ES2346227T3 - Procedimiento y dispositivo para la determinacion de una medida de amortiguacion para oscilaciones de vehiculos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la determinación de una medida de amortiguación para oscilaciones de vehículos, con las etapas: - Excitación de una rueda del vehículo (29, conectada con un amortiguador de oscilaciones (1) a evaluar y realización de una curva de la frecuencia para la determinación de la resonancia del banco de pruebas para calcular una constante de amortiguación K con la ayuda de la relación entre una amplitud r de la excitación y una amplitud x1 detectada del movimiento de la rueda del vehículo (2) o bien de la placa de soporte (7) en el caso de resonancia, y - Cálculo de la medida de la amortiguación de Lehr υ para la amortiguación de una oscilación de la carrocería del vehículo a través de un amortiguador de oscilaciones (1) con la ayuda de la constante de amortiguación K calculada del amortiguador de oscilaciones (1) y de una masa proporcional del vehículo m4, que actúa sobre el amortiguador de oscilaciones (1) y de un valor predeterminado para la frecuencia de resonancia de una estructura de carrocería, de manera que la masa proporcional del vehículo se determina por una de las dos maneras siguientes: - sobre la base de una medición de una desviación s de una placa de soporte (7), provocada por la carga con la rueda del vehículo (2), o - sobre la base de la mitad de la carga admisible de la rueda.
Description
Procedimiento y dispositivo para la
determinación de una medida de amortiguación para oscilaciones de
vehículos.
La invención se refiere a un procedimiento y a
un dispositivo para la determinación de una medida de amortiguación
para oscilaciones de vehículos, que son amortiguadas por un
amortiguador de oscilación.
Los amortiguadores de vibraciones son un
elemento importante para la seguridad del tráfico en los
automóviles. Por una parte, debe impedirse que las masas axiales
entren en oscilaciones incontroladas con muelles del vehículo o
muelles de los neumáticos y, por otra parte, deben amortiguarse las
oscilaciones de la estructura del vehículo. Con esta finalidad, en
los ejes del vehículo están previstos amortiguadores de impacto, que
suprimen las oscilaciones que se producen adicionalmente a la
amortiguación propia del eje, por ejemplo a través de fricción o
cojinetes de caucho. Durante la adaptación de un amortiguador de
impacto hay que tener en cuenta, en principio, varios aspectos
contradictorios. Por una parte, en general, a medida que aumenta la
amortiguación, se reduce la oscilación de la carga de la rueda,
pero, por otra parte, se perjudica la comodidad de la marcha. A la
inversa, se aplica que con comodidad elevada, también deben
tolerarse oscilaciones más elevadas de la carga de la rueda, lo que
implica una adhesión reducida al suelo.
Para conseguir un buen compromiso con el menor
número posible de oscilaciones de la carga de la rueda, es decir,
una buena posición en la carretera y, a pesar de todo, alta
comodidad, se pueden configurar amortiguadores de impacto con
curvas características variables, no uniformes. Por ejemplo, la fase
de presión se puede diseñar más débil que la fase de tracción y/o
el amortiguador, a velocidades v_{D} más reducidas del movimiento
relativo de las partes móviles en el amortiguador, dispone de una
constante de amortiguación K mayor que a velocidades más elevadas,
es decir, que la constante de amortiguación presenta una curva
característica no lineal. Para poder combatir mejor las
oscilaciones de la estructura del vehículo, se diseñan
amortiguadores de impacto, en parte, de tal forma que la fuerza del
amortiguador FD se eleva fuertemente a bajas velocidades y se
vuelve más plana a partir de aproximadamente 0,1 a 0,2 m/s. Para la
constante de amortiguación K de un amortiguador de impacto se
aplica:
En tales amortiguadores no lineales, la
constante de amortiguación K a bajas velocidades es mayor y se
reduce a velocidades más altas. Especialmente en vehículos, que
están equipados con sistemas anti-bloqueo o bien
con sistemas de estabilidad, la influencia de la amortiguación del
vehículo es significativa para la función correcta de los sistemas
de asistencia de la marcha. Ejemplos de curvas características de
amortiguadores de impacto se representan en la figura 6. esta
figura muestra la fuerza del amortiguador para la fase de tracción
y la fase de presión de un vehículo con diferentes amortiguadores de
impacto, parcialmente modificados, cuya efectividad de
amortiguación varía entre 100% (amortiguador nuevo, totalmente
funcional) y 15% (amortiguador de impacto defectuoso).
Para la verificación de la actuación de
amortiguadores de impacto de automóviles en el estado montado se
conocen una serie de procedimientos de ensayo.
En el documento DE 1 232 372 se propone para la
verificación de la efectividad de amortiguadores de oscilaciones en
vehículos en el estado montado, instalar una rueda de vehículo sobre
una placa oscilante o placa de soporte de un banco de pruebas y
excitar la placa a oscilaciones con diferentes frecuencias. La
excitación de la placa de soporte conducida sobre un balancín
paralelo se realiza a través de un elemento elástico conectado con
el accionamiento excéntrico. Además, está prevista una instalación
de medición, que representa el tamaño de las amplitudes de la placa
de soporte. En este principio, el sistema oscilante del vehículo,
que está constituido por la rueda del vehículo con suspensión de la
rueda, amortiguador de oscilaciones y muelle, junto con la placa de
soporte es excitado a una oscilación forzada. El número de
revoluciones del accionamiento excéntrico se selecciona para que la
masa oscilante pase a un estado de resonancia. Como valor para la
calidad de la amortiguación se utiliza la relación del valor de la
amplitud de resonancia de la oscilación forzada, es decir, la
amplitud de la placa de soporte oscilante a la frecuencia de
resonancia del sistema oscilante, con relación a la amplitud del
excitador. Sin embargo, esto tiene el inconveniente de que el valor
medido de la amplitud de resonancia de la oscilación forzada
depende de muchas variables de influencia, por ejemplo de la
excitación, del elemento elástico, de la amortiguación por
fricción, etc. Los valores calculados de esta manera son, por lo
tanto, difíciles de comparar entre sí.
Para descargar la conducción de la placa de
soporte y el accionamiento excéntrico para la excitación del
sistema del peso del vehículo, se propone en el documento DE 101 43
492 otro elemento elástico para el apoyo de la placa de soporte
contra un bastidor del dispositivo de ensayo. A través de la
previsión de los llamados muelles de punto de pata se genera en el
banco de pruebas, además de los dos sistemas de masas de resorte
que proceden del vehículo - masa de la estructura del vehículo con
muelle de la estructura y masa axial no amortiguada- otro sistema
de masa de resorte con un punto de resonancia correspondiente. Para
obtener un buen desacoplamiento de las oscilaciones, se coloca la
resonancia del banco de pruebas de manera más conveniente
aproximadamente en el centro entre los dos lugares de resonancia del
vehículo.
La figura 7 muestra un ejemplo de una curva de
frecuencia típica de la resonancia de la estructura, de la
resonancia del banco de pruebas y de la resonancia del eje (de
izquierda a derecha). La amplitud de la resonancia de la estructura
tiene un valor máximo entre 1 y 2 Hz y la resonancia del eje
presenta un máximo entre 12 y 20 Hz. En virtud de estos valores
característicos para los puntos de resonancia de vehículos es
conveniente diseñar el banco de pruebas de tal forma que la
resonancia del banco de pruebas esté entre el máximo de la
resonancia de la estructura y la resonancia del eje (Típicamente en
7 Hz aproximadamente).
Si se desplaza ahora este sistema de masa de
resorte, por ejemplo a través de un mecanismo de manivela a una
oscilación forzada y se ejecuta en este caso la frecuencia de
resonancia de la estructura de pruebas, que se determina
esencialmente a través del sistema de masa de resorte de la placa de
soporte, entonces se forma una sobreelevación de la resonancia, que
es tanto más fuerte cuanto más débilmente se amortigua el sistema a
través del amortiguador de impacto.
En el documento DE 44 39 997 se explica cómo se
puede calcular a partir de la relación de la amplitud de la
oscilación excitada en el caso de resonancia con respecto a la
amplitud de la oscilación del excitador la medida de amortiguación
de Lehr del sistema oscilante y se puede utilizar para la evaluación
de un amortiguador de oscilaciones, La medida de la amortiguación
de Lehr es una variable conocida a partir de las enseñanzas de la
oscilación, que indica la rapidez con la que se atenúa una
oscilación.
En principio, todos los procedimientos conocidos
para la evaluación de amortiguadores de oscilaciones tienen el
inconveniente de que consideran y evalúan propiamente una oscilación
forzada a través de una excitación y amortiguada a través del
amortiguador del vehículo de un sistema oscilante, que está
constituido por la placa de soporte y la rueda del vehículo con
suspensión. Con otras palabras, en el supuesto de una estructura de
vehículo estacionaria, se calcula la amortiguación, con la que el
amortiguador del vehículo amortigua el oscilador del banco de
pruebas (es decir, la placa de soporte). Sin embargo, una medida de
amortiguación calculada de esta manera no es adecuada para una
evaluación de la amortiguación que interesa propiamente, con la que
el amortiguador de impacto amortigua la estructura del vehículo.
El cometido de la presente invención es preparar
una medida de evaluación para la amortiguación de oscilaciones de
vehículo a través de amortiguadores de oscilaciones, que posibilita
una evaluación fiable de la eficacia de amortiguadores de
oscilaciones en el estado montado, y preverán procedimiento
correspondiente y un dispositivo adecuado para su cálculo.
Este cometido se soluciona de acuerdo con la
invención por medio de las reivindicaciones independientes. Las
reivindicaciones dependientes se refieren a formas de realización
ventajosas de la invención.
Un procedimiento de acuerdo con la invención
para la determinación de una medida de amortiguación para
oscilaciones de vehículos puede presentar las siguientes etapas:
- -
- Excitación de una rueda de vehículo conectada con un amortiguador de oscilaciones a evaluar.
- A través de la excitación se desplaza la rueda de vehículo y el amortiguador de oscilaciones en una oscilación, de manera que la oscilación producida es amortiguada a través del amortiguador de oscilaciones. Con preferencia, se realiza una excitación periódica vertical, por ejemplo a través de una placa de soporte, sobre la que está la rueda de vehículo. De manera más conveniente, la excitación se realiza de tal forma que se consigue una resonancia del sistema de masa de resorte móvil. A tal fin, por ejemplo, la excitación se puede realizar por medio de una frecuencia variable, que se eleva lentamente a partir de una frecuencia inicial, hasta que aparece una resonancia correspondiente. Evidentemente, el procedimiento puede partir también de una frecuencia más elevada, y se puede reducir la frecuencia de excitación hasta que aparece el efecto de resonancia.
- -
- Detección del movimiento de la rueda excitada del vehículo o de la placa de soporte, sobre la que está la rueda.
- De manera más conveniente, de calcula la amplitud x de la oscilación forzada de la rueda del vehículo o bien de la placa de soporte por medio de sensores adecuados. Éstos pueden detectar óptimamente, por ejemplo, el movimiento de la rueda con la ayuda de una marca colocada en ella. Puesto que el neumático del vehículo puede presentar a través del muelle del neumático un efecto de resorte, es posible que los movimientos de la suspensión de la rueda y del amortiguador de la rueda no se desarrollen idénticamente con el movimiento de la placa de soporte. La amplitud de movimiento que se produce en el amortiguador de oscilaciones se puede determinar, por lo tanto, por medio de un factor de corrección, a partir de la amplitud eventualmente más fácil de registrar de la placa de soporte, de manera que se puede tener en cuenta el efecto de resorte del muelle del neumático en el factor de corrección. En principio, es posible para la presente invención detectar y evaluar tanto el movimiento de la rueda como también el movimiento de la placa de soporte.
- -
- Cálculo de la constante de amortiguación K del amortiguador de oscilaciones con la ayuda del movimiento detectado de la rueda del vehículo o bien de la placa de soporte.
- Esto se realiza con preferencia con la ayuda de la relación A entre la amplitud r de la excitación la amplitud x_{1} del movimiento de la rueda del vehículo o bien de la placa de soporte en el caso de resonancia: A = r/x_{1}. En esta etapa del procedimiento, se evalúa la amortiguación de la oscilación forzada de la placa de soporte y de la rueda del vehículo a través del amortiguador de oscilaciones, con la finalidad de calcular la constante de amortiguación K del amortiguador de oscilaciones. Puesto que la masa de la carrocería del vehículo, en general, es mucho mayor que la masa movida a través de la excitación, se puede considerar la estructura de la carrocería como en reposo (estacionaria). En este caso, es conveniente partir de un sistema de oscilación de una masa. La relación entre la constante de amortiguación K del amortiguador de oscilaciones y la relación de la amplitud A se puede determinar a través del principio de obtención de energía. En este caso se supone que la energía o bien la potencia introducida por la excitación en el sistema es recibida y absorbida por el amortiguador de vibraciones.
- Puesto que con preferencia la excitación de la rueda del vehículo o bien de la placa de soporte se realiza a través de un elemento elástico, se puede calcular la constante de amortiguación K del amortiguador de oscilaciones con la ayuda de la constante de resorte D1 del elemento elástico, de la relación de la amplitud A y de la frecuencia de resonancia \omega0 de acuerdo con la fórmula siguiente:
- La frecuencia de resonancia \omega_{0} = 2\pi \cdot f_{0} para el sistema oscilante se puede determinar, por ejemplo, a través de la evaluación de la amplitud x_{1}, puesto que con \omega_{0} se produce un máximo de la amplitud fácilmente reconocible.
- Se llega a un resultado similar también a través de una consideración de la dinámica de la máquina teniendo en cuenta la medida de la amortiguación de Lehr para oscilaciones. La constante de amortiguación K se puede calcular con la ayuda de la masa oscilante m (masa m_{1} de la placa de soporte y masa no amortiguada m_{2} de la rueda) de las constantes de resorte D1 del elemento elástico, de las constantes de resorte D_{3} del muelle del vehículo y de la relación de la amplitud A. Puesto que se aplica m_{1} >> m_{2} y D_{1} >> D_{3}, se puede calcular la constante de amortiguación K sin un conocimiento explícito de la frecuencia de resonancia del sistema oscilante:
- En este contexto, hay que indicar que en la presente invención, la medida de la amortiguación de Lehr para la oscilación común forzada de la placa de soporte y la rueda solamente se utiliza para calcular la constante de amortiguación K del amortiguador de oscilaciones, mientras que en los procedimientos de ensayo conocidos de acuerdo con el estado de la técnica, se utiliza la medida de amortiguación de Lehr para la amortiguación de la oscilación del banco de pruebas con la rueda del vehículo como criterio de evaluación final para el amortiguador de oscilaciones del vehículo.
- - Cálculo de una medida de amortiguación para la amortiguación de una oscilación de la carrocería del vehículo a través del amortiguador de oscilaciones con la ayuda de la constante de amortiguación K del amortiguador.
- De acuerdo con la presente invención, sobre la base de la constante de amortiguación K calculada se determina una medida para la amortiguación de una oscilación del vehículo a través del amortiguador de oscilaciones. Esta medida de la amortiguación es independiente de las propiedades de la estructura de ensayo, como de la masa m_{1} de la placa de soporte y de la constante de resorte D_{1} del elemento elástico. Por lo tanto, esta medida de la amortiguación es más adecuada como medida de evaluación de la capacidad funcional del amortiguador de oscilaciones que las medidas de amortiguación conocidas.
Con preferencia, la medida de amortiguación
calculada de acuerdo con la invención caracteriza el comportamiento
de atenuación o bien la sobreelevación de la resonancia de una
oscilación de la estructura del vehículo amortiguada a través del
amortiguador de oscilaciones (en oposición a la amortiguación de una
oscilación forzada de la placa de soporte y la rueda del vehículo
como en el estado de la técnica). Una medida de amortiguación
preferida para la caracterización del comportamiento de atenuación
es la medida de amortiguación de Lehr.
Para la evaluación de la amortiguación de
oscilaciones del vehículo se puede realizar el cálculo de la medida
de la amortiguación de Lehr con la ayuda de una masa proporcional
del vehículo, con la que se carga el amortiguador de oscilaciones.
En vehículos con cuatro ruedas, esta masa proporcional del vehículo,
que corresponde al peso del vehículo, que se apoya sobre la rueda
respectiva del vehículo, corresponde aproximadamente a una cuarta
parte de toda la masa del vehículo. Para tener en cuenta diferentes
cargas entre los ejes del vehículo, se puede utilizar también la
mitad de la carga axial admisible correspondiente como masa
proporcional del vehículo. Esto es especialmente ventajoso, puesto
que para muchos vehículos se conoce la carga axial admisible, por
ejemplo a partir de la matrícula del automóvil. Para tener en cuenta
la porción de las masas no amortiguadas en la carga axial
admisible, se puede corregir ésta con un factor (por ejemplo, 0,9).
La utilización de la carga axial admisible tiene la ventaja de que
el vehículo se considera bajo la condición de una carga máxima y el
comportamiento de oscilación se puede tener en cuenta para este
caso.
De acuerdo con la invención, se calcula la
medida de amortiguación, calculando la masa proporcionar real del
vehículo m_{4} para el amortiguador de oscilaciones a ensayar con
la ayuda de la medición. Para la medición de la masa proporcional
de vehículo m_{4} es especialmente adecuada una báscula, en la que
se coloca la rueda respectiva del vehículo a ensayar. En este caos,
es conveniente tener en cuenta las masas m_{2} no amortiguadas de
la rueda y de a suspensión de la rueda, puesto que el peso medido
corresponde a la masa total m_{4} + m_{2}. Para la
simplificación se puede suponer en este caso que m_{2} es
aproximadamente 10% de m_{4}. En este caso, el valor medido para
la masa total que actúa sobre la placa de soporte se puede corregir
con un factor, por ejemplo 0,9, para conseguir una estimación
suficientemente exacta para las masa proporcional del vehículo
m_{4}.
De acuerdo con la invención, la báscula está
integrada en el dispositivo de ensayo. En este caso, la etapa para
el cálculo de la masa proporcional del vehículo, por ejemplo sobre
la medición de una bajada de la placa de soporte, se puede realizar
a través de la carga con el vehículo. En virtud de las constantes de
resorte de los elementos de resorte que soportan la placa de
soporte, se puede calcular de esta manera la masa proporcional del
vehículo m_{4} sin gasto constructivo adicional.
Con la constante de resorte D_{3} conocida del
muelle del vehículo se puede calcular de esta manera la medida de
la amortiguación de Lehr para el vehículo según la fórmula
siguiente:
Puesto que la frecuencia de resonancia \omegaA
de la estructura del vehículo se conoce para la mayoría de los
vehículos o bien las frecuencias de resonancia de diferentes
vehículos apenas se diferencian entre sí, es conveniente determinar
la medida de la amortiguación de Lehr teniendo en cuenta una
frecuencia de resonancia \omegaA fija predeterminada para una
oscilación de la estructura del vehículo. Ésta se puede tomar, por
ejemplo, de un catálogo previamente calculado para el tipo de
vehículo a ensayar. También es posible dividir los diferentes tipos
de vehículos en categorías y utilizar una frecuencia de resonancia
típica de la estructura para la categoría de vehículo
respectiva.
Puesto que la medida de la amortiguación
calculada de acuerdo con la invención es en gran medida
independiente de las propiedades del dispositivo de ensayo
utilizado y caracteriza correctamente las propiedades de
amortiguación de las oscilaciones de vehículos, se puede utilizar
para la evaluación fiable y reproducible de amortiguadores de
oscilaciones. A pesar de una adaptación diferente de los vehículos,
la medida de la amortiguación de acuerdo con la invención
posibilita una verificación fiable de la funcionalidad de
amortiguadores de impacto, como es deseable, por ejemplo, para una
investigación principal del vehículo. En virtud de una investigación
empírica con diferentes vehículos se ha establecido que los
amortiguadores de impacto funcionales presentan, en general, una
medida de la amortiguación de Lehr de \upsilon > 0,2.
Con preferencia, el procedimiento de acuerdo con
la invención presenta otra etapa de evaluación para la evaluación
de las propiedades de amortiguación del amortiguador de
oscilaciones, de manera que la medida de la amortiguación
\upsilon calculada para el amortiguador de oscilaciones a ensayar
es comparada con un valor límite G predeterminado. Si la medida de
la amortiguación de Lehr \upsilon calculada de acuerdo con la
invención para el amortiguador de oscilaciones no alcanza, por
ejemplo, un valor límite predeterminado G = 0,1, entonces hay que
partir de que el amortiguador de oscilaciones no es ya
suficientemente adecuado para una amortiguación de una oscilación
del vehículo y, por no tanto, no cumple en una medida suficiente su
función. En este caso, el amortiguador de oscilaciones debe
considerarse defectuoso y debe sustituirse.
Para compensar las pérdidas de amortiguación del
dispositivo de ensayo a través de fricción en el cálculo de la
constante de amortiguación K del amortiguador de oscilaciones, puede
estar prevista una etapa de compensación correspondiente. Durante
la compensación se calcula con preferencia una constante de
amortiguación corregida K' del vehículo, corriendo el valor para la
constante de amortiguación K, calculado con la ayuda del movimiento
detectado de la rueda del vehículo o bien de la placa de soporte,
con una instante de amortiguación de las oscilaciones KP del banco
de pruebas. En general, esto se realiza a través de la sustracción
de la constante de amortiguación KP del banco de pruebas del valor
calculado con la ayuda del ensayo de oscilación: K' = K -
K_{P}.
Esta etapa de compensación es especialmente
ventajosa para vehículos con constante de amortiguación reducida,
como por ejemplo vehículos más pequeños con peso reducido del
vehículo, puesto que en este caso el error relativo de medición es
significativo debido a la amortiguación de la fricción en el banco
de pruebas durante el cálculo de la constante de amortiguación del
amortiguador de oscilaciones.
La constante de amortiguación KP del dispositivo
de ensayo se puede calcular, por ejemplo, a través de la detección
de las amplitudes de la oscilación de la placa de soporte no cargada
después de la terminación de la excitación en un ensayo de
estabilización. Puesto que la constante de amortiguación KP del
dispositivo de ensayo es en gran medida constante, se puede
determinar una vez antes del ensayo propiamente dicho y se puede
registrar. Para la mejora de la exactitud se puede calcular también
un campo de parámetros para la constante de amortiguación K_{P},
por ejemplo en función de la carga que actúa sobre la placa de
soporte o bien de la amplitud de la oscilación y se puede utilizar
para la compensación. La evaluación del ensayo de estabilización se
puede realizar, por ejemplo, con la ayuda del decremento
logarítmico. De esta manera, con la ayuda de relaciones de la
amplitud en el ensayo de estabilización se puede determinar
directamente la constante de atenuación de la oscilación o bien la
constante de amortiguación
K_{P}.
K_{P}.
Un dispositivo para la determinación de una
medida de la amortiguación para oscilaciones de vehículos puede
presentar medios de excitación para la excitación de una rueda de
vehículo conectada con un amortiguador de oscilaciones, medios de
detección para la detección del movimiento de la rueda excitada del
vehículo, primeros medios de cálculo para calcular una constante de
amortiguación K del amortiguador de oscilaciones con la ayuda del
movimiento detectado de la rueda del vehículo y segundos medios de
cálculo para calcular una medida de la amortiguación para la
amortiguación de una oscilación del vehículo a través del
amortiguador de oscilaciones.
Con preferencia, el dispositivo comprende una
placa de soporte, sobre la que descansa la rueda del vehículo. La
placa de soporte puede estar conectada a través de un elemento
elástico con una unidad de accionamiento, que excita periódicamente
la placa de soporte. En virtud de la excitación, la placa de soporte
realiza una oscilación vertical, que es transmitida sobre la rueda
vertical del vehículo.
Los medios de detección pueden detectar una
amplitud del movimiento de la placa de soporte. Esto se realiza con
preferencia porque en la placa de soporte están colocados sensores
correspondientes para el cálculo de la posición o bien la altura de
la placa de soporte. De manera alternativa, los medios de detección
pueden detectar también directamente el movimiento de la rueda
excitada del vehículo. A tal fin, sensores correspondientes pueden
estar instalados en la rueda o bien en la suspensión de la rueda del
vehículo.
Los medios de cálculo determinan la constante de
amortiguación K del amortiguador de oscilaciones con preferencia
con la ayuda de la relación A entre una amplitud de excitación r de
la unidad de accionamiento y la amplitud detectada del movimiento
de la rueda del vehículo o bien de la placa de soporte en el caso de
resonancia. Con la ayuda de la amplitud medida del movimiento del
sistema de masa de resorte formado por la placa de soporte y la
rueda del vehículo en el caso de resonancia se pueden determinar las
propiedades del sistema de masa de resorte móvil, como la
amortiguación a través del amortiguador de oscilaciones. Por medio
de las relaciones conocidas a partir de la teoría de la oscilación
se puede determinar de esta manera la constante de amortiguación K
del amortiguador de oscila-
ciones.
ciones.
Con preferencia, los medios de cálculo calculan
la constante de amortiguación K, teniendo en cuenta la masa m_{1}
de la placa de soporte y las constantes de resorte D_{1} del
elemento elástico. De esta manera se puede calcular la constante de
amortiguación K para el amortiguador de oscilaciones respectivo del
vehículo en gran medida de manera independiente de las propiedades
del dispositivo de ensayo.
Los medios de movimiento determinan con
preferencia la medida de la amortiguación de Lehr para una
oscilación de la carrocería del vehículo con la ayuda de la
constante de amortiguación K calculada del amortiguador de
oscilaciones.
De manera más conveniente, el dispositivo
presenta medios de determinación de la masa del vehículo para el
cálculo de la masa proporcional del vehículo m_{4}.
La placa de soporte del dispositivo de ensayo
puede estar apoyada sobre otro elemento elástico, un llamado muelle
de punto de pata, para soportar una porción mayor de la masa del
vehículo y descargar el accionamiento de los medios de excitación.
La previsión de otro elemento elástico tiene, además, la ventaja de
que la placa de soporte no cae excesivamente hacia abajo cuando se
coloca el vehículo. Este efecto se puede aprovechar también para el
cálculo de la masa proporcional del vehículo m_{4}, detectando los
medios de detección la bajada de la placa de soporte condicionada
por la carga con la masa proporcional del vehículo m_{4}. A través
de tal configuración del dispositivo de ensayo se puede determinar
con exactitud la masa proporcional del vehículo m4 para cada rueda
del vehículo, sin que sea necesario un dispositivo de pesaje
adicional.
Los medios de determinación de la masa del
vehículo calculan la masa proporcional del vehículo m4 con
preferencia teniendo en cuenta las constantes de resorte D_{5} del
otro elemento elástico y las constantes de resorte D_{1} del
elemento elástico. Para la constante de resorte efectiva D del banco
de pruebas se aplica: D = D_{1} + D_{5}.
Para determinar la capacidad funcional del
amortiguador de oscilaciones a ensayar, unos medios de evaluación
pueden evaluar las propiedades de amortiguación del amortiguador de
oscilaciones, comparando la medida de la amortiguación calculada
con un valor límite G predeterminado.
Para la compensación de la amortiguación de las
vibraciones a través de fricción en el dispositivo de ensayo, los
medios de cálculo pueden presentar un dispositivo de compensación,
que restan del valor calculado para la constante de amortiguación K
la constante de amortiguación KP del dispositivo de ensayo, para
obtener de esta manera una constante de amortiguación K' corregida
del amortiguador de oscilaciones.
Otras particularidades y ventajas de la
invención se pueden deducir a partir de los dibujos y la descripción
siguiente de ejemplos de realización preferidos. En este caso:
La figura 1 muestra esquemáticamente un ejemplo
de realización para un banco de pruebas de amortiguadores de
impacto de acuerdo con la presente invención.
La figura 2 muestra un modelo de oscilación para
un vehículo en un banco de pruebas de amortiguadores de impacto con
cuatro masas.
La figura 3 muestra un modelo de oscilación
simplificado para un oscilador de una masa.
La figura 4 muestra una curva de la amplitud de
oscilaciones de resonancia en diferentes grafos de
amortiguación.
La figura 5 muestra una curva típica de la
oscilación de la placa de soporte en un ensayo de oscilación.
La figura 6 muestra ejemplos de curvas
características de amortiguadores de impacto.
La figura 7 muestra un ejemplo de una curva
típica de la frecuencia de la resonancia de la estructura, de la
resonancia del banco de pruebas y de de la resonancia del eje.
La figura 8 muestra la dependencia de la
constante de la amortiguación KP del banco de pruebas respecto de
la amplitud de la placa.
La figura 9 muestra un diagrama de flujo de un
procedimiento para la determinación de una medida de la
amortiguación para amortiguadores de oscilación de acuerdo con un
ejemplo de realización de la presente invención.
La figura 2 muestra un modelo de oscilación para
un vehículo sobre un banco de pruebas de amortiguadores de impacto
con cuatro masas m_{1} a m_{4}, en el que m_{1} representa la
masa de la placa de soporte del banco de pruebas, m_{2}
representa las masas no amortiguadas de una rueda de un vehículo
(masa de la rueda, masa del eje, masa de la suspensión de la rueda,
etc.), m_{3} representa la masa del amortiguador de impacto y
m_{4} representa la masa proporcional de la carrocería del
vehículo. Las articulaciones respectivas de las masas durante sus
oscilaciones se designan con x_{0} a x_{4}, donde x_{0}
representa la articulación de la excitación, por ejemplo a través
de un mecanismo de manivela. Los elementos elásticos representados
como muelles son los muelles del banco de pruebas entre el mecanismo
de manivela y la placa de banco de pruebas, los muelles del
neumático, el muelle del vehículo y la acción de resorte del ojal
del amortiguador de impactos. Las constantes de resorte
correspondientes se designan en esta secuencia con D_{1} a
D_{4}. La constante de amortiguación del amortiguador de
oscilaciones del vehículo se designa con K.
Con la ayuda del modelo de oscilación explicado
debe calcularse, por lo demás, en primer lugar la constante de
amortiguación K. A tal fin, en virtud del principio de conservación
de energía se supone que la energía o bien la potencia alimentada
por el mecanismo de manivela al sistema es absorbida por el
amortiguador de impactos. A tal fin, se determina la potencia
alimentada P(t) = F_{F} \cdot X_{0}(f), donde
F_{F} = D_{1} \cdot (x_{1}(f) - x_{0}(f))
es la fuerza F_{F} transmitida por el mecanismo de manivela sobre
la placa de soporte.
Con la ecuación x_{0}(f) = r \cdot
cos(\omegaf) para el movimiento del mecanismo de manivela
se puede determinar entonces la potencia P(t). Por medio de
integración a través de un periodo de la oscilación se calcula la
potencia efectiva del banco de pruebas:
En este caso, x1 es la amplitud del movimiento
oscilante de la placa de soporte y f es la frecuencia de excitación,
Con \varphi0 se designa el ángulo de las fases entre la
oscilación de la excitación y la oscilación de la placa de
soporte.
Para la potencia absorbida por el amortiguador
de impactos se aplica P(t) = F_{D} \cdot v_{D}, en la
que F_{D} es la fuerza de amortiguación del amortiguador de
impactos. Para éste se aplica F_{D} = v_{D} \cdot K con
v_{D} = x_{3} - x_{2} como velocidad de las partes móviles del
mecanismo de amortiguación.
Puesto que la masa de la carrocería es mucho
mayor en comparación con otras masas móviles, se puede suponer que
la carrocería se encuentra en reposo. Además, el ojal del
amortiguador de impactos es muy duro (es decir, D_{4} muy grande)
y tiene solamente un recorrido de resorte reducido, de manera que se
aplica x_{3} = x_{4} = 0. Si se omite, además, la deformación
del neumático (es decir, D_{2} muy grande; x_{2} = x_{1}),
entonces resulta el modelo de oscilación simplificado, representado
en la figura 3, para un oscilador de una masa. Para la masa
oscilante formada por la masa de la placa de soporte y la masa no
amortiguada de la rueda del vehículo se aplica m = m_{1} +
m_{2}.
Teniendo en cuenta las hipótesis mencionadas
anteriormente se puede calcular la potencia absorbida por el
amortiguador de impactos con
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
De nuevo, a través de integración sobre un
periodo de la oscilación se determina la potencia efectiva del
amortiguador de impactos:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con el principio de conservación de
la energía, se aplica: P_{WP} = P_{WD}. Puesto que en el caso
de resonancia, la masa oscilante y la excitación presentan un
desplazamiento de fases \varphi0 = 90º, se puede determinar la
constante de amortiguación K del amortiguador de oscilaciones de la
siguiente manera:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Esta fórmula posibilita un cálculo de la
constante de amortiguación K del amortiguador de oscilaciones con
la ayuda de la relación A entre la amplitud de la excitación r y la
amplitud x_{1} detectada del movimiento de la placa de soporte
así como teniendo en cuenta la constante de resorte D_{1} conocida
del muelle del banco de pruebas y la frecuencia de resonancia
\omega_{0} = 2\pi \cdot f_{0} del banco de pruebas.
En vehículos con curva característica de
amortiguación no lineal, se aplica el valor calculado para la
constante de amortiguación K para las condiciones (velocidad
v_{D}, amplitud de la excitación r), bajo las que se ha realizado
la medición. A través de una selección adecuada de las condiciones
de ensayo se puede determinar, sin embargo, la constante de
amortiguación K para un amortiguador de impacto con exactitud
suficiente.
La figura 4 muestra la curva de la amplitud de
oscilaciones de resonancia en diferentes grados de amortiguación.
Sobre la ordenada se representa la función de ampliación V =
x_{1}/t = 1/A para diferentes medidas de la amortiguación sobre
la frecuencia normalizada
\vskip1.000000\baselineskip
Como se puede reconocer, la amplitud de una
oscilación poco amortiguada se incrementa fuertemente en caso de
resonancia. En virtud de la relación representada entre, por una
parte, la relación de las amplitudes de la masa móvil y la
excitación en caso de resonancia y, por otra parte, la medida de la
amortiguación \upsilon de la oscilación se deduce claramente cómo
se puede determinar a partir de la relación de las amplitudes
medidas A el grado de amortiguación o bien la constante de
amortiguación K del sistema de oscilación.
En este caso, para la medida de la amortiguación
de Lehr \upsilon conocida a partir de la dinámica de la máquina
se aplica:
\vskip1.000000\baselineskip
Para sistemas débilmente amortiguador con
\upsilon \leq 0,25 se puede simplificar esta relación en:
\vskip1.000000\baselineskip
La relación entre la medida de amortiguación de
Lehr \upsilon y la constante de atenuación \delta en el caso de
resonancia con la frecuencia circular propia \omega_{0} resulta
a partir de \upsilon = \frac{\delta}{\omega_{0}}, donde la
constante de atenuación y la constante de amortiguación K según
\delta \frac{K}{2m} están en relación.
Teniendo en cuenta las fórmulas indicadas
anteriormente, se puede calcular, muy en general, la medida de la
amortiguación de Lehr para un sistema de masa de resorte amortiguado
con la masa m y la tasa de resorte D de acuerdo con la siguiente
ecuación:
\vskip1.000000\baselineskip
Si se considera ahora el sistema del banco de
pruebas con placa de soporte oscilante, entonces resulta la
siguiente relación, omitiendo la masa de la rueda no amortiguada
m_{2} (m_{2} << m_{1}) y el muelle del vehículo
(D_{3}
D_{1}) para la constante de amortiguación K del
amortiguador de oscilaciones:
\vskip1.000000\baselineskip
Como se deduce a partir de esta ecuación, se
puede calcular la constante de amortiguación K con la ayuda de la
relación de la amplitud A calculada, de la constante de resorte
D_{1} del muelle del banco de pruebas y de la masa de la placa
m_{1} del banco de pruebas.
Como ya se ha mencionado, en este caso se
utiliza la sobreelevación de la resonancia de la oscilación forzada
del banco de pruebas para calcular la amortiguación de esta
oscilación a través del amortiguador de oscilaciones del vehículo o
bien su constante de amortiguación K. En oposición al estado de la
técnica, en el que la medida de la amortiguación se utiliza como
criterio de evaluación párale amortiguador de oscilaciones, en la
presente invención ésta solamente representa una etapa intermedia o
bien una magnitud intermedia.
En la etapa siguiente se considera ahora el
vehículo sin banco de pruebas y con la ayuda de las propiedades del
vehículo se calcula la medida de la amortiguación de Lehr para la
amortiguación de una oscilación de la carrocería del vehículo a
través del amortiguador de oscilaciones como medida de evaluación. A
tal fin, se considera una oscilación de la estructura del vehículo
con una masa proporcional del vehículo m_{4} y el muelle del
vehículo D3. Ésta es amortiguada por el amortiguador de oscilaciones
con la constante de amortiguación calculada de acuerdo con el
procedimiento anterior. Para la medida de la amortiguación de Lehr
de esta oscilación se aplica:
Puesto que la frecuencia de resonancia \omegaA
de la estructura de la carrocería entre diferentes vehículos no
presenta, en general, grandes diferencias, se puede suponer a tal
fin un valor conocido predeterminado. Éste se puede establecer, por
ejemplo, para diferentes categorías de vehículos. Frecuencias de
resonancia típicas de la estructura de turismos son 1,4 Hz, para
vehículos todo terreno (SUVs) 1,6 Hz y para camiones 1,8 Hz.
La medida de la amortiguación de Lehr \upsilon
calculada de acuerdo con el procedimiento anterior para el vehículo
representa una medida de evaluación expresiva, fiable e
independiente del banco de pruebas para la capacidad funcional del
amortiguador de impactos. Por lo tanto, es posible establecer un
valor límite, que no debe diferenciarse de amortiguadores de
impacto, para no poner en peligro la seguridad de la circulación
del vehículo. En virtud de investigaciones empíricas se ha
encontrado que en amortiguadores funcionales se aplica \upsilon =
0,2 y, por lo tanto, un valor límite posible es G = 0,1.
La figura 9 muestra un diagrama de flujo para un
procedimiento para la determinación de una medida de amortiguación
para amortiguadores de oscilaciones de acuerdo con un ejemplo de
realización de la presente invención.
En la etapa 100 se calcula la masa proporcional
del vehículo m_{4}, con la que se carga el amortiguador de
oscilaciones a ensayar. Esto se realiza porque después de la
circulación del vehículo sobre la placa de soporte, se registra la
bajada s de la placa de soporte a través de la carga con el peso del
vehículo con el accionamiento de excitación en reposo. A tal fin,
se utiliza el banco de pruebas como una báscula y se determina la
masa proporcional del vehículo m4 en virtud de la ley de resorte
sobre el peso proporcional del vehículo correspondiente F_{4} =
m_{4} \cdot g = D\cdots:
en la que D es la constante
efectiva de resorte del banco de pruebas y g es la aceleración
terrestre. Para un banco de pruebas con otro muelle de punto de
pata D3 para el apoyo de la palca de soporte en el bastidor del
banco de prueba se aplica: D = D_{1} + D_{5}. Para tener en
cuenta las masas m_{2}, m_{3} no amortiguadas, se puede
corregir el valor calculado de esta manera para m4 con un factor de
corrección (por ejemplo,
0,9).
Evidentemente, la etapa para la detección de la
masa proporcional del vehículo m_{4} puede tener lugar también a
continuación de la detección del movimiento de la rueda excitada del
vehículo o bien de la determinación de la constante de
amortiguación K del amortiguador de oscilaciones. En este caso, se
excitaría en primer lugar la rueda del vehículo, que está dispuesta
sobre la placa de soporte, a una oscilación forzada y a
continuación tendría lugar el proceso de pesaje.
En la etapa 110 se excita le rueda que está
dispuesta sobre la placa a una oscilación forzada. A tal fin, se
excita la placa de soporte a oscilaciones verticales, de manera que
se varía la frecuencia de excitación a través de un elemento
elástico desde una unidad de accionamiento. Para generar una
resonancia del sistema oscilante que está constituido por la placa
de soporte y la rueda del vehículo, se eleva poco a poco, por
ejemplo, el número de revoluciones de la unidad de accionamiento,
para recorrer el punto de resonancia. De manera alternativa, se
puede iniciar la excitación también con un número de revoluciones
más elevado, que se reduce a continuación poco a poco hasta que se
inicia una resonancia.
En la etapa 120 se detecta el movimiento de la
rueda excitada del vehículo o bien de la placa de soporte. A tal
fin, se puede prever, por ejemplo, una marca en la rueda del
vehículo, que es detectada por sensores correspondientes. No
obstante, es más sencillo colocan registradores de medición en la
placa de soporte y detectar la amplitud del movimiento vertical de
la placa de soporte. Puesto que el muelle del neumático presenta,
en comparación con el muelle del banco de pruebas, en general, una
constante de resorte D_{2} más alta, la rueda del vehículo y la
placa de soporte oscilan en la misma fase, sin que la rueda del
vehículo se desprenda desde la placa de soporte. Por lo tanto, en
general, es suficiente detectar el movimiento de la placa de soporte
o bien las masas no amortiguadas del vehículo y considerar la placa
de soporte como una unidad oscilante (ver también el sistema de
oscilación de una masa en la figura 3).
En la etapa 130 se calcula la constante de
amortiguación K del amortiguador de oscilaciones sobre la base de
la relación indicada en la figura 2 con la ayuda del movimiento
detectado de la rueda del vehículo. Como ya se ha explicado, este
cálculo se basa en la evaluación de la relación entre la amplitud de
excitación r y la amplitud detectada x1 del movimiento de la placa
de soporte o bien de la rueda del vehículo en el caso de
resonancia.
Para tener en cuenta la amortiguación de la
oscilación provocada por fricción en el banco de pruebas, se
corrige en la etapa 140 el valor calculado para la constante de
amortiguación K. La constante de amortiguación compensada K' del
amortiguador de oscilaciones se obtiene a través de sustracción de
la constante de amortiguación K calculada a partir del proceso de
ensayo en la medida de la constante de amortiguación K_{P} del
banco de pruebas: K' = K \cdot K_{P}. Esta etapa de
compensación es conveniente principalmente en vehículos más
pequeños o bien más ligeros con constantes de amortiguación más
pequeñas, puesto que para estos vehículos la amortiguación del
banco de pruebas puede alcanzar hasta 15% de toda la amortiguación
de la oscilación.
Para determinar las pérdidas del banco de
pruebas, se puede realizar un ensayo de estabilización con un banco
de pruebas no cargado. A tal fin, se excitan la placa de soporte por
la unidad de accionamiento en una oscilación, y después de la
desconexión de la unidad de accionamiento, se detecta la curva de la
amplitud de la oscilación amortiguada. La figura 5 muestra una
curva típica de la oscilación de la placa de soporte en un ensayo
de estabilización.
La evaluación del ensayo de estabilización se
realiza con preferencia con la ayuda del decremento logarítmico. A
tal fin, se determinan a partir del ensayo de estabilización la
duración de los periodos T = 1/f y la amplitud x(t) en un
instante t así como las amplitudes después de n oscilaciones
x(t + n \cdot T). Para el decremento logarítmico se
aplica:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
A partir de la constante de atenuación \delta
calculada se puede determinar entonces la constante de atenuación
KP del banco de pruebas: K_{P} = 2\delta \cdot m_{1}.
Puesto que la constante de amortiguación K_{P}
del banco de pruebas depende, en general, de la amplitud respectiva
de la placa (ver la figura 8), es conveniente realizar un ensayo de
estabilización con la amplitud correspondiente de la placa
previsible en el funcionamiento del banco de pruebas. También es
posible calcular previamente las constantes de amortiguación
K_{P} respectivas para diferentes amplitudes de la placa y/o
pesos del vehículo y utilizar durante la corrección de la constante
del amortiguador de oscilaciones la constante de amortiguación del
banco de pruebas KP correspondiente para la condición de medición
(por ejemplo, amplitud de la placa). En cualquier caso, la
constante de amortiguación o bien las constantes de amortiguación
K_{P} del banco de pruebas se pueden calcular previamente durante
la instalación y calibración del banco de pruebas (por ejemplo, en
un campo de parámetros) y de esta manera están presentes ya durante
la realización del procedimiento de ensayo para un amortiguador de
oscilaciones.
En la etapa 150, con la ayuda de la fórmula 3 se
determina la medida de la amortiguación de Lehr para la oscilación
de la estructura del vehículo por medio de la constante de
amortiguación corregida K'. A tal fin, en general es suficiente
suponer una frecuencia de resonancia \omegaA predeterminada
fijamente para la oscilación de la estructura del vehículo. Además,
la masa proporcional del vehículo m_{4} calculada en este ejemplo
en la etapa 100 es incluida en el cálculo. La medida de la
amortiguación calculada \upsilon se puede utilizar como criterio
de evaluación para la sobreelevación de la resonancia o bien la
amortiguación de la oscilación de la estructura del vehículo.
En la etapa 160 se compara la medida de la
amortiguación calculada \upsilon con un valor umbral G
predeterminado, por ejemplo 01. Las investigaciones han mostrado
que los amortiguadores de impactote vehículos nuevos así como de
amortiguadores de impacto funcionales de vehículos más antiguos
exceden, en general, este valor límite.
Si se deduce a partir del ensayo en la etapa 160
que la medida de la amortiguación de Lehr del amortiguador de
oscilaciones excede el valor límite G predeterminado, entonces se
declara en la etapa 180 que el amortiguador de oscilaciones es
funcional.
Por otra parte, el amortiguador de oscilaciones
ensayado en la etapa 170 es declarado como un amortiguador de
oscilaciones defectuoso, después de lo cual se pueden iniciar, dado
el caso, las medidas correspondientes.
A continuación se ilustra de nuevo con la ayuda
de un ejemplo de cálculo el modo de actuación del banco de pruebas
de amortiguador de impactos de acuerdo con la invención. A tal fin
se suponen los valores siguientes para un banco de pruebas
ejemplar:
Masa de la placa de soporte m^{2} = 100
kg,
Constante de resorte efectiva del banco de
pruebas
Radio del mecanismo de manivela r = 10 mm
Si se alcanza en un ensayo con un vehículo una
amplitud de resonancia x_{1} = 30 mm, entonces a partir de estos
valores se puede calcular la constante de amortiguación K del
amortiguador de oscilaciones (fórmula (2):
La masa proporcional del vehículo m_{4} se
determina con la ayuda de la bajada de la placa del banco de
pruebas en torno a s = 20 mm durante la circulación del vehículo
sobre el banco de pruebas (fórmula 4):
Con la constante de amortiguación K obtenida de
esta manera y la masa proporcional del vehículo m_{4} se calcula,
en el supuesto de una frecuencia de formación f_{A} = 1,4 Hz, la
medida de amortiguación de Lehr (formula 3):
De esta manera, se obtiene un criterio de
evaluación, que no sólo reproduce el amortiguador, sino toda la
calidad del amortiguador para oscilaciones en el vehículo.
El procedimiento explicado para la determinación
de una medida de amortiguación para oscilaciones de vehículos es
adecuado, por lo tanto, para la verificación de amortiguadores de
impactos montados en automóviles y se puede emplear, por ejemplo,
en el marco de una investigación principal del vehículo. La gran
ventaja frente a los procedimientos conocidos reside en que se
puede calcular una medida de evaluación fiable expresiva para la
capacidad funcional de amortiguadores de impacto, que proporciona
una medida de evaluación fiable independientemente del tipo de
vehículo a ensayar y de las propiedades del banco de pruebas
utilizado.
La figura 1 muestra de forma esquemática un
ejemplo de realización de un banco de pruebas de amortiguadores de
impacto de acuerdo con la presente invención.
Del vehículo que está colocado sobre el banco de
pruebas se muestra de forma esquemática un amortiguador de
oscilaciones 1, una rueda de vehículo 2, un muelle de vehículo 12,
una suspensión de la rueda 13 y una carrocería de vehículo 14. De
acuerdo con el modelo de oscilación de la figura 2, al amortiguador
de oscilaciones 1 corresponde la constante de amortiguación K, y al
muelle del vehículo 12 corresponde la constante de resorte D3, a la
suspensión de la rueda 13 corresponde la masa de la rueda m_{2} no
amortiguada y a la carrocería 14 representada de forma simbólica
corresponde la masa proporcional de la carrocería m_{4}.
El banco de pruebas de amortiguadores de impacto
presenta una placa de soporte 7, un bastidor 8, un balancín doble
9, una unidad de accionamiento 4 y un primer elemento elástico 3. La
placa de soporte 7 está conectada a través del balancín doble 9 y
el primer elemento elástico 3 con la unidad de accionamiento 4, que
actúa como mecanismo de manivela y desplaza en oscilación la placa
de soporte 7 así como la rueda del vehículo 2. Una unidad de
control 15 controla el número de revoluciones de la unidad de
accionamiento 4, de tal manera que el sistema oscilante entra en
resonancia.
Otro elemento elástico 6 (muelle de punto de
pata) soporta la placa de soporte 7 y lleva una parte grande del
peso del vehículo (típicamente entre 60 y 90%), para prevenir una
bajada demasiado fuerte de la placa de soporte 7 durante la carga
con el vehículo.
En la proximidad de la placa de soporte 7 están
previstos medios de detección 5, que detectan el movimiento de la
placa de soporte 7 y suministran una señal X correspondiente a
medios de cálculo 10, 11, medios de determinación de la masa del
vehículo 16 y la unidad de control 15. En la unidad de control 15 se
puede utilizar esta señal X para determinar que se ha alcanzado el
número de revoluciones correcto para una resonancia del sistema
oscilante.
Los medios de determinación de la masa del
vehículo 16 calculan, cuando la excitación está desconectada, con
la ayuda de la bajada s de la placa de soporte 7 durante el avance
del vehículo y la constante de resorte efectiva F, la masa
proporcional del vehículo m_{4}.
Los primeros medios de cálculo 10 determina con
la ayuda de la amplitud x_{1} de la placa de soporte 7 en el caso
de resonancia (\omega = \omega0) y de la amplitud de la
excitación r conocida la constante de amortiguación K del
amortiguador de oscilaciones 1 (fórmula 2), que se puede corregir,
dado el caso, con una constante de amortiguación K_{P} calculada
previamente del banco de pruebas.
Los segundos medios de cálculo 11 calculan a
continuación la medida de la amortiguación de Lehr \upsilon para
una oscilación de la estructura del vehículo sobre la base de la
masa proporcional del vehículo m_{4} y la constante de
amortiguación K del amortiguador de oscilaciones 1 (fórmula 3).
Con la ayuda de una comparación de la medida de
la amortiguación \upsilon con un valor límite G predeterminado se
evalúa por los medios de evaluación 17 la capacidad funcional del
amortiguador de oscilaciones 1 y se genera una señal de ensayo
binaria correspondiente, que con "0" indica que el amortiguador
de oscilaciones 1 no cumple el criterio de ensayo, y con "1"
indica que el amortiguador de oscilaciones de ensayo 1 ha superado
la prueba.
Claims (14)
1. Procedimiento para la determinación de una
medida de amortiguación para oscilaciones de vehículos, con las
etapas:
- -
- Excitación de una rueda del vehículo (29, conectada con un amortiguador de oscilaciones (1) a evaluar y realización de una curva de la frecuencia para la determinación de la resonancia del banco de pruebas para calcular una constante de amortiguación K con la ayuda de la relación entre una amplitud r de la excitación y una amplitud x1 detectada del movimiento de la rueda del vehículo (2) o bien de la placa de soporte (7) en el caso de resonancia, y
- -
- Cálculo de la medida de la amortiguación de Lehr \upsilon para la amortiguación de una oscilación de la carrocería del vehículo a través de un amortiguador de oscilaciones (1) con la ayuda de la constante de amortiguación K calculada del amortiguador de oscilaciones (1) y de una masa proporcional del vehículo m4, que actúa sobre el amortiguador de oscilaciones (1) y de un valor predeterminado para la frecuencia de resonancia de una estructura de carrocería, de manera que la masa proporcional del vehículo se determina por una de las dos maneras siguientes:
- -
- sobre la base de una medición de una desviación s de una placa de soporte (7), provocada por la carga con la rueda del vehículo (2), o
- -
- sobre la base de la mitad de la carga admisible de la rueda.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la rueda del vehículo (2) descansa sobre
la placa de soporte (7) excitada periódicamente, se detecta un
movimiento de la placa de soporte (7) y con la ayuda del movimiento
detectado de la placa de soporte (7) se calcula el movimiento de la
rueda del vehículo (2) excitada.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, en el que la excitación de la rueda del
vehículo (2) se realiza a través de un elemento elástico (3), de
manera que está previsto otro elemento elástico (6), y se calcula
la constante de amortiguación K teniendo en cuenta la masa oscilante
m, especialmente la masa m1 de la placa de soporte (7) y las
constantes de resorte de los elementos elásticos 3 y 6).
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que se determinan frecuencias de
resonancia \omega_{A} para oscilaciones de la estructura del
vehículo para diferentes categorías de vehículos, se memorizan y se
utilizan para el cálculo de la medida de la amortiguación de Lehr
\upsilon.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4 con una etapa de valuación para la evaluación
de las propiedades de amortiguación del amortiguador de
oscilaciones (1), en el que la medida de la amortiguación calculada
se compara con un valor límite G.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, con una etapa para la corrección del valor
calculado para la constante de amortiguación K teniendo en cuenta
una amortiguación, con la que un dispositivo de ensayo amortigua
oscilaciones de la placa de soporte (7).
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores con una etapa para el cálculo de las
constantes de amortiguación K_{P} del dispositivo de ensayo a
través de la detección de los valores de la amplitud de la
oscilación a atenuar de la placa de soporte (7) no cargada después
de la terminación de la excitación, especialmente por medio del
decremento logarítmico de amplitudes reoscilación detectadas.
8. Dispositivo para la determinación de una
medida de la amortiguación para oscilaciones de vehículos, con
- -
- medios de excitación para la excitación de una rueda de vehículo (2) conectada con un amortiguador de oscilaciones (1) para la realización de una curva de la frecuencia para la determinación de la resonancia del banco de pruebas,
- -
- medios de detección (5) para la detección del movimiento de la rueda excitada de vehículo (2),
- -
- primeros medios de cálculo (10) para calcular una constante de amortiguación K del amortiguador de oscilaciones (1) con la ayuda de la amplitud x_{1} detectada del movimiento de la placa de soporte y de un movimiento de la rueda excitada del vehículo (2) o bien de la placa de soporte (7) en el caso de resonancia,
- -
- segundos medios de cálculo (1) para calcular la medida de la amortiguación de Lehr \upsilon para la amortiguación de una oscilación de la carrocería del vehículo a través del amortiguador de oscilaciones (1) con la ayuda de la constante de amortiguación K calculada del amortiguador de oscilaciones (1), y de una masa proporcional del vehículo m_{4} y de un valor predeterminado para la frecuencia de resonancia de la estructura de la carrocería,
en el que la masa proporcional del vehículo
m_{4} se determina sobre una de las dos maneras siguientes:
- -
- sobre la base de una desviación s de la placa de soporte (7), provocada por la carga con la rueda del vehículo (2), o
- -
- sobre la base de la mitad de la carga admisible de la rueda.
9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
8 con una placa de soporte (7), sobre la que se encuentra la rueda
del vehículo, y con una unidad de accionamiento (4), que está
conectada a través de un elemento elástico (3) con la placa de
soporte (7), en el que la placa de soporte (7) se puede excitar
periódicamente con la unidad de accionamiento (4).
10. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 8 ó 9 con otro elemento elástico (6), en el que
con los primeros medios de cálculo 8109 se pueden calcular la
constante de amortiguación K teniendo en cuenta la masa oscilante
m, especialmente la masa m1 de la placa de soporte (7) y las
constantes de resorte de los elementos elásticos (3 y 6).
11. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 8 a 10 con medios para la determinación de la masa
del vehículo (16) para calcular la mesa proporcional del vehículo
m_{4}, con la que se carga la rueda (2) a través del peso del
vehículo.
12. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 10 y 11, en el que la placa de soporte (7) está
apoyada sobre el otro elemento elástico (6), y con los medios de
determinación de la masa del vehículo (16) se puede calcular la
masa proporcional del vehículo M4 teniendo en cuenta las constantes
de resorte de los elementos elásticos (3 y 6).
13. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 8 a 12 con medios de evaluación (17) para la
evaluación de las propiedades de amortiguación del amortiguador de
oscilaciones (1) a través de la comparación de la medida de
amortiguación calculada con al menos un valor límite G.
14. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 8 a 13, en el que los primeros medios de cálculo
(10) presentan un dispositivo de corrección para corregir el valor
calculado para la constante de amortiguación K del amortiguador de
oscilaciones (1) con una amortiguación de oscilaciones K_{P} del
dispositivo.
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