ES2272894T3 - Sistema de direccion asistida. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de dirección asistida, que comprende: una válvula (9) de dirección para controlar un cilindro (8) de potencia; un orificio (a) variable previsto corriente arriba respecto a la válvula (9) de dirección; un solenoide (SOL) para controlar un grado de apertura del orificio (a) variable; un controlador (C) para controlar un valor (SI) de instrucción de corriente de solenoide, utilizado para excitar el solenoide (SOL); una unidad (14) de detección de dirección para detectar tanto un ángulo de dirección como la velocidad angular de dirección y/o el par torsor de dirección, y un sensor (15) de velocidad del vehículo, los cuales están conectados al controlador (C) a efectos de detección, y una válvula (V) de control de flujo para dividir un flujo, alimentado desde una bomba (P), en un flujo (QP) de control suministrado a la válvula (V) de dirección de acuerdo con el grado de apertura del orificio (a) variable, y un flujo (QT) de retorno que circula hacia atrás hasta un tanque (T) o hastala bomba (P), que se caracteriza porque: el controlador (C): determina un valor (Id) de instrucción de corriente básico, en base a valores (I1, I2, Id) de instrucción de corriente de acuerdo con señales de dirección suministradas desde la unidad (14) de detección de dirección, y a un valor (I5, I6) de instrucción de corriente de acuerdo con la velocidad del vehículo; suma un valor (Is) de instrucción de corriente de mantenimiento al valor (Id) de instrucción de corriente básico determinado, y presenta a la salida el valor resultante de la adición como valor (SI) de instrucción de corriente de solenoide, y en el que el valor (Is) de instrucción de corriente de mantenimiento se cambia en base a la velocidad del vehículo.
Description
Sistema de dirección asistida.
Esta invención se refiere a un sistema de
dirección asistida que incluye una válvula de control de flujo para
la prevención de pérdidas de energía.
Un ejemplo de sistemas de dirección asistida que
incluyen una válvula de control de flujo para la prevención de
pérdidas de energía, se encuentra descrito en la solicitud de
Patente japonesa núm. 2001-260917, abierta al
público, depositada por la presente solicitante.
La válvula V de control de flujo del sistema de
dirección asistida del ejemplo de la técnica anterior incluye, según
se ilustra en la Figura 7, un carrete 1 que tiene un extremo que se
une a una cámara 2 piloto, y el otro extremo que se une a otra
cámara 3 piloto.
La cámara 2 piloto está continuamente en
comunicación con una bomba P a través de una abertura 4 de válvula.
La cámara 2 piloto comunica con un paso 6 de flujo, un orificio
a variable, y una trayectoria 7 de flujo con una abertura de
flujo de entrada de una válvula 9 de dirección prevista para
controlar un cilindro 8 asistida.
La cámara 3 piloto incorpora un resorte 5 y
también comunica con la abertura de flujo de entrada de la válvula 9
de dirección a través de un orificio a variable,
proporcionando la trayectoria 7 de flujo y la trayectoria 10 de
flujo la comunicación entre las cámaras 2 y 3 piloto. La presión
corriente arriba desde el orificio a variable, actúa sobre la
cámara 2 piloto, y la presión corriente abajo desde el mismo, actúa
sobre la cámara 3 piloto. El grado de apertura del orificio a
variable está controlado por un valor SI de instrucción de corriente
de solenoide, calculado para un solenoide SOL.
El carrete 1 mantiene una posición en la que la
fuerza que actúa sobre la cámara 2 piloto, la fuerza que actúa sobre
la cámara 3 piloto y la fuerza del resorte 5, están en equilibrio.
Esta posición equilibrada determina el grado de apertura tanto de la
abertura 4 de bomba como de la abertura 11 de tanque.
Por ejemplo, con la actuación de una fuente 12
de accionamiento de bomba tal como un motor o similar, la bomba P es
impulsada de manera que suministra aceite a presión hacia la
abertura 4 de bomba, para provocar un flujo en el orificio a
variable. Este flujo produce una diferencia de presión entre los dos
lados del orificio a variable, y la diferencia de presión
provoca una diferencia de presión entre las cámaras 2 y 3 piloto. La
presión diferencial resultante resiste la fuerza del resorte 5 y
mueve el carrete 1 desde la posición normal, ilustrada en la Figura
7, hasta la posición equilibrada.
De ese modo, el movimiento del carrete 1 desde
la posición normal hacia la posición equilibrada, incrementa el
grado de apertura de la abertura 11 de tanque. De acuerdo con el
grado de apertura resultante de la abertura 11 de tanque, se
determina la relación de distribución entre un flujo QP de control
introducido hacia la válvula 9 de dirección desde la bomba P, y un
flujo QT de retorno que circula hacia atrás hasta el tanque T o la
bomba P. En otras palabras, el flujo QP de control se determina de
acuerdo con el grado de apertura de la abertura 11 de tanque.
El control del flujo QP de control de acuerdo
con el grado de apertura de la abertura 11 de tanque, según se ha
descrito anteriormente, da como resultado la determinación del flujo
QP de control de acuerdo con el grado de apertura del orificio
a variable. Esto se debe a que la posición hasta la que se
cambia el carrete 1, la cual determina el grado de apertura de la
abertura 11 de tanque, se determina mediante la presión diferencial
entre las dos cámaras 2 y 3 piloto, y esta presión diferencial se
determina en virtud del grado de apertura del orificio a
variable.
De este modo, con el fin de controlar el flujo
de control de acuerdo con la velocidad del vehículo o con la
condición de conducción del vehículo, el grado de apertura del
orificio a variable, o el valor SI de instrucción de
corriente de solenoide para el solenoide SOL, puede ser controlado.
Esto se debe a que el grado de apertura del orificio a
variable está controlado en proporción a una corriente de excitación
del solenoide SOL, de modo que el orifico a variable mantiene
el grado de su apertura en un mínimo en estado de no excitado del
solenoide SOL, e incrementa el grado de su apertura según se
incrementa el grado de excitación.
La válvula 9 de dirección aplicada con el flujo
QP de control, controla la cantidad de aceite suministrado al
cilindro 8 asistida de acuerdo con un par torsor de entrada (par
torsor de dirección) del volante de dirección (no representado). Por
ejemplo, si el par torsor de dirección es grande, la cantidad de
variación de la válvula 9 de dirección se incrementa para
incrementar la cantidad de aceite suministrado al cilindro 8 de
potencia, mientras que si es pequeña, la cantidad de variación de la
válvula 9 de dirección se reduce para reducir la cantidad de aceite
suministrado al cilindro 8 de potencia. Cuanto mayor es la cantidad
de suministro de aceite a presión, más elevada es la fuerza de
asistencia que ejerce el cilindro 8 de potencia. Cuanto más pequeña
es la cantidad de suministro, más baja es la fuerza de asistencia
que ejerce el cilindro 8 de potencia.
El par torsor de dirección y la cantidad de
variación de la válvula 9 de dirección, se determinan mediante una
reacción de torsión de una barra de torsión (no representada) o
similar.
Según se ha descrito en lo que antecede, la
válvula 9 de dirección controla un flujo QP suministrado al cilindro
8 de potencia, y la válvula V de control realiza el control del
flujo QP de control suministrado a la válvula 9 de dirección. Si el
flujo QM requerido por el cilindro 8 de potencia llega a ser tan
cercano como sea posible al flujo QP de control determinado por la
válvula V de control de flujo, es posible reducir la pérdida de
energía en torno a la bomba P. Esto se debe a que la pérdida de
energía en torno a la bomba P está provocada por la diferencia entre
el flujo QP de control y el flujo QM requerido por el cilindro 8 de
potencia.
Con el fin de lograr que el flujo QP de control
sea tan próximo como sea posible al flujo QM requerido por el
cilindro 8 de potencia para la prevención de pérdidas de energía, el
sistema del ejemplo de la técnica anterior controla el grado de
apertura del orificio a variable. El grado de apertura del
orificio a variable se determina mediante el valor SI de
instrucción de corriente de solenoide para el solenoide SOL, según
se ha descrito con anterioridad. El valor SI de control de corriente
de solenoide está controlado por un controlador C que se describirá
posteriormente con detalle.
El controlador C está conectado a un sensor 14
de ángulo de dirección y a un sensor 15 de velocidad del vehículo.
Según se ha ilustrado en la Figura 8, el controlador C determina un
valor I1 de instrucción de corriente en base al ángulo de dirección
detectado por el sensor 14 de ángulo de dirección, y también un
valor I2 de instrucción de corriente en base a la velocidad angular
de dirección calculada por diferenciación del ángulo de
dirección.
La relación entre el ángulo de dirección y el
valor I1 de instrucción de corriente se determina en base a valores
teóricos que proporcionan características lineales a la relación
entre el ángulo de dirección y el flujo QP de control. La relación
entre la velocidad angular de dirección y el valor I2 de instrucción
de corriente, se determina también en base a valores teóricos que
proporcionan características lineales a la relación entre la
velocidad angular de dirección y el flujo QP de control. Ambos
valores I1 e I2 de instrucción de corriente puestos en la salida,
son cero a menos que el ángulo de dirección y la velocidad angular
de dirección excedan un valor predeterminado. Específicamente,
cuando el volante de dirección se posiciona en, o alrededor del
centro, los valores I1, I2 de instrucción de corriente dispuestos en
la salida son cero con el fin de establecer una zona inactiva
alrededor del centro.
Además, el controlador C proporciona en la
salida un valor I3 de instrucción de corriente relacionado con el
ángulo de dirección, y un valor I4 de instrucción de corriente
relacionado con la velocidad angular de dirección, los cuales están
basados en el valor detectado por el sensor de velocidad del
vehículo.
El valor I3 de instrucción de corriente
relacionada con el ángulo de dirección, se presenta en la salida con
valor uno a velocidades bajas del vehículo y, por ejemplo, con 0,6 a
las velocidades máximas del vehículo. El valor I4 de instrucción de
corriente relacionado con la velocidad angular de dirección, se
presenta también en la salida con 1 a velocidades bajas del vehículo
y, por ejemplo, con 0,8 a las velocidades máximas del vehículo.
Específicamente, con relación a la ganancia en la gama desde
velocidades bajas hasta velocidades máximas del vehículo, el valor
I3 de instrucción de corriente relacionado con el ángulo de
dirección, controlado en la gama de 1 a 0,6, se establece de modo
que sea mayor que el valor I4 de instrucción de corriente aplicado
de velocidad angular de dirección controlado en la gama de 1 a
0,8.
A continuación, el valor I3 de instrucción de
corriente relacionado con el ángulo de dirección, se multiplica por
el valor I1 de instrucción de corriente basado en el ángulo de
dirección. Por lo tanto, un valor I5 de instrucción de corriente
basado en el ángulo de dirección, resultante de la multiplicación,
se hace más pequeño según se incrementa la velocidad del vehículo.
Además, el valor I3 de instrucción de corriente relacionado con el
ángulo de dirección tiene una ganancia establecida que es mayor que
la del valor I4 de instrucción de corriente relacionado con la
velocidad angular de dirección, de modo que cuanto más alta se hace
la velocidad del vehículo, más alta se hace la velocidad de
reducción del valor I5 de instrucción de corriente. Es decir, la
respuesta se mantiene alta a velocidades bajas del vehículo, y se
reduce a velocidades altas. Esto se debe a que no se requiere
normalmente una respuesta alta durante el desplazamiento a alta
velocidad, pero resulta necesaria a velocidades bajas del vehículo
en la mayor parte de los casos.
El controlador C aplica el valor I4 de
instrucción de corriente relacionado con la velocidad angular de
dirección que sirve como valor límite para el valor I2 de
instrucción corriente basado en la velocidad angular de dirección
respecto a un valor I6 de instrucción de corriente basado en la
velocidad angular de dirección. El valor 16 de instrucción de
corriente se reduce también de acuerdo con la velocidad del
vehículo. Obsérvese que la ganancia del valor I4 de instrucción de
corriente relacionado con la velocidad angular de dirección, es más
pequeña que la del valor I3 de instrucción de corriente aplicado de
ángulo de dirección, de modo que la relación de descenso del valor
I6 de instrucción de corriente es más pequeña que la del valor I5 de
instrucción de corriente.
El valor límite, según se ha descrito
anteriormente, se establece de acuerdo con una velocidad del
vehículo, con el fin de evitar principalmente que se ejerza una
fuerza de asistencia excesiva durante un desplazamiento a alta
velocidad.
El controlador C realiza una comparación entre
el valor I5 de instrucción de corriente basado en el ángulo de
dirección, y el valor I6 de instrucción de corriente basado en la
velocidad angular de dirección presente en la salida según de ha
descrito anteriormente, y adopta el valor más grande de los dos.
Por ejemplo, el volante de dirección raramente
se gira bruscamente durante un desplazamiento a alta velocidad, y
por lo tanto el valor I5 de instrucción de corriente basado en el
ángulo de dirección es típicamente mayor que el valor I6 de
instrucción de corriente basado en la velocidad angular de
dirección. En consecuencia, en la mayor parte de los casos, se
selecciona el valor I5 de instrucción de corriente basado en el
ángulo de dirección durante un desplazamiento de alta velocidad. Se
establece una ganancia grande del valor I5 de instrucción de
corriente con el fin de aumentar la seguridad y la estabilidad de
funcionamiento del volante de dirección en ese punto. En otras
palabras, según se incrementa la velocidad de desplazamiento, la
relación de descenso del flujo QP de control se incrementa para el
incremento de la seguridad y la estabilidad durante el
desplazamiento.
Por otra parte, el volante de dirección se gira
con frecuencia bruscamente durante un desplazamiento a baja
velocidad, de modo que el valor I6 de instrucción de corriente
basado en la velocidad angular de dirección, es mayor en muchos
casos que el valor I5 de instrucción de corriente basado en el
ángulo de dirección. Por lo tanto, el valor I6 de instrucción de
corriente basado en la velocidad angular de dirección es casi
seleccionado durante el desplazamiento a baja velocidad. Cuando la
velocidad angular de dirección es alta, se considera que la
respuesta tiene importancia.
De este modo, en un desplazamiento a baja
velocidad, se hace uso de la velocidad angular de dirección como la
preferida, y se establece una ganancia pequeña del valor I6 de
instrucción de corriente basado en la velocidad angular de
dirección, con el fin de aumentar la operatividad del volante de
dirección, o de la respuesta. En otras palabras, si la velocidad de
desplazamiento se incrementa algo, el flujo QP de control asegurado
en un grado suficiente, hace que sea posible asegurar la respuesta
cuando el volante de dirección es girada bruscamente.
El controlador C añade un valor I7 de
instrucción de corriente de mantenimiento al valor I5 o I6 de
instrucción de corriente elegido según se ha descrito en lo que
antecede, y dispone en la salida el valor resultante de esta adición
para una unidad excitadora como valor SI de instrucción de corriente
de solenoide.
Debido a la adición del valor I7 de instrucción
de corriente de mantenimiento, el valor SI de instrucción de
corriente de solenoide se mantiene en una magnitud predeterminada
incluso cuando todos los valores de instrucción de corriente basados
en el ángulo de dirección, la velocidad angular de dirección y la
velocidad del vehículo, son cero. Por esta razón, se suministra de
forma rutinaria un flujo predeterminado a la válvula 9 de dirección.
Sin embargo, en términos de prevención de pérdida de energía, el
flujo QP de control en la válvula V de control de flujo se hace
idealmente cero cuando el flujo QM requerido por el cilindro 8 de
potencia y por la válvula 9 de dirección, es cero. Específicamente,
si el flujo QP de control es cero, la cantidad total de aceite
descargado desde la bomba P se recircula de nuevo desde la abertura
11 de tanque hasta la bomba P o el tanque T. El recorrido del flujo
de aceite que retorna desde la abertura 11 de tanque hasta la bomba
P o el tanque T, es extremadamente corto en el interior del cuerpo
B, de modo que se produce una pérdida de presión pequeña. Debido al
grado significativamente bajo de pérdida de presión, el momento de
torsión de la bomba P está controlado en el mínimo, lo que conduce a
una conservación de energía, tanto como sea controlado el momento de
torsión. En este contexto, el hecho de que el flujo QP de control se
reduzca a cero cuando el flujo QM requerido es cero, tiene ventajas
en términos de prevención de pérdidas de energía.
No obstante, se mantiene un flujo QS de
mantenimiento cuando el flujo QM requerido es cero. Esto se debe a
lo siguiente:
(1) Para evitar el agarrotamiento del sistema.
La circulación de un flujo QS de mantenimiento a través del sistema,
puede proporcionar efectos de enfriamiento.
(2) Para asegurar la respuesta. El mantenimiento
del flujo QS de mantenimiento, según se ha descrito anteriormente,
ahorra más tiempo para alcanzar el flujo QP de control objetivo que
en el caso de ausencia de mantenimiento del flujo QS de
mantenimiento. La diferencia de tiempo resultante afecta a la
respuesta. Como resultado, el mantenimiento del flujo QS de
mantenimiento conduce a la mejora del sistema.
(3) Para contrarrestar perturbaciones, tales
como retroalimentación y similar, y par de
auto-alineamiento. La reacción a las perturbaciones
o al par de auto-alineamiento actúa sobre las
ruedas, lo que actúa a continuación sobre el vástago del cilindro 8
de potencia. Si no se mantiene el flujo de mantenimiento, la
reacción al par de auto-alineamiento o a las
perturbaciones hace que las ruedas sean inestables. Sin embargo, el
mantenimiento del flujo de mantenimiento evita que las ruedas
resulten inestables incluso cuando la reacción actúa sobre las
rudas. Específicamente, el vástago del cilindro 8 de potencia
engrana con un piñón para conmutar la válvula 9 de dirección, y
similar. Con ello, al principio de la reacción, la válvula de
dirección es también conmutada para que suministre el flujo de
mantenimiento en dirección contraria a la reacción. Por lo tanto, el
mantenimiento del flujo de mantenimiento hace que sea posible
contrarrestar el par de auto-alineamiento y la
perturbación causada por la retroalimentación.
A continuación, se va a proporcionar ahora una
descripción del funcionamiento del sistema de dirección asistida del
ejemplo de la técnica anterior.
Cuando el vehículo se está moviendo, el
controlador C dispone en la salida un valor I5 de instrucción de
corriente en base al ángulo de dirección, adquirido al multiplicar
el valor I1 de instrucción de corriente de solenoide en base al
ángulo de dirección, por el valor I3 de instrucción de corriente
relacionado con el ángulo de dirección, y también dispone en su
salida un valor I6 de instrucción de corriente basado en la
velocidad angular de dirección. El valor I6 de instrucción de
corriente se establece mediante la aplicación del valor I4 de
instrucción de corriente basado en la velocidad angular de
dirección, que sirve como valor límite para el valor I2 de
instrucción de corriente de solenoide basado en la velocidad angular
de dirección.
A continuación, el controlador C determina cuál
es el valor más grande de entre el valor I5 de instrucción de
corriente basado en el ángulo de dirección, y el valor I6 de
instrucción de corriente basado en la velocidad angular de
dirección, a continuación suma el valor I7 de instrucción de
corriente de mantenimiento al valor más grande, al valor I5 o I6 de
instrucción de corriente, para adquirir el valor SI de instrucción
de corriente de solenoide en ese momento. El valor SI de instrucción
de corriente de solenoide se determina principalmente con referencia
al valor I5 de instrucción de corriente basado en el ángulo de
dirección cuando se conduce un vehículo a alta velocidad, y en base
al valor I6 de instrucción de corriente basado en la velocidad
angular cuando se conduce un vehículo a baja velocidad.
El carrete 1 posee una hendidura 13 formada en
su extremo delantero. Incluso cuando el carrete 1 está en la
posición normal ilustrada en la Figura 7, la hendidura 13 establece
comunicación entre la cámara 2 piloto y el orificio a
variable. Específicamente, incluso cuando el carrete 1 está en
posición normal, el aceite a presión suministrado desde la abertura
4 de bomba hasta la cámara 2 piloto, se alimenta también a través de
la hendidura 13, la trayectoria 6 de flujo, el orificio a
variable, y la trayectoria 7 de flujo, hasta la válvula 9 de
dirección. Debido a este suministro de aceite a presión, el sistema
logra con éxito la prevención del agarrotamiento, y de
perturbaciones tales como la retroalimentación o similares, y la
respuesta está asegurada.
La Figura 7 ilustra la unidad excitadora
prevista para excitar el solenoide SOL, y conectada al controlador C
y al solenoide SOL, a los estranguladores 17 y 18, y a la válvula 19
de seguridad.
En el sistema de dirección asistida de la
técnica anterior, según se ha descrito en lo que antecede, se suma
un valor Is de instrucción de corriente de mantenimiento para evitar
que el sistema se agarrote, asegurando la respuesta, y
contrarrestando perturbaciones, tales como la retroalimentación y
similar, y el par de auto-alineamiento.
Sin embargo, la respuesta anterior es requerida
principalmente a velocidades bajas del vehículo, y no se requiere
tanto a velocidades altas del vehículo. Esto se debe a que una
respuesta alta cuando se mueve a velocidades altas, provoca una
dirección inestable. En el sistema de la técnica anterior, el valor
de instrucción de corriente de mantenimiento es fijo, de modo que se
establece un flujo de mantenimiento con respecto a velocidades bajas
del vehículo en el que se necesita una respuesta alta.
El establecimiento del flujo de mantenimiento
con respecto a las velocidades bajas del vehículo, conduce a un
problema de pérdidas de energía, producidas por el suministro de un
flujo de mantenimiento mayor que el necesario durante el
desplazamiento a alta velocidad.
El documento
EP-A-1 108 638 describe un sistema
de dirección asistida que proporciona las bases para el preámbulo de
la reivindicación 1 anexa.
Un objeto de la presente invención consiste en
proporcionar un sistema de dirección asistida que está capacitado
para evitar un flujo de mantenimiento innecesario durante el
desplazamiento a alta velocidad.
La presente invención proporciona un sistema de
dirección asistida según se describe en la reivindicación 1, que
comprende: una válvula de dirección para controlar un cilindro de
potencia; un orificio variable previsto corriente arriba respecto a
la válvula de dirección; un solenoide para controlar el grado de
apertura del orificio variable; un controlador para controlar un
valor SI de instrucción de corriente de solenoide, utilizado para
excitar el solenoide; una unidad de detección de dirección para
detectar el par de dirección basado en el ángulo de dirección, y un
sensor de velocidad del vehículo, los cuales están conectados al
controlador; y una válvula de control de flujo que divide un flujo,
suministrado desde una bomba, en un flujo de control suministrado a
la válvula de dirección de acuerdo con el grado de apertura del
orificio variable, y un flujo de retorno que circula hacia atrás
hasta un tanque o hasta la bomba. El controlador determina un valor
de instrucción de corriente básico, en base a un valor de
instrucción de corriente de acuerdo con un ángulo de dirección
proporcionado desde el sensor de ángulo de dirección, un valor de
instrucción de corriente de acuerdo con una velocidad angular de
dirección, y valores de instrucción de corriente de acuerdo con una
velocidad del vehículo, y añade un valor de instrucción de corriente
de mantenimiento al valor de instrucción de corriente básico, y
presenta a la salida el valor resultante de la adición como valor de
instrucción de corriente de solenoide, y cambia el valor de
instrucción de corriente de mantenimiento en base a la velocidad del
vehículo.
Otras características de la invención se
encuentran definidas en las reivindicaciones anexas.
La Figura 1 es un diagrama que ilustra un
sistema de control de un controlador C según una primera
realización;
la Figura 2 es un gráfico que muestra
características de control de retardo;
la Figura 3 es un diagrama que ilustra un
sistema de control de un controlador C de acuerdo con una segunda
realización;
la Figura 4 es un diagrama que ilustra un
sistema de control de un controlador C según una tercera
realización;
la Figura 5 es una gráfico que muestra la
relación entre un flujo Q de mantenimiento y una velocidad V de un
vehículo;
la Figura 6 es un diagrama que ilustra un
sistema de control de un controlador C según una cuarta
realización;
la Figura 7 es una vista general que ilustra un
sistema de dirección asistida de la técnica anterior, y
la Figura 8 es un diagrama que ilustra un
sistema de control de un controlador C de la técnica anterior.
La Figura 1 ilustra un sistema de control de un
controlador C de una primera realización. En el caso de la primera
realización, el sistema de dirección asistida tiene una
configuración que incluye la válvula V de control de flujo, el
cilindro 8 de potencia, la válvula 9 de dirección, y similares, como
la ilustrada en la Figura 7, exclusiva del controlador C, como la
del ejemplo de la técnica anterior, y la descripción que sigue será
proporcionada respecto al sistema de control del controlador C.
Según se ilustra en la Figura 1, el controlador
C determina un valor I1 de instrucción de corriente basado en el
ángulo de dirección detectado por el sensor 14 de ángulo de
dirección, y un valor I2 de instrucción de corriente basado en la
velocidad angular de dirección calculado por diferenciación del
ángulo de dirección. Obsérvese que se puede proporcionar
adicionalmente un sensor de velocidad angular de dirección para
determinar el valor I2 de instrucción de corriente basado en la
velocidad angular de dirección detectada por este sensor de
velocidad angular de dirección.
La relación entre el ángulo de dirección y el
valor I1 de instrucción de corriente se determina en base a los
valores teóricos que proporcionan características lineales a la
relación entre el ángulo de dirección y un flujo QP de control. La
relación entre la velocidad angular de dirección y el valor I2 de
instrucción de corriente se determina también en base a valores
teóricos que proporcionan características lineales a la relación
entre la velocidad angular de dirección y el flujo QP de
control.
El controlador C dispone en la salida un valor
I3 de instrucción de corriente relacionado con el ángulo de
dirección, y un valor I4 de instrucción de corriente relacionado con
la velocidad angular de dirección, sobre la base de un valor
detectado por el sensor 15 de velocidad del vehículo. El valor I3 de
instrucción de corriente disminuye cuando la velocidad es cero o a
velocidades extremadamente bajas, y la salida se hace 1 cuando la
velocidad del vehículo excede una velocidad fija. El valor I4 de
instrucción de corriente se dispone en la salida con un valor mayor
de uno cuando la velocidad del vehículo es cero o a velocidades
extremadamente bajas, y en 1 cuando la velocidad del vehículo excede
una velocidad fijada. El controlador C multiplica el valor I1 de
instrucción de corriente basado en el ángulo de dirección, por el
valor I3 de instrucción de corriente, y también el valor I2 de
instrucción de corriente basado en la velocidad angular de
dirección, por el valor I4 de instrucción de corriente.
Según se ha descrito en lo que antecede, la
multiplicación del valor I1 de instrucción de corriente por el valor
I3 de instrucción de corriente basado en la velocidad del vehículo,
se realiza a efectos de evitar pérdidas de energía cuando el
vehículo se detiene o cuando el vehículo es impulsado a velocidades
extremadamente bajas mientras el volante de dirección se está
girando. Por ejemplo, cuando se está conduciendo el vehículo en una
cochera, a veces está aparcado con el motor en marcha durante unos
momentos en estado de giro del volante de dirección.
En este caso, el valor I1 de instrucción de
corriente determinado de acuerdo con el ángulo de dirección, se
dispone en la salida como valor SI de instrucción de corriente de
solenoide, de modo que se suministra un flujo innecesario a la
válvula 9 de dirección como valor máximo. Con el fin de evitar
pérdidas de energía en ese caso, cuando la velocidad del vehículo es
cero o a velocidades extremadamente bajas, el valor I1 de
instrucción de corriente se multiplica por el valor I3 de
instrucción de corriente, para reducir el valor I1 de instrucción de
corriente basado en el ángulo de dirección.
Sin embargo, la reducción del valor I3 de
instrucción de corriente según se ha descrito en lo que antecede,
conduce a una respuesta baja cuando el conductor empieza a girar el
volante de dirección y lo mantiene en la posición ya girada. Por lo
tanto, el controlador C multiplica el valor I2 de instrucción de
corriente basado en velocidad angular de dirección, por el valor I4
de instrucción de corriente dispuesto en la salida con un valor
grande cuando la velocidad del vehículo es cero o a velocidades
extremadamente lentas, con el fin de asegurar una respuesta
adecuada.
Tras la multiplicación de los valores I3, I4 de
instrucción de corriente basados en la velocidad del vehículo, por
los valores I1, I2 de instrucción de corriente, cada uno de los
valores resultantes (I1 x I3) y (I2 x I4) se somete a control de
retardo. El control de retardo se realiza a efectos de reducir la
velocidad de descenso de un valor de instrucción de corriente
presente a la entrada cuando el valor de corriente presente a la
entrada se reduce de forma súbita y brusca. Según se ha ilustrado en
la Figura 2, por ejemplo, el volante de dirección se gira 60 grados,
a continuación se devuelve a la posición central, y después se gira
60 grados nuevamente. En este caso, los valores I1 e I2 de
instrucción de corriente basados en ángulo de dirección y en
velocidad angular de dirección, disminuyen temporalmente hasta cero
y después se incrementan de nuevo. En otras palabras, los valores
I1, I2 de instrucción de corriente forman, cada uno de ellos, una
configuración en letra V, indicada mediante la línea discontinua de
la Figura 2. Si el valor I1 o I2 se dispone directamente en la
salida como valor SI de instrucción de corriente de solenoide, un
cambio repentino en el flujo suministrado a la válvula 9 de
dirección hace que, de forma desventajosa, el conductor se sienta
incómodo con la dirección.
Por ello, con el fin de resolver las
inconveniencias anteriores, el control de retardo se efectúa sobre
los valores (I1 x I3) y (I2 x 14). Específicamente, cuando un valor
presente a la entrada se reduce de forma brusca, el control de
retardo hace que la velocidad de descenso del valor de instrucción
de corriente sea pequeño, para reducir gradualmente el valor de
instrucción de corriente como se muestra mediante la línea continua
de la Figura 2. De esta manera se evita un cambio repentino y
acusado en el valor de instrucción de corriente alrededor de la
posición angular de grado cero del volante de dirección, lo que da
como resultado el hecho de que se evita causar incomodidad al
conductor.
Tras el control de retardo mencionado
anteriormente, el controlador C multiplica los valores de
instrucción de corriente por los valores I5, I6 de instrucción de
corriente correspondientes, basados en la velocidad del vehículo.
Los valores I5, I6 de instrucción de corriente se presentan en la
salida con 1 a velocidades bajas del vehículo, y con un valor de
punto decimal por debajo de 1 a velocidades máximas. Por esta razón,
el valor presente a la entrada se presenta directamente en la salida
a velocidades bajas del vehículo. En otras palabras, se mantiene una
respuesta alta a velocidades bajas del vehículo, y la respuesta se
reduce a velocidades altas del vehículo. La razón de por qué cambia
la respuesta en función de la velocidad del vehículo de esa manera,
consiste en que no se requiere en gran medida una respuesta alta a
velocidades altas del vehículo, sino que se requiere a velocidades
bajas del vehículo en la mayor parte de los casos.
El controlador aplica valores I7, I8 de
instrucción de corriente, cada uno de ellos establecido en base a la
velocidad del vehículo, y que sirven como valor límite a los valores
de instrucción de corriente correspondientes resultantes de la
multiplicación. Específicamente, si el valor resultante de la
multiplicación excede del valor I7 o I8 de instrucción de corriente
basado en la velocidad del vehículo, en ese momento, la cantidad en
exceso se elimina y los valores de instrucción de corriente por
debajo de sus respectivos valores límite son presentados a la
salida. El valor límite basado en la velocidad del vehículo se
determina a efectos de prevenir que se ejerza una fuerza excesiva de
asistencia durante el desplazamiento a alta velocidad.
Los valores I7, I8 de instrucción de corriente
son establecidos también de modo que se reducen de acuerdo con la
velocidad del vehículo, y sus ganancias se establecen de modo que
sean más pequeñas que las de los valores I5, I6 de instrucción de
corriente.
A continuación, el controlador C realiza una
comparación entre el valor de instrucción de corriente basado en
ángulo de dirección y el valor de instrucción de corriente basado en
velocidad angular de dirección, los cuales están controlados dentro
del valor límite como se ha descrito en lo que antecede, y adopta el
valor mayor de los dos. El valor de instrucción de corriente más
grande se determina como valor Id de instrucción de corriente
básico.
Tras la obtención del valor Id de instrucción de
corriente básico de la manera mencionada, el controlador C suma un
valor Is de instrucción de corriente de mantenimiento al valor Id de
instrucción de corriente básico. El valor Is de instrucción de
corriente de mantenimiento no es sumado directamente. Con
anterioridad a ello, el valor Is de instrucción de corriente de
mantenimiento es multiplicado por un valor I9 de instrucción de
corriente establecido en base a la velocidad del vehículo, y a
continuación se suma el valor resultante de la multiplicación.
El valor I9 de instrucción de corriente basado
en la velocidad del vehículo se presenta a la salida con valor uno a
velocidades bajas del vehículo. A continuación, a velocidades medias
del vehículo, el valor I9 de instrucción de corriente se hace
gradualmente más pequeño con el incremento de la velocidad del
vehículo. A continuación, a velocidades altas del vehículo, el valor
I9 de instrucción de corriente se mantiene en el nivel mínimo. Por
lo tanto, el valor obtenido mediante la multiplicación del valor I9
de instrucción de corriente basado en la velocidad del vehículo, por
el valor Is de instrucción de corriente de mantenimiento, se
presenta a la salida a velocidades bajas del vehículo sin cambio, y
se reduce gradualmente a velocidades del vehículo desde medias hasta
altas. Entonces, el valor I9 de instrucción de corriente, se
mantiene en el nivel mínimo a velocidades altas del vehículo.
Obsérvese que el valor obtenido por la multiplicación del valor I9
de instrucción de corriente por el valor Is de instrucción de
corriente de mantenimiento, no se reduce a cero incluso a
velocidades altas del vehículo.
Según se ha descrito en lo que antecede, la
reducción del valor de corriente de mantenimiento de acuerdo con las
velocidades del vehículo entre medias y altas, permite una reducción
del flujo de mantenimiento a velocidades entre medias y altas como
se describe en la Figura 5. Con ello, la reducción del flujo de
mantenimiento evita un consumo inútil de energía. Obsérvese que el
flujo de mantenimiento a velocidades bajas del vehículo se menciona
aquí como flujo de mantenimiento a baja velocidad, y de manera
similar, el flujo de mantenimiento a velocidades altas del vehículo
se menciona como flujo de mantenimiento a alta velocidad e indica el
flujo de mantenimiento.
Tras la suma del valor (Is x I9) de instrucción
de corriente de mantenimiento con el valor Id de instrucción de
corriente básico, según se ha descrito anteriormente, el controlador
presenta a la salida el valor resultante de la adición para la
unidad 16 excitadora (véase la Figura 7) como valor SI de
instrucción de corriente de solenoide. Entonces, la unidad 16
excitadora presenta en la salida una corriente de excitación
correspondiente con el valor SI de instrucción de corriente de
solenoide para un solenoide SOL.
En la primera realización, el controlador C
incluye limitadores previstos individualmente para aplicar los
valores I7, I8 de instrucción de corriente que sirven como valores
límite para los valores correspondientes y resultantes
inmediatamente después de la multiplicación de los valores I5, I6 de
instrucción de corriente que sirven como ganancias. Sin embargo, en
vez de los limitadores individuales, se puede proporcionar un
limitador de actuación combinada para aplicar un valor de
instrucción de corriente basado en la velocidad del vehículo, que
sirve como valor limitador para el valor resultante de la adición
del valor de instrucción de corriente de mantenimiento.
Además, en la primera realización, los valores
I5, I6 de instrucción de corriente basados en la velocidad del
vehículo, son multiplicados por separado como ganancias una vez que
se ha llevado a cabo el control de retardo. Sin embargo, en vez de
la multiplicación separada de las ganancias, el valor elegido en la
comparación de valor puede ser multiplicado por un valor de
instrucción de corriente basado en la velocidad del vehículo, como
ganancia de acción combinada.
Aún más, se puede prever un limitador de
actuación combinada para aplicar un valor de instrucción de
corriente basado en la velocidad del vehículo, que sirve como valor
límite para un valor resultante de la adición del valor de
instrucción de corriente de mantenimiento, y también, el valor
adoptado por la comparación de valor puede ser multiplicado por un
valor de instrucción de corriente basado en la velocidad del
vehículo como ganancia de acción combinada.
A continuación, la segunda realización ha sido
ilustrada en la Figura 3. El valor de instrucción de corriente
basado en el ángulo de dirección y el valor de instrucción de
corriente basado en la velocidad angular de dirección, se comparan,
y el valor más grande de los dos es adoptado en la primera
realización. Sin embargo, en la segunda realización, ambos valores
de instrucción de corriente son sumados uno con el otro. El resto de
la configuración de la segunda realización es idéntica a la primera
realización.
Según se ha descrito en lo que antecede, el
controlador puede sumar el valor de instrucción de corriente basado
en el ángulo de dirección con el valor de instrucción de corriente
basado en la velocidad angular de dirección, para obtener un valor
SI de instrucción de corriente de solenoide en vista de ambas
características de ángulo de dirección y de velocidad angular de
dirección.
En la segunda realización, así como en la
primera realización, el valor obtenido por la multiplicación de un
valor Is de instrucción de corriente de mantenimiento por un valor
I9 de instrucción de corriente basado en la velocidad del vehículo,
se suma a un valor Id de instrucción de corriente básico, de modo
que el flujo de mantenimiento se reduce a velocidades del vehículo
entre medias y altas. En otras palabras, según se describe en la
Figura 5, con un incremento de la velocidad del vehículo, el flujo
de mantenimiento se cambia de flujo de mantenimiento de baja
velocidad, a flujo de mantenimiento de alta velocidad. Este cambio
de flujo hace que resulte posible evitar un flujo de mantenimiento
innecesario a velocidades del vehículo entre medias y altas.
De forma similar a la primera realización, en la
segunda realización, se han previsto también individualmente
limitadores para aplicar los valores I7, I8 de instrucción de
corriente que sirven como valores límite, a los valores resultantes
inmediatamente después de la multiplicación de los valores I5, I6 de
instrucción de corriente que sirven como ganancias. Sin embargo, en
vez de los limitadores individuales, se puede prever un limitador de
acción combinada para aplicar un valor de instrucción de corriente
basado en la velocidad del vehículo que sirve como valor límite para
el valor resultante de la adición del valor de instrucción de
corriente de mantenimiento.
Además, en vez de la multiplicación separada de
las ganancias, un valor adoptado en la comparación de valor puede
ser multiplicado por un valor de instrucción de corriente basado en
la velocidad del vehículo como ganancia de acción combinada.
Aún más, se puede prever un limitador de
actuación combinada par aplicar un valor de instrucción de corriente
basado en la velocidad del vehículo que sirve como valor límite para
un valor resultante de la adición del valor de instrucción de
corriente de mantenimiento, y también el valor adoptado por la
comparación de valor puede ser multiplicado por un valor de
instrucción de corriente basado en la velocidad del vehículo como
ganancia de acción combinada.
A continuación, se ha ilustrado una tercera
realización en la Figura 4, la cual utiliza un par torsor de
dirección para calcular un valor Id de instrucción de corriente
básico. Específicamente, en la tercera realización, un sensor de par
torsor de dirección para la detección del par torsor de dirección,
se encuentra conectado con el controlador C. El controlador C
calcula un valor Id de instrucción de corriente básico sobre la base
de un valor It de instrucción de corriente, determinado de acuerdo
con el par torsor de dirección, y un valor Iv de instrucción de
corriente basado en la velocidad del vehículo. Específicamente, el
valor It de instrucción de corriente basado en el par torsor de
dirección, se multiplica por el valor Iv de instrucción de corriente
basado en la velocidad del vehículo, para obtener un valor Id de
instrucción de corriente básico. A continuación, se suma un valor Is
de instrucción de corriente de mantenimiento al valor Id de
instrucción de corriente básico. Obsérvese que el valor Is de
instrucción de corriente de mantenimiento se multiplica también por
un valor I9 de instrucción de corriente establecido en base a la
velocidad del vehículo en la tercera realización.
Con ello, en la tercera realización, al igual
que en las otras realizaciones, el flujo de mantenimiento se reduce
a velocidades del vehículo entre medias y altas, dando como
resultado la prevención de que se produzca un flujo de mantenimiento
innecesario a velocidades del vehículo entre medias y altas.
En las realizaciones primera a tercera, el valor
Is de instrucción de corriente de mantenimiento se multiplica por el
valor I9 de instrucción de corriente establecido en base a la
velocidad del vehículo. Sin embargo, el controlador C puede estar
diseñado de modo que almacene una tabla de valores Is de instrucción
de corriente de mantenimiento de acuerdo con las velocidades del
vehículo, y realice una suma de un valor de instrucción de corriente
de mantenimiento, obtenido a partir de la tabla de acuerdo con la
velocidad del vehículo, con el valor Id de instrucción de corriente
básico mencionado anteriormente. En otras palabras, un valor Is de
instrucción de corriente de mantenimiento puede ser cambiado en base
a las velocidades del vehículo.
Adicionalmente, aunque el valor Is de
instrucción de corriente de mantenimiento puede ser controlado de
forma cambiante en base a la velocidad del vehículo en las
realizaciones primera a tercera, el valor Is de instrucción de
corriente de mantenimiento puede ser controlado de forma cambiante
en base al número de revoluciones de un motor en vez de a la
velocidad de un vehículo. En una cuarta realización que ha ilustrado
en la Figura 6, a saber, un sensor de velocidad de motor para la
detección del número de revoluciones del motor, puede estar
conectado al controlador C, y el controlador C puede multiplicar el
valor Is de instrucción de corriente de mantenimiento por un valor
I10 de instrucción de corriente que se corresponde con el número de
revoluciones del motor detectado por el sensor de velocidad de
motor. El valor de instrucción de corriente basado en el número de
revoluciones del motor se presenta en la salida con 1, un valor
máximo, a velocidades altas del motor, y después se reduce
gradualmente a velocidades medias del motor según se incrementa el
número de revoluciones del motor. A continuación, el valor de
instrucción de corriente se mantiene en el nivel mínimo a
velocidades bajas del motor.
El motor tiene típicamente un número alto de
revoluciones durante el desplazamiento a alta velocidad. Debido a
ello, se puede concluir que la velocidad de un vehículo es alta
cuando el número de revoluciones del motor es alto. Entonces, el
valor Is de instrucción de corriente de mantenimiento se establece
de modo que disminuye cuando el motor tiene un alto número de
revoluciones. Un establecimiento de este tipo del valor de
instrucción de corriente de mantenimiento permite la prevención de
que se produzca un flujo de mantenimiento innecesario a velocidades
del vehículo entre medias y altas como en el caso del valor de
instrucción de corriente de mantenimiento establecido en base a las
velocidades del vehículo.
Adicionalmente, el motor está acoplado a un
abomba, de modo que el número de carreras de la bomba es
proporcional al número de revoluciones del motor. Con ello, el
número de carreras de la bomba puede ser detectado por medio del
sensor de velocidad del motor, y el valor Is de instrucción de
corriente de mantenimiento puede ser controlado de manera cambiante
en base al número detectado de carreras de la bomba de una manera
similar al uso del número de revoluciones del motor según se ha
descrito en lo que antecede.
Además, el controlador C puede estar diseñado de
modo que almacene una tabla de valores Is de instrucción de
corriente de mantenimiento determinados de acuerdo con el número de
revoluciones del motor o de careras de la bomba, y obtener a partir
de la tabla un valor de instrucción de corriente de mantenimiento en
concordancia con el número de revoluciones del motor o de carreras
de la bomba para la adición del valor de instrucción de corriente de
mantenimiento obtenido al valor Id de instrucción de corriente
básico mencionado anteriormente. Es decir, se puede establecer un
valor Is de instrucción de corriente de mantenimiento de modo que
cambie en base al número de revoluciones del motor o de carreras de
la bomba.
Claims (4)
1. Un sistema de dirección asistida, que
comprende:
una válvula (9) de dirección para controlar un
cilindro (8) de potencia;
un orificio (a) variable previsto corriente
arriba respecto a la válvula (9) de dirección;
un solenoide (SOL) para controlar un grado de
apertura del orificio (a) variable;
un controlador (C) para controlar un valor (SI)
de instrucción de corriente de solenoide, utilizado para excitar el
solenoide (SOL);
una unidad (14) de detección de dirección para
detectar tanto un ángulo de dirección como la velocidad angular de
dirección y/o el par torsor de dirección, y un sensor (15) de
velocidad del vehículo, los cuales están conectados al controlador
(C) a efectos de detección, y
una válvula (V) de control de flujo para dividir
un flujo, alimentado desde una bomba (P), en un flujo (QP) de
control suministrado a la válvula (V) de dirección de acuerdo con el
grado de apertura del orificio (a) variable, y un flujo (QT) de
retorno que circula hacia atrás hasta un tanque (T) o hasta la bomba
(P), que se caracteriza porque:
el controlador (C): determina un valor (Id) de
instrucción de corriente básico, en base a valores (I1, I2, Id) de
instrucción de corriente de acuerdo con señales de dirección
suministradas desde la unidad (14) de detección de dirección, y a un
valor (I5, I6) de instrucción de corriente de acuerdo con la
velocidad del vehículo;
suma un valor (Is) de instrucción de corriente
de mantenimiento al valor (Id) de instrucción de corriente básico
determinado, y
presenta a la salida el valor resultante de la
adición como valor (SI) de instrucción de corriente de solenoide, y
en el que el valor (Is) de instrucción de corriente de mantenimiento
se cambia en base a la velocidad del vehículo.
2. Un sistema de dirección asistida de acuerdo
con la reivindicación 1, en el que la unidad (14) de detección de
dirección comprende el sensor de ángulo de dirección, y el
controlador (C) determina el valor (Id) de instrucción de corriente
básico en base al valor de instrucción de corriente de acuerdo con
un ángulo de dirección y a un valor de instrucción de corriente de
acuerdo con una velocidad angular de dirección, los cuales son
suministrados desde el sensor (14) de ángulo de dirección.
3. Un sistema de dirección asistida de acuerdo
con la reivindicación 1, en el que la unidad (14) de detección de
dirección comprende un sensor de par torsor de dirección, y el
controlador (C) determina el valor (Id) de instrucción de corriente
básico en base al valor de instrucción de corriente de acuerdo con
un par torsor de dirección detectado por el sensor de par torsor de
dirección y a un valor de instrucción de corriente de acuerdo con
una velocidad de vehículo detectada por el sensor (15) de velocidad
del vehículo.
4. Un sistema de dirección asistida de acuerdo
con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, que comprende además
un sensor de velocidad rotacional, en el que el controlador (C)
cambia el valor de instrucción de corriente de mantenimiento en base
a la velocidad rotacional de un motor o de la bomba (P), detectada
por el sensor de velocidad rotacional.
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