ES2307679T3 - Sistema amortiguador de rireccion. - Google Patents
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Abstract
Un sistema amortiguador de dirección de un tipo de líquido a presión para ejercer una fuerza de amortiguamiento en una acción de giro de un sistema de dirección de rueda delantera soportado en una porción delantera (3) de una carrocería de vehículo, siendo variable dicha fuerza de amortiguamiento, donde se mide una velocidad rotacional angular (omega) de dicho sistema de dirección generada por una acción de giro producida involuntariamente, caracterizado porque además se mide un momento (M) ejercido intencionadamente en dicho sistema de dirección en la dirección opuesta con el fin de limitar dicha acción de giro no intencionada, y dicha fuerza de amortiguamiento de dicho amortiguador de dirección (10) se elimina o reduce cuando la dirección de carga de dicho momento y la dirección de giro de dicho sistema de dirección son en la misma dirección.
Description
Sistema amortiguador de dirección.
La presente invención se refiere a un sistema
amortiguador de dirección para una motocicleta para amortiguar el
basculamiento del manillar durante la marcha, y en particular a uno
que puede variar la fuerza de amortiguamiento.
Los sistemas amortiguadores de dirección para
generar una fuerza de amortiguamiento contra el basculamiento del
manillar, con el fin de evitar el basculamiento del manillar debido
a un rebote al tiempo de una alteración o análogos son conocidos
(un ejemplo es la patente japonesa número 2593461). Además, también
son conocidas tecnologías donde una fuerza de amortiguamiento es
variable de modo que la fuerza de amortiguamiento se genere
solamente cuando sea necesario y no se generen fuerzas de
amortiguamiento innecesarias en otras situaciones. Por ejemplo, se
conoce una tecnología donde la fuerza de amortiguamiento se controla
en base al ángulo de dirección y la velocidad de marcha
(Publicación de Patente japonesa número Sho
63-64888), una tecnología en que la fuerza de
amortiguamiento se controla en base a variaciones en la carga de la
rueda delantera (Publicación de Patente japonesa número Hei
7-74023), etc.
Mientras tanto, según los métodos de control de
la fuerza de amortiguamiento de los ejemplos de la técnica
anterior, es imposible distinguir si la causa que genera el
basculamiento del manillar es una causa externa, tal como una
alteración, o una operación intencionada del motorista. Por lo
tanto, incluso cuando el motorista mueve intencionadamente el
manillar como al tiempo de virar, se podría generar una fuerza de
amortiguamiento si se crease una condición predeterminada, por lo
que la carga del manillar se ampliaría. Consiguientemente, lo más
preferible como un sistema amortiguador de dirección es generar la
fuerza de amortiguamiento solamente con una causa no intencionada,
tal como una alteración, y no generar la fuerza de amortiguamiento
en otras situaciones.
Sin embargo, incluso incluyendo los ejemplos
anteriores de la técnica anterior, existe un sistema amortiguador
de dirección que permite dicho control según el contenido de la
operación del manillar, y se desea realizar dicho control de manera
que se pueda obtener una fuerza de amortiguamiento apropiada según
el contenido de la operación del manillar. Además, se considera que
si la fuerza de amortiguamiento se varía según las variaciones de
la velocidad del vehículo o la aceleración del vehículo, es posible
generar una fuerza de amortiguamiento adecuada al deseo activo del
motorista.
US-A-4 811 807
describe un sistema amortiguador de dirección según el preámbulo de
la reivindicación 1. Allí, el valor de amortiguamiento de dirección
se regula en base a la velocidad angular de dirección, la velocidad
del vehículo y aceleración telescópica de la horquilla
delantera.
Consiguientemente, un objeto de la presente
invención es realizar un sistema amortiguador de dirección que
puede generar una fuerza de amortiguamiento adecuada al deseo activo
del motorista.
Con el fin de resolver dichos problemas, según
la invención definida en la reivindicación 1, se facilita un
sistema amortiguador de dirección para ejercer una fuerza de
amortiguamiento en una acción de giro de un sistema de dirección de
rueda delantera soportado en una porción delantera de una carrocería
de vehículo, siendo variable la fuerza de amortiguamiento, se mide
la velocidad rotacional angular del sistema de dirección generada
por una acción de giro producida involuntariamente y el momento
ejercido intencionadamente en el sistema de dirección en la
dirección opuesta con el fin de limitar la acción de giro no
intencionada, y la fuerza de amortiguamiento del amortiguador de
dirección se elimina o reduce cuando la dirección de carga del
momento y la dirección de giro del sistema de dirección son en la
misma dirección.
Entonces, mientras que la fuerza de
amortiguamiento del amortiguador de dirección se elimina o reduce
cuando la dirección del momento y la dirección de giro del sistema
de dirección son en la misma dirección, la fuerza de
amortiguamiento se puede generar o incrementar en el amortiguador de
dirección cuando la dirección del momento y la dirección de giro
del sistema de dirección son en direcciones opuestas. Además, se
puede generar una fuerza de amortiguamiento en el amortiguador de
dirección cuando la velocidad rotacional angular ha excedido de un
valor umbral predeterminado.
Además, se puede generar una fuerza de
amortiguamiento en el amortiguador de dirección cuando la dirección
del momento y la dirección de giro del sistema de dirección son en
direcciones opuestas y la carga del momento ha excedido de un valor
umbral predeterminado. Además, en los controles donde la dirección
del momento y la dirección de giro del sistema de dirección son en
la misma dirección o en direcciones opuestas, se puede añadir una
condición de que el ángulo rotacional exceda de un valor umbral
predeterminado a las condiciones de control.
El sistema amortiguador de dirección según la
invención realiza un control en base al momento ejercido en el
manillar y la velocidad rotacional angular. Por lo tanto, cuando la
dirección del momento y la dirección de giro del manillar son en la
misma dirección, por ejemplo, cuando el motorista realiza una
operación intencionada de giro en el manillar al tiempo de virar,
la dirección del momento ejercido en el manillar y la dirección de
giro del sistema de dirección coinciden una con otra, de modo que se
detecta que la operación de marcha es una operación intencionada
del manillar realizada por el motorista; como resultado, la fuerza
de amortiguamiento se elimina o reduce, independientemente de la
magnitud del momento y la velocidad rotacional angular. Por lo
tanto, la fuerza de amortiguamiento no se genera o reduce cuando el
motorista mueve intencionadamente el manillar al parar, manejar o
conducir la motocicleta o situaciones análogas, por lo que se
realizan operaciones ligeras con el manillar. Además, es posible
limitar la generación de fuerzas de amortiguamiento innecesarias,
según las condiciones operativas del manillar.
Además, la fuerza de amortiguamiento se puede
generar o incrementar solamente cuando el momento y la dirección de
giro del sistema de dirección son en direcciones opuestas. Por
ejemplo, cuando se genera una acción de giro en el sistema de
dirección debido a una alteración de la superficie de la carretera
durante la marcha, la dirección de giro del sistema de dirección y
la dirección del momento ejercido en el sistema de dirección por el
motorista con el fin de limitar la acción de giro son diferentes;
por lo tanto, se detecta que la acción corriente del sistema de
dirección es una acción no intencionada, y se genera o incrementa
una fuerza de amortiguamiento en el amortiguador de dirección. Como
resultado, se puede limitar la acción de giro del sistema de
dirección debido a la alteración de la superficie de la carretera o
análogos. Por lo tanto, se realiza un sistema amortiguador de
dirección que puede limitar el giro del sistema de dirección por la
fuerza de amortiguamiento solamente cuando sea necesario, según las
condiciones reales durante la marcha, y que puede generar una fuerza
de amortiguamiento apropiada sin ser contra el deseo activo del
motorista.
Además, cuando se pone un valor umbral
predeterminado con relación a la velocidad rotacional angular y se
genera o incrementa una fuerza de amortiguamiento en el amortiguador
de dirección solamente cuando el valor umbral se ha superado, se
puede hacer que el amortiguador de dirección funcione selectivamente
solamente a dicha alteración excesiva de la superficie de la
carretera que podría dar lugar a rebote, y, como resultado, la
generación de fuerzas de amortiguamiento innecesarias se puede
limitar con mayor seguridad.
Además, cuando se añade una condición de que la
carga del momento exceda de un valor umbral a las condiciones para
el control en el caso donde la dirección del momento y la dirección
de giro del sistema de dirección son opuestas, se lleva a cabo un
control más apropiado. También se puede obtener el mismo resultado
cuando se añade una condición de que el ángulo rotacional exceda de
un valor umbral predeterminado a las condiciones de los controles
en los casos donde la dirección del momento y la dirección de giro
del sistema de dirección son las mismas u opuestas.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
motocicleta a la que se aplica una primera realización.
La figura 2 es una vista lateral de una porción
delantera de una carrocería de vehículo que representa una porción
del sistema amortiguador de dirección.
La figura 3 es una vista en planta del
mismo.
La figura 4 es una vista que representa una
estructura general de un amortiguador de dirección.
La figura 5 es una vista que representa una
acción u operación.
La figura 6 es una vista modelo de una válvula
variable según una segunda realización no cubierta por las
presentes reivindicaciones.
La figura 7 es un diagrama que representa
valores de posición de la válvula variable según la segunda
realización.
La figura 8 es un diagrama que representa
valores de cambio de posición según la segunda realización.
La figura 9 es un diagrama de flujo de control
según la segunda realización.
Ahora se describirá una primera realización en
base a los dibujos. La figura 1 es una vista en perspectiva de una
motocicleta a la que se aplica la presente realización; la figura 2
es una vista lateral de la estructura de una porción delantera de
una carrocería de vehículo en la que se ha dispuesto un amortiguador
de dirección; la figura 3 es una vista en planta del mismo; la
figura 4 representa una estructura general del amortiguador de
dirección; y la figura 5 representa una acción u operación.
En la figura 1, una porción superior de una
horquilla delantera 2 que soporta una rueda delantera 1 en su
extremo inferior, está conectada a una porción delantera de un
bastidor de carrocería de vehículo 3, y se puede girar libremente
con un manillar 4. En el bastidor de carrocería de vehículo 3 se
soporta un depósito de carburante 5. El símbolo 6 denota un
asiento, 7 denota un carenado trasero, 8 denota un brazo basculante
trasero, y 9 denota una rueda trasera.
A continuación se describirá el amortiguador de
dirección. Como se representa en las figuras 2 y 3, el amortiguador
de dirección 10 está dispuesto entre un puente superior 11 montado
con el manillar 4 y una porción de extremo delantero del bastidor
de carrocería de vehículo 3. El puente superior 11 es un elemento
integrado con un puente inferior 12 en el lado inferior para fijar
así entremedio un eje de dirección 14 (representado por una línea
central) soportado en un tubo delantero 13. El puente superior 11,
el puente inferior 12 y el eje de dirección 14 se giran como un
cuerpo.
Porciones superiores de un par
izquierdo-derecho de porciones de la horquilla
delantera 2 se soportan en el puente superior 11 y el puente
inferior 12. El tubo delantero 13 es una porción en forma de tubo
integrada con una porción de extremo delantero del bastidor de
carrocería de vehículo 3, y el bastidor de carrocería de vehículo 3
se extiende hacia atrás del tubo delantero 13 en forma de un par
izquierdo-derecho (figura 3). Un bloqueo de
manillar 15 soportado por el puente superior 11 está dispuesto en el
lado delantero del tubo delantero 13, y se desbloquea con una llave
16.
El bloqueo de manillar 15 es para fijar de forma
no rotativa el manillar 4 al lado de carrocería de vehículo al
tiempo de aparcar, y está integrado con un interruptor principal que
es un interruptor para el sistema eléctrico para encender/apagar
una fuente de potencia para un sistema de encendido del motor, un
sistema de lámparas y análogos. La llave 16 tiene la función de
desbloquear el bloqueo de manillar 15 y la función de conmutar el
interruptor principal.
El amortiguador de dirección 10 en la presente
realización es un amortiguador del tipo de líquido a presión para
evitar el rebote, incluye una porción de cuerpo principal 17 y una
cubierta 18, y está fijado a una porción de tuerca dispuesta en un
saliente 21 en el puente superior 11 con pernos 20. Entonces, la
porción de cuerpo principal 17 y la cubierta 18 también están
integradas con los pernos 20. El símbolo 22 denota una tuerca para
conectar el puente superior 11 y el extremo superior del eje de
dirección 14.
Un eje 23 está dispuesto en el interior del
amortiguador de dirección 10 con su eje dirigido en la dirección
vertical en la figura 2, y el extremo inferior del eje 23 se
extiende hacia abajo de la porción de cuerpo principal 17, para
integrarse con el extremo delantero de un brazo 24. El eje 23 está
dispuesto coaxialmente con el eje de dirección 14.
El brazo 24 está curvado en forma de manivela en
vista lateral, se extiende en la dirección
delantera-trasera a través del centro de la
carrocería de vehículo en vista en planta, y su porción de extremo
delantero sobresale al lado superior de la tuerca 22 para
integrarse con el eje 23 que sobresale al amortiguador de dirección
10. Una porción de extremo trasero del brazo 24 es una porción
bifurcada 25, en la que se ha montado una porción saliente 26 en el
lado del bastidor de carrocería de vehículo 3.
La porción saliente 26 sobresale hacia arriba
sobre una porción central de un soporte 27, y el soporte 27 tiene
sus dos extremos izquierdo y derecho montados en salientes 29
(figura 2) dispuestos en el lado trasero del tubo delantero 13 en
el centro de una porción de extremo delantero del bastidor de
carrocería de vehículo 3, con pernos 28. Un soporte 30 que
sobresale del extremo delantero del depósito de carburante 5 está
fijado conjuntamente sobre los salientes 29 con los pernos 28. La
porción saliente 26 y el eje 23 están situados en la línea central
C de la carrocería de vehículo. Un sensor de momento 31 está montado
en una porción lateral del brazo 24, para detectar el momento de
giro del manillar.
La figura 4 representa en general la estructura
del amortiguador de dirección 10. En su interior, el amortiguador
de dirección 10 está provisto de una cámara de líquido de presión 32
en forma de sector ensanchada hacia el lado trasero, el eje 23 está
situado en una posición correspondiente al centro del sector, y el
interior de la cámara de líquido de presión 32 está dividido en una
cámara de líquido derecha 34 y una cámara de líquido izquierda 35
por una pared divisoria 33 que se extiende integralmente hacia atrás
del eje 23 en forma de ala.
La punta de la pared divisoria 33 forma una
superficie deslizante, que mantiene el contacto deslizante con la
superficie interior de una pared en forma de arco 36 de la cámara de
líquido de presión 32. Un líquido incompresible, tal como un
aceite, está sellado en la cámara de líquido derecha 34 y la cámara
de líquido izquierda 35, que están conectadas una a otra por un
paso de derivación 37. Una válvula variable 38 está dispuesta en
una porción intermedia del paso de derivación 37. La válvula
variable 38 tiene un paso de restricción para generar una fuerza de
amortiguamiento, y la restricción se puede variar variando el área
en sección transversal del paso de restricción. La válvula variable
38 no se limita a dicha estructura, y se puede adoptar varias
conocidas. Un ejemplo de la válvula variable 38 compuesta de un
solenoide electromagnético se representa en la figura 6 de una
segunda realización que se describirá más tarde.
La restricción de la válvula variable 38 es
controlada por un dispositivo de control 40. El dispositivo de
control 40 está formado por un microordenador o análogos, realiza un
control en base a señales de detección de un sensor de momento 31 y
un sensor de velocidad rotacional angular 41, detecta la dirección
de un par de giro ejercido en el eje de dirección 14 a partir del
momento M, detecta la magnitud de la velocidad rotacional angular
\omega y la dirección de giro del eje de dirección 14 a partir de
la velocidad rotacional angular \omega, y varía la restricción de
la válvula variable 38 para regular la fuerza de amortiguamiento
cuando los datos detectados están en una condición
predeterminada.
La condición predeterminada es tal que se genere
una fuerza de amortiguamiento cuando la dirección del momento M y
la dirección de giro del eje de dirección 14 sean contrarias y el
valor absoluto de la velocidad rotacional angular \omega haya
excedido de un valor umbral predeterminado, y la fuerza de
amortiguamiento se elimina en otras situaciones. El establecimiento
del valor umbral puede ser realizado arbitrariamente según las
especificaciones del vehículo y análogos, y así se hace que el
control se realice solamente a la generación de una alteración
especialmente grande que daría lugar a rebote.
El sensor de momento 31 se compone de un
extensímetro conocido o análogos. Cuando se genera una fuerza de
amortiguamiento en el amortiguador de dirección 10 al tiempo de
girar el manillar 4, la fuerza de amortiguamiento es transmitida a
través de la pared divisoria 33 y el eje 23 a la porción de brazo
24, y tiende a contraer o extender el sensor de momento 31; por lo
tanto, el valor absoluto del momento M puede ser detectado a partir
de la magnitud de la deformación del sensor de momento 31, y la
dirección del momento M puede ser detectada a partir de si la
deformación es compresión o extensión. En la presente realización,
la deformación en la dirección de compresión del sensor de momento
31 corresponde a un giro hacia la izquierda, y la deformación en la
dirección de extensión corresponde a un giro hacia la derecha. El
extensímetro puede estar situado en cualquier porción donde se
genere un momento, tal como el manillar 4.
El sensor de velocidad rotacional angular 41 es
un sensor conocido que usa una resistencia eléctrica o análogos, se
aloja en el amortiguador de dirección 10, está dispuesto cerca del
eje 23, y detecta la velocidad rotacional angular \omega con
relación al giro relativo entre el eje 23 y el lado de la porción de
cuerpo principal 17 del amortiguador de dirección 10. El sensor de
velocidad rotacional angular 41 se puede disponer cerca del eje de
dirección 14 en el lado del tubo delantero 13 o el puente superior
11, para detectar la velocidad rotacional angular \omega con
relación al giro del eje de dirección 14. Si es preciso, el
dispositivo de control 40 recibe además apropiadamente señales de
detección de varios sensores tales como un sensor de par 42 para el
eje de dirección 14, un sensor de velocidad del vehículo 43, un
sensor de aceleración del vehículo 44 y análogos.
En la segunda realización que se describirá más
tarde, también se introducen señales de detección, según sea
preciso, de varios sensores tales como, por ejemplo, un sensor de
velocidad rotacional del motor 45, un sensor de estrangulador 46 y
un sensor de posición de marcha 47 que constituyen un grupo de
sensores de un sistema electrónico de inyección de carburante.
A continuación se describirá la acción u
operación de la presente realización. Durante la marcha recto hacia
adelante, el motorista sujeta el manillar en una posición neutra,
pero la rueda delantera 1 realiza un movimiento oscilante con
diminutos ángulos debido a autoalineación. Aunque este movimiento
oscilante también da lugar a una acción de giro producida
involuntariamente ejercida en el sistema de dirección, tal vibración
diminuta no hace que la velocidad rotacional angular \omega
detectada por el sensor de velocidad rotacional angular 41 llegue
al valor umbral, de modo que el dispositivo de control 40 no produce
generación de una fuerza de amortiguamiento, independientemente de
la relación con el momento M.
En esta condición, si el ángulo de la rueda
delantera 1 se bascula en gran parte a la izquierda o la derecha
debido a una alteración grande que podría dar lugar a rebote, el eje
de dirección 14 representa un giro producido involuntariamente en
dicha dirección, y, por lo tanto, el amortiguador de dirección 10
también se gira en la misma dirección que un cuerpo con el puente
superior 11, con el eje 23 como centro.
Como se representa en la figura 5, si el puente
superior 11 se gira a la izquierda como indica la flecha a, el
amortiguador de dirección 10 también se gira en la dirección de la
flecha a. En este caso, dado que el eje 23 está montado en el brazo
24 y está fijado en el centro de la carrocería de vehículo, el eje
23 juntamente con la pared divisoria 33 descansa sin moverse. Por
lo tanto, la pared en forma de arco 36 se gira al lado derecho como
indican líneas imaginarias realizando al mismo tiempo contacto
deslizante con la punta de la pared divisoria 33, y el volumen de
la cámara de líquido izquierda 35 se reduce, de modo que el líquido
excedente tiende a pasar por el paso de derivación 37 a la cámara
de líquido derecha 34.
Entonces, el sensor de velocidad rotacional
angular 41 detecta una velocidad rotacional angular \omega con
relación a un giro hacia la izquierda debido al giro relativo del
amortiguador de dirección 10, que se gira a la izquierda como un
cuerpo con el puente superior 11, y el eje 23. Además, la velocidad
rotacional angular \omega excede del valor umbral. Por otra
parte, el motorista tiende a mantener el manillar en el estado
recto hacia adelante en respuesta a la alteración, y, por lo tanto,
ejerce intencionadamente un par de giro hacia la derecha (opuesto a
la alteración) en el eje de dirección 14. Como resultado, el
extensímetro que constituye el sensor de momento 31 experimenta una
deformación en la dirección de extensión, y por ello detecta el
momento de giro hacia la derecha M.
Por lo tanto, la dirección del momento M
ejercido intencionadamente en el sistema de dirección y la dirección
de giro del eje de dirección 14 generada por la alteración que es
una causa no intencionada, son contrarias, y la velocidad
rotacional angular co excede del valor umbral predeterminado; así,
se cumple la condición predeterminada para generar una fuerza de
amortiguamiento. Consiguientemente, el dispositivo de control 40
varía la válvula variable 38 al lado de restricción, por lo que la
resistencia al flujo en el líquido en el paso de derivación 37 se
amplía, y la fuerza de amortiguamiento se incrementa. Por esto, se
limita la acción de giro del eje de dirección 14 y el sistema de
dirección debido a la alteración ejercida de la superficie de la
carretera o análogos, y se evita el rebote.
Cuando el motorista gira el manillar, por
ejemplo, a la izquierda para virar, el motorista primero gira el
manillar a la izquierda y la dirección del momento M es entonces la
dirección de giro hacia la izquierda. Además, el eje de dirección
14 se gira al lado izquierdo, de modo que la velocidad rotacional
angular \omega también es en la dirección de giro hacia la
izquierda. Así, la dirección del momento M y la dirección de giro
de la velocidad rotacional angular \omega son las mismas, de modo
que no se cumple la condición predeterminada, independientemente de
la magnitud de la velocidad rotacional angular \omega.
Consiguientemente, el dispositivo de control 40 detecta la
operación activa realizada por el motorista, y controla la válvula
variable 38 para no generar una fuerza de amortiguamiento,
permitiendo por ello que el eje de dirección 14 sea girado
suavemente.
En el viraje de una motocicleta, por ejemplo, en
el caso de giro hacia la izquierda, es una práctica común girar
primero el manillar momentáneamente en la dirección contraria (hacia
la derecha) para iniciar el viraje. También en este caso, la
dirección del momento M y la dirección de giro de la velocidad
rotacional angular \omega coinciden una con otra, de modo que
esto se considera una operación intencionada del manillar realizada
por el motorista, y no se genera fuerza de amortiguamiento.
Igualmente, con respecto a los movimientos intencionados del
manillar realizados por el motorista al parar, manejar o conducir la
motocicleta o situaciones análogas, no se genera una fuerza de
amortiguamiento porque la operación en cuestión es una operación
activa del motorista.
Por lo tanto, se obtiene un sistema que puede
determinar incluso la causa de una acción del manillar, que nunca
se ha producido. Para una operación intencionada del manillar por
parte del motorista, se limita la generación de fuerza de
amortiguamiento innecesaria, y se realiza una operación suave del
manillar. En respuesta a una alteración grande que podría dar lugar
a rebote, se determina que la acción corriente es una acción no
intencionada del manillar por parte del motorista, y se hace que el
amortiguador de dirección genere una fuerza de amortiguamiento, por
lo que la influencia de la alteración o análogos puede ser
absorbida. Por lo tanto, es posible generar una fuerza de
amortiguamiento en el amortiguador de dirección solamente cuando es
verdaderamente necesario según la causa de la acción del manillar,
de conformidad con las situaciones de operación del manillar y las
condiciones reales durante la marcha. Así, se realiza un sistema
amortiguador de dirección que puede generar una fuerza de
amortiguamiento adecuada al deseo activo del motorista.
La presente realización no se limita a la
descripción anterior, y varias modificaciones o aplicaciones son
posibles dentro del principio de la invención. Por ejemplo, mientras
la fuerza de amortiguamiento es controlada para ser eliminada
(reducida a cero) o generada en la realización antes descrita, se
puede adoptar un control en el que la fuerza de amortiguamiento se
varía en forma de etapas múltiples o de forma continua de modo que
la fuerza de amortiguamiento disminuya cuando el momento M y la
dirección de giro coincidan uno con otro y de modo que la fuerza de
amortiguamiento se incremente cuando el momento M y la dirección de
giro sean contrarios.
Además, dado que la detección del momento tiene
el mismo significado que la detección del par de giro del eje de
dirección 14, la detección del momento M por el sensor de momento 31
puede ser sustituida por detección directa del par de giro del eje
de dirección 14. Igualmente, la velocidad rotacional angular
\omega también puede ser detectada directamente con respecto al
eje de dirección 14 propiamente dicho.
Además, aunque se pone un valor umbral
predeterminado con respecto a la velocidad rotacional angular
\omega, el control según la causa de la operación del manillar
como se ha descrito anteriormente se puede lograr sin establecer el
valor umbral. Además, cuando se añade una condición en que la carga
del momento excede de un valor umbral a las condiciones para el
control en el caso donde la dirección del momento y la dirección de
giro del sistema de dirección están uno enfrente de otro, se lleva a
cabo otro control apropiado. Igualmente, cuando se añade una
condición en que el ángulo rotacional excede de un valor umbral
predeterminado a las condiciones para el control en los casos donde
la dirección del momento y la dirección de giro del sistema de
dirección son las mismas o contrarias, se lleva a cabo otro control
apropiado.
A continuación se describirá una segunda
realización no cubierta por las presentes reivindicaciones con
relación al método de control de la fuerza de amortiguamiento. La
figura 6 es una vista modelo que representa la estructura de una
válvula variable que tiene tres posiciones para cambio trietápico de
la fuerza de amortiguamiento, la figura 7 es un diagrama que
representa la relación entre velocidad angular de dirección y par
rotacional para cada posición, la figura 8 es un diagrama que
representa los tiempos de cambio de posición en relación a la
velocidad del vehículo y la aceleración del vehículo, y la figura 9
es un diagrama de flujo de control del dispositivo de control. La
estructura del amortiguador de dirección, el sistema de control y la
estructura de montar el sistema de control en la carrocería de
vehículo son los mismos que en la realización anterior; por lo
tanto, se omitirá su descripción, y se usarán símbolos comunes.
Como se representa en la figura 6, la válvula
variable 38 se compone de una válvula electromagnética de solenoide,
su pistón 50 se puede mover libremente en la dirección que
atraviesa el paso de derivación 37 por fuerzas electromotrices, y
tiene tres posiciones diferentes de A, N y B en su dirección
longitudinal. Cada una de las posiciones está conectada
selectivamente al paso de derivación 37, para restringir el paso de
flujo a diferentes zonas en sección transversal, cambiando por ello
la fuerza de amortiguamiento de tres maneras.
A saber, cuando se apaga una fuente de potencia
para excitar la válvula variable 38, el pistón 50 se pone en una
posición neutra, y la posición N comunica con el paso de derivación
37. Cuando se enciende la fuente de potencia para excitación y el
pistón 50 es movido hacia arriba en la figura contra un muelle 51,
la posición B comunica con el paso de derivación 37. A la inversa,
cuando el pistón 50 es movido hacia abajo en la figura contra un
muelle 52, la posición A comunica con el paso de derivación 37. Así,
la válvula variable 38 se cambia en tres posiciones.
La dirección de movimiento del pistón 50 se
selecciona invirtiendo la dirección de la corriente suministrada a
la válvula variable 38, y el cambio entre las tres posiciones lo
lleva a cabo el dispositivo de control 40. Cuando se apaga la
fuente de potencia para excitación del solenoide electromagnético
que constituye la válvula variable 38, a saber, cuando la válvula
variable 38 no opera, la posición N está conectada al paso de
derivación 37 en un punto equilibrado donde los muelles superior e
inferior 51 y 52 están en su condición normal. La figura 6
representa esta condición.
La figura 7 es un gráfico que representa la
relación entre la velocidad rotacional angular del eje de dirección
y el par rotacional para cada posición, en que el eje de abscisa
representa la velocidad rotacional angular del eje de dirección que
representa la velocidad rotacional angular del manillar, y el eje de
ordenada representa el par rotacional de la dirección que es la
fuerza de amortiguamiento generada por el amortiguador de dirección.
Para cada posición, las variaciones de la velocidad rotacional
angular del eje de dirección y el par rotacional están en una
relación proporcional lineal, pero las inclinaciones difieren, a
saber, el orden de la inclinación es B > N > A. La diferencia
en la inclinación representa la diferencia en la magnitud de la
fuerza de amortiguamiento generada en cada posición del pistón 50,
y dado que la fuerza de amortiguamiento es más grande cuando la
inclinación es más grande, la magnitud de la fuerza de
amortiguamiento es del orden de B > N > A.
Entre las posiciones, en la posición A la fuerza
de amortiguamiento es más pequeña, y esta posición da prioridad a
la conducibilidad de modo que la variación del par rotacional de
dirección con relación a la variación de la velocidad rotacional
angular del eje de dirección sea más pequeña. Por el contrario, en
la posición B la fuerza de amortiguamiento es mayor, y esta
posición da prioridad a la estabilidad de modo que la variación del
par rotacional de dirección con relación a la variación de la
velocidad rotacional angular del eje de dirección es mayor. La
posición N es una posición normal donde se genera una fuerza de
amortiguamiento intermedio entre las posiciones A y B para
equilibrar la conducibilidad y la estabilidad, y esta posición
también es una posición inicial donde la válvula variable 38 no
opera.
La figura 8 representa un ejemplo de
establecimiento del cambio de cada posición. En la figura, el eje de
abscisa es la velocidad del vehículo V, el límite entre una región
de baja velocidad y una región de velocidad intermedia se pone de
manera que sea un valor umbral del vehículo V1, y el límite entre la
región de velocidad intermedia y una región de alta velocidad se
pone de manera que sea un valor umbral de la velocidad V2. El eje
de ordenadas es la aceleración del vehículo G, y se ponen valores
umbral de aceleración predeterminados G1 y G2 (G1 < G2). El
valor umbral de aceleración G1 es una función de la velocidad del
vehículo V de G1 = f1(V), que es una línea recta descendente
hacia la derecha que disminuye gradualmente a medida que la
velocidad del vehículo V aumenta, y se cambia a 0 al valor umbral
de la velocidad V1. El valor G1 en el eje de ordenada es el valor a
una velocidad del vehículo de 0, y es un máximo, y f1 es una
constante proporcional predeterminada.
Igualmente, el valor umbral de aceleración G2 es
una función de la velocidad del vehículo V de G2 = f2(V),
que generalmente disminuye gradualmente cuando la velocidad del
vehículo V aumenta, y desde una porción intermedia en la región de
baja velocidad se inclina muchísimo hacia la derecha en el lado de
la región de velocidad intermedia; por lo tanto, una línea curvada
que se inclina abajo hacia la derecha en conjunto. El valor umbral
de aceleración G2 disminuye uniformemente en la región de velocidad
intermedia de manera que sea una línea recta descendente hacia la
derecha, y se cambia a 0 al valor umbral de la velocidad V2. El
valor G2 en el eje de ordenada es el valor a una velocidad del
vehículo de 0, y es un máximo, y f2 es una constante proporcional
predeterminada. El valor umbral de aceleración como una función se
representa como G(V).
En cuanto al cambio de la posición en que la
válvula variable 38 se conecta al paso de derivación 37, la región
donde la velocidad del vehículo V está en la región de baja
velocidad inferior al valor umbral de la velocidad V1 y la
aceleración del vehículo G es menor que el valor umbral de
aceleración G1(V), a saber, V < V1 y G < G1(V),
se pone de manera que sea la posición A, y la región donde la
velocidad del vehículo V es mayor que el valor umbral V2 o la
aceleración del vehículo G es mayor que el valor umbral de
aceleración G2(V), a saber, V > V2 o G > G2 (V) se
pone de manera que sea la posición B. La región intermedia entre las
posiciones A y B se pone de manera que sea la posición N.
La válvula variable 38 se cambia en demanda a
una de las tres posiciones A, N y B según las condiciones de la
marcha, de conformidad con la correlación entre velocidad del
vehículo y aceleración del vehículo en base al diagrama. A saber,
como un método de control de cambio, se puede adoptar un método en
que, en base a la velocidad del vehículo solamente, hasta el valor
umbral de la velocidad V1 se pone de manera que sea la posición A,
de 1/1 a V2 se pone de manera que sea la posición N, y el lado de
alta velocidad de V2 se pone de manera que sea la posición B.
Además, en base solamente a los valores umbral de aceleración
G1(V) y G2(V), el cambio a cada posición se puede
poner en el orden de A, N y B en orden de aceleración creciente. En
este caso, dado que el valor umbral de aceleración G es una función
de la velocidad del vehículo V, el último control es sustancialmente
un control en base a la aceleración del vehículo G y la velocidad
del vehículo V. Además, se puede llevar a cabo un control en base
solamente a los valores umbral de aceleración G1 y G2 en el eje de
ordenadas, a saber, solamente en base a la aceleración del vehículo
G.
En el control en base al valor umbral de
aceleración G(V), en una región de baja velocidad, la región
por debajo del valor umbral de aceleración G1(V) es la
posición A, la región entre los valores umbral de aceleración
G1(V) y G2(V) es la posición N, y la región encima del
valor umbral de aceleración G2(V) es la posición B. Esto
tiene la finalidad de realizar un cambio de modo que la fuerza de
amortiguamiento aumente cuando aumente la aceleración del vehículo,
en vista del hecho de que se generaría una aceleración grande del
vehículo a baja velocidad del vehículo para reducir la carga de la
rueda delantera, que da lugar a fácil generación de rebote. Los
valores umbral de aceleración G1 y G2 son los puntos de cambio
polietápico de la fuerza de amortiguamiento. Los valores umbral de
aceleración G1(V) y G2(V) se pueden poner
arbitrariamente según el modo de utilización del vehículo y
análogos. En cuanto a los valores umbral de velocidad V1 y V2,
también se aplica lo mismo que antes.
A continuación, el flujo de control del cambio
de tres posiciones de la válvula variable 38 en base a los valores
umbral de velocidad V1, V2 de la velocidad del vehículo V o el valor
umbral de aceleración G(V) de la aceleración del vehículo G
en el dispositivo de control 40 se describirá con referencia a la
figura 9. Como se representa en la figura 4, el dispositivo de
control 40 recibe la velocidad del vehículo del sensor de velocidad
del vehículo 43 y la aceleración del vehículo del sensor de
aceleración del vehículo 44. En primer lugar, la válvula variable
38 se pone preliminarmente de modo que la posición inicial en tiempo
normal esté en la condición normal de la posición N, de modo que el
estado de arranque inmediatamente después de encender el
interruptor principal del vehículo sea la posición N
(S-1). En este estado, se determina si el
interruptor de potencia para la válvula variable 38 está encendido
(SW = ON) o no (S-2), y si la respuesta es negativa,
el proceso vuelve a S-1. A saber, cuando el pistón
50 de la válvula variable 38 no es operado por la fuerza
electromagnética, la válvula variable 38 vuelve a la posición N sin
fallo, y se genera una fuerza de amortiguamiento en la condición
normal.
Si el interruptor de potencia está encendido, el
pistón 50 de la válvula variable 38 opera para cambio la válvula
variable 38 a la posición A correspondiente a la fuerza de
amortiguamiento más pequeña, dando por ello prioridad a la
conducibilidad (S-3). Posteriormente, la velocidad
del vehículo V o la aceleración del vehículo G se comparan con el
valor umbral de la velocidad V1 o el valor umbral de aceleración
G1(V) para determinar la relación (S-4), y
si V > V1 o G > G1(V), el pistón 50 de la válvula
variable 38 opera de nuevo con el fin de obtener una fuerza de
amortiguamiento más grande, cambiando por ello la válvula variable
38 a la posición N y poniendo la condición normal
(S-5). Si no se cumple la condición, el proceso
vuelve a S-2, y de nuevo se selecciona la posición
A o N.
Después de S-5, la velocidad del
vehículo V o la aceleración del vehículo G se comparan con el valor
umbral de la velocidad V2 o el valor umbral de aceleración
G2(V) para determinar la relación (S-6), y si
V > V2 o G > G2(V), el pistón 50 de la válvula
variable 38 opera de nuevo con el fin de obtener otra fuerza de
amortiguamiento más grande, cambiando por ello la válvula variable
38 a la posición B y dando prioridad a la estabilidad
(S-7), y entonces el proceso vuelve a
S-6 y repite los pasos. Si no se cumple la condición
en S-6, el proceso vuelve a S-2, y
de nuevo se selecciona la posición A o N.
Así, según la presente realización, la magnitud
de la fuerza de amortiguamiento se cambia a modo de etapas
múltiples según los valores umbral de velocidad V1, V2 de la
velocidad del vehículo V o los valores umbral de aceleración
G(V) de la aceleración del vehículo, de modo que se pueda dar
apropiadamente una fuerza de amortiguamiento de una magnitud
requerida al amortiguador de dirección al tiempo de un estado de
marcha requerido en relación a la velocidad del vehículo y la
aceleración del vehículo, y es posible realizar un sistema de
amortiguamiento de dirección que puede generar una fuerza de
amortiguamiento adecuada al deseo activo del motorista.
Además, dado que la fuerza de amortiguamiento se
puede cambiar a modo de etapas múltiples según las pluralidades de
valores umbral de velocidad predeterminados V1, V2 y valores umbral
de aceleración G1(V), G2(V), es posible obtener una
fuerza de amortiguamiento apropiada según la velocidad del vehículo
o según la velocidad del vehículo y la aceleración del vehículo.
Mientras que se generaría una aceleración grande del vehículo en una
región de baja velocidad para reducir la carga de la rueda
delantera, que da lugar a fácil generación de rebote, cuando los
valores umbral de aceleración G1 y G2 se ponen de manera que
disminuyan cuando la velocidad del vehículo aumente, es posible
generar una fuerza de amortiguamiento apropiada incluso en tal
situación y evitar el rebote.
Además, incluso cuando el pistón 50 no se puede
cambiar a pesar de la existencia de una condición para cambiar la
fuerza de amortiguamiento operando el pistón 50, el pistón 50 se
sitúa necesariamente en posición N que es la posición inicial, y se
genera una fuerza de amortiguamiento correspondiente al estado
normal; por lo tanto, se puede evitar la generación errónea de una
fuerza de amortiguamiento o generación de una fuerza de
amortiguamiento excesivamente grande o pequeña. Tal posición inicial
no se limita a la posición N, y puede ser la posición A o B dentro
del rango donde la fuerza de amortiguamiento se varía a modo de
etapas múltiples. Además, se puede poner especialmente una posición
inicial exclusiva.
La presente realización no se limita a la
estructura antes descrita, y varias modificaciones y análogos son
posibles dentro del alcance de las reivindicaciones. Por ejemplo, el
número de posiciones puede ser más de tres. Según esto, los valores
umbral de velocidad se pueden poner más, tal como no menos de V3, y
los valores umbral de aceleración se pueden poner más, tal como no
menos de G3(V). Además, el número de regiones para el cambio
polietápico puede ser más que dichas tres regiones.
Además, tal cambio polietápico puede estar
relacionado solamente con una de la velocidad del vehículo y la
aceleración del vehículo. En el primer caso, el cambio polietápico
se basa en los valores umbral de velocidad V1, V2, y en el último
caso, el cambio polietápico se basa solamente en los valores umbral
de aceleración G1 y G2 que son valores en el eje de ordenada en el
gráfico de la figura 8.
Además de dicha corrección de temperatura, se
puede añadir varias correcciones. Por ejemplo, cuando se realiza
una corrección utilizando la velocidad de apertura del estrangulador
obtenida diferenciando la abertura del estrangulador detectada por
un sensor de abertura de estrangulador 35 con el tiempo, se puede
lograr una corrección de la fuerza de amortiguamiento
correspondiente a la variación de la aceleración del vehículo.
Además, cuando se añade a esto la abertura del estrangulador, se
puede lograr otra corrección exacta.
Además, en el caso de discriminar la aceleración
del vehículo, la información detectada por otro sensor usado en un
sistema electrónico de inyección de carburante puede ser utilizada
en lugar de la información detectada por el sensor de aceleración.
Como tales medios, por ejemplo, como se representa en la figura 4,
la aceleración del vehículo puede ser discriminada en base a alguna
de (1) la velocidad rotacional del motor por un sensor de velocidad
rotacional del motor 45, (2) la abertura del estrangulador y/o la
velocidad de apertura del estrangulador detectada por un sensor de
estrangulador 46, y (3) la etapa de engranaje detectada por un
sensor de posición de marcha 47, y, cuando se adoptan tales medios,
no hay que proporcionar el sensor de aceleración o análogos.
Donde la aceleración del vehículo es detectada
por un sensor de aceleración, la fuerza de amortiguamiento del
amortiguador de dirección se cambia después de haberse generado una
aceleración predeterminada, y, así se genera un retardo de tiempo.
Sin embargo, cuando el control se basa en información detectada por
dicho sensor, por ejemplo, la abertura del estrangulador detectada
por el sensor de estrangulador 46, no se genera dicho retardo de
tiempo, y se puede lograr una predicción de generación de una
aceleración del vehículo.
Mientras el sensor de estrangulador 46 detecta
la abertura del estrangulador, la velocidad de apertura del
estrangulador se obtiene diferenciando la abertura del estrangulador
con el tiempo en el dispositivo de control 40. La abertura del
estrangulador y la velocidad de apertura del estrangulador están
altamente correlacionadas con la aceleración del vehículo, de modo
que la aceleración del vehículo puede ser estimada utilizando una o
ambas. La velocidad rotacional del motor y la etapa de engranaje
también son información de sensor similar.
Se genera una fuerza de amortiguamiento en un
amortiguador de dirección solamente a la acción producida
involuntariamente del manillar cuando verdaderamente hay que
limitar el giro del manillar, según que la causa de una acción del
manillar sea intencionada o no intencionada.
Un amortiguador de dirección del tipo de
rotación 10 se ha dispuesto coaxialmente con un eje de dirección, y
la generación de una fuerza de amortiguamiento o una fuerza de
amortiguamiento cero se selecciona mediante cambio por una válvula
variable 38 dispuesta en un paso de derivación 37 para comunicación
entre una cámara de líquido derecha 34 y una cámara de líquido
izquierda 35 del amortiguador de dirección 10. El cambio es
controlado por un dispositivo de control 40, que funciona en base a
la dirección de un momento ejercido en el eje de dirección
detectado por un sensor de momento 31 y la magnitud y dirección de
una velocidad rotacional angular con relación al giro del eje de
dirección detectado por un sensor de velocidad rotacional angular
41, y así controla que una fuerza de amortiguamiento se genere
solamente cuando se produzca una acción de giro del manillar
producida involuntariamente contraria a la dirección al momento y la
velocidad rotacional angular haya superado un valor umbral
predeterminado.
Claims (5)
1. Un sistema amortiguador de dirección de un
tipo de líquido a presión para ejercer una fuerza de amortiguamiento
en una acción de giro de un sistema de dirección de rueda delantera
soportado en una porción delantera (3) de una carrocería de
vehículo, siendo variable dicha fuerza de amortiguamiento, donde
se mide una velocidad rotacional angular
(\omega) de dicho sistema de dirección generada por una acción de
giro producida involuntariamente,
caracterizado porque además se mide un
momento (M) ejercido intencionadamente en dicho sistema de dirección
en la dirección opuesta con el fin de limitar dicha acción de giro
no intencionada, y dicha fuerza de amortiguamiento de dicho
amortiguador de dirección (10) se elimina o reduce cuando la
dirección de carga de dicho momento y la dirección de giro de dicho
sistema de dirección son en la misma dirección.
2. Un sistema amortiguador de dirección como se
expone en la reivindicación 1, donde una fuerza de amortiguamiento
se genera o incrementa en dicho amortiguador de dirección (10)
cuando la dirección de dicho momento y la dirección de giro de
dicho sistema de dirección son en direcciones opuestas.
3. Un sistema amortiguador de dirección como se
expone en la reivindicación 2, donde se genera una fuerza de
amortiguamiento en dicho amortiguador de dirección (10) cuando dicha
velocidad rotacional angular ha excedido de un valor umbral
predeterminado.
4. Un sistema amortiguador de dirección como se
expone en la reivindicación 2, donde se genera una fuerza de
amortiguamiento en dicho amortiguador de dirección (10) cuando la
carga de dicho momento ha excedido de un valor umbral
predeterminado.
5. Un sistema amortiguador de dirección como se
expone en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde se
genera una fuerza de amortiguamiento en dicho amortiguador de
dirección (10) cuando dicho ángulo rotacional ha excedido de un
valor umbral predeterminado.
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