IT201800010522A1

IT201800010522A1 - Dispositivo di rilevazione per cuscinetti

Info

Publication number: IT201800010522A1
Application number: IT102018000010522A
Authority: IT
Inventors: Costanzo Gadini; Marco Pizzi; Massimo Zanin; Stefano Allera
Original assignee: Eltek Spa
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2020-05-22
Also published as: WO2020105008A1; US11982584B2; JP2022507901A; EP3884177C0; JP7457706B2; CN113396292B; EP3884177B1; US20220018392A1; EP3884177A1; CN113396292A

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Dispositivo di rilevazione per cuscinetti”,

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ai dispositivi di rilevazione per cuscinetti, comprendenti almeno un elemento sensore configurato per rilevare vibrazioni, movimenti o spostamenti di un cuscinetto o di una sua parte. L’invenzione è stata sviluppata con particolare riferimento ai dispositivi di rilevazione supporto destinati ad essere montati direttamente sulla parte stazionaria di un cuscinetto, in corrispondenza di una delle sue due facce laterali opposte.

Tecnica anteriore

Come è noto, i cuscinetti sono dispositivi concepiti per consentire il movimento relativo vincolato tra due parti, suscettibili di impiego in molti diversi tipi di macchinari per trattenere e supportare componenti rotanti.

Durante l'uso, il cuscinetto è soggetto a sollecitazioni diverse, sia statiche che dinamiche. Le sollecitazioni statiche sono tipicamente proporzionali al peso supportato dal cuscinetto, mentre le sollecitazioni dinamiche dipendono tipicamente dalle condizioni di impiego del cuscinetto. In molti sistemi è quindi desiderabile poter monitorare le sollecitazioni che agiscono su di un cuscinetto: ad esempio, in campo automobilistico, informazioni di carico dei cuscinetti dei mozzi delle ruote sono utilizzabili con vantaggio da sistemi di controllo di stabilità di un veicolo.

A tale scopo è noto dotare i cuscinetti di dispositivi di rilevazione di parametri di rotazione, i quali comprendono in genere un’unità di rilevazione assicurata ad un lato del cuscinetto, sfruttando una scanalatura anulare prevista nel suo anello esterno stazionario del cuscinetto. L’unità di rilevazione comprende tipicamente almeno un elemento codificatore, quale una ruota fonica, solidale all’anello interno rotante, che ruota quindi di fronte ad uno o più sensori portati dall’unità di rilevazione associata all’anello stazionario. Dispositivi di questo tipo consentono di rilevare la rotazione del cuscinetto e ricavare parametri quali la sua velocità di rotazione e la sua accelerazione angolare.

Le vibrazioni rappresentano un ulteriore parametro di una certa importanza, in grado di fornire indicazioni sulle condizioni di un cuscinetto: ciò considerando che, ad esempio, vibrazioni eccessive possono essere un segno che un cuscinetto si sta usurando o avvicinando alla fine della sua vita utile. Oltre ai carichi sopportati dal cuscinetto può quindi risultare utile monitorizzare anche le relative vibrazioni: sono quindi stati proposti anche dispositivi di rilevazione suscettibili di rilevare tale parametro, alcuni dei quali basati sull’impiego di materiali piezoelettrici.

Ad esempio US 5677488 A, sul quale si basa il preambolo della rivendicazione 1, descrive un dispositivo di rilevazione di vibrazioni per cuscinetti, comprendente almeno un trasduttore costituito da un film formato con un omopolimero o un copolimero piezoelettrico, tale film essendo incollato direttamente su di un anello stazionario del cuscinetto, oppure incollato su di un elemento che è a sua volta fissato a tale anello stazionario. In una forma di attuazione il dispositivo include un corpo di involucro sostanzialmente anulare, avente sezione trasversale sostanzialmente a U, fissato - direttamente o indirettamente - alla parte stazionaria del cuscinetto, dove un almeno un film piezoelettrico ad arco è incollato alla parete di fondo o ad una parete circonferenziale del suddetto corpo di involucro. Il tipo di realizzazione del dispositivo è generalmente complicata ed implica rischi di rottura del film polimerico piezoelettrico, sia in fase di assemblaggio del dispositivo, sia quando l’elemento sul quale il film è incollato deve essere fissato meccanicamente alla corrispondente parte del cuscinetto.

Da WO 02/088653 A1 è anche noto un cuscinetto sensorizzato, avente una disposizione per la rilevazione di carichi radiali che include una piastra piezoelettrica di tipo commerciale, avente dimensioni millimetriche, ad esempio 5 mm x 5 mm e 0,4 mm di spessore. In uno tra l’anello interno e l’anello esterno del cuscinetto è definita una cavità, sulla cui parete inferiore - più prossima all’asse di rotazione del cuscinetto - è disposta la piastra piezoelettrica, con almeno una molla interposta tra la piastra e la parete opposta della cavità, tale molla esercitando quindi la sua forza di reazione in una direzione radiale del cuscinetto. In questo modo, la piastra piezoelettrica consente di misurare carichi radiali sul cuscinetto. In una diversa forma di attuazione, tra la piastra piezoelettrica e la molla è disposto un corpo intermedio spinto dalla molla sulla piastra piezoelettrica, onde consentire di rilevare anche vibrazioni del cuscinetto. Anche questo tipo di realizzazione risulta generalmente complicato, sia in relazione alla necessità di dover ricavare la cavità di alloggiamento in uno degli anelli del cuscinetto, sia in relazione all’assemblaggio delle componenti del sistema di rilevazione all’interno di tale cavità.

Scopo e sintesi dell'invenzione

Nei suoi termini generali, la presente invenzione si propone essenzialmente di realizzare un dispositivo di rilevazione, del tipo destinato ad essere assicurato ad una parte stazionaria di un cuscinetto, di fabbricazione semplice, compatta ed economica, ma contraddistinta da una migliorata rilevazione e/o una elevata precisione di rilevazione ed affidabilità di funzionamento.

Questo ed altri scopi ancora, che risulteranno maggiormente chiari in seguito, sono raggiunti secondo la presente invenzione da dispositivo di rilevazione per cuscinetti avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni allegate. Le rivendicazioni costituiscono parte integrante dell’insegnamento tecnico qui fornito in relazione all’invenzione.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue, effettuata con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, nei quali:

- le figure 1 e 2 sono viste prospettiche schematiche, da diverse angolazioni, di un dispositivo di rilevazione in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- le figure 3 e 4 sono viste prospettiche schematiche, da diverse angolazioni, di un dispositivo di rilevazione in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione, assicurato meccanicamente a un cuscinetto, in figura 4 il dispositivo essendo parzialmente sezionato;

- la figura 5 è una vista prospettica esplosa del dispositivo di rilevazione delle figure 3 e 4;

- le figure 6 e 7 sono viste prospettiche sezionate, parziali e schematiche, di dispositivi di rilevazione in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione, assicurati a relativi cuscinetti;

- la figura 8 è una vista prospettica schematica di una porzione di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 9 è una vista schematica esplosa di un primo trasduttore piezoelettrico di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 10 è una vista schematica esplosa di un secondo trasduttore piezoelettrico di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- le figure 11 e 12 sono rappresentazioni schematiche dall’alto e dal basso, rispettivamente, di un trasduttore piezoelettrico del tipo mostrato in figura 9;

- la figura 13 è una vista prospettica schematica di una porzione di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 14 è una vista prospettica schematica di una porzione di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 15 è una prima vista prospettica sezionata della porzione del gruppo sensore di figura 14;

- la figura 16 è un dettaglio in maggior scala di figura 15;

- la figura 17 è una seconda vista prospettica sezionata della porzione del gruppo sensore di figura 14;

- la figura 18 è un dettaglio in maggior scala di figura 17;

- le figure 19 e 20 sono rappresentazioni schematiche in elevazione frontale di un trasduttore piezoelettrico di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione in accordo a prime possibili forme di attuazione dell’invenzione, in due differenti configurazioni di collegamento elettrico;

- la figura 21 è una vista prospettica schematica volta ad esemplificare un principio di funzionamento di un trasduttore piezoelettrico di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 22 è una vista schematica dall’alto di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 23 è una vista simile a quelle di figura 14, relativa ad un trasduttore piezoelettrico di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione in accordo ad altre possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- le figure 24 e 25 sono rappresentazioni schematiche simili a quelle delle figure 19 e 20, relative ad un trasduttore del tipo mostrato in figura 23;

- la figura 26 è una vista simile alla figura 25, volta ad esemplificare un principio di funzionamento di un trasduttore piezoelettrico del tipo mostrato in figura 23;

- le figure 27, 28 e 29 sono rappresentazioni schematiche simili a quelle delle figure 24, 25 e 26, relative ad un trasduttore piezoelettrico di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione in accordo ad altre possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- le figure 30-31 e 32-33 sono viste prospettiche schematiche, da diverse angolazioni, di dispositivi di rilevazione in accordo ad ulteriori possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- le figure 34 e 35 sono viste prospettiche schematiche di un dispositivo di rilevazione in accordo ad ulteriori possibili forme di attuazione dell’invenzione, assicurato ad un relativo cuscinetto, la figura 35 essendo una vista parziale e sezionata;

- le figure 36 e 37 sono viste prospettiche schematiche di un dispositivo di rilevazione in accordo ad ulteriori possibili forme di attuazione dell’invenzione, assicurato ad un relativo cuscinetto, la figura 37 essendo una vista parziale e sezionata;

- la figura 38 è una vista prospettica schematica, parzialmente sezionata, di un dispositivo di rilevazione in accordo ad ulteriori possibili forme di attuazione dell’invenzione, assicurato ad un relativo cuscinetto;

- la figura 39 è un dettaglio in maggior scala di figura 38;

- le figure 40 e 41 sono viste schematiche esplose, da diverse angolazioni, di un dispositivo di rilevazione del tipo mostrato in figura 38;

- la figura 42 è una vista prospettica schematica, parzialmente esplosa, di un gruppo sensore di un dispositivo di rilevazione del tipo mostrato in figura 38;

- la figura 43 è una vista prospettica sezionata, parziale e schematica, di un dispositivo di rilevazione del tipo mostrato in figura 38, assicurato ad un relativo cuscinetto;

- le figure 44 e 45 sono viste prospettiche schematiche volte a esemplificare una possibile modalità di impiego di un dispositivo estrattore concepito per separare un dispositivo di rilevazione da un corrispondente cuscinetto;

- la figura 46 è una sezione schematica di un dispositivo estrattore del tipo mostrato nelle figure 44-45;

- le figure 47 e 48 sono viste prospettiche schematiche di un dispositivo di rilevazione in accordo ad ulteriori possibili forme di attuazione dell’invenzione, assicurato ad un relativo cuscinetto, la figura 48 essendo una vista parziale e sezionata;

- la figura 49 è una vista prospettica schematica volta a esemplificare una possibile modalità di impiego di un dispositivo estrattore del tipo mostrato nelle figure 45-46 per separare da un cuscinetto un dispositivo di rilevazione del tipo mostrato nelle figure 48-49; e

- la figura 50 è una vista prospettica schematica di un dispositivo di rilevazione in accordo ad ulteriori possibili forme di attuazione dell’invenzione, assicurato ad un relativo cuscinetto.

Descrizione particolareggiata di forme di attuazione preferite dell'invenzione Il riferimento ad “una forma di attuazione”, a “varie forme di attuazione” e simili, all’interno di questa descrizione sta ad indicare che almeno una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta in relazione ad una forma di attuazione è compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come “in una forma di attuazione”, “in un’attuazione”, “in varie forme di attuazione” e simili, eventualmente presenti in diversi luoghi di questa descrizione, non sono necessariamente riferite alla stessa forma di attuazione, ma possono invece riferirsi a differenti forme di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche definite all’interno di questa descrizione possono essere combinate in ogni modo adeguato in una o più forme di attuazione, anche differenti da quelle raffigurate. I riferimenti numerici e spaziali (quali “superiore”, “inferiore”, “alto”, “basso”, “fronte”, “retro”, “verticale”, eccetera) qui utilizzati, particolarmente in riferimento agli esempi nelle figure, sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l’ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione. Nella presente descrizione e nelle allegate rivendicazioni, nel termine generico “materiale” debbono intendersi comprese anche miscele, composizioni o abbinamenti di più materiali differenti. Nella presente descrizione e nelle allegate rivendicazioni, nel termine generico “forza” o “sforzo” debbono intendersi comprese anche grandezze fisiche vettoriali, preferibilmente di tipo dinamico, determinate da sollecitazioni meccaniche e/o vibrazioni e/o pur minimi movimenti o spostamenti di almeno una parte soggetta a rilevazione. Nella presente descrizione e nelle allegate rivendicazioni, le direzioni indicate come assiali e radiali si intendono direzioni parallele all’asse di rotazione ed al raggio, rispettivamente, di un cuscinetto a cui è destinato ad essere associato un dispositivo in accordo all’invenzione. Nelle figure sono utilizzati medesimi numeri di riferimento per indicare elementi analoghi o tra loro tecnicamente equivalenti.

Nelle figure 1-5 con 1 è indicato nel suo complesso un dispositivo di rilevazione per cuscinetti in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione: nelle figure 1-2, il dispositivo 1 è mostrato isolatamente, nelle figure 3-4 il dispositivo 1 è mostrato in una condizione installata, ovvero assicurato lateralmente ad un generico cuscinetto, ed in figura 5 il dispositivo 1 è mostrato in esploso.

Il dispositivo 1 include un corpo di involucro 2, preferibilmente formato in materiale metallico, per quanto non sia esclusa una sua realizzazione in materiale polimerico o con combinazioni di materiali metallici e materiali polimerici. In varie forme di attuazione preferite il corpo di involucro 2 ha forma sostanzialmente anulare ed è formato in almeno due parti accoppiate tra loro (sono tuttavia possibili altre forme, quale ad esempio una forma ad arco di circonferenza). Nel caso esemplificato, il corpo 4 comprende due parti di corpo 3 e 4 sostanzialmente anulari, in seguito identificate per semplicità “coperchio” e “base”, rispettivamente, che sono accoppiate tra loro per definite un alloggiamento o camera anulare o toroidale.

In varie forme di attuazione la base 4 ed il coperchio 3 hanno sezione trasversale sostanzialmente a U, ovverosia comprensiva di due pareti circonferenziali ed una parete di fondo: nelle figure, con 3a, 3b e 3c sono indicate la parete di fondo, la parete circonferenziale esterna e la parete circonferenziale interna del coperchio 3, mentre con 4a, 4b e 4c sono indicate le omologhe pareti di fondo, esterna ed interna della base 4. Le suddette pareti interne ed esterne possono avere diametri diversi, di modo che la base 4 possa essere parzialmente ricevuta nel coperchio 3, come nel caso illustrato, o viceversa. Riferendosi anche alla figura 6, in varie forme di attuazione, nella condizione assemblata del corpo di involucro 2, le superfici esterne delle pareti circonferenziali della base 4 sono adiacenti alla superficie interna delle pareti circonferenziali del coperchio 3.

In varie forme di attuazione la base 4 ed il coperchio 3 sono fissati tra loro, ad esempio tramite saldatura, o aggancio, o ribaditura, o incollaggio di una parte sull’altra, in modo da racchiudere almeno parzialmente all’interno del corpo 4 una disposizione di rilevazione, in seguito descritta; nelle figure, con 5 è indicato il connettore di un cablaggio 5a, per collegare elettricamente la componentistica elettrica e/o elettronica della suddetta disposizione di rilevazione ad un sistema di controllo esterno, non rappresentato, ad esempio una centralina di bordo di un veicolo.

Il corpo di involucro 2 è predisposto per essere assicurato meccanicamente rispetto all’anello stazionario di un cuscinetto rotante, indicato complessivamente con 6, del tipo che comprende un anello esterno 6a, un anello interno 6b ed una pluralità di componenti di rotolamento 6c interposti tra i due anelli, con una eventuale gabbia. La struttura dei cuscinetti utilizzabili in abbinamento ai dispositivi di rilevazione 1 può in ogni caso essere di qualunque concezione nota e prescinde dalle finalità dell’invenzione. Nel seguito, si supponga che l’anello stazionario del cuscinetto sia l’anello esterno 6a, per quanto non sia escluso dall’ambito dell’invenzione un fissaggio all’anello interno 6b, se questo è stazionario, tramite opportune modifiche del sistema di aggancio (ad esempio prevedendo degli elementi di fissaggio del dispositivo 1 rispetto all’anello interno 6b che sono sostanzialmente analoghi a quelli descritti in riferimento al fissaggio del dispositivo 1 rispetto all’anello esterno 6a).

In varie forme di attuazione, il corpo di involucro 2 ha almeno un bordo di aggancio configurato per l’accoppiamento con il corrispondente anello stazionario 6a del cuscinetto 6. Nell’esempio. il suddetto bordo, indicato con 3d, è sostanzialmente anulare ed è definito dalla parete esterna 3b del coperchio 3. Nell’esempio delle figure 1-5, il suddetto bordo di aggancio 3d è sostanzialmente definito da una porzione di estremità della parete esterna 3b, ripiegata verso l’esterno, in modo da potersi impegnare in una sede o gola anulare definita nell’anello stazionario 6a del cuscinetto 6, come visibile in figura 6. Nell’esempio tale gola anulare, indicata con 6d in figura 5, è prevista in corrispondenza del lato interno dell’anello 6a, ovvero il suo lato circonferenziale rivolto vero il lato circonferenziale esterno dell’anello 6b: gole di questo tipo sono previste in vari cuscinetti disponibili in commercio, ad esempio per il fissaggio di un anello di schermatura contro infiltrazioni di sporcizia. In tale ottica, in varie forme di attuazione, il corpo di involucro 2 del dispositivo 1 è preferibilmente conformato in modo da realizzare una protezione o schermatura contro possibili infiltrazioni di sporcizia nella zona in cui sono ubicati gli elementi di rotolamento 6c del cuscinetto 6.

In altre forme di attuazione, la porzione di estremità della parete 3b può essere diversamente sagomata, ad esempio in modo da definire un rilievo anulare impegnabile rispetto ad un bordo della suddetta gola anulare 6d, come ad esempio esemplificato in figura 7, fermo restando un aggancio di tipo sostanzialmente elastico o a scatto del corpo 2 all’anello 6a. Un tale rilievo può avere un profilo sagomato, ad esempio sostanzialmente curvo o inclinato in versi opposti tipo a “V” o a “U”, definito da una porzione arrotondata o ripiegata della parete 3b, onde consentire una inserzione/estrazione di tipo rapido o “snap”. Con una tale realizzazione, a seguito di una spinta assiale sul dispositivo 1 verso il cuscinetto 6 in fase di montaggio, la suddetta porzione può flettersi – grazie ad una pur minima elasticità della parete 3b - e scorrere sulla superficie del corrispondente anello del cuscinetto (qui l’anello 6a), per poi allargarsi elasticamente in aggancio nella relativa gola 6d. Un comportamento opposto avviene nel caso in cui al dispositivo 1 venga applicata una trazione per separarlo dal cuscinetto 6, ad esempio impiegando un dispositivo estrattore del tipo in seguito descritto.

A prescindere dalla forma specifica, in varie forme di attuazione preferenziali, la parete del corpo di involucro che definisce il bordo di aggancio comprende una porzione elasticamente flessibile, che si estende in direzione assiale oltre una parete di fondo del corpo di involucro rivolta al cuscinetto (si veda a riferimento la porzione di parete indicata con FP in figura 35, che si estende oltre la parete di fondo 4a del corpo 2). Sempre in termini generali, il bordo di aggancio è di preferenza conformato (ad esempio arrotondato o inclinato) in modo da poter scorrere su almeno un bordo o superficie del corrispondente anello del cuscinetto (quale l’anello 6a), con la rispettiva porzione di parete (quale la citata porzione FP) che può flettere almeno in corrispondenza o in prossimità della suddetta parete di fondo (quale la parete 4a).

In varie forme di attuazione il corpo di involucro 2 è destinato ad essere posizionato, nella sua condizione montata, in corrispondenza di una faccia o estremità assiale del cuscinetto 6, come ben si nota ad esempio nelle figure 3 e 4, ovvero in modo da risultare affiancato al cuscinetto 6. In varie forme di attuazione di questo tipo la dimensione di ingombro laterale o diametro del corpo 2 è preferibilmente inferiore rispetto al diametro dell’anello esterno del cuscinetto; per contro la dimensione perimetrale o diametro del passaggio centrale del corpo 4 è preferibilmente maggiore rispetto al corrispondente passaggio dell’anello interno 6b del cuscinetto 6.

Sul corpo di involucro 4 è montata la citata disposizione di rilevazione, provvista di mezzi sensori. Tale disposizione comprende almeno un corpo montato flottante, indicato complessivamente con 7 in figura 5, che ha di preferenza forma sostanzialmente anulare ed è suscettibile di trasmettere in modo meccanico sollecitazioni indotte dal cuscinetto 6 sul corpo di involucro 4, come in seguito spiegato.

Il corpo flottante 7 può essere formato con un materiale elettricamente isolante, oppure con un materiale metallico almeno localmente rivestito con un materiale elettricamente isolante (oppure potrebbe essere rivestito in modo elettricamente isolante un mezzo sensore destinato a cooperare con il corpo flottante).

Riferendosi ancora alla figura 5, la disposizione di rilevazione include ulteriormente un gruppo sensore, indicato complessivamente con 8, avente un corpo di supporto 8’ preferibilmente di forma sostanzialmente anulare, che è montato in posizione sostanzialmente stazionaria sul corpo di involucro 2, ovvero all’interno del relativo alloggiamento. Il gruppo sensore 8, ovvero il suo corpo di supporto 8’, ha mezzi sensori 10 e 20, ed in particolare almeno mezzi sensori di sforzo, atti a rilevare sollecitazioni meccaniche e/o vibrazioni e/o movimenti o spostamenti del corpo flottante 7 rispetto al corpo di involucro 4. Come si vedrà, i suddetti mezzi sensori di sforzo associati al corpo 8’ comprendono almeno un trasduttore piezoelettrico, in particolare del tipo atto a generare una differenza di potenziale o tensione elettrica e/o una corrente elettrica a fronte di sforzi e/o sollecitazioni meccaniche e/o vibrazioni, quali variazioni della forza o sforzo che agisce su detti mezzi sensori o trasduttore. Il corpo di supporto 8’ prevede altresì piste conduttive di collegamento elettrico, alcune indicate con T. Nell’esempio di figura 5 le piste conduttive T terminano in piazzole P a cui sono elettricamente associati rispettivi terminali di collegamento C, facenti parte di un connettore indicato con CB, configurato per l’accoppiamento con il connettore 5 previsto all’estremità prossimale del cablaggio 5a. A tale scopo il corpo 4 è dotato di un passaggio 3e per consentire l’accesso al connettore CB, al quale passaggio è di preferenza associato – come schematizzato dall’elemento indicato con 9 - almeno uno tra una guarnizione, un collante, una cornice, un telaio, per la tenuta e/o il posizionamento e/o fissaggio del connettore stesso; nell’esempio il passaggio 33 e l’elemento 9 sono sul coperchio 3, particolarmente in corrispondenza della sua parete di fondo 3a.

In varie forme di attuazione il corpo flottante 7 è interposto tra il coperchio 3 ed il gruppo sensore 8 (ovvero il gruppo sensore 8 è interposto tra il corpo flottante 7 e la base 3): per tale motivo, anche il corpo flottante 7 è preferibilmente provvisto di un passaggio 7a, in corrispondenza del quale risulta posizionato il connettore CB portato dal gruppo 8, dimensionato in modo da evitare interferenze meccaniche tra le parti in questione (in alternativa, il passaggio 7a potrebbe corrispondere ad una interruzione del corpo flottante 7, che in tal caso avrebbe una forma ad arco di circonferenza).

Il corpo 8’ del gruppo sensore 8 ha una superficie di rilevazione - indicata con 8a nelle figure - che è almeno localmente definita dai suddetti mezzi sensori di sforzo. In varie forme di attuazione la superficie di rilevazione 8a (ovvero un relativo mezzo sensore 10, 20 che la definisce almeno in parte) è almeno localmente a contatto con una corrispondente superficie affacciata del relativo corpo flottante 7 (particolarmente in corrispondenza della parte o delle parti della superficie 8a definite dai mezzi sensori sforzo). In altre forme di attuazione, tra la superficie di rilevazione 8a e la suddetta superficie affacciata del corpo flottante 7 è interposto almeno un ulteriore elemento o strato intermedio (ad esempio uno strato di resina, o di adesivo, o di un polimero), comunque atto a trasmettere sollecitazioni meccaniche dal corpo flottante 7 al gruppo sensore 8, ovvero ai relativi mezzi sensori.

Nella condizione assemblata del dispositivo 1 il gruppo sensore 8 è quindi montato all’interno del corpo di involucro 4, con il corpo 8’ preferibilmente vincolato in posizione fissa, con la superficie affacciata del corpo flottante 7 che è in appoggio (direttamente o con interposizione di altro eventuale elemento, ad esempio una resina) sulla superficie di rilevazione 8a. Il fissaggio del corpo 8’ sul corpo di involucro può essere ottenuto tramite incollaggio, oppure con interferenza meccanica tra le due parti in questione, o prevedendo un accoppiamento di forma tra di esse.

In varie forme di attuazione preferite, il dispositivo 1 include almeno un elemento elastico, predisposto per spingere il corpo flottante 7 verso il gruppo sensore 8, particolarmente in una direzione almeno approssimativamente parallela all’asse di rotazione del cuscinetto (tale asse essendo indicato con X in figura 4). In varie forme di attuazione particolarmente vantaggiose il citato almeno un elemento elastico è definito integralmente dal corpo di involucro 2 del dispositivo, ad esempio nel suo coperchio 3. Un tale caso è esemplificato nelle figure 1-5, dove la parete di fondo 3a del coperchio 3 è conformata in modo da definire una pluralità di bugne 3f che sporgono verso l’interno del corpo 2. Tali bugne 3f sono a contatto con la superficie superiore del corpo flottante 7, come ben visibile ad esempio in figura 6, ed operano da molle, nel senso di sollecitare il corpo flottante 7 verso il gruppo sensore 8. Nell’esempio sono previste una pluralità di bugne 3f distribuite angolarmente lungo la parete 3a del coperchio 3. Come spiegato in seguito è anche possibile prevedere elementi elastici configurati come parti distinte rispetto al corpo di involucro 2 e montate su di esso, quali ad esempio delle molle a tazza o simili.

Come si intuisce, e riferendosi ad esempio alla figura 5, l’assemblaggio del dispositivo 1 è molto semplice: nella base 4 vengono posizionati il gruppo 8 ed il corpo flottante 7, con il passaggio 7a di quest’ultimo in corrispondenza del connettore CB preventivamente collegato alle piazzole P; in seguito sulla base 4 viene accoppiato il coperchio 3, con il relativo passaggio 3e in corrispondenza del connettore CB, su tale passaggio essendo montata la cornice 9; le due parti 3, 4 del corpo di involucro 2 possono quindi essere fissate tra loro, ad esempio saldate. Il dispositivo 1, ovvero il suo corpo 2, può quindi essere agganciato al cuscinetto 6, come in precedenza descritto, ed al connettore CB accessibile attraverso la il passaggio 3e e la cornice 9 può essere accoppiato il connettore 5.

In figura 8 è illustrata, a mero scopo esemplificativo, una porzione di un corpo di supporto 8’ di un gruppo sensore 8, avente una disposizione dei relativi mezzi sensori di sforzo 10 e 20 diversa da quella visibile in figura 5, ma realizzata secondo i medesimi principi.

In varie forme di attuazione, il corpo 8’ realizza essenzialmente un substrato, preferibilmente ma non necessariamente planare. Il corpo 8’ può avere indicativamente uno spessore compreso tra 0,5 e 4 mm. Il corpo 8’ può essere formato con materiale elettricamente isolante (ad esempio un materiale ceramico) o con un materiale elettricamente conduttivo rivestito almeno in parte con un materiale elettricamente isolante, ad esempio in metallo o con una lega metallica (ad esempio acciaio), e ricoperto con uno strato di materiale dielettrico (ad esempio un polimero o un ossido metallico o miscele di ossidi), oppure formato con un materiale o un ossido ceramico o miscele di ossidi ceramici (ad esempio allumina o miscele di allumina e zirconia). In varie forme di attuazione preferite, il corpo 8’ è formato come una comune basetta di circuito stampato o PCB, ad esempio formata in vetronite o qualsiasi altro materiale -non necessariamente composito - idoneo alla formazione di basette di circuito stampato.

In corrispondenza di una faccia o superficie maggiore del corpo 8’ della base 4 -corrispondente alla superficie di rilevazione 8a - è previsto almeno un primo trasduttore che comprende almeno uno strato di materiale piezoelettrico, avente una lunghezza, una larghezza ed uno spessore che si estendono nelle direzioni indicate L, W e H, rispettivamente, in figura 8. Tali direzioni L, W e H saranno in seguito anche identificate rispettivamente come direzione longitudinale, direzione trasversale e direzione normale, riferendosi al piano del corpo 8’.

In varie forme di attuazione, il suddetto primo trasduttore piezoelettrico, indicato con 10, è particolarmente configurato per la rilevazione di sforzi di taglio (shear stresses), ovverosia forze che hanno almeno una componente nella direzione longitudinale L e/o nella direzione trasversale W. Il citato trasduttore è destinato a cooperare con il corpo flottante 7, onde generare un segnale elettrico rappresentativo di uno sforzo di taglio determinato da tale corpo flottante. In varie forme di attuazione, preferibilmente in corrispondenza della medesima faccia sensorizzata del corpo 8’ può essere previsto almeno un secondo trasduttore piezoelettrico, sostanzialmente della medesima tipologia del primo trasduttore, ma disposto per rilevare sforzi di taglio in direzione diversa rispetto al suddetto primo trasduttore. In varie forme di attuazione, preferibilmente in corrispondenza della medesima faccia sensorizzata del corpo 8’ può essere previsto almeno un ulteriore trasduttore, preferibilmente anch’esso di tipo piezoelettrico, particolarmente configurato per la rilevazione di sforzi normali (normal stresses), ovverosia forze che hanno almeno una componente nella direzione assiale del cuscinetto: un tale trasduttore è indicato con 20 nelle figure 5 e 8.

Come accennato, in varie forme di attuazione, sulla parte superiore di almeno un trasduttore 10, ovverosia la sua parte opposta al corpo 8’, è destinato ad essere appoggiato o collegato il corpo flottante 7, che - a seguito di sollecitazioni impartite al cuscinetto 3 o generate da esso - è suscettibile di compiere pur minimi movimenti relativamente al corpo di involucro 2: in altri termini, quindi, il cuscinetto 3 trasmette al corpo di involucro 2 una forza avente almeno una componente nelle direzioni L e/o W e/o H, della quale si desidera misurare l’entità attraverso uno o più trasduttori piezoelettrici 10 e/o 20: tale forza viene trasferita dal corpo di involucro 2 al corpo flottante 7, che opera sostanzialmente da massa inerziale, per essere rilevata e misurata dal trasduttore 10 e/o 20.

Atteso che il gruppo sensore 8 è in posizione fissa relativamente al corpo flottante 7, una forza applicata a quest’ultimo nella direzione W e/o nella direzione L causa una sollecitazione sul trasduttore 10, che - per effetto piezoelettrico - genera ai capi di relativi elettrodi una differenza di potenziale elettrico proporzionale all’entità dello sforzo di taglio applicato. In tal modo risulta possibile disporre di informazioni relative alla direzione della sollecitazione impartita al corpo 2 dal cuscinetto 6.

Il corpo flottante 7 può essere appoggiato o associato anche alla parte superiore di un trasduttore piezoelettrico 20: quando al corpo flottante 7 è applicata una forza assiale avente almeno una componente nella direzione H si determina una corrispondente sollecitazione sul trasduttore 20 che, per effetto piezoelettrico, genera ai capi di relativi elettrodi una differenza di potenziale rappresentativa dell’entità dello sforzo normale applicato.

In varie forme di attuazione preferite la disposizione di rilevazione del dispositivo in accordo all’invenzione comprende un unico corpo flottante 7 ed un unico gruppo sensore 8, preferibilmente entrambi di forma sostanzialmente anulare, come esemplificato nelle figure. Tuttavia, in accordo ad altre forme di attuazione, possono essere previsti più elementi flottanti distinti di forma differente (ad esempio ad arco), ciascuno dei quali funzionalmente abbinato ad almeno un rispettivo trasduttore piezoelettrico 10 e/o 20. Per tali casi i vari trasduttori piezoelettrici possono essere tutti previsti su di un medesimo gruppo sensore 8, ad esempio di forma anulare, oppure possono essere previsti più gruppi sensore distinti di forma differente (ad esempio con forma ad arco), ciascuno dei quali abbinato funzionalmente ad almeno un rispettivo corpo flottante.

In varie forme di attuazione, il trasduttore, o ciascun trasduttore, comprende almeno un elemento o strato di materiale piezoelettrico (in seguito, per semplicità, “strato piezoelettrico”) ed almeno due elettrodi, ciascuno dei quali associato ad una faccia maggiore dello strato piezoelettrico. Di preferenza, gli elettrodi sono definiti da piste di materiale elettricamente conduttivo (in seguito, per semplicità, “piste conduttive”), con tali piste che possono eventualmente definire - alla loro estremità opposta al relativo elettrodo - porzioni terminali di collegamento, ad esempio in forma di piazzole (pads). Riferendosi ad esempio alla figura 8, in cui gli strati piezoelettrici del trasduttore 10 e del trasduttore 20 sono indicati 11 e con 21, rispettivamente, le lettere “T”, “E” e “P” (seguite da relativi numeri di riferimento) identificano le citate piste conduttive, alcuni dei corrispondenti elettrodi e le corrispondenti porzioni terminali o piazzole, rispettivamente. Si noti che gli elettrodi E e le piste T non debbono essere necessariamente formati integralmente: ad esempio, è possibile formare lo strato piezoelettrico 11 o 21 come corpo a sé stante, a forma di piastra o lamina, poi formare gli elettrodi E sulle facce maggiori opposte del relativo strato piezoelettrico 11 o 21, poi formare le piste T con le relative piazzole P sulla superficie sensorizzata 8a del corpo 8’ del gruppo sensore 8, ed infine assicurare lo strato 11 o 21 recante gli elettrodi E sulla superficie sensorizzata, realizzando i necessari collegamenti tra gli elettrodi E e le corrispondenti piste T. Questo tipo di soluzione è assimilabile ad un montaggio di componenti elettronici tipo SMD in cui il componente dotato di elettrodi viene posizionato su un circuito elettrico tipo PCB o circuito ibrido e successivamente saldato.

Preferibilmente lo strato piezoelettrico 11 e/o 21, le piste T e gli elettrodi E sono sostanzialmente planari e giacciono sostanzialmente paralleli tra loro e rispetto alla superficie della corrispondente faccia del corpo 8’.

In varie forme di attuazione il trasduttore 10 e/o 20, ovvero lo strato piezoelettrico 11 e/o 21, è formato tramite deposizione di materiale sul corpo 8’ e/o almeno in parte sugli elettrodi inferiori, ad esempio tramite serigrafia o spin coating.

Di preferenza, anche gli elettrodi E, ovvero le piste conduttive T, sono formati impiegando processi di deposizione, ad esempio con tecniche serigrafiche, o di sputtering, o di evaporazione termica, o per dispensazione o, più in generale, una qualsivoglia nota tecnica atta al deposito di materiali elettricamente conduttivi su di un relativo substrato.

In varie forme di attuazione preferenziali l’intero trasduttore 10 e/o 20 è ottenuto tramite deposizione di strati successivi di diversi materiali sul corpo 8’, ovverosia depositando prima le parti elettricamente conduttive destinate ad essere almeno in parte in corrispondenza della faccia inferiore dello strato 11 e/o 21, poi depositando lo strato piezoelettrico 11 e/o 21, ed infine depositando le parti elettricamente conduttive destinate ad essere almeno in parte in corrispondenza della faccia superiore dello strato 11 e/o 21.

La deposizione a strati sovrapposti avviene di preferenza impiegando tecniche serigrafiche, nel qual caso lo strato piezoelettrico 11 e/o 21 può avere uno spessore compreso tra 20 e 300 micron, preferibilmente circa 100 micron, con gli elettrodi E e le piste T aventi invece uno spessore compreso tra 8 e 25 micron, preferibilmente circa 15 micron. In alternativa, lo strato piezoelettrico (e gli elettrodi E e/o le piste T) può essere depositato impiegando tecniche a film sottile (quali sol gel, sputtering o Chemical Vapour Deposition), nel qual caso lo strato potrà avere uno spessore compreso tra 50 e 2000 nanometri, preferibilmente compreso tra 500 e 800 nanometri (le piste/elettrodi possono avere uno spessore compreso tra 50 e 200 nanometri, preferibilmente compreso tra 80 e 120 nanometri, deposte per sputtering, evaporazione termica o serigrafia con inchiostri metallorganici).

Lo strato 11, o ciascuno strato 11 e/o 21, può essere depositato impiegando paste a base di ceramica piezoelettrica o piezoceramica, mentre gli elettrodi E possono essere ottenuti con paste a base metallica, preferibilmente metalli nobili (ad esempio paste a base di platino, o di argento, o di argento-palladio, o di argento-platino).

Lo strato piezoelettrico, o ciascuno strato piezoelettrico, può essere ottenuto anche con tecniche diverse da quelle sopra esemplificate e/o non necessariamente tramite deposizione o “crescita” di materiale su di un substrato: ad esempio, uno strato piezoelettrico potrebbe essere configurato come un corpo formato con ceramiche piezoelettriche ottenute da compressione di polveri e loro successiva sinterizzazione, sulle due facce superiori del quale vengono successivamente depositati o applicati gli elettrodi E, poi collegati alle relative piste T ottenute invece sulla corrispondente faccia del corpo 8’. Anche in questo caso, come precedentemente descritto, il processo è assimilabile ad un montaggio tipo SMD dell’elemento ceramico piezoelettrico su un PCB o su un circuito ibrido.

In figura 9, un trasduttore 10 è rappresentato schematicamente in esploso. Come si nota, in varie forme di attuazione, lo strato piezoelettrico 11 si estende nella direzione longitudinale L ed ha due facce maggiori opposte 11a e 11b, in corrispondenza delle quali vi sono almeno un primo elettrodo E1 ed un secondo elettrodo E2, rispettivamente. A ciascun elettrodo E1 e E2 è di preferenza associata una relativa pista conduttiva T1 e T2, depositata o comunque ottenuta almeno in parte sulla faccia 8a del corpo 8’, definente una rispettiva piazzola di collegamento P1 e P2.

Una simile realizzazione è mostrata per un trasduttore 20 in figura 10, dove lo strato piezoelettrico 21 ha sagoma circolare, ed alle sue facce maggiori opposte 21a e 21b sono associati rispettivi elettrodi E22 e E23, preferibilmente anch’essi circolari.

Anche a ciascun elettrodo E22 e E23 è associata una relativa pista conduttiva T22 e T23, ottenuta almeno in parte sulla faccia 8a del corpo 8’, definente una rispettiva piazzola di collegamento P22 e P23. Si noti che la forma circolare dello strato piezoelettrico 21 e dei relativi elettrodi E22, E23, per quanto preferibile, non è imperativa.

Come detto, ipotizzando una deposizione a strati sovrapposti del tipo sopra esemplificato per i trasduttori 10 e 20 di figura 8, ad esempio per serigrafia, sulla faccia 8a del corpo 8’ vengono dapprima depositate le piste T2 e T23 che definiscono gli elettrodi E1 e E23 con le relative piazzole P2 e P23; in seguito sulla faccia 8a e sulle parti delle piste T2 e T23 che definiscono gli elettrodi E2 e E23 vengono depositati gli strati piezoelettrici 11 e 21, ed infine vengono depositate le piste T1 e T22, con una loro parte (comprensiva delle piazzole P1 e P22) che si estende sulla faccia 8a, e con la loro parte definente gli elettrodi E1 e E22 che si estende invece sulle facce superiori degli strati piezoelettrici 11 e 21, rispettivamente.

Come detto, in ogni caso, gli elettrodi possono essere configurati come parti formate distinte, sulle facce maggiori opposte di strati 11 e/o 21 precedentemente ottenuti per sinterizzazione o in altro modo, per poi essere collegati elettricamente in fase di montaggio dei trasduttori 10 e 20 sul corpo 8’, sul quale sono invece ottenute le piste T1, T2 e T22, T23.

A prescindere dalle modalità di ottenimento, gli elettrodi E1 e E2 sono preferibilmente elettrodi a pettine, intendendo con ciò elettrodi aventi ciascuno almeno una pluralità di porzioni, o denti, o diti (in seguito, per semplicità “diti”) che si estendono in corrispondenza delle due facce maggiori opposte 11a e 11b dello strato piezoelettrico 11, rispettivamente, secondo una direzione di estensione di quest’ultimo, qui la direzione longitudinale L.

Conformemente ad un aspetto preferenziale dell’invenzione, e riferendosi in particolare alla figura 9, un trasduttore piezoelettrico 10 comprende almeno un terzo elettrodo E3 ed almeno un quarto elettrodo E4, anch’essi preferibilmente a pettine, o comunque aventi ciascuno una pluralità di diti che si estendono nella direzione longitudinale L in corrispondenza delle due facce maggiori opposte 11a e 11b dello strato piezoelettrico 11, rispettivamente. Ancora in conformità al citato aspetto preferenziale dell’invenzione, i diti del terzo elettrodo E3 sono in configurazione interdigitata o alternata rispetto ai diti del primo elettrodo E1 e i diti del quarto elettrodo E4 sono in configurazione interdigitata o alternata rispetto ai diti F2 del secondo elettrodo E2.

Gli elettrodi E3 ed E4 sono di preferenza formati impiegando la stessa tecnica utilizzata per formare gli elettrodi E1 e E2, e nelle medesime fasi produttive. Pertanto, riferendosi ancora al già citato esempio di deposizione a strati sovrapposti tramite tecnica serigrafica, la pista T4 con l’elettrodo E4 sarà formata nella medesima fase di deposizione con la quale si ottengono la pista T2 con l’elettrodo E2 sul corpo 8’, mentre la pista T3 con l’elettrodo E3 sarà formata nella medesima fase di deposizione con la quale si ottiene la pista T1 con l’elettrodo E1, in parte sullo strato piezoelettrico 11 ed in parte sul corpo 8’.

Nelle figure 11 e 12 sono esemplificate in forma schematica possibili geometrie degli elettrodi E1 e E3 in corrispondenza della faccia superiore 11a dello strato 11 (figura 11), e degli elettrodi E2 e E4 in corrispondenza della faccia inferiore 11b dello strato 11 (figura 12). Come si evince, nell’esempio non limitativo, tali elettrodi E1-E4 sono elettrodi a pettine, e comprendono quindi una serie di porzioni o denti o diti che preferibilmente si estendono sostanzialmente paralleli tra loro, qui nella direzione longitudinale L dello strato 11, e/o preferibilmente equidistanziati (ovvero ad una distanza reciproca sostanzialmente costante), a partire da rispettive porzioni collettrici o di distribuzione.

Riferendosi ad esempio alle figure 11 e 12, le lettere “D” e “F”, seguite dal numero identificativo del relativo elettrodo, indicano appunto le citate porzioni di distribuzione degli elettrodi E, nonché i relativi diti, rispettivamente. Come detto, i diti F degli elettrodi E che si trovano su di una medesima faccia dello strato 11 sono interdigitati. Nella configurazione preferenziale, i diti F di ciascun elettrodo a pettine E sono sostanzialmente rettilinei, ma ciò - per quanto preferibile - non costituisce caratteristica essenziale, i diti potendo avere ad esempio anche un diverso andamento. Nell’esempio, anche le porzioni di distribuzione D di due elettrodi E che si trovano su di una medesima faccia dello strato 11 sono sostanzialmente parallele tra loro, ma neppure tale caratteristica deve ritenersi essenziale.

In figura 13 è visibile una porzione di un gruppo sensore 8 in corrispondenza della quale si trova un trasduttore 20, come detto comprensivo di un elettrodo superiore E22 ed un elettrodo inferiore E23, tra i quali si trova il relativo strato piezoelettrico 21. Di preferenza, quando il trasduttore 20 è ottenuto tramite deposizione di strati successivi sul corpo 8’, è preferibile che lo strato 21 abbia dimensioni perimetrali (qui la circonferenza) maggiori rispetto a quelle degli elettrodi E22 e E23, i quali sono preferibilmente sostanzialmente uguali tra loro: la maggior dimensione perimetrale dello strato 21 rispetto agli elettrodi E22 e E23 semplifica la sovrapposizione dei vari strati di materiale durante il processo di deposizione, ad esempio tramite serigrafia. Il trasduttore 20 opera essenzialmente come sensore di pressione, ovverosia lo strato 21 genera una tensione (o differenza di potenziale elettrico) quando lo strato 21 viene compresso, ovvero quando l’elettrodo superiore E22 viene spinto verso l’elettrodo inferiore E23, ovverosia quando il corpo flottante 7 viene sollecitato sulla superficie di rilevazione 8a in una direzione sostanzialmente parallela all’asse X del cuscinetto.

In figura 14 è visibile una porzione di un gruppo 8 in corrispondenza della quale si trova un trasduttore 10, come detto comprensivo dello stato piezoelettrico 11, con almeno due elettrodi a pettine inferiori (qui non visibili) in configurazione interdigitata o alternata, ed almeno due elettrodi a pettine superiori E1 e E3 in configurazione interdigitata o alternata. L’area dello strato 11 - che può essere ad esempio compresa tra 1 e 600 mm<2 >, preferibilmente compresa tra 2 e 100 mm<2 >- è tale da ricoprire gli elettrodi inferiori E2, E4, o quanto meno la parte prevalente dei loro diti F2 e F4.

Dalle viste sezionate di cui alle figure 15-19 si nota come, in varie forme di attuazione, i diti F dei vari elettrodi E siano sostanzialmente simmetrici ed in posizioni reciprocamente affacciate o contrapposte. In particolare, ciascun dito F1 dell’elettrodo superiore E1 è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad un rispettivo dito F2 dell’elettrodo inferiore E2, ed ha preferibilmente forma e dimensioni sostanzialmente uguali a quest’ultimo; similmente, ciascun dito F3 dell’elettrodo superiore E3 è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad un rispettivo dito F4 dell’elettrodo inferiore E4, ed ha preferibilmente forma e dimensioni sostanzialmente uguali a quest’ultimo.

Riferendosi ad esempio alla figura 19, in forme di attuazione di questo tipo, i diti adiacenti F1 e F3 degli elettrodi superiori E1 e E3 si estendono sostanzialmente ad una prima distanza D1 l’uno dall’altro, mentre la distanza reciproca D2 tra due diti successivi F1 dell’elettrodo E1, rispettivamente tra due diti successivi F3 dell’elettrodo E3, è sostanzialmente non inferiore al doppio della prima distanza D1, preferibilmente sostanzialmente pari al doppio della distanza D1. Dall’altro lato, anche i diti adiacenti F2 e F4 degli elettrodi inferiori E2 e E4 si estendono sostanzialmente alla suddetta prima distanza D1 l’uno dall’altro, e la distanza reciproca D2 tra due diti successivi F2 dell’elettrodo E2, rispettivamente tra due diti successivi F4 dell’elettrodo E4, è analogamente sostanzialmente non inferiore al doppio della prima distanza D1, preferibilmente sostanzialmente pari al doppio della distanza D1.

Lo strato piezoelettrico 11 è di preferenza formato con un materiale ceramico, quale un PZT (miscela di zirconato e titanato di piombo), che deve preventivamente essere sottoposto ad un processo di polarizzazione, particolarmente quando è necessario ottenere la polarizzazione del materiale piezoelettrico con orientazione diversa da quella di successiva eccitazione meccanica: a tale scopo, tra almeno uno degli elettrodi inferiori E2 e E4, da un lato, ed almeno uno degli elettrodi superiori E1 e E3, dall’altro lato, viene applicato un campo elettrico (indicativamente compreso tra 1 e 5 kV/mm), tale da orientare i dipoli elettrici interni allo strato 11 in un’unica direzione (tale operazione essendo in genere nota come “poling”). Come è noto, per l’esecuzione della fase di polarizzazione, il trasduttore 10 - ovvero lo strato 11 – viene normalmente scaldato ad una determinata temperatura, ad esempio compresa tra i 120° e i 140°C, normalmente comunque inferiore alla temperatura di Curie, che è variabile a seconda del materiale piezoelettrico scelto (si assuma qui il caso di una ceramica piezoelettrica con una temperatura di Curie di circa 350°C). Dopo il raggiungimento di tale temperatura viene applicata la tensione elettrica per un certo lasso di tempo, ad esempio compreso tra 1 e 50 minuti, preferibilmente compreso tra 10 e 20 minuti, tale tensione essendo poi mantenuta anche durante il successivo raffreddamento del materiale, al cessare del riscaldamento.

Giova rammentare che l’effetto piezoelettrico (ossia la capacità di un materiale di fornire una differenza di potenziale quando sollecitato meccanicamente, ovvero di deformarsi se sottoposto ad un campo elettrico), è essenzialmente basato su distorsioni del suo reticolo cristallino. Un tipo molto comune di ceramica piezoelettrica, come il PZT, è contraddistinto da un reticolo cubico a facce centrate quando si trova ad una temperatura superiore alla temperatura di Curie, dove ai vertici di tali facce vi sono atomi metallici (ad esempio piombo), al centro di tali facce vi sono atomi di ossigeno, e al centro del reticolo vi è un atomo più pesante dell’ossigeno (ad esempio titanio, zirconio). Al di sotto della temperatura di Curie il reticolo è tetragonale o romboedrico, a seconda della percentuale relativa di Titanio e Zirconio. Normalmente si utilizzano concentrazioni vicine al 50% dove convivono entrambe le fasi. Potrebbe essere vantaggioso utilizzare composizioni di PZT sbilanciate sul Ti che presentano temperature di Curie superiori, ad esempio di circa il 60% Ti e 40% Zr. Nel caso in cui non vengano superate temperature dell’ordine dei 200°C è comunque consigliabile rimanere in prossimità del confine tra le zone morfotropiche, comprese tra 45% e 55% di concentrazione relativa, preferibilmente per una concentrazione relativa del 52% in Ti. E’ inoltre vantaggioso utilizzare droganti, ad esempio Niobio, per migliorare la risposta dei sensori piezoelettrici (concentrazione preferita inferiore al 1% in peso).

L’atomo centrale più pesante può assumere una posizione stabile asimmetrica, causando uno squilibrio nelle cariche che si estrinseca nella formazione di un dipolo elettrico. I materiali piezoelettrici vengono quindi polarizzati mediante un intenso campo elettrico, normalmente supportato da un riscaldamento, che ne orienta i dipoli come desiderato, e provoca una polarizzazione collettiva stabile nei limiti di sollecitazione meccanica, termica od elettrica del materiale. Al termine del processo di polarizzazione il materiale è distorto nel suo reticolo e reagisce a sollecitazioni, meccaniche o elettriche, col medesimo meccanismo di spostamento di massa e di carica, e generando una variazione di carica sulle sue superfici. Se il materiale non è polarizzato il fenomeno avviene ugualmente ma essendo i vari domini disposti a caso i vari effetti si annullano a vicenda.

La polarizzazione è nel piano dello strato piezoelettrico 11, in direzione alternata tra elettrodi di polarizzazione al potenziale positivo (+) ed al potenziale negativo (-). E’ stato recentemente dimostrato come la fase di polarizzazione causi una migrazione delle vacanze di ossigeno verso il polo di polarizzazione a potenziale negativo (si veda ad esempio G. Holzlechner et al, “Oxygen vacancy redistribution in PbZrxTi1- xO3 (PZT) under the influence of an electric field”, in Solid State Ionics 262:625-629, 2014). E’ stato inoltre dimostrato come una maggiore concentrazione di vacanze di ossigeno provochi una riduzione nella polarizzazione della ceramica piezoelettrica (si veda ad esempio A. B, Joshi et al, “Effect of oxygen vacancies on crystallization and piezoelectric performance of PZT”, in Ferroelectrics Vol 494, 117–122, 2016.

Nel caso specifico qui considerato si avrà quindi una maggiore qualità del materiale piezoelettrico dello strato 11 in prossimità degli elettrodi che, in fase di polarizzazione, sono stati posti al potenziale positivo: per qualità del materiale si intende in questo caso una struttura più ordinata del reticolo cristallino, dovuta ad una minore concentrazione di vacanze di ossigeno o, per converso, ad una maggiore concentrazione di ioni di ossigeno che vanno nel caso ideale ad occupare tutti i siti disponibili O in una forma di cristallo ad esempio del tipo ABO3 dove nel caso più comune che è quello del PZT corrispondono a piombo (Pb=A), Zirconio o Titanio (B=Zr oppure B=Ti). La polarizzazione del materiale è quindi più intensa in prossimità degli elettrodi collegati al potenziale positivo, ove sono migrati gli ioni ossigeno (negativi), lasciando in prossimità degli elettrodi collegati al potenziale negativo le vacanze di ossigeno (positive).

Conformemente ad un ulteriore aspetto preferenziale dell’invenzione, la polarizzazione dello strato piezoelettrico 11 viene effettuata con una configurazione di collegamento elettrico dei vari elettrodi a pettine superiori ed inferiori che è differente rispetto alla configurazione di collegamento elettrico dei medesimi elettrodi che viene successivamente utilizzata quando il trasduttore piezoelettrico 10 è impiegato per rilevare uno sforzo di taglio. Detto in altri termini, lo strato 11 risulta provvisto di elettrodi che servono almeno in parte sia ai fini di una polarizzazione dello strato di materiale piezoelettrico che ai fini di una successiva misura o rilevazione di un segnale elettrico generato dallo stesso strato 11.

La figura 19 schematizza appunto una possibile fase di polarizzazione di un trasduttore 10, ovvero dello strato piezoelettrico 11, nella quale gli elettrodi E1 e E2 sono elettricamente collegati tra loro al potenziale negativo (-), mentre gli elettrodi E3 e E4 sono elettricamente collegati tra loro al potenziale positivo (+), ed elettricamente isolati rispetto agli elettrodi E1 e E2. Gli ioni ossigeno tenderanno quindi a concentrarsi in prossimità delle zone comprese tra i diti F3 e F4, in parte nella zona sottostante gli elettrodi e in parte nella zona senza elettrodi, tra le coppie di diti F3-F4 e F1-F2 nella zona più vicina a F3-F4 carica positivamente, mentre le vacanze di ossigeno tenderanno a concentrarsi in prossimità delle zone comprese tra i diti F1 e F2, in parte nella zona sottostante gli elettrodi e in parte nella zona senza elettrodi, tra le coppie di diti F3-F4 e F1-F2 nella zona più vicina a F1-F2 carica negativamente.

Nella figura 19 le piccole frecce VP al centro dello strato 11 esemplificano i vettori di polarizzazione, determinati dall’applicazione della differenza di potenziale tra gli elettrodi E1 e E3, da un lato, e gli elettrodi E2 e E4, dall’altro lato. Come si evince, l’asse di polarizzazione, indicato con PA, si estende nella direzione W, ovverosia è trasversale alla direzione longitudinale L. Le zone del materiale piezoelettrico che si estendono assialmente (direzione H) tra ciascuna coppia di diti sovrapposti F1-F2 e F3-F4 risultano meno polarizzate rispetto alle zone del materiale che si estendono trasversalmente (direzione W) tra le suddette coppie di diti: ciò è essenzialmente dovuto alla deformazione delle zone polarizzate che si trovano tra le suddette coppie di diti, che tendono ad assottigliarsi ed allungarsi.

La figura 20 illustra invece come, nel successivo impiego del trasduttore 10 ai fini di rilevazione, gli elettrodi E1-E4 vengano sfruttati con una configurazione di collegamento elettrico che è differente rispetto a quella utilizzata in fase di polarizzazione dello strato 11.

In particolare, gli elettrodi superiori E1 e E3 sono elettricamente collegati tra loro (qui, a puro titolo di esempio, al potenziale positivo ), mentre gli elettrodi inferiori E2 e E4 sono elettricamente collegati tra loro (qui, a puro titolo di esempio, al potenziale negativo -) e sono elettricamente isolati rispetto agli altri due elettrodi E1 e E3. In tal modo, uno sforzo di taglio applicato allo strato piezoelettrico 11 avente almeno una componente nella direzione longitudinale L genera tra gli elettrodi E1 e E3, da un lato, e gli elettrodi E2 e E4, dall’altro lato, una differenza di potenziale la cui entità è sostanzialmente proporzionale allo sforzo di taglio applicato.

La figura 21 è intesa appunto ad evidenziare in modo schematico il comportamento dei vettori di polarizzazione VP, due soli dei quali schematizzati in maggior scala. Quando lo strato 11 viene sottoposto ad uno sforzo di taglio SS avente almeno una componente nella direzione di estensione dei diti F (qui sostanzialmente nella direzione longitudinale L), e quindi sostanzialmente trasversale o perpendicolare all’asse di polarizzazione, si determina in modo anisotropo una rotazione dei vettori VP, che causa la comparsa di una carica tra gli elettrodi superiori E1 e E3 e gli elettrodi inferiori E3 e E4.

Si apprezzerà in ogni caso che, prevedendo sul gruppo sensore 8 più trasduttori 10 orientati in modo diverso, risulta possibile rilevare, tramite il corpo flottante 7, sia l’entità delle sollecitazioni che il cuscinetto 6 impartisce al corpo di involucro 2, sia la direzione in cui avvengono tali sollecitazioni.

Un esempio di questo tipo è illustrato in figura 5 e, più in dettaglio, in figura 22, dove il gruppo sensore 8 include tre trasduttori 10 distribuiti angolarmente secondo la circonferenza del gruppo stesso, in modo da rilevare sforzi di taglio SS orientati sostanzialmente a 120° l’uno dall’altro. Nell’esempio non limitativo delle figure 5 e 22 sono parimenti previsti tre trasduttori 20 per la rilevazione di sforzi normali, ovvero nella direzione assiale X del cuscinetto. Naturalmente è possibile prevede nel gruppo sensore 8 un numero differente di trasduttori 10 e/o 20.

Le forme di attuazione descritte con riferimento alle figure 19-21 -contraddistinte da una disposizione simmetrica tra i diti F1 e F3 degli elettrodi superiori E1 e E3 e i diti F2 e F4 degli elettrodi inferiori E2 e E4, con i diti dei primi sostanzialmente affacciati o sovrapposti ai diti dei secondi - consentono di rilevare deformazioni dello strato 11 che avvengono (o hanno almeno una componente) nella direzione longitudinale (L) del relativo strato di materiale piezoelettrico 11. Tale tipo di funzionamento è basato sulla asimmetria della polarizzazione ottenuta a causa della migrazione delle vacanze di ossigeno in precedenza citata: tuttavia, ciò non costituisce caratteristica essenziale dell’invenzione, poiché con differenti posizionamenti relativi tra i diti F e/o differenti configurazioni di collegamento elettrico degli elettrodi E in fase di polarizzazione ed utilizzo possono essere ottenuti modi di funzionamento differenti.

Ad esempio, le figure 23-26 si riferiscono a forme di attuazione contraddistinte da una disposizione asimmetrica tra gli elettrodi superiori E1, E3 e gli elettrodi inferiori E2, E4, ovvero dei relativi diti. Dalla figura 23 si nota come la struttura generale del trasduttore 10 sia sostanzialmente simile a quella già in precedenza descritta, cosi come simili possono essere le modalità di fabbricazione, ad esempio tramite tecniche di deposizione serigrafica a strati sovrapposti. La disposizione dei diti F degli elettrodi E è invece diversa: in particolare, la distanza tra diti adiacenti di due diversi elettrodi è minore della distanza tra due diti successivi di un medesimo elettrodo.

Riferendosi in particolare anche alla figura 24, in varie forme di attuazione di questo tipo, i diti F1 e F3 più prossimi tra loro degli elettrodi superiori E1 e E3 si estendono (qui nella direzione longitudinale L) sostanzialmente ad una prima distanza D1 l’una dall’altra, mentre la distanza reciproca D2 tra due diti successivi F1 dell’elettrodo E1 è maggiore del doppio della distanza D1 (nell’esempio all’incirca il triplo di D1); anche i diti successivi F3 dell’elettrodo E3 sono sostanzialmente alla distanza D2 tra loro. Si noti che anche i diti F1 e F3 meno prossimi tra loro degli elettrodi superiori E1 e E3 si estendono ad una distanza reciproca D3 che è inferiore alla distanza D2 (nell’esempio all’incirca il doppio di D1).

Dall’altro lato, i diti F2 e F4 più prossimi tra loro degli elettrodi inferiori E2 e E4 si estendono (qui nella direzione longitudinale L) sostanzialmente alla suddetta prima distanza D1 l’una dall’altra, e i diti successivi F2 dell’elettrodo E2, rispettivamente i diti successivi F4 dell’elettrodo E4, sono sostanzialmente alla suddetta distanza D2. Anche i diti F2 e F4 meno prossime tra loro degli elettrodi inferiori E2 e E4 si estendono sostanzialmente alla distanza D3 l’una dall’altra.

Dalla figura 24 si nota altresì come ciascun dito F1 dell’elettrodo E1 è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad un rispettivo dito F2 dell’elettrodo E2, e ciascun dito F3 dell’elettrodo E3 è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad un rispettivo dito F4 dell’elettrodo E4.

Anche in questo caso, la polarizzazione dello strato piezoelettrico 11 viene effettuata con una configurazione di collegamento elettrico dei vari elettrodi che è differente rispetto alla configurazione di collegamento elettrico poi elettrodi utilizzata quando il trasduttore piezoelettrico 10 deve rilevare uno sforzo di taglio.

La figura 24 schematizza appunto una possibile fase di polarizzazione del trasduttore 10, ovvero dello strato piezoelettrico 11, nel corso della quale gli elettrodi E1 e E2 sono elettricamente collegati tra loro al potenziale negativo (-), e gli elettrodi E3 e E4 sono elettricamente collegati tra loro al potenziale positivo (+), ed elettricamente isolati rispetto agli altri due elettrodi E1 e E2. Anche in questo caso le frecce VP al centro dello strato 11 esemplificano i vettori di polarizzazione, determinati dall’applicazione della differenza di potenziale tra gli elettrodi E1 e E2, da un lato, e gli elettrodi E3 e E4, dall’altro lato.

La figura 25 illustra invece come, nell’impiego effettivo del trasduttore 10 a fini di rilevazione di uno sforzo di taglio, la configurazione di collegamento elettrico degli elettrodi E1-E4 sia differente da quella utilizzata in fase di polarizzazione dello strato 11. In particolare, gli elettrodi superiori E1 e E3 sono elettricamente collegati tra loro (qui, a puro titolo di esempio, al potenziale positivo ), e gli elettrodi inferiori E2 e E4 sono elettricamente collegati tra loro (qui, a puro titolo di esempio, al potenziale negativo -), ed elettricamente isolati rispetto agli altri due elettrodi E1 e E3.

In questo modo, come esemplificato in figura 26, uno sforzo di taglio SS applicato allo strato 11 trasversalmente alla direzione longitudinale L (ovvero della direzione W) genera tra gli elettrodi E1 e E3, da un lato, e gli elettrodi E2 e E4, dall’altro lato, una differenza di potenziale avente entità proporzionale a tale sforzo di taglio SS. La variazione del vettore di polarizzazione che genera una carica sugli elettrodi può essere visualizzata come una rotazione del vettore di polarizzazione causata dallo sforzo di taglio. La lettura potrebbe avvenire anche collegando solo una coppia di elettrodi sulle facce opposte, ad esempio gli elettrodi E1 e E2.

Come si intuisce, prevedendo ad esempio sul gruppo 8 un primo trasduttore 10 secondo le figure 14-21 ed un secondo trasduttore 10 secondo le figure 23-26, ma con i rispettivi diti F tutti orientati in una medesima direzione, sarà comunque possibile rilevare sia i carichi che intervengono sostanzialmente in una prima direzione (ad esempio corrispondente alla direzione longitudinale L) tramite il primo trasduttore, sia i carichi che intervengono in una seconda direzione sostanzialmente perpendicolare alla prima direzione (ad esempio corrispondente alla direzione trasversale W) tramite il secondo trasduttore. Un tale tipo di realizzazione consente ad esempio di semplificare la fase di deposizione serigrafica dei trasduttori.

Lo stesso risultato è ad esempio ottenibile anche prevedendo sul gruppo 8 un primo ed un secondo trasduttore 10 dello stesso tipo (ad esempio secondo le figure 14-21), ma con i diti del primo orientati in modo differente rispetto ai diti del secondo, ad esempio perpendicolarmente: una tale realizzazione consente di ottenere dai trasduttori segnali più simili tra loro.

Le figure 27-29 si riferiscono ad altre forme di attuazione, contraddistinte da una disposizione asimmetrica tra gli elettrodi superiori E1, E3 e gli elettrodi inferiori E2, E4, ovvero dei relativi diti F, in particolare, una disposizione dove i diti di almeno uno degli elettrodi superiori E1, E3 sono sfalsati rispetto ai diti di almeno uno degli elettrodi inferiori E2, E4 nella direzione W.

La struttura generale del trasduttore 10 è sostanzialmente simile a quella illustrata con riferimento alle figure precedenti, a parte la succitata disposizione sfalsata, cosi come simili possono essere le modalità di fabbricazione, ad esempio tramite tecniche di deposizione serigrafica a strati sovrapposti. Dalle figure 27-29 si evince infatti la diversa disposizione dei diti F degli elettrodi E: anche in questo caso la distanza tra i diti adiacenti di due diversi elettrodi è minore della distanza tra due diti successivi di un medesimo elettrodo, ma i diti F di un elettrodo superiore sono almeno in parte in posizione sfalsata rispetto ai diti di un elettrodo inferiore.

Riferendosi in particolare alla figura 27, in varie forme di attuazione di questo tipo i diti F1 e F3 più prossimi tra loro degli elettrodi superiori E1 e E3 si estendono (qui nella direzione longitudinale L) sostanzialmente ad una prima distanza D1 l’una dall’altra, mentre la distanza reciproca D2 tra due diti successivi F1 dell’elettrodo E1 è maggiore del doppio della distanza D1 (nell’esempio all’incirca il triplo di D1); anche i diti successivi F3 dell’elettrodo E3 sono sostanzialmente alla distanza reciproca D2. Si noti che anche i diti F1 e F3 meno prossimi tra loro degli elettrodi superiori E1 e E3 si estendono ad una distanza reciproca D3 che è inferiore alla distanza D2 (nell’esempio all’incirca il doppio di D1). Dall’altro lato, i diti F2 e F4 più prossimi tra loro degli elettrodi inferiori E2 e E4 si estendono (qui nella direzione longitudinale L) sostanzialmente alla prima distanza D1 l’una dall’altra, e i diti successivi F2 dell’elettrodo E2, rispettivamente i diti successivi F4 dell’elettrodo E4, sono sostanzialmente alla distanza D2. Anche i diti F2 e F4 meno prossimi tra loro degli elettrodi inferiori E2 e E4 si estendono sostanzialmente alla distanza D3 l’una dall’altra.

Ciò che differenzia la disposizione delle figure 27-29 da quella delle figure 19-20 e 24-26 è che ciascun dito F3 dell’elettrodo superiore E3 è in posizione sfalsata rispetto ad un rispettivo dito F4 dell’elettrodo inferiore E4, e ciascun dito F1 dell’elettrodo superiore E1 è in posizione sfalsata rispetto ad un rispettivo dito F2 dell’elettrodo inferiore E2, preferibilmente con ciascun dito F1 dell’elettrodo superiore E1 in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad un rispettivo dito F4 dell’elettrodo inferiore E4. Più in generale, ciascun dito F di uno fra i due elettrodi superiori E1 e E3 è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad un rispettivo dito F di uno fra i due elettrodi inferiori E2 e E4, mentre ciascun dito F dell’altro fra i due elettrodi superiori E1 e E3 è in posizione sostanzialmente sfalsata rispetto ad un rispettivo dito F dell’altro fra i due elettrodi inferiori E2 e E4: come detto, nell’esempio illustrato, i diti F1 dell’elettrodo superiore E1 sono in posizione sovrapposta o allineata rispetto ai diti F4 dell’elettrodo inferiore E4, mentre i diti F3 dell’elettrodo superiore E3 sono in posizione sfalsata rispetto di diti F2 dell’elettrodo inferiore E2.

Anche in questo caso, la polarizzazione dello strato piezoelettrico 11 viene effettuata con una configurazione di collegamento elettrico dei vari elettrodi che è differente rispetto alla configurazione utilizzata quando il trasduttore piezoelettrico 10 è impiegato per rilevare uno sforzo di taglio.

La figura 27 schematizza appunto la fase di polarizzazione del trasduttore 10, ovvero dello strato piezoelettrico 11, nel corso della quale i quattro elettrodi E1, E2, E3 e E4 sono elettricamente isolati tra loro e la differenza di potenziale è applicata tra uno dei due elettrodi superiori - qui l’elettrodo E3, posto a potenziale positivo (+), ed uno tra i due elettrodi inferiori - qui l’elettrodo E2, posto a potenziale negativo (-), dove i due elettrodi ai quali è applicata la differenza di potenziale sono preferibilmente quelli i cui diti F sono in posizione reciprocamente sfalsata (qui i diti F3 e F2 degli elettrodi E3 e E2). Di nuovo, le frecce VP al centro dello strato 11 esemplificano i vettori di polarizzazione, determinati dall’applicazione della differenza di potenziale tra gli elettrodi E3 e E2. Si otterrebbe un segnale relativo allo sforzo di taglio anche polarizzando tra gli elettrodi E1 ed E4 e poi misurando la deformazione tra E3 ed E2, ma si avrebbe un maggior effetto sul segnale dalla compressione normale che si vuole invece in generale disaccoppiare.

I vettori di polarizzazione VP possono avere differente valore a fronte di una differente distanza tra i diti F3 degli elettrodi E3 posti a potenziale positivo (+), e rispettivi diti F2 degli elettrodi inferiori E2 posti a potenziale negativo (-); lo strato 11 può avere zone con differente polarizzazione.

La figura 28 illustra invece come, nell’impiego effettivo del trasduttore 10, gli elettrodi E1-E4 vengano collegati elettricamente in una configurazione differente rispetto a quella utilizzata in fase di polarizzazione dello strato 11. In particolare, i quattro elettrodi E1, E2, E3 e E4 sono sempre elettricamente isolati tra loro, e tra gli elettrodi E1 e E4 viene rilevata la differenza di potenziale indotta nello strato 11 a seguito di uno sforzo di taglio (nell’esempio non limitativo illustrato, l’elettrodo E1 rileva il potenziale negativo - e l’elettrodo E4 rileva il potenziale positivo ). Si apprezzerà quindi che, di preferenza, gli elettrodi E impiegati ai fini della rilevazione di uno sforzo di taglio sono gli elettrodi i cui diti sono in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata.

In questo modo, come esemplificato in figura 29, uno sforzo di taglio SS applicato allo strato 11 trasversalmente alla direzione longitudinale L genera tra gli elettrodi E1 e E4 una differenza di potenziale avente entità proporzionale a tale sforzo di taglio SS. La variazione del vettore di polarizzazione che genera una carica sugli elettrodi può essere visualizzata come una rotazione del vettore di polarizzazione causata dallo sforzo di taglio.

In vari esempi di attuazione in precedenza descritti allo strato piezoelettrico 11 sono associati due elettrodi a pettine superiori E1 e E3 e due elettrodi a pettine inferiori E2 e E4: tuttavia, in altre forme di attuazione, il numero di elettrodi a pettine potrebbe essere maggiore e/o il numero di elettrodi e/o di diti superiori potrebbe essere diverso dal numero di elettrodi e/o di diti inferiori.

Naturalmente anche lo strato piezoelettrico 21 di un trasduttore 20 deve essere preventivamente sottoposto a polarizzazione. Nel caso dello strato piezoelettrico 21 il relativo asse di polarizzazione PA si estende in una direzione trasversale (H) ad un piano identificato dallo strato 21, come indicato in figura 13: in questo caso gli elettrodi impiegati in fase di lettura coincidono con quelli utilizzati in fase di polarizzazione.

In generale, la direzione di polarizzazione è perpendicolare allo strato piezoelettrico 11 o 21 nel caso in cui elettrodi di polarizzazione e di misura coincidano.

Come in precedenza indicato - si vedano ad esempio le figure 4 e 7- al gruppo sensore 8 è preferibilmente associato un connettore CB per il collegamento elettrico ad un sistema esterno, comprendente una pluralità di terminali C (figura 5), aventi ciascuno un’estremità in contatto elettrico con una rispettiva piazzola P prevista sul corpo 8’. La figura 22 esemplifica il caso di diciotto piazzole P, e quindi diciotto terminali C (quatto per ciascun trasduttore 10 e due per ciascun trasduttore 20), ma evidentemente tale numero dipende dal numero e dal tipo di trasduttori piezoelettrici previsti (a due o quattro o sei elettrodi, eccetera), eventualmente con alcuni collegamenti in comune.

Il connettore CB può essere sfruttato con vantaggio per il collegamento ad una attrezzatura di produzione impiegata ai fini dell’esecuzione della polarizzazione, ossia con una prima configurazione di collegamento elettrico in conformità con quanto in precedenza descritto (si veda ad esempio la figura 19); in seguito, all’atto dell’installazione del dispositivo 1, il connettore 5 ed il cablaggio 5a potranno essere impiegati per il collegamento elettrico dei trasduttori 10 e/o 20 ad un sistema esterno che utilizza le corrispondenti rilevazioni, con una seconda configurazione di collegamento elettrico in conformità con quanto in precedenza descritto (si veda ad esempio la figura 20).

Le figure 30-31 illustrano una forma di attuazione in cui il bordo di aggancio del corpo di involucro 2, anziché essere un bordo continuo, è definito da una serie di alette o dentini 3d’, particolarmente sporgenti in direzione assiale dalla parete 3b del coperchio 3. Le figure 30-31 si prestano anche ad illustrare il caso di una parete del corpo di involucro avente una pluralità di interruzioni assiali, onde definire una pluralità di alette flessibili, ciascuna definente una rispettiva parte del bordo di aggancio.

Le figure 32-33 si riferiscono invece ad una diversa forma di attuazione, in cui il corpo di involucro 4 comprende due parti 3, 4 assicurate tra loro tramite ribaditura, ovvero piegando una o più porzioni di una parte di corpo sull’altra parte di corpo. Nell’esempio, la parete esterna 3b del coperchio 3 presenta dei recessi 3g, in corrispondenza dei quali la stessa parete 3b definisce delle linguette 3h che sono ripiegate sulla parete di fondo 4a della base 4. Preferibilmente anche la parete interna 3c del coperchio 3 presenta simili linguette 3i ripiegate sulla parete 4a della base 4.

Le figure 34 e 35 sono relative ad una variante di attuazione in cui i mezzi elastici che sollecitano il corpo flottante 7 verso il gruppo sensore 8 sono costituiti da elementi distinti rispetto al corpo di involucro 2. In questo esempio nella parete 3a del coperchio 3 sono previste bugne 3l rivolte verso l’esterno del corpo 4, per il posizionamento di rispettivi elementi elastici, ad esempio molle a lamina o a tazza, uno dei quali indicato con 3f’ in figura 35.

In precedenza è stato esemplificato il caso di fissaggio del corpo di involucro 2 in corrispondenza di una superficie periferica interna dell’anello 6a, ma ciò non costituisce caratteristica essenziale. A tale scopo, le figure 36-37 esemplificano il caso di un corpo di involucro conformato per l’accoppiamento con la superficie periferica esterna dell’anello 6a, particolarmente in corrispondenza di una relativa gola o sede anulare indicata con 6e. Per un tale caso la parete esterna 6a del coperchio 3 potrà essere più alta rispetto ai casi in precedenza esemplificati, ed il bordo di aggancio 3d modificato di conseguenza; gole del tipo indicato con 6e sono previste in vari cuscinetti disponibili in commercio.

In varie forme di attuazione i mezzi sensori del dispositivo di rilevazione in accordo all’invenzione comprendono inoltre un elemento sensore sul corpo di involucro, predisposto per rilevare un movimento angolare dell’anello rotante del cuscinetto o di un elemento associato a tale anello rotante e girevole con esso: in forme di attuazione di questo tipo è quindi possibile ricavare anche parametri relativi alla rotazione del cuscinetto, quali la velocità o l’accelerazione. Il suddetto elemento sensore, che sostanzialmente appartiene ad un trasduttore di posizione angolare, preferibilmente montato sul gruppo sensore.

Forme di attuazione di questo tipo sono esemplificate nelle figure 38-43. Nel caso illustrato, sul corpo 8’ del gruppo sensore 8 è montato almeno un sensore di rotazione o di movimento angolare, indicato con 30, che è predisposto per rilevare la rotazione o il movimento angolare di almeno un elemento di eccitazione, indicato con 31, che è girevole o mobile angolarmente con l’anello rotante 6b del cuscinetto 6.

Nell’esempio raffigurato, il citato elemento girevole 31 ha forma di disco anulare e può essere quindi costituito una ruota fonica o simile, ma ciò non costituisce caratteristica essenziale, potendo l’elemento 31 essere sostituito da uno o più elementi discreti (ad esempio uno o più piccoli magneti) atto/atti ad eccitare il sensore di rotazione 30. Il trasduttore o encoder impiegato può infatti essere di qualsiasi tipo idoneo allo scopo, ad esempio un encoder capacitivo o induttivo, oppure un encoder magnetico, oppure un encoder ottico, nel qual caso il sensore di rotazione 30 potrà essere un sensore di prossimità, oppure un sensore magnetico (ad esempio ad effetto di Hall o magnetoresistivo), oppure un sensore ottico, rispettivamente.

In varie forme di attuazione preferenziali il sensore 30 è un sensore magnetico, quale un sensore ad effetto Hall o un sensore magnetoresistivo, ad esempio in forma di componente elettronico con un corpo provvisto di terminali elettrici, quale un componente atto al montaggio superficiale (SMD). In varie forme di attuazione il sensore 30 comprende due elementi magnetici di rilevazione (ad esempio integrati in un unico componente o involucro), particolarmente provvisto di due rispettivi terminali o uscite per rispettivi segnali, del tipo atto a rilevare anche la direzione di rotazione o il verso del movimento angolare. Un sensore magnetico 30 atto ad un montaggio e/o una saldatura sul corpo 8’ del gruppo sensore 8 può comprendere anche almeno un sensore piezoelettrico 10 e/o 20.

Il sensore 30 è montato sul gruppo 8 preferibilmente in corrispondenza di una relativa apertura passante, indicata con 8b ad esempio nelle figura 38, 39 e 42. Una simile apertura passante, indicata con 4d ad esempio nelle figure 40-41, è definita nel corpo di involucro 4 in posizione corrispondente, qui nella parete di fondo 4a della base 4: in tal modo, una parte sensibile del sensore di rotazione 30 può essere direttamente affacciata verso l’esterno del corpo di involucro 4, particolarmente verso l’elemento di eccitazione 31 portato dall’anello rotante 6b del cuscinetto (l’apertura 4d potrebbe peraltro non essere indispensabile, in caso di una base 4 in materiale non metallico e di un sensore 30 di tipo capacitivo o induttivo o magnetico).

Nell’esempio non limitativo raffigurato - si vedano ad esempio di nuovo le figure 40-41 - al gruppo sensore 8 è associato un secondo connettore CB’ con relativi terminali C’, connessi a piazzole P30 (vedere figura 42) definite ad una prima estremità di rispettive piste conduttive di collegamento T30, in corrispondenza delle seconde estremità di tali piste essendo invece definite piazzole P30’ per il collegamento del sensore di rotazione 30.

Per un tale caso, in varie forme di attuazione, il corpo flottante 7 è provvisto di un secondo passaggio, indicato con 7b nelle figure 40 e 41, che si trova in corrispondenza della posizione di montaggio del connettore CB’ ed è dimensionato in modo da evitare interferenze meccaniche tra il corpo flottante 7 e tale connettore. Anche in questo caso, un simile passaggio 3e’ è previsto sul coperchio 3, in corrispondenza del quale può essere montata una relativa cornice o telaio 9’, similmente a quanto in precedenza descritto per il passaggio 3e ed il telaio 9 relativi al connettore CB. Anche in questo caso al connettore CB’ risulta quindi collegabile un connettore esterno 5’, con relativo cablaggio 5a’ per il trasporto dei segnali relativi al sensore 30 ad un sistema esterno.

E’ comunque evidente che, in accordo ad altre forme di attuazione non illustrato, in luogo dei due connettori CB e CB’, il gruppo sensore 8 può essere dotato di un unico connettore, ad esempio un solo connettore CB, cui faranno capo tutte le piste/piazzole conduttive previste sul corpo 8’, ovvero le piste/piazzole relative ai mezzi sensori di sforzo 10 e/o 20 e le piste relative al sensore di rotazione 30.

L’elemento di eccitazione girevole 31 - che come detto può essere di vario tipo in funzione del tipo di sensore di rotazione 30 utilizzato - viene fissato all’anello rotante 6b del cuscinetto, o ad un elemento girevole con esso, in posizione tale per cui la rotazione di tale elemento 31 sia rilevabile dal sensore 30. Nel caso esemplificato l’elemento 31 è montato sull’anello rotante 6b in una posizione affacciata al fondo del corpo di involucro, ovvero la parete 4a della base 4, come visibile ad esempio in figura 43 di modo che - tramite i passaggi 8b del corpo 8’ e 4d della base 4 – la parte sensibile del sensore 30 risulti a sua volta direttamente affacciata all’elemento di eccitazione 31.

Anche in questo caso è possibile una configurazione invertita rispetto a quella rappresentata, qualora l’anello stazionario del cuscinetto sia l’anello interno (nel qual caso l’elemento 31 potrebbe essere fissato all’anello esterno 6a ed il dispositivo 1 fissato all’anello interno 6b).

La figura 43 evidenzia un possibile modo di montaggio dell’elemento di eccitazione 31, in corrispondenza di una cavità o sede 6b’ prevista in corrispondenza del lato circonferenziale esterno dell’anello 6b del cuscinetto. Nell’esempio di figura 43 l’elemento di eccitazione 31 si estende sostanzialmente in un verso radiale: tuttavia, in altre realizzazioni, tale elemento potrebbe anche estendersi in un verso assiale o sostanzialmente parallelo o concentrico all’asse di rotazione.

Come spiegato, in varie forme di attuazione preferenziali, il corpo di involucro del dispositivo di rilevazione in accordo all’invenzione è assicurato in modo meccanico ad una parte stazionaria del cuscinetto, particolarmente mediante un aggancio a scatto o similare, comunque in modo che eventuali sforzi applicati al cuscinetto vengano trasferiti anche al corpo di involucro. Tale fissaggio deve essere necessariamente robusto ed affidabile, onde evitare disaccoppiamenti accidentali tra dispositivo e cuscinetto.

Per questo motivo, per il caso in cui risulti necessario comunque separare le due parti in questione (ad esempio per la sostituzione o la riparazione di un dispositivo 1) risulta conveniente prevede un dispositivo estrattore, appositamente configurato per separare un dispositivo di rilevazione da un corrispondente cuscinetto. Un possibile realizzazione di un tale dispositivo estrattore è illustrata in forma schematica nelle figure 44-46.

Il dispositivo estrattore, indicato complessivamente con 40, comprende un corpo di supporto 41, preferibilmente di sagoma circolare, avente una regione periferica in corrispondenza della quale sono incernierati in un loro punto intermedio una pluralità di bracci assiali 42, particolarmente distribuiti sostanzialmente secondo una circonferenza. Con 43 sono indicati alcuni dei perni impiegati per incernierare un rispettivo braccio 42 al corpo intermedio 41.

Il dispositivo 40 comprende inoltre almeno un corpo di estremità. In varie forme di attuazione il corpo di supporto 41 è disposto assialmente tra un primo corpo di estremità 44 ed un secondo corpo di estremità 46, qui definiti per semplicità anche “corpo inferiore” e “corpo superiore”, rispettivamente; per tale ragione, riferendosi all’esempio illustrato, il corpo di supporto 41 verrà anche definito per semplicità “corpo intermedio”.

Il corpo inferiore 44 non è strettamente indispensabile: se presente, il corpo inferiore 44 è conformato per l’appoggio sull’anello interno di un cuscinetto 6, e può presentare a tale scopo una punta 44a di sagoma generalmente svasata e/o una parte a flangia 44b, di dimensioni tali da poter poggiare sul solo anello interno del cuscinetto. Nell’esempio, al corpo inferiore 44 è solidale centralmente un’asta di collegamento 45, almeno parzialmente filettata, che si estende in direzione assiale e sulla quale sono impegnati sia il corpo intermedio 41, sia il corpo superiore 46. A tale scopo, i corpi 41 e 46 hanno ciascuno un rispettivo foro centrale 41a e 46a provvisto di madrevite: come si intuisce, in tal modo, i corpi 41 e 46 sono suscettibili di essere spostati lungo l’asta di collegamento 45, ovvero avvicinati o allontanati rispetto al corpo inferiore 44 (ovvero all’estremità inferiore dell’asta 45) , semplicemente ruotandoli rispetto all’asta 45.

Il corpo superiore 46 ha di preferenza almeno una porzione di corpo 46b che è conformata per facilitarne la rotazione sull’asta 45, ad esempio avente un profilo esagonale. Il corpo superiore 46 ha almeno una porzione di superficie esterna generalmente svasata o troncoconica 46c, particolarmente nella sua parte rivolta verso il corpo intermedio 41.

I bracci 42 sono incernierati in posizioni equidistanti rispetto al’asta 45 e presentano ciascuno una prima porzione di estremità 42a, qui definita anche “porzione inferiore”, definente un rispettivo dente, suscettibile di impegno con una superficie circonferenziale esterna del corpo di involucro del dispositivo 1. La porzione di estremità opposta dei bracci 42, indicata con 42b e qui definita anche “porzione superiore”, è invece suscettibile di cooperare con la suddetta superficie troncoconica 46c del corpo superiore 46.

Ai fini dell’impiego, il corpo superiore 46 viene svitato lungo l’asta 45 sino a liberare i bracci 42, o comunque farli aprire nella loro parte inferiore in misura tale per cui tra le estremità inferiori 42a possa essere ricevuto un dispositivo 1 (a tale scopo può anche essere sufficiente far sì che le estremità superiori 42b si trovino in corrispondenza di una zona di diametro ridotto della superficie troncoconica 46c del corpo superiore 46, come visibile ad esempio nelle figure 44-46, ed in tale posizione le estremità superiori 42b saranno più vicine rispetto all’asta 45 di quanto non siano le estremità inferiori 42a).

In seguito, il dispositivo estrattore 40 viene centrato sul cuscinetto 6; a tale scopo, se il corpo inferiore 44 è presente, esso viene appoggiato sull’anello interno del cuscinetto 6, sfruttando la presenza del passaggio centrale del dispositivo di rilevazione 1 che come detto ha preferibilmente diametro maggiore rispetto al passaggio centrale dell’anello interno del cuscinetto. Tale posizionamento è reso possibile dal fatto che le estremità inferiori 42a dei bracci 42 sono in una posizione allargata, tale da non interferire meccanicamente con il dispositivo 1. Tali fase è schematizzata in figura 44.

Il corpo intermedio 41 può poi essere avvitato o svitato lungo l’asta 45, onde regolarne la posizione, ovvero portare i denti definiti dalle porzioni inferiori 42a dei bracci in sostanziale corrispondenza del fronte dell’anello esterno del cuscinetto (ovvero della corrispondente zona esposta della parete circonferenziale esterna del corpo di involucro del dispositivo 1), come esemplificato in figura 45.

Con il dispositivo estrattore 40 in tale posizione, il corpo superiore 46 può quindi essere avvitato sull’asta 45, ovvero spostato lungo di essa in modo da avvicinarlo al corpo intermedio 41 (o, più in generale, all’estremità inferiore dell’asta 45). Come si intuisce, in tal modo il corpo superiore 46 opera sostanzialmente come un cuneo, ossia lo scorrimento della sua superficie troncoconica sulle estremità superiori 42b dei bracci 41 determina un allontanamento di tali estremità superiori rispetto all’asta 45 ed un contemporaneo avvicinamento, dalla parte opposta, delle estremità inferiori 42a dei bracci 42 rispetto all’asta 45, con i corrispondenti denti che possono impegnarsi rispetto alla superficie circonferenziale esterna del corpo di involucro del dispositivo 1, facendola flettere leggermente verso l’asse del cuscinetto 6, e quindi liberando il bordo di aggancio del corpo di involucro dalla relativa sede sull’anello esterno del cuscinetto (si vedano a riferimento le figure 6 e 7, dove il bordo di aggancio del corpo di involucro 2 è indicato con 3d e la relativa sede sull’anello esterno 6a del cuscinetto è indicata con 6d ), potendo quindi separare manualmente il dispositivo 1 dal cuscinetto 6. In una versione alternativa, le estremità inferiori 42a dei bracci 42, avendo una forma con piano inclinato o a cuneo, possono progressivamente infilarsi tra il cuscinetto ed il dispositivo di rilevazione, mentre si ruota il corpo superiore 46, determinando una rispettiva separazione.

Apparirà chiaro che la configurazione esemplificata per il dispositivo estrattore 40 è suscettibile di varie modifiche che appariranno chiare alla persona esperta del ramo, ferme restando le funzionalità descritte. Ad esempio l’asta filettata 45 potrebbe essere solidale al corpo superiore 46 ed il corpo inferiore 44 provvisto di foro centrale con madrevite oppure essere omesso, ed il corpo intermedio 41 potrebbe anche essere associato all’asta 45 in una posizione fissa o non regolabile. Il dispositivo 40 potrebbe anche essere modificato in modo che le estremità inferiori dei bracci 42 si impegnino rispetto alla parete circonferenziale interna del corpo di involucro del dispositivo 1, se tale parete definisce il bordo di aggancio sfruttato per ancorare il corpo di involucro al cuscinetto (in tal caso, quindi, il dispositivo estrattore sarà concepito per ottenere un allontanamento delle estremità inferiori dei bracci, tale da causare una flessione verso l’esterno della suddetta parete circonferenziale, e quindi lo sgancio dal cuscinetto).

In varie forme di attuazione, il corpo di involucro del dispositivo di rilevazione in accordo all’invenzione definisce uno o più elementi superficiali volti a facilitare la presa del corpo stesso, ad esempio ai fini della sua separazione dal cuscinetto, con tale o tali elementi superficiali che sono preferibilmente definiti in corrispondenza di almeno una parete circonferenziale del corpo di involucro. Esempi di questo tipo sono mostrati nelle figure 47-50.

Le figure 47-48 evidenziano ad esempio come, in possibili forme di attuazione, il corpo di involucro 2 possa essere conformato per definire un rilievo o gradino anulare 3n e/o una rientranza anulare 3m, in corrispondenza di una sua parete circonferenziale, qui una parete esterna, e più particolarmente la parete esterna 3b del coperchio 3 (una tale realizzazione è visibile anche in figura 43). Nell’esempio, il gradino 3n e la rientranza 3m sono ottenute entrambe, deformando nel modo mostrato la parete 3b nella fase produttiva del coperchio 3, Come si intuisce, la presenza del gradino 3n e/o della rientranza 3m agevola la presa e la successiva separazione del dispositivo 1 rispetto ad un cuscinetto 6, particolarmente quando è necessario esercitare una trazione sul primo rispetto al secondo, quale una trazione o forza in verso assiale, ad esempio impiegando un dispositivo estrattore 40, come in figura 49 (dove le estremità a dente 42a dei bracci 42 posso impegnarsi nella rientranza 3m, inferiormente al gradino 3n.

La figura 50 esemplifica invece il caso di previsione di bugne superficiali 3o, rivolte radialmente verso l’esterno, che sono distribuite lungo la circonferenza di una parete periferica del corpo di involucro 2, qui una parete esterna, e più particolarmente la parete esterna 3b del coperchio 3. Come si intuisce, anche in questo caso le bugne 3o agevolano la presa e la successiva separazione del dispositivo 1 rispetto ad un cuscinetto 6, particolarmente quando è necessario esercitare una trazione sul primo rispetto al secondo.

Da quanto descritto si evince come la realizzazione ed il funzionamento del dispositivo di rilevazione in accordo all’invenzione siano semplici ed affidabili.

Come si è visto, sul gruppo sensore sono di preferenza previsti più trasduttori piezoelettrici, che consentono di ottenere segnali con differenza di potenziale o tensione elettrica relativamente elevata pur a fronte di minime deformazioni. I trasduttori possono essere opportunamente distribuiti a seconda delle necessità di rilevazione, e comprendere ad esempio due trasduttori atti a rilevare forze di taglio ortogonali tra loro, in particolare per rilevare forze in due versi paralleli alla superficie di rilevazione, ed eventualmente un trasduttore piezoelettrico di pressione, in particolare per rilevare forze in verso ortogonale alla superficie di rilevazione. In linea di principio, con un trasduttore di sforzo normale del tipo indicato con 20 ed almeno due trasduttori di sforzo di taglio del tipo indicato con 10 (ad esempio due trasduttori 10 uguali tra loro ma orientati a 90° l’uno dall’altro) è possibile ricostruire una mappatura tridimensionale delle sollecitazioni cui è sottoposto il cuscinetto. I trasduttori piezoelettrici proposti, grazie alla presenza del corpo flottante, consentono di rilevare sollecitazioni estremamente limitate, ovvero spostamenti del corpo flottante dell’ordine dei nanometri.

Vantaggio sostanziale della soluzione preferita è infatti rappresentato dal fatto che il sistema di rilevazione proposto consente di rilevare sollecitazioni nei cuscinetti, particolarmente cuscinetti a rotolamento, distinguendo anche una direzionalità nella sollecitazione. A questo riguardo va rilevato che la tradizionale diagnostica dei cuscinetti a rotolamento può anche essere effettuata rilevando generiche vibrazioni dell’alloggiamento del cuscinetto, senza poterne però individuare con precisione la direzionalità spaziale: sebbene il livello complessivo della vibrazione possa essere utilizzato per valutare il deterioramento del cuscinetto, in particolare per rilevare guasti non ciclici, esso può non essere sufficiente per individuare guasti o utilizzi non corretti in una fase iniziale. I guasti ciclici, che si possono verificare nell’anello interno, nell’anello esterno, nei corpi volventi o nella gabbia del cuscinetto, producono componenti della vibrazione a frequenze specifiche. Queste frequenze sono funzione della geometria dei cuscinetti e della velocità di rotazione e possono essere individuati mediante una analisi delle vibrazioni nel dominio delle frequenze. La soluzione preferenziale proposta in accordo all’invenzione permette di aggiungere a questo tipo di analisi la direzionalità spaziale, individuando ad esempio un carico applicato in modo non corretto.

Una analisi spettrale in più dimensioni effettuata in tempo reale, con un dispositivo di supporto sensorizzato in accordo all’invenzione, può risultare particolarmente utile onde disporre di informazioni sulla dinamica di un sistema meccanico associato ad un cuscinetto, ad esempio in un autoveicolo (un sistema di controllo stabilità, un sistema frenante, eccetera) o in altri ambiti (azionamenti con motore elettrico, apparti industriali, apparati elettrodomestici, eccetera).

Un altro vantaggio del dispositivo di rilevazione descritto, in accordo a forme di attuazione preferenziali, è rappresentato dal fatto che l’almeno un trasduttore di sforzi di taglio può essere predisposto sin dall’inizio con una determinata struttura degli elettrodi, che viene sfruttata sia in fase produttiva, a fini di polarizzazione del materiale, in una prima configurazione di collegamento elettrico, e successivamente sfruttata anche nel corso dell’impiego finale a fini di rilevazione, in una seconda configurazione di collegamento elettrico. In tal modo si evita il problema di dover realizzare in una prima fase di fabbricazione gli elettrodi di polarizzazione, ed in una successiva fase di fabbricazione gli elettrodi di rilevazione, ovverosia non è necessario ricorre a complicati montaggi e sostituzioni di elettrodi tipici invece della tecnica nota (si veda ad esempio Marcelo Areias Trindade et al, “Evaluation of effective material properties of thicknessshear piezoelectric macro-fibre composites”, in Proceedings of COBEM 2011, 21st International Congress of Mechanical Engineering, October 24-28, 2011, Natal, RN, Brasile). L’invenzione consente quindi anche di ottenere una semplificazione delle attrezzature e/o dei processi produttivi.

Il processo preferito di ottenimento dell’almeno un trasduttore di sforzi di taglio, basato sulla deposizione successiva di strati di materiale, preferibilmente con tecniche serigrafiche, consente di realizzare in modo semplice e a basso costo una gruppo sensore molto compatto, con una miniaturizzazione dei relativi mezzi sensori. Il fatto che i mezzi sensori possano essere formati, o comunque associati, su di un apposito substrato che è configurato come parte distinta rispetto al corpo di involucro del dispositivo facilità la realizzazione dei mezzi sensori e riduce i rischi legati al loro danneggiamento, quando il corpo di involucro deve essere necessariamente soggetto a significative sollecitazioni meccaniche in fase di montaggio su di un cuscinetto.

E’ chiaro che numerose varianti sono possibili per la persona esperta del ramo al dispositivo descritto come esempio, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione così come definita dalle rivendicazioni che seguono. E’ parimenti chiaro che singole caratteristiche descritte con riferimento a forme di attuazione precedentemente descritte possono essere combinate tra loro in altre forme di attuazione.

Come accennato, la forma sostanzialmente rettilinea dei diti F, per quanto preferibile, non costituisce caratteristica essenziale. I diti potrebbero infatti avere uno sviluppo contraddistinto da tratti curvi e/o angolati rispetto alla direzione longitudinale L, quali elettrodi a forma di “S” o a zig-zag.

Le distanze citate negli esempi precedentemente forniti, quali le distanze D1 e/o D2 e/o D3, debbono intendersi preferenziali ma non limitative, ovvero le distanze tra i diti degli elettrodi e/o il relativo allineamento o sfalsamento potrebbero essere diversi da quelli raffigurate a titolo esemplificativo. Negli esempi non limitativi forniti la polarizzazione e le rilevazioni di sforzo di taglio sono state descritte in riferimento ai diti F che si estendono in uno stesso verso (qui la direzione longitudinale L). Tuttavia, anche altre porzioni degli elettrodi E potrebbero contribuire alla rilevazione, quali ad esempio le porzioni D degli elettrodi che uniscono i diti F, particolarmente nel caso di sforzi di taglio aventi almeno una componente nella direzione di estensione dei diti (come nel caso di figura 23). Più in generale, in varie forme di attuazione, gli elettrodi E potranno prevedere sia delle prime porzioni F che si estendono in un primo verso (qui il verso della lunghezza L), che delle seconde porzioni D che si estendono in un verso trasversale rispetto alle suddette prime porzioni F (qui il verso della larghezza W), con le citate porzioni D ed F degli elettrodi E che possono partecipare alla polarizzazione e/o alla misura.

Gli elettrodi potrebbero essere conformati in modo da estendersi, invece che in almeno una tra una direzione longitudinale (L) e una direzione in larghezza (W) dello strato di materiale piezoelettrico 11, in una direzione angolata o diagonale rispetto a tali direzioni longitudinale o di larghezza.

In varie forme di attuazione preferite del dispositivo di rilevazione in accordo all’invenzione, i segnali generati dall’almeno un sensore piezoelettrico previsto sono forniti direttamente ad un relativo connettore elettrico, per essere rilevati da un sistema esterno (ad esempio una centralina di controllo), in tal modo evitando di dover alimentare elettricamente il dispositivo. Tuttavia, in altre possibili attuazioni (ad esempio quelle in cui è aggiuntivamente previsto un trasduttore di posizione angolare), il gruppo sensore 8 può includere una disposizione circuitale (ad esempio sullo stesso corpo 8’), ad esempio per l’amplificazione e/o l’elaborazione e/o la trasmissione dei segnali; in tal caso la suddetta disposizione circuitale comprenderà di preferenza un relativo stadio di alimentazione elettrica per i componenti di amplificazione e/o elaborazione e/o trasmissione, fermo restando comunque che l’almeno un sensore piezoelettrico previsto sulla base sensorizzata non necessita comunque di alimentazione elettrica.

Le indicazioni che seguono riguardano realizzazioni preferite dei trasduttori piezoelettrici comprendenti almeno quattro elettrodi in precedenza descritti:

1. Un trasduttore piezoelettrico in cui le porzioni o diti (F1, F3) del primo e del terzo elettrodo (E1, E3) si estendono almeno nella direzione longitudinale (L) sostanzialmente ad una prima distanza (D1) l’uno dall’altro, e le porzioni o diti (F1) del primo elettrodo (E1), rispettivamente le porzioni o diti (F3) del terzo elettrodo (E3), sono ad una distanza reciproca (D2) che è sostanzialmente non inferiore al doppio della prima distanza (D1), preferibilmente sostanzialmente pari al doppio della prima distanza (D1),

le porzioni o diti (F2, F4) del secondo e del quarto elettrodo (E2, E4) si estendono almeno nella direzione longitudinale (L) sostanzialmente alla prima distanza (D1) l’uno dall’altro, e le porzioni o diti (F2) del secondo elettrodo (E2), rispettivamente le porzioni o diti (F4) del quarto elettrodo (E4), sono ad una distanza reciproca (D2) che è sostanzialmente non inferiore al doppio della prima distanza (D1), preferibilmente sostanzialmente pari al doppio della prima distanza (D1), e preferibilmente

ciascuna porzione o dito (F1) del primo elettrodo (E1) è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad una rispettiva detta porzione o dito (F2) del terzo elettrodo (E2), e ciascuna porzione o dito (F3) del terzo elettrodo (E3) è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad una rispettiva detta porzione o dito (F4) del quarto elettrodo (E4).

2. Il trasduttore piezoelettrico come al punto 1, in cui il primo ed il terzo elettrodo (E1, E3), ovvero le rispettive porzioni o diti (F1, F3), sono elettricamente collegati tra loro (+), ed il secondo e quarto elettrodo (E2, E4), ovvero le rispettive porzioni o diti (F2, F4), sono elettricamente collegati tra loro (-) ed elettricamente isolati rispetto al primo ed al terzo elettrodo (E1, E3), in modo tale per cui uno sforzo di taglio (SS) applicato allo strato di materiale piezoelettrico (11) almeno nella direzione longitudinale (L) generi tra il primo e terzo elettrodo (E1, E3), da un lato, ed il secondo e quarto elettrodo (E2, E4), dall’altro lato, una differenza di potenziale di entità proporzionale a detto sforzo di taglio (SS).

3. Un trasduttore piezoelettrico in cui:

le porzioni o diti (F1, F3) del primo e del terzo elettrodo (E1, E3) si estendono nella direzione longitudinale (L) sostanzialmente ad una prima distanza (D1, D3) l’uno dall’altro, le porzioni o diti (F1) del primo elettrodo (E1) essendo ad una seconda distanza reciproca (D2) che è maggiore del doppio della prima distanza (D1, D3), e le porzioni o diti (F3) del terzo elettrodo (E3) essendo sostanzialmente alla seconda distanza (D2) tra loro,

le porzioni o diti (F2, F4) del secondo e del quarto elettrodo (F2, F4) si estendono nella direzione longitudinale (L) sostanzialmente alla prima distanza (D1, D3) l’uno dall’altro, le porzioni o diti (F2) del secondo elettrodo (E2), rispettivamente le porzioni o diti (F4) del quarto elettrodo (E4), essendo sostanzialmente alla seconda distanza reciproca (D2).

4. Il trasduttore piezoelettrico come al punto 3, in cui:

- ciascuna detta porzione o dito (F1) del primo elettrodo (E1) è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad una rispettiva detta porzione o dito (F2) del secondo elettrodo (E2), e ciascuna detta porzione o dito (F3) del terzo elettrodo (E3) è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad una rispettiva detta porzione o dito (F4) del quarto elettrodo (E4), oppure

- ciascuna detta porzione o dito (F1) di uno tra il primo ed il terzo elettrodo (E1, E3) è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad una rispettiva detta porzione o dito (F2) di uno tra il secondo ed il quarto elettrodo (E2, E4), e ciascuna detta porzione o dito (F3) dell’altro tra il primo ed il terzo elettrodo (E1, E3) è in posizione sostanzialmente sfalsata rispetto ad una rispettiva detta porzione o dito (F4) dell’altro tra il secondo ed il quarto elettrodo (E2, E4).

5. Il trasduttore piezoelettrico come al punto 4, in cui:

- ciascuna detta porzione o dito (F1) del primo elettrodo (E1) è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad una rispettiva detta porzione o dito (F2) del secondo elettrodo (E2), e ciascuna detta porzione o dito (F3) del terzo elettrodo (E3) è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad una rispettiva detta porzione o dito (F4) del quarto elettrodo (E4), e il primo ed il terzo elettrodo (E1, E3), ovvero le rispettive dette porzioni o diti (F1, F3), sono elettricamente collegati tra loro (+), ed il secondo e quarto elettrodo (E2, E4), ovvero le rispettive dette porzioni o diti (F2, F4), sono elettricamente collegati tra loro (-) ed elettricamente isolati rispetto al primo ed al terzo elettrodo (E1, E3), in modo tale per cui uno sforzo di taglio (SS) applicato allo strato di materiale piezoelettrico (11) in una direzione trasversale (W) alla direzione longitudinale (L) generi tra il primo e terzo elettrodo (E1, E3), da un lato, ed il secondo e quarto elettrodo (E2, E4), dall’altro lato, una differenza di potenziale di entità proporzionale a detto sforzo di taglio (SS), oppure

- ciascuna detta porzione o dito (F1) di uno tra il primo ed il terzo elettrodo (E1, E3) è in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata ad una rispettiva detta porzione o dito (F2) di uno tra il secondo ed il quarto elettrodo (E2, E4), e ciascuna detta porzione o dito (F3) dell’altro tra il primo ed il terzo elettrodo (E1, E3) è in posizione sostanzialmente sfalsata rispetto ad una rispettiva detta porzione o dito (F4) dell’altro tra il secondo ed il quarto elettrodo (E2, E4), e il primo ed il terzo elettrodo (E1, E3), ovvero le rispettive dette porzioni o diti (F1, F3), sono elettricamente isolati tra loro, ed il terzo e quarto elettrodo (E3, E4), ovvero le rispettive dette porzioni o diti (F3, F4), sono elettricamente isolati tra loro e rispetto al primo ed al terzo elettrodo (E1, E3), in modo tale per cui uno sforzo di taglio (SS) applicato allo strato di materiale piezoelettrico (11) in una direzione trasversale (W) alla direzione longitudinale (L) generi tra uno tra il primo e terzo elettrodo (E1, E3), da un lato, ed uno tra il secondo e quarto elettrodo (E2, E4), dall’altro lato, una differenza di potenziale di entità proporzionale a detto sforzo di taglio (SS), l’uno tra il primo e terzo elettrodo (E1, E3) e l’uno tra il secondo e quarto elettrodo (E2, E4) essendo di preferenza gli elettrodi le cui dette porzioni o diti sono in posizione sostanzialmente sovrapposta o allineata.

6. Un metodo di fabbricazione di un trasduttore piezoelettrico, comprendente i passi di:

i) formare il trasduttore piezoelettrico (10), con il primo elettrodo (E1) e l’almeno un terzo elettrodo (E3, E5), ovvero le rispettive dette porzioni o diti, almeno in parte in corrispondenza della prima faccia maggiore (11a) dello strato di materiale piezoelettrico (11), e con il secondo elettrodo (E2) e l’almeno un quarto elettrodo (E4, E6), ovvero le rispettive dette porzioni o diti, almeno in parte in corrispondenza della seconda faccia maggiore (11b) del primo strato di materiale piezoelettrico (11),

ii) effettuare una polarizzazione dello strato di materiale piezoelettrico (11), mediante applicazione di una differenza di potenziale tra

almeno uno tra il primo e l’almeno un terzo elettrodo (E1, E3, E5), ovvero le rispettive dette porzioni o diti, da un lato, e

almeno uno tra il secondo e l’almeno un quarto elettrodo (E2, E4, E6), ovvero le rispettive dette porzioni o diti, dall’altro lato,

in cui il passo ii) viene eseguito con una prima configurazione di collegamento elettrico degli elettrodi, ovvero le rispettive dette porzioni o diti, che è differente rispetto ad una seconda configurazione di collegamento elettrico degli elettrodi, ovvero le rispettive dette porzioni o diti, che è utilizzata quando il primo trasduttore piezoelettrico (10) è successivamente impiegato per rilevare uno sforzo di taglio.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo di rilevazione per cuscinetti, comprendente: - un corpo di involucro (2), preferibilmente di forma sostanzialmente anulare, predisposto per essere fissato ad un anello stazionario (6a) di un cuscinetto (6), e - una disposizione di rilevazione sul corpo di involucro (2), comprendente mezzi sensori (10; 20; 30) che includono almeno un trasduttore piezoelettrico (10; 20), il dispositivo essendo caratterizzato dal fatto che la disposizione di rilevazione comprende: - almeno un corpo flottante (7), preferibilmente di forma sostanzialmente anulare, montato sul corpo di involucro (2) e suscettibile di trasmettere meccanicamente vibrazioni del cuscinetto (6), - almeno un gruppo sensore (8), preferibilmente di forma sostanzialmente anulare, montato in posizione sostanzialmente stazionaria sul corpo di involucro (2), l’almeno un gruppo sensore (8) avendo almeno una superficie di rilevazione (8a) che è configurata per ricevere su di essa, direttamente o tramite interposizione di almeno un ulteriore elemento, una corrispondente superficie dell’almeno un corpo flottante (7), e che l’almeno un trasduttore piezoelettrico (10; 20) definisce almeno parte della superficie di rilevazione (8a) ed è configurato per generare una differenza di potenziale elettrico che è sostanzialmente proporzionale all’entità di una sollecitazione o forza esercitata dall’almeno un corpo flottante (7) sull’almeno un trasduttore piezoelettrico (10; 20).
2. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre almeno un elemento elastico (3e; 3e’) predisposto per spingere l’almeno un corpo flottante (7) verso l’almeno un gruppo sensore (8), o viceversa, particolarmente in una direzione almeno approssimativamente parallela ad un asse di rotazione (X) del cuscinetto (6), dove in particolare l’almeno un elemento elastico (3e; 3e’) è definito integralmente dal corpo di involucro (2) oppure è configurato come parte distinta rispetto al corpo di involucro (2).
3. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui l’almeno un trasduttore piezoelettrico (10; 20) comprende un rispettivo strato di materiale piezoelettrico (11; 21) che si estende almeno in una direzione longitudinale (L) ed una direzione trasversale (W), ed almeno un primo elettrodo (E1; E21) ed un secondo elettrodo (E2; E22) tra i quali lo strato di materiale piezoelettrico (11; 21) si estende almeno parzialmente, il primo elettrodo (E1; E21) ed il secondo elettrodo (E2; E22) estendendosi di preferenza in corrispondenza di due facce maggiori opposte (11a, 11b; 21a, 21b) dello strato di materiale piezoelettrico (11; 21), rispettivamente, dove preferibilmente lo strato di materiale piezoelettrico (11; 21) ha un asse di polarizzazione (PA) che si estende trasversalmente rispetto ad almeno una tra la direzione longitudinale (L), la direzione trasversale (W) ed un piano identificato da un corpo di supporto (8’) dell’almeno un gruppo sensore (8) o dallo strato di materiale piezoelettrico (11; 21).
4. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, in cui l’almeno un trasduttore piezoelettrico (10; 20) comprende un primo trasduttore piezoelettrico (10) configurato per generare una prima differenza di potenziale elettrico rappresentativa di un primo sforzo di taglio (SS) applicato all’almeno un corpo flottante (7), ed almeno un secondo trasduttore piezoelettrico (10) configurato per generare una seconda differenza di potenziale rappresentativa di un secondo sforzo di taglio (SS) applicato all’almeno un corpo flottante (7), l’almeno un secondo trasduttore piezoelettrico (10) comprendendo preferibilmente almeno due trasduttori piezoelettrici (10), dove preferibilmente il primo trasduttore piezoelettrico (10) e l’almeno un secondo trasduttore piezoelettrico (10) sono disposti in modo tale per cui il primo trasduttore piezoelettrico (10) è atto a rilevare uno sforzo di taglio in una prima direzione e l’almeno un secondo trasduttore piezoelettrico (10) è atto a rilevare uno sforzo di taglio in una seconda direzione, la prima direzione e la seconda direzione essendo generalmente trasversali o inclinate tra loro.
5. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui l’almeno un trasduttore piezoelettrico (10; 20) comprende almeno uno tra un trasduttore piezoelettrico (10) configurato per generare una differenza di potenziale elettrico sostanzialmente proporzionale ad uno sforzo di taglio (SS) applicato all’almeno un corpo flottante (7) ed un trasduttore piezoelettrico (20) configurato per generare una differenza di potenziale elettrico sostanzialmente proporzionale ad uno sforzo normale applicato all’almeno un corpo flottante (7).
6. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-6, in cui - il primo elettrodo (E1) ed il secondo elettrodo (E2) dell’almeno un trasduttore piezoelettrico (10) hanno ciascuno una pluralità di porzioni o diti (F1, F2) che si estendono in corrispondenza di una prima faccia maggiore (11a) ed una seconda faccia maggiore (11a, 11b) dello strato di materiale piezoelettrico (11), rispettivamente; e/o - l’almeno un trasduttore piezoelettrico (10) comprende almeno un terzo elettrodo (E3) ed un quarto elettrodo (E4), che si estendono in corrispondenza di una prima faccia maggiore (11a) ed una seconda faccia maggiore (11b) dello strato di materiale piezoelettrico (11), rispettivamente.
7. Il dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui - l’almeno un trasduttore piezoelettrico (10) comprende il primo elettrodo (E1), il secondo elettrodo (E2), il terzo elettrodo (E3) ed il quarto elettrodo (E4), e - il terzo elettrodo (E3) ha rispettive porzioni o diti (F3) che sono in configurazione interdigitata o interposta alle porzioni o diti (F1) del primo elettrodo (E1), ed il quarto elettrodo (E4) ha rispettive porzioni o diti (F4) che sono in configurazione interdigitata o interposta alle porzioni o diti (F2) del secondo elettrodo (E2), il primo elettrodo (E1), il secondo elettrodo (E2), il terzo elettrodo (E3) ed il quarto elettrodo (E4) essendo preferibilmente elettrodi sostanzialmente a pettine.
8. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7, in cui l’almeno un trasduttore piezoelettrico (10; 20) comprende uno strato depositato di materiale piezoelettrico (11; 21) ed elettrodi depositati di materiale elettricamente conduttivo (E1-E4; E22, E23), in corrispondenza di due facce maggiori opposte (11a, 11b; 21a, 21b) dello strato depositato di materiale piezoelettrico (11; 21).
9. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-8, in cui tra la superficie di rilevazione (8a) e detta corrispondente superficie all’almeno un corpo flottante (7) è disposto almeno un elemento o strato intermedio atto a trasmettere sollecitazioni meccaniche dall’almeno un corpo flottante (7) all’almeno un gruppo sensore (8), quale un polimero, o un adesivo, o una resina.
10. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-9, in cui il corpo di involucro (2): - comprende almeno una prima parte di corpo (3) ed una seconda parte di corpo (4) che sono sostanzialmente anulari, la prima parte di corpo (3) e la seconda parte di corpo (4) avendo preferibilmente una sezione trasversale sostanzialmente a U, e/o - ha una disposizione di aggancio, che si estende preferibilmente secondo almeno parte di una circonferenza, configurata per l’accoppiamento con l’anello stazionario (6a) del cuscinetto (6), quale almeno uno tra: - una pluralità di alette o dentini (3d’) almeno in parte elasticamente deformabili; - un bordo di aggancio (3d; 3d’) che si estende secondo una circonferenza; - un aggancio (3d; 3d’) configurato per un innesto rapido e/o uno sgancio rapido rispetto ad un anello (6a, 6b) del cuscinetto (6); - un aggancio (3d; 3d’) configurato per un fissaggio, rispettivamente uno sgancio, tramite una forza o una spinta, rispettivamente una trazione, sostanzialmente in un verso assiale (X) rispetto al cuscinetto (6); - un aggancio (3d; 3d’) comprendente un bordo o alette con profilo di estremità almeno in parte curvo o inclinato; - un aggancio (3d; 3d’) comprendente una porzione elasticamente flessibile che si estende in prossimità di almeno una parete del corpo di supporto (2).
11. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-10, in cui i mezzi sensori comprendono inoltre un elemento sensore (30) sul corpo di involucro (2), predisposto per rilevare un movimento angolare o di rotazione di un anello rotante (6b) del cuscinetto (6) o di un elemento (31) associato ad un anello rotante (6b) del cuscinetto (6) e girevole con esso, l’elemento sensore (30) essendo preferibilmente montato sull’almeno un gruppo sensore (8).
12. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-11, in cui il corpo di involucro (2) definisce uno o più elementi superficiali (3m; 3n; 3o), quali rilievi (3n; 3o) e/o rientranze (3m), per facilitare la presa del corpo di involucro (4) ai fini della sua separazione dal cuscinetto (6), l’uno o più elementi superficiali (3m; 3n; 3o) essendo preferibilmente definiti in una posizione corrispondente ad almeno una parete circonferenziale (3a, 3c) del corpo di involucro (4).
13. Un cuscinetto sensorizzato che comprende un anello stazionario (6a), un anello rotante (6b) ed elementi di rotolamento (6c) tra l’anello stazionario (6a) e l’anello rotante (6b), all’anello stazionario (6a) essendo fissato un dispositivo di rilevazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-12.
14. Un metodo per ottenere un dispositivo di rilevazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-12, comprendente i passi di: i) provvedere un corpo di involucro (2); ii) provvedere almeno un corpo flottante (7) ed almeno un gruppo sensore (8) con una superficie di rilevazione (8a), disponendo sull’almeno un gruppo sensore (8) almeno un trasduttore piezoelettrico (10; 20) con almeno un primo elettrodo (E1) almeno in parte in corrispondenza di una prima faccia maggiore (11a) di uno strato di materiale piezoelettrico (11), e con almeno un secondo elettrodo (E2) almeno in parte in corrispondenza di una seconda faccia maggiore (11b) dello strato di materiale piezoelettrico (11), iii) effettuare una polarizzazione dello strato di materiale piezoelettrico (11), iv) disporre l’almeno un corpo flottante (7) e l’almeno un gruppo sensore (8) sul corpo di involucro (2), con una superficie del primo addossata alla superficie di rilevazione (8a) del secondo, dove preferibilmente: - il passo i) comprende l’operazione di realizzare due parti di corpo (3, 4) assicurabili l’una all’altra; e/o - il passo ii) è realizzato tramite deposizione successiva di differenti strati di materiale; e/o - il passo iv) comprende le operazioni di disporre l’almeno un gruppo sensore (8) e l’almeno un corpo flottante (7) all’interno di un alloggiamento definito da una prima parte (4) del corpo di involucro (2) e successivamente chiudere l’alloggiamento tramite una seconda parte (3) del corpo di involucro (2).
15. Un metodo per la rilevazione di vibrazioni in un cuscinetto, comprendente i passi di: i) provvedere un dispositivo di rilevazione (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, ii) assicurare il dispositivo di rilevazione (1) rispetto ad un anello stazionario (6a) del cuscinetto (6), iii) generare, tramite l’almeno un trasduttore piezoelettrico (10; 20), una differenza di potenziale elettrico che è sostanzialmente proporzionale ad almeno uno tra uno sforzo di taglio (SS) e uno sforzo normale applicato all’almeno un corpo flottante (7).
16. Un dispositivo di rilevazione per cuscinetti, comprendente: un corpo di involucro (2), preferibilmente di forma sostanzialmente anulare, predisposto per essere fissato ad un anello stazionario (6a) di un cuscinetto (6), e una disposizione di rilevazione associata al corpo di involucro (2), comprendente almeno un corpo flottante (7) e mezzi sensori (10; 20; 30); in cui l’almeno un corpo flottante (7) è montato all’interno del corpo di involucro (2) ed è suscettibile di trasmettere meccanicamente vibrazioni generate dal cuscinetto (6); in cui i mezzi sensori (10; 20; 30) includono almeno: - un trasduttore piezoelettrico (10; 20) atto a generare una differenza di potenziale elettrico quando almeno una relativa superficie di rilevazione è sollecitata dall’almeno un corpo flottante (7), e - un elemento sensore di movimento angolare o di rotazione (30), configurato per rilevare il movimento o la posizione angolare di un anello rotante (6b) del cuscinetto (6) o di un elemento (31) mobile con esso.
17. Un dispositivo estrattore, configurato per separare un dispositivo di rilevazione (1) da un corrispondente cuscinetto (6), particolarmente ma non esclusivamente un dispositivo di rilevazione (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-12, il dispositivo estrattore (40) comprendendo almeno uno tra: - un corpo di estremità (46) avente almeno una porzione di superficie esterna generalmente svasata o sostanzialmente troncoconica (46c), - un corpo di estremità (44) conformato per l’appoggio sull’anello esterno (6a) o sull’anello interno (6b) di un cuscinetto (6), - un corpo di supporto (41), eventualmente disposto tra due corpi di estremità (44, 46) del dispositivo estrattore (40), - un’asta di collegamento (45) almeno parzialmente filettata, che collega tra loro un corpo di estremità (46) ed un corpo di supporto (41) del dispositivo estrattore (40), il corpo di estremità (46) essendo fisso relativamente all’asta di collegamento (45) oppure avendo un foro assiale centrale con madrevite (46a) accoppiata all’asta di collegamento (45), in modo tale per cui il corpo di estremità (46) è suscettibile di essere avvicinato, rispettivamente allontanato, al corpo di supporto (41), - un corpo di supporto (41) avente un rispettivo foro assiale centrale con madrevite, che è accoppiato con un’asta di collegamento (45) almeno parzialmente filettata del dispositivo estrattore (40), in modo tale per cui il corpo di supporto (41) è suscettibile di essere allontanato da, rispettivamente avvicinato a, un corpo di estremità (46) del dispositivo estrattore (40) lungo l’asta di collegamento (45), - un corpo di supporto (41) avente una regione periferica alla quale sono imperniati una pluralità di bracci (42) distribuiti secondo una circonferenza ed equidistanti da un’asta di collegamento (45) del dispositivo estrattore (40), i bracci (42) avendo ciascuno una prima porzione di estremità (42a) definente un dente suscettibile di impegno con una superficie circonferenziale di un corpo di involucro (2) del dispositivo di rilevazione (1), ed una seconda porzione di estremità (42b) suscettibile di cooperare con una porzione di superficie esterna generalmente svasata o sostanzialmente troncoconica (46c) di un corpo di estremità (46) del dispositivo estrattore (40), i bracci (41) essendo imperniati in un loro punto intermedio (43) al corpo di supporto (41), in modo tale per cui - con le prime porzioni di estremità (42a) dei bracci in una posizione sostanzialmente corrispondente alla detta superficie circonferenziale del corpo di involucro (2), ed eventualmente con un ulteriore corpo di estremità (44) del dispositivo estrattore (40) in appoggio sull’anello esterno (6a) o sull’anello esterno (6b) di un cuscinetto (6) - uno spostamento lungo l’asta di collegamento (45) del corpo di estremità (46) verso il corpo di supporto (41) causa un allontanamento delle seconde porzioni di estremità (42b) dei bracci (42) dall’asta di collegamento (45) ed un contemporaneo avvicinamento delle prime porzioni di estremità (42a) dei bracci (42) rispetto all’asta di collegamento (45), con i corrispondenti denti che si serrano sulla superficie circonferenziale del corpo di involucro (2) del dispositivo di rilevazione (1).