ITMI20000947A1

ITMI20000947A1 - Dispositivo elettronico di selezione e controllo delle modalita' di sterzata dei veicoli, in particolare di veicoli industriali a quattro ru

Info

Publication number: ITMI20000947A1
Application number: IT2000MI000947A
Authority: IT
Inventors: Frenza Rocco De; Luciano Vimercati
Original assignee: Dana Italia Spa
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2001-11-02
Also published as: ES2280301T3; DE60126177T2; US20010038246A1; US6653746B2; EP1151908A3; EP1151908A2; ITMI20000947A0; IT1317438B1; DE60126177D1; EP1151908B1; ATE352471T1; DK1151908T3

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo elettronico di selezione e controllo delle modalità di sterzata dei veicoli, in particolare di veicoli industriali a quattro ruote sterzanti.

E' noto che le quattro ruote sterzanti di un veicolo industriale possono essere variamente posizionate, da parte dell'operatore, al fine di allinearle secondo tre principali modalità di avanzamento del veicolo: la modalità di tipo normale o stradale, la modalità detta "a passo del pellegrino" (coordinated"), la modalità detta "a passo del granchio" ("crab").

La condizione vincolante per il corretto funzionamento nel passaggio da una modalità all'altra risiede nel fatto che gli assali delle ruote devono risultare sempre sincronizzati, vale a dire che i due baricentri di ciascun assale devono rimanere allineati lungo una direzione perpendicolare all'assale.

Quindi, attualmente, l'operatore, al fine di cambiare modalità di sterzata, deve ruotare il volante sino ad individuare dapprima il centro dell'assale sterzante delle ruote posteriori e quindi commutare in normale per centrare le ruote anteriori in modo tale che i centri dei due assali sterzanti, rispettivamente posteriore e anteriore, risultino allineati lungo una direzione perpendicolare agli assali stessi; solo dopo questa operazione di allineamento, è possibile commutare nella modalità desiderata.

Dunque, le operazioni di individuazione ed aìlineamento dei centri di ciascun asse sterzante vengono effettuate, in modo noto, per mezzo di spie luminose, che si accendono nel momento in cui la condizione di sincronismo di ciascun asse è rispettata.

In pratica, per effettuare un cambio di modalità della sterzata, attualmente l'operatore deve dapprima ruotare il volante finché sul cruscotto del veicolo non si accende una spia di segnalazione dell'avvenuto sincronismo dell'assale delle ruote posteriori e quindi commutare la modalità di sterzata delle ruote nella modalità desiderata, tramite un interruttore o selettore, anch'esso posizionato sul cruscotto.

E' necessario poi che, all'avvenuto bloccaggio del cilindro di sterzo delle ruote posteriori, l'operatore effettui un'ulteriore rotazione del volante sino a giungere ad una posizione in corrispondenza della quale si accende una seconda spia di controllo sul cruscotto, che individua la posizione di sincronismo dell'assale delle ruote anteriori; solo a questo punto è possibile commutare sulla modalità di sterzata richiesta, nuovamente agendo sull'interruttore di selezione.

E' chiaro che questo procedimento di variazione della modalità di sterzata, pur essendo relativamente semplice da compiere da parte di un operatore di un veicolo industriale, tuttavia, implica tempi di esecuzione estremamente lunghi, specie nel caso in cui le variazioni di modalità della sterzata siano particolarmente frequenti {a causa, per esempio, di frequenti variazioni morfologiche del terreno o in base alla varietà di percorsi da compiersi da parte del veicolo).

Inoltre, nel caso in cui avvenga una perdita d'olio nel circuito idraulico di distribuzione o un trafilamento da una camera all'altra di un cilindro di sterzo, ne consegue una perdita di sincronismo e di allineamento tra gli assi sterzanti, che non può più essere recuperata se non attraverso una nuova operazione di allineamento.

Infine, il funzionamento corretto di tali sistemi di variazione della modalità di sterzata risulta strettamente dipendente dal tipo di controllo e dall'abilità di manovra dell'operatore, con i conseguenti rischi di geometrie di sterzo non corrette. Scopo della presente invenzione è, quindi, quello di ovviare agli inconvenienti sopra citati e, in particolare, quello di indicare un dispositivo elettronico di selezione e controllo delle modalità di sterzata dei veicoli, in particolare di veicoli industriali a quattro ruote sterzanti, che consenta di effettuare automaticamente e in tempi relativamente ristretti, rispetto all'arte nota, tutte le possibili commutazioni da una modalità all'altra di sterzata delle ruote anteriori e/o posteriori di un veicolo.

Altro scopo della presente invenzione è quello di indicare un dispositivo elettronico di selezione e controllo delle modalità di sterzata di veicoli industriali a quattro ruote sterzanti, che consenta di recuperare facilmente e rapidamente il sincronismo tra gli assali anteriore e posteriore, una volta che lo stesso sia stato perduto a fronte di errori dell'operatore, malfunzionamenti o perdite nel circuito idraulico di distribuzione.

Ulteriore scopo dell'invenzione è quello di realizzare un dispositivo elettronico di selezione e controllo delle modalità di sterzata di veicoli industriali a quattro ruote sterzanti, che sia semplice da utilizzare, anche da parte di operatori poco pratici alle manovre tradizionali di sincronizzazione degli assali sterzanti.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti da un dispositivo elettronico di selezione e controllo delle modalità di sterzata dei veicoli, in particolare di veicoli industriali a quattro ruote sterzanti, secondo la rivendicazione 1, alla quale si rimanda per brevità.

Altre caratteristiche del dispositivo sono desumibili dalle rivendicazioni successive .

In modo vantaggioso, il dispositivo elettronico secondo l'invenzione permette all'operatore di commutare, automaticamente e tramite semplici operazioni di selezione, nella modalità di sterzata richiesta, qualunque sia la modalità di sterzata di partenza.

Inoltre, la commutazione nella modalità di sterzata richiesta avviene nel momento in cui le coppie di ruote montate sugli assali sterzanti anteriore e posteriore risultano perfettamente sincronizzate.

Le caratteristiche dell'invenzione risulteranno più evidenti dalla descrizione che segue e dai disegni allegati, relativi ad un esempio di realizzazione a carattere esemplificativo, ma non limitativo, in cui le varie figure mostrano:

- la figura 1 uno schema idraulico ed elettrico di un circuito di distribuzione, atto alla comunicazione delle modalità di sterzata di veicoli industriali e pilotato da un dispositivo elettronico di selezione e controllo, secondo la presente invenzione;

- la figura 2 uno schema del circuito elettronico utilizzato nel dispositivo di selezione e controllo, secondo l'invenzione;

- le figure 3-5 i grafici degli andamenti nel tempo di segnali logici da inviare all'interno del dispositivo elettronico di controllo, secondo l'invenzione; - la figura 6 uno schema a blocchi del funzionamento del dispositivo elettronico, secondo l'invenzione. Con particolare riferimento alla figura 1, con 10 è indicata schematicamente la scatola del servosterzo {o "orbitrol") di un assale a due ruote sterzanti di un veicolo industriale.

A monte del servosterzo 10 sono previste una pompa idraulica 12 ed una vaschetta di scarico 13, collegate, rispettivamente, alle linee di distribuzione idraulica 16 e 18, mentre con 20, 22 sono indicati due pistoni e con 24, 26 sono indicati i cilindri sterzanti di una delle coppie di ruote del veicolo (anteriori o posteriori).

Con 28 è indicato un distributore a cassetti 28A, 28B, 28C, che permette di commutare le modalità di sterzo programmate, grazie ai segnali elettrici di pilotaggio S1, S2, provenienti dalla centralina elettronica 30, che comandano le elettrovalvole, 42, 40; due ulteriori segnali, rispettivamente S3 e S4, vengono inviati all'interno della centralina 30 da due sensori magnetici 34, 36 di allineamento (per esempio, del tipo ad effetto Hall), che sono posizionati al centro di ciascun cilindro sterzante 24, 26, nel momento in cui una banda magnetica, rispettivamente 32, 38, prevista su ciascun pistone 20, 22, si trova in corrispondenza del relativo sensore, rispettivamente 34, 36.

Al fine di sincronizzare automaticamente le quattro ruote sterzanti del veicolo industriale nelle tre modalità di tipo normale (o stradale, vale a dire solamente con le ruote anteriori sterzanti), "a passo del pellegrino" (vale a dire con le ruote anteriori e posteriori sterzanti in due direzioni sghembe tra loro) o " a passo di granchio" (vale a dire con le ruote anteriori e posteriori a due a due sterzanti in due direzioni parallele tra loro), è necessario innanzitutto allineare le ruote posteriori rispetto ad un punto centrale del rispettivo assale sterzante, quindi bloccare i cilindri sterzanti delle ruote posteriori ed infine allineare le ruote anteriori, in modo tale che il punto centrale dell'assale sterzante delle ruote anteriori si trovi posizionato su un asse immaginario perpendicolare all'assale delle ruote posteriori e passante per il suo punto centrale.

In forme di realizzazione preferite ed esemplificative, ma non limitative, sul frontale della centralina elettronica 30 sono presenti tre pulsanti 44 relativi alle modalità di sterzata, mentre una prima serie di spie luminose indicano la selezione in uso e una seconda serie di spie luminose segnalano l'attivazione dei sensori magnetici 34, 36 dell'assale anteriore e posteriore quando la rispettiva banda magnetica 32, 38 si trova in corrispondenza del relativo sensore 34, 36.

Infine, possono essere altresì presenti un'ulteriore spia di segnalazione di una condizione di allineamento manuale e uno schermo, indicato con 46, atto a visualizzare le istruzioni impartite dall'utente e le funzioni compiute dal dispositivo elettronico.

Il funzionamento del dispositivo elettronico oggetto della presente invenzione è sostanzialmente il seguente.

Come chiaramente raffigurato nello schema a blocchi di figura 6, qualunque sia la modalità di sterzata in cui il veicolo si trova in un determinato momento, al fine di commutare nella modalità desiderata, l'operatore preme un pulsante relativo alla modalità di sterzata richiesta e ruota il volante del veicolo, in modo da sincronizzare le ruote allineando i punti centrali dei due assali sterzanti.

A questo punto, nel momento in cui i punti risultano allineati avviene la commutazione automatica nella modalità di sterzata richiesta e quindi rilascia il pulsante.

Nel caso in cui il sensore anteriore non si attivi, una successiva azione di raddrizzatura delle ruote ne permette l'attivazione.

Normalmente, l'attivazione del sensore posteriore causa il blocco in centro del cilindro posteriore e all'attivazione del sensore anteriore e si ha la commutazione nella nuova modalità di sterzata; tuttavia, una mancata attivazione del sensore anteriore non permette la commutazione in modo tale che l'operatore possa nuovamente effettuare un'azione di raddrizzatura delle ruote anteriori e, quindi al passaggio in centro si avrà la commutazione.

In tal modo, la semplice perdita di sincronismo delle ruote, che può accadere per vari motivi (perdite nel circuito idraulico, manomissioni, malfunzionamenti del circuito), viene recuperata compiendo un'ulteriore azione di raddrizzatura delle ruote fino al momento in cui i punti centrali degli assali risultano nuovamente allineati.

Si prevede, inoltre, che quando si esegue l'operazione di allineamento lampeggi la spia 144 della sterzata richiesta, mentre rimane accesa fissa la spia 144 relativa alla selezione precedente; solo a sincronizzazione avvenuta, la spia 144 della sterzata selezionata resterà fissa e si spegnerà la spia 144 relativa alla modalità di sterzata precedente. Poiché l'operazione di sincronismo e commutazione richiede un certo periodo di tempo, durante il quale si deve mantenere premuto il pulsante della modalità richiesta, se si dovesse rilasciare il suddetto pulsante prima che il dispositivo elettronica abbia terminato l'operazione, le tre spie 144 che indicano le modalità di sterzata lampeggeranno simultaneamente, segnalando un'operazione errata e quindi si deve ripetere l'azione di allineamento.

L'ultima selezione operata rimane sempre in memoria, anche all'atto dello spegnimento della centralina 30. Con particolare riferimento alla figura 2, che mostra uno schema del circuito elettronico impiegato nel dispositivo oggetto della presente invenzione, con 52 è mostrata una memoria programmabile di sola lettura, del tipo EEPROM, alla quale afferiscono i segnali S3, S4 provenienti, rispettivamente, dai sensori, 36, 34 ed i segnali provenienti dai selettori 56, 58, 60 del distributore 28, atto a commutare fra le varie modalità di sterzata.

I segnali in uscita dall'elemento programmabile 52 pilotano, rispettivamente, i relè di commutazione RI, R2, le spie di funzionamento 144 nelle varie modalità di sterzata, la spia 62 di allineamento manuale degli assali, le spie 64, 66 di consenso all'allineamento delle ruote anteriori e delle ruote posteriori e le elettrovalvole 40, 42, per mezzo dei deviatori R3, R4, lungo i quali scorrono, rispettivamente, i segnali S2, S1.

Con riferimento alle figure 3-5, sono rappresentati gli andamenti nel tempo dei segnali logici S1, S2, S3, S4 e di un segnale di consenso CA all'automatismo di selezione della modalità di sterzata desiderata. Come si può notare direttamente dalla figura 3, durante la commutazione da una modalità di tipo "a passo di granchio" ad una modalità di tipo "a passo del pellegrino", quando il segnale logico S3 del sensore magnetico 36 è alto (livello 1), i segnali S1, S2 sono bassi (livello 0) e la commutazione da basso ad alto del segnale logico S4, proveniente dal sensore magnetico 34, dà il consenso all'automatismo.

In figura 4, sono schematizzati gli andamenti nel tempo degli stessi segnali di figura 3, nel caso in cui la commutazione delle modalità di sterzata avvenga tra una modalità del tipo "a passo del pellegrino" e una modalità del tipo "a passo di granchio".

Inoltre, in figura 5 sono rappresentati gli andamenti nel tempo degli stessi segnali S1, S2, S3, S4, CA durante una commutazione dalla modalità normale o stradale alla modalità del tipo "a passo del pellegrino". Anche in questo caso, la commutazione da 0 a 1 del segnale logico relativo ai sensori 34, 36 dà il consenso all'automatismo della variazione di modalità e il segnale logico S2 abilita l'elettrovalvola 40. Infine, impiegando il dispositivo elettronico secondo la presente invenzione, è possibile altresì passare da un funzionamento di tipo automatico, quale quello sinora descritto, ad un funzionamento manuale, secondo le funzionalità tradizionali di un dispositivo di variazione della modalità di sterzata di tipo noto. Per passare da un controllo automatico di allineamento degli assali ad un controllo di tipo manuale, è sufficiente mantenere premuti contemporaneamente i pulsanti 44 relativi alle modalità normale o stradale e "a passo del pellegrino" per circa 0,5 secondi; tale pressione farà lampeggiare la spia di allineamento manuale 62.

A questo punto, per commutare da una modalità di sterzata all'altra, sarà necessario tenere premuto per circa 1 secondo il pulsante di sterzata 44 interessato, .quindi allineare le ruote posteriori sino all'accensione della spia 66.

II passaggio successivo ad un funzionamento di tipo automatico si effettua ancora mantenendo premuti contemporaneamente i pulsanti 44 relativi alla modalità normale o stradale e alla modalità del tipo "a passo del pellegrino" per circa 0,5 secondi; in tal caso, la spia 66 è spenta e, successivamente, sarà possibile scegliere la modalità di sterzata desiderata per mezzo di un procedimento automatico quale quello descritto in precedenza.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del dispositivo elettronico di selezione e controllo delle modalità di sterzata dei veicoli, in particolare di veicoli industriali a quattro ruote sterzanti, che è oggetto della presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi.

In particolare, essi riguardano i seguenti aspetti: - maggiore affidabilità, maggiore rapidità di commutazione e maggiore semplicità di utilizzo, rispetto all'arte nota;

- funzionamento preciso e corretto;

- possibilità di passaggio da un funzionamento di tipo automatico ad un funzionamento manuale di tipo tradizionale;

- costi contenuti, rispetto all'arte nota, in virtù dei vantaggi conseguiti.

E' chiaro che numerose altre varianti possono essere apportate al dispositivo elettronico di selezione e controllo delle modalità di sterzata dei veicoli, oggetto della presente invenzione, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell'invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e gli stessi potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti,

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettronico di selezione e controllo delle modalità di sterzata dei veicoli, in particolare di veicoli industriali a quattro ruote sterzanti, del tipo atto ad allineare le ruote anteriori e posteriori di detto veicolo bloccando in posizione un cilindro sterzante (24, 26) di almeno una coppia di ruote, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo comprende una centralina elettronica (30), alla quale giungono i segnali (S3, S4) di almeno un sensore di allineamento (36, 34), posizionato in corrispondenza di un pistone (20, 22) di almeno un cilindro sterzante (24, 26) del veicolo, su cui è prevista una banda magnetica (32, 38), detta centralina (30) pilotando con segnali elettrici una pluralità di mezzi distributori (28, 28A, 28B, 28C, 40, 42) atti a commutare fra loro dette modalità di sterzata nel momento in cui avviene l'allineamento.
2. Dispositivo elettronico come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi distributori (28, 28A, 28B, 28C, 40, 42) comprendono almeno un distributore (28) a cassetti (28A, 28B, 28C) ed almeno una elettrovalvola (40, 42), che comandano la commutazione fra le varie modalità di sterzata.
3. Dispositivo elettronico come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi distributori (28, 28A, 28B, 28C, 40, 42) sono connessi a due coppie di cilindri sterzanti (24, 26) delle ruote del veicolo, tramite un circuito idraulico, e permettono di commutare fra le modalità di sterzata stradale, "a passo del pellegrino" e "a passo del granchio".
4. Dispositivo elettronico come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta centralina elettronica (30) comprende una serie di pulsanti (44) relativi alle modalità di sterzata, uno schermo di visualizzazione (46) delle operazioni in atto ed una serie di spie (62, 64, 66) di segnalazione luminosa, che indicano le selezioni in uso, l'attivazione di detti sensori (34, 36) al passaggio di dette bande magnetiche (32, 38) e le condizioni di allineamento automatico e manuale delle ruote di detto veicolo.
5. Dispositivo elettronico come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta centralina (30) comprende una scheda elettronica di memoria programmabile (52), di tipo EEPROM, agli ingressi della quale giungono i segnali (S3, S4) provenienti da detti sensori (36, 34) e in uscita i segnali di comando per commutare da una modalità di sterzata all'altra.
6. Dispositivo elettronico come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una pluralità di spie (144) della centralina (30) segnalano anomalie d'uso.
7. Dispositivo elettronico come alla rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta scheda programmabile (52) mantiene in memoria l'ultima modalità di sterzata selezionata, anche in caso di termo macchina mentre ad una nuova accensione il dispositivo richiede sempre di eseguire una operazione di allineamento.
8. Dispositivo elettronico come alla rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta centralina (30) permette di passare da una condizione di allineamento di tipo automatico a una condizione di allineamento di tipo manuale, agendo su detti pulsanti (44).
9. Dispositivo elettronico come alla rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che i passaggi da una modalità di sterzata, all'altra avvengono tramite l'azionamento di almeno uno di detti pulsanti (44) per la richiesta di una nuova modalità di sterzata, a cui fa seguito un'azione di raddrizzatura delle ruote di detto veicolo, che, in uno o più tentativi, permette l'attivazione di un sensore posteriore e di un sensore anteriore (34, 36) del veicolo e, quindi, l'attivazione della nuova modalità di sterzata.
10. Dispositivo elettronico di selezione e controllo delle modalità di sterzata dei veicoli, in particolare di veicoli industriali come sostanzialmente descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.