PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA EL ARRANQUE EN PENDIENTE.

Procedimiento para facilitar el arranque en subida de un vehículo a motor estacionario,

caracterizado por las siguientes etapas: a) como mínimo se aplica un dispositivo de freno utilizando el pedal de freno, caracterizado por: b) una unidad de control (30) estima la resistencia al desplazamiento del vehículo, c) la unidad de control (30) determina la marcha de arranque, el par mínimo transmitido por el embrague y una velocidad mínima del motor a efectos de superar dicha resistencia al desplazamiento estimada, d) cuando el conductor libera el pedal de freno, la unidad de control (30) mantiene el dispositivo de freno aplicado, de manera que el vehículo permanece estacionario, e) el conductor acciona el pedal del acelerador a una posición que corresponde, como mínimo, a dicho par mínimo transmitido por el embrague, f) un dispositivo de embrague (2) para transmitir el par del motor del vehículo, cuyo embrague es activado por la unidad de control (30) g) la unidad de control (30) libera el dispositivo de freno en paralelo con el dispositivo de embrague aplicado, de manera que el par de freno del dispositivo de freno disminuye como función del incremento del par motor transmitido por el dispositivo de embrague

SECTOR TÉCNICO

La presente invención se refiere a un procedimiento para facilitar el arranque en pendiente de un vehículo estacionario, y a un dispositivo para implementar el procedimiento.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Cuando un vehículo se encuentra estacionario en una pendiente ascendente y debe volver a ponerse en marcha sin desplazarse hacia atrás, es habitual que el conductor mantenga el vehículo estacionario utilizando el freno de mano y el freno de pie. Cuando el conductor empieza el arranque, desplaza el pie del pedal de freno al pedal del acelerador. Para que el vehículo no empiece a desplazarse hacia atrás, el conductor retiene el vehículo estacionario utilizando el freno de mano. Libera el freno de mano suavemente al mismo tiempo que aplica el acelerador, de manera que el vehículo no se desplace hacia atrás. Éste es especialmente el caso para vehículos con cambio de marchas manual, en el que el pie izquierdo acciona el embrague.

Se han propuesto muchos sistemas distintos para facilitar el arranque de un vehículo que se encuentra en una pendiente ascendente. Estos sistemas se designan habitualmente con el nombre de “retención en cuesta” (“hill holder”) y funcionan cuando el conductor, habitualmente utilizando un conmutador, activa la función de arranque en pendiente cuando el vehículo se encuentra estacionario. El sistema retiene el vehículo estacionario utilizando el freno de servicio del vehículo hasta que ocurre una situación predeterminada, por ejemplo, que el conductor acelera, el conductor suelta el pedal del embrague, el par del motor tiene un cierto valor, el vehículo se desplaza hacia delante, etc. El sistema libera entonces la fuerza del freno.

Se describen sistemas auxiliares de arranque en cuesta de tipo conocido para vehículos con cajas de cambio manuales entre otros en los documentos US 6 009 984-A, US 5 452 946-A, US 4 676 354-A, EP 523 338-A2 y EP 507 466-A1.

Es una característica habitual de todos estos sistemas que requieran uno o varios sensores adicionales que detectan situaciones en la línea de transmisión del vehículo. Varios de los sistemas tienen un sensor de inclinación que detecta si el vehículo se encuentra en un gradiente de cuesta, es decir, ascendente. También se incluyen sensores para detectar la situación del pedal de freno y la del pedal del acelerador, el par del motor, el peso total del vehículo, etc. Estos sistemas funcionan frecuentemente bien para las condiciones para las que están diseñados. Dado que los sistemas son complejos, es difícil o imposible que el conductor conozca con precisión la forma en que un determinado sistema funcionará en una situación determinada. Esto puede conducir a que se presenten ocasiones en las que el sistema funciona de manera no esperada por el conductor, lo que podría resultar en peligro de accidente. Además, la gran complejidad de los sistemas descritos significa que la fiabilidad es menor que para un sistema que no requiere un gran número de componentes externos, dado que el fallo de uno de los componentes incluidos puede resultar en que el sistema deje de funcionar. Otra desventaja de los sistemas descritos es que los sensores adicionales añaden costes innecesarios al precio de venta del vehículo.

Otro problema con los sistemas que se han propuesto es que es posible utilizarlos como freno de estacionamiento. Al mantener estacionario el vehículo mediante el freno de servicio, esto significa que el conductor puede activar el sistema cuando está estacionando el vehículo, por ejemplo, cuando está estacionando el vehículo solamente para un tiempo muy corto, por ejemplo, para un periodo corto de carga o descarga o para la comida. Frecuentemente, es más fácil activar el sistema que utilizar el control de freno de estacionamiento. Esto también significa que el conductor puede acostumbrarse, como rutina, a utilizar el sistema como freno de estacionamiento. Si ocurre algo cuando el vehículo está estacionado de esta manera, el vehículo puede perder por completo capacidad de frenado. Por ejemplo, el vehículo puede empezar a rodar de manera incontrolada con el peligro de serios daños. Esto puede ocurrir si, por ejemplo, el conductor se retrasa y/o el sistema de frenos pierde presión más rápidamente de lo esperado, por ejemplo, si un componente tiene ciertas fugas.

Otro sistema conocido se describe en el documento US 5 820 515-A cuyo sistema está destinado a una caja de cambios automática. Igual que en los sistemas que se han mencionado anteriormente, este sistema requiere también uno o varios sensores que detecten la situación de la línea de transmisión del vehículo y un sensor de inclinación que detecte si el vehículo se encuentra en un gradiente ascendente. También se incluyen los sensores o modelos de cálculo para estimación de la situación del pedal de freno y del pedal del acelerador, el par del motor, el peso total del vehículo, etc. La desventaja de este sistema es la eficiencia relativamente baja del convertidor de par que forma parte de la transmisión.

Los problemas mencionados anteriormente pueden ser solucionados utilizando una caja de cambios con etapa de marchas, automatizada con un embrague de disco automático, dotado de un sistema de control que coordina el funcionamiento del freno de servicio, el motor y el embrague de disco de la caja de cambios automatizada. La solución, de acuerdo con la invención impide que el vehículo pueda rodar en la dirección errónea durante una secuencia de arranque, lo que reduce la carga en el embrague y además minimiza el riesgo de accidentes. La solución de acuerdo con la invención, impide también que el sistema de arranque en cuesta sea utilizado como freno de estacionamiento. La solución es además resistente a fallos en los sensores componentes, dado que las señales necesarias pueden ser calculadas en caso conveniente de otras formas. La solución funciona de manera intuitiva para el conductor, lo que significa que el conductor no se ve sorprendido por el funcionamiento del sistema con el resultado de que se produzca peligro de accidente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

El objetivo de la invención consiste, por lo tanto, en dar a conocer un procedimiento para facilitar el arranque en cuesta de un vehículo de motor estacionario en una forma simple e intuitiva en el mayor grado posible y asimismo un dispositivo para implementar el procedimiento según la invención. Esta solución se describe por las características de la reivindicación 1 con respecto al procedimiento y por la reivindicación 9 con respecto al dispositivo.

El funcionamiento de la invención se describirá en detalle en el diagrama de flujo de la figura 3. El procedimiento comprende básicamente las siguientes etapas:

a) como mínimo, un dispositivo de freno es aplicado utilizando un pedal de freno, b) una unidad de control efectúa la estimación de la resistencia al desplazamiento del vehículo, c) la unidad de control determina la marcha de arranque, un par mínimo del motor y una velocidad mínima del motor para superar la resistencia al avance que se ha estimado, d) si el conductor libera por completo el pedal del embrague, la unidad de control mantendrá el dispositivo de frenado aplicado, de manera que el vehículo permanece estacionario. e) el conductor acciona el pedal del acelerador a una posición que corresponde, como mínimo, a dicha velocidad mínima del motor, f) un dispositivo de embrague en la caja de cambios del vehículo es activado por la unidad de control, la velocidad del motor ha alcanzado la velocidad mínima antes mencionada para el motor, g) la unidad de control libera el dispositivo de freno en paralelo con el acoplamiento del dispositivo de embrague de manera simultánea, de manera que el par de freno del dispositivo de frenado disminuye como función del incremento del par motor transmitido por el dispositivo del embrague.

A este respecto, es importante que el dispositivo de freno esté completamente liberado cuando el par motor es suficiente para retener el vehículo estacionario en la pendiente ascendente de referencia. El vehículo puede ser puesto en marcha entonces sin rodar hacia atrás al mismo tiempo que los frenos no se mantienen aplicados durante un tiempo excesivamente largo.

La “resistencia al desplazamiento” significa básicamente la fuerza que se tiene que superar con el par motor transmitido por el embrague a efectos de que el vehículo empiece a desplazarse hacia delante. Esto depende principalmente del peso total del vehículo y del gradiente de la vía de circulación.

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1. Procedimiento para facilitar el arranque en subida de un vehículo a motor estacionario, caracterizado por las siguientes etapas:

a) como mínimo se aplica un dispositivo de freno utilizando el pedal de freno, caracterizado por: b) una unidad de control (30) estima la resistencia al desplazamiento del vehículo, c) la unidad de control (30) determina la marcha de arranque, el par mínimo transmitido por el embrague y una velocidad mínima del motor a efectos de superar dicha resistencia al desplazamiento estimada, d) cuando el conductor libera el pedal de freno, la unidad de control (30) mantiene el dispositivo de freno aplicado, de manera que el vehículo permanece estacionario, e) el conductor acciona el pedal del acelerador a una posición que corresponde, como mínimo, a dicho par mínimo transmitido por el embrague, f) un dispositivo de embrague (2) para transmitir el par del motor del vehículo, cuyo embrague es activado por la unidad de control (30) g) la unidad de control (30) libera el dispositivo de freno en paralelo con el dispositivo de embrague aplicado, de manera que el par de freno del dispositivo de freno disminuye como función del incremento del par motor transmitido por el dispositivo de embrague.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de freno es liberado por completo cuando el par de impulsión es, como mínimo, suficiente para mantener el vehículo estacionario.

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, caracterizado porque la unidad de control mantiene el dispositivo de frenado aplicado durante un periodo de tiempo predeterminado después de que el pedal de freno ha sido liberado.

4. Procedimiento, según la reivindicación 3, caracterizado porque la unidad de control libera el dispositivo de frenado gradualmente después de un segundo periodo de tiempo predeterminado si el pedal del acelerador no ha sido accionado.

5. Procedimiento, según la reivindicación 3, caracterizado porque la unidad de control libera el dispositivo de frenado gradualmente después de un segundo periodo de tiempo predeterminado si el pedal de freno no ha sido accionado.

6. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de control (30) libera el dispositivo de freno en paralelo con el dispositivo de embrague aplicado, de manera que el par de freno del dispositivo de freno disminuye proporcionalmente al aumento del par del motor transmitido por el dispositivo de embrague.

7. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de control (30) estima dicha resistencia al desplazamiento con respecto el peso total del vehículo y al gradiente de la pendiente.

8. Procedimiento, según la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de control (30) determina en base a dicha resistencia al desplazamiento que existe riesgo de que el vehículo se desplace en la dirección errónea y activa una función de arranque en subida.

9. Procedimiento, según la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de control (30) determina en una primera etapa una marcha de arranque para la caja de cambios (2) con respecto a la resistencia al desplazamiento.

10. Procedimiento, según la reivindicación 9, caracterizado porque la unidad de control (30) determina en una segunda etapa un par mínimo del motor (TE) y una velocidad mínima del motor (NE) a efectos de superar dicha resistencia estimada al desplazamiento.

11. Procedimiento, según la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de control (30) determina en una primera etapa un par motor mínimo (TE) y una velocidad mínima del motor (NE) a efectos de superar dicha resistencia al desplazamiento estimada.

12. Procedimiento, según la reivindicación 11, caracterizado porque la unidad de control (30) determina en una segunda etapa una marcha de arranque para la caja de cambios (2) con respecto a la resistencia al desplazamiento.

13. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de control (30) continúa manteniendo el dispositivo de freno aplicado si el conductor no acciona el pedal del acelerador a la posición que corresponde, como mínimo, a dicho par mínimo transmitido por el embrague.

14. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de control (30) continúa manteniendo el dispositivo de freno aplicado si la velocidad del motor no ha alcanzado dicha velocidad mínima del motor NE que se requiere para obtener dicho par mínimo transmitido por el embrague.

15. Procedimiento, según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la unidad de control (30) activa el dispositivo de embrague cuando se consigue dicha velocidad mínima del motor NE.

16. Procedimiento, según la reivindicación 15, caracterizado porque la unidad de control (30) controla la velocidad del motor hacia la velocidad de arranque NST cuando el pedal del acelerador es accionado en una posición en la que la velocidad del motor supera dicha velocidad mínima NE.

17. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la función de arranque en subida es desactivada cuando el dispositivo de frenado es liberado por completo.

18. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la función de arranque en subida es desactivada cuando la unidad de control (30) detecta que el vehículo está desplazándose en la dirección deseada.

19. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque cuando la unidad de control (30) detecta que el vehículo está desplazándose en una dirección no deseada durante la aplicación del dispositivo de embrague, la unidad de control (30) mantendrá la presión del freno hasta que cese el movimiento del vehículo mientras el dispositivo de embrague continúa aplicado.

20. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque cuando la unidad de control (30) detecta que el vehículo se está desplazando en dirección no deseada durante la aplicación del dispositivo de embrague, la unidad de control (30) incrementará la presión del freno hasta que cese el movimiento del vehículo mientras el dispositivo de embrague continúa aplicado.

21. Dispositivo para facilitar el arranque en subida de un vehículo a motor estacionario, que comprende, como mínimo, un dispositivo de freno y un pedal de freno, un pedal del acelerador, una unidad de control (30) para controlar dicho dispositivo de freno, velocidad del motor y dispositivo de embrague (2) para la caja de cambios

(3) y , como mínimo, un sensor para medir la situación de, como mínimo, uno de los dispositivos indicados, caracterizado porque el dispositivo de freno se ha dispuesto de manera que es aplicado por el conductor y es liberado proporcionalmente al incremento del par de impulsión transmitido del embrague cuando la velocidad del motor llega a la velocidad mínima (NE) que es estimada por la unidad de control (30) y es una función del peso total del vehículo y del gradiente de la subida.

22. Dispositivo, según la reivindicación 21, caracterizado porque el dispositivo de freno está dispuesto a efectos de ser liberado por completo cuando el par de impulsión es suficiente para mantener el vehículo estacionario.

23. Dispositivo, según la reivindicación 21, caracterizado porque el dispositivo de freno está dispuesto a efectos de ser aplicado por la unidad de control durante un tiempo predeterminado después de que el conductor libera el pedal de freno.

24. Dispositivo, según la reivindicación 23, caracterizado porque el dispositivo de freno está dispuesto para su liberación gradual durante un segundo periodo de tiempo predeterminado si el pedal del acelerador no ha sido accionado.

25. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 23 y 24, caracterizado porque el periodo de tiempo es de 1-5 segundos.

26. Dispositivo, según la reivindicación 21, caracterizado porque el dispositivo de freno consiste en el freno de servicio 37 del vehículo.

27. Dispositivo, según la reivindicación 21, caracterizado porque la unidad de control está dispuesta a efectos de estimar el par de arranque requerido con respecto al peso total del vehículo y al gradiente de la subida.

28. Dispositivo, según la reivindicación 27, caracterizado porque la unidad de control está dispuesta a efectos de estimar la marcha de arranque requerida para la caja de cambios.

29. Dispositivo, según la reivindicación 28, caracterizado porque la unidad de control está dispuesta a efectos de controlar la velocidad del motor hacia una velocidad de arranque (NST) cuando la velocidad requerida por el conductor supera dicha velocidad mínima (NE)

30. Dispositivo, según la reivindicación 29, caracterizado porque el embrague está dispuesto para ser activado cuando la velocidad del motor se encuentra próxima a dicha velocidad mínima o es igual a ella.

31. Dispositivo, según la reivindicación 21, caracterizado porque la caja de cambios está dotada de un embrague disco automático.

32. Dispositivo, según la reivindicación 31, caracterizado porque el embrague disco está dispuesto a efectos de 5 poder ser controlado por la unidad de control.

33. Dispositivo, según la reivindicación 27, caracterizado porque un sensor conectado a la unidad de control está constituido por un sensor de inclinación.

10 34. Dispositivo, según la reivindicación 27, caracterizado porque el sensor conectado a la unidad de control es uno sensor de par.

35. Dispositivo, según la reivindicación 27, caracterizado porque el sensor conectado a la unidad de control es un

sensor de peso. 15

36. Dispositivo, según la reivindicación 27, caracterizado porque el sensor conectado a la unidad de control es un sensor de dirección para la dirección de movimiento del vehículo.