ES2244628T3 - Servodireccion hidraulica de construccion integrada. - Google Patents
Servodireccion hidraulica de construccion integrada.Info
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Abstract
Servodirección hidráulica para vehículos no rodantes sobre carriles, especialmente automóviles con - un elemento de manejo de dirección accionado en el lado del conductor, por ejemplo, un volante, - un servomotor (1) o actuador de dirección hidráulico que presenta un elemento base, de acción doble, acoplado obligatoriamente con ruedas de vehículo dirigidas, para su ajuste direccional, - una disposición de servoválvulas (7, 7¿) accionadas por motor, especialmente de forma eléctrica, que a través de una conexión de presión está conectada con el lado de presión de una bomba hidráulica, a través de una conexión de baja presión con el lado de admisión de la bomba hidráulica o con un depósito hidráulico comunicado con el lado de admisión, y a través de dos conductos hidráulicos (4, 4¿) con los dos lados del servomotor, permitiendo una diferencia de presión entre los conductos hidráulicos (4, 4¿) respecto a medida y dirección.
Description
Servodirección hidráulica de construcción
integrada.
La presente invención se refiere a una
servodirección hidráulica con las características del preámbulo de
la reivindicación 1.
Una servodirección de este tipo que durante el
funcionamiento normal sin acoplamiento mecánico trabaja entre el
elemento de manejo de la dirección y el actuador de dirección se
denomina dirección por cable "steer by wire" (dirección sbw).
En este tipo de direcciones se pone especial atención en la
seguridad de funcionamiento, ya que un fallo de la dirigibilidad del
automóvil durante la marcha constituye un riesgo muy elevado de
accidente.
Por el documento DE19855404A1 se conoce una
servodirección genérica en la que dos circuitos hidráulicos están
configurados de manera totalmente redundante hasta la entrada de una
válvula de múltiples vías. No son redundantes tan sólo la válvula de
múltiples vías y el actuador de dirección que, según una forma de
realización especial allí descrita, deben reunirse según un tipo de
construcción integrada formando una unidad constructiva.
En dicha servodirección resulta desventajoso que,
debido a la redundancia total, una pluralidad de componentes
hidráulicos ha de conectarse entre sí a través de conductos o tubos
flexibles hidráulicos separados en un tipo de construcción
"separada". Por ello, el trabajo de montaje y el riesgo de fuga
aumentan. Además, es necesario prever una mayor cantidad de sensores
de presión para vigilar los componentes individuales. El ejemplo de
realización del documento DE19855404A1 presenta en total 12 sensores
de presión.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de
realizar de forma más sencilla una servodirección genérica con al
menos la misma seguridad de funcionamiento. Este objetivo se
consigue mediante una servodirección con las características de la
reivindicación 1.
Debido a que la disposición de servoválvulas está
reunida en una unidad constructiva con la disposición de válvulas de
múltiples vías y el servomotor de tal modo que conductos
hidráulicos, que conducen desde la disposición de servoválvulas
hasta la disposición de válvulas de múltiples vías y el servomotor,
están configurados como canales dentro del cuerpo base, durante el
montaje de la servodirección según la invención se suprime el paso
de la conexión de la disposición de servoválvulas con la disposición
de válvulas de múltiples vías. Estos conductos pueden disponerse
dentro del cuerpo base ya durante la fabricación y se forman ya
durante la fabricación de la unidad constructiva del servomotor con
las válvulas siendo montados sin fugas. Esta unidad constructiva
puede suministrarse como sistema unitario al fabricante de
automóviles y allí puede instalarse en el vehículo con un reducido
trabajo de montaje.
En una forma de realización ventajosa está
previsto que el cuerpo base presente dos bloques de válvula
separables, que lleven los alojamientos para la disposición de
servoválvulas así como para la disposición de válvulas de múltiples
vías. Estos bloques de válvulas pueden fabricarse como componentes
separados del cuerpo base y componerse, por ejemplo, de otro
material. Se pueden realizar también diferentes realizaciones para
diferentes válvulas y/o diferentes secciones transversales, de modo
que el cuerpo base pueda estar preparado finalmente para distintas
aplicaciones.
Una forma de realización de montaje y reparación
especialmente sencilla resulta si la disposición de servoválvulas y
la disposición de válvulas de múltiples vías están insertadas en el
cuerpo base, especialmente en los bloques de válvula, en un tipo de
construcción de cartucho o tipo de construcción de cartuchos.
Entonces, las disposiciones de válvulas se pueden suministrar como
componentes a las conexiones hidráulicas, y se insertan simplemente
en los alojamientos correspondientes. Un sistema sensorial sencillo
para vigilar la capacidad de funcionamiento se puede prever de tal
forma que al menos un sensor de presión esté conectado con el cuerpo
base de tal forma que, en un tipo de construcción igualmente
integrada, a través de un canal sensorial previsto en el cuerpo
base, pueda vigilarse la presión en al menos un canal, especialmente
en las conexiones del motor. De esta manera, se suprime cualquier
necesidad adicional para la conexión del sensor de presión. En
particular, pueden estar atornillados dos sensores de presión para
la presión en las conexiones del motor con el cuerpo base.
Una forma de realización especialmente racional
prevé que en total no más de cuatro conductos hidráulicos en forma
de tubos flexibles o tubos estén conectados con el cuerpo base, a
saber, respectivamente al lado de presión y al lado de baja presión
del primer y segundo circuito hidráulico. Por tanto, al montar la
servodirección en el vehículo, el gasto de montaje para el sistema
hidráulico se limita a un total de cuatro tubos flexibles.
Otra forma de realización preferible prevé que el
primer circuito hidráulico presente una bomba hidráulica accionada
por una máquina de accionamiento del vehículo y que el segundo
circuito hidráulico presente una bomba hidráulica accionada por un
electromotor. La servoválvula del primer circuito hidráulico puede
ser una válvula de centro abierto y la servoválvula del segundo
circuito hidráulico puede ser una válvula de centro cerrado. Esta
forma de realización garantiza que, en caso de un fallo de la
máquina de accionamiento, funcione el segundo circuito hidráulico y
que, en caso de un fallo del segundo circuito hidráulico, no resulte
afectado obligatoriamente el primer circuito hidráulico. La bomba
hidráulica del segundo circuito hidráulico puede presentar, además,
un menor caudal que la bomba hidráulica del primer circuito
hidráulico. De este modo, los componentes del segundo circuito
hidráulico pueden realizarse constructivamente de forma más
económica, más ligera y más compacta. Aquí resulta especialmente
ventajoso que la presión delante de la servoválvula del segundo
circuito hidráulico pueda detectarse mediante un sensor de presión
integrado en unidad constructiva con el cuerpo base.
Finalmente, resulta otra simplificación si la
válvula limitadora de presión, prevista habitualmente entre el lado
de presión y el lado de baja presión de un circuito hidráulico, está
integrada constructivamente también en la construcción del cuerpo
base.
A continuación, la presente invención se describe
con la ayuda de un ejemplo de realización.
Muestran:
Figura 1 un esquema de conexiones hidráulicas de
una servodirección según la invención; y
Figura 2 la unidad constructiva del servomotor
con las disposiciones de válvula y los sensores en una
representación en perspectiva.
En la figura 1 está representado un esquema de
conexiones hidráulicas de un ejemplo de realización de la presente
invención. Para accionar la dirección del vehículo está previsto un
servomotor hidráulico 1 con dos cámaras 2, 2' de trabajo. Las
cámaras 2, 2' de trabajo están limitadas por un pistón de trabajo 3
representado sólo esquemáticamente. Las cámaras 2, 2' de trabajo
conectan, a través de conductos hidráulicos 4, 4', con una
disposición de válvulas 5 de múltiples vías accionada
eléctricamente. A los conductos hidráulicos 4, 4' están asignados
sensores 6, 6' de presión. La disposición de válvulas 5 de múltiples
vías, a su vez, está conectada con dos disposiciones de válvulas 7,
7' de control que han de accionarse de forma eléctrica. Entre la
disposición de válvulas 5 de múltiples vías y la disposición de
válvulas 7 de control están previstos dos conductos 8, 9 que
corresponden a otros dos conductos hidráulicos 8', 9' entre la
disposición de válvulas 5 de múltiples vías y la disposición de
válvulas 7 de control.
La disposición de válvulas 7 de control, a su
vez, está conectada con conductos hidráulicos 10, 11 que representan
el lado de presión o el lado de baja presión de una conexión de
bomba hidráulica. Del mismo modo, la disposición de válvulas 7 de
control' está conectada con conductos hidráulicos 10', 11'. Al
conducto hidráulico 10' está asignado, a diferencia del conducto
hidráulico 10, un sensor 12 de presión, con el que se puede
comprobar la presión hidráulica presente en el conducto hidráulico
10'.
Los conductos 10 y 11 ó 10', 11' están conectados
entre sí a través de válvulas limitadoras de presión 13 ó 13'.
Los componentes descritos hasta ahora están
ensamblados en una unidad constructiva de tal forma que, por
ejemplo, una carcasa del servomotor 1 comprenda todos los conductos
4, 4'; 8, 8'; 9, 9'; 10, 10', así como 11, 11', en forma de
taladros, y que las disposiciones de válvulas 5, 7 y 7' estén
insertadas en tipo de construcción de cartucho, tal como se conoce,
por ejemplo, por los sistemas antibloqueo. También los sensores 6,
6' y 12 de presión están enroscados en taladros roscados
correspondientes en la carcasa. Lo mismo se aplica a las válvulas
13, 13' limitadoras de presión.
De la unidad constructiva indicada por la línea
15 discontinua salen en total cuatro conexiones hidráulicas 16, 17 y
16', 17'. Las conexiones 16, 17; 16', 17' forman las conexiones
hidráulicas de presión y de baja presión de la unidad constructiva
15.
En la conexión 16 en el lado de presión está
conectada, de una manera conocida de por sí, una bomba hidráulica 20
accionada por un motor de accionamiento 21 del vehículo y alimentada
a través de un conducto 22 de admisión desde un depósito hidráulico
23. La conexión 17 está conectada a un conducto de retorno 24 que
desemboca, a través de un filtro 25, en el depósito 23 con una
válvula de derivación 26. Al depósito 23, finalmente, están
asignados un sensor 27 de nivel de llenado y un sensor 28 de
temperatura.
Los componentes 7 a 26 forman el primer circuito
hidráulico.
La conexión 16' está conectada al lado de presión
de una bomba hidráulica 30 accionada por un electromotor 31. La
bomba hidráulica 30 suministra la presión hidráulica a través de una
válvula 32 de retención, después de lo cual puede almacenarse en un
acumulador 33 de presión. La bomba 30, el electromotor 31, la
válvula 32 de retención y el acumulador 33 de presión pueden
reunirse en una unidad constructiva 34. La bomba hidráulica 30 es
alimentada a través de un conducto 35 de admisión desde el depósito
23, en concreto, desde una cámara separada. Al depósito está
asignado un sensor 27' de nivel de llenado.
La conexión 17' de baja presión está conectada al
depósito 23 a través de un conducto de retorno 24' y de un filtro
25', así como de una válvula de derivación 26'.
Los componentes 7' a 26', así como 30 a 35,
forman el segundo circuito hidráulico.
La figura 2 muestra el ejemplo de realización,
descrito hasta ahora con la ayuda de un esquema de conexiones
hidráulicas, en una representación en perspectiva.
Se puede ver que el motor hidráulico 1 está
integrado con un árbol receptor 40 para accionar la dirección en un
cuerpo base que tiene, sustancialmente, forma de caja. El cuerpo
base en forma de caja contiene dos bloques 41 y 42 de válvula en los
que están insertadas tanto la disposición de válvulas 5 de múltiples
vías como las disposiciones de válvulas 7, 7' de control en tipo de
construcción cartucho. Los conductos 4, 4'; 8, 8'; 9, 9' de conexión
no visibles están dispuestos en forma de taladros en el cuerpo base,
como se conoce, por ejemplo, por los grupos ABS en la práctica. Los
sensores 6, 6' y 12 de presión están enroscados en el cuerpo base
del servomotor 1 y se comunican allí con los canales
correspondientes. Los conductos 10, 11 y 10', 11' finalizan en las
conexiones visibles 16, 17 y 16', 17'.
La unidad representada en la figura 2 forma en su
conjunto la unidad constructiva 15, tal como está representada en la
figura 1 con el reborde discontinuo. Además, lleva dos controles
electrónicos 43 y 43' que también están fijados al cuerpo base del
servomotor 1, reduciendo aún más el trabajo de instalación.
En la práctica, la unidad constructiva 15 según
la figura 2 es instalada en el vehículo por el fabricante de
automóviles como sistema completamente montado. Tan sólo es preciso
poner en contacto las conexiones eléctricas de los sensores 6, 6' y
12, así como de las disposiciones de válvulas 5, 7, 7' y conectar
las conexiones 16, 17; 16', 17' con los conductos hidráulicos
correspondientes. El cableado interno completo de la unidad 15 ya ha
sido premontado por el fabricante de dicha unidad y, debido al tipo
de construcción, carece con total seguridad de fugas.
La disposición de válvulas 7 de control es, de
manera conocida, una servoválvula de centro abierto, de forma que la
bomba hidráulica 20 pueda suministrar una corriente volumétrica
permanente. Por el contrario, la disposición de válvulas 7 de
control' es una válvula de centro cerrado, de forma que, en la
posición de conmutación representada, la presión existente en el
sensor 12 que corresponde a la presión en el acumulador 33 de
presión se mantenga incluso sin que esté funcionando la bomba 30.
Únicamente en caso de una caída de presión, como se produce por la
alimentación de las cámaras de trabajo 2 ó 2', se debe volver a
poner en marcha el electromotor 31 y volver a llenar el depósito 33
a través de la bomba 30, de modo que exista la presión de
funcionamiento necesaria en el sensor 12. Por tanto, cuando el
segundo circuito hidráulico no está activo o cuando puede
suministrar sólo movimientos de dirección muy pequeños, la bomba
hidráulica 30 no tiene que estar permanentemente en funcionamiento.
Por consiguiente, se puede concebir de forma relativamente pequeña y
ligera.
Durante la marcha, esta servodirección puede
hacerse funcionar tal como se conoce por el estado de la técnica
mencionado. En especial, en caso de un error detectado en uno de los
circuitos hidráulicos, puede conmutarse automáticamente al otro
circuito hidráulico garantizando de esta manera la redundancia
necesaria para la seguridad de marcha.
La disposición de los sensores 6, 6' de presión
entre la disposición de válvulas 5 de múltiples vías y las cámaras
2, 2' de trabajo permite controlar directamente si las señales de
control existentes en las válvulas 7, 7' de control se convierten en
evoluciones de presión correspondientes. La mera desviación de la
evolución de presión en el sensor 6, 6' del valor teórico previsto
puede evaluarse como condición de error, sin tener que evaluar por
separado los demás componentes.
Claims (11)
1. Servodirección hidráulica para vehículos no
rodantes sobre carriles, especialmente automóviles con
- -
- un elemento de manejo de dirección accionado en el lado del conductor, por ejemplo, un volante,
- -
- un servomotor (1) o actuador de dirección hidráulico que presenta un elemento base, de acción doble, acoplado obligatoriamente con ruedas de vehículo dirigidas, para su ajuste direccional,
- -
- una disposición de servoválvulas (7, 7') accionadas por motor, especialmente de forma eléctrica, que a través de una conexión de presión está conectada con el lado de presión de una bomba hidráulica, a través de una conexión de baja presión con el lado de admisión de la bomba hidráulica o con un depósito hidráulico comunicado con el lado de admisión, y a través de dos conductos hidráulicos (4, 4') con los dos lados del servomotor, permitiendo una diferencia de presión entre los conductos hidráulicos (4, 4') respecto a medida y dirección, y
- -
- una disposición de regulación electrónica que presenta un transductor de valores teóricos de ángulo de dirección, accionado por el elemento de manejo de dirección, así como un transductor de valores reales de ángulo de dirección, accionado con las ruedas de vehículo dirigidas y que regula la servoválvula (7, 7') en función de una comparación de valores teórico-real,
- -
- estando dispuestas la disposición de servoválvulas (7, 7') y la bomba (20, 30) formando al menos un primer y un segundo circuito hidráulico en paralelo doble o múltiple,
- -
- estando previsto entre los circuitos hidráulicos y el servomotor (1) una disposición de válvulas (5) de múltiples vías que en cada una de sus posiciones unen respectivamente otro circuito hidráulico con el servomotor (1) bloqueando los demás circuitos hidráulicos respecto al servomotor (1) y que está integrada con el servomotor (1) en una unidad constructiva, y
- -
- en la que, en caso de fallos en el circuito hidráulico conectado con el servomotor (1) y/o en el trayecto de regulación de la disposición de regulación, asignado a dicho circuito hidráulico, un dispositivo de vigilancia electrónico combinado con un sistema sensorial (6, 6'; 12; 27, 27') para registrar parámetros de funcionamiento de los circuitos hidráulicos y/o con la disposición de regulación, se direcciona hacia la disposición de válvulas (5) de múltiples vías para conectar un circuito hidráulico sin perturbaciones o un circuito hidráulico con un trayecto de regulación sin perturbaciones, con el servomotor,
caracterizada
porque
- -
- la disposición de servoválvulas (7, 7') está reunida en una unidad constructiva (15) con la disposición de válvulas (5) de múltiples vías y con el servomotor (1), de tal forma que conductos hidráulicos (4, 4'; 8, 8'; 9, 9') que conducen desde la disposición de servoválvulas (7, 7') hacia la disposición de válvulas (5) de múltiples vías y al servomotor (1), estén configurados como canales dentro del cuerpo base.
2. Servodirección según la reivindicación 1,
caracterizada porque el cuerpo base presenta dos bloques de
válvula (41, 42) separables que llevan alojamientos para la
disposición de servoválvulas (7, 7') y para la disposición de
válvulas (5) de múltiples vías.
3. Servodirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
disposición de servoválvulas (7, 7') y la disposición de válvulas
(5) de múltiples vías están insertadas en un tipo de construcción de
cartucho en el cuerpo base, especialmente en los bloques (41, 42) de
válvula.
4. Servodirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque al menos
un sensor de presión (6, 6') está conectado con el cuerpo base, de
tal forma que, en un tipo de construcción igualmente integrada, a
través de un canal sensorial previsto en el cuerpo base, pueda
vigilarse la presión en al menos un canal, especialmente en los
conductos hidráulicos (4, 4').
5. Servodirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dos
sensores (6, 6') de presión para la presión en los conductos
hidráulicos (4, 4') están atornillados con el cuerpo
base.
base.
6. Servodirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en total
no más de cuatro conductos hidráulicos (16, 16'; 17, 17') no
dispuestos como canales en el cuerpo base están conectados con el
cuerpo base, a saber, respectivamente al lado de presión y al lado
de baja presión del primer y el segundo circuito hidráulico.
7. Servodirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el primer
circuito hidráulico presenta una bomba hidráulica (20) accionada por
una máquina (21) de accionamiento del vehículo y porque el segundo
circuito hidráulico presenta una bomba hidráulica (30) accionada por
un electromotor (31).
8. Servodirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
servoválvula (7) del primer circuito hidráulico es una válvula de
centro abierto y porque la servoválvula (7') del segundo circuito
hidráulico es una válvula de centro cerrado.
9. Servodirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la bomba
hidráulica (30) del segundo circuito hidráulico presenta un menor
caudal que la bomba hidráulica (20) del primer circuito
hidráulico.
10. Servodirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la presión
delante de la servoválvula (7') del segundo circuito hidráulico se
puede detectar mediante un sensor (12) de presión integrado en
unidad constructiva con el cuerpo base.
11. Servodirección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque
respectivamente entre el lado de presión y el lado de baja presión
de los circuitos hidráulicos está prevista una válvula (13, 13')
limitadora de presión integrada en el cuerpo base.
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