Método para un dispositivo de ajuste para el control de la fuerza de accionamiento y de la fuerza de frenado de un vehículo, así como un vehículo con el dispositivo de ajuste.

Método para el control de la fuerza de accionamiento y de la fuerza de frenado de un vehículo,

particularmente de un vehículo sobre raíles con, al menos, dos parejas de fricción, en donde a partir de, al menos, una variable de temperatura predeterminada o determinada (dTempSoll) y un valor de velocidad determinado, se determina un valor que corresponde a la fuerza de accionamiento o de frenado (FSoll), para ajustar o controlar la fuerza de accionamiento o de frenado, caracterizado porque una potencia de fricción (PReibSoll) de las parejas de fricción (2, 4) se ajusta de manera que se obtiene una variable de temperatura predeterminada (dTempSoll) de las parejas de fricción (2, 4) para influir sobre la adherencia (mueRs).

Método para un dispositivo de ajuste para el control de la fuerza de accionamiento y de la fuerza de frenado de un vehículo, así como un vehículo con el dispositivo de ajuste

La presente invención hace referencia a un método para el control de la fuerza de accionamiento y de la fuerza de frenado de un vehículo, particularmente de un vehículo sobre raíles, un dispositivo de ajuste, así como un vehículo con el dispositivo de ajuste.

El método conforme a la presente invención se puede utilizar en una pluralidad de vehículos, particularmente en los vehículos sobre raíles con un dispositivo antivibración y antideslizante.

En el caso de un vehículo sobre raíles, la adherencia entre la rueda y el raíl, representa una medida para la fuerza de frenado o de accionamiento disponible, y está sujeta a diferentes factores de influencia que pueden reducir las fuerzas mencionadas. En el caso que la adherencia presente un nivel reducido, por ejemplo, debido a la humedad sobre el raíl, eventualmente las fuerzas de frenado o de accionamiento deseadas no se pueden transmitir en su totalidad. En el caso que el par motor del sistema de accionamiento sea mayor que el par motor que se puede registrar ante la velocidad de rotación existente de la rueda del sistema conformado por la rueda y el raíl, se puede generar un derrape (patinado) de las ruedas. Ante un frenado con una fuerza de frenado demasiado elevada, de manera inversa, se puede generar un deslizamiento (resbalamiento) de las ruedas que, por lo tanto, ya no transmiten la fuerza de frenado en su totalidad al raíl. El efecto mencionado puede conducir a un desgaste incrementado de la pareja de fricción, a daños en el sistema de accionamiento y de los ejes montados, debido a una velocidad de rotación excesiva o a valores máximos de fuerza que se presentan, y puede conducir a fuerzas de frenado y de accionamiento a transmitir demasiado reducidas.

Para evitar el derrape y el resbalamiento de las ruedas, por ejemplo, a partir de la patente DE 199 61 85 A1 se conoce un dispositivo antivibración y antideslizante que, a partir de las curvas características existentes de la adherencia (curvas de la relación coeficiente de adherencia-deslizamiento) del sistema conformado por la rueda y el raíl, en relación con la velocidad periférica de la rueda, utiliza los valores máximos existentes y, de esta manera, proporciona las fuerzas de frenado o bien, de accionamiento posibles. En esta clase de soluciones, los objetos en relación con la técnica de regulación, consisten esencialmente en el control de la fuerza de accionamiento y de frenado, en relación con el deslizamiento y la aceleración de la rueda. En este caso, no se debe exceder un deslizamiento máximo determinado, por ejemplo, para el deslizamiento de la norma UIC 541-5.

La solicitud de patente europea EP 818 372 A2 describe un sistema para el control del accionamiento y del frenado de un vehículo sobre raíles. En particular, en el sistema mencionado se utiliza una variable de medición para detectar el esfuerzo de la rueda, así como, al menos, un valor límite para el esfuerzo admisible de la rueda. Además, la variable de medición utilizada puede ser, por ejemplo, la temperatura de la superficie de deslizamiento de la rueda.

A partir de la patente FR 2 866 853 A se conoce un dispositivo y un método que se utilizan para el ajuste del deslizamiento. Entre otros, en este caso se intenta mantener la temperatura de una superficie de contacto entre una rueda y una base, en un rango óptimo para un potencial de fricción óptimo.

La revelación internacional con el número WO 92/212 A1 describe un vehículo con una monitorización de la temperatura de frenado. En este caso, se determina, entre otros, el incremento de la temperatura ante el accionamiento del freno en intervalos de tiempo predeterminados, y se establece en relación con una temperatura límite del freno.

En la solicitud de patente US 27/194623 A1, se describe un método de ajuste de frenado, así como un aparato de ajuste de frenado. En este caso, se determina la temperatura de un elemento de fricción, y la precisión de la determinación anteriormente realizada.

En esta clase de dispositivos antivibración y antideslizantes, resulta una desventaja que las fuerzas de frenado o de accionamiento deseadas, no se puedan transmitir en su totalidad en el caso de un nivel reducido de adherencia, de manera que debido a la limitación del dispositivo antivibración y antideslizante, se puede generar un resbalamiento o bien, un derrape de los ejes montados. En esta clase de ajustes, no se prevé un incremento de la adherencia disponible.

En comparación, el objeto de la presente invención consiste en crear un método y un dispositivo de ajuste para el control de la fuerza de accionamiento y de frenado, para un vehículo, así como un vehículo con un dispositivo de ajuste de esta clase, con el cual o bien, con los cuales se puede lograr una adherencia mejorada entre las parejas de fricción.

Dicho objeto se resuelve mediante las características de las reivindicaciones independientes. Otras formas de ejecución se indican en las reivindicaciones relacionadas que hacen referencia a las formas de ejecución mencionadas.

La presente invención se utiliza preferentemente en vehículos sobre raíles, con raíles que presentan una superficie de deslizamiento. Se puede predeterminar o aplicar directamente una variación máxima deseada de la temperatura en el raíl, para mejorar, por ejemplo, la adherencia. En este caso, la variación máxima de la temperatura también se puede predeterminar o aplicar como un desarrollo en el tiempo.

El método conforme a la presente invención o bien, el dispositivo conforme a la presente invención para el control de la fuerza de accionamiento y de frenado, hace referencia a un control de la fuerza de accionamiento y de frenado en el caso de, al menos, dos parejas de fricción, por ejemplo, una rueda y una superficie de deslizamiento de la rueda, en donde a partir de, al menos, una variable de temperatura predeterminada o determinada y un valor de velocidad determinado, se determina un valor que corresponde a la fuerza de accionamiento o de frenado, para ajustar o controlar la fuerza de accionamiento o de frenado. La variable de temperatura puede ser un valor para una temperatura o un valor para una variación de la temperatura.

En el caso del método, se puede prever particularmente el ajuste de una potencia de fricción de las parejas de fricción, de manera que se obtenga una variable de temperatura predeterminada de las parejas de fricción para influir sobre la adherencia.

Además, como variable de temperatura se puede utilizar un incremento de la temperatura dTempRadSoll en una rueda, y un incremento de la temperatura dTempSchleneSoll en una superficie de deslizamiento, que se miden, se determinan o se predeterminan como suposiciones. Además, como incremento de la temperatura en la rueda y/o como incremento de la temperatura de la superficie de deslizamiento, se utiliza un incremento máximo admisible de la temperatura. Los incrementos de la temperatura se pueden modificar por fases, de manera automática o manual.

En las variantes mencionadas, en base a, al menos, una variable de temperatura, se determina una potencia de fricción teórica (PReibSolISchiene) en relación con, al menos, una pareja de fricción. En base a las temperaturas se puede conformar una potencia de fricción teórica (PRelbSolIRad) en relación con la rueda y/o una potencia de fricción teórica (PReibSolISchiene) en relación con la superficie de deslizamiento.

De acuerdo con la presente invención, se predetermina particularmente una variación máxima deseada de la temperatura o una variación máxima admisible de la temperatura, o se aplica a las funciones utilizadas, para mejorar, por ejemplo, la adherencia. En este caso, la variación máxima de la temperatura también se puede predeterminar o aplicar como un desarrollo en el tiempo. En los casos anteriormente mencionados, se puede prever la determinación de una potencia de fricción a partir de, al menos, una variable de temperatura y, al menos, un valor de velocidad, y particularmente se determina una potencia de fricción (PReibSolISchiene) en relación con la primera de las dos parejas de fricción, a partir de una temperatura de la pareja de fricción mencionada, y del valor de velocidad.

Además, se puede determinar o predeterminar la potencia de fricción entre las parejas de fricción, requerida o bien, admisible para ello. Cuando de utilizan las variaciones máximas de la temperatura que se presentan en las parejas de fricción, particularmente en la rueda y sobre o en el raíl, las variaciones mencionadas se pueden evaluar particularmente... [Seguir leyendo]

1. Método para el control de la fuerza de accionamiento y de la fuerza de frenado de un vehículo, particularmente de un vehículo sobre raíles con, al menos, dos parejas de fricción, en donde a partir de, al menos, una variable de temperatura predeterminada o determinada (dTempSoll) y un valor de velocidad determinado, se determina un valor que corresponde a la fuerza de accionamiento o de frenado (FSoll), para ajustar o controlar la fuerza de accionamiento o de frenado, caracterizado porque una potencia de fricción (PReibSoll) de las parejas de fricción (2, 4) se ajusta de manera que se obtiene una variable de temperatura predeterminada (dTempSoll) de las parejas de fricción (2, 4) para influir sobre la adherencia (mueRs).

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la variable de temperatura (dTempSoll) es un incremento de la temperatura (dTempRadSoll) en una rueda (2), y un incremento de la temperatura (dTempSchieneSoll) en una superficie de deslizamiento (4).

3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el incremento de la temperatura (dTempRadSoll) en la rueda (2), y el incremento de la temperatura (dTempSchieneSoll) de la superficie de deslizamiento (4), en cada caso se trata de un incremento máximo admisible de la temperatura.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque los incrementos de la temperatura (dTempRadSoll, dTempSchieneSoll) se modifican por fases, de manera automática o manual.

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en base a, al menos, una variable de temperatura (dTempSoll), se conforma una potencia de fricción teórica (PReibSolISchiene) en relación con, al menos, una pareja de fricción.

6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque en base a las temperaturas (dTempRadSoll, dTempSchieneSoll), se conforma una potencia de fricción teórica (PReibSolIRad) en relación con la rueda (2) y/o una potencia de fricción teórica (PReibSolISchiene) en relación con la superficie de deslizamiento (4).

7. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se determina una potencia de fricción a partir de, al menos, una variable de temperatura y, al menos, un valor de velocidad.

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque una potencia de fricción (PReibSolISchiene) en relación con la primera de las dos parejas de fricción, se determina a partir de una temperatura de la pareja de fricción mencionada, y del valor de velocidad.

9. Método de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque una potencia de fricción (PReibSolISchiene) en relación con la superficie de deslizamiento (4), se determina a partir de una temperatura de la superficie de deslizamiento (4) multiplicada por el valor de velocidad.

1. Método de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la potencia de fricción (PReibSolISchiene) en relación con la superficie de deslizamiento (4), se conforma de acuerdo con la relación:

i Akontakt

P Re ibSollSchiene = dTempSchieneSoll VFzg - -----

k T Ikontakt

con:

k T Pr eih

dTempSchieneSoll =--------tkontaktFzg

Akontakt

en donde:

k_T es un factor de proporcionalidad,

PReib es una potencia de fricción de acuerdo con Preib = Vreib Freib, con la velocidad de fricción Vreib y la fuerza de fricción Freib,

Akontakt es una superficie del área de contacto de la superficie de deslizamiento de la rueda (1),

tkontahFtgJ*^

VFzg

tkontaktFzg es un tiempo de contacto de acuerdo con '

Ikontakt es la longitud I del área de contacto de la superficie de deslizamiento de la rueda (1) en el sentido de la marcha, y

VFzg es la velocidad del vehículo.

11. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 1, caracterizado porque una potencia de fricción en

relación con la segunda de las dos parejas de fricción, se determina a partir de una temperatura de la pareja de fricción mencionada, y del valor de velocidad.

12. Método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque una potencia de fricción (PReibSolIRad) en relación con la rueda (2), se determina a partir de una temperatura de la rueda (2) multiplicada por el valor de la

velocidad.

13. Método de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la potencia de fricción PReibSolIRad en relación con la rueda (2), se conforma de acuerdo con la relación:

PReibSolIRad = dTempRadSoll VRad

1 Akontakt k T Ikontakt

con:

k T-Preib

dTempRadSoll = -------------tkontaktRad ,

Akontakt

en donde:

k_T es un factor de proporcionalidad,

PReib es la potencia de fricción de acuerdo con Preib = Vreib Freib, con la velocidad de fricción Vreib y la fuerza de fricción Freib,

Akontakt es la superficie del área de contacto de la superficie de deslizamiento de la rueda (1),

tkontaktRad es el tiempo de contacto de acuerdo con

tkontaktRad =

Ikontakt

VRad

/

Ikontakt es la longitud del área de contacto de la superficie de deslizamiento de la rueda (1) en el sentido de la marcha, y

VRad es la velocidad periférica de la rueda.

14. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 13, caracterizado porque se determina una potencia de fricción teórica (PReibSoll) a partir del valor mínimo de la potencia de fricción teórica (PReibSolIRad) en relación con la rueda (2), y a partir de la potencia de fricción teórica (PReibSolISchiene) en relación con la superficie de deslizamiento (4).

15. Método de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque en base a la fuerza de fricción momentánea

(Freib), se determinan la velocidad de fricción (Vreib) necesaria para generar la potencia de fricción teórica (PReibSoll), y un deslizamiento teórico de la rueda (sSoll) requerido para obtener la potencia mencionada.

16. Método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque el deslizamiento teórico de la rueda (sSoll), se conforma en base a la potencia de fricción teórica (PReibSoll) y a la adherencia (mueRs), de acuerdo con la relación:

sSoll =

_________Pr eibSoll

M g mueRs max(VRad,VFzg)

en donde:

M es la carga sobre el eje del vehículo,

g es la aceleración por gravedad,

VRad es la velocidad periférica de la rueda, y

VFzg es la velocidad del vehículo.

17. Método de acuerdo con la reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque mediante una comparación (24) se determina una diferencia entre el deslizamiento teórico (sSoll) y un deslizamiento efectivo (s).

18. Método de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque se calcula la aceleración o la desaceleración de la rueda (aRadSoll) necesaria para adaptar el deslizamiento efectivo (s) al deslizamiento teórico (sSoll).

19. Método de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque la aceleración o la desaceleración de la rueda (aRadSoll) se conforma de acuerdo con la relación:

aRadSoll ¡* (sSoll - slst)------------------

m_r S max

en donde:

sSoll es el deslizamiento teórico de la rueda,

slst es el deslizamiento efectivo de la rueda,

m_r es la masa rotacional de la rueda,

Fmax es la fuerza máxima de frenado o de accionamiento, y

Smax es el deslizamiento máximo de la rueda.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque se determina la fuerza teórica (FSoll) necesaria para alcanzar la aceleración o la desaceleración necesaria de la rueda (aRadSoll).

21. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 2, caracterizado porque el deslizamiento teórico de la rueda (sSoll) se alcanza mediante la adaptación de una fuerza de frenado o de accionamiento (FSoll).

22. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes 16 a 21, caracterizado porque la adherencia (mueRs*) se conforma de acuerdo con la relación:

mueRs* =

F * aRad * m

Mg

r

en donde:

F* es una fuerza de frenado o de accionamiento,

aRad* es la aceleración o la desaceleración de la rueda,

m_r es la masa rotacional de la rueda,

M es la carga sobre el eje del vehículo, y

g es la aceleración por gravedad.

23. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la fuerza de frenado o de accionamiento (FSoll) se conforma en base a la aceleración teórica o a la desaceleración teórica de la rueda (aRadSoll), de acuerdo con la relación:

FSoll = aRadSoll m_r + M - g - mueRs *

en donde:

m_r es la masa rotacional de la rueda,

M es la carga sobre el eje del vehículo,

g es la aceleración por gravedad.

mueRs* es la adherencia calculada.

24. Método de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizado porque una fuerza predeterminada (F) del conductor del vehículo, para la fuerza de frenado o de accionamiento, se limita a la fuerza máxima admisible (FSoll).

25. Dispositivo de ajuste, particularmente para un dispositivo antivibración y antideslizante que presenta una función de ajuste, mediante la cual a partir de, al menos, una variable de temperatura predeterminada o determinada (dTempSoll) y un valor determinado de la velocidad, se determina un valor que corresponde a la fuerza de accionamiento o de frenado (FSoll), para ajustar o controlar la fuerza de accionamiento o de frenado de un vehículo con, al menos, dos parejas de fricción, caracterizado porque el dispositivo de ajuste presenta una función, mediante la cual una potencia de fricción (PReibSoll) de las parejas de fricción (2, 4) se ajusta de manera que se obtiene una variable de temperatura predeterminada (dTempSoll) de las parejas de fricción (2, 4) para influir sobre la adherencia (mueRs).

26. Dispositivo de ajuste de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque el dispositivo de ajuste presenta una función, en la cual la variable de temperatura (dTempSoll) es un incremento de la temperatura (dTempRadSoll) en la rueda (2), y un incremento de la temperatura (dTempSchieneSoll) en la superficie de deslizamiento (4).

27. Dispositivo de ajuste de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizado porque como incremento de la temperatura (dTempRadSoll) en la rueda (2), y como incremento de la temperatura (dTempSchieneSoll) de la superficie de deslizamiento (4), se utiliza un incremento máximo admisible de la temperatura.

28. Dispositivo de ajuste de acuerdo con la reivindicación 26 ó 27, caracterizado porque el dispositivo de ajuste presenta una función, mediante la cual los incrementos de la temperatura (dTempRadSoll, dTempSchieneSoll) se pueden modificar por fases, de manera automática o manual.

29. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones 25 a 28, caracterizado porque el dispositivo de ajuste presenta una función, mediante la cual en base a, al menos, una variable de temperatura (dTempSoll), se determina una potencia de fricción teórica (PReibSolISchiene) en relación con, al menos, una pareja de fricción.

3. Dispositivo de ajuste de acuerdo con la reivindicación 29, caracterizado porque el dispositivo de ajuste presenta una función, mediante la cual en base a las temperaturas (dTempRadSoll, dTempSchieneSoll), se conforma una potencia de fricción teórica (PReibSolIRad) en relación con la rueda (2) y/o una potencia de fricción teórica (PReibSolISchiene) en relación con la superficie de deslizamiento (4).

31. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes 25 a 3, caracterizado porque el dispositivo de ajuste presenta una función, mediante la cual a partir de, al menos, una variable de temperatura y, al menos, un valor de velocidad, se determina una potencia de fricción.

32. Dispositivo de ajuste de acuerdo con la reivindicación 31, caracterizado porque el dispositivo de ajuste presenta una función, mediante la cual se determina una potencia de fricción (PReibSolISchiene) en relación con la primera de las dos parejas de fricción, a partir de una temperatura de la pareja de fricción mencionada, y del valor de velocidad.

33. Vehículo con, al menos, un dispositivo de ajuste (16) de acuerdo con una de las reivindicaciones 25 a 32.

34. Vehículo de acuerdo con la reivindicación 33, caracterizado porque el vehículo es un vehículo sobre raíles con ruedas (2) que se conducen sobre raíles (6) que presentan una superficie de deslizamiento (4).