IT201800004451A1

IT201800004451A1 - Metodo e sistema per la misurazione della velocità reale di un veicolo

Info

Publication number: IT201800004451A1
Application number: IT102018000004451A
Authority: IT
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2019-10-12
Also published as: WO2019197929A1; CN110376394A

Description

DESCRIZIONE

del Brevetto Italiano per Invenzione Industriale dal titolo:

“METODO E SISTEMA PER LA MISURAZIONE DELLA VELOCITÀ REALE DI

UN VEICOLO”

CAMPO TECNICO

La presente invenzione riguarda il settore dei veicoli, preferibilmente di tipo agricolo. Più in particolare, forme di realizzazione della presente invenzione riguardano un metodo e un relativo sistema per la misurazione della velocità reale di un veicolo.

TECNICA PREESISTENTE

Nel settore dei veicoli vi è la necessità di determinare con precisione la velocità reale degli stessi, sia nel caso di veicoli dotati di trazione sia nel caso di veicoli condotti, ossia veicoli o attrezzi trainati/rimorchiati o spinti. Tale necessità è particolarmente sentita nel settore dei veicoli da lavoro – come nel settore delle macchine agricole o da costruzione.

Ad esempio, durante la lavorazione di un campo (ad esempio durante la semina, l’irrigazione, la concimazione, l’irrorazione o altre lavorazioni) per mezzo di appositi macchinari o attrezzi condotti o trainati da un trattore – come una seminatrice o simile dispositivo di lavorazione/erogazione di un prodotto – è molto importante conoscere la velocità effettiva di avanzamento del macchinario condotto durante la lavorazione per valutare l’efficienza di lavorazione dello stesso e la accuratezza/precisione di lavorazione, ad esempio di deposizione del seme o del prodotto erogato.

Infatti, la velocità rilevata dal tachimetro del veicolo non è sempre accurata ed è affetta da un errore dovuto all’inevitabile slittamento delle ruote al suolo, che in terreni sdrucciolevoli o deformabili è tutt’altro che trascurabile.

Per risolvere questo problema, nella tecnica sono implementati apparati di rilevazione della velocità basati su sistemi di posizionamento satellitare, come il sistema GPS o GLONASS, e/o su radar.

Gli apparati basati sui sistemi di posizionamento satellitare forniscono una rilevazione della velocità piuttosto precisa, ma sono affetti in modo negativo da sorgenti di radiazioni elettromagnetiche come elettrodotti, aeroporti, ospedali, stazioni radio, ecc., nonché condizioni atmosferiche con umidità di valore elevato come precipitazioni, nebbia, ecc., e presentano zone non raggiunte dal servizio satellitare che, quindi, rendono inefficace il sistema di posizionamento. Inoltre, gli apparati basati sui sistemi di posizionamento satellitare sono contraddistinti da una complessità e costi produttivi elevati.

Anche gli apparati basati su sistemi radar sono in grado di rilevare la velocità effettiva del macchinario con precisione. Tuttavia, le rilevazioni radar possono essere falsate da corpi sporgenti dal terreno. Ad esempio, steli e monconi delle colture possono provocare errori nella rilevazione delle distanze tramite radar e, di conseguenza, portare a valutazioni errate della velocità effettiva.

Uno scopo della presente invenzione è quello di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota, nell’ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo contenuto.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è di fornire una misurazione affidabile della velocità reale di una ruota folle di un veicolo, in particolare, su un terreno deformabile.

Tali scopi sono raggiunti dalle caratteristiche dell’invenzione riportate nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell’invenzione.

ESPOSIZIONE DELL’INVENZIONE

L’invenzione, particolarmente, rende disponibile un metodo per misurare una velocità reale di avanzamento su una superficie deformabile di un veicolo. Il veicolo è dotato di una ruota folle in rotolamento sulla superficie deformabile. Il metodo comprende misurare una quota di un asse di rotazione della ruota folle rispetto a una porzione indeformata della superficie deformabile, non deformata dal rotolamento della ruota folle, e determinare la velocità reale di avanzamento del veicolo sulla base della quota determinata.

Grazie a tale soluzione, è possibile determinare la velocità reale di un veicolo in modo semplice ma, al contempo, accurato. Inoltre, la misurazione della quota di un asse di rotazione della ruota folle rispetto a una porzione indeformata della superficie deformabile consente di misurare la velocità reale del veicolo in modo accurato nonostante le variabilità introdotte dalla superficie deformabile.

In una forma di realizzazione, la porzione indeformata della superficie deformabile può essere una zona della superficie deformabile posta a monte della ruota folle in un verso di avanzamento della ruota folle sulla superficie deformabile stessa, a monte del solco causato dalla ruota folle in appoggio di rotolamento sulla superficie deformabile.

In tal modo, la quota dell’asse di rotazione della ruota folle rispetto alla porzione indeformata è misurata su una porzione di superficie deformabile posta sul percorso che la ruota folle deve affrontare. Questo consente di ottenere una misurazione della velocità reale ancora più accurata.

In una forma di realizzazione alternativa, la porzione indeformata della superficie deformabile può essere una zona della superficie deformabile posta a lato (destra o sinistra) della ruota folle rispetto alla direzione di avanzamento della ruota folle sulla superficie deformabile stessa, ovvero a lato del solco causato dalla ruota folle in appoggio di rotolamento sulla superficie deformabile.

In una forma di realizzazione, determinare la velocità reale di avanzamento può comprendere di misurare un valore di una velocità angolare della ruota folle; determinare un valore di un raggio effettivo di rotolamento della ruota folle, e calcolare la velocità reale di avanzamento come il prodotto tra un valore di un raggio effettivo di rotolamento della ruota folle e un valore di una velocità angolare della ruota folle.

Grazie a tale soluzione è possibile misurare la velocità reale del veicolo in modo particolarmente semplice. In dettaglio, la velocità reale può essere determinata in modo accurato acquisendo due sole grandezze fisiche con sistemi semplici di rilevazione, affidabili e funzionanti con precisione in qualsiasi zona di utilizzo del veicolo.

In una forma di realizzazione, il valore di un raggio effettivo di rotolamento della ruota folle può essere calcolato come una funzione di un valore di un raggio massimo della ruota folle, corrispondente a un valore del raggio della ruota folle indeformata, di un valore di un raggio di carico della ruota folle, corrispondente a un valore del raggio della ruota folle quando deformata per effetto di un carico gravante sulla ruota folle, e la quota determinata.

In tale modo, il raggio effettivo è misurato in modo semplice ed efficacie sulla base di grandezze fisiche note o facilmente determinabili.

In una forma di realizzazione, il valore del raggio effettivo di rotolamento della ruota folle può essere calcolato mediante la formula seguente:

in cui Reff è il raggio effettivo di rotolamento della ruota folle, α è calcolato come:

dove Rw è il raggio massimo della ruota folle, Rl è il raggio di carico della ruota folle, e H è la quota determina ta, e β è calcolato come:

Grazie a tale soluzione il raggio effettivo è facilmente calcolabile, in particolare, tramite una o più procedure automatizzate. Inoltre, il calcolo del raggio effettivo può essere implementato da un elaboratore elettronico con una potenza di calcolo estremamente ridotta.

In una forma di realizzazione, il valore raggio di carico della ruota folle può essere determinato come una funzione del valore del raggio massimo della ruota folle, di un valore di un carico gravante sulla ruota folle e di un valore di rigidità della ruota folle.

In tale modo il valore del raggio di carico può essere determinato semplicemente sulla base di grandezze fisiche note e/o parametri facilmente rilevabili del veicolo.

In una forma di realizzazione, il valore di rigidità della ruota folle può essere calcolato come funzione di una pressione di gonfiaggio della ruota folle.

Grazie a tale soluzione il valore del raggio di carico è ottenuto con maggiore accuratezza, in particolare, in funzione della condizione di configurazione della ruota folle del veicolo.

Un ulteriore aspetto dell’invenzione rende disponibile un veicolo comprendente una ruota folle in rotolamento su una superficie deformabile, un sensore configurato per misurare una quota di un asse di rotazione della ruota folle rispetto a una porzione indeformata della superficie deformabile, non deformata dal rotolamento della ruota folle, e una unità elettronica di controllo operativamente connessa al sensore e configurata per implementare il metodo come sopra descritto.

Grazie a tale soluzione si rende disponibile un veicolo in grado di valutare in modo accurato la propria velocità reale, anche nel caso sia trainato da un altro veicolo.

Il sensore può essere un sensore di distanza disposto in una posizione anteriore alla ruota folle nella direzione di avanzamento della stessa sulla superficie deformabile.

In tale modo il veicolo è in grado di misurare una distanza operativa dal terreno da affrontare lungo il percorso del veicolo.

In una forma di realizzazione, il sensore può comprendere (o essere costituito da) uno tra: un sensore a ultrasuoni; un sensore meccanico; e un sensore ottico.

Grazie a tale soluzione, la misurazione della distanza può essere implementata in modo accurato e, al contempo, economico.

In una forma di realizzazione, il veicolo ulteriormente può comprendere un sensore di velocità angolare operativamente accoppiato alla ruota folle.

In questo modo è facilmente possibile ottenere una misurazione della velocità angolare della ruota folle attorno al proprio asse di rotazione. Inoltre, è possibile determinare la velocità reale con un numero minimo di sensori estremamente ridotto (due sensori).

In una forma di realizzazione, la ruota folle può essere connessa a un telaio di supporto trainato da un trattore (o motrice o veicolo trainante).

In questo modo la ruota folle sostiene un veicolo di tipo condotto, è quindi possibile misurare la velocità reale del veicolo condotto (e di conseguenza del veicolo trainante) a prescindere dalla motrice cui è connesso.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate.

La Figura 1 è una vista schematizzata di un assieme di lavoro comprendente un primo veicolo trainato da un secondo veicolo secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

Le Figure 2A e 2B sono viste schematizzate di una porzione del primo veicolo di Figura 1 in cui è evidenziata la posizione di un sensore di distanza.

La Figura 3 è una vista schematizzata di una ruota folle del primo veicolo di figura 1 in rotolamento su una superficie deformabile.

La Figura 4 è uno schema a blocchi di principio di un metodo per la misurazione della velocità reale del primo veicolo di Figura 1.

MODO MIGLIORE PER ATTUARE L’INVENZIONE

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 1 un assieme di lavoro comprendente un primo veicolo, ad esempio un macchinario 10 (o attrezzo), ad esempio agricolo, il quale è ad esempio condotto (ovvero non motorizzato), e un secondo veicolo (motorizzato), ad esempio una motrice o trattore 20, connessi (in modo rigido o comunque solidale in avanzamento) tra loro. Ad esempio, il macchinario 10 comprende un aratro, un erpice, una seminatrice, una irroratrice di sostanze liquide o solide (come un apparato spargi concime o un apparato spargi diserbanti/insetticidi o simili), una irrigatrice o un altro macchinario simile. Il trattore 20 e il macchinario 10 sono connessi tra loro da un elemento di connessione 30 (inestensibile, ovvero tale per cui la velocità di avanzamento del trattore 20 è uguale alla velocità di avanzamento del macchinario 10).

Nella forma di realizzazione considerata, il macchinario 10 è trainato dal trattore 20 (e presenta la stessa velocità di avanzamento del trattore stesso, in pratica il macchinario 10 e il trattore 20 sono tra loro solidali in traslazione).

Il macchinario 10 comprende una ruota folle 11 di appoggio al suolo (o più genericamente una superficie deformabile S su cui appoggia, in rotolamento senza strisciamento, la ruota folle 11).

Per superficie deformabile S si intende qualsiasi superficie di appoggio, come il suolo, che presenta una certa deformabilità (per compressione) in direzione verticale, in cui ad esempio la ruota folle 11, sotto la forma peso di un carico gravante su di essa, sprofonda deformando la superficie deformabile S stessa e creando, quindi, un solco che accoglie (a misura) la ruota folle 11 stessa.

Il solco praticato dalla ruota folle 11 sulla superficie deformabile S, ad esempio, si sviluppa assialmente lungo una direzione di avanzamento W del macchinario 10 (come impartita dal trattore 20) sulla superfice deformabile S stessa.

La superficie deformabile S può essere ad esempio un campo ad uso agricolo, ad esempio ma non limitatamente precedentemente arato o lavorato.

Per ruota folle 11 si intende una ruota libera di ruotare (in modo folle) attorno ad un suo asse centrale senza che ad essa sia applicata alcuna coppia motrice o alcuna una coppia frenante.

La ruota folle 11 è girevolmente connessa (in modo libero) a un telaio 19 di supporto del macchinario 10 attorno ad un asse di rotazione O. La ruota folle 11 comprende, preferibilmente, un cerchione e uno pneumatico (gonfiabile e, quindi, anch’esso deformabile).

Nelle forme di realizzazione della presente invenzione, il macchinario 10 comprende anche un sensore adatto a fornire un’indicazione di una distanza tra l’asse di rotazione O della ruota folle 11 e una superficie deformabile S (suolo) su cui poggia la ruota folle 11. Ad esempio il macchinario 10 comprende un sensore di distanza 17 adatto fornire un segnale elettrico corrispondente alla misura di una distanza dal suolo S.

In aggiunta, il macchinario 10 (o il trattore 20) può comprende una unità elettronica di controllo, o ECU 13. Il macchinario 10 può comprendere un sensore di velocità angolare 15 operativamente accoppiato alla ruota folle 11. Ad esempio, il sensore di velocità angolare 15 comprende un encoder, come un encoder a ruota fonica.

Opzionalmente, il macchinario 10 può comprendere uno o più sensori aggiuntivi, come ad esempio un sensore di pressione pneumatico, adatto a fornire un’indicazione di un valore di pressione dello pneumatico della ruota folle 11, e/o un sensore di carico, adatto a fornire un’indicazione di un valore di peso che grava sulla ruota folle 11.

Il sensore di velocità angolare 15 e il sensore di distanza 17, così come eventuali altri sensori di cui il macchinario sia equipaggiato, sono operativamente connessi all’ECU 13.

Vantaggiosamente, il sensore di distanza 17 è montato sul macchinario 10 in prossimità della ruota folle 11. Preferibilmente, il sensore di distanza 17 è disposto allineato alla ruota folle 11 lungo la direzione di avanzamento W (o più genericamente movimentazione) del macchinario 10. Ancor più preferibilmente, il sensore di distanza 17 è disposto in una posizione anteriore alla ruota folle 11 nella direzione di avanzamento W della stessa sulla superficie deformabile S. In altre parole, il sensore di distanza 17 è disposto a monte della ruota folle 11 in un verso di avanzamento della ruota folle 11 lungo la direzione di avanzamento W sulla superficie deformabile S.

Nelle forme di realizzazione non limitative considerate, il sensore di distanza 17 è fissato al telaio 19 in una posizione anteriore del macchinario 10 rispetto a una posizione ruota folle 11 nella direzione di avanzamento W dell’assieme 1.

Vantaggiosamente, il sensore di distanza 17 comprende almeno uno tra un sensore a ultrasuoni, un sensore meccanico e un sensore ottico (ad esempio un telemetro). Il sensore a ultrasuoni o ottico (schematicamente illustrato in Figura 2A) genera un segnale a ultrasuoni o una radiazione elettromagnetica (ad esempio, un laser), rispettivamente, e rileva un tempo trascorso tra l’emissione del segnale e la ricezione di un corrispondente segnale riflesso. La distanza rilevata dal sensore di distanza 17, in questo caso, è misurata come una funzione del tempo rilevato.

Il sensore meccanico (schematicamente illustrato in Figura 2B) comprende un braccio tastatore dotato di una prima estremità vincolata al telaio 19 e una opposta seconda estremità libera che è atta ad andare a contatto con la porzione indeformata della superficie deformabile S (senza deformarla).

Ad esempio, il braccio (di lunghezza nota) è incernierato al telaio 19 in corrispondenza della prima estremità e, ad esempio, la seconda estremità è dotata di un elemento di rotolamento come una rotella o un rullo folle. In questo caso, la distanza rilevata dal sensore di distanza 17 è misurata come una funzione di un angolo θ di inclinazione tra il braccio e la verticale.

Non si esclude che il braccio possa essere di tipo allungabile e la prima estremità possa essere rigidamente connessa al telaio 19. In questo caso, la distanza rilevata dal sensore di distanza 17 è misurata come una funzione di una lunghezza del braccio.

Nelle forme di realizzazione della presente invenzione, l’ECU 13 del macchinario 10 è configurata per implementare un metodo 100 di misurazione della velocità reale V del macchinario 10. Vantaggiosamente, il metodo 100 è adatto alla misurazione della velocità reale V del macchinario 10 quando lo stesso è in movimento con la ruota folle 11 in appoggio e rotolamento su una superficie deformabile S, come ad esempio il terreno di un campo agricolo.

In pratica, tale metodo 100 permette di misurare la velocità reale V di avanzamento del macchinario 10 lungo la direzione di avanzamento W, quando il macchinario 10 appoggia sulla superficie deformabile S per mezzo della ruota folle 11 e, per mezzo del suo carico gravante sulla superficie deformabile S deforma localmente la superficie deformabile S creando un solco in corrispondenza della zona di appoggio della superficie deformabile S che è venuta a contatto con la ruota folle 11.

In dettaglio, l’ECU 13 è configurata per misurare (blocco 110) una quota H dell’asse di rotazione O della ruota folle 11 rispetto a una porzione S1 indeformata della superficie deformabile S. Con ‘porzione indeformata’ nella presente si intende una porzione della superficie deformabile S che non è (ancora) entrata in contatto con la ruota folle 11 al momento della misurazione della quota H. In altre parole, la misura della quota H è effettuata a partire da una porzione di terreno non deformata (non compressa) dal passaggio (rotolamento) della ruota folle 11.

Nella forma di realizzazione considerata, l’ECU 13 è configurata per identificare la quota H sulla base dell’indicazione della distanza rilevata e fornita dal sensore di distanza 17. Come sopra descritto, il sensore di distanza 17 è, preferibilmente, posto a monte della ruota folle 11 rispetto al verso di movimento della stessa. Di conseguenza, anche la porzione indeformata S1 utilizzata per la misurazione della quota H risulta posta a monte della ruota folle 11 nel verso di avanzamento della stessa sulla superficie S deformabile.

Vantaggiosamente, l’ECU 13 è configurata per calcolare la quota H come la differenza (o la somma) tra una prima distanza Δ H rilevata dal sensore di distanza 17 (che corrisponde alla distanza verticale tra la prima estremità e la seconda estremità del braccio o, comunque, la distanza verticale tra il sensore di distanza 17 e la porzione indeformata S1) e una seconda distanza Δ verticale tra (una quota a cui si trova) il sensore di distanza 17 e l’asse di rotazione O della ruota folle 11 (che corrisponde alla distanza verticale tra la prima estremità del braccio e l’asse di rotazione O della ruota folle 11 o, comunque, la distanza verticale tra il sensore di distanza 17 e l’asse di rotazione O della ruota folle 11). Vantaggiosamente, la seconda distanza Δ è un valore costante che è memorizzato nell’ECU 13, ad esempio, in un’unità di memoria non volatile della stessa.

Una volta identificata la quota H, l’ECU 13 è configurata per determinare (insieme di blocchi 120) la velocità reale V di avanzamento del macchinario 10 sulla base della quota H determinata.

In maggiore dettaglio, la velocità reale V di avanzamento del macchinario 10 può essere determinata nel seguente modo.

È misurato (blocco 130) un valore di una velocità angolare ω della ruota folle 11. Ad esempio, l’ECU 13 è configurata per determinare il valore della velocità angolare ω della ruota 11 attraverso un’indicazione della velocità angolare fornita dal sensore di velocità angolare 15.

Successivamente o contemporaneamente, è determinato (blocco 140) un valore di un raggio effettivo Reff di rotolamento della ruota folle 11.

Nelle forme di realizzazione della presente invenzione, l’ECU 13 è configurata per calcolare il raggio effettivo Reff (al blocco 140) in funzione di un valore di un raggio massimo Rw della ruota folle 11, di un valore di un raggio di carico Rl della ruota folle 11, e della quota H precedentemente determinata.

Il raggio massimo Rw è corrispondente a un valore del raggio della ruota folle 11 non deformata, ossia un valore (noto) predefinito che dipende dal modello di ruota folle 11 utilizzato nel macchinario 10. Vantaggiosamente, il valore del raggio massimo Rw è (ad esempio fornito dal fornitore della ruota folle stessa o misurato mediante opportune attività di calibrazione e) memorizzato nell’ECU 13.

Diversamente, il raggio di carico Rl della ruota folle 11 corrisponde a un valore del raggio della ruota folle 11 quando questa è deformata per effetto di un carico (statico) gravante sulla stessa (ad esempio sul macchinario 10 che sostiene). In particolare, il valore del raggio di carico Rl della ruota folle 11 è una funzione del valore del raggio massimo Rw della ruota folle 11, di un valore di rigidità K della stessa e di un valore di un carico L – o forza peso – gravante sulla ruota folle 11.

Il raggio di carico Rl può essere un valore sostanzialmente costante o variabile nel tempo a seconda che siano costanti o variabili il carico L e/o una pressione P di gonfiaggio dello pneumatico della ruota folle 11 – la quale influenza il valore di rigidità K della ruota folle.

Ad esempio, nel caso in cui il macchinario 10 sia una seminatrice, il carico L gravante sulla ruota folle 10 varia nel tempo, in particolare decresce all’aumentare dei semi piantati nel terreno, ovvero che vengono scaricati dal macchinario 10. In aggiunta, il valore della pressione P dello pneumatico può variare (ad esempio ridursi o aumentare) durante il funzionamento del macchinario 10.

Ad esempio, il raggio di carico Rl della ruota folle 11 può essere calcolato sulla base della seguente formula:

in cui Rw è il valore del raggio massimo, L è il valore del carico gravante sulla ruota folle 11 e K(P) è il valore della rigidità (dello pneumatico) della ruota folle 11 in funzione della pressione P di gonfiaggio della stessa.

Ad esempio, il valore raggio di carico Rl è (ad esempio fornito dal fornitore della ruota folle stessa o misurato mediante opportune attività di calibrazione e) memorizzato nell’ECU 13.

In alternativa, l’ECU 13 può essere configurata per calcolare il valore del raggio di carico Rl a partire dalle indicazioni fornite dal sensore di pressione e/o dal sensore di carico (quando presenti), ovvero per calcolare con la formula (1) il valore raggio di carico Rl sulla base del valore del raggio massimo Rw, il valore del carico L gravante sulla ruota folle 11 e il valore della rigidità K(P) (dello pneumatico) della ruota folle 11 in funzione della pressione P di gonfiaggio della stessa, ad esempio precedentemente misurati o pre-memorizzati nella unità di memoria non volatile della ECU 13.

Nella forma di realizzazione preferita, l’ECU 13 è configurata per calcolare (al blocco 140) il valore del raggio effettivo Reff di rotolamento della ruota folle 11 sulla base della formula seguente:

in cui – come detto sopra – Rw è il valore del raggio massimo (come sopra determinato), Rl è il valore del raggio di carico e H è (il valore) della quota (distanza verticale) dell’asse di rotazione O della ruota folle 11 rispetto alla porzione indeformata S1 della superficie deformabile S.

Infine, la ECU 13 è configurata per calcolare (blocco 150) velocità reale V di avanzamento del macchinario 10 (ovvero corrispondente alla velocità reale di avanzamento del trattore 20) come una funzione del determinato valore del raggio effettivo Reff di rotolamento della ruota folle 11 e il valore di velocità angolare ω misurato della stessa.

In particolare, la velocità reale V di avanzamento è calcolata dall’ECU 13 per mezzo di una combinazione, ad esempio mediante il prodotto, tra il valore del raggio effettivo Reff di rotolamento della ruota folle 11 e il valore di velocità angolare ω della stessa.

In pratica, la velocità reale V di avanzamento (ovvero il modulo della velocità di avanzamento dell’asse di rotazione O lungo la direzione di avanzamento W) è calcolata mediante la formula seguente:

in cui ω è il valore di velocità angolare (misurato, come sopra descritto, al blocco 130) e Reff è il valore del raggio effettivo (determinato al blocco 140).

La ECU 13 può essere configurata per eseguire il metodo 100 in modo continuo oppure periodicamente.

Il metodo 100 suddetto trae spunto dalle seguenti osservazioni matematiche illustrate nel seguito facendo particolare riferimento alla Figura 3.

Dapprima si osserva che la ruota folle 11 trainata sulla superficie deformabile S comprime la stessa al suo passaggio. In particolare, è possibile definire una porzione indeformata S1 di superficie deformabile S posta (ad esempio) a monte della ruota folle 11 nella direzione di avanzamento W della stessa e una porzione deformata S2 (solco) posta a valle della ruota folle 11 nella direzione di avanzamento W.

Inoltre si è osservato che anche la ruota folle 11 è soggetta a deformazione, ovvero si deforma sia per effetto del carico L sia per effetto dell’interazione tra la ruota folle 11 e (la porzione indeformata S1 de) la superficie deformabile S.

Pertanto, si è osservato che una ruota folle 11 deformabile (non soggetta a coppie frenanti o motrici) in appoggio su una superficie deformabile S presenta lo spostamento del centro di istantaneo rotolamento rispetto al caso in cui la ruota folle 11 (deformabile) appoggi su una superficie indeformabile.

In particolare, si ipotizza che la porzione deformata S2 della superficie deformabile S sia di fatto rigida e, quindi definente una piano di appoggio indeformabile per la ruota folle 11 (deformabile).

In questo caso, si osserva che la ruota folle 11, per effetto della sua deformazione, appoggia su una corda DD’ distante dall’asse di rotazione O di una distanza (verticale) pari al valore del raggio di carico Rl.

Un altro punto importante è definito dal punto indicato con B in figura 3, nel quale la deformazione della ruota folle 11 per effetto del carico L è sostanzialmente nulla e anche la deformazione della superficie deformabile S è anch’essa nulla (ovvero è il punto di intersezione tra la porzione indeformata S1 e la circonferenza centrata nell’asse di rotazione O e avente raggio pari al raggio massimo Rw).

Per il calcolo del valore del raggio effettivo Reff, che il valore del raggio della ruota folle 11 nel centro di istantaneo rotolamento C (nel caso in cui la ruota folle 11 sia deformabile e in appoggio sulla superficie deformabile S) si formulano le seguenti ipotesi, corroborate da dati sperimentali:

a) il centro di istantaneo rotolamento C giace su un segmento (corda) che unisce il punto di istantaneo rotolamento ideale A (corrispondente al punto posto sulla circonferenza centrata nell’asse di rotazione O e con raggio pari al raggio massimo Rw e allineato verticalmente al di sotto dell’asse di rotazione O) e il punto B suddetto;

b) il centro di istantaneo rotolamento C giace su un segmento (raggio) che unisce l’asse di rotazione O al punto D (estremo della corda DD’ interposto tra il punto A e il punto B lungo la direzione di avanzamento W.

In particolare, il punto D è un punto che è posto sulla circonferenza centrata nell’asse di rotazione O e con raggio pari al raggio massimo Rw.

Sulla base di quanto sopra, il raggio effettivo Reff si estenderà dall’asse di rotazione O della ruota folle 11 fino al centro di istantaneo rotolamento C, ovvero è pari al segmento che congiunge l’asse di rotazione O con il centro di istantaneo rotolamento C.

Di conseguenza, il centro di istantaneo rotolamento C può essere individuato come il punto di intersezione tra un primo segmento AB passante per i punti A e B e un secondo segmento OD passante per i punti O e D.

Considerando un sistema di coordinate cartesiane x, y centrate nell’asse di rotazione O della ruota folle 11 e con asse x diretto in modo parallelo alla direzione di avanzamento W (orizzontale), il calcolo del raggio effettivo Reff può essere espresso come segue.

I punti A, B, D, e l’asse di rotazione O sono noti e hanno le seguenti coordinate:

Il primo segmento AB e il secondo segmento OD giacciono su una prima e una seconda retta definite dalle funzioni:

dove:

Le coordinate del terzo punto C corrispondono all’intersezione della prima e della seconda retta:

Il raggio effettivo Reff è, infine, calcolato – come la distanza tra l’asse di rotazione O e il terzo punto C – attraverso la formula seguente:

la quale corrisponde sostanzialmente alla formula (2).

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

Ad esempio, l’ECU del macchinario può comprendere un modulo di comunicazione configurato per scambiare dati con una ulteriore ECU del trattore da cui il macchinario è trainato tramite una connessione cablata o in radiofrequenza. In alternativa o in aggiunta, il modulo di comunicazione può essere configurato per scambiare dati con un’unità di elaborazione dati remota tramite una connessione in radiofrequenza.

Ancora, la porzione indeformata S1 della superficie deformabile S potrebbe essere una zona della superficie deformabile posta a lato (destra o sinistra) della ruota folle rispetto alla direzione di avanzamento della ruota folle sulla superficie deformabile stessa, ovvero a lato del solco causato dalla ruota folle in appoggio di rotolamento sulla superficie deformabile.

Inoltre, la ruota folle potrebbe essere una ruota folle (condotta) del trattore, ad esempio una ruota folle connessa girevolmente al telaio del trattore (o motrice) o comunque del secondo veicolo motorizzato.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un metodo (100) per misurare una velocità reale (V) di avanzamento su una superficie deformabile (S) di un veicolo (10) dotato di una ruota folle (11) in rotolamento sulla superficie deformabile (S), in cui il metodo comprende: a) misurare (110) una quota (H) di un asse di rotazione (O) della ruota folle (11) rispetto ad una porzione indeformata (S1) della superficie deformabile non deformata dal rotolamento della ruota folle (11), e b) determinare (120) la velocità reale (V) di avanzamento del veicolo (10) sulla base della quota (H) determinata.
2. Il metodo (100) secondo la rivendicazione 1, in cui il determinare b) la velocità reale di avanzamento (V) comprende di: b1) misurare (130) un valore di una velocità angolare (ω) della ruota folle (11); b2) determinare (140) un valore di un raggio effettivo (Reff) di rotolamento della ruota folle (11); e b3) calcolare (150) la velocità reale di avanzamento (V) come il prodotto tra un valore di un raggio effettivo (Reff) di rotolamento della ruota folle (11) e un valore di una velocità angolare (ω) della ruota folle (11).
3. Il metodo (100) secondo la rivendicazione 2, in cui il valore di un raggio effettivo (Reff) di rotolamento della ruota folle (11) è calcolato come una funzione di un valore di un raggio massimo (Rw) della ruota folle (11), corrispondente ad un valore del raggio della ruota folle (11) indeformata, di un valore di un raggio di carico (Rl) della ruota folle (11), corrispondente ad un valore del raggio della ruota folle (11) quando deformata per effetto di un carico gravante sulla ruota folle (11), e la quota (H) determinata.
4. Il metodo (100) secondo la rivendicazione 3, in cui il valore del raggio effettivo (Reff) di rotolamento della ruota folle (11) è calcolato mediante la formula seguente:

in cui Reff è il raggio effettivo (Reff) di rotolamento della ruota folle (11), α è calcolato come: e β è calcolato come:

in cui Rw è il raggio massimo (Rw) della ruota folle (11), Rl raggio di carico (Rl) della ruota folle (11), e H è la quota (H) determinata.
5. Il metodo (100) secondo la rivendicazione 3, in cui il valore del raggio di carico (Rl) della ruota folle (O) è determinato come una funzione del valore del raggio massimo (Rw) della ruota folle (O), di un valore di un carico (L) gravante sulla ruota folle (O) e di un valore di rigidità (K) della ruota folle (O).
6. Il metodo (100) secondo la rivendicazione 5, in cui il valore di rigidità (K) della ruota folle (O) è calcolato come funzione di una pressione (P) di gonfiaggio della ruota folle (O).
7. Un veicolo (10) comprendente: - una ruota folle (11) in rotolamento su una superficie deformabile (S), - un sensore (17) configurato per misurare una quota (H) di un asse di rotazione (O) della ruota folle (11) rispetto a una porzione indeformata (S1) della superficie deformabile (S), non deformata dal rotolamento della ruota folle (11), e - una unità elettronica di controllo (13) operativamente connessa al sensore (17) e configurata per implementare il metodo (100) secondo una delle rivendicazioni precedenti.
8. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 7, in cui il sensore (17) è un sensore di distanza disposto in una posizione anteriore alla ruota folle (11) in una direzione di avanzamento (W) della stessa sulla superficie deformabile (S).
9. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 8, in cui il sensore (17) comprende uno tra: - un sensore a ultrasuoni; - un sensore meccanico, e - un sensore ottico.
10. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 9, ulteriormente comprendente un sensore di velocità angolare (15) operativamente accoppiato alla ruota folle (11).
11. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 10, in cui la ruota folle (11) è connessa ad un telaio di supporto (19) trainato da un trattore (20).