ES2342710T3 - Procedimiento de regulacion de la intervencion de frenada y dispositivo de control. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de regulación de la intervención de frenada en un vehículo con tracción a todas las ruedas que incluye un sistema de regulación de frenada que comprende un dispositivo de control, así como frenos asociados a las distintas ruedas y solicitables independientemente uno de otro, generando el dispositivo de control, en función de informaciones de entrada, unas señales destinadas a activar los distintos frenos, caracterizado porque se captan al menos los recorridos de la suspensión elástica en las distintas ruedas y se generan señales de rueda a partir de los recorridos de la suspensión elástica de las ruedas o de magnitudes derivadas de ellos, porque se alimentan las señales de rueda al dispositivo de control, que deduce de ellas un resbalamiento que cabe esperar en las distintas ruedas, y porque, al presentarse un resbalamiento que cabe esperar por encima de un valor límite determinado, se generan las señales para activar los frenos en las distintas ruedas, al menos en función de las señales de rueda individuales que se presentan como informaciones de entrada, compensándose una fuerza reducida de apoyo de una rueda por medio de una intervención de frenada de tal manera que se impida sustancialmente un resbalamiento de esta rueda.

Description

Procedimiento de regulación de la intervención de frenada y dispositivo de control.

La invención concierne a un procedimiento de regulación de la intervención de frenada en un vehículo con tracción a todas las ruedas según el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conocen en general sistemas de regulación de frenada y éstos se utilizan cada vez más frecuente, entre otras cosas, para mejorar la seguridad de marcha y la dinámica de marcha.

En vehículos con tracción a todas las ruedas se plantea un problema de dinámica de marcha especial. Precisamente en terreno intransitable puede ocurrir que algunas o varias ruedas pierdan más o menos fuertemente el contacto con el suelo. Esto puede conducir a que se presente en estas ruedas un resbalamiento incrementado de las mismas, lo que conduce precisamente en subidas o bajadas de cuestas extremas a una aminoración de la tracción. Esto a su vez perjudica a la seguridad de marcha.

Los sistemas de regulación de frenada utilizados hasta ahora han intentado resolver este problema en el sentido de que se ha realizado una intervención de frenada cuando se detecta un resbalamiento incrementado en una rueda.

Se desprende del documento DE 197 04 954 A1 un procedimiento en el que se mejora la exactitud en la determinación del resbalamiento teniendo en cuenta recorridos de la suspensión elástica de las ruedas.

Como antecedente técnico adicional se hace referencia a los documentos EP 0 321 894 A2 y EP 0 774 390 A2.

Sin embargo, este modo de proceder es desventajoso debido a que, en caso de un resbalamiento incrementado, se ha reducido ya la tracción, especialmente en una subida de cuesta o una bajada de cuesta, de modo que es frecuente que la intervención de frenada llegue demasiado tarde.

El cometido de la invención consiste en indicar un procedimiento de la clase citada al principio que, en vehículos de tracción a todas las ruedas y también en campo a través, asegure sustancialmente una tracción continuamente óptima.

Este problema se resuelve en el aspecto del procedimiento por medio de las características indicadas en la reivindicación 1.

Una idea básica de la invención reside en que los recorridos de contracción y expansión de la suspensión de las ruedas - denominados a continuación generalmente recorridos de la suspensión elástica de las ruedas -, las fuerzas de apoyo de las ruedas o las magnitudes derivadas de las magnitudes antes citadas, por ejemplo las tasas correspondientes de fuerza y de expansión de la suspensión elástica, dan información sobre la adherencia al suelo de una rueda determinada. Mediante la captación y evaluación de estas magnitudes se puede deducir así la adherencia al suelo de una rueda individual o el desarrollo de la adherencia al suelo. De esta magnitud puede a su vez deducirse un resbalamiento que cabe esperar. Si el resbalamiento que cabe esperar es superior a un valor límite determinado, se puede producir ya una intervención de frenada, aun cuando el resbalamiento real en una rueda individual no haya sobrepasado todavía una magnitud crítica. En este caso, una intervención de frenada anterior o simultánea a la llegada a una magnitud de resbalamiento crítica en una rueda asegura una tracción continua, con lo que se consigue una ganancia suplementaria de seguridad.

Los recorridos de la suspensión elástica de las ruedas o las fuerzas de apoyo de las ruedas pueden obtenerse, por ejemplo, por medio de sensores.

Preferiblemente, las fuerzas de apoyo de las ruedas se pueden obtener también a partir de los recorridos de la suspensión elástica de tales ruedas. En algunos vehículos están presentes ya sensores para los recorridos de la suspensión elástica de las ruedas, por lo que las señales de estos sensores se pueden emplear también de manera sencilla. Si estas señales están ya aplicadas a un bus de datos del vehículo y son proporcionadas a un dispositivo de regulación-control de frenada ya existente, no se requiere entonces una modificación importante del hardware para poner en práctica el procedimiento según la invención. Esto conduce a una realización especialmente barata del procedimiento según la invención.

Para poder deducir el desarrollo del resbalamiento o la adherencia al suelo de una rueda individual son interesantes especialmente las tasas de contracción y expansión de la suspensión elástica o bien las variaciones temporales de las fuerzas de apoyo de las ruedas. Estas magnitudes pueden obtenerse sin mayores dificultades a partir de los recorridos de la suspensión elástica de las ruedas o de las fuerzas de apoyo de las ruedas. Además, se pueden alimentar al dispositivo de control magnitudes de entrada que indiquen una subida o bajada de cuesta, o magnitudes de entrada que indiquen una aceleración transversal del vehículo. Teniendo en cuenta estas magnitudes se puede establecer una intervención de frenada determinada según la situación de marcha. Las intervenciones en subidas o bajadas de cuestas se diferencian aquí frente a las realizadas en desplazamientos en curva, desplazamientos circulares o desplazamientos tipo eslálom. En un desplazamiento circular o en un desplazamiento tipo eslálom es posible que se levanten las dos ruedas de un lado del vehículo, mientras que en una subida de cuesta o una bajada de cuesta una rueda individual o ruedas diagonalmente dispuestas pueden perder más o menos el contacto con el suelo. Las estrategias de regulación de frenada pueden estar definidas y depositadas en el aparato de control de conformidad con la situación de marcha y las restantes informaciones de entrada, tales como ángulo de dirección, etc.

Se explica con más detalle un ejemplo de realización concreto de la invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Los dibujos muestran en:

La figura 1, una representación esquemática de un eje delantero y un eje trasero de un vehículo todoterreno ligados en tracción, en vista en planta,

La figura 2, una representación esquemática como la de la figura 1, pero en la dirección de desplazamiento,

Las figuras 3a) a 3c), representaciones esquemáticas de ruedas con diferentes recorridos de expansión de la suspensión elástica de las mismas,

La figura 4, un diagrama de bloques de un croquis de conexiones de una forma de realización de un sistema de control según la invención y

La figura 5, una representación esquemática de un eje delantero y un eje trasero de un vehículo todoterreno ligados en tracción durante la negociación acelerada de una curva.

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En la figura 1 se muestra una representación esquemática de un eje delantero 10 y un eje trasero 10 ligados en tracción, junto con las ruedas delanteras VL (= adelante a la izquierda) y VR (= adelante a la derecha) y las ruedas traseras HL (= atrás a la izquierda) y HR (= atrás a la derecha). Según la naturaleza del suelo, por ejemplo en desplazamientos a campo través, el eje delantero 10 y/o el eje trasero 12 pueden estar ahora cruzados. Según sea el cruzamiento, las ruedas delanteras y/o las ruedas traseras tienen entonces más o menos contraída o expandida su suspensión elástica.

En la figura 2 se muestra en la dirección de desplazamiento una representación esquemática de los ejes delantero 10 y trasero 12 de un vehículo todoterreno ligados en tracción, estando cruzados tanto el eje delantero 10 como el eje trasero 12 (cruzamiento diagonal). En este caso, las ruedas VR y HL tienen expandida su suspensión elástica. Las ruedas VL y VR tienen contraída su suspensión elástica.

Precisamente en caso de un cruzamiento diagonal en campo a través al realizar subidas o bajadas de cuestas se puede producir una pérdida de tracción que, según la naturaleza del suelo y la pendiente, puede ser crítica para la seguridad. Hay que prevenir esta pérdida de tracción.

Los recorridos de la suspensión elástica son captados de manera en sí conocida por medio de sensores de recorrido de suspensión elástica montados en las distintas ruedas. En las figuras 3a) a 3c) se representan diferentes recorridos de suspensión elástica s_{a}, s_{b}, s_{c} para una rueda R, en donde s_{a} significa la posición 0, s_{b} describe una rueda con suspensión elástica contraída y s_{c} describe una rueda con suspensión elástica expandida. A partir de los recorridos de la suspensión elástica de las ruedas se pueden calcular también las tasas de suspensión elástica \dot{s}_{a}, \dot{s}_{b}, \dot{s}_{c}, las fuerzas de apoyo f_{a}, f_{b}, f_{c} de las ruedas (a través de f = k * s_{i}) y las tasas de fuerza de apoyo \dot{f}_{a}, \dot{f}_{b}, \dot{f}_{c} de las ruedas (a través de f = k * s), en donde k representa una constante elástica.

Todas estas informaciones representan informaciones sobre la base de las cuales se puede influir adicionalmente sobre la intervención de la regulación de frenada. La intervención de la regulación de frenada para el freno de cada rueda se determina (véase la figura 4) en una aparato de control de frenada 20. En el presente caso, se emplea un aparato de control DSC, en donde DSC representa la abreviatura en inglés de control de estabilidad dinámica. Hasta ahora, se proporcionan a este aparato de control de frenada 20 diferentes magnitudes de entrada, tales como el ángulo de dirección, la presión de frenada, la velocidad angular, la velocidad de las ruedas, etc. Estas magnitudes se obtienen casi siempre directamente por sensores (número de referencia 22) y son retransmitidas al aparato de control de frenada 20.

Además de las señales provenientes de estos sensores 22, se proporcionan ahora también al aparato de control de frenada 20, como magnitudes de entrada, los recorridos s_{i} de la suspensión elástica de las ruedas, las tasas de recorrido \dot{s}_{i} de la suspensión elástica de las ruedas, las fuerza de apoyo f_{i} de las ruedas y las tasas de fuerza de apoyo \dot{f}_{i} de las ruedas (siendo siempre i = 1-4). Estas informaciones se obtienen de la manera anteriormente descrita en una unidad 24 de tratamiento de señales a partir de los recorridos s_{i} de la suspensión elástica de las ruedas (i = 1, 2, 3, 4). Los recorridos s_{i} de la suspensión elástica de las ruedas provienen a su vez de sensores 26 montados en las distintas ruedas VL, VR, HL, HR.

A partir de las informaciones de entrada que se presentan al aparato de control de frenada 20, éste no sólo determina el par nominal del motor e influye sobre un controlador 28 del motor, sino que determina también las presiones de frenada para los distintos frenos de rueda Mb1-Mb4 que se materializan entonces en los distintos frenos de rueda 30. Los frenos de rueda son activados individualmente de conformidad con las distintas presiones calculadas para ellos y contribuyen a una tracción mejorada, especialmente en una subida de cuesta y una bajada de cuesta.

Sin embargo, la tracción puede mejorarse no sólo en subidas y bajadas de cuestas, sino también en desplazamientos en curva y en eslálom. En la figura 5 se representa de manera esquemática la negociación de una curva, en donde actúa una aceleración circular ay hacia fuera. Se descargan así las ruedas interiores a la curva, de modo que en estas ruedas se produce una expansión de la suspensión elástica. Al mismo tiempo, se cargan las ruedas exteriores a la curva, de modo que en estas ruedas se produce una contracción de la suspensión elástica. A partir de una determinada velocidad en curva dependiente de diferentes factores se puede producir un levantamiento de las ruedas interiores a la curva desde la calzada. Para impedir esto se puede realizar una intervención en el motor o en la frenada sobre la base de los recorridos de la suspensión elástica notificados por los sensores de las ruedas.

En conjunto, con la información referente a los recorridos de la suspensión elástica de las ruedas y sus variaciones temporales o referente a las fuerzas de apoyo de las ruedas y sus variaciones temporales son posibles estrategias de regulación adicionales dentro de la regulación de frenada. Esto quiere decir que la regulación del par de frenada y la regulación del par de accionamiento pueden realizarse con independencia de magnitudes convencionales, tales como resbalamiento de las ruedas, aceleración transversal, velocidad angular y ángulo de dirección. Esto da como resultado una mejora de la tracción por efecto de una regulación preventiva del par de frenada y una mejora de la estabilidad y una inhibición de vuelco en desplazamientos circulares y maniobras de cambio de carril. Mediante una deliberada intervención de frenada de las ruedas que se levantan al bajar una cuesta se puede conseguir también una mejora de los pares de frenada del motor.

Además, mediante una evaluación de la frecuencia del recorrido de la suspensión elástica se puede establecer y clasificar la naturaleza de la superficie de la calzada (por ejemplo, grava o vía en mal estado). Con estas informaciones se pueden incrementar de manera correspondiente los umbrales convencionales de resbalamiento ABS/ASC y, por tanto, se pueden lograr mayores prestaciones de frenada o mayores prestaciones de tracción sobre las calzadas específicas.

Claims (6)

1. Procedimiento de regulación de la intervención de frenada en un vehículo con tracción a todas las ruedas que incluye un sistema de regulación de frenada que comprende un dispositivo de control, así como frenos asociados a las distintas ruedas y solicitables independientemente uno de otro, generando el dispositivo de control, en función de informaciones de entrada, unas señales destinadas a activar los distintos frenos, caracterizado porque se captan al menos los recorridos de la suspensión elástica en las distintas ruedas y se generan señales de rueda a partir de los recorridos de la suspensión elástica de las ruedas o de magnitudes derivadas de ellos, porque se alimentan las señales de rueda al dispositivo de control, que deduce de ellas un resbalamiento que cabe esperar en las distintas ruedas, y porque, al presentarse un resbalamiento que cabe esperar por encima de un valor límite determinado, se generan las señales para activar los frenos en las distintas ruedas, al menos en función de las señales de rueda individuales que se presentan como informaciones de entrada, compensándose una fuerza reducida de apoyo de una rueda por medio de una intervención de frenada de tal manera que se impida sustancialmente un resbalamiento de esta rueda.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se obtienen las fuerzas de apoyo de las ruedas a partir de los recorridos de la suspensión elástica de dichas ruedas.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a partir de las variaciones temporales de los recorridos de la suspensión elástica de las ruedas se obtienen tasas de contracción y expansión de la suspensión elástica o bien a partir de la variación temporal de las fuerzas de apoyo de las ruedas se obtienen tasas de dichas fuerzas de apoyo de las ruedas y se emplea al menos una de estas magnitudes como señal de rueda.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se alimentan al dispositivo de control como magnitudes de entrada adicionales unas señales que indican una subida de cuesta o una bajada de cuesta.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque las señales que describen la subida o la bajada de una cuesta contienen también informaciones sobre la pendiente de una superficie recorrida.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se alimentan al dispositivo de control como magnitudes de entrada adicionales unas señales que indican la magnitud de una aceleración transversal del vehículo.