ES2289893B1 - Banco de pruebas de neumaticos. - Google Patents

Abstract

Banco de pruebas de neumáticos. La invención es un sistema mecánico, accionado eléctricamente y controlado por ordenador, para efectuar ensayos de neumáticos, tanto neumáticos de motocicleta como neumáticos de turismo. El mecanismo consiste en una plataforma giratoria, accionada por un motor eléctrico, y un brazo fijo a la estructura del sistema. En este brazo se fija el neumático que se quiere ensayar, permitiendo variaciones del ángulo de convergencia y del ángulo de caída, según sean las condiciones que se quieran reproducir. El acople del neumático dispone de otro motor, que permite mantener la velocidad de giro de la rueda independiente de la velocidad de giro de la plataforma. Todo el sistema mecánico se complementa con un sistema que simula la carga que se aplica al neumático, un sistema de adquisición de datos y unas medidas de protección especiales.

Description

Banco de pruebas de neumáticos.

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a sistemas mecánicos accionados eléctricamente para efectuar ensayos de neumáticos con el fin de determinar sus prestaciones. Los neumáticos que se pueden ensayar en el banco son de cualquier tipo, tanto de automóviles como de motocicleta, con la particularidad de que éstos se pueden ensayar con ángulos de caída grandes.

Estado de la técnica

Se conocen otros sistemas o artefactos para ensayar neumáticos en diversas condiciones y para cualquier tipo de neumáticos. El dispositivo más utilizado en el ensayo de neumáticos es un sistema de banda con dos rodillos, en el que el neumático se apoya en el centro de la misma. También existen mecanismos que prueban el neumático contra la superficie interna o externa de un cilindro, pero éstos presentan la limitación de no disponer de una superficie de contacto plana.

Entre las patentes de dispositivos para ensayar neumáticos, se pueden citar las siguientes:

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W9511154 (20/10/1994). Fijación de una de las ruedas de una motocicleta sobre un zócalo y banco de pruebas con rodillos asociado.

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ES 2077920 (23/10/1992). Procedimiento y dispositivo para dirigir las ruedas en rotación de un vehículo en bancos de prueba.

Habitualmente, la máquina que se utiliza para ensayar los neumáticos y obtener sus prestaciones es la máquina de cinta. Esta máquina necesita de la implementación de un complejo sistema de control que permita el desarrollo del ensayo, puesto que se deben compensar los esfuerzos laterales del neumático que desplazarían lateralmente la cinta. El control de la posición de la cinta se suele hacer mediante la variación del paralelismo de los ejes de los dos rodillos ubicados en el extremo. También dispone de un brazo donde fijar la rueda durante el ensayo y ésta es arrastrada por la cinta. Debajo de la cinta se debe disponer de un sistema que permita que ésta no se deforme cuando se aplique carga al neumático sin que esto suponga un gran rozamiento en la cara inferior de la cinta. Algunas soluciones disponen un cojín neumático, hecho que requiere además de todo el sistema asociado.

Otro bloque muy importante de ensayos de neumáticos corresponde a aquellos que se hacen directamente sobre pista, con el vehículo en movimiento. Estos ensayos pueden hacerse con el neumático montado directamente sobre el vehículo destinatario o bien montar el neumático como una quita rueda sobre un remolque. La inercia del remolque hace que el vehículo sea conducible y que se sigan velocidades y trayectorias de dirección definida. Para hacer los ensayos es necesaria una pista con el asfalto lo más uniforme posible, para evitar cambios de comportamiento según la zona por donde transite el vehículo tractor.

Breve descripción de la invención

La presente invención consta de diferentes partes. Dispone de una pista de rodadura del neumático, de forma circular y dotada de movimiento de rotación mientras se realiza el ensayo. Esta pista está formada por una estructura metálica con una capa de asfalto en la parte superior, para simular perfectamente las condiciones reales de funcionamiento del neumático. La manera de soportar la pista es mediante unos radios y unos neumáticos en la parte inferior como soporte auxiliar.

Otro elemento principal del conjunto es el puente que mantiene fijo el neumático durante el ensayo. Este puente está construido con perfilería de acero y contiene el sistema de carga de la rueda, que consiste en un muelle o un cilindro neumático. Durante el ensayo se puede variar los ángulos de caída y de convergencia del neumático gracias a dos mecanismos de tornillo sin fin dispuestos en el brazo. Este brazo contiene finalmente el motor, y su correspondiente soporte, que produce el giro de la rueda y permite que la velocidad de ésta respecto de la pista sea independiente, lo que permite la simulación del deslizamiento.

Finalmente, cabe comentar el sistema de adquisición de datos compuesto por células de carga y sensores de velocidad distribuidos en el banco de pruebas de neumáticos. El banco dispone de un ordenador para su control, adquisición de datos, y posterior tratamiento y estudio de los mismos.

Descripción de las figuras

Fig. 1: Vista en perspectiva del banco de pruebas de neumáticos completamente montado, incluyendo la construcción auxiliar de protección.

Fig. 2: Vista en perspectiva del banco de pruebas de neumáticos, donde se aprecian el brazo que fija el neumático y la pista de rodadura, ambos completamente montados.

Fig. 3: Vista en perspectiva anterior del brazo en forma de puente que fija el neumático y del sistema de carga del mismo.

Fig. 4: Vista en perspectiva posterior de los mismos elementos de la Fig. 3 para apreciar el motor que impulsa la rueda.

Fig. 5: Vista en perspectiva de la parte superior del disco

Fig. 6: Vista en perspectiva de la parte inferior del disco, donde se aprecian los elementos constructivos de la plataforma de rodadura y los elementos que forman la transmisión.

Descripción detallada de la invención

El sistema objeto de la presente invención consta de tres partes claramente diferenciadas: la pista de rodadura, el pórtico que sostiene el neumático a ensayar y el sistema de carga y finalmente el sistema de adquisición de datos y control del banco de pruebas.

Esta invención para ensayar neumáticos está diseñada para probar neumáticos de todo tipo siempre que la carga a aplicar sea inferior a la máxima admisible por la estructura. Para la instalación del banco es necesario un recinto estanco para depurar las partículas que los neumáticos emiten cuando se prueban con deslizamientos elevados.

Estructuralmente, tal y como se muestra en las Fig. 1 a 6, el banco en cuestión consta del pórtico (2) fijado a la construcción auxiliar de protección (Fig. 1), de la plataforma de rodadura para el neumático (3), de forma circular y con una capa de asfalto en la parte superior y de 3 soportes inferiores (4) situados de manera equidistante, a 120º. Todo el conjunto de elementos está ideado para ensayar el neumático (1), que está fijado al pórtico (2).

El pórtico (2) está compuesto por elementos estandarizados, tal y como se ve en las Fig. 3 y 4. Este se fija a la construcción auxiliar de protección mediante los soportes (8), que permiten un giro del conjunto respecto a su eje, mediante el mecanismo (7). Este movimiento de rotación sirve para fijar el ángulo de caída del neumático durante el ensayo, aunque también puede predecirse una secuencia de posiciones durante el ensayo. El mecanismo (6) situado en la parte superior del pórtico sirve para variar el ángulo de convergencia del neumático y tiene un funcionamiento análogo al del mecanismo anterior (7). Otro sistema fijado al pórtico es el sistema de carga (5), encargado de simular la carga que recibe el neumático en condiciones reales de uso, pudiendo quedarse fija o variable durante el ensayo. El sistema de adquisición de datos (9), el sistema de subministro de potencia (11) y la transmisión (10) del neumático que se ensaya se pueden observar en la Fig. 4. El sistema de carga está guiado por varios perfiles que evitan una deformación excesiva cuando se ensayan neumáticos de motocicleta con ángulos de caída elevados y evitan que se clave el sistema en su desplazamiento para posicionar el neumático antes del ensayo. El sistema de adquisición de datos permite conocer las fuerzas y los momentos que el neumático en su contacto con la banda de rodadura. La señal será enviada a un ordenador para su posterior tratamiento y almacenamiento de los ensayos. Finalmente, el sistema de potencia está formado por un motor eléctrico (11) que permite el deslizamiento del neumático respecto la superficie de rodadura, tanto en el caso que la velocidad mayor del neumático es mayor que la velocidad de la pista como cuando la velocidad de la pista es mayor que la velocidad del neumático; el primer caso simula una aceleración y el segundo simula una deceleración o frenado.

La pista de rodadura (Fig. 5 y 6) está compuesta por diferentes elementos. Su posición respecto a los demás elementos está determinada por una placa fijada al suelo (13). Para dar rigidez a la estructura de la pista de rodadura se ha diseñado un bastidor de placas (16) reforzado con perfiles estandarizados (18). Para aligerar la pista y disminuir su inercia se ha diseñado una pista con forma de anillo, y 12 radios (17) que transmiten el par, tanto de aceleración como de frenado, y que soportan gran parte del peso propio de la pista y de la carga del neumático. Finalmente, sobre estos elementos se dispone una capa de asfalto continua (12) para asemejar lo máximo posible las condiciones de ensayo a las condiciones reales de funcionamiento del neumático.

Debajo de la pista se ha colocado el motor principal (14), que transmitirá el movimiento de rotación a la pista. Se dispone de una transmisión (15) para adecuar la velocidad de la pista y el sentido.

Modo de realización de la invención

Como se muestra en las Fig. 1 a 6, el banco de pruebas de neumáticos necesita unas construcciones auxiliares para su instalación y correcto funcionamiento. El muro que rodea el banco (Fig. 1) es el elemento que soporta y fija el pórtico y sirve también como elemento de protección. La estructura superior son un conjunto de láminas que cierran el recinto, para evitar que se dispersen las partículas emitidas por los neumáticos durante el ensayo y filtrar el aire del interior de la cámara.

El pórtico (2) está formado por perfiles de acero estandarizados fijados mediante uniones atornilladas, que permiten el montaje y desmontaje del equipo. Para compensar los esfuerzos que se ocasionan durante los ensayos, se han incorporado refuerzos que rigidizan la estructura cuando las barras transversales superiores están sometidas a flexión y a torsión.

Este pórtico (2) contiene el sistema de carga (5) que permite variar la fuerza ejercida sobre el neumático y el soporte para fijar el neumático y el motor (11) que determina la velocidad del neumático de manera independiente a la velocidad de la plataforma. Para instalar el neumático en la posición adecuada se dispone de una brida de fijación. La transmisión (10) se hace mediante cadena para asegurar el sincronismo entre la velocidad del motor y la velocidad del neumático que se está ensayando.

La regulación de la posición del neumático durante el ensayo se realiza mediante dos actuaciones: variando el ángulo de convergencia del neumático (6) y/o variando el ángulo de caída del neumático (7) en el intervalo que va desde -45º a 45º. Ambos movimientos se realizan mediante mecanismos de tornillo sin fin, que permiten fijar la posición por su condición de irreversibilidad o funcionar de forma continua durante el ensayo mediante el acople de los respectivos motores.

El neumático se prueba sobre una superficie asfaltada en forma de anillo para simular las condiciones de funcionamiento reales. Este asfalto se ha aplicado sobre un armazón que hace de contenedor y que está formado por unas planchas inferiores (16), unos perfiles de refuerzo (18) y que se unen a los radios (17) y unas planchas laterales. Los radios de la pista de rodadura convergen en un pequeño disco central que contiene el acople del eje del motor principal (14) y que transmite el movimiento a la pista. El sistema de transmisión (15) y el motor están situados debajo del anillo y fijados mediante una placa
(13).

Durante el ensayo de los neumáticos, los sensores colocados en el eje de la rueda (9) permiten obtener las fuerzas y los momentos de contacto de la rueda. Estos datos se transmiten al ordenador para su posterior análisis. Los sensores son células de carga y sensores de posición (para conocer la altura de la pista de rodadura) y de velocidad (para obtener la velocidad de la plataforma y del neumático).

Claims (5)

1. Banco de pruebas de neumáticos formado por:

a.

un pórtico

b.

una pista de rodadura asfaltada con forma circular y giratoria

c.

unos soportes auxiliares de protección compuestos por neumáticos que guían el movimiento de la plataforma al girar

d.

un mecanismo de tornillo sin fin de variación de inclinación del pórtico para variar el ángulo de caída del neumático ubicado en la estructura auxiliar

e.

un mecanismo de tornillo sin fin de variación del ángulo de convergencia del neumático ubicado en el pórtico

f.

un sistema de aplicación de fuerza vertical sobre el neumático

g.

un motor eléctrico de control vectorial que acciona la pista de rodadura

h.

un motor eléctrico de control vectorial que actúa sobre el neumático

i.

un sistema de adquisición de datos

caracterizado porque se pueden ensayar neumáticos de motocicleta y de vehículos de turismo.

2. Banco de pruebas de neumáticos según la reivindicación 1, caracterizado porque un mecanismo de tornillo sin fin instalado en el bloque exterior y que actúa en el pórtico, controlando el ángulo de caída del neumático durante el ensayo en un rango de 90 grados, pudiendo aplicar ángulos de caída positivos y negativos.

3. Banco de pruebas de neumáticos según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque un mecanismo de tornillo sin fin, instalado en la parte superior del pórtico, que controla el ángulo de convergencia del neumático durante el ensayo, pudiendo aplicar ángulos de convergencia positivos y negativos.

4. Banco de pruebas de neumáticos según las reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado porque la velocidad de pista y neumático están controladas independientemente por motores de control vectorial, consiguiendo mediante estos motores imponer deslizamientos elevados de aceleración o deceleración del neumático respecto la pista.

5. Banco de pruebas de neumáticos según la reivindicaciones 1, 2, 3 y 4 caracterizado porque el sistema de aplicación de fuerza vertical es capaz de aplicar un valor de dicha fuerza vertical constante o variable en el neumático mediante el accionamiento de tornillo sin fin instalado en la parte superior del pórtico.