ES2303036T3 - Dispositivo de suspension hidroneumatica y metodo de accionamiento de este. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de suspensión hidroneumática, concretamente para vehículos de ruedas o de orugas, que comprende por lo menos un muelle hidráulico(1) con una cámara de gas (1h), conectada hidráulicamente por una válvula de control(4) a un dosificador(2) que se caracteriza por un sensor (6,7) para determinar la temperatura del gas de la cámara de gas(1h), y también que se caracteriza por un dispositivo de accionamiento (3), acondicionado dicho dispositivo de accionamiento (3) de modo que registra el valor de medición del sensor (6), calcula a partir de éste un volumen de compensación (Vk) y controla el dosificador(2) y la válvula de control de tal modo que se pueda suministrar o evacuar el volumen de compensación (Vk) de la cámara de gas(1h).
Description
Dispositivo de suspensión hidroneumática y
método de accionamiento de éste.
El invento hace referencia a un dispositivo de
suspensión hidroneumática de conformidad con el concepto general de
la reivindicación 1. El invento también hace referencia a un método
de accionamiento del dispositivo de suspensión hidroneumática
conforme al concepto general de la reivindicación 11.
Una suspensión hidroneumática consiste
generalmente en un volumen de gas y un volumen de líquido albergados
mediante un émbolo separador en una combinación de cajas compactas.
El dispositivo de suspensión hidroneumática se compone de tres
cámaras. La primera cámara sirve para albergar el volumen de
líquido. Dicho volumen de líquido puede modificarse encajando o
desencajando las piezas de la caja de un modo determinado. La
segunda cámara está conectada a la primera por una mariposa para
conducción de fluidos. La segunda cámara sirve para alojar el
líquido de la primera cámara o bien para descargarlo a la primera
cámara. El volumen de líquido de la primera cámara junto con el de
la segunda cámara es constante. La tercera cámara está llena de un
medio comprimible, como por ejemplo, gas. La tercera cámara está
separada de la segunda cámara mediante un émbolo móvil.
El dispositivo de suspensión hidroneumática, por
ejemplo, se encuentra sujeto al bastidor de un vehículo, por una
parte, y a un eje móvil o a una suspensión de ruedas móvil, por la
otra. Un movimiento entre ambos puntos de fijación produce un
cambio de volumen en la primera cámara. De este modo, el medio de la
tercera cámara se comprime o se descomprime a través de la segunda
cámara. Esto produce una compresión o descompresión de resorte. El
movimiento es amortiguado mediante la mariposa situada entre la
primera y la segunda cámara.
Una suspensión hidroneumática de este tipo se
denomina también muelle hidráulico.
El documento
JP-A-04090917 muestra un dispositivo
de suspensión hidroneumática que comprende un muelle hidráulico con
una cámara de gas conectada hidráulicamente por una válvula de
control a un dosificador. Lo que resulta desventajoso de los
vehículos provistos con muelles hidráulicos de este tipo es que la
reacción de suspensión de los muelles hidráulicos individuales
puede cambiar debido a influencias medioambientales, como cambios
de temperatura o diferentes estados de funcionamiento, también
durante el funcionamiento, con lo cual el comportamiento en marcha
y/o la altura del vehículo cambian. Estos efectos aparecen
especialmente en vehículos todoterreno donde los muelles
hidráulicos se encuentran expuestos a una carga especialmente fuerte
debido a las irregularidades del terreno. Estos efectos resultan
especialmente desfavorables en los vehículos de orugas provistos de
muelles hidráulicos, ya que dichos efectos también influyen en la
tensión de la oruga. La consecuencia de ello puede ser un alto
desgaste de la oruga y/o, en el peor de los casos, que la oruga
salga despedida o que se pierda maniobrabilidad, es decir, que no
se pueda frenar el vehículo.
De ahí que la función del presente invento sea
confeccionar un dispositivo de suspensión hidroneumática, así como
un método de accionamiento para dicho dispositivo de suspensión
hidroneumática que permita un funcionamiento fiable de los
vehículos de ruedas o de orugas.
Esta función se logra mediante un dispositivo de
suspensión hidroneumática conforme a las características de la
reivindicación 1. Asimismo la función se consigue mediante el método
de accionamiento de un dispositivo de suspensión hidroneumática
conforme a las características de la reivindicación 11. Las formas
de ejecución preferentes se desprenden de las reivindicaciones
secundarias.
La función se consigue concretamente con un
dispositivo de suspensión hidroneumática que comprende al menos un
muelle hidráulico con una cámara de gas conectada hidráulicamente
por una válvula de control a un dosificador; comprende un sensor
para determinar la temperatura del gas de la cámara de gas, así como
un dispositivo de control, el cual está dispuesto de tal modo que
registra con el sensor un valor de medición, a partir del cual
calcula un volumen de compensación y acciona el dosificador y la
válvula de control de tal modo que el volumen de compensación se
suministra a la cámara de gas, o bien se evacua de ésta.
La función se resuelve también concretamente con
un método para el control del dispositivo de suspensión
hidroneumática que comprende al menos un muelle hidráulico
conectable hidráulicamente a un dosificador, de tal modo que se
mide la temperatura del gas en la cámara de gas del muelle
hidráulico, se determina un volumen de compensación en función de
dicho valor medido y se acciona el dosificador de tal modo que el
volumen de compensación se suministra a la cámara de gas, o bien se
evacua de ésta.
En adelante, por el término "gas" se
entiende también un fluido comprimible que muestre características
similares al gas en lo que respecta al comportamiento térmico y de
presión. El término "cámara de gas" se entiende como un
espacio vacío que pueda contener un gas o el líquido comprimible
antes mencionado. Como "vehículo" se entiende concretamente un
vehículo motorizado, en concreto, provisto de un motor de combustión
interna.
El dispositivo de suspensión hidroneumática y el
método de accionamiento del mismo conforme al invento muestran
concretamente la ventaja de que los cambios en la reacción de
suspensión del dispositivo de suspensión hidroneumática debidos a
los cambios de temperatura del gas en el muelle hidráulico quedan
prácticamente compensados.
En una forma de realización preferente, en un
estado inicial (por ejemplo, en posición de reposo e independiente
de los cambios de temperatura), el muelle hidráulico muestra
prácticamente la misma longitud, ya que el cambio de volumen del
gas que contiene la cámara de gas del muelle hidráulico debido a un
cambio de temperatura se compensa mediante un volumen de
compensación, suministrando a la cámara de gas o evacuando de ésta
dicho volumen de compensación con la ayuda de un dosificador.
El volumen de compensación puede suministrarse o
evacuarse, por ejemplo, a intervalos regulares, al excederse un
cambio de temperatura predefinido, una temperatura predeterminada o
una presión predeterminada de la cámara de gas.
En combinación con un vehículo, el volumen de
compensación puede suministrarse a la cámara de gas o evacuarse de
ésta en un estado de la marcha definido o deseado, por ejemplo: en
parada, en marcha sobre una vía plana o en marcha sobre terreno no
urbanizado. En una forma de realización preferente, el muelle
hidráulico en combinación con un vehículo en estado inicial
independiente de los cambios de temperatura muestra prácticamente la
misma longitud. Como "estado inicial" del vehículo se puede
entender, por ejemplo, una posición o una altura definidas del
vehículo a partir del suelo, una longitud definida del muelle
hidráulico o una presión definida del muelle hidráulico de modo que
el vehículo en dicho estado inicial se encuentre preferentemente en
parada.
El dispositivo conforme al invento muestra
además la ventaja de que se precisan menos componentes eléctricos,
electrónicos y mecánicos sólidos, de modo que el dispositivo de
suspensión hidroneumática conforme al invento resulta especialmente
indicado para un uso más duro, por ejemplo, también para
aplicaciones militares.
En una forma de realización sencilla sólo se
precisa un sensor de temperatura para determinar la temperatura del
gas de la cámara de gas del muelle hidráulico, un dosificador y un
dispositivo de accionamiento. En otra forma de realización se
precisa también un sensor de presión para medir la presión del gas
en el dosificador. Estas formas de realización poseen la ventaja de
ser sólidas, sencillas, fiables y fáciles de reparar, ya que tanto
el sensor de temperatura como el sensor de presión son componentes
estándar extraordinariamente fiables. También es posible ampliar
fácilmente el dispositivo de accionamiento, puesto que para
controlar el dosificador no se precisa una computadora
compleja.
La disposición para el suministro del volumen de
compensación al muelle hidráulico puede presentar diversas formas.
Así pues, cada muelle hidráulico puede estar conectado a un
dosificador distinto. Sin embargo, también puede haber varios
muelles hidráulicos conectados hidráulicamente por válvulas de
control a un único dosificador, de modo que al accionar las
válvulas de control correspondientes, se introduzca un volumen de
compensación a cada muelle hidráulico por separado y en sucesión, o
bien de forma simultánea.
El dispositivo de suspensión conforme al invento
resulta especialmente ventajoso en combinación con vehículos de
orugas. Los vehículos de orugas poseen un mecanismo de rodadura
rodeado por una oruga, con los muelles hidráulicos dispuestos de
tal modo que ejerzan influencia en la tensión de la oruga.
Preferentemente, los muelles hidráulicos están conectados por un
lado con el soporte del mecanismo de rodadura o con una cubeta del
vehículo y, por otro lado, mediante un rodillo para la oruga, de
modo que cada muelle hidráulico forma una conexión de resorte entre
el rodillo o la oruga y la cubeta del vehículo. Los muelles
hidráulicos son abastecidos de volumen de compensación
preferentemente de modo que durante el funcionamiento del vehículo
de orugas en comparación con un estado inicial (por ejemplo, en
reposo) la oruga muestra una tensión prácticamente constante. Si un
vehículo de orugas se pone en funcionamiento con una temperatura
exterior baja, por ejemplo, por la mañana temprano, los muelles
hidráulicos presentan una longitud menor debido a la baja
temperatura del gas en la cámara, de modo que la oruga posee una
tensión demasiado baja. Al suministrar un volumen de compensación
en la cámara de gas de los muelles hidráulicos, ahora antes de poner
en marcha el vehículo de orugas, se puede, por ejemplo, subir la
tensión de la oruga hasta un valor predefinido. Durante la marcha
del vehículo de orugas, el gas se calienta en la cámara debido a la
fricción por la compresión y descompresión de resorte de los
muelles hidráulicos, lo cual provoca una tensión mayor de la oruga.
Mediante la evacuación de un volumen de compensación de la cámara
de gas de los muelles hidráulicos, ahora con el vehículo de orugas
en reposo se puede, por ejemplo, reducir la tensión de la oruga. En
el caso más sencillo, basta con medir la temperatura o la presión
del gas de la cámara para determinar el volumen de compensación.
Como la temperatura o la presión pueden medirse en cualquier
momento, el volumen de compensación también puede determinarse
durante la marcha, y también puede suministrarse a la cámara de gas
de los muelles hidráulicos o evacuarse de ésta un volumen de
compensación, especialmente en una marcha con pocos movimientos de
suspensión de los muelles hidráulicos, como por ejemplo, por una
vía llana. Debido a que en un vehículo con orugas la presión del gas
en la cámara de gas de un muelle hidráulico está relacionada con la
tensión de la oruga, es posible medir la presión de este gas,
calcular a partir de dicho valor medido un volumen de compensación e
introducirlo a continuación en la cámara de gas, para conseguir una
tensión de la oruga prácticamente constante.
En otra forma de realización ventajosa se
precisa adicionalmente un sensor de presión para medir la presión
del gas en el dosificador.
En un acondicionamiento preferente, el
dosificador se desarrolla como cilindro dosificador con un émbolo
desplazable y un volumen de dosificación. El dosificador podría
presentarse también como bomba dosificadora, por
ejemplo.
ejemplo.
A continuación se describe detalladamente el
invento por medio de varios ejemplos de realización:
La figura 1 muestra un esquema de un muelle
hidráulico con cilindro dosificador y dispositivo de
accionamiento;
La figura 2 muestra esquemáticamente otra forma
de realización de un cilindro dosificador;
La figura 3 muestra un esquema de un dispositivo
de suspensión hidroneumática con varias ruedas independientes, cada
una de las cuales está asignada a un muelle hidráulico;
La figura 4 muestra un esquema de un vehículo de
orugas con dos muelles hidráulicos;
La figura 5 muestra esquemáticamente el
accionamiento de dos módulos de resorte separados con muelles
hidráulicos;
La figura 6 muestra la proyección horizontal de
un vehículo de orugas con dos módulos de resorte separados;
La figura 7 muestra un ejemplo de realización de
un muelle hidráulico.
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El dispositivo de suspensión hidroneumática
representado en el esquema de la figura 1 comprende un muelle
hidráulico 1 conectado hidráulicamente por una válvula de control 4
y una transmisión 10 a un cilindro dosificador 2. La representación
simplificada del muelle hidráulico 1 comprende un elemento de unión
1a desplazable verticalmente, en cuyo extremo inferior se encuentra
sujeta una rueda o un soporte de rueda no representado. El elemento
de unión 1a está sujeto por un émbolo de montaje desplazable 1b con
la pieza de la caja, con lo que el émbolo 1b con la pieza de la
caja, así como la caja fija del muelle hidráulico 1 delimitan un
volumen de líquido, el cual se muestra como un primer volumen
parcial 1c y un segundo volumen parcial 1d. El primer volumen
parcial 1c se denomina también primera cámara, y el segundo volumen
parcial 1d se denomina segunda cámara. El primero y el segundo
volumen parcial 1c y 1d están conectados por una transmisión de
compensación 12 a una mariposa 1f para la conducción de líquidos.
El volumen de líquido se rellena preferentemente con aceite. Un
volumen de gas 1h, denominado también cámara tres, se encuentra
delimitado mediante la caja fija del muelle hidráulico 1 y un
émbolo separador 1g, de modo que el émbolo separador 1g desplazable
delimita el segundo volumen parcial 1d, así como la cámara de gas
1h. En el ejemplo de realización representado, el muelle hidráulico
1 está provisto de un sensor de temperatura 6, así como de un
sensor de presión 7, para medir en la cámara de gas 1h la
temperatura y la presión del gas que se encuentra en su interior.
Ambos sensores 6 y 7 están conectados mediante las líneas de señal
6a y 7a con un dispositivo de accionamiento 3. Se conocen multitud
de formas de realización para medir la temperatura del gas con el
sensor de temperatura 6, de modo que la temperatura puede medirse,
por ejemplo, directamente con un sensor colocado dentro de la
cámara de gas 1h, o también indirectamente, por ejemplo, midiendo
sólo la temperatura de la caja en el área adecuada del muelle
hidráulico 1. El cilindro dosificador 2 comprende un émbolo
dosificador desplazable 2a, el cual separa una cámara de aceite 2b
de un volumen de dosificación 2c lleno de gas. La cámara de aceite
2b está conectada por una válvula de control 5 a una tubería a
presión de aceite 9. En el ejemplo de realización representado, el
cilindro dosificador 2 está provisto de un sensor de presión 8 y de
un sensor de temperatura 15 para medir en el cilindro de
dosificación 2 la temperatura y la presión del gas que se encuentra
en su interior. Ambos sensores 8 y 15, así como la válvula de
control 5 están conectados a las líneas de señal 8a, 15a y 5a con el
dispositivo de control 3. La válvula de control 5, por ejemplo,
puede manejarse mediante un sistema de mando temporizador, de modo
que la válvula de control 5 se abra durante un período predefinido
para que así se suministre a la cámara de aceite 2b, o bien se
evacue de ésta, una cantidad de aceite determinada. La disposición
representada en la figura 1 también podría presentar sólo un sensor
de temperatura 6 o un sensor de presión 7, puesto que esto sería
suficiente para calcular un volumen de
corrección Vk.
corrección Vk.
La figura 2 muestra otro ejemplo de realización:
un cilindro dosificador 2 con un émbolo dosificador de montaje
desplazable 2a que delimita un volumen de dosificación 2c lleno de
gas. Un accionamiento eléctrico 11 está conectado mediante un árbol
de transmisión al émbolo dosificador 2a para moverlo en la dirección
que indica la flecha.
El accionamiento eléctrico 11 está conectado
mediante la conducción eléctrica 11c al dispositivo de accionamiento
3. Además, el accionamiento eléctrico 11 comprende un sensor del
ángulo de giro 11b, el cual a su vez se encuentra conectado a la
conducción eléctrica 11c con el dispositivo de accionamiento 3, y
con el cual puede medirse la posición x_{D} del émbolo
dosificador 2a.
El dispositivo de amortiguación representado en
la figura 3 muestra, a diferencia de la figura 1, cuatro muelles
hidráulicos 1, cada uno de los cuales se halla conectado a una rueda
12a, 12b, 12c y 12d, así como a un sensor de temperatura 6 y, si
procede, a un sensor de presión 7. Cada muelle hidráulico 1 puede
conectarse mediante una válvula de control 4 y una línea de
alimentación común 10 al cilindro dosificador 2. Cada muelle
hidráulico 1 y cada cilindro dosificador 2 están conectados
mediante línea de señal con el dispositivo de accionamiento 3 para
controlar con éste la válvula de control 4 de los muelles
hidráulicos 1, así como de los cilindros dosificadores 2. Un
vehículo puede presentar, por ejemplo, dos, cuatro, seis u ocho
ruedas 12a, 12b, 12c y 12d conectadas mediante un muelle hidráulico
1 al bastidor del vehículo. De este modo, por ejemplo, un vehículo
de ruedas todoterreno puede presentar cuatro ruedas por lado
dispuestas de forma sucesiva en el sentido de la marcha con muelles
hidráulicos 1.
La figura 4 muestra esquemáticamente un
mecanismo de rodadura de orugas donde la oruga 14 que envuelve el
mecanismo es transportada por los rodillos 12a, 12b, 12c, 12d y por
las poleas de inversión 13a y 13b. Las poleas de inversión 13a y
13b de los vehículos de orugas también se denominan rueda conductora
y rueda motriz. Los rodillos 12b y 12c están conectados cada uno
mediante un muelle hidráulico 1 a un soporte del mecanismo de
rodadura 17 común y con montaje desplazable en la dirección
representada. Las ruedas 12a y 12d no presentan ningún muelle
hidráulico 1 y están conectadas al soporte del mecanismo de rodadura
17 por un resorte mecánico convencional, por ejemplo. La tensión de
la oruga 14 puede influir sobre los muelles hidráulicos 1 conectados
a los rodillos 12b y 12c. En otra forma de realización, por
ejemplo, se podría conectar sólo la polea de inversión 13b o
incluso también los rodillos 12b y 12c a un muelle hidráulico 1, de
modo que los rodillos 12b, 12c y 13b posean montaje móvil para
poder influir mediante el accionamiento de los muelles hidráulicos 1
en la tensión de la oruga 14 y/o en la altura del vehículo. En otra
forma de realización, todos los rodillos 12a, 12b, 12c y 12d están
conectados a un muelle hidráulico 1 diferente con el soporte del
mecanismo de rodadura 17, de modo que por lo menos uno de los
muelles hidráulicos 1 se encuentra conectado a un dosificador 2 y
con ello puede suministrarse a la cámara de gas del muelle
hidráulico 1 o evacuarse de ésta un volumen de compensación,
mientras que los muelles hidráulicos restantes 1 no presentan
ninguna conexión para la conducción de fluidos a un dosificador 2,
por lo que no se puede suministrar ningún volumen de compensación Vk
a la correspondiente cámara de gas 1h de estos muelles hidráulicos
1 y dichos muelles hidráulicos 1 no son accionables.
En una presentación ventajosa, estos muelles
hidráulicos 1 no accionables también alcanzan una temperatura 6 y 7
del gas en la correspondiente cámara de gas 1h. En el cálculo del
volumen de compensación para los muelles hidráulicos 1 accionables,
se tiene en cuenta el estado de los muelles hidráulicos no
accionables 1 con la medición de su temperatura, y el volumen de
compensación se calcula de tal manera que el vehículo de orugas
presenta concretamente una altura y/o una tensión de oruga
predeterminadas.
La figura 6 muestra una proyección horizontal
sobre un mecanismo de rodadura 18, el cual comprende varios
rodillos 12a, 12b, 12c, 12d y 12e y las poleas de inversión 13a y
13b, que están conectadas a un soporte del mecanismo de rodadura 17
común, y de modo que los rodillos 12b y 12d están conectados cada
uno por un muelle hidráulico 1 al soporte del mecanismo de rodadura
común 17. El resto de rodillos 12a, 12c y 12e están conectados
mediante un resorte mecánico, como una barra de torsión o un muelle
hidráulico no accionable (1) con el soporte del mecanismo de
rodadura 17. Todos los rodillos juntos forman un mecanismo de
rodadura para orugas sobre el cual se apoya una oruga envolvente
14.
También las ruedas separadas 12a, 12b, 12c, 12d
representadas en la figura 6 podrían conectarse mediante los
muelles hidráulicos 1 a un soporte del mecanismo de rodadura,
formando así un mecanismo de rodadura. Bajo el término "mecanismo
de rodadura" se entiende un dispositivo de avance con ruedas.
En una representación ventajosa, el mecanismo de
rodadura 18 representado en la figura 6 conforma una unidad
separada que comprende también el cilindro dosificador 2, de modo
que el mecanismo de rodadura 18, como se representa en la figura 5,
comprende todo el mecanismo de rodadura izquierdo o derecho de un
vehículo de ruedas o de orugas, de modo que ambos mecanismos de
rodadura 18, por ejemplo, pueden accionarse a partir de un
dispositivo de accionamiento 3 común con conductos piloto 3a.
La figura 7 muestra un ejemplo de realización
del muelle hidráulico 1 representado de forma simplificada en la
figura 1. Un brazo de palanca 19 está conectado al punto 19a
giratorio con el soporte del mecanismo de rodadura común 17 y al
punto 19c con la rueda 12b. El muelle hidráulico 1 está conectado al
punto 20 giratorio con el soporte del mecanismo de rodadura común
17 y al punto 19b giratorio con el brazo de palanca 19. De este
modo, la rueda 12b se encuentra montada por resorte respecto al
soporte del mecanismo de rodadura común 17 en dirección vertical,
con lo que la rueda 12b aplica una fuerza F2 que tiene como
consecuencia una fuerza de reacción F1 en el muelle hidráulico
1.
A continuación, por medio de un ejemplo de
realización se describe cómo se suministra a la cámara de gas 1h o
se evacua de ésta un volumen de compensación Vk, de forma que el
muelle hidráulico 1 en un estado inicial independiente de la
temperatura o bien independiente de las oscilaciones térmicas
presente una desviación o una longitud prácticamente constante.
Para un vehículo cuyas ruedas estén conectadas cada una mediante un
muelle hidráulico 1 a la caja del vehículo, eso significa que el
vehículo en un estado inicial presenta una altura prácticamente
constante, independiente de la temperatura del gas de la cámara de
gas 1h del muelle hidráulico 1. Se entiende como "estado
inicial", por ejemplo, un estado de reposo, es decir, la
detención del vehículo. Este estado, por supuesto, no se da durante
la marcha del vehículo, ya que los muelles hidráulicos 1 se mueven
constantemente por la descompresión y compresión. El procedimiento
conforme al invento presenta la ventaja de que puede realizarse un
cálculo del volumen de compensación también durante la marcha, es
decir, también cuando el vehículo no se encuentra en posición de
reposo, mientras que en una representación preferente, la única
magnitud medida necesaria del muelle hidráulico 1 es la temperatura
y la presión del gas en la cámara de gas, lo cual también puede
hacerse durante la marcha.
El procedimiento se explica con ayuda del
dispositivo de suspensión hidroneumática representado en la figura
1, pero de forma que como cilindro dosificador 1 no se utiliza el
representado en la figura 1, sino el que aparece en la figura 2. En
las figuras 1 y 2 se indican parámetros importantes para comprender
el procedimiento, que se enumeran a continuación:
Parámetros del muelle hidráulico 1:
- p_{H}:
- Presión del gas en la cámara de gas 1h del muelle hidráulico 1
- T_{H}:
- Temperatura del gas en la cámara de gas 1h
- x_{H}:
- Posición del émbolo separador 1g o del émbolo 1b
- V_{H}:
- Volumen de la cámara de gas 1h
V_{H} = Área sección transversal
de la cámara de gas *
x_{H}
\vskip1.000000\baselineskip
Parámetros del cilindro dosificador 2:
- p_{D}:
- Presión del gas en el volumen de dosificación 2c del cilindro dosificador 2
- T_{D}:
- Temperatura del gas en el volumen de dosificación 2c
- x_{D}:
- Posición del émbolo dosificador 2a
- V_{D}:
- Volumen de dosificación 2c
V_{D} = Área sección transversal
del cilindro dosificador 2 *
x_{D}
\vskip1.000000\baselineskip
Los siguientes parámetros se registran con
sensores:
- -
- La temperatura del gas T_{H} con el sensor de temperatura 6
- -
- La presión del gas p_{D} con el sensor de presión 8
- -
- La posición x_{D} con el sensor de ángulo de giro 11b
\vskip1.000000\baselineskip
Al aumentar la temperatura, los parámetros se
modifican como se indica a continuación (una reducción de la
temperatura modificaría los parámetros a la inversa):
Parámetros del muelle hidráulico 1:
- p_{H2}:
- La presión del gas se mantiene constante, pues el peso total del vehículo se mantiene constante
- \quad
- p_{H2} = p_{H}
- T_{H2}:
- La temperatura del gas en la cámara de gas 1h es superior a T_{H}
- V_{H2}:
- El volumen de la cámara de gas 1h es superior y se calcula a partir de V_{H2} = V_{H} * T_{H2}/T_{H}
- X_{H2}:
- La posición del émbolo separador 1g se amplía, de modo que el elemento de unión 1a se desplaza. Normalmente esto provoca una prolongación del muelle hidráulico. La longitud total del muelle hidráulico 1 representado en la figura 7 entre los puntos de giro 19b y 20 se alarga mediante un aumento de la temperatura de \Deltax_{H2}.
\Deltax_{H2} =
(V_{H2-}V_{H}) / Área sección transversal de la cámara de
gas
- \quad
- x_{H2} = x_{H1} + \Deltax_{H2}
\vskip1.000000\baselineskip
Parámetros del cilindro dosificador 2:
- T_{D2}:
- Se desconoce la temperatura del gas en el volumen de dosificación 2c
- p_{D2}:
- La presión del gas en el volumen de dosificación 2c, que aumenta debido a la temperatura superior T_{D2}
- x_{D2}:
- La posición del émbolo dosificador 2a no ha cambiado
- \quad
- x_{D2} = x_{D}
\vskip1.000000\baselineskip
- V_{D2}:
- El volumen de dosificación 2c no ha cambiado
- \quad
- V_{D2} = V_{D}
\vskip1.000000\baselineskip
Al abrir la válvula de control 4, los parámetros
cambian como se indica a continuación:
Parámetros del muelle hidráulico 1:
- p_{H3}:
- La presión del gas se mantiene constante
- \quad
- p_{H3} = p_{H2}
\vskip1.000000\baselineskip
- T_{H3}:
- La temperatura del gas se mantiene constante
- \quad
- T_{H3} = T_{H2}
\vskip1.000000\baselineskip
- V_{H3}:
- El volumen cambia al entrar gas del cilindro dosificador 2,
- \quad
- \DeltaV_{H3} = V_{H3} - V_{H3} * p_{H}/p_{D2}
\vskip1.000000\baselineskip
- x_{H3}:
- La posición del émbolo separador 1g cambia
- \quad
- \Deltax_{H3} = \DeltaV_{H3} / Área sección transversal de la cámara de gas
- \quad
- x_{H3} = x_{H1} + \Deltax_{H2} + \Deltax_{H3}
\vskip1.000000\baselineskip
Parámetros del cilindro dosificador 2:
- T_{D3}:
- Se desconoce la temperatura del gas en el volumen de dosificación 2c
- p_{D3}:
- La presión del gas medida en el volumen de dosificación 2c desciende por la compensación,
- \quad
- p_{D3} = p_{H1}
\vskip1.000000\baselineskip
- X_{D3}:
- La posición del émbolo separador 2a no ha cambiado
- \quad
- X_{D3} = X_{D}
\vskip1.000000\baselineskip
- V_{D3}:
- El volumen de dosificación 2c no ha cambiado
- \quad
- V_{D3} = V_{D}
\vskip1.000000\baselineskip
Parámetros del muelle hidráulico 1:
- p_{H4}:
- La presión del gas se mantiene constante,
- \quad
- p_{H4} = p_{H2}
\vskip1.000000\baselineskip
- T_{H4}:
- La temperatura del gas permanece constante,
- \quad
- T_{H4} = T_{H2}
\newpage
- X_{H4}:
- Se desconoce la posición que debe alcanzar el émbolo separador 1g: X_{H4} = X_{H1}, de ahí que sea preciso un desplazamiento de \Deltax_{H4} = -\Deltax_{H3} - \Deltax_{H2}.
\vskip1.000000\baselineskip
Parámetros del cilindro dosificador 2:
- T_{D4}:
- Se desconoce la temperatura del gas en el volumen de dosificación 2c
- p_{D4}:
- Se conoce la presión del gas medida.
- \quad
- p_{D3} = p_{H1}
\vskip1.000000\baselineskip
- x_{D4}:
- Se calcula la posición de destino del émbolo separador 2a. La corrección necesaria es:
\Deltax_{D4} =
-\Deltax_{H4} * Área sección transversal de la cámara de gas /
Área sección transversal
volumen de dosificación
volumen de dosificación
\vskip1.000000\baselineskip
El volumen de compensación Vk necesario es:
Vk = \Deltax_{D4} * Área
sección transversal volumen de dosificación del muelle
hidráulico
\vskip1.000000\baselineskip
De este modo, el émbolo dosificador 2a del
cilindro dosificador 2 recorre la distancia \Deltax_{D4} y los
muelles hidráulicos extraen el volumen de compensación Vk. Luego se
cierra la válvula de control 4 de modo que la cámara de gas 1h se
separa del cilindro dosificador 2.
Cuando la temperatura del gas desciende en la
cámara de gas, se calculará de forma análoga un volumen de
compensación Vk, y éste se suministrará al muelle hidráulico.
En una forma de realización simplificada se
puede prescindir de la medición de la presión del cilindro
dosificador 2, lo cual tiene como consecuencia que el factor de
corrección \DeltaV_{H3} = V_{D} - V_{D} * p_{H}/p_{D2}
no se puede calcular, por lo que tiene que pasarse por alto. Sin
embargo, puede calcularse el valor aproximado del volumen de
compensación Vk.
Si tal como se representa en la figura 3, se
utilizan varios muelles hidráulicos 1, entonces puede calcularse
sucesivamente un volumen de compensación Vk para cada muelle
hidráulico 1, y dichos volúmenes se suministrarán o se evacuarán
individualmente para cada muelle hidráulico 1 con el accionamiento
correspondiente de las válvulas de control 4. También es posible
conectar todos los muelles hidráulicos 1 a la vez para la conducción
de fluidos con el cilindro dosificador 2 para suministrar a todos
los muelles hidráulicos 1 o evacuar de éstos un volumen de
compensación Vk de forma simultánea.
En un vehículo de orugas, los muelles
hidráulicos 1 pueden accionarse de tal modo que el vehículo de
orugas en posición de reposo presente la misma altura independiente
de la temperatura, lo cual se traduce en que el vehículo de orugas
en la posición de reposo independiente de la temperatura también
presente la misma tensión de oruga. Por supuesto, también existe la
posibilidad de desconectar este sistema de corrección cuando no se
utiliza el vehículo de orugas, por ejemplo, durante el
estacionamiento por la noche. Normalmente la temperatura desciende
por la noche, de modo que los muelles hidráulicos 1 se contraen y la
estructura o el bastidor del vehículo de orugas baja ligeramente,
por lo que también se reduce la tensión de oruga. Cuando el vehículo
de orugas se vuelve a poner en funcionamiento al día siguiente, es
posible medir la temperatura del gas de los muelles hidráulicos y
luego suministrarles un volumen de compensación para que el vehículo
de orugas vuelva a alcanzar la altura y la tensión de oruga
predeterminadas. Durante la marcha posterior a éste proceso, el gas
del muelle hidráulico puede calentarse relativamente rápido, de modo
que se evacuará de los muelles hidráulicos un volumen de
compensación calculado según la medición de la temperatura para
mantener constante la altura y/o la tensión de oruga
predeterminadas, o bien para mantenerse en un ancho de banda
predeterminado. Así pues, la temperatura del gas del muelle
hidráulico se verá especialmente afectada por la temperatura
exterior, así como por el calentamiento generado por la compresión
y descompresión de resorte.
En otra forma de realización ventajosa se indica
una tabla en la cual se enumera el volumen de compensación Vk en
función de la temperatura del gas de la cámara de gas del muelle
hidráulico. En este procedimiento, para calcular el volumen de
compensación es preciso medir sólo la temperatura del gas en el
muelle hidráulico, calcular el volumen de compensación Vk necesario
de la tabla y suministrarlo al muelle hidráulico 1 o extraerlo de
éste.
La consecuencia del método conforme al invento
es que el muelle hidráulico, independiente de la temperatura de
funcionamiento o de la temperatura del gas en la cámara de gas,
muestra un volumen de gas prácticamente constante, de modo que el
muelle hidráulico, en un estado inicial (es decir, en reposo)
muestra una longitud constante, independiente de la temperatura del
gas.
El dispositivo de suspensión hidromecánica o el
vehículo puede comprender sensores de posición 16 para, por
ejemplo, registrar un estado inicial del dispositivo de suspensión o
del vehículo. El sensor de posición 16 puede medir, por ejemplo,
tal como se indica en la figura 1, la longitud de la trayectoria de
entrada o de desviación del muelle hidráulico 1, o bien, tal como
se indica en la figura 7, el ángulo de giro entre la caja del
vehículo y el brazo de
palanca 19.
palanca 19.
En un procedimiento ventajoso y en el caso de un
vehículo de orugas, durante el funcionamiento, especialmente
durante la marcha, se establecerán y se ajustarán diferentes alturas
y/o tensiones de oruga, especialmente en relación con la calidad
del terreno sobre el que se transita. De este modo, por ejemplo,
durante la marcha sobre terreno accidentado, se ajustará una
tensión de oruga superior a la necesaria para terreno llano, o a la
inversa.
En otro procedimiento ventajoso, el volumen de
compensación Vk se calculará de tal modo que el muelle hidráulico,
en un estado inicial independiente de oscilaciones térmicas muestra
o adopta una desviación definida y mantiene dicha posición
independiente de las oscilaciones de temperatura.
Claims (18)
1. Dispositivo de suspensión hidroneumática,
concretamente para vehículos de ruedas o de orugas, que comprende
por lo menos un muelle hidráulico (1) con una cámara de gas (1h),
conectada hidráulicamente por una válvula de control (4) a un
dosificador (2) que se caracteriza por un sensor (6, 7) para
determinar la temperatura del gas de la cámara de gas (1h), y
también que se caracteriza por un dispositivo de
accionamiento (3), acondicionado dicho dispositivo de accionamiento
(3) de modo que registra el valor de medición del sensor (6),
calcula a partir de éste un volumen de compensación (Vk) y controla
el dosificador(2) y la válvula de control de tal modo que se
pueda suministrar o evacuar el volumen de compensación (Vk) de la
cámara de gas (1h).
2. Dispositivo de suspensión neumática conforme
a la reivindicación 1 que comprende un sensor de presión (8) para
el registro de la presión del dosificador (2) y/o que comprende un
sensor de temperatura (15) para el registro de la temperatura del
gas del dosificador (2), puesto que los sensores (8 y 15) se
encuentran conectados mediante línea de señal con el dispositivo de
accionamiento (3).
3. Dispositivo de suspensión hidroneumática
conforme a las reivindicaciones anteriores que se caracteriza
por el hecho de que el dosificador (2) comprende un accionamiento
eléctrico (11) que acciona el dosificador (2) y que se encuentra
conectado mediante línea de señal con el dispositivo de
accionamiento (3).
4. Dispositivo de suspensión hidroneumática
conforme a las reivindicaciones anteriores que se caracteriza
por el hecho de que el muelle hidráulico (1) comprende un sensor de
posición (16) para medir la longitud del muelle hidráulico (1) o
bien el giro del muelle hidráulico (1) respecto a una posición de
referencia.
5. Dispositivo de suspensión hidroneumática
conforme a una de las reivindicaciones anteriores que se
caracteriza por el hecho de que como mínimo dos muelles
hidráulicos (1) están conectados hidráulicamente por una válvula de
control (4) al dosificador (2).
6. Dispositivo de suspensión hidroneumática
conforme a una de las reivindicaciones anteriores que se
caracteriza por el hecho de que hay varios muelles
hidráulicos (1) dispuestos en un soporte de mecanismo de rodadura
(17).
7. Dispositivo de suspensión hidroneumática
conforme a una de las reivindicaciones anteriores que se
caracteriza por el hecho de que soporta una oruga (14)
dispuesta alrededor de un mecanismo de rodadura de oruga y que el
muelle hidráulico (1) está dispuesto sobre la oruga (14) de modo que
sea accionable y controlable, de forma que la oruga (14) en un
estado inicial independiente de los cambios de temperatura muestre
una tensión prácticamente
constante.
constante.
8. Mecanismo de rodadura que comprende un
dispositivo de suspensión hidroneumática conforme a una de las
reivindicaciones anteriores que se caracteriza por el hecho
de que en un soporte de mecanismo de rodadura (17) común se colocan
varias ruedas o rodillos (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a y 13b), con
lo que por lo menos una de las ruedas o rodillos (12a, 12b, 12c,
12d, 12e, 13a y 13b) está conectada por un muelle
hidráulico(1) al soporte de mecanismo de rodadura(17)
común.
9. Mecanismo de rodadura conforme a la
reivindicación 8, que se caracteriza por el hecho de que los
rodillos (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a, 13b) se encuentran
colocados de forma que se tienen una oruga (14) ajustada
alrededor.
10. Mecanismo de rodadura conforme a las
reivindicaciones 8 ó 9 que se caracteriza por el hecho de
que éste forma una unidad separada que comprende el mecanismo de
rodadura izquierdo o derecho de un vehículo de ruedas o de
orugas.
11. Método de accionamiento de un dispositivo de
suspensión hidroneumática, concretamente, el dispositivo de
suspensión de un vehículo de ruedas o de orugas, que comprende como
mínimo un muelle hidráulico (1) conectable hidráulicamente a un
dosificador (2) que se caracteriza por el hecho de que se
mide la temperatura del gas en la cámara de gas (1h) del muelle
hidráulico (1), calcula un volumen de compensación (Vk) respecto al
valor calculado y que el dosificador (2) se acciona de tal modo que
suministra el volumen de compensación (Vk) a la cámara de gas (1h)
o bien extrae dicho volumen de la cámara de gas(1h).
12. Método conforme a la reivindicación 11 que
se caracteriza por el hecho de que el volumen de compensación
(Vk) se calcula de tal modo que el muelle hidráulico (1) en un
estado inicial independiente de oscilaciones térmicas muestra una
desviación prácticamente constante o predefinida.
13. Método conforme a una de las
reivindicaciones 11 ó 12 que se caracteriza por el hecho de
que varios muelles hidráulicos (1) pueden conectarse por separado o
juntos para la conducción de fluidos al dosificador (2) y que el
volumen de compensación (Vk) se suministrará de los muelles
hidráulicos (1) o se evacuará de éstos de forma individual y
sucesiva, o bien conjuntamente.
14. Método conforme a una de las
reivindicaciones 11 a 13 que se caracteriza por el hecho de
que a los muelles hidráulicos (1) de un vehículo de ruedas o de
orugas se les suministra un volumen de compensación (Vk) de tal
modo que el vehículo en un estado inicial muestra una altura
prácticamente constante, independiente de la temperatura del gas
que hay en la cámara de gas (1h) de los muelles hidráulicos (1).
15. Método conforme a una de las
reivindicaciones 11 a 14 caracterizado por el hecho de que a
los muelles hidráulicos (1) de un vehículo de orugas se les
suministra un volumen de compensación (Vk) de tal modo que la
oruga, independiente de los cambios de temperatura, muestra una
tensión prácticamente constante, o bien que la tensión de la oruga
se mueve dentro de un intervalo de tensiones predefinido.
16. Método conforme a una de las
reivindicaciones 11 a 15 que se caracteriza por el hecho de
que durante el funcionamiento se ajustan diferentes alturas y/o
tensiones de oruga, especialmente en relación con la calidad del
terreno sobre el cual se transita.
17. Método conforme a una de las
reivindicaciones 11 a 16, que se caracteriza por el hecho de
que en la puesta en funcionamiento del vehículo de ruedas o de
orugas se suministra un volumen de compensación (Vk) a los muelles
hidráulicos (1) de tal modo que el vehículo, en un estado inicial
predefinido, muestra una altura y/o tensión de oruga
predefinidas.
18. Vehículo o vehículo a ruedas que comprende
un dispositivo de suspensión hidroneumática conforme a una de las
reivindicaciones 1 a 7, o un soporte de mecanismo de rodadura
conforme a una de las reivindicaciones 8 a 10, o que es accionado
conforme a un método de las reivindicaciones 11 a 17.
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