ES2260870T3 - Sistema de direccion para vehiculos. - Google Patents

Abstract

El sistema de dirección para vehículos a motor reduce el peligro de colisión entre el vehículo equipado y un obst culo. El sistema de dirección tiene un control de la dirección (1) operado por el conductor, por ejemplo, un volante, ruedas del vehículo (4) que pueden ser gobernadas por un dispositivo de control de la dirección, un transductor de generación de solicitud del ángulo de dirección (6) accionado por el control de dirección, un sensor del ángulo actual (9) accionado por las ruedas direccionables, un montaje de regulación y control (8) y un montaje para evitar la colisión (33). El montaje para evitar la colisión determina un ángulo de dirección que permite que una colisión se produzca entre el vehículo y un obstáculo.

Description

Sistema de dirección para vehículos.

La invención se refiere a un sistema de dirección para automóviles equipados con un sistema de dirección conforme al preámbulo de la reivindicación 1, formado por un sistema de dirección manual operado por el conductor, como por ejemplo un volante, un servo-drive (servo-impulsor) para direccionar las ruedas directrices de un vehículo, un sensor de ángulo de dirección del volante, un sensor de ángulo instantáneo de dirección de las ruedas directrices de un vehículo y un servo-drive que actúa en dependencia de una comparación entre el ángulo de dirección de volante y el ángulo instantáneo de dirección de las ruedas en conexión con un sistema de control.

Se puede diseñar un sistema de este tipo especialmente para un mecanismo de dirección de tipo Steer-by-wire(dirección por cable) , si bien puede ser reemplazado por otro mecanismo de dirección convencional basado en otro sistema mecánico o hidráulico, en especial hidrostático.

Para aumentar la seguridad del automóvil y con ello la seguridad de los ocupantes, los fabricantes de automóviles están realizando grandes esfuerzos en base a diferentes conceptos.

De acuerdo a uno de estos conceptos, se van a explicar a continuación algunas medidas mediante las cuales, por ejemplo, puede reducirse el riesgo de colisión de un automóvil contra un obstáculo. Colisiones de este tipo pueden ocurrir, por ejemplo, cuando en un cambio de carril, un primer vehículo encuentra a un segundo vehículo en el llamado "ángulo muerto" del primer vehículo. Menos graves pero más frecuentes son las colisiones durante la realización de maniobras. También existe el temor a las colisiones que se producen, por ejemplo, durante el aparcamiento, en especial en lugares estrechos donde la mayoría de las veces no se presta suficiente atención para aparcar el vehículo.

Para facilitar las maniobras de aparcamiento de los automóviles, se conocen sistemas electrónicos de ayuda al aparcamiento, los cuales están basados en un sensor de medida de distancia de modo que, al alcanzar una distancia crítica entre el automóvil y un obstáculo, emite una señal acústica que alerta al conductor. Para mayores velocidades y en caso de, por ejemplo, un cambio de carril, ayudas semejantes a las utilizadas para el aparcamiento no son apropiadas para evitar colisiones.

En el documento EP 0 738 647 A2 se describe un dispositivo de servo-dirección convencional con un árbol de dirección fija, el cual se caracteriza por reforzar la fuerza de dirección ejercida manualmente por el conductor sobre el volante. Además, dicho dispositivo de servo-dirección proporciona un mecanismo de toma de decisión para el establecimiento de la posibilidad de una colisión entre el automóvil y un obstáculo fijo en la dirección de ruta. Cuando se determina mediante dicho dispositivo el peligro de una colisión, se efectúa una reducción de la ayuda al servo, por lo que el curso de la colisión sólo se puede mantener con la aplicación de una mayor fuerza manual sobre el volante. Dicho dispositivo puede por tanto prevenir una colisión, interrumpiendo la actuación de la servo-dirección en caso de que se mantenga la dirección de colisión.

El documento EP 0 447 626 A2 describe una dirección cibernética, mediante la cual un primer motor eléctrico aplica una fuerza de retroalimentación sobre un volante de dirección, donde el mecanismo de dirección se encuentra formado por un segundo electromotor, y donde el volante se encuentra unido mediante un acoplamiento magnético a la transmisión de la dirección.

El documento US 5.742.142 describe un sistema de control de maniobra de aparcamiento, mediante el cual, con la utilización de las mediciones de los datos de posición de un vehículo, se calcula una curva de movimiento del vehículo, de manera que una desviación de la curva de movimiento calculada provoca un efecto sobre la servo-dirección del vehículo, la cual es transmitida al conductor del vehículo como una resistencia variable sobre la dirección.

El documento EP 0 718 173 A2 describe un sistema de servo-dirección eléctrica, mediante la cual, con la utilización de los datos correspondientes proporcionados por un sensor de obstáculos, y en su caso por un sensor de ángulo de dirección, se activa un sistema de vibración electromotora en el árbol de dirección, con lo que el conductor resulta advertido mediante la vibración.

El documento EP 0 556 082 A1 describe un sistema de dirección que interviene, por ejemplo, cuando aparece un obstáculo. El sistema de dirección está formado por una combinación de pistón y cilindro.

El conocido principio de la servo-dirección para evitar colisiones sólo puede ser por tanto utilizado en un mecanismo de dirección con una árbol de dirección fija. No es posible una aplicación de este principio a un sistema de dirección que trabaje según el principio steer-by-wire, o mediante una dirección con una árbol de dirección abierta, es decir, una dirección sin un árbol de dirección fija, por ejemplo una dirección con barra hidráulica, ni en un árbol de dirección con embrague planetario u otro mecanismo de transmisión, en los que la transmisión es directa desde el volante hasta las ruedas directrices.

Por tanto, mediante un sistema de dirección de ese tipo, sin acoplamiento fijo entre un mecanismo manual de dirección (volante) y las ruedas directrices, no sería percibida por parte del conductor tal reducción de la ayuda del servo en el mecanismo manual de dirección (volante). Además, las fuerzas laterales que actúan sobre las ruedas directrices no pueden ser controladas mediante cambios de dirección por el conductor.

La presente invención pretende solucionar tales problemas mediante el diseño de un sistema de dirección cuya entrada está diseñada de manera que permite reducir los riesgos de colisión entre un vehículo equipado con dicho sistema y un obstáculo, donde además el sistema de dirección es especialmente adecuado para un sistema de tipo Steer-by-wire.

Este problema se ha resuelto conforme a la invención, mediante un sistema de dirección con las características descritas en la reivindicación 1.

La invención se basa por tanto en conceptos generales, interviniendo sobre la dirección de tal forma que se obstaculiza, e incluso se impide, el ajuste de un ángulo de dirección de referencia en el volante que coincida con un ángulo de dirección de colisión. Con ayuda de este procedimiento, se reducen o incluso se evitan los fallos principales de dirección causantes de una colisión debidos a valores de ángulos de dirección en el volante, al no depender el valor de ángulo instantáneo de las ruedas directrices directamente del ángulo de dirección del volante. En particular, el elemento de control de la dirección puede transmitir a las ruedas directrices una alta estabilización. De esta manera, cuando el ángulo de dirección del volante coincide con el ángulo de dirección de un obstáculo, primeramente es evitado e incluso impedido, y además se produce la independencia del ángulo instantáneo de las ruedas directrices respecto al ángulo de dirección del volante, de tal manera que resulta muy difícil o incluso se puede impedir por completo que dicho ángulo de dirección de las ruedas directrices adopte el valor del ángulo de colisión.

De esta manera se consigue una alta efectividad en lo que se refiere a impedir colisiones del vehículo contra obstáculos fijos. Asimismo, la independencia del valor instantáneo del ángulo de giro de las ruedas directrices frente a la dirección, imposibilita que las fuerzas laterales causen maniobras incontroladas.

De acuerdo con la presente invención el sistema de dirección es por tanto especialmente apropiado para su uso en un tipo de dirección Steer-by-Wire.

Los problemas resueltos por esta invención han sido resueltos mediante un sistema de dirección con las características descritas en la reivindicación 2.

La invención se basa en conceptos generales, especialmente en lo relativo a un mecanismo de dirección Steer-by-wire, en el que la dependencia del valor actual o instantáneo del ángulo de giro de las ruedas directrices respecto al ángulo de giro de referencia del volante, se modifica de manera que el ajuste del ángulo de dirección de las ruedas directrices respecto al ángulo de dirección de referencia del volante sólo tiene lugar cuando el ángulo de dirección instantáneo del volante no corresponde a ningún ángulo de colisión establecido. Además, el ángulo de referencia permanece por tanto invariable. Este método conduce también a una eficiente prevención de colisiones entre el vehículo y un obstáculo fijo. Con este sistema, las fuerzas de posicionamiento para la dirección de las ruedas directrices del automóvil no resultan alteradas. Asimismo, en la presente invención, en caso de que sobre las ruedas directrices del vehículo aparezcan fuerzas laterales, éstas no pueden causar movimientos de giro incontrolables, lo que también es aplicable a un sistema basado en el mecanismo Steer-by-wire.

Mientras que según esta forma de realización, el sistema de dirección del vehículo tiene prioridad respecto a la decisión del conductor, existe otra implementación en la que el control último del automóvil recae en el conductor.

En particular, mediante una mejora de la variante del sistema de dirección mencionado en primer lugar, descrito conforme a la invención, se puede proporcionar un medio de contra-giro, mediante el que dicho dispositivo manual de dirección manejado por el conductor admite una fuerza de resistencia en contra del giro, la cual actúa contra la dirección de giro realizada por el conductor. Los medios de contra-giro sugeridos según la invención, pueden hacer que sea dificultoso el ajuste del ángulo de giro del volante con un ángulo de colisión. Así pues, si la fuerza de contra-giro generada es más pequeña que la aplicada manualmente por el conductor, prevalece la dirección del volante, mientras que si la fuerza de contra-giro es mayor que la aplicada manualmente por el conductor, se frustra el mantenimiento de la dirección en el
sentido de la colisión.

La generación de la fuerza de contra-giro se puede realizar mediante la provisión de un freno y/o un electromotor, donde cada componente con el mecanismo de dirección manual está conectado con el árbol de dirección, para transmitir las fuerzas de contra-giro sobre el mecanismo manual de dirección.

Con preferencia, este sistema es aplicable a un mecanismo de dirección Steer-by-wire; para mejorar la sensación de conducción para el conductor, se acopla un mecanismo de fuerza manual, sobre el que actúa el sistema de mando y control para simular los efectos de las fuerzas laterales sobre las ruedas directrices, y con el mecanismo manual de dirección, y en especial con el árbol de dirección, y mediante esta disposición se transmite sobre el mecanismo manual de dirección una fuerza reducida y simulada de rotación, mediante la que se transmite al conductor una sensación real del estado de la vía y del trafico rodado. Un aplicador semejante de fuerza manual, puede servir de acuerdo con el sistema de dirección descrito según la invención, como un medio de contra-giro, y puede generar la fuerza de contra-giro deseada. Con un sistema de dirección de este tipo, se pueden asimismo implementar las medidas para prevenir colisiones conforme a la invención, sin grandes esfuerzos constructivos.

Con las ventajosas formas de ejecución del sistema de dirección según la invención que se ha descrito, pueden proporcionarse medios acústicos y/u ópticos, operados por un sistema de mando y control, de tal modo que al coincidir el ángulo de giro con un ángulo de colisión, generan señales acústicas, ópticas o táctiles. Con la ayuda de señales de alarma de este tipo, se puede aumentar adicionalmente el nivel de atención del conductor y provocar una reacción apropiada.

En esta forma de realización, se genera una señal táctil para advertir al conductor, la cual puede componerse en forma de vibración u oscilación enviada al mecanismo manual de dirección, en particular al volante, de manera que sea percibida por el conductor. La señal táctil puede ser por tanto generada, por ejemplo, con el aplicador de fuerza manual anteriormente citado, o con el medio de contra-giro que también se ha mencionado en lo que antecede. Esas oscilaciones o vibraciones pueden asimismo ser superpuestas al movimiento de dirección del conductor. De acuerdo con una forma de realización práctica, las vibraciones u oscilaciones superpuestas son filtradas, con el fin de que estas oscilaciones y vibraciones no sean transmitidas a las ruedas motrices del vehículo.

Mientras que en las formas de diseño ya citadas, se ha considerado esencialmente el caso de que el conductor del vehículo desea girar en una dirección en la que presumiblemente existe un obstáculo, hay que tener presentes las siguientes formas de realización, en las que en un instante determinado el vehículo está en curso de colisión con dirección a un obstáculo fijo ya existente.

De acuerdo con una implementación ventajosa del sistema de dirección, cuando el ángulo instantáneo de las ruedas directrices coincide con un ángulo de colisión, el sistema de mando y control actúa sobre la dirección de manera que se impide que el ángulo de las ruedas directrices coincida con el ángulo de colisión, siendo este procedimiento independiente del ángulo de giro del volante del vehículo. Estas medidas pueden evitar las colisiones durante las maniobras del vehículo.

Con una configuración eficaz de la forma de realización citada anteriormente, el ángulo de giro de las ruedas directrices puede mantenerse independiente de la operación de giro del volante, manteniéndose así independiente el estado de marcha del vehículo, permitiendo la fijación de su estado actual de la marcha de dicho vehículo. Esto es especialmente adecuado para movimientos de baja velocidad, por ejemplo para evitar obstáculos a corta distancia del vehículo. De otra manera, se puede programar también el sistema de mando y control para evitar la operación de giro a velocidades altas.

Mediante una ventajosa implementación adicional del sistema de dirección de acuerdo con la invención, el sistema de mando y control puede realizar dependiendo del estado actual de la marcha, de manera conjunta o combinada, operaciones de frenado, de prestación de motor, sobre la caja de cambios o sobre la suspensión del vehículo. Por ejemplo, durante un derrapaje a alta velocidad, se puede estabilizar el vehículo, en vez de con una acción de la dirección, mediante unas órdenes del sistema de mando y control a diferentes sistemas del vehículo, tales como la prestación del motor, la suspensión y una dosificación de frenado en las ruedas, de manera única.

Adicionalmente, se pueden considerar importantes otras ventajas y características del sistema de dirección conforme a invención, descritas mediante las reivindicaciones secundarias que siguen, los dibujos y las sucesivas explicaciones de las figuras en base a los dibujos.

Un ejemplo ventajoso de aplicación de la invención, aparece representado en el dibujo y va a ser descrito con detalle en la descripción que sigue.

La Figura 1 muestra una representación esquemática detallada de un sistema de dirección según la invención, adecuado para un tipo de dirección Steer-by-wire.

De acuerdo con la figura 1, se presenta un sistema de dirección según la invención que comprende un volante 1 como mecanismo de dirección manual, operado manualmente por un conductor (no representado en el dibujo), que proporciona una fuerza de giro al sistema de dirección. El volante de la figura 1 está acoplado solidariamente a un árbol 2 de dirección, el cual, por el extremo del volante 1, se encuentra acoplado a su vez mediante un piñón 37 a la barra 3 de dirección. Esta barra 3 de dirección es utilizada para el giro de las ruedas directrices 4 con relación al eje giratorio del vehículo.

El árbol 2 de dirección dirige un acoplamiento hidráulico 5, el cual bajo condiciones normales de uso del sistema de dirección, se encuentra abierto y por tanto el volante 1 se encuentra desacoplado de la barra 3 de dirección. El sistema de dirección representado funciona por tanto en condiciones normales según el principio del mecanismo Steer-by-wire.

Para el funcionamiento Steer-by-wire del sistema de dirección, se ha previsto en el árbol 2 de dirección la incorporación de un sensor de ángulo de giro de valor de referencia, operado por el volante 1. El sensor 6 de ángulo de giro genera señales, siempre correlacionadas con los valores de referencia del ángulo de giro del volante. Estas señales son enviadas mediante la línea 7 de señal a un sistema 8 de mando y control. Estos datos son procesados y almacenados para el correcto funcionamiento del sistema de dirección.

En una zona apropiada, tal como la situada en la barra 3 de dirección al final del árbol 2 de dirección, se encuentra dispuesto un sensor 9 de valor instantáneo de giro, el cual toma el valor instantáneo actual del ángulo de giro de las ruedas directrices 4 del vehículo, y con ello se envía un valor correlacionado con el valor de la señal, por medio de la línea de señal 10, hasta el sistema 8 de mando y control.

Mediante una comparación del valor de referencia del ángulo del volante y el valor instantáneo del ángulo de giro de las ruedas directrices, se generan unas instrucciones de mando y control que son enviadas por medio de una línea de control 11 a una válvula 12 de control proporcional a la que ésta última se encuentra conectada de forma apropiada. En la figura 1 aparece una posición de salida de la válvula 12 de control mencionada, la cual es recibida por la válvula 12 de control en caso de que, por ejemplo, se interrumpa la alimentación eléctrica del sistema de dirección.

La válvula 12 de control está conectada a una línea 13 de presión, con la que se succiona un medio hidráulico desde un depósito 15 de medio hidráulico con la utilización de una bomba hidráulica 14, y a su vez está también conectada con los conectores 16 y 17 y con un elemento 18 de control de giro. Dependiendo de la dirección en la que se desea la apertura de giro, los conectores 16 ó 17 serán presurizados con más presión una respecto de la otra. En el ejemplo de construcción se ha diseñado el elemento 18 de control de giro como una unidad de doble acción pistón-cilindro, cuyo pistón 19 está acoplado con la barra 3 de dirección, de tal modo que un movimiento de desplazamiento del pistón 19 sobre la barra 3 de dirección, efectúa un movimiento de giro de las ruedas directrices 4. En el elemento 18 de control de giro existen dos cámaras 38 y 39 hacia el pistón 19, separadas una de otra, de las que una se comunica con el conector 16 y la otra con el conector 17. La diferencia de presión entre las cámaras 38 y 39 provoca el movimiento del pistón. Los respectivos conectores 16 ó 17 del elemento 18 de control de giro, mediante los que se encuentran interconectadas las cámaras 38 y 39, están a baja presión, cerrando con la válvula 12 de control el circuito 20 de retorno por el que regresa el medio hidráulico 15, a través del elemento de control 18, hasta el depósito hidráulico.

Entre la conexión 16 y 17 del elemento 18 de control de giro, se encuentra dispuesta una válvula 21 de seguridad, la cual, en caso de emergencia, es cortocircuitada para evitar un bloqueo de la dirección debido a una interrupción hidráulica del elemento 18 de control de dirección. En el ejemplo de realización se ha representado la válvula 21 de seguridad en posición de emergencia. Bajo un uso normal del sistema de dirección, la válvula 21 de seguridad adopta sin embargo su otra posición, en la que las conexiones 16 y 17 de la válvula 21 de seguridad no están conectadas entre sí. La válvula 21 de seguridad adopta aquí también su posición de emergencia por sí misma en caso de que, por ejemplo, ocurra un fallo de corriente.

Los conectores 16 y 17 se comunican con sensores 22 y 23 de presión, los cuales miden la presión instantánea del medio hidráulico en los conectores 16 y 17, y con ello la presión de las cámaras 38 y 39 del mecanismo 18 de control de dirección. Por las líneas 24 y 25 de señal, son transferidos los valores de señal 8 correspondientes a los valores de presión, hasta el centro de control.

Además de la referida señal de control para la operación de la servo-válvula 12, y con ello para la operación del mecanismo 18 de control de dirección, el centro de control envía además de la señal 8 de control por la línea 26 de control, una señal de control adicional para el elemento de control de fuerza manual 27, el cual puede estar diseñado, por ejemplo, como un electromotor y sobre la transmisión, el disco 28 se encuentra por ejemplo acoplado al árbol 2 de dirección. Con esta disposición, el conductor percibe una sensación relativa a las fuerzas laterales que actúan sobre las ruedas 4 del vehículo, y con ello la sensación relativa al comportamiento del vehículo en marcha, mediante la simulación generada por parte del elemento de control de fuerza manual 27, de una fuerza de dirección opuesta a la fuerza de dirección aplicada por el conductor, la cual es transmitida por el disco 28 y es transferida por el árbol 2 de dirección hasta el volante 1. Esta medida transmite la impresión al conductor de una resistencia convencional al giro.

Adicionalmente, el elemento 27 de control de fuerza manual puede proporcionar una sensación más realista de la marcha del vehículo, por ejemplo en el caso de que la vía por la que se desplaza el vehículo presente baches o irregularidades. En este caso, sobre las ruedas 4 del automóvil operan fuerzas laterales que generan fluctuaciones en la presión de las cámaras 38 y 39 del mecanismo 18 de control de la dirección, y por tanto en las conexiones 16 y 17, las cuales se recogen mediante los sensores 22 y 23, y mediante las líneas 24 y 25 de señal son enviadas al sistema de mando y control. Aquí se procesan las señales de control para el controlador de fuerza manual 27, por lo que, según el ejemplo, los baches de la carretera que provocan fuerzas laterales sobre las ruedas 4 del vehículo actúan sobre el volante 1 en forma simulada, y por tanto son sentidas por el conductor a pesar de que, no obstante, el volante 1 se encuentra desacoplado gracias al acoplamiento abierto 5 a través del mecanismo Steer-by-wire del sistema de dirección, de los movimientos de las ruedas 4 del vehículo.

Para activar el mecanismo Steer-by-wire del sistema de dirección, se presuriza hidráulicamente el acoplamiento 5 mediante una segunda bomba hidráulica, la cual sirve además, por ejemplo, para la generación de presión hidráulica para el ajuste del nivel de regulación del vehículo. De esta manera el lado de presión de la bomba hidráulica 29 se conecta, por medio de una conducción presurizada 30, a una válvula cargada por un acumulador 31, y por medio de otra conducción presurizada se conecta también a la válvula de conmutación de acoplamiento 32, a su vez unida hidráulicamente al acoplamiento 5. Cuando en el acoplamiento 5 aparece una presión de conmutación adecuada, se abre el acoplamiento y queda desacoplada la barra 3 de dirección del volante 1.

En caso de emergencia, cuando por ejemplo se interrumpe el suministro de electricidad al sistema de dirección, la válvula 32 de conmutación de acoplamiento adopta la posición mostrada en la figura 1, en la que el acoplamiento 5 está conectado con el depósito de medio hidráulico 15, por lo que la presión de conmutación en el acoplamiento 5 disminuye. Por lo tanto, se cierra el acoplamiento 5 y se conecta, mediante el árbol 2 de dirección, la barra 3 de dirección con el volante 1, con lo que las fuerzas aplicadas directamente sobre el volante 1 pueden ser transmitidas a la barra 3 de dirección.

También, la válvula de carga de almacenamiento 31 está diseñada a prueba de fallos. Para cargar un acumulador 40 de presión del sistema de acoplamiento, se sitúa la válvula 31 de almacenamiento en la posición representada hacia la derecha. Para cargar uno de los acumuladores 40 de presión de ajuste correspondientes, no representado, la válvula de almacenamiento 31 se sitúa en la posición de la izquierda. En caso de emergencia, la válvula de acumulación 31 puede ser conectada aún sin alimentación eléctrica, por lo que adopta automáticamente la posición intermedia representada, posición en la que disminuye la presión de conmutación en el acoplamiento 5.

El sistema de dirección según la invención que se ha descrito, se caracteriza además por el sistema anticolisión 33, mediante el que se logra evitar la colisión del automóvil con obstáculos. Este sistema anticolisión puede incluir por ejemplo unos sensores de proximidad no representados, mediante los que se puede detectar la posición relativa de un obstáculo en relación con las dimensiones exteriores del automóvil. En el ejemplo de aplicación representado, el sistema anticolisión 33 transmite por medio de la línea 34, las coordenadas relativas de un obstáculo no móvil con relación al automóvil, hasta el sistema 8 de mando y control.

Asimismo, por las entradas de señal 35 se envían además hasta el sistema 8 de mando y control, los datos necesarios sobre el estado actual de marcha del automóvil, tal como por ejemplo su velocidad. Mediante el ángulo de giro instantáneo de las ruedas directrices, el sistema 8 de mando y control puede establecer, conociendo la posición relativa del obstáculo, mediante cálculos correspondientes, una zona de ángulo de giro, delimitando una zona de ángulo de giro que si se estableciera como dirección de las ruedas directrices 4 del automóvil, conduciría a una colisión entre el automóvil y el obstáculo.

El modo de funcionamiento del mecanismo anticolisión propuesto según la invención que se ha descrito, se expone a continuación con mayor detalle mediante un ejemplo de realización:

Un primer automóvil equipado con el sistema de dirección de acuerdo con la invención, circula por el carril derecho de una carretera de dos vías. Al primer automóvil se aproxima a alta velocidad, un segundo automóvil por el carril izquierdo hasta que desaparece en el ángulo muerto del primer automóvil que circula por el carril derecho. En este momento, el conductor del primer automóvil realiza un adelantamiento a un tercer vehículo e intenta incorporarse al carril izquierdo, omitiendo la existencia de un segundo vehículo en su ángulo muerto y realizando la maniobra de giro por medio del volante.

Durante esta maniobra, los sensores de proximidad del medio anticolisión 33 durante la aproximación al segundo automóvil, reconocen al segundo vehículo como obstáculo potencial y establecen el ángulo de giro de colisión. Este ángulo de colisión se actualiza constantemente teniendo en cuenta la posición relativa entre el primer y segundo vehículos.

Así para evitar la colisión, el centro 8 de mando y control, en un tiempo máximo todavía bajo estudio, envía una señal al mecanismo 27 de fuerza manual para que produzca una fuerza de resistencia en sentido contrario al giro contra el segundo vehículo, la cual se opone al mantenimiento del volante 1 en el ángulo de colisión.

Según otra forma de implementación, que sigue otra filosofía, puede preverse que mediante el mecanismo de control de fuerza manual 27, la fuerza contraria al giro del volante 1 en el ángulo de dirección de colisión calculado por el sistema de mando y control, sea establecida con una magnitud tal que no permita en modo alguno el giro en el ángulo de colisión. Así pues, mediante ambas formas de implementación se evita o se dificulta en gran medida el mantenimiento del curso del vehículo en dirección a un obstáculo.

Incluso sería también posible, en virtud de otra forma de implementación totalmente distinta, permitir apenas un giro del volante 1 en la dirección de peligro de colisión. En este caso el sistema 8 de mando y control no envía una señal de control al mecanismo de control de la fuerza manual 27, sino que a diferencia de las implementaciones anteriores, puede permitir que el volante adopte un ángulo de giro de peligro de colisión, pero el centro de mando y control no traduce este ángulo como un ángulo crítico de giro de las ruedas directrices.

El mecanismo de dirección según la invención puede ser mejorado con medidas adicionales, por ejemplo mediante análisis de valores de señales almacenadas, si el vehículo puede realizar una determinada maniobra. En este caso se podría permitir por ejemplo, de otro modo, en especial pequeñas distancias entre el vehículo y un obstáculo, caso que puede ser considerado especialmente crítico, por ejemplo cuando el vehículo se encuentra en estado de alta velocidad. Además puede prepararse el sistema para que al alcanzar la distancia al obstáculo un determinado valor límite, se envíe una señal por medio de la línea 36 y se activen los frenos del vehículo para evitar una colisión.

Por tanto, el sistema 8 de control, puede por ejemplo asegurar el vehículo ante un derrapaje, por patinaje causado por hielo sobre el pavimento, mediante el envío de órdenes de control a diferentes elementos del vehículo tales como el sistema de frenos, el sistema de suspensión y la caja de cambios.

Resulta evidente que mediante este tipo de situaciones complicadas, el centro 8 de control del sistema de dirección trabaja conjuntamente con un ordenador de a bordo del vehículo, o al menos se encuentra parcialmente integrado en éste.

Además, mediante las formas de realización ventajosas que se han descrito anteriormente, puede preverse que para obstaculizar el giro del volante 1 en las direcciones en las que el sistema preve a un riesgo de colisión, el mecanismo de control de fuerza manual 27 transmita una vibración al volante 1, que es percibida por el conductor como una señal táctil de alarma. Adicionalmente se puede activar una señal óptica o acústica para advertir al conductor, o a
otros.

Como base del desacoplamiento entre el volante 1 y las ruedas directrices 4 del vehículo por medio de un mecanismo Steer-by-wire, este sistema puede estar también diseñado para realizar automáticamente maniobras de giro. Por ejemplo, mediante este diseño se puede realizar el aparcamiento del vehículo en lugares relativamente estrechos de manera automática. También puede estar el sistema diseñado de modo que realice maniobras evasivas automáticamente, para lo cual resulta necesario disponer de dispositivos de medida de distancia adecuados. En vez de que la maniobra de giro se realice de manera automática, el sistema puede recomendar, por ejemplo por mediante señales acústicas o avisos urgentes, la realización de dicha maniobra de giro.

En una denominada zona de emergencia del sistema Steer-by-wire, es decir cuando el volante 1 se encuentra acoplado con las ruedas directrices 4 del vehículo por medio del árbol 2 de dirección en virtud del cierre del acoplamiento 5, el mecanismo 19 de control de dirección puede funcionar como un servomotor, por lo que en este nivel de emergencia se dispone más o menos de una dirección asistida convencional. Del mismo modo, el actuador de fuerza manual 27 puede también funcionar como servomotor para apoyar la fuerza aplicada por el conductor sobre el volante 1.

Como sistema anticolisión se pueden utilizar las alternativas ya citadas, o bien utilizar servomotores que trabajen conjuntamente (mecanismo 18 de control de dirección, así como el actuador 27 de fuerza manual), de manera que se pueda producir un bloqueo o impedimento del movimiento de giro del conductor en dirección a un obstáculo. De esta manera, el ajuste del ángulo de colisión es obstaculizado e incluso impedido. Asimismo, también en la zona de emergencia, el sistema 8 de mando y control controla los servomotores 18 y 27, por lo que la fuerza de giro del conductor con efecto contrario a las fuerzas en contra del giro, es transmitida al árbol 2 de dirección.

Claims (16)

1. Sistema de dirección para automóviles,

con un dispositivo (1) de dirección manualmente operado por un conductor, por ejemplo un volante,

con un elemento (18) de control de giro para el ajuste de las ruedas directrices del vehículo (4),

con un sensor (6) de ángulo de giro del volante (1),

con un sensor (9) de ángulo de giro instantáneo de las ruedas directrices (4),

con un elemento (18) de control de giro en dependencia de un comparador del valor de referencia del ángulo del volante y del valor del ángulo de giro de las ruedas directrices, operado por un centro (18) de control,

caracterizado porque el sistema de dirección presenta un mecanismo anticolisión (33) que calcula el posible ángulo de giro correspondiente a una colisión entre el vehículo y un obstáculo,

siendo el sistema (8) de mando y control apropiado para evitar o dificultar la coincidencia del ángulo de dirección instantáneo de las ruedas directrices con un ángulo de giro de colisión,

y estando además el sistema (18) de control de giro formado por una combinación de pistón-cilindro hidráulico.

2. Sistema de dirección conforme al preámbulo de la reivindicación 1, en particular de acuerdo con las características de la reivindicación 1, caracterizado por un sistema (8) de mando y control que actúa sobre un mecanismo (18) de control de dirección de tal manera que no permite que las ruedas directrices adopten un ángulo de giro instantáneo coincidente con un ángulo de colisión.

3. Sistema de dirección según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el sistema de dirección está diseñado de tal forma que posibilita su aplicación a un sistema de dirección de tipo Steer-by-wire.

4. Sistema de dirección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por un dispositivo (27) de contragiro diseñado de tal manera que se aplica al volante (1) una contrafuerza, que actúa de manera antagónica a la aplicada por el conductor sobre el volante.

5. Sistema de dirección según la reivindicación 4, caracterizado porque el dispositivo (27) de contragiro incluye un freno que se encuentra acoplado al volante (1) del vehículo.

6. Sistema de dirección según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque el dispositivo (27) de contragiro comprende un servomotor con el que está acoplado el volante (1).

7. Sistema de dirección, según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque,

el sistema (8) de control prepara una simulación de las fuerzas laterales que actúan sobre las ruedas directrices del vehículo (4), sobre el mecanismo de control manual (27), el cual está acoplado al volante (1), y la transmite de forma reducida y simulada, generando el mecanismo (27) de control la fuerza contraria al giro y actuando como sistema anticolisión en contra del giro.

8. Sistema de dirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el centro (8) de mando y control dispone de medios acústicos, de tal manera que al alinearse el ángulo de giro del vehículo con un ángulo de colisión, se genera una señal acústica de aviso al conductor.

9. Sistema de dirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el centro (8) de mando y control dispone de medios ópticos, de tal manera que al alinearse el ángulo de giro del vehículo con un ángulo de colisión, se genera una señal óptica para avisar al conductor.

10. Sistema de dirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el centro (8) de mando y control dispone de medios táctiles, de tal manera que al alinearse el ángulo de giro del vehículo con un ángulo de colisión, se genera una señal táctil para avisar al conductor.

11. Sistema de dirección según la reivindicación 10, caracterizado porque la señal táctil se compone de una vibración u oscilación aplicada al volante (1).

12. Sistema de dirección según la reivindicación 11, caracterizado porque el centro (8) de mando y control proporciona una vibración u oscilación aplicada al volante (1) para que sea transmitida al conductor, la cual es filtrada en el volante de manera que no actúa sobre el ángulo de giro definido por el volante y por tanto no es transmitida al resto de los mecanismos de dirección.

13. Sistema de dirección según una de las reivindicaciones 4 a 9 y una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el dispositivo (27) de contragiro proporciona una señal táctil sobre el volante (1).

14. Sistema de dirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cuando el ángulo de colisión coincide con el ángulo instantáneo de giro de las ruedas directrices, el centro (8) de mando y control, por medio de órdenes específicas del mecanismo (18) de control de dirección, provoca una operación de giro para ajustar el ángulo de giro a un ángulo diferente al de colisión, donde este cambio de giro es independiente del ángulo de giro de referencia del volante.

15. Sistema de dirección según la reivindicación 14, caracterizado porque el ángulo de giro de referencia del volante es independiente del estado de marcha del vehículo, con lo que los elementos incorporados aseguran el mantenimiento del estado actual de marcha del vehículo.

16. Sistema de dirección según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el centro de control, en función del estado de marcha del vehículo, ejecuta, de manera individual o simultánea, una operación de frenado, de acción sobre el motor, sobre el mecanismo de marchas y/o sobre la suspensión.