ITMI941204A1 - Dispositivo per rilevare la distribuzione della pressione specifica nell'area di impronta di un pneumatico per veicoli e metodo di rilevamento da esso attuato - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione avente per titolo: "DISPOSITIVO PER RILEVARE LA DISTRIBUZIONE DELLA PRESSIONE SPECIFICA NELL'AREA DI IMPRONTA DI UN PNEUMATICO PER VEICOLI, E METODO DI RILEVAMENTO DA ESSO ATTUATO."
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un dispositivo per rilevare la distribuzione della pressione specifica nell'area di impronta di un pneumatico per veicoli, del tipo comprendente: una superficie di appoggio, mezzi attuatori per portare il pneumatico in esame ad agire con la sua superficie di rotolamento in relazione di spinta contro la superficie di appoggio, e mezzi di rilevamento operativamente interposti fra pneumatico e superficie di appoggio per rilevare e visualizzare la distribuzione della pressione specifica nell'area d’impronta di detta superficie di rotolamento sulla superficie di appoggio.
Forma oggetto dell'invenzione anche un metodo per rilevare la distribuzione della pressione specifica nell'area di impronta di un pneumatico per veicoli, attuato dal suddetto dispositivo.
Come è noto ogni pneumatico presenta una superficie di rotolamento, normalmente definita da una fascia battistrada scolpita secondo uno specifico disegno, mediante la quale si manifesta il contatto fra il pneumatico stesso ed il fondo stradale. Più specificatamente, il contatto fra il terreno e la superficie di rotolamento avviene secondo una cosiddetta "area di impronta", in corrispondenza della quale vengono scaricate, sul terreno, tutte le forze derivanti dai carichi verticali applicati alla ruota, nonché gli sforzi tangenziali generati su effetto della coppia motrice o frenante applicata alla ruota stessa e su effetto delle spinte di deriva generate durante la marcia.
Normalmente, la distribuzione dei carichi nell'area di impronta non risulta mai omogenea. Infatti anche in condizioni statiche, nell’area di impronta possono essere individuate diverse zone con differenti valori di pressione specifica, variabili, a parità di carico gravante sull'asse del pneumatico, in funzione di numerosi fattori, quali la configurazione del disegno di scolpitura del battistrada e le caratteristiche strutturali e meccaniche dei singoli componenti del pneumatico. In ogni caso, la modalità secondo cui si manifesta la distribuzione delle pressioni specifiche nell'area di impronta influenza in modo determinante numerose caratteristiche funzionali del pneumatico, quali la sensibilità al fenomeno dell'acquaplano, la tenuta di strada, l'uniformità di usura della fascia battistrada, la stabilità in frenata ed altri ancora.
E' pertanto importante conoscere la distribuzione delle pressioni specifiche nell'area di impronta per avere la possibilità di intervenire adeguatamente, in sede di progetto, sulle caratteristiche costruttive del pneumatico, sulla scelta dei materiali impiegati nella realizzazione del medesimo, sulla scelta del disegno battistrada e su qualunque altro fattore dal quale tale distribuzione risulta influenzata, al fine di conferire al pneumatico le desiderate caratteristiche funzionali.
A tale proposito, i metodi attualmente conosciuti per rilevare la distribuzione delle pressioni specifiche prevedono essenzialmente di identificare le diverse porzioni di superficie del battistrada che, a seguito dello schiacciamento subito dal pneumatico sotto carico, vanno in contatto con la superficie di appoggio del pneumatico: il valore della corrispondente pressione specifica viene stimato dalla deformazione subita dal disegno battistrada o dall'intensità del colore dell'impronta lasciata dagli elementi del suddetto battistrada (cordoni e/o tasselli) su un adeguato mezzo di contrasto.
Ad esempio, secondo un ben noto metodo, in uso da lungo tempo anche se utilizzabile solo in condizioni di prova statiche, il pneumatico viene portato ad agire, con carico predeterminato, su una superficie d'appoggio piana previa interposizione di un foglio di carta-carbone sovrapposto ad un foglio di carta bianca, sul quale viene cosi riprodotta la morfologia dell'area di impronta. Più precisamente, l'annerimento prodotto dalla carta-carbone sul foglio di carta bianca in corrispondenza di ciascun punto dell'area di impronta tende ad essere tanto più accentuato quanto maggiore è la pressione specifica agente in quel punto.
In questo modo è possibile ottenere una rappresentazione visiva della distribuzione delle pressioni specifiche nell'area di impronta in condizioni di prova statiche.
Secondo un diverso metodo di rilevamento, applicabile sinché al pneumatico in movimento, descritto nel brevetto americano No. 4.095·464, il pneumatico in esame viene pressato, con carico predeterminato, sia da fermo che in movimento, contro una lastra di vetro ricoperta con un liquido colorato di contrasto: sulla lastra di vetro si determina un immagine di colore nero in corrispondenza della superficie degli elementi del battistrada a diretto contatto col vetro e di altro contrastante colore in corrispondenza dei vuoti del disegno battistrada, cioè degli incavi e delle lamelle. L'immagine cosi creata viene fotografata, dalla parte della superficie libera della lastra di vetro, con un mezzo fotosensibile ad elevata definizione e sensibilità, quindi l'immagine fotografica così ricavata viene convertita optoelettronicamente in un segnale elettrico rappresentativo dell'immagine del battistrada sotto carico e il suddetto segnale elettrico viene confrontato con l'analogo segnale di riferimento, relativo al pneumatico scarico, ricavandone indicazioni sul valore della deformazione del battistrada e della pressione specifica applicata. Tutti questi mezzi risultano poco precisi o poco affidabili e spesso molto costosi.
In accordo con la presente invenzione si è trovato che disponendo sulla superficie di appoggio, quali mezzi di rilevamento, una pluralità di celle sensorie distribuite secondo un prefissato schema geometrico e predisposte ad emettere segnali elettrici correlati alla sollecitazione di pressione su di esse applicata, è possibile ottenere, con l'ausilio di un'unità di elaborazione elettronica operativamente connessa con le celle sensorie, un rilevamento della pressione specifica molto più affidabile, preciso ed efficace di quanto conseguibile con i metodi noti. Inoltre, il rilevamento può essere effettuato non solo in condizioni statiche, ma anche in condizioni dinamiche, vale a dire facendo rotolare il pneumatico su una superficie di appoggio (non necessariamente piatta ma altresì anche incurvata) in modo da riprodurre le condizioni di esercizio che si manifestano durante l'effettivo impiego del pneumatico stesso.
Più in particolare, l'invenzione concerne un dispositivo per rilevare la distribuzione della pressione specifica nell'area di impronta di un pneumatico per veicoli, caratterizzato dal fatto che comprende: una pluralità di celle sensorie distribuite in relazione di accostamento reciproco secondo un ordine geometrico prefissato e solidalmente ancorate ad un supporto lastriforme applicato su detta superficie di appoggio, ciascuna di dette celle sensorie essendo predisposta a produrre un segnale elettrico correlato ad una sollecitazione di pressione su di essa applicata; un'unità di elaborazione elettronica circuitalmente connessa con ciascuna di dette celle sensorie per ricevere ed elaborare i segnali elettrici inviati da queste ultime a seguito dell'azione su di esse esercitata dalla superficie di rotolamento del pneumatico; mezzi di visualizzazione operativamente interconnessi con l'unità di elaborazione elettronica per visualizzare, in base ai segnali pervenuti a quest'ultima dalle celle sensorie, la distribuzione della pressione di contatto fra la superficie di rotolamento ed il supporto lastriforme in corrispondenza dell'area d'impronta.
Secondo l'invenzione, il dispositivo di rilevamento in oggetto comprende inoltre: mezzi di movimentazione per far rotolare il pneumatico sulla superficie di appoggio; un'unità di memoria associata all'unità di elaborazione per memorizzare i segnali forniti dalle celle sensorie in diversi istanti durante il rotolamento del pneumatico sul supporto lastriforme; detti mezzi di visualizzazione essendo comandabili dall'unità di elaborazione elettronica per visualizzare le distribuzione della pressione specifica con riferimento a ciascuno di detti istanti nell'area d'impronta.
E' inoltre prevista la presenza di almeno un foglio di protezione in materiale flessibile e resistente a sollecitazioni di taglio, operativamente interposto fra la superficie di rotolamento del pneumatico e dette celle sensorie per il duplice scopo di preservare queste ultime da sollecitazioni tangenziali di taglio trasmesse dalla superficie di rotolamento nell'area di impronta e di eliminare l'effetto di dette sollecitazioni di taglio sulla pressione specifica rilevata. Vantaggiosamente, il foglio di protezione origina, con la superficie di rotolamento, un coefficiente di attrito il cui valore è compreso fra 0.20 e 0.60, tale da garantire il distacco del foglio stesso dal pneumatico all'uscita dall'area di impronta, senza peraltro consentire slittamenti della superficie di rotolamento rispetto alla superficie di appoggio.
Preferibilmente, il foglio di protezione è realizzato in materiale plastico rinforzato, quale ad esempio il polietilene metallizzato.
Il foglio di protezione può essere fissato rispetto alla superficie di appoggio anche solo lungo due bordi del foglio stesso rispettivamente contrapposti, estendentisi parallelamente all'asse del pneumatico.
In una soluzione preferenziale, ciascuna di dette celle sensorie presenta una configurazione sostanzialmente quadrata, con un'estensione superficiale compresa fra 9 e 49 mm<2>.
Convenientemente, la superficie di appoggio è ricavata su una piastra di supporto mobile secondo una direzione rettilinea perpendicolare all’asse del pneumatico per determinare il rotolamento di quest'ultimo in relazione di contatto sulla superficie di appoggio stessa.
Detta superficie di appoggio può essere anche definita sulla superficie periferica dei noti tamburi rotanti del macchinario di prova pneumatici e perfino su una sede stradale percorsa da un veicolo equipaggiato con il pneumatico in esame.
Forma oggetto dell'invenzione anche un metodo per rilevare la distribuzione della pressione specifica sull'area di impronta di un pneumatico per veicoli, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi: predisporre su una superficie di appoggio una pluralità di celle sensorie ordinatamente distribuite e reciprocamente affiancate, predisposte ciascuna ad emettere un segnale elettrico correlato ad una sollecitazione di pressione su di essa applicata; sollecitare le celle sensorie mediante un pneumatico in esame presentante una superficie di rotolamento che agisce, in corrispondenza della sua area d'impronta, in relazione di spinta sulle celle sensorie stesse; rilevare i segnali elettrici emessi dalle singole celle sensorie; elaborare detti segnali elettrici; visualizzare la distribuzione delle pressioni specifiche nell'area di impronta in base ai segnali elettrici elaborati.
Vantaggiosamente, tale metodo può inoltre comprendere le fasi di: muovere il pneumatico e la superficie di appoggio in relazione di rotolamento reciproco; memorizzare i dati ottenuti dall'elaborazione dei segnali elettrici rilevati in diversi istanti durante la movimentazione reciproca del pneumatico e della superficie di appoggio; visualizzare, in base ai dati memorizzati, la distribuzione delle pressioni specifiche nell'area di impronta selettivamente con riferimento a ciascuno dei diversi istanti del rilevamento.
In una soluzione preferenziale è inoltre prevista la sovrapposizione di almeno un foglio di protezione in materiale flessibile e resistente a sollecitazioni di taglio tangenziali, a difesa delle celle sensorie predisposte sulla superficie di appoggio, detto foglio di protezione risultando interposto fra le celle stesse e la superficie di rotolamento del pneumatico per sopportare sollecitazioni tangenziali di taglio generate dalla superficie di rotolamento stessa nell'area di impronta. Vantaggiosamente, dette fasi di rilevamento e memorizzazione vengono sequenzialmente ripetute, durante la movimentazione reciproca del pneumatico e della superficie di appoggio, con una frequenza non superiore a 4000 Hz.
La visualizzazione delle pressioni specifiche può convenientemente avvenire mediante rappresentazioni grafiche secondo aree isolivello a scala di grigio o di colore, oppure secondo diagrammi bidimensionali o tridimensionali.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un dispositivo per rilevare la distribuzione della pressione specifica nell'area di impronta di un pneumatico per veicoli e del metodo di rilevamento da esso attuato in accordo con la presente invenzione.
Tale descrizione verrà fatta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo nei
- la fig. 1 illustra schematicamente i principali componenti del dispositivo in oggetto;
- la fig. 2 evidenzia, in vista prospettica ed in scala ingrandita rispetto alla fig. 1, il supporto laminare delle celle sensorie ed il foglio di protezione delle stesse, secondo quanto previsto in una soluzione realizzativa preferenziale dell'invenzione;
- la fig. 3 mostra una prima forma di rappresentazione grafica secondo il metodo delle aree isolivello a scala di grigio, con la quale la distribuzione delle pressioni specifiche rilevate sull'area di impronta del pneumatico in esame viene visualizzata in bianco e nero.
- la fig. 4 mostra un secondo modo di rappresentazione grafica secondo il metodo dei diagrammi bidimensionali, con il quale i valori della pressione istantanea lungo una linea circonferenziale e lungo una riga trasversale del battistrada vengono riportati in un sistema di assi cartesiani.
- la fig. 5 mostra un terzo modo di rappresentazione grafica della distribuzione delle pressioni specifiche rilevate nell'area d'impronta del pneumatico in esame, secondo il quale ciascun valore di pressione viene riportato
sull'asse verticale di un sistema di tre assi cartesiani, ottenendo così una visione tridimensionale di dette pressioni specifiche.
Con riferimento alle figure citate, con 1 è stato complessivamente indicato un dispositivo per rilevare la distribuzione della pressione specifica nell'area di impronta di un pneumatico per veicoli, secondo la presente invenzione.
Il dispositivo 1 comprende una superficie di appoggio 2, ricavata ad esempio su una piastra di supporto 3 rigida, a cui sono abbinati mezzi attuatori, non rappresentati in quanto di per sé noti e convenzionali, tramite i quali un pneumatico 4 in esame, montato su un idoneo cerchione (non raffigurato) e gonfiato ad una prestabilita pressione viene portato ad agire con la sua superficie di rotolamento 5 in relazione di spinta contro la superficie di appoggio stessa.
Risulterà chiaro che la suddetta piastra rigida, in alternativa, può anche costituire parte della superficie periferica di un tamburo rotante, la ben nota "ruota strada", asservito ad un motore che ne comanda la rotazione secondo valori prefissati di velocità ed accelerazione variabili entro un'ampia gamma, e ad un dispositivo di montaggio del pneumatico che consente di pressare il pneumatico contro la ruota strada con valori prefissati di carico, angoli di camber ed angoli di deriva.
Infine, può essere previsto che la suddetta piastra di supporto sia inserita nella superficie del manto stradale, in corrispondenza della traiettoria percorsa dal veicolo equipaggiato con il pneumatico in esame.
Il contatto tra la superficie di rotolamento 5 del pneumatico 4 e la superficie di appoggio 2 si manifesta, in modo di per sé noto, attraverso una cosiddetta "area di impronta" in corrispondenza della quale le forze applicate al pneumatico 4 si scaricano sulla piastra di supporto 3 dando origine, nei vari punti dell'estensione superficiale dell'area di impronta stessa, ad una distribuzione di pressioni specifiche le cui caratteristiche, a parità di condizioni di esercizio del pneumatico, variano localmente in funzione di diverse caratteristiche realizzative del pneumatico stesso.
Il dispositivo 1 comprende inoltre mezzi di rilevamento, complessivamente indicati con 6, che si prestano ad operare in relazione di interposizione operativa fra superficie di rotolamento 5 e superficie di appoggio 2 per rilevare la suddetta distribuzione delle pressioni specifiche nell'area di impronta prodotta dal pneumatico 4 in determinate condizioni di prova.
In accordo con l'invenzione, tali mezzi di rilevamento 6 comprendono una pluralità di celle sensorie 7. complanarmente disposte e distribuite secondo una prefissata configurazione geometrica, predisposte ad emettere ciascuna un segnale elettrico con valore correlato alla pressione su di essa applicata. Più in particolare, le celle sensorie 7 possono essere ad esempio costituite da sensori piezoelettrici di tipo convenzionale o, preferibilmente, da resistori convenientemente costituiti, ciascuno, da una coppia di elementi laminari in gomma elettricamente conduttiva, rispettivamente sovrapposti e presentanti corrugamenti sulle superfici reciprocamente affacciate. Quando viene stabilita una differenza di potenziale tra i due elementi laminari si genera, attraverso la cella sensoria 7, un passaggio di corrente che aumenta corrispondentemente all'incremento della forza di pressione agente sugli elementi laminari stessi, a seguito del conseguente incremento dell'area di contatto reciproco delle suddette superfici corrugate.
A titolo indicativo, si fa presente che un tipo di siffatti resistori sono commercializzati con la denominazione di "Force Sensing Resistor" dalla Interlink Electronics.
In una soluzione realizzativa preferenziale, tali celle 7 presentano un'estensione superficiale compresa tra 9 e 49 mm . Più in dettaglio, le celle sensorie 7 possono convenientemente presentare una configurazione sostanzialmente quadrata con lato compreso fra 3 e 7 mm, ad esempio pari a 5 mm. e risultano complanarmente disposte, in relazione di accostamento ed allineamento reciproco, su un supporto lastriforme 8 applicato, ad esempio tramite incollaggio, sulla superficie di appoggio 2.
Su tale supporto lastriforme 8 possono essere ricavati, ad esempio sotto forma di circuito stampato, conduttori di interconnessione tra le singole celle sensorie 7 ed un terminale comune 9 mediante il quale le celle sensorie stesse vengono collegate ad un'unità di elaborazione elettronica complessivamente indicata con 10.
Preferibilmente, la suddetta unità di elaborazione elettronica comprende due parti distinte, non illustrate in quanto di per se note ed usuali, la prima delle quali serve solo per immagazzinare i dati provenienti dalle celle sensorie 7 mentre l'elaborazione di tali dati, che può richiedere tempi ben più lunghi di quelli del rilevamento, viene eseguita in un momento successivo, dalla seconda parte di detta unità. In questo modo è possibile eseguire una fittissima serie di rilevamenti successivi, con frequenze che possono arrivare a 4000 Hz, ottenendo così il rilevamento della variazione pressoché istantanea della pressione specifica agente sull'area d'impronta durante il rotolamento del pneumatico.
In accordo con un'ulteriore caratteristica dell'invenzione, è inoltre prevista la presenza di almeno un foglio di protezione 11 in materiale flessibile, resistente alle sollecitazioni di taglio, che viene disposto, per l'impiego del dispositivo stesso, fra la superficie di rotolamento 5 del pneumatico 4 e le celle sensorie 7, con il duplice scopo di eliminare l'influenza delle sollecitazioni tangenziali di taglio, trasmesse dalla superficie di rotolamento del pneumatico, sul valore della pressione rilevato dalle celle sensorie e di preservare queste ultime dall'effetto meccanico di dette sollecitazioni.
Più in particolare, il foglio protettivo 11 è preferibilmente realizzato in materiale plastico adeguatamente rinforzato, ad esempio in polietilene metallizzato, e presenta un modulo di elasticità (modulo di Young) compreso fra 1500 e 4000 Kg/mm<2 >, nel caso di detto politene metallizzato sostanzialmente pari a 2505 Kg/mm<2>.
La presenza del foglio protettivo 11 rende vantaggiosamente possibile esaminare la distribuzione e la variazione delle pressioni specifiche nell'area di impronta del pneumatico 4 anche in condizioni dinamiche, vale a dire durante il rotolamento di quest'ultimo sulla superficie di appoggio 2 ad una determinata velocità, senza che le sollecitazioni di taglio generate tangenzialmente nell’area di impronta a causa delle deformazioni subite dai tasselli definiti nella superficie di rotolamento 5, possano provocare danneggiamenti delle celle sensorie 7· Le suddette condizioni dinamiche possono essere create mediante mezzi di movimentazione costituiti ad esempio da uno o più motori passo-passo operativamente interconnessi alla piastra di supporto 3 per determinarne una movimentazione di detta piastra in senso perpendicolare all'asse del pneumatico 4, montato folle sul suo asse di rotazione, dietro controllo dell'unità di elaborazione 10.
In alternativa, come già visto, tali condizioni dinamiche vengono create in laboratorio, con l'uso della ruota strada, o direttamente sulla strada facendo transitare il veicolo sopra la piastra di supporto provvista delle celle sensorie di rilevamento.
Vantaggiosamente, il fissaggio del foglio di protezione 11 sulla superficie di appoggio 2 può essere effettuato lungo solo due bordi Ila, rispettivamente contrapposti del foglio stesso, orientati parallelamente all'asse del pneumatico 4. In questo modo, il foglio di protezione 11 ha la possibilità di scivolare sul supporto laminare 8 delle celle sensorie 7 per assecondare le lievi deformazioni elastiche eventualmente subite dal foglio di protezione stesso, anche per effetto degli sforzi longitudinali generati dalla coppia resistente o, in alternativa, dalla coppia motrice trasmessa dal pneumatico 4.
Ovviamente, nulla esclude la possibilità che il foglio di protezione 11 venga fissato, ad esempio tramite incollaggio, secondo l'intera sua estensione perimetrale.
E' inoltre previsto che il materiale plastico scelto per realizzare il foglio di protezione 11 origini, con la superficie di rotolamento 5. un coefficiente di attrito il cui il valore è tale da garantirne, nelle condizioni dinamiche, la separazione dal pneumatico 4 ed il suo facile distacco dal medesimo almeno all'uscita dall'area di impronta, senza tuttavia consentire slittamenti della superficie di rotolamento stessa rispetto alla superficie di contatto 2.
A tale proposito il valore del suddetto coefficiente di attrito può essere convenientemente compreso tra 0.20 e 0.60.
Durante l'impiego del dispositivo 1 i segnali elettrici emessi dalle singole celle sensorie 7 vengono inviati all'unità di elaborazione elettronica 10 e preferibilmente memorizzati in forma di "file" in un'idonea unità di memoria abbinata all'unità di elaborazione stessa, non rappresentata in quanto nota e convenzionale.
Successivamente l'unità di elaborazione 10 elabora i "files" memorizzati in detta unità di memoria in modo da poterne dare una rappresentazione grafica e/o numerica secondo quanto desiderato.
Nel caso in cui l'esame dell'area d'impronta viene eseguito in condizioni statiche, è sufficiente che i dati ottenuti dall'elaborazione dei segnali inviati dalle celle sensorie 7 sollecitate dal pneumatico 4 in prova sotto determinate condizioni (pressione di gonfiamento, carico applicato, angolo di "camber", e così via) vengano memorizzati in un singolo "file", che conterrà le informazioni relative alla distribuzione delle pressioni specifiche nelle suddette condizioni di prova.
Nel caso in cui il pneumatico venga invece esaminato in condizioni dinamiche, i segnali contemporaneamente inviati dalle celle sensorie 7< momento per momento secondo una determinata frequenza, nel corso del passaggio del pneumatico 4 sulle celle sensorie stesse, sono memorizzati in corrispettivi "files" che contengono ciascuno le informazioni relative alla distribuzione delle pressioni specifiche in un determinato momento dell'esecuzione della prova.
Come per la prova in condizioni statiche, tali "files" vengono elaborati successivamente dall'unità di elaborazione elettronica.
A questa unità di elaborazione elettronica sono inoltre associati mezzi di visualizzazione 12, costituiti ad esempio da un convenzionale monitor e/o da una stampante, che si prestano a visualizzare, in base ai segnali pervenuti all'unità di elaborazione stessa da parte delle celle sensorie 7, la distribuzione della pressione specifica di contatto nell'area di impronta.
E' Evidente, anche se non dettagliatamente illustrato, che i segnali emessi dall'unità di elaborazione possono essere usati per comandare altre unità operative, ad esempio mezzi di indicizzazione, di rettifica, di controllo, agenti sul pneumatico o sul processo produttivo, in aggiunta o in alternativa ai mezzi di visualizzazione.
Vantaggiosamente, la visualizzazione può essere effettuata in diversi modi in relazione al preciso scopo richiesto.
Un primo modo consiste nel dare una rappresentazione grafica in bianco e nero mediante aree isolivello a scala di grigi. Più in dettaglio, come esemplificato in fig. 3. tale rappresentazione grafica, complessivamente indicata con 13, è composta da una pluralità di zone, o "pixel", ciascuna corrispondente ad una delle celle sensorie 7· Le zone contigue nelle quali è stato rilevato un medesimo valore di pressione specifica risultano racchiuse in un'area l4 colorata in grigio, o con altro colore, con intensità proporzionale a detto valore della pressione specifica.
Nell'esempio illustrato la colorazione delle aree 14 è tanto più tendente al nero quanto più alto è il valore della pressione specifica rilevata nelle corrispondenti celle sensorie 7*
Una siffatta rappresentazione grafica, pertanto, consente di verificare a colpo d'occhio se la distribuzione delle pressioni specifiche nell'area di impronta è omogenea, oppure concentrata in determinate zone.
Si noti che, secondo la presente invenzione, l'intensità del grigio o comunque del colore di contrasto utilizzato rappresenta il valore di pressione effettivamente e direttamente letto sull'area d'impronta in esame e non, come negli usuali sistemi di rilevamento, l'effetto di detta pressione su un mezzo intermedio quale l'inchiostro della carta carbone o il liquido di contrasto. In altre parole, dalla tonalità di grigio rilevabile nelle diverse zone della rappresentazione grafica, è possibile risalire all'esatto valore della pressione specifica presente nelle corrispondenti zone dell'area di impronta. Questa possibilità non è conseguibile con i citati, tradizionali metodi di rilevamento, che consentono esclusivamente una valutazione qualitativa, di massima, della distribuzione della pressione specifica sull'area ma non una valutazione quantitativa, cioè la misura esatta della sua entità.
Un altro conveniente modo di rappresentazione grafica della pressione specifica agente, illustrato in fig. 4, è quello di riportare i valori rilevati in corrispondenza di una determinata sezione, generalmente lungo una linea circonferenziale od una riga trasversale del battistrada, in un sistema di assi cartesiani, ottenendo un diagramma della pressione, riferito ad un dato momento, lungo dette linee o righe.
Una rappresentazione grafica di Immediata percepibilità per chiarezza ed evidenza è quella illustrata in fig. 5. dove i valori di pressione, in un preciso momento del rilevamento, sono riportati sull'asse verticale di una terna di assi cartesiani determinando così, in combinazione con il disegno dell'area d'impronta, evidenziato sul piano degli altri due assi, una figura tridimensionale a cuspidi, rappresentativa della pressione sull’area d'impronta in quel dato momento, in cui l'altezza delle diverse cuspidi viene anche maggiormente evidenziata con un cambiamento di colore al progredire di detta altezza.
Si noti che l'esecuzione delle prove in condizioni dinamiche, cioè con il pneumatico 4 in movimento, e quindi la rappresentazione grafica della distribuzione delle pressioni specifiche nell'area di impronta, è stata conseguita grazie alla possibilità di rilevamento istantaneo dei segnali prodotti dalle celle sensorie 7: questo risultato non è conseguibile dai tradizionali metodi utilizzanti la carta-carbone, sia perché le forze di taglio generate dalla superficie di rotolamento durante il movimento provocherebbero la lacerazione dei fogli sottostanti, sia perché, anche nel caso in cui i fogli dovessero resistere alle sollecitazioni di taglio, l'immagine trasferita dalla carta-carbone corrisponderebbe ad una distribuzione di pressioni sull'area di impronta caratterizzata dal valor massimo raggiunto, in ogni punto, dalla pressione in quel punto durante il rotolamento del pneumatico.
Va altresì ricordato che, in accordo con una preferenziale forma di attuazione dell'invenzione, il rilevamento dei segnali elettrici emessi dalle singole celle sensorie viene vantaggiosamente eseguito ad elevata frequenza, ancorché preferibilmente non superiore a 4000 Hz.
La notevole quantità di dati conseguentemente memorizzati in merito alla distribuzione delle pressioni specifiche nei numerosi istanti in cui è effettuato il rilevamento rende così possibile risalire, mediante le rappresentazioni grafiche corrispondenti a ciascuno dei rilevamenti istantanei, alla variazione dinamica della pressione specifica che si verifica in ciascun punto della superficie di rotolamento nell'intero lasso di tempo intercorrente tra l'ingresso e l'uscita di detto punto dall'area di impronta.
Questo risultato non era raggiungibile nemmeno con i più sofisticati sistemi di rilevamento, quali quelli del citato brevetto americano.
Da quanto sopra esposto risulta evidente come l'invenzione in oggetto, oltre a migliorare sensibilmente nei confronti della tecnica nota l'analisi della distribuzione delle pressioni specifiche in condizioni statiche, renda sorprendentemente possibile verificare in modo preciso ed immediato le variazioni dinamiche di pressione specifica che si manifestano in condizioni di prova corrispondenti alle reali condizioni di esercizio previste per il pneumatico in esame.
A tale proposito si è già detto che l'invenzione si presta ad essere anche attuata direttamente in connessione con pneumatici montati su un veicolo, utilizzando come superficie di appoggio il fondo stradale su cui il veicolo stesso viene fatto marciare.
Viene pertanto agevolata in modo determinante, in sede di progetto, la ricerca di soluzioni ed accorgimenti tecnici tesi ad ottimizzare le caratteristiche comportamentali del pneumatico. Risulta infatti possibile, grazie alla presente invenzione, verificare in modo immediato se un determinato accorgimento adottato nella realizzazione del pneumatico in esame porti o meno a miglioramenti nella distribuzione delle pressioni specifiche in condizioni dinamiche.
Naturalmente, all'invenzione così concepita possono essere apportate numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo che la caratterizza.
Claims (18)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo per rilevare la distribuzione della pressione specifica nell'area d'impronta di un pneumatico per veicoli, comprendente: - una superficie di appoggio (2); - mezzi attuatori per portare il pneumatico in esame (4) ad agire con la sua superficie di rotolamento (5) in relazione di spinta contro la superficie di appoggio (2); - mezzi di rilevamento (6) operativamente interposti fra il pneumatico (4) e la superficie di appoggio (2) per rilevare e visualizzare la distribuzione della pressione specifica nell'area d'impronta di detta superficie di rotolamento (5) sulla superficie di appoggio (2), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevamento comprendono: - una pluralità di celle sensorie (7) distribuite in relazione di accostamento reciproco secondo un ordine geometrico prefissato e solidalmente ancorate ad un supporto lastriforme (8) applicato su detta superficie di appoggio (2), ciascuna di dette celle sensorie (7) essendo predisposta a produrre un segnale elettrico correlato ad una sollecitazione di pressione su di essa applicata; - un'unità di elaborazione elettronica (10) circuitalmente connessa con ciascuna di dette celle sensorie (7) per ricevere ed elaborare i segnali elettrici inviati da queste ultime a seguito dell'azione su di esse esercitata da detta superficie di rotolamento (5); - mezzi di visualizzazione (12) operativamente interconnessi con l'unità di elaborazione elettronica (10) per visualizzare, in base ai segnali pervenuti a quest'ultima dalle celle sensorie (7), la distribuzione della pressione di contatto fra la superficie di rotolamento e le celle sensorie (7) in corrispondenza dell'area d'impronta.
- 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre: - mezzi di movimentazione per far rotolare il pneumatico (4) sulla superficie di appoggio (2); - almeno un'unità di memoria associata all'unità di elaborazione (10) per memorizzare i segnali forniti dalle celle sensorie (7) in diversi istanti durante il rotolamento del pneumatico (4) sul supporto lastriforme (8); - detti mezzi di visualizzazione (12) essendo comandabili dall'unità di elaborazione elettronica (10) per visualizzare le distribuzione della pressione specifica nell'area d'impronta selettivamente con riferimento a ciascuno di detti istanti.
- 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre almeno un foglio di protezione (11) in materiale flessibile e resistente a sollecitazioni di taglio, operativamente interposto fra la superficie di rotolamento (5) del pneumatico (4) e dette celle sensorie (7) per preservare queste ultime dalle sollecitazioni tangenziali di taglio trasmesse dalla superficie di rotolamento (5) sull'area di impronta e per eliminare l'effetto di dette sollecitazioni di taglio sulla pressione specifica rilevata su detta area.
- 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3. caratterizzato dal fatto che detto foglio di protezione (11) origina, con la superficie di rotolamento (5). un coefficiente di attrito il cui valore è tale da garantirne il distacco dal pneumatico (4) almeno all'uscita dell'area di impronta, senza consentire slittamenti della superficie di rotolamento stessa rispetto alla superficie di appoggio (2).
- 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto foglio di protezione (11) origina, con la superficie di rotolamento (5). un coefficiente di attrito il cui valore è compreso fra 0.20 e 0.60.
- 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 3. caratterizzato dal fatto che detto foglio di protezione (11) è realizzato in materiale plastico rinforzato.
- 7- Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto foglio di protezione (11) è in polietilene metallizzato.
- 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 3. caratterizzato dal fatto che detto foglio di protezione (11) risulta fissato sulla superficie di appoggio (2) lungo due suoi bordi (Ila) contrapposti, estendentisi parallelamente all'asse del pneumatico (4).
- 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette celle sensorie (7) presenta una configurazione sostanzialmente quadrata.
- 10. Dispositivo secondo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una di dette celle sensorie (7) presenta un'estensione superficiale compresa fra 9 e 49 mm .
- 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta superficie di appoggio (2) è ricavata su una piastra di supporto (3) mobile secondo una direzione rettilinea perpendicolare all’asse del pneumatico (4) per determinare il rotolamento di quest'ultimo in relazione di contatto sulla superficie di appoggio stessa.
- 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta superficie di appoggio è definita sulla superficie periferica di un tamburo rotante associato ad una macchina di prova per pneumatici.
- 13· Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta superficie di appoggio è definita su una sede stradale percorsa da un veicolo equipaggiato con il pneumatico in esame.
- 14. Metodo per rilevare la distribuzione della pressione specifica sull'area di impronta di un pneumatico per veicoli, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi: - predisporre su una superficie di appoggio (2) una pluralità di celle sensorie (7) ordinatamente distribuite e reciprocamente affiancate, predisposte ciascuna ad emettere un segnale elettrico correlato ad una sollecitazione di pressione su di essa applicata; - sollecitare le celle sensorie (7) mediante un pneumatico (4) in esame presentante una superficie di rotolamento (5) che agisce, in corrispondenza della sua area d'impronta, in relazione di spinta sulle celle sensorie stesse; - rilevare i segnali elettrici emessi da dette celle sensorie (7); - elaborare detti segnali elettrici; - visualizzare la distribuzione delle pressioni specifiche nell'area di impronta in base ai segnali elettrici elaborati.
- 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre le fasi di: - muovere il pneumatico (4) e la superficie di appoggio (2) in relazione di rotolamento reciproco; - memorizzare i dati ottenuti dall'elaborazione dei segnali elettrici rilevati in diversi istanti durante la movimentazione reciproca del pneumatico (7) e della superficie di appoggio (2); - visualizzare, in base ai dati memorizzati, la distribuzione delle pressioni specifiche nell'area di impronta selettivamente con riferimento ai diversi istanti del rilevamento.
- 16. Metodo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che la visualizzazione delle pressioni specifiche avviene mediante rappresentazione grafica {13) secondo aree isolivello (l4) a scala di colore.
- 17. Metodo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal Fatto che prevede la sovrapposizione di almeno un foglio di protezione (11) in materiale flessibile e resistente a sollecitazioni di taglio tangenziali, a difesa delle celle sensorie (7) predisposte sulla superficie di appoggio (2), detto foglio di protezione (11) essendo interposto fra le celle stesse e la superficie di rotolamento (5) del pneumatico (4) per sopportare sollecitazioni tangenziali di taglio generate dalla superficie di rotolamento stessa nell'area di impronta e per eliminare l'effetto di dette sollecitazioni di taglio sulla pressione specifica rilevata.
- 18. Metodo secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che dette fasi di rilevamento e memorizzazione vengono sequenzialmente ripetute, durante la movimentazione reciproca del pneumatico (4) e della superficie di appoggio (2), ad una frequenza di valore non superiore a 4000 Hz.
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