ES2629101T3

ES2629101T3 - Célula de carga

Info

Publication number: ES2629101T3
Application number: ES09157574.6T
Authority: ES
Inventors: Martin Ammann; Frank Furter
Original assignee: Kistler Holding AG
Current assignee: Kistler Holding AG
Priority date: 2008-05-05
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2017-08-07
Anticipated expiration: 2029-04-08
Also published as: US7784336B2; EP2116833B1; EP2116833A1; JP2009271074A; US20090272182A1

Abstract

Rueda (9), árbol (10) y llanta (11) que comprenden varias células de carga (1) para registrar fuerzas y/o momentos de ruedas en bancos de prueba de neumáticos en el laboratorio y en vehículos de ensayo móviles basándose en el principio de medida piezoeléctrico, en donde cada célula de carga comprende una placa base (2) y una placa de cubierta (3) opuesta a la placa base, así como dos o más sensores de cuarzo (5) en forma de placa dispuestos de forma plana entre estas placas (2), (3); en donde la placa base (2) y la placa de cubierta (3) se configuran de forma alargada e incluyen los sensores de cuarzo (5) entre ellas, los cuales se disponen en una fila respecto a la orientación longitudinal de las placas (2), (3) y se pretensan mediante las placas (2), (3); caracterizados por que todos los cables de medida y los conductores neutros de los sensores de cuarzo (5) de cada célula de carga (1) se reúnen en un conector (6) conjunto de la célula de carga (1); por que las células de carga (1) se distribuyen de forma uniforme alrededor de un árbol (10) en la zona de una llanta (11) en la que después se dispone un neumático (12); por que la placa base (2) y la placa de cubierta (3) se configuran con esquinas sesgadas o redondeadas, particularmente parecidas a óvalos; y por que las células de carga (1) se disponen en una forma de círculo alrededor del árbol (10).

Description

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DESCRIPCION

Celula de carga Sector de la tecnica

La invencion se refiere a un sensor para registrar fuerzas y/o momentos de ruedas en bancos de prueba de neumaticos en laboratorios y en vehnculos de ensayo moviles basandose en el principio de medida piezoelectrico.

Estado de la tecnica

Las fuerzas de las ruedas se miden en los bancos de prueba de neumaticos en el laboratorio y en vehnculos de ensayo moviles para probar y optimizar neumaticos y llantas, asf como las suspensiones de las ruedas y los amortiguadores. Para ello se suelen utilizar dos configuraciones de ensayo. En la primera, los sensores de fuerza se colocan en bancos de prueba o en vehnculos de ensayo en una zona fija de las ruedas, en los denominados bloques de medicion, y en la segunda, en unas zonas moviles de las ruedas, por ejemplo, en las llantas de los vehnculos de ensayo. En las dos configuraciones, se disponen de forma uniforme en las aplicaciones correspondientes varios sensores en cfrculo alrededor del eje de la rueda. Ejemplos de ello son el bloque de medicion de tipo 9295 o el transductor de par de la rueda de tipo 9296, ambos de la firma Kistler. Estas configuraciones tambien se describen en el artfculo especializado «Einsatz piezoelektrischer Mehrkomponenten Kraftaufnehmer zur Erfassung von Radkraften und -Momenten» (Aplicacion de transductores de fuerza multicomponentes para registrar fuerzas y momentos de ruedas), de D. Bartz et al., en la revista automovilfstica ATZ Automobiltechnische Zeitschrift, n.° 1 1990 pags.30-36. Los problemas aparecen en las aplicaciones para ruedas de camiones, puesto que, en estos casos, se transmiten fuerzas mucho mayores. Las aplicaciones convencionales soportan fuerzas totales de hasta 30 kN en la direccion normal de la rueda y de hasta 20 kN en las demas direcciones. Puesto que estas fuerzas totales se dirigen a traves de las celulas de carga, estas deben disenarse correspondientemente. Las celulas de carga demasiado debiles pueden romperse durante una prueba de conduccion y, con ello, poner en peligro al conductor.

Para poder medir estas fuerzas, se tienen que utilizar discos de cuarzo mas grandes, o bien varias celulas de carga de tamano convencional. A menudo, no hay espacio para discos de cuarzo mayores, puesto que el area libre de la que se dispone limita, por fuera, por el radio de la llanta y, por dentro, por los arboles mayores. Si se usa un mayor numero de discos de cuarzo, el gran numero de canales de carga que tiene que dirigir cada disco de cuarzo resulta problematico. Por otro lado, ello hace que montar y desmontar las ruedas resulte mas complicado, puesto que hay que pretensar cada uno de los discos de cuarzo por separado.

En CH 476990 se especifica un transductor de fuerza que tiene varios sensores de fuerza distintos entre sf y al menos un elemento simulado entre dos placas. Un transductor de fuerza de este tipo se disena para poder medir componentes individuales por separado. Este se adecua para medir componentes individuales en distintas direcciones de fuerzas, en concreto, la carga de compresion en la direccion Z y las cargas de cizalladura en las direcciones X e Y. Por el contrario, cuando aparecen momentos que provocan una posicion inclinada de las dos placas una con respecto a la otra, el sensor de fuerza deja de proporcionar resultados de medida fiables, puesto que las fuerzas que actuan en los distintos lugares sobre los distintos transductores de fuerza son de distintas magnitudes. Por ello, un sensor de este tipo no es adecuado para medir la fuerza de las ruedas como se describe anteriormente.

Explicacion de la invencion

El objeto de la presente invencion es describir una estructura de medida o un sensor para registrar fuerzas y/o momentos de ruedas en bancos de prueba de neumaticos en el laboratorio y en vehfculos de ensayo moviles basandose en el principio de medida piezoelectrico que tambien sea adecuado, particularmente, para ruedas de camiones con cargas elevadas, con una dinamica elevada y frecuencias propias elevadas.

Este objeto se resuelve mediante la reivindicacion 1 independiente. La idea en la que se basa la invencion consiste en utilizar como sensor nombrado al principio una celula de carga que comprenda una placa base y una placa de cubierta opuesta a la placa base, asf como dos o mas sensores de cuarzo en forma de placa dispuestos de forma plana entre estas placas. Segun la invencion, la placa base y la placa de cubierta se configuran de forma alargada, y los sensores de cuarzo se disponen en una fila respecto a la orientacion longitudinal de las placas. Ademas, los sensores de cuarzo se pretensan mediante las placas.

Debido a la forma alargada, se pueden disponer, por ejemplo, cuatro, cinco o seis celulas de carga de este tipo en una lmea circular en el area disponible de una rueda. Por otro lado, la instalacion y la retirada son muy sencillas, puesto que las celulas de carga ya estan pretensadas.

Se describen otras configuraciones ventajosas en las reivindicaciones dependientes.

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Breve descripcion de los dibujos

A continuacion se describe mas detalladamente la invencion haciendo referencia a los dibujos. En estos muestran

la Figura 1, una representacion esquematica en perspectiva de una celula de carga segun la invencion con dos

sensores de cuarzo;

la Figura 2, una representacion esquematica de una seccion transversal de la celula de carga segun la Figura 1;

la Figura 3, una representacion esquematica de una vista en planta de una disposicion de instalacion de un

transductor de par de rueda con cuatro celulas de carga segun la invencion.

Descripcion detallada de la invencion

La Figura 1 muestra una celula de carga 1 segun la invencion para registrar fuerzas y/o momentos de ruedas en bancos de prueba de neumaticos en el laboratorio y en vehfculos de ensayo moviles. Esta comprende una placa base 2 y una placa de cubierta 3 opuesta a la placa base. Se disponen de forma plana dos sensores de cuarzo 5 en forma de placa entre estas placas 2, 3, como se puede ver en la Figura 2. Ademas, en la Figura 1 se pueden ver dos tuercas de pretensado 4 que pueden pretensar como se desee los sensores de cuarzo 5 en este caso no visibles, situados detras de las mismas.

Se efectuan unas perforaciones de montaje 8 alrededor de las tuercas de pretensado 4. Estas se encuentran en la placa base 2, no visible en la Figura 1, y en la placa de cubierta 3. En estas se pueden encajar unos tornillos de fijacion del lado de la rueda, del vetuculo, asf como del banco de prueba y fijar asf la celula de carga 1. Por ello, a diferencia de los elementos de medida convencionales para estos fines, el montaje es mas sencillo, puesto que, en esta configuracion segun la invencion, los sensores de cuarzo 5 ya estan pretensados. Asf, solo se tiene que producir la union a los componentes de la rueda. Con ello, tambien se simplifica en gran medida el recambio de la celula de carga 1.

Segun la invencion, la placa base 2 y la placa de cubierta 3 se configuran de forma alargada. Particularmente, la celula de carga 1 es al menos el doble de larga que ancha. En esta configuracion se disponen dos sensores de cuarzo 5 en la celula de carga 1, pudiendo tambien ser tres o mas. En cualquier caso, estos sensores de cuarzo 5 se deben disponer en una fila respecto a la orientacion longitudinal de las placas, en donde la fila tambien se puede situar en un segmento de cfrculo cuyo radio, no obstante, debe ser mayor que la anchura de la celula de carga 1.

Como se representa en las Figuras 1 y 3, la celula de carga 1 se puede configurar con esquinas sesgadas o redondeadas, particularmente, de forma parecida a un ovalo. Mediante esta forma se pueden incorporar en una llanta 11 celulas de carga 1 con grandes sensores de cuarzo 5 que, en su conjunto, puedan absorber mas fuerza que el mismo numero de celulas de carga 1 redondas o rectangulares.

Segun la invencion, no se produce ninguna desviacion de fuerza entre la placa base 2 y la placa de cubierta 3 que haga que un flujo de fuerza entre estas placas 2, 3 no atraviese los sensores de cuarzo 5. La unica desviacion de fuerza posible atraviesa las tuercas de pretensado 4.

En la celula de carga 1, todos los cables de medida y conductores neutros de los sensores de cuarzo 5 se reunen en forma de haz formando un conector 6 conjunto. Debido a ello, solo se tiene que unir un conector 6 en el montaje y el recambio de una celula de carga 1, y no cuatro cables individuales, como sena el caso si se emplearan dos elementos de medida individuales en lugar de una celula de carga 1. Ademas, se puede alojar un preamplificador 7 en la celula de carga 1, lo que simplifica el procesamiento posterior de las senales de medida.

Estas celulas de medida 1 segun la invencion se pueden emplear en el sector de las ruedas de camiones, como se representa en la Figura 3. Estas se distribuyen de forma uniforme alrededor de un arbol 10 en la zona de la llanta 11, en la que finalmente se dispone un neumatico 12.

Como se alojan varios sensores de cuarzo 5 en la celula de carga 1 y se disponen varias celulas de carga, normalmente de 3 a 8 en una forma de cfrculo alrededor del eje de la rueda, estas se pueden medir de manera que toda la configuracion de las celulas de carga pueda absorber y medir una carga de mas de 30 kN, particularmente, una carga de mas de 40 kN en al menos una direccion sin que se produzcan danos en las celulas de carga 1 utilizadas para ello.

Particularmente, estas celulas de carga 1 se pueden emplear en una zona fija o en una zona rotatoria de los bancos de prueba o de los vetuculos de ensayo.

Lista de numeros de referencia

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Celula de carga Placa base Placa de cubierta

Tuerca de pretensado delante de un sensor de cuarzo

Sensor de cuarzo

Conector

Preamplificador

Dispositivos de montaje

Rueda

Arbol

Llanta

Neumatico

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Rueda (9), arbol (10) y llanta (11) que comprenden varias celulas de carga (1) para registrar fuerzas y/o momentos de ruedas en bancos de prueba de neumaticos en el laboratorio y en veldculos de ensayo moviles basandose en el principio de medida piezoelectrico, en donde cada celula de carga comprende una placa base (2) y una placa de cubierta (3) opuesta a la placa base, asf como dos o mas sensores de cuarzo (5) en forma de placa dispuestos de forma plana entre estas placas (2), (3); en donde la placa base (2) y la placa de cubierta (3) se configuran de forma alargada e incluyen los sensores de cuarzo (5) entre ellas, los cuales se disponen en una fila respecto a la orientacion longitudinal de las placas (2), (3) y se pretensan mediante las placas (2), (3); caracterizados por que todos los cables de medida y los conductores neutros de los sensores de cuarzo (5) de cada celula de carga (1) se reunen en un conector (6) conjunto de la celula de carga (1); por que las celulas de carga (1) se distribuyen de forma uniforme alrededor de un arbol (10) en la zona de una llanta (11) en la que despues se dispone un neumatico (12); por que la placa base (2) y la placa de cubierta (3) se configuran con esquinas sesgadas o redondeadas, particularmente parecidas a ovalos; y por que las celulas de carga (1) se disponen en una forma de drculo alrededor del arbol (10).
2. Rueda segun la reivindicacion 1, caracterizada por que se alcanza el pretensado en cada celula de carga mediante pernos de pretensado (4).
3. Rueda segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que las desviaciones de fuerza entre la placa base (2) y la placa de cubierta (3) que se desvfan de los sensores de cuarzo (5) atraviesan como maximo los pernos de pretensado (4).
4. Rueda segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que se integra un preamplificador (7) en la celula de carga.
5. Rueda segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la celula de carga presenta dispositivos de montaje (8), particularmente, perforaciones de montaje en la placa base (2) y en la placa de cubierta (3).
6. Rueda segun una de las reivindicaciones anteriores, que se emplea en el sector de las ruedas de camiones.
7. Rueda segun una de las reivindicaciones anteriores, que se puede emplear en una zona fija de los bancos de prueba o de los vehfculos de ensayo.
8. Rueda segun una de las reivindicaciones anteriores, que se puede emplear en una zona rotatoria de los bancos de prueba o de los vetuculos de ensayo.