ES2871903T3 - Aparato para la prevención de vuelcos - Google Patents
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Abstract
Un aparato de prevención de vuelcos (10) que evita que el aparato de dirección del vehículo dirija el vehículo más allá de un ángulo umbral de vuelco predeterminado de dicho vehículo pero que a la vez permita que el aparato de dirección del vehículo permanezca por lo demás utilizable sobre un rango de movimiento de dirección no de vuelco de dicho vehículo.
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato para la prevención de vuelcos
REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS
Esta solicitud de patente de PCT está relacionada con la solicitud de Estados Unidos en trámite N° 13/222.157 presentada el 31 de agosto de 2011, que reivindica el beneficio según 35 USC § 119(e) de la solicitud provisional de Estados Unidos N° 61/378.482 presentada el 31 de agosto de 2010 y de la solicitud provisional de Estados Unidos N° 61/385.535 presentada el 22 de septiembre de 2010.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a dispositivos de control de la dirección y más especialmente a dispositivos para su uso en evitar que la dirección llegue al punto de vuelco del vehículo.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El vuelco de un vehículo, generalmente definido como un accidente de vehículo en el que un vehículo da la vuelta sobre su lateral o techo, es una forma extremadamente peligrosa de colisión de vehículo. Los accidentes con vuelco de vehículos, aunque son relativamente raros -estimados en aproximadamente el 3% de todas las colisiones de vehículos- representan un número desproporcionadamente alto de colisiones fatales, estimadas en aproximadamente el 31% de todas las colisiones de vehículos fatales. La Administración Nacional de Seguridad en el Transporte en Carreteras (NHTSA) informó que en los Estados Unidos murieron 10.666 personas en colisiones con vuelco de vehículos en 2002. En un vuelco de un vehículo están implicados muchos factores incluyendo, por ejemplo, el centro de gravedad del vehículo, la rigidez de la suspensión del vehículo, la tracción de los neumáticos del vehículo, etc. Sin embargo, de acuerdo con la Wikipedia, "la principal causa de vuelco es girar demasiado bruscamente mientras se mueve demasiado rápido" (ver el Apéndice A de la solicitud de Estados Unidos N° 13/222,157, página 1, primer párrafo). Aunque puede haber varios factores para que un vehículo gire o se dirija más allá del umbral de balanceo del vehículo, como la prisa o la impaciencia del conductor y la inexperiencia del conductor, una causa bien conocida de giro o dirección excesivos al punto de balanceo del vehículo es la aparición de un objeto como una planta rodadora o una ardilla que aparece repentinamente en la trayectoria del conductor (a la que se hace referencia en lo sucesivo como Aparición Repentina de Objetos o SOA). En tal SOA, incluso los conductores más experimentados pueden sentir la necesidad inherente e inmediata de girar rápidamente el volante. Es precisamente este giro del volante lo que provoca muchos vuelcos de vehículos.
En los últimos años, se ha usado un sistema comúnmente conocido como Control Electrónico de Estabilidad o ESC, mediante la aplicación automática selectiva de par o fuerza de frenado a algunas de las ruedas de un vehículo, para mejorar significativamente la estabilidad de los vehículos, especialmente cuando dichos vehículos de lo contrario, "derraparían" o "colearían" al tomar una curva. Sin embargo, tales sistemas de ESC, que típicamente requieren esquemas complejos de predicción de vuelcos, no pueden evitar el vuelco del vehículo cuando el volante de un vehículo se gira demasiado bruscamente para la velocidad del vehículo, como en una situación de SOA. Además, a lo largo de los años se han desarrollado una serie de invenciones relacionadas con el control de la dirección de vehículos. Sin embargo, tales invenciones típicamente se han ocupado meramente de prevenir daños a una superficie de conducción (es decir, terreno) o prevención de un sistema de dirección asistida, y no se conocen tales sistemas para prevenir el vuelco del vehículo, especialmente en una situación de SOA. Ejemplos de tales invenciones se proporcionan en la siguiente lista de patentes y solicitudes de los Estados Unidos 5.489.006, 6.584.388, 6.588.799, 6.714.848, 6.954.140, 7.107.136, 7.261.303, 7.325.644, 7.440.844, 7613.555, 20030088349, 20030093201, 20040102894, 20040104066, 20040215384, 20050060069, 20050110227, 20060030991, 20060129298, 20060162987, 20070299583, 20080133101, 20090228173, 20100191423, y 20110060505. La solicitud de Estados Unidos 2003055549 contempla un aparato de detección y mitigación del vuelco de un vehículo.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención es un aparato de prevención de vuelcos de vehículos. En una primera realización, el aparato define un dispositivo de limitación del rango de dirección adaptativo (ASRLD) que comprende una unidad de control y un par de montajes de freno unidireccionales opuestos montados en un disco de detección de posición de la columna de dirección (SCPDD). Los montajes de freno unidireccionales comprenden un primer montaje de freno unidireccional izquierdo (LHUBA) y un segundo montaje de freno unidireccional derecho (RHUBA), con el LHUBA operable para frenar en una dirección hacia la izquierda o en sentido antihorario (CCW) y, sin embargo, rodar sustancialmente libremente en una dirección hacia la derecha o en sentido horario (CW), y con el RHUBA operable para frenar en una dirección hacia la derecha o en sentido horario (CW) y sin embargo rodar sustancialmente libremente en una dirección hacia la izquierda o en sentido antihorario (CCW). El SCPDD incluye por lo menos uno y preferiblemente una pluralidad de sensores que detectan la posición angular del volante de un vehículo y
proporcionan dicha información de posición angular a la unidad de control. La unidad de control también recibe datos de velocidad de un sensor de velocidad del vehículo. En la práctica, cuando un vehículo en el que está instalado el ASRLD se mueve a menos de una velocidad predeterminada, los montajes de freno unidireccionales no se aplican y el volante del vehículo puede girarse el rango completo de movimiento de la dirección. Sin embargo, cuando un vehículo en el que está instalado el ASRLD se mueve a una velocidad no inferior a la predeterminada y el volante del vehículo se gira a no menos de un ángulo hacia la izquierda predeterminado, el LHUBA se aplica automáticamente, y el rango de movimiento de dirección hacia la izquierda del volante del vehículo está restringido de tal manera que el volante no puede girarse más allá del umbral de vuelco hacia la izquierda para el vehículo particular para la velocidad dada del vehículo. Cuando se reduce la velocidad del vehículo y/o el ángulo del volante hacia la izquierda, el LHUBA se libera automáticamente. Además, cuando un vehículo en el que está instalado el ASRLD se mueve a una velocidad no inferior a la predeterminada y el volante del vehículo se gira a no menos de un ángulo hacia la derecha predeterminado, el RHUBA se aplica automáticamente y el rango de movimiento de dirección del vehículo hacia la derecha se restringe de tal manera que el volante no pueda girarse más allá del umbral de vuelco hacia la derecha para el vehículo particular para la velocidad dada del vehículo. Cuando se reduce la velocidad del vehículo y/o el ángulo hacia la derecha del volante, el RHUBA se libera automáticamente. Se observa que cuando los montajes de freno unidireccionales se aplican (por separado), aunque se evita que el volante gire más allá de un ángulo predeterminado hacia la izquierda o la derecha, el volante está libre para girar de vuelta hacia un volante centrado o posición neutros. En este método, se evita que un vehículo se dirija más allá del umbral de la función del vehículo y, sin embargo, el volante del vehículo permanece por lo demás utilizable en el rango de recorrido rotacional sin restricciones.
DESCRIPCION DE DIBUJOS
Para que las ventajas de la invención se entiendan fácilmente, se presentará una descripción más particular de la invención descrita brevemente con anterioridad con referencia a realizaciones específicas que se ilustran en los dibujos adjuntos. Entendiendo que estos dibujos representan solo realizaciones típicas de la invención y, por lo tanto, no debe considerarse que limitan su alcance, la invención se describirá y explicará con especificidad y detalle adicionales mediante el uso de los dibujos acompañantes, en los que:
La Figura 1 es una vista trimétrica de una primera realización de la invención;
La Figura 2 es una vista en sección transversal ortográfica de la primera realización de la invención tomada sustancialmente en la localización indicada por las flechas de sección transversal anotadas con "2" en la figura 1; La Figura 3A es una vista en sección transversal ortográfica de la primera realización de la invención tomada sustancialmente en la localización indicada por las flechas de sección transversal anotadas con "3" en la figura 2, la invención se muestra con el LHUBA en una posición no accionada o abierta;
La Figura 3B es una vista en sección transversal ortográfica de la primera realización de la invención tomada sustancialmente en la localización indicada por las flechas de sección transversal anotadas con "3" en la figura 2, la invención se muestra con el LHUBA en una posición accionada o cerrada;
La Figura 4A es una vista en sección transversal ortográfica de la primera realización de la invención tomada sustancialmente en la localización indicada por las flechas de sección transversal anotadas con "4" en la figura 2, la invención se muestra con el RHUBA en una posición no accionada o abierta;
La Figura 4B es una vista en sección transversal ortográfica de la primera realización de la invención tomada sustancialmente en la localización indicada por las flechas de sección transversal anotadas con "4" en la figura 2, la invención se muestra con el RHUBA en una posición accionada o cerrada;
La Figura 5 es una vista trimétrica de una cuarta realización de la invención;
La Figura 6A es una vista en sección transversal ortográfica de la cuarta realización de la invención tomada sustancialmente en la localización indicada por las flechas de sección transversal anotadas con "6" en la figura 5; La Figura 6B es sustancialmente similar a la figura 6A excepto que se muestra un primer conjunto de pasadores accionadores extendidos;
La Figura 6C es sustancialmente similar a la figura 6A excepto que se muestra un segundo conjunto de pasadores accionadores extendidos;
La Figura 6D es sustancialmente similar a la figura 6A excepto que se muestra un tercer conjunto de pasadores accionadores extendidos;
La Figura 6E es sustancialmente similar a la figura 6D excepto que el SCDD 140 se muestra girado hasta el límite de su rango de movimiento rotacional de la derecha;
La Figura 7 es una vista en sección transversal ortográfica de la cuarta realización de la invención tomada sustancialmente en la localización indicada por las flechas de sección transversal anotadas con "7" en la figura 6D, con la invención mostrada sin un pasador de accionamiento 144 bloqueando el movimiento rotacional del SCDD 140, y;
La Figura 7A es una vista en sección transversal ortográfica de la cuarta realización de la invención tomada sustancialmente en la localización indicada por las flechas de sección transversal anotadas con "7" en la figura 6E, con la invención mostrada con un pasador de accionamiento 144a bloqueando movimiento rotacional del SCDD 140.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La referencia a lo largo de esta memoria descriptiva a "una realización", o lenguaje similar significa que un rasgo, estructura o característica particular descrita en relación con la realización se incluye en por lo menos una realización de la presente invención. Por tanto, las apariciones de la frase "en una realización" y un lenguaje similar a lo largo de esta memoria descriptiva pueden hacer referencia todas, pero no necesariamente lo hacen, a la misma realización.
En la siguiente descripción se incluyen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión completa de las realizaciones de la invención. En otros casos, las estructuras, materiales u operaciones bien conocidos no se muestran o describen en detalle para evitar oscurecer aspectos de la invención. La invención se define por las reivindicaciones adjuntas.
Para facilitar la comprensión de la presente invención al revisar los dibujos que acompañan a la memoria descriptiva, se proporciona a continuación una tabla de características. Se observa que las características similares están numeradas de manera similar en todas las figuras.
TABLA DE CARACTERÍSTICAS
En referencia ahora a las figuras 1 a 4 de los dibujos, una primera realización de la invención es un dispositivo de limitación de rango de dirección adaptativo (ASRLD) 10 que comprende un volante 20, una columna de dirección 30, un disco de detección de posición de la columna de dirección (SCPDD) 40, un par de montajes de freno unidireccionales opuestos 50, una unidad de control electrónico 80 y un sensor 85. Además, la flecha 92 define una flecha de indicación de dirección hacia la izquierda o sentido antihorario (CCW) y la flecha 94 define una flecha de indicación de dirección hacia la derecha o sentido horario (CW). El volante 20 define un volante convencional como puede encontrarse comúnmente en un vehículo de pasajeros disponible comercialmente. La columna de dirección 30 define una columna de dirección convencional que sirve para transmitir el par de dirección desde el volante 20 a una cremallera y piñón u otro dispositivo de control de las ruedas del vehículo similar. El SCPDD 40 define un disco 42 sustancialmente delgado con forma de cilindro preferiblemente de aluminio que tiene una
pluralidad de objetivos magnéticos 44 incorporados dentro del disco 42 y espaciados sustancialmente por igual alrededor de la periferia del disco 42. Los montajes de freno unidireccionales 50 definen un montaje que comprende un montaje de freno unidireccional izquierdo (LHUBA) 60 y un montaje de freno unidireccional derecho (RHUBA) 70. El LHUBA 60 define un montaje de freno que tiene una carcasa de mordaza 62 y una pluralidad de rodillos unidireccionales 64 accionables o extensibles y retráctiles. El rodillo unidireccional 64 comprende preferiblemente un rodillo de caucho generalmente duro montado en por lo menos un rodamiento unidireccional. Los rodamientos unidireccionales son bien conocidos en la técnica y se enseñan, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos 3.805.932 y 5.547.055. El RHUBA 70 define un montaje de freno que tiene una carcasa de mordaza 72 y una pluralidad de rodillos unidireccionales 74 accionables o extensibles y retráctiles. El rodillo unidireccional 74 comprende preferiblemente un rodillo de caucho generalmente duro montado en por lo menos un rodamiento unidireccional. La unidad de control electrónico 80 define una unidad de control electrónico como las que se usan comúnmente en automóviles, y está adaptada para recibir electrónicamente la velocidad, la posición y otra entrada de sensor y está adaptada para transmitir electrónicamente señales de accionamiento en base a entradas predeterminadas. El sensor 85 define preferiblemente un sensor electrónico como un sensor de tipo interruptor de lengüeta que puede manejarse para detectar la proximidad cercana a los objetivos magnéticos 44 y, por tanto, puede manejarse para detectar el posicionamiento rotacional del SCPDD 40.
El ASRLD 10 está montado de tal manera que la columna de dirección 30 está conectada al volante 20 en un primer extremo de la columna de dirección 30 y al SCPDD 40 en un segundo extremo de la columna de dirección 30. Los montajes de freno unidireccionales 50 están colocados cerca del SCPDD 44 de tal manera que el disco 42 puede pasar rotacionalmente entre los rodillos 64 y entre los rodillos 74. La unidad de control electrónico 80 está conectada electrónicamente a los montajes de freno unidireccionales 50 y conectada electrónicamente al sensor 85. El ASRLD 10 está montado en un vehículo de tal manera que el segundo extremo de la columna de dirección 30 está conectada direccionalmente a una cremallera y piñón o mecanismo de dirección similar del vehículo de tal manera que el ASRLD 10 puede manejarse para dirigir el vehículo. Los montajes de freno unidireccionales 50 están conectados además a un miembro estructural del vehículo de tal manera que los montajes de freno unidireccionales 50 permanecen estacionarios con respecto a un movimiento de rotación del SCPDD 40 y de tal manera que los montajes de freno unidireccionales 50 pueden reaccionar o soportar una carga de frenado de la dirección. La unidad de control electrónico 80 está conectada además a un miembro estructural del vehículo de tal manera que la unidad de control electrónico 80 permanece estacionaria independientemente del movimiento de rotación del SCPDD 40. El sensor 85 está conectado además a un miembro estructural del vehículo de tal manera que el sensor 85 permanece estacionario con respecto a un movimiento de rotación de SCPDD 40 y de tal manera que el sensor 85 es capaz de detectar objetivos magnéticos 44 a medida que los objetivos magnéticos 44 se mueven a una posición cercana al sensor 85.
En la práctica, con el ASRLD 10 montado operativamente en un vehículo, cuando el vehículo se mueve por debajo de una velocidad predeterminada, por ejemplo, menos de 10 millas por hora (mph), los montajes de freno unidireccionales 50 no se accionan como se muestra en las figuras 3A y 4A, y el volante 20 puede rotarse libremente en todo su rango de movimiento rotacional. Se observa que cuando se gira el volante 20, el SCPDD 40 gira correspondientemente entre los rodillos 64 y entre los rodillos 74 y el sensor 85 y la unidad de control electrónico 80 monitoriza la orientación rotacional del SCPDD 40. Sin embargo, cuando el vehículo se mueve a o por encima de una velocidad predeterminada, por ejemplo, 10 millas por hora (mph), y se detecta que el SCPDD 40 está en o por encima de una orientación rotacional hacia la izquierda de más de una cantidad predeterminada, por ejemplo, 10 grados CCW desde una posición de dirección central o neutra, la unidad de control electrónico 80 determina que se ha alcanzado un umbral de prevención de dirección y envía una señal de accionamiento al LHUBA 60, y el LHUBA 60 actúa moviendo los rodillos unidireccionales 64 en contacto de frenado unidireccional con el SCPDD 40 como se muestra en la figura 3B y se impide que el volante 20 gire más en una dirección hacia la izquierda o CCW, pero puede girar libremente en una dirección hacia la derecha o CW. Cuando el vehículo reduce la velocidad a menos de la velocidad predeterminada o cuando el volante 20 se gira a una orientación rotacional por debajo de la cantidad predeterminada, el LHUBA 60 se "desactiva" moviendo los rodillos unidireccionales 64 fuera del contacto de frenado con el SCPDD 40 como se muestra en la figura 3A, y el volante 20 puede girarse de nuevo libremente en ambas direcciones (CCW y CW) a menos que y hasta que se alcance otro umbral de prevención de la dirección. Además, cuando el vehículo se mueve a una velocidad predeterminada o por encima de ella, por ejemplo, 10 millas por hora (mph), y se detecta que el SCPDD 40 está en o por encima de una orientación de rotación hacia la derecha mayor que una cantidad predeterminada, por ejemplo, 10 grados. CW desde una posición de dirección central o neutra, la unidad de control electrónico 80 determina que se ha alcanzado un umbral de prevención de dirección y envía una señal de accionamiento al RHUBA 70, y el RHUBA 70 actúa moviendo los rodillos unidireccionales 74 en contacto de frenado unidireccional con el SCPDD 40 como se muestra en la figura 4B y se impide que el volante 20 gire más en una dirección hacia la derecha o CW, pero puede girar libremente en una dirección hacia la izquierda o CCW. Cuando el vehículo reduce la velocidad a menos de la velocidad predeterminada o cuando el volante 20 se gira a una orientación rotacional de menos de la cantidad predeterminada, el RHUDA 70 se “desactiva” moviendo los rodillos unidireccionales 74 fuera de contacto de frenado con el SCPDD 40 como se muestra en la figura 4A, y el volante 20 puede girarse de nuevo libremente en ambas direcciones (CCW y CW) a menos y hasta que se alcance otro umbral de prevención de dirección.
Se observa que el ASRLD 10 se adapta preferiblemente de tal manera que los varios umbrales de prevención de dirección sean de incrementos sustancialmente finos de tal manera que el frenado del volante 20 se realice de una manera que se aproxime a un método suave sin escalonamientos. Por ejemplo, si un vehículo equipado con el ASRLD 10 viajara sobre una superficie pavimentada horizontal plana sustancialmente grande a una alta velocidad, como por ejemplo 100 mph, y el volante 20 tuviera que girar bruscamente hacia la derecha (o a la izquierda), el ASRLD 10 evitaría que el volante 20 se gire hacia la derecha (o hacia la izquierda) hasta el punto de que el vehículo se vuelque hacia la izquierda (o hacia la derecha) y, más específicamente, permitiría que el volante 20 se gire hacia la derecha (o hacia la izquierda) muy cerca, pero justo menos, del umbral de vuelco del vehículo. Además, en el escenario descrito anteriormente, si la carga de dirección hacia la derecha (o hacia la izquierda) se mantuviese en el volante 20 y se permitiera que el vehículo desacelerara, por ejemplo, girando por inercia o frenando, el vehículo giraría hacia la derecha (o hacia la izquierda) en un giro hacia la derecha (o hacia la izquierda) sustancialmente continuamente más pronunciado (por ejemplo, un radio de giro sustancialmente decreciente) correspondiente a la velocidad disminuida hasta que el vehículo desacelerase hasta el punto en que estaría viajando a menos que el primer o más lento umbral de prevención de dirección (como menos de 10 mph). Una vez que el vehículo ha desacelerado hasta el primer o más lento umbral de prevención de dirección, el vehículo giraría hacia la derecha (o hacia la izquierda) a una velocidad de giro constante que sería la velocidad de giro total sin restricciones del vehículo. Por tano, por esta descripción, puede verse que sustancialmente a cualquier velocidad del vehículo, se permite que el vehículo gire a una velocidad que se aproxima, pero justo por debajo del umbral de vuelco del vehículo para dicha velocidad "cualquiera" dada. El ASRLD 10 es de alguna manera análogo al "frenado antibloqueo". Con el frenado antibloqueo, el control del vehículo y el frenado se maximiza (la distancia de frenado se minimiza) al permitir que los frenos apliquen una fuerza de frenado que se acerca, pero que nunca puede exceder, el umbral de frenado de tracción del neumático al suelo. De manera análoga, con el ASRLD 10, la dirección y el control del vehículo se maximizan al permitir que el vehículo se dirija a un grado que se acerque, pero nunca se permita que exceda el umbral de vuelco del vehículo.
Se observa que cada modelo de vehículo o alteración del mismo puede tener una propensión diferente a volcar. En la primera realización, dicha propensión está predeterminada y las combinaciones correspondientes de grado de giro y velocidad del vehículo se determinan para varios umbrales de vuelco de vehículos. Sin embargo, también se entiende que la propensión al vuelco del vehículo está influenciada por una pluralidad de factores. Además de la velocidad y el grado de giro, tales factores pueden incluir, por ejemplo, el centro de gravedad del vehículo, la rigidez de la suspensión del vehículo, la anchura de la base de los neumáticos del vehículo, la carga del vehículo, la presión de los neumáticos del vehículo, la tracción entre una carretera y los neumáticos del vehículo, el ángulo/inclinación de la carretera, etc. Por tanto, en una segunda realización, la segunda realización es sustancialmente idéntica a la primera realización excepto que en la segunda realización, se monitorizan factores adicionales a la velocidad y capacidad de giro del vehículo y los umbrales de vuelco se determinan sobre la marcha.
Se observa que, en la medida que puede creerse que puede haber ciertas circunstancias en las que la probabilidad de lesiones o muerte puede ser menor si se permite que un vehículo sea conducido más allá del umbral de vuelco del vehículo que si se restringe la conducción del vehículo más allá del umbral de vuelco del vehículo. Para satisfacer tales preocupaciones potenciales, en una tercera realización, la tercera realización es sustancialmente idéntica a la segunda realización excepto que la tercera realización incluye un modo de anulación. En tal modo de anulación, el rango de movimiento rotacional de la dirección no se restringe automáticamente incluso si se excede un umbral de prevención de la dirección si se satisface un criterio lógico de anulación. Tales criterios lógicos de anulación pueden comprender, por ejemplo, la detección de un humano en las proximidades de la trayectoria de conducción del vehículo o, por ejemplo, la detección de una superficie de carretera que tenga un coeficiente de fricción menor que el predeterminado (por ejemplo, una carretera con hielo).
En referencia ahora a las figuras 5 a 7 de los dibujos, una cuarta realización de la invención es un dispositivo de limitación del rango de dirección adaptativo (ASRLD) 110 que comprende un volante 120, una columna de dirección 130, un dispositivo de disco de la columna de dirección (SCDD) 140, una unidad de control electrónico 180 y un bloque 185. Además, la flecha 192 define una flecha indicadora de dirección hacia la izquierda o en sentido antihorario (CCW) y la flecha 194 define una flecha indicadora de dirección hacia la derecha o en sentido horario (CW). El volante 120 define un volante convencional como el que puede encontrarse comúnmente en un vehículo de pasajeros disponible comercialmente. La columna de dirección 130 define una columna de dirección convencional que sirve para transmitir el par de dirección desde el volante 120 a una cremallera y piñón u otro dispositivo de control de las ruedas del vehículo. El SCDD 140 define un disco con forma de cilindro de aluminio preferiblemente de aluminio sustancialmente delgado 142 que tiene una pluralidad de pasadores accionadores 144 fijados al disco 142 y espaciados sustancialmente de igual manera alrededor de la periferia del disco 142. Los pasadores accionadores 144 se montan en el disco 142 de tal manera que una posición no accionada o retraída, los pasadores accionadores 144 se colocan sustancialmente al ras con el disco 142 y de tal manera que en una posición accionada o extendida, los pasadores accionadores 144 se colocan sustancialmente en una posición para interferir potencialmente con el bloque 185. La unidad de control 80 define una unidad de control electrónico como las que se usan comúnmente en automóviles, y está adaptada para recibir electrónicamente la entrada de velocidad y está adaptada para transmitir electrónicamente señales de accionamiento en base a entradas predeterminadas. El bloque 185 define preferiblemente un bloque preferiblemente metálico fijado rígidamente que está conectado a un
miembro estructural del vehículo y no se mueve con el disco 142.
El ASRLD 110 está ensamblado de tal manera que la columna de dirección 130 está conectada al volante 120 en un primer extremo de la columna de dirección 130 y al SCDD 140 en un segundo extremo de la columna de dirección 130. La unidad de control electrónico 180 está conectada electrónicamente a los pasadores accionadores 144. El ASRLD 110 está montado en un vehículo de tal manera que el segundo extremo de la columna de dirección 130 está conectado de manera direccional a una cremallera y piñón o un mecanismo de dirección similar del vehículo de tal manera que el ASRLD 110 pueda funcionar para dirigir el vehículo. El bloque 185 está conectado a un miembro estructural del vehículo de tal manera que el bloque 185 permanece estacionario con respecto a un movimiento de rotación del SCDD 140 y de tal manera que el bloque 185 pueda reaccionar o resistir una carga de frenado de la dirección. La unidad de control 180 está conectada además a un miembro estructural del vehículo de tal manera que la unidad de control electrónico 180 permanezca estacionaria independientemente del movimiento de rotación del SCDD 140.
En la práctica, con el ASRLD 110 montado operativamente en un vehículo, cuando el vehículo se mueve por debajo de una velocidad predeterminada, por ejemplo, menos de 5 millas por hora (mph), ninguno de los pasadores accionadores 144 se acciona como se muestra en las figuras 6A y 6, y el volante 120 puede girarse libremente a través de su rango de movimiento rotacional completo (sin restricciones). Se observa que cuando se gira el volante 120, el SCDD 140 se encuentra correspondientemente muy cerca del bloque estacionario 185. Sin embargo, cuando el vehículo se mueve a una primera velocidad predeterminada o por encima de ella, por ejemplo, 10 millas por hora (mph), la unidad de control electrónico 80 determina que se ha alcanzado un primer umbral de prevención de dirección y envía una señal de accionamiento a un primer montaje de pasadores accionadores 144 como se muestra en la figura 6B y se evita que el volante 120 gire más allá de un primer rango restringido de movimiento rotacional. Cuando el vehículo se mueve a una segunda velocidad predeterminada o por encima de ella, por ejemplo, 35 millas por hora (mph), la unidad de control electrónico 80 determina que se ha alcanzado un segundo umbral de prevención de la dirección y envía una señal de accionamiento a un segundo montaje de pasadores accionadores 144 como mostrado en la figura 6C y se impide que el volante 120 gire más allá de un segundo rango restringido de movimiento rotacional. Cuando el vehículo se mueve a una tercera velocidad predeterminada o por encima de ella, por ejemplo, 65 millas por hora (mph), la unidad de control electrónico 80 determina que se ha alcanzado un tercer umbral de prevención de dirección y envía una señal de accionamiento a un tercer montaje de pasadores accionadores 144 como se muestra en la figura 6D y se impide que el volante 120 gire más allá de un tercer rango restringido de movimiento rotacional. Cuando el vehículo reduce la velocidad a menos de un umbral de velocidad predeterminado dado, o cuando se acciona o extiende un montaje más restrictivo de pasadores accionadores 144, la unidad de control electrónico 80 envía una señal de retracción a un montaje dado de pasadores accionadores 144 y los pasadores accionadores 144 se "desactivan" o retraen y vuelven a su posición inicial, el volante 120 puede girarse de nuevo libremente en ambas direcciones (CCW y CW) a menos que y hasta que se alcance otro umbral de prevención de dirección. Se observa que en la cuarta realización de la invención, a diferencia de los sistemas que reaccionan al inicio del vuelco del vehículo, el ASRLD 110 funciona en un modo "proactivo" al evitar que el vehículo inicie un vuelco.
Se observa que el ASRLD 110 se adapta preferiblemente de tal manera que los varios umbrales de prevención de la dirección sean de incrementos sustancialmente finos de modo que la variación del rango de movimiento de la dirección del volante 120 se realice de una manera que se aproxime a un método suave no escalonado. Por ejemplo, si un vehículo equipado con el ASRLD 110 estuviera viajando sobre una superficie pavimentada horizontal plana sustancialmente grande a una velocidad alta, como por ejemplo 100 mph, y el volante 120 tuviera que girarse bruscamente hacia la derecha (o a la izquierda), el ASRLD 110 evitaría que el volante 120 se girase hacia la derecha (o hacia la izquierda) hasta el punto de que el vehículo se volcara hacia la izquierda (o hacia la derecha) y, más específicamente, permitiría que el volante 120 girase hacia la derecha (o hacia la izquierda) muy cerca, pero justo menos, que el umbral de vuelco del vehículo. Además, en el escenario descrito anteriormente, si la carga de dirección hacia la derecha (o hacia la izquierda) se mantuviera en el volante 120 y se permitiera que el vehículo desacelerara, por ejemplo, girando por inercia o frenando, el vehículo giraría hacia la derecha (o hacia la izquierda) en un giro hacia la derecha (o la izquierda) sustancialmente más pronunciado (por ejemplo, un radio de giro sustancialmente decreciente) correspondiente a la velocidad disminuida hasta que el vehículo desacelerase hasta el punto en que estaría desplazándose a menos del primer umbral de prevención de dirección o el más lento (por ejemplo, menos de 10 mph). Una vez que el vehículo ha desacelerado hasta el primer umbral de prevención de dirección o el más lento, el vehículo luego giraría hacia la derecha (o hacia la izquierda) a una velocidad de giro constante que sería la velocidad de giro total sin restricciones del vehículo. Por tanto, mediante esta descripción, puede verse que sustancialmente a cualquier velocidad del vehículo, se permite que el vehículo gire a una velocidad que se aproxima, pero es justo inferior al umbral de vuelco del vehículo para dicha velocidad "cualquiera" dada. El ASRLD 110 es de alguna manera análogo al "frenado antibloqueo". Con el frenado antibloqueo, el frenado y el control del vehículo se maximiza (la distancia de frenado se minimiza) al permitir que los frenos apliquen una fuerza de frenado que se acerca, pero que no se permite exceder nunca, al umbral de frenado de tracción del neumático al suelo. De manera análoga, con el ASRLD 110, la dirección y el control del vehículos se maximizan permitiendo que el vehículo se conduzca a un grado que se aproxima, pero que no se permite exceder nunca, al umbral de volcado del vehículo.
Claims (11)
1. Un aparato de prevención de vuelcos (10) que evita que el aparato de dirección del vehículo dirija el vehículo más allá de un ángulo umbral de vuelco predeterminado de dicho vehículo pero que a la vez permita que el aparato de dirección del vehículo permanezca por lo demás utilizable sobre un rango de movimiento de dirección no de vuelco de dicho vehículo.
2. El aparato de prevención de vuelcos de la reivindicación 1, en donde dicho aparato de prevención de vuelcos (10) evita que dicho aparato de dirección dirija el vehículo hasta el punto de vuelco del vehículo.
3. El aparato de prevención de vuelcos de la reivindicación 1, en donde dicho aparato de prevención de vuelcos (10) se acciona automáticamente en respuesta a la velocidad de dicho vehículo.
4. El aparato de prevención de vuelcos de la reivindicación 1, en donde dicho aparato de prevención de vuelcos (10) se instala en dicho vehículo adaptado de tal manera que dicho vehículo pueda dirigirse manualmente dentro de un rango de movimiento de dirección no de vuelco de dicho vehículo.
5. El aparato de prevención de vuelcos de la reivindicación 1, en donde dicho aparato de prevención de vuelcos (10) tiene un primer modo y un segundo modo y está adaptado de tal manera que
cuando dicho aparato de prevención de vuelcos está en dicho primer modo, dicho aparato de prevención de vuelcos permite que el aparato de dirección del vehículo dirija dicho vehículo dentro de un rango de movimiento no de vuelco de dicho vehículo, y de tal manera que cuando dicho aparato de prevención de vuelcos está en dicho segundo modo, dicho aparato de prevención de vuelcos evita automáticamente que dicho aparato de dirección dirija dicho vehículo más allá del ángulo umbral de vuelco predeterminado de dicho vehículo.
6. El aparato de prevención de vuelcos de la reivindicación 5, en donde dicho segundo modo define además modo de accionamiento automático del mecanismo de dirección, y en donde dicho mecanismo de dirección se acciona automáticamente en respuesta a por lo menos uno de velocidad del vehículo, grado de posición de dirección, centro de gravedad del vehículo, rigidez de la suspensión del vehículo, anchura de la base de los neumáticos del vehículo, carga del vehículo, presión de los neumáticos del vehículo, tracción entra una carretera y los neumáticos del vehículo, y ángulo de inclinación de la carretera.
7. El aparato de prevención de vuelcos de la reivindicación 5, en donde dicho aparato de prevención de vuelcos (10) realiza automáticamente por lo menos uno de una transición de dicho primer modo a dicho segundo modo y una transición de dicho segundo modo a dicho primer modo.
8. El aparato de prevención de vuelcos de la reivindicación 5, en donde dicho aparato de prevención de vuelcos (10) pasa de dicho segundo modo a dicho primer modo en respuesta a la aplicación de carga a un volante de dicho vehículo.
9. El aparato de prevención de vuelcos de la reivindicación 8, en donde dicha aplicación de carga a un volante (20) de dicho vehículo define la aplicación de carga a dicho volante (20) de tal manera que dicho volante (20) se gira a una orientación rotacional por debajo de un umbral de prevención de dirección.
10. El aparato de prevención de vuelcos de la reivindicación 5, en donde dicho aparato de prevención de vuelcos (10) se monta en dicho vehículo.
11. Un vehículo que comprende el aparato de prevención de vuelcos de cualquier reivindicación anterior.
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