ES2301715T3 - Procedimiento para el funcionamiento de un sistema antibloqueo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el funcionamiento de un sistema antibloqueo en el que en función del estado de movimiento se generan instrucciones de ajuste para por lo menos un órgano de ajuste (12) para por lo menos una rueda, comprendiendo los pasos: a) Determinación de una magnitud característica de la fuerza vertical del neumático, y b) Consideración de la magnitud determinada en el paso (a) al generar las órdenes de ajuste; caracterizado porque el paso (b) comprende los siguientes subpasos: (b1) Generación de órdenes de ajuste no compensadas, teniendo en cuenta el estado de movimiento de por lo menos una rueda; (b2) Generación de una señal de compensación basada en la magnitud característica de la fuerza vertical del neumático; y (b3) Generación de órdenes de ajuste para el por lo menos un órgano de ajuste (12) basado en las órdenes de ajuste no compensadas y teniendo en cuenta la señal de compensación.
Description
Procedimiento para el funcionamiento de un
sistema antibloqueo.
La invención se refiere a un procedimiento para
el funcionamiento de un sistema antibloqueo, donde en función del
estado de movimiento de una rueda se generan órdenes de regulación
para un elemento de ajuste.
Los sistemas antibloqueo son instalaciones de
regulación en un sistema de frenos de un vehículo que impiden que
las ruedas se bloqueen al frenar, con el fin de mantener la
maniobrabilidad y la estabilidad de marcha.
En un ABS convencional se vigila mediante
sensores de las revoluciones de las ruedas el estado de movimiento
de una o varias ruedas. Si en una rueda surge una tendencia al
bloqueo entonces aumentan fuertemente la deceleración periférica de
la rueda y el deslizamiento de la rueda. En cuanto estos dos
parámetros rebasan determinados valores críticos, un equipo de
control del ABS da instrucciones de ajuste a uno o varios elementos
de ajuste, por ejemplo en forma de unidades de electroválvulas.
Como consecuencia, los elementos de ajuste detienen el aumento de
presión de frenado de la rueda o reducen esta presión hasta eliminar
el riesgo de bloqueo. Con el fin de que la rueda no se encuentre
deficitaria de freno es preciso que a continuación se aumente de
nuevo la presión de frenado. Durante esta regulación del freno hay
que detectar alternativamente la estabilidad y la inestabilidad del
movimiento de la rueda, y mediante una secuencia cíclica de fases de
aumento de presión, mantenimiento de la presión y reducción de la
presión hay que regular la rueda con máxima fuerza de frenado en la
zona de deslizamiento.
El ABS ha de tener en cuenta una serie de
magnitudes perturbadoras. Esto incluye por ejemplo las variaciones
de adherencia entre el neumático y la calzada, las irregularidades
de la calzada que provocan oscilaciones de la rueda y del eje,
etc.
La determinación de la fuerza vertical del
neumático y la consideración de la fuerza vertical del neumático
dentro del marco de una actuación del freno se conoce por los
documentos US 4.778.223, US 5.505.532 y US 4.755.008.
El documento DE 197 44 725 A1 da a conocer la
determinación de magnitudes de estado del vehículo como magnitudes
de entrada para un sistema de regulación del automóvil (p.ej. un
sistema antibloqueo), sirviéndose de sensores de los neumáticos que
captan también la fuerza vertical del neumático. El cálculo de las
magnitudes de estado del vehículo se tiene además en cuenta para
fines de corrección las señales de salida de sensores convencionales
tales como sensores de rueda.
La invención tiene como objetivo describir un
procedimiento para el funcionamiento de un sistema antibloqueo que
se caracteriza especialmente por una funcionalidad mejorada en el
caso de irregularidades de la calzada y de movimientos de cabeceo
del vehículo. También es objetivo de la invención facilitar un
sistema antibloqueo mejorado.
Este objetivo se resuelve de acuerdo con la
invención con un procedimiento para el funcionamiento de un sistema
antibloqueo de la clase citada inicialmente por el hecho de que para
una fuerza vertical del neumático, denominada también carga de la
rueda o fuerza de apoyo de la rueda, se determina una magnitud
característica y se tiene en cuenta esta magnitud al generar las
instrucciones de ajuste para el por lo menos un elemento de ajuste.
Esto incluye también el caso de que para generar las instrucciones
de ajuste se recurra a una pluralidad de magnitudes características
de la fuerza vertical del neumático. La consideración de las
magnitudes características de la fuerza vertical del neumático al
generar las instrucciones de ajuste tiene lugar de acuerdo con las
características identificativas de las reivindicaciones 1 y 10.
Los ABS convencionales no pueden distinguir
entre una variación de la adherencia entre el neumático y la calzada
por una parte y una variación de la fuerza vertical del neumático
por otra. Por este motivo sucede en determinados casos, por ejemplo
en el caso de fuertes irregularidades de la calzada o durante
movimientos de cabeceo del vehículo que surgen por ejemplo durante
el arranque y la parada, que se produzca una regulación de frenado
sub-óptima por parte del ABS. Al tener en cuenta el ABS conforme a
la invención una magnitud características de la fuerza vertical del
neumático como parámetro independiente para la regulación de un
proceso de frenado asistido por ABS, se puede mejorar en muchos
casos la estabilidad de marcha y se puede reducir el recorrido de
frenado.
La magnitud característica de la fuerza vertical
del neumático puede ser, o bien la fuerza vertical del neumático
propiamente dicha, o uno o varios otros parámetros que permitan
deducir la fuerza vertical del neumático. Esta clase de parámetros
se pueden derivar del sistema de suspensión y/o del sistema
amortiguador y/o de otros sub-sistemas del
vehículo.
Así por ejemplo, la carrera de la suspensión que
se puede medir, estimar o calcular, permite sacar una conclusión
relativa a la fuerza vertical del neumático. Adicionalmente o en
lugar de la carrera de suspensión se pueden tener en cuenta
constantes del muelle y/o constantes del amortiguador al determinar
la magnitud característica de la fuerza vertical del neumático.
También cabe imaginar el determinar la magnitud característica de la
fuerza vertical del neumático sirviéndose de una fuerza del muelle
que se haya determinado o de una presión del muelle que se haya
determinado (suspensión activa).
\newpage
Al generar las órdenes de ajuste también se
pueden tener en cuenta al mismo tiempo las características del
neumático. Esta consideración de las características del neumático
puede efectuarse por ejemplo incorporando las características del
neumático en la determinación de la fuerza vertical del neumático, o
porque al generar las órdenes de ajuste se tienen en cuenta por
separado la magnitud característica de la fuerza vertical del
neumático y las características del neumático.
La determinación de la magnitud característica
de la fuerza vertical del neumático puede efectuarse de diversos
modos. Así se puede determinar esta magnitud por estimación,
medición o cálculo. De acuerdo con una variante preferida de la
invención, la determinación de la magnitud característica de la
fuerza vertical del neumático es un proceso de varias etapas, donde
en una primera etapa se determinan uno o varios primeros parámetros,
como por ejemplo la carrera de la suspensión, y en una segunda fase
se deduce la fuerza vertical del neumático basándose en estos
parámetros. La magnitud considerada al generar las órdenes de ajuste
y característica de la fuerza vertical del neumático sin embargo
también se puede determinar de forma directa, es decir sin esos
pasos intermedios.
Convenientemente se generan las órdenes de
ajuste de tal modo que al producirse una variación de la fuerza
vertical del neumático estén dirigidas a modificar en el mismo
sentido una magnitud de ajuste del sistema antibloqueo. Así por
ejemplo, al producirse una reducción de la fuerza vertical del
neumático también se puede reducir la presión de frenado, y al
aumentar la fuerza vertical del neumático también se puede aumentar
la presión de frenado. La determinación de la fuerza vertical del
neumático y la regulación de la presión de frenado basada en ello
se realiza convenientemente por separado para las distintas ruedas
del vehículo.
En un primer paso se genera primeramente una
señal de compensación basándose en la magnitud característica de la
fuerza vertical del neumático, y mediante esta señal de compensación
se influye en aquellas órdenes de ajuste que habían sido generadas
de forma no compensada, es decir sin tener en cuenta la magnitud
característica de la fuerza vertical del neumático. Esto se realiza
de modo que primeramente se generan órdenes de ajuste no
compensadas teniendo en cuenta el estado de movimiento de por lo
menos una rueda, y a continuación se generan las órdenes de ajuste
(compensadas) para el por lo menos un órgano de ajuste, basándose en
las órdenes de ajuste no compensadas y teniendo en cuenta la señal
de compensación.
Al generar las órdenes de ajuste se puede tener
en cuenta adicionalmente una señal eléctrica característica de un
deseo de frenada. Una señal de esta clase se genera por ejemplo en
instalaciones de frenos electrohidráulicos. El procedimiento
conforme a la invención sin embargo también puede tener aplicación
en instalaciones de freno convencionales, en las que la fuerza de
frenado aplicada por un conductor se transmite mecánicamente
mediante una relación de palanca desde el pedal del freno a un
servofreno de vacío, y a continuación se transmite amplificada a un
cilindro principal.
La invención puede emplearse tanto en forma de
un programa de control, que esté almacenado en una memoria volátil
o no volátil o en un soporte de datos, o en forma de aparato. En lo
que se refiere a la configuración del sistema antibloqueo en forma
de aparato, se pueden prever medios para determinar la magnitud
característica de la fuerza vertical del neumático, teniéndose en
cuenta por el ABS la magnitud característica de la fuerza vertical
del neumático que se ha determinado al generar las órdenes de
ajuste.
A continuación se describe con mayor detalle una
realización preferida de la invención haciendo referencia a los
dibujos. Éstos muestran:
Fig. 1 un diagrama de bloques esquemático de un
ABS conforme a la invención;
Fig. 2 una representación esquemática de la
fuerza vertical del neumático; y
Fig. 3 una representación esquemática de la
carrera de la suspensión y de la fuerza del muelle que aparecen en
un sistema de suspensión de un automóvil.
En la Fig. 1 está representado un ejemplo de
realización de un ABS conforme a la invención para una instalación
de frenos electrohidráulica. El ABS comprende de forma conocida un
equipo de control 10 y por cada rueda un elemento de ajuste 12 en
forma de sendos moduladores de la presión de la rueda. El aparato de
control 10 comprende una unidad
Brake-by-Wire-(BBW) 14 así como una
unidad ABS 16. En la unidad ABS 16 del equipo de control 10 están
integradas en cuanto a técnica de programa otras funciones tales
como la regulación del deslizamiento de la transmisión (ASR) y un
programa de estabilidad electrónico (ESP).
La unidad BBW 14 del equipo de control 10 recibe
datos en forma de señales eléctricas relativas a un deseo de
frenado, que se generan por ejemplo por un sensor del recorrido del
pedal. La unidad ABS 16 con la función ESP y ASR del equipo de
control 10 recibe de otros sensores otros datos relativos al estado
de marcha, tales como velocidad o marcha en curva, así como sobre
el estado de movimiento de las ruedas. A partir de los datos de
deseo de frenado y de los datos restantes el equipo de control
determina órdenes de ajuste para los elementos de ajuste 12. Los
elementos de ajuste 12 convierten las órdenes de ajuste recibidas en
la magnitud de ajuste correspondiente, es decir en presiones de
frenado para los cilindros de rueda. Mediante el trayecto de
regulación neumáticos/carretera y los sensores para la
determinación de los datos restantes se obtiene de forma conocida
un circuito de regulación cerrado.
El ABS representado en la Fig. 1 tiene un
interfaz 18 para permitir una intervención de control de orden
superior en la regulación del ABS desde el exterior. De este modo
el interfaz 18 permite tener en cuenta la fuerza vertical del
neumático al generar las órdenes de ajuste para los elementos de
ajuste 12.
A continuación y con referencia a la Fig. 2 se
describe con mayor detalle el sentido de actuación de la fuerza
vertical del neumático F_{z}. En la Fig. 2 está representada una
rueda 22 que rueda sobre una calzada 20 con un radio de rodadura
momentáneo R. Tal como se puede ver por la Fig. 2, la rueda tiene
una cierta inclinación \gamma con respecto a la calzada 20. El
punto de ataque de la fuerza del neumático sobre la calzada 20 está
designado por CTC (Centre of Tire Contact), (Centro de Contacto del
Neumático). En cuanto al plano de la calzada, la fuerza del
neumático se puede descomponer en tres componentes de fuerza
F_{xr,} F_{yr} y F_{z}. La fuerza vertical del neumático
F_{z} designa aquella componente de la fuerza del neumático que
actúa perpendicularmente al plano de la calzada.
Como ya se ha indicado, la consideración de la
fuerza vertical del neumático F_{z} en el ABS según el ejemplo de
realización representado en la Fig. 1 tiene lugar mediante una
intervención en el circuito de regulación del ABS. Dicho con mayor
precisión, el interfaz 18 permite tener en cuenta una señal de
compensación de la fuerza del neumático para generar órdenes de
ajuste compensadas. En el ejemplo de realización representado en la
Fig. 1, la compensación de las órdenes de ajuste
no-compensadas, generadas por el equipo de control
10, tiene lugar mediante el interfaz 18. Para este fin, el interfaz
18 tiene una funcionalidad de tratamiento de la señal que le
permite al interfaz 18 generar señales de ajuste compensadas para
los elementos de ajuste 12 basándose en las señales de ajuste (no
compensadas) del equipo de control 10, por una parte y de la señal
de compensación por otra. Esto puede hacerse p.ej. porque la señal
de compensación se añade como componente aditivo a las órdenes de
ajuste no compensadas.
Cabe imaginar otras realizaciones para acoplar
la señal de compensación en el circuito de regulación del ABS. Así
por ejemplo sería posible emplear la señal de compensación como otra
señal de entrada adicional para el equipo de control 10, de modo
que el equipo de control 10 genere directamente las órdenes de
ajuste compensadas para los elemento de ajuste, es decir sin el
paso intermedio de generar órdenes de ajuste no compensadas.
A continuación se describe con mayor detalle la
generación de la señal de compensación, haciendo referencia a la
Fig. 1. La señal de compensación se genera en una rama abierta (open
loop) independiente y acoplada al circuito de regulación del ABS
mediante el interfaz 18. Para generar la señal de compensación se
recurre a parámetros de los sistemas de suspensión/amortiguación 24
del vehículo. Mejor dicho, para determinar la fuerza vertical del
neumático, la unidad 26 recurre a los sistemas de
suspensión/amortiguación 24. Dentro del marco de este recurso de la
unidad 26 a los sistemas de suspensión/amortiguación 24 se determina
la carrera de la suspensión y el gradiente de la carrera de la
suspensión.
Algunos de los parámetros relevantes para la
determinación de la fuerza vertical del neumático se explican
gráficamente con mayor detalle en los sistemas de
suspensión/amortiguación 24 representados en la Fig. 3. En la Fig.
3 se han dibujado con flechas la fuerza del muelle F_{S} y la
carrera del muelle \Delta. La fuerza del muelle F_{S} es la
fuerza que provoca la compresión del muelle 28. La carrera del
muelle \Delta designa el desplazamiento relativo en la rueda
relacionado con aquélla.
La unidad 26 representada en la Fig. 1 para
determinar la fuerza vertical del neumático recibe los parámetros
de la carrera del muelle \Delta y del gradiente de la carrera del
muelle \Delta en función del tiempo, medidos, estimados o
determinados de algún otro modo, y a partir de ahí y de otros datos
determina la fuerza vertical del neumático F_{z}. La fuerza
vertical del neumático F_{z} es una función de la fuerza del
muelle F_{S} y de la fuerza del amortiguador F_{D}, es decir
F_{z} = f(F_{S}, F_{D}). La fuerza del muelle F_{S}
se puede deducir de la carrera del muelle \Delta, siendo F_{s} =
f(\Delta). La fuerza del amortiguador F_{D} se puede
determinar mediante la primera derivada en el tiempo de la carrera
del muelle \Delta así como mediante la curva característica del
amortiguador K, siendo F_{D} = f(d\Delta/dt, K). La curva
características del amortiguador K está registrada en una base de
datos 32 a la que tiene acceso la unidad 26 para determinar la
fuerza vertical del muelle.
La fuerza vertical del muelle determinada por la
unidad 26 se lleva a un circuito de cálculo de la compensación 30.
El circuito de cálculo de la compensación 30 calcula una señal de
compensación adecuada que se acopla en el circuito de regulación
ABS a través del interfaz 18. Para este cálculo de la señal de
compensación, el circuito de cálculo de la compensación recurre a
la base de datos 32. La base de datos contiene, además de los datos
relativos a la curva característica del amortiguador, también datos
relativos a las características del neumático, tales como diámetro
del neumático, anchura del neumático, presión del neumático, etc. El
hecho de tener en cuenta esta clase de características del
neumático para el cálculo de la señal de compensación permite
efectuar una regulación aún mejor del ABS.
A diferencia del ejemplo de realización
representado en la Fig. 1 se puede efectuar la consideración de las
características del neumático ya dentro del marco de la
determinación de la fuerza vertical del neumático. En este caso la
unidad 26 accede directamente a la base de datos 32.
El circuito de cálculo de la compensación 30
calcula la señal de compensación en función de una variación de la
fuerza vertical del neumático, de tal modo que las órdenes de ajuste
compensadas mediante la señal de compensación y alimentadas a los
órganos de ajuste 12 provocan una variación de la presión de frenado
en el mismo sentido. Al reducirse la fuerza vertical del neumático
esto da lugar a que se reduzca la presión de frenado, y
viceversa.
Claims (10)
1. Procedimiento para el funcionamiento de un
sistema antibloqueo en el que en función del estado de movimiento
se generan instrucciones de ajuste para por lo menos un órgano de
ajuste (12) para por lo menos una rueda, comprendiendo los
pasos:
- a)
- Determinación de una magnitud característica de la fuerza vertical del neumático,
- \quad
- y
- b)
- Consideración de la magnitud determinada en el paso (a) al generar las órdenes de ajuste;
- \quad
- caracterizado porque el paso (b) comprende los siguientes subpasos:
- (b1)
- Generación de órdenes de ajuste no compensadas, teniendo en cuenta el estado de movimiento de por lo menos una rueda;
- (b2)
- Generación de una señal de compensación basada en la magnitud característica de la fuerza vertical del neumático; y
- (b3)
- Generación de órdenes de ajuste para el por lo menos un órgano de ajuste (12) basado en las órdenes de ajuste no compensadas y teniendo en cuenta la señal de compensación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el paso (a) incluye la consideración de
por lo menos un parámetro relacionado con un sistema de suspensión
y/o con un sistema amortiguador (24).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el paso (a) incluye la consideración de
una carrera de la suspensión.
4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque el paso (a) incluye la consideración de
las constantes del muelle y/o de las constantes de los
amortiguadores.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el paso (a)
incluye la consideración de una fuerza del muelle o una presión del
muelle.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la generación de
las órdenes de ajuste en el paso (b) incluye la consideración de
las características del neumático.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en el paso (a)
se determina la fuerza vertical del neumático mediante
estimación.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las órdenes de
ajuste generadas en el paso (b) en el caso de una variación de la
fuerza vertical del neumático están orientadas a producir una
variación en el mismo sentido de una magnitud de ajuste del sistema
antibloqueo.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en el paso (b)
se tiene en cuenta al generar las órdenes de ajuste una señal
eléctrica característica de un deseo de frenada.
10. Sistema antibloqueo, que en función del
estado de movimiento de por lo menos una rueda genera órdenes de
ajuste para por lo menos un órgano de ajuste (12), existiendo
medios (26) para determinar una magnitud característica de la
fuerza vertical del neumático que el sistema antibloqueo tiene en
cuenta al generar las órdenes de ajuste, caracterizado
porque existen además medios (10) para generar órdenes de ajuste no
compensadas teniendo en cuenta el estado de movimiento de por lo
menos una rueda, medios (30) para generar una señal de compensación
basada en la magnitud característica de la fuerza vertical del
neumático y medios (18) para generar las órdenes de ajuste para el
por lo menos un elemento de ajuste (12), basadas en las órdenes de
ajuste no compensadas y teniendo en cuenta la señal de
compensación.
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