ES2321496T3 - Sistema de direccion asistida. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de dirección asistida, que comprende: una válvula de la dirección (9) para controlar un cilindro mecánico o de trabajo (8); un orificio variable (a) provisto aguas arriba de la válvula de la dirección (9); un solenoide (SOL) para controlar un grado de apertura del orificio variable (a); un controlador (C) para controlar un valor de consigna de la corriente del solenoide (SI) usado para impulsar el solenoide (SOL); un sensor del ángulo de la dirección (14) y un sensor de la velocidad del vehículo (15), que se conectan al controlador (C); y una válvula de control del flujo (V) para dividir un flujo, suministrado desde una bomba (P), en un flujo de control (QP) suministrado a la válvula de la dirección (V) de conformidad con el grado de apertura del orificio variable (a), y un flujo de retorno (QT) que retrocircula a un tanque (T) o a la bomba (P), el controlador (C), que determina el valor de consigna de la corriente del solenoide (SI) sobre la base de un valor de consigna de la corriente (I1) de conformidad con un ángulo de la dirección suministrado desde el sensor de ángulo de la dirección, un valor de consigna de la corriente (12) de conformidad con una velocidad angular de la dirección, valores de consigna de la corriente (I3, I4) de conformidad con una velocidad del vehículo, y caracterizado por: una sección de control del retardo para disminuir la tasa de decrecimiento solamente decrece brusca o repentinamente un valor de consigna de la corriente de llegada, y expresión del valor de consigna de la corriente resultante, en que la sección de control del retardo se adapta a: a) comparar un valor de consigna de la corriente de entrada (x) con el último valor de consigna de la corriente de salida (y), y luego b) cuando la cuantía de decrecimiento obtenido mediante la sustracción del valor de consigna de la corriente de entrada (x) del último valor de consigna de la corriente de salida (y) es mayor que un valor (alfa) preajustado, expresar un valor obtenido mediante la sustracción del valor (alfa) ajustado del último valor de consigna de la corriente de salida (y) como un nuevo valor de consigna de la corriente, pero, cuando la cuantía de decrecimiento no es mayor que el valor ajustado (alfa), expresar el valor de consigna de la corriente de entrada (x) sin cambio.
Description
Sistema de dirección asistida.
Esta invención se refiere a un sistema de
dirección asistida, que incluye una válvula de control o regulación
del flujo para la prevención de pérdida de energía.
Un ejemplo de sistemas de dirección asistida,
que incluyen una válvula de regulación o control del flujo para la
prevención de pérdida de energía, se da a conocer en la Solicitud
de Patente Japonesa publicada Nº 2001-260917
(Documento de Patente 1) registrada por el solicitante actual.
Como se representa en la figura 6, la válvula de
control del flujo V del sistema de dirección asistida del ejemplo
de la técnica anterior incluye una bobina 1, que tiene un extremo
adyacente a una cámara piloto 2 y el otro extremo adyacente a otra
cámara piloto 3.
La cámara piloto 2 comunica continuamente con
una bomba P a través de una puerta de bomba 4. Además, la cámara
piloto 2 comunica a través de una pista o trayectoria de flujo 6,
un orificio variable a y una pista o trayectoria de flujo 7
con una puerta de afluencia o entrada de una válvula de dirección 9
provista para controlar un cilindro mecánico o de trabajo 8.
La cámara piloto 3 incorpora un muelle 5 y
también comunica con la puerta de afluencia o entrada de la válvula
de dirección 9 a través de una pista o trayectoria de flujo 10 y la
trayectoria o pista de flujo 7. En consecuencia, las cámaras piloto
2 y 3 comunican entre sí por medio del orificio variable a,
la pista de flujo 7 y la pista de flujo 10. Presión aguas arriba
del orificio variable a actúa sobre la cámara piloto 2 y
presión aguas abajo de aquél actúa sobre la cámara piloto 3. El
grado de apertura del orificio variable a se controla por un
valor SI de instrucción de corriente solenoidal para un solenoide
SOL.
La bobina 1 mantiene una posición, en la cual la
fuerza que actúa sobre la cámara piloto 2, la fuerza que actúa
sobre la cámara piloto 3 y la fuerza del muelle 5 están
equilibradas. Esta posición equilibrada o compensada determina el
grado de apertura de una puerta de tanque 11.
Por ejemplo, mediante actuación de una fuente de
impulsión para bombas 12, tal como un motor o similar, se acciona
la bomba P para suministrar aceite a presión a la puerta de bomba
4 a fin de causar un flujo en el orificio variable a. Este
flujo produce una diferencia de presión entre los dos lados del
orificio variable a, y la diferencia de presión causa una
diferencia en presión entre las dos cámaras piloto 2 y 3. La
presión diferencial resultante resiste la fuerza del muelle 5 y
mueve a la bobina 1 de la posición normal, ilustrada en la figura
6, a la posición equilibrada o compensada.
Por consiguiente, al mover la bobina 1 de la
posición normal hacia la posición equilibrada aumente el grado de
apertura de la puerta del tanque 11. De conformidad con el grado
resultante de apertura de la puerta del tanque 11, se determina la
relación o ratio de distribución entre un flujo de control QP
introducido hacia la válvula de dirección 9 desde la bomba P y un
flujo de retorno QT, que retrocircula a un tanque T o la bomba P.
En otras palabras, el flujo de control QP se determina de acuerdo
con el grado de apertura de la puerta del tanque 11.
El control del flujo de control QP de
conformidad con el grado de apertura de la puerta del tanque 11 da
por resultado la determinación del flujo de control QP de acuerdo
con el grado de apertura del orificio variable a. Esto
ocurre porque la posición a la que se desvía o desplaza la bobina
1, la cual determina el grado de apertura de la puerta del tanque
11, se determina por la presión diferencial entre las dos cámaras
piloto 2 y 3, y esta presión diferencial se determina por el grado
de apertura del orificio variable a.
Así pues, a fin de controlar el flujo de control
QP de conformidad con las velocidades del vehículo o las
condiciones de dirección del vehículo, podría ser regulado el grado
de apertura del orificio variable a o el valor SI de
instrucción de corriente solenoidal para el solenoide SOL. Esto
sucede porque el grado de apertura del orificio variable a
se regula selectivamente al variar de un mínimo a un máximo según
una corriente excitante o inductora del solenoide
SOL.
SOL.
La válvula de dirección 9 aplicada con el flujo
de control QP regula la cantidad de aceite suministrado al cilindro
mecánico o de trabajo 8 de conformidad con el par
torsor-impulsor (par de dirección) del volante de
dirección (no representado). Por ejemplo, si el par de dirección es
grande, se incrementa la cantidad de desviación de la válvula de
dirección 9 para aumentar la cantidad de aceite suministrado al
cilindro mecánico o de trabajo 8, mientras que, si es pequeño,
decrece la cantidad de desviación de la válvula de dirección 9 para
disminuir la cantidad de aceite suministrado al cilindro de trabajo
o mecánico 8. Cuanto más alta es la cantidad de aceite a presión
suministrado, tanto más alta será la fuerza de asistencia, que
ejerce el cilindro de trabajo 8, y cuanto menor es la cantidad del
aceite a presión suministrado, tanto más baja será la fuerza de
asistencia que ejerce el cilindro de trabajo 8.
El par de dirección y la cuantía de desviación
de la válvula de dirección 9 se determinan mediante una reacción
torsional de una barra de torsión (no representada) o similar.
Como queda descrito más arriba, la válvula de
dirección 9 regula un flujo QM suministrado al cilindro mecánico o
de trabajo 8, y la válvula de control del flujo V regula el flujo
de control QP suministrado a la válvula de dirección 9, Si el flujo
QM requerido por el cilindro de trabajo o mecánico 8 se aproxima lo
más ajustadamente posible al flujo de control QP determinado por la
válvula de control del flujo V, resulta posible reducir la pérdida
de energía alrededor de la bomba P. Esto ocurre porque la pérdida
de energía alrededor de la bomba P es causada por una diferencia
entre el flujo de control QP y el flujo QM requerido por el cilindro
de trabajo o mecánico 8.
A fin de hacer el flujo de control QP tan
ajustadamente como sea posible al flujo QM requerido por el
cilindro mecánico o de trabajo 8 para la prevención de pérdida de
energía, el sistema del ejemplo de la técnica anterior regula el
grado de apertura del orificio variable a. El grado de
apertura del orificio variable a se determina mediante la
corriente excitante aplicada al solenoide SOL, como queda descrito
anteriormente. Un controlador C, descrito más abajo en detalle,
controla la corriente excitante.
El controlador C se conecta a un sensor del
ángulo de dirección I4 y a un sensor de la velocidad del vehículo
15. Como queda ilustrado en la figura 7, el controlador C determina
un valor de instrucción de corriente I1 basado en el ángulo de
dirección detectado por el sensor de ángulo de dirección I4, y
también un valor de instrucción de la corriente I2 basado en la
velocidad angular de dirección calculado mediante la diferenciación
del ángulo de dirección detectado.
La relación entre el ángulo de la dirección y el
valor de instrucción de la corriente I1 se determina sobre la base
de valores teóricos, que dan características lineales, a la
relación entre el ángulo de la dirección y el flujo de control QP.
La relación entre la velocidad angular de la dirección y el valor
de instrucción de la corriente I2 también se determina sobre la
base de los valores teóricos, que dan características lineales a la
relación entre la velocidad angular de la dirección y el flujo de
control QP. Tanto los valores de instrucción de la corriente I1
como I2 se ponen a cero a no ser que el ángulo de la dirección y la
velocidad angular de la dirección exceda un valor ajustado.
Específicamente, cuando el volante de dirección se posiciona en o
alrededor del centro, los valores de instrucción de la corriente I1
y I2 se ponen a cero a fin de ajustar una zona muerta alrededor del
centro.
Además, el controlador C expresa un valor de
instrucción de la corriente relacionado con el ángulo de la
dirección I3 y un valor de instrucción de la corriente relacionado
con la velocidad angular de la dirección I4, que se basan en el
valor detectado por el sensor de la velocidad del vehículo 15.
El valor de instrucción de la corriente
relacionada con el ángulo de la dirección I3 se pone a 1 a bajas
velocidades del vehículo y, por ejemplo, a 0.6 a velocidades
máximas del vehículo. El valor de instrucción de la corriente
relacionada con la velocidad angular de la dirección I4 se pone a 1
a velocidades bajas del vehículo y, por ejemplo, a 0.8 a
velocidades máximas del vehículo. Específicamente, con respecto a
la ganancia en una gama desde velocidades bajas del vehículo a
velocidades máximas del vehículo, el valor de instrucción de la
corriente relacionado con el ángulo de la dirección I3 controlado
en el rango de 1 a 0,6 se ajusta para ser mayor que el valor de
instrucción de la corriente relacionado con la velocidad angular de
la dirección I4 controlado en el rango de 1 a 0,8.
Luego, el valor de instrucción de la corriente
relacionado con el ángulo de la dirección I3 se multiplica por el
valor de instrucción de la corriente basado en el ángulo de la
dirección I1. Por consiguiente, el valor de instrucción de la
corriente basado en el ángulo de la dirección I5, que resulta de
esta multiplicación, se hace más pequeño a medida que aumenta la
velocidad del vehículo. Además, el valor de instrucción de la
corriente relacionado con el ángulo de la dirección I3 tiene una
serie de ganancias mayor que la del valor de instrucción de la
corriente relacionado con la velocidad angular de la dirección I4.
En consecuencia, cuanto más rápida se vuelva la velocidad del
vehículo, tanto más alto se vuelve el régimen de decrecimiento del
valor I5. Esto es, se mantiene alta la respuesta a velocidades
bajas del vehículo y se reduce a velocidades altas del vehículo.
Así pues, la respuesta es cambiable en función de una velocidad del
vehículo. Esto sucede porque habitualmente no se requiere una
elevada respuesta durante el desplazamiento o viaje a gran
velocidad, pero es necesario a pequeñas velocidades del vehículo en
la mayoría de los casos.
El controlador C aplica el valor de instrucción
de la corriente relacionado con la velocidad angular de la
dirección I4, que sirve como un valor limitarte, al valor de
instrucción de la corriente I2 basado en la velocidad angular de la
dirección para expresar un valor de instrucción de la corriente
basado en la velocidad angular de la dirección I6. Este valor de
instrucción de la corriente I6 también se reduce de conformidad con
la velocidad del vehículo. Sin embargo, la ganancia del valor de
instrucción de la corriente relacionado con la velocidad angular de
la dirección I4 se ajusta para ser menor que el del valor de
instrucción de la corriente relacionado con el ángulo de la
dirección I3, de manera que la tasa de decrecimiento del valor de
instrucción de la corriente I6 es más pequeño que la del valor de
instrucción de la corriente I5.
El valor limítrofe, como queda descrito más
arriba, se ajusta de conformidad con una velocidad del vehículo a
fin de prevenir principalmente una excesiva fuerza de asistencia de
ser ejercida durante desplazamiento o viaje a gran velocidad.
El controlador C hace una comparación entre el
valor de instrucción de la corriente basado en el ángulo de la
dirección I5 y el valor de instrucción de la corriente basado en la
velocidad angular de la dirección I6, y adopta el mayor valor de
los dos.
Por ejemplo, el volante de dirección se gira
rara vez bruscamente durante desplazamiento a gran velocidad, y,
por consiguiente, típicamente el valor de instrucción de la
corriente basado en el ángulo de la dirección I5 es mayor que el
valor de instrucción de la corriente basado en la velocidad angular
de la dirección I6. En consecuencia, en la mayoría de los casos, el
valor de instrucción de la corriente basado en el ángulo de la
dirección I5 se selecciona en desplazamiento a gran velocidad. A fin
de mejorar la seguridad y estabilidad de funcionamiento del
volante de dirección en este momento o punto se ajusta una gran
ganancia del valor de instrucción de la corriente I5. En otras
palabras, a medida que aumenta la velocidad marcha, se incrementa
el ratio de decrecimiento del flujo de control QP para el
acrecentamiento o mejora de la seguridad y estabilidad al
viajar.
Por otra parte, muchas veces se gira bruscamente
el volante de dirección durante desplazamiento a poca velocidad, de
manera que el valor de instrucción de la corriente basado en la
velocidad angular de la dirección I6 se vuelve mayor en muchos
casos que el valor de instrucción de la corriente basado en el
ángulo de la dirección I5. A causa de esto, en la mayoría de los
casos durante desplazamiento a pequeña velocidad se selecciona el
valor de instrucción de la corriente basado en la velocidad angular
de la dirección I6. Cuando la velocidad angular de la dirección es
alta, se considera que la respuesta es de importancia.
Así pues, en desplazamiento a pequeña velocidad,
se usa, como queda referenciado, la velocidad angular de la
dirección, y a fin de mejorar o aumentar la operabilidad del
volante de dirección o la respuesta se ajusta una pequeña ganancia
del valor de instrucción de la corriente basado en la velocidad
angular de la dirección I6. En otras palabras, si se incrementa un
poco la velocidad de marcha, el flujo de control QP asegurado a un
suficiente grado hace posible asegurar la respuesta cuando se gira
bruscamente el volante de dirección.
El controlador C añade un valor de instrucción
de la corriente "stand by" o de reserva I7 al valor de
instrucción de la corriente I5 o 16 seleccionados como queda
descrito más arriba, y expresa el valor resultante de la adición a
una unidad impulsora I6 como un valor de instrucción de la
corriente solenoidal SI.
Debido a la adición del valor de instrucción de
la corriente stand by I7, se mantiene el valor de
instrucción de la corriente solenoidal SI en la magnitud
predeterminada aún cuando todos los valores de instrucción de la
corriente basados en los ángulos de la dirección, las velocidades
angulares de la dirección y las velocidades del vehículo estén a
cero. Por esta razón, se suministra un predeterminado flujo de
aceite a la válvula de la dirección 9 en todo momento. En términos
de la prevención de pérdida de energía, el flujo de control QP en
la válvula de control del flujo V es idealmente cero cuando el
flujo QM requerido por el cilindro de trabajo o mecánico 8 y la
válvula de la dirección 9 es cero. Específicamente, la reducción
del flujo de control QP a cero determina el retorno de la cantidad
total de aceite descargado de la bomba P a la bomba P o al tanque T
desde la puerta de tanque 11. La pista o recorrido del flujo de
aceite, que retorna de la puerta de tanque 11 a la bomba P o al
tanque T es extremadamente corto en el cuerpo principal B, de
manera que se produce una pequeña pérdida de presión. Debido al
significativamente bajo grado de pérdida de presión, el par motor
de la bomba P disminuye a un mínimo, dando por resultado
conservación de energía. En este contexto, con respecto a la
prevención de pérdida de energía, el flujo de control QP tiene la
ventaja de reducirse a cero cuando el flujo QM requerido es
cero.
Sin embargo, se mantiene un flujo stand by o de
reserva QS aún cuando el flujo requerido QM sea cero. Esto se debe
a lo siguiente.
- (1)
- Para prevenir toma o presa en el sistema. La circulación del flujo stand by o de reserva QS a través del sistema puede proveer efectos de enfriamiento.
- (2)
- Para asegurar respuesta. El mantenimiento del flujo stand by QS, como queda descrito anteriormente, da por resultado una reducción del tiempo requerido para alcanzar el flujo de control meta o blanco QP en comparación con el caso de ausencia de mantenimiento del flujo stand by o de reserva QS. La diferencia del tiempo resultante afecta a la respuesta. Como consecuencia, el mantenimiento del flujo stand by QS lleva a una mejoría en la respuesta.
- (3)
- Para oponerse a perturbaciones, tales como reacción inesperada o explosión al carburador y similar, y par de auto alineación. La reacción a perturbaciones o par de auto alineación actúa sobre las ruedas, que después actúa sobre la varilla del cilindro de trabajo o mecánico 8. Si no se mantiene el flujo stand by o de reserva, la reacción a las perturbaciones o par de auto alineación hace inestables las ruedas. Sin embargo, el mantenimiento del flujo stand by o de reserva previene o impide que las ruedas se vuelvan inestables o inseguras aun cuando la reacción, como queda descrito más arriba, actúe sobre las ruedas. Específicamente, la varilla del cilindro de trabajo 8 engrana con un piñón y similar para conectar la válvula de la dirección 9. Al iniciar la reacción también se conmuta o conecta la válvula de la dirección para suministrar el flujo stand by en una dirección o sentido contra la reacción. Por consiguiente, el mantenimiento del flujo stand by hace posible oponerse al par de auto alineación y a la perturbación causada por reacción inesperada o explosión al carburador.
A continuación, se dará una descripción del
funcionamiento del sistema de dirección asistida del ejemplo de la
técnica anterior.
Cuando el vehículo se desplaza, el controlador C
expresa un valor de instrucción de la corriente basado en el ángulo
de la dirección I5, que resulta de la multiplicación de un valor de
instrucción de la corriente solenoidal I1 basado en el ángulo de la
dirección por un valor de instrucción de la corriente relacionado
con el ángulo de la dirección I3, y también expresa un valor de
instrucción de la corriente basado en la velocidad angular de la
dirección I6. El valor de instrucción de la corriente I6 se obtiene
aplicando un valor de instrucción de la corriente relacionado con la
velocidad angular de la dirección I4, que sirve como un valor
limitante, al valor de instrucción de la corriente solenoidal basado
en la velocidad angular de la dirección I2.
A continuación, el valor de instrucción de la
corriente basado en el ángulo de la dirección I5 y el valor de
instrucción de la corriente basado en la velocidad angular de la
dirección I6 se comparan para seleccionar el mayor valor, que luego
se añade a un valor de instrucción de la corriente stand by
I7 para determinar un valor de instrucción de la corriente
solenoidal SI en este punto o momento. El valor de instrucción de
la corriente solenoidal SI se determina principalmente con
referencia al valor de instrucción de la corriente basado en el
ángulo de la dirección I5 cuando el vehículo se desplaza a altas
velocidades, y al valor de instrucción de la corriente basado en la
velocidad angular de la dirección I6 al desplazarse a bajas
velocidades.
La bobina 1 tiene una ranura o hendidura 13
formada en su extremo principal o anterior. La hendidura 13 presta
comunicación entre la cámara piloto 2 y el orificio variable
a aún cuando la bobina 1 esté en la posición normal como se
ilustra en la figura 6. Específicamente, aunque la bobina 1 esté en
la posición normal, el aceite a presión suministrado desde la puerta
de bomba 4 a la cámara piloto 2 se sigue suministrando a la válvula
de la dirección 9 a través de la ranura o hendidura 13, la pista de
flujo 6, el orificio variable a y la pista de flujo 7.
Debido a tal suministro del aceite a presión, el sistema logra con
éxito la prevención de asimiento o presa y perturbaciones, tales
como una reacción inesperada o similar, y la respuesta
asegurada.
La figura 6 ilustra una unidad motriz 16
provista para impulsar el solenoide SOL y conectada al controlador
C y al solenoide SOL, válvulas de mariposa o reguladores 17 y 18, y
una válvula de seguridad 19.
(Documento 1 de la
patente)
Publicación de Patente Japonesa
Publicitada
Solicitud nº 2001 -
260917
(páginas 3 - 7, figura 1 y figura
2)
En el caso del sistema de dirección asistida de
la técnica anterior, como queda descrito más arriba, por ejemplo,
cuando el conductor gira el volante desde la dirección a 60 grados,
luego lo lleva de nuevo a la posición central y después lo gira a
60 grados nuevamente, como se ilustra en la figura 8, los valores
de instrucción de la corriente basados en el ángulo de la dirección
y basado en la velocidad angular de la dirección I1 e I2 bajan a
cero y luego aumentan de nuevo. Esto es, los valores de instrucción
de la corriente I1 e I2 forman una línea en V alrededor de la
posición central del volante de la dirección, dando por resultado
un cambio pronunciado en valor.
Cuando un valor de instrucción de la corriente
I1 o I2 que cambia tan manifiestamente, se expresa como un valor de
instrucción de la corriente solenoidal SI sin cambio ulterior, el
flujo de control suministrado a la válvula de la dirección 9 también
se cambia bruscamente. Este cambio brusco o repentino del flujo de
control suministrado a la válvula de la dirección 9 origina el
problema de hacer sentirse al conductor incómodo con la
dirección.
Además, cuando se para o detiene el volante de
dirección en un ángulo alto de la dirección, el flujo de control no
fluctúa bruscamente porque se expresa un valor de instrucción de la
corriente de conformidad con el ángulo de la dirección. Sin
embargo, cuando se detiene o para el volante de dirección con un
ángulo bajo de la dirección, cambia bruscamente el flujo de control,
llevando al problema de hacer sentirse al conductor incómodo con
la dirección.
La EP 1 108 638 da a conocer otro sistema de la
técnica anterior. Sus características forman la base para los
preámbulos de las reivindicaciones 1 y 2 anexas a esta memoria
descriptiva. La EP 1 018 464 da a conocer un sistema ulterior.
Es un objeto de la presente invención proveer un
sistema de dirección asistida, que no dé a un conductor sensación
de incomodidad incluso con un cambio brusco o repentino en un valor
de instrucción de la corriente de llegada.
Un sistema de dirección asistida de acuerdo con
la presente invención, como queda definido en la reivindicación 1,
tiene una primera característica de incluir: una válvula de la
dirección para controlar un cilindro mecánico o de trabajo; un
orificio variable provisto aguas arriba de la válvula de la
dirección; un solenoide para controlar un grado de apertura del
orificio variable; un controlador para controlar un valor de
instrucción de la corriente solenoidal SI usado para impulsar el
solenoide; un sensor del ángulo de la dirección y un sensor de la
velocidad del vehículo conectados al controlador respectivamente; y
una válvula de control del flujo para dividir un flujo,
suministrado desde una bomba, en un flujo de control suministrado a
la válvula de la dirección de conformidad con el grado de apertura
del orificio variable, y un flujo de retorno, que circula de
regreso a un tanque o a la bomba, y también en la primera
característica el controlador determina el valor de instrucción de
la corriente del solenoide sobre la base de un valor de instrucción
de la corriente de conformidad con un ángulo de la dirección
suministrado desde el sensor del ángulo de la dirección, un valor
de instrucción de la corriente en conformidad con una velocidad
angular de la dirección, y valores de instrucción de la corriente de
conformidad con una velocidad del vehículo, e incluye una sección
de control de retardo para disminuir la tasa de decrecimiento
solamente cuando decrece bruscamente un valor de instrucción de la
corriente de llegada, y expresión del valor de instrucción de la
corriente resultante.
Un sistema de dirección asistida según la
presente invención, como queda definido en la reivindicación 2,
tiene una segunda característica de incluir: una válvula de la
dirección para controlar un cilindro de trabajo o mecánico; un
orificio variable provisto aguas arriba de la válvula de la
dirección; un solenoide para controlar un grado de apertura del
orificio variable; un controlador para controlar un valor de
instrucción de la corriente del solenoide SI utilizado para
impulsar el solenoide; un sensor de par de la dirección y un sensor
de la velocidad del vehículo conectados al controlador
respectivamente; y una válvula de control del flujo para dividir un
flujo, suministrado desde una bomba, en un flujo de control
suministrado a la válvula de la dirección de conformidad con el
grado de apertura del orificio variable, y un flujo de retorno, que
circula de regreso a un tanque o a la bomba, y también en la
segunda característica el controlador determina el valor de
instrucción de la corriente del solenoide sobre la base de un valor
de instrucción de la corriente de conformidad con el par de la
dirección detectado por el sensor del par de la dirección, y un
valor de instrucción de la corriente de conformidad con una
velocidad del vehículo detectada por el sensor de velocidad del
vehículo, e incluye una sección de control de retardo para
disminuir la tasa de decrecimiento solamente cuando decrece brusca
o repentinamente el valor de instrucción de la corriente de
llegada, y expresión del valor de instrucción de la corriente
resultante.
Según las primera y segunda características, se
realiza el control de retardo para prevenir cambios bruscos en un
valor de instrucción de la corriente a ser expresado aún cuando
disminuya pronunciadamente un valor de instrucción de la corriente
de llegada, que da por resultado la prevención de la incomodidad
del conductor con la dirección.
La figura 1 es un diagrama que ilustra un
sistema de control de un controlador C en una primera forma de
realización.
La figura 2 es un diagrama de flujo o
circulación, que muestra los procedimientos de una sección de
control de retardo para un valor de instrucción de la corriente
basado en el ángulo de la dirección.
La figura 3 es una gráfica, que muestra cambios
en un valor de instrucción de la corriente que se somete al control
de retardo.
La figura 4 es un diagrama, que ilustra un
sistema de control de un controlador C en una segunda forma de
realización.
La figura 5 es un diagrama, que ilustra un
sistema de control de un controlador C en una tercera forma de
realización.
La figura 6 es un diagrama general de un sistema
de dirección asistida en la técnica anterior.
La figura 7 es un diagrama, que ilustra un
sistema de control de un controlador C en la técnica anterior.
La figura 8 es una gráfica, que muestra cambios
en un valor de instrucción de la corriente cuando se conduce.
La figura 1 ilustra un sistema de control de un
controlador C de una primera forma de realización según la presente
invención. En el caso de la primera forma de realización, el
sistema de conducción asistida tiene la misma configuración, que
incluye la válvula de control del flujo V, el cilindro mecánico o
de trabajo 8, la válvula de la conducción 9 y así sucesivamente
ilustrado en la figura 6, con exclusión del controlador C, como el
del ejemplo de la técnica anterior, el cual ha sido descrito
anteriormente en la figura 6, y ahora se dará una descripción de
únicamente el sistema de control del controlador C.
Como se ilustra en la figura 1, el controlador C
determina un valor de instrucción de la corriente I1 basado en el
ángulo de la dirección detectado por el sensor del ángulo de la
dirección I4 y un valor de instrucción de la corriente I2 basado en
la velocidad angular de la dirección obtenida mediante
diferenciación del ángulo de dirección. Tomar buena nota de que se
podría montar adicionalmente un sensor de la velocidad angular de
la dirección, de manera que el controlador C puede determinar el
valor de instrucción de la corriente I2 basado en la velocidad
angular de la dirección detectada por el sensor de la velocidad
angular de la dirección.
La relación entre el ángulo de dirección y el
valor de instrucción de la corriente I1 se determina sobre la base
de valores teóricos, que dan características lineales a la relación
entre el ángulo de la dirección y el flujo de control QP. La
relación entre la velocidad angular de dirección y el valor de
instrucción de la corriente I2 también se determina sobre la base
de los valores característicos, que dan características lineales a
la relación entre la velocidad angular de la dirección y el flujo
de control QP.
El controlador C expresa un valor de instrucción
de la corriente relacionado con el ángulo de la dirección I4, sobre
la base de un valor detectado por el sensor de velocidad del
vehículo 15. El valor de instrucción de la corriente I3 se vuelve
menor cuando la velocidad del vehículo está a cero o a unas
velocidades extremadamente bajas o lentas, y el valor I3 expresado
es 1 cuando la velocidad del vehículo es más rápida que una
velocidad fija. El valor de instrucción de la corriente I4 se
expresa a mayor que uno cuando la velocidad del vehículo está a
cero o a unas velocidades extremadamente lentas, y a uno cuando la
velocidad del vehículo sobrepasa una velocidad fija. El controlador
C multiplica el valor de instrucción de la corriente basado en el
ángulo de la dirección I1 por el valor de instrucción de la
corriente I3, y también el valor de instrucción de la corriente
basado en la velocidad angular de la dirección I2 por el valor de
instrucción de la corriente I4.
Se realiza la multiplicación del valor de
instrucción de la corriente I1 por el valor de instrucción de la
corriente I3 basado en la velocidad del vehículo a fin de prevenir
pérdida de energía cuando se para el vehículo o se conduce a unas
velocidades extremadamente bajas con el volante de dirección al ser
girado. Por ejemplo, cuando se conduce el vehículo al garaje, se
aparca a veces con el volante de la dirección girado y el motor en
funcionamiento. Incluso en este caso, el valor de instrucción de la
corriente I1 determinado de conformidad con el ángulo de la
dirección se expresa como un valor de instrucción de la corriente
del solenoide SI, de manera que se suministra a la válvula de la
dirección 9 un flujo de aceite innecesario. A fin de prevenir la
pérdida de energía en tal caso, cuando la velocidad del vehículo
está a cero o a unas velocidades extremadamente lentas o bajas, el
valor de instrucción de la corriente I3 se multiplica para
disminuir el valor de instrucción de la corriente basado en el
ángulo de la dirección I1.
Sin embargo, si disminuye el valor de
instrucción de la corriente I3, como queda descrito más arriba, la
respuesta del volante de dirección se vuelve más pobre cuando el
conductor arranca dando vueltas al volante de dirección mantenido
en una posición ya girada. Por esta razón, el controlador C
multiplica el valor de instrucción de la corriente basado en la
velocidad angular de la dirección I2 por el valor de instrucción de
la corriente I4 expresado con un valor grande cuando la velocidad
del vehículo es cero o extremadamente baja, para asegurar una
respuesta adecuada.
Después de que se multiplican respectivamente
los valores de instrucción de la corriente I1 e I2 por los valores
de instrucción de la corriente I3 e I4 basados en la velocidad del
vehículo, una sección del control de retardo realiza control de
retardo sobre los valores (I1 x I3) y (I2 x I4) obtenidos mediante
la multiplicación.
Aquí se describe el control de retardo tomando
el caso del ángulo de la dirección como un ejemplo. Suponiendo que
un valor de instrucción de la corriente de llegada es x y
que un valor de instrucción de la corriente a ser expresado es
y, como se expone en la figura 2, la sección de control de
retardo determina si o no un nuevo valor de entrada x es
mayor que un último valor de salida y en paso o escalón 1.
Si es mayor, el proceso procede al paso o escalón 6 para sustituir
el valor de entrada x por un nuevo valor de salida y
expresa el valor de salida resultante y. Si el valor de
entrada x es menor que el último valor de salida y, el
proceso se mueve a paso o escalón 2 para determinar si o no el
valor de entrada x es igual al último valor de salida
y. Si es igual, el valor de entrada x se expresa
directamente como un valor de salida y. Si no es igual al
último valor de salida y, el proceso va al paso o escalón
3.
La sección de control resta un valor fijo a del
último valor de salida y y determina el valor resultante
"Y - \alpha" como un nuevo valor de salida y en el
paso 3. En el paso o escalón 4, la sección de control de retardo
determina si o no el nuevo valor de salida y es menor que el
valor de entrada x. Si es mayor que el valor de entrada
x, la sección de control de retardo expresa el nuevo valor
de salida y. Si es menor que el valor de entrada x, la
sección de control de retardo expresa el valor de entrada x
como un nuevo valor de salida y.
En resumen, cuando un valor de entrada x
disminuye a fin de ser más bajo que un último valor de salida
y, si la cuantía de decrecimiento es inferior al valor
ajustado \alpha, la sección de control de retardo expresa el
valor de entrada x sin cambio. Sin embargo, si la cuantía de
decrecimiento sobrepasa el valor ajustado a, la sección de control
de retardo expresa un valor resultante de la sustracción del valor
ajustado a del último valor de salida y.
Con el control de retardo, como se ilustra en la
figura 3, aún cuando se gire 60 grados el volante de dirección,
luego se vuelve a la posición central, y después se gira 60 grados
de nuevo, la tasa de decrecimiento del valor de instrucción de la
corriente a ser expresada puede ser pequeña.
La reducción de la tasa de decrecimiento permite
la prevención de la fluctuación brusca o repentina en un valor de
instrucción de la corriente a ser expresado aun cuando disminuya
manifiestamente un valor de instrucción de la corriente de llegada,
que da por resultado la prevención de causar incomodidad al
conductor.
El control de retardo se efectúa en el valor de
instrucción de la corriente basado en la velocidad angular de la
dirección de la misma forma que en el caso del valor de instrucción
de la corriente basado en el ángulo de la dirección.
\newpage
Después de la terminación del control de
retardo, el controlador C multiplica los valores de instrucción de
la corriente resultante por los correspondientes valores de
instrucción de la corriente I5, I6 ajustados respectivamente sobre
la base de la velocidad del vehículo. Cada uno de los valores de
instrucción de la corriente I5, I6 se expresa o pone a uno a
velocidades bajas del vehículo, y a un valor de un decimal por
debajo de uno a velocidades máximas del vehículo. En consecuencia,
el controlador C expresa el valor de entrada sin cambio a
velocidades bajas del vehículo, y un valor disminuido con un
aumento en la velocidad del vehículo. En otras palabras, se
mantiene una alta respuesta a velocidades bajas del vehículo y
luego disminuye a velocidades altas del vehículo. La razón para el
cambio en respuesta de conformidad con las velocidades del vehículo
es porque habitualmente ya no se requiere una alta respuesta en
desplazamiento a alta velocidad, mientras se requiere una alta
respuesta a velocidades bajas del vehículo en la mayoría de los
casos.
El controlador C aplica, como un valor
limitante, valores de instrucción de la corriente I7, I8 ajustados
respectivamente sobre la base de la velocidad del vehículo a los
correspondientes valores de instrucción de la corriente después de
la multiplicación. Específicamente, si los valores de la
multiplicación resultantes sobrepasan los correspondientes valores
de instrucción de la corriente I7, I8 basados en la velocidad del
vehículo en este momento o punto, se elimina la cantidad excesiva
para expresión de los valores de instrucción de la corriente por
debajo de sus respectivos valores limitadores. Se ajusta el valor
limítrofe basado en la velocidad del vehículo a fin de prevenir que
se ejerza una excesiva fuerza de asistencia durante desplazamiento
a alta velocidad.
Aunque también decrecen los valores de
instrucción de la corriente I7 e I8 de conformidad con la velocidad
del vehículo, sus ganancias se ajustan para ser menores que las de
los valores de instrucción de la corriente I5, I6.
A continuación, el controlador hace una
comparación entre el valor de instrucción de la corriente basado en
el ángulo de la dirección y el valor de instrucción de la corriente
basado en la velocidad angular de la dirección, que han sido
reducidos por debajo de los valores de limitación, y selecciona el
mayor valor de instrucción de la corriente para su uso como un
valor básico de instrucción de la corriente Id.
Después de obtener el valor básico de
instrucción de la corriente Id, el controlador C añade el valor de
instrucción de la corriente stand by Is al valor básico de
instrucción de la corriente Id. En este caso, no se añade
directamente el valor de instrucción de la corriente stand
by Is, y antes de su adición se multiplica por un valor de
instrucción de la corriente I9 ajustado basado en la velocidad del
vehículo.
El valor de instrucción de la corriente I9
basado en la velocidad del vehículo se pone a uno en el rango más
bajo de velocidades del vehículo y gradualmente decrece en el rango
medio de velocidades del vehículo con un incremento en la velocidad
del vehículo, y luego se mantiene al mínimo nivel en la gama más
alta de velocidades del vehículo. En consecuencia, un valor
resultante de la multiplicación del valor de instrucción de la
corriente I9 basado en el vehículo por el valor de instrucción o
consigna de la corriente stand by Is se expresa sin cambio a
bajas velocidades del vehículo, luego decrece gradualmente a
velocidades del vehículo de medias hacia altas, y después se
expresa al nivel mínimo a unas velocidades altas del vehículo.
El descenso del valor de consigna de la
corriente stand by a unas velocidades altas del vehículo permite la
prevención del uso innecesario del flujo stand by a unas
velocidades altas del vehículo.
El controlador C no está diseñado para expresar
cero como el valor resultante de la multiplicación del valor de
consigna de la corriente I9 por el valor de consigna de la
corriente Is incluso a altas velocidades del vehículo.
Después de la terminación de la adición del
valor de consigna de la corriente stand by (Is x I9) al
valor básico de consigna de la corriente, como queda descrito
anteriormente, el controlador C expresa el valor resultante a la
unidad impulsora 16 (véase figura 6) como un valor de consigna de
la corriente del solenoide SI. La unidad impulsora o motriz 16
expresa o emite una corriente excitante o conductora que
corresponde al valor de consigna de la corriente del solenoide SI,
al solenoide SOL.
La primera forma de realización tiene la
configuración, que incluye unos limitadores individualmente
provistos para aplicar los valores de consigna o instrucción de la
corriente I7, I8, que sirven como los valores de limitación a los
valores correspondientes y resultantes inmediatamente después de la
multiplicación de los valores de consigna de la corriente I5, I6,
que sirven como las ganancias. Sin embargo, en vez de los
limitadores individuales, se podría proveer un limitador a través
del tablero para aplicar un valor de consigna de la corriente
basado en la velocidad del vehículo, que sirve como un valor de
limitación al valor resutante de la adición del valor de consigna
de la corriente stand by.
Además, en el caso de la primera forma de
realización, los valores de consigna de la corriente basados en la
velocidad del vehículo I5, I6 se multiplican separadamente como
ganancias o incrementos después de que se efectúa el control de
retardo. Sin embargo, en lugar de la multiplicación separada de las
ganancias o incrementos, el valor seleccionado en la comparación de
valores podría multiplicarse por un valor de consigna de la
corriente basado en la velocidad del vehículo como una ganancia o
incremento a través del tablero.
Además, se podría proveer un limitador a través
del tablero para aplicar un valor de consigna de la corriente
basado en la velocidad del vehículo, que sirve como un valor de
limitación a un valor resultante de la adición del valor de
consigna de la corriente stand by, y también el valor
adoptado mediante la comparación de valores podría multiplicarse por
un valor de consigna de la corriente basado en la velocidad del
vehículo como una ganancia o incremento a través del tablero.
La figura 4 ilustra una segunda forma de
realización, en la cual, en vez de la determinación de la magnitud
entre los valores de consigna de la corriente basados en el ángulo
de la dirección y los basados en la velocidad angular de la
dirección en la primera forma de realización, estos valores de
consigna de la corriente se suman entre sí. Las otras
configuraciones son las mismas que las existentes en la primera
forma de realización.
La suma del valor de consigna de la corriente
basado en el ángulo de la dirección y el valor de consigna de la
corriente basado en la velocidad angular de la dirección, como
queda descrito más arriba, provee un valor de consigna de la
corriente del solenoide SI, que incluye tanto una característica
basada en el ángulo de la dirección como una característica basada
en la velocidad angular de la dirección.
Como en el caso de la primera forma de
realización, el control de retardo también se realiza en la segunda
forma de realización, para la prevención de la fluctuación brusca o
repentina en el valor de consigna de la corriente que se va a
expresar, aún cuando disminuya o decrezca acusadamente un valor de
consigna de la corriente de llegada. Así pues, cabe la posibilidad
de evitar hacer sentirse al conductor incómodo con la
dirección.
De manera similar a la primera forma de
realización, en el caso de la segunda forma de realización, también
se proveen individualmente unos limitadores para aplicar los
valores de consigna de la corriente I7, I8, que sirven como los
valores de limitación a los valores resultantes inmediatamente
después de la multiplicación de los valores de consigna de la
corriente I5, I6, que sirven como las ganancias o incrementos. Sin
embargo, en lugar de los limitadores individuales, se podría
proveer un limitador a través del tablero para aplicar un valor de
consigna de la corriente basado en la velocidad del vehículo, el
cual sirve como un valor de limitación al valor resultante de la
adición del valor de consigna de la corriente stand by.
Además, en vez de la multiplicación individual
de la ganancia o incremento, se podría usar como ganancia o
incremento a través del tablero en la multiplicación un valor de
consigna de la corriente basado en la velocidad del vehículo.
Por otra parte, se podría proveer un limitador a
través del tablero para aplicar un valor de consigna de la
corriente basado en la velocidad del vehículo, que sirve como un
valor de limitación a un valor resultante de la adición del valor
de consigna de la corriente stand by, y también se podría
usar en la multiplicación un valor de consigna de la corriente
basado en la velocidad del vehículo como incremento a través del
tablero, como queda descrito anteriormente.
La figura 5 ilustra una tercera forma de
realización, que utiliza par torsor de la dirección para calcular
el valor básico de consigna de la corriente Id. En el caso de la
tercera forma de realización, el controlador C se conecta con un
sensor de par torsor de la dirección para detectar par torsor de la
dirección, y calcula el valor básico de consigna de la corriente Id
sobre la base del valor de consigna de la corriente It de
conformidad con el par torsor de la dirección detectado y el valor
de consigna de la corriente Iv basado en la velocidad del vehículo.
Específicamente, el controlador C realiza el control de retardo
sobre un valor de consigna de la corriente basado en el par torsor
de la dirección It, luego multiplica el valor de consigna de la
corriente, que se somete al control de retardo, por un valor de
consigna de la corriente basado en la velocidad del vehículo Iv
para obtener un valor básico de consigna de la corriente Id, y
después añade un valor de consigna de la corriente stand by
Is al valor básico de consigna de la corriente Id. En el caso de la
tercera forma de realización, el valor de consigna de la corriente
basado en la velocidad del vehículo I9 también se multiplica por el
valor de consigna de la corriente stand by Is.
Como queda descrito más arriba, la tercera forma
de realización realiza el control de retardo sobre el valor de
consigna de la corriente basado en el par torsor de la dirección
It. Aún cuando decrezca acusadamente un valor de consigna de la
corriente de llegada, resulta posible disminuir moderadamente el
valor de salida, que da por resultado la evitación de causar
incomodidad al conductor.
En el caso de las primera a tercera formas de
realización, el controlador C regula o controla la apertura del
orificio variable a en la válvula de control del flujo V
para eliminar la producción de un flujo innecesario en el flujo de
control QP. Como se ilustra en la figura 6, el flujo de control QP
se regula ajustando el grado de apertura de la puerta del tanque
11, es decir, un flujo innecesario del aceite descargado de la
bomba P se hace retrocircular al tanque T a través de la puerta del
tanque 11 para ajustar el flujo de control QP. La pista de flujo
para introducir el aceite descargado de la bomba P a la puerta del
tanque 11 se ubica en el interior del cuerpo principal B, de manera
que su longitud es bastante corta para no producir pérdida de
presión en la pista o recorrido del flujo para su circulación. La
no-producción de pérdida de presión significa un
aumento despreciable en la temperatura del aceite.
Las primera a tercera formas de realización
tienen una configuración, en la que la válvula de control del flujo
V pone en circulación el flujo de aceite, con exclusión del flujo
de control QP, hacia el tanque T a través de la puerta del tanque
11, conduciendo a una ventaja de minimizar el aumento de la
temperatura del aceite.
Claims (4)
1. Un sistema de dirección asistida, que
comprende:
una válvula de la dirección (9) para controlar
un cilindro mecánico o de trabajo (8);
un orificio variable (a) provisto aguas arriba
de la válvula de la dirección (9);
un solenoide (SOL) para controlar un grado de
apertura del orificio variable (a);
un controlador (C) para controlar un valor de
consigna de la corriente del solenoide (SI) usado para impulsar el
solenoide (SOL);
un sensor del ángulo de la dirección (14) y un
sensor de la velocidad del vehículo (15), que se conectan al
controlador (C); y una válvula de control del flujo (V) para
dividir un flujo, suministrado desde una bomba (P), en un flujo de
control (QP) suministrado a la válvula de la dirección (V) de
conformidad con el grado de apertura del orificio variable (a), y
un flujo de retorno (QT) que retrocircula a un tanque (T) o a la
bomba (P),
el controlador (C), que determina el valor de
consigna de la corriente del solenoide (SI) sobre la base de un
valor de consigna de la corriente (I1) de conformidad con un ángulo
de la dirección suministrado desde el sensor de ángulo de la
dirección, un valor de consigna de la corriente (12) de conformidad
con una velocidad angular de la dirección, valores de consigna de
la corriente (I3, I4) de conformidad con una velocidad del
vehículo, y caracterizado por:
una sección de control del retardo para
disminuir la tasa de decrecimiento solamente decrece brusca o
repentinamente un valor de consigna de la corriente de llegada, y
expresión del valor de consigna de la corriente resultante, en que
la sección de control del retardo se adapta a:
- a)
- comparar un valor de consigna de la corriente de entrada (x) con el último valor de consigna de la corriente de salida (y), y luego
- b)
- cuando la cuantía de decrecimiento obtenido mediante la sustracción del valor de consigna de la corriente de entrada (x) del último valor de consigna de la corriente de salida (y) es mayor que un valor (\alpha) preajustado, expresar un valor obtenido mediante la sustracción del valor (\alpha) ajustado del último valor de consigna de la corriente de salida (y) como un nuevo valor de consigna de la corriente, pero, cuando la cuantía de decrecimiento no es mayor que el valor ajustado (\alpha), expresar el valor de consigna de la corriente de entrada (x) sin cambio.
2. Un sistema de dirección asistida, que
comprende:
una válvula de la dirección (9) para controlar
un cilindro mecánico o de trabajo (8);
un orificio variable (a) provisto aguas arriba
de la válvula de la dirección (9);
un solenoide (SOL) para controlar un grado de
apertura del orificio variable (a);
un controlador (C) para controlar un valor de
consigna de la corriente del solenoide (SI) usado para impulsar el
solenoide (SOL);
un sensor del par torsor de la dirección y un
sensor de la velocidad del vehículo (15), los cuales se conectan al
controlador (C); y
una válvula de control del flujo (V) para
dividir un flujo, suministrado desde una bomba (P), en un flujo de
control (QP) suministrado a la válvula de la dirección (V) de
conformidad con el grado de apertura del orificio variable (a), y
un flujo de retorno (QT), que retrocircula a un tanque (T) o a la
bomba (P),
el controlador (C), que determina el valor de
consigna de la corriente del solenoide (SI) sobre la base de un
valor de consigna de la corriente (It) de acuerdo con par torsor de
la dirección detectado por el sensor del par torsor de la
dirección, y un valor de consigna de la corriente (Iv) de acuerdo
con una velocidad del vehículo detectada por el sensor de velocidad
del vehículo, y caracterizado por:
una sección de control del retardo para
disminuir la tasa de decrecimiento únicamente cuando decrece brusca
o repentinamente un valor de consigna de la corriente de llegada, y
expresión del valor de consigna de la corriente resultante, en el
que la sección de control del retardo se adapta a:
- a)
- comparar un valor de consigna de la corriente de entrada (x) con el último valor de consigna de la corriente de salida (y); y luego
- b)
- cuando la cuantía de decrecimiento obtenido mediante la sustracción del valor de consigna de la corriente de entrada (x) del último valor de consigna de la corriente de salida (y) es mayor que un valor preajustado (\alpha), expresar un valor obtenido mediante la sustracción del valor ajustado (\alpha) del último valor de consigna de la corriente (y) como un nuevo valor de consigna de la corriente, pero, cuando la cuantía de decrecimiento no es mayor que el valor ajustado (\alpha), expresar el valor de consigna de la corriente de entrada (x) sin cambio.
3. Un sistema de dirección asistida según la
reivindicación 1, en el que un valor de consigna de la corriente
(I3) de acuerdo con una velocidad del vehículo está relacionada con
el ángulo de la dirección y se vuelve menor que uno cuando la
velocidad del vehículo está a cero o a unas velocidades más lentas
que una velocidad fija, y se pone a uno cuando la velocidad del
vehículo sobrepasa la velocidad fija.
4. Un sistema de dirección asistida según la
reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el
que un valor de consigna de la corriente (I4; Iv) de acuerdo con
una velocidad del vehículo está relacionado con la velocidad
angular de la dirección y se expresa o pone a mayor que 1 cuando la
velocidad del vehículo está a cero o a unas velocidades más lentas
que una velocidad fijada, y se pone a uno cuando la velocidad del
vehículo sobrepasa la velocidad fijada.
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