ITBO20080510A1 - Metodo e dispositivo di controllo di un veicolo per segnalare il raggiungimento della temperatura ottimale di funzionamento dei pneumatici e dei freni - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“METODO E DISPOSITIVO DI CONTROLLO DI UN VEICOLO PER SEGNALARE IL RAGGIUNGIMENTO DELLA TEMPERATURA OTTIMALE DI FUNZIONAMENTO DEI PNEUMATICI E DEI FRENIâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di controllo di un veicolo.

La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione in una automobile, cui la descrizione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità.

Una automobile presenta quattro ruote, ciascuna delle quali comprende un pneumatico ed un disco freno di un impianto frenante. In generale, le prestazioni offerte dai componenti rotanti di ciascuna ruota, cioà ̈ dal pneumatico e dal disco freno, sono dipendenti dalla temperatura corrente dei componenti rotanti stessi; la dipendenza delle prestazioni dei componenti rotanti di ciascuna ruota in funzione della loro temperatura corrente à ̈ molto evidente nelle automobili sportive in cui vengono utilizzati materiali particolari (ad esempio leghe carbo-ceramiche per i dischi dei freni o mescole ad elevata aderenza nei battistrada dei pneumatici) che offrono prestazioni molto elevate in intervalli di temperatura relativamente ristretti.

Per evitare di arrivare ad un eccessivo surriscaldamento dei componenti rotanti di ciascuna ruota (con conseguente degrado molto evidente delle prestazioni), à ̈ stato proposto di installare in una automobile un sistema di monitoraggio e controllo della temperatura dei pneumatici e/o dei dischi dei freni. In particolare, i sistemi di monitoraggio e controllo noti segnalano attraverso un display, posto sul cruscotto dell’automobile stessa, quando i dischi dei freni e/o i pneumatici hanno raggiunto delle temperature superiori ad un valore limite di sicurezza e tali da pregiudicare il loro corretto funzionamento e determinare condizioni di guida non sicure dell’automobile. Un esempio di un sistema di monitoraggio e controllo à ̈ fornito dalla domanda di brevetto US2007295072A1, in cui à ̈ descritto un sistema di monitoraggio e controllo della temperatura dei pneumatici di una automobile che comprende una pluralità di sensori di tipo wireless, i quali sono disposti all’interno dei pneumatici stessi e, in particolare, annegati nel battistrada dei pneumatici.

Tuttavia, i sistemi di monitoraggio e controllo noti non sono in grado di fornire al guidatore di una automobile sportiva ad alte prestazioni una informazione completa sulla effettiva efficienza dei componenti rotanti di ciascuna ruota, cioà ̈ del pneumatico e del disco freno di ciascuna ruota.

Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo ed un dispositivo di controllo di una automobile, i quali siano esenti dagli inconvenienti sopra descritti e siano, nel contempo, di economica e semplice attuazione.

In accordo con la presente invenzione, vengono forniti un metodo ed un dispositivo di controllo di un automobile secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate. La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento alle figure annesse che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica ed in pianta di una automobile che implementa il metodo di controllo oggetto della presente invenzione; e

- la figura 2 illustra, in scala ingrandita, un particolare di uno strumento indicatore dell’automobile della figura 1. Nella figura 1, con il numero 1 à ̈ indicata, nel suo complesso, una automobile provvista di quattro ruote 2 (due anteriori e due posteriori motrici) e comprendente un motore 3 a combustione interna anteriore, il quale produce una coppia motrice che viene trasmessa alle ruote 2 posteriori mediante una linea 4 di trasmissione.

L’automobile 1 à ̈ provvista di un impianto frenante 5 presentante quattro dischi 6 freno; di questi, due dischi 6 sono disposti all’interno di una rispettiva ruota 2 anteriore e due dischi 6 all’interno di una rispettiva ruota 2 posteriore. Ciascun disco 6 à ̈ accoppiato ad una rispettiva pinza 7, la quale à ̈ comandata da un pedale 8 del freno disposto in un abitacolo dell’automobile 1 e azionato dal guidatore.

L’automobile 1 comprende inoltre un dispositivo di controllo 9 dell’automobile 1 stesso, che à ̈ provvisto di una centralina di controllo 10 collegata sia all’impianto frenante 5, sia alle ruote 2. In particolare, la centralina di controllo 10 à ̈ atta a rilevare e memorizzare il valore della temperatura di lavoro dei dischi 6 freni e dei pneumatici 11 delle ruote 2 anteriori e posteriori attraverso un dispositivo di rilevazione 12 delle temperature che comprende una pluralità di sensori 13 accoppiati ai pneumatici 11 ed una pluralità di sensori 14 accoppiati ai dischi 7 freni. E’ stato osservato, infatti, come le prestazioni fornite dall’automobile 1 e l’usura, rispettivamente, dei pneumatici 11 e dell’impianto frenante raggiunte dai pneumatici 11 stessi e dai dischi 6 freni. Ogni sensore 13 à ̈ annegato nel battistrada per la rilevazione della temperatura di lavoro di un rispettivo pneumatico 11 ed à ̈ del tipo wireless e battery less. Il sensore 13, in questo modo, non necessita di cavi di collegamento con la centralina 10 di controllo ed à ̈ in grado di funzionare senza la presenza di una batteria di alimentazione dell’energia, in quanto si alimenta in modo autonomo attraverso il movimento del pneumatico 11 stesso. Nella fattispecie, i sensori 13 potrebbero essere dei sensori piezoelettrici, i quali comprendono una serie di cristalli la cui proprietà à ̈ quella di generare, quando sottoposti a stress meccanico, una carica elettrica proporzionale alla forza applicata durante il movimento del pneumatico 11.

L’usura dell’impianto frenante 5 dipende dalla temperatura di lavoro che raggiungono i dischi 6 freno e che viene rilevata attraverso i sensori 14. Inoltre, la stessa quantità di energia dissipata genera una diversa usura a seconda delle condizioni di utilizzo ed, in particolar modo, l’usura à ̈ molto maggiore durante un utilizzo al limite dell’automobile 1, in cui le temperature raggiunte dai dischi 6 freno sono sostanzialmente elevate rispetto all’utilizzo in condizioni normali. E’ bene evidenziare che à ̈ molto importante potere controllare le temperature di lavoro dell’impianto frenante 5, in quanto à ̈ stato dimostrato che la potenza frenante dell’automobile 1 a freddo à ̈ notevolmente ridotta rispetto alla potenza frenante alle normali condizioni di funzionamento; questa riduzione à ̈ sostanzialmente elevata e pari a circa il 30% di potenza frenante. E’ quindi necessaria una fase di riscaldamento dell’impianto frenante 5 la cui durata era determinata, fino ad ora, semplicemente dal guidatore.

La figura 2 illustra parzialmente la strumentazione di bordo 15 di un cruscotto 16 comprendente un dispositivo indicatore 17 delle temperature di lavoro dell’impianto frenante 5 e delle ruote 2. Il dispositivo indicatore 17 à ̈ illuminato da una sorgente luminosa (non illustrata), collegata alla centralina di controllo 10, ed à ̈ atto a segnalare, in uso, quando l’impianto frenante 5 e le ruote 2 hanno raggiunto una temperatura di funzionamento ottimale.

In particolare, i sensori 13 e 14 rilevano periodicamente le temperature, rispettivamente, dello pneumatico 11 e del disco 6 freno e la centralina di controllo 10 à ̈ predisposta per confrontare il valore della temperatura rilevato con una coppia di valori di soglia preimpostati. Questi valori rappresentano gli estremi di un intervallo di temperatura che caratterizza il funzionamento ottimale dell’automobile 1. In primo luogo, la centralina di controllo 10 confronta la temperatura rilevata con un valore di soglia Tmin; se la temperatura rilevata à ̈ inferiore, la centralina di controllo 10 à ̈ predisposta per inviare un segnale al guidatore attraverso il dispositivo indicatore 17. Nel caso in cui, invece la temperatura rilevata sia superiore al valore di soglia Tmin, la centralina di controllo 10 procede con il confronto della temperatura rilevata con il valore di soglia Tmax. Se la temperatura rilevata à ̈ superiore al valore di soglia Tmax, la centralina di controllo 10 à ̈ predisposta, anche in questo caso, per inviare un segnale al guidatore attraverso il dispositivo indicatore 17. Per l’intervallo di tempo in cui le temperature di lavoro si mantengano all’interno dell’intervallo compreso fra i due valori di soglia Tmine Tmax, il dispositivo indicatore 17 non à ̈ illuminato. Non appena le temperature rilevate non ricadano più all’interno di questo intervallo di funzionamento ottimale, la centralina di controllo 10 invia un segnale al guidatore tramite l’accensione della sorgente luminosa (non illustrata) e l’illuminazione del dispositivo indicatore 17.

In uso, all’accensione dell’automobile 1, la sorgente luminosa (non illustrata) à ̈ accesa per poter segnalare al guidatore che sia i dischi 6 freni sia i pneumatici 11 sono freddi, cioà ̈ non hanno raggiunto il valore di soglia Tmined occorre quindi procedere con prudenza per dare modo ai componenti dell’automobile 1 di arrivare ad una temperatura di lavoro ottimale alla quale possano offrire le loro prestazioni massime. Quando la sorgente luminosa (non illustrata) si spegne, invece, significa che à ̈ terminata la fase di riscaldamento iniziale e che tutti i dischi 6 freni ed i pneumatici 11 hanno raggiunto una temperatura tale da determinare condizioni di guida sicure dell’automobile 1. Secondo quanto illustrato nella figura 1, l’automobile 1 à ̈, inoltre provvisto di un abitacolo all’interno del quale sono presenti il cruscotto 16 (parzialmente illustrato nella figura 2), il pedale 9 del freno per comandare l’impianto frenante 5 ed un dispositivo di selezione 18, solitamente indicato come “manettino†che permette al guidatore di comunicare alla centralina di controllo 10 lo stile di guida desiderato dell’automobile 1 (ad esempio guida sportiva in pista, guida normale su strada aperta al pubblico, guida su fondo bagnato...).

Il dispositivo di selezione 18 può assumere cinque posizioni diverse, a ciascuna delle quali corrisponde un determinato comportamento dinamico dell’automobile 1 e alle quali corrispondono cinque diversi valori di soglia Tmine cinque diversi valori di soglia Tmax. Gli estremi e l’ampiezza dell’intervallo di temperature che determinano le condizioni di funzionamento ottimali dell’automobile à ̈, quindi, variabile in funzione della posizione assunta dal dispositivo di selezione 18, in modo da poter ottimizzare parametri diversi a seconda della scelta effettuata dal guidatore (per esempio, il comfort oppure le prestazioni dell’automobile 1) .

In particolare, il dispositivo di selezione 18 comprende un commutatore rotante 19 che può assumere le cinque diverse posizioni ed à ̈ collegato alla centralina di controllo 10. In funzione della scelta effettuata dal guidatore, cioà ̈ della posizione assunta dal commutatore rotante 19, la centralina di controllo 10 varia i parametri di intervento dei diversi dispositivi elettronici (come ad esempio ABS, ESP, ecc…) in modo da rendere il comportamento dinamico dell’automobile 1 più vicino possibile ai desideri del guidatore; la centralina di controllo 10 à ̈, cioà ̈, predisposta per il controllo di alcuni parametri fra cui, per esempio, le regolazioni delle sospensioni, la stabilità ed il controllo della trazione, ecc... In funzione della posizione assunta dal commutatore rotante 19, la centralina di controllo 10 à ̈ inoltre predisposta per confrontare le temperature di lavoro rilevate dai sensori 13, 14, con i rispettivi valori di soglia Tmine Tmaxper stabilire se le temperature di lavoro rilevate ricadono all’interno dell’intervallo di funzionamento ottimale.

Poiché capita abbastanza di frequente che il guidatore valuti in modo errato le proprie capacità di guida, in particolare solitamente tende a sopravvalutarle, la centralina di controllo 10 à ̈ predisposta per limitare le prestazioni dell’automobile 1 in funzione delle condizioni dell’impianto frenante 5 e delle ruote 2 e, cioà ̈, in funzione delle temperature di lavoro rilevate dai sensori 13 e 14.

La centralina di controllo 10 che sovrintende al funzionamento delle parti attive dell’automobile 1 essendo collegata ad una pluralità di sensori distribuiti all’interno dell’automobile, fra cui i sensori 13 e 14, à ̈ in grado di limitare le prestazioni dell’automobile 1 in funzione delle temperature di lavoro rilevate dai sensori 13 e 14 ed in particolare fino a quando le temperature rilevate non saranno almeno pari al valore di soglia Tmin. In questo modo, quindi, nel caso in cui il guidatore sopravvaluti le proprie condizioni oppure non valuti correttamente le condizioni della strada che si trova a percorrere, le prestazioni dell’automobile 1 saranno tali da garantire condizioni di guida più sicure fino a quando l’impianto frenante 5 e i pneumatici 11 non avranno raggiunto una temperatura di lavoro compresa all’interno dell’intervallo di funzionamento ottimale.

Nella automobile 1 illustrata nella figura 1, ciascuna ruota 2 à ̈ provvista di un rispettivo sensore 13 per la rilevazione della temperatura di lavoro del pneumatico 11 e di un rispettivo sensore 14 per la rilevazione della temperatura di lavoro del disco 6 freno. Secondo una ulteriore forma di attuazione non illustrata nelle figure, solamente le ruote 2 anteriori dell’autoveicolo 1 sono provviste del dispositivo di rilevazione 12 delle temperature, cioà ̈ di un rispettivo sensore 13 per la rilevazione della temperatura di lavoro del pneumatico 11 e di un rispettivo sensore 14 per la rilevazione della temperatura di lavoro del disco 6 freno. Questa forma di attuazione può trovare vantaggiosa applicazione, in quanto à ̈ possibile contenere i costi, pur consentendo di controllare le temperature dei componenti rotanti delle ruote 2 anteriori che sono quelle maggiormente sollecitate sia in fase di frenata sia durante la sterzatura.

Secondo una ulteriore forma di attuazione non illustrata nelle figure, il metodo di controllo sopra descritto à ̈ implementato su un motoveicolo per segnalare il raggiungimento della temperatura ottimale di funzionamento dei pneumatici e dei freni; anche in questo caso, solamente la ruota anteriore oppure, in alternativa, entrambe le ruote del motoveicolo sono provviste del dispositivo di rilevazione delle temperature, cioà ̈ di un rispettivo sensore per la rilevazione della temperatura di lavoro del pneumatico e di un rispettivo sensore per la rilevazione della temperatura di lavoro del disco freno.

Secondo una ulteriore forma di attuazione, non illustrata nelle figure, la centralina di controllo 10 del dispositivo di controllo 9 à ̈ predisposta per stimare il valore delle temperature dei pneumatici 11 e dei dischi 7 freni attraverso un modello di bilancio termico. Per poter stimare in modo corretto la temperatura dei pneumatici 11 e dei dischi 7 freni il modello prevede di valutare e bilanciare il contributo energetico di una pluralità di parametri (come per esempio la temperatura esterna, l’indice di irraggiamento, l’angolo di deriva…).

E’ importante evidenziare che, secondo questa ulteriore forma di attuazione, il dispositivo di controllo non richiede la presenza dei sensori 13 e 14 accoppiati, rispettivamente, ai pneumatici 11 e ai dischi 7 freni, in quanto, attraverso il modello di bilancio termico, la centralina di controllo 10 à ̈ predisposta per stimare la temperatura di questi componenti in modo autonomo e non à ̈ più necessario un collegamento fisico della centralina di controllo 10 stessa sia all’impianto frenante 5, sia alle ruote 2.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di controllo di un veicolo (1) provvisto di un numero di ruote (2), ciascuna delle quali comprende un pneumatico (11) ed almeno un disco (6) freno di un impianto frenante (5); il metodo di controllo comprende la fase di rilevare la temperatura corrente di almeno un componente (6; 11) rotante di almeno una ruota (2); il metodo di controllo à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere le ulteriori fasi di: determinare, in una fase preliminare di progettazione e messa a punto, almeno un primo valore di soglia prestabilito (Tmin) che indica la temperatura minima a partire dalla quale il componente (6; 11) rotante della ruota (2) presenta una efficienza desiderata; confrontare la temperatura corrente del componente (6; 11) rotante della ruota (2) con il primo valore di soglia prestabilito (Tmin); e segnalare al guidatore quando la temperatura corrente del componente (6; 11) rotante della ruota (2) à ̈ inferiore al primo valore di soglia prestabilito (Tmin).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 e comprendente le ulteriori fasi di: riconoscere una scelta effettuata dal guidatore in merito allo stile di guida desiderato del veicolo (1); e variare il primo valore di soglia prestabilito (Tmin) in funzione dello stile di guida desiderato del veicolo (1).
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 e comprendente l’ulteriore fase di limitare le prestazioni massime del veicolo (1) quando la temperatura del componente (6; 11) rotante della ruota (2) à ̈ inferiore al primo valore di soglia prestabilito (Tmin).
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, 2 o 3 e comprendente le ulteriori fasi di: determinare, in una fase preliminare di progettazione e messa a punto, un primo valore di soglia prestabilito (Tmin) del pneumatico che indica la temperatura minima a partire dalla quale il pneumatico (11) della ruota (2) presenta una efficienza desiderata ed un primo valore di soglia prestabilito (Tmin) del disco del freno che indica la temperatura minima a partire dalla quale il disco (6) del freno della ruota (2) presenta una efficienza desiderata; rilevare la temperatura corrente del pneumatico (11) di almeno una ruota (2) e la temperatura corrente del disco (6) del freno della ruota (2); confrontare la temperatura corrente del pneumatico (11) della ruota (2) con il primo valore di soglia prestabilito (Tmin) del pneumatico e la temperatura corrente del disco (6) del freno della ruota (2) con il primo valore di soglia prestabilito (Tmin) del disco del freno; e segnalare al guidatore quando la temperatura corrente del pneumatico (11) della ruota (2) Ã ̈ inferiore al primo valore di soglia prestabilito (Tmin) del pneumatico (11) e/o segnalare al guidatore quando la temperatura corrente del disco (6) del freno della ruota (2) Ã ̈ inferiore al primo valore di soglia prestabilito (Tmin) del disco del freno.
5. 5. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 e comprendente le ulteriori fasi di: determinare, in una fase di progettazione e messa a punto, almeno un secondo valore di soglia prestabilito (Tmax) che à ̈ maggiore del primo valore di soglia prestabilito (Tmin) ed indica la temperatura massima di lavoro del componente (6; 11) rotante della ruota (2); confrontare la temperatura corrente del componente (6; 11) rotante della ruota (2) con il secondo valore di soglia prestabilito (Tmax); e segnalare al guidatore quando la temperatura corrente del componente (6; 11) rotante della ruota (2) à ̈ superiore al secondo valore di soglia prestabilito (Tmax).
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5 e comprendente le ulteriori fasi di: riconoscere una scelta effettuata dal guidatore in merito allo stile di guida desiderato del veicolo (1); e variare il secondo valore di soglia prestabilito (Tmax) in funzione dello stile di guida desiderato del veicolo (1).
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 5 o 6 e comprendente l’ulteriore fase di limitare le prestazioni massime del veicolo (1) quando la temperatura del componente (6; 11) rotante della ruota (2) à ̈ superiore al secondo valore di soglia prestabilito (Tmax).
8. 8. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 e comprendente le ulteriori fasi di: determinare, in una fase preliminare di progettazione e messa a punto, un secondo valore di soglia prestabilito (Tmax) del pneumatico che indica la temperatura massima di lavoro del pneumatico (11) ed un secondo valore di soglia prestabilito (Tmax) del disco (6) freno che indica la temperatura massima di lavoro del disco (6) freno; rilevare la temperatura corrente del pneumatico (11) di almeno una ruota (2) e la temperatura corrente del disco (6) freno della ruota (2); confrontare la temperatura corrente del pneumatico (11) della ruota (2) con il secondo valore di soglia prestabilito (Tmax) del pneumatico e la temperatura corrente del disco (6) del freno della ruota (2) con il secondo valore di soglia prestabilito (Tmax) del disco (6) freno; e segnalare al guidatore quando la temperatura corrente del pneumatico (11) della ruota (2) Ã ̈ superiore al secondo valore di soglia prestabilito (Tmax) del pneumatico e/o segnalare al guidatore quando la temperatura corrente del disco (6) del freno della ruota (2) Ã ̈ superiore al secondo valore di soglia prestabilito (Tmax) del disco (6) freno.
9. 9. Dispositivo (9) di controllo di un veicolo (1) che comprende un numero di ruote (2), ciascuna delle quali comprende un pneumatico (11) ed almeno un disco (6) freno di un impianto frenante (5); il dispositivo (9) di controllo comprende un organo per rilevare la temperatura corrente di almeno un componente (6; 11) rotante di una rispettiva ruota (2); il dispositivo (9) di controllo à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere una centralina di controllo (10) atta a memorizzare almeno un primo valore di soglia prestabilito (Tmin) che indica la temperatura minima a partire dalla quale il componente (6; 11) rotante della ruota (2) presenta una efficienza desiderata, atta a confrontare la temperatura corrente del componente (6; 11) rotante della ruota (2) con il primo valore di soglia prestabilito (Tmin), ed atta a segnalare al guidatore quando la temperatura corrente del componente (6; 11) rotante della ruota (2) à ̈ inferiore al primo valore di soglia prestabilito (Tmin).