ES2291411T3 - Direccion electrica para vehiculo, con redundancia triple. - Google Patents
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Abstract
Sistema de dirección para vehículo, que comprende: ¿ al menos una rueda directriz (1) que puede ser dirigida; ¿ medios de accionamiento (2) para solicitar un cambio de trayectoria, que expiden tres señales eléctricas todas portadoras de la misma información en cuanto al cambio de trayectoria solicitada; ¿ para cada una de las ruedas directrices, un accionador eléctrico (3) para actuar en un ángulo de giro de la rueda directriz, dicho accionador eléctrico comprendiendo un extremo de referencia y un extremo de accionamiento desplazado con relación al extremo de referencia, el accionador eléctrico estando conectado con la rueda directriz (1) de una forma apropiada, el accionador (3) comprendiendo tres motores eléctricos (31, 32, 33) que actúan en paralelo para desplazar el extremo de accionamiento con relación al extremo de referencia; ¿ para cada accionador eléctrico (3), tres sensores (71, 72, 73) de posición para captar la posición relativa del extremo de accionamiento con relación al extremo de referencia; ¿ tres controladores (61, 62, 63) que funcionan en paralelo, cada uno formando parte de una vía eléctrica de accionamiento de dicho ángulo de giro, el controlador de cada vía eléctrica que recibe una de las tres señales eléctricas, estando conectado a uno de los sensores de posición y piloteando uno de los motores eléctricos para imponer dicho ángulo de giro, los pares expedidos por cada uno de los motores adicionándose bajo funcionamiento normal; ¿ al menos un bus de interconexión (8) de las tres vías eléctricas de accionamiento, ¿ medios de detección de una variación en el estado de una vía eléctrica con relación a las otras dos para, en caso de variación, pasar al funcionamiento en modo degradado.
Description
Dirección eléctrica para vehículo, con
redundancia triple.
La presente invención se relaciona con la
dirección de los vehículos automóviles de carretera. Más
particularmente, la misma se refiere a un sistema de dirección
eléctrica sin conexión mecánica entre las ruedas directrices y el
volante, llamada más simplemente a continuación "dirección
eléctrica". Este tipo de dirección es muy comúnmente designada
por "steer by wire".
Para el accionamiento mecánico tradicional,
asistido o no, existente entre el volante y las ruedas directrices,
se substituye en una dirección eléctrica la cadena siguiente. Al
nivel de las ruedas, existe un accionador eléctrico,
preferiblemente individual rueda por rueda, cuyo papel es imponer a
la rueda o a las ruedas consideradas el ángulo de giro conveniente.
El accionamiento de la dirección a disposición del conductor del
vehículo puede ser un volante tradicional o una palanca del tipo de
palanca de mando (joystick) o cualquier otro dispositivo
conveniente. Las órdenes impresas por el conductor del vehículo en
su dispositivo de control son enviadas a los accionadores por una
conexión eléctrica, el conjunto estando colocado bajo el control de
una calculadora cargada de programas adecuados para poder pilotear
el o los accionadores de una forma apropiada.
Una de las ventajas de esta tecnología es que la
misma armoniza de una forma ideal con la electrónica, donde los
progresos permiten controles cada vez más sofisticados, lo que hace
posible colocar el giro de las ruedas no sólo bajo control del
accionamiento manual sino también bajo el control de un sistema de
seguridad. Así por ejemplo, se puede imprimir a las ruedas
directrices un ángulo que tenga en cuenta no solamente el accionar
del conductor del vehículo, sino que también tome en cuenta los
parámetros dinámicos observados en el vehículo.
Gracias a la dirección eléctrica, se abre un
campo mucho más amplio para actuar en la estabilidad de la
trayectoria de un vehículo. Por ejemplo, mientras que actualmente
un sistema automático de corrección de la trayectoria del vehículo
imprime vaivenes correctivos por medio de los frenos de una sola
rueda, el paso a los controles eléctricos de las diferentes
funciones en un vehículo permitiría actuar sobre el ángulo de giro
de las diferentes ruedas directrices del vehículo para corregir la
trayectoria.
Pero la dirección de un vehículo es una función
esencial y vital para la seguridad, como los frenos. Por lo tanto,
para poder sustituir las direcciones mecánicas, asistidas o no, casi
universalmente adoptadas en la actualidad en todos los vehículos de
carretera, es esencial que el sistema de dirección eléctrica sea
extremadamente seguro. Esta es la razón por la cual se conciben
generalmente sistemas eléctricos redundantes con el objetivo de,
frente a una avería, poder evitar consecuencias críticas. Sigue
siendo necesario que la complejidad más grande de los sistemas
redundantes no conduzca finalmente a una probabilidad de avería tal
que la seguridad no fuera aumentada.
La presente invención propone un sistema de
dirección de accionamiento eléctrico simple, cuyo funcionamiento es
muy seguro. Su arquitectura es redundante para la totalidad de los
órganos eléctricos usados. Para accionar el giro de una rueda
directriz del vehículo, la invención propone también un accionador
eléctrico particular, bien adaptado a ese sistema de dirección
eléctrica, en el cual dicho accionador comprende un extremo de
referencia y un extremo de accionamiento desplazado con relación al
extremo de referencia por al menos tres motores eléctricos que
actúan en paralelo, cada motor eléctrico comprendiendo su propia
conexión eléctrica independiente de la de los otros motores
eléctricos.
El principio de redundancia se basa en triplicar
ciertos órganos, a saber los sensores de posición, los motores
eléctricos, y los controladores necesarios, así como las líneas
eléctricas que conectan los diferentes órganos en cuestión. Esto
permite crear tres vías de accionamiento que funcionan en paralelo.
Más precisamente, las tres vías de accionamiento funcionan
simultáneamente (aunque eventualmente de una forma no idéntica en
caso de utilización de software diferentes) y conducen a acciones
idénticas mientras no haya ninguna anomalía. Esta redundancia,
conocida como activa, permite localizar con un alto grado de
confiabilidad cual de las tres vías está fallando, y permite
continuar funcionando con dos vías de accionamiento bajo condiciones
apenas degradadas, por lo menos hasta que el vehículo haya
alcanzado una zona en la cual el vehículo y especialmente sus
pasajeros estén seguros.
El sistema de dirección para vehículos según la
invención comprende:
- \bullet
- al menos una rueda directriz que puede ser dirigida;
- \bullet
- medios de accionamiento para solicitar un cambio de trayectoria, expidiendo tres señales eléctricas todas portadoras de la misma información en cuanto al cambio de trayectoria solicitada;
- \bullet
- para cada una de las ruedas directrices, un accionador eléctrico para actuar en el ángulo de giro de la rueda directriz, dicho accionador eléctrico comprendiendo un extremo de referencia y un extremo de accionamiento desplazable con relación al extremo de referencia, el accionador eléctrico estando unido a la rueda directriz de forma apropiada, el accionador comprendiendo tres motores eléctricos que actúan en paralelo para desplazar el extremo de accionamiento con relación al extremo de referencia;
\newpage
- \bullet
- para cada accionador eléctrico, tres sensores de posición para captar la posición relativa del extremo de accionamiento con relación al extremo de referencia;
- \bullet
- tres controladores que funcionan en paralelo, cada uno formando parte de una vía eléctrica de accionamiento de dicho ángulo de giro, el controlador de cada vía eléctrica que recibe una de las tres señales eléctricas, estando conectado a uno de los sensores de posición y piloteando uno de los motores eléctricos para imponer dicho ángulo de giro, los pares expedidos por cada uno de los motores adicionándose en funcionamiento normal;
- \bullet
- al menos un bus de interconexión de las tres vías eléctricas de accionamiento,
- \bullet
- medios de detección de una variación en el estado de una vía eléctrica con relación a las dos otras para, en caso de variación, pasar al funcionamiento en modo degradado.
La invención se ilustra por medio de las figuras
anexas, en las cuales:
\sqbullet la figura 1 es una representación
esquemática del sistema de dirección para vehículos según la
invención;
\sqbullet la figura 2 es un corte según DD en
la figura 3, que muestra un accionador eléctrico según la
invención;
\sqbullet la figura 3 es un corte según AA en
la figura 2;
\sqbullet la figura 4 es un corte según BB en
la figura 2;
\sqbullet la figura 5 es un corte según la CC
en la figura 3;
\sqbullet la figura 6 es un esquema que
ilustra una aplicación posible del sistema de dirección según la
invención a un vehículo de turismo con cuatro ruedas
directrices;
\sqbullet la figura 7 ilustra el mismo
vehículo con una velocidad de desplazamiento diferente de la figura
6.
En la figura 1, se han representado medios de
accionamiento 2 para imponer un giro al vehículo. El accionamiento
a disposición del conductor del vehículo puede, como se ha dicho ya,
tomar cualquier forma conveniente. Puede ser un volante de
dirección 20, pero éste podría ser también cualquier otra palanca de
accionamiento, como una palanca de mando, o una palanca tal como la
descrita en la patente GB 2 314 910. No hay conexión mecánica entre
el volante 20 y la o las ruedas directrices. Tres sensores 21, 22 y
23 miden el ángulo en el volante 20 impuesto por el conductor. Cada
uno de los sensores 21, 22, 23 forma parte de una vía eléctrica
diferente y expide una de dichas señales eléctricas que portan la
información en cuanto al cambio de trayectoria solicitado.
Se observa una rueda directriz 1A, y un
accionador eléctrico 3A unido por una parte a la caja o al chasis
del vehículo 11 y por otra parte a una biela 10AvG, ella misma unida
a una palanca 12AvG que forma parte de un
porta-rueda (no visible), para accionar el ángulo de
giro de la rueda 1AvG. El accionador eléctrico 3A concebido
especialmente, que podría tener otros usos (por ejemplo, podría ser
utilizado en otro sistema de dirección eléctrica), comprende así al
menos tres motores eléctricos que actúan en paralelo (para los
motores, ver las referencias 31, 32 y 33 y la descripción de las
figuras 2 a 5 abajo), cada motor eléctrico comprendiendo su propia
conexión eléctrica 661 (respectivamente 662, 663) independiente de
aquella de los otros motores eléctricos, destinada a conectar el
motor con un controlador específico, diferente del controlador que
pilotea los otros motores del mismo accionador, como aparecerá
abajo.
Una unidad central 6 permite pilotear el giro de
la o de las ruedas directrices. El número de ruedas directrices es
cualquiera. Se aprecia un rayo eléctrico 65AvG que conecta la unidad
central 6 al grupo que comprende la rueda directriz 1AvG y el
accionador 3AvG. Para no sobrecargar el esquema, no se representaron
los rayos que conectan la unidad central 6 con los otros grupos,
tampoco representados, que comprenden una rueda directriz y su
accionador. Hay tres vías de accionamiento. En la práctica, para
disminuir también la probabilidad de una avería, cada accionador 3
está conectado eléctricamente a la unidad central 6 por tres rayos o
cables totalmente independientes (uno por vía de accionamiento),
donde los caminos están tan separados como sea posible.
Por convención, cuando se trata de un órgano de
cada grupo sin referencia en su localización particular, se utiliza
una referencia numérica sola, y cuando se trata de un órgano en su
aplicación a una rueda particular, se utiliza la misma referencia
numérica seguida de letras que indican de qué localización se trata
en el vehículo. En la presente descripción así como en los dibujos,
las letras AvG tienen como objetivo la localización delantera
izquierda, las letras AvD la localización delantera derecha, las
letras ArG la localización trasera izquierda y las letras ArD la
localización trasera derecha.
Para un vehículo con ruedas directrices
múltiples, ventajosamente, el sistema de dirección según la
invención es tal que cada controlador pilotea uno de los motores
eléctricos del accionador de cada una de las ruedas directrices,
cada controlador permite imponer selectivamente un ángulo de giro
apropiado a cada una de las ruedas directrices en función al menos
de la localización de dicha rueda directriz en el vehículo, de la
velocidad del vehículo y del cambio o de la corrección de la
trayectoria solicitada.
Se ha observado que el número de ruedas
directrices es cualquiera. Se puede por ejemplo accionar dos ruedas
directrices de un árbol director único. El árbol director comprende
dos grupos de órganos, cada uno de los grupos comprendiendo una
rueda directriz y un accionador. En una variante, el árbol director
puede comprender una conexión mecánica entre las ruedas
directrices, del tipo cremallera de dirección, y el deslizamiento de
éste es controlado por un solo accionador 3. Más generalmente, se
puede establecer un número cualquiera de tales grupos de órganos.
Se puede por ejemplo construir un coche de turismo de cuatro ruedas,
todas directrices, y dirigidas cada una por su propio accionador.
Este es el ejemplo seleccionado para ilustrar en detalle la presente
invención.
Con referencia ahora a las figuras 2 a 5, se
aprecia que cada accionador 3 comprende un cárter 40 usado como
referencia mecánica, un vástago 41 desplazado linealmente con
relación al extremo de referencia. En el modo de realización
descrito, el vástago 41 es móvil con relación al cárter 40. Se
observan tres motores eléctricos 31, 32 y 33 rotatorios que
aseguran el movimiento del accionador. Los tres motores eléctricos
31, 32 y 33 actúan en paralelo sobre un tornillo 53 rotatorio. El
movimiento de rotación del tornillo 53 se transforma en
desplazamiento linear del vástago 41 como se observará más en
detalle a continuación. Cada uno de los motores es dimensionado
para poder transmitir a éste solamente el par necesario, por razones
de seguridad de funcionamiento. Sin embargo, durante el
funcionamiento en modo normal, el par necesario se distribuye entre
cada uno de los tres motores eléctricos, lo que es un compromiso de
longevidad por disminución de las solicitudes y del calentamiento
de cada motor eléctrico. Esto contribuye a la confiabilidad del
accionador eléctrico.
Se transforma el movimiento rotatorio de los
motores eléctricos en movimiento lineal por un sistema
tornillo/tuerca. Cada uno de los ejes de salida 310, 320 y 330 de
los motores eléctricos 31, 32 y 33 comprende un piñón 311, 321 y
331 engranado en una rueda dentada 52. Una funda 56 rodea el vástago
41. El extremo de la funda 56 forma un palier que dirige el
deslizamiento del vástago 41. La rueda dentada 52 es fijada en un
árbol. El árbol comprende por un lado un tornillo 53. El árbol está
montado sobre un rodamiento 51 por un lado, y sobre un palier
integrado al vástago 41 por el otro lado. La jaula exterior del
rodamiento 51 es interdependiente del cárter 40 del accionador
eléctrico. Una tuerca 54 está en retén con el tornillo 53. La funda
56 es interdependiente del cárter 40. Un fuelle de protección 30
está montado por un lado sobre el cárter 40 del motor y por el otro
sobre el vástago 41.
En la figura 4, se aprecia que cada uno de los
piñones 311, 321 y 331 está montado en estrella alrededor de la
rueda dentada 52, con un desplazamiento constante de 120º unos con
relación a los otros. Esto es por supuesto solamente una
disposición constructiva no limitativa. Se podría también,
particularmente, montar tres motores lado a lado y de forma
concéntrica al vástago, con impulso del vástago por el
tornillo/tuerca.
En las figuras 3 y 5, se aprecia que el vástago
41 comprende una protuberancia 410 ella misma enganchada en una
abertura 560 ahuecada en la funda 56. De esta forma, el vástago 41
es inmovilizado en rotación alrededor de su eje. Así, el movimiento
de rotación del tornillo 53 es transformado en desplazamiento lineal
por la tuerca 54 que se desplaza a todo lo largo del tornillo
53.
Se aprecian también en la figura 2 como en la
figura 3 los sensores 71, 72 y 73 usados para localizar el
desplazamiento del extremo de accionamiento, es decir el vástago
41, con relación al extremo de referencia. El órgano 710 del sensor
de posición 71 es interdependiente de la funda 56, por lo tanto del
cárter 40 del accionador 3. Un cursor 711 es interdependiente del
vástago 41, por lo tanto móvil con éste. Dos sensores de posición
similares al sensor de posición 71, a saber los sensores 72 y 73,
son integrados en el mismo componente 74. Cada uno de los sensores
71, 72, 73 forma parte de una vía eléctrica diferente.
La unidad central 6 comprende tres controladores
61, 62 y 63 (véase la figura 1) que funcionan en paralelo y
simultáneamente en modo de funcionamiento normal y de una forma que
aparecerá a continuación en modo de funcionamiento degradado (es
decir cuando ocurre una falla, lo que por supuesto el sistema puede
anunciar por ejemplo activando una alerta de disfunción). Cada uno
de los controladores 61, 62 y 63 forma parte de una vía eléctrica
de accionamiento del ángulo de giro de una rueda directriz. Cada
rueda directriz es accionada por tres vías eléctricas de
accionamiento. Cuando hay varias ruedas directrices, cada
controlador 61 (o respectivamente 62 o 63) pilotea los ángulos de
giro de todas las ruedas directrices. Cada controlador 61 (o
respectivamente 62 o 63) adquiere la información proveniente de uno
de los sensores del ángulo del volante 21 (o respectivamente 22 o
23), por la línea eléctrica S1 (o respectivamente S2 o S3). Además,
cada controlador 61 (o respectivamente 62 o 63) pilotea un motor 31
(o respectivamente 32 o 33) de cada accionador eléctrico 3 para cada
rueda directriz por la línea L1 (respectivamente L2 o L3) y recibe
la información sobre la posición del accionador eléctrico 3 (es
decir en la práctica información sobre el giro de la rueda)
proveniente de un sensor de posición 71 (o respectivamente 72 o 73)
para cada una de las ruedas directrices 1, por la línea eléctrica C1
(o respectivamente C2 o C3). Por otra parte, cada controlador 61 (o
respectivamente 62 o 63) adquiere para cada una de las ruedas
directrices la información proveniente de un sensor de corriente del
motor eléctrico al cual está asociado en cada uno de los
accionadores eléctricos.
En resumen, cada controlador 61 (o
respectivamente 62 o 63) asegura el pilotaje de todas las ruedas
directrices y cada una de las ruedas directrices es en sí misma
colocada bajo el control de tres controladores autónomos que actúan
en paralelo. De preferencia, los controladores en sí mismo son
diferentes, por ejemplo de tipos diferentes y/o de marcas
diferentes, para perfeccionar la redundancia. Siempre para
perfeccionar la redundancia, de preferencia, los controladores (que
son de las mismas marcas/tipos o marcas/tipos diferentes), están a
cargo de software diferentes (serie de instrucciones diferentes,
idiomas de escritura diferentes, programadores diferentes) incluso
si estos software, diferentes, tienen todos la misma finalidad.
Dicho de otra forma, cada uno de los software, que tienen su propia
escritura, no obstante permite conducir a acciones idénticas en los
motores. Tal redundancia, de software, limita los riesgos de
sobrevenir una disfunción (bug) en una combinación de parámetros no
probados.
Los tres controladores 61, 62 y 63 están
conectados por al menos un bus 8 e intercambian en tiempo real todos
los datos útiles para describir el estado eléctrico y mecánico de
cada vía de accionamiento. El funcionamiento del sistema de
dirección eléctrica se mantiene en modo normal mientras que todos
los parámetros similares de cada una de las vías de accionamiento
tengan valores idénticos, cercanos a las tolerancias. Por ejemplo,
mientras los sensores del ángulo del volante 21, 22 y 23 expiden
señales idénticas (cercanas a las tolerancias) en las líneas S1, S2
y S3, se puede concluir que funcionan los tres de una forma
correcta. Mientras que las corrientes eléctricas en cada una de las
líneas L1, L2 y L3 que conectan los tres controladores 61,
respectivamente 62 y 63, a los tres motores eléctricos 31,
respectivamente 32 y 33, de cada accionador 3 tengan valores
idénticos (cercanos a las tolerancias), se puede concluir que todos
los motores eléctricos funcionan correctamente. Mientras los
sensores 71, 72 y 73 de posición, entreguen señales idénticas
(cercanas a las tolerancias) en las línea eléctricas C1, C2 y C3,
se puede concluir que funcionan las tres de una forma correcta. En
resumen, se concluye entonces que las tres vías eléctricas de
accionamiento funcionan de forma correcta. El funcionamiento es así
en modo normal.
Se pueden concebir posibilidades diferentes para
funcionar en un modo degradado. Bajo un primer aspecto, por la
existencia de tres vías de accionamiento, se puede considerar que
cuando uno de los parámetros de una vía comprende un valor
diferente del mismo parámetro en las otras dos vías eléctricas, es
el parámetro de valor diferente que forma parte de una vía
eléctrica que falla. En este caso, el ángulo de giro cada una de las
ruedas directrices para la cual una falla fue identificada en una
vía de accionamiento debe ser piloteada por las dos vías que tienen
el mismo estado, es decir que han conservado valores de parámetro
idénticos, cercanos a las tolerancias. Concretamente, se pone en
rueda libre el motor eléctrico de la vía de accionamiento en la
cual una anomalía fue detectada. Para las otras ruedas directrices
eventuales, no cambia nada.
Se nota que si las vías eléctricas fueran
solamente dobles y no triples, en caso de divergencia de valores,
no es posible saber directamente cual es la vía eléctrica que está
en estado de funcionamiento normal. Sin embargo, se puede en este
caso realizar análisis de la probabilidad, por ejemplo comparando
los diferentes parámetros entre ellos y analizando la historia de
la evolución de estos parámetros en el transcurso del tiempo. Es de
esta forma que es necesario manejar la aparición de un eventual
segundo modo degradado en un sistema de dirección eléctrica según
la invención. Este tipo de análisis puede llegar cabalmente a todo
el vehículo. Se pueden comparar los parámetros con cada uno de los
parámetros idénticos de las otras ruedas y determinar de esta forma
lo que debe ser el modo de funcionamiento degradado. Se aprecia así
que, en caso de anomalía adicional mientras que el sistema de
dirección eléctrica funciona solamente con dos vías eléctricas, es
también posible hacer funcionar el sistema eléctrico propuesto por
la invención, según un segundo modo degradado. Allí también, se
pone en rueda libre el motor eléctrico de la vía de accionamiento en
la cual una anomalía fue detectada.
Por otra parte, es necesario que el sistema de
dirección eléctrica pueda también funcionar en caso de falla en la
alimentación de energía eléctrica. Esta es la razón por la cual la
unidad central 6 comprende una batería de repuesto 91 que asume
automáticamente el relevo de la batería principal 90 del vehículo en
caso de falla de la misma o de falla de la línea de alimentación 92
entre la batería principal 90 y la unidad de pilotaje 6, para
asegurar una alimentación de repuesto del sistema de dirección
eléctrica en caso de falla de la alimentación normal, mientras que
envía una alerta apropiada. En funcionamiento normal, la batería
auxiliar es recargada o mantenida en su estado de carga máxima
empleando la energía en la batería principal 90. La batería de
repuesto 91 es dimensionada de manera de poder almacenar una
cantidad de energía suficiente para permitir el funcionamiento de
la dirección del vehículo durante un tiempo mínimo de seguridad
predeterminado, el mismo debe al menos permitir al vehículo
detenerse bajo condiciones de seguridad satisfactorias mientras se
aparta del lugar particularmente peligroso. Cada uno de los
controladores 61, 62 y 63 comprende una alimentación de repuesto que
proviene de la batería de repuesto con circuitos individuales
separados y protegidos.
Este principio de sistema de dirección eléctrica
puede ser puesto en práctica cualquiera que sea el tipo de
accionamiento de la dirección. El accionamiento de la dirección
(dispositivo de accionamiento de cambio de trayectoria) puede ser
un volante o una palanca de mando o cualquier otro dispositivo
conveniente. Por otra parte, este sistema de dirección eléctrica
armoniza muy bien con los sistemas de control automático de
estabilidad de la trayectoria del vehículo. En este caso, el ángulo
de giro impuesto ante cada una de las ruedas directrices es
determinado no solamente por los medios de accionamiento sobre los
que el piloto del vehículo actúa, sino además, toma en cuenta
instrucciones de correcciones que provienen de un sistema de control
de estabilidad del vehículo, que decide adicionar o acortar un
ángulo de giro con relación al deseo del piloto para mantener la
trayectoria del vehículo bajo condiciones de seguridad.
Las figuras 6 y 7 ilustran una aplicación a un
sistema con cuatro ruedas directrices. Una dirección eléctrica
puede adaptarse muy fácilmente a la velocidad de desplazamiento
longitudinal del vehículo. En funcionamiento a muy poca velocidad,
para favorecer la movilidad del vehículo, es útil hacer girar las
ruedas traseras en sentido inverso a las ruedas delanteras como se
muestra en la figura 6. El vehículo dobla a la izquierda, y se
observó particularmente el ángulo de giro de la rueda trasera
izquierda \alpha_{ArG(v1)} a la velocidad v1. A una
velocidad mucho más elevada, se sabe que para mantener una buena
estabilidad del vehículo, es útil hacer girar las ruedas traseras
en la misma dirección que las ruedas delanteras, pero con un ángulo
más pequeño. Es lo que se ilustra en la figura 7, donde el vehículo
dobla siempre a la izquierda, y se observó en particular el ángulo
de giro de la rueda trasera izquierda \alpha_{ArG(v2)} a
la velocidad v2 (valores de ángulo no representativos de una
situación real).
De una manera general, el accionamiento del
ángulo de giro selectivamente rueda por rueda puede, a partir del
ángulo del volante impuesto por el conductor del vehículo y de la
velocidad de desplazamiento longitudinal del vehículo, determinarse
cuál es el centro instantáneo de rotación ideal para el vehículo.
Este centro instantáneo de rotación es identificado por el punto
\Omega en las figuras 6 y 7. A partir del momento en que este
centro instantáneo de rotación es seleccionado, conectándolo con el
centro de cada una de las ruedas directrices, se puede calcular el
ángulo de giro de cada una de las ruedas de modo que el plano de la
rueda se presente perpendicular a la línea que conecta el centro de
la rueda considerada con el centro instantáneo de rotación del
vehículo \Omega. Cerca de la deriva de los neumáticos, el vehículo
gira alrededor del centro instantáneo de rotación del vehículo
\Omega. El centro instantáneo de rotación del vehículo \Omega se
calcula permanentemente de una manera dinámica, en función de las
condiciones de conducción (velocidad del vehículo, velocidad de los
vaivenes,...).
Claims (12)
1. Sistema de dirección para vehículo, que
comprende:
\bullet al menos una rueda directriz (1) que
puede ser dirigida;
\bullet medios de accionamiento (2) para
solicitar un cambio de trayectoria, que expiden tres señales
eléctricas todas portadoras de la misma información en cuanto al
cambio de trayectoria solicitada;
\bullet para cada una de las ruedas
directrices, un accionador eléctrico (3) para actuar en un ángulo de
giro de la rueda directriz, dicho accionador eléctrico
comprendiendo un extremo de referencia y un extremo de accionamiento
desplazado con relación al extremo de referencia, el accionador
eléctrico estando conectado con la rueda directriz (1) de una forma
apropiada, el accionador (3) comprendiendo tres motores eléctricos
(31, 32, 33) que actúan en paralelo para desplazar el extremo de
accionamiento con relación al extremo de referencia;
\bullet para cada accionador eléctrico (3),
tres sensores (71, 72, 73) de posición para captar la posición
relativa del extremo de accionamiento con relación al extremo de
referencia;
\bullet tres controladores (61, 62, 63) que
funcionan en paralelo, cada uno formando parte de una vía eléctrica
de accionamiento de dicho ángulo de giro, el controlador de cada vía
eléctrica que recibe una de las tres señales eléctricas, estando
conectado a uno de los sensores de posición y piloteando uno de los
motores eléctricos para imponer dicho ángulo de giro, los pares
expedidos por cada uno de los motores adicionándose bajo
funcionamiento normal;
\bullet al menos un bus de interconexión (8)
de las tres vías eléctricas de accionamiento,
\bullet medios de detección de una variación
en el estado de una vía eléctrica con relación a las otras dos
para, en caso de variación, pasar al funcionamiento en modo
degradado.
2. Sistema de dirección según la reivindicación
1 en el cual, en modo degradado, se activa una alerta de
disfunción.
3. Sistema de dirección según la reivindicación
1 en el cual, en modo degradado, el accionamiento del giro es
impuesto por las dos vías eléctricas que tienen el mismo estado.
4. Sistema de dirección según la reivindicación
1 en el cual los medios de accionamiento (2) comprenden un
dispositivo de accionamiento sobre el cual actúa el conductor del
vehículo, comprendiendo tres sensores (21, 22, 23) para realzar la
posición de los medios de accionamiento (2), cada uno de los
sensores formando parte de una vía eléctrica y expidiendo una de
dichas señales eléctricas.
5. Sistema de dirección según la reivindicación
1, para un vehículo que comprende una batería de acumuladores
principal (90), en la que la alimentación normal de energía
eléctrica proviene de la batería principal, y comprendiendo una
batería de repuesto (91) cargada automáticamente por la batería
principal en funcionamiento normal, y asegurando automáticamente
una alimentación de repuesto del sistema de dirección en caso de
falla de la alimentación normal, mientras que envía una alerta.
6. Sistema de dirección según la reivindicación
1, para un vehículo con ruedas directrices múltiples, en el cual
cada controlador pilotea uno de los motores eléctricos del
accionador de cada una de las ruedas directrices, cada controlador
permitiendo imponer selectivamente un ángulo de giro apropiado de
cada una de las ruedas directrices en función al menos de la
localización de dicha rueda directriz en el vehículo, de la
velocidad del vehículo y del cambio de trayectoria solicitado.
7. Accionador eléctrico (3) que comprende un
cárter (40) que comprende un extremo de referencia (40A), el
accionador comprende un vástago (41) desplazable linealmente con
relación al extremo de referencia (40A), el vástago siendo
prolongado por un extremo de accionamiento (41B) y estando
desplazado con relación al extremo de referencia por al menos tres
motores eléctricos (31, 32, 33) que actúan en paralelo, cada motor
eléctrico estando incluido en dicho cárter (40) y comprendiendo su
propia conexión eléctrica independiente de la de los otros motores
eléctricos.
8. Accionador eléctrico según la reivindicación
7, en el cual los motores eléctricos son rotatorios, el movimiento
de rotación de los motores eléctricos siendo transformado en
desplazamiento lineal por un dispositivo
tornillo-tuerca.
9. Accionador eléctrico según la reivindicación
7, que comprende al menos tres sensores de posición que miden el
desplazamiento del extremo de accionamiento con relación al extremo
de referencia.
10. Sistema de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 6, que comprende un accionador eléctrico según
una de las reivindicaciones 7 a 9.
11. Accionador eléctrico según la reivindicación
7, que comprende un fuelle de protección (30) montado por un lado
sobre el cárter (40) del motor y por el otro sobre el vástago
(41).
12. Accionador eléctrico según la reivindicación
8, que comprende una rueda dentada (52) montada en un árbol, el
árbol comprende por un lado un tornillo (53), el árbol estando
montado en un rodamiento (51) por un lado del cárter (40) y sobre
un palier integrado en el vástago (41) por el otro lado del cárter
(40).
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