ES2283335T3 - Proceso y dispositivo para la verificacion de componentes de la suspension de las ruedas de un vehiculo. - Google Patents
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Abstract
Proceso para la verificación de amortiguadores incorporados en un vehículo, sistemas de suspensión de ruedas y/o presiones de los neumáticos durante la conducción sobre el suelo de un área de control con desviación vertical de al menos una rueda, en el que se detectan al menos desplazamientos verticales de, al menos, una rueda y la carrocería, caracterizado porque durante la conducción sobre una ruta de obstáculos provista sobre el suelo de un área de control con elementos de desviación vertical (6) se detectan simultáneamente datos gráficos o bien de una sección del suelo de un área de control (5) y de la rueda o de una sección del suelo de un área de control y al menos de una parte de la carrocería o de la rueda y al menos de una parte de la carrocería o de todos los tres objetos, en instantes sucesivos tan próximos, que se resuelvan los desplazamientos verticales de la carrocería y/o de la rueda, porque el desplazamiento vertical de la rueda y/o de la carrocería se determina a partir delos datos gráficos y porque, por una parte, a partir del desplazamiento de la rueda se deduce la presión de los neumáticos y/o, por otra parte, a partir del desplazamiento de la carrocería o a partir del desplazamiento relativo calculado de la carrocería respecto a la rueda se deduce el estado del amortiguador y/o del sistema de suspensión de ruedas.
Description
Proceso y dispositivo para la verificación de
componentes de la suspensión de las ruedas de un vehículo.
La presente invención hace referencia a un
proceso para la verificación de amortiguadores incorporados en un
vehículo, sistemas de suspensión de ruedas y/o presiones de los
neumáticos durante la conducción sobre un suelo, a un área de
control con una desviación vertical de al menos una rueda,
detectándose al menos desplazamientos verticales de al menos una
rueda y de la carrocería, y a un dispositivo
apropiado.
apropiado.
Un proceso y/o un dispositivo de este tipo se
indican en la DE 43 40 746 A1. En este impreso se describen las
condiciones de los componentes de la suspensión de las ruedas, como
la amortiguación, para determinar la suspensión y presión del aire
de los neumáticos sobre la base de ecuaciones modelo con un vector
de perturbación durante la conducción sobre una calle,
diferenciándose un vector de perturbación interna existente en el
sistema y un vector de perturbación externa que actúa desde la
superficie de la calle. La evaluación se lleva a cabo por medio de
diferentes captadores de medida dispuestos en el vehículo y de un
sistema de ecuaciones de una gran dimensión. Este dispositivo y
procedimiento son ambos demasiado complejos para efectuar un
análisis en un taller.
En otro proceso y otro dispositivo para la
determinación de las propiedades de la amortiguación incorporada en
un vehículo indicado en la DE 44 31 794 A1 se propone un impulso
descendente, para lo que se prevé un dispositivo de fijación de
saltos estacionariamente sobre el área de control, que pueda
extraerse rápidamente, de forma que el vehículo a motor se incluya
sobre una base. Además, la fuerza de reacción de la rueda que actúa
sobre la base se mide con sensores apropiados, para lo que se
prevén, entre otros, también un sistema de procesamiento de imagen,
en la carrocería un modelo de tipo viga y en la rueda en cuestión un
modelo rotosimétrico con zonas de transición
negro-blanco. También este dispositivo, con el
dispositivo de medida de las fuerzas de reacción de la rueda, es
relativamente complejo para emplearlo, por ejemplo, en un
taller.
En la DE 197 57 760 A1 se muestra un mecanismo
para la determinación de la geometría de la rueda y/o del eje de
vehículos a motor, con el que se indica durante el paso, mediante un
dispositivo de toma de imágenes, el plano de la rueda de una rueda
en cuestión para la determinación de la geometría de la rueda y/o
del eje. El dispositivo de toma de imágenes comprende al menos dos
sensores de imágenes, particularmente cámaras, que fotografían
desde al menos dos perspectivas diferentes una disposición de signos
característicos de referencia, al menos una característica de la
carrocería y al menos un signo distintivo de la rueda. El examen de
los componentes de la suspensión de las ruedas, como amortiguación,
sistema de suspensión de ruedas y presión de los neumáticos, no se
indica en este impreso.
La presente invención se basa en el objetivo de
facilitar un proceso y/o un dispositivo del tipo indicado
inicialmente, con el y/o el que se puedan examinar a bajo coste, por
ejemplo, también en un taller, los componentes de la suspensión de
las ruedas incluyendo la presión de los neumáticos.
Este objetivo se resuelve con las
características de la Reivindicación 1 y/u 11. En el proceso se
prevé que se detecten simultáneamente datos gráficos de una sección
del suelo de un área de control de la rueda y, de al menos, una
parte de la carrocería en instantes sucesivos tan próximos, que se
resuelvan los desplazamientos verticales de la carrocería y de la
rueda; que el desplazamiento vertical de la rueda se determine a
partir de los datos gráficos y que, por una parte, a partir del
desplazamiento vertical de la rueda y/o del eje de la rueda
respecto al suelo, de un área de control, se deduzca la presión de
los neumáticos y/o, por otra parte, a partir del desplazamiento
relativo calculado de la carrocería respecto a la rueda o al suelo
de un área de control se deduzca el estado del amortiguador y/o del
sistema de suspensión de ruedas.
En el caso del dispositivo se prevé, que el
dispositivo de medida presente un dispositivo óptico de medida con
al menos un dispositivo de toma de imágenes posicionado fijo
respecto al área de control, al menos durante la medida, con el que
puedan registrarse simultáneamente un desplazamiento de la rueda, al
menos una sección de carrocería con una disposición característica
de la carrocería y una sección del suelo de un área de control en
varios instantes de medida; que el suelo de un área de control esté
provisto en la sección detectada de al menos un elemento de
desviación vertical para al menos una rueda del vehículo, y que los
instantes de medida se encuentren tan estrechamente próximos que,
durante una desviación vertical, se verifiquen varias grabaciones
de imágenes para la detección del desplazamiento de la rueda y del
desplazamiento de la carrocería. El término "desplazamiento"
se emplea además como resumen para los términos desviación,
velocidad y aceleración. Las magnitudes de movimiento se detectan
ópticamente hasta una escala desconocida. Para efectuar las
evaluaciones, que relacionen las magnitudes de movimiento, este
tipo de detección es completamente suficiente. Si hubieran de
hacerse descripciones absolutas de las magnitudes de movimiento, el
área de control tendría que presentar una distancia de referencia.
Por ejemplo, la sección del suelo, ópticamente detectada, de un área
de control puede presentar una disposición de signos
característicos de referencia con una trayectoria de longitud
conocida.
Con estas medidas puede prepararse con bajo
coste, un área de control para el ensayo de los componentes de la
suspensión de las ruedas y se puede emprender de manera sencilla el
examen de los componentes de la suspensión de las ruedas. Sobre el
área de control únicamente han de preverse el dispositivo móvil, por
ejemplo, de toma de imágenes y los elementos de desviación
vertical, por ejemplo, umbrales simples. Después puede efectuarse
el examen debido a los datos detectados de desplazamiento mediante
métodos conocidos de evaluación, por medio del dispositivo de
medida, particularmente de un dispositivo de evaluación en avance
del dispositivo de toma de imágenes. Como signos distintivos de la
carrocería y signos distintivos de la rueda se pueden emplear puntos
representativos de la carrocería y de la rueda, o también, marcas
aplicadas por separado. Una colocación compleja de los captadores
de medida en el vehículo y también sobre el área de control resulta
entonces innecesaria.
En las subreivindicaciones 2 a 10 y/o 12 a 16 se
indican ordenaciones favorables de la presente invención.
Se origina además una evaluación sencilla, por
el hecho de que para deducir la presión de los neumáticos, por un
lado, y/o el estado de la amortiguación y/o del sistema de
suspensión de ruedas, por otra parte, se relacionen los datos de
desplazamiento de al menos una rueda y de la carrocería con las
desviaciones producidas por el suelo de un área de control. Los dos
procedimientos diferentes consisten en que las desviaciones
producidas por el suelo de un área de control se conocen por el
dispositivo de medida y se indican en función de la distancia
detectada recorrida por el vehículo o sobre la base de los datos
gráficos detectados, y se utilizan, para la compensación con los
datos de desplazamiento.
Los datos de desplazamiento de la rueda
respectiva se pueden obtener mediante el registro de, al menos, un
signo distintivo cualquiera de la rueda situado en un plano de giro
de la rueda. Para la mejora de la determinación del desplazamiento
de la rueda a partir de la trayectoria de al menos un signo
distintivo de la rueda puede emplearse adicionalmente la
trayectoria de un signo distintivo de la carrocería. Una medida
favorable consiste, en adelante, en que el respectivo punto central
de la rueda y/o la posición del eje de la rueda se determine a
partir del o de los plano/s de giro de al menos un signo distintivo
de la rueda situado en la rueda. Si se prevén varios signos
distintivos de la rueda, el centro de la rueda puede indicarse aún
más exactamente a partir de su evaluación conjunta.
Un método para la evaluación del estado de la
amortiguación y del sistema de suspensión de ruedas consiste en la
determinación de la función de transmisión, formando el cociente de
las transformadas de Laplace del desplazamiento de la carrocería y
desplazamiento de la rueda.
Una evaluación apropiada para la consideración
de no linealidades de amortiguadores y suspensión y
no-consideración de la fuerza de reacción de la
rueda se obtiene, por el hecho de que el estado de la amortiguación
y/o del sistema de suspensión de ruedas se determina con ayuda del
decremento logarítmico.
En adelante se posibilitan diferentes opciones
de evaluación, por el hecho de que mediante el diseño de un área de
control del suelo se lleva a cabo la desviación vertical en banda
ancha (por ejemplo, excitación de choque o estocástica) o en banda
estrecha (periódicamente).
En el caso de las ordenaciones conformes a las
subreivindicaciones 12 a 16 resultan ventajas apropiadas del
dispositivo.
La presente invención se explica a continuación
a fondo en base a un ejemplo de ejecución con referencia al
diseño.
La Fig. presenta un área de control con un
dispositivo 1 para el ensayo de los componentes de la suspensión de
las ruedas, incluyendo la presión de los neumáticos. Sobre el suelo
de un área de control 6 se encuentran, por ejemplo, dos elementos
adyacentes de desviación vertical 6 en forma de umbrales,
correspondientes lateralmente a las ruedas de un árbol, con un
ángulo de choque y un resalto vertical adyacente de altura definida.
Cada rueda perteneciente a una suspensión de las ruedas a medir
está provista, por ejemplo, de tres signos distintivos de la rueda
3, mientras que en la carrocería del vehículo se practica, por
ejemplo, un signo distintivo de la carrocería 4, preferentemente
en la proximidad de las ruedas. En vez de los signos distintivos de
la rueda 3 y de los signos distintivos de la carrocería 4, también
pueden servir como signos distintivos los puntos característicos de
la rueda y/o de la carrocería del vehículo. Los signos distintivos
de la rueda 3 y el al menos un signo distintivo de la carrocería 4
se encuentran en un rango de recepción de los dispositivos de toma
de imágenes 2 dispuestos correspondientemente por ambos lados, que
en caso de una toma de imágenes uni- o bidimensionales presentan al
menos uno, en caso de una toma de imágenes tridimensional al menos
dos sensores de imágenes 2.1, particularmente cámaras, en
diferentes puntos para el registro de las características desde
diferentes perspectivas.
Para el respectivo cálculo se emplean relaciones
trigonométricas conocidas. Descripciones más detalladas se extraen,
por ejemplo, de la DE 197 57 760 A1 citada inicialmente. A partir de
los instantes de toma de imágenes consecutivos en unas distancias
temporales relativamente cortas, se puede determinar el
desplazamiento de los signos distintivos de la rueda 3 y de los
signos distintivos de la carrocería 4 respecto al área de
control.
A partir de los desplazamientos calculados de la
rueda y de la carrocería puede determinarse finalmente el
desplazamiento relativo entre rueda y carrocería. En función de la
dirección de desplazamiento de la carrocería respecto a la rueda
pueden diferenciarse una fase de extensión y una fase de
compresión.
Por medio de los elementos de desviación
vertical apropiados 6 puede estimularse el vehículo a examinar para
oscilar sobre la ruta de obstáculos del área de control,
indicándose los desplazamientos de las ruedas y de la carrocería
respecto a al menos uno, preferentemente dos, en el caso más
genérico también respecto a los tres ejes espaciales con el
dispositivo de toma de imágenes 2. Las señales de información
interesantes en primera línea son además las magnitudes de
movimiento en la vertical, que debería indicarse aquí como dirección
z. El recorrido en la dirección x (conducción recta) puede
evaluarse asimismo. Respecto a un punto de inicio da información
acerca de las condiciones locales del perfil del suelo, ya que la
altura local del suelo z es una función de la distancia recorrida
x.
También se puede indicar la velocidad de
circulación vx = dx/dt y, a partir de esta, la desviación vertical
z como función del tiempo o del recorrido x. El desplazamiento en
dirección y (transversalmente a la circulación rectilínea) puede
detectarse, por ejemplo, de forma que pueda eliminarse mediante
ordenador, en caso necesario, o dé lugar a una repetición de
medida.
La condición de la ruta de obstáculos del suelo
de un área de control 5 es en principio cualquiera. Para una
excitación de banda ancha se prevé, por ejemplo, un ascenso
inconstante o un descenso inconstante o ambos en serie en corta
sucesión. El vehículo completo puede moverse, circulando a rueda, a
eje, de costado, diagonalmente o con todas las cuatro ruedas al
mismo tiempo sobre obstáculos, pudiendo detectarse las magnitudes de
movimiento en cada uno de los casos citados en una, varias o todas
las ruedas y en los puntos de la carrocería que se hallen en cada
caso por encima.
La evaluación de las variables medidas en la
rueda y en la carrocería proporciona, en primer lugar, información
acerca de la amortiguación y de los resortes de la suspensión de las
ruedas. Además puede eliminarse la influencia de los neumáticos,
considerando el desplazamiento de la rueda como acción y el
desplazamiento de la carrocería como reacción. Finalmente se pueden
determinar, mediante análisis de la reacción del neumático sobre el
perfil del obstáculo formado con los elementos de desviación
vertical 6 y la modificación de la carga de la rueda, las
propiedades del resorte del neumático y, por tanto, la presión de
los neumáticos.
Mediante la evaluación de las variables medidas
de la respectiva rueda en un primer intervalo de tiempo efectuada
directamente tras la excitación, puede obtenerse, ya que las
dimensiones de la rueda son considerablemente menores que la
proporción de las dimensiones de la carrocería que actúa sobre la
rueda, una información acerca de la presión del neumático de la
rueda en cuestión y mejorarse mediante una evaluación comparativa de
las variables medidas de las ruedas.
Con el dispositivo descrito puede efectuarse el
ensayo de la suspensión de las ruedas y/o de la presión de los
neumáticos de un vehículo mediante un coste bajo.
Claims (16)
1. Proceso para la verificación de
amortiguadores incorporados en un vehículo, sistemas de suspensión
de ruedas y/o presiones de los neumáticos durante la conducción
sobre el suelo de un área de control con desviación vertical de al
menos una rueda, en el que se detectan al menos desplazamientos
verticales de, al menos, una rueda y la carrocería,
caracterizado porque durante la conducción sobre una ruta de
obstáculos provista sobre el suelo de un área de control con
elementos de desviación vertical (6) se detectan simultáneamente
datos gráficos o bien de una sección del suelo de un área de
control (5) y de la rueda o de una sección del suelo de un área de
control y al menos de una parte de la carrocería o de la rueda y al
menos de una parte de la carrocería o de todos los tres objetos, en
instantes sucesivos tan próximos, que se resuelvan los
desplazamientos verticales de la carrocería y/o de la rueda, porque
el desplazamiento vertical de la rueda y/o de la carrocería se
determina a partir de los datos gráficos y porque, por una parte, a
partir del desplazamiento de la rueda se deduce la presión de los
neumáticos y/o, por otra parte, a partir del desplazamiento de la
carrocería o a partir del desplazamiento relativo calculado de la
carrocería respecto a la rueda se deduce el estado del amortiguador
y/o del sistema de suspensión de ruedas.
2. Proceso acorde a la Reivindicación 1,
caracterizado porque para deducir la presión de los
neumáticos, por un lado, y/o el estado del amortiguador y/o del
sistema de suspensión de ruedas, por otra parte, los datos de
desplazamiento de al menos una rueda y de la carrocería se colocan
en correlación con las desviaciones producidas por el suelo de un
área de control.
3. Proceso acorde a la Reivindicación 2,
caracterizado porque las desviaciones producidas por el suelo
de un área de control son conocidas por el dispositivo de medida y
se indican en función del camino detectado recorrido por el
vehículo o sobre la base de los datos gráficos detectados y se
utilizan para la compensación con los datos de desplazamiento.
4. Proceso acorde a una de las anteriores
Reivindicaciones, caracterizado porque el estado del
amortiguador y/o del sistema de suspensión de las ruedas se
determina con ayuda del decremento logarítmico.
5. Proceso acorde a una de las anteriores
Reivindicaciones, caracterizado porque la desviación
vertical se lleva a cabo en banda ancha (por ejemplo excitación por
choque o estocástica) o en banda estrecha (periódicamente) mediante
el diseño del suelo de un área de control.
6. Proceso acorde a una de las anteriores
Reivindicaciones, caracterizado porque la evaluación de los
datos de desplazamiento se basa en desplazamientos relativos y/o
absolutos.
7. Proceso acorde a una de las anteriores
Reivindicaciones, caracterizado porque para el caso de
registro de desplazamientos absolutos se emplea una escala de
medida conocida para el sistema de medida.
8. Proceso acorde a una de las anteriores
Reivindicaciones, caracterizado porque se diferencian una
fase de extensión y una fase de compresión en función de la
dirección de desplazamiento de la carrocería respecto a la
rueda.
9. Proceso acorde a una de las anteriores
Reivindicaciones, caracterizado porque mediante la
evaluación de los datos de desplazamiento de la rueda/de las ruedas
en un primer intervalo de tiempo directamente tras la excitación
efectuada se obtiene una información concluyente acerca de la
presión de los neumáticos y mediante una evaluación comparativa de
las ruedas entre ellas se mejora ulteriormente la información de
cada rueda individual.
10. Proceso acorde a una de las anteriores
Reivindicaciones, caracterizado porque el estado del
amortiguador y/o del sistema de suspensión de ruedas se determina
con ayuda de una función de transmisión, que se calcula a partir
del cociente de las transformadas de Laplace del desplazamiento de
la carrocería y de la rueda.
11. Dispositivo para la verificación de
amortiguadores incorporados en un vehículo, resortes de suspensión
de ruedas y/o presiones de los neumáticos con un dispositivo de
medida durante la conducción sobre un suelo de un área de control
(5) provisto con elementos de desviación vertical (6),
caracterizado porque el dispositivo de medida presenta un
dispositivo óptico de medida con al menos un dispositivo de toma de
imágenes (2) posicionado fijo respecto al área de control, al menos
durante la medida, con el que puedan registrarse simultáneamente un
desplazamiento de la rueda, al menos una sección de carrocería con
una disposición característica de la carrocería (4) y una sección
del suelo de un área de control (5) en varios instantes de medida
durante la conducción del vehículo sobre el suelo de un área de
control, porque el suelo de un área de control (5) está provisto en
la sección detectada de al menos un elemento de desviación vertical
(6) para al menos una rueda del vehículo y porque los instantes de
medida se encuentran tan estrechamente próximos, que durante una
desviación vertical se verifiquen varias grabaciones de imágenes
para la detección del desplazamiento de la rueda y del
desplazamiento de la carrocería.
12. Dispositivo acorde a la Reivindicación 7,
caracterizado porque en la rueda se efectúa al menos un signo
distintivo de la rueda (3) y porque el respectivo desplazamiento de
la rueda puede determinarse por medio del dispositivo de medida a
partir de las trayectorias de al menos un signo distintivo de la
rueda.
13. Dispositivo acorde a la Reivindicación 7 u
8, caracterizado porque los elementos de desviación vertical
(6) se constituyen y distribuyen sobre el suelo de un área de
control (5), de forma que se lleve a cabo una desviación vertical
de banda estrecha de una rueda, de las dos ruedas de un eje o de
todas las cuatro ruedas.
14. Dispositivo acorde a la Reivindicación 7 u
8, caracterizado porque los elementos de desviación vertical
(6) se constituyen y distribuyen sobre el suelo de un área de
control (5), de forma que se lleve a cabo una desviación vertical
de banda ancha de una rueda, de las dos ruedas de un eje o de todas
las cuatro ruedas.
15. Dispositivo según al menos una de las
Reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque la disposición
de los elementos de desviación vertical (6) sobre el suelo de un
área de control (5) se almacena en el dispositivo de medida y los
datos asociados correspondientes a la distancia recorrida detectada
debido a los signos distintivos de la carrocería (4) o signos
distintivos de la rueda (3) pueden leerse para la asignación de la
respectiva desviación vertical al desplazamiento vertical de la
rueda y/o al desplazamiento vertical de la carrocería.
16. Dispositivo según al menos una de las
Reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque la disposición
de los elementos de desviación vertical (6) sobre el suelo de un
área de control (5) y la desviación vertical así producida durante
el paso se determinan a partir de los datos gráficos registrados por
medio del dispositivo de toma de imágenes (2) y la asignación de la
respectiva desviación vertical al desplazamiento vertical del eje
de la rueda y/o al desplazamiento vertical de la carrocería se lleva
a cabo sobre la base de los datos gráficos adquiridos.
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