ES2290129T3 - Sistema de direccion asistida por potencia con sensores para determinar esfuerzo de direccion. - Google Patents

Abstract

Sistema de servodirección hidráulica para vehículos, en particular vehículos de motor, que están unidos a vías, teniendo dicho sistema: - una palanca de dirección, por ejemplo un volante de dirección accionado por el conductor; - un servomotor hidráulico de doble acción (1) o accionador de dirección que se acopla positivamente a ruedas directrices del vehículo para el ajuste de dirección de las mismas y tiene un alojamiento y dos espacios de trabajo; - una disposición de válvula de control accionada por motor, en particular accionada eléctricamente (7, 7'') que se conecta a través de una conexión de presión al lado de presión de una bomba hidráulica, a través de una conexión de baja presión al lado de succión de dicha bomba hidráulica o un depósito hidráulico que se comunica con dicho lado de succión, y a través de dos tubos hidráulicos (4, 4'') a ambos lados del servomotor, y que hace posible controlar una diferencia de presión entre los tubos hidráulicos (4, 4'') con respecto al tamaño y ladirección; y - una disposición reguladora electrónica (20) que tiene un transmisor de valor ideal de ángulo de dirección accionado por la palanca de dirección y también un transmisor de valor real de ángulo de dirección accionado por medio de las ruedas directrices del vehículo, y que regula la servoválvula (7, 7'') en función de una comparación de valor ideal/valor real; - un primer circuito hidráulico (15), un segundo circuito hidráulico (15'') y una disposición de válvula inversora (5), en el que el cambio de uno de los circuitos hidráulicos (15, 15'') al otro circuito hidráulico (15, 15'') en cada caso puede tener lugar por medio de dicha disposición de válvula inversora (5); caracterizado porque están dispuestos unos sensores de presión (6, 6'') de tal manera que se comunican hidráulicamente, sin ninguna válvula intermedia, con un espacio de trabajo (2 ó 2'') en cada caso.

Description

Sistema de dirección asistida por potencia con sensores para determinar el esfuerzo de dirección.

La presente invención se refiere a un sistema de servodirección hidráulica que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Un sistema de servodirección de este tipo que opera, durante la ejecución normal, sin ningún acoplamiento mecánico entre la palanca de dirección y el accionador de la dirección, se denomina "sistema de dirección steer-by-wire" ("sistema de dirección sbw"). En sistemas de dirección de este tipo, se desea una regulación muy precisa del ángulo de la rueda fijado por el sistema de dirección en función del ángulo del volante de dirección fijado manualmente.

Un sistema de servodirección genérico se conoce del documento DE-19855404-A1, en el que se diseñan dos circuitos hidráulicos de modo que sean completamente redundantes en lo que respecta a la entrada de una válvula inversora. En este sistema de servodirección, se proporciona un número bastante grande de sensores de presión para monitorizar los componentes individuales. La forma de realización ejemplificada en el documento DE-19855404-A1 tiene un total de 12 sensores de presión. Éstos se asignan a los tubos hidráulicos. La presión no se mide entre la válvula inversora y el servomotor. Las lecturas de la presión no son adecuadas como datos adicionales para regular la posición y monitorizar el funcionamiento del servomotor, puesto que reflejan las relaciones de presión en los espacios de trabajo sólo de modo impreciso.

Es por tanto el objeto de la invención proporcionar un sistema de servodirección genérico cuyos sensores de presión permitan que las lecturas que se hayan determinado se usen en la regulación y monitorización del servomotor.

Este objeto se consigue por medio de un sistema de servodirección que tiene las características de la reivindicación 1.

Debido a que los sensores de presión se disponen de tal manera que se comunican hidráulicamente, sin ninguna válvula intermedia, con un espacio de trabajo en cada caso, las presiones absolutas y sus gradientes temporales se pueden detectar de una manera particularmente precisa, sin que la señal sea falseada por casos de elasticidad en los tubos o influencias hidrodinámicas adversas que resultan de secciones transversales pequeñas o incluso variables. Es particularmente ventajoso si los sensores de presión se atornillan al alojamiento.

La operación de medición se mejora aún más si dichos sensores de presión se conectan al alojamiento de tal manera que la presión en al menos un conducto, particularmente en los tubos hidráulicos, se pueda monitorizar a través de un conducto sensor proporcionado en el alojamiento. En estas circunstancias, el conducto sensor puede dar acceso a un conducto hidráulico. Un conducto sensor que se integre en el alojamiento y de acceso indirecta o directamente al espacio de trabajo asignado también se puede proporcionar entre los sensores de presión y el espacio de trabajo respectivo.

Para operar el sistema de servodirección como un sistema de dirección steer-by-wire, es ventajoso si la disposición reguladora se configura con el fin de evaluar un gradiente temporal de la presión en los sensores de presión y clasificar desviaciones del gradiente con respecto a un gradiente ideal como una señal de error, tras cuya ocurrencia se prevé el cambio de la disposición de válvula inversora.

La presente invención se describirá a continuación con la ayuda de una forma de realización ejemplificada.

La figura 1 muestra el diagrama de un circuito hidráulico de un sistema de servodirección según la invención.

El diagrama de un circuito hidráulico de una forma de realización ejemplificada de la presente invención se representa en la figura 1. Un servomotor hidráulico 1 que tiene dos espacios de trabajo 2, 2' se proporciona con el fin de accionar el sistema de dirección del vehículo. Dichos espacios de trabajo 2, 2', están delimitados por un pistón de trabajo 3 que se representa sólo esquemáticamente. Los espacios de trabajo 2, 2' están en comunicación, a través de tubos hidráulicos 4, 4', con una disposición de válvula inversora 5 accionada eléctricamente. Los sensores de presión 6, 6' se asignan a los tubos hidráulicos 4, 4'. La disposición de válvula inversora 5 se conecta, a su vez, a dos disposiciones de válvula de control 7, 7' que se pueden accionar eléctricamente. En estas circunstancias se proporcionan, entre la disposición de válvula inversora 5 y la disposición de válvula de control 7, dos tubos 8, 9 que corresponden a otros dos tubos hidráulicos 8', 9' entre dicha disposición de válvula inversora 5 y la disposición de válvula de control 7.

La disposición de válvula de control 7 se conecta, a su vez, a los tubos hidráulicos 10, 11 que representan el lado de presión y el lado de baja presión, respectivamente, de una conexión de bomba hidráulica. De la misma manera, la disposición de válvula de control 7' se conecta a los tubos hidráulicos 10', 11'. Se asigna al tubo hidráulico 10', a diferencia del tubo hidráulico 10, un sensor de presión 12 por medio del cual se puede comprobar la presión hidráulica que se produce en dicho tubo hidráulico 10'.

Los tubos 10 y 11 se conectan el uno al otro, como lo hacen los tubos 10' y 11', a través de válvulas limitadoras de presión, 13 y 13' respectivamente.

Además, los tubos 10, 11 están en comunicación con componentes, que se conocen de por sí, de un primer circuito hidráulico (que se designa, en su totalidad, por 15). Los tubos 10', 11' están igualmente en comunicación con componentes, que se conocen de por sí, de un segundo circuito hidráulico (que se designa, en su totalidad, por 15').

Se proporciona una disposición reguladora electrónica 20 para controlar la disposición de válvula inversora 5 y también las disposiciones de válvula de control 7, 7' en función de señales de entrada de tal manera que una diferencia de presión en los espacios de trabajo 2 y 2' impulsa el pistón de trabajo 3 y varía, a través del último, el ángulo de dirección del sistema de dirección del vehículo, que no está representado, de la manera deseada. En estas circunstancias, las señales de entrada primarias son generadas por un transmisor de valor ideal de ángulo de dirección accionado por medio de la palanca de dirección, y también por un transmisor de valor real de ángulo de dirección accionado por medio de las ruedas directrices del vehículo.

Señales de entrada adicionales son suministradas por los sensores de presión 6 y 6' conectados directamente a los tubos hidráulicos 4 y 4'.

Para obtener la representación más precisa de la presión en el espacio de trabajo 2, 2' que se ha asignado en un momento dado, es particularmente ventajoso conectar los sensores de presión 6, 6' al alojamiento del servomotor de manera fija. La forma de realización que se prefiere actualmente prevé que se atornillen los sensores de presión 6, 6', por medio de una rosca de tornillo, en el alojamiento, donde están sometidos, a través de un conducto taladrado y por la ruta más corta sin ningún tubo de manguera o tubería intermedia, a la presión que se produce en el espacio de trabajo 2, 2' respectivo.

Durante la ejecución, la disposición de los sensores de presión 6, 6' entre la disposición de válvula inversora 5 y los espacios de trabajo 2, 2' permite una comprobación inmediata en cuanto a si las señales de control repartidas por la disposición reguladora 20 a las válvulas de control 7, 7' se están convirtiendo en gradientes de presión correspondientes que serán esperados. En estas circunstancias, es posible evaluar, como una condición de error, únicamente la desviación del gradiente de presión en el sensor 6, 6' con respecto al valor ideal pretendido, sin que sea necesario evaluar los elementos estructurales restantes de forma separada.

Además, el estado de recorrido del vehículo se puede identificar, en casos específicos, a través de la presión determinada en el espacio de trabajo respectivo. Así, por ejemplo, una presión alta indica una fuerza de dirección alta. Si a esta fuerza de dirección alta no se le opone ningún cambio correspondiente del ángulo de dirección real (el ángulo de la rueda), la disposición reguladora 20 puede clasificar esto como una obstrucción del movimiento giratorio de las ruedas, por ejemplo porque una rueda esté chocando contra un bordillo.

Durante la conducción, este sistema de servodirección puede ser operado por el contrario de la manera que se conoce de la técnica anterior mencionada. En particular, es posible, en el caso de que se identifique un error en uno de los circuitos hidráulicos, cambiar automáticamente al otro circuito hidráulico en cada caso, y garantizar de ese modo la redundancia que es necesaria para la seguridad en la conducción.

La retroalimentación más precisa de la fuerza de dirección que se puede determinar por la presión también se puede transmitir al conductor como fuerza de recuperación. En este caso, la mayor precisión mejora la sensación del conductor sobre el estado de la calzada, particularmente cuando es resbaladiza.

Las diversas posibilidades de evaluación, que sólo han empezado a representarse aquí, se exponen por el hecho de que el gradiente de presión en los espacios de trabajo 2, 2' se puede medir de una manera particularmente precisa como resultado de la asignación directa de los sensores de presión 6, 6'.

Claims (6)

1. Sistema de servodirección hidráulica para vehículos, en particular vehículos de motor, que están unidos a vías, teniendo dicho sistema:

- una palanca de dirección, por ejemplo un volante de dirección accionado por el conductor;

- un servomotor hidráulico de doble acción (1) o accionador de dirección que se acopla positivamente a ruedas directrices del vehículo para el ajuste de dirección de las mismas y tiene un alojamiento y dos espacios de trabajo;

- una disposición de válvula de control accionada por motor, en particular accionada eléctricamente (7, 7') que se conecta a través de una conexión de presión al lado de presión de una bomba hidráulica, a través de una conexión de baja presión al lado de succión de dicha bomba hidráulica o un depósito hidráulico que se comunica con dicho lado de succión, y a través de dos tubos hidráulicos (4, 4') a ambos lados del servomotor, y que hace posible controlar una diferencia de presión entre los tubos hidráulicos (4, 4') con respecto al tamaño y la dirección; y

- una disposición reguladora electrónica (20) que tiene un transmisor de valor ideal de ángulo de dirección accionado por la palanca de dirección y también un transmisor de valor real de ángulo de dirección accionado por medio de las ruedas directrices del vehículo, y que regula la servoválvula (7, 7') en función de una comparación de valor ideal/valor real;

- un primer circuito hidráulico (15), un segundo circuito hidráulico (15') y una disposición de válvula inversora (5), en el que el cambio de uno de los circuitos hidráulicos (15, 15') al otro circuito hidráulico (15, 15') en cada caso puede tener lugar por medio de dicha disposición de válvula inversora (5);

caracterizado porque están dispuestos unos sensores de presión (6, 6') de tal manera que se comunican hidráulicamente, sin ninguna válvula intermedia, con un espacio de trabajo (2 ó 2') en cada caso.

2. Sistema de servodirección según la reivindicación 1, caracterizado porque los sensores de presión (6, 6') están atornillados al alojamiento.

3. Sistema de servodirección según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los sensores de presión (6, 6') están conectados al alojamiento de tal manera que la presión en al menos un conducto, particularmente en los tubos hidráulicos (4, 4'), se pueden monitorizar a través de un conducto sensor proporcionado en el alojamiento.

4. Sistema de servodirección según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un conducto sensor que está integrado en el alojamiento está proporcionado entre los sensores de presión (6, 6') y el espacio de trabajo (2 ó 2') respectivo.

5. Sistema de servodirección según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la disposición reguladora está configurada con el fin de evaluar un gradiente temporal de la presión en los sensores de presión (6, 6') y clasificar desviaciones del gradiente con respecto a un gradiente ideal como una señal de error, tras cuya ocurrencia se prevé el cambio de la disposición de válvula inversora (5).

6. Sistema de servodirección según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque sólo un sensor de presión (6, 6') está asignado a cada uno de los espacios de trabajo (2, 2') del servomotor (3).