ES2242316T3

ES2242316T3 - Procedimiento para regular la dinamica de conduccion de un vehiculo de carretera.

Info

Publication number: ES2242316T3
Application number: ES99103834T
Authority: ES
Inventors: Imre Boros; Dieter Dr. Hamann; Rudolf Maurath; Joachim Pressel; Michael Reiner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1999-02-27
Publication date: 2005-11-01
Anticipated expiration: 2019-02-27
Also published as: DE19812237C1; EP0943514A1; EP0943514B1; DE59912056D1; JP2000006830A; US6223114B1; JP3044659B2

Abstract

POR MOTIVOS DE UNA REGULACION DINAMICA DE MARCHA EN UN VEHICULO SOBRE CALZADA, SE GENERAN CONTINUAMENTE, A PARTIR DE UNA OBSERVACION DEL COMPORTAMIENTO DINAMICO EN UN ORDENADOR DE SIMULACION DE UN MODELO DE VEHICULO IMPLANTADO, LOS VALORES TEORICOS PS SO PARA LA VELOCIDAD DE GUIÑADA PS Y EL ANGULO DE FLOTACION BE DEL VEHICULO. A PARTIR DE UNA COMPARACION DE LA MAGNITUD DE REFERENCIA PS SO , COMO VALOR TEORICO DE LA VELOCIDAD DE GUIÑADA PS DEL VEHICULO, SE GENERA EL VALOR REAL PS L DE LA VELOCIDAD DE GUIÑADA REGISTRADO CONTINUAMENTE POR MEDIO DE UN TENSOR DE VELOCIDAD DE GUIÑADA. EL MODELO DE VEHICULO SE REPRESENTA MEDIANTE UN SISTEMA DE ECUACION DIFERENCIAL DE LA FORMA DONDE [P] REPRESENTA UNA MATRIZ 4X4 CON ELEMENTOS P IJ (P IJ =0,M Z V,0,0;0,0,0,J Z ;0,0,0,0;0,-1,0,0), EN DONDE CON M Z SE DESIGNA LA MASA DEL VEHICULO, CON J Z SU MOMENTO DE INERCIA DE GUIÑADA Y CON V SE DESIGNA LA VELOCIDAD LONGITUDINAL DEL VEHICULO, [Q] REPRESENTA UNA MATRIZ 4X4 CON ELEMENTOS Q IJ (Q IJ =0, -C SUB,V -C H,0, M Z . V-(C V I V C HI H )/V;0,C H I SUB.H -C V I SUB,V ,0, (I 2 S UB,V C V -I 2 H C H )/V;0,0,0,0;0,0,0,1), DONDE CON C V Y C H SE REPRESENTA LA RESISTENCIA DE M ARCHA OBLICUA DE LA RUEDA DELANTERA O DE LA RUEDA TRASERA DEL VEHICULO Y CON I V Y I H LA DISTANCIA DEL PUNTO DE GRAVEDAD DEL VEHICULO DEL EJE DELANTERO O DEL EJE POSTERIOR. C REPRESENTA UN VECTOR DE DESDOBLADO DE CUATRO COMPONENTES CON LOS COMPONENTES C I (C I =C V ,C V I V ,0,0 ). X REPRESENTA UN VECTOR DE DESDOBLADO DE CUATRO COMPONENTES CONFIGURADO A PARTIR DE LAS MAGNITUDES DE ESTADO BE Z Y PS Z CON LOS COMPONENTES X J(X J = 0, BE Z ,0, PS Z ) Y X SU DERIVACION TEMPORAL, DONDE BE SUB ,Z SE OBTIENE A PARTIR DE LA VALORACION DEL MODELO DE VEHICULO. LA ACTUALIZACION DE LAS MAGNITUDES DE ESTADO DINAMICAS DE MARCHA BE Z (K- 1) Y PS Z (K- 1), QUE HAN SIDO AVE RIGUADAS PARA UN PUNTO DE TIEMPO T(K- 1), SOBRE LAS QUE RESULTA UN PUNTO DE TIEMPO T(K) RETARDADO AL MARGEN DE TIEMPO DE INTERVALO T K SE EFECTUA A TRAVES DE VALORACION DELSISTEMA DE ECUACION CON VALORES DE LOS ELEMENTOS DE MATRIZ P IJ Y QIJ ACTUALIZADOS AL PUNTO DE TIEMPO T(K).

Description

Procedimiento para regular la dinámica de conducción de un vehículo de carretera.

La presente invención se refiere a un procedimiento para regular la dinámica de conducción de un vehículo de carretera, que está realizado como un tractor semi-remolque ó como un camión articulado, que se compone de un vehículo de cabeza tractora y de un vehículo de remolque; procedimiento según el cual son generadas - con un control por secuencia y en unos sucesivos ciclos temporales, con una previamente determinada duración de, por ejemplo, 5 hasta 10 miliseg., y por medio de un calculador simulador de una unidad de control electrónico, que proporciona un desarrollo automático de la regulación, y sobre la base de un modelo, que representa el vehículo de carretera en cuanto a sus magnitudes características, establecidas por la construcción, así como en relación con los datos de su funcionamiento - de los valores actualmente medidos del ángulo de dirección \delta, de la velocidad del vehículo v_{x} y, dado el caso, de la aceleración transversal a_{q}, las magnitudes de referencia para por lo menos la velocidad de guiñada \Psi el ángulo de flotación \beta del vehículo de carretera y, de una comparación de la magnitud de referencia \Psi_{SO}, como valor teórico de la velocidad de guiñada del vehículo de carretera, con los valores reales \Psi_{I} de la velocidad de guiñada del vehículo de carretera, los cuales son registrados constantemente mediante un dispositivo sensor de la velocidad de guiñada, son generadas las señales de activación para activar por lo menos un freno de rueda del vehículo de carretera y/ó para reducir el par de accionamiento del motor; activación ésta que de manera compensatoria influye en las diferencias entre el respectivo valor real y el decisivo valor teórico correspondiente.

Para un vehículo individual, un procedimiento de regulación de la dinámica de conducción (FDR - "Fahrdynamik-Regelung" ó regulación de la dinámica de conducción) de esta clase es conocido a través de la Revista ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 96 (1994), No. 11, páginas 674 hasta 689.

Según el conocido procedimiento, y tomando como base el llamado modelo de vía única de un vehículo, es formado un valor teórico \dot{\Psi}_{SO} liso según la relación

\dot{\Psi}_{SO}=\frac{v_{x}\cdot \delta}{(a+c)\left(1+\frac{v^{2}_{x}}{v^{2}_{CH}}\right)}

en la que V_{CH}, representa la llamada velocidad característica del vehículo; a representa la distancia del eje delantero en relación con el centro de gravedad del vehículo; mientras que c indica la distancia del eje trasero con respecto a este centro de gravedad del vehículo.

Por "velocidad característica" V_{CH} se ha de entender aquella velocidad específica del vehículo - la cual corresponde al máximo del cociente \dot{\Psi}/\delta. Esto tiene que ser aplicado para unas reducidas aceleraciones transversales a_{q} \leq 3 ms^{-2}. La regulación de la dinámica de conducción está realizada aquí como una regulación del estado del ángulo de flotación \beta y de la velocidad de guiñada; a este efecto, el ángulo de flotación \beta - que indica la diferencia entre la dirección de la marcha y la dirección del eje longitudinal del vehículo - no debe sobrepasar un valor límite previamente determinado.

En la regulación de la dinámica de conducción, la que queda explicada en este sentido, se produce, debido al tipo de generación del valor teórico para la velocidad de guiñada del vehículo - y sobre todo en aquellos casos, en los que el conductor determina, por una maniobra precipitada de la dirección, una más rápida variación en el ángulo de dirección -
una muy drástica desviación del valor real de la velocidad de guiñada \dot{\Psi} del vehículo con respecto al valor teórico que, en base a la mencionada dependencia del ángulo de dirección es, en cualquier caso, más dinámico que el valor real de la velocidad de guiñada del vehículo, el cual se modifica, a causa de la inercia del vehículo, con mayor lentitud. Al responder, en este caso, la regulación esto es realizado, sin embargo, en el sentido de una reducción en la fuerza de guía lateral por el eje trasero del vehículo lo que, en la situación aquí supuesta, no serla deseable habida cuenta de que se produce la tendencia de un sobreviraje en la dirección errónea la que, en un momento posterior, tendría que ser corregida mediante una nueva intervención en la regulación. Un tal juego de regulación - que se produce solamente porque existe la posibilidad de establecer un valor teórico poco realista - representa la situación de un peligro potencial, la cual habría de ser impedida.

Estas circunstancias tienen que ser tenidas en cuenta por el procedimiento de la presente invención en el sentido de que sea conseguido un establecimiento previo de los valores teórico para las variables dinámicas del vehículo, el cual ha de corresponder a un comportamiento más realista de los movimientos del vehículo. Lo mismo ha de ser aplicado también para un dispositivo, apropiado para la realización de este procedimiento.

En el libro de Adam Zomotor "Fahrwerktechnik: Fahrverhalten" (Técnica de mecanismos de traslación: Comportamiento de conducción) Editorial VOGEL-Fachbuch Würzburg, ISBN 3-8023-0774-7, 1997, en la página 101 están indicadas unas ecuaciones de movimientos para el modelo de vía única de un vehículo individual. En este modelo de vehículo se tienen con consideración como parámetros, entre otros datos más, por un lado, la masa del vehículo y el momento de inercia de la guiñada del mismo y, por el otro lado, los efectivos coeficientes de rigidez, es decir, las rigideces resultantes de la elasticidad de los neumáticos, de la suspensión de las ruedas y de la dirección. Por tener en cuenta estos parámetros pueden ser eliminados los inconvenientes que, como anteriormente comentado, se presentan en relación con la determinación del valor teórico para la velocidad de guiñada con el empleo de un modelo de vía única, tal como el mismo está descrito en la publicación, aparecida en la Revista ATZ Automofoiltechnische Zeitschrift. Por consiguiente, las repercusiones de la inercia del vehículo y los efectos de la naturaleza de los neumáticos y de la dirección son tenidos en consideración en la determinación del valor teórico.

Con los dos modelos de vehículo anteriormente indicados y ya conocidos según el estado actual de la técnica, el valor teórico de la guiñada puede ser determinado solamente para un vehículo individual ó unitario. La determinación de los correspondientes valores teórico para un conjunto de vehículos, que se compone de un vehículo tractor y de un vehículo de remolque, no puede ser efectuada con estos dos modelos de vehículos.

Ante este panorama, se presenta para el experto en la materia la tarea siguiente: Los conocidos procedimientos tienen que ser perfeccionados en el sentido de que para un conjunto de vehículos, que se compone de un vehículo tractor y de un vehículo de remolque, puedan ser determinados los datos de unos valores teóricos para las magnitudes dinámicas del conjunto de vehículos, los cuales han de corresponder a un comportamiento más realista de los movimientos de este conjunto de vehículos.

De acuerdo con la presente invención, este objeto se consigue - en lo que se refiere al procedimiento de la invención - por medio de las características, indicadas en la reivindicación de patente 1).

Según lo indicado, y por un lado, la generación de los valores teóricos de la velocidad de guiñada \dot{\Psi}_{S} y del ángulo de flotación \beta_{S}, correspondientes a un comportamiento dinámicamente estable de un vehículo de dos ejes - en el caso de un tractor semi-remolque ó de un camión articulado, se trata aquí del vehículo tractor -es llevada a efecto a través de una evaluación, controlada por cadencia, de las relaciones siguientes:

m_{z}-v\cdot\dot{\beta}+\frac{1}{v}(m_{z}\cdot v^{2}+C_{v}\cdot l_{v}-C_{H}\cdot l_{H})\cdot \dot{\Psi}+(C_{v}+C_{H})\cdot \beta - C_{v}\cdot \delta=0

así como

J_{z}\cdot \ddot{\Psi}+\frac{1}{v}(C_{v}\cdot l^{2}_{v}+C_{H}\cdot l^{2}_{H.})\cdot \dot{\Psi}-(C_{H}\cdot l_{H}-C_{v}\cdot l_{v})\cdot \beta-C_{v}\cdot l_{v} \cdot \delta=0

las cuales representan - bajo unas condiciones que, según la presente invención, son elegidas como los criterios de estabilidad, es decir, que, por un lado, las fuerzas transversales, producidas por una conducción en curvas, así como las fuerzas de guía laterales, desarrolladas por el ajuste del ángulo de dirección \delta (t), tienen que estar compensadas como, por el otro lado, asimismo han de estar compensados los momentos de giro y los momentos de guiñada, que son efectivos en el vehículo tractor - un modelo para el comportamiento dinámico del vehículo tractor real, el cual es más realista que la relación estática, empleada en el conocido procedimiento para el valor teórico de la velocidad de guiñada, teniendo en cuenta que el modelo de vehículo, empleado según la presente invención para el vehículo tractor, también tiene en consideración, de una manera adecuada, el comportamiento de la inercia del vehículo tractor.

La evaluación de estas relaciones - que, expresadas como una ecuación de matrices, pueden ser indicadas en la forma de

(I)[P]\cdot(\dot{\overline{X}})=[Q]\cdot(\overline{X})+(\overline{C})-\delta(t)

en la que [P] representa una matriz 4x4 con los elementos p_{ij} (p_{ij} = 0, m_{z} v, 0, 0; 0, 0, 0, J_{z}; 0, 0, 0, 0; 0, -1, 0, 0); [Q] representa una matriz 4x4 con los elementos q_{ij} (q_{ij} = 0, -C_{V} -C_{H}, 0, m_{z} \cdot v - (C_{V} l_{V} -C_{H} l_{H})/\cdot v;0, C_{H} l_{H} - C_{V} l_{V}, 0(-l_{V}{}^{2} C_{V} - l_{H}{}^{2} C_{H})/v; 0, 0, 0, 0; 0, 0, 0, 1); \overline{C} representa un vector de columna de cuatro componentes, con los componentes c_{i} (c_{i} =
C_{V}, C_{V} l_{V}, 0, 0); \overline{X} representa un vector de columna de cuatro componentes, el cual está formado por las variables \beta_{Z} y \dot{\Psi}_{Z}, con los componentes x_{i} (x_{i} = 0, (\beta_{Z}, 0, \dot{\Psi}_{Z}), mientras que \dot{\overline{X}} representa la derivación temporal d\overline{X}/dt del mismo - es llevada a efecto en el sentido de una actualización de las magnitudes dinámicas de la conducción \beta_{Z} (k1), las cuales han sido determinadas en un momento t(k-l), y en el momento t(k), que es posterior por el período de cadencia Tk, por una valoración de la relación

\overline{X}(k)=\left\{\frac{[P]}{T_{k}}-[Q]\right\}^{-1}\cdot\left\{\frac{[P]}{T_{k}}\cdot\overline{X}(k-l)+\overline{C}\cdot \delta (k)\right\}

con los valores de los elementos de matriz P_{ij} y q_{ij} actualizados al momento t(k), es decir, determinados en este mismo momento.

La matriz de coeficiente [P] de la ecuación de matrices (I) (representativa del modelo de referencia del vehículo tractor), la cual está asignada a las variaciones temporales (\dot{\Psi} y \beta), en las variables (\ddot{\Psi} y \beta), que han de ser reguladas, comprende solamente elementos de matiz que ó son - con independencia de los datos del vehículo - "absolutamente" constantes ó son constantes específicamente para el vehículo, es decir, que no varían durante un viaje, ó bien representan unas constantes específicas del vehículo, que son multiplicadas ó divididas por la velocidad longitudinal del vehículo, ó sea, unas magnitudes que, al poder ser supuesto el conocimiento de los valores específicos del vehículo, pueden ser determinados, en cualquier momento y con la correspondiente exactitud, por medio de unas mediciones de la velocidad longitudinal del vehículo.

Lo mismo también ha de ser aplicado, de forma análoga, en relación con los elementos de matriz de la matriz [Q], asignada a las variables (\dot{\Psi} y \beta) que han de ser reguladas, es decir, al "vector de estado", en la medida en la que estas variables comprendan unos elementos, que son proporcionales y/ó inversamente proporcionales a la velocidad longitudinal del vehículo de carretera y al contener elementos como factores, además, unas constantes específicas del vehículo.

Las rigideces de marcha oblicua C_{V} y C_{H} - que, según el modelo de referencia del vehículo, sirven para describir la reacción del vehículo al establecimiento del ángulo de dirección a una velocidad previamente determinada del ve-
hículo - asimismo han de ser consideradas, a una distribución de carga previamente establecida para los ejes y para las ruedas, como unas constantes específicas del vehículo, y las mismas son determinadas, en un viaje estacionario por curvas (\ddot{\Psi} = 0; \dot{\beta} = 0; \delta const, ; v = const.), por la evaluación de las relaciones

C_{H}=\frac{m_{Z} \cdot v \cdot l_{v} \cdot \dot{\Psi}}{\left(\frac{l_{H} \cdot l_{v}\cdot \dot{\Psi}}{v}-\beta \cdot l_{v}-\beta \cdot l_{H}+\frac{l^{2}_{H}\cdot \dot{\Psi}}{v}\right)}

y

C_{v}=\frac{m_{Z}\cdot v \cdot \dot{\Psi}}{\left(\frac{l_{H}\cdot l_{v}\cdot \dot{\Psi}}{v}-\beta\cdot l_{v}-\beta \cdot l_{H}+\frac{l^{2}_{A}\dot{\Psi}}{v}\right)}\cdot \frac{\left(l_{H}\cdot \beta -\frac{l^{2}_{H}\dot{\Psi}}{v}\right)}{\left(\frac{l_{v}\dot{\Psi}}{v}+ \beta - \delta \right)}

en unos procesos de "aprendizaje" adaptativos.

El conocimiento del ángulo de flotación \beta_{Z}, el cual es necesario para determinar las rigideces de marcha oblicua, puede ser conseguido - para el caso de un viaje estacionario por curvas y de una más reducida aceleración transversal -
a través de una evaluación de la conocida relación \beta_{Z} = l_{H}/R_{S}, en la que R_{S} representa el radio de vía del centro de gravedad del vehículo tractor; en este caso, el radio R_{S} puede ser determinado mediante la relación de R_{S} = (l^{2}{}_{H} + R^{2}{}_{H})^{1/2}), en la que R_{S} representa el valor medio de los radios de vía de las ruedas traseras del vehículo tractor; relación ésta que - con el conocimiento del ancho de vía de las ruedas traseras - puede ser determinada a partir de los números de revoluciones de las ruedas y según las fórmulas ya conocidas. Por el otro lado resulta que, según el procedimiento de la presente invención, para la generación de los valores teóricos para las variables de la velocidad de guiñada y del ángulo de flotación, los cuales corresponden a un comportamiento dinámicamente estable de los movimientos del vehículo de carretera, como modelo de vía única es empleado modelo de un tractor de semi-remolque con un solo eje, por lo cual queda constituido prácticamente un vehículo tractor de dos ejes; en este caso, como criterio de estabilidad es elegido otra vez el equilibrio entre las fuerzas y los momentos en la máquina tractora y en el semi-remolque, y esto según las relaciones siguientes:

m_{z}\cdot v\cdot(\dot{\beta}_{Z}+\dot{\Psi}_{Z})=F_{v}+F_{H}-F_{G}

J_{z}\ddot{\Psi}_{Z}=F_{v} \cdot l_{v}-F_{H} \cdot l_{H}+F_{G}\cdot l_{G}

m_{A}\cdot v \cdot (\dot{\beta}_{A}+\dot{\Psi}_{A})=F_{G}+F_{A}

J_{A}\ddot{\Psi}_{A} =F_{G} \cdot l_{AV} -F_{A} \cdot l_{AH}

El acoplamiento cinemático - que corresponde a la uniformidad en la dirección de la velocidad en el punto de articulación entre el vehículo tractor y el semi-remolque - es tenido en cuenta por la siguiente relación:

\beta_{Z}-\frac{l_{G}}{v} \cdot \overline{\Psi}_{Z}+\Psi_{Z}=\beta_{A}+\frac{l_{AV}}{v}\cdot \overline{\Psi}_{A}+\Psi_{A}

En estas relaciones, F_{V}, F_{H} y F_{G} representan las fuerzas transversales que atacan en las ruedas delanteras, en las ruedas traseras y en el punto de articulación entre tractor y remolque; l_{G} representa la distancia entre este punto de articulación y el centro de gravedad del vehículo tractor; l_{AV} y l_{AH} representan la distancia entre el punto de cizallamiento y el punto de articulación ó el eje del semi-remolque; mientras que F_{A} representa la fuerza lateral, que es efectiva en el eje del semi-remolque. Según este modelo de vehículo, que así se constituye en su conjunto, el semi remolque queda implementado prácticamente por unas magnitudes "aditivas", de tal manera que este modelo resulta ser apropiado para la generación de los valores teóricos tanto para el vehículo tractor por si solo como asimismo para el tractor semi-remolque en su conjunto. Para una variación y una explicación en este mismo sentido, este modelo también puede ser modificado para la generación de los valores teóricos de un camión de tipo articulado.

Como alternativa ó bien de forma complementaria a ello y bajo las condiciones marginales indicadas en relación con la determinación de las rigideces de marcha oblicua, C_{V} y C_{H}, el ángulo de flotación \beta_{Z} asimismo puede ser determinado - tal como esto ha sido previsto en la reivindicación de patente 2) - a través de una evaluación de la relación

B_{Z}=\delta\cdot \frac{l_{H}}{l_{Z}}

En cambio, el modo - previsto según la reivindicación de patente 3) - para determinar el ángulo de flotación \beta_{Z} según la relación

\beta_{Z}=\int\limits^{t_{c}(\delta=\delta_{c})}_{to(\delta=0)}\left(\frac{a_{q}}{v}-\dot{\Psi}\right)dt

- en la que a_{q} representa la aceleración transversal del vehículo la cual se desarrolla por el comienzo del ajuste de un ángulo de dirección - tiene la ventaja de que una determinación exacta del ángulo de flotación puede ser efectuada también con unas aceleraciones transversales relativamente elevadas del vehículo y, por consiguiente, asimismo se hace posible una más exacta determinación de las rigideces de marcha oblicua; en este caso, la aceleración transversal a_{q} puede ser medida por medio de un sensor de aceleraciones transversales; no obstante, la misma también puede ser determinada - mediante cálculo - en base al radio de un viaje por curvas y a la velocidad del vehículo.

Según el arriba mencionado modelo de tractor con semi-remolque, la determinación del ángulo de flotación \beta_{A} del semi-remolque es efectuada conforme a la relación

\beta_{A}=\varphi+\beta_{Z}-\frac{\dot{\Psi}(l_{G}+l_{AV})}{v}

en la que (\varphi representa el ángulo de pandeo, que es formado entre los planos centrales longitudinales del vehículo tractor y del semi-remolque, los cuales se seccionan entre si en el punto de articulación. Esta relación ha de ser aplicada para el caso de un viaje estacionario por curvas, en el que el vehículo tractor y el semi-remolque tienen la misma velocidad de guiñada \dot{\Psi}.

Este ángulo de pandeo puede ser determinado mediante unas mediciones; como alternativa ó bien de forma complementaria, para el caso de un viaje estacionario por curvas y con un valor relativamente reducido de la aceleración transversal, este ángulo también puede ser determinado según las características de la reivindicación de patente 6) al estar el semi-remolque equipado con unos sensores para el número de revoluciones de las ruedas.

Según las características de la reivindicación de patente 6), por medio de una unidad de procesamiento electrónico son indicadas unas relaciones de las rigideces de marcha oblicua C_{V}, C_{H} y C_{A}, las que pueden ser evaluadas con rapidez y con las cuales se encuentran enlazadas - a través de las relaciones

F_{v}=-C_{v}\cdot\left(\beta_{z}-\delta+\frac{l_{v}}{v}\dot{\Psi}_{Z}\right)

F_{H}=-C_{H}\cdot\left(\beta_{z}-\frac{l_{H}}{v}\dot{\Psi}_{Z}\right)

F_{A}=-C_{A}\cdot\left(\beta_{A}-\frac{l_{AH}}{v}\dot{\Psi}_{A}\right)

las fuerzas laterales de neumáticos, que son efectivas en las ruedas.

En relación con un dispositivo para la regulación de la dinámica de conducción en un vehículo de carretera, que está realizado en forma de un tractor semi-remolque ó de un camión de tipo articulado, que está formado de un vehículo tractor y de un vehículo de remolque, la tarea, que se menciona al principio, queda resuelta, partiendo de un dispositivo de este tipo y según lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente 7), por el hecho de que por una unidad de control electrónico son implementadas unas rutinas que hacen posible determinar de los parámetros - que pueden ser medidos durante el funcionamiento de marcha de un con- junto de vehículos, que se compone de un vehículo tractor y de un vehículo de remolque - de forma adaptativa por lo menos las magnitudes siguientes y deponer las mismas de forma recuperable en una memoria:

a) La masa total m_{ges} del conjunto del vehículo;

b) La masa m_{Z} del vehículo tractor;

c) La masa m_{A} del vehículo de remolque;

d) La distancia entre ejes l_{Z} del vehículo tractor;

e) La distribución de la carga axial A/P_{HA} del vehículo tractor;

f) La distribución de la carga axial del conjunto de vehículos ó de la carga del eje trasero P_{HA} del vehículo de remolque y unas rutinas para la estimación;

g) El momento de inercia J_{Z} del vehículo tractor por su eje vertical; así como

h) El momento de inercia J_{A} del vehículo de remolque por su eje vertical.

Por medio de la implementación de estas rutinas, resulta que el modelo de vehículo - que sirve para la formación de los valores de referencia y con el cual está siendo comparado constantemente el vehículo de carretera en su funcionamiento de marcha, con el fin de poder detectar unas circunstancias de inestabilidad en la dinámica de conducción - se adapta continuamente al estado de la carga actual del vehículo de carretera, el cual puede ser, en los vehículos industriales, muy distinto de un viaje a otro. La determinación adaptativa de las mencionadas magnitudes tiene asimismo la ventaja de que puede ser ampliamente suprimida un inversión de programación, específica del vehículo, para la unidad de control electrónico del dispositivo para la regulación de la dinámica de conducción, de tal manera que no pueda existir la posibilidad de unas entradas erróneas que, durante el funcionamiento del vehículo de carretera, podrían conducir a unas funciones erróneas en la regulación. El concepto de la determinación adaptativa de prácticamente todos los datos, que son de importancia para una regulación efectiva de la dinámica de conducción, hace posible aplicar este dispositivo de regulación para los más distintos tipos y tamaños de vehículos, por lo que esta determinación adaptativa es también especialmente conveniente bajo los puntos de vista de una fabricación económica y de una utilización rentable del dispositivo de regulación.

Según la rutina, prevista en la reivindicación de patente 8) para la determinación de la masa m_{Z} de un vehículo tractor y, dado el caso, de la masa total m_{ges} de un tractor semi-remolque ó de un camión de tipo articulado - rutina ésta que también es apropiada para la determinación de la masa m_{A} del vehículo de remolque - es así, que son aprovechadas las señales, existentes del sistema de control del motor, así como las señales de salida de los sensores de los números de revoluciones de las ruedas, previstos para la regulación del resbalamiento de los frenos y de mecanismo de impulsión; esta señales también pueden ser aprovechadas conforme a la reivindicación de patente 9), para la determinación de la distancia entre ejes l_{Z} del vehículo tractor, la que - como alternativa ó de forma adicional y según la reivindicación de patente 10) - asimismo puede ser determinada en base a la información sobre el ángulo de dirección, en base a la velocidad de guiñada y en base a la velocidad longitudinal del vehículo tractor.

Al estar previsto en un tractor semi-remolque un sensor para el ángulo de pandeo, por medio del cual puede ser registrado este ángulo \varphi - con el que se seccionan entre si, durante un viaje por curvas, los planos centrales longitudinales verticales del vehículo tractor y del semi-remolque dentro del eje de articulación de los mismos - y al haberse asignado a las ruedas del semi-remolque unos propios sensores para los números de revoluciones de las ruedas, resulta que, según las características de las reivindicaciones de patente 11) y 12), tanto la longitud l_{A} del semi-remolque como también la distancia l_{SH} del punto de articulación con respecto al eje trasero del vehículo tractor pueden ser determinadas de una manera adaptativa.

Para una determinación adaptativa de la distribución de la carga axial de un vehículo (tractor) de dos ejes, es suficiente si este vehículo está equipado con un solo sensor de carga axial, de tal modo que - en función de la asignación de este sensor de la carga axial al eje delantero ó al eje trasero - la distancia l_{V} de su centro de gravedad con respecto al eje delantero puede ser determinada-conforme a las rutinas alternativas de la reivindicación de patente 14).

De una manera alternativa puede ser determinada - según la reivindicación de patente 15) - la distribución de la masa del semi-remolque de un tractor con semi-remolque, es decir, la distancia 1_{AV} de su centro de gravedad en relación con el punto de articulación, al estar provisto el semi-remolque de un sensor de carga axial para la carga P_{AHA} que, sobre el eje del semi-remolque, se encuentra apoyada en la carretera, y esta distribución puede ser determinada también, conforme a la reivindicación de patente 16), al estar el vehículo tractor equipado con un sensor de la carga del eje trasero.

Como alternativa 6 adicionalmente, la distancia 1_{AV} del centro de gravedad del semi-remolque con respecto al punto de articulación puede ser determinada de manera adaptativa, conforme a la reivindicación de patente 17), al estar previsto un sensor de carga, cuya señal de salida representa una medida para la parte proporcional de masa m_{AS} del semi-remolque, la que se encuentra apoya sobre la articulación, prevista en el vehículo tractor.

Los valores de estimación, establecidos según las características de la reivindicación de patente 18) para el momento de inercia de guiñada J_{Z} de un vehículo tractor - como, por ejemplo, de un camión con unas condiciones de carga, que varían de un viaje a otro - y/ó para el momento de inercia de guiñada J_{A} de un vehículo de remolque de uno ó de varios ejes, son de una suficiente exactitud para un modelo realista de vehículo, según enseña la experiencia.

En los vehículos, que están dotados de una suspensión neumática, un sistema de sensores para la carga axial puede ser impementado de una manera sencilla, mediante la detección de las presiones en los resortes neumáticos de las ruedas.

Al no estar previsto ningún tipo de sensor para la carga axial, una determinación de la carga axial trasera P_{HA}, así como de la carga axial delantera P_{VA} puede ser efectuada, según las reivindicaciones de patente 20) y 21), mediante unos ensayos de frenado en el caso en que estén conocidas las constantes específicas de los neumáticos, k_{HA} y k_{VA}, que, según las características de la reivindicación de patente 22), pueden ser determinadas de forma individual por cada rueda.

Por el aprovechamiento de la rutina, que a este efecto está indicada en las características de la reivindicación de patente 23), existe la posibilidad de una detección prácticamente continua de los valores momentáneamente existentes de las constantes de los neumáticos, lo cual es especialmente conveniente teniendo en cuenta que estas constantes de los neumáticos pueden estar en función de la temperatura, por lo que las mismas se pueden modificar en el transcurso de un viaje.

Con la finalidad de obtener una estimación de las constantes de los neumáticos de un vehículo, la cual se aproxima a la realidad, también puede ser suficiente determinar - tanto para las ruedas impulsadas del vehículo como para las ruedas no impulsadas del mismo - las constantes de neumáticos, k_{HA} y k_{VA}, respectivamente, que se refieren a los ejes, tal como esto está previsto según la reivindicación de patente 24); a este efecto, la constante de los neumáticos para las ruedas impulsadas del vehículo - como, por ejemplo, las ruedas traseras del mismo - es determinada durante el funcionamiento de tracción del vehículo tractor y, una vez conocido el valor de esta constante del neumático, es determinada - ahora en el funcionamiento de un frenado - la constante de los neumáticos para las ruedas no impulsadas del vehículo.

En el caso de una configuración discrecional de un conjunto de vehículos industriales - sea como tractor de semi-remolque ó sea como camión de tipo articulado - es óptimo que tanto el vehículo tractor como el vehículo de remolque estén equipados con un sensor del ángulo de guiñada, de tal modo que una condición dinámica mente inestable del conjunto de vehículos pueda ser detectada de una manera rápida y fiable, sobre la base de unas distintas velocidades de guiñada del vehículo tractor y del vehículo de remolque.

Los demás detalles del procedimiento de la presente invención y del dispositivo, previsto para la aplicación del procedimiento, pueden ser desprendidos de la descripción, relacionada a continuación para el ejemplo de realización de un vehículo industrial de tipo pesado, el cual está representado en los planos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 muestra un vehículo industrial - que está realizado como un tractor semi-remolque - en una simplificada vista lateral esquematizada para la explicación de unas magnitudes geométricas, relevantes para la dinámica de conducción y específicas del vehículo en su conjunto;

La Figura 2 indica una simplificada representación esquematizada de un diagrama de bloques de un dispositivo de freno, que es apropiado para el tractor semi-remolque de la Figura 1, con unos elementos de ajuste y sensores de la fuerza de frenado, los cuales son apropiados para la implementación de una regulación de la dinámica de conducción; así como con una unidad de control electrónico para la regulación de la dinámica de conducción;

La Figura 3a muestra la vista del modelo de vía única del tractor semi-remolque, indicado en la Figura 1;

La Figura 3b indica una representación del modelo de vía única del vehículo tractor del conjunto de tractor semi- remolque según la Figura 1, para explicar la cinemática de un viaje del tractor semi-remolque ó del vehículo tractor de la Figura 1 por unas curvas;

La Figura 4 muestra - esquemáticamente simplificada - un diagrama de bloques para explicar la función de un observador Luenberger, que puede ser implementado por medio de la unidad de control electrónico y el cual está apropiado para la obtención de unas magnitudes de referencia, que son necesarias para la técnica de regulación; mientras que

La Figura 5 indica un diagrama \mu/\lambda para explicar la determinación de las constantes de los neumáticos.

Para el tractor semi-remolque - que en la Figura 1 está indicado, en su conjunto, por la referencia 10, y el cual comprende un vehículo tractor 11 con dos ejes así como un semi-remolque de un solo eje - es supuesto que este conjunto esté equipado con un dispositivo para la regulación de la dinámica de conducción el que, adicionalmente a las funciones de una regulación de tipo antibloqueo de los frenos (función ABS) - que conduce a un comportamiento de frenado, optimado en la adhesión, tanto del vehículo tractor 11 como del tractor semi-remolque 10 - y adicionalmente a una regulación del resbalamiento de impulsión (función antiresbalamiento del accionamiento ASR), que proporciona un óptimo aprovechamiento de las posibles fuerzas de avance, ofrezca también la posibilidad de activar los frenos de rueda, 13 hasta 16, del vehículo tractor (Figura 2) así como los frenos de rueda, 17 y 18, del vehículo de remolque - semi-remolque 12 - de manera individual ó de una forma conjuntada, asimismo con independencia de un accionamiento de control del dispositivo de freno del tractor semi-remolque 10, el cual está indicado aquí, en su conjunto, por la referencia 20, y esto con el objeto de asegurar - a través de esta regulación y en especial en unas situaciones de marcha por curvas ó de pendientes hacia abajo - un comportamiento de conducción dinámicamente estable de este tractor semi-remolque 10.

En este sentido, para el dispositivo de freno 20 del tractor semi-remolque 10 es supuesta solamente la existencia de las propiedades, tanto constructivas como funcionales, de un conocido sistema de freno electroneumático para los vehículos industriales. A efectos de la regulación de la dinámica de conducción (función FDR), es supuesta adicionalmente también una intervención en el sistema de control del motor, por ejemplo, de tal manera que los momentos de arrastre frenantes, que se pueden presentar durante el funcionamiento de empuje del motor 21 del vehículo tractor, puedan ser compensados parcialmente ó por completo.

Por consiguiente, en los frenos de rueda, 13 hasta 18, del vehículo tractor 11 así como del semi-remolque 12 están dispuestos unos elementos actuadores neumáticos, 22_{1} hasta 22_{4} así como 22_{5} y 22_{6}, respectivamente, que están asignados a los mismos y los que, por la activación de unas válvulas reguladoras de presión de freno, 23_{1} hasta 23_{6} - que aquí están solamente indicadas de una forma esquematizada - pueden ser impulsados por unas presiones de frenado, que pueden ser ajustadas de manera individual y las que pueden ser controladas individualmente a través de unos sensores de presión de frenado, 24_{1} hasta 24_{6}, asignados a cada uno de los elementos actuadores, 22_{1} hasta 22_{6}.

Las válvulas reguladoras de presión de frenado, 23_{1} hasta 23_{6}, están realizadas como unas válvulas magnéticas, que pueden ser activadas de forma eléctrica, y las mismas pueden ser activadas por las señales de salida de una unidad de control electrónico 25 que, a continuación, será explicada con más detalles a través de sus funciones y para cuyo conocimiento es considerado como suficiente saber que la misma puede ser realizada por un experto en la técnica de regulación electrónica, sin entrar aquí en más detalles técnicos acerca de la regulación de esta unidad de control electrónico 25.

Según el ejemplo de realización, tomado aquí para la descripción, el sistema de freno 20 está realizado en la forma de un sistema de freno de tres circuitos, en el que los frenos de ruedas delanteras, 13 y 14, del vehículo tractor II están unidos entre si a fin de formar el circuito de freno I; los frenos de ruedas traseras, 15 y 16, del vehículo tractor 11 están unidos entre si a fin de constituir el circuito de freno II; mientras que los frenos de ruedas, 17 y 18, del semi-remolque 12 están unidos entre si a fin de formar el circuito de freno III; para el abastecimiento de estos circuitos con la presión de freno está previsto un propio acumulador de presión neumática 26_{1}, 26_{2} y 26_{3}, respectivamente, que, a su vez, puede ser cargado desde la fuente central de aire a presión, que aquí no está indicada y la que comprende un compresor, que tampoco ha sido indicado aquí y el cual es impulsado por el motor 21 del
vehículo.

La activación de una deceleración del vehículo, la que es deseada por el conductor, es llevada a efecto mediante el accionamiento del pedal por un transmisor electromecánico ó electrónico 27, que produce una señal eléctrica de salida, que representa una medida para la desviación del pedal de mando 28 desde su posición de partida, que está asignada al estado de reposo del sistema de freno 20, y la señal es, por lo tanto, una medida para la deceleración del vehículo, demandada por el conductor. La señal de salida del transmisor es transmitida hacia la unidad de control electrónico 25 que, en base al procesamiento de esta señal del deseo del conductor, en conjunto con otras señales - sobre todo de la señal de salida de un transmisor de ángulo de dirección 29, que aquí está indicado sólo de una manera esquematizada, y de un sensor de velocidad de guiñada 31, que aquí también está indicado sólo de forma esquematizada, así como con las señales de salida de los sensores de números de revoluciones de ruedas, 31_{1} hasta 31_{6}, que están previstos en cada una de las ruedas del vehículo y cuyas señales de salida representan una respectiva medida para los números de revoluciones de las vigiladas ruedas del vehículo - produce las señales de activación para los moduladores electroneumáticos de presión, 32_{1}, 32_{2} y 32_{3}, cada uno de, los mismos está asignado a los circuitos de freno I, II y III, y por medio de los cuales es efectuada la aportación de la presión de accionamiento desde los depósitos de aire a presión 26_{1}, 26_{2} y 26_{3}, hacia los circuitos de freno I, II y III. Los moduladores de presión, 32_{1} hasta 32_{3}, pueden estar realizados - en el caso más sencillo y tal como esto ha sido indicado en la Figura 2 por las representaciones de los símbolos de válvulas - como unas válvulas magnéticas de 2/2 vías que pueden ser activadas de forma pulsada y a través de las cuales los depósitos de aire a presión, 26_{1} hasta 26_{3}, se encuentran unidos con las tuberías de freno principales, 33_{1} y 33_{2} así como 33_{3} - que se ramifican hacia las respectivas válvulas reguladoras de presión de freno, 23_{1} hasta 23_{6} - de los circuitos de freno I y II del vehículo tractor 10 y del circuito de freno II del semi-remolque 12.

El sistema de freno 20 - explicado en este sentido y controlado por las señales de salida de la unidad de control electrónico 25 - hace posible tanto el control de una deseada distribución de la fuerza de frenado por los distintos circuitos de freno I, II y III, como asimismo una activación de unos individuales frenos de rueda ó bien de varios frenos de rueda del vehículo, y esto con independencia de que el conductor actúa sobre el pedal de freno 28 6 no, y este sistema de freno realiza, por consiguiente, la condición previa, necesaria para la regulación de la dinámica de conducción.

Con el fin de que el tractor semi-remolque 10 pueda ser frenado también con una perturbación en el sistema de control- electrónico ó incluso con un fallo en la red eléctrica de a bordo, está prevista una unidad de válvula de freno 34, que igualmente puede ser accionada a través del pedal de freno 28 y por medio de la cual - en el caso de un funcionamiento de emergencia - la presión de mando puede ser acoplada desde los depósitos de aire a presión 26_{1}, 26_{2} y 26_{3}, "directamente" a las tuberías de freno principales 33_{1}, 33_{2} y 33_{3} de los circuitos de freno I hasta III. En el ejemplo de realización, tomado aquí para la explicación según la Figura 2, esta unidad de válvula de freno 34 está representada por tres válvulas proporcionales 34_{1}, 34_{2} y 34_{3}, cada una de las cuales está asignada a los respectivos circuitos de freno I hasta III y cuyos émbolos de válvula, que están indicados por los respectivos símbolos de válvula referenciados, están unidos entre si de forma mecánicamente fija así como de manera móvil en arrastre de forma con el pedal de freno 28 así como con el transmisor de posición de pedal 27; a este efecto, las conexiones de alimentación de presión 36_{1}, 36_{2} y 36_{3}, de estas válvulas proporcionales están unidas - de forma individual y de manera directa - con los correspondientes depósitos de aire a presión 26_{1}, 26_{2} y 26_{3}, mientras que las salidas de mando 37_{1}, 37_{2} y 37_{3} de estas válvulas se encuentran conectadas - a través de una respectiva válvula de con mutación 38_{1}, 38_{2} y 38_{3} - con las tuberías de freno principales 33_{1}, 33_{2} y 33_{3}, de los circuitos de freno I, II y III. Estas válvulas de conmutación 36_{1,2,3}, están realizadas en forma de unas válvulas magnéticas de 2/2 vías, con una posición de base 0 que, sin corriente, está abierta y con una posición de conexión I, que bloquea al estar activada, de tal manera que, en el estado no activado ó no activable de estas válvulas de conmutación 38_{1,2,3}, las salidas de mando 37_{1,2,3} de la unidad de válvula de freno 34 están unidas para comunicarse con las tuberías de freno principales 33_{1,2,3} del sistema de freno 20. Al encontrarse los moduladores de presión 32_{1,2,3} en el estado no activado ó no activable, los mismos realizan también la función de una válvula de bloqueo, tal como esto está representado aquí por los símbolos de válvulas de 2/2 vías, para las válvulas con una posición básica de bloqueo.

También las válvulas reguladoras de presión de frenado, 23_{1} hasta, 23_{6}, están realizadas en forma de unas válvulas magnéticas, cuyos imanes de mando, 39_{1} hasta 39_{6}, ocupan - al estar las válvulas sin corriente - una posición básica que establece una unión de comunicación entre los elementos actuadores, 22_{1} hasta 22_{6}, y las respectivas tuberías de freno principales 33_{1,2,3}, de tal manera que el vehículo 10, al presentarse un funcionamiento erróneo, pueda ser frenado, de una forma segura, solamente por el accionamiento de la unidad de válvula de freno 34.

En el funcionamiento de freno "normal", es decir, con un funciona miento de freno controlado electrónicamente y regulado en cuanto a la dinámica de conducción, las válvulas de conmutación 38_{1,2} están controladas para ocupar su posición de conexión de bloqueo II, de tal modo que la presión de mando pueda ser acoplada a las tuberías de freno principales 33_{1,2,3} de los circuitos de freno, I, II y II, solamente a través de los moduladores de presión electroneumáticos 32_{1,2,3}, controladas por las señales de salida de la unidad de control electrónico 25.

Para la explicación de los detalles sobre el funcionamiento de la unidad de control electrónico 25, se hace ahora referencia a la representación del modelo de "vía única", indicado en la Figura 3a, en la que el vehículo tractor 11 está representado por una sola rueda delantera direccionable 41 y por una sola rueda trasera no direccionable 42, que están dispuestas a una distancia de eje fija l_{Z} entre si (Figura 1), la cual queda establecida por la relación de l_{Z} = l_{V} + 1_{H}, en la que l_{V} indica la distancia del eje de giro 43 de la rueda delantera 41 del centro de gravedad de masa S_{Z} del vehículo tractor 11, mientras que l_{V} representa la distancia del eje de giro 44 de la rueda trasera 42 con respecto al centro de gravedad de masa S_{Z} del vehículo tractor 11. El vehículo de remolque - que está indicado, según el elegido ejemplo de explicación, por el semi-remolque 12 - está representado aquí por una sola rueda 46 del vehículo, la cual está dispuesta a una distancia fija l_{A} del eje de articulación vertical 47 de la articulación 48 entre tractor y semi-remolque, mediante la cual este semi remolque 12 pueda estar acoplado - de una manera articulada, pero de forma resistente a la tracción - al vehículo tractor 11; en este caso, la distancia l_{A} queda establecida por la relación de l_{A} =l_{AV} + l_{AH} en la que l_{AV} indica la distancia del punto de articulación S_{P} ó del eje de articulación 47 del centro de gravedad de masa S_{A} del semi-remolque 12, mientras que l_{AH} representa la distancia del centro de gravedad de masa S_{A} del semi-remolque del eje de giro 49 de la "única" rueda 46 del semi-remolque y por la que, como principio, también podrían estar representadas una pareja ó varias parejas de ruedas.

En la Figura 1, con la referencia 51 se indica el eje vertical de inercia, que pasa por el centro de gravedad S_{z} del vehículo tractor y con respecto al cual el vehículo tractor 11 tiene, debido a la distribución de su masa, el momento de inercia J_{z}.

Con la referencia 52 se indica aquí el eje vertical de inercia, que se extiende por el centro de gravedad S_{A} del semi-remolque 12 y en relación con el cual este semi-remolque 12 tiene - debido a la distribución de su masa - el momento de inercia J_{A}.

Con l_{G} está indicada la distancia del punto de articulación S_{p} ó del eje de articulación 47 de la articulación 38 - entre tractor y semi-remolque - en relación con el eje vertical de inercia 51 del vehículo tractor 11, el cual pasa por el centro de gravedad S_{z} del vehículo tractor.

Para la explicación del comportamiento dinámico del tractor semi-remolque 10 - que aquí está representado por el modelo de vía única según la Figura 3a - se somete a consideración, en primer lugar, el vehículo tractor 11 del conjunto (Figura 3b) por si solo y con el supuesto de que el mismo se encuentra en una viaje de tipo estacionario por una curva a la izquierda, es decir, con la velocidad de vía - que está representada por el vector v_{z} y a la que la que el centro de gravedad S_{Z} del vehículo tractor 11 se desplaza por su trayectoria circular 53, que tiene el radio R_{Z} - que sea constante y de que, conforme al sentido, se aplica lo mismo también para la rueda delantera 41, cuyo punto de apoyo 54 se des plaza por una trayectoria circular 55 y cuyo radio R_{V} es - debido a la cinemática del vehículo tractor 11 - un poco mayor que el radio de la trayectoria circular 53 del centro de gravedad S_{Z} del vehículo tractor, y se aplica asimismo para la rueda trasera 42, cuyo punto de apoyo 56 se desplaza por una trayectoria 57; en este caso, las trayectorias circulares 53, 55 y 56 son, en relación con un polo de momento común m_{mv}, unos círculos concéntricos.

Debido a la geometría del vehículo (distancia entre ejes l_{Z} y distancia horizontal l_{H} del eje vertical de inercia 51 del vehículo tractor 11 del punto de apoyo 56 de la rueda trasera 42) se produce como diferencia - entre la dirección, en la que el vehículo, 11 se desplaza momentáneamente, en su conjunto, y la dirección, en la cual se extiende el eje longitudinal 58 del mismo, el cual está representado en la Figura 3b por la línea de unión de los puntos dé apoyo, 54 y 56, de la rueda delantera 41 y de la rueda trasera 42, respectivamente, del vehículo 11, para el caso límite de que la rueda delantera 41 se desplace en dirección del plano central 59 de la rueda, el cual queda formado, con respecto al eje longitudinal 58 del vehículo, por el ángulo de dirección ó, que el conductor determina, y de que también la rueda trasera se desplace en dirección hacia su plano central 61, es decir, en la dirección del eje longitudinal 58 del vehículo - un ángulo de flotación \beta_{Z}, que está establecido por la relación de

B_{Z}=\frac{\delta \cdot l_{H}}{l_{Z}}

y el cual ha de ser aplicado para el caso de que la velocidad de vía v_{Z} del vehículo 11 sea tan baja que la influencia de las fuerzas centrífugas - resultantes de un viaje por la curva - sobre el vehículo puedan ser desdeñadas para la dinámica transversal del mismo.

En este caso límite, existiría el polo de momento M_{m}0 del movimiento del vehículo por el punto de intersección del eje de giro 43 de la rueda delantera 41 con el eje de giro 44 de la rueda trasera 42. Este caso límite corresponde - conforme al modelo de vía única, elegido para la explicación - a una rodadura de la rueda delantera 41 y de la rueda trasera 42 del vehículo tractor 11 con exención de un resbalamiento lateral así como en dirección del respectivo plano central, 59 y 61, de estas ruedas.

Durante un viaje por una curva, con una velocidad v_{Z} significativamente distinta de cero, se presentan, sin embargo, unas aceleraciones transversales que conducen a una fuerza centrifuga F_{C} que, en cuanto a su magnitud, está expresada por la relación de

F_{C} = m_{Z} \cdot v_{Z} \cdot(\dot{\Psi}_{Z} + (\dot{\beta_{Z}}),

en la que

\dot{\Psi}_{Z} representa la velocidad de guiñada, con la que el vehículo gira por su eje vertical de inercia 51, que pasa por el centro de gravedad S_{Z}, mientras que \dot{\beta}_{Z} representa la variación temporal del ángulo de flotación que es, sin embargo, en un viaje estacionario por una curva y en cuanto a su magnitud, igual a cero.

A estas fuerzas laterales, que empujan el vehículo tractor 11, en dirección de la fuerza centrífuga F_{C}, representada por la flecha 64, "hacia fuera", corresponden unos ángulos de marcha oblicua, \alpha_{V} y \alpha_{H} de la rueda delantera 41 y de la rueda trasera 42, respectivamente, del vehículo tractor, por los cuales se diferencian las direcciones de movimiento de la rueda delantera 41 y de la rueda trasera 42 - las cuales están representadas aquí por sus vectores de velocidad de vía v_{V} y V_{H} - de las direcciones, que están representadas por los planos centrales, 59 y 61, respectiva mente, de las ruedas.

Como consecuencia de esta marcha oblicua de la rueda delantera 41 y de la rueda trasera 42, se presentan - dentro de la zona de apoyo del respectivo neumático de las ruedas - unas deformaciones elásticas de las que resultan, en la rueda delantera 41 y en la rueda trasera 42, unas fuerzas de retroceso que actúan como unas fuerzas de guía lateral F_{VS} y F_{HS}, que se incrementan, a su vez, con un aumento en la magnitud de los ángulos de marcha oblicua, \alpha_{V} y \alpha_{H}, las que, como resultado, mantienen el vehículo 11 sobre la vía, y el deseado radio de las mismas puede ser determinado previamente por el conductor a través del establecimiento del ángulo de dirección \delta.

Por consiguiente, las fuerzas de guía lateral, F_{VS} y F_{VH}

- que prácticamente mantienen el vehículo dentro de la curva

- pueden ser expresadas por las siguientes relaciones:

(1)F_{VS} = C_{V}\cdot \alpha _{V}

y

(2)F_{HS} = C_{H} \cdot \alpha _{H}

por las que los coeficientes, C_{V} y C_{H}, quedan definidos, en el sentido de un modelo de rueda elástico, como las rigideces de la marcha oblicua.

Para la rueda de apoyo 46 del tractor semi-remolque 10 (Figura 3a) tiene que ser aplicada la relación correspondiente de

(3).F_{AS} = C_{A} \cdot \alpha_{A}

También las consideraciones acerca de la cinemática las que aquí en primer lugar, se han efectuado solamente para el vehículo tractor, tienen que ser aplicadas, de forma análoga, para el semi-remolque 12, habida cuenta de que este semi-remolque 12 puede ser considerado como un vehículo, que prácticamente está siendo dirigido en el punto de articulación 48; en este caso, debido a este acoplamiento articulado - que corresponde a una uniformidad en la dirección y en la velocidad entre el vehículo tractor 11 y el semi-remolque 12 en este punto de articulación 48 - tiene que ser aplicada la relación de:

(4)\beta_{Z}-\frac{l_{G}}{v} \cdot \overline{\Psi}_{Z}+\Psi_{Z}=\beta_{A}+\frac{l_{AV}}{v} \overline{\Psi}_{A} + \Psi_{A}

Para los ángulos de marcha oblicua \alpha_{V}, \alpha_{H} y \alpha_{A}, que han de ser empleados en las relaciones (1), (2) y (3), de la cinemática de un viaje del tractor semi-remolque 10 por una curva resultan directamente las siguientes relaciones:

(5)\alpha_{V}=\delta-\beta_{Z}-\frac{l_{V}}{v}\cdot\overline{\Psi}_{Z}

(6)\alpha_{H}=\beta_{Z}-\frac{l_{H}}{v}\cdot\overline{\Psi}_{Z}

así como

(7).\alpha_{A}=\beta_{A}-\frac{l_{AH}}{v}\cdot\overline{\Psi}_{Z}

De los criterios de una estabilidad dinámica en el equilibrio de las fuerzas transversales, que atacan en el tractor semi-remolque y de los momentos de giro, que son debidos a los posibles movimientos de guiñada del vehículo tractor 11 y del semi-remolque 12, resultan para el vehículo tractor 11 las siguientes relaciones:

(8)m_{Z}\cdot v \cdot (\dot{\beta}_{Z}+\dot{\Psi}_{Z})=F_{V}+F_{H}-F_{G}

con respecto al equilibrio de las fuerzas en el vehículo tractor 11, así como

(9)J_{Z}\cdot \overline{\Psi}_{Z}=F_{V}\cdot l_{V}-F_{H}\cdot l_{H}-F_{G}\cdot l_{G}

en cuanto al equilibro de los momentos ó pares de fuerza.

Para el semi-remolque 12 resultan las relaciones de

(10)m_{A}\cdot v \cdot(\dot{\beta}_{A}+\dot{\Psi}_{A})=F_{G} + F_{A}

con respecto al equilibrio de las fuerzas en el mismo, así como

(11)J_{A}\cdot \overline{\Psi}_{A}=F_{G}\cdot l_{AV}-F_{A}\cdot l_{AH}

en cuanto al equilibrio de los momentos ó pares de fuerza; en este caso, en las relaciones (8) hasta (11), con F_{g} está indicada la magnitud de las fuerzas transversales, que son efectivas por el punto de articulación 48 del tractor semi-remolque 10.

Una eliminación de la magnitud F_{G} en las relaciones (8), (9) y (11) por medio de la relación (10) da, como resultado, el sistema siguiente de ecuaciones:

(8')m_{z}\cdot v \cdot \overline{\beta}_{z} + m_{z}\cdot v \cdot \overline{\Psi}_{z}=F_{v}+F_{H}+F_{A} -m_{A}\cdot v \cdot \overline{\beta}_{A}- m_{A} \cdot v \overline{\Psi}_{A}

(9')J_{Z}\cdot \ddot{\Psi}_{z}=F_{v}\cdot l_{v}-F_{H} \cdot l_{H} - m_{A}\cdot v \cdot \dot{\beta}_{A} \cdot l_{G} - m_{A} \cdot v \cdot \dot{\Psi}_{A} \cdot l_{G}

así como

(11')J_{A}\cdot \dot{\Psi}_{A}=m_{A}\cdot v \cdot \beta_{A}\cdot l_{AV} + m_{A}\cdot v \cdot \dot{\Psi}_{A}\cdot l_{v}-F_{A}\cdot l_{AV}-F_{A} \cdot J_{AH}

Al añadirse a este sistema de ecuaciones, como cuarta ecuación (4'), la derivación temporal de la relación (4), que describe prácticamente el acoplamiento de la dinámica del vehículo tractor 11 a la dinámica del semi-remolque 12, resulta que para las variables dinámicas \dot{\Psi}_{A}, \dot{\Psi}_{Z}, \dot{\beta}_{A} y \dot{\Psi}_{Z} es obtenido un sistema de un total de cuatro acopladas ecuaciones diferenciales lineales de primer orden, el cual puede ser expresado - si las magnitudes de F_{v}, F_{H} y F_{A} están sustituidas por las relaciones (1), (2) y (3) y si en las mismas los ángulos de marcha oblicua \alpha_{v}, \alpha_{H} y \alpha_{A} están sustituidas por las relaciones (4), (5) y (6) - en la forma siguiente:

m_{Z}\cdot v \cdot \dot{\beta}_{Z} + m_{A} \cdot v \cdot \dot{\beta}_{A}=-(C_{V} + C_{H})\cdot \beta_{Z}+\left(\frac{C_{H}\cdot l_{H} - C_{V} l_{V}}{v}-m_{Z}\cdot v)\right)\cdot \dot{\Psi}_{Z}

(8'')-C_{A}\cdot \beta_{A} + \left(\frac{C_{A}\cdot l_{AH}}{v}- m \cdot v\right)\cdot \dot{\Psi}_{A} + C_{V}\cdot\delta

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J_{Z}\cdot \ddot{\Psi}_{Z}= m_{A} \cdot v \cdot l_{G}\cdot \dot{\beta}_{A} + (C_{H}\cdot l_{H}-C_{V}\cdot l_{V})\cdot \beta_{Z}-\left(\frac{C_{V}\cdot l^{2}_{v} + C_{H} l^{2}_{H}}{v}\right)\cdot \dot{\Psi}_{Z}

(9'') + C_{A}\cdot l_{G}\cdot \beta_{A}+\left(m_{A}\cdot v \cdot l_{G} - \frac{C_{A} \cdot l_{AH} \cdot l_{G}}{v}\right) \dot{\Psi}_{A}+C_{V}\cdot l_{V} \cdot \delta

\vskip1.000000\baselineskip

(11'')J_{A}\cdot \ddot{\Psi}_{A}=m_{A} \cdot v \cdot l_{VA}\cdot \dot{\beta}_{A}+C_{A}(l_{AV} +l_{AH})\cdot \beta_{A} + \left(m_{A}\cdot v \cdot l_{AV} - \frac{C_{A}\cdot l_{AH}(l_{AV}+l_{AH})}{v}\right)\cdot \dot{\Psi}_{A}

(4'')\dot{\beta}_{Z}-\frac{l_{G}}{v}\cdot \ddot{\Psi}_{Z}-\dot{\beta}_{A}-\frac{l_{AV}}{V}\cdot \ddot{\Psi}_{A}=\dot{\Psi}_{A}-\dot{\Psi}_{Z}

Este sistema de ecuaciones diferenciales (8''), (9''), (11'') y (4'') - que, en la consideración del modelo de la vía única del vehículo 10, describe la dinámica de conducción del mismo de una forma general, es decir, también por tener en cuenta las variaciones temporales de la velocidad del vehículo v, del ángulo de dirección \delta, de las velocidades de guiñada \dot{\Psi}_{Z} \dot{\Psi}_{A} y así como del ángulo de flotación \beta_{Z} y \beta_{A} del vehículo tractor 11 y del semi-remolque 12 - pasa, para el caso de un viaje estacionario por una curva, en el que el ángulo de dirección ó y la velocidad v del vehículo son constantes y en el cual no se presentan variaciones ni en la velocidad de guiñada ni tampoco en el ángulo de flotación, a la forma siguiente:

(8''')0=-(C_{V}+C_{H})\cdot \beta_{Z}+\left(\frac{C_{H}l_{H}-C_{C}l_{V}}{v}-m_{Z}\cdot v\right) \dot{\Psi}_{Z}-C_{A}\beta_{A}+\left(\frac{C_{A}\cdot l_{AH}}{v}-m_{A}\cdot v\right)\cdot \dot{\Psi}_{A} + C_{v} \cdot \delta

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0= + (C_{H} - l_{H}-C_{V} \cdot l_{V})\cdot \beta_{Z}-\left(\frac{C_{V}l_{v}^{2}+C_{H}l_{H}^{2}}{v}\right)\cdot \dot{\Psi}_{Z}+C_{A} \cdot l_{G} \cdot\beta_{A}

(9''')+\left(m_{A}\cdot v\cdot l_{G}-\frac{C_{A}\cdot l_{AH}\cdot l_{G}}{v}\right)\cdot \dot{\Psi}_{A} + C_{v}\cdot l_{V}\cdot\delta

\vskip1.000000\baselineskip

(11''')0=C_{A}\cdot(l_{AV}+l_{AH})\cdot\beta_{A}+\left(m_{A}\cdot v \cdot l_{AV}-\frac{C_{A}\cdot l_{AH}\cdot(l_{AV}+l_{AH})}{v}\right)\dot{\Psi}_{A}

(4'')0=\dot{\Psi}_{A}-\dot{\Psi}_{Z}

Bajo las condiciones previas - cuyo cumplimiento se puede dar por supuesto - de que las magnitudes m_{Z}, l_{H} y l_{V} para el vehículo tractor 11 así como las magnitudes m_{A}, l_{AH} y l_{AV} y l_{G} para el semi-remolque 12 sean conocidas y de que el ángulo de dirección \delta, la velocidad v del vehículo y las velocidades de guiñada \dot{\Psi}_{z} y \dot{\Psi}_{A} - idénticas entre si en el caso de un viaje estacionario por una curva, conforme a la relación (4'') - puedan ser medidos con la suficiente exactitud, y de que los ángulos de flotación \beta_{Z} y \beta_{A} del vehículo tractor 11 y del semi-remolque 12 puedan ser estimados ó determinados con la suficiente exactitud, resulta que las relaciones (81'''), (9''') y (11''') representan un sistema algebraico lineal de ecuaciones, en el cual las tres "desconocidas", las tres rigideces de marcha oblicua C_{V}, C_{H} y C_{A}, de las ruedas del tractor semi-remolque 10 pueden ser determinadas de una manera sencilla; a este efecto, las operaciones de cálculo, necesarias en este caso, son llevadas a efecto por medio de una fase de cálculo digital de la unidad de control electrónico 25.

Debido al acoplamiento cinemático del semi-remolque 12 con el vehículo tractor 11, para el ángulo de flotación \beta_{A} del semi-remolque 12 ha de ser aplicada la relación siguiente:

\beta_{A}=\varphi+\beta_{Z}-\frac{\dot{\Psi}(l_{G}+l_{AV})}{v}

en la que con \varphi es indicado el ángulo de pandeo formado, durante un viaje por una curva, entre los planos centrales longitudinales del vehículo tractor 11 y del semi-remolque 12, mientras que \dot{\Psi} indica la velocidad de guiñada común del vehículo tractor y del semi-remolque.

Para el vehículo tractor 11 de un tractor semi-remolque 10 ó de un camión de dos ejes solo, se produce el siguiente sistema "reducido" de ecuaciones:

(8^{IV})0=-(C_{V}+C_{H})\cdot\beta_{Z}+\left(\frac{C_{H}\cdot l_{H}-C_{V}\cdot l_{V}}{v}-m_{Z}\cdot v\right)\cdot \dot{\Psi}_{Z} + C_{V} \cdot \delta

(9^{IV})0=(C_{H} \cdot l_{H}- C_{V}\cdot l_{V})\cdot \beta_{Z}-\frac{(C_{V}\cdot l^{2}_{v}+C_{H}\cdot l^{2}_{H})}{v}\cdot \dot{\Psi}_{Z}+C_{V}\cdot l_{V} \cdot \delta

Una posibilidad para determinar el ángulo de flotación \beta_{Z} del vehículo tractor 11 es la siguiente:

Partiendo de la relación de

F_{C}=m_{Z}\cdot v\cdot(\dot{\Psi}_{Z} + \dot{\beta}_{Z})

para la fuerza centrífuga, que ataca en el centro de gravedad del vehículo tractor, para la aceleración transversal a_{q}, que ataca en el vehículo, se presenta la siguiente relación:

a_{q} =\frac{F_{C}}{m_{Z}}=(\dot{\Psi}_{Z}+\dot{\beta}_{Z})\cdot v

Y, por una sencilla transformación, para una variación en el ángulo de flotación \beta_{Z}, se obtiene la relación:

\dot{\beta}_{Z}=\frac{a_{q}}{v}-\dot{\Psi}_{Z}

Partiendo de una marcha en línea recta - que puede ser detectada por mantenerse constante el ángulo de dirección \delta =0, el ángulo de flotación \beta_{Z} se constituye, al iniciar el conductor, a partir de un momento t_{0}, un viaje por una curva por ajustar un ángulo de dirección \delta, conforme a la relación de:

100

Ángulo de flotación éste que se incrementa durante tanto tiempo hasta que, en un viaje estacionario por la curva
(v = const., \dot{\Psi} = const), el integrando se vuelva cero.

La unidad de control electrónico 25 procesa esta relación, por ejemplo, de la siguiente manera:

Para los pequeños pasos de tiempo (k = 1,2, ...., n) - cuya duración \delta_{t} es pequeña en comparación con el tiempo durante el cual el conductor actúa sobre la dirección, es decir, varía el ángulo de dirección \delta hasta que el mismo sea otra vez constante, de forma continua es formado el valor

\left(\frac{a_{q}(k)}{v(k)}-\dot{\Psi}_{Z}(k)\right)\cdot \delta t

Por sumarse las magnitudes de variación del ángulo de flotación \beta_{Z}, las cuales están representadas de esta manera, queda formado finalmente el valor del mismo; en este caso, la formación de la suma puede ser interrumpida siempre que a_{q} = const.; \delta = const., y \dot{\Psi}_{Z} const., habida cuenta de que, a partir de este "momento", en el cual se cumplen estas tres condiciones, la integral ya no puede crecer.

A través de un ángulo de flotación \beta_{Z}, determinado de este modo, del sistema de ecuaciones (8'''), (9''') y (11''') para el viaje estacionario del tractor semi-remolque pueden ser determinadas - mediante unas operaciones netamente algebraicas, que la unidad de control electrónico 25 puede realizar con rapidez - las rigideces de marcha oblicua.

De forma análoga, del sistema de ecuaciones (8^{IV}) y (9^{IV}) y para el vehículo tractor solamente, pueden ser determinadas las rigideces de marcha oblicua C_{V} y C_{H} de este vehículo, de tal modo que, al ser conocidas las mismas, la rigidez de marcha oblicua C_{A} y del semi-remolque 12 del tractor semi-remolque 10 solo puede, dado el caso, ser calculada en base a la relación (11''') del sistema de ecuaciones (8'''), (9'''), (11'''), el cual es válido para el con junto del vehículo tractor y del semi-remolque.

Para una detección de la aceleración transversal a_{q} - que se presenta en la relación anteriormente mencionada para el ángulo de flotación \beta_{Z} del vehículo tractor - según el ejemplo de realización aquí representado está previsto un sensor 70, que suministra constantemente una señal eléctrica de salida, que es característica de la aceleración transversal q_{q} y la que puede ser procesada por la unidad de control electrónico 25.

Como alternativa ó de forma adicional a ello, esta aceleración transversal a_{q} también puede ser determinada mediante cálculo y en base a las conocidas dimensiones del vehículo, a la velocidad de vía v de las ruedas del vehículo así como en base a la velocidad de vía, que de ello puede ser calculada para el centro de gravedad del vehículo.

Al ser resumidas las magnitudes \beta_{A} (ángulo de flotación del semi-remolque), \beta_{Z} (ángulo de flotación del vehículo tractor), \dot{\Psi}_{A} (velocidad de guiñada del semi-remolque) y \Psi_{Z} (velocidad de guiñada del vehículo tractor en un vector de cuatro componentes (columnas) \overline{X}, ser resumidas las derivaciones temporales de estas magnitudes también en un vector de cuatro componentes (columnas) \overline{X} así como al ser resumidos la rigidez de marcha oblicua C_{V} de la rueda delantera 41 del modelo de vehículo de vía única y el producto de la misma, C_{V} l_{V}, con la distancia de la rueda delantera en relación con el centro de gravedad del vehículo tractor 11, también en un vector de cuatro componentes (columnas) C - en este caso, el vector \overline{X} representa el estado momentáneo del movimiento del vehículo en un momento k, mientras que el vector \overline{X} indica la variación temporal de las variables ó magnitudes de un estado - resulta que al sistema de ecuaciones (8''), (9''), (11'') y (4'') es equivalente la siguiente ecuación matricial:

[P]\cdot(\dot{\overline{X}})=[Q]\cdot(\overline{X})+(\overline{C})\cdot\delta

en la que cada una de las matrices [P] y [Q] representa un matriz (4x4), mientras que el vector de columnas \overline{C} tiene solamente los componentes c_{1} y c_{2} como unos componentes distintos de cero.

Los elementos de matriz p_{ij} (i,j=1-4) de la matriz [P] se producen por las relaciones siguientes:

p_{11} = m_{A} \cdot v; p_{12} = m_{z} \cdot v; p_{13}=p_{14}=0;

p_{21}= -m_{A} \cdot v \cdot l_{G}; p_{22} = p_{23}=0; p_{24} =J_{z};

p_{31} = -m_{A} \cdot v \cdot l_{AV}; p_{32} = 0; p_{33} = J_{A}; p_{34} = 0;

p_{41} = 1; p_{42} = -1; p_{43} =l_{AV}/v; p_{44} = l_{G}/v.

Los elementos de matriz q_{ij} (i,j=l-4) de la matriz [Q] se producen por las relaciones siguientes:

q_{11} = -C_{A}; q_{12} = -C_{v} -C_{H}; q_{13} = -m_{A} \cdot v + C_{A} \cdot l_{AH}/v;

q_{14} = -m_{z} \cdot v - C_{v} \cdot l_{v}/v+ C_{H} \cdot l_{H}/v;

q_{21} = C_{A} \cdot l_{G}; q_{22} = C_{H}\cdot l_{H} - C_{v} \cdot l_{v};

q_{23} = m_{A}\cdot v\cdot l_{G} - C_{A}\cdot l_{G}\cdot l_{AH}/v; q_{24} = -(l^{2}{}_{v}\cdot C_{v} + l^{2}{}_{H} \cdot C_{H})/v;

q_{31} = C_{A}\cdot l_{AV} + (C_{A}\cdot l_{AH}; q_{32} = 0;

q_{23} = m_{A} \cdot v \cdot l_{AV}-(C_{A}\cdot l_{AV} \cdot l_{AH} + C_{A}\cdot l^{2}{}_{AH})/v; q_{34} = 0;

q_{41}=q_{42}=0;q_{43}= -1; q_{44}=1.

Los componentes c_{1} hasta c_{4} del vector de columnas \overline{C} se producen por las relaciones siguientes:

C_{1} = C_{V}; c_{2} = C_{V} \cdot l_{V}; c_{3} = c_{4} = 0.

La unidad de control electrónico 25 del sistema de freno 20 del tractor semi-remolque 10 está realizado en tal sentido que la misma pueda facilitar de manera continua, al término de un respectivo tiempo de cadencia T, una solución de la ecuación matricial 12, es decir, que la misma genera, con la aproximación impuesta por el modelo de vía única del tractor semi-remolque 10, unas emisiones para el valor \beta_{A} del ángulo de flotación del semi-remolque 12, del ángulo de flotación \beta_{Z} del vehículo tractor 11, de la velocidad de guiñada \Psi_{A} del semi-remolque 12 así como de la velocidad de guiñada \Psi_{Z} del vehículo tractor 11. En este caso, para una comparación con las magnitudes medibles, es sobre todo interesante la velocidad de guiñada \dot{\Psi}_{Z} del vehículo tractor 11, que está equipado con un sensor de velocidad de guiñada 31 y, en su caso, asimismo la velocidad de guiñada \dot{\Psi}_{A} del semi-remolque 12 si éste último está provisto también de un sensor de velocidad de guiñada 66.

Al estar el vehículo tractor 11 del tractor semi-remolque 10 equipado, tal es como supuesto, con un sensor de velocidad de guiñada 31, y al tener que ser detectada también a velocidad de guiñada \dot{\Psi}_{A} del semi-remolque 12, para el registro ó la medición de la misma puede ser suficiente que esté previsto un transmisor de posición angular 67, que puede estar realizado de una manera relativamente sencilla y por medio del cual puede ser detectado el ángulo \varphi (Figura 3d), que queda formado entre el plano central longitudinal 68 del vehículo tractor 11 y el plano central longitudinal 69 del semi-remolque 12. La constancia temporal de la señal de salida del transmisor de posición angular 67 indica, que la velocidad de guiñada del semi-remolque 12 es idéntica a la velocidad de guiñada del vehículo tractor 11, mientras que una señal de salida cambiante del transmisor de posición angular 67 indica - en el sentido de un aumento ó bien de una reducción en el ángulo \varphi - que la velocidad de guiñada \dot{\Psi}_{A} del semi-remolque 12 es mayor ó menor que la velocidad de guiñada del vehículo tractor 11. En combinación con un sensor de velocidad de guiñada 31 para el vehículo tractor 11, a través de este transmisor de posición angular 67 también puede ser obtenida una información sobre la velocidad de guiñada del semi-remolque 12.

La unidad de control electrónico 25 proporciona la función de un calculador simulador que, con una cadencia de una duración previa mente determinada de, por ejemplo, 5 hasta 10 milisegundos, realiza constantemente una actualización de los elementos de matriz p_{ij} de la matriz P así como de los elementos de matriz q_{ij} de la matriz Q de la ecuación matricial (12) que, en cierto modo, representa el modelo del vehículo, y este calculador simulador emite - con la periodicidad, que queda determinada por la duración de la cadencia T - las soluciones de estas ecuaciones matriciales, con las cuales son comparados los datos de valores reales de la velocidad de ángulo de guiñada \dot{\Psi}_{Z} del vehículo tractor y de la velocidad de ángulo de guiñada \dot{\Psi}_{A} del semi-remolque a efectos de la detección de una demanda de regulación de la dinámica de conducción, la cual es efectuada, en cuanto a los demás detalles, conforme a los habituales criterios de una regulación de la dinámica de conducción, los cuales son conocidos para el
experto.

A través de la solución de la ecuación matricial (12), la unidad de control electrónico 25 facilita tanto la función de un generador de valores teóricos como asimismo la función de un comparador que, en base á una comparación entre los valores reales y los valores teóricos, genera las necesarias señales de activación para los elementos actuadores, 22_{1} hasta 22_{6}, así como para los moduladores de presión electroneumáticos 32_{1}, 32_{2} y 32_{3}.

Durante el funcionamiento de marcha del tractor semi-remolque 12, los elementos de matriz p_{11}, p_{12}, p_{21}, p_{31}, p_{43} y p_{44} de la matriz [P] así como los elementos de matriz q_{13}, q_{14}, q_{23}, q_{24} q_{33} de la matriz [Q] de la ecuación matricial 12 - que describe el modelo de referencia del tractor semi-remolque 10 - necesitan constantemente una actualización con respecto a la velocidad v del vehículo. Los datos sobre la velocidad, los cuales son precisos para ello, los determina la unidad de control electrónico 25 de un procesamiento de las señales de salida de los sensores de los números de revoluciones de ruedas, 30_{1} hasta 30_{6}, de un modo conveniente a través de la formación de unos valores medios de solamente una parte de las señales de salida de los sensores de los números de revoluciones de ruedas como, por ejemplo, de las señales de salida de las ruedas no accionadas del vehículo tractor 11.

La carga del tractor semi-remolque 10, la cual puede ser muy diferente de un viaje al otro, está tenida en cuenta en la matriz [P] de la ecuación matricial (12) por los elementos p_{11}, p_{21} y p_{31} de la misma, los cuales son proporcionales a la masa m_{A} del semi-remolque 12; por el elemento de, matriz p_{33}, que representa el momento de inercia de guiñada J_{A} del semi-remolque; y por el elemento de matriz p_{43} = l_{AV}/v, que tiene en consideración la posición del centro de gravedad S_{A} del semi-remolque entre el punto de articulación 48 y el eje 49 del semi-remolque y, en la matriz [Q] esta carga está tenida en cuenta por lo elementos q_{13}, q_{23} q_{31} y q_{33}, que tienen en consideración la posición del centro de gravedad (factores l_{AV} y l_{AH}) y los que contienen - con excepción del elemento de matriz q_{31} - como sumandos también unos elemento que son directamente proporcionales a la masa del semi-remolque m_{A}.

Al poder ser supuesto el conocimiento de la masa m_{Z} del vehículo tractor, de la distancia entre los ejes l_{Z} del mismo, de la forma de disposición de su centro de gravedad entre los ejes, 42 y 44, del vehículo, y de su momento de inercia J_{Z} así como al poder ser supuesto el conocimiento de la distancia l_{A} del eje trasero 49 del semi-renmolque 12 con respecto al punto de articulación 48 y también la distancia l_{g} del punto de articulación en relación con el eje de inercia de guiñada 51 del vehículo tractor 11, el registro de la masa del semi-remolque m_{A} y su consideración en el modelo del vehículo - el cual está representado por la ecuación matricial (12) - es posible, por ejemplo, por el hecho de que el semi-remolque 12 y el vehículo tractor 11 están equipados con un respectivo sensor de carga axial, que aquí no están indicados y cuyas señales de salida, que son proporcionales a la carga, permiten, al tenerse en cuenta la geometría del vehículo, el cálculo tanto de la masa m_{A} del semi-remolque como también de la forma de disposición del centro de gravedad de masa S_{A} del semi-remolque 12, entre el eje trasero 49 del mismo y el punto de articulación 48.

Como alternativa a la referida determinación mediante las señales de salida de dos sensores de la carga axial, la masa m_{A} del semi-remolque asimismo puede ser determinada por medio de la señal de salida de un único sensor de carga axial del vehículo tractor 11 mediante un funcionamiento de aceleración con el que, al ser conocida la magnitud del momento de giro - que es efectivo en las ruedas accionadas del vehículo y el cual puede ser determinado de los datos de funcionamiento del motor y en base a la conocida magnitud de las efectivas transmisiones de la caja de cambio - es determinada la velocidad del vehículo, y de la misma es deducida la masa total (m_{Z} + m_{A}), y la masa m_{A} del semi-remolque queda definida como la diferencia entre la masa total y la masa del vehículo tractor. De una manera conveniente, la unidad de control electrónico 25 está realizada para la implementación de las dos clases aquí mencionadas para la determinación de la masa m_{A} del semi-remolque.

El elemento de matriz p_{33} de la matriz [P], el cual tiene en consideración el momento de inercia de guiñada J_{A} del semi-remolque 12, es estimado mediante la relación de

P_{33} = (A_{V} \cdot l^{2}{}_{AV} + A_{H} \cdot l^{2}{}_{AH})\cdot 1,1

en la que A_{V} representa la carga del semi-remolque en el punto de articulación 48, mientras que A_{H} indica la carga axial en el eje 49 del semi-remolque. Esta relación proporciona, estadísticamente hablando, para el mayor número de posibles forma de disposición de la carga sobre un semi-remolque 12, una buena aproximación de su momento de inercia en función de la disposición del centro de gravedad y de las cargas para el semi-remolque.

Las rigideces de marcha oblicua C_{V}, C_{H} y C_{A} de las ruedas, tanto del vehículo tractor 11 como del semi-remolque 12, las cuales son supuestas como unas constantes, pueden ser determinadas - por medio de un procesamiento, proporcionado por la unidad de control electrónico 25, de las respectivas señales de salida y de los elementos de matriz de las matrices P y Q del sistema de ecuaciones del modelo de referencia (12) - a través de unas operaciones sencillas, cuya realización en unos cortos tiempos de cadencia es posible, sin ningún problema, de tal modo que la actualización de los elementos de las matrices pueda tener lugar, en función de la situación, de una manera rápida.

Con el objeto de poder aprovechar el modelo de vehículo, que está representado por la ecuación matricial (12), para una simulación actual del comportamiento real del vehículo es así, que la unidad de control electrónico 25 facilita un tratamiento de este sistema de ecuaciones (12) con el siguiente planteamiento de solución:

{\dot{\overline{X}}}(k)=\frac{\overline{X}(k)-\overline{X}(k-1)}{T}

en el que \overline{X}(k) representa el vector de solución del sistema de ecuaciones (12), ó sea el vector de solución de la ecuación matricial (12), el cual ha de ser determinado sobre la base del lapso de tiempo de cadencia, numerado con "k"; \overline{X}(k-1) representa el vector de solución de este sistema de ecuaciones (12), el cual es determinado para el lapso de tiempo inmediatamente anterior; mientras que \overline{X}(k) representa la derivación temporal del vector de solución \overline{X}(k), que ha de ser determinado.

Este planteamiento (13), aplicado como una operación matricial en relación con la ecuación matricial (12), conduce a la ecuación matricial

(14)\frac{[P]}{T}\cdot \overline{X}(k)-\frac{[P]}{T}\cdot \overline{X}(k-1)=[Q]\cdot \overline{X}(k)+\overline{C}\cdot \delta (k)

en la que \delta(k) representa la oblicuidad de la dirección, actualmente activada y detectada por medio del transmisor de ángulos de dirección (29).

La recopilación de los términos, que contienen el "desconocido" vector de estado \overline{X}(k), así como la recopilación de los conocidos términos, que comprenden el vector de estado \overline{X}(k-1) y el actual ángulo de dirección \delta(k), producen directamente la relación

(15)\frac{[P]}{T}\cdot \overline{X}(k)-[Q] \cdot \overline{X}(k)=\frac{[P]}{T}\cdot \overline{X}(k-1) + \overline{C} \cdot \delta (k)

ó bien la relación

(15')\left(\frac{[P]}{T}-[Q]\right)\cdot \overline{X}(k)=\frac{[P]}{T}\cdot \overline{X}(k-1)+\overline{C}\cdot \delta (k)

como la ecuación matricial para el vector de solución X(k), para el cual se deduce, de la relación (15'), directamente que:

\overline{X}(k)=\left(\frac{[P]}{T}-[Q]\right)^{-1}\cdot \left(\frac{[P]}{T}\cdot \overline{X}(k-1)+\overline{C}\cdot \delta (k)\right)

Para la determinación del ángulo de flotación \beta también resulta apropiado el llamado observador Luenberger (Véase la Publicación de Otto Füllinger, "Regelungstechnik" (Técnica de regulación), Introducción en los Métodos y su Aplicación, Editorial Dr. Alfred Lüthig, Heidelberg, 1985, quinta edición, páginas 340 en adelante), el cual puede ser implementado por medio de la unidad de control electrónico 25 y el que, a continuación, es explicado brevemente con referencia a la Figura 4 y en relación con sus funciones principales; en este caso, y como consecuencia de la explicación de estas funciones, también se considera como revelada, de una manera suficiente, la realización técnica con respecto a las conexiones electrónicas de este observador, teniendo en cuenta que un experto en la técnica de regulación puede - en base a sus conocimientos del ramo - realizar este observador por conocer las funciones del mismo.

En la Figura 4, el vehículo - que aquí se muestra solamente de forma esquematizada y que se supone es un tractor semi-remolque - está indicado otra vez por la referencia 10, y este vehículo es conducido por el establecimiento de un ángulo de dirección \delta, por el deseo del conductor para una determinada velocidad v del vehículo y/ó de cierta deceleración z del vehículo, por el propio conductor. Con la referencia 10' está indicado un modelo "electrónico" del vehículo dentro del observador que está indicado, en su conjunto, por la referencia 75. Hacia este modelo de vehículo 10' son conducidas unas señales de entrada de mando, que están representadas por las magnitudes de \delta, v así como z, por medio de las cuales el vehículo real 10 es impulsado momentáneamente. De estas entradas genera el modelo del vehículo un vector de estado \hat{\overline{X}} que contiene como componentes aquellas magnitudes de estado ó variables
(\hat{\dot{\Psi}}_{Z}, \hat{\dot{\Psi}}_{A}, \hat{\beta} y \hat{\beta}_{Z}), que han de ser comparadas con las magnitudes de estado reales, representadas por el vector de estado \overline{X} = (\dot{\Psi}_{Z} \dot{\Psi}_{A}, \beta_{A}, \beta), el cual se produce a causa del comporta miento del vehículo real 10.

A través del bloque 71 queda representado todo el sistema de sensores del vehículo real, el cual aporta del vector de estado \overline{X} los valores de medición para las magnitudes, que se encuentran en correlación con este vector de estado, en especial los valores para la velocidad de guiñada \dot{\Psi}_{Z} del vehículo tractor 11 y/ó un valor de medición para la aceleración transversal q_{az}, que se presenta durante un viaje por una curva. Es esencial que el sistema de sensores 71 produzca por lo menos un valor de medición que, de una manera inequívoca, esté relacionado con el vector de estado \overline{X} ó un conjunto de valores de medición, \overline{Y} = (\dot{\Psi}_{Z}, a_{qz}), que se encuentren enlazados con el mismo.

El observador 75 está equipado, a su vez, con una fase de simulación 72 que, por su parte, simula un "sistema de sensores" que, de las emisiones (\hat{\dot{\Psi}}_{Z}, \hat{\dot{\Psi}}_{A}, \hat{\beta}_{A}, \hat{\beta}_{Z}) del vector de estado del modelo de vehículo 10' genera unas emisiones, que son comparables con las emisiones de valores de medición del sistema de sensores 71 del vehículo real 10; según el ejemplo elegido para la explicación, se trata del "vector de señal de medición" \hat{\overline{Y}} con los valores \hat{\dot{\Psi}}_{Z} y a_{qz}, con un formato que puede ser comparado directamente en las emisiones de los valores de medición del sistema de sensores 71.

De los vectores de señales de medición \overline{Y} e \hat{\overline{Y}}, generados de este modo, una fase de comparación 74 del observador 75 forma el vector diferencial \Delta\overline{Y} = \overline{Y} - \hat{\overline{Y}} que es transmitido, como entrada, a un punto de retorno 76 del observador 75, el cual genera de ello - por multiplicar la entrada \Delta\overline{Y} con una matriz de retorno [L] como emisión - las señales de activación para el modelo de vehículo 10', las cuales influyen en el comportamiento de "simulación" del mismo de tal modo, que su vector de estado de salida \hat{\overline{X}} pueda ser adaptado al vector de estado real \overline{X}, y esto de tal manera que la adaptación tenga lugar de la forma más rápida posible y, no obstante, también con la suficiente amortiguación para que el modelo de vehículo 10' no pueda ser "sobrecargado".

En esta clase de regulación del modelo de vehículo 10' - para la cual las emisiones de los valores de medición del vehículo real 10 representan prácticamente los datos de valores teóricos - se puede partir de la base de que las magnitudes, que no pueden ser medidas en el vehículo real 10, pueden estar representadas, sin embargo, a través del modelo de vehículo 10' "por cálculo" y sin ningún problema, y las mismas corresponden también a las magnitudes del vehículo real, las cuales se encuentran en correlación con las mismas; en el caso dado de la aplicación corresponden a los ángulos de flotación \beta_{A} y \beta_{Z}.

Con el fin de que el modelo de vehículo - que queda representado esencialmente por las ecuaciones (8''), (9''), (11'') y (4') y por medio del cual la unidad de control electrónico determina las magnitudes de estado dinámicas, \dot{\Psi}_{Z} y \beta_{Z} así como \dot{\Psi}_{A} y \beta_{A} - pueda ser adaptado, prácticamente de forma automática, a la realidad y tenga en cuenta sobre todo adecuadamente el estado de la carga del vehículo 10, a través del sistema de sensores del vehículo y de la unidad de control electrónico 25 también está implementada la capacidad de una determinación adaptativa de las magnitudes de este tipo (m_{Z}, m_{A}, l_{V}, l_{H}, l_{AV}, l_{AH} y l_{G}), por medio de las cuales pueden ser determinados los elementos de matriz p_{ij} de la matriz [P] así como los elementos de matriz q_{ij} de la matriz [Q] y el componente c_{2} del vector de columnas \overline{C} de la relación (12), cuyo conocimiento es asimismo la condición previa para que puedan ser determinadas las rigideces de marcha oblicua C_{V}, C_{H} y C_{A}. De una manera conveniente, la unidad de control electrónico 25 comprende asimismo una unidad de entrada 77, a través de la cual los valores calculados ó medidos - en su caso, también unos valores estimados de forma realista - de las antes mencionadas magnitudes, necesarias para la determinación de los elementos de matriz p_{ij} y q_{ij}, pueden ser introducidos en la unidad de control electrónico; valores éstos que pueden ser empleados por lo menos como unos valores iniciales de tipo realista, de tal manera que desde el principio ya se pueda disponer de un modelo de vehículo muy aproximado a las realidades.

Para la explicación, relacionada a continuación, de una actualización adaptativa del modelo de vehículo se parte, en primer lugar, de la forma de realización del vehículo como un tractor de semi-remolque.

En un vehículo de esta clase, la masa m_{Z} del vehículo tractor, las distancias l_{V} y l_{H} del centro de gravedad del vehículo tractor con respecto al eje delantero y al eje trasero, la distancia l_{G} del punto de articulación en relación con el centro de gravedad del vehículo tractor así como el momento de inercia J_{2} por el eje vertical del vehículo tractor, el cual pasa por el centro de gravedad, constituyen todos unas magnitudes que están condicionadas por la construcción del vehículo y las que, desde un principio, pueden estar registradas, de una manera recuperable, en una memoria de valores fijos de una unidad de control electrónico; en este caso, una masa adicional, que está constituida por el propio conductor, puede ser tenida en consideración como una pequeña corrección.

Se parte también de la suposición de que el tractor semi-remolque esté provisto de un transmisor de posición angular 67 y que en el vehículo tractor 11 esté previsto un sensor de carga axial 78 que produce una señal eléctrica de salida, que puede ser procesada por la unidad de control electrónico 25 y la cual representa una medida para la parte proporcional de masa m_{ZHA}, de la masa total m_{ges}, del tractor semi-remolque 10, la cual está apoyada sobre el eje trasero ó bien, al no estar enganchado el semi-remolque, la señal representa una medida para la parte proporcional de masa del vehículo tractor solo, la cual se encuentra apoyada en el eje trasero. Con este sistema de sensores (los sensores de números de revoluciones de ruedas, 30_{1} hasta 30_{6}, en todas las ruedas del vehículo; el sensor de carga axial 78 en el eje trasero del vehículo tractor; y el transmisor de posición angular 67) pueden ser determinadas, de la manera indicada a continuación, las magnitudes l_{V}, l_{H}, l_{AV}, l_{AH} y m_{A}, que todavía hacen falta para la determinación de los elementos de matriz p_{ij} y q_{ij} del modelo del vehículo:

Es llevada a efecto, en primer lugar, la determinación de la masa total m_{ges} del tractor semi-remolque 10 mediante la evaluación de la relación

(17)m_{ges}=\frac{M_{mot}\cdot\frac{n_{mot}}{v}\cdot\eta}{Z_{HSP}-Z_{ist}}

en la que m_{mot} representa el medido momento de giro de salida del motor Nm); n_{mot} indica el número de revoluciones del motor, medido en (s-l); v representa la velocidad del vehículo, medida en (ms^{-1}); \eta indica el grado del rendimiento total del tren de transmisión de avance, el cual está indicado por un número sin dimensión \leql; Z_{HSP} representa la deceleración del vehículo durante una pausa - sin impulsión - al efectuarse un cambio ascendente de las marchas, en el que el conductor pasa de una velocidad ó marcha a la siguiente velocidad ó marcha superior; mientras que Z_{ist} representa la deceleración negativa y aceleración del vehículo, la que se produce después del cambio de marchas, al término de lo cual el vehículo es acelerado en la siguiente fase de velocidad de la caja de cambio.

Para ello es supuesto, que del sistema de control electrónico del motor proceda una señal, que puede ser procesada por la unidad de control electrónico 25 y que representa una medida del momento de giro ó par motor M_{mot}, así como una señal, que representa una medida del número de revoluciones del motor n_{mot}, la cual procede también del llamado sistema de control electrónico del motor, y que, a través de las señales de salida de los sensores del número de revoluciones de las ruedas - los cuales están previstos para la regulación del sistema antibloqueo - puedan ser determinados la velocidad v del vehículo así como los valores de deceleración y de aceleración, respectivamente, Z_{HSP} y Z_{ist}, con la suficiente exactitud.

El valor m_{ges} de la masa total del tractor de semi-remolque 10, el cual es determinado por medio de la relación (17) - que puede ser aplicada, asimismo, para un camión de tipo articulado - es registrado en una memoria de la unidad de control electrónico, y el mismo es comprobado, de forma automática, siempre que existan las condiciones para ello, de tal modo que cualquier modificación en la masa - por ejemplo, a causa de una descarga parcial del semi-remolque 12 - pueda ser registrada y ser tenida en consideración para el modelo del vehículo.

La masa parcial m_{A} del semi-remolque 12 del tractor semi-remolque 10 - ó bien de un remolque de un camión de tipo articulado cuyo vehículo tractor es, a su vez, el camión - es obtenida, siendo conocida la masa parcial m_{Z} del vehículo tractor, de la relación

(18);M_{A} = m_{ges} - m_{Z}

en este caso, y al tratarse de un camión de tipo articulado, en el cual el vehículo tractor el camión que, a su vez, soporta una carga útil, generalmente conocida, la masa parcial m_{Z} tiene que ser determinada, conforme a la relación (17) y en un funcionamiento del camión solo, por la evaluación de la relación (17), siempre que el camión no esté equipado con un sistema propio de sensores como por ejemplo, con sensores de carga axial, cuyas señales de salida - que pueden ser procesadas por la unidad de control electrónico 25 - contienen la información sobre la masa del vehículo tractor.

También en el caso de un tractor semi-remolque, puede ser conveniente determinar la masa m_{Z} del vehículo tractor mediante una evaluación de la relación (17) para el funcionamiento de solo el vehículo tractor, por lo menos en lo que se refiere a la correspondiente entrada de datos a la unidad de control electrónico 25.

Con referencia al vehículo tractor 11 del tractor semi-remolque 10 y suponiendo, en primer lugar, que estén conocidas para el mismo - debido a los datos de su construcción - las magnitudes de l_{V} (distancia del centro de gravedad del vehículo con respecto al eje delantero; l_{H} (distancia del centro de gravedad del vehículo en relación con el eje trasero); y de l_{G} (distancia entre el punto de articulación 47 y el centro de gravedad 51 del vehículo tractor 11) así como también la masa m_{Z} del mismo y el momento de inercia J_{Z} por el eje vertical de inercia 51 del vehículo tractor 11, y que asimismo están conocidas la masa m_{A} del semi-remolque 12 y la longitud l_{A} del mismo la cual es medida entre el punto de articulación 47 y el eje 49 del semi-remolque; ahora, para determinar los elementos de matriz p_{ij} de la matriz [P] y los elementos de matriz q_{ij} de la matriz [Q de la ecuación matricial (12) tan sólo hace falta determinar todavía para el semi-remolque 12 las magnitudes de l_{V} (distancia de su centro de gravedad 52 hasta el punto de articulación 47 en el tractor semi-remolque (10) y la distancia l_{AH} del centro de gravedad 52 del semi-remolque con respecto al eje trasero del mismo, para lo cual es obtenido, con una buena aproximación, también el valor J_{A} del momento de inercia, conforme a la siguiente relación, que ha de ser considerada como una estimación

(19)J_{A} = (m_{AV} \cdot l^{2}{}_{AV} + m_{AH} \cdot l^{2}{}_{AH}) \cdot 1,1

y en la que l_{AV} representa la distancia del punto de articulación 47 en relación con el centro de gravedad 52 del semi-remolque 12, mientras que l_{AH} indica la distancia del centro de gravedad 52 del semi-remolque 12 con respecto al eje trasero 12 del mismo; m_{AV} representa la masa parcial del semi-remolque 12, la cual está apoyada en el punto de articulación 47, mientras que m_{AH} indica la masa parcial del semi-remolque 12, la que se encuentra apoyada sobre el eje trasero 49 del semi-remolque.

Las dos magnitudes, l_{AV} y l_{AH}, están enlazadas entre si por medio la relación

(20),l_{AH} = l_{A} - l_{AV}

en la que

l_{AV} corresponde a la relación

(21)l_{AV}=l_{A}\cdot\left(1-\frac{m_{ZHA}-M_{ZHAleer}}{m_{A}}\cdot\frac{l_{Z}}{l_{SV}}\right)

en la que m_{ZHA} representa la carga del eje trasero en el vehículo tractor 11 con el semi-remolque apoyado en el mismo; m_{ZHAleer} representa la carga del eje trasero en el vehículo tractor sin el semi-remolque; m_{A} indica la masa total del semi-remolque 12; l_{Z} representa la distancia entre los ejes del vehículo tractor, mientras que l_{SV} indica la distancia del punto de articulación 47 del eje delantero 43 del vehículo tractor 11.

Al ser conocida - tal como esto está supuesto a efectos de esta explicación - la carga de eje trasero m_{ZHA} del vehículo tractor 11, al encontrarse apoyado en el mismo el semi-remolque 12, por medio de la señal de salida del sensor de carga axial 78, resulta que los elementos de matriz, p_{ij} y q_{ij}, de las matrices [P] y [Q] de la ecuación matricial (12) pueden ser determinados y está completo el modelo de vehículo, que está representado por esta ecuación matricial (12).

Lo mismo ha de ser aplicado, en el mismo sentido, el estar equipado el vehículo tractor 11 ó el semi-remolque 12 con un sensor de carga de punto de articulación 79, que genera una señal eléctrica de salida, que puede ser procesada por la unidad de control electrónico 25 y la cual representa una medida para la carga del semi-remolque en el punto de articulación 47 del conjunto de tractor semi-remolque 10.

En este supuesto, la magnitud l_{AV} es proporcionada por la relación

(22)l_{AV}=l_{A}-\frac{m_{AS}\cdot l_{A}}{m_{A}}=l_{A}\left(l-\frac{m_{AS}}{m_{A}}\right)

en la que m_{AS} representa la carga del semi-remolque 12 sobre el punto de articulación 47. También en este caso es así, que la magnitud l_{AH} es facilitada por medio de la relación (20).

En este caso, la magnitud l_{AV} también puede ser determinada - de forma adaptativa - si el semi-remolque 12 está equipado con un sensor de carga axial 81 para el semi-remolque, el cual emite una señal eléctrica de salida, que puede ser procesada por la unidad de control electrónico y la que representa una medida para la carga de semi-remolque m_{AHA}, que está apoyada en el eje trasero ó en los ejes traseros 49 del mismo.

En este supuesto, la magnitud l_{AV} queda fijada por la relación

(23),l_{AV} = l_{A} \cdot \frac{m_{AHA}}{m_{A}}

mientras que la magnitud l_{AH} es determinada otra vez mediante la relación (20).

Al haberse previsto - tal como esto está supuesto para la explicación del elegido ejemplo de realización - un sensor de ángulo de "pandeo" (\varphi) 67, resulta que la longitud l_{A} del semi-remolque 12, la cual es medida entre el punto de articulación 47 y el eje 49 del semi-remolque, puede ser determinada, de forma adaptativa, según la relación

(24),l_{A}=\frac{R_{H}-R_{A}\sqrt{1+tan^{2}\varphi}}{sin\varphi}+R_{A} tan\varphi

en la que por \varphi y es indicado el ángulo de pandeo que, durante el viaje por una curva, es formado por los planos centrales longitudinales, 68 y 69, respectivamente, del vehículo tractor 11 y del semi-remolque 12; R_{H} representa el radio medio de la vía de las ruedas traseras del vehículo tractor, mientras que por R_{A} está representado el radio medio de la vía de las ruedas del eje 49 del semi-remolque; radios éstos que - a un viaje estacionario por una curva así como a una velocidad y aceleración transversal más reducidas - resultan de la siguiente relación:

(25)R_{H.A}=\frac{b_{H.A}}{V_{H. Alinks}-V_{H. Arechts}}\cdot\frac{(v_{H. Alinks}+V_{H. Arechts})}{2}

en la que b_{H} representa el ancho de vía del eje trasero del vehículo tractor 11; b_{a} indica el ancho de vía del eje 49 del semi-remolque, mientras que V_{H.alinks} (izquierda) y V_{H.Arechts} (derecho) representan las velocidades de las ruedas en el respectivo eje.

Para ello, se parte de la suposición de que los anchos de vía, b_{H,A}, sean conocidos y estén registrados, de manera recuperable, dentro de una memoria de la unidad de control electrónico.

La relación (25) es aplicable con la aproximación de que todas las ruedas del vehículo estén rodando por unos círculos concéntricos.

Además, para la distancia l_{SH} del punto de articulación 47 en relación con el eje trasero 44 del vehículo tractor, ha de ser aplicada la relación

(26).l_{SH}=\frac{R_{H}-R_{A}\sqrt{tan^{2}\varphi + 1}}{tan\varphi}

Gracias a ello, y al ser conocida la posición (l_{V}, l_{H}) del centro de gravedad, la magnitud l_{G} puede ser determinada conforme a la relación

(27);l_{G} = l_{H} -l_{SH}

magnitud ésta que puede variar en función de la forma de realización de la articulación, con la cual está equipado el vehículo tractor.

De una manera conveniente, la unidad de control electrónico está realizada de tal modo, que la misma pueda facilitar una evaluación de la relación (25) también para las ruedas delanteras del vehículo tractor, por lo que - adicionalmente al radio medio de curva RH de las ruedas traseras - puede ser determinados asimismo el radio medio de la vía y, en base a ello y según la relación

(28);l_{Z}=\sqrt{R^{2}{}_{v}-R^{2}{}_{H}}

también la distancia entre ejes l_{Z} del vehículo tractor 11.

En un viaje por una curva y a una reducida aceleración, esta distancia entre ejes también puede ser determinada según la relación

(29),l_{Z}=\frac{\delta}{\overline{\Psi}_{Z}}\cdot v

en la que \delta representa el ángulo de dirección; \dot{\Psi}_{Z} indica la velocidad de guiñada del vehículo tractor 11, mientras que v representa la velocidad del vehículo; magnitudes éstas que son detectadas mediante unos respectivos sensores.

La unidad de control electrónico 25 también está realizada para un modo de funcionamiento en el cual el vehículo tractor 11 del tractor semi-remolque 10 es empleado prácticamente como su propio sensor de la carga axial.

Condición previa para ello es que, para el vehículo tractor solo, su masa m_{z} y la relación f_{MZ} de la realización de sus frenos de ruedas delanteras con respecto a sus frenos de las ruedas traseras - tomando por supuesto unos mismos valores característicos, C_{VA} y C_{HA}, en los frenos, tanto de las ruedas delanteras como de las ruedas traseras - indiquen por qué factor (f_{MZ}) la fuerza de frenado B_{VA} del eje delantero es mayor que la fuerza de frenado B_{HA} del eje trasero, y que asimismo estén conocidas unas constantes de neumáticos, k_{HA}, y k_{VA}, por medio de las cuales el resbalamiento de freno, \lambda_{HA} y \lambda_{VA}, está relacionado con las, fuerzas de frenado, B_{HA} y B_{VA}, que pueden ser realizadas mediante los frenos de ruedas, a través de la relación

(30),\lambda_{HA,VA} = k_{HA,VA}\cdot B_{HA,VA} / P_{HA,VA} = k_{HA,VA}\cdot \mu_{HA,VA}

en la que P_{HA} representa la carga del eje rasero, mientras que P_{VA} indica la carga del eje delantero del vehículo tractor 11; cargas éstas que se producen al encontrarse el semi-remolque 12 acoplado al vehículo tractor 11.

Es supuesto, además, que la masa total m_{ges} sea conocida ó haya sido determinada, por ejemplo, conforme a la relación (17).

En este caso, una detección - "medición" - de la carga P_{HA} del eje trasero se hace posible de tal sentido, que la unidad de control electrónico controla - con un frenado, mediante el cual se pretende conseguir solamente una moderada deceleración Z del vehículo - de una manera que sean activadas los freno de las ruedas traseras solamente, por lo cual ha de ser aplicada la relación de

(31),M_{ges}\cdot Z=\mu_{HA}\cdot P_{HA}

en la que \mu_{HA} representa el coeficiente del arrastre de fuerza entre la vía de conducción y las ruedas frenadas del vehículo, el cual se encuentra relacionado - conforme a la relación

(32)\lambda_{HA}= k_{HA}\cdot\mu_{HA}

con el resbalamiento de freno \lambda_{HA}, que se presenta en el eje trasero y el que, a su vez, queda definido por la relación

(33),\lambda_{HA} = \frac{n_{0}-n_{HA}}{n_{0}}[%]

en la que n_{0} representa los números de revoluciones de ruedas no frenadas del vehículo - como, por ejemplo, las ruedas delanteras del vehículo tractor - los cuales son registrados mediante los sensores de números de revoluciones de las ruedas, mientras que n_{HA} representa el número de revoluciones medio de las ruedas traseras frenadas del vehículo.

La deceleración Z del vehículo puede ser detectada a través de un diferenciado procesamiento de los números de revoluciones de las ruedas no frenadas del vehículo, y esto según la relación

(34),Z = \frac{(dn_{0})}{dt}

cuya evaluación es efectuada también a través de la unidad de control electrónico.

Por una evaluación de la relación

(35)P_{HA}=\frac{m_{ges}\cdot Z \cdot k_{HA}}{\lambda_{HA}}

- que es deducida directamente de las relaciones (31) y (32) - resulta que, según este modo de funcionamiento del sistema de frenos, de las medidas magnitudes z y \lambda_{HA} es determinada la carga P_{HA} del eje trasero la que, al estar acoplado el semi-remolque 12, se presenta en el eje trasero del vehículo tractor 11.

En el transcurso de frenadas, con las que también son activadas solamente unas moderadas deceleraciones del vehículo, se regula con unos valores momentáneos - esencialmente idénticos entre si de los números de revoluciones de las ruedas, lo cual corresponde a unos valores momentáneos principalmente iguales en el resbalamiento de freno \lambda_{VA} y \lambda_{HA}, en el eje delantero y en el eje trasero del vehículo tractor, por lo cual se establece la siguiente relación:

(36)\frac{\lambda_{HA}}{\lambda_{VA}}= \frac{K_{HA}\cdot \mu_{HA}}{K_{VA}\cdot\mu_{VA}}= \frac{K_{HA}\cdot\frac{B_{HA}}{P_{HA}}}{K_{VA}\cdot\frac{B_{VA}}{P_{VA}}}= \frac{K_{HA}\frac{P_{HA}\cdot C_{HA}}{P_{HA}}}{K_{VA}\cdot\frac{P_{VA}\cdot f_{MZ}\cdot C_{VA}}{P_{VA}}}

ó bien al poder ser supuesto que C_{HA} = C_{VA}, la relación

(36')\frac{\lambda_{HA}}{\lambda_{VA}}=\frac{K_{HA}\cdot p_{HA}\cdot P_{VA}}{K_{VA}\cdot p_{VA}\cdot f_{MZ}\cdot P_{HA}} = 1

por medio de la medición de las presiones, p_{VA} y p_{HA} - con las cuales son activados los elementos actuadores de los frenos del eje delantero así como los elementos actuadores de los frenos del eje trasero - es determinada la correspondiente proporción de presión

(37)p_{VA} / p_{HA} = a

y de la misma, evaluando la relación (36') es determinada la proporción entre la carga PITA del eje delantero y la carga PHA del eje trasero del vehículo tractor conforme a la relación

(38)\frac{P_{VA}}{P_{HA}}= \frac{k_{VA}\cdot f_{MZ}\cdot a}{K_{HA}}

de la cual es deducida directamente la relación

(39)P_{VA}=\frac{K_{VA}\cdot f_{MZ} \cdot a}{K_{HA}}\cdot P_{HA}

y, en combinación con la relación (35), se produce la relación

P_{VA} = k_{VA} \cdot f_{MZ}\cdot a \cdot m_{ges} \cdot \frac{Z}{\lambda_{HA}}

Al ser conocidas las cargas axiales, P_{VA} y P_{HA}, resulta que para la carga axial PAL del semi-remolque se presenta la relación

(40).P_{AL}=n_{ges}\cdot g-(P_{VA}+P_{HA})

Para la explicación de una determinación adaptativa de las constantes de neumáticos, k_{VA} y k_{HA}, - a través de las cuales, y en el sentido de la relación proporcional (30), el resbalamiento del freno \lambda está relacionado con la fuerza de frenado y, por consiguiente, con el coeficiente de arrastre de fuerza \mu que, durante una frenada, se hace efectivo en la rueda frenada del vehículo - se hace ahora referencia al diagrama de la Figura 5 que indica, cualitativamente, el desarrollo de una curva característica de un neumático (curva \mu/\lambda) que, en su conjunto, está indicada por la referencia 85 y en la cual, en función del resbalamiento de freno \lambda - que está indicado como abscisa - está representado también el desarrollo del respectivo coeficiente del arrastre de fuerza \mu aquí empleado, el cual está indicado en forma de una ordenada.

De este diagrama se puede desprender - cualitativamente - que por un incremento en la fuerza de accionamiento de los frenos, el cual está acompañado de un aumento en el resbalamiento \lambda hasta un valor óptimo \lambda_{OM}, la parte proporcional de la fuerza normal, efectiva en la rueda, la cual puede ser aprovechada para la deceleración del vehículo y la que está indicada aquí por el coeficiente del arrastre de fuerza \mu, se incrementa hasta un valor máximo M_{max} para después - es decir, con un ulterior aumento en el resbalamiento de freno \lambda - reducirse otra vez, alcanzando finalmente un valor límite \mu_{G}, que corresponde al coeficiente de fricción del rozamiento por deslizamiento al estar bloqueada la rueda del vehículo.

Dentro de la gama de unos valores más pequeños del resbalamiento de freno \lambda es así que el aprovechable coeficiente del arrastre de fuerza \mu se encuentra, con respecto al resbalamiento de freno, dentro de la relación \mu.k = \lambda, tal como esto está representado por el tramo inicial 86 de la curva \mu\lambda, el cual se extiende de forma rectilínea en el diagrama y por cuyo incremento k = \Delta\lambda/\Delta\mu; queda representada, por consiguiente, la constante del neumático, que en la relación (30) está indicada - con respecto a los ejes - por k_{HA} y k_{VA}. Esta constante de neumático es, por regla general, distinta de una rueda a la otra, y la misma modifica normalmente su magnitud, incluso durante un prolongado tiempo de uso del vehículo como, por ejemplo, a causa de unos fenómenos del envejecimiento del material de los neumáticos y/ó debido a las influencias de las temperaturas, que pueden modificar las propiedades del rozamiento de un neumático.

Con el objeto de poder tener en consideración las influencias de este tipo de una manera apropiada y en relación con las ruedas, y siempre que el vehículo tractor 11 trabaje en un funcionamiento por si solo - estando conocidas la masa m_{Z} y la distribución de carga axial P_{V}/P_{H} - las constantes de los neumáticos, k_{VAl}, k_{VAr} k_{Hal}, k_{Har}, de la rueda delantera izquierda (VAl), de la rueda delantera derecha (VAr), de la rueda trasera izquierda (HAl) y de la rueda trasera derecha (HAr), respectivamente, del vehículo tractor 11 han de ser determinadas de una forma adaptativa.

Partiendo de la base de que las ruedas delanteras del vehículo tractor no son accionadas, y de que las ruedas traseras del vehículo están acopladas entre si - en cuanto al accionamiento - por medio de un engranaje diferencial, una determinación adaptativa de las constantes de los neumáticos de las ruedas delanteras del vehículo puede ser efectuada - controlada de forma automática por la unidad de control electrónico - de la siguiente manera:

Durante una frenada, con la que el conductor desea conseguir sola mente una moderada deceleración del vehículo de, por ejemplo, 0,2 g (g - 9,81 ms^{-1}), por lo que el mismo actúa sobre el pedal de freno tan sólo con una reducida velocidad \varphi, resulta que tanto en la fase inicial de la frenada, en la que varía "lentamente" el establecimiento previo del valor teórico de la deceleración, como asimismo en la fase estacionaria de la frenada - durante la cual el conductor ya no modifica la posición del pedal de freno - son determinados, con unos cortos intervalos de tiempo, la deceleración Z del vehículo (\lambda_{Val,r}) así como el resbalamiento de freno (\lambda_{Val,r}), que se encuentra en correlación con la respectiva deceleración medida del vehículo, y por un procesamiento de ponderación ó de interpolación de la correspondientes parejas de valores es determinada la constante de los neumáticos, k_{VAl} ó k_{VAr}, de la respectiva rueda delantera.

En este caso, al ser frenada la rueda delantera izquierda, cuyo resbalamiento \lambda_{VAl} está determinado según la relación

(41)\lambda_{VAl}=\frac{n_{VAr}-n_{VAl}}{n_{VAr}}

y, al ser frenada solamente la rueda delantera derecha, cuyo resbalamiento \lambda_{VAr} está establecido según la relación

(42);\lambda_{VAr} = \frac{n_{VAl}-n_{VAr}}{n_{VAl}}

en este caso, los números de revoluciones de las ruedas, n_{VAr} y n_{VAl}, respectivamente, que forman los denominadores en las relaciones (41) y (42), constituyen el correspondiente número de revoluciones de referencia de la rueda delantera, que no es frenada.

Las constantes de los neumáticos, k_{Val} y k_{VAr}, se obtienen para la fase inicial de la frenada, en la que solamente es frenada una respectiva rueda delantera, por la evaluación de la relación

(43),K_{VAl,r}=\frac{\lambda_{VAl,r}\cdot P_{VA}}{Z_{f}\cdot m_{Z}\cdot 2}

en la que P_{VA} representa la carga en el eje delantero.

De forma análoga, las constantes de los neumáticos kxal son determinadas según la relación

(44),K_{HAl,r}=\frac{\lambda_{HAl,r}-P_{HA}}{Z_{f}\cdot m_{Z}\cdot 2}

en la que P_{HA} representa la carga en el eje trasero.

Los valores \lambda_{HAl} y \lambda_{HAr} del resbalamiento de freno de la respectiva rueda trasera frenada, los cuales se han tenido en consideración para la evaluación de la relación (44), son determinados según las relaciones

(45)\lambda_{HAl} = \frac{n_{VAl,r}-n_{HAl}}{n_{VAl,r}}

y

(46),\lambda_{HAr} = \frac{n_{VAl,r}-n_{HAr}}{n_{VAl,r}}

respectivamente, por medio de las cuales el acoplamiento de impulsión de las ruedas traseras es efectuado a través de un engranaje diferencial que conduce - por la frenada de una de las ruedas traseras - a una aceleración de la respectiva otra rueda trasera, que no está siendo frenada.

Con la suposición general - bastante realista - de que las ruedas traseras, que se suponen son accionadas, tengan los mismos neumáticos y de que este criterio también ha de ser aplicado para las ruedas delanteras, al estar conocidas la masa total y la distribución de la carga axial del vehículo tractor, para éste asimismo pueden ser determinadas las constantes de los neumáticos, k_{VA} y k_{HA}, "por eje"; a este efecto, la constante de neumático k_{HA} del eje trasero es determinada durante el funcionamiento de tracción del vehículo tractor y, después de ser conocido el valor de la constante de los neumáticos del eje trasero, es determinada la constante de neumáticos k_{VA} del eje delantero.

La determinación de las constantes de neumáticos k_{HA} del eje trasero es llevada a efecto en una situación de funcionamiento del vehículo, en la que la aceleración de avance Z_{vorw\text{ä}rts \ (adelante)} del mismo es constante. En este caso, la aceleración de avance Z_{vorw\text{ä}rts (adelante)} se produce según la relación

(47),Z_{vorw\text{ä}rts}=\frac{F_{vorw\text{ä}rts}}{m_{ges}}=\frac{P_{HA}\cdot \lambda_{HAANtrieb(accionamiento)}}{H_{HA}\cdot(P_{vA} + P_{HA})}

mientras que el resbalamiento del accionamiento HA Antrieb tiene lugar a través de la relación

(48),\lambda_{HAAntrieb} =\frac{n_{HA}-n_{VA}}{n_{HA}}[%]

La aceleración de avance Z_{vorw\text{ä}rts} es determinada, de una manera conveniente, por un diferenciado procesamiento del número de revoluciones n_{vA} de las ruedas delanteras.

De la relación (47), que ha de ser aplicada para la aceleración de avance Z_{vorwärts}, es directamente deducida, para la constante k_{HA} de los neumáticos del eje trasero, la relación:

(49),K_{HA} =\frac{\lambda_{HAAntrieb}\cdot P_{HA}}{Z_{vorw\text{ä}rts}\cdot (P_{VA}+P_{HA})}

que puede ser evaluada a través de los valores medidos de la aceleración de avance Z_{vorw\text{ä}rts} y del resbalamiento en el accionamiento.

De la relación (49) para la constante K_{HA} de los neumáticos en el eje trasero es directamente deducida - para la proporción entre el resbalamiento del accionamiento y la aceleración de avance - la relación:

(49'),k_{HA}=\left(\frac{P_{VA}+1}{P_{HA}}\right)=\frac{\lambda_{HAAntrieb}}{Z_{vorw\text{ä}rts}}

de la cual se puede desprender que esta relación representa una constante m_{k}, que es específica del vehículo y la que corresponde la relación

(49''),m_{k} =k_{HA}\cdot\left(\frac{P_{VA}+1}{P_{HA}}\right)

Teniendo en cuenta la relación (38), que tía de ser aplicada para la proporción entre las cargas de los ejes, P_{VA}/P_{HA}, es decir

\frac{P_{VA}}{P_{HA}}=\frac{k_{VA}\cdot f_{MZ}\cdot a}{K_{HA}},

para la constante de neumáticos k_{VA} del eje delantero resulta la relación

(50).K_{VA}=\frac{m_{k}-k_{HA}}{f_{MZ}\cdot a}

En esta relación (50), a representa la proporción entre la presión P_{VA}/P_{HA}, correspondiente a la relación (37), la cual puede ser determinada durante un funcionamiento de frenado del vehículo en el que las fuerzas de frenado están reguladas de tal manera, que se produzca una uniformidad en los números de revoluciones de todas las ruedas del vehículo. los números de revoluciones de todas las ruedas del vehículo.

Claims

1. Procedimiento para regular la dinámica de conducción de un vehículo de carretera, que está realizado en forma de un tractor semi-remolque ó de un camión de tipo articulado, que se compone de la cabeza tractora y de un vehículo de remolque; procedimiento según el cual son generadas - mediante un control por secuencia y en unos sucesivos ciclos temporales, de una previamente determinada duración T_{k} de, por ejemplo, 5 hasta 10 ms., y por medio de un calculador simulador de una unidad de control electrónico, que facilita un desarrollo automático de la regulación, y sobre la base de un modelo, que representa el vehículo de carretera en lo que se refiere a sus magnitudes características, establecidas por la construcción del mismo, y en cuanto a su estado de carga así como en relación con los datos de su funcionamiento - de los valores actualmente medidos, de por lo menos del ángulo de dirección y de la velocidad v_{x} del vehículo, unas magnitudes de referencia para por lo menos la velocidad de guiñada \dot{\Psi} y el ángulo de flotación \beta del vehículo de carretera y, de una comparación de la magnitud de referencia \dot{\Psi}_{SO}, como valor teórico de la velocidad de guiñada del vehículo de carretera, con los valores reales \dot{\Psi}_{I} de la velocidad de guiñada del vehículo de carretera, los cuales son registrados constantemente mediante un dispositivo sensor de la velocidad de guiñada, son generadas unas señales de activación para activar por lo menos un freno de rueda del vehículo de carretera y/ó para la reducción del par ó momento de accionamiento del motor; a este efecto, el modelo de vehículo para el vehículo tractor está implementado mediante un sistema lineal de unas ecuaciones diferenciales de la fórmula

(I)[P]\cdot(\dot{\overline{X}})=[Q]\cdot(\overline{X})+(\overline{C})-\delta(t)

en la que [P] representa una matriz 4x4 con elementos P_{ij} (P_{ij} = 0, m_{Z}v, 0, 0; 0, 0, 0, J_{Z} ; 0, 0, 0, 0; 0, -1, 0, 0), en los cuales m_{Z} representa la masa del vehículo tractor; J_{Z} representa el momento de inercia de guiñada del mismo, mientras que v indica la velocidad longitudinal del vehículo; [Q] representa una matriz 4x4 con elementos q_{ij} (q_{ij} = 0,-C_{V} -C_{H}, 0, -m_{Z}v – (C_{V} l_{V} - C_{H} l_{H}/v;

0, C_{H} l_{H} - C_{V} l_{V}, 0, (-l^{2}_{V} C_{V} -l^{2}_{H} C_{H}) /v; 0, 0, 0, 0; 0, 0, 0, 1), en los cuales C_{V} y C_{H} representan las rigideces de marcha oblicua de las ruedas delanteras y ruedas traseras, respectivamente, del vehículo tractor, mientras que l_{V} y l_{H} indican la distancia del centro de gravedad del vehículo con respecto al eje delantero y eje trasero, respectivamente. \overline{C} representa un vector de columna de cuatro componentes, con los componentes c_{i} (c_{i} = C_{V}, C_{V} l_{V}, 0, 0) \overline{X} representa un vector de columna de 4 componentes, que está formado por las magnitudes variables de estado \beta_{Z} y \dot{\Psi}_{Z}, con los componentes x_{i} (x_{i} = 0, \beta_{z}, 0, \dot{\Psi}_{Z}) mientras que \overline{X} representa la derivación temporal d\overline{X}/dt del mismo; en este caso, para la detección - durante la dinámica de la conducción - de las magnitudes de estado del ángulo de flotación \beta_{A} y de la velocidad de guiñada \Psi_{A} del semi-remolque 12, que está acoplado al vehículo tractor del conjunto tractor semi-remolque, los elementos de cero p_{11}, p_{21}, p_{31}, p_{33}, p_{41}, p_{43} y p_{44} de la matriz [P], que representa el vehículo tractor solo, están sustituidos por los elementos: p_{11} = m_{A}v; p_{21} = -m_{A} vl_{G}; p_{31} = -m_{A} vl_{AV}; p_{33} = J_{A}; p_{41} = 1; p_{43} = l_{AV}/v y p_{44} = l_{G}/v; así como los elementos de cero q_{11}, q_{13}, q_{21}, q_{23}, q_{31}, q_{33}, y q_{43} de la matriz [Q], que representa el vehículo tractor solo, están sustituidos por los elementos de matriz: q_{11} = -C_{A}; q_{13} = -m_{A} v + C_{A} l_{AH}/v; q_{21} = C_{A} l_{G}; q_{23} = m_{A} Vl_{G} -C_{A} l_{G} l_{AH}/v; q_{31} = C_{A} l_{AV} + C_{A} l_{AH}; q_{33} = m_{A} vl_{AV} -(C_{A} l_{AV} l_{AH} + C_{A} l^{2}_{AH})/v; y q_{43} = -1, mientras que el vector de estado \overline{X} y la derivación temporal \overline{X} del mismo están completados con los componentes x_{1} = \beta_{A} y x_{3} = \dot{\Psi}_{A} así como x_{1} = \dot{\beta}_{A} y x_{3} = \ddot{\Psi}_{A}, respectivamente; y aquí representan: m_{A} la masa del semi-remolque; l_{G} la distancia - medida en el sentido longitudinal del vehículo entre el eje de la articulación y el centro de gravedad del vehículo tractor; l_{AV} la distancia del centro de gravedad del semi- remolque (12) con respecto el eje de la articulación; l_{AH} la distancia del centro de gravedad del semi-remolque en relación con el eje del semi-remolque; C_{A} la rigidez de marcha oblicua de las ruedas del eje del semi-remolque; mientras que J_{A} representa el momento de inercia de guiñada del semi-remolque (12); en este caso, la actualización de las magnitudes variables, relativas a la dinámica de conducción, \beta_{Z} (k-l), \beta_{A} (k-l), \dot{\Psi}_{Z} (k-l) así como \dot{\Psi}_{A} (k-l), que han sido determinadas en el momento t (k-l), a un momento t (k), que es posterior por el lapso de tiempo de la cadencia T_{k}, es llevada a efecto por la evaluación del sistema de
ecuación

y con los valores de los elementos de matriz, p_{ij} y q_{ij}, actualizados al momento t(k).

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1) y caracterizado porque el ángulo de flotación \beta_{Z} también es comprobado, al estar constante la velocidad del vehículo de carretera, mediante la evaluación de la relación

B_{Z}=\delta\cdot \frac{l_{H}}{l_{Z}}

3. Procedimiento conforme a las reivindicaciones 1) ó 2) y caracterizado porque el ángulo de flotación \beta_{z} del vehículo tractor también es obtenido por una evaluación de la relación

para el lapso de tiempo de integración, t_{i} = t_{c} - t_{o}, dentro del cual el conductor ajusta el ángulo de dirección \delta, que es necesario para un viaje por una curva; en este caso, a_{q} representa la aceleración transversal, que actúa sobre el vehículo de carretera.

4. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 3), para un tractor semi-remolque con un vehículo tractor de dos ejes y con el semi-remolque de un solo eje; procedimiento este que está caracterizado porque el ángulo de flotación \beta_{A} del semi-remolque (12) es obtenido por una evaluación de la relación

\beta_{A}=\varphi+\beta_{Z}-\frac{\dot{\Psi}(l_{G}+l_{AV})}{v}

en la que \varphi representa el ángulo de pandeo que también se incrementa al aumentar la magnitud del ángulo de dirección \delta y el cual es formado por los planos centrales longitudinales del vehículo tractor (11) y del semi-remolque (12), los que se seccionan entre si en el eje de articulación de éstos últimos.

5. Procedimiento conforme a la reivindicación 4) y caracterizado porque el ángulo de pandeo \varphi es determinado por la evaluación de la relación

\varphi=180^{o}-arccos\left(\frac{l_{A}}{\sqrt{R^{2}_{A}+l^{2}_{A}}}\right)-arccos\left(\frac{R^{2}_{A}-R^{2}_{v}+l^{2}_{V}-l^{2}_{A}}{2\cdot l_{V}\sqrt{R^{2}_{A}+l^{2}_{A}}}\right)

en la que R_{v} representa el radio medio de la vía de curva de las ruedas del semi-remolque (12), mientras que R_{V} y R_{A} se producen por la relación

R_{V.A}=\frac{b_{spurv.A}\cdot V_{AchseV.A}}{(v_{Rl}-v_{Rr})_{V.A}}

en la que b_{spurV.A} representa los anchos de vía en el eje delantero del vehículo tractor (b_{spurV}) y en el eje del semi- remolque (b_{spurA}) ; V_{R1} y v_{R2} indican las velocidades circunferenciales en la rueda izquierda y en la rueda derecha del respectivo eje del vehículo, mientras que V_{Achse(eje)V,A} representa el respectivo valor algebraico medio de las mismas.

6. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 5) para un tractor semi-remolque, con un vehículo tractor de dos ejes y con un semi-remolque de un solo eje y caracterizado porque las rigideces de marcha oblicua C_{V} y C_{H} de las ruedas del vehículo tractor y las rigideces de marcha oblicua C_{A} de las ruedas del semi-remolque (12) - durante un viaje estacionario por una curva del vehículo tractor y del tractor semi-remolque, respectivamente - son determinadas por una evaluación de las relaciones siguientes:

0=-(C_{V}+C_{H})\cdot \beta_{z}+\left(\frac{C_{H}l_{H}-C_{c}l_{v}}{v}-m_{z}\cdot v\right) \dot{\Psi}-C_{A}\beta_{A}+\left(\frac{C_{A}\cdot L_{AH}}{v}-m_{A}\cdot v\right)\cdot \dot{\Psi}_{A} + C_{v}\delta

0=(C_{H} l_{H} -C_{V} l_{v}) \beta_{Z}-\frac{C_{V}l^{2}_{v}+C_{H}l^{2}_{H}}{v}\dot{\Psi}+C_{A}l_{G}\beta_{A}+\left(m_{A} vl_{G}-\frac{C_{A} l_{AH}l_{G}}{v}\right)\dot{\Psi} + C_{v}l_{v}\delta

0=C_{A} (l_{AV}+l_{AH})\cdot\beta_{A}+\left(m_{A}\cdot vl_{AV}-\frac{C_{A}\cdot l_{AH}\cdot(l_{AV}+l_{AH})}{v}\right)\dot{\Psi}.

7. Dispositivo para la regulación de la dinámica de conducción en un vehículo de carretera, que está realizado en forma de un tractor semi-remolque ó de un camión de tipo articulado, que se compone de la cabeza tractora y de un vehículo de remolque, con la aplicación del procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 6), en especial en un vehículo industrial, cuyos frenos de rueda - que son controlados mediante las señales de salida de una unidad de control eléctrico - pueden ser activados, de una manera individual ó bien por grupos, por un lado, después de una deceleración del vehículo y en el sentido de un deseo del conductor, el cual puede ser activado por el mismo por el accionamiento de un transmisor de valores teóricos y, por el otro lado, también con independencia de la activación del sistema de freno por parte del conductor, en el sentido del mantenimiento de un comportamiento dinámicamente estable de la conducción, y esto de tal modo que las desviaciones de la velocidad de guiñada \dot{\Psi} - que, durante el viaje por una curva, queda controlada por el establecimiento previo del ángulo de dirección \delta y para cuya constante detección está previsto un sensor de velocidad de guiñada - con respecto a un valor teórico, que es el resultado del establecimiento previo del ángulo de dirección y de la medida velocidad del vehículo, puedan ser influenciadas de forma compensatoria en el sentido de una aproximación al valor teórico; a este efecto, para el estable cimiento previo de este valor teórico está previsto un calculador simulador que genera - sobre la base de un modelo de vehículo, que representa el vehículo de carretera en cuanto a sus magnitudes características, establecidas por la construcción del mismo, en lo que se refiere a su estado de carga así como con respecto a los datos de su funcionamiento, y en base a unos valores medidos de por lo menos el ángulo de dirección \delta y de la velocidad longitudinal v_{x} del vehículo - unas magnitudes de referencia para por lo menos la velocidad de guiñada \dot{\Psi}; este dispositivo está caracterizado porque el calculador simulador está realizado para efectuar una evaluación, controlada por secuencia, de las ecuaciones del movimiento de un tractor semi-remolque como el modelo de referencia del vehículo; en este caso, por medio de la unidad de control electrónico (25) quedan implementadas las rutinas para una determinación adaptativa de por lo menos las siguientes magnitudes en base a los parámetros (n_{vl}, n_{vr}, n_{Hl}, n_{Hr}, n_{Al}, n_{Ar}, M_{mot}, P_{VA} y P_{HA}), que pueden ser medidos durante el funcionamiento de la marcha del tractor semi-remolque, que se compone del vehículo tractor y del vehículo de remolque:

a) La masa total m_{ges} del conjunto de los vehículos;

b) La masa m_{Z} del vehículo tractor;

c) La masa m_{A} del vehículo de remolque;

d) La distancia entre los ejes l_{Z} del vehículo tractor;

e) La distribución de la carga axial P_{VA}/P_{HA} del vehículo tractor;

f) La distribución de la carga axial del conjunto de vehículos ó la carga del eje trasero P_{A} del vehículo de remolque; como asimismo están implementadas unas rutinas para la estimación de

g) El momento de inercia J_{Z} del vehículo tractor por el eje vertical del mismo; así como

h)El momento de inercia J_{A} del vehículo de remolque por el eje del mismo.

8. Dispositivo conforme a la reivindicación 7) y caracterizado porque la determinación de la masa m_{z} del vehículo tractor (11) y de la masa total mees de un tractor semi-remolque 6 de un camión de tipo articulado es llevada a efecto por una evaluación de la relación

m_{ges}=\frac{M_{mot}\cdot\frac{n_{mot}}{v}\cdot\eta}{Z_{HSP}-Z_{ist}}

en la que m_{mot} indica el momento de fuerza de salida del motor, el cual es medido en [Nm]; n_{mot} representa el número de revoluciones del motor, el cual es medido en (s^{-1}); v indica la velocidad del vehículo, la cual es medida en (ms^{-1}); \eta representa el grado de rendimiento del tren de transmisión de avance del vehículo tractor, el cual está caracterizado por un número <1 sin dimensión; Z_{HSP} representa la deceleración del vehículo, la cual se produce durante una pausa sin impulsión por el motor y de cambio de una marcha 6 velocidad a la siguiente marcha ó velocidad más alta, en la que el conductor inserta una marcha ó velocidad de la caja de cambio, la cual corresponde a un más reducido número de revoluciones del motor; mientras que Z_{ist(real)} representa una aceleración (como una deceleración negativa), que se presenta durante el funcionamiento de aceleración del vehículo tractor, el cual tiene lugar después del cambio hacia una marcha 6 velocidad superior; en este caso, la masa m_{A} del vehículo de remolque puede ser determinada por la evaluación de la relación m_{A} = m_{ges} - m_{z}.

9. Dispositivo conforme a las reivindicaciones 7) ú 8) y caracterizado porque la unidad de control electrónico (25) determina, en base a una evaluación de las señales de salida de los sensores de números de revoluciones, asignados de manera individual a las ruedas del vehículo tractor, la distancia entre ejes l_{Z} del vehículo tractor conforme a la
relación

l_{Z}=\sqrt{R^{2}_{y}-R^{2}_{H}}

en la que R_{V} y R_{H} representan los radios medios de vías de las ruedas delanteras y de las ruedas traseras del vehículo tractor, los cuales son determinados - en un viaje estacionario por una curva (ángulo de dirección \delta constante) y a una moderada velocidad del vehículo (v <20 kms/h) - según la relación

R_{V.H}= \frac{b_{V.H}\cdot(V_{V.Hl}+V_{V.Hr})}{(V_{V.Hl}-V_{V.Hr})\cdot 2}

b_{V,H} representa el ancho de vía - b_{V} y b_{H} en el eje delantero y en el eje trasero, respectivamente - del vehículo tractor (11) ; mientras que v_{V,HL} así como v_{V,Hr} indican las velocidades de la rueda delantera izquierda y derecha así como de la rueda trasera izquierda y derecha, respectivamente, del vehículo tractor.

10. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7) hasta 9) y caracterizado porque la unidad de control electrónico determina la distancia entre los ejes l_{Z} del vehículo tractor mediante una evaluación de la relación

l_{Z}=\frac{\delta}{\Psi_{Z}}\cdot v_{z}

11. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7) hasta 10) para un tractor semi-remolque en el cual está asignado, para todas las ruedas del vehículo, un correspondiente sensor del número de revoluciones de las ruedas (30_{1} hasta 30_{6}); dispositivo este que está caracterizado porque está previsto un sensor electrónico ó electromecánico del ángulo de pandeo (67), por medio del cual puede ser registrado el ángulo \varphi con el cual se seccionan entre si, durante el viaje por una curva, los verticales planos centrales longitudinales del vehículo tractor (11) y del semi-remolque (12) del tractor semi-remolque en el eje de articulación de éste; así como caracterizado porque la unidad de control electrónico (25) determina la longitud l_{A} del semi-remolque - la cual ha de ser medida entre la articulación del tractor y el eje (49) del semi-remolque - mediante la evaluación de la relación

l_{A}=\frac{R_{H}-R_{A}\sqrt{1+tan^{2}\varphi}}{sin\varphi}+R_{A} tan \ \varphi

en la que R_{H} y R_{A} representan los radios medios de vía R_{H,A} de las ruedas traseras del vehículo tractor y de las ruedas del eje del semi-remolque, los que pueden ser determinados, a su vez, conforme a la relación

R_{H.A}=\frac{b_{H.A}(v_{H.al}+v_{H.Ar})}{(v_{H.Al}-V_{H.Ar})\cdot 2}

en la que b_{H,A} representa los anchos de vía, b_{H} y b_{A}, del eje trasero del vehículo tractor y del semi-remolque, respectivamente.

12. Dispositivo conforme a la reivindicación 11) y caracterizado porque la unidad de control electrónico (25) determina la distancia l_{SH} del punto de articulación con respecto al eje trasero del vehículo tractor (11) por una evaluación de la relación

l_{SH}=\frac{R_{H}-R_{A}\sqrt{tan^{2} \ \varphi + 1}}{tan \ \varphi}

13. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7) hasta 12) y caracterizado porque el vehículo tractor (11) está equipado con por lo menos un sensor de carga axial que produce una señal eléctrica de salida, que puede ser procesada por la unidad de control electrónico y la cual representa una medida para la carga P_{VA} ó P_{HA} que, por medio del eje del vehículo - cuya carga está siendo controlada - se encuentra apoyada en la vía de conducción o en la carretera.

14. Dispositivo conforme a la reivindicación 13) y caracterizado porque la unidad de control electrónico (25) proporciona la determinación de la distancia l_{V} del centro de gravedad del vehículo tractor con respecto al eje delantero del mismo según la relación

l_{v}=l_{z}\cdot \frac{P_{HA}}{m_{Z}}

al estar el sensor de la carga axial asignado al eje trasero del vehículo tractor, y esta unidad de control electrónico facilita la determinación de esta distancia l_{V} conforme a la relación

l_{v}=l_{z}\cdot \left(1-\frac{P_{VA}}{m_{Z}}\right)

al estar el sensor de la carga axial asignado al eje delantero del vehículo tractor.

15. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7) hasta 14) en un tractor semi-remolque, cuyo semi-remolque está equipado con un sensor de carga axial que produce una señal eléctrica de salida, qué es característica para la carga P_{AHA} - que, a través del eje del semi-remolque - se encuentra apoyada en la vía de conducción, y la cual puede ser procesada por la unidad de control electrónico; dispositivo éste que está caracterizado porque la unidad de control electrónico determina la distancia l_{AV} del centro de gravedad del semi-remolque (12) con respecto al punto de articulación del tractor, según la relación

l_{AV} = l_{A}\cdot\frac{P_{HA}}{m_{A}}

en la que l_{A} representa la distancia del eje del semi-remolque con respecto al punto de articulación; mientras que m_{A} representa la masa del semi-remolque.

16. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7) hasta 15) en un tractor semi-remolque, cuyo vehículo tractor está equipado con un sensor de carga axial que produce una señal eléctrica de salida, que es característica de la masa m_{ZHA} - que, a través del eje trasero del vehículo tractor - se encuentra apoyada en la vía de conducción, y la cual puede ser procesada por la unidad de control electrónico (25); dispositivo éste que está caracterizado porque la unidad de control electrónico (25) determina la distancia l_{AV} del centro de gravedad del semi-remolque con respecto al punto de articulación según la relación

l_{AV}=l_{A}\cdot\left(1-\frac{(m_{ZHA}-M_{ZHAleer})}{m_{A}}\right)\cdot\frac{l_{z}}{l_{sv}}

en la que m_{\text{ZHAleer(vacío)}} representa la masa, que está apoyada a través del eje trasero del vehículo tractor sin el semi- remolque; m_{A} indica la masa del semi-remolque, mientras que l_{SV} representa la distancia del punto de articulación en relación con el eje delantero del vehículo tractor.

17. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7) hasta 16) en un tractor semi-remolque, que está equipado con un sensor que produce una señal eléctrica de salida, que es característica para la parte proporcional de masa m_{SA} del semi-remolque (12) - la que se encuentra apoyada en el punto de articulación del vehículo tractor - y la cual puede ser procesada por la unidad de control electrónico (25); dispositivo éste que está caracterizado porque la unidad de control electrónico (25) determina la distancia l_{AV} del centro de gravedad del semi-remolque con respecto al punto de articulación conforme a la relación

l_{AV}=l_{A}\cdot \left(1-\frac{m_{AS}}{m_{A}}\right)

18. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7) hasta 17) y caracterizado porque la unidad de control electrónico proporciona una estimación del momento de inercia de guiñada J_{Z} del vehículo tractor (11) y del momento de inercia de guiñada J_{A} del vehículo de remolque (12) según las respectivas relaciones

J_{Z}=(m_{V}\cdot l^{2}_{V}+m_{H}\cdot l^{2}_{H})\cdot 1.1

y

J_{A}=(m_{AV}\cdot l^{2}_{V}+m_{AH}\cdot l^{2}_{AH})\cdot 1.1

en las cuales m_{V} representa la parte proporcional de la masa, la que se encuentra apoyada a través del eje delantero de vehículo tractor; m_{H} indica la parte proporcional de la masa del vehículo tractor, la que está apoyada - por medio del eje trasero del vehículo tractor - en la vía de conducción, mientras que l_{H} indica la distancia (l_{Z} - l_{V}) del centro de gravedad del vehículo tractor con respecto al eje trasero del vehículo tractor; m_{AV} representa aquella parte proporcional de la masa del semi-remolque la que, por medio de las ruedas traseras del semi-remolque, está apoyada en la vía de conducción, mientras que l_{AH} = l_{A} - l_{AV} expresa la distancia del centro de gravedad del semi-remolque en relación con el eje trasero (49) del semi-remolque (12).

19. Dispositivo conforme a la reivindicación 13) ó conforme a la reivindicación 13) y una de las reivindicaciones 14) hasta 18) en un camión ó en un tractor-semi-remolque, que está equipado con una suspensión neumática; dispositivo éste que está caracterizado porque la detección de la carga axial queda implementada por la detección de la presión de la suspensión en el eje del vehículo, el cual está siendo controlado.

20. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7) hasta 19) y caracterizado porque la unidad de control electrónico (25) determina la carga del eje trasero P_{HA} del vehículo tractor (11) durante un modo de frenado en el que, con una moderada deceleración del vehículo, son accionados solamente los frenos de las ruedas traseras (Z <0,2 g), y por una evaluación de la relación

P_{HA}=\frac{m_{Z,ges}\cdot k_{HA}\cdot Z}{\lambda_{HA}}

en la que Z representa la deceleración medida del vehículo \lambda_{HA} representa el resbalamiento de freno, determinado según la relación

\lambda_{HA} =\frac{n_{VA}-n_{HA}}{m_{VA}}[%]

mientras que k_{HA} representa una constante del neumático, la que corresponde a la relación \lambda/\mu del aplicado coeficiente del arrastre de fuerza \mu con respecto el resbalamiento de freno, \lambda que es producido por el accionamiento del freno; en este caso, y supuestos los mismos diámetros de las ruedas delanteras y de las ruedas traseras, n_{VA} representa el número de revoluciones de las ruedas (delanteras) no frenadas, mientras que n_{HA} representa el número de revoluciones de las ruedas (traseras) frenadas del vehículo tractor (11).

21. Dispositivo conforme a la reivindicación 20) y caracterizado porque la unidad de control electrónico (25) determina la carga P_{VA} del eje delantero del vehículo tractor (11) mediante la evaluación de la relación

P_{VA}=\frac{k_{VA}\cdot f_{MZ}\cdot a \cdot P_{HA}}{K_{HA}}

en la que k_{VA} representa la constante ó las constantes de los neumáticos de las ruedas delanteras del vehículo tractor (11); f_{MZ} indica la proporción de desviación de los frenos de las ruedas delanteras y de las ruedas traseras, la cual corresponde a la relación B_{VA}/B_{HA} de la fuerza del frenado B_{VA} en el eje delantero con la fuerza de frenado B_{HA} en el eje trasero al ser activados todos los frenos de rueda con una misma presión de control, y a representa la proporción de la presión de accionamiento p_{VA}/P_{HA} que se produce si, por una frenada, todas las ruedas frenadas del vehículo son reguladas - por medio de una regulación en la distribución de la fuerza del frenado - a una misma velocidad momentánea.

22. Dispositivo conforme a las reivindicaciones 20) ó 21) y caracterizado porque una determinación adaptativa de las constantes de neumáticos, k_{VAl} y k_{VAr}, de la rueda delantera izquierda y de la rueda delantera derecha, respectivamente, del vehículo tractor así como de las constantes de neumáticos, k_{HAl} y k_{Var}, de la rueda trasera izquierda y de la rueda trasera derecha, respectivamente, es llevada a efecto mediante una evaluación de las relaciones

k_{VAl,r}=\frac{\lambda_{VAl,r}-P_{VA}}{2\cdot Z \cdot m_{Z}}

y

k_{HAl,r}=\frac{\lambda_{HAl,r}\cdot P_{HA}}{2\cdot Z \cdot m_{Z}}

para unas frenadas con una moderada deceleración del vehículo (Z <0,2 g).

23. Dispositivo conforme a la reivindicación 22) y caracterizado porque la determinación de las constantes de neumáticos, k_{Val} y k_{HAl}, es efectuada en unos ciclos alternos en los cuales las constantes de neumáticos, k_{VAl} y k_{HAr} así como k_{VAr} y k_{HAl}, son determinadas para cada rueda delantera y para cada rueda trasera del vehículo tractor, la cual está situada de forma diagonalmente opuesta a la rueda delantera.

24. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7) hasta 19) en un vehículo, que está provisto de un sistema de regulación que regula la relación

\Phi=\frac{B_{VA}}{B_{HA}}

de la fuerza de frenado B_{VA} del eje delantero con respecto a la fuerza de frenado B_{HA} del eje trasero y conforme a la relación

\Phi=a + b\cdot Z_{Soll}

y en tal sentido que, con un frenado de todas las ruedas del vehículo éstas tengan esencialmente la misma velocidad circunferencial; dispositivo éste que está caracterizado porque la unidad de control electrónico (25) proporciona - a efectos de una determinación adaptativa de una constante de neumático k_{HA} para las ruedas accionadas del vehículo como, por ejemplo, para las ruedas traseras, y la cual se refiere al eje - una evaluación de la relación

K_{HA} =\frac{\lambda_{HAAntrieb}\cdot P_{HA}}{Z_{vorw\text{ä}rts}\cdot (P_{VA}+P_{HA})}

en la que \lambda_{HA} representa el resbalamiento del accionamiento, mientras que Z_{vorw\text{ä}rts(adelante)} representa la aceleración del vehículo, como asimismo proporciona la unidad de control electrónico - para la determinación de una constante de neumático k_{VA} de las ruedas no accionadas del vehículo y la cual se refiere al eje - una evaluación de la relación

K_{VA}=\frac{m_{k}-k_{HA}}{f_{MZ}\cdot a}

en la que m_{K} representa una constante que, a su vez, se produce por la relación

m_{k}=\frac{k_{HA}\cdot(P_{VA}+P_{HA})}{P_{HA}}

25. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 7) hasta 24) para un camión, que está realizado en forma de un camión de tipo articulado; dispositivo éste que está caracterizado porque tanto el vehículo tractor como asimismo el vehículo de remolque están equipados con un respectivo sensor de la velocidad de guiñada.