ITRM970137A1 - Procedimento ed apparecchio per il monitoraggio dei pneumatici di veicoli - Google Patents

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ITRM970137A1
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Description

DESCRIZIONE
L'invenzione concerne un procedimento per il monitoraggio dei pneumatici di veicoli in cui si prestabilisce un campo nominale per lo stato di funzionamento di un pneumatico rappresentato da almeno una grandezza di stato e, attraverso il rilevamento continuo dei valori istantanei di almeno una grandezza di stato, si determina se lo stato di funzionamento istantaneo del pneumatico si trova o meno entro il campo nominale prestabilito, nonché un apparecchio adatto alla esecuzione di questo procedimento. Sono noti procedimenti ed apparecchi di questo tipo che servono, principalmente, a segnalare al conducente, durante l'esercizio corrente del veicolo, una pressione troppo bassa dei pneumatici. Come grandezza dello stato di funzionamento dei pneumatici si prende, in questo caso, la pressione dei pneumatici e il campo nominale relativo viene formato da un intervallo di pressione consentito dei pneumatici.
Nella domanda di brevetto publlicata DE 3236 520 Al è descritto un apparecchio per la segnalazione dello stato dei pneumatici di veicoli, in particolare della pressione dei pneumatici e dell'altezza rilievi. A questo scopo, l'apparecchio confronta un valore di riferimento della velocità del veicolo ottenuto dal numero di giri delle ruote con la velocità reale del veicolo al suolo che viene misurata da un sensore corrispondente. Una caduta improvvisa di pressione in un pneumatico si manifesta, ad una data velocità del veicolo, con una corrispondente rapida variazione del numero di giri della ruota e quindi del valore di riferimento della velocità del veicolo e, in questo modo, può essere riconosciuta dall'apparecchio. Per poter controllare anche variazioni a lungo termine dello stato dei pneumatici, dovute all'abrasione degli stessi, un dispositivo di comando elettronico centrale dell'apparecchio possiede una memoria in cui si possono registrare i numeri di giri correntemente misurati delle ruote. Paragonando i numeri di giri correntemente rilevati delle ruote con i numeri di giri delle ruote misurati all'inizio dopo il montaggio di nuovi pneumatici si può controllare l’abrasione dei pneumatici e quindi l'altezza rilievi dei pneumatici per lunghi intervalli di tempo.
Dal brevetto DE 30 29 563 C3 è noto un procedimento per il rilevamento della pressione dei pneumatici delle ruote di veicoli con cui poter riconoscere una pressione troppo bassa dei pneumatici tenendo conto della temperatura ambiente, dello stato di carico del veicolo e della pressione atmosferica per mezzo di uno speciale sistema di sensori e di un circuito di interpretazione.
Nel saggio ''Reifendruck im Blickfeld'' (''Pressione dei pmeumatici nel campo visivo1') pubblicato nella rivista Automobil-Elektronic, Settembre 1990, pagina 30, sono pubblicati sistemi di monitoraggio per pneumatici di veicoli in cui un apparecchio di comando centrale correla i dati di un sistema di sensori della pressione dei pneumatici con altri segnali di sensori che danno informazioni relative alla temperatura esterna, alla temperatura dei freni, alla velocità del veicolo e allo stato di carico del veicolo riconoscendo, in questo modo, se la pressione di un pneumatico si trova molto al di sotto di una determinata pressione nominale, dopo di che il conducente riceve, tramite una visualizzazzione ottica, un corrispondente segnale di avventimento.
E' noto e, ad esempio, nella pubblicazione 'European Tire and Rim Technical Organisation -Standard Manual - 1995 specialmente alle pagine da P:6 a P.10, è descritto che lo stato di un pneumatico di veicolo per l'ottenimento di un funzionamento sicuro del pneumatico stesso dovrebbe mantenere, per un periodo di uso più lungo possibile, determinate specifiche prestabilite. Ciò riguarda, oltre al mantenimento di determinate tolleranze geometriche, ad esempio relative alla larghezza dei pneumatici, al diametro degli stessi e all'angolo di inclinazione, principalmente il mantenimento di determinate pressioni dei pneumatici nonché di limiti di portata e di velocità. Pertanto, ad esempio, la portata consigliata si riduce man mano che la pressione dei pneumatici diminuisce nonché, nell'ambito di velocità molto alte, man mano che la velocità del veicolo aumenta.
Nell'articolo *'Ektronisches Reifendruck-Kontrol-System (''Sistema di controllo elettronico della pressione dei pneumatici''), VDI Rapporti No.
819, 1990, pagg. 207 - 216, è pubblicato un dispositivo per il rilevamento continuo della pressione di gonfiamento dei pneumatici, della temperatura dell’aria dei pneumatici, della velocità di marcia e del carico. Superando determinati valori limite si ha una segnalazione nell'unità relativa.
Nella domanda di brevetto pubblicata WO 95/22467 è descritto un dispositivo con cui si può rilevare correntemente la pressione dei pneumatici e la temperatura degli stessi nonché la prestazione di marcia e i valori di cresta della pressione e della temperatura. Queste informazioni possono essere tenute in considerazione per la valutazione dello stato dei pneumatici.
L'invenzione si prefigge, come problema tecnico, di approntare un procedimento e un dispositivo del tipo citato avanti con cui poter realizzare, con meno dispendio . possibile, una elevata sicurezza di funzionamento dei pneumatici e con cui poter valutare se un pneumatico consumato può essere ricostruito e, in caso di danneggiamento accertato di detto pneumatico, perchè questo si è verificato e se esso è riparabile.
L’invenzione risolve questo problema con un procedimento con i particolari della rivendicazione 1 e con un apparecchio con i particolari della rivendicazione 3. Con questo procedimento e con questo apparecchio si rileva, per tutto il funzionamento del pneumatico, la frequenza e/o la parte di funzionamento delle fasi di funzionamento in cui lo stato di funzionamento istantaneo dei pneumatici si trova al di fuori di un campo nominale prestabilito, il quale è scelto in modo che la sicurezza di funzionamento e la durata di vita del pneumatico non vengano notevolmente pregiudicati fintantoché lo stato di funzionamento del pneumatico si trova in questo campo nominale. Ciò, ad esempio, consente, in caso di avaria di un pneumatico, di dare un aiuto alla ricerca della causa di questa avaria in modo da poter comunque sostituire parzialmente le dispendiose ricerche al riguardo da parte di esperti. Inoltre, questo procedimento consente di valutare in modo comparativamente sicuro se un danno prodotto sul pneumatico è riparabile e se un pneumatico consumato, sulla base del suo antefatto, è ancora in grado di essere ricostruito. Naturalmente, la possibilità di riparazione e di ricostruzione di un pneumatico è valutabile tanto più vantaggiosamente quanto minore è la frequenza e rispettivamente la parte di funzionamento, cioè la parte del periodo complessivo di funzionamento o del percorso di marcia del pneumatico, delle fasi di funzionamento in cui lo stato di funzionamento del pneumatico si trova al di fuori del campo nominale prestabilito.
In un monitoraggio ulteriormente sviluppato di pneumatici di veicolo secondo la rivendicazione 2 oppure 4, come grandezze di stato che caratterizzano lo stato dei pneumatici si impiega una o più grandezze relative alla temperatura dei pneumatici, alla velocità del veicolo, al carico dello stesso e alla percorso di marcia dei pneumatici.
In un dispositivo ulteriormente sviluppato secondo la rivendicazione 5, la valutazione dello stato dei pneumatici si basa, inoltre, sul fatto che per questa valutazione si registrano e si richiamano i valori delle grandezze dello stato di funzionamento dei pneumatici disponibili durante le fasi di funzionamento in cui lo stato di funzionamento dei pneumatici si trova al di fuori del campo nominale prestabilito, cosa che consente una conoscenza particolarmente precisa dell'antefatto dei pneumatici.
Una forma di esecuzione preferita dell’invenzione è rappresentata nei disegni ed è descritta in seguito. Nei disegni:
la figura 1 mostra un diagramma a blocchi di una parte di microprocessore centrale di un dispositivo per il monitoraggio dei pneumatici di veicoli e
la figura 2 mostra un diagramma per l'illustrazione di un campo nominale dello stato di funzionamento dei pneumatici memorizzato nel microprocessore della figura 1.
Il dispositivo rappresentato nella figura 1 con la sua parte di microprocessore centrale, essenziale per l'illustrazione dell'invenzione, serve al monitoraggio permanente dei pneumatici di un veicolo con cui è possibile valutare la sicurezza di funzionamento dei pneumatici nonché se un danno prodotto sul pneumatico è probabilmente riparabile e se un pneumatico consumato si trova ancora in uno stato sufficientemente buono per poter essere ricostruito. Il parametro che determina fondamentalmente il carico e quindi la sicurezza di funzionamento e la durata di vita di un pneumatico è il cedimento elastico del pneumatico durante il funzionamento. Con il procedimento di monitoraggio eseguito dal presente dispositivo si rileva in modo comparativamente esatto la sollecitazione del pneumatico dove, oltre alla pressione del pneumatico, si prende in considerazione anche la temperatura del pneumatico rispetto alla temperatura ambiente, il carico del veicolo nonché la velocità del veicolo.
A questo scopo, il dispositivo che esegue il procedimento contiene un microprocessore (1) come unità centrale di calcolo al quale vengono inviate, sul lato di entrata, le pressioni (pRi, pR2/ · ·) e le temperature (TR1/ TR2, ···) dei singoli pneumatici nonché la temperatura ambiente (Tu), la velocità del veicolo (v), la distanza finora percorsa (s) con i pneumatici relativi e l'informazione relativa al carico (B) del veicolo. Queste grandezze di entrata possono essere rilevate in modo tradizionale da sensori appropriati, cosa che in questo caso non necessità di essere illustrata più dettagliatamente. I valori misurati dei sensori possono essere trasmessi per cavo o senza cavo, ad esempio mediante ponte radio, dai sensori al microprocessore (1). La distanza percosa può essere rilevata alternativamente per il rilevamento tramite un contachilometri anche mediante calcolatore dall'informazione sulla velocità (v) trasmessa. E evidente che il microprocessore (1) è equipaggiato in modo da eseguire il monitoraggio dei pneumatici del veicolo coi da essere adattato di volta in volta al tipo di veicolo e al tipo di pneumatici impiegati.
Nel microprocessore 81) è impiantato un diagramma caratteristico pluridimensionale (2) che definisce un campo nominale per lo stato di funzionamento dei pneumatici, indicando, per le grandezze fisiche essenziali per lo stato di funzionamento dei pneumatici, di volta in volta un intervallo nominale in cui dovrebbe trovarsi il valore istantaneo della grandezza relativa durante il funzionamento dei pneumatici per consentire un funzionamento accorto dei pneumatici con lunga durata di vita degli stessi. Queste grandezze di stato rappresentanti lo stato di funzionamento dei pneumatici comprendono in particolare le grandezze di entrata inviate al microprocessore (1), cioè la pressione dei pneumatici (pR1, pR2, ...), la temperatura dei pneumatici (TR1, TR2, .··), la temperatura ambiente (Τ0), la velocità del veicolo (v), il carico del veicolo (B) e la distanza percorsa (s). Inoltre, in caso di bisogno, si possono prendere in considerazione anche grandezze geometriche dei pneumatici, ad esempio la larghezza dei pneumatici, il diametro dei pneumatici e l'angolo d'inclinazione. I valori di queste grandezze geometriche possono essere immessi, a seconda dell'impiego, a mano oppure possono essere misurati correntemente, cioè periodicamente a intervalli di tempo prestabiliti, per mezzo di sensori tradizionali relativi.
Nella figura 2 è rappresentato, in modo semplificato in una proiezione bidimensionale, il campo nominale (2) depositato nel microprocessore dove sull'ordinata è riportata la grandezza particolarmente rilevante relativa alla pressione dei pneumatici e sull'ascissa è riportato un fattore di carico che, per una illustrazione più semplice, rappresenta le altre grandezze essenziali relative allo stato di funzionamento dei pneumatici. Il 100% del valore (LI) di questo fattore di carico corrisponde, in questo caso, alla portata unificata per il pneumatico in questione in presenza di una pressione del pneumatico pari a 2,5 bar. Tabelle di questa portata standard in funzione della pressione dei pneumatici per diversi tipi di pneumatici, cioè per pneumatici con cosiddetto diverso indice di caricabilità, sono riportate nel manuale degli standard sopraccitati della European Tire and Rim Technical Organisation. Il campo nominale (2) rappresentato, in questo modo, in modo semplificato nel diagramma della figura 2 è ivi riportato come superficie nera di stati di funzionamento consentiti dei pneumatici. In modo evidente, il campo nominale (2), in presenza di pressioni dei pneumatici inferiori a 2,5 bar, è limitato a valori decrescenti del fattore di carico. Il campo nominale (2) viene abbandonato in presenza di pressione dei pneumatici minore e di fattore di carico relativamente alto, cosa che rappresenta uno stato di servizio svantaggioso .
Siccome le diverse grandezze essenziali dello stato di servizio dei pneumatici impiegate per la definizione del campo nominale (2) sono comunque parzialmente dipendenti l'una dall'altra, ad esempio se la pressione dei pneumatici si modifica in funzione della velocità del veicolo, della temperatura dei pneumatici, della temperatura ambiente e del carico del veicolo, il campo nominale (2), considerato meglio, rappresenta un determinato spazio parziale dello spazio di stato fissato dalle grandezze dello stato di servizio dei pneumatici. Non appena lo stato di servizio istantaneo di un pneumatico lascia questo spazio parziale (2) di campo nominale si ha una condizione di servizio sfavorevole, cioè uno stato di servizio che costituisce un carico eccessivo del pneumaico e pregiudica eccessivamente le previsioni di durata. Possibilmente, questi stati di servizio sfavorevoli dovrebbero essere evitati dato che i pneumatici dei veicoli hanno una memoria per gli influssi di danneggiamento che ne derivano, nel senso che un danno su un pneumatico una volta avvenuto non scompare di nuovo completamente dopo il raggiungimento successivo del campo nominale (2) ma, in aggiunta, contribuisce all'invecchiamento del pneumatico a causa della fatica graduale del materiale dovuta al lavoro di gualcìtura da rotolamento causato in modo determinante dalla deformazione dei pneumatici e quindi dal cedimento elastico degli stessi.
L'apparecchio della figura 1 consente di poter valutare, in modo comparativamente affidabile dal punto di vista della sicurezza di funzionamento del pneumatico e, in caso di danneggiamento dello stesso, dal punto di vista della sua riparabilità, lo stato del pneumatico dipendente, per i motivi sopraccitati, di volta in volta dal suo antefatto. In caso di pneumatico consumato si può verificare, inoltre, attraverso questo monitoraggio dei pneumatici, se è ancora possibile in modo conveniente ricostruire il pneumatico. A questo scopo, il micorprocessore (1) verifica in modo continuo, con riferimento ai valori istantanei pervenuti delle grandezze di stato impiegate per la determinazione del campo nominale (2) di funzionamento del pneumatico, se lo stato di funzionamento istantaneo del pneumatico si trova entro il campo nominale (2) memorizzato prestabilito. Non appena esso riconosce che non è più cosi perchè uno o più valori istantanei delle grandezze di stato hanno abbandonato il loro rispetivo intervallo nominale definito dal campo nominale, emette un segnale di avvertimento relativo. In questo modo, ad esempio attraverso un primo canale di uscita (Ap), si viene informati se la pressione del pneumatico si trova o meno entro il suo intervallo nominale dove, in caso negativo, viene emesso un segnale di avvertimento relativo alla pressióne dei pneumatici. Analogamente, il microprocessore (1) emette eventualmente, attraverso un secondo canale di uscita (Av), un segnale di avvertimento sul fatto che, nello stato di funzionamento istantaneo dei pneumatici, è stata superata la velocità massima consentita del veicolo.
Allo stesso tempo, con questi accorgimenti di segnalazione, il microprocessore (1) registra l'abbandono del campo nominale (2) del servizio dei pneumatici e lo annota in una memoria corrispondente. In questa caso è preferito il fatto che il microprocessore (1) non soltanto rileva e memorizza il fatto dell'abbandono del campo nominale di per sè ma rileva e memorizza, inoltre, la durata di funzionamento durante la quale lo stato di funzionamento dei pneumatici si trova al di fuori del campo nominale (2). Analogamente al rilevamento della durata di funzionamento , si può rilevare e registrare la distanza percorsa durante questo periodo di tempo e rispettivamente il percorso di marcia dei pneumatici. Un accorgimento ottimale, enormemente vantaggioso, è dato dal fatto che il microprocessore (1) registra in una memoria i valori istantanei delle grandezze di stato di funzionamento dei pneumatici rilevate durante i tempi di funzionamento in cui lo stato di funzionamento dei pneumatici si trova al di fuori del campo nominale prestabilito (2). In questo modo si documentano in modo affidabile le fasi di funzionamento in cui il conducente, ad esempio malgrado il preventivo avvertimento, gestisce il veicolo non nel campo nominale di funzionamento dei pneumatici e le quali fasi di funzionamento si ripercuotono, pertanto, svantaggiosamente sui pneumatici.
I diversi dati memorizzati nel microprocessore (1) possono essere letti poi in qualsiasi momento attraverso una uscita di richiamo di dati (AD) per poter fare la valutazione dello stato attuale dei pneumatici dipedente dal suo antefatto. In particoalre si può richiamare la frequenza e/o la parte del tempo di funzionamento complessivo del pneumatico durante la quale lo stato di funzionamento del pneumatico si trovava al di fuori del campo nominale prestabilito (2). Analogamente o in aggiunta a questa parte di durata di funzionamento si può richiamare, eventualmente, la parte di percorso di marcia complessivo rilevata durante la quale lo stato di funzionamento dei pneumatici si trovava al di fuori del campo nominale (2). Questa informazione relativa alla frequenza e/o alla durata e rispettivamente al percorso di marcia di fasi di funzionamento dei pneumatici situate al di fuori del campo nominale prestabilito (2) consente già di dedurre in modo molto sicuro se il pneumatico può essere ancora impiegato con sufficiente sicurezza di funzionamento, se un danno sopravvenuto del pneumatico può essere riparato e se un pneumatico consumato può essere sottoposto ad una ricostruzione. Finora, tali valutazioni venivano fatte spesso soltanto con insicurezza adeguatamente grande da parte di esperti soltanto sulla base di un'analisi dello stato corrente dei pneumatici. Una valutazione e rispettivamente un'analisi ancora più esatta di ciascuno stato dei pneumatici è possibile quando attraverso il microprocessore (1) si rilevano e memorizzano i singoli valori istantanei delle grandezze di stato durante le fasi di funzionamento dei pneumatici che stanno al di fuori del campo nominale (2) in modo che anche questi dati possano essere richiamati al momento desiderato per avere una conoscenza più precisa su quanti e quali valori istantanei delle grandezze di stato di funzionamento dei pneumatici stavano al di fuori del loro intervallo nominale determinato dal campo nominale (2) e in quale misura. Ciò consente poi deduzioni molto precise sullo stato attuale dei pneumatici. In caso di bisogno, i dati memorizzati possono essere protetti da manipolazione per il fatto che il prelievo dei dati viene consentito soltanto a persone autorizzate a questo scopo per mezzo di una parola chiave (password).
Con l'apparecchio mostrato e con il procedimento descritto è possibile, quindi, un monitoraggio individuale dei pneumatici di un veicolo dal punto di vista degli influssi cumulati sullo stato dei pneumatici per la valutazione attuale, affidabile, dello stesso.

Claims (5)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il monitoraggio dei pneumatici di veicoli in cui si prestabilisce un campo nominale (2) per lo stato di funzionamento di un pneumatico rappresentato da almeno una grandezza di stato di funzionamento dei pneumatici (pRi/ THl/ Tu, v, s, B) e si rilevano in modo continuo i valori istantanei di almeno una grandezza di stato di funzionamento dei pneumatici e, atraverso il confronto degli stessi con il campo nominale prestabilito, si verifica se lo stato di funzionamento dei pneumatici si trova all'interno o al di fuori del campo nominale presentabilito, caratterizzato dal fatto che, del funzionamento complessivo del pneumatico, si rileva la frequenza e/o la parte di funzionamento delle fasi di funzionamento in cui lo stato corrente di funzionamento dei pneumatici si trova al di fuori del campo nominale (2) prestabilito.
  2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che come grandezze di stato di funzionamento dei pneumatici si impiega la pressione dei pneumatici (pRi) nonché almeno una delle grandezze relative alla temperatura dei pneumatici (TR1), alla temperatura ambiente (Tu), alla velocità del veicolo (v), al carico del veicolo (B) e al percorso di marcia (s) dei pneumatici.
  3. 3. Apparecchio per il monitoraggio dei pneumatici di veicoli, con una unità di calcolo (1) in cui è memorizzato un campo nominale prestabilito (2) per lo stato di funzionamento di un pneumatico rappresentato da almeno una grandezza di stato di funzionamento dei pneumatici (ρ^, TR1, Tu, v, s, B) e la quale riceve valori istantanei rilevati in modo continuo di almeno una grandezza di stato di funzionamento dei pneumatici e li confronta con il campo nominale allo scopo di verificare se lo stato di funzionamento istantaneo dei pneumatici si trova all'interno o al di fuori del campo nominale prestabilito, caratterizzato dal fatto che l'unità di calcolo (1), del funzionamento complessivo del pneumatico, rileva e memorizza la frequenza e/o la parte di funzionamento delle fasi di funzionamento in cui lo stato di funzionamento istantaneo dei pneumatici si trova al di fuori del campo nominale (2) prestabilito.
  4. 4. Apparecchio secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che all'unità di calcolo (1) vengono inviati i valori istantanei della pressione dei pneumatici (pRi) nonché almeno una delle grandezze di stato di funzionamento dei pneumatici relative alla temperatura dei pneumatici (TR1), alla temperatura ambiente (Tu), alla velocità del veicolo (v), al carico del veicolo (B) e al percorso di marcia (s) dei pneumatici e il campo nominale prestabilito (2) è memorizzato nell'unità di calcolo come uno spazio parziale dello spazio di funzionamento fissato da queste grandezze di stato di funzionamento dei pneumatici.
  5. 5. Apparecchio secondo la rivendicazione 3 oppure 4, caratterizzato dal fatto che l'unità di calcolo (1) registra in modo richiamabile i valori istantanei delle grandezze di stato di funzionamento dei pneumatici (pR1, TR1, Tu, v, s, B) inviati durante le fasi di funzionamento in cui lo stato di funzionamento istantaneo dei pneumatici si trova al di fuori del campo nominale prestabilito (2).
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