ES2227937T3 - Sistema de direccion para un vehiculo. - Google Patents
Sistema de direccion para un vehiculo.Info
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Abstract
Se presenta un sistema de servodirección para un vehículo. La dirección del vehículo es un sistema de servodirección con una unidad de control (14) para procesar la señal del detector del momento operativo (12), para generar un momento de dirección nominal o una fuerza de dirección nominal. Una unidad de dirección (16) está mecánicamente desacoplada del volante (10), de forma que el momento nominal de dirección o la fuerza de dirección se aplique a las ruedas a ser guiadas. Un dispositivo de realimentación (26) ajusta el ángulo nominal registrado en el volante (10).
Description
Sistema de dirección para un vehículo.
La invención concierne a un sistema de dirección
para un vehículo según el preámbulo de la reivindicación 1.
Se conocen sistemas de dirección en los que un
dispositivo de mando de la dirección está desacoplado mecánicamente
de un dispositivo de dirección que ejerce la fuerza sobre las
ruedas. Un dispositivo de esta clase posee, por ejemplo, la ventaja
de que pueden tenerse en cuenta de forma más sencilla las
correcciones de dirección que resulten necesarias debido a criterios
de estabilidad y dinámica de marcha, y de que el comportamiento de
dirección puede adaptarse de manera correspondiente a una
respectiva situación de marcha. Además, se obtiene una construcción
más sencilla y la unidad de mando de la dirección puede disponerse
de forma más variable en el vehículo.
Se conocen especialmente sistemas de dirección de
esta clase en los que se toma un ángulo de dirección en la unidad
de mando de la dirección y se ajusta este ángulo a través de una
unidad de control de las ruedas (véase el documento DE 39 30 445
A1). Además, se calcula la contrafuerza actuante sobre las ruedas a
partir de la acción rueda-carretera y se reacopla la
misma a la unidad de mando de la dirección, de modo que el conductor
adquiere a través de este momento de fuerza reacoplado una sensación
de marcha correspondiente a una sensación de marcha mecánica.
Sin embargo, tales sistemas de dirección adolecen
del inconveniente de que - especialmente al soltar el usuario la
unidad de mando de la dirección - pueden producirse oscilaciones de
la dirección debido al rozamiento de adherencia en el mecanismo de
dirección.
Se conoce por el documento EP 0 775 624 A2 un
sistema de dirección en el que se puede tomar en una unidad de
mando de la dirección un par de mando que es convertido por una
unidad de control en una corriente de control. Con esta corriente
de control se solicita nuevamente un actuador que actúa sobre las
ruedas dirigibles. A través de un sensor se calcula, además, el
ángulo de oblicuidad de las ruedas. Una señal correspondiente es
procesada por el dispositivo de control junto con otras señales y
un par de reposición correspondiente es retransmitido a la unidad
de mando. Contra este par de reposición, el usuario del vehículo
actúa a su vez sobre la unidad de mando de la dirección.
El cometido de la invención es indicar un sistema
de dirección sencillo de la clase antes citada con el cual pueda
proporcionarse de manera eficaz una buena sensación de marcha, sin
que puedan producirse oscilaciones a consecuencia de un rozamiento
de adherencia en el sistema de dirección.
Este problema se resuelve con las características
citadas en la reivindicación 1.
Por consiguiente, el sistema de dirección según
la invención para un vehículo está estructurado de tal manera que
en principio se calcula una especificación de par en un elemento de
mando de la dirección y se reacopla a éste un deseo de ángulo de
dirección correspondiente del conductor. Se transmite a las ruedas
un par de dirección calculado por el dispositivo de control.
Seguidamente, se ajustan automáticamente las ruedas de modo que se
compensen exactamente este par y el par antagonista proveniente de
la acción rueda-carretera (equilibrio de pares). En
este caso, el par de dirección nominal especificado por la unidad de
control corresponde al par que se genera por efecto de la fuerza
lateral de las ruedas.
En este contexto, se consigna especialmente que
los términos "pares de dirección" y "fuerzas de
dirección" pueden equipararse formalmente en la presente
descripción.
En un bucle de reacoplamiento se calcula primero
el ángulo de dirección (de equilibrio) de las ruedas dirigibles que
se ajusta realmente y se retransmite éste a la unidad de control.
Esta calcula un deseo de ángulo de dirección correspondiente del
conductor en la unidad de mando de la dirección, el cual es ajustado
por medio de una unidad de retroaviso. Al implementar el sistema de
dirección según la invención el conductor piensa también que
especifica con su volante, es decir, su dispositivo de mando de la
dirección, un ángulo de dirección o bien que desea un ángulo de
esta clase. Sin embargo, para expresar que no se especifica aquí
ningún ángulo de dirección deseado por el conductor, sino un par de
mando, se designa en la presente descripción como "deseo de
ángulo de dirección del conductor" el ángulo de dirección
correspondiente ajustado en el dispositivo de mando de la
dirección. Por tanto, en la primera rama de la regulación se ajusta
en conjunto en las ruedas un par prefijado. En la segunda rama de
la regulación se retransmite el ángulo de dirección captado,
reelaborado en forma del deseo de ángulo de dirección del conductor,
a la unidad de mando de la dirección.
Con este sencillo control se indica un sistema de
dirección eficaz y que proporciona una buena sensación de marcha,
en el que no se presentan efectos de oscilación debido a un
rozamiento de adherencia en dicho sistema de dirección.
Según una forma de ejecución ventajosa del
sistema de dirección, el par en las ruedas es ajustado en un
proceso de regulación. A este fin, se capta el par de dirección
real verdaderamente aplicado por un sensor de par en las ruedas y se
compara éste con el par de dirección nominal. Si se detecta una
desviación de ambos valores, el dispositivo de dirección acciona
las ruedas de tal manera que el par de dirección real venga a
coincidir con el par de dirección nominal requerido.
Análogamente, una forma de ejecución preferida de
la invención se caracteriza porque el deseo de ángulo de dirección
del conductor en el dispositivo de mando de la dirección se ajusta
en otra regulación. A este fin, un sensor de ángulo de giro capta
el ángulo de giro real aplicado al dispositivo de mando de la
dirección y lo compara con el deseo de ángulo de dirección del
conductor calculado por la unidad de control. Si se detecta una
desviación de ambos valores, se controla el dispositivo de mando de
la dirección de tal manera que el ángulo de giro real venga a
coincidir con el deseo de ángulo de dirección del conductor.
Los dispositivos de ajuste previstos para
accionar las ruedas o el dispositivo de mando de la dirección
pueden ser de construcción eléctrica, hidráulica o neumática o bien
estar construidos de otra manera conocida.
Dado que los sistemas de dirección son relevantes
generalmente en alto grado para la seguridad, se han previsto en
forma redundante preferiblemente todos los elementos de hardware y
software comprendidos por el sistema de dirección.
Las ruedas dirigibles pueden estar unidas una con
otra a través de un varillaje de rueda. Como alternativa, cada
rueda puede ser dirigible por separado.
Según una forma de ejecución preferida de la
invención, la unión entre el dispositivo de mando de la dirección y
el actuador para ajustar el deseo de ángulo de dirección del
conductor en el dispositivo de mando de la dirección es de diseño
elástico, por ejemplo por medio de un muelle de torsión.
Otra forma de ejecución ventajosa se caracteriza
porque el dispositivo de control calcula el par de dirección
nominal y/o el deseo de ángulo de dirección del conductor de tal
manera que se obtenga una elasticidad o rigidez virtual entre la
especificación de mando del vehículo y la acción de
rueda-carretera. Esto sirve para mejorar la
comodidad y para mejorar el comportamiento de marcha, así como para
aumentar la estabilidad de marcha.
Una ventaja de un desacoplamiento mecánico del
dispositivo de mando de la dirección y el dispositivo de dirección
consiste en la sencilla compensación de diferentes influencias de
estabilidad y dinámica de marcha. A este fin, la unidad de control
puede estar construida de tal manera que se evalúen otras
magnitudes, tales como la velocidad del vehículo, la tasa de
guiñada, el ángulo de resbalamiento, el estado de la carretera, la
aceleración transversal u otros datos característicos y se tengan
éstos en cuenta al formar los pares de dirección nominales y/o los
valores para el deseo de ángulo de dirección del conductor.
Se describe seguidamente la invención haciendo
referencia a un ejemplo de ejecución. El único dibujo muestra un
croquis de circuito lógico esquemático en una forma de ejecución de
la invención.
En la figura única se ha previsto un dispositivo
10 de mando de la dirección (por ejemplo, un volante) que ha de ser
maniobrado por un conductor y que lleva asociado un sensor de par de
mando 12. El sensor de par de mando 12 capta la fuerza de mando o el
par de mando prefijado por el usuario del vehículo en el dispositivo
10 de mando de la dirección y transmite esta fuerza o este par a una
unidad de control 14. La unidad de control 14 calcula al menos,
sobre la base de la especificación de par de mando, un valor para el
par de dirección nominal que deberá ajustarse en las ruedas. Como ya
se ha mencionado anteriormente, los términos "pares nominales o
reales" abarcan también "fuerzas nominales o reales".
Aunque no se representa en el presente ejemplo de
ejecución, pueden transmitirse también a la unidad de control 14,
naturalmente, otras magnitudes características, tales como la
velocidad del vehículo, la tasa de guiñada, el ángulo de
resbalamiento, el estado de la carretera, la aceleración transversal
o magnitudes similares que influyan sobre la comodidad, el
comportamiento de marcha y la estabilidad de marcha, y dicha unidad
de control adapta el par de dirección nominal a determinar de
algoritmos de corrección correspondientemente prefijados.
El par de dirección nominal así calculado es
transmitido a un dispositivo de dirección 16 que solicita a un
actuador de par 18. Este mueve las ruedas 20 de tal manera que se
aplique el par de dirección nominal a dichas ruedas 20.
En el presente caso, dos ruedas están unidas una
con otra a través de un varillaje de dirección. El varillaje de
dirección es movido - no representado - a través de un mecanismo de
dirección accionado por el actuador de par 18. Como alternativa,
las ruedas pueden ser también solicitadas y accionadas
individualmente. Hay que prever entonces un número correspondiente
de actuadores de par.
Al mismo tiempo, el par de dirección real
aplicado a las ruedas es captado por un sensor de par 22 y
retransmitido al dispositivo de dirección 16. Este dispositivo de
dirección 16 compara la especificación de par de giro nominal y el
valor de par de giro real y envía al actuador de par 18 una señal
tal que el valor de par de dirección real se acomode lo más
rápidamente posible al valor de par de dirección nominal. Por
tanto, la unidad constituida por el dispositivo de dirección 16, el
actuador de par 18, la rueda 20 y el sensor de par 22 es una unidad
de regulación separada.
Por otro lado, se calcula primero en un bucle de
reacoplamiento, a través de un sensor de ángulo de dirección 24, el
ángulo de dirección que se ajusta en las ruedas y se transmite éste
a la unidad de control 14. Esta unidad de control 14 calcula
seguidamente un deseo de ángulo de dirección correspondiente del
conductor para el dispositivo 10 de mando de la dirección y
transmite éste a una unidad de retroaviso 26.
La unidad de retroaviso 26 solicita a un actuador
28 con una señal para ajustar el deseo de ángulo de dirección del
conductor en el dispositivo 10 de mando de la dirección. En
paralelo con esto, un sensor de ángulo de giro 30 capta el ángulo
de giro real verdaderamente aplicado al dispositivo 10 de mando de
la dirección y retransmite éste a la unidad de retroaviso 26. Esta
solicita ahora al actuador 28 de tal manera que el ángulo de giro
real aplicado al dispositivo 10 de mando de la dirección se acomode
al deseo de ángulo de dirección del conductor. Por tanto, la unidad
constituida por la unidad de retroaviso 26, el actuador 28, el
dispositivo 10 de mando de la dirección y el sensor de ángulo de
giro 30 son también un circuito de regulación.
Mediante la forma de ejecución descrita del
sistema de dirección se mide el par de mando prefijado por el
usuario o la fuerza de mando del mismo y se transmite este par o
esta fuerza a las ruedas a través del aparato de control. Para
proporcionar la sensación de marcha se mide el ángulo de rueda que
se ajusta en lugar de la fuerza antagonista de la acción de
rueda-carretera y se retransmite también este
ángulo a la unidad de mando de la dirección a través del aparato de
control. El circuito de acción se representa aquí de la manera
siguiente:
El usuario del vehículo prefija un par de
dirección deseado o una fuerza de dirección deseada en el
dispositivo de mando de la dirección.
El par de dirección deseado o la fuerza de
dirección deseada es medido por el sensor de par de mando 12 y
transmitido a la unidad de control 14. Esta calcula un par de
dirección nominal a partir del par de mando de dirección deseado por
el usuario o de la fuerza de mando de dirección deseada y otras
magnitudes del vehículo, como, por ejemplo, la velocidad del
vehículo, etc., y envía dicho par de dirección nominal al
dispositivo de dirección 16 o al actuador de par 18.
En conjunto, se transmite así un par a las
ruedas, que se ajustan de tal manera que se alcanza un estado de
equilibrio entre éste y el par (fuerza lateral de la rueda) que
retorna por efecto de la acción de
rueda-cerretera.
El ángulo de dirección que se ajusta a través del
equilibrio de fuerzas con la acción de
rueda-carretera es medido por el sensor de ángulo de
dirección 24 y transmitido a la unidad de control 14.
La unidad de control 14 calcula a partir del
ángulo de dirección medido y otras magnitudes del vehículo un deseo
de ángulo de dirección correspondiente del conductor para el
dispositivo 10 de mando de la dirección y entrega éste a la unidad
de retroaviso 26 o al actuador 28 operativamente unido por vía
mecánica con el dispositivo 10 de mando de la dirección.
La unidad de retroaviso 26 o el actuador 28
ajusta el ángulo de la unidad de mando enviado por la unidad de
control 14, es decir, el deseo de ángulo de dirección del conductor
en el dispositivo 10 de mando de la dirección y proporciona así al
conductor una sensación de marcha semejante a la de una dirección
mecánica servoasistida.
El sistema de dirección antes citado corresponde
a una servodirección y presenta todas las ventajas conocidas frente
a una dirección manual. En una servodirección hidráulica se calcula
también a través de una varilla de torsión el par de mando de la
dirección prefijado por el conductor y se aplica éste, reforzado
por la servoasistencia, a las ruedas dirigibles.
Además, no se plantea ningún problema de
oscilación, puesto que en las ruedas se ajusta directamente un par
de rueda que contiene ya un rozamiento de adherencia presente en el
varillaje de rueda. Por tanto, la porción de rozamiento de
adherencia no tiene como consecuencia un movimiento de reacción.
Por tanto, con el presente sistema de dirección
se proporciona en conjunto una posibilidad sencilla de presentar una
dirección mecánicamente desacoplada con buena sensación de marcha,
no produciéndose oscilaciones indeseadas de ninguna clase en el
dispositivo de mando de la dirección.
Claims (10)
1. Sistema de dirección para un vehículo con un
dispositivo (10) de mando de la dirección, un sensor de par de mando
(12) asociado al dispositivo (10) de mando de la dirección y que
registra el par de mando ejercido sobre el dispositivo (10) de
mando de la dirección y genera una señal correspondiente, y un
sensor de ángulo de dirección (24) que capta un ángulo de dirección
correspondiente a la orientación de las ruedas dirigibles (20) y
suministra una señal correspondiente a un dispositivo de control
(14) que a su vez calcula un deseo de ángulo de dirección
correspondiente del conductor en el dispositivo (10) de mando de la
dirección, caracterizado porque la unidad de control (14)
está construida de tal manera que pueda procesar la señal generada
por el sensor de par de mando (12) y emitir un par de dirección
nominal asociado o una fuerza de dirección nominal asociada, porque
está previsto un dispositivo de dirección (16) mecánicamente
desacoplado del dispositivo (10) de mando de la dirección y que
ajusta el par de dirección nominal o la fuerza de dirección nominal
en las ruedas dirigibles, y porque está prevista una unidad de
retroaviso (26) para ajustar el deseo de ángulo de dirección
calculado del conductor en el dispositivo (10) de mando de la
dirección.
2. Sistema de dirección según la reivindicación
1, caracterizado porque el dispositivo de dirección (16)
comprende un sensor de par o de fuerza (22) que capta el par de
dirección real aplicado a las ruedas o la fuerza de dirección real
aplica a las ruedas y emite una señal correspondiente, y porque el
dispositivo de dirección (16) está construido para acomodar el par
de dirección real o la fuerza de dirección real al par de dirección
nominal o a la fuerza de dirección nominal.
3. Sistema de dirección según la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque la unidad de retroaviso (26)
comprende un sensor de ángulo de giro (30) que capta el ángulo de
giro real aplicado al dispositivo (10) de mando de la dirección y
emite una señal correspondiente, de modo que la unidad de retroaviso
(26) está construida para acomodar el ángulo de giro real al deseo
de ángulo de dirección del conductor.
4. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque están
previstos dispositivos de ajuste eléctricos, hidráulicos o
neumáticos (18, 28) para accionar las ruedas (20) y/o el
dispositivo (10) de mando de la dirección.
5. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque están
previstos en forma redundante sensores (12, 22, 24, 30), actuadores
(18, 28), dispositivos de ajuste, aparatos de control (14) y líneas
de señal.
6. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las ruedas
dirigibles (20) están unidas una con otra a través de un varillaje
de rueda.
7. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones precedentes 1 a 5, caracterizado porque
cada rueda es dirigible por separado.
8. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unión
entre el dispositivo (10) de mando de la dirección y el actuador
(28) para ajustar el deseo de ángulo de dirección del conductor es
de diseño elástico.
9. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad
de control (14) calcula el par de dirección nominal y/o el deseo de
ángulo de dirección del conductor de tal manera que se produzca una
elasticidad virtual entre la especificación de mando y la acción de
rueda-carretera.
10. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad
de control (14) está construida para evaluar otras magnitudes,
tales como la velocidad del vehículo, la tasa de guiñada, el ángulo
de resbalamiento, el estado de la carretera y/o la aceleración
transversal, y tiene en cuenta las señales correspondientes al
formar el par de dirección nominal y/o el deseo de ángulo de
dirección del conductor para asegurar la estabilidad de marcha.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE19833189A DE19833189A1 (de) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Lenksystem für ein Fahrzeug |
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