ITMI20090379A1 - Veicolo battipista e metodo di controllo dello stesso - Google Patents

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ITMI20090379A1 IT000379A ITMI20090379A ITMI20090379A1 IT MI20090379 A1 ITMI20090379 A1 IT MI20090379A1 IT 000379 A IT000379 A IT 000379A IT MI20090379 A ITMI20090379 A IT MI20090379A IT MI20090379 A1 ITMI20090379 A1 IT MI20090379A1
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Description

DESCRIZIONE
“VEICOLO BATTIPISTA E METODO DI CONTROLLO DELLO STESSOâ€
La presente invenzione riguarda un veicolo battipista per la preparazione di piste da sci e un metodo di controllo dello stesso.
In particolare, la presente invenzione riguarda un veicolo battipista comprendente un primo e un secondo cingolo; un motore a combustione interna; una trasmissione di potenza; una pluralità di dispositivi di lavoro accoppiati al motore a combustione interna attraverso la trasmissione di potenza; un’interfaccia utente; e un’unità di controllo comprendente un primo blocco di calcolo per determinare una potenza totale richiesta dai detti dispositivi di lavoro.
Un veicolo battipista avente le caratteristiche sopra menzionate à ̈ noto dal documento EP 0895495 B1.
La trasmissione di potenza fra il motore a combustione interna e il gruppo di utenze può essere di tipo prevalentemente elettrico o di tipo elettrico come descritto nei documenti WO 94/09548, US 5363937 e WO 92/08278.
Generalmente un veicolo battipista à ̈ manovrato da un operatore, il quale agendo sullo sterzo e sul pedale dell’acceleratore, controlla il veicolo per direzione, verso e velocità. L’operatore agendo sul pedale dell’acceleratore controlla la potenza da applicare alle ruote motrici.
Uno svantaggio dell’arte nota à ̈ che il motore a combustione interna del battipista viene controllato solo per soddisfare la potenza totale richiesta dalle dette utenze e non per garantire una resa maggiore.
Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un veicolo battipista che ovvii agli inconvenienti dell’arte nota.
Un altro scopo à ̈ quello di realizzare un veicolo battipista che sia altamente efficiente dal punto di vista dei consumi energetici.
Secondo la presente invenzione à ̈ realizzato un veicolo battipista comprendente un primo e un secondo cingolo; un motore a combustione interna; una trasmissione di potenza; una pluralità di dispositivi di lavoro accoppiati al motore a combustione interna attraverso la trasmissione di potenza; un’interfaccia utente; e un’unità di controllo comprendente un primo blocco di calcolo per determinare una potenza totale richiesta dai detti dispositivi di lavoro; il veicolo battipista essendo caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo comprende un secondo blocco di calcolo per calcolare un punto di lavoro in un diagramma caratteristico del motore a combustione interna in funzione della potenza totale richiesta e in funzione del consumo di combustibile del motore a combustione interna.
Grazie al secondo blocco di calcolo per calcolare il punto di lavoro, Ã ̈ possibile ottimizzare il consumo di carburante del veicolo battipista.
Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un metodo di controllo di un veicolo battipista che ottimizzi i consumi.
Secondo la presente invenzione à ̈ fornito un metodo di controllo di un veicolo battipista; il veicolo battipista comprendente un primo e un secondo cingolo; un motore a combustione interna; una trasmissione di potenza; una pluralità di dispositivi di lavoro accoppiati al motore a combustione interna attraverso la trasmissione di potenza; e un’interfaccia utente; il metodo comprendendo la fase di determinare una potenza totale richiesta dai detti dispositivi di lavoro; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di calcolare un punto di lavoro in un diagramma caratteristico del motore a combustione interna in funzione della potenza totale richiesta e in funzione del consumo di carburante del motore a combustione interna.
Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui:
- la figura 1 Ã ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza, di un veicolo battipista realizzato in accordo con la presente invenzione;
- la figura 2 à ̈ una vista dall’alto, con parti asportate per chiarezza, del veicolo battipista della figura 1;
- la figura 3 Ã ̈ uno schema a blocchi del veicolo battipista della figura 1;
- la figura 4 Ã ̈ un diagramma caratteristico, che indica il consumo di carburante rispetto alla potenza erogabile e al numero di giri, del motore a combustione interna del veicolo battipista di figura 1.
- la figura 5 Ã ̈ uno schema a blocchi di una forma di attuazione alternativa del veicolo battipista della figura 1.
Con riferimento alla figura 1, con 1 à ̈ definito nel suo complesso un veicolo battipista per la preparazione di piste da sci. Il veicolo battipista 1 comprende un telaio 2; un primo cingolo 3 (figura 2); un secondo cingolo 4; una prima ruota motrice 5 (figura 2) e una seconda ruota motrice 6 indipendenti l’una dall’altra e accoppiate rispettivamente al primo cingolo 3 (figura 2) e al secondo cingolo 4; un gruppo di dispositivi di lavoro 7; un’interfaccia utente 8; e una cabina 9.
Nella fattispecie e con riferimento alla figura 2 il gruppo di dispositivi di lavoro 7 (figura 1) comprende la prima ruota motrice 5; la seconda ruota motrice 6; una fresa 10; una pala 11; e un verricello 12 (figura 1).
Con riferimento alla figura 2, il veicolo battipista 1 comprende un motore a combustione interna 13 avente un albero motore 14 e una centralina elettronica 15 (figura 3); una trasmissione di potenza 16 operativamente collegata all’albero motore 14 e atta a collegare il motore a combustione interna 13 al gruppo di dispositivi di lavoro 7 (figura 1); e un’unità di controllo 17 per determinare una potenza totale PWrichiesta dal gruppo di dispositivi di lavoro 7 (figura 1), e per controllare il motore a combustione interna 13 e la trasmissione di potenza 16.
Il motore a combustione interna 13 à ̈ un motore diesel avente una potenza P erogabile in funzione di un numero di giri N del motore a combustione interna 13 come illustrato in un diagramma caratteristico del motore a combustione interna 13 riportato in figura 4. Con riferimento alla figura 4, il diagramma caratteristico riporta sulle ascisse il numero di giri N e sulle ordinate la potenza P. Inoltre il diagramma caratteristico comprende una curva A che indica un valore di potenza massima PMerogabile per ciascun rispettivo valore di numero di giri N; una curva di operazione B la quale presenta, almeno per un tratto e a parità di numero di giri N, valori di potenza P erogabile inferiori ai valori di potenza massima PMerogabile della curva A, in modo da avere una riserva di potenza; e linee D le quali definiscono una mappatura dell’area sottostante la curva A e che definiscono delle aree di funzionamento caratterizzate da un consumo medio indicato lungo le linee D stesse.
Con riferimento alle figure 2 e 4, l’unità di controllo 17 calcola un punto di lavoro PLnel diagramma caratteristico del motore a combustione interna 13 in funzione della potenza totale PWrichiesta dal gruppo di dispositivi di lavoro 7 e in funzione del consumo del motore a combustione interna 13. In particolare, il punto di lavoro PLviene selezionato lungo la curva di operazione B. La curva di operazione B definisce per ogni valore di potenza P erogabile dal motore a combustione interna 13 un rispettivo valore del numero di giri N del motore a combustione interna 13 in base al consumo e in base alla potenza massima PMerogabile dal motore a combustione interna 13, in modo da ottimizzare il consumo e avere la riserva di potenza. La curva di operazione B può essere variata a seconda delle esigenze specifiche del cliente, in particolare può essere variata per ottimizzare al massimo il consumo di carburante o per accrescere la riserva di potenza o per bilanciare la riserva di potenza e l’ottimizzazione del consumo di carburante.
A questo scopo, l’interfaccia utente 8 comprende un dispositivo di selezione per selezionare diverse modalità operative. Le diverse modalità operative operano in modo da privilegiare il risparmio energetico, cioà ̈ l’ottimizzazione dei consumi, o la riserva di potenza e sono associate a diverse curve di operazione B determinate in accordo con le dette modalità operative.
La trasmissione di potenza 16 Ã ̈ una trasmissione di potenza prevalentemente di tipo idraulico e comprende una trasmissione meccanica 18, cinque pompe 19, 20, 21, 22 e 23, condotti idraulici 24, preferibilmente di tipo flessibile, e cinque attuatori idraulici 25, 26, 27, 28 e 29.
La trasmissione meccanica 18 à ̈ accoppiata all’albero motore 14 e presenta in uscita due alberi 30 e 31. In particolare, l’albero 30 e l’albero 31 sono a loro volta accoppiati rispettivamente a un primo gruppo di pompe, comprendente le pompe 19 e 21, e a un secondo gruppo di pompe, comprendente le pompe 20, 22, 23, per trasmettere il moto ricevuto dall’albero motore 14.
Ciascuna pompa 19, 20, 21, 22 e 23, tramite condotti idraulici 24, Ã ̈ accoppiata rispettivamente a uno degli attuatori idraulici 25, 27, 26, 28 e 29.
Con riferimento alla figura 3, l’unità di controllo 17 comprende un blocco di calcolo 32 e un blocco di calcolo 33 provvisto di una memoria 34, i quali sono accoppiati tra loro, e sono accoppiati al motore a combustione interna 13, alle pompe 19, 20, 21, 22 e 23, e agli attuatori idraulici 25, 26, 27, 28 e 29. Inoltre, i blocchi di calcolo 32 e 33 sono accoppiati alla prima ruota motrice 5, alla seconda ruota motrice 6, alla fresa 10, alla pala 11, e al verricello 12.
Il blocco di calcolo 32 riceve i comandi dall’interfaccia utente 8 ed à ̈ configurato per rilevare una potenza assorbita dagli attuatori idraulici 25, 26, 27, 28 e 29, una prima velocità della prima ruota motrice 5 e una seconda velocità della seconda ruota motrice 6 e, inoltre, per calcolare la potenza totale PWrichiesta per eseguire i comandi ricevuti dall’interfaccia utente 8. Il blocco di calcolo 33 calcola il punto di lavoro PLdel motore a combustione interna 13 in base alla potenza totale PWrichiesta dal gruppo di dispositivi di lavoro 7 lungo la curva operativa B. Il punto di lavoro PLdefinisce un numero di giri di lavoro NLdel motore a combustione interna 13. Il blocco di calcolo 33 determina dal punto di lavoro PLil numero di giri di lavoro NL. Inoltre il blocco di calcolo 33 calcola una coppia di lavoro CLin base alla potenza totale PWrichiesta e in base al numero di giri di lavoro NL.
Il blocco di calcolo 33 comunica alla centralina elettronica 15 del motore a combustione interna 13 il numero di giri di lavoro NL; nello stesso tempo, comanda le pompe 19, 20, 21, 22 e 23 e/o gli attuatori idraulici 25, 26, 27, 28 e 29 in modo tale che questi varino il rapporto di trasmissione e impongano al motore a combustione interna 13 una coppia resistente Crsostanzialmente pari alla coppia di lavoro CLdeterminata precedentemente. In pratica, quindi, l’unità di controllo 17, la trasmissione meccanica 18, le pompe idrauliche 19, 20, 21, 22 e 23, gli attuatori idraulici 25, 26, 27, 28 e 29 definiscono mezzi di regolazione che operano in modo da variare la coppia resistente Cr.
Nella memoria 34 del blocco di calcolo 33 sono registrati livelli di priorità per ciascun’utenza del gruppo di dispositivi di lavoro 7. Quando la potenza totale PWrichiesta dal gruppo di dispositivi di lavoro 7 à ̈ maggiore della potenza massima PMerogabile dal motore a combustione interna 13, il blocco di calcolo 33 decide quali utenze alimentare, fra la prima ruota motrice 5, la seconda ruota motrice 6, la fresa 10, la pala 11, e il verricello 12, in base al livello di priorità associato a ciascun’utenza. In questo modo la potenza totale PWrichiesta può essere equiparata alla potenza massima PMerogabile dal motore a combustione interna 13. In questo modo, quindi, si assicura il funzionamento della prima ruota motrice 5; o della seconda ruota motrice 6; o della fresa 10; o della pala 11; o del verricello 12 in funzione dei rispettivi livelli di priorità.
Associando i livelli di priorità in modo opportuno, si aumenta la sicurezza complessiva del sistema.
Ad esempio, impostando un alto livello di priorità per la prima ruota motrice 5 e per la seconda ruota motrice 6, un livello di priorità intermedio per il verricello 12 e un livello di priorità basso per la fresa 10 e la pala 11, nel caso in cui ciascun dispositivo di lavoro 7 richiedesse di essere alimentato e la potenza totale PWrichiesta fosse maggiore della potenza massima PMerogabile, allora l’unità di controllo 17 agirebbe per alimentare in primo luogo la prima ruota motrice 5 e la seconda ruota motrice 6, successivamente se fosse disponibile potenza P erogabile il verricello 12, e infine se fosse disponibile ulteriore potenza P erogabile la pala 11 e la fresa 10; questo à ̈ solo un esempio di funzionamento ma la configurazione e le priorità possono essere impostate in modo arbitrario.
Come appena detto i livelli di priorità sono programmabili e a questo scopo, l’interfaccia utente 8 comprende una porta di comunicazione per collegare un dispositivo programmatore esterno. Il dispositivo programmatore esterno collegato all’interfaccia utente 8 configura l’unità di controllo 17 in modo da assegnare e memorizzare nella memoria 34 i livelli di priorità della prima ruota motrice 5, della seconda ruota motrice 6, della fresa 10, della pala 11, e del verricello 12.
Con riferimento alla figura 2, l’interfaccia utente 8 comprende un primo dispositivo di comando 46, per esempio un pedale acceleratore, per selezionare una velocità di avanzamento del veicolo battipista 1. L’interfaccia utente 8 comprende un secondo dispositivo di comando 47, per esempio uno sterzo, per selezionare un angolo di sterzata del veicolo battipista 1.
Secondo la modalità di funzionamento illustrata precedentemente, l’unità di controllo 17 in base alle informazioni ricevute dall’interfaccia utente 8 (in base a configurazioni operative del primo e del secondo dispositivo di comando 46 e 47) calcola una prima velocità desiderata della prima ruota motrice 5 e una seconda velocità desiderata della seconda ruota motrice 6 in modo che il veicolo battipista 1 si muova con la velocità di avanzamento selezionata con il primo dispositivo di comando 46 e con l’angolo di sterzata selezionato con il secondo dispositivo di comando 47.
Secondo una forma di attuazione alternativa illustrata in figura 5, la trasmissione di potenza 16 Ã ̈ una trasmissione di potenza prevalentemente di tipo elettrico, in cui le pompe 19, 20, 21, 22 e 23 del veicolo battipista 1 descritto precedentemente sono sostituite da generatori elettrici 35, 36, 37, 38 e 39, in cui gli attuatori idraulici 25, 26, 27, 28 e 29 sono sostituiti da attuatori elettrici 40, 41, 42, 43 e 44 e in cui i condotti idraulici 25 sono sostituiti da cavi elettrici 44.
La prima ruota motrice 5 e la seconda ruota motrice 6 sono meccanicamente accoppiate rispettivamente agli attuatori elettrici 42 e 40, che sono dei motori elettrici e sono elettricamente accoppiati rispettivamente ai generatori elettrici 36 e 35 attraverso dei cavi elettrici 45. I generatori elettrici 35, 36, 37, 38 e 39 sono accoppiati meccanicamente con il motore a combustione interna 13 attraverso una trasmissione meccanica 18.
Il blocco di calcolo 33 comunica alla centralina elettronica 15 del motore a combustione interna 13 il numero di giri di lavoro NL; nello stesso tempo, comanda la trasmissione meccanica 18, i generatori elettrici 35, 36, 37, 38 e 39 e/o gli attuatori elettrici 40, 41, 42, 43 e 44 in modo tale che questi varino il rapporto di trasmissione e impongano al motore a combustione interna 13 una coppia resistente Crsostanzialmente pari alla coppia di lavoro CLdeterminata precedentemente. In pratica, quindi, l’unità di controllo 17, la trasmissione meccanica 18, i generatori elettrici 35, 36, 37, 38 e 39, gli attuatori elettrici 40, 41, 42, 43 e 44 definiscono mezzi di regolazione che operano in modo da variare la coppia resistente Cr.
È inoltre evidente che la presente invenzione copre anche forme di attuazione non descritte nella descrizione dettagliata e forme di attuazione equivalenti che rientrano nell’ambito di protezione delle rivendicazioni allegate.

Claims (20)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Veicolo battipista (1) comprendente un primo e un secondo cingolo (3, 4); un motore a combustione interna (13); una trasmissione di potenza (16); una pluralità di dispositivi di lavoro (7) accoppiati al motore a combustione interna (13) attraverso la trasmissione di potenza (16); un’interfaccia utente (8); e un’unità di controllo (17) comprendente un primo blocco di calcolo (32) per determinare una potenza totale (PW) richiesta dai detti dispositivi di lavoro (7); il veicolo battipista (1) essendo caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo (17) comprende un secondo blocco di calcolo (33) per calcolare un punto di lavoro (PL) in un diagramma caratteristico del motore a combustione interna (13) in funzione della potenza totale (PW) richiesta e in funzione del consumo di combustibile del motore a combustione interna (13).
  2. 2. Veicolo battipista (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il punto di lavoro (PL) Ã ̈ definito da una potenza (P) erogabile dal motore a combustione interna (13) pari alla potenza totale (PW) richiesta e definisce un numero di giri di lavoro (NL) del motore a combustione interna (13).
  3. 3. Veicolo battipista (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il secondo blocco di calcolo (33) include almeno una curva di operazione (B) definita in base al consumo di combustibile del motore a combustione interna (13) e in funzione di una potenza massima (PM) erogabile; e in cui il punto di lavoro (PL) appartiene alla curva di operazione (B).
  4. 4. Veicolo battipista (1) secondo le rivendicazioni 2 e 3, in cui il secondo blocco (33) di calcolo à ̈ configurato per determinare il numero di giri di lavoro (NL) del motore a combustione interna (13) in funzione della curva di operazione (B).
  5. 5. Veicolo battipista secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il secondo blocco (33) di calcolo à ̈ configurato per calcolare una coppia di lavoro (CL) del motore a combustione interna (13) in funzione del punto di lavoro (PL).
  6. 6. Veicolo battipista secondo la rivendicazione 5, comprendente mezzi di regolazione (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 28, 29) per variare il rapporto di trasmissione della trasmissione di potenza (16) in modo da applicare al motore a combustione interna (13) una coppia resistente (Cr) sostanzialmente pari alla coppia di lavoro (CL).
  7. 7. Veicolo battipista secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la trasmissione di potenza (16) comprende almeno un generatore elettrico (35) meccanicamente accoppiato al motore a combustione interna (13); e almeno un attuatore elettrico (40), preferibilmente un motore elettrico, operativamente accoppiato a uno dei dispositivi di lavoro (7) ed elettricamente accoppiato al generatore elettrico (35).
  8. 8. Veicolo battipista secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la trasmissione di potenza (16) comprende almeno una pompa idraulica (19) meccanicamente accoppiata al motore a combustione interna (13); e almeno un attuatore idraulico (25) operativamente accoppiato a uno dei dispositivi di lavoro (7) e idraulicamente accoppiato alla pompa idraulica (19).
  9. 9. Veicolo battipista secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui i detti dispositivi di lavoro (7) includono una prima e una seconda ruota motrice (5, 6) accoppiate rispettivamente al primo e al secondo cingolo (3, 4); l’interfaccia utente (8) comprendendo un primo dispositivo di comando (46) per selezionare una velocità di avanzamento del veicolo battipista (1).
  10. 10. Veicolo battipista secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’interfaccia utente (8) comprende un secondo dispositivo di comando (47) per selezionare un angolo di sterzata del veicolo battipista (1).
  11. 11. Veicolo battipista secondo le rivendicazioni 9 e 10, in cui l’unità di controllo (17) à ̈ accoppiata al primo e al secondo dispositivo di comando (46, 47) e alla trasmissione di potenza (16) per determinare una prima velocità desiderata della prima ruota motrice (5) e una seconda velocità desiderata della seconda ruota motrice (6) in funzione delle configurazioni operative del primo e del secondo dispositivo di comando (46, 47).
  12. 12. Metodo di controllo di un veicolo battipista; il veicolo battipista (1) comprendente un primo e un secondo cingolo (3, 4); un motore a combustione interna (13); una trasmissione di potenza (16); una pluralità di dispositivi di lavoro (7) accoppiati al motore a combustione interna (13) attraverso la trasmissione di potenza (16); e un’interfaccia utente (8); il metodo comprendendo la fase di determinare una potenza totale (PW) richiesta dai detti dispositivi di lavoro (7); il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di calcolare un punto di lavoro (PL) in un diagramma caratteristico del motore a combustione interna (13) in funzione della potenza totale (PW) richiesta e in funzione del consumo di carburante del motore a combustione interna (13).
  13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, in cui il punto di lavoro (PL) Ã ̈ definito da una potenza (P) erogabile dal motore a combustione interna (13) pari alla potenza totale (PW) richiesta e definisce un numero di giri di lavoro (NL) del motore a combustione interna (13).
  14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 12 o 13, comprendente le fasi di definire una curva di operazione (B) nel detto diagramma caratteristico; e di selezionare il punto di lavoro (PL) sulla curva di operazione (B).
  15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui la fase di definire la curva di operazione (B) nel detto diagramma caratteristico include di selezionare la detta curva di operazione (B) fra una pluralità di curve di operazione predefinite in funzione del consumo di carburante e di una riserva di potenza.
  16. 16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 15, comprendente la fase di calcolare una coppia di lavoro (CL) del motore a combustione interna (13) in funzione del punto di lavoro (PL).
  17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 16, comprendente la fase di variare il rapporto di trasmissione della trasmissione di potenza (16) in modo da applicare al motore a combustione interna (13) una coppia resistente (Cr) sostanzialmente pari alla coppia di lavoro (CL).
  18. 18. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 17, comprendente la fase di selezionare una velocità di avanzamento del veicolo battipista (1).
  19. 19. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 18, comprendente la fase di selezionare un angolo di sterzata del veicolo battipista (1).
  20. 20. Metodo secondo le rivendicazioni 18 e 19, in cui detti dispositivi di lavoro (7) comprendono una prima e una seconda ruota motrice (5, 6) accoppiate rispettivamente al primo e al secondo cingolo (3, 4); il metodo comprendente la fase di determinare una prima velocità desiderata della prima ruota motrice (5) e una seconda velocità desiderata della seconda ruota motrice (6).
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