INSTALACIÓN AMORTIGUADORA PARA EL CHASIS DE UN VEHÍCULO.

Procedimiento de amortiguación para un bogie de un vehículo sobre raíles,

en el que un elemento amortiguador (110) amortigua el movimiento de carrera de eje montado de al menos un eje montado del bogie, caracterizado porque el elemento amortiguador (110) está dotado de medios de reducción de amortiguación (260), que reducen o desactivan por completo dentro de un margen de frecuencias de oscilación (ω1 < ω < ω3), por debajo de la frecuencia natural de carrera (f3) del movimiento de carrera de eje montado del bogie y, al mismo tiempo, en una banda de frecuencia entre la mínima y la máxima frecuencia natural del bogie, la acción amortiguadora del elemento amortiguador

Instalación amortiguadora para el chasis de un vehículo La invención se refiere a un procedimiento de amortiguación para un bogie de un vehículo sobre raíles, con un elemento amortiguador para amortiguar el movimiento de carrera de eje montado de al menos un eje montado del chasis.

Los procedimientos de amortiguación de este tipo se aplican por ejemplo a vehículos sobre raíles. Los movimientos de carrera de eje montado del chasis tienen una gran influencia en las fuerzas verticales dinámicas, que ejercen las ruedas del vehículo sobre ruedas sobre la calzada o sobre los raíles. Las fuerzas verticales forman a su vez para la carga sobre la calzada una medida predominante y juegan un gran papel a la hora de autorizar nuevos vehículos sobre raíles. Aparte de la problemática de autorizaciones, las fuerzas verticales tienen importancia para los sistemas de tarificación de línea que actualmente se están implantando, ya que determinan predominantemente los costes que deberán pagarse para cada kilómetro recorrido.

El documento DE 39 187 35 A1 describe un procedimiento de amortiguación para un vehículo de motor. Aquí la carrocería del vehículo está fijada, a través de una ballesta y a través de un elemento amortiguador conectado al mismo en paralelo, al eje de rueda de la rueda. En la descripción del modelo se asocia asimismo a la rueda una constante de elasticidad. Con ayuda de sensores de aceleración se establecen la velocidad de la carrocería de vehículo y una velocidad de compresión elástica, es decir la velocidad entre el eje de rueda y la carrocería de vehículo, y en cada caso se alimenta a un filtro con función de transmisión variable. Las salidas del filtro se suman unas a otras y se usan como valor nominal para la regulación de la amortiguación. La función de transmisión del filtro se elige de tal modo, que se haga posible tanto una elevada seguridad de marcha como un ajuste cómodo del mecanismo de traslación.

El documento DE 196 41 698 C2 se refiere también a un dispositivo amortiguador para un vehículo de motor, en donde la amortiguación se realiza en función de la superación de un valor umbral de un recorrido de carrera.

Por ello existe un gran interés en mantener lo más reducidas posible las fuerzas verticales dinámicas, tanto en nuevas construcciones de vehículos como en vehículos existentes.

Conforme a esto, la invención se ha impuesto la tares de indicar un procedimiento de amortiguación que amortigüe lo mejor posible las fuerzas verticales de un vehículo.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención, partiendo de un procedimiento de amortiguación de la clase citada al comienzo, mediante las particularidades características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se indican configuraciones ventajosas de la invención.

Según esto está previsto, conforme a la invención, que el elemento amortiguador esté equipado con medios de reducción de amortiguación que, dentro de un margen de frecuencias de oscilación por debajo de la frecuencia natural de carrera del movimiento de carrera de eje montado de los ejes montados del chasis, reduzcan o desactiven por completo la acción amortiguadora del elemento amortiguador.

Una ventaja esencial del procedimiento de amortiguación conforme a la invención consiste en que con el mismo se reducen las fuerzas verticales de forma especialmente efectiva. Por un lado se ha comprobado precisamente que los elementos amortiguadores, conocidos para amortiguar los movimientos de carrera de eje montado, en el margen de frecuencias por debajo de la frecuencia natural de carrera del movimiento de carrera de eje montado aumentan en parte las fuerzas verticales que se producen y, de este modo, en este margen de frecuencias son más bien dañinos que útiles; por otro lado los elementos amortiguadores para la reducción de los movimientos de carrera de eje montado tampoco pueden eliminarse sin sustitución, porque las amplitudes del movimiento de carrera de eje montado serían entonces excesivamente grandes para la frecuencia natural de eje montado. A continuación se pretende aclarar esto brevemente:

En el lado del vehículo se determina el nivel de fuerza vertical, por un lado mediante la carga axial estática del vehículo respectivo y por otro lado, sin embargo, también mediante la adaptación de los elementos elásticos/amortiguadores de las distintas etapas elásticas del vehículo. Con relación a esto la llamada “etapa elástica primaria” o el llamado “amortiguador primario” tiene una influencia determinante sobre la dinámica de la fuerza vertical ejercida por el vehículo; la citada “etapa elástica primaria” o el citado “amortiguador primario” forman elementos amortiguadores en el sentido de la presente reivindicación 1.

Concretamente se ha determinado por parte del inventor que los amortiguadores primarios verticales ejecutados convencionalmente, en especial en los vehículos sobre raíles con bogie, empeoran claramente la dinámica de fuerzas verticales en el margen de la frecuencia natural del movimiento transversal del bogie

y en el margen de la frecuencia natural del movimiento de cabeceo del bogie, así como en el margen de frecuencias situado entre ambos. Esto se muestra en detalle en la figura 1. En la figura 1 se ha representado la fuerza vertical que se produce en un vehículo sobre raíles con bogie, a modo de ejemplo en un margen de frecuencias de entre f = 1 Hz y f = 100 Hz, y precisamente para dos casos diferentes: la curva 10 muestra el desarrollo de la fuerza vertical para un bogie que está dotado de un procedimiento de amortiguación usual con una etapa elástica primaria vertical habitual, para la amortiguación del movimiento de carrera de eje montado; en comparación a esto, la curva 20 muestra el desarrollo de fuerza vertical para un bogie en el que falta sin sustitución la etapa elástica primaria para amortiguar el movimiento de carrera de eje montado.

Puede reconocerse que a causa de la falta de la etapa elástica primaria se produce un aumento claro de la fuerza vertical a la frecuencia natural del movimiento de carrera de eje montado – en el ejemplo conforme a la figura 1 a f3 = aproximadamente 30 Hz; puede reconocerse además que en el margen por debajo de la frecuencia natural del movimiento de carrera de eje montado, el comportamiento de frecuencia sin etapa elástica primaria es mejor que con etapa elástica primaria, ya que las fuerzas verticales que se producen sin la etapa elástica primaria a frecuencias por debajo de la frecuencia natural de carrera del movimiento de carrera de eje montado son menores que en presencia de la etapa elástica primaria. En la figura 1 puede verse este efecto, por ejemplo a la frecuencia natural del movimiento de carrera de eje montado f1 = aproximadamente 3-4 Hz y a la frecuencia natural del movimiento de cabeceo del bogie f2 = aproximadamente 8 – 9 Hz, así como para el margen de frecuencias entre estas dos frecuencias naturales f1 y f2; para estas frecuencias naturales f1 y f2 así como para el margen de frecuencias entre estas dos frecuencias naturales f1 y f2 la etapa elástica primaria empeora claramente el comportamiento del procedimiento de amortiguación.

Aquí tiene su punto de partida la invención, por medio que se propone por el lado del inventor reducir o desactivar la etapa elástica primaria o en general el elemento amortiguador para amortiguar el movimiento de carrera de eje montado del chasis, con selección de frecuencia, en la acción amortiguadora. Como resultado de ello se alcanza después una distribución de fuerza vertical en la que la fuerza vertical por debajo de la frecuencia natural de carrera de eje montado se corresponde con el caso sin etapa elástica primaria y en el que la fuerza vertical, a la frecuencia natural de carrera de eje montado relevante, se corresponde con el caso con etapa elástica primaria. Como resultado de ello, mediante los medios de reducción de amortiguación conforme a la invención se reduce claramente la fuerza vertical que se produce para frecuencias por debajo de la frecuencia natural de carrera de eje montado.

El procedimiento de amortiguación conforme a la invención se usa para amortiguar un bogie de un vehículo sobre raíles y está adaptado especialmente para el mismo. Con ello los medios de reducción de amortiguación en un caso así están configurados de tal modo, que reducen o desactivan por completo la acción amortiguadora del elemento amortiguador, al menos a la frecuencia natural del movimiento propio de cabeceo del... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de amortiguación para un bogie de un vehículo sobre raíles, en el que un elemento amortiguador (110) amortigua el movimiento de carrera de eje montado de al menos un eje montado del bogie, caracterizado porque el elemento amortiguador (110) está dotado de medios de reducción de amortiguación (260) , que reducen o desactivan por completo dentro de un margen de frecuencias de oscilación (w1 < w < w3) , por debajo de la frecuencia natural de carrera (f3) del movimiento de carrera de eje montado del bogie y, al mismo tiempo, en una banda de frecuencia entre la mínima y la máxima frecuencia natural del bogie, la acción amortiguadora del elemento amortiguador.

2. Procedimiento de amortiguación según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento amortiguador está formado por un amortiguador primario, en especial una etapa elástica primaria.

3. Procedimiento de amortiguación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de reducción de amortiguación reducen o desactivan por completo la acción amortiguadora del elemento amortiguador en un margen de frecuencias de al menos entre 2 y 10 Hz.

4. Procedimiento de amortiguación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de reducción de amortiguación reducen o desactivan por completo la acción amortiguadora del elemento amortiguador en una banda de frecuencia de entre 1 Hz y 25 Hz, de forma preferida una banda de frecuencia de entre 3 Hz y 20 Hz.

5. Procedimiento de amortiguación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el procedimiento de amortiguación está diseñado para un chasis de un vehículo sobre raíles con doble ballesta.

6. . Procedimiento de amortiguación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento amortiguador presenta dos cámaras de amortiguación (140, 150) , que en cada caso están rellenas de un gas o de un líquido y están en una unión de fluencia mediante un estrangulador (160, 200) .

7. Procedimiento de amortiguación según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios de reducción de amortiguación comprenden los siguientes componentes:

- un sensor de presión (210) para al menos una de las dos cámaras de amortiguación (140) ,

- una instalación reguladora (220) que trata los valores de presión Pist (w) del sensor de presión y

- un elemento de ajuste (250) unido a la instalación reguladora, que transforma señales de regulación (ST) de la instalación reguladora por medio de que influye en la presión (P1, P2) en al menos una de las dos cámaras de amortiguación.

8. Procedimiento de amortiguación según una de las reivindicaciones anteriores 6 ó 7, caracterizado porque los medios de reducción de amortiguación presentan un filtro corrector (230) unido al sensor de presión y a la instalación reguladora, en el que se introducen los valores de medición del sensor de presión y desde el cual se filtran estos formándose valores nominales (Psoll (w) ) , en donde la instalación reguladora regula el elemento de ajuste de tal modo y el elemento de ajuste influye de tal manera en la presión, que los valores de medición del sensor de presión se aproximan a los valores nominales.

9. Procedimiento de amortiguación según la reivindicación 8, caracterizado porque el sensor de presión, la instalación reguladora y el elemento de ajuste forman un bucle regulador cerrado.

10. Procedimiento de amortiguación según una de las reivindicaciones anteriores 11 a 12, caracterizado porque el filtro corrector forma los valores nominales, por medio de que amortigua los valores de medición del sensor de presión en el margen de frecuencias de oscilación prefijado con más intensidad que por fuera del margen de frecuencias de oscilación prefijado.

11. Procedimiento de amortiguación según la reivindicación 10, caracterizado porque el filtro corrector es impermeable en el margen de frecuencias de oscilación prefijado para los valores de medición del sensor de presión y permeable, por fuera del margen de frecuencias de oscilación prefijado, para los valores de medición del sensor de presión.

12. Procedimiento de amortiguación según una de las reivindicaciones anteriores 7 a 11, caracterizado porque el elemento de ajuste presenta una bomba y/o una válvula proporcional.

13. Procedimiento de amortiguación según una de las reivindicaciones anteriores 10 a 14, caracterizado porque el líquido presenta una viscosidad influenciable eléctricamente y el elemento de ajuste influye en el comportamiento de frecuencia del elemento amortiguador mediante la modificación de la viscosidad del líquido.

14. Procedimiento de amortiguación según una de las reivindicaciones anteriores 10 a 16, caracterizado porque para

cada una de las dos cámaras de amortiguación están previstos en cada caso un sensor de presión y un elemento de ajuste.

15. Procedimiento de amortiguación según la reivindicación 14, caracterizado porque la instalación reguladora activa los dos elementos de ajuste en contrasentido.

16. Procedimiento de amortiguación según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque

- el elemento amortiguador (110) presenta dos cámaras de amortiguación (140, 150) , que en cada caso estén rellenas de un gas o de un líquido y están separadas en cuanto a fluencia mediante un elemento separador (160) mecánicamente desplazable, impermeable al líquido y/o impermeable al gas,

- se dispone de un convertidor (300) que genera una señal de medición que detecta el movimiento de desplazamiento mecánico del elemento separador,

- una instalación reguladora (220) está unida al convertidor, que trata la señal de medición del convertidor y genera una señal de regulación (ST) , y

- se dispone de un elemento de ajuste (250) unido a la instalación reguladora, que transforma la señal de regulación de la instalación reguladora por medio de que influye en contrasentido en los valores de presión de las dos cámaras de amortiguación.

17. Procedimiento de amortiguación según la reivindicación 16, caracterizado porque la instalación reguladora (220) presenta una instalación de transformada de Fourier (400) , un filtro corrector (430) unido a la instalación de transformada de Fourier y una instalación de valoración (410) unida al filtro corrector y al convertidor,

- en donde la instalación de transformada de Fourier está configurada de tal modo que transforma la señal

de medición (S (t) ) del convertidor, referida al tiempo, en una señal de salida (S (w) ) referida a la frecuencia, 25 y

- en donde la instalación de valoración está configurada de tal modo que genera, con la señal de salida referida a la frecuencia de la instalación de transformada de Fourier y con una señal de salida filtrada (S' (w) ) del filtro corrector, la señal de regulación (ST) para el elemento de ajuste.

18. Procedimiento de amortiguación según la reivindicación 17, caracterizado porque la instalación de valoración genera, con la señal de salida referida a la frecuencia de la instalación de transformada de Fourier y con la señal de salida filtrada (S' (w) ) del filtro corrector; primero una señal de control referida a la frecuencia, transforma la señal de control referida a la frecuencia de vuelta en una señal de control referida al tiempo y utiliza ésta como señal de regulación (ST) para el elemento de ajuste.

19. Procedimiento de amortiguación según la reivindicación 17 ó 18, caracterizado porque el elemento de ajuste 35 (250) presenta bombas y/o válvulas proporcionales.