ES2206863T3 - Sistema de control de un soporte hidroelastico. - Google Patents
Sistema de control de un soporte hidroelastico.Info
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Abstract
ESTE SISTEMA DE CONTROL DE UN SOPORTE (1) INTERPUESTO ENTRE UN MOTOR (2) Y LA ESTRUCTURA (3) DE UN VEHICULO AUTOMOVIL, QUE LLEVA CAMARAS DE TRABAJO (7) Y DE EXPANSION (8), LLENAS DE LIQUIDO Y CONECTADAS ENTRE SI POR UN PASO (9), EN EL QUE LA CAMARA DE TRABAJO (7) ESTA DELIMITADA EN PARTE POR UN TABIQUE MOVIL (10) ELASTICO, QUE LLEVA UN EMPUJADOR (11) CON EL CUAL COOPERA UN DISPOSITIVO DE ARRASTRE (12) PARA APLICAR DESPLAZAMIENTO A ESTE TABIQUE, PARA CREAR EN ESTA CAMARA (7) FUERZAS SINCRONAS DE PRESION CON LOS ARMONICOS DE LAS VIBRACIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR, SE CARACTERIZA PORQUE EL DISPOSITIVO DE ARRASTRE LLEVA UN MOTOR ELECTRICO (13) CONECTADO AL EMPUJADOR (11) POR MEDIOS DE ACCIONAMIENTO (16) SEGUN UN MOVIMIENTO LINEAL ALTERNO Y PORQUE LLEVA MEDIOS (22) DE CONTROL DE ESTE MOTOR ELECTRICO (13) EN VELOCIDAD Y EN POSICION ANGULAR, EN UNA SEÑAL DE CICLO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR (24).
Description
Sistema de control de un soporte
hidroelástico.
La presente invención se refiere a un soporte
hidroelástico destinado a quedar interpuesto entre dos conjuntos que
se trata de suspender el uno con relación al otro.
Más particularmente, la invención se refiere a un
soporte de este tipo destinado a quedar interpuesto entre un motor o
grupo motopropulsor de vehículo automóvil y el resto de la
estructura o chasis del mismo para suspender este motor dentro del
vehículo.
Se han descrito ya soportes hidroelásticos de
este tipo en los documentos FR-A-2
364 373 y FR-A-2 670 261
(EP-A-0 490 717).
Tal soporte hidroelástico comprende generalmente
dos armaduras unidas respectivamente a los dos conjuntos que se
trata de suspender, es decir, al motor y al resto del vehículo,
quedando unidas estas dos armaduras por una masa de material
elastomérico.
Además, este soporte comprende por lo menos una
cámara de trabajo delimitada por lo menos en parte por la masa de
material elastomérico y una cámara de expansión, estando estas dos
cámaras llenas de líquido y unidas entre sí por un paso de
comunicación.
En tal soporte, la cámara de trabajo está
igualmente delimitada en parte por un tabique móvil hecho con
material elástico, cuya cara exterior comprende un repulsor con el
cual coopera un dispositivo de arrastre de este tabique móvil para
aplicar al mismo unos desplazamientos accionados, a fin de crear en
la cámara de trabajo unas fuerzas de presión sincrónicas con unas
armónicas de las vibraciones de funcionamiento del motor.
Más particularmente, estas fuerzas de presión son
sincrónicas con las armónicas de orden 2 de las vibraciones de
excitación procedentes de este motor.
De hecho, la finalidad de estos dispositivos es
la de crear en el interior de tal soporte que une el motor al resto
de la estructura del vehículo, unos esfuerzos que se oponen a los
esfuerzos engendrados por los desplazamientos relativos del motor
con relación al resto de la estructura del vehículo,
independientemente de su origen.
Este soporte engendra entonces fuerzas en
sincronismo con las desarrolladas por el motor y su funcionamiento
necesita una aportación de energía exterior.
Este tipo de soporte es de hecho una aplicación
particular al zumbido de orden 2 de motores de cuatro cilindros en
línea con suspensión pendular.
Son muy numerosos los vehículos equipados con
este tipo de motores.
El objeto de la invención es pues el proponer un
sistema de mando sincrónico de tal soporte. Este mando menos costoso
que un mando de soporte activo regulado en amplitud y en fase, es
una solución compatible con la suspensión pendulada de los motores,
en la cual los soportes se encuentran en el plano vertical que
contiene el eje anti-balanceo. Sabiendo que la
excitación tiene lugar a una amplitud constante, y que es
independiente del régimen y de la carga de funcionamiento del motor,
se puede entonces definir un soporte con activación sincrónica como
ha sido descrito en los documentos antes mencionados.
A tal efecto, la invención tiene por objeto un
soporte hidroelástico destinado a quedar interpuesto entre un motor
de vehículo automóvil y el resto de su estructura, para suspender
este motor dentro del vehículo, comprendiendo dos armaduras unidas
respectivamente al motor y al resto del vehículo, estando unidas
estas dos armaduras por una masa de material elastomérica, y
comprendiendo el soporte por lo menos una cámara de trabajo
delimitada al menos en parte por la masa de material elastomérico, y
una cámara de expansión, encontrándose estas dos cámaras llenas de
líquido y unidas entre sí por un paso de comunicación y en el cual
la cámara de trabajo se encuentra igualmente delimitada en parte por
un tabique móvil de material elástico, cuya cara exterior comprende
un repulsor con el cual coopera un dispositivo de arrastre del
tabique móvil para aplicar a esta última unos desplazamientos con el
fin de crear en la cámara de trabajo unas fuerzas de presión
sincrónicas con las armónicas de las vibraciones de funcionamiento
del motor, caracterizado porque el dispositivo de arrastre del
tabique móvil del soporte comprende un motor eléctrico de corriente
continua cuyo eje de salida está comunicado con el repulsor de este
tabique móvil por unos medios de arrastre de éste siguiendo un
movimiento lineal alternativo y porque comprende unos medios de
ajuste de este motor eléctrico, en velocidad y en posición angular,
bajo una señal de ciclo de funcionamiento del motor.
Se comprenderá mejor la invención por la
descripción que sigue, dada únicamente a titulo de ejemplo y hecha
con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la fig. 1 representa un esquema sinóptico en
corte que ilustra la estructura y el funcionamiento de un soporte
hidroelástico que entra en la constitución de un sistema de
accionamiento según la invención;
- la fig. 2 representa una vista en corte de un
ejemplo de realización de tal soporte hidroelástico; y
- la fig. 3 representa un esquema sinóptico que
ilustra un ejemplo de un sistema de accionamiento según la
invención.
Se reconocerá en efecto en estas figuras un
soporte hidroelástico designado por la referencia general 1.
Este soporte presenta una estructura análoga a
las de los soportes descritos en los documentos antes mencionados, y
está adaptado para quedar interpuesto entre dos conjuntos que se
trata de suspender el uno con relación al otro, y más
particularmente, para quedar interpuesto entre un motor o grupo
motopropulsor designado por la referencia general 2 en la figura 1,
de un vehículo automóvil, y el resto de la estructura o chasis de
este vehículo, designado por la referencia general 3.
Tal soporte designado por la referencia general 1
comprende dos armaduras designadas por las referencias generales 4 y
5 en esta figura 1, unidas respectivamente al motor y al resto del
vehículo, quedando unidas estas dos armaduras por una masa de
material elastomérico designada por la referencia general 6.
Además, el soporte comprende por lo menos una
cámara de trabajo 7 delimitada al menos en parte por la masa de
material elastomérica 6 y una cámara de expansión 8, estando estas
dos cámaras llenas de líquido y comunicándose entre sí por un paso
de comunicación 9.
En este tipo de soporte, la cámara de trabajo 7
queda igualmente delimitada en parte por un tabique móvil 10 hecho
con material elástico, cuya cara exterior comprende un repulsor 11,
con el cual coopera un dispositivo de arrastre designado por la
referencia general 12, de este tabique móvil, para aplicar a este
último unos desplazamientos accionados de manera que se crean en la
cámara de trabajo 7 unas fuerzas de presión sincrónicas con las
armónicas de las vibraciones de funcionamiento del motor.
Este soporte hidroelástico tiene pues igualmente
la definición de los soportes descritos en los documentos antes
mencionados respecto a la disposición de las cámaras de trabajo y de
expansión y del paso de comunicación que realiza la unión entre
estas dos cámaras, formando así una columna y permitiendo amortiguar
el efecto de incidencia.
Por otra parte, este soporte presenta igualmente
el principio de chapaleta, pero en el sistema según la invención
está asociado a un sistema activo sincrónico con la excitación del
motor, con una relación de fase constante con relación a su
cigüeñal.
En este caso, conviene filtrar las vibraciones
del motor ligadas al ciclo termodinámico de éste y a las inercias de
las masas en movimiento alternativo por ejemplo entre 30 y 200
hertzios, es decir, que el soporte hidroelástico permite reducir o
incluso anular, el fenómeno llamado de zumbido en el habitáculo del
vehículo.
Conviene entonces adoptar una solución
consistente en la generación en el soporte de vibraciones opuestas a
las del motor del vehículo, por aportación de energía exterior, es
decir, por activación sincrónica de una válvula de chapaleta
mediante un sistema de accionamiento que describiremos a
continuación en detalle.
Para ello, se dispone pues del soporte
sincrónico, que, gracias al movimiento de vaivén del sistema válvula
de chapaleta-émbolo del soporte, imprimido por el dispositivo de
arrastre, pulsa en fase y en amplitud constante, flúido al interior
de la cámara de trabajo 7.
Como describiremos después con mayor detalle,
esta regulación se efectúa por intermedio de un motor eléctrico de
corriente continua accionado por un sistema de bucle con bloqueo de
fase.
Si partimos de una perturbación vibratoria del
motor del vehículo, de forma X_{s} = A Sin(\omega.t),
convendrá engendrar un desplazamiento lineal del tabique del
soporte, de forma X_{p} = K.A sin(\omega.t).
Como hemos indicado anteriormente, al ser
constante la amplitud vibratoria, es decir la perturbación, se puede
entonces aportar la corrección siguiendo el mismo principio.
Además, el sistema según la invención utiliza
como accionador un motor eléctrico giratorio de corriente continua,
asociado por ejemplo a un mecanismo de
biela-manivela que transforma el movimiento de
rotación del eje de salida de este motor en movimiento lineal
alternativo del repulsor y por tanto, del tabique móvil del
soporte.
La amplitud del movimiento del émbolo del soporte
queda fijada en función de la amplitud de la perturbación del motor
del vehículo y de la sección del émbolo del soporte.
Mediante un método de cálculo por elementos
terminados, es posible determinar la sección de émbolo equivalente
del soporte.
Conociendo la amplitud vibratoria del motor del
vehículo, es entonces posible calcular de manera clásica la cantidad
de flúido transferida al soporte y determinar la compensación
necesaria, restando esta misma cantidad por intermedio de la válvula
de chapaleta regulada del soporte.
Conviene entonces reproducir la frecuencia y la
fase de la señal de excitación, regulando la velocidad de rotación y
la posición angular del motor eléctrico.
Así pues, sólo queda seguir la fase de la
vibración perturbadora y no la propia vibración.
Es sabido que las calculadoras de control de
funcionamiento de los motores de vehículo suministran una señal de
ciclo o fase de funcionamiento de la misma, es decir,
correspondiente a su punto muerto alto, en un desfase constante y
conocido correspondiente, de modo que no queda más que pasar la
corrección a esta señal.
Basta para ello con utilizar esta señal como
consigna, para utilizarla en el motor eléctrico, tanto en velocidad
como en posición angular.
Esto se realiza por ejemplo utilizando un bucle
con bloqueo de fase.
No es ya necesario, pues, recurrir a la medición
del desplazamiento.
No volveremos aquí a las ecuaciones de
funcionamiento bien conocidas de tal tipo de motor eléctrico, que
permiten determinar su accionamiento.
Tal motor eléctrico debe poder girar a una
velocidad máxima doble de la del motor del vehículo, esto es,
aproximadamente por ejemplo 12.000 giros por minuto, o girar a la
misma velocidad, pero en este caso es necesario duplicar la
activación por un acoplamiento por piñón o correa.
Esto corresponde a una frecuencia máxima de 200
hertzios.
La parte electrónica del accionamiento asegura la
sincronización entre el paso del punto muerto alto (PMH = punto de
referencia del ciclo motor) del motor de explosión con la posición
alta del émbolo de este soporte.
La información relativa al motor del vehículo es
en general una señal periódica de frecuencia variable. Su forma es
almenada y la señal la suministra la calculadora de control de
funcionamiento de este motor, cuyo período corresponde a la armónica
2 de las vibraciones de funcionamiento del mismo y por tanto el
desfase \Delta \Phi con respecto al punto de referencia es una
constante conocida.
A tal efecto, esta calculadora puede por ejemplo
estar asociada a unos medios de detección constituidos por ejemplo
por un captador de tipo inductor, de un blanco situado en el extremo
del cigüeñal.
La señal procedente de este captador se configura
electrónicamente para obtener una señal lógica. La salida responde a
un impulso por media vuelta del motor (cigüeñal).
Además, se dispone en la salida del motor
eléctrico, esto es, por ejemplo sobre el eje de salida del mismo que
acciona el movimiento del émbolo del soporte, unos medios de
medición de su posición angular.
Estos medios pueden por ejemplo comprender un
codificador óptico o magnético que suministre impulsos.
Los medios de arrastre del sistema según la
invención, es decir, el sistema por ejemplo de
biela-manivela, está montado de manera que se
desfase un impulso de posición de este motor eléctrico en \Delta
\Phi con respecto al paso a la posición elevada dentro del ciclo
de funcionamiento del motor del vehículo.
En tales condiciones, se puede alcanzar el
objetivo de accionamiento situando la fase angular medida del motor
eléctrico sobre la de la señal suministrada por la calculadora de
control del funcionamiento del motor del vehículo.
Un circuito de regulación permite realizar esta
operación según un principio que describiremos detalladamente.
De hecho, este circuito presenta una estructura
clásica de bucle de bloqueo de fase, en la cual la fase de la señal
de salida de la calculadora de control de funcionamiento del motor
constituye el valor de consigna.
El conjunto constituido por el motor eléctrico y
su codificador de posición angular representa el sistema que se
trata de regular y un filtro de paso bajo asociado a un amplificador
de potencia puede ser utilizado como corrector.
Se puede reconocer así en la figura 2 el soporte
hidroelástico 1 con sus armaduras 4 y 5, la masa de material
elastomérico 6, la cámara de trabajo 7, la cámara de expansión 8, el
paso de comunicación 9, el tabique móvil 10, el repulsor 11 y el
dispositivo de arrastre 12.
Como hemos indicado anteriormente, este
dispositivo de arrastre comprende un motor eléctrico giratorio de
corriente continua designado por la referencia general 13 en esta
figura.
Este motor puede comprender, como hemos indicado
anteriormente, un codificador de posición angular integrado que
suministre una señal de impulso.
Este motor queda dispuesto en unos medios
cualesquiera de soporte designados por la referencia general 14 en
esta figura 2 y el eje de salida correspondiente comprende unos
medios de unión designados por la referencia general 15 con un
sistema de biela-manivela designado por la
referencia general 16 en esta figura.
Así, por ejemplo, este eje de salida del motor
eléctrico queda comunicado con una biela designada por la referencia
general 17 alrededor de la cual se encuentra dispuesto un extremo de
una manivela designada por la referencia general 18 cuyo otro
extremo queda asociado al repulsor 11 del tabique móvil 10 del
soporte.
Unos soportes de guía, respectivamente, 19, 20 y
21, están dispuestos a un lado y otro de este mecanismo de
biela-manivela y entre la biela y la manivela.
Es evidente pues que el accionamiento de este
motor giratorio permite aplicar por intermedio de dicho mecanismo de
biela-manivela, fuerzas de presión a la cámara de
trabajo del soporte.
A tal efecto, el funcionamiento del motor
eléctrico queda regulado en velocidad y en posición angular conforme
a una señal de ciclo de funcionamiento del motor.
Esto aparece ilustrado en la figura 3, en la cual
puede reconocerse el soporte hidroelástico 1 y los medios de
arrastre 12 comunicados con el repulsor 11 del tabique móvil 10
correspondiente.
Como hemos indicado anteriormente, estos medios
de arrastre comprenden el motor eléctrico 13 de corriente continua
cuyo eje de salida queda comunicado por el mecanismo por ejemplo de
biela-manivela 16 a dicho repulsor 11 del tabique
móvil 10 del soporte.
De hecho, los medios de acoplamiento del
funcionamiento de este motor comprenden un bucle de bloqueo de fase
designado por la referencia general 22 en esta figura 3,
comprendiendo un comparador de fase designado por la referencia
general 23, que recibe en su admisión, como consigna, una señal de
ciclo de funcionamiento del motor procedente por ejemplo de una
calculadora de control de funcionamiento correspondiente, designada
por la referencia 24 y una señal de posición angular del motor
eléctrico, suministrada por ejemplo por un codificador de posición
25, asociado al eje de salida del mismo u otro.
La señal de error de salida de este comparador de
fase 23 queda adscrita a un filtro de paso bajo designado por la
referencia general 26, cuya salida está conectada a la entrada de
unos medios de amplificación designados por la referencia general
27, para asegurar el accionamiento correspondiente a la alimentación
del motor de corriente continua 13.
Se comprenderá así que es posible reproducir la
frecuencia y la fase de la señal de excitación del motor del
vehículo regulando la velocidad de rotación y la posición angular de
este motor eléctrico, lo cual permitirá seguir la fase de esta
vibración perturbadora.
Es evidente, naturalmente, que pueden
considerarse diferentes formas de realización de este sistema de
accionamiento.
Claims (6)
1. Soporte hidroelástico (1) destinado a quedar
interpuesto entre un motor (2) de vehículo automóvil y el resto de
la estructura (3) del mismo, para suspender este motor dentro del
vehículo, comprendiendo dos armaduras (4, 5) conectadas
respectivamente al motor (2) y al resto del vehículo (3), quedando
unidas estas dos armaduras por una masa de material elastomérico
(6), comprendiendo además el soporte por lo menos una cámara de
trabajo (7) delimitado al menos en parte por la masa de material
elastomérico (6), y una cámara de expansión (8), quedando estas dos
cámaras llenas de líquido y comunicadas entre sí por un paso de
comunicación (9), y en el cual la cámara de trabajo (7) está
igualmente delimitada en parte por un tabique móvil (10) hecho con
material elástico, cuya cara exterior comprende un repulsor (11) con
el cual coopera un dispositivo de arrastre (12) del tabique móvil
para aplicar a este último desplazamientos accionados, a fin de
crear en la cámara de trabajo (7) unas fuerzas de presión
sincrónicas con las armónicas de las vibraciones de funcionamiento
del motor, caracterizado porque el dispositivo de arrastre
(12) del tabique móvil (10) del soporte comprende un motor eléctrico
de corriente continua (13), cuyo eje de salida está conectado con el
repulsor (11) de este tabique móvil (10) por unos medios de
accionamiento (16) siguiendo un movimiento lineal alternativo y
porque comprende unos medios (22) de ajuste de este motor eléctrico
(13) en velocidad y en posición angular, bajo una señal de ciclo de
funcionamiento del motor (24).
2. Soporte según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de ajuste comprenden un bucle
de bloqueo de fase (22) que recibe en su entrada, como consigna, la
señal (24) de ciclo de funcionamiento del motor y una señal (25) de
posición angular del motor eléctrico (13).
3. Soporte según la reivindicación 2,
caracterizado porque la señal de ciclo de funcionamiento del
motor es suministrada por una calculadora de control de
funcionamiento del mismo (24).
4. Soporte según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque la señal de posición angular del motor
eléctrico (13) es suministrada por un captador (25) asociado a su
eje de salida.
5. Soporte según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el bucle de
bloqueo de fase comprende unos medios (23) de comparación de las
señales para suministrar una señal de error y unos medios de filtro
(26) y de amplificación (27) de la misma para regular el motor
eléctrico (13).
6. Soporte según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios
de accionamiento del tabique móvil (11) del soporte (10) comprenden
un mecanismo de biela-manivela (16).
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