ES2883143T3 - Sensor de fibra óptica para una suspensión de rueda de vehículo - Google Patents

Abstract

Un vehículo que comprende una carrocería y una suspensión que incluye un sensor para detectar la carga del vehículo, en donde el sensor está provisto de una fibra óptica (202) que se puede deformar al variar la carga del vehículo para influir en la propiedad de transmisión de luz de la fibra óptica, en donde la suspensión comprende al menos un resorte (213), en donde el sensor está ubicado en el resorte, en donde el resorte (213) tiene una línea central (211) orientada verticalmente, en donde el resorte es un resorte helicoidal (213), en donde la fibra óptica (202) se extiende en dirección circunferencial alrededor de la línea central (201), caracterizado por que el sensor tiene una o más porciones rígidas (220) y una o más porciones resilientes para doblar la fibra óptica con respecto a las porciones rígidas (220), en donde el sensor está alojado en un asiento de resorte de un resorte helicoidal, en donde las porciones rígidas (220) están espaciadas en dirección circunferencial alrededor de la línea central.

Description

DESCRIPCIÓN

Sensor de fibra óptica para una suspensión de rueda de vehículo

La presente invención se refiere a un vehículo que comprende una carrocería y una suspensión que incluye un sensor para detectar la carga del vehículo.

En la técnica se conoce un vehículo que incluye un aparato de medición de peso para detectar la carga del vehículo. El documento WO 2009/084824 se refiere a un aparato de medición de peso convencional en el que un extensómetro está unido a una ballesta del vehículo para medir un cambio de alargamiento y calcular el peso del eje del vehículo basándose en el cambio.

El documento WO 2009/084824 se refiere a un sistema de medición de peso de un vehículo que comprende un sensor de inclinación de ballesta que está instalado en una ballesta del vehículo y un sensor de inclinación de referencia que está instalado en un bastidor del vehículo.

El documento FR 2983954 se refiere a un resorte que incluye una estructura compuesta que comprende fibras de refuerzo en una matriz. La estructura compuesta comprende, además, al menos una célula de Bragg y al menos una fibra óptica conectada a la célula de Bragg.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un vehículo que incluye un sensor robusto para detectar la carga del vehículo.

Esto se consigue mediante el vehículo de acuerdo con la reivindicación 1.

Un sensor de este tipo es relativamente económico, preciso, fiable y puede colocarse en muchas ubicaciones posibles en la suspensión del vehículo. Una señal luminosa que se transmite a través de la fibra óptica no se ve influida por señales de ruido electrónico; esto es ventajoso en los vehículos modernos que tienen un número creciente de dispositivos electrónicos.

La fibra óptica se puede doblar al variar la carga del vehículo para influir en una propiedad de transmisión de luz de forma relativamente sencilla.

El sensor se puede montar en una superficie que sea elásticamente deformable dependiendo de la carga del vehículo, en donde la fibra óptica tiene al menos una porción estática que tiene una posición predeterminada con respecto a dicha superficie y una porción resiliente que se puede doblar con respecto a dicha porción estática. Son concebibles muchas configuraciones de diseño para doblar la porción resiliente al deformar elásticamente la superficie en la que está montado el sensor. La porción estática puede tener una posición fija con respecto a la superficie y puede estar unida rígidamente a la misma.

La superficie elásticamente deformable se puede doblar dependiendo de la carga del vehículo. El sensor puede estar dispuesto de manera que la porción resiliente de la fibra óptica se doble más con respecto a la porción estática que la superficie que se puede doblar dependiendo de la carga del vehículo, aumentando, por consiguiente, la sensibilidad del sensor.

La suspensión comprende al menos un resorte y el sensor tiene una o más porciones rígidas y una o más porciones resilientes para doblar la fibra óptica con respecto a las porciones rígidas, en donde el sensor está ubicado en el resorte. El sensor puede estar intercalado entre el resorte y otro componente de la suspensión y/o de la carrocería de vehículo.

Cabe destacar que la(s) porción(es) resiliente(s) del sensor puede(n) ser diferente de la(s) porción(es) resiliente(s) de la fibra óptica, como se ha descrito anteriormente en el presente documento. La porción resiliente de la fibra óptica se puede doblar con respecto a su porción estática, mientras que la(s) porción(es) resiliente(s) del sensor coopera(n) con la(s) porción(es) rígida(s) del sensor para doblar la fibra óptica con respecto a la(s) porción(es) rígida(s).

El resorte tiene una línea central orientada verticalmente. "Orientada verticalmente" significa que la línea central tiene un componente vertical. El resorte puede transferir fuerzas entre una superficie, por ejemplo, una carretera, y la carrocería del vehículo en una dirección a lo largo de la línea central.

Una ubicación ventajosa del sensor está en o cerca de una ubicación donde el resorte está conectado a la carrocería del vehículo, ya que, de esta manera, el cableado desde el sensor puede guiarse fácilmente a la carrocería del vehículo. En la práctica, el sensor puede estar ubicado en un extremo más alto del resorte.

El sensor está alojado en un asiento de resorte de un resorte helicoidal. Un resorte helicoidal tiene un diámetro relativamente grande. La circunferencia relativamente grande del resorte de asiento proporciona una longitud significativa para ubicar la fibra óptica del sensor y proporcionar las porciones rígidas y las porciones resilientes. En otras palabras, la fibra óptica puede extenderse en dirección circunferencial alrededor de la línea central. El asiento de resorte puede combinarse con un cojinete de empuje, por ejemplo, en el caso de un puntal McPherson.

La fibra óptica puede estar provista de una pluralidad de objetos rígidos que se extienden al menos parcialmente alrededor de, en particular, rodeando la fibra óptica, en donde, más en particular, la fibra está provista de perlas alrededor de la fibra. De esta manera, las porciones estáticas y las porciones resilientes a lo largo de la fibra óptica se pueden formar de una manera fácil.

La invención también se refiere a una suspensión de vehículo para un vehículo como se define en la reivindicación 5. Estos y otros aspectos y ventajas se aclararán a continuación con referencia a los dibujos esquemáticos que muestran realizaciones a modo de ejemplo.

La figura 1 es una vista en perspectiva de un cable sensor de un sensor para detectar la carga del vehículo de una realización del vehículo de acuerdo con la invención.

Las figuras 2-3 indican un método de operación del cable sensor de la figura 1, en una vista en sección transversal como se indica con II en la figura 1.

La figura 4 es una vista similar a la figura 1 de otro cable sensor.

La figura 4A muestra porciones de fibra óptica del cable sensor de la figura 4.

Las figuras 5-6 y 7-8 indican métodos de operación del cable sensor de la figura 4, en vistas en sección como se indica con V y VII, respectivamente, en la figura 4.

La figura 9 muestra otra realización de un cable sensor.

La figura 9A muestra porciones de fibra óptica del cable sensor de la figura 9.

Las figuras 10-11 y 12-13 indican métodos de operación del cable sensor de la figura 9.

La figura 14 muestra otra realización de un cable sensor.

Las figuras 15 y 16 muestran otra realización más de un cable sensor.

La figura 17 es una vista lateral de una ballesta que incluye un sensor para detectar la carga de un vehículo.

Las figuras 18a-c son vistas superiores ampliadas de una parte de la ballesta de la figura 17, que ilustran diferentes variantes de un sensor.

La figura 19 es una vista en sección transversal de una parte de un puntal McPherson de una realización del vehículo de acuerdo con la invención.

Cabe destacar que los dibujos son esquemáticos y no necesariamente a escala y que se pueden haber omitido detalles que no se requieran para comprender la presente invención. Las expresiones "hacia arriba", "hacia abajo", "debajo", "encima" y similares se refieren a las realizaciones como están orientadas en los dibujos, a no ser que se especifique lo contrario. Además, los elementos que son al menos sustancialmente idénticos o que realizan una función al menos sustancialmente idéntica se denotan mediante el mismo número.

La presente divulgación se refiere a un vehículo que comprende una carrocería y una suspensión que incluye un sensor para detectar la carga del vehículo. El sensor está provisto de una fibra óptica que se puede doblar, o al menos deformar, al variar la carga del vehículo para influir en una propiedad de transmisión de luz de la fibra óptica. Las figuras 1-16 muestran varias realizaciones de posibles sensores que se analizarán en detalle más adelante.

La figura 17 muestra una parte de una suspensión de un vehículo, más específicamente, una ballesta 200. El resto de la suspensión y la carrocería del vehículo no se muestran. La ballesta 200 está provista de un sensor 201 para detectar la carga del vehículo, que está montado en la superficie más alta de la ballesta 200. La figura 18a ilustra con más detalle cómo se puede montar un sensor 201 en la ballesta 200 como se ve desde arriba. Asimismo, el sensor comprende una fuente de luz, un detector y un cable detector que comprende la fibra óptica.

El sensor 201 comprende una fibra óptica 202 que tiene dos porciones estáticas 203. Las porciones estáticas 203 tienen posiciones fijas con respecto a la superficie más alta de la ballesta 200 y están ubicadas a una distancia entre sí en la dirección longitudinal de la ballesta 200. La fibra óptica 202 también comprende una porción resiliente 204 que se puede doblar con respecto a las porciones estáticas 203. La porción resiliente 204 se extiende entre las porciones estáticas 203 y está curvada de manera que el bucle se extiende transversalmente con respecto a la dirección longitudinal de la ballesta 200.

Al variar la carga del vehículo, la superficie más alta de la ballesta 200 se deformará elásticamente en dirección longitudinal debido a la flexión de la ballesta 200, como se indica con flechas en la figura 18a. Cuando las porciones estáticas 203 se desplazan una con respecto a la otra en dirección longitudinal, el radio de la porción resiliente 204 curvada cambiará. En consecuencia, las propiedades de transmisión óptica de la fibra óptica 202 cambiarán, lo que se puede detectar. La señal resultante del sensor 201 se puede usar para calcular la deformación de la ballesta 200 y, por lo tanto, la carga sobre la misma. El (la fibra óptica 202 del) sensor 201 se puede orientar y fijar a la ballesta 200 de numerosas maneras alternativas, por ejemplo, el montaje en un lado inferior de la ballesta 200 es igualmente concebible y adecuado.

Cabe destacar que la variante que se muestra en la figura 18a es muy esquemática. En general, se pueden proporcionar más o menos porciones estáticas y la fibra óptica 202 puede tener más curvas y/o curvas formadas de diferente manera.

La figura 18b muestra un sensor 201 alternativo. En este caso, la fibra óptica 202 se guía sobre un entramado 205. El entramado 205 está formado con porciones rígidas, aquí mediante barras rígidas 206 que se extienden transversalmente con respecto a la dirección longitudinal de la ballesta 200, y puede estar fijado y/o ser parte de la ballesta. Las barras del entramado 205 forman porciones rígidas, como las porciones rígidas 15 en otro sensor, como se muestra en las figuras 1-3. En las ubicaciones donde la fibra óptica 202 cruza el entramado 205, la fibra óptica 202 forma sus porciones estáticas 203. Entre las barras del entramado 205, la fibra óptica 202 forma sus porciones resilientes 204. Cuando la ballesta 200 se dobla, la fibra óptica 202 se deformará localmente, generalmente más notablemente en o cerca de las porciones estáticas 203. Las porciones estáticas 203 serán más cortas en la dirección longitudinal de la fibra óptica 202 cuando las barras 206 del entramado 205 sean más estrechas en la dirección longitudinal de la ballesta 200. Esta es una variante relativamente simple, aunque parece proporcionar una señal apropiada cuando se monta en la ballesta 200.

La figura 18c muestra otro sensor 201. En este caso, la fibra óptica 202 está provista de una pluralidad de porciones estáticas 203 que están mutuamente espaciadas en la dirección longitudinal de la fibra óptica 202. Las porciones estáticas pueden estar formadas por anillos rígidos alrededor de la fibra óptica 202. Los anillos rígidos forman porciones rígidas del sensor que se analizarán más adelante. En lugar de anillos rígidos, pueden proporcionarse otros objetos rígidos que se extiendan al menos parcialmente alrededor de la fibra óptica, por ejemplo, anillos, clips, perlas, que proporcionen variaciones locales en el espesor del cable sensor. En tal variante, se pueden proporcionar alternativamente anillos, clips, perlas, etc. relativamente rígidos y relativamente blandos y resilientes, por ejemplo, para separar de forma fiable las porciones rígidas y blandas o resilientes a lo largo de la fibra y/o para así dotar al cable sensor de un diámetro generalmente constante en estado relajado. También, o alternativamente, se puede proporcionar una cubierta acanalada que rodee la fibra óptica. En otra variante, se puede enrollar helicoidalmente un alambre rígido o una tira alrededor de la fibra óptica con vueltas de enrollamiento espaciadas. Por lo tanto, las porciones rígidas y las porciones resilientes del cable sensor se integran en un solo cable. Esto facilita el posicionamiento del cable sensor y proporciona un cable sensor con un volumen de construcción relativamente bajo. Una porción rígida que rodea la fibra óptica permite la deformación de la fibra en respuesta a una fuerza que actúa sobre la fibra en cualquier dirección generalmente radial con respecto a la dirección longitudinal de la porción considerada de la fibra. Esto facilita aún más el posicionamiento del cable sensor.

Dado que las porciones resilientes 204 de la fibra óptica 202 entre dos porciones estáticas 203 vecinas se pueden doblar con respecto a las porciones estáticas 203, es decir, la fibra 202 se puede doblar alrededor de las porciones rígidas 206, la propiedad de transmisión de señales de la fibra óptica 202 cambiará al cambiar la carga del vehículo que efectúa una fuerza en el sensor 201. En este caso, las porciones estáticas 203 de la fibra óptica 202 pueden fijarse a la ballesta 200 mediante la unión de los anillos rígidos a la ballesta 200. Las porciones resilientes 204 de la fibra óptica 202 se pueden doblar entonces con respecto a las porciones estáticas 203 o a la ballesta 200. Las porciones resilientes 204 pueden desplazarse con respecto a las porciones estáticas por medio de una porción resiliente en el sensor que presiona contra la porción resiliente 204 al doblar la ballesta 200, por ejemplo, una resina que se proporciona sobre la fibra óptica 202.

Los sensores 201 pueden formarse convenientemente a partir de un material flexible que encierra el cable sensor y posiblemente la fuente de luz y/o el detector. En una variante, el sensor se forma como un objeto integral sobremoldeado, por ejemplo, revestido de una capa de caucho y/o silicona artificial, que posiblemente comprende una porción de montaje integrada como uno o más ojos, correas, presillas, etc. Tal sensor revestido, pero al menos parcialmente deformable, facilita el montaje y puede hacerse robusto y resistente al agua. El detector puede comprender un cable para la transmisión de energía y/o datos, pero también puede operar con batería y/o de forma inalámbrica.

La figura 19 muestra una parte de una suspensión de una realización del vehículo de acuerdo con la invención. Más específicamente, la figura 19 muestra la parte más alta de un puntal McPherson 210. Muchos sistemas de suspensión de vehículos de motor modernos están provistos de un puntal McPherson que soporta un vehículo sobre un eje y una rueda. El puntal McPherson 210 se extiende a lo largo de una línea central 211 que está dispuesta en una dirección sustancialmente vertical cuando la rueda del vehículo está apoyada en un suelo plano. No obstante, la línea central puede estar en ángulo con respecto a la vertical. El puntal McPherson 210 tiene un amortiguador que incluye un cuerpo de pistón (no mostrado) y un vástago de pistón 212 del amortiguador, un resorte helicoidal 213 y un perno 214. El puntal McPherson 210 incluye además un dispositivo 215 de cojinete de empuje de suspensión. El extremo más alto del vástago de pistón 212 del amortiguador tiene una rosca interna a lo largo de la línea central 211 para recibir el perno 214. En estado ensamblado, el perno 214 fija el vástago de pistón 212 del amortiguador y el dispositivo 215 de cojinete de empuje entre sí.

El resorte helicoidal 213 está dispuesto entre el cuerpo de pistón del amortiguador en el lado más bajo y una copa 216 en el lado más alto. El resorte helicoidal 213 se enrolla alrededor del vástago de pistón 212 del amortiguador. El resorte helicoidal 213 es elásticamente deformable en función de la carga del vehículo. El resorte helicoidal 213 ejerce fuerzas axiales contra la copa 216, que transmite estas fuerzas al dispositivo 215 de cojinete de empuje.

El dispositivo 215 de cojinete de empuje incluye un cojinete de bolas 217 y un miembro intermedio 218 dispuesto entre el cojinete de bolas 217 y la copa 216. El lado exterior del cojinete de bolas 217 está rígidamente fijado a la carrocería del vehículo. Por consiguiente, el vástago de pistón 212 del amortiguador, así como el resorte helicoidal 213, ejercen fuerzas verticales sobre la carrocería del vehículo a través del dispositivo 215 de cojinete de empuje.

El cojinete de bolas 217 permite que se transmitan fuerzas axiales entre el resorte helicoidal 213 y la carrocería del vehículo, al tiempo que permite un movimiento angular relativo. Este movimiento angular relativo puede ser causado por la compresión del resorte helicoidal 213 y/o del giro de las ruedas direccionales. El cojinete de bolas 217 minimiza las fuerzas y la fricción en el dispositivo 215 de cojinete de empuje en condiciones de operación. El cojinete de bolas 217 puede ser reemplazado por un cojinete de empuje axial alternativo dentro del dispositivo 215 de cojinete de empuje de suspensión.

El miembro intermedio 218 está adaptado para transmitir al cojinete 217 fuerzas esencialmente axiales ejercidas sobre el dispositivo 215 de cojinete de empuje de suspensión por el resorte helicoidal 213. También centra y retiene el dispositivo 215 respecto al vástago de pistón 212. Preferentemente, está hecho de material plástico.

El sensor está dispuesto preferentemente en la parte más alta de un puntal McPherson 210, en particular, el cable sensor o fibra. Más en particular, al menos parte del cable sensor puede estar comprendida dentro del conjunto del dispositivo 215 de cojinete de empuje y una o más porciones del dispositivo 215 de cojinete de empuje pueden cooperar para deformar la fibra en función de la carga del vehículo. Por ejemplo, manteniéndose una porción del cable sensor entre la copa 216 y el miembro intermedio 218.

En la realización que se muestra en la figura 19, el miembro intermedio 218 está provisto de una pluralidad de porciones rígidas 220 o levas en su lado inferior, por ejemplo, una pluralidad de salientes y rebajes. Las porciones rígidas 220 están espaciadas entre sí en la dirección circunferencial del miembro intermedio 218. Se proporciona una capa blanda 221 en la parte superior de la copa 216 de manera que la fibra óptica 202 está dispuesta entre la capa blanda 221 y la pluralidad de porciones rígidas 220. También, o alternativamente, la copa 216 puede comprender salientes y depresiones enfrentados a los del miembro intermedio, preferentemente en una relación generalmente intercalada. En caso de aumentar la carga del vehículo, la fibra óptica 202 se doblará alrededor de las porciones rígidas 220, cambiando, por consiguiente, la propiedad de transmisión de luz. La capa blanda 221 funciona como una porción resiliente del sensor, como se analiza a continuación. De hecho, este tipo de sensor funciona de manera similar al sensor que se muestra en las figuras 7 y 8 que se explicarán en detalle más adelante. En una realización alternativa, en lugar de la capa blanda 221, la fibra óptica 220 puede estar envuelta por una cubierta blanda para formar la porción resiliente del sensor. La fibra óptica y la cubierta pueden formar entonces un cable sensor como uno cualquiera de los sensores que se analizan a continuación. La señal del sensor se puede usar para calcular la carga real del vehículo.

En la práctica, para medir la carga real del vehículo, la suspensión puede estar provista de varios sensores ópticos. Los tipos de sensores pueden ser diferentes, por ejemplo, si la suspensión en la parte delantera de un automóvil comprende puntales McPherson, en la parte trasera comprende ballestas.

Como se ha mencionado anteriormente en el presente documento, el sensor para detectar la carga del vehículo está provisto de una fibra óptica que se puede doblar al variar la carga del vehículo. Tal sensor puede comprender una fibra óptica resilientemente deformable dispuesta sobre y/o entre porciones rígidas. Las figuras 1-16 muestran varias otras realizaciones de posibles sensores y se discutirán en detalle a continuación.

La figura 1 muestra un cable sensor 1 que tiene una forma generalmente cilíndrica con respecto a un eje A. El cable 1 comprende un núcleo 3, una fibra óptica 5 que se puede doblar y una cubierta 7 alrededor del núcleo 3 y de la fibra 5. La fibra 5 se enrolla helicoidalmente alrededor del núcleo 3 y se recibe en una acanaladura helicoidal 9 alrededor del núcleo 3; la figura 1A indica la forma de la fibra 5. La fibra 5 y la cubierta 7 se pueden doblar, y posiblemente también el núcleo 3, de modo que el cable 1 en su conjunto sea flexible.

El principio de operación del cable sensor 1 se indica en las figuras 2-3, que muestran una vista muy esquemática de un corte del cable sensor 1 sin la cubierta 7, que comprende parte de un enrollamiento 11 de la fibra 5 alrededor del núcleo 3 en una configuración inicial. El núcleo 3 (y/o la fibra 5) están además provistos de una capa resiliente 13, por ejemplo, una cubierta de caucho (natural o artificial) o plástico, de modo que al menos parte de la fibra 5 se pueda mover con respecto al núcleo 3 y al eje A. En la acanaladura 9 se proporcionan porciones rígidas 15 (no mostradas en la figura 1), por ejemplo, en forma de porciones de fondo y/o de pared corrugadas y/o de inclusiones duras en el material del núcleo 3.

En la figura 3 es visible que, bajo la influencia de una carga externa variable en el cable sensor 1 (indicada con la flecha L en la figura 3), la fibra 5 se presiona contra el núcleo 3 y la porción rígida 15, de modo que la fibra 5 se deforma localmente. Esto afecta a las propiedades de transmisión de señales de la fibra 5. En particular, la luz que viaja a través de la fibra 5 puede no experimentar las condiciones para la reflexión interna total dentro de la fibra óptica 5 y parte de la luz puede filtrarse fuera de (el núcleo de) la fibra 5, de modo que una señal óptica enviada a través de la fibra 5 deformada se atenúa de forma detectable. La deformación también puede inducir compresión y/o alargamiento por flexión que puede rotar un plano de polarización de la luz y/o inducir dispersión cromática para señales ópticas policrómicas. Cuando la carga L se reduce (parcialmente), la fibra 5 es empujada hacia su forma inicial (figuras 1-2) por la resiliencia de los materiales respectivos.

En caso de aplicar este sensor en la ballesta 200 de las figuras 17-18, que no pertenece a la presente invención, la fibra óptica 5 en la porción rígida 15 corresponde a una porción estática 203 de la fibra 202 de la figura 18, mientras que la porción de la fibra óptica 5 que se dobla junto a la porción rígida 15 corresponde a una porción resiliente 203 de la fibra óptica 202 de la figura 18. Téngase en cuenta que proporcionar más porciones estáticas y resilientes puede dar lugar a porciones más y/o más fuertemente deformadas y, por lo tanto, a una señal más fuerte.

La figura 4 muestra otro cable sensor 10, similar al cable de la figura 1, pero, además de una primera porción de fibra óptica 5 como en la figura 1, estando provisto de una segunda porción de fibra óptica 17 que discurre generalmente paralela al eje A en un lado radialmente hacia fuera de la primera porción de fibra óptica 5, que también está cubierta por la cubierta 7. Las posiciones relativas de las fibras primera y segunda 5, 17 se muestran en la figura 4A. Las fibras ópticas 5, 17 se cruzan en cada enrollamiento de la primera fibra 5, también indicado en las figuras 5-6, que muestran un corte en sección transversal de la realización de la figura 4 como en las figuras 2-3, como se indica con V en la figura 4, y se indica en las figuras 7-8 que muestran un corte axial de la realización, como se indica con VII en la figura 4. La segunda fibra 17 puede ser soportada por las primeras fibras 5 a una pequeña distancia del núcleo 3, como se muestra en la figura 7, distancia que puede estar vacía o llena de un material resilientemente comprimible.

Cada fibra óptica 5, 17 es más rígida que el material (una capa 13 alrededor) del núcleo 3 y la cubierta 7 en dirección transversal con respecto a la dirección de propagación de la fibra 5, 17, de modo que la fibra puede flexionarse y doblarse, pero también es en gran parte incompresible.

Bajo la influencia de una carga externa variable en el cable sensor 1 (véase la flecha L en la figura 6), las fibras 5 y 17 se presionan unas contra otras y contra el núcleo 3. Entonces, la segunda fibra 17, que forma una porción relativamente rígida contra la primera fibra 5, deforma localmente la fibra 5, como se indica en la figura 6. Al mismo tiempo, los enrollamientos de la primera fibra 5 forman porciones relativamente rígidas contra las cuales se puede deformar la segunda fibra 17 (figura 8). Las deformaciones afectan de forma detectable a las propiedades de transmisión de señales de las fibras 5, 17. Cuando la carga L se reduce (parcialmente), las fibras 5, 17 vuelven a sus formas iniciales (figuras 4, 5, 7) por la resiliencia de los materiales respectivos.

La cantidad de deformación para cada (porción afectada de una) fibra 5, 17 está determinada por las rigideces, flexibilidades y/o dimensiones relativas de las partes (fibras 5, 17, núcleo 3, cubierta 7, acanaladuras 9, capas 13, etc.). Puede ser preferible que las fibras primera y segunda 5, 17 sean generalmente idénticas, posiblemente formando parte de una única fibra en bucle (por ejemplo, porciones de fibra óptica de ida y vuelta).

En lugar de o además de una segunda fibra 17, se puede proporcionar otro objeto rígido con una posición y función similares a la segunda fibra 17, por ejemplo, un nervio o varilla, y/o un cable eléctrico, etc. Un objeto rígido de este tipo puede proporcionar una mayor sensibilidad en una dirección, correspondiente a la orientación del objeto rígido. Múltiples objetos rígidos de este tipo distribuidos alrededor del eje A facilitan la detección de cargas en diferentes direcciones. Cabe destacar que la sensibilidad direccionalmente dependiente puede ser beneficiosa para algunas situaciones, por ejemplo, cuando el cable sensor debe incluirse en una estructura plana para detectar fuerzas dentro del plano o normales al plano. Por ejemplo, el sensor 201 aplicado en la ballesta 200 que no pertenece a la presente invención, como se ha descrito anteriormente, puede estar provisto de un sensor de este tipo.

La figura 9 muestra otro cable sensor 100, similar al cable de la figura 4, pero aquí, la segunda fibra 17 también se enrolla helicoidalmente alrededor del núcleo 3 y se superpone a la primera fibra 5. El núcleo 13 comprende acanaladuras para ambas fibras 5, 17. Los pasos de las hélices son iguales pero las quiralidades (lateralidades) de las fibras 5, 17 con respecto al eje A son opuestas (véase también la figura 9A), de modo que las fibras 5, 17 se cruzan entre sí después de cada media vuelta.

En los puntos de cruce, el núcleo puede comprender porciones relativamente blandas y/o resilientes o rebajes para alojar la deflexión de una o ambas fibras 5, 17. También o alternativamente y como se muestra en las figuras 10-13 -ver abajo- al menos la fibra interna 5, preferentemente tanto la fibra interna 5 como la fibra externa 17, pueden comprender una cubierta exterior relativamente blanda y resiliente alrededor de una porción interior más rígida, evitando variaciones de profundidad en las acanaladuras. Esto facilita la fabricación y el uso.

En los cruces, los efectos bajo la influencia de una carga en el cable sensor 100, analizados con respecto a las figuras 2-3 y con respecto a las figuras 5-6, ocurren para cada una de las respectivas fibras 5, 17 simultáneamente: la fibra externa 17 se presiona contra el núcleo y la fibra interna 5, por lo que se deforma debido a la rigidez relativa local de la fibra interna 5 (figuras 10-11). Al mismo tiempo, la fibra interna 5 se deprime localmente y, de ese modo, se deforma por la rigidez relativa local de la fibra externa 17 (figuras 12-13). Por lo tanto, ambas fibras 5, 17 se deforman y las propiedades de transmisión de señales de ambas fibras 5, 17 se ven afectadas de forma detectable.

La figura 14 muestra otro cable sensor 100, similar al cable de la figura 4, pero aquí, los pasos de las hélices de ambas fibras difieren además de las quiralidades opuestas (lateralidades) de las fibras 5, 17 con respecto al eje A. Por lo tanto, los puntos de cruce de ambas fibras 5, 17 se distribuyen alrededor del eje A en lugar de estar sobre una o más líneas rectas, como en la figura 9, lo que puede dar lugar a una sensibilidad direccionalmente dependiente. La distribución circunferencial de la figura 14 facilita la detección de cargas en diferentes direcciones.

La cantidad de deformación para cada (porción afectada de una) fibra 5, 17 está determinada por las rigideces, flexibilidades y/o dimensiones relativas de las partes (fibras 5, 17, núcleo 3, cubierta 7, acanaladuras 9, capas 13, etc.). En las realizaciones de las figuras 4-14 puede ser preferible que las fibras primera y segunda 5, 17 sean generalmente idénticas, posiblemente formando parte de una única fibra en bucle (por ejemplo, porciones de fibra óptica de ida y vuelta). Por lo tanto, una señal transmitida a través de la fibra puede verse afectada dos veces por la misma carga y la detección de señales puede aumentar.

Cada uno de los cables sensores que se ilustran en las figuras 1-14 se puede aplicar en el miembro intermedio 218 del puntal McPherson 210, como se muestra en la figura 19.

Las figuras 15 y 16 muestran una realización de una fibra óptica 110 en donde una porción de fibra óptica 5 está enrollada helicoidalmente alrededor de otra porción de fibra óptica 17 que se extiende sustancialmente de forma axial a lo largo del eje A que forma el núcleo alrededor del cual se enrolla helicoidalmente la primera porción de fibra óptica. Ambas porciones de fibra óptica 5, 17 comprenden una cubierta resiliente. Bajo la influencia de una carga L, ambas fibras ópticas 5, 17 se deforman y proporcionan porciones rígidas y resilientes unas con respecto a otras para deformarse reversiblemente entre sí y afectar a sus respectivas propiedades de transmisión.

En una realización, una o más porciones de la fibra óptica, en particular, en la porción resiliente, pueden comprender una rejilla óptica a lo largo de la fibra, por ejemplo, una rejilla de Bragg distribuida, que puede actuar como un filtro óptico dependiente de la longitud de onda con características de filtrado dependientes de la forma de y/o (en particular) de la tensión longitudinal en la fibra. Esto proporciona un sensor óptico sensible, en particular, en combinación con una pluralidad de porciones rígidas para doblar la fibra.

La invención no se limita a las realizaciones anteriormente descritas, que se pueden variar en una serie de formas dentro del alcance de las reivindicaciones. Por ejemplo, un cable sensor puede comprender más de dos porciones de fibra óptica, que pueden proporcionar diferentes porciones enrolladas helicoidalmente, por ejemplo, en porciones idénticas y/o diferentes del cable sensor.

Las relaciones de tamaño pueden diferir, por ejemplo, un diámetro del núcleo del sensor menor con respecto a la(s) porción(es) de fibra óptica. Los tamaños adecuados comprenden diámetros de fibra óptica de aproximadamente 1­ 5 mm y tamaños de núcleo de 1-100 mm.

La suspensión, en particular, un puntal McPherson que comprende el sensor óptico, puede proporcionarse como una parte separada, por ejemplo, para reacondicionamiento y/o reequipamiento.

Los elementos y aspectos analizados para o en relación con una realización particular se pueden combinar convenientemente con elementos y aspectos de otras realizaciones, a menos que se indique explícitamente lo contrario.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Un vehículo que comprende una carrocería y una suspensión que incluye un sensor para detectar la carga del vehículo, en donde el sensor está provisto de una fibra óptica (202) que se puede deformar al variar la carga del vehículo para influir en la propiedad de transmisión de luz de la fibra óptica, en donde la suspensión comprende al menos un resorte (213), en donde el sensor está ubicado en el resorte,

en donde el resorte (213) tiene una línea central (211) orientada verticalmente, en donde el resorte es un resorte helicoidal (213), en donde la fibra óptica (202) se extiende en dirección circunferencial alrededor de la línea central (201), caracterizado por que el sensor tiene una o más porciones rígidas (220) y una o más porciones resilientes para doblar la fibra óptica con respecto a las porciones rígidas (220),

en donde el sensor está alojado en un asiento de resorte de un resorte helicoidal,

en donde las porciones rígidas (220) están espaciadas en dirección circunferencial alrededor de la línea central.

2. Un vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el resorte helicoidal (213) forma parte de un puntal McPherson (210) que tiene un amortiguador que incluye un cuerpo de pistón y un vástago de pistón (212) del amortiguador, un cojinete de empuje axial (217) que está rígidamente fijado a la carrocería del vehículo y a un extremo más alto del vástago de pistón (212) del amortiguador, en donde el resorte helicoidal (213) está dispuesto entre el cuerpo de pistón en el lado más bajo y una copa (216) en el lado más alto y enrollado alrededor del vástago de pistón (212) del amortiguador, un miembro intermedio (218) dispuesto entre el cojinete de empuje axial (217) y la copa (216), en donde el sensor está ubicado entre la copa (216) y el miembro intermedio (218).

3. Un vehículo de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el miembro intermedio (218) está provisto de una pluralidad de las porciones rígidas (220) en su lado inferior en forma de una pluralidad de salientes y rebajes, en donde se proporciona una capa blanda (221) en la parte superior de la copa (216) de manera que la fibra óptica (202) está dispuesta entre la capa blanda (221) y la pluralidad de porciones rígidas (220) o en donde la fibra óptica (220) está envuelta por una cubierta blanda.

4. Un vehículo de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la copa (216) comprende salientes y depresiones enfrentados a los del miembro intermedio (218), preferentemente en una relación generalmente intercalada.

5. Una suspensión de vehículo para un vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que incluye un sensor para detectar la carga del vehículo en la suspensión cuando está montada en el vehículo, en donde el sensor está provisto de una fibra óptica que se puede deformar al variar la carga del vehículo para influir en la propiedad de transmisión de luz de la fibra óptica cuando la suspensión está montada en el vehículo, en donde la suspensión comprende al menos un resorte (213), en donde el sensor está ubicado en el resorte,

en donde el resorte (213) tiene una línea central (211) orientada verticalmente, en donde el resorte es un resorte helicoidal (213), en donde la fibra óptica (202) se extiende en dirección circunferencial alrededor de la línea central (201), caracterizado por que el sensor tiene una o más porciones rígidas (220) y una o más porciones resilientes para doblar la fibra óptica con respecto a las porciones rígidas (220),

en donde el sensor está alojado en un asiento de resorte de un resorte helicoidal, en donde las porciones rígidas (220) están espaciadas en dirección circunferencial alrededor de la línea central.