ES2204986T3 - Procedimiento para detectar sobreesolicitaciones en vehiculos. - Google Patents

Abstract

EN UN PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACION DE SOBRECARGAS DE UN VEHICULO SE VALORAN LAS SEÑALES DE PARTIDA EN UN TRANSMISOR DE ACELERACION PRESENTE EN EL VEHICULO, CUANDO SE ENCUENTRAN SOBRE UN VALOR UMBRAL Y A LAS QUE SE SUMAN LAS SEÑALES VALORADAS.

Description

Procedimiento para detectar sobreesolicitaciones en vehículos.

La invención se refiere a un procedimiento para detectar sobresolicitaciones en vehículos.

Dependiendo del modo de funcionamiento, los vehículos son sometidos a solicitaciones de diferente magnitud. Por ejemplo, un funcionamiento permanente de un vehículo en autopistas, incluso aunque vaya acompañado de una alta velocidad del mismo, no conduce en general a una solicitación excesiva del vehículo o de sus componentes. En primer lugar, hay que citar aquí el tren de rodadura como un todo y sus partes, pero también los elementos de suspensión y de amortiguación, así como, por ejemplo, la carrocería y sus partes. Por otro lado, un funcionamiento de un vehículo sobre carreteras malas, por ejemplo provistas de baches y desigualdades de la calzada, representa una carga sensiblemente mayor para el vehículo aun cuando tenga lugar a velocidades que son sensiblemente más reducidas en comparación con un viaje en autopista. Por tanto, las prestaciones de marcha de un vehículo no constituyen un criterio para reconocer eventuales sobresolicitaciones del vehículo.

En este contexto, se conoce por la patente US 4,801,927 A el modo de reconocer la inestabilidad dinámica momentánea de una autovía con ayuda de la aceleración transversal de las ruedas. No se ha previsto aquí una manifestación sobre la solicitación del vehículo durante un prolongado espacio de tiempo.

Con otro procedimiento de vigilancia conocido por el documento DE 42 26 010 A se hace posible ciertamente una manifestación sobre la vida útil de partes del vehículo. Sin embargo, se ha previsto para ello que las partes del vehículo vayan provistas de transductores de carga separados.

Finalmente, se conoce por el documento FR-A-2 615 624 un procedimiento de la clase citada al principio en el que se emplean varios emisores de aceleración y se cuentan sus señales de salida cuando están por encima de valores umbral prefijados. Es así ciertamente posible obtener manifestaciones sobre la solicitación del vehículo. No es así posible una manifestación fiable sobre la solicitación del tren de rodadura.

La invención se basa en el problema de crear un procedimiento de la clase citada al principio que permita obtener de manera constructivamente sencilla una conclusión sobre posibles sobresolicitaciones del tren de rodadura.

La invención resuelve este problema con las particularidades caracterizadoras de la reivindicación 1.

En el marco de la invención no tiene un cometido especial el evento individual en el que se presenta una sobresolicitación del vehículo. Por el contrario, importa la suma de tales eventos. Por suma no ha de entenderse aquí, o al menos no ha de entenderse exclusivamente, la adición matemática de varios eventos en los que se presenta una sobresolicitación del vehículo. Por el contrario, ha de entenderse por suma el índice de valoración - formado a partir de estos eventos - en el que intervienen dichos eventos. Este índice de valoración es un buen indicador de un eventual daño del tren de rodadura.

Este daño del tren de rodadura tiene la propiedad de que no puede reconocerse desde fuera o no puede reconocerse sin dificultades. No va acompañado, o al menos no lo va necesariamente, de una deformación de alguna naturaleza o de un deterioro macroscópico de una parte del vehículo. Sin embargo, por otro lado, en caso de que se presente una sobresolicitación del tren de rodadura en el sentido de la invención, se señala o se puede apreciar la necesidad de realizar una revisión del vehículo y eventualmente también, como medida de precaución, un cambio de piezas del vehículo, como, por ejemplo, un parachoques.

Se ha visto que una revisión de piezas individuales del vehículo, por ejemplo en el marco de los estudios regulares de seguridad del vehículo, no excluye el riesgo de que, mucho antes del vencimiento de un estudio de esta clase, haya que realizar un cambio de algunas piezas del vehículo debido a sobresolicitaciones extraordinarias. En caso contrario, no está garantizado un funcionamiento adicional seguro del

\hbox{vehículo.}

La determinación del índice de valoración puede realizarse de manera diferente a partir de las señales de salida del emisor de aceleración. Ejemplos de ello se encuentran en las reivindicaciones 3 a 8.

Es especialmente ventajosa aquí la combinación de una valoración respecto de la amplitud y la duración, ya que a partir de ésta se puede determinar la entrada de energía en el vehículo. Esta entrada es una medida especialmente buena para la estimación de si y en qué cuantía han de esperarse deterioros o situaciones de peligro del vehículo o de piezas del mismo.

El propio emisor de aceleración puede ser un emisor de aceleración existente de todos modos en el vehículo que se utilice en el marco de la sensórica de choques para disparar un airbag frontal y/o un airbag lateral. Además, entra en consideración también un emisor de aceleración que se utilice en el marco de sistemas electrónicos de regulación de la fuerza de amortiguación. Este, debido a su posición, está asociada en el espacio al tren de rodadura y, por tanto, a la parte del vehículo que es la primera en resultar amenazada en el caso de sobresolicitaciones.

El empleo de un único emisor de aceleración es suficiente únicamente para una estimación aproximada de una sobresolicitación del vehículo. Si, según la invención, se emplean varios emisores de aceleración, se puede estimar entonces de manera sensiblemente más exacta la cuantía de la sobresolicitación del tren de rodadura y la necesidad de una eventual revisión y reparación de una pieza del vehículo mediante una comparación y/o suma de sus señales de salida valoradas y sumadas.

La invención se ocupa del problema de detectar sobresolicitaciones del vehículo. En trenes de rodadura de materiales tradicionales, como, por ejemplo, acero, las sobresolicitaciones de componentes del tren de rodadura van acompañadas de variaciones macroscópicamente apreciables. Se pueden citar aquí defectos locales, como deformaciones o anormalidades mecánicas o variaciones de vía y de inclinación de las ruedas del vehículo. Existe también una correlación macroscópicamente apreciable entre la magnitud de la sobresolicitación y el defecto aparecido del tren de rodadura o de los componentes del mismo. Con la utilización de materiales modernos, como plásticos reforzados con fibras, materiales compuestos o aleaciones de aluminio de alta resistencia, se dificulta el reconocimiento de daños en los componentes del tren de rodadura. La causa es la baja ductilidad de estos componentes. Los daños en los componentes no tienen como consecuencia una deformación visible de los mismos. Si se presenta una sobresolicitación del tren de rodadura, por ejemplo se pasa por encima de un obstáculo o se lanza el vehículo contra un bordillo, resulta difícil la estimación de si realmente se ha presentado una sobresolicitación del tren de rodadura que deberá tomarse en serie y eventualmente han de cambiarse componentes individuales del tren de rodadura hasta llegar al tren de rodadura completo.

Independientemente de la elección del respectivo emisor de aceleración, una característica esencial de la invención es el almacenamiento permanente no borrable de un valor extremo producido de la aceleración. Por valor extremo ha de entenderse un múltiplo. Se puede tratar aquí de la amplitud máxima de la señal de salida del emisor de aceleración. Igualmente, puede ser de interés el período de tiempo durante el cual la señal de salida está por encima del valor límite. En el marco de la invención pueden ser de importancia también otros parámetros de la señal de salida, como, por ejemplo, la subida, la evolución en el tiempo, el comportamiento de frecuencia y todas las informaciones conocidas en el marco de la evaluación de señales que se puedan obtener de la señal de salida del emisor de aceleración.

Por supuesto, los parámetros especiales a estudiar de la señal de salida correspondiente dependen también de la estructura, la posición en el espacio y/o el modo de trabajo del emisor de aceleración. También pueden ser de interés la estructura especial del tren de rodadura tanto respecto de la cooperación de los distintos componentes como respecto de las elasticidades generalmente existentes y que influyen sobre la señal de salida del emisor de aceleración. Pertenecen a éstas las elasticidades de los neumáticos y también las de soportes de goma y similares.

Además de los parámetros citados específicos del modelo de vehículo, pueden tenerse en cuenta también parámetros específicos del vehículo, como carga, tamaño de los neumáticos, velocidad y dirección de marcha del respectivo vehículo al presentarse un valor extremo de la aceleración, y estos parámetros pueden aprovecharse en el análisis para reconocer la magnitud de una sobresolicitación del tren de

\hbox{rodadura.}

Se pueden almacenar también otras informaciones que puedan ser de importancia para el acontecimiento que está correlacionado con la sobresolicitación. Pueden citarse aquí la fecha y la hora y/o una información del lugar de posición derivada, por ejemplo, de un sistema de navegación, en combinación con el valor extremo capturado del emisor de aceleración. Se puede fijar así también el instante o el lugar de un eventual suceso de accidente.

Se explica adicionalmente la invención con ayuda del dibujo. Muestran:

La Figura 1, esquemáticamente, un vehículo automóvil con un emisor de aceleración,

la Figura 2, la señal de salida del emisor de aceleración al presentarse una solicitación excesiva del tren de rodadura,

la Figura 3, la evolución típica de la señal de salida de un emisor de aceleración bajo una solicitación extrema del vehículo y

las Figuras 4/5, la evaluación y valoración de esta señal en el marco de la invención.

El vehículo mostrado esquemáticamente en la Figura 1 contiene un emisor de aceleración central que puede consistir, por ejemplo, en el sensor de disparo para un airbag en el lado del conductor y para un

\hbox{airbag}

en el lado del acompañante (no representado). En la rueda trasera izquierda 3, visto en la dirección de la marcha, se presenta una solicitación en forma de una fuerza que es superior a la que se presenta como máximo durante el uso normal del vehículo automóvil. Esta fuerza puede ser una fuerza F_{l} en dirección longitudinal o en dirección vertical. Se indica también una fuerza transversal por medio de una flecha F_{s}. Puede tratarse aquí de una fuerza lateral anormal que se presente, por ejemplo, al chocar contra un
bordillo.

En la Figura 2 se muestra una evolución típica para la señal de salida del emisor de aceleración 2. La señal de salida a muestra después de una subida una oscilación de corta duración originada por elasticidades diferentes de los componentes, para subir después de nuevo con gran pendiente hasta un valor máximo A. Sigue luego una bajada de pendiente comparable hasta el valor 0. Se ha representado también, para fines de comparación, la señal de salida a del emisor de aceleración al pasar por un trayecto en mal estado y realizar allí un frenado.

El valor máximo de la señal de salida a para el caso I está, respecto de su valor máximo, claramente por encima de los valores extremos, tal como éstos se presentan en el caso II. Para la evaluación y el almacenamiento permanente en una memoria fija (no representada) entran en consideración diferentes características de la señal a. Así, por ejemplo, es posible captar el sobrepasamiento de un valor límite y el período de tiempo anejo al mismo hasta quedar por debajo de este valor límite. Este período de tiempo se ha indicado con \Delta. Es posible también almacenar el propio valor máximo A. Otras posibilidades, como ya se ha explicado, son el gradiente de subida y el comportamiento de frecuencia de la evolución de la señal. Empleando un valor límite, éste se puede elegir en general de modo que esté por encima del valor máximo que se presenta en el caso II. En principio, es posible también el registro completo de la evolución de la señal durante un período de tiempo definido, por ejemplo iniciado por una señal de disparo al sobrepasarse el valor límite.

Además, se pueden capturar otras informaciones, por ejemplo hora, lugar de posición, velocidad del vehículo, etc., para poder fijar de esta manera el lugar de posición y la causa de la sobresolicitación del tren de rodadura.

Como ya se ha expuesto con referencia a un único emisor de aceleración 2, es posible también capturar igualmente de forma permanente las señales de salida de otros emisores de aceleración y estudiarlas por separado y en relación con la del emisor de aceleración 2. Según el modo de trabajo y el lugar de instalación de estos emisores, es posible entonces analizar la dirección del choque, determinar las componentes de aceleración e identificar inequívocamente a partir de estos datos un componente eventualmente dañado del tren de rodadura y la magnitud de su daño.

La señal de salida - representada en la Figura 3 en su evolución temporal - de otro emisor de aceleración (no representado) que se utiliza, por ejemplo, también en el marco de una electrónica de airbag, se presenta, por ejemplo, al efectuar un fuerte frenado sobre una calzada que se designa como "tabla de lavar". Ha de entenderse por esto un trazado de la superficie de la calzada en el que se presentan resaltos de la misma a distancias regulares. Los valores de aceleración
alcanzan valores de casi 6g, presentándose con especial frecuencia valores de aproximadamente 3g.

Partiendo de ensayos de marcha, se ha visto que los valores de aceleración que están por encima de 3g, por ejemplo, para el vehículo aquí representado pueden conducir a la larga a un daño de piezas del vehículo, por ejemplo en el tren de rodadura. Esto se tiene en cuenta valorando las aceleraciones de cuantía superior a 3g y formando la suma de estas valoraciones. Esto se explica con ayuda de la Figura 4.

En la Figura 4 se muestra a título de ejemplo la valoración realizada de las aceleraciones extremas. En el caso más sencillo, tiene lugar una valoración en el sentido de una integración temporal. Se suman las integrales obtenidas de esta manera. Teniendo en cuenta las amplitudes de aceleración y su duración en el tiempo, se calcula la entrada de energía y se forma la suma de estas entradas como "índice de carga". Con cada valor de aceleración por encima de 3g se efectúa la integración y, por tanto, se produce un aumento del índice de carga en una cuantía que corresponde a un valor igual a la entrada de energía de la respectiva punta de aceleración integral. La evolución del índice de carga L se representa también en la Figura 4. La escala de 0 a 0,1 deberá servir únicamente para fines de ilustración y se considerará como ejemplo.

En la Figura 5 se muestra, para fines de comparación, el resultado que se obtiene cuando se emplea como umbral +/- 5g. Referido a la señal de aceleración representada en la Figura 3, se obtiene entonces un índice de carga que es sensiblemente más pequeño que en la Figura 4. En realidad, en la Figura 5 se evalúan sobre todo el trazado considerado únicamente dos eventos que están cuantitativamente por encima de 5g.

El umbral, aquí 3 ó 5g, depende de las respectivas particularidades del vehículo, la posición del sensor de aceleración, su comportamiento de reacción, etc. y puede calcularse con ayuda de ensayos de marcha. Como complemento, pueden tenerse en cuenta también las señales de salida de otros emisores de aceleración. La valoración y la suma de las señales de salida del emisor o emisores de aceleración pueden ser diferentes de las del método representado y/o, en el caso de varios emisores de aceleración, pueden ser diferentes una de otra. En cualquier caso, se obtiene en vehículos con uno o más emisores de aceleración, únicamente mediante otra evaluación de las señales de salida del emisor de aceleración, la posibilidad de reconocer no sólo un choque y, por tanto, la necesidad del disparo de equipos de seguridad, sino también la posibilidad de detectar daños eventuales y tampoco reconocibles del vehículo y sus piezas.

Claims (10)

1. Procedimiento para detectar sobresolicitaciones en vehículos por medio de varios sensores de aceleración cuyas señales de salida son valoradas cuando están por encima de valores umbral prefijados, caracterizado porque, para detectar sobresolicitaciones en vehículos, se valoran las señales de salida de un sensor de aceleración asociado al tren de rodadura cuando las mismas están por encima de los valores que se presentan normalmente durante el funcionamiento de marcha, porque se forma con ayuda de las señales de salida valoradas un índice de valoración representativo de la sobresolicitación, y porque se capturan también permanentemente las señales de salida de al menos otro emisor de aceleración y se estudian estas señales por separado y en relación a las del sensor de aceleración primeramente citado.

2. Procedimiento para detectar sobresolicitaciones en vehículos por medio de varios sensores de aceleración cuyas señales de salida se cuentan cuando están por encima de valores umbral prefijados, caracterizado porque, para detectar sobresolicitaciones del tren de rodadura, se valoran las señales de salida de un sensor de aceleración empleado en el marco de una electrónica de airbag cuando las mismas están por encima de los valores que se presentan normalmente durante el funcionamiento de marcha, porque se forma con ayuda de las señales de salida valoradas un índice de valoración representativo de la sobresolicitación, y porque se capturan también permanentemente las señales de salida de al menos otro sensor de aceleración y se estudian estas señales por separado y en relación a la del emisor de aceleración primeramente citado.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el índice de valoración intervienen las señales de salida cuantitativamente
valoradas.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en el índice de valoración intervienen las señales de salida valoradas en cuanto a su amplitud.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque se emplea como índice de valoración un índice de carga formado por las puntas de aceleración integradas en el tiempo.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se integran las señales de salida de los emisores de aceleración y se forma la suma de las integrales.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se captura el período de tiempo durante el cual la señal de salida del emisor de aceleración está por encima de un valor límite.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque se almacena el valor máximo de la señal de salida.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque se almacenan, además, la fecha y la hora de aparición del valor extremo.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque se almacena, además, una información del lugar de posición del vehículo en el que aparece el valor extremo.