ITRM20110550A1

ITRM20110550A1 - Metodo di stima per determinare la forza laterale di un pneumatico di un veicolo che percorre una curva con fondo a bassa aderenza

Info

Publication number: ITRM20110550A1
Application number: IT000550A
Authority: IT
Inventors: Vincenzo Ciaravola; Danilo Pesci; Simone Rizzuto
Original assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2013-04-20

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

"METODO DI STIMA PER DETERMINARE LA FORZA LATERALE DI UN PNEUMATICO DI UN VEICOLO CHE PERCORRE UNA CURVA CON FONDO A BASSA ADERENZA"

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione è relativa ad un metodo di stima per determinare la forza laterale di un pneumatico ("tire cornering force") di un veicolo che percorre una curva con fondo a bassa aderenza ed in particolare con fondo innevato oppure ghiacciato.

ARTE ANTERIORE

Una delle principali grandezze per giudicare le prestazioni di un pneumatico è la forza laterale (cioè diretta trasversalmente) dei pneumatici durante la percorrenza di una curva, ovvero della forza laterale che ciascun pneumatico di un veicolo applica sul fondo stradale durante la percorrenza di una curva.

Per determinare la forza laterale dei pneumatici di un veicolo durante la percorrenza di una curva vengono utilizzati dei trasduttori di forza, ciascuno dei quali viene accoppiato ad una corrispondente ruota e misura in tempo reale la forza laterale del corrispondente pneumatico. Tuttavia, questi trasduttori di forza sono costosi (un singolo traduttore di forza ha un costo di qualche decina di migliaia di Euro), richiedono la presenza di tecnici altamente specializzati per venire correttamente accoppiati alle ruote del veicolo, hanno una temperatura minima di lavoro non inferiore a -20°C (quindi non sono utilizzabili in alcune piste innevate o ghiacciate del nord Europa in cui vengono testati i pneumatici invernali), e richiedono un tempo di montaggio/smontaggio piuttosto lungo (quindi il loro utilizzo determina un evidente rallentamento delle prove dei pneumatici).

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è di fornire un metodo di stima per determinare la forza laterale di un pneumatico di un veicolo che percorre una curva con fondo a bassa aderenza, il quale metodo di stima sia di facile ed economica implementazione e sia, nel contempo, privo degli inconvenienti sopra descritti.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di stima per determinare la forza laterale di un pneumatico di un veicolo che percorre una curva con fondo a bassa aderenza, secondo quanto stabilito nelle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

• la figura 1 illustra schematicamente un veicolo provvisto di una unità di controllo che implementa il metodo di stima della presente invenzione;

• la figura 2 illustra schematicamente un tratto di strada percorso dal veicolo della figura 1;

• la figura 3 è un grafico che mette a confronto la forza laterale di un pneumatico rilevata mediante un trasduttore di forza con la stessa forza laterale stimata mediante il metodo di stima della presente invenzione.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un veicolo provvisto di quattro pneumatici 2.

Il veicolo 1 comprende una unità 3 di controllo che stima le forze Fy laterali che agiscono sui pneumatici 2 e comprende un accelerometro 4 che misura l'accelerazione ay laterale del veicolo 1 (cioè l'accelerazione misurata lungo un asse y orizzontale e perpendicolare alla direzione di avanzamento del veicolo 1 come illustrato nella figura 2) ed un accelerometro 5 che misura l'accelerazione ψ di imbardata del veicolo 1 (cioè l'accelerazione angolare attorno ad un asse z verticale passante per il baricentro GC del veicolo 1 come illustrato nella figura 2). Inoltre, l'unità 3 di controllo comprende un dispositivo 6 di elaborazione che riceve le misure fornite dai due accelerometri 4 e 5 e stima, come meglio descritto in seguito, la forza Fy laterale dei pneumatici 2, ovvero la forza Fy laterale che ciascun pneumatico 2 applica sul fondo stradale durante la percorrenza di un tratto T (illustrato nella figura 2) presentante una curva. Secondo una equivalente forma di attuazione, il dispositivo 6 di elaborazione viene sostituito con un dispositivo di memoria di massa (costituito da un disco rigido e/o da una memoria RAM eventualmente rimovibile) che memorizza le misure fornite dai due accelerometri 4 e 5 per un postprocessamento delle misure stesse al termine della prova (cioè le forze Fy laterale dei pneumatici 2 vengono stimate al termine della prova durante una fase di postprocessamento delle misure fornite dai due accelerometri 4 e 5).

Viene di seguito descritta la modalità utilizzata dal dispositivo 6 di elaborazione per stimare le forze Fy laterale dei pneumatici 2.

Preventivamente vengono misurati alcuni parametri fisici del veicolo 1 (che ovviamente sono costanti, cioè non si sono soggetti a modifiche).

In particolare, preventivamente viene misurata la massa M complessiva del veicolo 1 mediante una semplice operazione di pesatura; secondo una possibile forma di attuazione, la massa M complessiva del veicolo 1 può venire progressivamente aggiornata (cioè ridotta) per tenere conto della diminuzione dovuta al consumo del carburante (che è facilmente stimabile dalle informazioni fornite da una centralina elettronica di controllo del motore).

Inoltre, preventivamente viene misurata la distanza h dal suolo del baricentro GC del veicolo 1, viene misurata la carreggiata Tffrontale del veicolo 1 (cioè la distanza trasversale tra i due centri ruota delle due ruote anteriori), viene misurata la carreggiata Trposteriore del veicolo 1 (cioè la distanza trasversale tra i due centri ruota delle due ruote posteriori), viene misurata la distanza Dftra il baricentro GC del veicolo 1 e l'assale anteriore, viene misurata la distanza Drtra il baricentro GC del veicolo 1 e l'assale posteriore, viene misurato il passo L del veicolo 1 (cioè la distanza tra l'assale anteriore e l'assale posteriore), e viene misurato (oppure stimato mediante calcoli matematici) il momento Izzdi inerzia del veicolo 1 attorno all'asse z verticale passante per il baricentro GC del veicolo 1.

Una volta noti i sopra descritti parametri fisici del veicolo 1, la forza Fy laterale agente su ciascun pneumatico 2 del veicolo 1 viene stimata in funzione solamente dei sopra descritti parametri fisici del veicolo 1, dell'accelerazione ψ di imbardata del veicolo 1, e dell'accelerazione ay laterale del veicolo 1.

In particolare, la forza Fy laterale agente su ciascun pneumatico 2 del veicolo 1 viene calcolata applicando la seguente equazione:

Fyk,jforza laterale del pneumatico 2 k,j ove l'indice k può assumere il valore "f" frontale oppure "r" posteriore e l'indice j può assumere il valore "i" (interno rispetto alla curva) oppure "e" (esterno rispetto alla curva);

s variabile che assume il valore "+1" quando il pneumatico 2 in oggetto è esterno (rispetto alla curva) ed assume il valore "-1" quando il pneumatico 2 in oggetto è interno (rispetto alla curva);

g accelerazione di gravità pari, all'incirca, a 9.8182 m/s<2>;

h distanza dal suolo del baricentro GC del veicolo 1;

TKcarreggiata del veicolo 1 ove l'indice k può assumere il valore "f" frontale oppure "r" posteriore;

ayaccelerazione laterale del veicolo 1;

M massa complessiva del veicolo 1;

X variabile che è pari alla distanza Dftra il baricentro GC del veicolo 1 e l'assale anteriore quando il pneumatico 2 in oggetto è frontale ed è pari alla distanza Drtra il baricentro GC del veicolo 1 e l'assale posteriore quando il pneumatico 2 in oggetto è posteriore;

L passo del veicolo 1;

Izzmomento di inerzia del veicolo 1 attorno all'asse z verticale passante per il baricentro GC del veicolo 1;

ψ accelerazione di imbardata del veicolo 1.

La sopra descritta equazione fornisce dei risultati adeguatamente precisi (cioè corrispondenti alla realtà fisica) solo quando il veicolo 1 si trova su di un fondo a bassa aderenza quale un fondo innevato oppure un fondo ghiacciato. Infatti, la sopra descritta equazione è adeguatamente precisa (cioè corrispondente alla realtà fisica) solo quando il trasferimento di carico durante la percorrenza della curva (cioè lo spostamento della massa del veicolo 1 dalla ruote interne che risultano meno caricate alle ruote esterne che risultano più caricate per effetto del rollio) è trascurabile e tale condizione si verifica solo quando il fondo ha una bassa aderenza ovvero solo quando il fondo è innevato oppure qhiacciato.

Il qrafico della fiqura 3 mostra l'evoluzione della forza Fy laterale di un pneumatico 2 (in ordinata) in funzione dell'angolo di slip a (in ascissa). Nel grafico della figura 3 vengono messe a confronto la forza Fy laterale di un pneumatico 2 rilevata mediante un trasduttore di forza (linea spessa continua) quando il veicolo 1 percorre una curva su fondo innevato e la stessa forza Fy laterale stimata mediante il metodo di stima sopra descritto (linea sottile tratteggiata). Dal grafico della misura 3 appare evidente che il metodo di stima sopra descritto permette di riprodurre in modo adeguatamente fedele la realtà fisica dei pneumatici 2.

Il metodo di stima sopra descritto presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, il metodo di stima sopra descritto permette di determinare semplicemente e con una buona precisione le forze Fy laterali dei pneumatici 2 durante la percorrenza di una curva con fondo a bassa aderenza.

Inoltre, il metodo di stima sopra descritto è di semplice ed economica implementazione in quanto utilizza delle misure (l'accelerazione ψ di imbardata e l'accelerazione ay laterale) che sono normalmente già disponibili a bordo del veicolo 1, in quanto vengono utilizzati dal sistema di controllo della stabilita ("ESP"). A tale proposito è importante osservare che i parametri fisici del veicolo 1 necessari al metodo di stima sopra descritto sono di determinazione semplice e veloce.

Grazie al fatto che non è richiesto alcun tipo di montaggio/smontaggio di componenti aggiuntivi sul veicolo 1, il metodo di stima sopra descritto permette di eseguire velocemente le prove dei pneumatici.

Infine, a differenza dei trasduttori di forza, il metodo di stima sopra descritto è tranquillamente utilizzabile anche con temperature esterne inferiori a -20 °C.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo di stima per determinare la forza (Fy) laterale di un pneumatico (2) di un veicolo (1) che percorre una curva con fondo a bassa aderenza; il metodo di stima comprende le fasi di: determinare l'accelerazione (ψ) di imbardata del veicolo (1); determinare l'accelerazione (ay) laterale del veicolo (1); e determinare alcuni parametri fisici del veicolo (1); il metodo di stima è caratterizzato dal fatto di comprendere l'ulteriore fase di stimare la forza (Fy) laterale agente su di un pneumatico (2) del veicolo (1) in funzione solamente dei parametri fisici del veicolo (1), dell'accelerazione (ψ) di imbardata del veicolo (1), e dell'accelerazione (ay) laterale del veicolo (1).
2) Metodo secondo la rivendicazione 1 e comprendente l'ulteriore fase di calcolare la forza (Fy) laterale agente sul pneumatico (2) del veicolo (1) mediante la seguente equazione:

Fyk, forza laterale del pneumatico (2) k,j ove l'indice k può assumere il valore "f" (frontale) oppure "r" (posteriore) e l'indice j può assumere il valore "i" (interno rispetto alla curva) oppure "e" (esterno rispetto alla curva) ; variabile che assume il valore "+1" quando il pneumatico (2) in oggetto è esterno (rispetto alla curva)ed assume il valore "-1" quando il pneumatico (2) in oggetto è interno (rispetto alla curva); accelerazione di gravità (pari, all'incirca, a 9.8182 m/s<2>); h distanza dal suolo del baricentro (GC) del veicolo (1); carreggiata del veicolo (1) ove l'indice k può assumere il valore "f" (frontale) oppure "r" (posteriore) ; accelerazione laterale del veicolo (1); M massa complessiva del veicolo (1); X variabile che è pari alla distanza (Df) tra il baricentro (GC) del veicolo (1) e l'assale anteriore quando il pneumatico (2) in oggetto è frontale ed è pari alla distanza (Dr)tra il baricentro (GC) del veicolo (1) e l'assale posteriore quando il pneumatico (2) in oggetto è posteriore; L passo del veicolo (1); Izzmomento di inerzia del veicolo (1) attorno ad un asse (z) verticale passante per il baricentro (GC) del veicolo (1); ψ accelerazione di imbardata del veicolo (1).
3) Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la forza (Fy) laterale agente sul pneumatico (2) del veicolo (1) viene stimata solo quando il veicolo (1) si trova su fondo innevato oppure su fondo ghiacciato.