ES2303883T3 - Procedimiento para hacer funcionar un banco de pruebas de rodillos asi como banco de pruebas de rodillos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para hacer funcionar un banco de pruebas de rodillos para llevar a cabo marchas de simulación de un vehículo dispuesto cobre el banco de pruebas de rodillos, en donde al menos una rueda del vehículo está situada sobre al menos un rodillo del banco de pruebas de rodillos y en donde en el rodillo del banco de pruebas de rodillos se detecta un momento de reacción del rodillo con relación a la rueda del vehículo, caracterizado porque a partir del momento de reacción se establece una aceleración, a la que estaría sometido el vehículo en tráfico real sobre la carretera, y se corrige la velocidad nominal del rodillo del banco de pruebas de rodillos con base en la aceleración establecida.
Description
Procedimiento para hacer funcionar un banco de
pruebas de rodillos así como banco de pruebas de rodillos.
La invención se refiere a un procedimiento para
hacer funcionar un banco de pruebas de un banco de pruebas de
rodillos con las particularidades del preámbulo de la reivindicación
1. Además de esto la invención se refiere a un banco de pruebas de
rodillos para llevar a cabo el procedimiento.
Como estado de la técnica se conocen bancos de
pruebas para simulación de marcha en varias variantes (bancos de
prueba de rodillos, cintas transportadoras). Los bancos de pruebas
de rodillos están configurados como contrapieza con respecto a un
neumático, que aloja el mismo y puede seguir un movimiento forzado o
generar ella misma un movimiento en forma de uno o varios rodillos o
cilindros (rodillos superiores, dobles). Las cintas transportadoras
o las cintas tensadas sobre dos o más cilindros giratorios, lineales
y cerradas en sí mismas están configuradas igualmente como
contrapieza con respecto a un neumático, que aloja el mismo y sigue
un movimiento forzado o genera ella misma un movimiento.
En el caso de una primera clase de accionamiento
están acoplados entre sí en especial varios accionamientos,
mecánicamente, a través de rodillos con cinta. Durante la
aceleración o el retardo se unen mecánicamente entre sí los
diferentes accionamientos a través de acoplamientos. Para el caso en
el que el sistema se acelere mediante un vehículo, la variación de
velocidad depende del valor de las fuerzas sobre la superficie de
las ruedas y de las masas instaladas mecánicamente o los momentos de
inercia de todas las piezas mecánicas a poner en movimiento.
En el caso de otra clase de accionamiento se
acciona en cada caso una unidad (es decir, un ramal de accionamiento
que puede alojar una rueda) con un motor eléctrico. Aparte de en
clase de funcionamiento de mantenimiento no existe ninguna unión
mecánica entre las unidades, en al caso de que se disponga de
varias. Una unidad o dos unidades (1 eje) se determinan como
maestras. Existe la posibilidad de que el accionamiento maestro se
regule a un momento de giro constante (positivo o negativo para
descarga o carga), pero el accionamiento no tiene regulación del
número de revoluciones. La velocidad actual del accionamiento
maestro se mide y se transmite como valor nominal a los
accionamientos esclavos, en el caso de se disponga de alguno. Con
ello puede darse que los números de revoluciones y las velocidades
de los cuatro juegos de rodillos difieren entre sí, ya que no existe
ninguna unión mecánica entre los diferentes rodillos y
accionamientos.
Del documento EP 0 246 345 A1 se conoce medir el
momento de reacción entre los rodillos y las cuatro ruedas de
automóvil y controlar los accionamientos de los rodillos, con base
en las mediciones, de tal modo que giren con independencia de una
fuerza de frenado sobre los rodillos con una velocidad lo más
uniforme posible.
Del documento GB 1 460 465 se conoce medir el
momento de reacción entre rodillos y ruedas de automóvil, para poder
mantener una velocidad nominal preajustada de los rodillos con
independencia de una fuerza de frenado sobre los rodillos. Aquí se
explora el momento de reacción mecánicamente mediante un desvío de
una palanca, que envía una señal correctora a través de su
movimiento con ayuda de un pontenciómetro. Esta se utiliza para
corregir la señal indicadora de la velocidad nominal, de tal modo
que se compensa un fallo sistemático dependiente del momento de
reactivo durante el control de los accionamientos y se mantiene
constante la velocidad nominal.
La invención se ha impuesto la tarea de ofrecer
un procedimiento para hacer funcionar un banco de pruebas de
rodillos, que debe facilitar reconocimientos especialmente cercanos
a la realidad sobre el comportamiento de reacción de un vehículo de
motor. Aparte de esto se quiere ofrecer un banco de pruebas de
rodillos para un procedimiento de esta clase.
La tarea es resuelta mediante un procedimiento
con las particularidades de la parte característica de la
reivindicación 1, en unión a las particularidades del preámbulo. En
las reivindicaciones subordinadas 2-8 se describen
variantes de ejecución ventajosas del procedimiento. Para el banco
de pruebas de rodillos la tarea es resuelta mediante las
particularidades de la reivindicación 9.
En el caso del procedimiento conforme a la
invención para hacer funcionar un banco de pruebas de rodillos, para
llevar a cabo marchas de simulación, se detecta sobre al menos uno
de los rodillos del banco de pruebas de rodillos el momento de
reacción respectivo de los rodillos con respecto a las ruedas del
vehículo (por ejemplo de un vehículo de motor o de una motocicleta).
El momento de reacción establecido teniendo en cuenta las pérdidas
necesarias para el propio banco de pruebas como rozamiento o
aceleración se convierte, a través del radio del rodillo respectivo,
en una fuerza de reacción (fuerza de reacción F = momento de
reacción M/radio r). De este modo se establece una fuerza de
reacción para el rodillo del banco de pruebas de rodillos. Este
establecimiento de una fuerza de reacción así como las otras
variantes de procedimiento ilustradas pueden aplicarse también,
análogamente, a bancos de pruebas con cintas transportadoras.
Las fuerzas de reacción de todos los rodillos
pueden sumarse a continuación, de tal modo que se establezca una
fuerza de reacción total de los rodillos. Partiendo de la fuerza de
reacción individual o de las fuerzas de reacción sumadas y de la
masa de vehículo m se establece la aceleración, a la que estaría
sometido el vehículo de motor en el tráfico real sobre la carreteras
(aceleración a = fuerza de reacción F/masa de vehículo m).
A continuación se corrige en el circuito de
regulación la velocidad nominal de la aceleración establecida y se
aceleran o frenan, de forma correspondiente, los diferentes rodillos
accionados, hasta que se alcanza la velocidad nominal o hasta que
las fuerzas de reacción ya no exigen ninguna aceleración o ningún
retardo.
En el caso de los momentos de reacción presentes
y establecidos y con ello también de las fuerzas de reacción puede
acercarse con ello la velocidad nominal establecida, mediante
aceleración o frenado de los diferentes rodillos, constantemente a
la velocidad real. Esto se produce mediante un circuito de
regulación conocido por sí mismo.
En el caso del procedimiento conforme a la
invención pueden incluirse, aparte de las fuerzas de reacción que se
producen en los diferentes rodillos, también otras fuerzas (por
ejemplo fuerzas de elevación, fuerzas de resistencia del aire) en la
adición de las fuerzas de reacción y por medio de ello puede
establecerse una aceleración mayor o de forma correspondiente más
reducida, de tal modo que se establece una velocidad nominal mayor o
menor. Por medio de esto las posibilidades de la simulación se
acercan más a la realidad.
Además de esto se tiene en cuenta la masa de
vehículo exacta m a la hora de establecer la velocidad nominal.
La invención se explica con más detalle con base
en un ejemplo de circuito para regular el banco de pruebas de
rodillos en la figura del dibujo.
La regulación se compone de cuatro circuitos de
regulación en cascada (para 4 rodillos para un vehículo de motor con
4 ruedas), con los que se regula la velocidad de cada rodillo
aislado. Superpuesto a esto existe un circuito de regulación, que
hace posible un funcionamiento autoguiado, en donde la aceleración
(dar gas) o el retardo (frenar) del vehículo conduce a una
adaptación de la velocidad de rodillo.
Los cuatro circuitos de regulación en cascada se
marcan en la figura del dibujo mediante líneas a trazos y puntos. El
funcionamiento se describe de la forma más sencilla como sigue, en
donde las explicaciones comienzan con v_soll:
- 1.
- La velocidad nominal v_soll se limita a la velocidad máxima v_max y a la velocidad mínima v_min. Los valores normales podrían ser por ejemplo 200 km/h y 30 km/h.
- 2.
- El valor nominal se compara con el valor real y se forma la diferencia.
- 3.
- El regulador calcula un momento de giro adecuado M_brems, al que se añade M_zusatz. M_zusatz compensa la aceleración de los rodillos y el rozamiento en el banco de pruebas. Aquí se trata primero todavía de valores de cálculo digitales, no de magnitudes físicas.
- 4.
- El momento de giro se limita para todos los cuadrantes a su valor máximo, fijado por los datos de potencia del convertidor y motores u obligados tecnológicamente.
- 5.
- El valor resultante se transmite como prefijación al convertidor, que alimenta el motor. El motor genera con elevada precisión un momento de giro real, medible físicamente. Este momento de giro puede hacerse reproducible mediante una calibración, que hace posible la retroalimentación a un patrón de fábrica.
- 6.
- El rodillo con el momento de inercia propio y el vehículo como carga reacciona al momento de giro. Se mide la velocidad resultante (valor real).
El circuito de regulación en cascada reproducido
(por encima de las líneas a trazos y puntos) sólo es activo en el
modo de autoguiado (también: modo desconectado con posición de
conmutador en v_prüf), que se explica posteriormente con más
precisión. La activación de este modo se realiza mediante el
conmutador 1, que hace posible conmutar entre v_geführt y
v_prüf.
En la posición dibujada el modo es activo. Como
resultado de ello se suman los momentos de todos los rodillos y se
simula la aceleración, que sufriría el vehículo sobre la carretera.
La velocidad v_soll se corrige después con base en la aceleración y
se transmite a los circuitos de regulación en cascada (dentro de las
líneas a trazos y puntos). En detalle se desarrollarán los pasos
siguientes:
- 1.
- El o los neumáticos de vehículo intentan modificar el número de revoluciones absoluto, a causa de una acción exterior (accionamiento de acelerador o freno).
- 2.
- A la superficie de la contrapieza con respecto al neumático se transmite una fuerza, siguiendo la secuencia el regulador de número de revoluciones reconoce una desviación nominal/real.
- 3.
- El regulador de número de revoluciones intenta actuar en contra de esta desviación y (reacciona con un momento de giro), apronta una magnitud de ajuste en forma de un momento de ajuste (el signo se obtiene según el signo de la desviación nominal/real).
- 4.
- El momento de freno se convierte en una fuerza a través de factores constantes (en el caso especial del banco de pruebas de rodillos a través del radio de los rodillos).
- 5.
- Se seleccionan los ejes a tener en cuenta. En caso normal son éstos todos los ejes.
- 6.
- Se suman las fuerzas de todos los ejes.
- 7.
- La fuerza total, que acelera o retarda el vehículo, se divide por la masa de vehículo m: el resultado es la aceleración que sufriría el vehículo sobre la carretera, si estuviese sometido a la fuerza total calculada.
- 8.
- La multiplicación por el tiempo de exploración del circuito de regulación conduce al incremento de velocidad: dentro del tiempo de exploración variaría en ese importe la velocidad del vehículo sobre la carretera.
- 9.
- El incremento de velocidad se añade a la velocidad nominal actual.
- 10.
- En el siguiente paso de exploración se utiliza la nueva velocidad nominal. A través de los circuitos de regulación en cascada se intenta alcanzar esta nueva velocidad nominal en los cuatro rodillos.
El circuito de regulación superpuesto (por
encima de las líneas a trazos y puntos) puede desconectarse, para
esto se conmuta el conmutador 1 desde la posición reproducida a
v_prüf (no reproducido).
Con el modo desconectado se regulan las
velocidades de los cuatro rodillos conforme a la velocidad nominal.
Un ordenador superpuesto prefija una curva de marcha con las
velocidades nominales que se modifican. No existe ningún
retroacoplamiento de las fuerzas de frenado o aceleración sobre la
velocidad nominal. El funcionamiento en modo desconectado está
previsto para pruebas conocidas por sí mismas, precisamente la
prueba de frenado estática, la prueba de frenado a diferentes
velocidades y la prueba de ABS.
Las siguientes pruebas pueden llevarse a cabo
con el modo desconectado:
Sobre el banco de pruebas se encuentra un
vehículo con tracción a las ruedas delanteras. El conductor mete la
primera marcha, embraga y acelera. Con ello se ejerce un momento
acelerador sobre las ruedas delanteras. La velocidad nominal es
primero 0, la velocidad real aumenta. Los motores eléctricos
delanteros establecen un momento de giro, para mantener la velocidad
nominal 0. Dentro de un espacio de tiempo de exploración se
convierte el momento de giro en los dos rodillos delanteros en la
fuerza de accionamiento, con la que se ha acelerado el vehículo
sobre la carretera. Se calcula la aceleración que se ajusta y se
aumenta de forma correspondiente la velocidad nominal. Se ajusta la
aceleración que sufriría el vehículo con las mismas condiciones
sobre la carretera.
Sobre el banco de pruebas se encuentra un
vehículo con tracción a las ruedas traseras. La velocidad es de 50
km/h, el conductor ha desembragado. Si el conductor acciona el
freno, se reduce primero la velocidad real. Los motores eléctricos
tienen que ejercer un momento acelerador sobre los rodillos, para
alcanzar de nuevo la velocidad nominal. En paralelo a esto se suman
las fuerzas de frenado de las cuatro ruedas. De la suma de las
cuatro fuerzas se calcula el retardo, que sufriría el vehículo sobre
la carretera. La velocidad nominal se reduce de forma
correspondiente y se aproxima a la velocidad real. La diferencia
entre velocidad nominal y real se mantiene por lo tanto reducida
mediante la regulación, por medio de que mediante la
retroalimentación se adapta la velocidad nominal a la velocidad
real. De este modo se simula el retardo que sufriría el vehículo en
realidad sobre la carretera.
Una marcha ascendente se simula por medio de que
en funcionamiento de seguimiento la fuerza de descenso por pendiente
Ft se resta de la fuerza de tracción del vehículo. En el caso de una
velocidad constante sobre carretera llana el motor no tiene que
ejercer ningún momento acelerador, en donde primero se desprecian el
rozamiento de los rodillos y la resistencia del aire. Si a
continuación comienza la marcha ascendente se suma en el circuito de
regulación superpuesto una fuerza positiva, de tal modo que la
fuerza total de accionamiento es negativa desde el punto de vista
físico sobre el vehículo. Por ello se produce una aceleración
negativa, se reduce la velocidad nominal y el vehículo se hace más
lento. Para mantener la velocidad el conductor tiene que pisar el
acelerador. Si no lo hace, el vehículo se hace más lento de forma
correspondiente a la pendiente.
De los ejemplos citados anteriormente se deducen
las posibilidades de una simulación casi realista, mediante el
procedimiento descrito, para hacer funcionar un banco de pruebas de
rodillos.
Claims (9)
1. Procedimiento para hacer funcionar un banco
de pruebas de rodillos para llevar a cabo marchas de simulación de
un vehículo dispuesto cobre el banco de pruebas de rodillos, en
donde al menos una rueda del vehículo está situada sobre al menos un
rodillo del banco de pruebas de rodillos y en donde en el rodillo
del banco de pruebas de rodillos se detecta un momento de reacción
del rodillo con relación a la rueda del vehículo,
caracterizado porque a partir del momento de reacción se
establece una aceleración, a la que estaría sometido el vehículo en
tráfico real sobre la carretera, y se corrige la velocidad nominal
del rodillo del banco de pruebas de rodillos con base en la
aceleración establecida.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
donde se establece una fuerza de reacción partiendo del momento de
reacción, a través del radio del rodillo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en donde el banco de pruebas de rodillos presenta varios rodillos,
partiendo del momento de reacción se establecen fuerzas de reacción,
a través del radio de los rodillos, y se suman las fuerzas de
reacción establecidas.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en
donde durante la adición de las fuerzas de reacción se suman otras
fuerzas.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en
donde como fuerza adicional se suma una fuerza de pendiente.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5,
en donde como fuerza adicional se suma una fuerza de resistencia del
aire.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en donde se tiene en cuenta la masa m
del vehículo durante el establecimiento de la aceleración.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en donde partiendo del momento de
reacción de al menos un rodillo se establece una fuerza de reacción
F, a través del radio del rodillo, y de aquí y de la masa m del
vehículo se calcula la aceleración según la fórmula a = F/m.
9. Banco de pruebas de rodillos para llevar a
cabo un procedimiento para hacer funcionar un banco de pruebas de
rodillos según una de las reivindicaciones 1-8.
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