ES2207603T3

ES2207603T3 - Sistema y procedimiento para el control de la presion de inflado de un neumatico de vehiculo.

Info

Publication number: ES2207603T3
Application number: ES01909709T
Authority: ES
Inventors: Siegfried Reck
Original assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Current assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2004-06-01
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: DE50100799D1; ATE252000T1; EP1261499B1; WO2001064461A1; EP1261499A1; DE10009911C1

Abstract

Sistema para el control de la presión de inflado de un neumático de una rueda de vehículo automóvil (2), que contiene los siguientes componentes: - un sensor (14) asociado a la rueda (2), que registra el sonido producido por las vibraciones de la rueda (2) y - un circuito de evaluación (18) para la evaluación de las señales del micrófono (14) y para la emisión de un mensaje de error cuando la presión de inflado en el neumático de la rueda (2) difiere de un valor teórico de presión de inflado, caracterizado porque se asocia a la rueda (2) un resorte neumático (10) con un fuelle (12), que encierra un volumen de aire, y porque el sensor (14) se dispone en el interior del volumen de aire cerrado.

Description

Sistema y procedimiento para el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo.

La invención se refiere a un sistema para el control de la presión de inflado de un neumático de una rueda de vehículo automóvil, que contiene los siguientes componentes:

-: un sensor asociado a la rueda, que registra el sonido producido por las vibraciones de la rueda y

-: un circuito de evaluación para la evaluación de las señales del micrófono y para la emisión de un mensaje de error cuando la presión de inflado en el neumático de la rueda difiere de un valor teórico de presión de inflado.

La invención se refiere, además, a un procedimiento para el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo. Por el documento DE-PS-3709981 se conoce un sistema para el registro de la presión de inflado de un neumático de vehículo, según el preámbulo de la reivindicación 1, en el que se asocia a cada neumático del vehículo automóvil un sensor en forma de micrófono para sonido propagado por estructuras sólidas. Cada micrófono para sonido propagado por estructuras sólidas se sitúa en el chasis, en proximidad directa de la rueda correspondiente, y registra las vibraciones que se transmiten al chasis a causa del paso de rueda. El espectro de frecuencia de estas vibraciones varía cuando en la rueda, que tiene asociado el micrófono para sonido
propagado por estructuras sólidas correspondiente, tiene lugar un aumento de presión o un descenso de presión respecto a un valor teórico de presión. El espectro de frecuencias registrado se evalúa en un circuito de evaluación y se envía un aviso al conductor del vehículo automóvil cuando se determina en el neumático una variación respecto al valor teórico de presión.

Con el sistema conocido por el documento DE-PS-3709981 se puede registrar, de manera fiable, una variación de la presión de inflado en un neumático de vehículo respecto a un valor teórico de presión de inflado. Sin embargo, se hace constar que los micrófonos para sonido propagado por estructuras sólidas fijados al chasis son piezas sensibles, que se pueden deteriorar fácilmente por salpicaduras de agua, desprendimiento de piedras, etc. En el caso de deterioro de uno de los micrófonos para sonido propagado por estructuras sólidas, ya no es posible el control de la presión de inflado del neumático correspondiente del vehículo automóvil.

La invención tiene como objetivo perfeccionar un sistema para el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo automóvil, del tipo mencionado al principio, de modo que el sensor asociado al neumático se proteja adecuadamente frente a las influencias ambientales. Además, la invención tiene como objetivo establecer un procedimiento que permita el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo automóvil con ayuda del sistema.

El objetivo se alcanza, según las características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1, porque se asocia a la rueda un resorte neumático con un fuelle, que encierra un volumen de aire, y porque el sensor se dispone en el interior del volumen de aire cerrado.

La ventaja obtenida por la invención radica en que el sensor dispuesto en el volumen de aire del resorte neumático está bien protegido frente a las influencias ambientales. De esta manera, el volumen de aire del resorte neumático se cierra herméticamente frente al aire y al agua. Por este motivo, el sensor no puede ser dañado por salpicaduras de agua, desprendimiento de piedras, etc.

Según un primer ejemplo de realización de la invención, según la reivindicación 2, el sensor se conforma como un micrófono. Según un segundo ejemplo de realización de la invención, según la reivindicación 3, el sensor se conforma como un sensor de presión. La ventaja de este ejemplo de realización radica en que el sensor de presión en un resorte neumático se dispone, frecuentemente, para la determinación de la presión de inflado en el resorte neumático.

Según la reivindicación 4, el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo automóvil se logra con un sistema, según la invención, con los siguientes pasos de proceso:

-: el sensor registra continuamente las vibraciones acústicas en el interior del volumen de aire, encerrado por el fuelle del resorte neumático, y transmite las señales eléctricas correspondientes a las vibraciones acústicas a un circuito de evaluación,

-: el circuito de evaluación calcula continuamente la composición espectral de las señales acústicas a partir de las señales eléctricas transmitidas y, con ello, determina la frecuencia de la vibración propia de la rueda,

-: el circuito de evaluación genera una señal de error cuando la frecuencia propia determinada difiere por encima de un valor predeterminado de la frecuencia propia que presenta el neumático de la rueda provisto con el valor teórico de presión de inflado.

La frecuencia propia que presenta la rueda provista con un valor teórico de presión de inflado, se almacena en el circuito de evaluación para la realización del procedimiento. Además, en el circuito de evaluación se almacena el valor predeterminado de la desviación. Ésta puede oscilar entre 1% y 10% de la frecuencia propia que presenta un neumático provisto con el valor teórico de presión de inflado. Si la frecuencia propia es de, por ejemplo, aproximadamente 80 Hz, el valor de la medida predeterminada almacenada oscila entre 0,8 Hz y 8 Hz.

Una variante del procedimiento, según la reivindicación 7, se caracteriza porque:

-: con el sensor de presión se miden simultáneamente las vibraciones acústicas y la presión de inflado casiestática en el resorte neumático, y porque

-: el sensor de presión transmite una señal eléctrica al circuito de evaluación, compuesta por la presión de inflado casiestática y las vibraciones acústicas superpuestas a ésta, y porque

-: el circuito de evaluación contiene medios que, partiendo de la señal eléctrica transmitida, generan una señal eléctrica correspondiente a las vibraciones acústicas.

La ventaja de esta variante radica en que no es necesario interrumpir la medición de la presión de inflado en el resorte neumático durante la medición de la presión de inflado en el neumático asociado al resorte neumático. De este modo, no se merma la seguridad del dispositivo regulador de nivel al que está unido el resorte neumático.

En relación con las figuras que siguen a continuación, se detallan un ejemplo de realización y otras ventajas de la invención. Se muestra:

Figura 1 una parte de un vehículo automóvil con un sistema para el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo automóvil,

Figura 2 una parte de un vehículo automóvil con un sistema para el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo automóvil,

Figura 3 un diagrama.

La figura 1 muestra una rueda 2 del vehículo automóvil, que se fija a un eje 4 y que presenta un neumático. El eje 4 se une a un brazo oscilante longitudinal 6, que se encuentra montado sobre pivote en un extremo de la carrocería del vehículo 8 y provisto con un resorte neumático 10 en su otro extremo. Con ayuda del resorte neumático 10, la rueda 2 se monta elásticamente, del modo y manera conocidos, respecto a la carrocería del vehículo 8. El resorte neumático 10 presenta un fuelle 12, que encierra un volumen de aire. En el interior de este volumen de aire se dispone un sensor 14 conformado como un micrófono 14, con el que se registran las vibraciones acústicas en el interior del volumen del aire. El micrófono 14 transmite las señales eléctricas, correspondientes a las vibraciones acústicas, a un convertidor analógico-digital 16 de un circuito de evaluación 18, a través de un amplificador eléctrico 24. Allí, las señales eléctricas analógicas se convierten en señales digitales y se transmiten, para la evaluación, al microprocesador 20 del circuito de evaluación.

Durante la marcha del vehículo automóvil, la rueda 2 genera vibraciones a causa de la vía 22 (indicada mediante la flecha), en lo que la frecuencia de las vibraciones oscila en torno a un amplio espectro de frecuencias. Las vibraciones de la rueda 2 se transmiten al resorte neumático 10, en forma de sonido propagado por estructuras sólidas, a través del chasis, es decir, a través del eje 4 y el brazo oscilante longitudinal 6. A causa de éstos, se producen vibraciones en el volumen de aire, encerrado por el fuelle 12 del resorte neumático 10, que son registradas por el micrófono 14. Las frecuencias de las vibraciones acústicas coinciden con las frecuencias de las vibraciones de la rueda.

La amplitud de las vibraciones de la rueda depende de la frecuencia con la que la rueda 2 genera vibraciones a causa de la vía 22. Es especialmente grande cuando la rueda 2 genera vibraciones a causa de la vía 22 con una frecuencia que se corresponde con la frecuencia propia de la rueda 2 o próxima a ésta. Lo mismo sirve para las vibraciones acústicas en el interior del volumen de aire, encerrado por el fuelle 12 del resorte neumático 10. La frecuencia propia de la rueda 2 depende de la rigidez del muelle c y de la masa m del neumático (w_{o}=(c/m)^{1/2}). Cuando la presión de inflado de la rueda disminuye, se reduce su rigidez c y, con ello, la frecuencia propia.

Mediante las señales eléctricas que se transmiten desde el micrófono 14 al convertidor analógico-digital 16, o mediante los datos digitales obtenidos de este modo, el microprocesador 20 del circuito de evaluación 18 reconoce la frecuencia y la amplitud de las vibraciones de la rueda 2. Del espectro de frecuencias transmitido, el microprocesador 20 determina aquella frecuencia, dentro de una banda definida, que presenta la amplitud máxima, y la fija como frecuencia propia de la rueda 2. La frecuencia propia de la rueda 2, determinada de esta manera, se compara con una frecuencia propia almacenada en el microprocesador 20, que presenta la rueda 2 cuando se hincha el neumático de la rueda 2 con su valor teórico de presión de inflado. Como banda, dentro de la cual se determina como frecuencia propia la frecuencia con la amplitud máxima, se elige un intervalo de frecuencias en el que se encuentra la frecuencia almacenada en el microprocesador 20. Además, el intervalo de frecuencias se elige tan grande que, al menos, las variaciones permitidas respecto de la frecuencia propia se sitúen claramente dentro del intervalo. (Por ejemplo, se almacena una frecuencia propia de 70 Hz y se determina como valor de la variación una frecuencia de 10 Hz, entonces el intervalo de frecuencias se predetermina entre 50 Hz y 90 Hz).

Si la frecuencia propia determinada difiere con una medida por encima del valor predeterminado de la frecuencia propia almacenada, el microprocesador genera una señal de error, que indica al conductor del vehículo automóvil que la presión de inflado instantánea del neumático de la rueda 2 difiere, de modo y manera inadmisible, respecto del valor teórico de presión de inflado.

La figura 2, al igual que la figura 1, muestra una parte de un vehículo automóvil con un sistema para el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo automóvil. El sistema mostrado en la figura 2 está construido, en su mayor parte, exactamente igual que el sistema mostrado en la figura 1, únicamente una diferencia radica en que se usa como sensor 14 un sensor de presión 14. El sensor de presión 14 mide continuamente la presión de inflado presente en el volumen de aire encerrado por el fuelle 12 del resorte neumático 10. La presión de inflado está compuesta por un componente de presión casiestático y por un componente dinámico. El componente dinámico se genera en el fuelle 12 mediante las vibraciones acústicas, que surgen en el volumen de aire encerrado por el fuelle 12 debido a las vibraciones de la rueda 2 (véase también la descripción de la figura 1).

El sensor de presión 14 transmite al preamplificador eléctrico 26 del circuito de evaluación 18 las señales eléctricas correspondientes a la presión de inflado registrada. Partiendo del preamplificador eléctrico 26, las señales eléctricas amplificadas se conducen, por un lado, a través de un filtro de paso bajo 28, que filtra el componente de presión dinámico, y de un amplificador eléctrico 30, hacia el microprocesador 20 del circuito de evaluación 18. Por este medio también llega al microprocesador 20 el componente casiestático de la señal de presión y puede ser evaluado. La presión de inflado casiestática en el fuelle 12 se determina en el microprocesador 18, procedente de la señal de presión casiestática. Partiendo del preamplificador eléctrico 26, las señales eléctricas procedentes del sensor de presión 14 también pasan a través de un filtro de paso de banda 32, que filtra el componente de presión casiestático de la señal eléctrica y se conduce a través de un amplificador eléctrico 24 al microprocesador 20 del circuito de evaluación 18. Por este medio también llega al microprocesador 20 una señal eléctrica correspondiente al componente de presión dinámico. El microprocesador 20 determina la frecuencia y amplitud de las vibraciones acústicas, procedentes de esta señal eléctrica y, con ello, las vibraciones de la rueda 2. Con el espectro de frecuencias transmitido, se procede en el microprocesador 20 del mismo modo como ya se ha descrito en relación a la figura 1.

La figura 3 muestra esquemáticamente un diagrama de la presión de inflado en el interior del neumático, en el que se ha incluido la frecuencia propia (aquí, por ejemplo, del neumático de un neumático de vehículo utilitario). Del diagrama se deduce que, con presión de inflado ascendente en el interior del neumático, también aumenta la frecuencia propia de la rueda 2. En el microprocesador 20 del circuito de evaluación 18 se almacena una frecuencia propia correspondiente al valor teórico de presión de inflado del neumático de la rueda 2. Si el valor teórico de presión de inflado se sitúa, por ejemplo, en 8 bar, entonces se almacena una frecuencia de 68 Hz como frecuencia propia. Junto con la frecuencia propia almacenada, se almacena en el microprocesador 20 otro valor en el que puede diferir la frecuencia propia real determinada respecto del valor teórico de presión de inflado. Si, por ejemplo, se almacena una medida de 7 Hz, entonces, la frecuencia propia real determinada puede oscilar entre 51 Hz y 75 Hz. Si la frecuencia propia real determinada se sitúa fuera de este intervalo, entonces el microprocesador 20 genera una señal de error, que indica al conductor del vehículo automóvil que la presión de inflado instantánea del neumático de la rueda 2 difiere, de modo y manera inadmisible, respecto del valor teórico de presión de inflado. Si la frecuencia propia real se encuentra por encima del límite superior del intervalo, entonces se indica al conductor del vehículo automóvil que la presión de inflado en la rueda es excesiva. Si la frecuencia propia real se encuentra por debajo del límite inferior del intervalo, entonces se indica al conductor del vehículo automóvil que la presión de inflado en la rueda es muy baja.

Si el sistema de control mostrado en las figuras 1 y 2 trabaja con la suficiente precisión, lo que depende en primera instancia de la calidad de la electrónica de evaluación, también se puede mostrar al conductor del vehículo automóvil la presión de inflado instantánea en el neumático, que se determina por la curva característica de la figura 3. En este caso, una curva característica correspondiente se almacena en el microprocesador 20 del circuito de evaluación 18.

Relación de números de referencia

2	rueda
4	eje
6	brazo oscilante longitudinal
8	carrocería del vehículo
10	resorte neumático
12	fuelle
14	micrófono
16	convertidor analógico-digital
18	circuito de evaluación
20	microprocesador
22	vía
24	amplificador eléctrico
26	amplificador eléctrico
28	filtro de paso bajo
30	amplificador eléctrico
32	filtro de paso de banda
34	amplificador eléctrico

Claims

1. Sistema para el control de la presión de inflado de un neumático de una rueda de vehículo automóvil (2), que contiene los siguientes componentes:

-: un sensor (14) asociado a la rueda (2), que registra el sonido producido por las vibraciones de la rueda (2) y

-: un circuito de evaluación (18) para la evaluación de las señales del micrófono (14) y para la emisión de un mensaje de error cuando la presión de inflado en el neumático de la rueda (2) difiere de un valor teórico de presión de inflado,

: caracterizado porque se asocia a la rueda (2) un resorte neumático (10) con un fuelle (12), que encierra un volumen de aire, y porque el sensor (14) se dispone en el interior del volumen de aire cerrado.

2. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor (14) se conforma como un micrófono.

3. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor (14) se conforma como un sensor de presión.

4. Procedimiento para el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo con un sistema, según la reivindicación 1, con los siguientes pasos de proceso:

-: el sensor (14) registra continuamente las vibraciones acústicas en el interior del volumen de aire y transmite las señales eléctricas correspondientes a las vibraciones acústicas a un circuito de evaluación (18),

-: el circuito de evaluación (18) calcula continuamente la composición espectral de las señales acústicas a partir de las señales eléctricas transmitidas y con ello determina la frecuencia de la vibración propia de la rueda (2),

-: el circuito de evaluación (18) genera una señal de error cuando la frecuencia propia determinada difiere por encima de un valor predeterminado de la frecuencia propia que presenta el neumático de la rueda (2) provisto con el valor teórico de presión de inflado.

5. Procedimiento para el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo, según la reivindicación 4, caracterizado porque el sensor (14) se conforma como un micrófono.

6. Procedimiento para el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo, según la reivindicación 4, caracterizado porque el sensor (14) se conforma como un sensor de presión.

7. Procedimiento para el control de la presión de inflado de un neumático de vehículo, según la reivindicación 6, caracterizado porque

-: el sensor de presión transmite una señal eléctrica al circuito de evaluación (18), compuesta por la presión de inflado casiestática y las vibraciones acústicas superpuestas a ésta, y porque

-: el circuito de evaluación (18) contiene medios (32,34) que, partiendo de la señal eléctrica transmitida, generan una señal eléctrica correspondiente a las vibraciones acústicas.