ES2325605T3 - Procedimiento de operacion de un sistema de direccion en un vehiculo automovil. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de operación de un sistema de dirección en un vehículo automóvil, en que el conductor prefija a través del volante un par de dirección manual (Pmanual) en el sistema de dirección, con un actuador (9) en el que se genera un servopar de motor (Pservo) para el apoyo a la dirección, en que se suministra al actuador (9) un valor prefijado de par deseado (Pdes), y en que en el sistema de dirección se tiene en cuenta un par corrector (Pmanual,corr) que se determina en función de al menos una magnitud de estado del vehículo o de operación del vehículo que es sometida a un filtrado y/o a una diferenciación, en que el par corrector es añadido como par corrector manual (P manual,corr) directamente al par de dirección manual (Pmanual) generado por el conductor, en que el par corrector comprende, adicionalmente al par corrector manual (Pmanual,corr), también un par corrector de motor (Pmot,corr), que se añade al valor prefijado de par deseado (Pdes), en que el par corrector (Pmanual,corr, Pmot,corr) se determina en función de los números de revoluciones de rueda (omega fl, omega fr, omega rl, omega rr).

Description

Procedimiento de operación de un sistema de dirección en un vehículo automóvil.

La invención se refiere a un procedimiento de operación de un sistema de dirección en un vehículo automóvil según el preámbulo de la reivindicación 1.

En un procedimiento, descrito en el documento EP 1 683 706 A2, de operación de un sistema de dirección se genera mediante un servomotor eléctrico un servopar de apoyo. En el sistema de dirección, un par de dirección manual es prefijado por el conductor, a cuyo par se superpone el servopar de apoyo con ayuda del servomotor eléctrico. Para mejorar la información de retorno de la calzada en el sistema de dirección, es decir las reacciones del vehículo perceptibles por el conductor en el volante, y a través de ello proporcionar al conductor informaciones acerca del comportamiento de marcha, en un circuito de regulación cerrado se determina la aceleración transversal en el eje delantero del vehículo y se usa como base para un par corrector, el cual es superpuesto al par deseado de motor como par adicional de motor, que es suministrado como magnitud de entrada al servomotor. En la determinación del valor del par corrector de motor se somete la aceleración transversal a un filtrado pasa-altas, de modo que sólo se tienen en cuenta frecuencias por encima de una frecuencia límite o de corte y se eliminan las frecuencias inferiores. A través de ello debe conseguirse que el conductor reciba una información de retorno acerca de variaciones de alta frecuencia en las fuerzas laterales que actúan entre neumáticos y calzada, por ejemplo como consecuencia de saltos en el valor del coeficiente de fricción de la calzada o debido a baches en la calzada. La toma en consideración de frecuencias por encima de la frecuencia de corte del filtro pasa-altas provoca una separación de las frecuencias que se emplean habitualmente para el control del servomotor eléctrico.

Además, a partir del documento EP 1849682 A1, que pertenece al estado de la técnica conforme al artículo 54(3) del Convenio de Patente Europea, se conoce un procedimiento de operación de un sistema de dirección en un vehículo automóvil, en que el conductor prefija a través del volante un par de dirección manual en el sistema de dirección, con un actuador en el que se genera un servopar de motor para el apoyo a la dirección, en que se suministra al actuador un valor prefijado del par deseado, y en que en el sistema de dirección se tiene en cuenta un par corrector que se determina en función de al menos una magnitud de estado del vehículo o de operación del vehículo que es sometida a un filtrado y/o a una diferenciación, en que el par corrector es añadido como par corrector manual directamente al par de dirección manual generado por el conductor.

Partiendo de este estado de la técnica, la invención tiene como base mejorar el comportamiento de dirección en vehículos automóviles. En particular debe proporcionarse al conductor, a través de una información de retorno en el sistema de dirección, una sensibilidad mejorada respecto al comportamiento de marcha del vehículo automóvil.

Esta tarea se resuelve conforme a la invención con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas proporcionan perfeccionamientos convenientes.

En el procedimiento conforme a la invención de operación de un sistema de dirección en un vehículo automóvil, se genera primeramente de modo en sí conocido en un actuador un servopar de motor para el apoyo a la dirección, mediante el recurso de que se suministra a este actuador un valor prefijado del par deseado. Además se tiene en cuenta en el sistema de dirección un par corrector, que se determina en función de al menos una magnitud de estado del vehículo o de operación del vehículo, que es sometida a un filtrado y/o a una diferenciación. Este par corrector se añade como par corrector manual directamente al par de dirección manual generado por el conductor.

A diferencia del estado de la técnica, en el que el par corrector es suministrado directamente al servoaccionador electromotor, en la realización conforme a la invención el par corrector manual no es suministrado directamente al servoaccionador, sino que se añade primeramente al par de dirección manual, a continuación se somete la suma de ambos pares a una elaboración adicional y sólo tras ello se suministra como magnitud de entrada al actuador. La ventaja de este modo de proceder estriba en que el par corrector manual tiene un efecto considerablemente mayor que el par corrector de motor, ya que el par corrector de motor está sometido a la relación de transmisión de la dirección y por ello, con relación al par corrector manual, sólo tiene como efecto una fracción correspondiente a la relación de transmisión de la dirección. De este modo es posible dejar actuar en el sistema de dirección, a través del par corrector manual, un efecto calculable de forma mucho más precisa, y proporcionar correspondientemente al conductor una mayor sensibilidad respecto al comportamiento de marcha del vehículo.

El par corrector manual depende de una o más magnitudes de estado del vehículo o de operación del vehículo, que medidas o determinadas de otro modo, son modificadas dado el caso según una relación funcional prefijada y son sometidas a un filtrado y/o a una diferenciación. El filtrado o respectivamente la diferenciación debe considerarse como evaluación de frecuencias y refuerza el efecto de porciones de alta frecuencia, en que a través del filtrado, en particular el filtrado pasa-altas, las frecuencias por debajo de la frecuencia límite o de corte son eliminadas y simplemente se tienen en cuenta porciones de frecuencia situadas por encima de la frecuencia de corte. En la diferenciación se tienen en cuenta a saber fundamentalmente también porciones de frecuencia más baja, aunque a través de la diferenciación las porciones de frecuencia más alta tienen un efecto más fuerte en la dinámica. Dado el caso pueden combinarse entre sí también ambos métodos de evaluación de frecuencias.

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El par corrector de motor puede tenerse en cuenta conforme a una realización ventajosa, adicionalmente al par corrector manual, a través de una adición al valor prefijado del par deseado. El par corrector - bien el par corrector manual o bien tanto el par corrector manual como el par corrector de motor - se determina convenientemente en función de los números de revoluciones de rueda, en particular en función de los números de revoluciones de rueda de todas las cuatro ruedas. Fundamentalmente es posible sin embargo también tener en cuenta, para el filtrado o respectivamente la diferenciación, otras magnitudes de estado del vehículo o de operación del vehículo de la dinámica longitudinal del vehículo y/o de la dinámica transversal del vehículo. Es posible sin embargo también determinar la magnitud de entrada, como se ha indicado anteriormente, a partir de los números de revoluciones de rueda, y tener en cuenta sólo en el paso de filtrado o respectivamente de diferenciación otras magnitudes de operación o de estado del vehículo, por ejemplo el ángulo de dirección, la velocidad del vehículo, la aceleración transversal y/o la velocidad de movimiento lateral.

Otras ventajas y realizaciones convenientes pueden deducirse de las reivindicaciones adicionales, de la descripción de las figuras y de los dibujos. Muestran:

la figura 1 una representación esquemática de un sistema de dirección en un vehículo, con un mecanismo de dirección y un mecanismo de superposición antepuesto,

la figura 2 un diagrama de bloques para la determinación del servopar de motor para el servomotor en el sistema de dirección, en que al par de dirección manual generado por el conductor se le superpone un par corrector manual, que se determina en función de magnitudes de estado del vehículo, las cuales son sometidas a un filtrado o respectivamente a una diferenciación,

la figura 3 un diagrama de bloques con la representación de la determinación del par corrector manual.

La figura 1 muestra una representación esquemática de un sistema de dirección 1 en un vehículo automóvil, que comprende un volante 2, un árbol de dirección 3 unido al volante, un mecanismo de dirección 6 con un servomotor 9 y un varillaje de dirección 7, el cual está unido a las ruedas delanteras direccionales 8. El conductor prefija a través del volante 2 un ángulo de dirección \delta_{L}, que es transmitido a través del árbol de dirección 3 y el mecanismo de dirección 6 generando una carrera de cremallera en el varillaje de dirección 7, a consecuencia de lo cual se establece un ángulo de dirección de rueda \delta_{V} en las ruedas delanteras direccionales 8. Para el apoyo a la dirección puede introducirse a través del servomotor 9 en función de la situación un servopar de motor, en que el servomotor 9 está realizado convenientemente como servomotor eléctrico, aunque dado el caso también entra en consideración un actuador hidráulico.

Como se representa en la figura 1, el sistema de dirección 1 lleva asociado un mecanismo de superposición 4, que tiene un servomotor 5. El mecanismo de superposición 4 está intercalado en el árbol de dirección 3 dividido en dos. Al activar el servomotor 5, en el mecanismo de superposición 4 se genera un ángulo de giro adicional \delta_{M}, que es superpuesto al ángulo de dirección \delta_{L} generado por el conductor, resultando en el ángulo de dirección \delta_{L}', que es suministrado al mecanismo de dirección 6. Cuando el servomotor 5 del mecanismo de superposición 4 no es activado, no se genera ningún ángulo de giro adicional \delta_{M}; en este caso, el ángulo de dirección \delta_{L} generado por el conductor es suministrado directamente como magnitud de entrada al mecanismo de dirección 6.

Dado el caso puede renunciarse también al mecanismo de superposición 4, inclusive el servomotor 5.

La figura 2 muestra un diagrama de bloques para la determinación del servopar de motor P_{servo}. Al par de dirección manual P_{manual} generado por el conductor y a aplicar a través del volante se le superpone aditivamente un par corrector manual P_{manual,corr} que se determina en un bloque de corrección 10 en función de diversas magnitudes de estado del vehículo o magnitudes de operación del vehículo, en particular en función de los números de revoluciones de rueda \omega_{ii} así como dado el caso en función de otras magnitudes de estado tales como la velocidad v del vehículo y el ángulo de dirección \delta_{L}. El trasfondo de la generación del par corrector es proporcionar al conductor una información de retorno mejorada del comportamiento de marcha del vehículo. En el bloque de corrección 10, las magnitudes de estado del vehículo y/o de operación del vehículo son procesadas primeramente conforme a una prescripción de cálculo y a continuación son sometidas a un filtrado y/o a una diferenciación, para dar mayor peso en particular a porciones de alta frecuencia de magnitudes de estado existentes en el vehículo por encima de una determinada frecuencia, en que la frecuencia límite es determinada por ejemplo por el intervalo de frecuencias típico válido para el servomotor eléctrico.

La suma del par de dirección manual P_{manual} y del par corrector manual P_{manual,corr} es suministrada a un bloque 11, en el que está almacenada una curva característica del par deseado de motor P_{mot,des} en función del par manual P_{manual}. A la salida del bloque 11 se tiene el par deseado de motor P_{mot,des}.

En el bloque 10 se genera adicionalmente al par corrector manual P_{manual,corr} también un par corrector de motor P_{mot,corr}, que se añade al par deseado de motor P_{mot,des} existente a la salida del bloque 11. La suma de ambos pares se suministra a continuación a un regulador de motor 12, en el que se genera un valor prefijado de par deseado P_{des} que hay que suministrar como dato de entrada al servomotor 9. En el servomotor 9 se genera a consecuencia de ello el servopar de motor P_{servo}.

En la figura 3, el bloque 10 para la determinación de los pares correctores está representado en detalle. El bloque 10 consta de dos bloques individuales 13 y 14, conectados en serie, en que al primer bloque 13 se le suministran diversas magnitudes de estado y/o de operación del vehículo, que son sometidas a cálculo. En el ejemplo de realización, entran en el bloque 13 los números de revoluciones de rueda \omega_{fl}, \omega_{fr}, \omega_{rl} y \omega_{rr} de todas las cuatro ruedas, a partir de cuya relación o respectivamente diferencia mutua pueden realizarse deducciones en particular acerca de la dinámica transversal del vehículo. El valor de salida del bloque 13 es suministrado al bloque 14, en el que se lleva a cabo una evaluación de frecuencias, pudiendo tenerse en cuenta dado el caso otras magnitudes de estado y de operación del vehículo tales como por ejemplo la velocidad v del vehículo y el ángulo de dirección \delta_{L}. En lo que respecta a la evaluación de frecuencias se trata de un filtrado pasa-altas, en el que sólo se tienen en cuenta frecuencias por encima de una determinada frecuencia límite o de corte, frente a lo cual se eliminan frecuencias por debajo de la frecuencia límite o de corte. Alternativa o también adicionalmente se tiene en cuenta una diferenciación. A la salida del bloque 14 con la evaluación de frecuencias se tienen los pares correctores P_{manual,corr} y P_{mot,corr}, que como se representa en la figura 2 son empleados a continuación.

Claims (4)

1. Procedimiento de operación de un sistema de dirección en un vehículo automóvil, en que el conductor prefija a través del volante un par de dirección manual (P_{manual}) en el sistema de dirección, con un actuador (9) en el que se genera un servopar de motor (P_{servo}) para el apoyo a la dirección, en que se suministra al actuador (9) un valor prefijado de par deseado (P_{des}), y en que en el sistema de dirección se tiene en cuenta un par corrector (P_{manual,corr}) que se determina en función de al menos una magnitud de estado del vehículo o de operación del vehículo que es sometida a un filtrado y/o a una diferenciación, en que el par corrector es añadido como par corrector manual (P_{manual,corr}) directamente al par de dirección manual (P_{manual}) generado por el conductor, en que el par corrector comprende, adicionalmente al par corrector manual (P_{manual,corr}), también un par corrector de motor (P_{mot,corr}), que se añade al valor prefijado de par deseado (P_{des}), en que el par corrector (P_{manual,corr}, P_{mot,corr}) se determina en función de los números de revoluciones de rueda (\omega_{fl}, \omega_{fr}, \omega_{rl}, \omega_{rr}).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los números de revoluciones de rueda (\omega_{fl}, \omega_{fr}, \omega_{rl}, \omega_{rr}) de todas las cuatro ruedas son determinados y utilizados como base para el filtrado y/o la diferenciación.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el filtrado y/o la diferenciación se tienen en cuenta otras magnitudes de estado del vehículo, en particular el ángulo de dirección (\delta_{L}), la velocidad del vehículo, la aceleración transversal y/o la velocidad de movimiento lateral.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado porque el filtrado se lleva a cabo como filtrado pasa-altas.