Banco de ensayos para ejes de vehículos.

El banco de ensayos de la invención permite la reproducción de los esfuerzos:

vertical, lateral y longitudinal y además introduce el efecto que provoca el desplazamiento de la dirección aplicando cargas en todo el recorrido de la misma y con ello la validación de los componentes se puede realizar en un entorno de comportamiento real.

El sistema de accionamiento vertical (5) se produce mediante un actuador hidráulico (6) y se trasmite a través de palancas (7, 7'') a un sistema de rodamiento esférico interponiendo una célula de carga (10), aplicándose la fuerza al punto de contacto de rueda. Los accionamientos horizontales (4) debidos a cargas laterales y longitudinales se efectúan mediante actuadores hidráulicos y accionadores horizontales (17) definidos por cabezas de rótula (20, 20'') y bridas (21, 21'') con acoplamientos (22, 22''). El sistema de accionamiento de dirección (3) se efectúa con un tercer actuador en el brazo de la dirección

Banco de ensayos para ejes de vehículos.

Objeto de la invención

La presente invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un banco de ensayos para ejes de vehículos, y más especialmente para ejes delanteros de vehículos pesados, camiones o autobuses, siendo sistemas de laboratorio que permiten reproducir el comportamiento real de estos elementos y acelerar su deterioro. De esta manera, es posible determinar tanto la funcionalidad como la vida útil del eje.

Es un objeto de la invención el ofrecer un banco de ensayos que permita la aplicación de las cargas en todo el recorrido de la dirección, y con ello la validación de los componentes se puede realizar en un entorno de comportamiento real.

Antecedentes de la invención

Los bancos actuales permiten el ensayo de los elementos de suspensión y montaje mediante la aplicación de cargas dinámicas al eje, con control en lazo cerrado de fuerza. La fijación del eje al banco se realiza montando el mismo en una estructura metálica, lo suficientemente rígida.

Actualmente los bancos de ensayo para ejes delanteros de vehículos pesados permiten la reproducción de los siguientes esfuerzos: vertical, lateral y longitudinal. Sin embargo, la posibilidad de introducir el efecto que provoca el desplazamiento de la dirección es nula o, en el mejor de los casos, está limitada a valores no reales.

Descripción de la invención

En líneas generales, el banco de ensayos de vehículos, objeto de la invención, incluye una combinación de distintos sistemas de accionamiento en la mangueta de dirección, de componentes horizontales debidas a cargas laterales y longitudinales provocadas por la toma de curvas y las frenadas, así como componentes verticales como resultante de la fuerza de reacción de la carretera sobre el eje. Estos sistemas de accionamiento son provocados por unos actuadores hidráulicos en las direcciones oportunas.

El accionamiento vertical se realiza aplicando la fuerza del actuador hidráulico en dirección horizontal, sobre una palanca acodada oscilante por un punto central en el chasis del banco de ensayos. El otro brazo de palanca presiona sobre otra palanca vertical que se desplaza debidamente guiada en barras verticales fijas y casquillos deslizantes. La presión se mide mediante una célula de carga, manifestándose verticalmente en una placa de apoyo que actúa sobre un subconjunto orientable de un mecanismo con rodamiento esférico para que el esfuerzo resultante sea axial exclusivamente.

El subconjunto puede desplazarse en la superficie de la placa de apoyo como sucede realmente cuando la rueda es girada por la dirección. Este subconjunto incluye una placa deslizante que apoya directamente sobre la placa de apoyo citada; un rodamiento esférico y un vástago de rueda axial que le une con la rueda simulada.

Los accionamientos horizontales debidos a las cargas laterales y longitudinales al reproducir los efectos del comportamiento al tomar curvas y frenadas, son laterales y longitudinales y se realizan sobre el vástago de rueda mediante dos actuadores horizontales hidráulicos conectados a este vástago a distinto nivel, uno sobre otro, siendo la conexión a través de rótulas, teniendo así orientaciones independientes para permitir variaciones angulares entre ellos.

El movimiento de la dirección en el rango de +37º/-53º, se hace mediante otro actuador lineal hidráulico acoplado al brazo de dirección.

El sistema de cubo de rueda es el elemento de unión de los anteriores sistemas y define la posición del radio de rodadura con carga estática (S.L.R). La rueda simulada queda conectada al vástago de rueda, vertical, y a la "rótula de dirección comercial".

Existe un sistema de control para los movimientos de actuadores hidráulicos y dispositivos de medición (células de carga y transductores de posición). Los primeros actúan sobre el espécimen a ensayar, mientras que los segundos recogen los datos necesarios para el análisis y la progresión del ensayo. Es necesario, por tanto, una coordinación entre las señales captadas y los comandos enviados a la actuación del banco, para que las magnitudes del ensayo se mantengan en los valores especificados.

En el caso concreto del banco de ensayo diseñado acorde con la invención, el sistema utilizado es el conocido como control de señal por lazo cerrado de corriente.

Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

Breve descripción de los dibujos

Figura 1.- Es una vista en perspectiva de un eje delantero de autobús, que va a ser dispuesto en el banco de ensayo objeto de la invención.

Figura 2.- Es una vista parcial del eje delantero de la figura 1, para observar las cargas que actúan en la mangueta de dirección.

Figura 3.- Es una vista en perspectiva del banco de ensayos para ejes de vehículos acorde con la invención.

Figura 4.- Es una vista parcial en perspectiva de lo mostrado en la figura 3, en la zona de actuación de los diferentes sistemas de accionamiento.

Figura 5.- Es una vista parcial en perspectiva de lo mostrado en la figura 3, en la zona de conexión del actuador del sistema de accionamiento vertical.

Figura 6.- Es una vista parcial de lo mostrado en la figura 3, en la zona de actuación de una carga vertical, definida por la placa de apoyo y el subconjunto orientable vertical.

Figura 7.- Es una vista en perspectiva explosionada del subconjunto orientable vertical de la figura 6.

Figura 8.- Es una vista esquemática de los esfuerzos con componentes horizontales provocados por la toma de curvas y las frenadas, que actúan sobre la rueda.

Figura 9.- Es una vista parcial de lo mostrado en la figura 3, donde se encuentran los actuadores que reproducen las cargas horizontales.

Figura 10.- Es una vista en perspectiva explosionada de uno de los actuadores de la figura 9.

Figura 11.- Es una vista en perspectiva explosionada del acoplamiento de la barra de actuación para el accionamiento de dirección, según la figura 3.

Figura 12.- Es una vista explosionada del cubo de rueda de la figura 3.

Descripción de la forma de realización preferida

Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras y en especial con relación a la figura 1, podemos ver un eje delantero (1) de autobús que será montado en el banco de ensayos objeto de la invención, referenciado con (2) en la figura 3.

En la figura 2 se muestran las cargas en la mangueta de dirección, en las direcciones componentes F_x, F_y y F_z y el momento M respecto al eje vertical.

En la figura 4 se muestra la combinación de los diferentes sistemas de accionamiento (sobre la mangueta de dirección según lo muestra flecha 3, los accionamientos horizontales según lo indica la flecha 4 y accionamientos verticales como lo indica la flecha 5) con sus correspondientes actuadores hidráulicos, quedando así definida la composición del banco de ensayos (2).

En cuanto a los accionamientos verticales, la condiciones reales de ensayo requieren que el banco permita introducir una carga de hasta 150 KN sobre la mangueta de dirección, con una dirección igual a la que supone la fuerza de reacción de la carretera sobre el eje. Con el diseño del banco de ensayos objeto de la invención, la fuerza realizada por el "actuador" (6) se transmite en relación 1:1 a través del sistema "palancas" (7-7'), guiándose de manera vertical por medio de casquillos deslizantes (8) y guías verticales (9); se cuantifica mediante una "célula de carga" (10) y se incorpora al punto de contacto de rueda utilizando un "sistema de rodamiento esférico". De esta manera el esfuerzo soportado por la célula de carga (10) es exclusivamente axial, de forma que lectura corresponde, solamente, a la carga introducida sobre el componente de ensayo. Asimismo, el empleo de guías (9) y casquillos (8) lineales aísla de reacciones transversales a la citada célula de carga (10).

El acoplamiento de carga sobre el espécimen (figura 6), permite que el punto de aplicación de carga pueda trasladarse, en función de posicionamiento de la mangueta de dirección, en todo su rango de desplazamiento.

El conjunto está formado por la...

1. Banco de ensayos para ejes de vehículos, en particular para ejes delanteros de vehículos pesados, reproduciendo esfuerzos verticales, laterales y longitudinales sobre la mangueta de dirección, acelerando su deterioro para determinar tanto la funcionalidad como la

vida útil del eje, caracterizado porque comprende:

2. Banco de ensayos para ejes de vehículos, según reivindicación 1, caracterizado porque el acoplamiento de la carga sobre el espécimen incluye una placa de apoyo (11) con desplazamiento vertical únicamente y un subconjunto orientable (12) de transmisión hacia el espécimen.

3. Banco de ensayos para ejes de vehículos, según reivindicación 2, caracterizado porque el subconjunto orientable (12) se compone de una placa deslizante (13) sobre la que asienta un rodamiento esférico (14) dispuesto entre dos carcasas de montaje (16) y un vástago de rueda (15) dispuesto verticalmente, de unión con el sistema de rueda simulada (28).

4. Banco de ensayos para ejes de vehículos, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las dos cabezas de rótulas (20) de los sistemas de accionamiento horizontales (4) están ensartadas en el vástago de rueda (15) del subconjunto orientable (12).

5. Banco de ensayos para ejes de vehículos, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la rueda simulada (28) del sistema de cubo de rueda simulado, está conectada al vástago de rueda (15) mediante un soporte de acoplamiento (30) intermedio.