ES2327153T3 - Procedimiento de operacion de una direccion asistida electrica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de operación de una dirección asistida eléctrica en un vehículo automóvil, en que un par de dirección manual, introducido a través de un elemento de manejo de la dirección, es transmitido a las ruedas del vehículo automóvil a través de un mecanismo de dirección para dirigirlas, en que el par de dirección manual es apoyado por un motor eléctrico y en caso de superación de un par de dirección determinado aplicado sobre el elemento de manejo (3) de la dirección es reducido en un estado en el que una rueda (6a, 6b) dirigida choca con un obstáculo fijo (13) y un conductor aplica un par de dirección elevado sobre el elemento de manejo (3) de la dirección, caracterizado porque el apoyo a la dirección a través del motor eléctrico (11) es reducido con un retardo temporal, en que el procedimiento sólo se lleva a cabo en el estado de parada del vehículo automóvil (1) y/o sólo cuando la velocidad de dirección es menor que un valor ajustable.
Description
Procedimiento de operación de una dirección
asistida eléctrica.
La invención se refiere a un procedimiento de
operación de una dirección asistida eléctrica en un vehículo
automóvil del tipo definido más detalladamente en el preámbulo de la
reivindicación 1.
A partir del documento DE 102 61 001 A1 se
describe un procedimiento de dirección de un vehículo automóvil con
un dispositivo de servodirección, en el que el grado de apoyo a la
dirección proporcionado por éste es ajustable para el conductor.
Para reconocer una situación de riesgo amenazadora para los
neumáticos del vehículo automóvil en la forma en que al menos uno
de los neumáticos o respectivamente la rueda del vehículo automóvil
está chocando contra un obstáculo, se comprueba si un par de
dirección en una rueda del vehículo automóvil es mayor o igual que
un umbral de par de dirección prefijado y/o si una fuerza sobre un
varillaje de dirección es mayor o igual que un umbral de fuerza
prefijable y/o si el conductor intenta seguir girando el volante,
aunque la velocidad de variación del ángulo de giro ya tienda a
cero. Cuando se cumple al menos una de estas tres condiciones, se
deduce que al menos una rueda del vehículo automóvil está chocando
contra un obstáculo.
El documento DE 38 21 789 A1 se refiere a una
unidad de servodirección accionada por motor del tipo en cuestión
con un motor eléctrico para la generación de una fuerza de apoyo a
la dirección en un sistema de dirección, que acopla un volante a
ruedas del vehículo, en que la unidad de dirección apoya el giro de
la rueda de dirección mediante control de una corriente eléctrica a
suministrar al motor sobre la base de una información de dirección.
Esta unidad de dirección comprende una disposición de detección de
fuerza de dirección para la detección de la fuerza de dirección
generada en el sistema de dirección y una disposición de evitación
de sobrecargas para la reducción de la corriente eléctrica, cuando
la fuerza de dirección detectada sobrepasa un valor
predeterminado.
En el documento DE 102 61 001 A1 se expone un
procedimiento para dirigir un vehículo automóvil con un dispositivo
de servodirección, a través del cual es ajustable para el conductor
el grado de apoyo a la dirección proporcionado por este
dispositivo. Para que se reconozca una situación de riesgo
amenazadora para los neumáticos del vehículo automóvil en la forma
en que al menos uno de los neumáticos o respectivamente la rueda del
vehículo automóvil está chocando contra un obstáculo, se propone
comprobar si un par de dirección en una rueda del vehículo automóvil
es mayor o igual que un umbral de par de dirección prefijado, y/o
comprobar si una fuerza sobre un varillaje de dirección es mayor o
igual que un umbral de fuerza prefijable y/o si el conductor intenta
seguir girando el volante, aunque la velocidad de variación del
ángulo de dirección tienda ya a cero. Cuando se cumple al menos una
de estas tres condiciones, se deduce que al menos una rueda del
vehículo automóvil está chocando contra un obstáculo.
En el documento US 4.785.901 se describe un
mecanismo de apoyo a la dirección, en particular para direcciones
de cremallera, con accionamiento eléctrico, que tiene un circuito de
control electrónico, que está diseñado de tal modo que controla la
corriente eléctrica de activación de motor, a aplicar al motor que
apoya la fuerza, en función de una curva característica de carga de
dirección y/o una curva característica de velocidad de vehículo.
Además, el mecanismo de apoyo a la dirección tiene un sensor de
aproximación, que está diseñado para determinar durante un
movimiento de dirección las posiciones en las proximidades de los
extremos de un intervalo de carrera de dirección, y un dispositivo
que actúa sobre la corriente de activación de motor mediante una
curva característica de reducción correspondientemente a la señal
obtenida por el sensor de aproximación.
En el documento WO 2005/063547 A1, en un
procedimiento para la dirección de un vehículo con un sistema de
dirección por superposición, en el que se determinan un ángulo de
dirección introducido por el conductor y otro ángulo (ángulo de
dirección adicional), y en el que conforme al ángulo de dirección
introducido y al ángulo de dirección adicional se establece un
ángulo de dirección resultante mediante un actuador de
superposición, está previsto que mediante un módulo de seguridad se
evite un movimiento de ajuste no deseado del actuador de
superposición por un par de carga (exterior).
Para no tener en cuenta una superación sólo
breve del par de dirección manual máximo fijado y evitar una
reacción demasiado fuerte de la dirección asistida eléctrica
respecto al conductor, está previsto conforme a la invención que la
reducción del apoyo eléctrico a la dirección se produzca con un
retardo temporal. Éste puede tener por ejemplo un valor en el
entorno de un 1 segundo.
Por principio, en cada dirección apoyada
eléctricamente se produce el caso de mal empleo de la denominada
"separación del bordillo", ya que se supone habitualmente que
este caso se puede presentar realmente durante la vida útil del
vehículo automóvil. Al producirse el intento, que tiene lugar cuando
el vehículo automóvil está parado, el conductor aumenta el par de
dirección manual, que se denomina también par de volante, lentamente
hasta 110 N\cdotm, en que el vehículo aparcado junto al bordillo
se separa de éste. Para un par de volante de 110 N\cdotm se
alcanza entre otras cosas un ángulo de dirección dependiente de la
vía y del conductor, que no corresponde en general al máximo giro
de volante.
En las circunstancias citadas puede llegarse a
una sobrecarga de los componentes mecánicos en la transmisión de
fuerzas entre el elemento de manejo de la dirección y las ruedas
dirigidas por éste, a través de lo cual pueden producirse
deformaciones plásticas, fisuras y roturas en particular en la
cremallera de la dirección. Estos daños de la cremallera resultan
también de las fuerzas transversales que aparecen en este intento
sobre este componente, que son mucho mayores que las fuerzas que
aparecen en el funcionamiento de marcha. Estas elevadas fuerzas
transversales se producen a su vez por la elevada fuerza axial sobre
la cremallera y los ángulos cinemáticos modificados de las barras
de acoplamiento. En el caso de sobrecarga descrito, la fuerza axial
de barra de acoplamiento es la suma de la fuerza aplicada mediante
el elemento de manejo de la dirección, cuya fuerza es transmitida
mecánicamente a la cremallera, y la fuerza de apoyo máxima a la
dirección debida al motor eléctrico, ya que éste genera el máximo
apoyo a la dirección a partir de un par de dirección manual de 8
hasta 10 N\cdotm, y con ello también en este caso de mal
empleo.
Constituye por ello la tarea de la presente
invención crear un procedimiento de operación de una dirección
asistida eléctrica que evite, también para una fuerza de dirección
manual fuertemente aumentada, un daño a los componentes mecánicos
de la dirección. El procedimiento debe ser lo más discreto posible
durante el funcionamiento normal del vehículo automóvil y no debe
impedir el apoyo deseado para el conductor.
Conforme a la invención, esta tarea se resuelve
mediante las características citadas en la reivindicación 1.
Mediante el procedimiento conforme a la
invención, en el caso de mal empleo de "separación del
bordillo" se evita que se añada a la elevada fuerza aplicada
manualmente además el apoyo a través del motor eléctrico, con lo
que el par de dirección máximo se limita considerablemente y se
evitan daños a las partes mecánicas de la dirección. El
procedimiento conforme a la invención puede llevarse a cabo de modo
muy sencillo y en particular económico, ya que son necesarias
simplemente modificaciones de software y no debe modificarse nada
en la dirección asistida en sí misma.
Mediante condiciones adicionales puede
disminuirse la probabilidad de que se reduzca el apoyo a la
dirección en un caso indeseado. Al aplicarse el procedimiento sólo
en el estado de parada del vehículo automóvil, o respectivamente
sólo cuando la velocidad de dirección sea menor que un valor
ajustable. Por supuesto, estas condiciones pueden aplicarse también
simultáneamente.
Por motivos de confort, la reducción del apoyo a
la dirección a través del motor eléctrico se produce con un retardo
temporal.
Además, en una estructuración del procedimiento
conforme a la invención puede estar previsto que el par de
dirección manual, al superarse el cual se reduce el apoyo eléctrico
a la dirección, tenga un valor entre 5 y 15 N\cdotm. A través de
ello no es necesario detectar el par manual aplicado al elemento de
manejo de la dirección sobre todo el intervalo de valores, con lo
que puede hacerse uso de sensores ya existentes.
Una realización resulta de las características
de la reivindicación 2.
Mediante este procedimiento no se genera una
fuerza de cremallera mayor que la necesaria para la operación
normal de la dirección. A través de ello, el caso de mal empleo de
la "separación del bordillo" sólo se refleja en la transmisión
de fuerza entre el elemento de manejo de la dirección y la
cremallera. Para ello es necesario de todos modos detectar el par
manual, aplicado al elemento de manejo de la dirección, en un
intervalo de valores de
+/- 110 N\cdotm.
+/- 110 N\cdotm.
Otra realización se deduce de las
características de la reivindicación 3.
Como en el caso de mal empleo de "separación
del bordillo" en general no se alcanza la posición extrema y con
ello tampoco el ángulo de dirección máximo de la dirección, no esta
disponible tampoco todo el apoyo a la dirección cuando el conductor
aplica un par manual de 110 N\cdotm sobre el elemento de manejo de
la dirección. A través de ello, la fuerza aplicada sobre la
cremallera no puede alcanzar el nivel máximo.
A continuación se describe en cuanto a su
principio un ejemplo de realización de la invención con ayuda del
dibujo.
Muestran:
la figura 1 una parte de un vehículo automóvil
con una dirección asistida eléctrica, en que las ruedas del
vehículo automóvil se encuentran en un primer estado; y
la figura 2 una parte del vehículo automóvil de
la figura 1 con una dirección asistida eléctrica, en que las ruedas
del vehículo automóvil se encuentran en un segundo estado.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra una parte del vehículo
automóvil 1, que tiene una dirección asistida eléctrica 2. La
dirección asistida eléctrica 2, representada de forma muy
simplificada, tiene a su vez en el caso presente un elemento de
manejo 3 de la dirección conformado como volante, que a través de
una columna de dirección 4 está unido a un mecanismo de dirección
5. El mecanismo de dirección 5 sirve de modo en sí conocido para
convertir un ángulo de giro de la columna de dirección 4 en un
ángulo de dirección de las ruedas direccionales 6a y 6b del
vehículo automóvil 1. Para ello, el mecanismo de dirección 5 tiene
una cremallera 8 y un piñón 9 unidos a las ruedas 6a y 6b a través
de respectivas barras de acoplamiento 7a y 7b, a cuyo piñón está
conectada la columna de dirección 4. Para el apoyo a la fuerza,
aplicada por un conductor no representado del vehículo automóvil 1
sobre el elemento de manejo 3 de la dirección, o respectivamente al
denominado par de dirección manual, la dirección asistida eléctrica
2 tiene un servoaccionamiento eléctrico 10, que tiene a su vez un
motor eléctrico 11 y una transmisión por correa 12, que está unida
por ejemplo a través de un engranaje planetario no representado a
la cremallera 8 de la dirección asistida 2. En principio no tiene
importancia el modo en que el par de dirección manual es apoyado
por el motor eléctrico 11.
Como los otros componentes de la dirección
asistida 2, tales como por ejemplo un aparato de control para el
servoaccionamiento eléctrico 10, no tienen ninguna importancia
particular para el procedimiento descrito a continuación, ni están
representados en las figuras ni se habla de ellos a
continuación.
En el estado, representado en la figura 1, de la
dirección asistida 2 ambas ruedas 6a y 6b se encuentran en el
centro, es decir no están desviadas. La rueda derecha 6b, orientada
hacia el borde de la vía, está a poca distancia de un bordillo 13.
Si el conductor aplica entonces un par de dirección manual sobre el
elemento de manejo 3 de la dirección, ambas ruedas 6a y 6b son
desviadas hacia un lado en función del sentido de giro. En el
estado representado en la figura 2, el elemento de manejo 3 de la
dirección ha sido girado en el sentido de las agujas del reloj
hasta el punto en que la rueda 6b orientada hacia el bordillo 13
choca con el mismo por su parte delantera. Para facilitar el
confort del conductor, este movimiento de giro del elemento de
manejo 3 de la dirección ha sido apoyado de modo en sí conocido por
el servoaccionamiento eléctrico 10, mediante el recurso de que éste
ha aplicado un par de dirección eléctrico sobre la cremallera 8. Lo
mismo es válido por supuesto cuando el elemento de manejo 3 de la
dirección es girado en el otro sentido y la rueda 6b choca con el
bordillo 13 por su parte trasera.
Cuando en este estado, en el que la rueda 6b
choca con el bordillo 13 o respectivamente en general con un
obstáculo fijo, es aumentado el par de dirección manual por el
conductor, aumenta también el par de dirección eléctrico para
apoyar al conductor. Con ello, el par de dirección eléctrico es
tanto mayor cuanto mayor sea el par de dirección aplicado
manualmente a través del elemento de manejo 3 de la dirección. Esto
puede llevar debido a la posición angular inconveniente, para pares
correspondientemente altos, a daños considerables en la cremallera
8.
Por este motivo, conforme a la invención y en el
estado en el que la rueda 6b dirigida choca con el bordillo 13 y el
conductor aplica una fuerza elevada sobre el elemento de manejo 3 de
la dirección, se reduce con retardo temporal el apoyo eléctrico a
la dirección cuando se supera una fuerza determinada aplicada sobre
el elemento de manejo 3 de la dirección. De este modo, sobre la
cremallera 8 sólo actúa esencialmente la fuerza aplicada por el
conductor a través del elemento de manejo 3 de la dirección y a
través de la columna de dirección 4 sobre ella, frente a lo cual la
fuerza que actúa sobre la cremallera 8 desde el motor eléctrico 11 a
través de la transmisión por correa 12 es muy pequeña, de modo que
pueden excluirse esencialmente daños a la cremallera 8 debido al
par de dirección total considerablemente reducido. La reducción del
apoyo eléctrico a la dirección puede producirse por ejemplo de tal
modo que el par de dirección aplicado por el motor eléctrico 11
tiene un valor de como mucho el 60% del par de dirección máximo
aplicable mediante el motor eléctrico 11.
El par de dirección manual, al superarse el cual
se reduce el apoyo eléctrico a la dirección, puede tener un valor
entre 5 y 15 N\cdotm, en particular de 7,5 N\cdotm, y ser medido
con un sensor ya existente, no representado. Pueden presentarse en
la práctica pares de dirección manuales entre 5 y 15 N\cdotm, en
particular de hasta 7,5 N\cdotm, frente a lo cual una superación
de este intervalo o respectivamente valor es una indicación de una
situación inusual, en particular del caso de mal empleo de
"separación del bordillo".
Otros aspectos del procedimiento, que reducen la
probabilidad de una reducción indeseada del apoyo eléctrico a la
dirección, consisten en que el procedimiento sólo puede ser llevado
a cabo en el estado de parada del vehículo automóvil 1, en que sólo
es llevado a cabo cuando la velocidad de dirección es menor que un
valor ajustable, que por ejemplo puede estar en un intervalo de
100º/s, y/o en que sólo puede ser llevado a cabo cuando la rueda 6b
que choca con el bordillo 13 es dirigida desde el centro hacia
fuera. Como se ha descrito anteriormente, este es el caso en el
ejemplo de realización presente para la rueda 6b. Para no tener en
cuenta una superación sólo por un tiempo breve del par de dirección
manual máximo fijado y evitar una reacción demasiado fuerte de la
dirección asistida eléctrica 2 respecto al conductor, puede estar
previsto además que la reducción del apoyo eléctrico a la dirección
se produzca con un retardo temporal. Este retardo temporal puede
tener por ejemplo un valor en el entorno de un segundo.
En otra realización del procedimiento
comprendida en la presente invención, para evitar un daño a la
cremallera 8 mediante pares de dirección manuales demasiado altos
puede estar previsto que el apoyo eléctrico a la dirección mediante
el servoaccionamiento eléctrico 10 se limite siempre a un valor tan
pequeño que la suma de la fuerza aplicada sobre el elemento de
manejo 3 de la dirección y de la fuerza aplicada por el apoyo
eléctrico a la dirección sea siempre menor o igual que una fuerza
de cremallera necesaria para aparcar, fijada anteriormente.
Otra realización conforme a la invención puede
consistir en que la evolución cuasi-estática del apoyo
eléctrico a la dirección se limite siempre a un valor tan pequeño
que como máximo esté disponible la fuerza de cremallera necesaria
para aparcar para el respectivo ángulo de dirección.
Los procedimientos descritos pueden combinarse
arbitrariamente entre sí, en tanto que no haya motivos manifiestos
que se opongan a una determinada combinación.
- 1
- Vehículo automóvil
- 2
- Dirección asistida eléctrica
- 3
- Elemento de manejo de la dirección
- 4
- Columna de dirección
- 5
- Mecanismo de dirección
- 6a,b
- Rueda
- 7a,b
- Barra de acoplamiento
- 8
- Cremallera
- 9
- Piñón
- 10
- Servoaccionamiento eléctrico
- 11
- Motor eléctrico
- 12
- Transmisión por correa
- 13
- Bordillo
Claims (3)
1. Procedimiento de operación de una dirección
asistida eléctrica en un vehículo automóvil, en que un par de
dirección manual, introducido a través de un elemento de manejo de
la dirección, es transmitido a las ruedas del vehículo automóvil a
través de un mecanismo de dirección para dirigirlas, en que el par
de dirección manual es apoyado por un motor eléctrico y en caso de
superación de un par de dirección determinado aplicado sobre el
elemento de manejo (3) de la dirección es reducido en un estado en
el que una rueda (6a, 6b) dirigida choca con un obstáculo fijo (13)
y un conductor aplica un par de dirección elevado sobre el elemento
de manejo (3) de la dirección, caracterizado porque el apoyo
a la dirección a través del motor eléctrico (11) es reducido con un
retardo temporal, en que el procedimiento sólo se lleva a cabo en el
estado de parada del vehículo automóvil (1) y/o sólo cuando la
velocidad de dirección es menor que un valor ajustable.
2. Procedimiento de operación de una dirección
asistida eléctrica en un vehículo automóvil según la reivindicación
1, caracterizado porque el apoyo a la dirección mediante el
motor eléctrico (11) es limitado siempre a un valor tan pequeño que
la suma de la fuerza aplicada sobre el elemento de manejo (3) de la
dirección y de la fuerza aplicada por el motor eléctrico (11) sea
siempre menor o igual que una fuerza de cremallera necesaria para
aparcar.
3. Procedimiento de operación de una dirección
asistida eléctrica en un vehículo automóvil según la reivindicación
1, caracterizado porque la evolución cuasi-estática
del apoyo eléctrico a la dirección mediante el motor eléctrico (11)
se limita siempre a un valor tan pequeño que como máximo esté
disponible la fuerza de cremallera necesaria para aparcar para el
respectivo ángulo de dirección.
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