ES2373746T3 - Método para balancear ruedas de vehículos de motor. - Google Patents

Método para balancear ruedas de vehículos de motor. Download PDF

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ES2373746T3 ES07113044T ES07113044T ES2373746T3 ES 2373746 T3 ES2373746 T3 ES 2373746T3 ES 07113044 T ES07113044 T ES 07113044T ES 07113044 T ES07113044 T ES 07113044T ES 2373746 T3 ES2373746 T3 ES 2373746T3
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Abstract

Método para balancear ruedas de vehículos de motor, que comprende las siguientes operaciones: - montaje de la rueda sobre un husillo rotativo de una máquina de balanceo; - uso de un palpador de t ipo co nocido, se lección de los diámetros y pl anos de balanceo, suministro d e datos concernientes a los planos y a los diámetros a la máquina de balanceo; - puesta en rotación de la rueda; - cálculo del valor de desbalanceo (W); - cálculo de magnitud y posición angular de los pesos de balanceo a aplicar en los diámetros y planos de balanceo seleccionados con anterioridad por parte del operador; caracterizado por el hecho que, además, comprende las siguientes actividades: donde a. durante la rotación de la rueda, medición de un tiempo de aceleración (TACC) entre dos velocidades predeterminadas de la rueda; b. cálculo de un valor umbral de desbalanceo con la siguiente ecuación: WB es un nivel de umbral de un peso de balanceo; WB = KS x TACC + SO KS es una constante de umbral expresada en gramos por milisegundo (gr/ms); SO es un valor umbral mínimo expresado en gramos (gr); TACC es el tiempo de aceleración expresado en milisegundos (ms) c. aplicación del peso de b alanceo sólo si el valor de desb alanceo (W) est á por encima de l va lor um bral calculado.

Description

Metodo para balancear ruedas de vehiculos de motor.
La presente invencion se refiere al sector de balanceo de ruedas de vehiculos que comprenden una llanta y un neumatico.
Como es sabido, todo organo rotativo, tal como una llanta y un neumatico, cuando se lo hace girar a elevada velocidad, como sucede con las ruedas de un vehiculo durante su marcha por una carretera, exhiben desbalanceos de dos tipos: estatico y dinamico.
El desbalanceo estatico es responsable de f uerzas contenidas en el plano del centro de gravedad, perpendiculares al eje de la rueda, las cuales fuerzas provocan oscilaciones tendenciales en la rueda en ese plano.
El desbalanceo dinamico es responsable de oscilaciones o vibraciones de la rueda alrededor de su eje diametral.
El desbalanceo general de la rueda, que viene corregido a traves de maquinas de balanceo, es la resultante de los dos tipos de desbalanceo descritos con anterioridad.
El desbalanceo viene corregido aplicando dos pesos, cuya magnitud y posicion en la llanta vienen calculadas por maquinas de balanceo conocidas.
Los dos pesos vienen aplicados en dos planos diferentes, ambos perpendiculares al eje de la rueda, y proporcionan una resultante orientada en sentido radial y un momento en un plano que comprende al eje de la rueda.
Para corregir el desbalanceo estatico podria ser suficiente aplicar unicamente un peso, mientras que para corregir el desbalanceo dinamico, en teoria deberian aplicarse dos pesos, separados entre si en la direccion del eje de la rueda. En realidad y en la practica para eliminar el desbalanceo estatico es suficiente un peso y para el desbalanceo dinamico otro peso, cuyo efecto se suma al efecto que el peso del balanceo estatico ejerce sobre el balanceo dinamico.
Por lo tanto, los dos pesos correctivos calculados por la maquina de balanceo, que tambien indica las posiciones donde deben ser aplicados, tienen un efecto sinergico en el sentido que ambos, no siendo aplicados en el plano del centro de gravedad de la rueda, tienen una influencia tanto sobre el desbalanceo estatico como sobre el desbalanceo dinamico.
En las modernas maquinas de balanceo, el operador selecciona el plano de la rueda y la posicion diametral en correspondencia de la cual ubicar cada uno de los dos pesos necesarios para la operacion de balanceo, mientras que la maquina efectua sus calculos sobre los pesos a aplicar y la posicion angular donde colocarlos para obtener un desbalanceo gen eral determinado por la suma del desbalanceo estatico y del desbalanceo dinamico, el cual desbalanceo general, en teoria, es cercano a cero.
Concretamente, puesto que es practicamente imposible alcanzar una perfecta condicion de balanceo, la maquina efectua sus calculos para determinar dos pesos que, una vez aplicados en las posiciones sugeridas, reducen el desbalanceo general llevandolo por debajo de un valor umbral.
Dicho valor umbral corresponde a u n desbalanceo general de la rueda, tal que cuando el vehiculo esta moviendose no se producen perturbaciones debidas al desbalanceo que podrian ser percibidas por el usuario y que podrian conducir a un exagerado desgaste de las partes mecanicas y de los mismos neumaticos.
Debido al efecto sinergico que generan los pesos de balanceo sobre ambos tipos de desbalanceo, estatico y dinamico, para reducir el desbalanceo general llevandolo por debajo de un va lor umbral, generalmente hace falta agregar pesos mas grandes que los que podrian ser necesarios para corregir solamente el desbalanceo estatico o solamente el desbalanceo dinamico.
Con la finalidad de reducir la magnitud de los pesos necesarios para llevar el desbalanceo dinamico o general de la rueda por debajo de dicho valor umbral se han llevado a cabo muchos estudios y pruebas.
Se ha comprobado que el valor umbral tolerable solamente por el desbalanceo estatico es menor que el valor umbral tolerable solamente por el desbalanceo dinamico y que, por lo tanto, el valor umbral general es mayor si el desbalanceo general es debido preponderantemente al desbalanceo dinamico.
En aras de lo anterior, ha surgido el problema de calcular el oportuno valor umbral para cada uno de los dos desbalanceos, estatico y dinamico, o por lo menos cual es el valor umbral tolerable para el desbalanceo general.
Lo anterior condujo a establecer un valor umbral general no cercano a cero, como actualmente es costumbre en la mayoria de los casos, sino mayor, el cual es indicador de un de sbalanceo que principalmente es debido a la componente referida al desbalanceo dinamico.
Puesto que el desbalanceo esta estrictamente relacionado con las caracteristicas geometricas de la rueda, se ha buscado una correlacion entre las caracteristicas geometricas de la rueda y el valor umbral tolerable de desbalanceo.
El documento de la patente de invencion estadounidense US 6,952,964 describe un proceso para balancear una rueda en el cual el valor umbral para el desbalanceo estatico (representado por una fuerza) y para el desbalanceo dinamico (representado por un momento) vienen calculados en funcion del diametro de aplicacion de los pesos y de la distancia existente entre los planos de balanceo seleccionados por el operador.
Ello permite, despues de haber puesto en rotacion la rueda y haber leido los valores de desbalanceo, controlar si, despues de haber corregido el desbalanceo estatico, el desbalanceo dinamico residual sigue estando a niveles mas alla del valor umbral.
La correccion del desbalanceo dinamico exige la aplicacion de dos pesos iguales dispuestos en posiciones diametralmente opuestas, cada uno de ellos en uno de los planos de balanceo y, por lo tanto, en el plano destinado a recibir el peso de balanceo estatico; este peso jamas esta desfasadode mas de 900 con respecto a la posicion de aplicacion del peso de balanceo dinamico en el mismo plano.
De lo anterior se desprende que despues de haber finalizado el balanceo estatico es posible tener una reduccion del desbalanceo dinamico y, ademas, que el mismo pudo haber caido por debajo del valor umbral para el desbalanceo dinamico.
En par ticular, de la t ecnica co nocida s abemos que l os valores umbrales del d esbalanceo estatico y del desbalanceo dinamico son inversamente proporcionales al diametro de aplicacion de los pesos.
La relacion identificada en la tecnica conocida, si bien constituye un adelanto para el balanceo de cuerpos en rotacion en general, no es totalmente satisfactoria en el sector de ruedas de vehiculos, donde el diametro de aplicacion de los pesos esta condicionado por la forma de la llanta y no siempre es posible correlacionarla a las caracteristicas geometricas generales de la rueda.
El objetivo de la presente invencion es el de proporcionar un metodo que permita determinar, utilizando un unico parametro, los valores umbrales de desbalanceo estatico, desbalanceo dinamico y desbalanceo general de una rueda de un vehiculo de motor.
Este objetivo se logra mediante la presente invencion por medio de una correlacion entre el momento de inercia general de la rueda y los valores umbrales.
Como parametro indicativo del momento de inercia de la rueda, la presente invencion contempla la adopcion del tiempo de aceleracion de la rueda entre dos velocidades de rotacion preseleccionadas.
Se ha demostrado ventajoso seleccionar el tiempo de aceleracion entre 25 y50 RPM, dado que durante este intervalo el p ar de t orsion de l os motores el ectricos empleados en las maquinas de ba lanceo es pr acticamente constante.
Se ha hallado que la funcion que relacionalos valores umbrales de los varios tipos de desbalanceo, estatico, dinamico y general, con el tiempo de aceleracion es practicamente lineal y esta dada por la siguiente ecuacion:
WB= Ks xTACC + So
Donde
WB es el nivel de umbral del peso de balanceo expresado en gramos (gr)
Ks es una constante de umbral expresada en gramos por milisegundo (gr/ms)
So es el valor umbral minimo expresado en gramos (gr)
TACC es el tiempo de aceleracion expresado en milisegundos (ms).
La misma ecuacion es apropiada para calcular los valores umbrales de los pesos de balanceo para el desbalanceo general (WBD); el desbalanceo estatico (WBS) y el balanceo dinamico (WBM).
Los valores de las constantes Ks y So vienen determinadas mediante pruebas, para cada tipo de desbalanceo.
A titulo ejemplificador, para una rueda de aleacion liviana cuyo tamafo es 8"x16", las pruebas experimentales llevaron a determinar las siguientes constantes de umbral:
* constantes de desbalanceo general:
KSD = 6,25 gr/s
SoD = 1,5 gr
* constantes de desbalanceo estatico
KSS = 16,25 gr/s
SoS = 1,5 gr
* constantes de desbalanceo dinamico KSC = 15 gr/s
SoC = 1,5 gr
Con un tiempo de aceleracion de la rueda, que va de 25 a 50 RPM, igual a TACC = 0,4 s.
Aplicando la ecuacion de la presente invencion, se han calculado los siguientes valores umbrales: *WBDi = WBDe = 6,25 x 0,4 + 1,5 = 4 gr *WBS = 16,25 x 0,4 + 1,5 = 8 gr *WBMi = WBMe = 15 x 0,4 + 1,5 = 7,5 gr
En lo que sigue de la descripcion se utilizaran los siguientes simbolos. WBD es el valor umbral de los pesos de correccion para el desbalanceo general; WBS es el valor umbral de los pesos de correccion para el desbalanceo estatico; WBM es el valor umbral de los pesos de correccion del desbalanceo dinamico; WS es el desbalanceo estatico; WM es el desbalanceo dinamico; WD es el desbalanceo general; WDi y WDe son los desbalanceos generales calculados en los dos planos de balanceo; WS1 = WS - WBS (sustraccion vectorial); WM1i = WM1e = WM - WBM son sustracciones vectoriales en los planos de balanceo de la rueda interna y externa;
Los procedimientos operativos de una maquina de balanceo de conformidad con la presente invencion son los siguientes:
A. La maquina tiene en consideracion el valor umbral (WBD) del desbalanceo general, calculado como se ha especificado arriba. De ello podria surgir: A1. El desbalanceo general (WD) medidoporla maquina de balanceo es menor o igual que WBD (WD <=
WBD); La maquina le indica al operador de no aplicar ningun peso.
A2. El desbalanceo general (WD) medido por la maquina de balanceo es mayor que WBD (WD > WBD); la maquina sustrae WBD de WD y para cada plano de balanceo calcula los valores de WD1i y WD1e, donde WD1i = WDi -WBD y WD1e = WDe - WBD.
B. La maquina tiene en consideracionlos valores umbrales (WBSy WBM) de los desbalanceos estatico y dinamico, calculados como se ha especificado arriba.
B1. El desbalanceo estatico(WS) medido por la maquina es mayorque WBS (WS> WBS) yel desbalanceo dinamico (WM) medido por la maquina es mayor que WBM (WM > WBM);
la maquina calcula WS1; WM1i y WM1e y calcula las resultantes WDi y WDe en los dos planos de balanceo, y los visualiza en la pantalla de la maquina.
B2. El desbalanceo estatico(WS) medido por la maquina es mayor que WBS (WS> WBS) y el desbalanceo dinamico (WM) medido por la maquina es menor o igual que WBM (WM <= WBM);
la maquina calcula WS1e indica en cual plano de balanceo debe aplicarse el pesopara minimizar WM, visualizando el resultado en la pantalla de la misma maquina.
B�. E l desb alanceo est atico ( WS) m edido por la m aquina es menor o i gual q ue WBS (WS <= WBS) y e l desbalanceo dinamico (WM) medido por la maquina es mayor que WBM (WM > WBM); la maquina calcula WM1i y WM1e y visualiza los resultados en la pantalla.
B4. E l desb alanceo est atico ( WS) m edido por la m aquina es menor o i gual q ue WBS (WS <= WBS) y e l desbalanceo dinamico (WM) medido por la maquina es menor o igual que WBM (WM <= WBM); la maquina le indica al operador de no aplicar ningun peso.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1.� Metodo para balancear ruedas de vehiculos de motor, que comprende las siguientes operaciones:
    �
    montaje de la rueda sobre un husillo rotativo de una maquina de balanceo;
    �
    uso de un palpador de t ipo co nocido, se leccion de los diametros y pl anos de balanceo, suministro d e datos concernientes a los planos y a los diametros a la maquina de balanceo;
    �
    puesta en rotacion de la rueda;
    �
    calculo del valor de desbalanceo (W);
    �
    calculo de magnitud y posicion angular de los pesos de balanceo a aplicar en los diametros y planos de balanceo seleccionados con anterioridad por parte del operador;
    caracterizado por el hecho que, ademas, comprende las siguientes actividades:
    a.
    durante la rotacion de la rueda, medicion de un tiempo de aceleracion (TACC) entre dos velocidades predeterminadas de la rueda;
    b.
    calculo de un valor umbral de desbalanceo con la siguiente ecuacion:
    WB = KS x TACC + So donde WB es un nivel de umbral de un peso de balanceo; KS es una constante de umbral expresada en gramos por milisegundo (gr/ms); So es un valor umbral minimo expresado en gramos (gr); TACC es el tiempo de aceleracion expresado en milisegundos (ms)
    c. aplicacion del peso de b alanceo solo si el valor de desb alanceo (W) est a por encima de l va lor um bral calculado.
  2. 2.� Metodo segun l a r eivindicacion 1, c aracterizado por el hecho que los v alores d e KS y S o vienen determinados experimentalmente.
    �.� Metodo segun l a r eivindicacion 1, ca racterizado por el hecho qu e, adem as, dicha ecu acion vi ene empleada par a ca lcular a l m enos uno d e los siguientes valores: el va lor um bral (WBS) del peso de b alanceo d e desbalanceo estatico, el valor umbral (WBM) del peso de balanceo del desbalanceo dinamico y el valor umbral (WBD) del peso de balanceo del desbalanceo general.
  3. 4.� Metodo segun la reivindicacion �, caracterizado por el hecho que la maquina calcula el valor umbral (WBD) del peso de balanceo para el desbalanceo general y cuando el desbalanceo general (WD) medido por la maquina es menor o igual que WBD (WD <= WBD), no viene aplicado ningun peso.
  4. 5.� Metodo segun la reivindicacion �, caracterizado por el hecho que la maquina calcula el valor umbral (WBD) del peso de balanceo del desbalanceo general y cuando el desbalanceo general (WD) medido por la maquina es mayor que WBD (WD > WBD), la maquina sustrae WBD de WD por cada plano de balanceo y calcula los valores de WD1i = WDi -WBD y WD1e = WDe -WBD y los visualiza en la pantalla de la misma maquina, donde WDi y WDe son los desbalanceos generales calculados en los dos planos de balanceo.
  5. 6.� Metodo segun la reivindicacion �, caracterizado por el hecho que la maquina calcula los valores umbrales (WBSy WBM) del peso de balanceo para los desbalanceos estatico ydinamico y cuando el desbalanceo estatico (WS) medido por la maquina es mayor que WBS (WS > WBS) y el desbalanceo dinamico (WM) medido por la maquina es mayor que WBM (WM> WBM), la maquina calcula WS1, WM1i y WM1e y calcula las resultantes WDi y WDe en los dos planos de balanceo, y los visualiza en la pantalla de la misma maquina, donde WS1 = WS -WBS, WM1i = WM1e = WM � WBM y donde WDi y WDe son los desbalanceos generales calculados en los dos planos de balanceo.
  6. 7.� Metodo segun lareivindicacion �, caracterizado por el hecho que la maquina calcula los valores umbrales (WBS y WBM) del peso de balanceo de los desbalanceos estatico y dinamico y cuando el desbalanceo estatico (WS) medido por la maquina es mayor que WBS (WS > WBS) y el desbalanceo dinamico (WM) medido por la maquina es menor
    o igual que WBM (WM <= WBM), la maquina calcula WS1 e indica el plano donde debe ser aplicado el peso para minimizar WM y visualiza el resultado en la pantalla de la misma maquina, donde WS1 = WS - WBS.
  7. 8.� Metodo segun lareivindicacion �, caracterizado por el hecho que la maquina calcula los valores umbrales (WBSy WBM) del peso de balanceo para los desbalanceos estatico ydinamico y cuando el desbalanceo estatico (WS) medido por la maquina es menor o igual que WBS (WS <= WBS) y el desbalanceo dinamico (WM) medido por la maquina es mayor que WBM (WM > WBM), la maquina calcula WM1i y WM1e y visualiza los resultados en la pantalla, donde WM1i = WM1e = WM -WBM.
  8. 9.� Metodo segun lareivindicacion �, caracterizado por el hecho que la maquina calcula los valores umbrales (WBS y WBM) del peso de balanceo de los desbalanceos estatico y dinamico y cuando el desbalanceo estatico (WS) medido por la maquina es menor o igual que WBS (WS <= WBS) y el desbalanceo dinamico (WM) medido por la maquina es menor o igual que WBM (WM <= WBM), la maquina le indica al operador de no aplicar ningun peso.
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