ES2242337T3 - Procedimiento para la regulacion de la dinamica transversal de un vehiculo con la direccion en el eje delantero. - Google Patents

Abstract

La regulación de las dinámicas transversales de un vehículo de motor con dirección en las ruedas delanteras implica el uso de un modelo de vehículo lineal que representa una característica de demanda dinámica para obtener valores de demanda de la tasa de oscilación. El procedimiento implica la regulación de las dinámicas transversales dependiendo de las desviaciones de los valores actuales de la tasa de oscilación de los valores de demanda generados continuamente y del seguimiento del valor actual efectuado regulando los ángulos de dirección de las ruedas y/o las fuerzas de frenado. Se usa un modelo de vehículo lineal que representa una característica de demanda dinámica para obtener un primer valor de la tasa de oscilación correspondiente a la demanda de dirección del conductor aplicada operando un elemento de control, por ejemplo, el volante de dirección. Otro valor de demanda se determina asumiendo que el ángulo de desvío en la región de las ruedas traseras no directrices no excede un valor límite. El valor más pequeño se usa para controlar la tasa de oscilación.

Description

Procedimiento para la regulación de la dinámica transversal de un vehículo con la dirección en el eje delantero.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la regulación de la dinámica transversal de un vehículo con la dirección en el eje delantero y con las otras características determinantes, que se indican en el preámbulo de la reivindicación de patente 1).

En un procedimiento de esta clase, el cual es conocido a través de la Patente Alemana Núm. DE 42 26 746, es así que los ángulos de dirección de las ruedas delanteras del vehículo son determinados en función de la situación de la conducción, siendo esta determinación efectuada por tener en consideración tanto la velocidad de guiñada \dot{\psi} del vehículo como asimismo el ángulo de flotación \beta. Adicionalmente a una influencia en la dinámica transversal del vehículo por el ajuste del ángulo de dirección, también puede ser efectuada una intervención de frenado en las individuales ruedas del vehículo. Según el conocido procedimiento, para una determinación de las magnitudes variables del ángulo de dirección de la rueda y/o de la fuerza de frenado son empleados tanto el comportamiento de guiñada del vehículo como asimismo el ángulo de flotación.

En este conocido procedimiento debe ser considerado como un inconveniente el hecho de que, debido a una limitación permanente del ángulo de flotación - y, por consiguiente, también del ángulo de marcha oblicua - en numerosas situaciones de la conducción no puede ser aprovechada la máxima fuerza de guía lateral de las ruedas traseras del vehículo, por lo cual se presentan unas desviaciones de la curva de vía del vehículo con respecto a la curva teórica, que corresponde al deseo del conductor, incluso al no existir aún ninguna tendencia del vehículo a derrapar y al poder ser admitida una limitada deriva del vehículo, es decir, un ángulo de marcha oblicuo relativamente elevado en el eje trasero.

Además, a través de la Patente Alemana Núm. 43 25 413 A1 es conocido un procedimiento para la determinación del ángulo de flotación y que, en función de este ángulo, la dinámica transversal del vehículo ha de ser influenciada, a través de una intervención en la dirección y en los frenos, de tal manera que un derrapamiento del vehículo pueda ser ampliamente impedido; sin embargo, se ha puesto de manifiesto que una regulación de la dinámica transversal solamente en función del ángulo de flotación no es suficiente para evitar, en todas las situaciones estadísticamente significantes, un tal derrapamiento del vehículo.

Por consiguiente, la presente invención tiene el objeto de proporcionar un procedimiento de la clase mencionada al principio, el cual pueda impedir, con una gran fiabilidad, un derrapamiento del vehículo, sin perjuicio de una amplia libertad en cuanto a la manifestación de las reacciones del vehículo a la realización del deseo del conductor con respecto a un seguimiento de la vía por parte del vehículo.

De acuerdo con la presente invención, este objeto se consigue - partiendo de los procedimientos tomados como base e incorporados en el preámbulo de la reivindicación de patente 1) - por medio de las características indicadas en esta última, en cuanto a la idea básica, así como por unas convenientes formas y variantes de realización de esta idea, conforme a las características indicadas en las reivindicaciones secundarias 2) hasta 6).

Según el procedimiento es así que, por el procesamiento de unas variables - que representan el estado de movimiento del vehículo, en especial el ángulo de dirección \delta, que es establecido por el conductor, así como la velocidad longitudinal v_{x} del vehículo - a través de un modelo de vehículo linealizado, queda determinado un primer valor teórico \dot{\psi}_{soll \ (teórico)} (\delta, v_{x}) para la velocidad de guiñada \dot{\psi}, el que corresponde al deseo del conductor con respecto al desplazamiento del vehículo por la vía, el cual es activado mediante el accionamiento de un órgano de control (volante de dirección, barra de mando u otro elemento similar); además, y bajo la condición secundaria de que el ángulo de flotación \beta_{h} dentro de la zona de las ruedas traseras no dirigidas del vehículo no ha de sobrepasar un limitado valor, es determinado otro valor teórico \dot{\psi}_{soll} (\beta_{h}; \alpha_{h}), y aquel valor de los dos valores teóricos, el cual es el valor más pequeño, es transmitido a un regulador de velocidad de guiñada \dot{\psi} del dispositivo de regulación como la entrada de valor teórico, de tal modo que la regulación de la velocidad de guiñada - que está en función del ángulo de flotación y del ángulo de marcha oblicua - tan sólo se puede hacer efectiva si en el vehículo se presenta la tendencia de un derrapamiento, la que puede ser detectada por el hecho de que se producen unos valores reales "antifísicamente" elevados de la velocidad de guiñada, con al mismo tiempo unos valores demasiado reducidos de la aceleración transversal del vehículo. Durante el tiempo restante, es decir, al no existir una tendencia al derrapamiento, la regulación de la dinámica transversal puede ser efectuada, por medio de la emisión de los valores teóricos \dot{\psi} del modelo de vehículo, en principio con cualquier característica, correspondiente al deseado comportamiento de conducción del vehículo como, por ejemplo, de un comportamiento de conducción "ligeramente" supervisado o subvirado o bien de tipo neutral.

A la manera de la formación de valores teóricos, la que está prevista según la reivindicación 2) - para el modo de regulación del dispositivo regulador, el cual limita el ángulo de flotación, corresponde, en una preferida forma de realización del procedimiento según la reivindicación 3), prácticamente un desacoplamiento de la dinámica del ángulo de flotación por el eje trasero de la dinámica del ángulo de flotación por el eje delantero y esto, en cualquier caso, si el momento de inercia J_{z} del vehículo por su eje vertical corresponde, en una buena aproximación, al valor de J_{z} = m . l_{v} . l_{h}, y se consigue - de una manera que puede ser implementada de una forma sencilla - un modo de regulación, que impide un derrapamiento del vehículo.

El valor límite del ángulo de flotación y del ángulo de marcha oblicua - el que no debe ser sobrepasado en el modo de regulación que ha de impedir un derrapamiento - puede ser establecido como un valor fijo y, en este caso, el mismo es determinado convenientemente igual a aquel valor con el cual es proporcionada la mayor capacidad de transmisión posible de la fuerza de guía lateral de las ruedas traseras del vehículo.

Para sobre todo tener en consideración el estado de la vía de conducción o carretera también puede ser conveniente determinar el valor límite del ángulo de flotación en base a unos valores estimados \hat{v}_{x} y \hat{\mu} de la velocidad del vehículo así como en base a v_{x} y al coeficiente del arrastre de fuerza \mu.

Para la determinación del valor real del ángulo de flotación \beta_{h}, el cual es necesario para la regulación, son apropiados unos valores de estimación, \hat{v}_{y} y \hat{v}_{x}, de la velocidad transversal v_{y} del vehículo y de la velocidad longitudinal v_{x} del mismo, los cuales pueden ser obtenidos como las emisiones de un filtro Kalman - tal como esto es conocido a través de la Patente Alemana Núm. DE 43 25 413 A1 - así como los valores de medición de la velocidad de guiñada del vehículo.

A continuación, el procedimiento de la presente invención está explicado con más detalles a través de la descripción del funcionamiento de un dispositivo de regulación de la dinámica transversal de un vehículo, el cual está representado en los planos adjuntos, en los que:

La Figura 1 muestra un simplificado esquema de bloques de un dispositivo para la regulación de la dinámica transversal de un vehículo de carretera, con la dirección por el eje delantero; dispositivo éste que trabaja según el procedimiento de la presente invención;

La Figura 2 indica la representación de un modelo de vehículo de una sola vía a efectos de una simplificada explicación del comportamiento del mismo en relación con la dinámica transversal; mientras que

La Figura 3 muestra un diagrama para la explicación cualitativa del establecimiento de los valores teóricos para el modo de limitación del ángulo de flotación del dispositivo de regulación según la Figura 1.

La finalidad del dispositivo de regulación - que en la Figura 1 está indicado, en su conjunto, por la referencia 10 - de la velocidad de guiñada (\dot{\psi}) de un vehículo de carretera 11, que en la Figura 2 está representado por un modelo de una sola vía, consiste en impedir un derrapamiento del vehículo durante el viaje por una curva.

El dispositivo de regulación 10 está diseñado de tal manera que, a través de una regulación de la velocidad de guiñada \dot{\psi} - que puede ser medida constantemente mediante un sensor de velocidad de guiñada 12 - también pueda ser conseguida una limitación del ángulo de marcha oblicua \alpha_{h} que, durante el viaje por una curva, se presenta en las ruedas no dirigidas del vehículo; limitación ésta que ha de ser efectuada a un valor que sea compatible con la estabilidad dinámica del vehículo 11.

Según este tipo de regulación, se concede prácticamente prioridad a la estabilidad dinámica del vehículo - es decir, supresión de un derrapamiento - frente a la más amplia adaptación posible del movimiento del vehículo al deseo del conductor, y esto con la consecuencia de que el vehículo, al estar activada la regulación, ya no sigue "fielmente" al deseo del conductor - el cual es activado por el mismo por medio de un elemento de control que, por regla general, está realizado en forma del volante de dirección - sino el vehículo solamente se aproxima a este deseo pero permanece, en cambio, dinámicamente estable y, por consiguiente, puede ser dominado por el conductor prácticamente en la misma manera ya acostumbrada.

A efectos de la explicación, para el vehículo 11 es supuesto aquí que el mismo disponga de una dirección por el eje delantero y que las ruedas traseras del vehículo no estén dirigidas.

Es supuesto, además, que el vehículo 11 esté equipado con un sistema de dirección de control eléctrico de tipo SbW (Steer by Wire o dirección por cable), según el cual para las dos ruedas delanteras dirigibles del vehículo 11 - de las cuales en el modelo de una sola vía según la Figura 2 está representada solamente una rueda delantera 13 - están previstos unos órganos de ajuste del ángulo de dirección, los cuales están asignados individualmente y los que aquí no han sido indicados; órganos de ajuste éstos que pueden ser activados eléctricamente y por medio de los cuales pueden ser regulados - en función de las señales del valor teórico del ángulo de dirección, procedentes de un regulador de velocidad de guiñada 14 del dispositivo de regulación 10 - los ángulos de dirección, \delta_{vl} y \delta_{vr}, de la rueda delantera izquierda y de la rueda delantera derecha, respectivamente, del vehículo 11. Como elementos de ajuste de una unidad de control de la dinámica transversal del vehículo 11 - la que ha sido indicada, en su conjunto, por la referencia 16 y por medio de la cual es regulada la velocidad de guiñada \dot{\psi} del vehículo 11 - también son aprovechados los frenos de rueda del vehículo, los cuales no están indicados aquí y los que, controlados mediante señales de salida del valor teórico del regulador de velocidad de guiñada \dot{\psi} 14, pueden ser activados de forma automática, individualmente o en su conjunto, para el desarrollo de unas definidas fuerzas de frenado de las ruedas, por lo cual los mismos también pueden ser empleados para influir en el comportamiento de guiñada del vehículo.

En función de la situación de la conducción, el ajuste de la velocidad de guiñada \dot{\psi} es efectuado o por medio de la activación de solamente los órganos de ajuste del ángulo de dirección o bien a través de una activación combinada de los órganos de ajuste del ángulo de dirección y de uno o de varios frenos de rueda del vehículo y, bajo unas determinadas condiciones "extremas", el ajuste también puede ser llevado a efecto solamente por la activación de uno o de varios frenos de rueda del vehículo 11.

Para la generación de unas señales de valor teórico de la velocidad de guiñada \dot{\psi}, las cuales pueden ser transmitidas hacia la entrada de señales de valor teórico 17 del regulador \dot{\psi} 14, se ha previsto un modelo lineal de referencia del vehículo 18, que está implementado a través de un calculador electrónico; este modelo puede representar cualquier vehículo "deseado", y el mismo determina - en base a los datos de entrada del ángulo de dirección, los cuales representan el deseo del conductor, y en base a unos parámetros específicos del modelo, los que dan por resultado una función más realista de la transmisión, así como en base a unos valores estimados o medidos de la velocidad longitudinal del vehículo - los valores teóricos de la velocidad de guiñada \dot{\psi}_{soll} (\delta, v_{x}), de cuya comparación con el valor medido de la velocidad de guiñada el regulador \dot{\psi} 14 produce las señales de activación para los órganos de ajuste del ángulo de dirección y/o para los elementos actuadores de la unidad de control 16 de la dinámica transversal.

El dispositivo de regulación 16 de la velocidad de guiñada \dot{\psi} comprende, además, un regulador del ángulo de flotación (\beta_{h}) y del ángulo de marcha oblicua (\alpha_{h}), el cual está indicado, en su conjunto, por la referencia 19 y cuya finalidad consiste en limitar - al presentar el vehículo una tendencia al derrapamiento - el ángulo de flotación \beta_{h} dentro de la zona de las ruedas traseras 21, que no son direccionales, a un valor compatible con una estabilidad dinámica en el sentido de una conducción exenta de derrapamiento; en este caso, al trabajar el dispositivo de regulación 10 en este modo de funcionamiento, a una limitación del ángulo de flotación \beta_{h} o del ángulo de marcha oblicua \alpha_{h} es concedida la prioridad con respecto a una variación en la velocidad de guiñada mediante un aumento en el ángulo de marcha oblicua \alpha_{h} de las dirigidas ruedas delanteras 13 del vehículo.

Para explicar la concepción de este regulador 19 del ángulo de flotación, se quisiera entrar, en primer lugar, con más detalles - por medio del modelo linealizado del vehículo de una sola vía según la Figura 2 - en las ecuaciones de movimiento del vehículo 11, las cuales describen el comportamiento de guiñada del mismo; ecuaciones éstas que se constituyen de las siguientes ecuaciones diferenciales:

(1),J_{z} \cdot \ddot{\psi} = S_{v} \cdot l_{v} - l_{h} \cdot S_{h}

que se produce por la exigencia de un equilibrio en los momentos o pares de fuerza por el eje vertical 22, que pasa por el centro de gravedad (SP); así como

(2),m \cdot \dot{v}_{y} = S_{v} + S_{h} - m \cdot v_{x} \cdot \dot{\psi}

que se produce por la exigencia de un equilibrio en las fuerzas transversales en el vehículo.

En el sistema de coordenadas - fijo para el vehículo y supuesto para las ecuaciones de movimiento (1) y (2), en el que con "x" se indica la dirección longitudinal del vehículo, mientras que "y" representa la dirección transversal, en ángulo recto a la primera - el ángulo de flotación \beta_{SP} por el centro de gravedad del vehículo queda determinado por la relación linealizada

\beta_{SP} = - \frac{v_{y}}{v_{x}}

Con una correspondiente consideración linealizada, para el ángulo de flotación \beta_{sh} en un punto situado por detrás del centro de gravedad - es decir, en un punto que se encuentra entre el centro de gravedad y el eje trasero o bien más allá de éste último, guardando con respecto al centro de gravedad SP la distancia l_{sh} - ha de ser aplicada la relación

\beta_{sh} = - \frac{v_{y}}{v_{x}} + \frac{\dot{\psi} \cdot l_{sh}}{v_{x}}

y, por consiguiente, para el ángulo de flotación \beta_{h} por el eje trasero - en el que el ángulo de flotación según el modelo de una sola vía de la Figura 2 es igual al ángulo de marcha oblicua \alpha_{h} - debe ser aplicada la relación

\beta_{h} = - \frac{v_{y}}{v_{x}} + \frac{\dot{\psi} \cdot l_{h}}{v_{x}}

en la que l_{h} representa la distancia del eje trasero en relación con el centro de gravedad del vehículo.

Por una diferenciación temporal de esta relación, y bajo la condición de que sea constante la velocidad longitudinal v_{x} del vehículo, es deducida la relación

(3)\dot{\beta}_{h} = - \frac{\dot{v}_{y}}{v_{x}} + \frac{\ddot{\psi} \cdot l_{h}}{v_{x}}

De ello resulta - con \dot{v}_{y} de la relación (2) y con \ddot{\psi} de la relación (1) - para la variación temporal \dot{\beta}_{h} del ángulo de flotación en el eje trasero la siguiente relación:

(4).\dot{\beta}_{h} = S_{v} \left[\frac{l_{v} \cdot l_{h}}{v_{x} \cdot J_{z}} - \frac{l}{m \cdot v_{x}}\right] - S_{h} \left[\frac{l^{2}_{h}}{v_{x} \cdot J_{z}} + \frac{l}{m \cdot v_{x}}\right] + \dot{\psi}

Bajo la condición de que el momento de inercia J_{z} del vehículo 11 por su eje vertical 22 corresponda a la relación

J_{z} \cong m \cdot l_{v} \cdot l_{h}

que, por ejemplo, en los vehículos automóviles de turismo y en la mayoría de los casos, es aplicada con una muy buena aproximación o puede ser cumplida fácilmente - se deduce de la relación (4) para la variación en el ángulo de flotación \dot{\beta}_{h} la relación

(5).\dot{\beta}_{h} = \dot{\psi} - \frac{S_{h} \cdot (l_{v} + l_{h})}{l_{v} \cdot m \cdot v_{x}} = \dot{\psi} - \frac{S_{h} \cdot L}{l_{v} \cdot m \cdot v_{x}}

De esta relación puede ser apreciado, que para

\dot{\psi} = \frac{S_{h} \cdot L}{l_{v} \cdot m \cdot v_{x}}

desaparece la variación temporal \dot{\alpha}_{h} o \dot{\beta}_{h} del ángulo de flotación \beta_{h} en las ruedas traseras 21 y del ángulo de marcha oblicua \alpha_{h}, que es idéntico al mismo (\dot{\alpha}_{h} = 0), es decir, el ángulo de flotación y el ángulo de marcha oblicua se vuelven constantes.

A efectos de una regulación de limitación del ángulo de marcha oblicua \alpha_{h} a través de la regulación de la velocidad de guiñada \dot{\psi}, esto es aprovechado de tal manera que el regulador 19 del ángulo de flotación genere unos valores \dot{\psi}_{soll}(\alpha_{h}) para la regulación de la velocidad de guiñada \dot{\psi} según el enfoque de regulación:

(6)\dot{\psi}_{soll}(\alpha_{h}) = \frac{L \cdot S_{n}(\alpha_{h})}{l_{v} \cdot m \cdot v_{x}} - \lambda (\alpha_{h} - \alpha_{hsoll})

estos valores teóricos pueden ser transmitidos a la entrada de valores teóricos 17 del regulador 14 de la velocidad de guiñada \dot{\psi}; en este caso, \lambda representa un factor de refuerzo que puede ser elegido libremente.

El trayecto de regulación - que está representado por el conjunto del dispositivo de regulación 10 de la velocidad de guiñada \dot{\psi} - tiene una estructura de cascada, con la velocidad de guiñada \dot{\psi} como la variable de ajuste; en este caso, a través del enfoque de regulación según la relación (6) es conseguida una linealización del movimiento transversal, conforme a la relación

\dot{\alpha}_{h} = - \lambda(\alpha_{b} - \alpha_{hsoll})

que se deduce directamente de una comparación entre las relaciones (5) y (6) para el supuesto de que \dot{\psi} = \dot{\psi}_{soll}(\alpha_{h}).

Las fuerzas laterales - que se presentan en las relaciones (1), (2), (4) así como (5) y (6) - están tenidas en consideración, en el modelo linealizado de una sola vía del vehículo 11, por las relaciones

(8)S_{v} = \frac{l_{h} \cdot m \cdot a_{y} + J_{z} \cdot \ddot{\psi}}{l_{v} + l_{h}}

y

(9)S_{h} = \frac{l_{v} \cdot m \cdot a_{y} - J_{z} \cdot \ddot{\psi}}{l_{v} + l_{h}}

Las fuerzas laterales según las relaciones (8) y (9) corresponden a unas fuerzas laterales de "neumáticos" que, en función del ángulo de marcha oblicua \alpha_{v,h,} pueden ser expresadas por una relación de la forma

(10)S_{v,h} = C_{v,h} \cdot \alpha_{v,h}

en la que con C_{v,h} se indican unas rigideces de marcha oblicua, características de los neumáticos.

De la curva de desarrollo de la Figura 3 - la cual representa una forma típica de la dependencia de las fuerzas laterales de un ángulo de marcha oblicua - puede ser deducido directamente que, por un incremento en el ángulo, un aumento de las fuerzas laterales es posible solamente hasta un valor máximo \alpha_{máx} del ángulo de marcha oblicua.

Por consiguiente, el regulador 19 del ángulo de marcha oblicua o bien del ángulo de flotación está diseñado en tal sentido, que el ángulo de marcha oblicua \alpha_{h} no pueda sobrepasar un valor \alpha_{hbegr}, y el mismo toma este valor como el valor teórico para una regulación según la relación (6).

El valor \alpha_{hbegr \ (\text{límite})} puede estar fijado previamente, por ejemplo, con un valor alrededor de 10 grados, lo que corresponde aproximadamente al valor \alpha_{hmáx}, que marca el límite superior del ángulo de marcha oblicua hasta el cual es posible - mediante un incremento en el ángulo de dirección o en el ángulo de marcha oblicua - efectuar un aumento de las fuerzas laterales, o bien, y tal como esto en la Figura 1 está representado de forma esquematizada por un transmisor de valor límite 24, este valor puede ser determinado previamente de forma variable, y la salida de este transmisor es aportada - como entrada de valor teórico - a un generador 26 de velocidad de guiñada \dot{\psi}_{soll} (\alpha_{h}), que genera las emisiones de valor \dot{\psi}_{soll} para el regulador 14 de la velocidad de guiñada \dot{\psi}, las cuales facilitan - a través de la regulación \dot{\psi} - la regulación de los ángulos de marcha oblicua.

Una manera conveniente para establecer el valor límite \alpha_{hbegr} consiste en el hecho de que este valor límite es formado según la relación

(11)\alpha_{hbegr} = a_{h \ máx} \cdot \mu + \alpha_{h0}

en la que a_{hmáx} y \alpha_{h0} representan unos parámetros constantes, mientras que \mu representa el coeficiente de arrastre de fuerza, que es aplicado en la respectiva situación de marcha por una curva; coeficiente éste que puede variar mucho en función de la naturaleza de la vía de conducción y de las condiciones meteorológicas. Una selección más conveniente de los parámetros fijos a_{hmáx} y \alpha_{h0} en relación con el valor límite superior del ángulo de marcha oblicua consiste en el hecho de elegir - al tener la relación \alpha_{hmáx}/\alpha_{h0} un valor de q (q < 1) - para el parámetro a_{hmáx} el valor de (q - 1)\alpha_{h0} de tal manera que, con una típica magnitud máxima del coeficiente de arrastre de fuerza \mu alrededor de 1, se presente el valor \alpha_{hmáx} como el valor teórico para la regulación del ángulo de marcha oblicua.

La fuerza lateral S_{h}(\alpha_{h}) - necesaria para la generación de los valores \dot{\psi}_{soll} son según la relación (6), los cuales son apropiados para una limitación de los ángulos de marcha oblicua - queda facilitada, conforme a la relación (9), por unos valores medidos o estimados de la aceleración transversal a_{y} y de la aceleración del ángulo de guiñada \dot{\psi}; a este efecto, es supuesto que la masa m del vehículo, la distancia l_{v} del centro de gravedad SP con respecto al eje delantero, la distancia entre ejes L = l_{v} + l_{h} y el momento de inercia de guiñada J_{z} sean constantes como unas magnitudes específicas del vehículo.

La velocidad longitudinal v_{x} del vehículo es determinada en base a los valores medidos del número de revoluciones \omega_{i} de las ruedas del vehículo y como un valor estimado.

El valor real \alpha_{h} del ángulo de marcha oblicua por el eje trasero es determinado - según la relación linealizada

\alpha_{h} = - \frac{v_{y}}{v_{x}} + \frac{\dot{\psi} \cdot l_{h}}{v_{x}}

por medio de unos valores estimados de la velocidad longitudinal v_{x} del vehículo y de la velocidad transversal v_{y} del mismo así como con los valores medidos \dot{\psi} de la velocidad de guiñada. Un transmisor de valores estimados 27, que es apropiado para esta tarea y el cual general - por un procesamiento de los valores de medición para la velocidad de guiñada \dot{\psi}, para la aceleración de guiñada \ddot{\psi}, para la aceleración transversal \alpha_{y} del vehículo, para la aceleración longitudinal \alpha_{x} del vehículo, para los números de revoluciones de las ruedas \omega_{i} y para los ángulos de dirección \delta_{v} - los valores estimados, \hat{v}_{x} y \hat{v}_{y}, que han de ser procesados por el regulador de velocidad de guiñada \dot{\psi}14 y por el regulador \alpha_{h} 26, respectivamente, como también genera el mismo un valor estimado \hat{\mu} para el coeficiente de arrastre de fuerza; valores éstos que, como entradas, son pasados el transmisor de valor límite 26; dado el caso, el transmisor de valores estimados 27 también puede generar una salida de a_{y} para el regulador de \alpha_{h}, y este transmisor puede estar realizado al estilo de un filtro Kalman, tal como esto está explicado con más detalles, por ejemplo, en la Patente Alemana Núm. DE 43 25 413 A1 - a la que aquí se hace expresamente referencia - a efectos de la determinación del ángulo de flotación de un vehículo.

Los valores estimados \hat{\mu}ç del coeficiente de arrastre de fuerza pueden ser determinados por el hecho de que las magnitudes de las fuerzas laterales según las relaciones (8) y (9) son divididas por las respectivas fuerzas normales F_{z}, existentes en el eje delantero y en el eje trasero, las cuales pueden ser estimadas, a su vez, del peso del vehículo y de la distribución de la carga axial o de la carga por rueda. Un valor estimado \hat{v}_{y} de la velocidad transversal puede ser obtenido a través de una integración de la aceleración transversal a_{y} durante el lapso de tiempo \Deltat, que transcurre al iniciarse el viaje por una curva y hasta que la aceleración transversal a_{y} haya vuelto a ser constante otra vez.

Con el fin de que el modo de regulación - previsto para la limitación del ángulo de marcha oblicua \alpha_{h} a través de una limitación de la velocidad de guiñada \dot{\psi} y el que, bajo unas condiciones extremas, puede conducir a una significativa desviación de la vía de movimiento del vehículo en relación con el deseo del conductor - sea solamente efectivo al existir una tendencia del vehículo al derrapamiento, resulta que según el concepto de regulación implementado por el dispositivo de regulación 10, está previsto que el mencionado modo de regulación sea elegido solamente en aquellos casos, en los que el valor \dot{\psi}_{soll} (\alpha_{h}), determinado por la regulación del ángulo de marcha oblicua según la relación (5), sea más pequeño que el valor \dot{\psi} (\delta, v_{x}), emitido por el modelo de referencia del vehículo 18, el cual queda determinado en función del ángulo de dirección \delta y del valor estimado \hat{v}_{x} de la velocidad longitudinal, como unas magnitudes variables.

Por consiguiente, está previsto un dispositivo de conmutación 28, que aporta las emisiones de los valores teóricos del modelo de referencia del vehículo 18 y las emisiones de valores teóricos del regulador \alpha_{h} 19 - de acuerdo con la mencionada estrategia de conmutación de que para la regulación de la velocidad de guiñada \dot{\psi} tiene que ser tomado el respectivo valor más pequeño de los dos valores teóricos - de forma alternativa a la entrada de valores teóricos 17 del regulador 14 de la velocidad de guiñada \dot{\psi}.

Debido a ello se consigue que el vehículo - en el mayor número de unas situaciones estadísticamente significativas de un viaje por una curva - sea controlado principalmente a través de una intervención en la dirección, por lo que el vehículo también se comporta, en la máxima manera posible, conforme al deseo del conductor, y que la regulación de la limitación del ángulo de marcha oblicua y del ángulo de flotación - la cual conduce a una desviación de la vía de movimiento del vehículo con respecto al deseo del conductor - pueda ser efectiva solamente en unas situaciones, extremas y "peligrosas", de necesidad.

Claims (6)

1. Procedimiento para la regulación de la dinámica transversal de un vehículo con la dirección en el eje delantero, según el cual la regulación es llevada a efecto en función de unas desviaciones de los valores reales medidos de la velocidad de guiñada con respecto a unos valores teóricos de la misma, los cuales son generados de forma continua, y en el cual el seguimiento de los valores reales es conseguido por medio de un ajuste en los ángulos de dirección de ruedas (\delta_{i}) y/o a través del ajuste de las fuerzas de frenado (P_{i}) de las ruedas; en este caso, por medio de un modelo lineal del vehículo, que representa el comportamiento dinámico deseado del vehículo, es determinado un primer valor teórico \dot{\psi}_{soll} (\delta, v_{x}) para la velocidad de guiñada \dot{\psi}, el que corresponde al deseo del conductor con respecto al desplazamiento del vehículo por la vía, el cual es iniciado por el accionamiento de un órgano de mando (volante de dirección, barra de mando); procedimiento éste que está caracterizado porque, bajo la condición secundaria de que el ángulo de flotación \beta_{h} dentro de la zona de las ruedas traseras no dirigidas del vehículo y/o el ángulo de marcha oblicua \alpha_{h}, que se presenta en las ruedas traseras no dirigidas del vehículo, no han de sobrepasar un limitado valor, es determinado otro valor teórico \dot{\psi}_{soll} (\beta); como asimismo está caracterizado porque es empleado aquel valor de los dos valores teóricos, el que es más pequeño según las magnitudes, como el valor teórico de la velocidad de guiñada, el cual es decisivo para la regulación.

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1) y caracterizado porque el adicional valor teórico \dot{\psi}_{soll}(\beta) es formado según la relación

\dot{\psi}_{soll}(\beta) = \frac{K \cdot a_{ysh}}{v_{x}} - \lambda \cdot (\beta_{sh} - \beta_{sh \ máx})

en la que \beta_{sh} representa el ángulo de flotación en un punto que, dentro de la zona trasera del vehículo, está situado a una distancia significativa del centro de gravedad; a_{ysn} representa la aceleración transversal en este punto; K representa una constante específica del vehículo; mientras que \lambda representa un factor de refuerzo, que puede ser elegido libremente.

3. Procedimiento conforme a la reivindicación 2) y caracterizado porque, para el caso de que el momento de inercia de guiñada J_{z} quede formado, con una buena aproximación, por la relación

J_{z} = l_{h} \cdot l_{v} \cdot m

en la que m representa la masa del vehículo; l_{v}, representa la distancia del centro de gravedad del vehículo con respecto al eje delantero; mientras que l_{h} representa la distancia del centro de gravedad del vehículo con respecto al eje trasero - el adicional valor teórico, necesario para la regulación de la limitación de la velocidad de guiñada, es determinado según la relación

\dot{\psi}_{soll}(\alpha_{h}) = \frac{L \cdot S_{h}(\alpha_{h})}{l_{v} \cdot V_{x} \cdot m} - \lambda \cdot (\alpha_{h} - \alpha_{h \ máx})

en la que L representa la distancia entre los ejes del vehículo, mientras que S_{h}(\alpha_{h}) representa la fuerza lateral que por el eje trasero del vehículo se produce durante el viaje por una curva.

4. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 3) y caracterizado porque el valor límite del ángulo de flotación \beta_{máx} y/o el valor límite del ángulo de marcha oblicua \alpha_{máx} están previamente establecidos de forma fija, preferentemente con un valor alrededor de 10 grados.

5. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 4) y caracterizado porque el valor límite del ángulo de flotación \beta_{máx} y/o el valor límite del ángulo de marcha oblicua \alpha_{máx} son determinados teniendo en consideración unos valores estimados - \hat{v}_{x} así como \hat{\mu} - de la velocidad longitudinal v_{x} del vehículo y del coeficiente de arrastre de fuerza \mu.

6. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 3) y caracterizado porque el valor real del ángulo de flotación \beta_{h} es determinado en base a unos valores estimados - \hat{v}_{y} y \hat{v}_{z} - de la velocidad transversal (v_{y}) del vehículo y de la velocidad longitudinal (v_{x}) del mismo.