ES2292525T3 - Dispositivo de deteccion para determinar un angulo de giro y un par de giro. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de detección para determinar un ángulo de giro y un par de giro con ocasión de un movimiento del volante de dirección en un vehículo, que comprende - una primera unidad de adquisición, por medio de la cual puede determinarse una primera magnitud, que está en correlación con un cambio espacial relativo de un primer elemento de detección (10) sometido a la influencia del movimiento del volante de dirección con respecto a un primer elemento de vehículo inmóvil (16); - una segunda unidad de adquisición, por medio de la cual puede determinarse una segunda magnitud, que está en correlación con un cambio espacial relativo de un segundo elemento de detección (20) con respecto a un segundo elemento de vehículo inmóvil (16), estando sometido el citado segundo elemento de detección (20) a la influencia del movimiento del volante de dirección por intermedio de un órgano de conexión elástico (22); y - una unidad de explotación (28) gracias a la cual puede determinarse un ángulo degiro a partir de la primera magnitud o a partir de la segunda magnitud y gracias a la cual puede determinarse el par de giro del volante de dirección a partir de la primera y de la segunda magnitud, caracterizado porque el dispositivo de detección presenta una columna de dirección (18) con un eje longitudinal, estando dispuesto el órgano de conexión elástico (22) fuera del eje longitudinal de la columna de dirección (18).
Description
Dispositivo de detección para determinar un
ángulo de giro y un par de giro.
La presente invención corresponde a un
dispositivo de detección para determinar un ángulo de giro y un par
de giro con ocasión de un movimiento del volante de dirección en un
vehículo. La invención corresponde, igualmente, a un procedimiento
correspondiente.
La determinación de un ángulo de giro es
esencial para la identificación del deseo de dirección del
conductor, que interviene como magnitud central en numerosos
sistemas de equipos del vehículo, como, por ejemplo, en el
"programa de estabilidad electrónico (ESP)" o, igualmente, en
la "dirección con asistencia electrónica (EPS)". Un detector
destinado a determinar un ángulo de giro y, así, el deseo de
dirección del conductor, está concebido, en general, en forma de
aparato de mando individual y está situado a nivel de una columna
de dirección de un vehículo en la zona del conmutador fijado a la
columna de dirección.
Según el sistema, se entiende por ángulo de
giro, el ángulo que es proporcional al ángulo con el cual giran las
ruedas del vehículo en respuesta al movimiento del volante de
dirección gracias al mecanismo de dirección. Como variante, puede
tratarse del ángulo con el cual un conductor gira el volante de
dirección. A continuación va a explicarse en detalle cómo pueden
diferenciarse uno del otro.
Con el fin de determinar el par de giro, en el
estado de la técnica se pone en práctica un detector de par de
giro, en particular en relación con sistemas de dirección
eléctricos. Haciendo esto, por par de giro debe entenderse el par
que es aplicado por el conductor sobre el volante de dirección con
el fin de obtener un cambio del ángulo de giro. El detector de par
de giro está realizado normalmente en forma de aparato de mando
autónomo y está situado a nivel del mecanismo de dirección.
Un detector de par de giro es conocido, por
ejemplo, por el documento US 5 369 583. El detector descrito en el
presente documento comprende un primero y un segundo discos con
agujeros, móviles, pudiendo detectarse el movimiento angular
relativo del primer disco con agujeros con respecto al segundo disco
con agujeros. Mientras que el primer disco con agujeros está
sometido directamente a la influencia del movimiento del volante de
dirección, el segundo disco con agujeros está sometido a la
influencia del movimiento del volante de dirección por intermedio
de un muelle o de una barra de torsión. Gracias al detector de par
de giro descrito en el presente documento, puede adquirirse la luz
que pasa a través de los dos discos con agujeros. La luz que pasa a
través de los dos diafragmas con agujero representa una medición
del par de giro, de manera que éste último puede ser determinado
directamente con la ayuda del detector de par de giro. Para la
determinación del ángulo de giro es necesario un detector de ángulo
de giro independiente.
La puesta en práctica de dos detectores
autónomos, para el ángulo de giro y el par de giro, aumenta la
necesidad de espacio disponible, y es muy costosa, dado que el
montaje es en consecuencia complejo. Además, se obtiene una mayor
pérdida de tiempo y un mayor coste con ocasión del mantenimiento
durante la puesta en práctica de dos detectores independientes, de
los cuales uno está dispuesto, en general, a nivel del mecanismo de
dirección.
No solamente el documento DE 197 45 823 A1,
sino, también, el documento DE 199 08 522 A1 describen un
dispositivo destinado a la medición simultánea del par de rotación
y del ángulo de rotación de un árbol pivotante, presentando el
citado dispositivo las características definidas en el preámbulo de
la reivindicación 1. El dispositivo comprende dos componentes
fijados en rotación en emplazamientos del árbol espaciados
axialmente uno del otro, cuya posición angular relativa cambia
durante una solicitación en par de rotación del árbol, y un equipo
de medición del par de rotación que genera una señal de medición de
par de rotación que, esencialmente, depende únicamente de la
posición angular relativa de los dos componentes. Los componentes
están unidos entre sí por intermedio de una barra de torsión. Uno
de los componentes está formado no solamente con miras a la medición
del par de rotación, sino, también, con miras a la medición de la
posición de rotación, adquiriendo el dispositivo de medición del
par de rotación los cuerpos de medición dispuestos axialmente uno
detrás de otro y adquiriendo el dispositivo de medición de la
posición de rotación únicamente uno de los cuerpos de medición.
Al emplear una barra de torsión, el dispositivo
de acuerdo con el documento DE 197 45 823 A1 y el documento DE 199
08 522 A1 utiliza relativamente mucho espacio.
Por el documento JB 60-0018707 A
se conoce una disposición poco voluminosa de un captador angular de
giro en la zona de la columna longitudinal superior. En razón de la
necesidad de la presencia de una barra de torsión, no puede
establecerse ninguna correlación entre esta solución destinada a la
medición del ángulo de giro y la medición del par de rotación.
En consecuencia, el objetivo de la invención es
poner a disposición un dispositivo para la determinación del ángulo
de giro y del par de giro, que disponga de una necesidad de poco
volumen y que permita un montaje y un mantenimiento con poco gasto
y que necesite menos tiempo. Además, el objetivo fundamental de la
invención es poner a disposición un procedimiento
correspondiente.
\newpage
Este objetivo se consigue, de acuerdo con la
invención, gracias a un dispositivo de detección para determinar un
ángulo de giro y un par de giro con ocasión de un movimiento del
volante de dirección en un vehículo, con una primera unidad de
adquisición, con la cual pueda determinarse una primera magnitud,
que está en correlación con un cambio espacial relativo de un
primer elemento de detección sometido a la influencia del movimiento
del volante de dirección con respecto a un primer elemento de
vehículo inmóvil. El dispositivo de detección de acuerdo con la
invención, presenta, además, una segunda unidad de adquisición, con
la cual puede determinarse una segunda magnitud que está en
correlación con un cambio espacial relativo de un segundo elemento
de detección con respecto a un segundo elemento de vehículo
inmóvil, estando el segundo elemento de detección sometido a la
influencia del movimiento del volante de dirección por intermedio de
un órgano de conexión elástico. Gracias a una unidad de
explotación, puede determinarse un ángulo de giro a partir de la
primera o de la segunda magnitud, y el par de giro del volante de
dirección puede determinarse a partir de la primera y de la segunda
magnitud. Que la primera o la segunda magnitud intervengan en la
determinación del ángulo de giro depende de si la primera o la
segunda variante es interesante según la definición hecha
anteriormente del ángulo de giro. Se hace observar con esta ocasión
que en el caso de sistemas de dirección mecánicos o electrónicos,
puede procederse de modo diferente, es decir, que el cambio espacial
del primer elemento de detección o el cambio espacial del segundo
elemento de detección puede constituir la medición del ángulo con el
cual giran las ruedas del vehículo en respuesta al movimiento del
volante de dirección.
Con el fin de conseguir el objetivo, se prevé,
finalmente, que el órgano de conexión elástico esté dispuesto fuera
del eje longitudinal de la columna de dirección.
El conocimiento base de la invención consiste en
que una magnitud a partir de la cual puede determinarse el ángulo
de giro, pueda intervenir en la determinación del par de giro
cuando, además, pueda adquirirse una nueva magnitud apropiada.
Dado que, según el dispositivo de detección de
acuerdo con la invención, pueden definirse no solamente el ángulo
de giro, sino, también, el par de giro, se ahorra espacio en el
interior del vehículo. El dispositivo de detección de acuerdo con
la invención representa, además, un sistema sumamente simple y menos
sensible a las perturbaciones, que puede ser montado muy fácilmente
y que se entretiene de modo simple en razón de su estructura
compacta. Gracias a la integración en un aparato de mando único,
puede efectuarse, además, una verificación interna de las dos
magnitudes, ángulo de giro y par de giro. Dado que, gracias a esta
verificación interna, pueden desvelarse errores que sobrevienen
durante la determinación del ángulo de giro y el par de giro, los
valores del ángulo de giro y del par de giro se califican de
extremadamente robustos en comparación con los valores del ángulo
de giro y del par de giro determinados por captadores
individuales.
En un primer perfeccionamiento particularmente
ventajoso de la invención, con la unidad de explotación puede
determinarse una tercera magnitud a través de la substracción de la
primera y de la segunda magnitud, siendo la tercera magnitud
proporcional al par de giro. En el caso de este perfeccionamiento,
la primera magnitud y la segunda magnitud son, por consiguiente,
magnitudes comparables entre sí.
De manera más ventajosa, el cambio espacial
relativo del primer elemento de detección sometido a la influencia
del movimiento del volante de dirección con respecto al primer
elemento de vehículo inmóvil puede ser un cambio angular, en
particular del ángulo de giro de acuerdo con la segunda variante
antes mencionada. En caso de acoplamiento correspondiente mecánico
o electrónico del primer elemento de detección con el mecanismo de
dirección, la primera magnitud puede ser el ángulo de giro de
acuerdo con la primera variante antes mencionada. Asimismo, este
ángulo de giro resulta entonces, directamente de la magnitud
determinada y no debe ser calculado únicamente a través de las
etapas de explotación suplementarias.
Asimismo, el cambio espacial relativo del
segundo elemento de detección con respecto al segundo elemento de
vehículo inmóvil puede representar un cambio angular, en particular
del ángulo de giro de acuerdo con la primera variante. Si en este
caso, no el primer elemento de detección, sino el segundo elemento
de detección está acoplado mecánica o electrónicamente con el
mecanismo de dirección, puede tratarse, en lo que concierne a la
segunda magnitud, del ángulo de giro de acuerdo con la primera
variante antes mencionada, aunque, en este caso, además del
movimiento del volante de dirección producido por el conductor,
interviene la deformación del órgano de conexión elástico.
Restando la segunda magnitud de la primera
magnitud, puede determinarse una tercera magnitud que es
proporcional al par de giro.
En otro perfeccionamiento particularmente
ventajoso de la invención, la primera unidad de adquisición presenta
un generador de señales de dirección y un elemento de detección de
dirección, estando el generador de señales de dirección y el
elemento de detección de dirección concebidos y dispuestos en el
primer elemento de detección y en el primer elemento de vehículo
inmóvil, de tal manera que el movimiento relativo del primer
elemento de detección con respecto al primer elemento de vehículo
inmóvil puede detectarse gracias al elemento de detección de
dirección, en particular por inductancia y/o magnetorresistencia y/u
ópticamente. Haciendo esto, el generador de señales de dirección
puede estar concebido, por ejemplo, en forma de disco de
codificación, en particular en forma de un imán anular.
La segunda unidad de adquisición puede presentar
un generador de señales y un elemento de detección, estando el
generador de señales y el elemento de detección concebidos y
dispuestos en el segundo elemento de detección y en el segundo
elemento de vehículo inmóvil, de tal manera que el movimiento
relativo del segundo elemento de detección con respecto al segundo
elemento de vehículo inmóvil puede detectarse gracias al elemento de
detección, en particular por inductancia y/o magnetorresistencia
y/u ópticamente. En este caso, igualmente, el generador de señales
puede estar concebido en forma de disco de codificación, en
particular en forma de un imán anular.
El órgano de conexión elástico puede comprender
un elemento elástico y/o un elastómero. La elección del órgano de
conexión elástico depende, en particular, de dónde precisamente debe
estar colocado este último en el interior del sistema de
dirección.
El primer elemento de vehículo inmóvil puede
corresponder al segundo elemento de vehículo inmóvil con el fin de
concebir más simplemente y con menor gasto el dispositivo de
detección de acuerdo con la invención utilizando un número de
componentes restringido.
Otra configuración ventajosa de la invención
prevé que el primer elemento de detección sea el volante de
dirección, de manera que la primera magnitud que hay que determinar
pueda ser adquirida directamente a nivel del volante de dirección.
De esta manera, puede utilizarse como primer elemento de detección
un elemento que está ya disponible. Además, el segundo elemento de
detección puede estar unido al volante de dirección por intermedio
del órgano de conexión.
En otra configuración de la invención, el primer
y/o el segundo elemento de vehículo inmóvil es un revestimiento de
la columna de dirección. En este caso, igualmente, como dispositivo
de detección de acuerdo con la invención puede utilizarse un
elemento ya disponible, de manera que, para la realización del
dispositivo de detección de acuerdo con la invención, solamente
sean necesarios muchos menos elementos suplementarios.
El objetivo mencionado anteriormente se
consigue, igualmente, gracias a un procedimiento para determinar un
ángulo de giro y un par de giro con ocasión de un movimiento del
volante de dirección en un vehículo, en cuyo caso se determina una
primera magnitud en una primera etapa, estando la citada primera
magnitud en correlación con un cambio espacial relativo de un
primer elemento de detección sometido a la influencia del movimiento
del volante de dirección con respecto a un primer elemento de
vehículo inmóvil. Además, se determina una segunda magnitud, la
cual es controlada con un cambio espacial relativo de un segundo
elemento de detección con respecto a un segundo elemento de
vehículo inmóvil, estando sometido el segundo elemento de detección
a la influencia del primer movimiento del volante de dirección por
intermedio de un órgano de conexión elástico, que está dispuesto
fuera del eje longitudinal de la columna de dirección (18). A partir
de la primera magnitud o a partir de la segunda magnitud se
determina un ángulo de giro, mientras que el par de giro se
determina a partir de la primera y de la segunda magnitud.
Además de la realización de las funciones ya
mencionadas anteriormente en relación con el dispositivo de acuerdo
con la invención, en el caso del procedimiento de acuerdo con la
invención, puede estar previsto determinar en otra etapa una
magnitud de referencia a partir de la primera magnitud y a partir de
la segunda magnitud, siendo comparada la citada magnitud de
referencia con un valor límite, generándose, entonces, un mensaje de
error durante el rebasamiento o durante el paso por debajo del
umbral del valor límite. Se realiza, entonces, una plausibilidad,
en la cual se verifica si las dos magnitudes determinadas están en
correlación una con otra de la manera esperada.
Otras ventajas se pondrán de manifiesto con los
ejemplos de realización descritos a continuación refiriéndose al
dibujo anejo.
La figura muestra una vista representada en
corte de un primer modo de realización de un dispositivo de
detección de acuerdo con la invención, que está integrado en un
sistema de dirección de un vehículo.
En la figura está representado un primer modo de
realización del dispositivo de detección de acuerdo con la
invención, en cuyo caso un volante de dirección de un vehículo, en
el cual está dispuesto un generador de señales de dirección 12, es
puesto en práctica como primer elemento de detección 10. Este
generador de señales de dirección 12 coopera con un elemento de
detección de dirección 14, que está colocado a nivel de un elemento
de vehículo inmóvil 16, a saber, un revestimiento de una columna de
dirección 18. El generador de señales de dirección 12 se compone,
preferentemente, de un disco de codificación, gracias al cual son
emitidas señales por inductancia u ópticamente o por
magnetorresistencia, que pueden ser adquiridas por el elemento de
detección de dirección 14. El cambio espacial relativo del
generador de señales de dirección 12 con respecto al elemento de
detección de dirección 14 es adquirido, en general, gracias a la
modificación de las señales del disco de codificación.
Un segundo elemento de detección 20 está unido
con el primer elemento de detección 10 o el volante de dirección
por intermedio de un órgano de conexión 22, pudiendo comprender, en
particular, el órgano de conexión 22 uno o varios elementos
elásticos. Asimismo, un generador de señales 24 está dispuesto a
nivel de este segundo elemento de detección 20, interactuando el
citado generador de señales con un elemento de detección 26, que
está colocado en un elemento de vehículo inmóvil 16, en este caso en
el revestimiento de la columna de dirección 18. La interacción
entre el generador de señales 24 y el elemento de detección 26 se
efectúa ópticamente, por magnetorresistencia o inductancia. A tal
efecto, el generador se señales 24 está concebido, preferentemente,
en forma de disco de
codificación.
codificación.
Si ahora el primer elemento de detección 10, es
decir, el volante de dirección, es desplazado por el conductor, el
órgano de conexión 22 es deformado proporcionalmente al par de
rotación que aplica el conductor. El cambio espacial relativo del
segundo elemento de detección 20 con respecto al revestimiento de la
columna de dirección 16 puede ser adquirido por el elemento de
detección 26 como ángulo de giro del segundo elemento de detección
20. Dado que el cambio espacial del segundo elemento de detección 20
es transmitido directamente a la columna de dirección 18 y, así, al
mecanismo de dirección y por intermedio del mecanismo de dirección a
las ruedas del vehículo, se trata en lo que concierne a este último
del ángulo de giro de acuerdo con la primera variante mencionada al
principio. En razón de la deformación del órgano de conexión, este
ángulo de giro se distingue del ángulo de giro adquirido por el
elemento de detección de dirección 14, un ángulo de giro de acuerdo
con la segunda variante mencionada al principio. La diferencia
entre los valores angulares es proporcional al par de giro que
aplica el conductor durante el movimiento del volante de dirección.
La determinación del par de giro a partir de los ángulos de giro
adquiridos de acuerdo con la primera y la segunda variante se
efectúa gracias a una unidad de explotación 28. Con la ayuda de la
unidad de explotación 28 puede realizarse, además, una
plausibilidad interna. A tal efecto, los dos ángulos de giro
determinados son comparados entre sí y, así, se verifica si las dos
magnitudes están en correlación una con la otra. Si este no es el
caso, la unidad de explotación 28 puede generar un mensaje de
error, señalando el citado mensaje de error que un error está
presente en el interior del dispositivo de detección.
Otro modo de realización de la invención prevé,
en divergencia con la figura, que el generador de señales de
dirección 12 y/o el generador de señales 24 estén dispuestos en el
revestimiento de la columna de dirección 16, mientras que el
elemento de detección de dirección 14 y/o el elemento de detección
26 estén dispuestos en el primer elemento de detección 10, en
particular en el volante de dirección, o en el segundo elemento de
detección 20.
En otro modo de realización no representado
aquí, el órgano de conexión está integrado en la columna de
dirección en forma de una barra de torsión.
Otras variaciones, modificaciones o
combinaciones de los modos de realización antes descritos son
evidentes para el experto en la materia y caen igualmente bajo la
extensión de protección de las reivindicaciones anejas.
Claims (12)
1. Dispositivo de detección para determinar un
ángulo de giro y un par de giro con ocasión de un movimiento del
volante de dirección en un vehículo, que comprende
- una primera unidad de adquisición, por medio
de la cual puede determinarse una primera magnitud, que está en
correlación con un cambio espacial relativo de un primer elemento de
detección (10) sometido a la influencia del movimiento del volante
de dirección con respecto a un primer elemento de vehículo inmóvil
(16);
- una segunda unidad de adquisición, por medio
de la cual puede determinarse una segunda magnitud, que está en
correlación con un cambio espacial relativo de un segundo elemento
de detección (20) con respecto a un segundo elemento de vehículo
inmóvil (16), estando sometido el citado segundo elemento de
detección (20) a la influencia del movimiento del volante de
dirección por intermedio de un órgano de conexión elástico (22);
y
- una unidad de explotación (28) gracias a la
cual puede determinarse un ángulo de giro a partir de la primera
magnitud o a partir de la segunda magnitud y gracias a la cual puede
determinarse el par de giro del volante de dirección a partir de la
primera y de la segunda magnitud,
caracterizado porque el dispositivo de
detección presenta una columna de dirección (18) con un eje
longitudinal, estando dispuesto el órgano de conexión elástico (22)
fuera del eje longitudinal de la columna de dirección
(18).
(18).
2. Dispositivo de detección de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque puede determinarse una
tercera magnitud por medio de la unidad de explotación (28) a
través de la substracción de la primera y de la segunda magnitud,
siendo la citada tercera magnitud proporcional al par de giro.
3. Dispositivo de detección de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el cambio espacial relativo del primer elemento de detección
(10) sometido a la influencia del movimiento del volante de
dirección con respecto al primer elemento de vehículo inmóvil (16)
es un cambio angular, en particular del ángulo de giro.
4. Dispositivo de detección de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el cambio espacial relativo del segundo elemento de
detección (20) con respecto al segundo elemento de vehículo inmóvil
(16) es un cambio angular, en particular del ángulo de giro.
5. Dispositivo de detección de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la primera unidad de adquisición presenta un generador de
señales de dirección (12) y un elemento de detección de dirección
(14), estando el citado generador de señales de dirección (12) y el
citado elemento de detección de dirección (14) concebidos y
dispuestos en el primer elemento de detección (10) y en el primer
elemento de vehículo inmóvil (16) de tal manera que el movimiento
relativo del primer elemento de detección (10) con respecto al
primer elemento de vehículo inmóvil (16) puede detectarse gracias al
elemento de detección de dirección (14), en particular por
inductancia y/o magnetorresistencia y/u ópticamente.
6. Dispositivo de detección de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la segunda unidad de adquisición presenta un generador de
señales (24) y un elemento de detección (26), estando el citado
generador de señales (24) y el citado elemento de detección (26)
concebidos y dispuestos en el segundo elemento de detección (20) y
en el segundo elemento de vehículo inmóvil (16) de tal manera que
el movimiento relativo del segundo elemento de detección (20) con
respecto al segundo elemento de vehículo inmóvil (16) puede
detectarse gracias al elemento de detección (26), en particular por
inductancia y/o magnetorresistencia y/u
ópticamente.
ópticamente.
7. Dispositivo de detección de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el órgano de conexión elástico (22) comprende un elemento
elástico y/o un elastómero.
8. Dispositivo de detección de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el primer elemento de vehículo inmóvil (16) corresponde al
segundo elemento de vehículo inmóvil (16).
9. Dispositivo de detección de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el primer elemento de detección (10) es el volante de
dirección.
10. Dispositivo de detección de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el primer y/o el segundo elemento de vehículo inmóvil (16)
es un revestimiento de la columna de dirección (18).
11. Procedimiento para determinar un ángulo de
giro y un par de giro con ocasión de un movimiento del volante de
dirección en un vehículo, que comprende las etapas siguientes;
a) determinación de una primera magnitud que
está en correlación con un cambio espacial relativo de un primer
elemento de detección (10) sometido a la influencia del movimiento
del volante de dirección con respecto a un primer elemento de
vehículo inmóvil (16);
b) determinación de una segunda magnitud que
está en correlación con un cambio espacial relativo de un segundo
elemento de detección (20) con respecto a un segundo elemento de
vehículo inmóvil (16), estando sometido el citado segundo elemento
de detección (20) a la influencia del primer movimiento del volante
de dirección por intermedio de un órgano de conexión elástico (22),
que está dispuesto fuera del eje longitudinal de la columna de
dirección; y
c) determinación de un ángulo de giro a partir
de la primera magnitud o a partir de la segunda magnitud, y
determinación del par de giro a partir de la primera y de la segunda
magnitud.
12. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 11, caracterizado porque, en una etapa
posterior, se determina una magnitud de referencia a partir de la
primera magnitud y a partir de la segunda magnitud, siendo comparada
la citada magnitud de referencia con un valor límite, generándose
un mensaje de error durante el rebasamiento del valor límite o
durante el paso por debajo del umbral de este valor.
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