ES2299903T3 - Dispositivo de giro de las ruedas traseras de un vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de giro (10) de las ruedas traseras (5, 6) de un vehículo automóvil apto para girar las ruedas traseras (5, 6) del vehículo en oposición de fase o en fase con la ruedas delanteras (3, 4) de acuerdo con las características del vehículo, dispositivo que comprende una unidad central (11) de cálculo en la cual un bloque (20), denominado de baja velocidad, calcula un ángulo de giro de las ruedas traseras (A_ar) según diferentes estrategias que dependen del signo de la velocidad, caracterizado porque el bloque denominado de baja velocidad (20) comprende un módulo de estabilización en marcha atrás (31), un primer módulo de transición (32), un módulo de manejabilidad en marcha atrás (33), un módulo de puesta a cero (34), un módulo de manejabilidad en marcha adelante (35), y un segundo módulo de transición (36), siendo activados estos diferentes módulos, respectivamente, cuando la velocidad varía de una velocidad importante en marcha atrás a una velocidad importante en marcha adelante..
Description
Dispositivo de giro de las ruedas traseras de un
vehículo automóvil.
La presente invención se refiere a una
estrategia de mando a baja velocidad aplicada a un vehículo equipado
con cuatro ruedas directrices en marcha adelante y marcha atrás.
En el ámbito del automóvil, se desea optimizar
el comportamiento de los vehículos con el fin de mejorar, por una
parte, el placer de conducción y el confort de los pasajeros y, por
otra, el comportamiento del vehículo en diferentes situaciones de
conducción, tales como el contorneo de un obstáculo o una fase de
aparcamiento.
Con el fin de responder a estos objetivos,
algunos vehículos están equipados con cuatro ruedas directrices.
Este sistema puede ser gobernado por una estrategia que tiene por
objetivo optimizar, para cada velocidad del vehículo, la respuesta
lateral del vehículo a un golpe de volante del conductor. La
optimización se hace según los criterios de confort y de placer de
conducción citados anteriormente. Uno de los objetivos es mejorar el
comportamiento del vehículo, en particular su manejabilidad, en
zonas de bajas velocidades.
El documento
JP-A-01074 177 describe un
procedimiento de cálculo del ángulo de giro de las ruedas traseras
de un vehículo durante una marcha atrás.
Por el documento US5337850 se conoce una
estrategia que comprende un giro en fase de las ruedas traseras para
pequeños giros de las ruedas delanteras, y un giro en oposición de
fase de las ruedas traseras para un giro importante de las ruedas
delanteras, efectuándose la transición entre estos dos tipos de giro
por un filtrado que tiene en cuenta la derivada del valor del
ángulo delantero. Además, este documento no se refiere a la
estrategia que hay que adoptar en caso de marcha atrás.
La presente invención pretende proponer una ley
de mando, para un vehículo equipado con cuatro ruedas directrices,
que gobierne el sistema de baja velocidad. Esta estructura permite
gestionar la manejabilidad del vehículo a baja velocidad en marcha
adelante y su estabilización en marcha atrás.
La invención protege un dispositivo de acuerdo
con la reivindicación 1 de giro de las ruedas traseras de un
vehículo automóvil apto para girar las ruedas traseras del vehículo
en oposición de fase o en fase con la ruedas delanteras, de acuerdo
con las características del vehículo, caracterizado porque comprende
una unidad central de cálculo en la cual un bloque, denominado de
baja velocidad, calcula un ángulo de giro de las ruedas traseras
según diferentes estrategias que dependen del signo de la
velocidad.
De acuerdo con una característica de la
invención, el bloque denominado de baja velocidad comprende un
módulo de estabilización en marcha atrás, un primer módulo de
transición, un módulo de manejabilidad en marcha atrás, un módulo
de puesta a cero, un módulo de manejabilidad en marcha adelante, y
un segundo módulo de transición, siendo activados estos diferentes
módulos, respectivamente, cuando la velocidad varía de una velocidad
importante en marcha atrás a una velocidad importante en marcha
adelante.
La invención se refiere, igualmente, a un
vehículo de acuerdo con la reivindicación 2.
La invención propone, igualmente, un
procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3 de mando de giro de
las ruedas traseras de vehículos automóviles en el cual se activa un
bloque denominado de baja velocidad para calcular un ángulo de giro
de las ruedas traseras del vehículo o durante un rodaje sin relación
de velocidad introducida.
De acuerdo con diferentes características de la
invención,
el bloque denominado de baja velocidad recibe en
la entrada la velocidad del vehículo, el valor del ángulo de giro de
las ruedas delanteras, y un valor significativo de la velocidad de
transmisión introducida,
el bloque recibe una información relativa a la
velocidad del vehículo, y el ángulo de giro de las ruedas traseras
es calculado para la gama completa de las marchas atrás del
vehículo, de modo que el ángulo de giro de las ruedas traseras es de
signo diferente del ángulo de giro de las ruedas delanteras cuando
el valor absoluto de la velocidad es inferior a un umbral
predeterminado Vopp_fase,
el ángulo de giro de la ruedas traseras es
calculado para la gama completa de las marchas atrás del vehículo,
de modo que el ángulo de giro de las ruedas traseras es del mismo
signo que el ángulo de giro de las ruedas delanteras cuando el valor
absoluto de la velocidad en marcha atrás es superior a un umbral
predeterminado Vfase,
el ángulo de giro de las ruedas traseras es
calculado para la gama completa de las marchas atrás del vehículo,
de modo que una primera estrategia de transición por interpolación
lineal da un ángulo de giro de las ruedas traseras cuando el valor
absoluto de la velocidad en marcha atrás es superior a un umbral
predeterminado Vopp_fase e inferior a un umbral predeterminado
Vfase,
\newpage
el ángulo de giro de las ruedas traseras es nulo
cuando el valor absoluto de la velocidad en marcha atrás es inferior
a la velocidad mínima positiva parametrizada en el bloque de baja
velocidad,
una segunda estrategia de transición permite
calcular el ángulo de giro de las ruedas traseras cuando la
velocidad del vehículo en marcha adelante tiende hacia las
velocidades adaptadas a las estrategias denominadas de altas
velocidades del vehículo.
La presente invención se comprenderá mejor con
el estudio de la descripción detallada que sigue y de los dibujos
anejos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática de un
vehículo equipado con un dispositivo de giro de acuerdo con un
aspecto de la invención,
- la figura 2 es un esquema de la unidad central
de acuerdo con la invención,
- la figura 3 es un esquema del bloque de baja
velocidad de acuerdo con la invención,
- la figura 4 representa la curva del ángulo de
giro de las ruedas traseras en función del ángulo de giro de las
ruedas delanteras, para un giro en oposición de fase,
- la figura 5 representa la curva del ángulo de
giro de las ruedas traseras en función del ángulo de giro de las
ruedas delanteras, para un giro en fase.
Como puede verse a título de ejemplo en la
figura 1, el vehículo 1 comprende un chasis 2, dos ruedas delanteras
directrices 3 y 4 y dos ruedas traseras directrices 5 y 6, estando
unidas las ruedas al chasis 2 por un mecanismo de suspensión, no
representado.
El dispositivo de giro de las ruedas traseras 10
comprende una unidad central 11, un captador 12 de la posición de
giro de las ruedas delanteras, un captador 13 de la velocidad de
rotación de las ruedas delanteras que permite determinar la
velocidad V del vehículo.
Como está representado en la figura 2, la unidad
central 11 del vehículo comprende un bloque de cálculo de baja
velocidad 20 que recibe en la entrada, al menos, tres informaciones,
a saber, la velocidad del vehículo V, el valor del ángulo de giro
A_av de las ruedas delanteras 3 y 4, y un valor significativo
signo_V de la relación de velocidad introducida. Este ultimo valor
signo_V puede, así, tomar el valor +1 representativo del hecho de
que está introducida una relación positiva, es decir, cualquier
relación de velocidad que permite una marcha adelante del vehículo,
y tomar un valor -1 representativo del hecho de que está introducida
la marcha atrás o se está en punto muerto.
A título de ejemplo, la velocidad del vehículo
es la velocidad longitudinal del vehículo facilitada por el
calculador ABS, el ángulo de giro de las ruedas delanteras se deduce
de la información facilitada por un captador de ángulo del volante,
y el valor significativo de la relación de velocidad introducida
puede provenir de otro calculador, tal como un calculador de
frenado.
El bloque denominado de baja velocidad 20, sobre
la base de, al menos, estas tres entradas, calcula el ángulo
trasero de giro y reenvía en salida un valor A_ar representativo de
este ángulo trasero calculado. El cálculo de este valor A_ar se
realiza a titulo de ejemplo en diferentes etapas de cálculo
descritas más adelante y con parámetros del bloque de cálculo de
baja velocidad 20, tales como una velocidad mínima positiva Vmin, un
valor del ángulo trasero máximo positivo A_ar_M y una tabla de
velocidades {Vi}.
En esta tabla, a cada velocidad Vi están
asociados, un umbral mínimo de ángulo de giro delantero A_av_m, un
umbral máximo de ángulo de giro delantero A_av_M, un coeficiente
director "pendiente" y un valor de representación A_s de la
fase del giro de ruedas traseras 5, 6 con respecto al giro de ruedas
delanteras 3, 4, siendo este valor A_s igual a 1 para una oposición
de fase, es decir, por ejemplo, ruedas traseras 5 y 6 giradas a la
derecha cuando las ruedas delanteras 3 y 4 son giradas a la
izquierda, e igual a -1 para un giro en fase, es decir, por
ejemplo, ruedas traseras 5 y 6 giradas a la derecha cuando las
ruedas delanteras 3 y 4 son igualmente giradas a la derecha.
La figura 3 representa un esquema funcional de
la estructura de mando de acuerdo con la invención. El cálculo del
ángulo de giro de las ruedas traseras A_ar se realiza, así, en
función de la velocidad del vehículo V y depende especialmente del
signo de esta velocidad V.
- Para velocidades V cuyo valor absoluto es
inferior a la velocidad mínima positiva Vmin parametrizada en el
bloque de baja velocidad, la estructura de mando reenvía en salida
un ángulo de giro A_ar de las ruedas traseras nulo, de acuerdo con
una estrategia del módulo de puesta a cero. (véase el Módulo 34 de
la figura 3).
- Para velocidades V cuyo valor absoluto es
inferior a una velocidad positiva Vopp_fase, la estructura de mando
reenvía en salida un ángulo de giro A_ar de las ruedas traseras
calculado de acuerdo con una estrategia de los módulos de
"manejabilidad" (véanse los Módulos 33 y 35 de la figura
3).
- Para velocidades de marcha atrás cuyo valor
absoluto es superior a una velocidad positiva Vfase, la estructura
de mando reenvía en salida un ángulo de giro de las ruedas traseras
A_ar calculado de acuerdo con una estrategia del módulo de
"estabilidad de la marcha atrás" (véase el Módulo 31 de la
figura 3).
- Para velocidades de marcha atrás comprendidas
entre los módulos de manejabilidad 33 y de estabilidad 31, la
estructura de mando reenvía en salida un ángulo de giro de las
ruedas traseras A_ar calculado de acuerdo con una estrategia del
módulo de "transición en marcha atrás" (véase el módulo 32 de
la figura 3). Este primer módulo de transición 32 consiste en hacer
la interpolación entre un valor de ángulo de giro trasero A_ar en
oposición de fase y un valor de ángulo de giro trasero A_ar en fase.
Además, esta estrategia permite una saturación en el valor de salida
del ángulo de giro de las ruedas traseras que impide a este valor
estar en oposición de fase a partir de una cierta velocidad de
marcha atrás.
En los módulos de manejabilidad 33 y 35, de
estabilización en marcha atrás 31 y de transición en marcha atrás
32, el cálculo del valor de giro del ángulo trasero A_ar se efectúa
de acuerdo con un algoritmo que retoma las etapas descritas
anteriormente:
Se calcula un primer umbral de velocidad V_s
teniendo en cuenta el valor de la velocidad V en entrada del bloque
de baja velocidad 20 y el valor significativo de la relación de
velocidad introducida:
- \quad
- V_s = V* Signo_V
En un primer tiempo, se calcula un primer ángulo
de giro de las ruedas traseras A_ar_i sobre la base de la mayor
velocidad Vi de la tabla de las velocidades {Vi}, tal que Vi <=
V_s.
Como se describió anteriormente, a este valor Vi
corresponden diferentes parámetros, a saber, por ejemplo, un umbral
mínimo de ángulo de giro delantero A_av_m, un umbral máximo de
ángulo de giro delantero A_av_M, un coeficiente director
"pendiente". Además, un valor A_s de representación de la fase
del giro de las ruedas traseras 5 y 6 con respecto al giro de las
ruedas delanteras 3 y 4 está asociado a cada velocidad Vi, de modo
que para velocidades cuyo valor absoluto sea inferior a un valor de
umbral Vopp_fase, el giro de las ruedas traseras se haga en
oposición de fase con las ruedas delanteras.
Este ángulo de giro trasero A_ar toma un valor
nulo para valores absolutos de ángulo de giro de las ruedas
delanteras inferiores a un umbral A_av_m predeterminado.
- \quad
- A_abs = valor absoluto (A_av)
- \quad
- si A_abs <= A_av_m
- \quad
- entonces A_ar_i = 0
Este ángulo de giro trasero A_ar toma un valor
constante A_ar_M para valores absolutos de ángulo de giro de las
ruedas delanteras superiores a un umbral A_av_M predeterminado.
- \quad
- si A_abs >= A_av_M
- \quad
- entonces A_ar_i = A_ar_M
Para valores absolutos de ángulo de giro de las
ruedas delanteras inferiores al umbral A_av_M pero superiores al
umbral A_av_m, el ángulo de giro de las ruedas traseras se calcula
por una función parabólica del ángulo de giro de las ruedas
delanteras.
- \quad
- si (A_abs < A_av_M) \hskip0.3cm y \hskip0.3cm (A_abs <= A_av_m)
- \quad
- d = A_ar_M/(A_av_M - A_av_m)^{2}
- \quad
- a = (1 - Pendiente)*d
- \quad
- b = d* (Pendiente*(A_av_M + A_av_m) - 2* A_av_m)
- \quad
- c = a* A_av_m^{2} - b*A_av_m
- \quad
- A_ar_i = a * A_abs ^{2} + b * A_abs + c
En los dos últimos casos, se obtiene un ángulo
de giro de las ruedas traseras A_ar no nulo, se determina a
continuación cuál es el signo de este ángulo de giro, lo que depende
del signo del ángulo de giro de las ruedas delanteras y si las
ruedas traseras están giradas en fase o en oposición de fase.
- \quad
- Si A_abs <> 0
- \quad
- A_signo = A_av/A_abs
- \quad
- Si no, A_signo = 0
- \quad
- A_ar_i = A_ar_i * A_signo * A_s
En un segundo tiempo, se calcula un segundo
ángulo de giro de las ruedas traseras A_ar_j sobre la base de la
mayor velocidad Vj de la tabla de las velocidades {Vi} tal que Vj
> = V_s. Se comprenderá que el cálculo de A_ar_j es a
continuación similar al cálculo de A_ar_i visto anteriormente.
Sobre la base de estos dos valores calculados
A_ar_j y A_ar_i, el valor final del ángulo trasero se obtiene por
interpolación lineal sobre la velocidad:
- \quad
- A_ar = A_ar_j + (A_ar_j - A_ar_i) * (Vs - Vi)/(Vj - Vi)
Cuando un valor de ángulo de giro trasero,
A_ar_j o A_ar_i, está en oposición de fase y un valor de ángulo de
giro trasero, A_ar_i o A_ar_j, está en fase, el primer módulo 32 de
transición en marcha atrás, permite hacer la interpolación entre
estos dos valores.
El bloque de baja velocidad 20 puede retornar
entonces al valor de giro de las ruedas traseras A_ar.
Como está representado en la figura 3, un
segundo módulo de transición (véase la figura 3, módulo 36) permite
evitar la discontinuidad con las leyes de altas velocidades propias
de las marchas adelante. Esta transición podrá hacerse por el
cálculo de una ganancia estática.
La estructura de mando representada en la figura
3 permite, igualmente, una puesta a cero de las ruedas de modo
progresivo en la aproximación a la parada del vehículo (véase la
figura 3, módulo 34). De este modo, se mejora la manejabilidad en la
parada, sin girar las ruedas a velocidad nula, lo que permite un
dimensionamiento menos costoso de un accionador propio del
dispositivo de cuatro ruedas directrices del vehículo, y de su
electrónica de potencia. A tal efecto, para una velocidad de valor
absoluto inferior a V_min predeterminada, el giro de las ruedas
traseras toma un valor nulo.
- \quad
- si V <= V_min, \hskip0.3cm entonces A_ar = 0
La invención tal como se ha descrito permite,
así, mejorar la manejabilidad del vehículo girando las ruedas
traseras para una gama de velocidades que va de la marcha atrás
hasta la marcha adelante. Permite, igualmente, mejorar la
estabilidad del vehículo girando las ruedas traseras cuando la
marcha atrás está introducida o cuando el vehículo está en rueda
libre, es decir, que no hay ninguna relación de velocidad
introducida. La invención pretende, igualmente, proteger una
transición, en marcha atrás introducida o en rueda libre, entre la
estrategia de manejabilidad y de estabilidad, así como una puesta a
cero de las ruedas de modo progresivo en la aproximación a la
parada del vehículo.
La invención presenta un método innovador de
cálculo del ángulo de las ruedas traseras en función de la velocidad
del vehículo, de la relación introducida y del ángulo de las ruedas
delanteras. La puesta a punto es facilitada por el pequeño número de
parámetros puestos en práctica, por ejemplo los umbrales de
velocidades o el ángulo de giro máximo. Una ventaja de esta
invención es mejorar la manejabilidad sin girar las ruedas en la
parada, lo que permite un dimensionamiento menos costoso del
accionador y de su electrónica de potencia.
Claims (5)
1. Dispositivo de giro (10) de las ruedas
traseras (5, 6) de un vehículo automóvil apto para girar las ruedas
traseras (5, 6) del vehículo en oposición de fase o en fase con la
ruedas delanteras (3, 4) de acuerdo con las características del
vehículo, dispositivo que comprende una unidad central (11) de
cálculo en la cual un bloque (20), denominado de baja velocidad,
calcula un ángulo de giro de las ruedas traseras (A_ar) según
diferentes estrategias que dependen del signo de la velocidad,
caracterizado porque el bloque denominado de baja velocidad
(20) comprende un módulo de estabilización en marcha atrás (31), un
primer módulo de transición (32), un módulo de manejabilidad en
marcha atrás (33), un módulo de puesta a cero (34), un módulo de
manejabilidad en marcha adelante (35), y un segundo módulo de
transición (36), siendo activados estos diferentes módulos,
respectivamente, cuando la velocidad varía de una velocidad
importante en marcha atrás a una velocidad importante en marcha
adelante.
2. Vehículo que comprende un dispositivo de giro
(10) de las ruedas traseras (5, 6) de acuerdo con la reivindicación
1 y, al menos, un captador (13) que permite estimar la velocidad del
vehículo y su signo, vehículo que comprende un bloque denominado de
baja velocidad (20) que calcula un ángulo de giro (A_ar) de la
ruedas traseras (5, 6) durante una marcha atrás del vehículo o
durante un rodaje sin relación de velocidad introducida.
3. Procedimiento de mando de giro de las ruedas
traseras de un vehículo automóvil en el cual se activa un bloque
denominado de baja velocidad (20) para calcular un ángulo de giro
(A_ar) de las ruedas traseras del vehículo durante una marcha atrás
del vehículo o durante un rodaje sin relación de velocidad
introducida, caracterizado porque el bloque de baja velocidad
(20) recibe una información relativa a la velocidad del vehículo
(V), el valor del ángulo de giro de las ruedas delanteras (A_av), y
porque el ángulo de giro de las ruedas traseras (A_ar) es calculado
para la gama completa de marchas atrás del vehículo, de modo que el
ángulo de giro de las ruedas traseras (A_ar) es de signo diferente
del ángulo de giro de las ruedas delanteras (A_av) cuando el valor
absoluto de la velocidad (V) es inferior a un umbral predeterminado
(Vopp_fase), de modo que el ángulo de giro de las ruedas traseras
(A_ar) es del mismo signo que el ángulo de giro de las ruedas
delanteras (A_av) cuando el valor absoluto de la velocidad (V) en
marcha atrás es superior a un umbral predeterminado (Vfase), y de
modo que el ángulo de giro de las ruedas traseras (A_ar) es nulo
cuando el valor absoluto de la velocidad (V) en marcha atrás es
inferior a la velocidad mínima positiva (Vmin) parametrizada en el
bloque de baja velocidad (20).
4. Procedimiento de mando de giro de acuerdo con
la reivindicación 3, caracterizado porque el ángulo de giro
(A_ar) de las ruedas traseras es calculado para que la gama completa
de las marchas atrás del vehículo, de modo que una primera
estrategia de transición (32) para interpolación lineal da un ángulo
de giro de las ruedas traseras (A_ar) cuando la velocidad del
vehículo (V) en marcha atrás es superior a un umbral predeterminado
(Vfase) e inferior a un umbral predeterminado (Vfase).
5. Procedimiento de mando de giro de acuerdo con
una de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque una
segunda estrategia de transición (36) permite calcular el ángulo de
giro de las ruedas traseras (A_ar) cuando la velocidad del vehículo
(V) en marcha adelante tiende hacia velocidades iguales o superiores
al umbral predeterminado (Vfase).
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