IT201600070574A1

IT201600070574A1 - TRANSMISSION DEVICE WITHOUT CONTACT OF THERMAL ENERGY TO THE TIRE OF VEHICLE TIRES

Info

Publication number: IT201600070574A1
Application number: IT102016000070574A
Authority: IT
Inventors: Salvatore Volpe; Pier Paolo Rinaldi
Original assignee: Salvatore Volpe; Pier Paolo Rinaldi
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2018-01-06

Description

“Dispositivo di trasmissione senza contatto di energia termica al battistrada di pneumatici di veicoli” "Device for the contactless transmission of thermal energy to the tread of vehicle tires"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

Campo dell'invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce in generale agli pneumatici di veicoli impiegati principalmente in pista o in percorsi stradali in cui le condizione di aderenza sono funzionali alla sicurezza e alle prestazioni del veicolo stesso. Gli pneumatici di veicoli sportivi di formula uno o di moto GP, ad esempio, assicurano le prestazioni nominali di aderenza al suolo solamente quando raggiungono una temperatura di funzionamento compresa in un intervallo termico, caratteristico della tipologia di gomma, anche detto working rage. The present invention refers in general to the tires of vehicles used mainly on the track or in road routes in which the grip conditions are functional to the safety and performance of the vehicle itself. The tires of formula one sports vehicles or GP motorcycles, for example, ensure the nominal performance of adhesion to the ground only when they reach an operating temperature included in a thermal range, characteristic of the type of rubber, also called working rage.

Similmente, gli pneumatici invernali di veicoli stradali, detti comunemente termici, sebbene studiati per fondi freddi, bagnati, nevosi o ghiacciati, raggiungono prestazioni migliori se riscaldati. Similarly, winter tires for road vehicles, commonly known as thermal tires, although designed for cold, wet, snowy or icy surfaces, achieve better performance when heated.

L’invenzione riguarda più specificatamente un dispositivo automatico di trasmissione di energia termica, stante a bordo del veicolo, e accoppiato agli pneumatici adeguatamente costruiti, in grado di indurre, senza contatto, il riscaldamento del battistrada degli pneumatici stessi così da garantire sia il mantenimento della temperatura di esercizio dello pneumatico e sia una più pronta regolazione del valore minimo della stessa. The invention more specifically relates to an automatic device for the transmission of thermal energy, standing on board the vehicle, and coupled to suitably constructed tires, capable of inducing, without contact, the heating of the tread of the tires themselves so as to guarantee both the maintenance of the tire operating temperature and a more prompt adjustment of the minimum value thereof.

Stato della tecnica anteriore State of the prior art

Tipicamente negli ambienti sportivi, come ad esempio la formula uno, ai veicoli vengono richieste prestazioni da gara dopo che gli pneumatici hanno raggiunto una temperatura adeguata, compresa in un intervallo di funzionamento, variabile col tipo di gomma, detto working range. Typically in sports environments, such as formula one, vehicles are required to race performance after the tires have reached an adequate temperature, included in an operating range, which varies with the type of rubber, called the working range.

Sottoporre la mescola del battistrada agli stress meccanici, che si originano attraverso l'interazione con il suolo prima di un opportuno riscaldamento, produce facilmente fenomeni di degrado delle gomme e perdita di aderenza. Subjecting the tread compound to mechanical stresses, which arise through interaction with the ground before appropriate heating, easily produces tire degradation and loss of grip.

Se la mescola del battistrada lavora al di sotto del suo working range di temperatura si rischia il fenomeno di graining, mentre se la mescola lavora al di sopra del suo working range si va incontro a fenomeni di surriscaldamento. In entrambi i casi si assiste ad una usura anomala accompagnata da notevole perdita di aderenza. If the tread compound works below its working temperature range there is a risk of graining, while if the compound works above its working range there is an overheating phenomenon. In both cases there is an abnormal wear accompanied by a notable loss of grip.

Il graining è quel fenomeno che si innesca nella prima fase di utilizzo degli pneumatici, quando il battistrada viene molto sollecitato prima di avere raggiunto la temperatura di utilizzo ottimale. Graining is the phenomenon that is triggered in the first phase of tire use, when the tread is heavily stressed before reaching the optimum operating temperature.

La superficie del battistrada, troppo fredda, non riesce quindi a garantire l'aderenza richiesta e scivola, innescando fenomeni di abrasione tra il battistrada e l'asfalto, accelerando così l'usura e il degrado prestazionale. The tread surface, too cold, therefore fails to guarantee the required grip and slips, triggering abrasion phenomena between the tread and the asphalt, thus accelerating wear and performance degradation.

Per questa ragione si mette in atto una strategia di gestione delle gomme per garantire un'opportuna fase di riscaldamento degli pneumatici che coinvolge il box e il pilota soprattutto nei primi giri della gara. Ad esempio ai box prima della competizione si usa avvolgere le gomme con delle termocoperture che consentono di preriscaldare ciascuna gomma. Mentre in pista il pilota contribuisce alla fase di riscaldamento sfruttando i cicli d'isteresi, le forze di attrito e lo scorrimento a cui sono sottoposti gli pneumatici. For this reason, a tire management strategy is put in place to ensure an appropriate warm-up phase of the tires which involves the garage and the driver especially in the first laps of the race. For example, in the pits before the competition, it is customary to wrap the tires with thermal covers that allow each tire to be preheated. While on the track the driver contributes to the warm-up phase by exploiting the hysteresis cycles, the frictional forces and the sliding to which the tires are subjected.

Un altro caso tipico è la ripartenza dopo l'uscita della vettura safety car: momento in cui le vetture girano a velocità ridotta e la temperatura degli pneumatici scende al di sotto del working range. Another typical case is the restart after the safety car has exited: the moment in which the cars run at reduced speed and the tire temperature falls below the working range.

In entrambi i casi il pilota percorre qualche chilometro prima di iniziare o di riprendere la guida prestazionale. In both cases, the driver travels a few kilometers before starting or resuming performance driving.

L’aspetto negativo di questa pratica è rappresentato dalla necessità di utilizzare il veicolo, per alcuni giri, con gli pneumatici non in grado di erogare la prestazione ottimale nei momenti di gara sotto riportati. The negative aspect of this practice is represented by the need to use the vehicle, for a few laps, with the tires unable to deliver the optimal performance in the racing moments listed below.

Esempi tipici sono: Typical examples are:

Ripartenza da pitstop; Restart from pitstop;

Ripartenza lanciata da vettura safety car; Partenza da semaforo dopo il giro di schieramento; Mantenimento dello pneumatico in temperatura in condizioni di pioggia. Restart launched by safety car; Departure from the traffic light after the deployment lap; Keeping the tire at temperature in rainy conditions.

Sintesi dell'invenzione Summary of the invention

Lo scopo della presente invenzione è quello di ovviare al suddetto inconveniente, e di risolvere il problema sopra definito in modo efficace, semplice e funzionale. The object of the present invention is to obviate the aforementioned drawback, and to solve the problem defined above in an effective, simple and functional way.

Più in particolare l’invenzione si prefigge di realizzare un dispositivo automatico che consenta di trasferire senza contatto energia termica al battistrada raggiungendo due obiettivi: More specifically, the invention aims to create an automatic device that allows contactless transfer of thermal energy to the tread, achieving two objectives:

- ridurre il tempo di riscaldamento (warm-up) della gomma all'inizio della prestazione (dopo il pitstop e dopo il giro di schieramento) e mantenere le gomme in temperatura nel caso di rallentamento della competizione in seguito all'ingresso della vettura safety car o durante le gare accompagnate da pioggia. - reduce the warm-up time of the tire at the start of the performance (after the pitstop and after the deployment lap) and keep the tires warm in the event of a slowdown in the competition following the entry of the safety car or during races accompanied by rain.

Secondo l’invenzione questo scopo viene conseguito essenzialmente grazie al fatto che una fonte di energia elettrica, come una batteria a bordo del veicolo tenuta carica da una macchina elettrica in alternata attraverso un dispositivo AC-DC converter in essere nel veicolo stesso, alimenta un dispositivo, tipo DC-DC converter, in grado di erogare corrente e di lavorare tra la tensione variabile della batteria ed una tensione costante nominale di lavoro Vn. Tale DC-DC converter alimenta, a sua volta, un dispositivo amplificatore-oscillatore in grado di trasformare la potenza elettrica ricevuta in potenza elettromagnetica variabile nel tempo e irradiata in presenza di traferro con data frequenza da emettitori di forma opportuna di onde elettromagnetiche dedicati a ciascuna gomma, opportunamente staffati e solidali ai mozzi ruota, verso uno pneumatico in cui una dispersione di particelle ferromagnetiche o di nanoparticelle che conferiscono proprietà ferromagnetiche, è eventualmente inserita nella mescola del battistrada ed è in grado di trasformare l'energia elettromagnetica ricevuta dagli emettitori in energia termica disponibile alla massa della mescola del battistrada stesso. La trasformazione di energia termica suddetta può avvenire secondo cinque principi: According to the invention, this object is achieved essentially thanks to the fact that a source of electrical energy, such as a battery on board the vehicle kept charged by an AC electric car through an AC-DC converter device in place in the vehicle itself, powers a device , type DC-DC converter, capable of supplying current and working between the variable voltage of the battery and a constant nominal working voltage Vn. This DC-DC converter, in turn, powers an amplifier-oscillator device capable of transforming the electrical power received into electromagnetic power that varies over time and radiated in the presence of an air gap with a given frequency by appropriately shaped emitters of electromagnetic waves dedicated to each rubber, suitably clamped and integral with the wheel hubs, towards a tire in which a dispersion of ferromagnetic particles or nanoparticles that give ferromagnetic properties, is possibly inserted into the tread compound and is able to transform the electromagnetic energy received by the emitters into energy thermal available to the mass of the compound of the tread itself. The aforementioned transformation of thermal energy can take place according to five principles:

1. La gomma come corpo nero assorbe energia elettromagnetica di bassa frequenza, tipo infrarosso; 1. Rubber as a black body absorbs low frequency electromagnetic energy, infrared type;

2. Su una sostanza ferromagnetica, dispersa nella mescola in forma di corpuscoli, è indotta, dagli emettitori, una corrente parassita in grado di scaldare per effetto Joule; 2. A parasitic current capable of heating due to the Joule effect is induced by the emitters on a ferromagnetic substance, dispersed in the mixture in the form of corpuscles;

3. Su una sostanza ferromagnetica, dispersa nella mescola in forma di corpuscoli, sono indotti, dagli emettitori ad esempio di microonde, cicli di isteresi magnetica in grado di scaldare i corpuscoli stessi e dunque la mescola o addirittura la mescola stessa resa ferromagnetica da inserzione di nanostrutture come ad esempio nanotubi di carbonio; 3. On a ferromagnetic substance, dispersed in the mixture in the form of corpuscles, magnetic hysteresis cycles are induced by the emitters for example of microwaves, capable of heating the corpuscles themselves and therefore the mixture or even the mixture itself made ferromagnetic by insertion of nanostructures such as carbon nanotubes;

4. Sulla carcassa strutturale dello pneumatico, opportunamente resa ferromagnetica, vengono indotte correnti parassite dagli emettitori; 4. On the structural carcass of the tire, suitably made ferromagnetic, eddy currents are induced by the emitters;

5. Una sostanza, di opportuna frequenza molecolare fm, dispersa nella mescola viene mandata in risonanza da una radiazione emessa alla stessa frequenza fmdagli emettitori – tipo microonde. 5. A substance, of suitable molecular frequency fm, dispersed in the mixture is sent into resonance by a radiation emitted at the same frequency fm by the emitters - microwave type.

Secondo una forma preferita di attuazione dell’invenzione si utilizza una mescola per pneumatici tipo copolimero stirene-butadiene (SBR) o copolimero butadiene acrilo-nitrile (NBR), etc. caricati con una certa percentuale in peso di nanocompositi. E' noto che i nanocompositi, es. nanotubi di carbonio, inducono proprietà elettromagnetiche nel polimero lasciando inalterante le proprietà termiche. According to a preferred embodiment of the invention, a tire compound is used such as styrene-butadiene copolymer (SBR) or acrylo-nitrile butadiene copolymer (NBR), etc. loaded with a certain percentage by weight of nanocomposites. It is known that nanocomposites, eg. carbon nanotubes induce electromagnetic properties in the polymer leaving the thermal properties unaltered.

Si rileva che il riscaldamento, attraverso esposizione del materiale alle microonde, è più veloce nei materiali dove sono presenti nanofibre di carbonio e che tale velocità di riscaldamento è controllata dalle perdite elettriche e che risulta, in una certa misura, lineare con la concentrazione di nanofibre di carbonio. It is noted that heating, through exposure of the material to microwaves, is faster in materials where carbon nanofibers are present and that this heating rate is controlled by electrical losses and that it is, to a certain extent, linear with the concentration of nanofibers. carbon.

Il vantaggio delle microonde consiste nella particolarità di riscaldare internamente e rapidamente i materiali. I principali meccanismi di assorbimento delle microonde includono il riscaldamento per effetto ohmico (effetto Joule) dei materiali conduttori, il riscaldamento per isteresi che riguarda i materiali magnetici e il riscaldamento bipolare che riguarda i liquidi e i solidi polari dove i dipoli generano calore per frizione molecolare. Un altro vantaggio delle microonde è il riscaldamento selettivo ottenuto impostando la frequenza di emissione. The advantage of microwaves consists in the particularity of internally and rapidly heating the materials. The main mechanisms of absorption of microwaves include ohmic heating (Joule effect) of conductive materials, heating by hysteresis that affects magnetic materials, and bipolar heating that affects polar liquids and solids where dipoles generate heat by molecular friction. Another advantage of microwaves is the selective heating obtained by setting the emission frequency.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, con riferimento ai disegni annessi forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali: Further features and advantages of the invention will become evident from the detailed description that follows, with reference to the attached drawings provided purely by way of non-limiting example, in which:

la figura 1 è una vista in pianta schematica non in scala in cui un veicolo da corsa tipo formula uno fermo è assistito nel box dai meccanici e in cui i quattro battistrada degli pneumatici sono riscaldati attraverso delle termocoperture in accordo con lo stato della tecnica anteriore. Lo pneumatico anteriore sinistro è rappresentato solo in parte avvolto dalla termocoperta, la restante mostra il battistrada; Figure 1 is a schematic plan view not to scale in which a stationary formula one-type racing vehicle is assisted in the garage by mechanics and in which the four tire treads are heated by means of thermal covers in accordance with the state of the prior art. The left front tire is shown only partially wrapped by the electric blanket, the rest shows the tread;

la figura 2 è una vista in pianta schematica non in scala in cui più veicoli da corsa tipo formula uno sono posizionati fermi in griglia di partenza dopo il giro di schieramento; Figure 2 is a schematic plan view not to scale in which several formula one type racing vehicles are stationary on the starting grid after the deployment lap;

la figura 3 è una vista in pianta non in scala di un tratto di pista in cui un veicolo da corsa tipo formula uno ad andatura rallentata è mostrato in due momenti mentre compie una manovra di zig-zag per mantenere in temperatura il battistrada degli pneumatici quando la vettura procede a bassa velocità per via di un rallentamento imposto dal veicolo safety car che la precede; Figure 3 is a non-scale plan view of a section of track in which a slow-running formula one-type racing vehicle is shown in two moments making a zig-zag maneuver to keep the tire tread at temperature when the car is moving at low speed due to a slowdown imposed by the safety car in front of it;

la figura 4 è una vista in pianta schematica non in scala in cui alcuni veicoli da corsa tipo formula uno, che procedono a passo rallentato, si avviano a riprendere la gara mentre la vettura safery car esce dal tracciato; Figure 4 is a schematic plan view not to scale in which some formula one type racing vehicles, which proceed at a slow pace, start to resume the race while the safery car leaves the track;

la figura 5 è una vista in pianta schematica non in scala di un veicolo da corsa tipo formula uno in cui è sovrapposto lo schema logico funzionale di un sistema di controllo a retroazione installato a bordo in cui sono stati omessi per chiarezza di rappresentazione i disturbi agenti tipicamente su: sensori, attuatori ed impianto. Il sistema è composto dall'impianto (il battistrada dei quattro pneumatici) su cui vengono irradiate, attraverso un traferro, onde elettomagnetiche mediante degli attuatori (emettitori). La temperatura del battistrada (stato da controllare) è misurata attraverso dei sensori (termocamere). La misura di temperatura del battistrada e la temperatura di riferimento (desiderata) sono gli ingressi per il controllore che comanda opportunamente un dispositivo amplificatore-oscillatore in grado di inviare potenza agli emettitori di onde elettromagnetiche ad una certa frequenza. Il dispositivo amplificatore-oscillatore è alimenteato da un DC-DC converter che, a sua volta, attinge energia da una batteria mantenuta carca da una macchina elettrica per il tramite di un AC-DC converter; figure 5 is a non-scale schematic plan view of a formula one type racing vehicle in which the functional logic diagram of a feedback control system installed on board is superimposed in which the disturbances acting have been omitted for clarity of representation typically on: sensors, actuators and system. The system consists of the system (the tread of the four tires) on which electromagnetic waves are radiated through an air gap by means of actuators (emitters). The tread temperature (state to be checked) is measured by sensors (thermal cameras). The measurement of the tread temperature and the reference temperature (desired) are the inputs for the controller which appropriately controls an amplifier-oscillator device capable of sending power to the emitters of electromagnetic waves at a certain frequency. The amplifier-oscillator device is powered by a DC-DC converter which, in turn, draws energy from a battery kept charged by an electric machine through an AC-DC converter;

la figura 6 è una vista laterale schematica non in scala di un veicolo da corsa tipo formula in cui è sovrapposta una parte dello schema di figura 5 in cui i quattro emettitori, di cui due non in vista, installati a ridosso ma non a contatto degli pneumatici, irradiano onde elettromagnetiche di data frequenza verso i battistrada degli pneumatici stessi. Le quattro termocamere, di cui due non in vista, misurano la temperatura dei battistrada; figure 6 is a schematic side view not to scale of a formula racing vehicle in which a part of the diagram of figure 5 is superimposed in which the four emitters, two of which are not in view, installed close to but not in contact with the tires, radiate electromagnetic waves of a given frequency towards the treads of the tires themselves. The four thermal cameras, two of which are not in sight, measure the temperature of the treads;

la figura 7 mostra due viste: una vista laterale e una sezione radiale non in scala di uno pneumatico da corsa tipo formula uno in cui si evidenzia con un tratteggio la zona del battistrada interessata da una dispersione di particelle ferromagnetiche o nanocompositi, come ad esempio i nanotubi di carbonio nella gomma stirolica SBR (stirene-butadiene rubber), in grado di conferire al battistrada proprietà ferromagnetiche. Figure 7 shows two views: a side view and a radial section not to scale of a racing tire type formula one in which the tread area affected by a dispersion of ferromagnetic particles or nanocomposites, such as for example the carbon nanotubes in styrene rubber SBR (styrene-butadiene rubber), able to give the tread ferromagnetic properties.

Descrizione dettagliata dell'invenzione Detailed description of the invention

Allo stato dell'arte la strategia di gestione delle gomme per garantire un opportuno riscaldamento degli pneumatici prima dell'inizio o della ripresa della gara coinvolge rispettivamente il box e il pilota della vettura di tipo formula uno. At the state of the art, the tire management strategy to ensure an appropriate warm-up of the tires before the start or resumption of the race involves respectively the box and the driver of the formula one car.

Riferendosi inizialmente alle figure 1 e 2, con 1 è indicato un locale o box predisposto per ospitare il veicolo 2 in occasione delle competizioni. Nel box 1 i tecnici 22 eseguono azioni sul veicolo 2 di preparazione alla gara. In genere, prima dello schieramento di partenza 20 su ognuno dei quattro pneumatici 4 vengono montate delle termocoperture 3 in grado di scaldare il battistrada 23 degli pneumatici 4 secondo lo stato dell'arte. Comunemente, le termocoperture 3 sono realizzate con strati di tessuto tra cui vi sono delle resistenze elettriche che, attraversate da corrente, producono calore per effetto Joule. Referring initially to figures 1 and 2, 1 indicates a room or box designed to house the vehicle 2 on the occasion of competitions. In box 1 the technicians 22 perform actions on vehicle 2 to prepare for the race. Generally, before the starting line-up 20 on each of the four tires 4 are mounted thermal covers 3 capable of heating the tread 23 of the tires 4 according to the state of the art. Commonly, the thermal blankets 3 are made with layers of fabric between which there are electrical resistances which, crossed by a current, produce heat due to the Joule effect.

La figura 3 mostra la pista 5 in cui il pilota 18 del veicolo 2 esegue una manovra 6 a zig - zag per limitare il raffreddamento del battistrada 23 degli pneumatici 4 in occasione di un rallentamento dell'andatura imposto dalla vettura safety car 19 per motivi di sicurezza, secondo lo stato dell'arte. La stessa manovra 6 a zig-zag unitamente a manovre di accelerazione e decelerazione vengono eseguite dal pilota 18, in assenza della vettura safety car 19, nel corso del giro di ricognizione per raggiungere lo schieramento 20 ancora una volta per contenere il raffreddamento dei battistrada 23 del veicolo 2. Invece, non ci sono manovre particolarmente vantaggiose per il mantenimento della temperatura del battistrada 23 quando il pilota 18 si appresta a rientrare in pista 5 con la vettura 2 attraversando la pit-lane dopo il cambio delle gomme e il rifornimento del carburante. Figure 3 shows the track 5 in which the driver 18 of the vehicle 2 performs a zigzag maneuver 6 to limit the cooling of the tread 23 of the tires 4 in the event of a slowdown in the pace imposed by the safety car 19 for reasons of safety, according to the state of the art. The same zigzag maneuver 6 together with acceleration and deceleration maneuvers are performed by the driver 18, in the absence of the safety car 19, during the reconnaissance lap to reach line-up 20 once again to contain the cooling of the treads 23 of vehicle 2. Instead, there are no particularly advantageous maneuvers for maintaining the temperature of the tread 23 when the driver 18 is preparing to return to track 5 with car 2 crossing the pit lane after changing tires and refueling .

Nonostante questi interventi volti a riscaldare o a mantenere la temperatura, i battistrada 23 degli pneumatici 4 della vettura 2 in posizione di schieramento 20 o al momento della ripartenza 21 dopo un incidente, specie con asfalto bagnato, non possiedono il valore di temperatura desiderato: durante il breve giro di schieramento il veicolo 2 procede ad una velocità tale che né la potenza termica generata dall'attrito col suolo, né la potenza prodotta per isteresi meccanica nella gomma, consentono di mantenere il battistrada 23 degli pneumatici 4 alla temperatura raggiunta grazie alle termocoperture 3. Inoltre, come mostrato in figura 3, in seguito ad un rallentamento, le manovre 6 a zig - zag non sono sufficienti a mantenere la temperatura del battistrada 23 degli pneumatici 4 all'interno del working range in cui si trova in genere il battistrada degli pneumatici 4 prima del rallentamento dell'andatura prestazionale. Despite these interventions aimed at heating or maintaining the temperature, the treads 23 of the tires 4 of the car 2 in the deployment position 20 or at the moment of restart 21 after an accident, especially with wet asphalt, do not have the desired temperature value: during short deployment lap the vehicle 2 proceeds at such a speed that neither the thermal power generated by the friction with the ground, nor the power produced by mechanical hysteresis in the rubber, allow the tread 23 of the tires 4 to be kept at the temperature reached thanks to the thermal covers 3 . Furthermore, as shown in Figure 3, following a slowdown, the zigzag maneuvers 6 are not sufficient to keep the temperature of the tread 23 of the tires 4 within the working range in which the tread of the tires is generally found. 4 tires before slowing down the performance pace.

Queste situazioni vengono del tutto eliminate grazie al dispositivo automatico di riscaldamento senza contatto di battistrada di pneumatici secondo l'invenzione, una cui forma di attuazione è esemplificata nella figura 5 in cui parti identiche o simili a quelle già descritte precedentemente con riferimento alla figura 1 sono indicate con gli stessi riferimenti, nonché nelle figure 2, 3, 4, 6 e 7. These situations are completely eliminated thanks to the automatic non-contact heating device for tire treads according to the invention, an embodiment of which is exemplified in Figure 5 in which parts identical or similar to those already described above with reference to Figure 1 are indicated with the same references, as well as in figures 2, 3, 4, 6 and 7.

In una forma di attuazione, secondo la figure 5, 6, e 7, una dispositivo S è in grado di riscaldare senza contatto in modo automatico, funzionale, agevole, veloce e uniforme i battistrada 23 degli pnuematici 4 di un veicolo 2 marciante. In one embodiment, according to Figures 5, 6, and 7, a device S is capable of heating without contact in an automatic, functional, easy, fast and uniform way the treads 23 of the tires 4 of a running vehicle 2.

Il dispositivo S ha la struttura tipica del sistema di controllo a retroazione in cui ognuna delle temperatura T dei quattro battistrada 23 degli pneumatici 4 è controllata in modo indipendente dalle altre. The device S has the typical structure of the feedback control system in which each of the temperatures T of the four treads 23 of the tires 4 is controlled independently from the others.

In particolare, a bordo del veicolo 2 una batteria 16 erogante corrente è tenuta carica da una o più macchine elettriche in corrente alternata 14 per tramite di un dispositivo AC-DC converter 15. La batteria 16 alimenta un dispositivo DC-DC converter 17, in grado di erogare corrente e di operare tra la tensione variabile della batteria 16 ed una tensione costante nominale di lavoro. Il dispostivio DC-DC converter 17 alimenta, a sua volta, un dispositivo amplificatore-oscillatore 13 in grado di produrre un segnale di potenza avente ampiezza e frequenza imposti dal controllore 12. La potenza elettromagnetica, erogata dal dispositivo amplificatore-oscillatore 13, è irragiata, in presenza di traferro 26 da emettitori 7 di onde elettromagnetiche 8 (es. microonde) opportunamente staffati solidali al mozzo ruota 25 o ad altre parti stazionarie del veicolo, verso il battistrada 23 rotolante in cui una dispersione di particelle nello spessore 27 (micrometriche es. leghe Fe-Ni-Co, NdFeB – nanometriche es. nanotubi di carbonio), conferenti proprietà ferromagnetiche, è inserita nella mescola del battistrada 23 ed è in grado di trasformare l'energia elettromagnetica, associata alle onde elettromagnetiche 8 trasmesse dagli emettitori 7, in energia termica disponibile alla massa della mescola del battistrada 23 stesso. Trasduttori termici a distanza 10, operanti nello spazio di misura 9, misurano la temperatura T della superficie del battistrada 23 e chiudono l'anello di retroazione attraverso i segnali 24. Il controllore 12, attraverso il nodo 22, riceve la differenza tra i valori della temperatura desiderata, rappresentata dal segnale 11 di riferimento rt, e la temperatura misurata dei battistrada 23 rappresentata dal segnale 24, comandando la quantità di potenza da irradiare, attraverso le onde elettromagnetiche 8 di data frequenza per tramite degli emettitori 7 verso i battistrada 23, in modo che i battistrada 23 raggiungano una temperatura misurata, al limite uguale, alla temperatura desiderata. In particular, on board the vehicle 2 a battery 16 supplying current is kept charged by one or more electric machines in alternating current 14 by means of an AC-DC converter device 15. The battery 16 powers a DC-DC converter device 17, in able to supply current and to operate between the variable voltage of the battery 16 and a constant nominal working voltage. The DC-DC converter device 17 in turn powers an amplifier-oscillator device 13 capable of producing a power signal having the amplitude and frequency set by the controller 12. The electromagnetic power, delivered by the amplifier-oscillator device 13, is irradiated , in the presence of air gap 26 from emitters 7 of electromagnetic waves 8 (e.g. microwaves) suitably bracketed integral with the wheel hub 25 or other stationary parts of the vehicle, towards the rolling tread 23 in which a dispersion of particles in the thickness 27 (micrometric ex . alloys Fe-Ni-Co, NdFeB - nanometric e.g. carbon nanotubes), conferring ferromagnetic properties, is inserted in the compound of the tread 23 and is able to transform the electromagnetic energy, associated with the electromagnetic waves 8 transmitted by the emitters 7, in thermal energy available to the mass of the compound of the tread 23 itself. Remote thermal transducers 10, operating in the measurement space 9, measure the temperature T of the surface of the tread 23 and close the feedback loop through the signals 24. The controller 12, through the node 22, receives the difference between the values of the desired temperature, represented by the reference signal 11 rt, and the measured temperature of the treads 23 represented by the signal 24, controlling the amount of power to be radiated, through the electromagnetic waves 8 of given frequency by means of the emitters 7 towards the treads 23, in so that the treads 23 reach a temperature measured, at the same limit, at the desired temperature.

Un esempio applicativo potrebbe essere descritto facendo riferimento al momento in cui accade un incidente in pista 5 e la vettura 2, con a bordo il dispositivo oggetto dell'invenzione, è invitata a decelerare fino a raggiungere la velocità del veicolo safety car 19. In questo frangente le temperature di riferimento rtpossono essere fissate , ad esempio, pari ai valori di temperatura dei battistrada prima del rallentamento. Il controllore 12 comanda agli emettitori 7, per tramite del dispositivo amplificatore-oscillatore 13, una quantità di potenza da irradiare verso i battistrada 23 in modo da controbilanciare la potenza termica dissipata dai battistrada verso l'ambiente con un'altra di pari valore irradiata dagli emettitori verso i battistrada stessi. Questa pratica risulta energeticamente sostenibile dal momento che si può convertire, attraverso il motore termico e la macchina elettrica 14, il carburante risparmiato, visto il rallentamento, in energia elettrica da destinare, attraverso il dispostivo descritto, in calore prodotto sui battistrada. An application example could be described with reference to the moment in which an accident occurs on track 5 and the car 2, with the device object of the invention on board, is asked to decelerate until it reaches the speed of the safety car 19 vehicle. the reference temperatures rt can be set, for example, equal to the temperature values of the treads before slowing down. The controller 12 controls the emitters 7, by means of the amplifier-oscillator device 13, a quantity of power to be radiated towards the treads 23 so as to counterbalance the thermal power dissipated by the treads towards the environment with another of the same value radiated by the treads. emitters towards the treads themselves. This practice is energetically sustainable since it is possible to convert, through the thermal engine and the electric machine 14, the fuel saved, given the slowdown, into electrical energy to be allocated, through the device described, into heat produced on the treads.

Si precisa che il dispositivo S incorpora quattro sistemi di controllo in retroazione che operano come descritto su ciascuno dei quattro battistrada 23 in modo indipendente. In un'altra forma più semplice di attuazione il sistema di controllo potrebbe essere in catena diretta senza retroazione della misura 24 della temperatura dei battistrada 23. It should be noted that the device S incorporates four feedback control systems which operate as described on each of the four treads 23 independently. In another simpler embodiment, the control system could be in direct chain without feedback of the measurement 24 of the temperature of the treads 23.

Naturalmente, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione così come definita nelle rivendicazioni che seguono. Of course, the construction details and the embodiments may be widely varied with respect to what is described and illustrated purely by way of example, without thereby departing from the scope of the present invention as defined in the following claims.

Claims

CLAIMS 1. Device suitable for heating the tread (23) of tires (4), characterized in that it comprises emitters (7) radiating electromagnetic waves (8) of suitable frequency towards the tread (23).

2. Device according to claim 1, characterized in that the tread (23) of the tire (4) is made ferromagnetic.

3. Device according to claim 1, characterized in that said emitters (7) are installed on board the vehicle (2).

4. Device according to claim 1 or 3, characterized in that said emitters (7) are stationary.

5. Device according to claim 1, characterized in that it comprises emitters (7) not in contact with the tread (23).

6. Device according to claim 1, characterized in that the tire (4) is properly installed on a vehicle (2).

7. Device according to claim 1, characterized in that it is installed on a running vehicle.

Device according to claim 1, characterized in that ferromagnetic particles are dispersed in the thickness (27) of the tread (23) of a tire (4).

Device according to claim 1, characterized in that nanostructures capable of conferring ferromagnetic properties to said thickness (27) of the tread (23) are introduced into the thickness (27) of the tread (23) of a tire (4).

10. Device suitable for heating the tread (23) of vehicles (2) substantially as described and illustrated.

11. Motor vehicle provided with a device suitable for heating the tread (23) of its tires (4) according to one or more of the preceding claims.