ES2325593T3 - Dispositivo y metodo para calcular la altura de chasis de un vehiculo. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo para calcular la altura de chasis de un vehículo con al menos tres ejes de ruedas con suspensión neumática (2, 3, 4), que comprende una unidad de control y dos sensores de nivel (9, 10), de modo que la unidad de control detecta la altura de chasis en el eje delantero (2) vía un primer sensor de nivel (9) y la altura de chasis en el eje trasero de delante (3) vía un segundo sensor de nivel (10), caracterizado por el hecho de que la unidad de control calcula la altura de chasis en el eje de ruedas trasero (4).
Description
Dispositivo y método para calcular la altura de
chasis de un vehículo.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para calcular la altura de chasis de un vehículo de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, y a un método para
calcular la altura de chasis de un vehículo de acuerdo con el
preámbulo de la reivindicación 8. Dicho dispositivo, vehículo y
método son habitualmente conocidos.
Los vehículos pesados están equipados con algún
tipo de disposición elástica para absorber golpes provocados por
irregularidades en las superficies de rodadura. Disposiciones
elásticas que se encuentran comúnmente son ballestas y muelles
neumáticos. Las combinaciones de estos muelles también se utilizan,
por ejemplo, vehículos con un eje delantero con suspensión con
ballestas y uno o más ejes traseros con suspensión neumática. La
suspensión neumática da lugar a un rodaje exento de golpes y suave
tanto cargado como descargado y por consiguiente un buen confort en
el trayecto y menos tensión sobre el chasis y neumáticos.
Vehículos con suspensión neumática están
equipados con frecuencia con control de palanca manual o automático.
El control de palanca automático no solamente permite al vehículo
mantenerse en un nivel incluso cuando está cargado de forma
irregular sino que también permite que la altura del vehículo se
mantenga constante con independencia de la carga. Cuando el
vehículo está detenido, su altura puede ajustarse también
manualmente con lo que el vehículo puede elevarse, bajar o hacer
que se incline hacia delante o hacia atrás, por ejemplo, para
adaptar el vehículo a un puerto de carga con finalidades de carga o
descarga.
La suspensión neumática comprende fuelles de
caucho situados entre el bastidor y los ejes de las ruedas. Ya que
la altura del chasis puede cambiar, el vehículo está equipado con al
menos un sensor de nivel que detecta la altura entre el bastidor y
un eje de las ruedas. Un sensor de nivel es suficiente para un
vehículo con un eje delantero suspendido por hojas y un eje trasero
con suspensión neumática, aunque un vehículo con un eje delantero
con suspensión neumática y dos ejes traseros con suspensión
neumática requiere tres sensores de nivel para permitir una
monitorización fiable del sistema de suspensión neumática.
Vehículos pesados están habitualmente equipados
con más de un eje trasero. Una disposición con más de un eje
trasero se denomina un tren, pudiendo comprender dos o más ejes
traseros. La disposición más común es un tren con dos ejes traseros
que comprende dos ejes traseros motorizados o un eje trasero
motorizado y un eje de empuje o remolcado. Vehículos con dos ejes
traseros motorizados se denominan 6x4 y vehículos con un eje trasero
motorizado y un eje de remolcado de denominan 6x2. Un tren puede
estar diseñado de diversas maneras dependiendo entre otras cosas de
la capacidad de carga prevista.
Cuando la inclinación longitudinal de un
vehículo con dos ejes traseros y cambios de suspensión neumática,
es importante que no se supere la altura de chasis máxima permitida
en cada eje, es decir, que la distancia entre el bastidor y cada
eje no supere un valor máximo permitido. Si ese valor es superado,
la instalación del eje está sometida a una tensión que no puede
permitirse ya que daría lugar a una avería mecánica. La instalación
del eje es más o menos sensible a una tensión incorrecta,
dependiendo del tipo de tren. Por ejemplo, una instalación del eje
donde el eje trasero puede elevarse con un elevador de trenes puede
ser sensible a tensiones en una dirección errónea. Formas posibles
de averías son amortiguadores que se destrozan o dañan o las
fijaciones del tirante V que está tensionado de forma
incorrecta.
El superar la altura de chasis máxima permitida
puede suceder en el eje trasero de las ruedas si, por ejemplo, todo
el vehículo se eleva en primer lugar al máximo y la altura de chasis
se reduce después en el eje delantero para provocar que el vehículo
se incline hacia delante. El resultado es que el vehículo pivota
alrededor el eje trasero hacia delante, lo que significa que la
distancia entre el eje trasero y el bastidor se incrementará, con
el consiguiente riesgo de que se supere la altura de chasis máxima
permitida en el eje trasero.
En vehículos con trenes agrupados, las tensiones
pueden distribuirse entre los ejes de ruedas. En un vehículo con un
tren de dos ejes es habitualmente el eje trasero que puede ser
liberado de tensiones. Esto acarrea tener un sensor de nivel sobre
cada eje con el fin de poder monitorizar la distancia entre el
bastidor y los ejes de las ruedas.
Una desventaja de utilizar un sensor de nivel
para cada eje es que el coste de cada sensor de nivel es elevado.
Dado que un sensor de nivel para un vehículo pesado es sometido a
severos efectos medioambientales, resulta caro el cumplimento los
requisitos. Otra desventaja es la necesidad de que el vehículo
disponga de una instalación extra que comprenda diversos brazos
palanca y tirantes y en consecuencia es caro y ocupa lugar.
El objeto de la invención es por lo tanto
proporcionar un dispositivo y un método para calcular la altura de
chasis de un vehículo con dos o más ejes de ruedas como un coste lo
más efectivo posible.
La solución según la invención se describe en la
parte caracterizadora de la reivindicación 1 en lo que se refiere
al dispositivo y por las características de la reivindicación 8 en
lo que se refiere al método. Las otras reivindicaciones comprenden
realizaciones ventajosas y otros desarrollos del dispositivo según
la invención.
Con un dispositivo para calcular la altura de
chasis de un vehículo que tiene al menos tres ejes de ruedas con
suspensión neumática y comprende una unidad de control y dos
sensores de nivel de modo que la unidad de control detecta la
altura de chasis en el eje delantero por medio de un primer sensor
de nivel y en el eje trasero hacia delante por medio de un segundo
sensor de nivel, el objeto de la invención se consigue con la
unidad de control que calcula la altura de chasis en el eje de
ruedas trasero.
El método según la invención consigue el objeto
al detectar la altura de chasis en el eje de ruedas principal del
vehículo y el eje de ruedas trasero y después de calcular la altura
de chasis en el eje de ruedas trasero del vehículo.
Esta primera realización del dispositivo según
la invención para calcular la altura de chasis de un vehículo hace
posible la detección de la altura de chasis en cada eje de ruedas
sin tener un sensor de nivel separado en cada eje. La ventaja de
esto es que se necesitan menos sensores de nivel y se libera espacio
en la instalación.
En un primer desarrollo ventajoso del
dispositivo según la invención para calcular la altura de chasis de
un vehículo, la unidad de control limita la altura de chasis en el
eje de ruedas trasero a un valor máximo predefinido. La ventaja de
esto es que pueden evitarse daños en la instalación del eje
trasero.
En un segundo desarrollo ventajoso del
dispositivo según la invención para calcular la altura de chasis de
un vehículo, la unidad de control limita la altura de chasis en el
eje delantero sobre la base de la altura de chasis en el eje de
ruedas trasero. La ventaja de esto es que puede detenerse la
disminución de la altura de chasis en el eje de ruedas de delante
antes de provocar daños en la instalación del eje trasero.
En un tercer desarrollo ventajoso del
dispositivo según la invención para calcular la altura de chasis de
un vehículo, la unidad de control reduce la altura de chasis en el
eje trasero de delante cuando disminuye la altura de chasis en el
eje trasero, con el resultado de que no se supera el valor máximo
predefinido en el eje de ruedas trasero. La ventaja de esto es que
la reducción de la altura de chasis en el eje trasero de delante
puede evitar daños en la instalación del eje trasero.
En un cuarto desarrollo ventajoso del
dispositivo de acuerdo con la invención para calcular la altura de
chasis de un vehículo, el dispositivo está integrado en un sistema
de suspensión neumática (ECS) controlado electrónicamente que
existe en el vehículo. La ventaja de esto es que es una forma fácil
y económica de simplificar y/o mejorar una instalación existente en
un vehículo.
La invención se describe a continuación con
mayor detalle con referencia a un ejemplo de una realización
expuesta en los dibujos adjuntos, en los cuales
La figura 1 representa un vehículo con varios
ejes traseros, y
La figura 2 representa esquemáticamente una
realización ventajosa de la invención.
El ejemplo descrito a continuación de una
realización de la invención con otros desarrollos debe considerarse
como un simple ejemplo sin limitar el ámbito de protección de las
reivindicaciones.
La figura 1 representa un vehículo 1 con
diversos ejes de ruedas de acuerdo con la invención. El vehículo
comprende un eje delantero 2, un eje trasero de delante 3 y un eje
trasero de atrás 4. En este ejemplo, cada eje está suspendido por
fuelles de aire 5, 6, 7, 8. Además, el eje delantero 2 está provisto
de un sensor de nivel 9 y el eje trasero de atrás 3 está provisto
de dos sensores de nivel que comprenden un sensor de nivel 10 en el
lado izquierdo y un sensor de nivel 11 en el lado derecho. El sensor
de nivel 9 mide la altura de chasis en el eje delantero, es decir,
la distancia entre el eje delantero y el bastidor, el sensor de
nivel 10 mide la altura de chasis en el tramo izquierdo del eje
trasero de delante, es decir, la distancia entre el tramo izquierdo
del eje trasero de delante y el bastidor, y el sensor de nivel 11
mide la altura de chasis en el tramo derecho del eje trasero de
delante, es decir, la distancia entre el tramo derecho del eje
trasero de delante y el bastidor. Los sensores de nivel 10 y 11
miden cada uno de ellos en la posición donde está fijado el
respectivo fuelle de aire. La finalidad de utilizar dos sensores de
nivel en el eje trasero es permitir la inclinación lateral del
vehículo a medir y así ajustarla, por ejemplo, cuando el vehículo
está cargado de forma irregular.
Los sensores de nivel están fijados al bastidor.
Un potenciómetro giratorio se utiliza con frecuencia como un
elemento sensor, aunque también puede utilizarse ventajosamente un
sensor de pulsos giratorio. Los sensores de nivel están cada uno
provistos de un brazo sensor conectado al respectivo eje de ruedas
vía un brazo de unión. La longitud del brazo sensor adapta la
relación entre el elemento sensor y el movimiento del eje en una
dirección vertical. Pueden emplearse otros tipos de sensores de
nivel, por ejemplo, sensores lineales o sin contacto.
Cuando el vehículo se eleva o se baja, es decir,
cuando se pone o extrae aire de un fuelle de aire, la distancia
entre el eje de ruedas y el bastidor cambiará. Este cambio en la
distancia provoca que el brazo sensor del sensor de nivel realice
un movimiento de giro. Este movimiento giratorio es proporcional al
cambio de la distancia, lo que significa que el cambio de la
distancia puede calcularse a partir del giro. La señal de salida del
elemento sensor cambia vía el brazo sensor. Este cambio es
detectado, por ejemplo, por una unidad de control que puede
calcular el valor de distancia relacionado. La distancia entre el
bastidor y un eje de ruedas se refiere en esta memoria a la altura
del chasis.
Los elementos de sensor están conectados a una
unidad, por ejemplo, una unidad de control (no representada), que
convierte cada una de las señales del sensor a un valor que
corresponde a la altura de chasis en el respectivo eje de ruedas.
Esta unidad puede ser una unidad independiente o bien estar
integrada en una unidad de control existente. De forma ventajosa,
la unidad se sitúa en la cabina aunque también es posible que sea en
cualquier punto deseado del vehículo. También es posible integrar
una función de conversión en el sensor de modo que la señal de
salida del sensor sea directamente proporcional a la altura de
chasis.
La conversión a la altura de chasis puede
realizarse sobre una base completamente digital o digital análoga,
análoga. En una conversión análoga concreta, el procesado de la
señal se realiza mediante componentes específicos. En la conversión
digital análoga, la señal análoga se convierte en una señal digital
que es procesada por un procesador. En la conversión completamente
digital en los casos donde el sensor, por ejemplo, es un sensor de
pulsos giratorio, el procesado de las señales se realiza con un
procesador sin necesidad de ninguna conversión anterior de la
señal. El modo de conversión seleccionado depende, entre otras
cosas, del sensor utilizado y de las características de la señal de
salida. El procesado de la señal realizado por la función de
conversión puede incluir entre otras cosas una compensación de la
linealidad de señal, compensación de la temperatura exterior,
filtros de paso bajo de señales, etc.
La figura 2 es un esquema de un modelo del
camión 1. El bastidor 12 está posicionado en el eje delantero 2, el
eje trasero de delante 3 y el eje trasero de atrás 4. Hf indica la
altura del chasis en el eje delantero, Hb la altura de chasis en el
eje trasero de delante y Ht la altura de chasis en el eje trasero de
atrás. Wb indica la batalla del vehículo, es decir, la distancia
entre el eje delantero y el eje trasero de delante, y Wt la
distancia del tren, es decir, la distancia entre el eje trasero de
delante y el eje trasero de atrás.
En la relación referida más adelante entre la
altura de chasis y la distancia del eje, los cálculos de la altura
de chasis se realizan en los ejes de las ruedas. Dado que los
fuelles de aire y los sensores de nivel no están siempre situados
exactamente en el eje de las ruedas, los valores empleados en el
cálculo se compensan de modo que correspondan a los valores en los
respectivos ejes de las ruedas. La ventaja de esto es que puede
emplearse una fórmula general para todo tipo de vehículos, con
independencia del tipo de tren, posiciones de los fuelles de aire,
etc. Los valores específicos para cada tipo de vehículo se almacenan
en un punto adecuado, por ejemplo, en una unidad de control.
Cuando el vehículo se inclina hacia delate, por
ejemplo, debido a que se ha expulsado aire de los fuelles de aire
del eje delantero, se reducirá la altura Hf. Esto provoca que el
bastidor gire alrededor de la sujeción superior en el fuelle de
aire del eje trasero de delante, es decir, la altura Hb permanece
constante a la vez que la altura Ht se incrementará. Dependiendo
entre otras cosas de la altura Hb antes de que se inicie la
inclinación, la magnitud de la inclinación y la batalla del
vehículo, el resultado puede ser que se supere el valor máximo
permisible para la altura Ht, que puede dar lugar a una avería
mecánica del vehículo.
Para evitar que se supere el valor máximo
permisible en la altura Ht sin que se coloque un sensor de nivel
adicional en el eje trasero de atrás, la unidad de control puede
calcular el valor de la altura Ht y limitar así la inclinación del
vehículo de modo que no se supere el valor máximo permisible de la
altura Ht. La relación entre las alturas Hf, Hb y Ht se desprende
de la siguiente ecuación:
Ht se extrae de la ecuación (1) para obtener la
siguiente ecuación:
Hf: altura de chasis en el eje delantero
Hb: altura de chasis en el eje trasero de
delante
Ht: altura de chasis en el eje trasero de
atrás
Wb: distancia entre el eje delantero y el eje
trasero de delante
Wt: distancia entre el eje trasero de delante y
el eje trasero de atrás
En una primera realización del dispositivo según
la invención, la reducción de la altura de chasis está limitada al
detenerse cuando la altura Ht alcanza un valor máximo permisible
predefinido. Esto quiere decir que la evacuación de aire de los
fuelles de aire en el eje delantero se detendrá, por ejemplo,
mediante el cierre de la válvula de solenoide que deja salir el
aire. El conductor puede a continuación, si es necesario, reducir
la altura del tren de forma manual para después continuar reduciendo
la altura de chasis en el eje delantero.
En una segunda realización del dispositivo según
la invención, la altura Hb también disminuye cuando disminuye la
altura del chasis en el eje delantero, de modo que no se supera la
altura Ht. Esto significa que, cuando se alcanza el valor máximo
permisible de Ht, el sistema también empieza a evacuar aire de los
fuelles de aire en el eje trasero de delante. Con ello se evita
superar la altura Ht.
En una tercera realización del dispositivo según
la invención, la altura Hb también disminuye cuando disminuye la
altura del chasis en el eje delantero, de modo que la altura Ht no
es superada. En esta realización, el aire se evacua de forma
simultánea de los fuelles de aire tanto en el eje delantero como en
el eje trasero de delante de manera que la altura Ht permanezca
constante. Esto significa que no se excede la altura Ht.
Ventajosamente, el dispositivo descrito está
integrado en un sistema de suspensión neumática (ECS) controlado
electrónicamente el cual existe en el vehículo. La ventaja de
integrar el dispositivo en un sistema de suspensión neumática
existente es que éste será simplificado y/o mejorado dependiendo de
su construcción.
El dispositivo según la invención puede
utilizarse también ventajosamente, por ejemplo, en vehículos con
tres ejes de trenes. En este caso, la altura del chasis Hb se mide
en el eje trasero de delante. La altura Ht corresponde a la altura
del chasis en el eje trasero de atrás. La distancia Wt corresponde
entonces a la distancia entre el eje trasero de delante y el eje
trasero de atrás. En este caso, la unidad de control puede
utilizarse, cuando sea necesario, para evacuar aire de los fuelles
de aire del eje de ruedas del medio.
El dispositivo según la invención puede
utilizarse también con la ventaja, por ejemplo, en vehículos con dos
ejes delanteros. En tales casos, la altura del chasis Hf se mide en
el eje delantero del delante, la altura Hb corresponde a la altura
del chasis en el eje trasero de delante. La altura Ht corresponde a
la altura del chasis en el eje trasero de atrás. La distancia Wb
corresponde entonces a la distancia entre el eje delantero de
delante y el eje trasero de delante. En tales casos la unidad de
control puede también evacuar, si es necesario, aire de los fuelles
de aire de otros ejes de ruedas.
La invención no está limitada a los ejemplos de
realización anteriormente descritos, ya que son concebibles una
serie de variantes y modificaciones dentro de los ámbitos de las
reivindicaciones expuestas más adelante. Por ejemplo, el método
según la invención también puede utilizarse para medir la presión
del eje en vehículos con muelles neumáticos montados en raíles.
Claims (12)
1. Un dispositivo para calcular la altura de
chasis de un vehículo con al menos tres ejes de ruedas con
suspensión neumática (2, 3, 4), que comprende una unidad de control
y dos sensores de nivel (9, 10), de modo que la unidad de control
detecta la altura de chasis en el eje delantero (2) vía un primer
sensor de nivel (9) y la altura de chasis en el eje trasero de
delante (3) vía un segundo sensor de nivel (10),
caracterizado por el hecho de que la unidad de control
calcula la altura de chasis en el eje de ruedas trasero (4).
2. Un dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la unidad de control limita
la altura de chasis en el eje de ruedas trasero (4) a un valor
máximo predefinido cuando se ajusta la altura de chasis del
vehículo.
3. Un dispositivo según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado por el hecho de que la unidad de control
limita la altura de chasis en el eje delantero (2) sobre la base de
la altura de chasis en el eje de ruedas trasero (4) cuando se
ajusta la altura de chasis del vehículo.
4. Un dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la
unidad de control reduce la altura de chasis en el eje trasero de
delante (3) cuando disminuye la altura de chasis en el eje
delantero (2), de modo que no se excede la altura de chasis máxima
predefinida en el eje de ruedas trasero (4).
5. Un dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que
cada sensor de nivel (9, 10) es un potenciómetro o un sensor de
pulsos óptico.
6. Un dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que el
dispositivo está integrado en un sistema de suspensión neumática
(ECS) controlado electrónicamente existente en el vehículo.
7. Un vehículo que comprende un dispositivo
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Un método para calcular la altura de chasis
de un vehículo que tiene al menos tres ejes de ruedas, que
comprende las etapas de:
- -
- detectar la altura de chasis en el eje de ruedas de delante del vehículo por medio de un detector,
- -
- detectar la altura de chasis en el eje de ruedas trasero por medio de un detector, y
- -
- calcular la altura de chasis en el eje de ruedas trasero.
9. Un método según la reivindicación 8, que
comprende también la etapa de permitir a la unidad de control
limitar la altura de chasis en el eje de ruedas trasero a un valor
máximo predeterminado cuando se ajusta la altura de chasis.
10. Un método según la reivindicación 8 o 9, que
comprende también la etapa de permitir a la unidad de control
limitar la altura de chasis en el eje delantero del vehículo cuando
se ajusta la altura de chasis, en situaciones donde la altura de
chasis en el eje de ruedas trasero corresponde a un valor máximo
predefinido.
11. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 8 a 10, que comprende también la etapa de permitir
a la unidad de control reducir la altura de chasis en el eje trasero
de delante cuando la altura de chasis en el eje delantero decrece,
de modo que se supera la altura de chasis máximo predefinida en el
eje de ruedas trasero.
12. Programa informático que comprende códigos
de programa almacenados en un medio que puede leerse con un
ordenador para ejecutar los respectivos métodos de las
reivindicaciones 8 a 11 cuando dicho programa es ejecutado por un
ordenador.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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