ITMI20131482A1 - Sistema di misurazione di carico agente su un assale di un veicolo - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:

SISTEMA DI MISURAZIONE DI CARICO AGENTE SU UN ASSALE DI UN VEICOLO

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di misurazione di carico agente su un assale di un veicolo.

Stato della tecnica

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per la misurazione il carico su un asse di un veicolo o rimorchio equipaggiato preferibilmente con sospensioni meccaniche, di tipo paraboliche, semiellittiche, ecc.

Per sospensioni meccaniche si intendono tutte quelle sospensioni che si basano sulla flessione o torsione di un elemento metallico. Tale espressione, pertanto va intesa nel senso che le sospensioni possono avere natura qualunque, purché non pneumatica.

La necessità di conoscere, da parte del conducente, il valore del carico sugli assi di un veicolo nasce da esigenze di carattere funzionale e legislativo.

Ad oggi la misurazione del carico sugli assi è possibile solo con veicoli equipaggiati con sospensioni pneumatiche attraverso dei sensori di pressione collegati con le sospensioni ed in grado di dedurre il carico gravante sull’assale dalla misura della pressione.

Per gli assali a sospensioni meccaniche, una soluzione nota prevede di installare delle celle di carico.

Tale soluzione, benché funzionante, presenta problemi di durata, in quanto la cella di carico viene assoggettata a tutte le sollecitazioni causate dalle irregolarità del manto stradale. In altri termini, la cella di carico é costretta a lavorare tanto quanto le sospensioni, ma la natura intrinseca delle celle di carico fa si che esse si rompano in poco tempo.

Benché in maniera meno grave, lo stesso problema di durevolezza è sentito nell’ambito delle sospensioni pneumatiche, in quanto anche in quel caso i sensori di pressione sono assoggettati ai medesimi cicli di lavoro delle sospensioni.

Sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di misurazione di carico agente su un assale di un veicolo atto a risolvere il suddetto problema.

E’ oggetto della presente invenzione un sistema di misurazione di carico agente su un assale di un veicolo, conformemente alla rivendicazione 1.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle Figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un sistema di misurazione di carico agente su un assale veicolare, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la Fig. 1 rappresenta schematicamente una vista frontale o posteriore di veicolo dotato del sistema oggetto della presente invenzione,

la figura 2 mostra una prima realizzazione preferita del sistema di misura di figura 1,

le figure 3 e 4 mostrano due ulteriori realizzazioni preferite del sistema di misura di figura 1.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione Con riferimento alla figura 1 si vede schematicamente un veicolo V frontalmente o posteriormente. Esso può essere un veicolo a motore oppure un rimorchio o qualunque genere di veicolo dotato di sospensioni.

Il veicolo comprende un telaio F ed un assale A, associato al veicolo attraverso delle sospensioni, non rappresentate.

Il veicolo è dotato di mezzi di distensione/ritrazione P fissati indifferentemente al telaio F in corrispondenza dell’assale del veicolo oppure direttamente sull’assale A del veicolo. I mezzi di distensione/ritrazione P sono posizionati e dimensionati per interporsi tra il telaio F e l’assale A del quale si intende misurare il carico quando i mezzi di distensione/ritrazione P sono in condizione distesa.

Nell’ambito della presente descrizione, “per interposizione” si intende che vi è un concomitante contatto da parte dei mezzi di distensione/ritrazione P sia con il telaio F che con l’assale A.

Tali mezzi di distensione/ritrazione, comprendono mezzi di misura di un carico o di una variazione di carico FLM che grava sull’assale A.

Tali mezzi di misura sono sensibili ad un avvicinamento reciproco tra telaio e assale.

Una centralina veicolare VCU è atta a controllare i mezzi di distensione/ritrazione P in modo da muoversi tra una condizione di distensione solo quando il veicolo è fermo o comunque procede ad una velocità inferiore ad una predefinita soglia impostabile ed una condizione di ritrazione almeno quando il veicolo è in movimento, cioè quando la sua velocità è maggiore di zero o di detta predefinita soglia impostabile.

Il periodo di tempo in cui i mezzi di distensione/ritrazione sono in condizione di distensione individua una sessione di misurazione del carico o della variazione di carico gravante su quel assale.

I mezzi di distensione/ritrazione P comprendono due estremi opposti, l’uno inferiore, l’altro superiore. In condizione distesa, l’estremo inferiore tocca l’assale A, mentre l’estremo opposto superiore tocca il telaio F del veicolo.

In condizione di ritrazione, almeno uno dei due estremi è distanziato rispettivamente dal telaio o dall’assale.

I mezzi di misura del carico o di una variazione di carico FLM possono comprendere una cella di carico (vedi figura 2), oppure mezzi di misura di una variazione di pressione di un fluido ((EC o EC+AO), S).

Nel secondo caso si tratta di un serbatoio almeno parzialmente riempito di gas/aria, interno oppure esterno ai mezzi di distensione/ritrazione P, la cui pressione interna è funzione dello schiacciamento/alleggerimento dei mezzi di distensione/ritrazione P, proporzionale allo schiacciamento/alleggerimento subito dalle sospensioni di quello stesso assale.

In altri termini, la pressione interna a tale serbatoio almeno parzialmente riempito di aria/gas è funzione di una posizione reciproca tra assale e telaio del veicolo che si traduce in uno schiacciamento/alleggerimento dei mezzi di misura di una variazione di carico.

Il fatto che i mezzi di misura del carico o di una sua variazione funzionino solo durante le sessioni di misura comporta un inferiore deterioramento degli stessi che permette l’applicazione di tale sistema a qualunque tipo di veicolo, inclusi i veicoli off-road, per i quali, le asperità della strada condurrebbero alla rottura dei sistemi di misura noti in pochissimo tempo.

Nel caso della cella di carico, tale schiacciamento/alleggerimento si traduce in un segnale elettrico proporzionale ad un aumento/diminuzione del carico, mentre nel caso dell’impiego di un serbatoio d’aria (interno od estero ai mezzi P) associato ad un sensore di pressione collegato operativamente con il serbatoio d’aria, il segnale elettrico del sensore di pressione può essere tradotto in un segnale elettrico proporzionale ad un aumento/diminuzione del carico.

Allo scopo di poter rilevare sia un aumento di carico gravante sull’assale che una diminuzione di esso, è necessario imprimere ai mezzi di distensione/ritrazione un pre-carico. Ciò si traduce, per esempio, in una pressurizzazione del serbatoio almeno parzialmente riempito d’aria (EC, EA).

Se il valore del pre-carico è fisso, indipendentemente dal valore del carico gravante sull’assale calcolato incrementalmente attraverso le sessioni di misurazione precedenti, il sistema misura variazioni di carico e non un carico assoluto.

In altre parole, alcune varianti preferite del sistema oggetto della presente invenzione, non misurano il carico gravante sull’assale in modo assoluto, ma in modo incrementale, cioè integrativo.

Pertanto, partendo da una condizione di veicolo scarico, un valore di carico a vuoto può essere pre-memorizzato nella VCU. Alla i-ma sessione di misurazione, viene acquisita la misura della variazione del carico, tale variazione del carico viene sommata algebricamente al valore di carico calcolato alla sessione di misurazione precedente i – 1.

Secondo la presente invenzione, una sessione di misurazione inizia quando il veicolo si ferma o procede ad una velocità inferiore ad una soglia predefinita, preferibilmente impostabile, e termina quando il veicolo riparte o supera detta soglia predefinita.

Potrebbe rilevarsi una deriva della misura del carico assoluto, oppure potrebbe essere perso accidentalmente del carico mentre il veicolo si muove a velocità maggiore di detta predefinita soglia impostabile.

Per evitare che il sistema di misurazione misuri un carico maggiore di quello reale, il sistema può comprendere mezzi di reset, da attivarsi in condizioni di veicolo scarico, che riportino il valore misurato del carico gravante sull’assale al suddetto valore di carico a vuoto.

Preferibilmente, il pre-carico dato ai mezzi di misura di una variazione di carico FLM, attraverso i mezzi di distensione/ritrazione, alla sessione di misurazione i – ma, è proporzionale all’ultimo valore di carico calcolato alla sessione i – 1ma, cioè immediatamente precedente.

In altri termini, l’attuatore viene arrestato quando il sensore S (sia cella di carico che di pressione) misura il medesimo carico misurato al termine della sessione di misurazione precedente.

Secondo una prima variante preferita, mostrata in figura 2, la cella di carico è posizionata esternamente ai mezzi di distensione/ritrazione, in corrispondenza di uno dei due estremi, in modo da interporsi tra uno degli estremi dei mezzi P e l’assale oppure il telaio del veicolo. In tal caso i mezzi di distensione/ritrazione P possono avere natura qualunque, per esempio possono essere realizzati mediante un pistone idraulico, pneumatico, oppure un motoriduttore elettrico con vite senza fine.

Secondo una seconda variante preferita dell’invenzione, i mezzi di distensione/ritrazione, conformemente alla figura 3, sono di tipo pneumatico e la camera di espansione EC del pistone P, cioè che determina la distensione del pistone, funge da serbatoio d’aria collegato operativamente con un sensore di pressione S collegato, a sua volta, con la centralina veicolare VCU.

In tale variante, pertanto, i mezzi di misura del carico o della variazione di carico FLM sono almeno parzialmente interni e parzialmente parte integrante dei mezzi di distensione/ritrazione P.

Tale variante risulta particolarmente semplice da implementare nel caso di veicolo già dotato di una sorgente controllabile di aria compressa AS, per esempio per il comando dei freni oppure per il controllo di un assale a sospensione pneumatica. Per controllabile si intende che almeno una valvola Valve è prevista per controllare il flusso e/o deflusso del fluido attuatore dei mezzi P.

Secondo una terza variante preferita dell’invenzione, i mezzi di distensione/ritrazione, conformemente alla figura 4, sono di tipo idraulico.

Un serbatoio liquido/gas AO ha una parte bassa operativamente in comunicazione con la camera di espansione EC’ del pistone idraulico P, ed una parte superiore collegata operativamente ad un sensore di pressione S collegato, a sua volta, con una VCU veicolare.

Il serbatoio AO è parzialmente pieno di liquido idraulico O e parzialmente pieno di un gas/aria A.

Una implementazione preferita delle seconda e terza variante prevede che il precarico offerto dalla sorgente di aria compressa AS o di liquido idraulico OP pressurizzato, è regolato, dopo una fase di distensione del pistone P, in modo che il sensore S misuri la medesima pressione misurata al termine della sessione di misurazione precedente i - 1. In tal caso, il valore di pressione misurato dal sensore S al termine della sessione attuale i di misurazione corrisponde al valore assoluto di carico gravante sull’assale e non ad una sua variazione.

La terza variante risulta particolarmente indicata per quei veicoli nativamente equipaggiati di sistemi idraulici, per esempio ad olio, ad esempio per la frenata oppure per la movimentazione di dispositivi ausiliari, quali gru e attuatori in genere.

In tutti i casi, sia che si tratti di una cella di carico associata con un pistone pneumatico, idraulico o elettrico, sia che si tratti di un pistone pneumatico oppure di un pistone idraulico associato ad un serbatoio gas/liquido AO, il fatto di definire delle specifiche sessioni di misura, quando il veicolo è fermo o quasi fermo, evita ai mezzi di misura S, vale a dire le celle di carico o i sensori di pressione, di dover lavorare tanto quanto lavorano le sospensioni del veicolo.

Tale invenzione, pertanto trova applicazione su qualunque tipo di assale e preferibilmente sugli assali muniti di sospensioni meccaniche, cioè non pneumatiche.

Per evitare un inutile movimentazione dei mezzi di distensione/ritrazione, altre condizioni possono essere previste, per esempio, la condizione di un interruttore comandato dal guidatore e/o la condizione di accensione/spegnimento del motore. Benché gli esempi realizzativi si riferiscono ad attuatori, elettrici o pneumatici o idraulici di tipo assiale, ciò non toglie che altre soluzioni alternative possono essere validamente implementate. Ciò che conta è l’interposizione fisica tra telaio e assale.

La presente invenzione può essere vantaggiosamente realizzata tramite un programma per computer che comprende mezzi di codifica per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando questo programma è eseguito su di un computer. Pertanto si intende che l’ambito di protezione si estende a detto programma per computer ed inoltre a mezzi leggibili da computer che comprendono un messaggio registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando detto programma è eseguito su di un computer.

Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo è in grado di realizzare l’oggetto dell’invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi. Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall’ambito di protezione della presente domanda. Quanto descritto nella descrizione dello stato della tecnica, se non specificatamente escluso nella descrizione di dettaglio, deve essere considerato in combinazione con le caratteristiche della presente invenzione, formando parte integrante della presente invenzione.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di misurazione di carico agente su un assale di un veicolo, il veicolo comprendendo un telaio (F) e detto assale (A) essendo collegato al telaio mediante un sistema di sospensioni, il sistema comprendendo - mezzi di distensione/ritrazione (P) fissati indifferentemente al telaio (F) in corrispondenza dell’assale (A) oppure sull’assale (A) del veicolo, in modo da interporsi tra il telaio (F) e l’assale (A) solo quando sono in posizione di distensione, - mezzi di misura di un carico o di una variazione di carico (FLM) su detto assale (A) comprendenti un sensore (S) associato a detti mezzi di distensione/ritrazione (P) atto a produrre un segnale elettrico proporzionale ad uno schiacciamento/alleggerimento dei mezzi di distensione/ritrazione (P) e primi mezzi di elaborazione (VCU) adattati per controllare i mezzi di distensione/ritrazione (P) in modo da muoversi in condizione di distensione quando la velocità del veicolo è inferiore ad una soglia predefinita ed una condizione di ritrazione almeno quando la velocità del veicolo è maggiore di detta soglia predefinita e secondi mezzi di elaborazione (VCU) atti a calcolare un valore di peso gravante su detto assale (A) sulla base di detto segnale elettrico.
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di distensione/ritrazione (P) comprendono un attuatore pneumatico o idraulico o elettrico.
3. 3. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto attuatore (P) è di tipo assiale avente due estremi opposti ed in cui detto sensore (S) è una cella di carico solidale con uno di detti due estremi opposti.
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di distensione/ritrazione (P) comprendono un attuatore pneumatico avente una camera di espansione (EC) collegata operativamente con una sorgente controllabile di aria compressa e collegata operativamente con un sensore (S) di pressione.
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di distensione/ritrazione (P) comprendono - un attuatore idraulico avente una espansione (EC) collegata operativamente con una parte bassa di - un serbatoio (AO) almeno parzialmente riempito di un liquido idraulico e parzialmente riempito di un gas - un sensore (S) di pressione collegato operativamente con una parte alta di detto serbatoio (AO).
6. 6. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detti primi mezzi di elaborazione sono configurati per controllare detti mezzi di distensione/ritrazione (P) in modo da imprimere, in fase di distensione, un predefinito pre-carico di interposizione ed in cui detti secondi mezzi di elaborazione sono configurati per calcolare una variazione di carico agente su detto assale (A) e conseguentemente un valore assoluto di carico agente su detto assale (A).
7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui detti secondi mezzi di elaborazione comprendono mezzi per memorizzare un valore iniziale di carico gravante su detto assale (A) relativo ad una condizione di veicolo completamente scarico.
8. 8. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detti primi mezzi di elaborazione sono configurati per controllare detti mezzi di distensione/ritrazione (P) in modo da imprimere, in fase di distensione, un precarico di interposizione proporzionale ad un valore di carico precedentemente calcolato agente su detto assale ed in cui detti secondi mezzi di elaborazione sono configurati per calcolare un valore assoluto di carico agente su detto assale (A).
9. 9. Metodo di misurazione di carico agente su un assale di un veicolo comprendente il sistema di misurazione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 1 a 8, il metodo essendo comprendendo una o più sessioni di misurazione, ciascuna sessione di misurazione comprendendo i seguenti passi: - verifica di una condizione di velocità del veicolo inferiore ad una predefinita soglia, se tale condizione è verificata - distensione di detti mezzi di distensione/ritrazione (P) in modo da portarsi realizzare un contemporaneo contatto, da parte dei mezzi di distensione/ritrazione (P), sia con il telaio (F) che con l’assale (A), - acquisizione di una variazione di peso oppure di un peso assoluto gravante su detto assale (A), - se invece detta velocità del veicolo è maggiore a detta predefinita soglia, allora - ritrazione di detti mezzi di distensione/ritrazione (P).
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui detta distensione è operata in modo da definire un pre-carico fisso di interposizione ed ulteriormente comprendente un passo di sommare algebricamente un valore di variazione di carico di una sessione attuale ad un valore assoluto di carico gravante sull’assale (A) calcolato in una sessione immediatamente precedente.
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui detta distensione è operata in modo da definire un pre-carico corrispondente al carico gravante sull’assale e misurato al termine di una sessione di misurazione immediatamente precedente.
12. 12. Programma di computer che comprende mezzi di codifica di programma adattati per realizzare tutti i passi delle rivendicazioni da 9 a 11, quando detto programma è fatto girare su di un computer.
13. 13. Mezzi leggibili da computer comprendenti un programma registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di adattati per realizzare tutti i passi delle rivendicazioni da 9 a 11, quando detto programma è fatto girare su di un computer.
14. 14. Veicolo terrestre comprendente un telaio (F) e detto assale (A) collegato al telaio mediante un sistema di sospensioni ed un sistema di misurazione di carico agente su un assale di un veicolo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 8.