ES2958786B2 - Sistema de control mejorado para el rellenado de presion de los neumaticos (tprs) de vehiculos industriales - Google Patents

Sistema de control mejorado para el rellenado de presion de los neumaticos (tprs) de vehiculos industriales

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Description

DESCRIPCIÓN
SISTEMA DE CONTROL MEJORADO PARA EL RELLENADO DE PRESIÓN DE
LOS NEUMÁTICOS (TPRS) DE VEHÍCULOS INDUSTRIALES
Sector de la técnica
La presente invención se refiere al sector técnico de la automoción. Se refiere, más concretamente, a los sistemas automáticos de inflado o rellenado de neumáticos y, en particular, a la parte de control de dichos sistemas.
Antecedentes de la invención
Es conocida la importancia de la presión de los neumáticos en vehículos rodados tanto para la seguridad de los usuarios como para un correcto funcionamiento de los componentes del vehículo y, por lo tanto, un ahorro en reparaciones y mantenimiento del mismo. La presión de los neumáticos influye en varios aspectos del vehículo, entre los cuales se encuentran la resistencia a la rodadura, el consumo de combustible y sus emisiones asociadas, la distancia de frenado y la estabilidad general del vehículo. Las tareas de reparación, mantenimiento o simplemente cambio de los neumáticos constituyen uno de los motivos más habituales de inactividad forzada para los usuarios de los vehículos. Este tiempo de inactividad representa una incomodidad para cualquier conductor y se traduce en una merma importante en cuanto a rendimiento, productividad e ingresos económicos cuando nos referimos concretamente a vehículos industriales. Además, los factores mencionados, tal como ya se ha adelantado, son muy importantes en relación con la seguridad y la conducción fluida del vehículo. Los neumáticos con una presión de aire insuficiente se desgastarán de manera más rápida e incluso pueden llegar a reventarse en el transcurso de una ruta, lo cual puede provocar situaciones que pongan en peligro la vida de todos los usuarios de la carretera, no solamente los conductores de los vehículos en cuestión. Asimismo, si la presión de los neumáticos varía de manera desigual con el tiempo, los mismos también se desgastarán a ritmos diferentes.
Por lo tanto, un control adecuado de la presión de los neumáticos, anticipándose a averías o deterioros importantes, es una medida previsora con efectos claros tanto a nivel económico como relativos a la seguridad vial. El ahorro viene dado con respecto al mantenimiento y frecuencia de cambio de los neumáticos así como en el gasto de combustible, lo cual deriva también en menos emisiones de CO<2>y gastos variables más reducidos.
En relación con esto, las autoridades en materia de regulación vial y los fabricantes de automóviles buscan soluciones y mejoras que se traducen por ejemplo en los sistemas denominados TPMS (Sistema de Monitorización de la Presión de los Neumáticos) y TPRS (Sistema de Rellenado de la Presión de los Neumáticos). Como sus nombres indican, el primero se limita a controlar la presión de los neumáticos, mientras que el segundo va un paso más allá e infla automáticamente los mismos cuando la presión del aire en su interior cae por debajo de cierto nivel. El sistema monitoriza constantemente la presión en todos los neumáticos, y cuando esta cae, el sistema añade aire. Esta aportación proviene del tanque de aire usado, por ejemplo, para la suspensión neumática y el sistema de frenos del vehículo, por lo que es necesario un sistema que controle los diversos valores de la presión en varios puntos del circuito y priorice los suministros de ese aire de acuerdo con estos valores. En general, el sistema completa la presión de los neumáticos ante cualquier fuga que se pueda producir y así mantiene constante una presión de inflado ajustada inicialmente.
Más específicamente, entre los componentes que incluye un sistema TPRS, para los remolques y semirremolques europeos, se encuentra un multiplicador o amplificador de presión que está destinado a elevar la presión del aire de la instalación de aire comprimido del vehículo hasta una presión nominal de inflado de sus neumáticos, un regulador para la presión de salida y una válvula de rebose o protección del circuito neumático (en la mayoría de los casos, esta válvula de rebose viene incluida en la instalación del vehículo). La presión en cada uno de estos puntos, las acciones a aplicar sobre los componentes de acuerdo con los valores detectados y las señales indicativas o de información proporcionadas para los usuarios deben monitorizarse y controlarse de manera adecuada. En relación con esto, algunos de los aspectos a los que se refiere el sistema mencionado y sus métodos de control son el inflado de los neumáticos mientras el vehículo está en marcha y también cuando está parado y unos elementos indicadores de funcionamiento con diferentes códigos de iluminación.
Aunque el sistema antes descrito cumple una función adecuadamente, sería deseable un sistema de control del TPRS con capacidades mejoradas en cuanto a señalización de funcionamiento y/o de posibles deficiencias del mismo para los usuarios de este tipo de vehículos. En este sentido, la presente invención proporciona mejoras en la sección de control de un TPRS en materia de comunicación de señales útiles para monitorizar el estado de dicho TPRS por parte de los usuarios y personas en el exterior del vehículo. Además dichas mejoras cumplen los requisitos establecidos por el reglamento 141 de las Naciones Unidas relativo a la homologación de vehículos en cuanto a sus sistemas de control de presión de los neumáticos
Explicación de la invención
Con la finalidad antes expuesta, se proporciona un sistema de control de rellenado automático de la presión de los neumáticos de un vehículo. Este tipo de sistemas de control suele comprender esencialmente una válvula de rebose o protección para garantizar la prioridad del suministro de aire a componentes esenciales del vehículo, un multiplicador o amplificador de presión, un regulador de presión de salida y un sensor de pulsos de escape conectado al multiplicador de presión. La válvula de rebose, como se ha dicho anteriormente, suele estar incluida en la instalación del vehículo aunque, con fines ilustrativos (por su vinculación funcional con el sistema de control del rellenado de los neumáticos), se ha escogido representativamente la versión en la que está incluida en el sistema de control; como puede desprenderse de la posterior descripción, esto no afecta al funcionamiento del resto de componentes. El sistema comprende, además, un controlador. El sensor de pulsos de escape antes mencionado puede conectarse a una salida de escape del multiplicador y, de esta manera, puede captar los pulsos que aparezcan en esta salida; dichos pulsos captados serán indicativos de que se está produciendo un rellenado de la presión de los neumáticos. Por otro lado, el sensor de pulsos de escape se puede conectar, también, al controlador, para notificar a este la aparición de los pulsos de escape, y el controlador, a su vez, estará conectado a un bus de CAN del vehículo en cuestión, de manera que, a través de este bus, puede comunicar un mensaje "Valor de presión insuficiente” si el sensor de pulsos de escape capta precisamente estos pulsos en la salida de escape del amplificador o multiplicador.
Según una característica más de la invención, el sensor de pulsos de escape conectado al multiplicador de presión del sistema de control puede ser o comprender un sensor de caudal y este puede ser, concretamente, del tipo con turbina, operativo por efecto Hall, o del tipo con turbina y dinamo.
De acuerdo con otra característica del sistema de control de la invención, el sensor de pulsos de escape que se conecta a la salida de escape del multiplicador de presión puede ser o puede comprender un sensor de presión de escape. Esto se realiza para que dicho sensor pueda captar sobrepresiones en la salida de escape.
En relación con esta última característica técnica, el sensor de presión de escape puede ser o comprender, más concretamente, un transductor de presión o un sensor de presión de tipo presostato.
De acuerdo con otra característica de la invención, el controlador puede comprender o ser, específicamente, una Unidad Electrónica de Control (ECU) de las usadas habitualmente en vehículos rodados.
Según una característica más del sistema de la invención, este último puede incluir un sensor de presión de entrada y un sensor de presión de salida; en alguna realización simplemente podría incluir uno de ellos. El sensor de presión de entrada se dispone o está adaptado de manera que pueda captar la presión en la entrada del sistema de control de rellenado automático; el sensor de presión de salida se dispone o está adaptado para captar la presión en la salida de dicho sistema, es decir, la presión con la que se va a encontrar cada neumático correspondiente.
Según una característica adicional de la invención, el sensor de presión de entrada arriba mencionado se dispone, en una realización específica, justo en la entrada de la válvula de rebose.
Finalmente, otra característica del sistema de la invención se refiere al hecho de que el sensor de presión de salida adaptado para captar la presión destinada al rellenado de los neumáticos se conectará concretamente a la salida del regulador de presión del sistema.
Breve descripción de los dibujos
Para complementar la descripción se adjunta una serie de figuras que ilustran el sistema de control de la presente invención:
La figura 1 muestra un esquema de un sistema de control de rellenado de la presión de los neumáticos de un vehículo del tipo de los utilizados habitualmente.
La figura 2 muestra un esquema de un sistema de control de rellenado de la presión de los neumáticos de un vehículo según una realización de la presente invención.
La figura 3 muestra un esquema de un sistema de control de rellenado de la presión de los neumáticos de un vehículo según otra realización de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
A continuación se describirán detalladamente formas de realización de la invención ilustradas en las figuras antes enumeradas.
Para comenzar y situar el ámbito concreto de aplicación, se describirá en primer lugar un sistema de control de rellenado de la presión de los neumáticos, TPRS, de un vehículo según la técnica anterior en referencia a la figura 1. Tanto en este esquema como en posteriores, que se refieren a sistemas (9) de control de rellenado según la presente invención, se han ilustrado las partes de los sistemas que son pertinentes para explicar el funcionamiento del sistema (9) que aquí se da a conocer, omitiéndose otros componentes que no tienen relevancia para dicho funcionamiento o simplemente representándose los mismos de forma esquemática, como, por ejemplo, la instalación neumática (1) del vehículo o la conexión a los neumáticos (5) en las diversas figuras.
En los sistemas TPRS actuales (como el de la figura 1), el aire para el inflado de los neumáticos (5) suele llegar de la instalación (1) de aire comprimido del vehículo que también se usa con otros fines tales como un posible sistema de suspensión neumática y el sistema de frenos. El primer elemento con el que se encuentra este aire es una válvula (2) de rebose que ejerce una función protectora y que dejará pasar aire cuando se detecte que la presión que llega de la instalación (1) es suficiente para abastecer los sistemas antes mencionados (alimentados con aire comprimido) y que tienen prioridad sobre dicho sistema de rellenado. Después de la válvula (2) nos encontramos con un amplificador o multiplicador (3) de presión que eleva la presión de su entrada (3a) hasta un valor adecuado, en su salida (3b), para el inflado de los neumáticos (5). (La válvula (2) de rebose se ha representado dentro del sistema (9) de control para facilitar la explicación de su función con respecto al resto de los componentes aunque, por lo general, estará incluida físicamente en la instalación del vehículo).
El control proporcionado por este sistema (9) se materializa en el regulador (4). Este regulador (4) de presión permitirá el paso de aire desde el multiplicador (3) hasta la conexión (5) de salida hacia los neumáticos cuando la presión en dicha conexión (5) disminuya por debajo del valor preajustado en el regulador (4), realizando así el rellenado de presión de los neumáticos. Cuando se abra el regulador (4) se pondrá en funcionamiento el multiplicador (3), dispositivo estándar de pistones y movimiento alternativo donde se produce un pulso de escape de aire a través de su puerto (3c) de escape con cada alternancia de los pistones.
Una de las formas de detectar que dicho multiplicador (3) está en funcionamiento es monitorizando su salida (3c) de pulsos de escape, que se producen en los ciclos de compresión del aire para la amplificación de su presión. Por lo tanto, se dispone un sensor (6) de pulsos de escape que, tal como se verá más adelante, puede adoptar la forma de diversos dispositivos. Este sensor (6) de pulsos de escape genera básicamente una señal eléctrica - es decir, actúa como transductor de caudal a voltaje o corriente - que se puede aprovechar para alimentar una luz de aviso conectada a la conexión (8). En relación con este último componente, cabe señalar que las referencias numéricas usadas y que son iguales representan elementos, partes o componentes equivalentes o que tienen una función equivalente en las diversas figuras.
Esta luz de aviso señaliza, por tanto, que la presión de alguno de los neumáticos (5) ha descendido por debajo de un umbral predeterminado y que el sistema de control de rellenado de presión se ha puesto en marcha. El aire que generó los pulsos de escape que han activado el sensor (6) de pulsos es expulsado por la salida (7) de escape. Por otro lado, en la salida (3b) del multiplicador se obtiene la presión multiplicada o amplificada que se hace pasar por el regulador (4) para su suministro final a los neumáticos (5), según se ha explicado anteriormente.
Como mejora a este sistema de control y al mismo tiempo cumpliendo los requisitos del reglamento 141 mencionado en la sección de antecedentes, los presentes inventores proponen un sistema (9) de control de rellenado de neumáticos el cual se muestra en la figura 2 en forma de una de sus realizaciones. Se trata de unificar o centralizar el control de todo el sistema (9) bajo una sola unidad o módulo (el controlador (10)) que interpreta, ordena, procesa y prioriza las señales recibidas y emitidas por él.
Se establece una red adicional de sensores (12, 13, 14; figuras 2 y 3) que captan valores en puntos respectivos del circuito neumático y del circuito eléctrico que forman parte del sistema (9).
La Unidad Electrónica de Control o el controlador (10) estará conectado también a un bus de CAN del vehículo. Asimismo, el controlador (10) (o la ECU en una de sus realizaciones) estará acoplado a la conexión (8). Así, por ejemplo, el controlador (10) puede recibir, en una de sus entradas, la salida del sensor (12) de presión de entrada y determinar que, cuando dicha salida del sensor (12) esté por debajo de un límite mínimo de presión de entrada prestablecido, no hay suficiente presión en el circuito para el sistema (9), con lo cual, bajo ciertas condiciones, puede dar salida a una señal indicativa. Lo mismo puede decirse del sensor (13) de presión de salida, o de los sensores (6, 14), cuya interacción con el controlador (10) se detallará a continuación.
Concretamente, el controlador (10) está dispuesto para dar salida a dos señales indicativas en función de sus entradas recibidas de los sensores (6, 12, 13, 14):
- "Valor de presión insuficiente”, cuando el rellenado de presión se esté llevando a cabo durante menos de 8 minutos; este rellenado de presión coincide con el funcionamiento del multiplicador (3) y se puede detectar a partir de los pulsos de escape de aire que se producen en su puerto de escape con cualquiera de los sensores (6, 14);
- "Avería del sistema”, cuando hayan transcurrido más de 8 minutos desde el inicio del rellenado y este no se haya detenido, cuando se detecte una presión insuficiente en alguno o varios de los sensores de entrada o salida, o cuando se detecte una desconexión de alguno de los cables de los sensores (6, 12, 13, 14) con el controlador o ECU (10).
En la totalidad de los casos antes mencionados, la ECU (10), que está alimentada eléctricamente a través del bus (11) de CAN, recibiría las señales del sensor que se esté utilizando, interpretaría (mediante un programa) con cuál de las situaciones concretas se corresponden esas señales recibidas y enviaría el correspondiente mensaje a través del bus (11) de CAN. Al mismo tiempo, la ECU (10) alimentaría la conexión eléctrica (8) para activar la luz de aviso exterior del semirremolque con una secuencia de funcionamiento intermitente, en el caso del mensaje "Valor de presión insuficiente”, o fija, en el caso del mensaje "Avería del sistema”, de acuerdo con el reglamento establecido.
El mensaje "Valor de presión insuficiente”, junto con la activación de la luz correspondiente, no se genera en cuanto se detecte un único pulso de escape de aire (para evitar falsos avisos de puesta en marcha del rellenado por aparición aislada de estos pulsos) sino que se emitirá al detectar una sucesión de esos pulsos en un número suficiente, lo cual se puede realizar programando una frecuencia mínima de pulsos a partir de los que activar el aviso.
Por el contrario, cuando no exista anomalía alguna, la ECU o controlador (10) estará enviando constantemente un mensaje de tipo "Todo O.K." al bus (11) CAN.
El sensor (6) de pulsos de escape que se muestra en la figura 2 puede ser, por ejemplo, un sensor de caudal con turbina y que funciona por efecto Hall o un sensor de caudal con turbina y dinamo; en otra realización, el sensor (6) puede ser o comprender un sensor (14) de presión el cual se muestra en la figura 3. La salida de este sensor (6) le puede servir al controlador (10) para detectar que el multiplicador (3) está funcionando y que, por lo tanto, el sistema (9) está rellenando los neumáticos (5), con lo cual se puede dar salida a una señal indicativa que comunique este hecho (detallada anteriormente).
El sistema (9) de control de la presente invención está diseñado teniendo en mente los vehículos industriales - en especial, los de tipo remolque y semirremolque -, que constituyen el campo de aplicación habitual y razonable actualmente, pero se pueden aplicar a cualquier vehículo rodado en el que se requiera una monitorización y consiguiente inflado automatizado de los neumáticos correspondientes.
Listado de referencias
1 Instalación neumática del vehículo
2 Válvula de rebose
3 Multiplicador de presión
3a Entrada del multiplicador de presión
3b Salida del multiplicador de presión
3c Escape del multiplicador de presión
4 Regulador de presión
5 Neumáticos
6 Sensor de pulsos de escape
7 Salida final de escape
8 Conexión eléctrica
9 Sistema de rellenado de la presión de los neumáticos
10 Controlador
11 Bus de CAN
12 Sensor de presión de entrada
13 Sensor de presión de salida
14 Sensor de presión de escape

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Sistema (9) de control del rellenado automático de la presión de los neumáticos de un vehículo, del tipo que comprende un multiplicador (3) de presión, un regulador (4) de presión de salida, un sensor (6) de pulsos de escape y un controlador (10), estando conectado el sensor (6) de pulsos de escape a una salida (3c) de escape del multiplicador (3) para captar los pulsos en dicha salida (3c), pulsos que se generan cuando el multiplicador (3) está rellenando la presión de los neumáticos, y estando conectado, además, dicho sensor (6) de pulsos de escape al controlador (10), el cual está conectado también a un bus (11) de CAN del vehículo y está dispuesto para comunicar, a través de dicho bus (11), un mensaje "Valor de presión insuficiente” cuando el sensor (6) detecta pulsos de escape en la salida (3c).
2. Sistema (9) de control según la reivindicación anterior, en el que el sensor (6) de pulsos de escape comprende un sensor (6) de caudal o flujo.
3. Sistema (9) de control según la reivindicación anterior, en el que el sensor (6) de caudal o flujo comprende al menos uno de entre un sensor de caudal de turbina por efecto Hall y un sensor de caudal de turbina con dinamo.
4. Sistema (9) de control según la reivindicación 1, en el que el sensor (6) de pulsos de escape comprende un sensor (14) de presión de escape para captar una sobrepresión en la salida (3c) de escape.
5. Sistema (9) de control según la reivindicación anterior, en el que el sensor (14) de presión de escape comprende al menos uno de entre un transductor de presión y un sensor de presión de tipo presostato.
6. Sistema (9) de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el controlador (10) comprende una Unidad Electrónica de Control, ECU.
7. Sistema (9) de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, un sensor (12) de presión de entrada dispuesto para captar la presión en la entrada del sistema (9) de control de rellenado automático y/o un sensor (13) de presión de salida dispuesto para captar la presión en la salida de dicho sistema (9).
8. Sistema (9) de control según la reivindicación anterior, en el que sensor (12) de presión de entrada está dispuesto para captar la presión en la entrada de la válvula (2) de rebose.
9. Sistema (9) de control según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, en el que el sensor (13) de presión de salida está dispuesto para captar la presión en la salida del regulador (4) de presión.
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