ES2265374T3 - Procedimiento para controlar el angulo de direccion de un vehiculo y un sistema para realizar tal procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para controlar el ángulo de dirección de un vehículo, con los pasos siguientes: - una unidad de control (9) regula, en caso de modificarse la posición de un elemento de dirección (13), un accionamiento regulador (5, 7) para la modificación del ángulo de dirección, caracterizado porque la extensión de la modificación del ángulo de dirección, es mayor si un medidor de distancias (17), acoplado a la unidad de control (9), detecta un obstáculo para un vehículo que si no se detecta obstáculo alguno.
Description
Procedimiento para controlar el ángulo de
dirección de un vehículo y un sistema para realizar tal
procedimiento.
La invención se refiere a un procedimiento para
controlar el ángulo de dirección de un vehículo y a un sistema para
la realización del procedimiento.
Por la patente DE 197 02 313 C1 se conoce un
procedimiento para controlar el ángulo de dirección de un vehículo,
que tiene como objeto el llamado
steering by wire. Aquí el elemento de dirección, habitualmente el volante de dirección del vehículo, no está acoplado a las ruedas del vehículo de una forma mecánicamente rígida. Por el contrario, está interconectada una unidad de control que, en función de la señal emitida por el elemento de control, activa determinados accionamientos reguladores que modifican el ángulo de dirección. Aquí la extensión de la modificación del ángulo de dirección puede estar en función también de la velocidad del vehículo, esto es, el mismo ángulo de giro en el elemento de dirección produce, a velocidades diferentes, ángulos de dirección o modificaciones del ángulo de dirección diferentes, de modo que un vehículo a una marcha rápida reacciona con relativa inercia a los ángulos de giro. Una configuración de este tipo se conoce también por la patente US 5.540.298 A. Esto presenta el siguiente inconveniente: si hay que esquivar un obstáculo que aparece de forma súbita, por ejemplo un animal que salta a la calzada, el vehículo reacciona a los ángulos de giro grandes y abruptos con una inercia
excesiva.
steering by wire. Aquí el elemento de dirección, habitualmente el volante de dirección del vehículo, no está acoplado a las ruedas del vehículo de una forma mecánicamente rígida. Por el contrario, está interconectada una unidad de control que, en función de la señal emitida por el elemento de control, activa determinados accionamientos reguladores que modifican el ángulo de dirección. Aquí la extensión de la modificación del ángulo de dirección puede estar en función también de la velocidad del vehículo, esto es, el mismo ángulo de giro en el elemento de dirección produce, a velocidades diferentes, ángulos de dirección o modificaciones del ángulo de dirección diferentes, de modo que un vehículo a una marcha rápida reacciona con relativa inercia a los ángulos de giro. Una configuración de este tipo se conoce también por la patente US 5.540.298 A. Esto presenta el siguiente inconveniente: si hay que esquivar un obstáculo que aparece de forma súbita, por ejemplo un animal que salta a la calzada, el vehículo reacciona a los ángulos de giro grandes y abruptos con una inercia
excesiva.
La patente EP 0 970 875 A2, genérica para el
sistema conforme a la invención, muestra un sistema de dirección
que dificulta o impide un ángulo de giro en la dirección de un
obstáculo. Una fuerza de dirección contraria, que actúa sobre el
volante de dirección y es producida por un actuador manual, es
incrementada para dificultar o para impedir un giro del volante de
dirección. Asimismo se puede impedir la transmisión de una señal de
activación enviada a un accionamiento regulador durante el giro del
volante de dirección de tal manera que un giro del volante de
dirección no tiene como consecuencia una modificación de la
dirección.
La patente DE 197 25 656 A1 muestra un sistema
de adelantamiento de seguridad con sensores, que miden la distancia
a un vehículo que se aproxima, y un dispositivo de cálculo que
determina el trayecto necesario para adelantar a un vehículo
precedente. En caso de que el conductor del vehículo quiera efectuar
una maniobra de adelantamiento en la que el trayecto de
adelantamiento disponible sea demasiado corto la dirección queda
bloqueada, de tal modo que el cambio de carril hacia la calzada
contraria resulta imposible.
La invención crea un procedimiento para regular
el ángulo de giro de un vehículo y un sistema apropiado para la
realización del procedimiento, que ofrecen una elevada comodidad a
diferentes velocidades de los vehículos, así como una elevada
seguridad de conducción incluso ante la aparición súbita de
obstáculos. El procedimiento conforme a la invención prevé para
ello las siguientes etapas:
- una unidad de control regula, en caso de
modificarse la posición del elemento de dirección, un accionamiento
regulador para la modificación del ángulo de dirección,
- donde la extensión de la modificación del
ángulo de dirección es mayor si un medidor de distancias acoplado a
la unidad de control, detecta un obstáculo para un vehículo que si
no se detecta obstáculo alguno para el vehículo.
El procedimiento conforme a la invención prevé
que en caso de aparición súbita de un obstáculo y, a pesar de, por
ejemplo, una velocidad elevada, sea posible una modificación del
ángulo de dirección sustancialmente más rápida que la modificación
del ángulo de dirección que tiene lugar durante la marcha normal,
esto es, sin obstáculo. Por medio del procedimiento se puede
conseguir también en situaciones extremas una dirección directa del
vehículo. Y así resulta posible también esquivar un obstáculo en
situaciones extremas, lo que no ocurre en el caso de los
procedimientos desarrollados hasta la fecha.
Según una configuración de la invención la
modificación cuantitativa del ángulo de dirección (esto es, la
extensión de la modificación del ángulo de dirección para una
determinada modificación de la posición del elemento de dirección)
depende del tiempo que emplearía el vehículo en chocar contra el
obstáculo. Esto significa, en concreto, que con el mismo ángulo de
giro del elemento de dirección la propia unidad de control produce
ángulos de dirección diferentes en las ruedas, dependiendo de la
cercanía temporal del momento de colisión con el obstáculo. Así
pues, se pretende determinar el riesgo de una colisión e incidir a
partir de aquí sobre el ángulo de dirección. Con el mismo giro del
órgano de dirección la unidad de control produciría, si por ejemplo
la colisión con el obstáculo fuera a tener lugar al cabo de un
segundo, un ángulo de dirección más escaso que si la colisión fuera
a tener lugar en unas pocas décimas de
segundo.
segundo.
Otra posibilidad de determinar la probabilidad
de la colisión con el obstáculo consiste en hacer depender la
modificación cuantitativa del ángulo de dirección de la velocidad
relativa entre el vehículo y el obstáculo.
Según la forma de realización preferida la
unidad de control modifica el ángulo de dirección en sentido
cuantitativo dependiendo también de la velocidad del vehículo. Esto
significa, como ya se ha explicado anteriormente, que el mismo
ángulo de giro en el elemento de dirección a velocidades elevadas
produce una modificación del ángulo de dirección sustancialmente
menor que a velocidades bajas. Los extremos son, por ejemplo,
velocidad elevada en autopistas y velocidades bajas con
modificaciones grandes del ángulo de dirección, por ejemplo, al
aparcar el vehículo. El hecho de depender de la velocidad implica
que al aparcar se pueden conseguir modificaciones grandes del
ángulo de dirección con unos ángulos de giro relativamente pequeños,
y que el vehículo a alta velocidad no da la impresión nerviosa de
que reacciona ante ángulos de giro pequeños.
Otra configuración del procedimiento prevé que
en la unidad de mando esté integrado un sistema llamado ESP
(programa de estabilización electrónico). De este modo la
modificación del ángulo de dirección depende también de las
condiciones del entorno del vehículo (en particular del coeficiente
de adherencia entre las ruedas y la calzada), con lo cual se
pretende impedir que a velocidades elevadas los posibles giros del
ángulo de dirección provoquen el derrape del
vehículo.
vehículo.
La invención crea además un sistema, que trabaja
en correspondencia con el procedimiento, para controlar el ángulo
de dirección del vehículo.
Preferiblemente el sistema está equipado también
con un sensor de velocidad, acoplado a la unidad de control, para
permitir que la dirección dependa de la velocidad del vehículo.
Ventajosamente el elemento de dirección presenta
un acoplamiento eléctrico con la unidad de control. Por otra parte
la invención prevé, en una forma de realización, que en el sistema
esté integrado un control ESP.
Otras características y ventajas de la invención
se deducen de la siguiente descripción y del dibujo que sigue, a
los que se hace referencia.
La figura 1 muestra una vista esquemática del
sistema conforme a la invención para la realización del
procedimiento conforme a la invención.
En la figura 1 se representa un sistema para el
control del ángulo de dirección de un vehículo, donde el vehículo
está simbolizado por dos ruedas delanteras 3. El sistema presenta,
para cada rueda 3, un accionamiento regulador, que puede ser por
ejemplo un accionamiento regulador 5 eléctrico o un accionamiento
regulador 7 neumático o hidráulico. A través del accionamiento
regulador se controla el ángulo de dirección de cada rueda 3. Los
accionamientos reguladores 5, 7 son accionados y controlados por una
unidad de control central 9, que es asimismo parte del sistema. La
cifra 11 designa una válvula que activa el accionamiento regulador
hidráulico 7. La unidad de control central presenta un acoplamiento
eléctrico con un elemento de dirección 13 que el conductor puede
activar, donde el elemento de dirección 13 puede ser un volante de
dirección o también un dispositivo de otro tipo, por ejemplo un
joystick, que permita dirigir el vehículo. El acoplamiento eléctrico
del elemento de dirección 13 y la unidad de control 9 se simboliza
mediante un cable eléctrico 15.
Además la unidad de control 9 presenta un
acoplamiento eléctrico a un medidor de distancias 17, formado por
numerosos sensores 19 alojados en la zona del parachoques del
vehículo. Los sensores 19 son parte de un radar de distancia que
forma el medidor de distancias 17. Además del medidor de distancias
17, el sistema para el control del ángulo de dirección incluye un
sensor de velocidad del vehículo 21 alojado, por ejemplo, en las
proximidades del eje trasero del vehículo. Opcionalmente el sistema
puede estar provisto también de un llamado sistema de control ESP
23, que puede ser parte de la unidad de control 9 ó estar acoplado a
ésta.
El sistema conforme a la invención trabaja de la
siguiente manera. El ángulo de dirección de las ruedas 3 está
controlado durante el funcionamiento en marcha por el elemento de
dirección 13. A través de unos sensores no representados se explora
la posición del elemento de dirección 13 y/o el cambio de la
posición del elemento de dirección 13, y se envían las señales
correspondientes a la unidad de control 9 a través del cable 15. De
forma simultánea a este proceso una señal generada por el sensor de
velocidad 21, característica de la velocidad del momento, se
transmite igualmente a la unidad de control 9. La unidad de control
9 tiene almacenados, por ejemplo, varios diagramas característicos
y sobre la base de los datos entrantes determina el ángulo de
dirección que se debe ajustar y controla los accionamientos
reguladores 5, 7 de la forma correspondiente para que resulte el
ángulo de dirección real deseado.
Aquí la unidad de control controla el ángulo de
dirección en función de la velocidad, lo que significa que con un
ángulo de giro idéntico en el elemento de dirección 13, a
velocidades bajas, se ajusta un ángulo de giro claramente más
elevado del que resulta a velocidades elevadas. A la velocidad
máxima del vehículo apenas resulta posible modificar el ángulo de
dirección, de modo que el conductor puede viajar más relajado.
El medidor de distancias 17 determina de forma
continua durante el funcionamiento en marcha si el vehículo se
dirige contra un obstáculo. Aquí el medidor de distancias 17 y la
unidad de control 9 determinan también si el objeto se mueve con el
vehículo (previsiblemente otro vehículo que circula delante del
vehículo) o si el vehículo y el objeto se dirigen el uno contra el
otro, y por tanto si el objeto constituye un obstáculo para el
vehículo, susceptible de colisionar contra el vehículo.
Si sobre la base de la velocidad del vehículo,
en relación con el obstáculo, y de la distancia del vehículo con el
obstáculo, cabe esperar una colisión inminente del vehículo, la
unidad de control 9 facilita una dirección más inmediata, tal como
ocurriría sin el obstáculo detectado durante el funcionamiento en
marcha normal. Esto es, con un ángulo de giro pronunciado se
permite también una modificación pronunciada del ángulo de
dirección, de tal modo que, de no ser así, no estaría permitido a
la velocidad de marcha correspondiente. Por tanto el conductor
debería tener la posibilidad de sortear el obstáculo.
También resulta posible que la modificación
cuantitativa del ángulo de dirección pase a depender del tiempo que
debería emplear el vehículo para chocar contra el obstáculo. Por
ejemplo, si queda tiempo suficiente para sortear el obstáculo la
unidad de control 9 podría ajustar un ángulo de dirección más escaso
que si se trata de un obstáculo que accede a la calzada justo
delante del vehículo. La modificación cuantitativa del ángulo de
dirección puede depender también de la velocidad relativa existente
entre el vehículo y el obstáculo.
A su vez, el sistema de control ESP 23 consigue
que el ángulo de dirección autorizado por la unidad de control 9
dependa también de las condiciones del entorno. Por ejemplo, si la
unidad de control ajustase un ángulo de dirección grande para
esquivar el obstáculo que se presenta justo delante del vehículo y
si el vehículo entrase en derrape como consecuencia de este ángulo
de dirección, se ajustaría el ángulo de dirección máximo en el que
el vehículo no supera el umbral de derrape. El control ESP puede
estar también en combinación con el sistema de propulsión o de
frenos y controlar la frenada del vehículo.
Claims (9)
1. Procedimiento para controlar el ángulo de
dirección de un vehículo, con los pasos siguientes:
- una unidad de control (9) regula, en caso de
modificarse la posición de un elemento de dirección (13), un
accionamiento regulador (5, 7) para la modificación del ángulo de
dirección,
caracterizado porque la extensión de la
modificación del ángulo de dirección, es mayor si un medidor de
distancias (17), acoplado a la unidad de control (9), detecta un
obstáculo para un vehículo que si no se detecta obstáculo
alguno.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la modificación del ángulo de dirección
depende del tiempo en el que se calcula que se producirá el impacto
del vehículo con el obstáculo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la modificación cuantitativa del ángulo
de dirección depende de la velocidad relativa entre el vehículo y el
obstáculo.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad
de control (9) modifica el ángulo de dirección en sentido
cuantitativo dependiendo también de la velocidad del vehículo.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la
unidad de control (9) se encuentran almacenados diferentes
diagramas característicos, que reflejan el influjo de diferentes
factores sobre la modificación del ángulo de dirección.
6. Sistema para la realización del procedimiento
según una de las reivindicaciones anteriores, con un elemento de
dirección (13) que el conductor puede activar, una unidad de control
(9) acoplada al elemento de dirección (13), al menos un
accionamiento regulador (5, 7) acoplado a la unidad de control (9) y
controlado por ésta, y con un medidor de distancias (17) acoplado a
la unidad de control (9) y capacitado para detectar obstáculos,
caracterizado porque la unidad de control (9), que, al
modificarse la posición del elemento de dirección (13), controla el
accionamiento regulador (5, 7) para la modificación del ángulo de
dirección, está configurada de tal modo que provoca una variación
mayor del ángulo de dirección si el medidor de distancias (17),
acoplado a la unidad de control (9), detecta un obstáculo para un
vehículo que si no se detecta obstáculo alguno.
7. Sistema según la reivindicación 6,
caracterizado por un sensor de velocidad (21) acoplado a la
unidad de control (9).
8. Sistema según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado porque el elemento de dirección (13) está
acoplado eléctricamente a la unidad de control (9).
9. Sistema según una de las reivindicaciones 6 a
8, caracterizado porque el sistema está acoplado a un sistema
de estabilización electrónica (ESP).
Applications Claiming Priority (2)
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