ES2340356T3 - Procedimiento y dispositivo para estabilizar un vehiculo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la estabilización de un vehículo de carretera (1), en particular de un vehículo de pasajeros, con un remolque (2), el cual es arrastrado por el vehículo de carretera (1), con lo cual, el vehículo de carretera (1) es controlado con respecto a balanceos y, al detectar un balanceo, es aplicado automáticamente un momento de guiñada fundamentalmente periódico, de modo que éste se encuentra fundamentalmente en oposición (14) al balanceo, caracterizado porque, al ser aplicado el momento de guiñada en ambos lados del vehículo de carretera (1), son aplicadas diferentes fuerzas de frenado.
Description
Procedimiento y dispositivo para estabilizar un
vehículo.
La presente invención hace referencia a un
procedimiento y a un dispositivo para la estabilización de un
vehículo de carretera, en especial de un vehículo de pasajeros, con
un remolque, el cual es arrastrado por el vehículo de carretera. En
el caso de vehículos de carretera con remolques, en determinadas
condiciones, por ejemplo a través de una velocidad excesiva, malas
condiciones de las carreteras, viento de costado o condiciones
similares, puede llegar a producirse un balanceo del conjunto
vehículo-remolque compuesto por un vehículo de
carretera y un remolque. Por ejemplo, el artículo "FDR- El
control de estabilidad de Bosch", de A. van Zanten, R. Erhardt y
G. Pfaff, ATZ Revista técnica sobre automóviles 96 (1994) 11 páginas
674 a 689 y la SAE -Paper 973184 "Vehicle Dynamics Controler for
Commercial Vehicles" de F. Hecker, S. Hummel, O. Jundt, K.-D.
Leimbach, I. Faye, H. Schramm, revelan soluciones muy eficaces para
el control de estabilidad del movimiento de automóviles de vehículos
y semirremolques. No obstante, en el caso del arrastre de
remolques, en especial de remolques que no presentan ningún
actuador, así como sensor propio para el control de la estabilidad
del movimiento del automóvil, surgen dificultades particulares.
Esto es válido, particularmente, al establecer una comparación con
remolques pesados para el vehículo que lo arrastra. De este modo,
se presentan problemas de estabilidad especiales, por ejemplo, en
el caso de vehículos de pasajeros, los cuales remolcan una casa
rodante.
Si llega a producirse un movimiento de balanceo,
así como movimientos pendulares del conjunto
vehículo-remolque compuesto por un vehículo de
carretera y un remolque, el remolque oscila alrededor de su eje
vertical, estimulando así, también en el vehículo remolcador, un
movimiento de vaivén, mediante el acoplamiento con el remolque. Si
la velocidad del vehículo remolcador se ubica por debajo de la así
llamada velocidad crítica, los movimientos oscilatorios son
amortiguados. Si la velocidad del vehículo remolcador es igual a una
velocidad crítica, los movimientos oscilatorios no son
amortiguados, y si la velocidad del vehículo remolcador se ubica por
encima de la velocidad crítica, los movimientos oscilatorios
producen sonido. El valor de la velocidad crítica depende, entre
otros factores, de datos de la geometría como por ejemplo la
distancia entre los ejes y la longitud del enganche, de la masa y
del momento de inercia de la guiñada del vehículo y del remolque, y
de la rigidez oblicua de los ejes. Este valor varía, en el caso de
conjuntos vehículo-remolque dentro del área de los
vehículos de pasajeros, por lo general en un rango de 90 a 130
km/h. La frecuencia del movimiento oscilatorio, así como del
movimiento pendular asciende aproximadamente de 0,5 a 1,5 Hz.
Por la solicitud DE 41 27 750 C1 es conocido un
dispositivo para el aumento de la estabilidad pendular de conjuntos
vehículo-remolque. El vehículo delantero, así como
el vehículo remolcador, posee una dirección adicional automática,
la cual reacciona ante el ángulo de inclinación entre los vehículos,
así como ante la velocidad de las variaciones del ángulo de
inclinación, ejecutando automáticamente maniobras, cuando el
vehículo trasero realiza movimientos pendulares no deseados.
Es objeto de la presente invención exponer un
procedimiento, así como un dispositivo, mediante el cual sea
mejorada la estabilidad de dirección en los vehículos de carretera,
los cuales arrastran un remolque. Es particularmente deseable, que
la solución acorde a la invención no requiera el empleo de gran
cantidad de sensores.
Este objeto se alcanzará a través de un
procedimiento conforme a la reivindicación 1 y de un dispositivo
conforme a la reivindicación 12. Para estabilizar un vehículo de
carretera, en especial un vehículo de pasajeros, con un remolque,
el cual es arrastrado por el vehículo de carretera, el vehículo
remolcador es controlado con respecto a movimientos de balanceo y,
al detectar un movimiento de balanceo, al vehículo de carretera le
es aplicado automáticamente un momento de guiñada fundamentalmente
periódico, en especial con una duración de dos períodos, de modo
que éste se encuentra fundamentalmente en oposición al balanceo. De
este modo es posible reducir un balanceo del conjunto
vehículo-remolque, compuesto por un vehículo de
carretera y un remolque, así como también estabilizar el conjunto
vehículo-remolque. Como balanceos, se comprende
aquí, que el vehículo de carretera, el cual arrastra el remolque,
es conducido a una aceleración lateral fundamentalmente periódica,
así como a una aceleración de guiñada fundamentalmente periódica. No
se trata en este caso de una oscilación estrictamente periódica (el
conjunto vehicular no representa un péndulo ideal), más bien pueden
presentarse oscilaciones temporales durante el período de
movimiento pendular del remolque, así como de los tráileres. Éstas
se encuentran, por ejemplo, en la señal esencialmente periódica, así
como reiterada, provocada por un sensor. Esto significa, que esta
señal presenta un período que varía dentro de límites reducidos, la
cual puede observarse idealmente, sin embargo, como una señal
constante en el tiempo. De manera correspondiente, el momento de
guiñada aplicado fundamentalmente periódico, tampoco es
estrictamente periódico. De acuerdo a las oscilaciones en los
períodos del movimiento pendular del conjunto vehículo - remolque,
varía también la duración del período en el momento de guiñada
aplicado.
Para la detección de un movimiento de balanceo,
puede, por ejemplo, preverse la medición de la aceleración lateral
del vehículo de carretera con un sensor de aceleración lateral. Para
la detección del movimiento de balanceo son evaluadas la frecuencia
y la amplitud de la señal detectada por el sensor de aceleración
lateral. La frecuencia resulta, por ejemplo, de la distancia
temporal de los puntos cero consecutivos. Existe un balanceo, por
ejemplo, cuando la frecuencia detectada se ubica dentro de una banda
de frecuencia predeterminada y cuando la amplitud es mayor que un
valor umbral. Con respecto a esto, constituye una ventaja adicional,
el observar la velocidad con respecto a la aceleración lateral y/o
el ángulo de dirección del vehículo, para diferenciar un balanceo
de un movimiento de dirección del vehículo. En la figura 9 se
representa un ejemplo para una detección de balanceos.
Es particularmente ventajoso, junto con la
presente invención, el llevar a cabo una detección de balanceos, en
la cual al menos se determine una magnitud dinámica lateral, como la
aceleración lateral, la velocidad de guiñada o la aceleración de
guiñada, así como la velocidad del vehículo, con lo cual, el
movimiento de balanceo es establecido en función de al menos una
magnitud dinámica lateral y de la velocidad. De manera ventajosa,
esto tiene lugar a través de un análisis con respecto a la
comparación entre las magnitudes relativas a las magnitudes
dinámicas laterales y la velocidad, y los valores umbral adjudicados
a las mismas. Es particularmente ventajoso, el medir tanto la
aceleración lateral como la velocidad de guiñada. Para la
determinación de un movimiento de balanceo, presenta también una
ventaja, el medir el ángulo de dirección y el considerar movimientos
de dirección rápidos para poder establecer movimientos de balanceo.
En forma ventajosa, se prevé para ello el empleo de un filtro de
paso alto, mediante el cual es filtrada una señal correspondiente al
ángulo de dirección. Si esta señal de dirección filtrada es mayor a
un valor umbral determinado, se considera en forma ventajosa, que
no existe ningún movimiento de balanceo.
En forma acorde a la invención, la aplicación
del momento de guiñada tiene lugar a través de la aplicación de
diferentes fuerzas de frenado en ambos lados del vehículo de
carretera. De esta manera, el momento de guiñada periódico es
aplicado en forma particularmente ventajosa sin la necesidad de
movimientos de dirección. Además, es posible conforme a esta
invención, el implementar favorablemente la presente invención en
vehículos equipados con ABS (sistema de antibloqueo), aún cuando no
presente ningún control de estabilidad (FDR, ESP).
En otra conformación ventajosa de la presente
invención, la aplicación del momento de guiñada fundamentalmente
periódico se efectúa mediante un frenado unilateral del vehículo. De
este modo, se logra una estabilidad particularmente buena del
conjunto vehículo-remolque, compuesto por un
vehículo de carretera y un remolque.
En otra conformación ventajosa de la presente
invención, el vehículo de carretera es controlado con respecto a la
inestabilidad y sólo tiene lugar una aplicación del momento de
guiñada, cuando no se detecta ninguna inestabilidad del vehículo de
carretera.
En otra conformación ventajosa de la presente
invención, el remolque presenta un freno de inercia. Después o en
forma adicional a la aplicación del momento de guiñada
fundamentalmente periódico, el vehículo de carretera es frenado de
modo tal en forma breve y automática, que el freno de inercia del
remolque es accionado.
En otra conformación ventajosa de la presente
invención, el breve frenado automático del vehículo de carretera
tiene lugar alrededor de una fase fija, desplazado por el punto cero
del movimiento de balanceo. Esto contempla especialmente la inercia
del remolque. El frenado tiene lugar en una fase fija inmediatamente
antes de un punto cero o después del mismo.
Dado el caso de que se considere la inercia del
remolque, el frenado breve automático del vehículo de carretera
puede efectuarse también en un punto cero del movimiento de
balanceo.
En otra conformación ventajosa de la presente
invención, el breve frenado automático del vehículo de carretera
sólo tiene lugar, cuando la aplicación del momento de guiñada
fundamentalmente periódico ha sido realizada anteriormente a la
reducción del movimiento de balanceo.
En otra conformación ventajosa de la presente
invención, el breve frenado automático para el accionamiento del
freno de inercia del remolque se efectúa a través de la reducción
del momento de accionamiento de un motor del vehículo de
carretera.
En otra conformación ventajosa de la presente
invención, el vehículo de carretera es acelerado brevemente en
forma automática.
La presente invención es particularmente
ventajosa para ser implementada en un sistema de frenos hidráulico.
Sin embargo, es también posible emplearla en sistemas de freno
neumáticos, así como electroneumáticos o electromecánicos.
La presente invención ofrece, entre otras, las
siguientes ventajas:
- -
- El procedimiento conforme a la invención actúa sobre el vehículo remolcador y es con ello independiente del respectivo remolque. De acuerdo a esto, en una conformación ventajosa de la presente invención, no es implementado ningún sensor, así como actuador adicional en el remolque.
- -
- El procedimiento conforme a la invención puede recurrir a sensores, proporcionados por el sistema de antibloqueo (ABS), un control de tracción (ASR) así como un control de estabilidad (FDR). Usualmente no se requiere un sensor adicional.
- -
- La frecuencia de balanceo puede ser aprendida, es decir, que la detección del balanceo se adapta automáticamente al respectivo vehículo.
- -
- Al implementarse el procedimiento, así como el dispositivo conforme a la invención, puede renunciarse a un dispositivo mecánico en el acoplamiento del remolque para la detección del momento de fuerza del balanceo.
\vskip1.000000\baselineskip
Otras ventajas y detalles resultan de la
siguiente descripción de los ejemplos de ejecución. Las figuras
muestran:
Figura 1: un conjunto
vehículo-remolque, compuesto por un vehículo de
carretera y un remolque,
Figura 2: el desplazamiento de un acoplamiento
de remolque de un vehículo de carretera con movimientos de balanceo
del conjunto vehículo-remolque,
Figura 3: la aceleración lateral y la velocidad
de guiñada del vehículo de carretera al momento de los movimientos
de balanceo del conjunto vehículo-remolque,
Figura 4: las velocidades de las ruedas traseras
izquierda y derecha del vehículo de carretera al momento de los
movimientos de balanceo del conjunto
vehículo-remolque,
Figura 5: a modo de ejemplo, una regulación
conforme a la invención de la presión de frenado en la rueda trasera
derecha del vehículo de carretera.
Figura 6: a modo de ejemplo, una regulación
conforme a la invención de la presión de frenado en la rueda trasera
izquierda del vehículo de carretera.
Figura 7: un ejemplo de ejecución para un
dispositivo de estabilización,
Figura 8: un ejemplo de ejecución
particularmente ventajoso para la estabilización de un conjunto
vehículo-remolque, compuesto por un vehículo de
carretera y un remolque y,
Figura 9: la estructura interna de un
dispositivo de estabilización
Figura 10: la estructura interna de un
calculador de presión de frenado de la figura 9.
La figura 1 presenta un conjunto
vehículo-remolque, compuesto por un vehículo de
carretera 1 y un remolque 2, con lo cual el remolque 2 se encuentra
enganchado a un acoplamiento del remolque 3 del vehículo de
carretera. R_{VR} hace referencia a la rueda delantera derecha,
R_{VL} a la rueda delantera izquierda, R_{HR} a la rueda
trasera derecha y R_{HL} a la rueda trasera izquierda del vehículo
de carretera 1.\omega hace referencia a la velocidad de guiñada
del vehículo de carretera y a_{Y} a la aceleración lateral del
vehículo de carretera 1. S es la referencia para el desplazamiento
del acoplamiento del remolque del vehículo de carretera 1.
En la figura 2 se representan el desplazamiento
S del acoplamiento del remolque 3 del vehículo de carretera durante
un balanceo del vehículo de carretera en un tiempo t. En este caso,
los valores positivos del desplazamiento S corresponden a un
desplazamiento hacia la derecha y los valores negativos del
desplazamiento S a un desplazamiento hacia la izquierda.
En la figura 3 se representa un ejemplo del
curso de la aceleración lateral a_{Y} correspondiente al
movimiento de balanceo en la figura 2 y de la velocidad de guiñada
\omega correspondiente al movimiento de balanceo en la figura
2.
Durante el balanceo, las velocidades de cada
rueda del vehículo de carretera 1 difieren del curso de su velocidad
media, la cual corresponde, esencialmente, a la velocidad del
vehículo remolcador V_{F}. Esto se representa, en la figura 4, a
modo de ejemplo, para la velocidad V_{HR} de la rueda trasera
derecha y la velocidad V_{HL} de la rueda trasera izquierda.
Conforme a la invención, se prevé que el vehículo de carretera 1 sea
controlado con respecto a movimientos de balanceo y que, en caso de
balanceos, al vehículo de carretera le sea aplicado automáticamente
un momento de guiñada, el cual se encuentra esencialmente en
oposición al movimiento de balanceo. De esta manera, la aplicación
del momento de guiñada se efectúa en forma ventajosa, a través de un
frenado automático unilateral del vehículo, en especial de las
ruedas traseras.
Las figuras 5 y 6 muestran la presión de frenado
P_{HR} en la rueda trasera derecha R_{HR} y P_{HL} en la
rueda trasera izquierda R_{HL} para la aplicación de un momento de
guiñada (fundamentalmente periódico) a través de un frenado
automático unilateral del vehículo de carretera 1 en el ejemplo de
una conformación. Tal como se presenta en las figuras 5 y 6, las
presiones de frenado P_{HR} y P_{HR} se encuentran en oposición
y ocasionan, conforme al control representado, un momento de guiñada
en oposición al movimiento de balanceo del conjunto
vehículo-remolque.
La figura 7 muestra un ejemplo de ejecución de
un dispositivo de estabilización 20 conforme a la invención. El
dispositivo de estabilización 20 se encuentra conectado a un sensor
del ángulo de conducción 22 para la medición del ángulo de
conducción \delta, a un sensor de velocidad de guiñada 23 para la
medición de la velocidad de guiñada \omega del vehículo de
carretera 1, a un sensor de aceleración lateral 24 para la medición
de la aceleración lateral a_{Y} del vehículo de carretera 1, así
como a un sensor de velocidad 25 para la medición de la velocidad
del vehículo remolcador V_{F}. En una conformación ventajosa, se
prevé que el vehículo de carretera 1 presente un control de
estabilidad, tal como es revelado en el artículo "FDR- El control
de estabilidad de Bosch", de A. van Zanten, R. Erhardt y G.
Pfaff, ATZ Revista técnica sobre automóviles 96 (1994) 11 páginas
674 a 689. En este caso, la velocidad del vehículo remolcador
V_{F} no es proporcionada por el sensor de velocidad del vehículo
remolcador 25, sino por el control de estabilidad.
Las magnitudes de salida del dispositivo de
estabilización 20 son, por ejemplo, las presiones de frenado
P_{VL}, P_{VR}, P_{HL}, P_{HL} para las ruedas R_{VR},
R_{VL}, R_{HR}, R_{HL} del vehículo de carretera 1, así como
las magnitudes de regulación correspondientes, las cuales determinan
la regulación de las presiones de frenado P_{VL}, P_{VR},
P_{HL}, P_{HL} en el freno 21 del vehículo de carretera 1.
La figura 8 muestra un ejemplo de ejecución
particularmente ventajoso para estabilizar un conjunto
vehículo-remolque compuesto por un vehículo de
carretera y un remolque, mediante el empleo del principio conforme a
la invención. En una primera etapa 10, son reconocidos los valores
de medición de los sensores en el vehículo de carretera 1, los
cuales se muestran en la figura 7. En una segunda etapa 11 son
calculadas las ecuaciones de movimiento generales del vehículo de
carretera sin el remolque. Los cálculos relativos a la etapa 11 son
explicados en detalle en la figura 9.
Las ecuaciones de movimiento corresponden a
relaciones matemáticas, las cuales describen el movimiento del
vehículo tomando por base modelos matemáticos simples. En este caso
se hace referencia al artículo "FDR- El control de estabilidad de
Bosch", de A. van Zanten, R. Erhardt y G. Pfaff ATZ Revista
técnica sobre automóviles 96 (1994) 11 páginas 674 a 689. La
ecuación 4, la cual se encuentra contenida en dicho artículo,
también conocida como la relación Ackermann, representa una
ecuación de esa clase.
En un bloque de decisión 12 se controla si
existe una aceleración lateral, así como una velocidad de guiñada
en el vehículo, la cual no es motivada por un movimiento de
conducción del conductor. Si no se cumple esta condición, no se
produce una intervención dentro del marco de la estabilización del
vehículo conforme a la invención. Sin embargo, otros procedimientos
posibles para la estabilización del vehículo no son afectados por
esto, por ejemplo, en forma condicional a través del control de
estabilidad anteriormente descrito. Si por el contrario, es
detectado un balanceo del vehículo de carretera 1, así como un
balanceo de la parte trasera del vehículo de carretera 1, sin que
el vehículo de carretera 1 se inestabilice, se determinan en una
siguiente etapa 13 la frecuencia y la fase del movimiento de
balanceo. Esto significa, que en este caso son imprescindibles
intervenciones conformes a la invención para lograr estabilizar al
conjunto vehículo-remolque.
Después de la determinación de la frecuencia y
la fase de la frecuencia del balanceo, en la siguiente etapa 14, es
aplicado al vehículo de carretera 1 un momento de guiñada en
oposición al movimiento de balanceo. Esto tiene lugar de forma
ventajosa, dado que son aplicadas diferentes fuerzas de frenado en
ambos lados del vehículo de carretera 1, con lo cual la aplicación
del momento de guiñada se efectúa favorablemente a través de un
frenado unilateral del vehículo de carretera 1, tal como se
representa a modo de ejemplo en las figuras 5 y 6.
En el ejemplo de una conformación ventajosa, se
prevén un bloque de decisión 15 y otra etapa 16 adicionales.
Mediante el bloque de decisión 15 se comprueba, si a través de la
aplicación de un momento de guiñada fundamentalmente periódico
(véase etapa 14), se ha producido una reducción del movimiento de
balanceo. Si es éste el caso, se pasa a la etapa 13. Sin embargo,
si la aplicación del momento de guiñada fundamentalmente periódico
conduce a una reducción del movimiento de balanceo del conjunto
vehículo-remolque, compuesto por un vehículo de
carretera 1 y un remolque 2, el vehículo de carretera 1 es frenado
brevemente en forma automática (etapa 16), de modo que el freno de
inercia del remolque 2 es accionado. Este proceso de frenado tiene
lugar de manera ventajosa por una fase fija desplazada por el punto
cero del movimiento de balanceo.
En una conformación ventajosa de la presente
invención, se prevé que la velocidad del conjunto
vehículo-remolque se reduzca de modo tal, que ésta
se ubique por debajo de una velocidad crítica.
La figura 9 presenta la estructura de
configuración interna de un dispositivo de estabilización 20 en el
ejemplo de una conformación de la presente invención. 40 hace
referencia a un calculador del ratio de velocidad de guiñada
objetivo para el cálculo de un ratio de velocidad de guiñada
objetivo \omega*. El cálculo del ratio de velocidad de guiñada
objetivo \omega* tiene lugar, por ejemplo, conforme al cálculo del
ratio de velocidad de guiñada objetivo, tal como se revela en el
artículo "FDR- El control de estabilidad de Bosch", de A. van
Zanten, R. Erhardt y G. Pfaff ATZ Revista técnica sobre automóviles
96 (1994) 11 páginas 674 a 689. En forma alternativa, puede
preverse que cuando el vehículo de carretera 1 presente el control
de estabilidad antes mencionado, el dispositivo de estabilización
20 no calcule por sí mismo el ratio de velocidad de guiñada objetivo
\omega*, sino que lo obtenga del control de estabilidad.
Las ecuaciones de movimiento corresponden a
relaciones matemáticas, las cuales describen los movimientos del
vehículo tomando como base modelos matemáticos simples. Esto puede
remitirse al artículo "FDR- El control de estabilidad de
Bosch", de A. van Zanten, R. Erhardt y G. Pfaff ATZ Revista
técnica sobre automóviles 96 (1994) 11 páginas 674 a 689. La
ecuación 4, la cual se encuentra contenida en dicho artículo,
conocida también como la relación Ackermann, representa una
ecuación de esa clase (véaselo lo anterior). Mediante el calculador
del ratio de velocidad de guiñada objetivo se determina, en función
de la velocidad del vehículo y del ángulo de conducción, un valor
objetivo para la velocidad de guiñada del vehículo. Es decir, que el
cálculo del ratio de velocidad de guiñada objetivo se efectúa con
la ayuda de una ecuación de movimiento.
En forma adecuada, puede también ser valorada
una ecuación de movimiento, con la cual se calcula la aceleración
lateral del vehículo. En este caso, se compararía el valor objetivo
así determinado para la aceleración lateral con el valor medido
para la aceleración lateral.
El ratio de velocidad de guiñada objetivo
\omega* es calculado conjuntamente con la velocidad de guiñada
\omega a partir de la magnitud de entrada mediante un generador
diferencial 38, el cual calcula una desviación de control de la
velocidad de guiñada \omega_{e} como la diferencia del ratio de
velocidad de guiñada objetivo \omega* y de la velocidad de
guiñada \omega. La desviación de control de la velocidad de
guiñada \omega_{e} es filtrada a través de un filtro 37. El
filtro 37 presenta un filtro pasa-banda 34, un
generador de valor 35, así como un generador de valor medio 36. El
generador de valor medio 36 se encuentra realizado, de forma
ventajosa, como un filtro de paso bajo. El filtro
pasa-banda 34 se encuentra conformado de modo tal,
que deja pasar sólo partes de la desviación de control de la
velocidad de guiñada, las cuales se ubican en un rango de
frecuencia, el cual es característico del movimiento pendular del
vehículo de carretera 1. De esta manera, el filtro
pasa-banda se encuentra conformado ventajosamente de
modo tal, que sólo puede ser traspasado en un rango de frecuencias
de entre 0,5 y 1,5 Hz. La señal de salida del filtro 37 se indica
mediante la referencia \omega_{ef}.
La aceleración lateral a_{y} es filtrada de
igual modo que la desviación del control de la velocidad de guiñada
\omega_{e} Para ello, el dispositivo de estabilización 20
presenta un filtro 33. El filtro 33 se encuentra estructurado en
forma correspondiente al filtro 37, ya que presenta un filtro
pasa-banda 30, el cual es idéntico al filtro pasa-
banda 34. El filtro 33 presenta, además, un generador de valor 31,
el cual es idéntico al generador de valor 35. Asimismo, el filtro
33 presenta un generador de valor medio 32, el cual es idéntico al
generador de valor medio 36. La señal de salida del filtro 33, es
una señal denominada como a_{yf}.
En una conformación ventajosa de la presente
invención, se prevé que sea aprendida la frecuencia de balanceo, es
decir, que la frecuencia de balanceo se adapte independientemente al
respectivo conjunto vehículo-remolque. Para ello se
prevé, en una conformación ventajosa, que el filtro
pasa-banda 30, así como 34, sea ajustado a la
frecuencia de balanceo del conjunto
vehículo-remolque. Los diferentes parámetros de
filtros, a modo de ejemplo, la frecuencia de corte del filtro
pasa-banda, se adaptan automática, así como
independientemente, al respectivo conjunto
vehículo-remolque.
El dispositivo de estabilización 20 presenta un
evaluador del ángulo de dirección 41. El evaluador del ángulo de
dirección 41 presenta, una zona muerta para el abatimiento gradual
de un ángulo de dirección pequeño d, un filtro de paso alto para el
abatimiento gradual de las variaciones que se producen lentamente en
un ángulo de dirección, así como un integrador para la integración
del ángulo filtrado mediante el filtro de paso alto. Las magnitudes
de salida del evaluador del ángulo de dirección 41 se indican
mediante la referencia \delta_{f}.
Los cálculos realizados en los filtros 33 y 37,
en el generador diferencial 38, en el calculador del ratio de
velocidad de guiñada objetivo 40 y en el evaluador del ángulo de
dirección 41 se agregan a la etapa 11 en la figura 8.
Mediante un detector de balanceo 39, el cual
representa, en lo esencial, un ejemplo de ejecución para el bloque
de decisión 12 del organigrama conforme a la figura 8, se determina
si existe o no un movimiento de balanceo. Para ello se controla si
se han cumplido las siguientes condiciones:
- con lo cual, S1 S2, S3 y S4 son valores umbral. El control con respecto al valor umbral S4 puede ser omitido. Las magnitudes de salida del detector de balanceo 39 son magnitudes binarias P1, las cuales adoptan un valor 0, cuando no se determina la presencia de un balanceo, y un valor 1, cuando se cumplen las condiciones antes descritas, es decir, cuando un balanceo es detectado. Si se detecta un balanceo, se determinan las presiones de frenado P_{VL}, P_{VR}, P_{HL}, P_{HL} para las ruedas R_{VR}, R_{VL}, R_{HR}, R_{HL} del vehículo de carretera 1, mediante un calculador de presión de frenado 42 conforme al procedimiento descrito en la figura 8. Al calculador de presión de frenado 42 se le agregan las etapas 13 y 14, tanto como su implementación, la etapa 16 y el bloque de decisión 15.
\newpage
En forma alternativa a la detección de balanceos
descrita en la figura 9, es medida la aceleración lateral del
vehículo de carretera o es deducida de valores de medición a través
del número de vueltas de las ruedas. La aceleración lateral,
obtenida mediante medición o derivada del número de vueltas de las
ruedas es sometida a un análisis de frecuencia (por ejemplo, a un
análisis de Fourier). Esto significa, que la magnitud
correspondiente es analizada en sus componentes espectrales
individuales. Mediante estos componentes espectrales puede
determinarse si también se encuentra presente un componente en la
frecuencia característica para el movimiento de balanceo. Si es
éste el caso, es aplicado entonces un momento de guiñada
fundamentalmente periódico.
La figura 10 muestra la estructura interna del
calculador de presión de frenado 42. La referencia 50 denomina un
analizador de frecuencia, el cual determina la frecuencia f_{s},
la fase \varphi_{s}, así como la amplitud A_{s} del
movimiento de balanceo, en función de la aceleración lateral a_{y}
y/o de la velocidad de guiñada \omega. De acuerdo a este ejemplo
de ejecución, se determina la frecuencia f_{s}, la fase
\varphi_{s}, así como la amplitud A_{s} del movimiento de
balanceo, en función de la velocidad de guiñada \omega. En
función de la frecuencia f_{s} y de la fase \varphi_{s} del
movimiento de balanceo, un regulador de la presión de frenado 51,
determina, siempre que la señal P1 indique un movimiento de
balanceo, las presiones de frenado P_{VL}, P_{VR}, P_{HL},
P_{HL} para las ruedas R_{VR}, R_{VL}, R_{HR}, R_{HL} del
vehículo de carretera 1, así como las magnitudes de regulación
correspondientes, las cuales ocasionan la regulación de la presión
de frenado P_{VL}, P_{VR}, P_{HL}, P_{HL} en el freno 21 del
vehículo de carretera 1. Las presiones de frenado reguladas en la
ruedas varían de acuerdo a la frecuencia de balanceo f_{s} (véanse
las figuras 2, 5 y 6).
En este caso, se prevé particularmente, sólo el
frenado de las ruedas traseras, tal como se muestra en las figuras
5 y 6, cuando el vehículo de carretera 1 sólo presenta un control de
tracción (ASR) o un sistema de antibloqueo (ABS). Si por el
contrario, el vehículo de carretera 1 presenta un control de
estabilidad (FDR, ESP), son frenadas, en forma ventajosa, todas las
ruedas del vehículo de carretera 1, en forma individual si es
necesario, para aplicar una oposición al momento de guiñada. Del
artículo "FDR- El control de estabilidad de Bosch", de A. van
Zanten, R. Erhardt y G. Pfaff ATZ Revista técnica sobre automóviles
96 (1994) 11 páginas 674 a 689, pueden obtenerse más detalles con
respecto a ABS, ASR, y FDR.
En el caso de detectarse un movimiento de
balanceo, es proporcionado un momento de guiñada fundamentalmente
periódico en forma particularmente ventajosa, exclusivamente a
través de la acción de frenado correspondiente en las ruedas
traseras. Una influencia correspondiente de los frenos de las ruedas
delanteras no conduce a la estabilidad deseada del remolque, así
como del tráiler. Si debido al antibloqueo implementado en el
vehículo, así como al concepto de tracción del vehículo, no pueden
llevarse a cabo estas acciones de frenado conformes a la invención
exclusivamente en las ruedas traseras, son frenadas entonces todas
las ruedas del vehículo, lo cual conduce a una desaceleración del
vehículo remolcador y con ello, también a una desaceleración del
tráiler, así como del remolque y, consecutivamente, a un
accionamiento del freno de inercia. Debe establecerse la
diferencia, en particular, entre el sistema de antibloqueo (ABS), el
control de estabilidad (FDR) y el control de tracción (ASR):
Sistema de antibloqueo (ABS):
- El sistema de antibloqueo clásico no posibilita la ejecución de acciones de frenado independientes del conductor, mediante las cuales pueda elevarse la presión de frenado en el cilindro de frenado de las ruedas por encima de la presión inicial regulada por el conductor, así como también pueda, principalmente, formarse una presión de frenado. Si el vehículo está equipado con un sistema de antibloqueo, sólo puede llevarse a cabo el frenado de todas las ruedas para lograr la estabilidad del conjunto vehículo-remolque. De este modo se activa el freno de inercia, tal como ha sido explicado anteriormente.
\vskip1.000000\baselineskip
De forma alternativa, puede también
implementarse el empleo de un sistema antibloqueo, el cual se
encuentre equipado con un intensificador de la fuerza de frenado.
En el caso de detectarse un balanceo, se activa el intensificador
neumático de la fuerza de frenado. De este modo, se brinda la
posibilidad de introducir una presión más elevada, que la que
admitiría la presión inicial regulada por el conductor, así como
también la posibilidad de la formación de una presión de frenado. El
momento de guiñada fundamentalmente periódico es logrado a través
del control de actuadores añadidos a los cilindros de frenado de
las ruedas traseras.
Un sistema de antibloqueo es equipado en serie
con sensores del número de vueltas de las ruedas. Usualmente, no
presentan un sensor de aceleración lateral o un sensor de ratio de
guiñadas. Esto significa que en este caso no puede evaluarse la
aceleración lateral medida, así como el ratio de guiñadas. En su
lugar, en una conformación ventajosa, mediante el empleo de un
modelo matemático, se deduce, del número de vueltas de las ruedas,
una magnitud, la cual describe la aceleración lateral o el ratio de
guiñadas.
En lugar de la aceleración lateral, así como de
el ratio de guiñada, puede también evaluarse la diferencia del
número de vueltas de las ruedas o las velocidades de las ruedas, de
las ruedas que no se encuentren propulsadas.
Control de tracción (ASR):
- Mediante un control de tracción se ejerce una influencia sobre el momento de avance de las ruedas del vehículo. Esto se efectúa a través de acciones de frenado, con las cuales se suministra presión de frenado independientemente del conductor, así como a través de acciones del motor, con las cuales el momento del motor se repliega.
\vskip1.000000\baselineskip
Si el vehículo se encuentra equipado con un
control de tracción, el concepto de tracción es de importancia con
respecto al procedimiento conforme a la invención, así como al
dispositivo conforme a la invención. Si se trata de un vehículo con
traccionamiento de la parte trasera, así como un traccionamiento de
todas las ruedas, puede entonces aplicarse el momento de guiñada
fundamentalmente periódico en el eje trasero, el cual es
imprescindible para la estabilización del conjunto
vehículo-remolque. Si por el contrario, se trata de
un vehículo de tracción delantera, no existe esta posibilidad de
estabilización. En este caso, sólo pueden ser frenadas todas juntas
las ruedas del vehículo, lo cual conduce a un accionamiento del
freno de inercia. Con respecto a los sensores, son válidas las
ejecuciones realizadas para el sistema de antibloqueo.
Control de estabilidad (FDR, ESP):
Si se trata de un vehículo, el cual se encuentra
equipado con un control de estabilidad, pueden ser frenadas todas
las ruedas por separado y en forma independiente del conductor, es
decir, que puede también elevarse una presión de frenado por encima
de la presión inicial del conductor, así como también constituirse
dicha presión, para aplicar el momento de guiñada fundamentalmente
periódico. Además, pueden ser frenadas todas las ruedas en forma
simultánea, de modo que se active el freno de inercia. En el control
de estabilidad existe también la posibilidad de reducir la potencia
del motor a través de acciones realizadas por el mismo, activando
igualmente el freno de inercia.
En este caso, puesto que, respectivamente, se
encuentra presente un sensor correspondiente, puede evaluarse la
aceleración lateral medida, así como el ratio de guiñada.
El analizador de frecuencia 50 es agregado en la
etapa 13 y el regulador de presión de frenado 51 en la etapa 14. El
calculador de presión de frenado 42 presenta además un control de
amplitud 52, mediante el cual se controla si ha disminuido la
amplitud A_{s} del movimiento de balanceo a través del frenado
conforme a la etapa 14. El control de amplitud 52 emite una señal
P2, la cual adopta el valor 0, cuando no se ha reducido la amplitud
del movimiento de balanceo y el valor 1, cuando se ha reducido la
amplitud del movimiento de balanceo. Al control de amplitud 52 se
agrega el bloque de decisión 15 en la figura 8. Al regulador de
presión de frenado 51 se agrega la etapa 16 en la figura 8.
En vistas a la ejecución de acciones de frenado
para la aplicación del momento de guiñada, debe, por último,
mencionarse lo siguiente: en las ejecuciones presentadas se partió
de la base de que el remolque sólo dispone de un freno de inercia y
no de frenos añadidos a las ruedas. Dado el caso, de que también el
remolque disponga de frenos añadidos en las ruedas, resultan
entonces otras posibilidades de acción con respecto al frenado. De
este modo, los frenos del vehículo remolcador o los del remolque
pueden ser dirigidos por separado o en forma conjunta, tal como se
ha explicado anteriormente. Esto es también igualmente válido para
un tráiler.
Claims (11)
1. Procedimiento para la estabilización de un
vehículo de carretera (1), en particular de un vehículo de
pasajeros, con un remolque (2), el cual es arrastrado por el
vehículo de carretera (1), con lo cual, el vehículo de carretera
(1) es controlado con respecto a balanceos y, al detectar un
balanceo, es aplicado automáticamente un momento de guiñada
fundamentalmente periódico, de modo que éste se encuentra
fundamentalmente en oposición (14) al balanceo,
caracterizado porque, al ser aplicado el momento de guiñada
en ambos lados del vehículo de carretera (1), son aplicadas
diferentes fuerzas de frenado.
2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1,
caracterizado porque, la aplicación del momento de guiñada
fundamentalmente periódico tiene lugar a través de un frenado
unilateral automático del vehículo.
3. Procedimiento conforme a la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque, la aplicación del momento de
guiñada fundamentalmente periódico sólo tiene lugar cuando se
encuentra presente una aceleración lateral (a_{y}) y/o una
velocidad de guiñada (\omega), la cual no tiene su origen en
movimientos de conducción realizados por el conductor.
4. Procedimiento conforme a la reivindicación 1,
2 ó 3, con lo cual el remolque (2) presenta un freno de inercia,
caracterizado porque, el vehículo de carretera (1) es frenado
adicionalmente de ese modo en forma breve y automática, de manera
que el freno de inercia del remolque (2) es accionado.
5. Procedimiento conforme a la reivindicación 1,
2, 3 ó 4, con lo cual el remolque (2) presenta un freno de inercia,
caracterizado porque, el vehículo de carretera (1), después
de la aplicación del momento de guiñada, es frenado de modo tal en
forma breve y automática, que el freno de inercia del remolque (2)
es accionado.
6. Procedimiento conforme a la reivindicación 4
ó 5, caracterizado porque, el frenado breve y automático para
el accionamiento del freno de inercia del remolque (2) tiene lugar
a través de la reducción del momento de accionamiento de un motor,
el cual acciona al vehículo de carretera (1).
7. Procedimiento conforme a la reivindicación 6,
caracterizado porque, el frenado breve y automático del
vehículo de carretera (1) tiene lugar en un punto cero del
movimiento de balanceo.
8. Procedimiento conforme a la reivindicación 6
ó 7, caracterizado porque, el frenado breve y automático del
vehículo de carretera (1) sólo tiene lugar, cuando la aplicación del
momento de guiñada ha conducido a una disminución del movimiento de
balanceo.
9. Procedimiento conforme a una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, la
velocidad del vehículo de carretera (1) es reducida de modo tal,
que es menor a una velocidad crítica.
10. Procedimiento conforme a una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, el
vehículo de carretera (1) es acelerado brevemente en forma
automática.
11. Dispositivo de estabilización para
estabilizar un vehículo de carretera (1), en especial un vehículo de
pasajeros, con un remolque (2) de acuerdo a un procedimiento
conforme a una de las reivindicaciones precedentes, con lo cual el
dispositivo de estabilización (20) presenta un medio para la
detección de movimientos de balanceo del vehículo de carretera (1),
así como para la aplicación de un momento de guiñada
fundamentalmente periódico en el vehículo de carretera (1) al
detectar un movimiento de balanceo, con lo cual, el momento de
guiñada se encuentra fundamentalmente en oposición (14) al
movimiento de balanceo, caracterizado porque, al ser aplicado
el momento de guiñada en ambos lados del vehículo de carretera (1),
son aplicadas diferentes fuerzas de frenado.
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