ES2421295T3 - Banco de pruebas de funcionamiento para vehículos - Google Patents

Abstract

Banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos, en el que los dispositivos de carga (102, 103, 104, 105) se pueden unir por arrastre de fuerza y/o forma a las ruedas, las bridas de rueda, los cubos de rueda o los discos adaptadores instalados aqui, pudiendose mover los dispositivos de carga (102, 103), asignados a las ruedas directrices del vehiculo, durante la prueba de manera que los dispositivos de carga (102, 103) asignados a las ruedas directrices del vehiculo pueden seguir los movimientos de direccion, caracterizado porque los dispositivos de carga (102, 103), asignados a las ruedas directrices del vehiculo estan configurados de tal manera que pueden seguir en total los movimientos de direccion al poderse mover estos dispositivos de carga (102, 103) mediante elementos de ajuste (306), abasteciendose externamente estos elementos de ajuste (306) de energia de ajuste neumatica, hidraulica o electrica.

Description

Banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos.

La invencion se refiere a un banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos segun el preambulo de las reivindicaciones 1 o 2.

Los bancos de pruebas de funcionamiento para vehiculos son conocidos. Los fabricantes de automoviles los usan al final de la linea ("end of line") con el fin de comprobar el tren motriz o sus componentes, por ejemplo, el sistema de frenos del vehiculo.

Los bancos de pruebas de funcionamiento para vehiculos, los llamados bancos de pruebas de rodillos, estan provistos usualmente de rodillos simples de rodadura o juegos de rodillos dobles de rodadura que provocan distintas desventajas. Si el funcionamiento de los vehiculos se comprueba en bancos de pruebas de funcionamiento con rodillos de rodadura, se produce un desgaste de los neumaticos ya antes de entregarse el vehiculo al cliente final como resultado de la friccion. En caso de usarse rodillos de rodadura hay ademas un valor de friccion fijo entre los neumaticos y los rodillos de rodadura. La pequefa distancia del suelo de una parte de los vehiculos actuales puede representar otro problema al usarse un banco de pruebas de rodillos, si las ruedas del vehiculo deben quedar alojadas respectivamente entre un par de rodillos y se deben hundir debido a las pruebas de potencia de vehiculos de gran potencia. En determinadas circunstancias, el vehiculo puede quedar apoyado sobre los rodillos de rodadura del banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos.

Otras desventajas de los bancos de pruebas convencionales con rodillos son, por ejemplo, el dificil acceso o incluso la falta de acceso al vehiculo desde abajo durante la prueba, asi como el peligro de que el vehiculo pueda abandonar involuntariamente el banco de pruebas durante las pruebas de potencia (el llamado deslizamiento, precisamente en caso de vehiculos de gran potencia con traccion en las cuatro ruedas). Asimismo, en los bancos de pruebas de rodillos se puede lograr una automatizacion completa, es decir, un modo de prueba sin conductor, solo con un coste tecnico extremadamente alto.

En la solicitud de patente, no publicada previamente, con el numero de expediente de la Oficina Alemana de Patentes y Marcas DE 10 2004 023 730.1 se describe un banco de pruebas, en el que una placa de base esta prevista sobre un bastidor de base para cada rueda que se va a comprobar, pudiendose posicionar entre las placas de base el vehiculo que se va a comprobar, pudiendose mover y fijar al menos dos placas de base opuestas entre si en direccion x del vehiculo, pudiendose mover y fijar sobre cada placa de base una placa de soporte en direccion y del vehiculo, sobre la que estan situados dispositivos de carga, pudiendose mover, por una parte, la placa de soporte "sin fuerza" y pudiendose generar, por la otra parte, un momento antagonista o una fuerza antagonista mediante los dispositivos de carga, por ejemplo, para simular un momento de retorno de direccion, y pudiendose aplicar este a la respectiva rueda o a la brida de rueda.

Estas medidas permiten, por una parte, crear un banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos sin rodillos de rodadura y, por la otra parte, simular otras funciones de los vehiculos de motor, por ejemplo, el momento de retorno de direccion provocado por fuerzas de cizallamiento, fuerzas verticales y fuerzas tangenciales de rueda durante la conduccion. En particular, se pueden transmitir o medir momentos de accionamiento y frenado grandes (incluso en vehiculos con traccion en las cuatro ruedas). Durante la prueba, los neumaticos del vehiculo no se someten a cargas, porque aun no estan montados o al menos no se encuentran en contacto con el rodillo de rodadura del banco de pruebas. Esto condiciona, asimismo, la libre seleccion del valor de friccion en base a la tecnica de simulacion mediante un control adecuado de las unidades de carga del banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos. Ademas, el vehiculo se sujeta firmemente, sin posibilidad de salida, en el banco de pruebas como resultado de las particularidades constructivas de este banco de pruebas, lo que impide un deslizamiento involuntario.

En una configuracion de este banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos, las placas de base moviles pueden estar dispuestas sobre dos carriles paralelos respectivamente, con preferencia sobre carriles de rodadura simple. Asimismo, las placas de soporte pueden estar dispuestas sobre dos carriles paralelos respectivamente, con preferencia sobre carriles de rodadura simple.

Los dispositivos de carga pueden presentar tambien en cada caso un motor (por ejemplo, un electromotor), asi como medios correspondientes para transmitir el movimiento de giro y el momento de giro del motor a la respectiva rueda

o a la brida de rueda del vehiculo. Esta transmision del movimiento de giro se puede llevar a cabo tambien, dado el caso, con discos adaptadores o sobre discos adaptadores, asi como con ayuda de acoplamientos de transmision.

Con el dispositivo de carga se puede aplicar, por ejemplo, un momento de giro exactamente definido, calculado online, o una fuerza definida, calculada online, por ejemplo, para generar o simular un momento de retorno de direccion. El termino "calculado online" significa en este contexto que la fuerza necesaria es transmitida por un modelo de vehiculo en el momento correcto a traves del banco de pruebas al elemento de regulacion, interno del banco de pruebas, del dispositivo de carga, el cual aplica a continuacion la fuerza de ajuste correspondiente. El modelo de vehiculo aparece simultaneamente en un ordenador de control principal "in the loop", o sea, con la notificacion de las fuerzas y la velocidad de giro de la rueda, procedentes del banco de pruebas, al ordenador de control. De manera alternativa o adicional, este modelo puede aparecer en paralelo en el aparato de control central del vehiculo y sustituir asi el modelo en el ordenador de control principal o verificar sus resultados de calculo.

Asimismo, el dispositivo de carga permite transmitir otros momentos al vehiculo, con los que se pueden comprobar, por ejemplo, los sistemas del chasis y del tren motriz, asi como todo el tren motriz del vehiculo.

En un ejemplo de realizacion, los medios para transmitir el movimiento de giro del motor pueden comprender una transmision por correa multiplicadora que transmite el movimiento de giro del motor a un arbol conectado a larespectiva rueda o brida de rueda. Esta sirve en particular para transmitir altos momentos de accionamiento y frenado al vehiculo con el fin de comprobar el tren motriz o todos los subsistemas, por ejemplo, el sistema de frenos del vehiculo.

En este sentido resulta conveniente prever en/sobre el arbol de union una masa adicional que rota de manera adecuada para aumentar el momento de inercia de masa.

Con este tipo de masa adicional, equilibrada y equipable de manera variable, se puede aumentar el momento de inercia de masa. Esto permite simular correspondientemente la inercia traslacional real del vehiculo. Al menos se puede apoyar la simulacion de la "masa inercial" del vehiculo mediante las unidades de carga. Ademas, las unidades de carga pueden generar una masa definida adicional que se simula electricamente.

Asimismo, los medios para transmitir el movimiento de giro del motor pueden presentar un adaptador para conectar el arbol de transmision al cubo del vehiculo o a la brida de rueda.

Este adaptador une el dispositivo de carga a la rueda o a la brida de rueda del vehiculo o apoya y sujeta el chasis en la posicion de prueba.

El adaptador puede presentar un dispositivo de apriete y centrado y se aproxima al vehiculo y se adapta mediante la adaptacion de la base de ruedas y la distancia entre ruedas de las unidades de carga.

El dispositivo de apriete y centrado permite unir el dispositivo de carga a la rueda o a la brida de rueda en un ciclo optimizado.

Se describe asimismo que el arbol de transmision puede ser un arbol articulado homocinetico.

Mediante este tipo de arbol, denominado tambien arbol articulado de velocidad constante (constant velocity joint shaft, CVJS), se puede seguir transmitiendo el momento de giro, que se va a transmitir, desde la transmision por correa multiplicadora al adaptador y desde este a la brida de rueda o al tren motriz del vehiculo. Sin embargo, dependiendo de los requerimientos se puede usar tambien en el eje no directriz, en vez del arbol articulado homocinetico, una union movil de arbol-arbol o un arbol cardan convencional con compensacion de longitud (para amortiguar las vibraciones, entre otros), usandose los arboles articulados homocineticos para los ejes delanteros directrices.

Por el documento US-PS6,044,696 es conocido un banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos, en el que las unidades de carga se pueden acoplar a las ruedas o a los alojamientos de ruedas del vehiculo. Las unidades de carga, asignadas a las ruedas directrices, estan montadas de manera que pueden seguir los movimientos de direccion de estas ruedas. Estas unidades de carga permiten simular casos de carga definidos que se pueden presentar durante la marcha.

Por el documento WO95/30133A1 es conocido el montaje estatico de un vehiculo al sujetarse el vehiculo mediante un disco adaptador en los alojamientos de ruedas. No obstante, en el caso del dispositivo mostrado y descrito aqui no se trata de un banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos, ya que no es posible hacer girar las ruedas del vehiculo. Por tanto, resulta imposible en particular la ejecucion de simulaciones de marcha.

En el caso del documento EP1491874A1 se trata de un documento no publicado antes de esta solicitud de patente. Este documento describe que en el caso de un banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos, una unidad de carga en total puede seguir los movimientos de direccion de una rueda de vehiculo. La energia cinetica para mover la unidad de carga con el movimiento de direccion debe ser aplicada aqui por la direccion.

Es objetivo de la presente invencion mejorar las pruebas en relacion con la direccion de vehiculos. A este respecto se deben minimizar en particular las fuerzas que han de ser aplicadas por la direccion para guiar simultaneamente las unidades de carga.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la presente invencion segun la reivindicacion 1 al seguir los dispositivos de carga, asignados a las ruedas directrices del vehiculo, los movimientos de direccion, ya que estos dispositivos de carga se pueden mover mediante elementos de ajuste, abasteciendose externamente estos elementos de ajuste de energia de ajuste neumatica, hidraulica o electrica.

En esta configuracion, las fuerzas para el movimiento simultaneo de los dispositivos de carga en total o de las partes correspondientes de los dispositivos de carga no tienen que ser aplicadas ventajosamente por la direccion del propio vehiculo que se va a comprobar. Los elementos de ajuste se controlan ventajosamente de modo que los angulos de direccion son detectados electronicamente y los elementos de ajuste se controlan de manera correspondiente. La deteccion electronica se puede llevar a cabo mediante codificadores de valor absoluto u "online" con unidades de medicion electronicas. Las unidades de medicion pueden ser en el caso mas simple pequefos electromotores con codificadores de seno-coseno de alta precision o similar. La carga de direccion del vehiculo, que se va a comprobar, se representa asi de manera mas realista que en la forma de realizacion descrita arriba con el dispositivo de desplazamiento mecanico.

Los elementos de ajuste pueden ser, por ejemplo, elementos electromotores, neumaticos o tambien hidraulicos.

Asimismo, se puede usar un electromotor adicional (por ejemplo, un motor de engranaje estandar) para simular momentos de retorno de direccion y fuerzas de direccion durante la prueba. Este se encuentra fijado adecuadamente en la unidad de direccion de la unidad de carga y se puede integrar en la unidad de carga mediante una transmision de correa dentada adicional. La unidad de direccion de la unidad de carga puede estar dividida en sus distintos grados de libertad de movimiento circular, por ejemplo, mediante correderas cruzadas y un manguito giratorio. El disco dentado de transmision mas pequefo de esta unidad de transmision esta instalado en el propio electromotor. El disco dentado mayor esta instalado debajo de la unidad de adaptacion de tal manera que una solicitacion del motor a un giro deseado con un momento de giro determinado transmite un momento de ajuste a la direccion del vehiculo.

Otra solucion de la presente invencion se consigue segun la reivindicacion 2 con un banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos, en el que los dispositivos de carga se pueden unir por arrastre de fuerza y/o forma a las ruedas, las bridas de rueda, los cubos de rueda o los discos adaptadores instalados aqui, pudiendose mover los dispositivos de carga asignados a ruedas directrices del vehiculo durante la prueba, estando subdivididos estos dispositivos de carga en una primera parte posicionada fijamente respecto al banco de pruebas para vehiculos y otra parte movil, formandose la primera parte mediante un electromotor y formandose la otra parte mediante un engranaje, estando realizada la union mecanica entre el electromotor y el engranaje de tal manera que el movimiento relativo traslacional entre el electromotor y el engranaje se garantiza con la condicion de una transmision constante y reproducible del momento y de la velocidad. El engranaje sigue los movimientos de direccion al poderse mover el engranaje junto con la union por arrastre de fuerza y/o forma mediante elementos de ajuste, abasteciendose externamente estos elementos de ajuste de energia de ajuste neumatica, hidraulica o electrica.

En esta configuracion, las fuerzas para el movimiento simultaneo de los dispositivos de carga en total o de las partes correspondientes de los dispositivos de carga (el engranaje junto con la union por arrastre de fuerza y/o forma) no tienen que ser aplicadas ventajosamente por el mecanismo de direccion del propio vehiculo que se va a comprobar. En esta configuracion, los elementos de ajuste se controlan ventajosamente de modo que los angulos de direccion son detectados electronicamente y los elementos de ajuste se controlan de manera correspondiente. La deteccion electronica se puede llevar a cabo mediante codificadores de valor absoluto u "online" con unidades de medicion electronicas. Las unidades de medicion pueden ser en el caso mas simple pequefos electromotores con codificadores de seno-coseno de alta precision o similar.

La carga de direccion del vehiculo, que se va a comprobar, se representa asi de manera mas realista que en la forma de realizacion, en la que las fuerzas para mover las partes correspondientes del dispositivo de carga tienen que ser aplicadas por el propio mecanismo de direccion.

Los elementos de ajuste pueden ser, por ejemplo, elementos electromotores, neumaticos o tambien hidraulicos.

Asimismo, se puede usar un electromotor adicional (por ejemplo, un motor de engranaje estandar) para simular momentos de retorno de direccion y fuerzas de direccion durante la prueba. Este se encuentra fijado adecuadamente en la unidad de direccion de la unidad de carga y se puede integrar en la unidad de carga mediante una transmision de correa dentada adicional. La unidad de direccion de la unidad de carga puede estar dividida en sus distintos grados de libertad de movimiento circular, por ejemplo, mediante correderas cruzadas y un manguito giratorio. El disco dentado de transmision mas pequefo de esta unidad de transmision esta instalado en el propio electromotor. El disco dentado mayor esta instalado debajo de la unidad de adaptacion de tal manera que una solicitacion del motor a un giro deseado con un momento de giro determinado transmite un momento de ajuste a la direccion del vehiculo.

Tanto en relacion con la reivindicacion 1 como la reivindicacion 2 se puede realizar una union por arrastre de fuerza, por ejemplo, mediante un acoplamiento de apriete. Una union por arrastre de forma se realiza al engranarse dos perfiles uno dentro de otro, como ocurre tambien, por ejemplo, en el caso de dos ruedas dentadas. Es posible asimismo una combinacion de cierre por arrastre de fuerza y cierre por arrastre de forma. Resulta esencial que la union este configurada de manera que las fuerzas, o sea, los momentos, asi como las velocidades, o sea, los numeros de revoluciones, sean transmitidos por la unidad de carga de manera definida al alojamiento de rueda, al cubo de rueda, a la rueda o al disco adaptador.

En ambas configuraciones segun las reivindicaciones 1 y 2 es posible asi ventajosamente realizar tambien pruebas en caso de angulos de viraje que no se podian representar con un dispositivo de carga rigido, asi como con bancos de pruebas de rodillos convencionales. Esto permite ventajosamente comprobar una pluralidad de funciones adicionales, por ejemplo, los sistemas integrados de asistencia al conductor para aumentar la seguridad, como el asistente de salida del carril, en el conjunto de vehiculos y, por tanto, tambien en el conjunto general de aparatos de control. En caso de pequefos movimientos de direccion de hasta un angulo de direccion de rueda de +/-3° aproximadamente, el angulo se puede compensar mediante el uso de un arbol articulado homocinetico. Si el movimiento de direccion aumentara de manera que el arbol articulado de velocidad constante pasa a un intervalo de sobrecarga, basado en el tipo constructivo, con respecto al angulo de pandeo, se pueden realizar pruebas de funcionamiento de vehiculos con ayuda del desplazamiento segun la presente invencion, incluso con estos angulos de direccion de rueda mayores.

En este caso no es necesario configurar todos los dispositivos de carga de manera que se puedan mover (al menos parcialmente) durante la prueba. En los vehiculos, solo las ruedas delanteras son usualmente ruedas directrices. Esto significa que los dispositivos de carga se pueden disefar para las ruedas traseras en estos vehiculos convencionales, como ya es conocido.

En relacion con la configuracion segun la reivindicacion 2 tampoco es imprescindible configurar todo el dispositivo de carga de manera que se pueda mover completamente durante la prueba. A este respecto, puede ser suficiente que solo se muevan algunas partes del dispositivo de carga.

El dispositivo de carga puede estar configurado tambien como motor hidraulico. En este caso no es necesario, a diferencia de otras formas de accionamiento explicadas mas adelante, prever un engranaje multiplicador u otras unidades de transmision adicionales. El dispositivo de carga esta compuesto entonces solo de la parte "motor hidraulico", asi como de la union de la toma de fuerza del motor hidraulico para la union por arrastre de forma y/o fuerza con el disco adaptador o el cubo de rueda, la brida de rueda o la rueda. El dispositivo de carga en total es movil. El motor hidraulico, a diferencia de otras formas de accionamiento, tiene la ventaja de presentar una densidad de potencia mayor, asi como una dinamica mayor en presencia de una masa pequefa.

En vez del motor hidraulico se puede usar tambien el electromotor con transmision por correa dentada multiplicadora, que ya se describio en relacion con el estado de la tecnica representado.

El dispositivo de carga puede estar configurado tambien, por ejemplo, como electromotor que mediante un engranaje se encuentra unido al disco adaptador o al cubo de rueda, a la brida de rueda o a la rueda. En este sentido puede ser suficiente mover a la vez solo el engranaje y configurar fijamente el electromotor durante la prueba. Esto tiene la ventaja de que se reducen las masas que se van a mover por traslacion. El engranaje puede ser, por ejemplo, un engranaje angular. En este caso se ha de usar adecuadamente como elemento de union entre el motor y el engranaje un arbol cardan de longitud variable o similar que garantice el movimiento relativo traslacional entre estos grupos constructivos (motor y engranaje) con la condicion de la transmision constante y reproducible del momento y de la velocidad. Las caracteristicas esenciales de esta configuracion forman parte de la reivindicacion 2.

La presente invencion permite transferir una cantidad parcial de pruebas de funcionamiento de vehiculos desde el final de la linea de produccion ("end of the line"), recargada con una gran cantidad de pruebas necesarias, a la linea de montaje y, por tanto, reducir la cantidad de pruebas al final de la linea. Despues de montarse los aparatos de control y las unidades correspondientes en la linea de montaje se puede realizar tempranamente una prueba de funcionamiento correspondiente durante la produccion.

En el sentido de una prueba integrada resulta posible comprobar tempranamente no solo la direccion del vehiculo y el sistema actuador de direccion, sino tambien todos los demas componentes del tren motriz y los sistemas integrados. Esto es valido en particular tambien para los llamados sistemas "X by wire".

Mediante la prueba mejorada en relacion con la direccion se pueden ejecutar ventajosamente tambien pruebas integradas del sistema general "vehiculo" y de todos sus subsistemas, incluyendo los componentes del tren motriz de disefo mecatronico de un vehiculo completo "drive by wire", asi como pruebas relacionadas de funcionamiento y funcionalidad de los sistemas integrados (sistemas de seguridad y de asistencia al conductor) en el conjunto "vehiculo". En el caso de las pruebas de funcionamiento de direccion es posible tambien, por ejemplo, comprobar bajo carga el funcionamiento de los reguladores de direccion mecatronicos y sus componentes. Esta prueba de funcionamiento puede contener, por ejemplo, la medicion de la energia consumida, asi como el modo de actuacion de los sistemas correspondientes.

En teoria se pueden ejecutar todas aquellas pruebas que no esten relacionadas directamente con la influencia dinamica de los propios neumaticos sobre la marcha posterior del vehiculo. La influencia de los neumaticos puede consistir, por ejemplo, en un alabeo del vehiculo debido a tipos de neumatico diferentes o debido a la presion de aire distinta de los neumaticos del eje accionado al producirse una fuerte aceleracion. Para este tipo de pruebas es necesario ademas un vehiculo listo para la entrega con ruedas y neumaticos montados, pudiendose ejecutar estas pruebas, por ejemplo, sobre un rodillo simple dinamico.

En la configuracion segun la reivindicacion 3, el engranaje se puede mover en una direccion que corresponde a la direccion longitudinal del vehiculo.

En este caso, el seguimiento de la direccion (movimiento de direccion del vehiculo que se va a comprobar) se puede realizar mediante un movimiento lineal de las partes movidas de la unidad de carga. El movimiento lineal se puede realizar con un esfuerzo comparativamente pequefo. Asi, por ejemplo, un electromotor orientado en direccion longitudinal del vehiculo puede presentar un arbol de salida orientado asimismo en direccion longitudinal del vehiculo. Este arbol de salida del electromotor es de longitud variable y constituye el arbol de entrada a un engranaje angular que se puede mover en direccion longitudinal del vehiculo con ayuda de metodos ya descritos (por ejemplo, mecanicamente o por electromotor). El arbol de salida del engranaje angular, un arbol transversal homocinetico, se aproxima en transversal a la direccion longitudinal del vehiculo al disco adaptador o al cubo de rueda, a la brida de rueda o a la rueda. Dado que en esta configuracion solo el engranaje angular con su arbol de salida y el acoplamiento mecanico se puede mover de manera traslacional hacia el vehiculo, se puede mover tambien solo una parte del dispositivo de carga.

En la configuracion segun la reivindicacion 4, el banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos esta configurado de manera que mediante actuadores controlables se puede someter a fuerzas al menos uno de los dispositivos de carga asignados a las ruedas directrices, por lo que los momentos de retorno de direccion o las fuerzas de direccion simulados se pueden aplicar desde el exterior sobre las ruedas directrices, las bridas de rueda de las ruedas directrices, los cubos de rueda de las ruedas directrices o los discos adaptadores instalados aqui.

Esto se refiere a la configuracion, en la que la unidad de carga en total es movil.

En la configuracion segun la reivindicacion 5, el banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos esta configurado de manera que mediante al menos un actuador controlable se puede someter a fuerzas al menos uno de los dispositivos de carga asignados a las ruedas directrices al someterse a fuerzas la unidad de adaptacion de al menos este dispositivo de carga respecto a las ruedas, las bridas de rueda, el cubo de rueda o los discos adaptadores instalados aqui, por lo que los momentos de retorno de direccion o las fuerzas de direccion simulados se pueden aplicar desde el exterior sobre las ruedas directrices, las bridas de rueda de las ruedas directrices, los cubos de rueda de las ruedas directrices o los discos adaptadores instalados aqui.

Esto se refiere a la configuracion, en la que el electromotor esta fijo respecto al banco de pruebas durante la prueba y solo se mueve el engranaje junto con la union por arrastre de fuerza y/o forma mediante los elementos de ajuste.

El actuador controlable puede ser un servomotor separado que actua con una transmision adecuada y una instalacion adecuada sobre las partes directrices de la unidad de carga. Las fuerzas, que se van a aplicar, se pueden calcular simultaneamente con el desarrollo de la prueba mediante un ordenador de control principal "in the loop", por lo que es posible transmitir los momentos de retorno de direccion y las fuerzas de direccion correspondientes a las ruedas/ejes directrices del vehiculo que se va a comprobar.

Si en una configuracion con un electromotor estan previstas ademas masas que se han de mover a la vez para aumentar las fuerzas de inercia de masa, es ventajoso unir en cualquier caso estas masas al arbol de salida del electromotor delante de la entrada del engranaje. Debido a la presencia de una mayor velocidad a la entrada del engranaje se pueden generar aqui con masas menores las mismas fuerzas de inercia de masa, reducidas a la rueda de vehiculo, que a la salida del engranaje con masas mayores. Por consiguiente, la reduccion de las masas, que se van a mover de manera traslacional, permite la realizacion de pruebas con una dinamica mayor. Ademas, determinados componentes de la instalacion pueden tener un disefo mas compacto y economico.

En el caso de los dispositivos de carga descritos es ventajoso que los sistemas para generar movimientos de giro y momentos de giro, por ejemplo, los electromotores descritos, se usen tambien para crear una union por arrastre de forma y/o fuerza con el cubo de rueda, las ruedas o el disco adaptador. Asi, por ejemplo, se puede crear una union por arrastre de forma y/o fuerza al presentar un acoplamiento de union elementos roscados que se enroscan en la rosca de la brida de rueda mediante el uso de acoplamientos de discos multiples especiales. La disposicion descrita permite automatizar ventajosamente el acoplamiento y el alojamiento del vehiculo en el banco de pruebas de funcionamiento. El banco de pruebas de funcionamiento permite asimismo realizar las pruebas de funcionamiento correspondientes de manera muy automatizada o incluso completamente autonoma, o sea, sin operario, mediante la simulacion de los estados de carga.

Un ejemplo de realizacion de la invencion se describe a continuacion por medio de los dibujos.

Muestran�

�ig. 1 una representacion en perspectiva de un banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos�

�ig. 2 una representacion esquematica del banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos�

�ig.

3 una representacion de una primera solucion segun la presente invencion, en la que un engranaje angular se desplaza longitudinalmente�

�ig. 4 una representacion esquematica en detalle de una unidad de carga para el eje trasero� y

�ig.

5 una representacion de otra solucion segun la presente invencion, en la que un engranaje angular se desplaza longitudinalmente.

El banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos, que aparece representado en la figura 1, esta compuesto de una estructura de base 101 que puede estar adaptada optimamente a las condiciones de la linea en la produccion en serie de vehiculos. Sobre esta estructura de base 101 estan colocadas cuatro unidades de carga, dos unidades (102, 103) para el eje delantero y dos unidades (104, 105) para el eje trasero, de tal manera que en el eje delantero

o en el eje trasero se puede adaptar la base de ruedas con ayuda de elementos de desplazamiento activos (por ejemplo, motores de husillo, asi como tambien accionamientos neumaticos o hidraulicos, etc.). A tal efecto, las unidades de carga deben estar fijadas sobre carriles de rodadura correspondientes. Todas las unidades de carga se pueden desplazar en transversal a la direccion longitudinal del vehiculo para la adaptacion de la distancia entre ruedas y la adaptacion del vehiculo (una vez mas con ayuda de unidades de desplazamiento correspondientes). Por unidades de carga se entienden aqui no solo los electromotores, sino tambien la totalidad de las partes integradas por el respectivo electromotor, asi como las demas partes que se necesitan para la transmision de fuerza y momento del electromotor a la rueda, a la brida de rueda o a un disco adaptador.

A continuacion se describe la estructura de un prototipo como ejemplo de una posible construccion de un banco de pruebas estacionario que no esta vinculado a la linea de montaje. El termino estacionario significa aqui que no se produce un cambio regular del vehiculo, vinculado a la duracion del ciclo, en el banco de pruebas de funcionamiento. La estructura de base optimizada para el uso en la linea de montaje, que se describe en la figura 1, se representa naturalmente de otra manera en los bancos de pruebas estacionarios, en los que el vehiculo, que se va a comprobar, no se ha de cambiar en base a la duracion del ciclo.

No obstante, las unidades de carga y su construccion descrita a continuacion pueden ser identicas, exceptuando la posibilidad de desplazamiento para la adaptacion de la base de ruedas y el ajuste de la distancia entre ruedas, asi como la adaptacion automatizable, ya descrita, al vehiculo que se va a comprobar en las condiciones de la produccion en serie.

La estructura mecanica del banco de pruebas para el modo estacionario esta representada en perspectiva en la figura 2. A continuacion se describen de manera explicita las unidades de carga para el eje delantero y el eje trasero, que pueden ser identicas a las unidades para el modo de produccion en serie y cuyo funcionamiento se diferencia en algunos detalles.

El equipamiento basico del banco de pruebas de funcionamiento es un bastidor de base 201 para fijar en el suelo la pieza de prueba (o sea, el vehiculo), asi como dos unidades de carga respectivamente en ambos lados del eje (identificadas con el numero 202 para el eje delantero y con el numero 203 para el eje trasero). Asimismo, el banco de pruebas de funcionamiento esta compuesto en el eje trasero de dos dispositivos de apoyo para el eje trasero (no representados en la figura 2). Estos dispositivos de apoyo soportan el eje trasero de manera permanente. Las ruedas en el eje delantero se elevan hasta la posicion de adaptacion mediante unidades de elevacion externas despues de colocarse y fijarse el vehiculo sobre el banco de pruebas. Las unidades de carga se adaptan, y apoyan a continuacion las ruedas de manera correspondiente en la posicion de prueba. Esta construccion se puede usar alternativamente tambien en el eje trasero, por lo que aqui no son necesarios dispositivos de apoyo permanentes.

El bastidor de base esta adaptado de manera correspondiente al vehiculo y fijado en puntos adecuados al respecto en los bajos del vehiculo. Este apoyo condiciona una fijacion tal del vehiculo que ninguna parte del vehiculo toca el suelo (incluyendo las ruedas que no han de estar montadas obligatoriamente). Ademas, el propio vehiculo se sujeta de manera segura en direccion x, y, asi como en particular en direccion z, el peso del vehiculo se apoya y se absorben las fuerzas y los momentos de vuelco transmitidos al sistema durante el desarrollo de la prueba.

Los soportes de sujecion tienen, por una parte, la funcion de soportar el vehiculo. Por la otra parte, el vehiculo se puede apoyar en los mufones de eje de manera que las masas no suspendidas (ruedas, neumaticos, componentes del freno, etc.) se sujetan en la posicion de prueba y ajuste (por ejemplo, en la llamada posicion de construccion "�0"). Se obtiene asi una variante de realizacion alternativa que es adecuada tambien, por ejemplo, para este tipo de bancos de pruebas estacionarios para camiones como meros bancos de pruebas de funcionamiento, sin pretender realizar pruebas de potencia del tren motriz. Estos soportes de sujecion pueden tener un disefo variable y pueden estar configurados de manera controlable desde el exterior.

En la produccion en serie, el transporte de entrada de la pieza de prueba se realiza mediante el llamado dispositivo de suspension que se indica en la figura 1 como bastidor 106. La funcion de fijacion y apoyo de las fuerzas, transmitidas a las piezas de prueba por las unidades de prueba, es asumida en la produccion en serie por una unidad separada de apoyo y fijacion, interna del banco de pruebas, que se aproxima por separado y se adapta a la pieza de prueba/vehiculo despues de finalizar el transporte de entrada del vehiculo hacia el banco de pruebas. Despues de que las unidades de carga, que asumen en la serie el apoyo de los ejes durante el desarrollo de la prueba en la posicion de prueba, se adaptan al cubo de rueda o a la rueda, etc., las unidades de apoyo regresan a la posicion basica y debajo del chasis del vehiculo se mantiene unicamente la funcion de las unidades de apoyo de absorber la fuerza de prueba y fijar el vehiculo.

Ademas, en el ejemplo concreto del prototipo, las fuerzas generadas durante la "prueba" de la pieza de prueba son soportadas por el bastidor de base y el vehiculo se sujeta de manera segura en su posicion.

A continuacion se explican las unidades de carga para el eje delantero (102 y 103 en la figura 1 y 202 en la figura 2), asi como el eje trasero (104 y 105 en la figura 1 y 203 en la figura 2). Esta unidad de carga esta integrada por los siguientes componentes basicos (vease figura 3).

301� Subestructura/armazon de base/bastidor de base de la unidad de carga individual 302� Maquina asincronica (maquina de carga) 303� Engranaje angular con rueda conica sobre placa de base de engranaje y soporte sobre carriles de rodadura

simple con carros de bolas, asi como los llamados limitadores de recorrido/topes (sobre los carriles de rodadura) para proteger los componentes del arbol 308 contra una solicitacion excesiva, condicionada por el angulo de pandeo

304� Disco volante para aumentar el momento de inercia de masa (por ejemplo, 0 400 x 100 mm), solucion alternativa para vehiculos mas pesados (por ejemplo, automoviles de lujo)� dos discos volantes, uno abridado al arbol receptor del motor y el otro, al arbol de entrada del engranaje

305� Unidad de adaptacion con disefo traslacional y rotatorio mediante correderas cruzadas sobre dos carriles de rodadura simple respectivamente con carros de bolas para descomponer el movimiento de giro en sus grados de libertad con limitadores de recorrido/topes (sobre los carriles de rodadura)

306� Unidad neumatica de ajuste para engranaje de transmision (3 posiciones� izquierda, centro, derecha), por ejemplo, con recorrido de ajuste de 150 mm, que se controla con ayuda de codificadores de valor absoluto en la unidad de adaptacion 305 y un control informatizado. Alternativamente se pueden usar las llamadas unidades de ajuste servohidraulicas o motores de husillo que no presentan ninguna movilidad constante, continua y guiada "online" de la unidad de engranaje.

307� Arbol cardan de longitud variable como unidad de union entre el motor fijo y el engranaje de movimiento

traslacional 308� Arbol articulado de velocidad constante para transmitir la carga a la pieza de prueba 309� Unidad de ajuste electromotriz para simular momentos de retorno de direccion y fuerzas de direccion

durante el movimiento de direccion, transmitidos de manera correspondiente mediante transmision por correa dentada y aplicados adecuadamente a la unidad de adaptacion 5 para actuar solo en el movimiento de giro.

La unidad de carga del eje no directriz (por ejemplo, el eje trasero) esta compuesta basicamente de los mismos componentes que la unidad de carga para el eje delantero. Dado que aqui no es necesario un ajuste mediante un seguimiento de angulos de direccion, se consiguen algunas simplificaciones constructivas que, a diferencia de la representacion de la figura, se explican a continuacion por medio de la figura 4.

403� El propio engranaje angular es identico al de la unidad de carga para el eje delantero, pero se eliminan, sin embargo, los carriles de rodadura simple, los carros de bolas y, por tanto, la unidad de ajuste para el engranaje.

405� Como el elemento 305 en la figura 3, pero no directriz, o sea, no esta montado de manera giratoria ni desplazable, ni sobre carriles de rodadura simple, ni correderas cruzadas. La unidad de adaptacion no tiene que estar disefada de manera directriz, es decir, se eliminan los carriles de rodadura simple y los carros de bolas. Mediante los grados de libertad internos de la propia unidad de adaptacion se puede compensar la via y la inclinacion de la rueda trasera. Solo se debe apoyar la fuerza que mantiene el eje trasero en posicion de prueba. Como alternativa es posible tambien prever una unidad de adaptacion que este compuesta del mismo dispositivo que para el eje delantero. En la figura 4 aparece representada solo una alternativa. En esta alternativa, el apoyo de la fuerza del eje trasero es asumido por un soporte separado y externo debajo del vehiculo. Se elimina una unidad de desplazamiento para el engranaje de transmision.

407� El arbol de union entre el motor y el engranaje puede ser mas corto y no es necesario que sea de longitud variable.

408� El arbol articulado de velocidad constante desaparece y es sustituido por una unidad de compensacion que tiene unicamente la funcion de compensar los pequefos angulos de via e inclinacion de la rueda trasera y transmitir el momento.

La figura 5 muestra una configuracion alternativa de la unidad de carga para ruedas directrices que esta configurada de manera que puede seguir los angulos de direccion del vehiculo. Aqui se puede observar un electromotor 502 orientado en direccion longitudinal del vehiculo al igual que su arbol de salida 507. Este arbol de salida 507 es simultaneamente el arbol de entrada de un engranaje angular 503. El arbol 507 es de longitud variable.

Se puede observar que sobre el arbol 507, delante del engranaje angular 503, esta dispuesta una masa 504. Esta masa 504 gira ventajosamente a la velocidad angular (mayor) del electromotor 502, de manera que esta masa se puede disefar en total de modo mas simple para generar fuerzas de inercia de masa correspondientes.

El arbol de salida homocinetico 508 del engranaje angular 503 esta orientado en transversal a la direccion longitudinal del vehiculo y conectado a una unidad de adaptacion 505.

Se puede observar que el engranaje angular 503 con su arbol de salida 508 y la unidad de adaptacion 505 se puede mover sobre carriles orientados en direccion longitudinal del vehiculo.

En la representacion de la figura 5 se puede observar un vastago de arrastre mecanico 510 que, partiendo de la placa de base, arrastra el engranaje 503 montado sobre los carriles. Aqui se puede observar tambien que este arrastre se amortigua mediante muelles.

La fijacion del vehiculo sobre los alojamientos de vehiculo descritos se lleva a cabo en el caso estacionario manualmente mediante atornillado con grapas de presion correspondientes u otras posibilidades de sujecion o con elementos basculantes o elementos de apriete automaticos de cualquier tipo y funcionamiento.

En la fabricacion en serie en la linea de produccion, el dispositivo de soporte y transporte integrado y ya existente (por ejemplo, el llamado dispositivo de suspension) transporta el vehiculo hacia dentro y hacia afuera del banco de pruebas.

La prueba/el desarrollo de la prueba con un banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos segun la invencion tiene lugar en la produccion en serie de la siguiente manera�

�

El vehiculo se situa o se introduce en el banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos y se fija de la manera descrita despues de haberse identificado el tipo (con preferencia de manera inalambrica mediante sistemas de radio u otros sistemas de comunicacion inalambricos).

�

Las unidades de carga ajustables se adaptan a la base de ruedas y a la distancia entre ruedas del vehiculo que se va a comprobar, si esto fuera necesario.

�

Se establece la comunicacion con los aparatos de control, internos del vehiculo (con preferencia de manera inalambrica mediante sistemas de radio u otros sistemas de comunicacion inalambricos, pero tambien mediante cable instalado por union enchufable).

�

A continuacion o simultaneamente se adapta el dispositivo de carga al vehiculo, por ejemplo, mediante elementos de centrado y sujecion que pueden engranar en la llanta, la brida de rueda o el cubo de rueda. La adaptacion se puede llevar a cabo tanto por arrastre de forma como de fuerza o mediante la combinacion de estos dos procedimientos. Ademas, es posible usar unidades de atornillado o mordazas de apriete y sujecion, asi como un disco adaptador por cada rueda (montado durante el propio proceso o previamente).

�

Se comprueba el vehiculo.

�

Los datos de la prueba se almacenan y se archivan o se procesan de manera correspondiente. Los aparatos de control de vehiculo se parametrizan, si esto fuera necesario.

�

El vehiculo se separa de su fijacion.

�

El vehiculo se saca de la zona del banco de pruebas y se transporta, por ejemplo, para otro montaje de rueda (si esto no se hubiera realizado aun).

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos, en el que los dispositivos de carga (102, 103, 104, 105) se pueden unir por arrastre de fuerza y/o forma a las ruedas, las bridas de rueda, los cubos de rueda o los discos adaptadores instalados aqui, pudiendose mover los dispositivos de carga (102, 103), asignados a las ruedas directrices del vehiculo, durante la prueba de manera que los dispositivos de carga (102, 103) asignados a las ruedas directrices del vehiculo pueden seguir los movimientos de direccion, caracterizado porque los dispositivos de carga (102, 103), asignados a las ruedas directrices del vehiculo estan configurados de tal manera que pueden seguir en total los movimientos de direccion al poderse mover estos dispositivos de carga (102, 103) mediante elementos de ajuste (306), abasteciendose externamente estos elementos de ajuste (306) de energia de ajuste neumatica, hidraulica o electrica.

2. 2.

   Banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos, en el que los dispositivos de carga (102, 103, 104, 105) se pueden unir por arrastre de fuerza y/o forma a las ruedas, las bridas de rueda, los cubos de rueda o los discos adaptadores instalados aqui, pudiendose mover durante la prueba los dispositivos de carga (102, 103) asignados a las ruedas directrices del vehiculo, caracterizado porque los dispositivos de carga (102, 103), asignados a las ruedas directrices del vehiculo, estan subdivididos en una primera parte posicionada fijamente respecto al banco de pruebas para vehiculos y otra parte que es movil, estando formada la primera parte por un electromotor (302, 502) y estando formada la otra parte por un engranaje (303, 503), estando realizada la union mecanica (307) entre el electromotor (302) y el engranaje (303) de tal manera que el movimiento relativo traslacional entre el electromotor

   (302) y el engranaje (303) se garantiza con la condicion de la transmision constante y reproducible del momento y de la velocidad, siguiendo el engranaje (303) los movimientos de direccion al poderse mover el engranaje (303) mediante elementos de ajuste (306), abasteciendose externamente estos elementos de ajuste (306) de energia de ajuste neumatica, hidraulica o electrica.

3. 3.

   Banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos segun la reivindicacion 2, caracterizado porque el engranaje (303) se puede mover en una direccion que corresponde a la direccion longitudinal del vehiculo.

4. 4.

   Banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos segun la reivindicacion 1, caracterizado porque mediante al menos un actuador controlable (309) se puede someter a fuerzas al menos uno de los dispositivos de carga asignados a las ruedas directrices, de tal modo que los momentos de retorno de direccion o las fuerzas de direccion simulados se pueden aplicar desde el exterior sobre las ruedas directrices, las bridas de rueda de las ruedas directrices, los cubos de rueda de las ruedas directrices o los discos adaptadores instalados aqui.

5. 5.

   Banco de pruebas de funcionamiento para vehiculos segun una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado porque mediante al menos un actuador controlable (309) se puede someter a fuerzas al menos uno de los dispositivos de carga asignados a las ruedas directrices al poderse someter a fuerzas una unidad de adaptacion

   (305) de este al menos un dispositivo de carga respecto a las ruedas, las bridas de rueda, los cubos de rueda o los discos adaptadores instalados aqui, por lo que los momentos de retorno de direccion o las fuerzas de direccion simulados se pueden aplicar desde el exterior sobre las ruedas directrices, las bridas de rueda de las ruedas directrices, los cubos de rueda de las ruedas directrices o los discos adaptadores instalados aqui.