ES2603583T3

ES2603583T3 - Procedimiento y aparato para determinar las dimensiones geométricas de una rueda

Info

Publication number: ES2603583T3
Application number: ES10001916.5T
Authority: ES
Inventors: Francesco Braghiroli
Original assignee: Snap On Equipment SRL
Current assignee: Snap On Equipment SRL
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2017-02-28
Anticipated expiration: 2030-02-24
Also published as: CN102192720B; US20110208476A1; CN102192720A; EP2360461A1; US9212964B2; EP2360461B1

Abstract

Procedimiento para determinar las dimensiones geométricas de una rueda (1), especialmente una rueda de vehículo, o de al menos una parte de la rueda (1), que comprende las etapas de pivotar al menos un dispositivo de detección (8) para explorar la superficie de rueda o una parte de la superficie de rueda alrededor de un eje de pivote (7) en un plano perpendicular al eje de rueda (4) y de determinar las dimensiones geométricas de la superficie de rueda explorada en función de la posición angular del al menos un dispositivo de detección (8), caracterizado porque la posición angular se determina a partir de las aceleraciones medidas del dispositivo de detección (8) en dos direcciones predeterminadas durante el movimiento pivotante del dispositivo de detección (8).

Description

DESCRIPCION

Procedimiento y aparato para determinar las dimensiones geometricas de una rueda.

5 [0001] La presente invention se refiere a un procedimiento y un aparato para determinar las dimensiones

geometricas de una rueda, segun los preambulos de la reivindicacion 1 y la reivindicacion 8.

[0002] A partir del documento EP 0 358 496 B2 se conoce la medicion de las dimensiones de una rueda,

especialmente de una rueda de vehlculo, mediante sensores ultrasonicos que exploran la superficie de la rueda o 10 una parte de la superficie de la rueda. Los sensores ultrasonicos estan montados en un elemento de pivote y, durante la medicion, los sensores ultrasonicos pivotan alrededor de un eje de pivote por medio del elemento de pivote. Para la detection de la position angular del elemento de pivote, un potenciometro giratorio esta conectado a traves de medios de transmision al elemento de pivote.

15 [0003] El documento US 5 606 127 da a conocer una maquina de equilibrado de ruedas que comprende un

elemento de deteccion pivotante para medir las dimensiones de una rueda que va a estabilizarse.

[0004] El documento US 6 873 931 B1 da a conocer un sensor de posicion angular basado en acelerometro usado en un sistema de alineacion de arbol.

20

[0005] El objeto de la invencion es proporcionar un procedimiento y un aparato para determinar las dimensiones geometricas de una rueda, especialmente de una rueda de vehlculo con caracterlsticas estructurales reducidas.

25 [0006] El objeto se soluciona mediante un procedimiento con las caracterlsticas de la reivindicacion 1 y

mediante un aparato con las caracterlsticas de la reivindicacion 8.

[0007] La invencion proporciona un procedimiento para determinar las dimensiones geometricas de una rueda, especialmente de una rueda de vehlculo, o de al menos una parte de la rueda. El procedimiento comprende

30 las etapas de pivotar al menos un dispositivo de deteccion para explorar la superficie de la rueda o una parte de la superficie de la rueda alrededor de un eje de pivote en un plano perpendicular al eje de rueda y de determinar las dimensiones geometricas de la superficie de rueda explorada en funcion del angulo de pivote del al menos un dispositivo de deteccion. El angulo de pivote se determina a partir de las aceleraciones medidas del dispositivo de deteccion en dos direcciones predeterminadas durante el movimiento pivotante de los medios de deteccion. Las 35 direcciones en las que se miden las aceleraciones se extienden preferiblemente en el plano del movimiento pivotante de los medios de deteccion o en un plano paralelo al mismo.

[0008] Las dos aceleraciones pueden medirse en dos direcciones ortogonales, especialmente en la direction radial del movimiento pivotante del al menos un dispositivo de deteccion y en una direccion ortogonal a la misma.

40

[0009] El dispositivo de deteccion puede estar disenado para medir cada distancia entre el punto explorado de la superficie de rueda y el dispositivo de deteccion, donde la superficie de rueda puede explorarse mediante ondas ultrasonicas u opticas, por ejemplo mediante una radiation de laser.

45 [0010] Los datos geometricos medidos pueden usarse para determinar un perfil de llanta de una rueda de

vehlculo que esta disenada como un ensamblado de neumatico-llanta. Ademas, el tipo de rueda u otras propiedades de la rueda pueden obtenerse a partir de los datos medidos.

[0011] Ademas, la velocidad angular del movimiento pivotante del al menos un dispositivo de deteccion

50 puede determinarse a partir de las aceleraciones medidas, donde los datos de velocidad determinados y/o los datos de aceleracion medidos pueden usarse para observar el movimiento del dispositivo de deteccion durante la operacion de exploracion con vistas a evitar errores de funcionamiento y/o para controlar el movimiento del dispositivo de deteccion.

55 [0012] La invencion puede incorporarse en un dispositivo de mantenimiento, de reparation y de otros

servicios que se llevaran a cabo en las ruedas de un vehlculo, por ejemplo en dispositivos de equilibrado de ruedas o de cambio de neumaticos.

[0013] Ademas, la invencion proporciona un aparato para determinar las dimensiones geometricas de una

rueda, especialmente de una rueda de vehlcuio, o de al menos una parte de la rueda. El aparato comprende un bastidor que presenta un arbol para montar la rueda y un cojinete para soportar de manera pivotante un elemento de pivote en el bastidor, donde el eje del arbol y el eje de pivote del cojinete son sustancialmente paralelos entre si. Al menos un dispositivo de deteccion esta montado en el elemento de pivote para explorar la superficie de rueda o al 5 menos una parte de la superficie de rueda. Un dispositivo de medicion de angulo mide las posiciones angulares durante el movimiento pivotante del elemento de pivote y medios de calculo determinan las dimensiones geometricas de la superficie de rueda en funcion del angulo de pivote medido.

[0014] El dispositivo de medicion de angulos incluye medios de acelerometro adaptados para medir las 10 aceleraciones del al menos un dispositivo de deteccion en dos direcciones predeterminadas, y los medios de calculo

estan disenados para determinar, a partir de las aceleraciones medidas, las posiciones angulares del al menos un dispositivo de deteccion durante su movimiento pivotante. En particular, los medios de acelerometro son sensibles en dos direcciones ortogonales, especialmente en la direccion radial del movimiento pivotante del dispositivo de deteccion y en una direccion ortogonal a la misma. Preferiblemente, los medios de acelerometro estan disenados en 15 forma de un acelerometro de doble eje. El movimiento pivotante del dispositivo de deteccion se realiza en un plano que es perpendicular al eje de rueda, y la medicion de la aceleracion se lleva a cabo en ese plano o en un plano paralelo al mismo.

[0015] Los medios de acelerometro estan conectados de manera rlgida al dispositivo de deteccion con el fin 20 de rotar alrededor del eje de pivote del elemento de pivote, simultaneamente con el dispositivo de deteccion.

Preferiblemente, los medios de acelerometro estan montados junto con el dispositivo de deteccion en una parte dispuesta de manera pivotante del elemento de pivote. El dispositivo de deteccion y el dispositivo de medicion de angulos pueden estar integrados en una unidad de medicion. Los medios de acelerometro pueden disenarse como sistemas micro-electro-mecanicos (MEMS) o como medios de acelerometros micromecanizados (MMA), o de otra 25 manera tales como acelerometros de cizallamiento, piezoresistencias micromecanizadas, etc. Las componentes de gravedad detectadas de manera gravimetrica en las dos direcciones ortogonales de las sensibilidades de aceleracion del acelerometro pueden compensarse.

[0016] El dispositivo de deteccion que explora la superficie de rueda esta disenado preferiblemente para 30 medir o detectar la distancia entre el area explorada y el dispositivo de deteccion y puede incluir uno o mas sensores

ultrasonicos u opticos que pueden medir distancias. Preferiblemente, un dispositivo de deteccion puede estar dispuesto de manera pivotante a cada lado de la rueda. La invencion puede usarse para determinar la dimension geometrica de una rueda de vehlculo que va a equilibrarse. Para ello, los dispositivos de deteccion y los medios de acelerometro estan dispuestos para pivotar junto con la cubierta del dispositivo de equilibrado de ruedas. El 35 dispositivo de deteccion y los medios de acelerometro pueden conectarse directamente, o por medio del elemento de pivote, a la cubierta.

[0017] La invencion se explicara adicionalmente por medio de realizaciones ilustradas esquematicamente en las figuras adjuntas, en las que:

40

la Figura 1 es una realization de la invencion;

la Figura 2 es un primer ejemplo de una unidad de medicion que puede incorporarse en la realizacion de la Figura 1;

45 la Figura 3 es un segundo ejemplo de una unidad de medicion que puede incorporarse en la realizacion de la Figura 1;

la Figura 4 es un diagrama que explica el funcionamiento de la realizacion de la Figura 1; y

50 la Figura 5 es un diagrama de bloques que muestra el funcionamiento conjunto de los componentes incorporados en la realizacion de la Figura 1.

[0018] La Figura 1 ilustra de manera esquematica una maquina de servicio que se usa para manipular una rueda 1, especialmente una rueda de vehlculo en forma de ensamblado llanta-neumatico. La maquina de servicio

55 incluye un bastidor 5 que presenta un arbol 6 en el que puede montarse la rueda 1 y un cojinete 3 para soportar de manera pivotante un elemento de pivote 2 en el bastidor 5. Un eje 4 del arbol 6 y un eje de pivote 7 del cojinete 3 son sustancialmente paralelos entre si. La rueda 1 esta montada en el arbol 6 de tal manera que el eje de rueda y el eje de arbol 4 estan dispuestos de manera coaxial.

[0019] Al menos un dispositivo de deteccion 8 esta montado en el elemento de pivote 2 para explorar la superficie de rueda o al menos una parte de la superficie de rueda. Pueden proporcionarse dos dispositivos de deteccion para explorar las superficies de rueda en ambos lados, donde el elemento de pivote 2 puede estar configurado como se describe en el documento EP 0 358 496 B2.

5

[0020] Un dispositivo de medicion de angulos 9 mide las posiciones angulares durante el movimiento pivotante del elemento 2. El dispositivo de medicion de angulos 9 puede estar incorporado en una unidad de medicion 13, como se describira a continuation en relation con las Figuras 2 y 3. Medios de calculo 10 (Fig. 5) determinan las dimensiones geometricas de la superficie de rueda en funcion del angulo de pivote medido. El

10 dispositivo de medicion de angulos 9 incluye medios de acelerometro 11, 12 adaptados para medir las aceleraciones del al menos un dispositivo de deteccion 8 en dos direcciones predeterminadas a1 y a2, y los medios de calculo 10 estan disenados para determinar, a partir de las aceleraciones medidas, las posiciones angulares del al menos un dispositivo de deteccion 8 durante su movimiento pivotante.

15 [0021] Los medios de acelerometro 11, 12 son sensibles en dos direcciones ortogonales, especialmente en

una direction radial del movimiento pivotante del dispositivo de deteccion 8 y en una direction ortogonal a la misma. Preferiblemente, los medios de acelerometro 11, 12 estan configurados como un acelerometro de doble eje (Figuras 2 y 3).

20 [0022] Los medios de acelerometro 11, 12 estan conectados de manera rlgida al dispositivo de deteccion 8 y

se mueven junto con el dispositivo de deteccion 8. Preferiblemente, el dispositivo de deteccion 8 y el dispositivo de medicion de angulos 9, que incluye los medios de acelerometro 11, 12, estan integrados en una unidad de medicion 13, como se muestra en las Figuras 2 y 3.

25 [0023] Los medios de acelerometro 11, 12 y el dispositivo de deteccion 8, que pueden estar integrados en la

unidad de medicion 13, estan montados en la parte dispuesta de manera pivotante del elemento de pivote 2.

[0024] La parte dispuesta de manera giratoria o pivotante del elemento de pivote 2 gira durante la medicion por exploration alrededor del eje 7 definido en el cojinete 3.

30

[0025] El dispositivo de deteccion 8 puede detectar la distancia entre el area de superficie explorada y el dispositivo de deteccion 8, y puede estar configurado en forma de dispositivo de deteccion ultrasonico que presenta un transductor emisor/receptor ultrasonico 14 (Fig. 2) o un emisor 15 y un receptor 16 (Figura 3) para emitir ondas ultrasonicas al area de superficie explorada de la superficie de rueda y para recibir de la misma ondas reflejadas

35 para medir la distancia respectiva. En lugar del sistema ultrasonico puede usarse un sistema optico de medicion de distancias que puede funcionar mediante triangulacion. El emisor 15 puede ser un laser y el receptor es un detector sensible a la luz que recibe luz reflejada desde el area explorada en una disposition ampliamente conocida.

[0026] La maquina de servicio mostrada de manera esquematica en la Figura 1 puede ser un dispositivo de 40 equilibrado de ruedas o de cambio de neumaticos, donde la rueda 1 puede montarse en el arbol 6 en una

disposicion vertical como la mostrada en la Figura 1, o en una disposicion sustancialmente horizontal.

[0027] El funcionamiento de la realization es el siguiente:

45 [0028] El movimiento giratorio del elemento de pivote 2 para una medicion por exploracion empieza a partir

de una position angular predeterminada que puede definirse en el bastidor 5 por medio de un tope apropiado. En un dispositivo de equilibrado de ruedas, la posicion inicial puede definirse mediante la posicion de cubierta abierta, correspondiente a la posicion superior del elemento de pivote 2 mostrada en la Figura 1 que corresponde a la posicion angular 17 de la Figura 4. Durante la medicion, el dispositivo de deteccion 8 y los medios de acelerometro 50 11, 12 pivotan hacia la segunda posicion final 18 (Figuras 1 y 4) a lo largo de una trayectoria de pivote angular J alrededor del eje de pivote fijo 7.

[0029] Durante la medicion de distancias del dispositivo de deteccion 8, los medios de acelerometro 11, 12 del dispositivo de medicion angular 9 leen simultaneamente la aceleracion angular del dispositivo de deteccion 8 y,

55 con la ayuda de los medios de calculo 10 (Fig. 5), se determinan las posiciones angulares respectivas del dispositivo de deteccion 8. Probablemente, tambien se determina la velocidad angular.

[0030] En la realizacion de la Figura 1, el eje a1 de los medios de acelerometro se extiende en la direccion radial del movimiento pivotante, y el segundo eje a2 se extiende de manera ortogonal (tangencial) a la misma. Los

ejes a1 y a2 se extienden en un plano dentro del cual el dispositivo de deteccion 8 y los medios de acelerometro 11, 12 pivotan durante la medicion por exploration o en un plano paralelo al mismo.

[0031] Los medios de calculo 10 evaluan los datos medidos segun el siguiente conjunto de ecuaciones: La aceleracion radial (o normal (centrlpeta)) viene dada por:

imagen1

10 [0032] La aceleracion tangencial viene dada por:

aT =R-—=R-a

T dt

d&

CD-—-

[0033] donde es la posicion angular del brazo de soporte, at es su velocidad angular, 15 aceleracion angular y R es el radio de curvatura, es decir, la longitud del brazo de soporte.

a —

do

It

es su

20

[0034] El problema a la hora de determinar las lecturas reales del perfil de llanta, la velocidad angular y la

aceleracion angular a partir de las lecturas de los ejes de acelerometro a1 y a2 se describe mediante el siguiente conjunto de ecuaciones:

imagen2

dS do

co-—- 0? = —

[0035] donde es la posicion angular del brazo de soporte, dt es su velocidad angular, dt es su aceleracion angular, R es el radio de curvatura, es decir, la longitud del brazo de soporte, y ‘g’ es la gravedad

25 estandar (aceleracion normal debida a la gravedad en su superficie de la Tierra al nivel del mar: 9,80665 m/s2).

[0036] Para determinar la posicion angular y/o la velocidad angular, el conjunto de ecuaciones puede resolverse, por ejemplo, mediante procedimientos numericos tales como procedimientos de relajacion o similares.

30 [0037] A partir de los datos de distancia medidos por el dispositivo de deteccion 8 y las posiciones angulares asociadas al mismo medidas por los medios de acelerometro 11, 12, los medios de calculo 10 determinan las dimensiones geometricas requeridas de la superficie de rueda explorada.

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40

LISTA DE SIMBOLOS DE REFERENCIA [0038]

1 rueda

2 elemento de pivote

3 cojinete

4 eje de arbol (eje de rueda)

5 bastidor

6 arbol

7 eje de pivote

8 dispositivo de deteccion

9 dispositivo de medicion de angulos

10 medios de calculo

11 medio de acelerometro

12 medio de acelerometro

13 unidad de medicion

14 transductor emisor/receptor

15 emisor

16 receptor

5 17 posicion final angular

18 posicion final angular

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para determinar las dimensiones geometricas de una rueda (1), especialmente una rueda de vehiculo, o de al menos una parte de la rueda (1), que comprende las etapas de pivotar al menos un

5 dispositivo de deteccion (8) para explorar la superficie de rueda o una parte de la superficie de rueda alrededor de un eje de pivote (7) en un plano perpendicular al eje de rueda (4) y de determinar las dimensiones geometricas de la superficie de rueda explorada en funcion de la posicion angular del al menos un dispositivo de deteccion (8), caracterizado porque la posicion angular se determina a partir de las aceleraciones medidas del dispositivo de deteccion (8) en dos direcciones predeterminadas durante el movimiento pivotante del dispositivo de deteccion (8).

10
2. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que las dos aceleraciones se miden en dos direcciones ortogonales.
3. El procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, en el que una de las dos aceleraciones se mide en la 15 direccion radial del movimiento pivotante del al menos un dispositivo de deteccion (8).
4. El procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que se mide la distancia entre el punto explorado de la superficie de rueda y el dispositivo de deteccion (8).

20 5. El procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la superficie de rueda se explora

mediante ondas ultrasonicas u opticas.
6. El procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que un perfil de llanta de una rueda de vehiculo (1) se determina a partir de las dimensiones geometricas exploradas.

25
7. El procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la velocidad angular del movimiento pivotante del al menos un dispositivo de deteccion (8) se determina a partir de las aceleraciones medidas.

30 8. Aparato para determinar las dimensiones geometricas de una rueda, especialmente una rueda de

vehiculo, o de al menos una parte de la rueda, que comprende:

- un bastidor (5) que presenta un arbol (6) para montar la rueda (1) y un cojinete (3) para soportar de manera pivotante un elemento de pivote (2) en el bastidor (5),

35 - donde el eje (4) del arbol (6) y el eje de pivote (7) del cojinete (3) son sustancialmente paralelos entre si,

- al menos un dispositivo de deteccion (8) montado en el elemento de pivote (2) para explorar la superficie de rueda o al menos una parte de la superficie de rueda;

- un dispositivo de medicion de angulos (9) para medir las posiciones angulares durante el movimiento pivotante del elemento (2); y

40 - medios de calculo (10) para determinar las dimensiones geometricas de la superficie de rueda en funcion del angulo de pivote medido,

caracterizado porque

45 - el dispositivo de medicion de angulos (9) incluye medios de acelerometro (11, 12) adaptados para medir las aceleraciones del al menos un dispositivo de deteccion (8) en dos direcciones predeterminadas, y

- los medios de calculo (10) estan disenados para determinar, a partir de las aceleraciones medidas, las posiciones angulares del al menos un dispositivo de deteccion (8) durante su movimiento pivotante.

50 9. El aparato segun la reivindicacion 8, en el que los medios de acelerometro son sensibles en dos

direcciones ortogonales.
10. El aparato segun la reivindicacion 8 o 9, en el que los medios de acelerometro (11, 12) son sensibles en la direccion radial del movimiento pivotante del dispositivo de deteccion (8) y en una direccion ortogonal a la

55 misma.
11. El aparato segun una de las reivindicaciones 8 a 10, en el que los medios de acelerometro (11, 12) estan conectados de manera rigida al dispositivo de deteccion (8).
12. El aparato segun una de las reivindicaciones 8 a 11, en el que los medios de acelerometro (11, 12) estan montados en la parte dispuesta de manera pivotante del elemento de pivote (2).
13. El aparato segun una de las reivindicaciones 8 a 12, en el que el dispositivo de deteccion (8) y el 5 dispositivo de medicion de angulos (9) estan integrados en una unidad de medicion (13).
14. El aparato segun una de las reivindicaciones 8 a 13, en el que los medios de acelerometro (11, 12) estan disenados como sistemas micro-electro-mecanicos (MEMS).

10 15. El aparato segun una de las reivindicaciones 8 a 14, en el que el dispositivo de deteccion (8) incluye al

menos un sensor ultrasonico o un sensor optico.