Determinación de un par de dirección nominal en un dispositivo de dirección.

Procedimiento para determinar un par de dirección nominal (torTB) para un medio de dirección (10) de undispositivo de dirección (2) en un vehículo a fin de regular un par de dirección,

caracterizado por que

- se determina un par de dirección base (torB) en función de una fuerza actuante desde fuera (torR) y unavelocidad de vehículo (velV);

- se determina, en función de una velocidad de dirección (anvSW) y la velocidad de vehículo (velV), un par deamortiguación (torD) para generar una amortiguación activa;

- se determina, en función de la velocidad de dirección (anvSW) y la velocidad de vehículo (velV), un par dehistéresis (torF) para representar un rozamiento;

- se determina, en función de un ángulo de volante (angSW) y la velocidad de vehículo (velV), un par de centrado(torCF; torC) hacia la posición de línea recta del medio de dirección (10); y

- el par de dirección base (torB), el par de amortiguación (torD), el par de histéresis (torF) y el par de centrado(torCF; torC) forman componentes individuales en función de los cuales se determina el par de direcciónnominal (torTB).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/050400.

Solicitante: ZF LENKSYSTEME GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: RICHARD-BULLINGER-STRASSE 77 73527 SCHWÄBISCH GMÜND ALEMANIA.

Inventor/es: WERNER, THOMAS, GREUL,ROLAND.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B62D5/04 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B62 VEHICULOS TERRESTRES QUE SE DESPLAZAN DE OTRO MODO QUE POR RAILES.B62D VEHICULOS DE MOTOR; REMOLQUES (dirección o guiado de máquinas o instrumentos agrícolas según un recorrido determinado A01B 69/00; ruedas, ruedecillas pivotantes, mejora de la adherencia de ruedas B60B; neumáticos para vehículos, inflado de neumáticos, cambio o reparación de neumáticos B60C; conexiones entre vehículos de un mismo tren o de un conjunto similar B60D; vehículos raíl-carretera, vehículos anfibios o transformables B60F; disposiciones de suspensión B60G; calefacción, refrigeración, ventilación u otros dispositivos de tratamiento del aire B60H; ventanas, parabrisas, techos descapotables, puertas o dispositivos similares, cubiertas de protección para vehículos fuera de servicio B60J; disposiciones de conjuntos de propulsión, accionamientos auxiliares, transmisiones, disposición de instrumentos o tableros de a bordo B60K; equipo eléctrico o propulsión de vehículos de tracción eléctrica B60L; alimentación de energía eléctrica para vehículos de tracción eléctrica B60M; disposiciones para pasajeros no previstas en otro lugar B60N; vehículos adaptados al transporte de cargas o para llevar cargas u objetos especiales B60P; adaptación de los dispositivos de señalización o de iluminación, su montaje o soporte, circuitos a este efecto, para vehículos en general B60Q; vehículos, equipos o partes de vehículos, no previstos en otro lugar B60R; servicio,limpieza, reparación, elevación o maniobra, no previstos en otro lugar B60S; frenos, sistemas de control de frenos o partes de estos sistemas B60T; vehículos de colchón de aire B60V; ciclos de motor, sus accesorios B62J, B62K; ensayo de vehículos G01M). › B62D 5/00 Dirección asistida o de relé de potencia (para ruedas no orientables B62D 11/00; servomotores de fluido bajo presión en general F15B). › eléctrica, p. ej. utilizando un servomotor eléctrico conectado o que forma parte del mecanismo de dirección.
  • B62D6/00 B62D […] › Dispositivos para el control automático de la dirección en función de las condiciones de conducción, que son detectadas y para las cuales es aplicada una reacción (medios para producir un cambio en la dirección del vehículo B62D 1/00; válvulas de control de la dirección B62D 5/06; combinados con medios para inclinar el vehículo o las ruedas en los giros B62D 9/00).

PDF original: ES-2445144_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Determinación de un par de dirección nominal en un dispositivo de dirección.

La invención concierne a un procedimiento para determinar un par de dirección nominal para un medio de dirección de un dispositivo de dirección en un vehículo.

La invención concierne también a un aparato de control para controlar/regular un dispositivo de dirección en un vehículo. La invención concierne igualmente a un programa informático que puede ejecutarse en un aparato de control para controlar/regular un dispositivo de dirección en un vehículo.

En los modernos dispositivos de dirección, por ejemplo en una servodirección eléctrica (EPS) o en un llamado sistema de dirección por cable (Steer-by-Wire - SbW) , se obtiene un par de dirección nominal que se aplica a un medio de dirección, por ejemplo a un volante, para contrarrestar la fuerza aplicada por el conductor o para asistir a la fuerza aplicada por el conductor. El par de dirección nominal puede denominarse también par manual nominal. Se le deberá proporcionar así al conductor una sensación de conducción correspondiente a la situación de conducción actual. En una dirección convencional, en la que existe una unión mecánica entre el medio de dirección y las ruedas a dirigir, el par de dirección nominal depende decisivamente de las fuerzas de guiado lateral que actúan sobre el dispositivo de dirección y finalmente sobre el medio de dirección a través de un varillaje de dirección.

En un sistema de dirección SbW se genera el par de dirección nominal, por ejemplo, por medio de un llamado actuador de volante. En un sistema EPS, en el que existe una unión mecánica entre el volante y las ruedas a dirigir, se ofrecen conceptos de regulación actuales que hacen posible la regulación de un par de dirección nominal correspondiente al par manual nominal para generar una sensación de dirección deseada en el volante. A este fin, se activa o se regula un motor eléctrico o una servounidad electromecánica de tal manera que se ajuste el par de dirección nominal correspondiente al par manual nominal deseado. El par de dirección nominal puede describir el par en la barra de torsión o el par en el volante.

Tanto para sistemas SbW como para sistemas EPS con un concepto de regulación para regular el par de dirección se presentan diferentes criterios para calcular el par manual nominal o para calcular el par de dirección nominal. En función de la naturaleza del sistema de dirección, el par de dirección corresponde, por ejemplo, al par manual y/o a un llamado par de barra de torsión. Los criterios antes citados se basan en diferentes funciones de aplicación, si bien su combinación no proporciona una sensación de dirección satisfactoria en algunos estados de conducción o en algunas situaciones de conducción. Para la determinación del par de dirección nominal se puede tener en cuenta, por ejemplo, una aceleración transversal actual en forma de una llamada fuerza de cremallera. Además, se pueden aprovechar otras magnitudes. Asimismo, se pueden aprovechar funciones de aplicación ya existentes que, además, tengan en cuenta, por ejemplo, pares de rozamiento, con lo que se puede representar de manera más realista la repercusión de la aceleración transversal sentida realmente en el medio de dirección.

En principio, para la determinación del par de dirección nominal existe de momento la dificultad de seleccionar magnitudes de entrada adecuadas. Estas magnitudes de entrada pueden combinarse después de maneras diferentes, siendo frecuente que ya no se pueda entender completamente la influencia de una magnitud de entrada individual, con lo que sólo con dificultad es posible una corrección o mejora de un par de dirección nominal.

El documento EP 2 020 363 A2 concierne a un dispositivo de control para vehículos. Un primer aparato de control influye sobre la relación de multiplicación entre las ruedas dirigidas y el volante. Un segundo aparato de control influye sobre un par auxiliar para el dispositivo de dirección.

El cometido de la presente invención consiste en materializar una sensación de dirección por generación de un par de dirección nominal tanto para sistemas SbW como para sistemas EPS con un concepto de regulación para regular el par de dirección. La sensación de dirección o el par de dirección nominal deberá poder adaptarse aquí a diferentes direcciones o tipos de vehículo o requisitos. La sensación de dirección resultante deberá presentar en todos los estados de conducción y situaciones de conducción una sensación de dirección equivalente o mejorada en comparación con los sistemas de dirección hidráulicos y electromecánicos que se encuentran hoy en día en el mercado. Se deberá conseguir así que se transmitan al conductor del modo más fiable y preciso posible, a través del par de dirección nominal y el medio de dirección, informaciones sobre estados de conducción y situaciones de conducción actuales.

El problema se resuelve con un procedimiento de la clase citada al principio por el hecho de que el par de dirección nominal se forma en función de componentes individuales, comprendiendo los componentes individuales al menos un par de dirección base, un par de amortiguación, un par de histéresis y un par de centrado. Estos componentes individuales pueden combinarse, por ejemplo por adición, para obtener el par de dirección nominal.

El par de dirección base se determina en función de una fuerza actuante desde fuera, es decir, por ejemplo, la llamada fuerza de cremallera o una aceleración transversal detectada por medio de un sensor adecuado, y en función de una velocidad del vehículo. Por tanto, el par de dirección base genera un nivel de fuerza de dirección

básico, teniéndose en cuenta la fuerza de cremallera actual en función de la velocidad actual. El nivel de fuerza de dirección básico se genera preferiblemente por medio de curvas características de par aplicables que dependen de la fuerza de cremallera. Están presentes en este caso evoluciones diferentes de las curvas características de par de dirección base para distintas velocidades. Estas evoluciones diferentes de las curvas características de par de dirección base pueden determinarse, por ejemplo, en función de un vehículo determinado o de un confort o sensación de dirección que deba conseguirse. Con el par de dirección base se puede conseguir así el llamado efecto servotrónico conocido por sistemas de dirección hidráulicos. Según otra forma de ejecución, se genera el par de dirección base por medio de un campo característico, con lo que el par de dirección base se determina en función de una velocidad actual del vehículo y una fuerza actual que opera desde fuera.

El par de amortiguación se determina en función de una velocidad de dirección, es decir, por ejemplo, una velocidad del volante, y de la velocidad del vehículo. Se genera así una llamada amortiguación activa que hace posible asistir al conductor durante el proceso de dirección debido a que, por ejemplo, se estabiliza la dirección. Puede estar previsto a este respecto prefijar a una alta velocidad del vehículo y una alta velocidad de dirección un par de dirección más alto para reducir el riesgo de una sobredirección.

El par de histéresis se determina en función de la velocidad de dirección actual y de la velocidad actual del vehículo. El par de histéresis se opone al movimiento del volante y hace posible así la representación de un rozamiento. Ventajosamente, el par de histéresis se determina, además, en función de un par de dirección actual, con lo que se consigue una sensación de dirección nuevamente mejorada.

El par de centrado se determina en función de un ángulo de dirección y de la velocidad del vehículo. El par de centrado genera un par de dirección orientado hacia una posición de línea recta del medio de dirección, con lo que se consigue una mejora de la sensación de dirección. La dependencia respecto de la velocidad del vehículo hace posible aumentar el par de centrado, por ejemplo a altas velocidades del vehículo, y reducirlo a velocidades más pequeñas del vehículo. Preferiblemente, el par de centrado se genera de tal manera que dependa de un intervalo angular prefijable en torno a la posición de línea recta. En consecuencia, se puede así señalizar bien una ligera desviación respecto de la posición de línea recta por medio de la contribución al par de dirección nominal, mientras que hay que partir de la consideración de que una fuerte desviación respecto de la posición de línea recta ya no necesita una contribución especial del par de centrado al par de dirección nominal, puesto que la desviación más fuerte es suficientemente señalizada por otros componentes.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para determinar un par de dirección nominal (torTB) para un medio de dirección (10) de un dispositivo de dirección (2) en un vehículo a fin de regular un par de dirección, caracterizado por que

-se determina un par de dirección base (torB) en función de una fuerza actuante desde fuera (torR) y una velocidad de vehículo (velV) ;

-se determina, en función de una velocidad de dirección (anvSW) y la velocidad de vehículo (velV) , un par de amortiguación (torD) para generar una amortiguación activa;

-se determina, en función de la velocidad de dirección (anvSW) y la velocidad de vehículo (velV) , un par de histéresis (torF) para representar un rozamiento;

-se determina, en función de un ángulo de volante (angSW) y la velocidad de vehículo (velV) , un par de centrado (torCF; torC) hacia la posición de línea recta del medio de dirección (10) ; y

-el par de dirección base (torB) , el par de amortiguación (torD) , el par de histéresis (torF) y el par de centrado (torCF; torC) forman componentes individuales en función de los cuales se determina el par de dirección nominal (torTB) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se determinan adicionalmente el par de histéresis (torF) y/o el par de amortiguación (torD) en función de un par de dirección (torSW) .

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se determina el par de dirección base (torB) por medio de curvas características de par de dirección base prefijables, estando previstas curvas características de par de dirección base que discurren de manera disitinta para al menos dos intervalos de velocidad diferentes.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se genera el par de centrado (torCF; torC) dentro de un intervalo angular prefijable en torno a la posición de línea recta.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la fuerza actuante desde fuera (torAR) corresponde a una fuerza de cremallera y/o una fuerza de guiado lateral.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se determina un par de retroceso (torAR) como otro componente individual en función del ángulo de volante (angSW) , la velocidad de vehículo (velV) y la velocidad de dirección (anvSW) .

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que se determina adicionalmente el par de retroceso (torAR) en función de un par de dirección (torSW) .

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que se determina en un paso intermedio (35) un par de dirección base con reposición (torBC) en función del par de dirección base (torB) y el par de centrado (torC) y se forma el par de dirección nominal (torTB) en función del par de dirección base con reposición (torBC) , el par de amortiguación (torD) y el par de histéresis (torF) .

9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que se determina un par de velocidad nominal de volante (anvSWS) en función de la velocidad de vehículo (velV) y el ángulo de volante (angSW) , y se determina adicionalmente el par de dirección base con reposición (torBC) en función de la velocidad nominal de volante (anvSWS) , el ángulo de volante (angSW) y la velocidad de dirección (anvSW) , pasándose del par de dirección base (torB) a un par de reposición no amortiguado (torC) cuando una velocidad de dirección real captada (anvSW) es más pequeña que la velocidad nominal de volante prefijable (anvSWS) y el par de dirección base (torB) es más pequeño que el par de reposición originalmente necesario (torC) .

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se puede prefijar la proporción de la contribución de al menos un componente individual al par de dirección nominal (torTB) .

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que se prefijan automáticamente las proporciones de las contribuciones de los componentes individuales al par de dirección nominal (torTB) en función de un modo de conducción prefijable.

12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, caracterizado por que se prefijan automáticamente las proporciones de las contribuciones de los componentes individuales al par de dirección nominal (torTB) en función de un estado de conducción actual.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se determina al menos un par adicional y se añade éste al par de dirección nominal (torTB) , representando el al menos un par adicional al menos una de las informaciones siguientes:

-un estado de los neumáticos,

- una constitución de una superficie de calzada; -una irregularidad de la calzada; -un estado de conducción actual, especialmente un supervirado o un subvirado.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se determina al

menos un par adicional y se añade éste al par de dirección nominal (torTB) , describiendo el al menos un par adicional una vibración del medio de dirección para indicar una situación de peligro o indicando un aviso referente a un sentido de dirección recomendado.

15. Aparato de control (1) para controlar/regular un dispositivo de dirección (2) en un vehículo, comprendiendo el aparato de regulación (1) una funcionalidad para determinar un par de dirección nominal (torB) para un medio de dirección (10) del dispositivo de dirección (2) para regular un par de dirección, caracterizado por la funcionalidad consistente en que

-se puede determinar un par de dirección base (torB) en función de una fuerza actuante desde fuera (torR) y una velocidad de vehículo (velV) ; -se puede determinar, en función de una velocidad de dirección (anvSW) y la velocidad de vehículo (velV) , un 15 par de amortiguación (torD) para generar una amortiguación activa; -se puede determinar, en función de la velocidad de dirección (anvSW) y la velocidad de vehículo (velV) , un par de histéresis (torF) para representar un rozamiento; -se puede determinar, en función de un ángulo de volante (angSW) y la velocidad de vehículo (velV) , un par de entrado (torCF; torC) hacia la posición de línea recta del medio de dirección (10) ; y

- el par de dirección base, el par de amortiguación (torD) el par de histéresis (torF) y el par de centrado (torCF; torC) forman componentes individuales en función de los cuales se puede determinar el par de dirección nominal (torTB) .

16. Aparato se control (1) según la reivindicación 15, caracterizado por que el aparato de control (1) está preparado para realizar un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

17. Programa informático que puede ejecutarse en un aparato de control (1) para controlar y/o regular un dispositivo de dirección (2) y especialmente en un microprocesador (3) del aparato de control (1) , caracterizado por que el programa informático está programado para realizar un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

18. Programa informático según la reivindicación 17, caracterizado por que el programa informático está 30 almacenado en un elemento de memoria (5) .


 

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