guiñada
- 27
- Válvula de cortocircuito
- 28
- Sensor de ángulo de giro
- 29
- Sensor de ángulo de giro
Claims (11)
1. Servodirección con asistencia de fuerza
auxiliar hidráulica para vehículos automóviles, con las
características siguientes:
- un husillo de dirección (15) provisto de un
volante de dirección (16) está unido con un miembro de entrada de
un mecanismo de dirección (2) a través de un muelle de torsión
(14),
- un miembro de salida del mecanismo de dirección
(2) está unido con ruedas (11) a guiar del vehículo automóvil,
- dos recintos de trabajo (12, 13) de un
servomotor de un dispositivo amplificador de fuerza pueden ser
solicitados por una servobomba (19) con un medio de presión a
través de una válvula de dirección al producirse un giro relativo
del husillo de dirección (15) con respecto al miembro de
entrada,
- al menos un sensor (23) para captar un ángulo
de giro y/o un par de giro está dispuesto en el husillo de
dirección (15),
- un sensor (24) para captar un ángulo de
dirección está dispuesto en una parte del mecanismo de dirección
(2), especialmente en el miembro de salida o en el miembro de
entrada,
- un dispositivo de reposición sirve para
proporcionar asistencia hidráulica a la reposición del mecanismo de
dirección (2) y de las ruedas (11) a guiar después de soltar el
volante de dirección (16) tras un proceso de dirección,
caracterizada porque tanto la magnitud y
el sentido de la asistencia de fuerza auxiliar hidráulica como la
reposición de las ruedas (11) a guiar son controlados a través de
una válvula electromagnética común electrónicamente controlada (18),
y porque entre el husillo de dirección (15) y el miembro de entrada
del mecanismo de dirección (2) está dispuesta una válvula de
cortocircuito (27) en cuya posición abierta están unidos entre sí
los dos recintos de trabajo (12, 13) del servomotor.
2. Servodirección según la reivindicación 1,
caracterizada porque la válvula de cortocircuito (27) está
construida como válvula de distribuidor giratorio con punto medio
cerrado.
3. Servodirección según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque la válvula de cortocircuito (27) está
construida como válvula de seguridad mecánicamente accionable.
4. Servodirección según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la válvula
electromagnética (18) puede ser controlada a través de una unidad
electrónica (22) en función de al menos un parámetro, tal como la
velocidad de marcha del vehículo, la velocidad de dirección, la
velocidad de guiñada, la carga del vehículo y otros.
5. Servodirección según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la válvula
electromagnética (18) puede ser controlada a través de la unidad
electrónica (22) en función de señales que dan información sobre la
posición actual del vehículo y sobre posiciones futuras
deseadas.
6. Servodirección según la reivindicación 5,
caracterizada porque las señales son transmitidas desde un
dispositivo de mando dispuesto por fuera del vehículo hasta la
unidad electrónica (22) del
\hbox{vehículo.} 7. Servodirección según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la válvula
electromagnética (18) es una válvula con punto medio cerrado y
porque, además de la servobomba, está dispuesto un acumulador de
medio de presión.
8. Servodirección según la reivindicación 1,
caracterizada porque la válvula de cortocircuito está
integrada de forma electrónicamente activable en la válvula
electromagnética (18).
9. Servodirección según la reivindicación 1,
caracterizada porque, además del sensor (23) dispuesto en el
husillo de dirección (15) para captar un ángulo de giro y/o un par
de giro, está dispuesto otro sensor de esta clase en el miembro de
entrada del mecanismo de dirección (2).
10. Servodirección según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque los sensores
(23, 24, 28, 29) y la unidad electrónica (22) están construidos en
forma redundante.
11. Servodirección según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la válvula
electromagnética (18) es una válvula proporcional.
Applications Claiming Priority (2)
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