ES2229013T3 - Procedimiento para la determinacion de la carga debida al peso de un eje de un vehiculo. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la determinación de la carga debida al peso de un eje (1) de un vehículo con neumáticos, suspendido respecto a la carrocería del vehículo, mediante el uso de un sensor (10) de cuya señal puede deducirse, por cálculo, el peso que carga el eje del vehículo (1), caracterizado porque, el sensor (10) está unido con el eje (1) del vehículo y registra, verticalmente respecto a la calzada (8), una señal de velocidad y/o aceleración, a partir de la cual, a la frecuencia medida de oscilación del eje (1) del vehículo con la velocidad angular ù, es calculada la masa m2, que está cargando el eje, de la carrocería del vehículo, incluyendo la carga, según la fórmula : CR . CL, B - m1 . ù2 . CL, B m2 = -------------------------- ù2 (CR + CL, B) - m1 . ù4 en la que m2Carga sobre el eje en kg m1Masa en kg del eje del vehículo incluyendo las partes unidas fijamente con el mismo ùVelocidad angular 2 ð f en 1/s del excitador de oscilación CRFuerza elástica en N/mm del neumático CL, BFuerza elástica en N/mm de la suspensión del vehículo entre la carrocería del vehículo y el eje del mismo.

Description

Procedimiento para la determinación de la carga debida al peso de un eje de un vehículo.

La invención se refiere a un procedimiento para la determinación de la carga debida al peso de un eje de un vehículo con neumáticos, suspendido respecto a la carrocería del vehículo, mediante el uso de un sensor de cuya señal puede deducirse, por cálculo, el peso que carga el eje del vehículo.

En el estado de la técnica es conocida, en vehículos con suspensión neumática, la determinación del peso de la carrocería del vehículo, incluyendo una posible carga del vehículo, a partir de la magnitud de la presión del aire en los fuelles de la suspensión neumática. Se emplean para ello sensores de presión, los cuales registran la presión del aire en los fuelles de la suspensión neumática. Tales mediciones de presión de fuelle son costosos y requieren registradores de presión adicionales en el vehículo.

Del documento DE-A-19922505 es conocido un dispositivo de pesada para carga de un vehículo de transporte con suspensión de gas.

La invención se plantea el objetivo de desarrollar un procedimiento para la determinación de la carga debida al peso de un eje de vehículo con el que se puedan evitar los inconvenientes de los procedimientos pertenecientes al estado de la técnica.

Para la solución se propone, en un procedimiento de la clase antes citada, que el sensor esté unido con el eje del vehículo y registre, verticalmente respecto a la calzada, una señal de velocidad y/o aceleración, a partir de la cual, a la frecuencia medida de oscilación del eje del vehículo con la velocidad angular \omega, es calculada la masa m_{2}, que está cargando el eje, de la carrocería del vehículo, incluyendo la carga, según la fórmula :

m_{2} = \frac{C_{R} \cdot C_{L,B} - m_{1} \cdot \omega^{2} \cdot C_{L,B}}{\omega^{2} (C_{R} + C_{L,B}) - m_{1} \cdot \omega^{4}}

en la que

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
m _{2}  \+ Carga sobre el eje en kg\cr  m _{1}  \+
 \begin{minipage}[t]{65mm}Masa en kg del eje del vehículo
incluyendo las partes unidas fijamente con el mismo
\end{minipage} \cr   \omega  \+
 \begin{minipage}[t]{65mm}Velocidad angular 2  \pi  f en 1/s del
excitador de oscilación \end{minipage} \cr  C _{R}  \+
 \begin{minipage}[t]{65mm}Fuerza de muelle en N/mm del
neumático\end{minipage} \cr  C _{L,B}  \+
 \begin{minipage}[t]{65mm}Fuerza de muelle en N/mm de la
suspensión del vehículo entre la carrocería del vehículo y el eje
del
mismo.\end{minipage} \cr}

Según la invención, mediante excitación de oscilación, el sistema de varios componentes, constituido por el eje del vehículo y las masas de la carrocería del vehículo que se apoyan sobre el eje, es sometido a oscilaciones y se determinan después, a partir del curso del tiempo y la frecuencia de la información dinámica de la trayectoria, las magnitudes del sistema competentes. Estas magnitudes del sistema son, en un proceso de calibrado, en el que la carrocería del vehículo no está cargada todavía, la rigidez, la amortiguación y la masa. En el sistema así calibrado es determinada, en el vehículo cargado, la masa
cargada.

Según una configuración preferida del procedimiento, la excitación de oscilaación es realizada por una excitación forzada, es decir, por una masa excitadora que gira en el eje del vehículo o en una parte unida fijamente con el mismo. Esta induce al eje del vehículo, incluyendo las partes del mecanismo de traslación unidas y, por tanto, suspendidas con el mismo, a una oscilación con la velocidad angular \omega, y genera, por tanto, no sólo un movimiento oscilante uniforme del sistema de eje, sino, simultáneamente, una oscilación de reacción de la carrocería del vehículo y, dado el caso, de la carga. A partir de estas magnitudes y, adicionalmente, de las magnitudes de sistema prefijadas, se puede determinar entonces la masa total m_{2} de la carrocería del vehículo incluyendo la carga.

Otras particularidades son aclaradas, a continuación, a partir de los respectivos dibujos.

La Fig. 1 muestra, en una vista en perspectiva, diferentes partes de un mecanismo de traslación incluyendo un eje de vehículo, con suspensión neumática, sobre el que está apoyada giratoriamente una rueda con neumáticos de aire.

La Fig. 2 muestra el sistema según la Fig. 1 en una representación separada y física como sistema de excitador de oscilación con un oscilador de dos masas.

La Fig. 1 muestra en una representación sinóptica, entre otros componentes, un eje 1 de un vehículo, preferiblemente el eje de un remolque o de un semi-remolque para un camión pesado. En la zona de sus dos extremos, el eje 1 del vehículo está unido con barras longitudinales de dirección 2. Las barras longitudinales de dirección 2 están apoyadas con su extremo delantero en ladirección del vehículo sobre un soporte 3. El soporte 3 es parte integrante del chasis del vehículo y, por último, también de la carrocería del vehículo. Cada barra longitudinal de dirección 2 se apoya, respecto al bastidor 5 de la carrocería del vehículo, con su extremo trasero en la dirección del vehículo, sobre un muelle de aire 4.

El eje 1 del vehículo termina en manguetas sobre las que están apoyadas, mediante rodamientos de fricción, las ruedas 7 del remolque del vehículo. Las ruedas 7 tienen normalmente neumáticos de aire y poseen, por consiguiente, un cierto comportamiento propio de suspensión (muelle F_{R}), cuya fuerza elástica C_{R} depende de la presión del aire en los neumáti-
cos.

Si se prescinde de los elementos constructivos según la Fig. 1, resulta el sistema de muelles-masas representado físicamente en la Fig. 2. La masa m_{2} es la masa del conjunto de eje, constituido por el propio eje del vehículo y las partes unidas fijamente con el mismo, como, por ejemplo, las barras longitudinales de dirección 2, las partes del muelle de aire 4, sujetadas a aquéllas, de la instalación de freno y de la llanta de la rueda 7 del vehículo. Entre las masas m_{1} y m_{2} se encuentra el muelle F_{L,B}. Aquí es prácticamente el muelle de aire 4. Entre la masa m_{1} y la calzada 8 se encuentra el muelle F_{R}. Este muelle reproduce el comportamiento propio de suspensión de la rueda 7 del vehículo con neumáticos de aire. Si, a este respecto, se trata de un neumático de aire, ello no debe excluir, evidentemente, que el neumático del vehículo esté llenado con un gas distinto del aire, por ejemplo, el nitrógeno, muy extendido hasta ahora como gas de llenado.

El muelle F_{L,B} presenta la fuerza de muelle o constante de muelle C_{L,B}, el muelle F_{R} presenta la fuerza de muelle o constante de muelle C_{R}, respectivamente en N/mm como unidad.

Según la Fig. 2, a la masa m_{1} y aquí, preferiblemente, al eje del vehículo o a la barra longitudinal de dirección está sujetado un excitador de oscilación 9. Este puede ser, por ejemplo, una masa m_{3} giratoria mediante un motor eléctrico.

Tal como se puede reconocer en la Fig. 1, está previsto además un sensor 10 sujetado al eje 1 del vehículo. El sensor 10 es, preferiblemente, un piezo-receptor y registra la señal de velocidad o la señal de aceleración, dependiente del tiempo, que actúa verticalmente respecto a la calzada 8. La señal de velocidad y/o la señal de aceleración llega, mediante un cable flexible, a una unidad central de cálculo o de mando, en la que son realizados los cálculos descritos a continuación, para la masa total, a partir de la carrocería del vehículo y de la carga. El valor así determinado puede ser visualizado en los instrumentos, preferiblemente, del vehículo tractor.

Al realizar el procedimiento ha de existir, primeramente, un calibrado. Aquí, el vehículo descargado y, preferiblemente, parado, es inducido directa o indirectamente a oscilaciones. Para la generación indirecta de oscilación, la masa m_{1} es inducida, mediante el excitador de oscilación 9, con la masa de excitador m_{3} a oscilaciones uniformes con la velocidad angular \omega. Estas oscilaciones inducen en el sistema de muelle-masa una oscilación también de la masa m_{3}, es decir, de la carrocería del vehículo descargada. Mediante el uso de la fórmula:

m_{2} = \frac{C_{R} \cdot C_{L,B} - m_{1} \cdot \omega^{2} \cdot C_{L,B}}{\omega^{2} (C_{R} + C_{L,B}) - m_{1} \cdot \omega^{4}}

es realizado un calibrado de las magnitudes del sistema independientes de la carga, significando en esta fórmula:

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 m _{2}  \+ Carga sobre el eje en kg\cr  m _{1}  \+
 \begin{minipage}[t]{65mm}Masa en kg del eje del vehículo
incluyendo las partes unidas fijamente con el mismo
\end{minipage} \cr   \omega  \+
 \begin{minipage}[t]{65mm}Velocidad angular 2  \pi  f en 1/s del
excitador de oscilación \end{minipage} \cr  C _{R}  \+
 \begin{minipage}[t]{65mm}Fuerza elástica en N/mm del neumático
\end{minipage} \cr  C _{L,B}  \+
 \begin{minipage}[t]{65mm}Fuerza elástica en N/mm de la
suspensión del vehículo entre la carrocería del vehículo y el eje
del mismo.
\end{minipage} \cr}

Después de que este proceso de calibrado ha concluido, permanecen fijas todas las magnitudes del sistema independientes de la carga. Con el vehículo cargado se puede calcular, también según la fórmula anterior, entonces, la masa total m_{2} de la carrocería del vehículo incluyendo la carga. Se puede determinar así que el vehículo no sobrepase los límites de peso prescritos por el legislador.

Se encuentran, preferiblemente, sensores 10 en la zona de ambos extremos del eje del vehículo. Mediante la comparación de ambos valores para la carga sobre el eje o la respectiva fracción de carga sobre el eje se puede determinar si en uno de los neumáticos del vehículo se ha producido una pérdida de presión. Además, se puede determinar así si, durante la marcha, la carga se ha desplazado lateralmente sobre la superficie de carga.

Lista de referencias

1	Eje del vehículo
2	Barra longitudinal de dirección
3	Soporte
4	Fuelle de muelle de aire
5	Bastidor
7	Rueda del vehículo
8	Calzada
9	Excitador de oscilación
10	Sensor
F_{L,B}	Muelle
F_{R}	Muelle
m_{1}	Masa
m_{2}	Masa
m_{3}	Masa

Claims (3)

1.Procedimiento para la determinación de la carga debida al peso de un eje (1) de un vehículo con neumáticos, suspendido respecto a la carrocería del vehículo, mediante el uso de un sensor (10) de cuya señal puede deducirse, por cálculo, el peso que carga el eje del vehículo (1),

caracterizado porque,

el sensor (10) está unido con el eje (1) del vehículo y registra, verticalmente respecto a la calzada (8), una señal de velocidad y/o aceleración, a partir de la cual, a la frecuencia medida de oscilación del eje (1) del vehículo con la velocidad angular \omega, es calculada la masa m_{2}, que está cargando el eje, de la carrocería del vehículo, incluyendo la carga, según la fór-
mula:

m_{2} = \frac{C_{R} \cdot C_{L,B} - m_{1} \cdot \omega^{2} \cdot C_{L,B}}{\omega^{2} (C_{R} + C_{L,B}) - m_{1} \cdot \omega^{4}}

en la que

m_{2} Carga sobre el eje en kg

m_{1} Masa en kg del eje del vehículo incluyendo las partes unidas fijamente con el mismo

\omega Velocidad angular 2 \pi f en 1/s del excitador de oscilación

C_{R} Fuerza elástica en N/mm del neumático

C_{L,B} Fuerza elástica en N/mm de la suspensión del vehículo entre la carrocería del vehículo y el eje del mismo.

2. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque la excitación de oscilación es realizada por una masa de excitador m_{3} que gira en el eje (1) del vehículo o en una parte unida fijamente con el eje.

3. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1 o la Reivindicación 2, caracterizado porque un sensor (10) se encuentra en cada zona de cada uno de ambos extremos del eje del vehículo (1), y porque cada uno de los sensores (10) registra, independientemente del otro sensor respectivo, una señal de velocidad y/o de aceleración.