ES2230166T3 - Procedimiento para determinar el comportamiento dinamico de un vehiculo sobre un banco de prueba. - Google Patents

Procedimiento para determinar el comportamiento dinamico de un vehiculo sobre un banco de prueba.

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ES2230166T3 ES00977329T ES00977329T ES2230166T3 ES 2230166 T3 ES2230166 T3 ES 2230166T3 ES 00977329 T ES00977329 T ES 00977329T ES 00977329 T ES00977329 T ES 00977329T ES 2230166 T3 ES2230166 T3 ES 2230166T3
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Abstract

Método para medir el desplazamiento de una rueda (2) de un vehículo (3) respecto a su armazón (5), o respecto a punto fijo de referencia, cuando este vehículo (3) se situa sobre un banco de prueba, en donde el vehículo (3), de preferencia via dicha rueda (2), se carga, estáticamente o dinámicamente, caracterizado porque, en una primera etapa, se miden las posiciones de por lo menos tres puntos de referencia (4) que no estén en una misma línea recta previstos en dicha rueda (2) por medio de un sistema de medición (7) que comprende cámaras (8), como son las posiciones de tres puntos de referencia (6), previstas sobre el armazón (5), en donde a continuación, en una segunda etapa, se calcula dicho desplazamiento de la rueda (2) respecto al armazón (5).

Description

Procedimiento para determinar el comportamiento dinámico de un vehículo sobre un banco de prueba.
El invento se refiere a un método para medir el desplazamiento de una rueda de un vehículo respecto a su armazón o respecto a un punto fijado de referencia, cuando se sitúa este vehículo sobre un banco de prueba, en donde el vehículo, de preferencia vía la citada rueda, se carga, estáticamente o dinámicamente.
De conformidad con el presente estado del arte estas mediciones se toman utilizando registros de movimiento de rueda inductivos lineales, sensores de proyección laser o milímetros sobre la base de carretes de cuerda sin devanar en conexión con un codificador giratorio.
Todos estos sistemas de medición comúnmente utilizados y métodos de prueba tienen el inconveniente de que solo puede medirse una excitación limitada de la rueda. De aquí, en vista de las características técnicas de los sistemas de medición existentes, solo puede medirse un giro máximo o inclinación de la rueda en la región de 20 gramos. En adición, estos sistemas existentes no son buenos para tomar mediciones si y cuando se carga la rueda a una frecuencia que es superior a 10Hz o si esta rueda se somete a grandes excitaciones.
Estos montajes de prueba existentes son extremadamente complejos en su diseño, duros de calibrar y son, en suma, de construcción muy laboriosa en puntos adicionales de referencia sobre el armazón.
El objeto del método, de conformidad con el invento, es eliminar estos inconvenientes y proponer un método que permite tomar mediciones a frecuencias muy altas y con muy grandes desplazamientos de la rueda respecto al armazón. Con este método es también posible medir giros o inclinaciones de la rueda muy grandes.
En adición el método, de conformidad con el invento, ofrece la ventaja adicional de que, en una trayectoria recta, puede incorporarse en el armazón un alto número de puntos extra de referencia. Estos puntos de referencia pueden exponerse en un sistema compartido de coordenadas respecto a uno y mismo sistema de coordenadas.
Con este objeto, en el método de conformidad con el invento, en una primera etapa, se mide la posición de por lo menos tres puntos de referencia, que no se encuentran en línea recta, sobre dicha rueda, por medio de un sistema de medición que comprende, de preferencia, cámaras lineales o cámaras de matriz, en donde subsiguientemente, en una segunda etapa, se calcula el citado desplazamiento relativo.
Para este fin, antes de la primera etapa, se somete dicha rueda a una revolución entorno del su eje de giro, mientras que posiciones sucesivas de por lo menos uno de los puntos de referencia se miden sobre el arco así trazado a través del punto de referencia bajo consideración, en donde, por una parte, se define un plazo que es paralelo a este arco y, por otra parte, se calcula el centro del circulo sobre el que se encuentra el arco y que se encuentra sobre el eje de giro, de modo a determinar un sistema de coordenadas cuyo primer eje coincide con el eje de giro y un segundo y tercer eje se encuentra en el citado plano.
En una modalidad preferida del método, de conformidad con el invento, se desplaza el citado sistema de coordenadas a lo largo de la dirección del eje de giro sobre una distancia conocida de modo que dicho plano coincida con el plano vertical transversal medio de la rueda.
De conformidad con una modalidad especial del método, de conformidad con el invento, se determina la posición de los puntos de referencia de varias ruedas del citado vehículo en un estado de reposo respecto de otro de modo que las posiciones de estos puntos de referencia pueden expresarse en términos de uno y el mismo sistema de coordenadas.
Otras peculiaridades y ventajas del invento resultarán evidentes a partir de la descripción que sigue de una modalidad específica del método y la configuración de conformidad con el invento; esta descripción se da solo como un ejemplo y no limita el alcance de protección que se reivindica; los números de referencia utilizados a continuación ilustran las figuras anexas.
La figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de parte de un banco de prueba mostrando parte de un vehículo.
La figura 2 es una representación esquemática de una rueda con tres puntos de referencia en elevación lateral.
La figura 3 es una representación esquemática de la rueda de la figura 2 en alzado.
La figura 4 es una vista en planta por arriba esquemática de un banco de prueba con un vehículo sobre este.
En las diversas figuras los mismos números de referencia comportan los mismos elementos o análogos.
En el método, de conformidad con el invento, un vehículo, por ejemplo un vehículo, del cual, por ejemplo, ha de probarse la suspensión de las ruedas, se dispone sobre un banco de prueba. Este banco de prueba se equipa con actuadores con los que por lo menos puede excitarse una rueda del vehículo de modo que la rueda se somete a un movimiento de translación y/o rotación.
En la figura 1 se representa esquemáticamente un actuador de esta índole 1 sobre el que descansa una rueda 2 de un vehículo 3.
En el método, de conformidad con el invento, se disponen tres puntos de referencia 4 en la superficie lateral de la rueda. Estos puntos de referencia 4 están constituidos por diodos emisores de luz (LEDs). En el armazón 5 del vehículo se montan también tres puntos de referencia 6 cada uno de los cuales, como antes, comprende un diodo emisor de luz (LED).
Después se activa el citado actuador 1 y se impone una excitación específica sobre la rueda 2.
Con el fin de determinar el desplazamiento de la rueda 2 respecto del armazón 5 del vehículo 3, se mide, en una primera etapa, utilizando un sistema de medición 7, que comprende tres cámaras lineales 8, la posición de los puntos de referencia 4 de la rueda 2 y los puntos de referencia 6 del armazón 5.
El empleo de un sistema de medición 7 con cámaras lineales 8 significa que la posiciones de los puntos de referencia 4 y 6 puede medirse a velocidad muy alta y con gran precisión, de modo que las mediciones pueden llevarse a cabo para excitaciones de la rueda 2 a frecuencias de hasta 500 Hz. Estas cámaras lineales 8 hacen posible, por ejemplo, operar a 3000 mediciones por segundo.
Un sistema de medición de alta frecuencia de esta índole es, de por sí, bien conocido y un sistema de medición análogo se expone en la WO-A-9836381.
A partir de cada posición así medida para los tres puntos de referencia 4 de la rueda y para los tres puntos de referencia 6 del armazón 5 se calcula luego, en una segunda etapa, el desplazamiento de la rueda 2 respecto al armazón 5 utilizando ya trigonometría bien documentada.
En una modalidad alternativa del método, de conformidad con el invento, se determina el desplazamiento de las ruedas 2 y armazón 5 respecto a un punto fijado de referencia, por ejemplo el propio banco de prueba.
En una modalidad preferida del método, de conformidad con el invento, se dispone, antes de la primera etapa antes citada, un sistema de coordenadas que se fija con respecto a la rueda 2, cuyo desplazamiento respecto al armazón 5 ha de determinarse.
En primer lugar, para este fin, se determina un plano que es perpendicular al eje de giro de la rueda 2 en cuestión y, luego se calcula un centro de giro del eje de giro. De este modo puede calcularse el propio eje de giro de la rueda 2 exactamente cuando este eje está en ángulo recto respecto al citado plano y se desplaza a través del centro de giro.
En una primera variante del método se mide, para determinar este plano, por medio del sistema de medición, la posición de cada uno de los tres puntos de referencia 4 de la rueda 2. Luego se determina el plano que contiene estos tres puntos de referencia 4.
Los puntos de referencia 4 se miden, de preferencia, por medio de una disposición y método como se expone en la WO-A-9848241.
En una segunda variante del método se determina la posición de dicho plano sometiendo la rueda 2 a una revolución entorno de su eje de giro y pasando a través de 180 grados, como se muestra esquemáticamente en la figura 2.
Durante este movimiento de giro se miden posiciones sucesivas de por lo menos un punto de referencia 4. Estas posiciones medidas se encuentran todas a lo largo de un arco 9. Por último se determina el plano que contiene este arco 9.
Asimismo, con el fin de determinar la posición correcta del citado centro de giro se calcula el centro 10 del círculo sobre el que se encuentra el arco 9. Como consecuencia el citado centro de giro coincide con este centro 10.
A continuación se define un sistema de coordenadas 11 cuyo primer eje 12 es perpendicular al citado plano y que contiene dicho centro de giro de modo que el eje 12 coincide con el eje de giro de la rueda 2. Un segundo y tercer ejes 13 y 14 de este sistema de coordenadas 11 son perpendiculares entre sí y, juntos, forman el citado plano que se determinó según una de las versiones variantes como se ha descrito antes.
De conformidad con una modalidad preferida especial del método de conformidad con el invento el citado sistema de coordenadas 11 se mueve luego a través de una distancia conocida de conformidad con el eje de giro de la rueda 2, de modo que dicho segundo y tercer ejes 13 y 14 constituyen el plano vertical transversal medio 15 de la rueda 2, como se muestra en la figura 3.
En caso que el punto de referencia 4 de la rueda 2 se monte sobre su superficie lateral el sistema de coordenadas 11 debe moverse, como consecuencia, a través de una distancia que sea igual a la mitad del espesor de la rueda 2.
Se mide de forma casi continua como y cuando el citado actuador 1 excita la rueda 2, la posición de los puntos de referencia 4 de la rueda 2 y los puntos de referencia 6 del armazón 5 mediante el sistema de medición 7. Basado en la relación inequívoca que existe entre la posición de los puntos de referencia 4 de la rueda 2 y los del sistema de coordenadas 11, se calcula la posición correspondiente de este. De este modo se conoce la posición correcta de la rueda 2 respecto al armazón 5.
Además del cálculo de los desplazamiento de traslación de la rueda 2 respecto del armazón, este método puede utilizarse también para determinar la orientación y giro de la rueda 2 respecto a la posición estacionaria o relativa al armazón 5. Con el empleo, para los puntos de referencia 4, diodos emisores de luz que producen un haz de luz de amplio ángulo, o utilizando mas de tres puntos de referencia pueden medirse excitaciones muy amplias de la rueda 2. Por consiguiente es posible medir una rotación o inclinación de la rueda 2 para ángulos que, por ejemplo, pueden estar comprendidos entre 60 y 360 grados para los tres ejes del sistema de coordenadas 11. Los desplazamientos relativos para estos ejes pueden medirse también en el orden de varias docenas de centímetros.
En otra modalidad del método al que pertenece el invento, la posición de los puntos de referencia 4 de varias ruedas 2 de dicho vehículo 3 en un estado de reposo entre sí se mide como la posición relativa de los puntos 4 del armazón.
Se hace provisión también de un sistema de coordenadas central 16 que es recíproco con respecto al armazón 5 del vehículo 3 y que se encuentra, por ejemplo, en su centro de gravedad. Como consecuencia, cualquier deformación del armazón 5 del vehículo 3 se determina midiendo la posición de los varios puntos de referencia 4 de este armazón 5 en la proximidad de las ruedas 2 y calculando su desplazamiento respecto a este sistema de coordenadas central 16 como y cuando estas ruedas se excitan por los actuadores 1.
En una modalidad específica del método al que se refiere el invento, la posición de los sistemas de coordenadas respectivos para las ruedas 2 se expresa en relación a dicho sistema de coordenadas central 16. A continuación, según esta modalidad del método, el desplazamiento relativo de las ruedas respectivas 2, se calcula, siempre que se excitan estas ruedas, de modo a estudiar el comportamiento dinámico de las ruedas 2 entre sí. Asimismo cada movimiento de las ruedas 2 puede medirse entre sí.
El invento no se limita, evidentemente, al método como se ha descrito antes. Por ejemplo pueden incorporarse mas de tres puntos de referencia y medirse en cada rueda 2. En adición, estos puntos de referencia 4 y 6 pueden estar constituidos, por ejemplo, por cualquier fuente de luz tal como, entre otros, LEDs de infrarrojos. Si se desea, los puntos de referencia 4 y 6 pueden estar constituidos por una marcación codificada por color, marcadores o, alternativamente, se utiliza como un punto de referencia una marca de identificación arbitraria sobre una rueda o sobre el armazón.
Si se desea pueden adicionarse todavía otros puntos de referencia durante la propia medición sobre la rueda o el armazón. Para este fin se dispone un punto de referencia adicional en la rueda o en el armazón y se mide la posición de este punto extra de referencia y se expresa respecto a la posición de los otros puntos de referencia o respecto a un sistema compartido de coordenadas.
En adición el citado sistema de medición puede comprender también mas de tres cámaras y estas pueden ser, por ejemplo, cámaras lineales, cámaras de matriz o cámaras dirigibles.

Claims (8)

1. Método para medir el desplazamiento de una rueda (2) de un vehículo (3) respecto a su armazón (5), o respecto a punto fijo de referencia, cuando este vehículo (3) se sitúa sobre un banco de prueba, en donde el vehículo (3), de preferencia vía dicha rueda (2), se carga, estáticamente o dinámicamente, caracterizado porque, en una primera etapa, se miden las posiciones de por lo menos tres puntos de referencia (4) que no estén en una misma línea recta previstos en dicha rueda (2) por medio de un sistema de medición (7) que comprende cámaras (8), como son las posiciones de tres puntos de referencia (6), previstas sobre el armazón (5), en donde a continuación, en una segunda etapa, se calcula dicho desplazamiento de la rueda (2) respecto al armazón (5).
2. Método, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque antes de la primera etapa se somete la citada rueda (2) a una revolución entorno de su eje de giro, mientras que se miden posiciones sucesivas de por lo menos uno de los puntos de referencia (4) sobre el arco así trazado (9) a través del punto de referencia bajo consideración, en donde, por una parte, se define un plano que es paralelo a este arco (9) y, por otra parte, se calcula el centro (10) del circulo sobre el cual se encuentra el arco (9) y que se encuentra sobre dicho eje de giro, de modo a determinar un sistema de coordenadas (11) cuyo primer eje (12) coincide con el eje de giro y un segundo y tercer eje (13 y 14) se encuentra en dicho plano.
3. Método, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho sistema de coordenadas (11) se desplaza a lo largo de la dirección del eje de giro sobre una distancia conocida de modo que dicho plano coincida con el plano vertical transversal medio (15) de la rueda (2).
4. Método, de conformidad con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque las posiciones de los puntos de referencia (4) de varias ruedas (2) del citado vehículo (3) en un estado de reposo se determina entre sí de modo que estos puntos de referencia (4) puedan expresarse en términos de uno y el mismo sistema de coordenadas (16).
5. Método, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se miden las posiciones de por lo menos tres puntos de referencia (6) del armazón (5), en donde se calcula la posición relativa de los puntos de referencia (4) de la rueda (2) respecto de los puntos de referencia (6) del armazón (5), de modo que se conozca la posición exacta de la rueda (2), o, dicho de otro modo, su desplazamiento, respecto del armazón (5).
6. Método, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha rueda (2) se carga a una frecuencia entre 10 Hz y 500 Hz.
7. Método, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se utilizan cámaras lineales en dicho sistema de medición (7).
8. Método, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se utilizan diodos de infrarrojos para el citado punto de referencia (4).
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