ITTO20090699A1

ITTO20090699A1 - Veicolo

Info

Publication number: ITTO20090699A1
Application number: IT000699A
Authority: IT
Inventors: Francesco Canuto; Claudio Fonti; Riccardo Morselli
Original assignee: Cnh Italia Spa
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2011-03-12
Also published as: WO2011029864A1; EP2475558B1; EP2475558A1; US8831851B2; US20120253625A1

Description

DESCRIZIONE

Del brevetto per invenzione industriale da titolo:

“VEICOLO”

La presente invenzione si riferisce ad un veicolo, ed in particolare, ma non in modo esclusivo, a veicoli terrestri destinati ad un uso “fuoristrada”, per esempio nell’industria agricola e nell’industria edile.

Tali veicoli tendono ad essere ingombranti e pesanti. Sebbene siano progettati per l’uso in condizioni fuoristrada, essi vengono spesso utilizzati per spostamenti su strada, ad esempio quando ci si sposta da un sito di lavoro ad un altro.

Un esempio di veicolo cui fa riferimento la presente invenzione è un trattore agricolo. Come ben noto, il trattore agricolo è un veicolo multifunzione relativamente pesante impiegato per una pluralità di attività quali l’aratura, l’erpicatura, la semina, il dosaggio, il traino e, quando dotato di pala o denti (montati tipicamente nella parte anteriore), il carico.

Quando espleta gran parte di queste attività, il trattore opera all’interno di un campo. In quasi tutti i casi, il funzionamento del trattore implica passaggi ripetuti da un’estremità del campo all’altro, fino a quando l’attività in questione non è stata completata sull’intera superficie del campo.

Durante questo lavoro, è necessario che il trattore giri di circa 180° al termine di ciascun passaggio per prepararsi al passaggio successivo.

I campi di produzione comprendono le cosiddette capezzagne, a ciascuna estremità, un cui scopo è quello di fornire uno spazio in cui il trattore (e altri veicoli agricoli) possa girare.

Quando inverte la marcia, un trattore non può completare alcuna delle attività di cui sopra. Per questo motivo è necessario sollevare qualsiasi attrezzo di impegno a terra, quale un aratro, per consentire al trattore di invertire la marcia senza alcun rischio di danneggiare l’attrezzo o il trattore. Anche quando l’attrezzo trasportato dal trattore non è un attrezzo di impegno a terra (per esempio quando si tratta di un coltro per depositare sementi oppure di un braccio di spruzzatura per spruzzare sostanze chimiche nel terreno) viene disattivato durante le manovre di inversione di marcia nelle capezzagne per evitare sperperi di semi o di sostanze agrochimiche. Normalmente le capezzagne non sono seminate con piante da coltivazione e contengono invece erba o altre piante non da coltivazione. Il conducente del trattore può invertire la marcia in queste zone senza preoccuparsi dell’incapacità del trattore di completare qualunque attività di lavoro. È per questo che nelle zone di capezzagne, che non sono destinate ad essere seminate né a fornire raccolti, non si produce alcuno svantaggio in termini di mancata coltivazione in modo adeguato di piante di coltivazione. Affinchè il trattore completi il suo lavoro in un campo, in modo efficiente, è auspicabile ad ogni inversione di marcia nella capezzagna, formare un raggio della curva il più possibile ridotto. Infatti idealmente il raggio di curvatura dovrebbe essere leggermente maggiore della larghezza del trattore (o almeno di qualunque attrezzo supportato dallo stesso) in modo che non vi sia necessità di correzione di traiettoria dopo che il trattore ha iniziato il passaggio successivo lungo il campo. La riduzione al minimo del raggio di curvatura contribuisce anche a mantenere il più possibile ridotte le dimensioni delle capezzagne (non produttive).

Come è ben noto, un trattore comprende tipicamente due ruote condotte posteriori di diametro relativamente ampio collocate rispettivamente sui lati opposti della cabina del veicolo; insieme a due ruote anteriori sterzabili tipicamente ma non necessariamente di diametro minore che sono collocate anch’esse sui lati rispettivi del veicolo adiacenti all’estremità anteriore del cofano motore.

E’ noto da tempo prevedere un freno indipendente almeno delle ruote condotte posteriori in modo che l’operatore del trattore possa controllare la frenata di ciascuna di queste ruote in modo indipendente l’una dall’altra. Tale opportunità a sua volta permette le prestazioni di curvatura nella capezzagna con un raggio estremamente stretto, tramite una tecnica di frenata della ruota posteriore soltanto su un lato del trattore (cioè il lato verso il quale il trattore deve invertire la marcia) applicando simultaneamente al contempo un angolo di sterzata stretto nella medesima direzione di sterzata attraverso le ruote anteriori sterzabili.

Quando si frena una delle ruote posteriori in questo modo l’obiettivo dell’operatore del trattore è quello di bloccare la ruota in questione. Poichè le ruote posteriori sono collegate tramite un differenziale questa azione determina un aumento significativo della velocità rotazionale della ruota posteriore non frenata. Ciò a sua volta fa sì che il trattore giri attorno ad un’asse che coincide all’incirca con un punto sul suo assale posteriore ed esegua così la curva desiderata a raggio stretto.

Per permettere l’uso del trattore in questo modo, progetti di trattore più vecchi comprendono pedali del freno separati rispettivamente per le ruote posteriori sinistra e destra. Un impianto frenante idraulico comprendente un cilindro maestro in tandem applica una pressione dell’olio al freno della ruota il cui pedale viene premuto durante una curva eseguita nella capezzagna e lascia che la ruota non frenata sia libera di essere azionata in funzione della coppia del motore del trattore trasmessa tramite il differenziale.

Un operatore esperto del trattore è in grado di eseguire curve molto strette quando procede nella maniera riportata. Nonostante ciò esistono numerosi svantaggi relativi ad un impianto frenante non automatizzato del tipo qui riportato.

Il primo di questi inconvenienti è che la manovra di inversione, quando eseguita come sopra descritto provoca danni alla capezzagna. Ciò è a sua volta associato a problemi vari, come quelli che seguono:

- una capezzagna danneggiata include ondulazioni che rendono difficile ai veicoli successivi l’uso efficace della capezzagna e tali ondulazioni possono influire negativamente sul drenaggio del campo;

- la stessa capezzagna, quando (ad esempio il campo in questione è coltivato allo scopo di produrre foraggio oppure per il pascolo) può essere seminato con delle coltivazioni di valore che non dovrebbero venire danneggiate;

- la capezzagna può comprendere un diritto di passaggio (per esempio un sentiero o un sentiero percorribile con i cavalli) che l’agricoltore è obbligato a mantenere in buone condizioni.

In secondo luogo persino un operatore esperto potrebbe non eseguire in modo coerente le inversioni sulla capezzagna. Ciò ha una conseguenza sull’efficacia del funzionamento del trattore.

In terzo luogo, a seconda delle dimensioni della capezzagna potrebbe non essere possibile effettuare una inversione con una singola manovra. Al contrario potrebbe essere necessario selezionare la retromarcia per realizzare parte della curva.

Potenzialmente di maggiore rilevanza è il fatto che la possibilità di frenare le ruote posteriori in modo indipendente può portare ad incidenti quando il trattore viene utilizzato su strada. Dati statistici suggeriscono che l’azionamento accidentale dei freni posteriori indipendenti è un fattore determinante in molti incidenti con trattori su strada poichè queste situazioni normalmente implicano il fatto che il trattore slitta sulla strada a velocità. Ciò è probabile che diventi un problema più significativo in quanto le velocità su strada dei trattori sono state aumentate ed hanno raggiunto i 50 Km orari o più in linea con le attuali tendenze di sviluppo. Un trattore che cambia direzione lungo una strada ad una tale velocità può essere incontrollabile, potrebbe ribaltarsi e anche se non si ribaltasse potrebbe provocare gravi danni agli insediamenti e costruzioni ai lati della strada. In queste situazioni vi sarebbe anche un rischio di lesioni ad animali o esseri umani.

E’ noto prevedere in un trattore un assale anteriore girevole che supporti le ruote anteriori e i componenti di per se noti di uno sterzo Ackerman. L’assale può essere fatto ruotare imperniato sotto il controllo di un attuatore pneumatico in determinate condizioni in modo da consentire alle ruote sterzabili di adottare un angolo di sterzata più acuto rispetto a quanto sarebbe altrimenti possibile sterzare.

Un esempio di un assale anteriore girevole di questo tipo è disponibile ad esempio nella gamma di trattori New Holland TN-A ed è noto con il marchio commerciale “Super Steer”. Questo tipo di assale consente ad un trattore di effettuare curve estremamente strette nella capezzagna riducendo al contempo al minimo i danni alle capezzagne ma non risulta adatto per essere utilizzato in tutti i tipi di trattore.

I motivi di ciò includono il fatto che un assale anteriore girevole è un’aggiunta relativamente costosa ad un trattore. Questo perchè richiede una riprogettazione della parte anteriore del telaio del trattore e dell’assale insieme all’installazione di uno o più attuatori e di un sistema di controllo.

Inoltre, la capacità di adottare un angolo di sterzata estremamente acuto, in assenza di misure progettuali intese ad ovviare il problema, può far sì che le ruote anteriori del trattore urtino contro la carrozzeria del trattore in prossimità del cofano motore.

Ciò naturalmente è del tutto inauspicabile. Nel caso di un assale anteriore girevole pertanto può essere necessario riprogettare la parte anteriore del cofano, con un impatto concomitante sullo sviluppo del veicolo e sui costi di produzione. La riprogettazione del cofano può anche determinare una riduzione dell’area disponibile per le prese d’aria di raffreddamento. Questo a sua volta può avere un impatto negativo sulla efficienza del motore del trattore, se non vengono apportate ulteriori modifiche al progetto.

Ne consegue che sebbene un assale anteriore girevole rappresenti una soluzione riuscita al problema del miglioramento alla strettezza delle inversioni di un trattore, esso può essere fattibile a livello economico soltanto in trattori di grandi dimensioni o di capacità di lavoro elevata. Nei modelli di trattori economici e di qualità media, potrebbe non essere possibile recuperare i costi extra di progettazione e di installazione di un assale anteriore girevole entro il prezzo d’acquisto dei veicoli.

Negli ultimi anni, è aumentato il grado di automazione dei sottosistemi dei veicoli agricoli quali i trattori. Attualmente un trattore può comprendere uno o più dei seguenti sottosistemi elettronici o elettromeccanici:

- una unità di controllo gestione motore che ottimizza l’alimentazione di carburante del veicolo per una data impostazione di rapporto di carico di coppia e di trasmissione e/o che fornisce delle indicazioni all’operatore volte a migliorare l’efficienza o il ritmo di lavoro;

- un sistema di controllo di trasmissione elettronici; - un sistema antibloccaggio di freni (“ABS”) comprendente attuatori dei freni già controllati elettronicamente;

- un “programma elettronico di stabilità” (“ESP”) che controlla la sospensione e l’ammortizzazione del veicolo in modo ottimizzato così da evitare la scomodità dell’operatore o l’oscillazione del veicolo;

- tipicamente, insieme ad un ESP, attuatori elettromeccanici, elettroidraulici o elettropneumatici di regolazione della sospensione dell’altezza di guida;

- un sistema di posizionamento globale (“GPS”);

- dispositivi ottici di visualizzazione di immagini come ad esempio combinazioni di monitor e telecamera elettronica per migliorare la visuale dell’operatore dell’area che circonda il trattore;

- controllo elettronico delle impostazioni (ad esempio l’altezza di funzionamento) di un attrezzo supportato sul trattore;

- apparecchi di trasmissione dati e di telemisura;

- inclinometri che generano segnali indicanti se il trattore sta operando su un pendio;

- apparecchi quali ad esempio filtri antipolvere e componenti di condizionamento dell’aria progettati per migliorare l’ambiente nella cabina dell’operatore; e

- sottosistemi per il confort/la comodità dell’operatore quali tergicristalli a rilevamento della pioggia, specchietti che si abbassano automaticamente, specchio con varialuce automatico, antiappannanti del parabrezza, sistemi audio e dispositivi di riscaldamento sedili.

L’elenco di cui sopra di sottosistemi elettronici non è un elenco esaustivo e un trattore o altro veicolo agricolo può comprendere ulteriori componenti elettronici ed elettromeccanici se lo si desidera. Il mix preciso di sottosistemi inclusi in un trattore è dettato principalmente dal costo che l’acquirente intende pagare per il veicolo.

Esistono delle proposte per prevedere in un trattore, avente attuatori del freno controllati elettronicamente che funzionano sulle ruote posteriori, una disposizione di controllo che consenta il bloccaggio selettivo di una ruota posteriore, durante una curva eseguita nella capezzagna, sotto un controllo elettronico.

In una installazione tipica di questo tipo, il trattore comprende un sensore che rileva un angolo di sterzatura come determinato dal grado della rotazione del volante avviata dall’operatore, e genera un segnale di controllo indicativo. Se questo angolo supera un certo valore (il che significa che l’operatore del trattore sta tentando una curva stretta nella capezzagna) e la velocità del veicolo è sufficientemente bassa per cui è possibile eseguire con sicurezza una curva stretta, un controllore elettronico può quindi generare comandi di controllo che provocano l’attivazione del freno su un lato del trattore corrispondente alla direzione della curva. Ciò determina il bloccaggio della ruota posteriore sul lato suddetto, in modo da determinare una curva stretta senza alcuna necessità di particolari capacità dell’operatore in termini di quantità di pressione del freno necessaria sul lato “di curvatura” del veicolo.

Tale metodo di sterzatura di un veicolo è qui denominato “sterzata con frenata”. L’espressione “sterzofreno” in aggiunta deve essere interpretata in base alla descrizione che precede.

Una disposizione come quella riportata può comprendere una legge di controllo che impedisce che si verifichi una frenata differenziale quando la velocità del veicolo supera un valore di soglia.

Esempi di questi sistemi sterzanti sono descritti nei brevetti/nelle domande di domande brevetto pubblicati con i numeri US2007267916, US6588858, DE4224887, EP0295396, DE3701958, GB2188012, JP2000198462, JP2000185666 e JP11310122.

Il documento DE 3612010 descrive una disposizione sterzo-freno in cui una valvola di controllo in un impianto frenante idraulico è commutabile tra una posizione centrale in cui fornisce una forza frenante equamente distribuita su ciascuna delle ruote posteriori di un trattore ed una posizione sfalsata in cui fornisce forze frenanti asimmetriche.

Il documento US3429392 descrive una disposizione in cui leveraggi meccanici formanti parte del meccanismo sterzante determinano l’attivazione automatica dei freni su uno o sull’altro lato del veicolo quando il volante viene girato in modo da far sì che i leveraggi impegnino l’asta di un attuatore. L’attuatore determina il funzionamento sfalsato dei freni idraulici del veicolo.

Il documento US621806 descrive una disposizione in cui la pressione del fluido idraulico nel sistema sterzante di un veicolo può essere aumentata dalla pressione idraulica del sistema di freno nel caso in cui la pressione sterzante diminuisca al di sotto di un valore di soglia. Una valvola a due posizioni controlla il grado con cui la pressione del sistema frenante è ammessa nel sistema sterzante a seconda delle pressioni prevalenti.

Nel documento US2007051554 è descritta una disposizione frenante differenziale per un veicolo per trasporto di carichi che tenta di riprodurre nella condizione carica di un pianale di carico alcuni aspetti della movimentazione del veicolo quando esso è vuoto. La disposizione del documento US2007051554 fa uso di segnali di controllo di frenata sfalsata per determinare la frenata asimmetrica del veicolo in modo tale che il grado di sottosterzo che si riscontra quando il letto viene caricato sia ridotto ad un livello che è simile a quello presentato quando il pianale è vuoto.

Esiste l’esigenza di un veicolo comprendete un sistema frenante che superi o migliori uno o più dei problemi esistenti della tecnica anteriore.

Secondo l’invenzione, in un aspetto complessivo, è previsto un veicolo comprendente un telaio, una carrozzeria o una scocca definenti i lati sinistro e destro e comprendenti almeno una fonte di potenza motrice; almeno un rispettivo elemento di impegno a terra, condotto, supportato su ciascuno di detti lati del veicolo in modo da essere mobile rispetto al veicolo durante il movimento del veicolo; almeno una trasmissione dell’elemento condotto per collegare la fonte o ciascuna di dette fonti così da determinare il movimento dell’almeno uno degli elementi condotti di impegno a terra e pertanto del veicolo; un rispettivo freno, per ciascun elemento condotto di impegno a terra, che è attivabile sotto il controllo dei comandi del freno dell’elemento condotto generati in una unità di controllo in modo da fornire un rispettivo sforzo frenante per ciascuno degli elementi condotti di impegno a terra; almeno un elemento sterzabile di impegno a terra che definisce un angolo di sterzata, rispetto al veicolo, che è regolabile mediante l’attivazione di uno più elementi di controllo; almeno un sensore per generare un segnale di angolo di sterzata che è indicativo dell’angolo di sterzata; almeno un sensore per generare un segnale della velocità di un veicolo che è indicativo della velocità del veicolo rispetto al terreno; e almeno un sensore per generare un segnale di velocità dell’elemento condotto rispettivo che è indicativo della velocità di movimento relativamente al veicolo di ciascun elemento condotto di impegno a terra, caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo è in grado di generare i comandi del freno dell’elemento condotto sulla base dei segnali dell’angolo di sterzata e della velocità del veicolo insieme ad un segnale di stima dello slittamento dell’elemento condotto che è generato a partire dai segnali di velocità dell’elemento condotto.

Un vantaggio di questa disposizione è che, attraverso l’uso di una stima dello slittamento degli elementi condotti come un ingresso di controllo, è possibile ottenere una sterzata frenata del tipo indicato nel presente, senza che si verifichi un bloccaggio dell’elemento condotto frenato. Tale vantaggio può derivare dal controllo dello sforzo frenante in ciascun elemento condotto in modo che si verifichi soltanto un grado selezionato e limitato di slittamento.

Ciò a sua volta significa che è possibile eliminare i danni alle capezzagne quando un trattore gira in questo modo.

Inoltre, un veicolo secondo l’invenzione può essere disposto in modo tale che le uniche variabili indotte dall’operatore durante l’esecuzione della curva siano la velocità del veicolo così come determinata da una combinazione del rapporto di trasmissione selezionato e dall’impostazione del regolatore della valvola a farfalla/del motore; e l’angolo di sterzata come determinato dal grado con cui viene sterzato il volante (o altro elemento di controllo della sterzata) del veicolo. Ne consegue che gli aspetti frenanti dell’operazione di sterzata possono essere effettuati in modo completamente automatico. Ciò significa inoltre che se lo si desidera i doppi pedali del freno dei trattori della tecnica anteriore possono essere eliminati in quanto all’operatore del veicolo viene richiesto di premere un pedale del freno (o di attivare un elemento di controllo della frenata alternativo) quando è necessario frenare il veicolo utilizzando forze frenanti uguali applicate sui rispettivi lati.

Come conseguenza di quanto precede, un veicolo secondo l’invenzione, quando configurato come un trattore o altro veicolo agricolo di grandi dimensioni può essere realizzato in modo considerevolmente più sicuro rispetto ad un trattore della tecnica anteriore ecc., in quanto non si presenta il rischio che si verifichi una sterzata con frenata scorretta ad esempio in situazioni su strada.

Un veicolo secondo l’invenzione è decisamente adatto come trattore ad alta velocità grazie alla sua maggiore sicurezza in frenata.

Preferibilmente, l’unità di controllo è programmabile e genera i comandi del freno dell’elemento condotto in modo tale da frenare gli elementi condotti e consentire non più di un certo grado di slittamento selezionato massimo degli elementi condotti o in modo da far sì che il valore di slittamento segua un valore di slittamento di riferimento variabile nel tempo.

E’ altresì preferibile che il grado di slittamento massimo scelto degli elementi condotti sia regolabile. Tale regolazione può essere effettuato opportunamente utilizzando per esempio un elemento di controllo quale una manopola del potenziometro, che è collegato operativamente all’unità di controllo programmabile. A questo scopo pertanto il veicolo comprende facoltativamente un elemento di regolazione dello slittamento che è collegato in modo operativo all’unità di controllo in modo da consentire la regolazione del grado di slittamento massimo scelto.

In aggiunta o in alternativa, in forme di realizzazione preferite dell’invenzione, il livello con cui l’unità di controllo genera i comandi del freno dell’elemento condotto sulla base dell’angolo di sterzata è regolabile.

Pertanto, opportunamente, il veicolo comprende preferibilmente un elemento di regolazione del guadagno dell’angolo di sterzata che è collegato in modo operativo all’unità di controllo così da consentire la regolazione della misura con cui l’unità di controllo genera i comandi del freno dell’elemento condotto sulla base dell’angolo di sterzata.

Preferibilmente, il veicolo comprende, collegato in modo operativo all’unità di controllo, un interruttore automatico di selezione della modalità di frenata mediante il quale il conducente del veicolo può attivare e disattivare in modo selettivo l’unità di controllo in modo da generare detti comandi del freno dell’elemento condotto.

Facoltativamente il veicolo può comprendere una unità di controllo programmabile, la cui programmazione è tale da ignorare l’interruttore automatico di selezione dell’unità di frenata nel caso in cui la velocità del veicolo superi un predeterminato valore di soglia. Pertanto, in una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, l’unità di controllo impedisce la generazione di detti comandi del freno dell’elemento condotto indipendentemente dallo stato dell’interruttore di selezione se il segnale della velocità del veicolo supera un valore predeterminato.

Poichè l’applicazione primaria della tecnologia dell’invenzione è ad un veicolo agricolo di grandi dimensioni come ad esempio (ma senza limitazioni) un trattore, un veicolo multifunzione (ad esempio un veicolo a cabina anteriore) o un caricatore, preferibilmente ciascun elemento condotto di impegno a terra è una ruota condotta. Tuttavia i principi dell’invenzione possono altrettanto bene essere impiegati in altri tipi di veicoli in cui gli elementi di impegno a terra principali sono ad esempio dei cingoli.

In forme di realizzazione preferite dell’invenzione, il veicolo comprende preferibilmente una coppia di elementi sterzabili di impegno a terra sotto forma di una rispettiva ruota sterzabile collocata su ciascuno dei lati sinistro e destro del veicolo. Tale disposizione è coerente con l’architettura dei trattori, caricatori e veicoli agricoli multifunzione convenzionali.

Quando il veicolo dell’invenzione è così configurato, esso comprende preferibilmente un rispettivo freno per ciascuna ruota sterzabile, che è azionabile sotto il controllo dei comandi del freno della ruota sterzabile generati in una unità di controllo così da fornire un rispettivo sforzo frenante per ciascuna delle ruote sterzabili. Generalmente, in situazioni pratiche, la frenatura delle ruote sterzabili non verrebbe applicata in modo differenziale come nel caso degli elementi condotti di impegno a terra in quanto le ruote sterzabili non sono utilizzate normalmente nelle operazioni di sterzo-freno. Tuttavia, la disposizione dell’invenzione permette la possibilità di applicare forze frenanti diverse sulle rispettive ruote sterzabili (tipicamente anteriori del veicolo).

In queste situazioni preferibilmente l’unità di controllo è in grado di generare i comandi del freno dell’elemento sterzabile sulla base dei segnali dell’angolo di sterzata e della velocità del veicolo insieme ad un segnale di stima dello slittamento della ruota generato dai segnali di velocità dell’elemento condotto.

In una forma di realizzazione preferita del veicolo dell’invenzione, ciascun freno è un freno idraulico, e il veicolo comprende un elemento di freno azionato dal conducente e collegato in modo operativo ad esso, un convertitore elettroidraulico che è collegato operativamente a detta unità di controllo o a ciascuna di dette unità di controllo ed è collegabile ad una fonte di fluido idraulico pressurizzato, il convertitore elettroidraulico convertendo il funzionamento dell’elemento del freno azionato dal conducente in una pressione idraulica che agisce uniformemente su ciascuno di detti freni così da generare sforzi frenanti identici nei freni sui lati opposti del veicolo.

Di conseguenza, il veicolo può essere frenato in modo convenzionale attraverso l’uso di un elemento attuatore per esempio il pedale di un freno per ottenere forze frenanti uguali in ciascun freno. Tuttavia il convertitore elettroidraulico alla ricezione dei comandi del freno dell’elemento condotto dall’unità di controllo, in una forma di realizzazione preferita, è in grado di far sì che una rispettiva pressione idraulica agisca su ciascuno di detti freni a seconda dei segnali di angolo di sterzata, di velocità del veicolo e di stima dello slittamento.

In altri termini, secondo l’invenzione, l’impianto frenante del veicolo è di tipo a “doppia modalità” attivabile convenzionalmente oppure in base ai principi della forza differenziale dei freni come qui descritto per raggiungere un effetto di sterzata in frenatura.

In un’altra forma di realizzazione dell’invenzione, ogni freno è un freno pneumatico o un freno pneumaticoidraulico, il veicolo comprendendo un elemento di freno azionato dal conducente che è collegabile ad una fonte di fluido pneumatico sotto pressione e che in funzione fa sì che la pressione pneumatica agisca in modo uniforme su ciascuno di detti freni così da generare sforzi frenanti identici sui lati opposti del veicolo.

Con l’espressione freno “pneumatico-idraulico” si intende un freno che comprende un convertitore di pressione pneumatica del fluido in idraulica in un gruppo freno, in modo tale che la forza frenante venga generata in modo predominante in un circuito pneumatico.

Per convenzione i circuiti di potenza pneumatica sono impiegati più comunemente rispetto ai circuiti idraulici per la frenata di veicoli di grandi dimensioni come i trattori. I principi dell’invenzione così come è qui descritta sono ugualmente applicabili a circuiti frenanti azionati pneumaticamente ed idraulicamente. La scelta dell’uso di uno di questi tipi o dell’altro pertanto può essere determinata ad esempio dalla massa a vuoto del veicolo in questione.

Quando configurato in questo modo, il veicolo dell’invenzione comprende preferibilmente almeno una valvola di distribuzione del fluido pneumatico che è collegabile in modo operativo all’unità di controllo o a ciascuna di dette unità di controllo ed è collegabile ad una fonte di fluido pneumatico sotto pressione in modo tale da distribuire il fluido per far sì che una pressione idraulica rispettiva agisca su ciascuno di detti freni a seconda dei segnali di angolo di sterzata, velocità del veicolo e stima dello slittamento.

Una tale disposizione è semplice da realizzare ed è affidabile in termini di uso.

Come alternativa alle possibilità precedenti è possibile realizzare il veicolo dell’invenzione con freni elettromeccanici. L’ideazione o la selezione dei componenti di controllo precisi necessari per implementare una tale disposizione rientrano nella conoscenza media di un esperto del ramo.

Indipendentemente dalla fonte di potenza precisa utilizzata nei freni del veicolo dell’invenzione, preferibilmente l’unità di controllo comprende un modulo osservatore che riceve almeno il segnale dell’angolo di sterzata, il segnale della velocità del veicolo e il segnale di velocità degli elementi condotti e da questi genera segnali di slittamento per i rispettivi elementi condotti di impegno a terra. Il modulo osservatore opportunamente è parte di o comprende un microprocessore anche se è possibile impiegare se lo si desidera altri tipi di dispositivi di controllo (ad esempio ma senza limitazione un circuito logico o pneumatico o idraulico).

Quando il veicolo dell’invenzione è realizzato sotto forma di un trattore o di altro veicolo a ruote preferibilmente l’unità di controllo genera i segnali di slittamento dell’elemento condotto sulla base dell’equazione

in cui

S è la stima dello slittamento

ω è il valore del segnale della velocità dell’elemento condotto ottenuto a partire da detto elemento condotto R è il raggio dell’elemento condotto e

VSè il valore del segnale della velocità del veicolo. Uno scopo dell’invenzione è di mantenere lo slittamento degli elementi condotti (ad esempio le ruote posteriori del trattore) ad un valore inferiore al valore di soglia oppure seguire un valore di riferimento desiderato variabile nel tempo. Tale valore può essere predeterminato per tutte le condizioni di guida del veicolo o, più preferibilmente può essere regolabile a scelta dell’operatore del veicolo, ciò essendo il motivo dell’inclusione dell’elemento di regolazione dello slittamento qui descritto. Attraverso l’uso di un tale elemento l’operatore del veicolo può regolare il grado di slittamento alterando i termini di guadagno in un algoritmo basato sull’Equazione 1.

Il risultati dell’Equazione 1 possono essere espressi come una percentuale o un rapporto che a sua volta può costituire la base di una scala di regolazione marcata adiacente all’elemento di regolazione dello slittamento oppure visualizzata durante l’uso del veicolo attraverso un dispositivo di visualizzazione all’interno della cabina di un veicolo. L’operatore del veicolo può impostare l’elemento di regolazione in modo che corrisponda ad un particolare grado di slittamento (scelto in modo da adattarsi ad esempio al carico utile del veicolo alle condizioni del terreno e alla attività che viene intrapresa) così da garantire curve strette nella capezzagna senza provocare danni considerevoli al terreno.

La maggior parte dei trattori agricoli sono veicoli a due ruote motrici in cui soltanto le ruote posteriori con un diametro relativamente grande costituiscono gli elementi condotti di impegno a terra. Esistono tuttavia diversi progetti di trattori che sono veicoli a quattro ruote motrici. Tipicamente in questi progetti le ruote condotte sterzabili anteriori sono anch’esse più piccole rispetto alla ruote posteriori.

Inoltre, nel campo agricolo ed edilizio sono noti veicoli agricoli multifunzione i cosiddetti veicoli a trasporto misto “a cabina anteriore e caricatori”, i cui progetti di base differiscono per alcuni aspetti da quelli dei trattori convenzionali. Tipicamente tali veicoli sono veicoli a quattro ruote motrici.

All’interno della sua portata la presente invenzione abbraccia tutte le sue varianti e a questo scopo può comprendere una trasmissione dell’elemento sterzabile per collegarsi ad almeno una di dette fonti così da provocare movimento di ciascuna delle ruote sterzabili rispetto al veicolo.

Quando predisposto in questo modo, il veicolo dell’invenzione può comprendere facoltativamente un disaccoppiatore di disazionamento per sconnettere selettivamente la trasmissione dell’elemento sterzabile a seconda del valore del segnale dell’angolo di sterzata. Una tale caratteristica, vantaggiosamente, consente una sterzata con frenata tramite la frenata a slittamento controllato delle ruote non sterzabili del veicolo permettendo al contempo in altri momenti al veicolo di comportarsi come un veicolo a quattro ruote motrici.

In un ulteriore perfezionamento, il veicolo dell’invenzione può comprendere vantaggiosamente uno o più moduli di sistema antibloccaggio del freni (ABS) operativi su almeno un detto freno.

Oltre ai vantaggi noti legati alla sicurezza che un modulo di frenata ABS garantisce durante il normale utilizzo di un veicolo, l’inclusione di freni antibloccaggio nel veicolo dell’invenzione è associata ad ulteriori vantaggi inaspettati.

Il primo di questi è che l’azione antibloccaggio dei freni, che tipicamente implica l’applicazione e il rilascio ripetuti delle pastiglie del veicolo ad una frequenza relativamente elevata in modo che la ruota del veicolo durante la frenata operi quasi in una condizione bloccata, può essere impiegata allo scopo di controllare lo slittamento nel modo qui descritto.

L’uso di freni antibloccaggio non è essenziale per lo scopo ma il controllo antibloccaggio dei freni del veicolo può assicurare un controllo più preciso dello slittamento rispetto a quanto avverrebbe altrimenti.

Inoltre, un gruppo di freni antibloccaggio comprende un sensore della velocità della ruota, l’inclusione di freni antibloccaggio pertanto rappresenta vantaggiosamente uno dei componenti auspicabili in un veicolo secondo l’invenzione.

Preferibilmente, il veicolo dell’invenzione comprende un inclinometro che è in grado di generare segnali indicativi almeno della inclinazione longitudinale (di beccheggio) del veicolo. Preferibilmente, l’unità di controllo è programmabile ed è predisposta in modo tale che quando i valori dei segnali dell’inclinometro, dell’angolo di sterzata e della velocità del veicolo non sono zero e l’attuatore del freno è attivato in modo da applicare i freni, questi vengono applicati uniformemente sui lati sinistro e destro del veicolo subordinatamente a condizione che il valore del segnale dell’inclinometro superi una soglia predeterminata perchè questo effetto si verifichi.

Quando presente nel veicolo, l’inclinometro può poter essere impiegato come verifica aggiuntiva che le condizioni del terreno consentano in sicurezza una curva stretta del tipo suddescritto. In altri termini l’effetto sterzo-freno può essere inibito ad esempio se un pendio su cui il veicolo sta marciando è troppo scosceso per consentire una inversione sicura sterzo-freno.

Si considera anche che la presente invenzione si riferisca ad un metodo di controllo di un veicolo comprendente un telaio, una carrozzeria o scocca definente i lati sinistro e destro e comprendente almeno una fonte di potenza motrice; almeno un elemento condotto di impegno a terra supportato su ciascuno di detti lati del veicolo in modo tale da essere mobile rispetto al veicolo durante il movimento del veicolo; almeno una trasmissione dell’elemento condotto per collegare la fonte o ciascuna di dette fonti in modo tale da provocare il movimento dell’almeno uno degli elementi condotti di impegno a terra e quindi del veicolo; almeno un elemento sterzabile di impegno a terra che definisce un angolo di sterzata rispetto al veicolo, che è regolabile all’attivazione di uno o più elementi di controllo; almeno un sensore per generare un segnale dell’angolo di sterzata indicativo dell’angolo di sterzata; almeno un sensore per generare un segnale della velocità del veicolo indicativo della velocità del veicolo rispetto al terreno; almeno un sensore per generare un segnale rispettivo della velocità dell’elemento condotto che è indicativo della velocità di movimento rispetto al veicolo di ciascun elemento condotto di impegno a terra; ed un rispettivo freno per ciascun elemento condotto di impegno a terra, il metodo comprende le fasi di generare comandi del freno dell’elemento condotto in una unità di controllo per controllare i freni così da fornire un rispettivo sforzo frenante per ciascuno degli elementi condotti di impegno a terra; e generare dai segnali della velocità dell’elemento condotto un segnale di stima dello slittamento dell’elemento condotto, i comandi del freno dell’elemento condotto basandosi sui segnali dell’angolo di sterzata della velocità del veicolo congiuntamente al segnale di stima dello slittamento dell’elemento condotto.

Facoltativamente, l’unità di controllo è programmabile e il metodo comprende la generazione dei comandi del freno dell’elemento condotto in modo tale da frenare gli elementi condotti per consentire non più di un grado massimo scelto di slittamento degli elementi condotti o per far sì che il valore di slittamento segua un valore di slittamento di riferimento variabile nel tempo.

E’ ulteriormente opzionale che il grado massimo scelto di slittamento degli elementi condotti sia regolabile e/o sia regolabile il grado con cui l’unità di controllo genera i comandi del freno dell’elemento condotto sulla base dell’angolo di sterzata.

In una versione del metodo, l’unità di controllo impedisce la generazione di detti comandi del freno dell’elemento condotto, indipendentemente dallo stato dell’interruttore di selezione se il segnale della velocità del veicolo supera un valore predeterminato.

Facoltativamente, il metodo comprende la fase di generare nell’unità di controllo i comandi del freno dell’elemento sterzabile sulla base dei segnali dell’angolo di sterzata della velocità del veicolo congiuntamente al segnale di stima dello slittamento della ruota che è generato dai segnali di velocità dell’elemento condotto.

Secondo il metodo, l’unità di controllo genera i segnali di slittamento dell’elemento condotto sulla base dell’equazione

in cui

S è la stima dello slittamento

ω è il valore del segnale della velocità dell’elemento condotto ottenuto da detto elemento condotto

R è il raggio dell’elemento condotto configurato come ruota condotta e

VSè il valore del segnale della velocità del veicolo. Seguirà ora una descrizione di forme di realizzazione preferite dell’invenzione a titolo di esempio non limitativo, facendo riferimento ai disegni allegati in cui :

- la figura 1 mostra un diagramma a blocchi schematico per alcuni componenti di un veicolo secondo l’invenzione, che comprende un circuito frenante idraulico;

- la figura 2 illustra in forma schematica in maggiore dettaglio un modulo convertitore elettroidraulico formante parte dell’apparecchio della figura 1;

- la figura 3 illustra in un formato di diagramma a blocchi l’architettura di controllo applicabile in una disposizione come quelle illustrate nelle figure 1 e 2;

- la figura 4 è un diagramma di flusso che riepiloga il funzionamento dell’apparecchio delle figure 1 e 2;

- la figura 5 illustra in modo simile alla figura 1 alcuni componenti di un veicolo secondo l’invenzione, che comprende un circuito frenante prevalentemente pneumatico;

- la figura 6 illustra gli stati degli elementi di controllo visibili in figura 3 durante una fase di funzionamento iniziale dell’apparecchio illustrato nelle figure 1 e 2;

- la figura 7 mostra gli stati degli elementi di controllo della figura 6 durante la frenata del veicolo senza innesco di un effetto sterzo-freno; e

- la figura 8 mostra gli stati degli elementi di controllo della figura 6 durante la sterzata con frenatura.

Facendo riferimento alla figura 1, sono illustrati, in forma schematica alcuni componenti costitutivi di un veicolo secondo la presente invenzione. Tale veicolo, nella forma di realizzazione preferita, può essere costruito sotto forma di un trattore agricolo o, in altre forme di realizzazione, un veicolo multifunzione, un caricatore o qualsiasi tra una gamma di altri tipi di veicoli (compresi i veicoli “a cabina anteriore” diversi dai veicoli multifunzione).

Tale veicolo comprende un telaio, una carrozzeria e/o una scocca definenti i lati sinistro o destro del veicolo. La precisa tecnica costruttiva (se si tratta di scocca separata, telaio aperto, monoscocca o altri tipi) impiegata nel veicolo è sostanzialmente irrilevante per il funzionamento dei componenti qui descritti.

Le parti di telaio (se presenti), scocca e carrozzeria (se presenti) del veicolo possono avere progettazioni che sono noti all’esperto del ramo. In generale le precise disposizioni di queste parti del veicolo non sono importanti per i principi mediante i quali esso funziona.

Quando è configurato sotto forma di trattore, veicolo multifunzione, caricatore o macchine simili, il veicolo dell’invenzione comprende almeno quattro ruote di impegno a terra di cui almeno due (e in molti esempi quattro) vengono trascinate in rotazione rispetto al veicolo durante il movimento in avanti e all’indietro di quest’ultimo. A questo scopo, pertanto, il veicolo comprende una fonte di potenza che tipicamente ma non necessariamente è una coppia motore diesel attraverso la trasmissione di un elemento condotto per l’azionamento delle ruote condotte. La trasmissione può comprendere una o più tra un apparato propulsore, un albero di trasmissione, un differenziale, un giunto viscoso o altro giunto di trasferimento dell’azionamento e/o una scatola di rinvio. Ovviamente la precisa disposizione della trasmissione dell’elemento condotto varierà da veicolo a veicolo all’interno della portata dell’invenzione a seconda del preciso progetto di veicolo che si adotta.

Quando configurato in questo modo il veicolo comprenderebbe in aggiunta ruote anteriori sinistra e destra sterzabili che preferibilmente sono supportate come parte di un gruppo sterzo Ackermann di per sé noto.

In alternativa, il veicolo dell’invenzione può essere configurato in modo da avere su ciascun lato soltanto due elementi di impegno a terra che in tale situazione possono essere cingoli condotti mobili che passano attorno a pulegge conduttrici allo scopo di consentire il movimento azionato dei cingoli rispetto al veicolo in modo da determinare il movimento del veicolo. Tuttavia questa descrizione si riferisce ad un veicolo avente quattro ruote di impegno a terra e in particolare due ruote condotte posteriori e due ruote anteriori sterzabili che possono anche essere condotte.

Inoltre, la descrizione che segue presuppone che l’angolo di sterzata delle ruote anteriori sterzabili possa essere selezionato attraverso l’uso di un volante da parte del conducente del veicolo (anche se rientrano nella portata dell’invenzione altri mezzi di selezione dell’angolo di sterzata ad esempio, ma senza limitazione una o più bracci dello sterzo, cursori o ad esempio icone touch-screen come possono venire alla mente di un esperto del ramo).

Così come illustrato schematicamente nella figura 1 in cui, per maggiore chiarezza si sono omesse le parti del veicolo descritte nei paragrafi immediatamente precedenti, ciascuna delle ruote posteriori sinistra e destra del veicolo comprende un rispettivo freno 10, 11.

Ciascun freno posteriore 10, 11 ha preferibilmente un progetto sostanzialmente convenzionale in cui una o più pastiglie può essere fatta impegnare con un disco del freno sotto l’influenza dell’energia della forza frenante che in figura 1 è fornita sotto forma di fluido idraulico pressurizzato che agisce su un pistone formante parte di ciascun freno 10, 11.

Altre forme di freno sono possibili all’interno della portata dell’invenzione, ma nella forma di realizzazione della figura 1 i freni 10, 11 funzionano sotto il controllo di rispettivi comandi del freno dell’elemento condotto generati in una unità di controllo 12 che, nella forma di realizzazione preferita illustrata assume la forma di una unità di controllo elettronico (ECU) che alimenta i comandi del freno dell’elemento condotto attraverso linee di comunicazione 13, 14, 16, 17 ad un modulo convertitore elettroidraulico (EHM) descritto in maggiore dettaglio qui di seguito.

L’EHM 13 è una linea idraulica 19 alimentata con fluido idraulico pressurizzato da una fonte come, ma senza limitazioni, una pompa che nei disegni non è illustrata. L’EHM fornisce fluido pressurizzato ai freni 10 e 11 in base ai comandi del freno dell’elemento condotto così da applicare un rispettivo sforzo frenante in ciascuno dei freni 10, 11. In altre parole, l’EHM 13 è in grado di generare sforzi frenanti differenziali nei rispettivi freni 10, 11 così da determinare una funzione sterzo-freno in base ad un regime di controllo, come qui descritto.

La forma di realizzazione preferita del veicolo dell’invenzione comprende, come riportato, ruote anteriori sterzabili. Queste ultime sono messe in figura 1 per maggiore chiarezza. Il gruppo sterzo Ackermann (o altro, come opportuno), tuttavia, comprende, nella disposizione illustrata, freni anteriori sinistro e destro 21 e 22 che possono avere progetti sostanzialmente convenzionali. Il gruppo Ackermann (uno o più componenti, quali un piantone dello sterzo o il volante collegato operativamente ad esso) comprende un sensore preferibilmente elettronico che rileva qualsiasi angolo (qui di seguito “l’angolo di sterzata”) con cui le ruote sterzabili vengono girate durante l’uso del trattore.

L’uscita del sensore dell’angolo di sterzata è immessa nella ECU 12 attraverso la linea di controllo 25.

Un ulteriore immissione nella ECU 12 è un segnale indicativo della velocità in avanti del veicolo sul terreno.

Esistono molti modi per creare un segnale di ingresso della velocità sul terreno del veicolo. Ad esempio è noto prevedere in un trattore un radar o sensore ottico che misuri la velocità di spostamento sul terreno.

Un altro metodo implica il calcolo della velocità sulla base dei dati generati in un sistema di posizionamento globale (GPS), modulo che è collegato operativamente nel veicolo. Ancora un’altra possibilità consiste nell’includere un sensore del velocità della ruota collegato in modo operativo a ciascuna delle ruote anteriori del veicolo. Questi sensori sono rappresentati dai numeri 23 (sensore della velocità della ruota anteriore sinistra) e 24 (sensore della velocità della ruota anteriore destra) in figura 1. I progetti precisi dei sensori possono variare a seconda degli esatti requisiti del progettista del veicolo secondo l’invenzione. In un veicolo a due ruote motrici, le ruote anteriori praticamente ruoteranno sempre senza alcuno slittamento per cui la media dei valori di segnale generati dai sensori della velocità delle ruote 23, 24 sarà una stima accettabilmente precisa della velocità in avanti del veicolo.

Le uscite dei sensori 23 e 24 vengono immesse nella ECU 12 tramite linee 26 e 27 nella forma di realizzazione dell’invenzione della figura 1.

La figura 1 omette qualsiasi linea di controllo che rappresenti l’immissione di dati della velocità del veicolo da GPS o radar/sensore ottico, ma tale linea facoltativa è rappresentata in figura 3 la quale illustra l’architettura della ECU 12, attraverso la linea 30. Come è implicito nella figura 3, è possibile che più di uno dei possibili apparecchi per stimare la velocità sul terreno del veicolo siano presenti nel medesimo veicolo ma come implicito nella figura 1 è anche possibile che sia presente uno solo degli apparecchi di questo tipo.

La figura 1 illustra in aggiunta la presenza di due ulteriori sensori della velocità delle ruote 28, 29 che hanno rispettivamente lo scopo di rilevare la velocità di rotazione di ciascuna delle ruote posteriori del veicolo. In figura 1 il numero 28 rappresenta il sensore della velocità della ruota posteriore laterale sinistra ed il numero 29 del sensore della velocità della ruota posteriore laterale destra. I sensori 28 e 29 possono essere tipi di sensori simili ai sensori 23, 24 o possono essere di altri tipi.

I sensori 28, 29 generano segnali indicativi delle velocità delle ruote posteriori. Dato che come spiegato durante una manovra di inversione della marcia una delle ruote può ruotare più lentamente dell’altra e in qualunque caso le ruote posteriori possono ruotare a velocità tra loro diverse per via dell’effetto dell’assale differenziale del veicolo, i valori dei segnali emessi dai sensori 28 e 29 possono non essere simili tra loro e possono anche, a seconda delle circostanze prevalenti di uso del trattore, differire in modo significativo dai valori dei segnali generati dai sensori della velocità delle ruote anteriori 23, 24.

Le uscite dei sensori di velocità delle ruote posteriori sono immesse nella ECU 12 attraverso le linee di controllo 31 e 32.

La ECU genera i comandi del freno dell’elemento condotto sulla base del segnale dell’angolo di sterzata immesso attraverso la linea 25, dei segnali dei sensori di velocità delle ruote anteriori che sono immessi attraverso le linee 26 e 27 e vengono mediate allo scopo di calcolare la velocità del veicolo; e dei segnali dei sensori di velocità delle ruote posteriori che sono immessi tramite le linee 31 e 32.

La ECU 12 genera i comandi del freno dell’elemento condotto soltanto quando si verificano alcune condizioni ovvero la velocità del veicolo è al di sotto di una soglia scelta e il valore del segnale dell’angolo di sterzata supera una soglia scelta.

La soglia di velocità del veicolo viene applicata in modo da garantire che il veicolo, durante una curva nella capezzagna o in altra curva stretta viaggi in modo sufficientemente lento in modo che non vi sia pericolo che si verifichi un incidente con ribaltamento. Ovviamente, il valore preciso della soglia di velocità del veicolo può variare a seconda del preciso progetto del veicolo in questione e anche dal fatto che il veicolo stia muovendosi su un pendio, l’ultima determinazione essendo possibile se il veicolo comprende un inclinometro facoltativo il cui segnale di uscita viene alimentato alla ECU 12.

La soglia dell’angolo di sterzata viene utilizzata sostanzialmente per determinare se una curva richiesta dall’operatore del veicolo è sufficientemente stretta da giustificare l’attivazione dell’apparecchio qui descritto.

La ECU opera su una base di un algoritmo che determina, a partire dai segnali dei sensori di velocità delle ruote anteriori e posteriori, e dal segnale dell’angolo di sterzata, il grado di slittamento delle ruote condotte del veicolo. Lo scopo dell’algoritmo è di mantenere il grado di slittamento a non più di un livello selezionato.

Lo slittamento può essere espresso come un rapporto o una percentuale, e come esempio è possibile considerare valori di slittamento nell’intervallo tra il 10% ed il 50%, potenzialmente accettabili per garantire curve strette senza provocare danni alla capezzagna o altri danni al terreno.

Il grado di slittamento ottimale da consentire durante una curva stretta può variare a seconda della natura del terreno su cui il veicolo è operativo. Ad esempio se il veicolo sta funzionando su un suolo saturo di acqua, con molta facilità si possono verificare danni alla capezzagna. In tal caso, il livello di slittamento massimo che sarebbe accettabile per evitare danni sarebbe un livello relativamente basso, a titolo esemplificativo dal 10 al 20%. Se invece il veicolo secondo l’invenzione sta funzionando su un suolo molto duro che da diverse settimane non ha ricevuto pioggia, può essere accettabile una percentuale di slittamento superiore.

La figura 1 illustra un elemento di regolazione dello slittamento sotto forma di una manopola di potenziometro 33 che può essere utilizzata dell’operatore del veicolo per regolare il grado di slittamento per i motivi come quelli indicati sopra. Le impostazioni dello slittamento, determinate dalla manopola di potenziometro 33, sono immesse nella ECU come parametro nell’algoritmo di controllo.

In una disposizione alternativa, l’elemento regolabile dall’operatore 33 per regolare il grado di slittamento può essere sostituito da un algoritmo che imposta un livello di slittamento desiderato nel software in modo automatico.

Naturalmente, il potenziometro 33 può essere sostituito o accompagnato da altri elementi di regolazione dello slittamento come, ma senza limitazioni, potenziometri a cursore, icone sullo schermo a sfioramento, pulsanti, dispositivi di immissione biometrici, oppure generatori di comando con attivazione vocale.

In un modo simile a quello in cui il grado di slittamento di soglia scelto è regolabile, il valore dell’angolo di sterzata di soglia nella forma di realizzazione della figura 1 è regolabile per via dell’inclusione di un elemento di regolazione del guadagno dell’angolo di sterzata. In figura 1, ciò è illustrato come un ulteriore potenziometro 34, anche se le variazioni indicate in precedenza in relazione al potenziometro 33 sono anche possibili in relazione al potenziometro 34. Come nel caso del potenziometro 33, l’uscita del potenziometro (o di altro elemento di regolazione) 34 è alimentata alla ECU 12 per l’inclusione come un parametro dell’algoritmo di controllo.

La funzione di regolazione del guadagno dell’angolo di sterzata può anche essere implementato automaticamente in base ad un algoritmo, come alternativa all’inclusione di un elemento regolato da un operatore.

La figura 1, in aggiunta, illustra un ulteriore elemento di controllo opzionale sotto forma di un interruttore di selezione 36 di modalità di frenata automatica attraverso l’uso del quale un operatore può determinare se o meno l’algoritmo di controllo è disponibile automaticamente per controllare la frenata del veicolo quando sono soddisfatti i criteri di velocità selezionata del veicolo e l’angolo di sterzatura scelto. Nella forma di realizzazione preferita dell’invenzione, illustrata seguendo la selezione di una modalità di sterzofreno automatica, la ECU 12 genera automaticamente i comandi del freno dell’elemento condotto una volta che si sono verificati i criteri, e cessa di far ciò se entrambi i criteri non sono più soddisfatti.

A seguito di questa caratteristica di controllo del veicolo dell’invenzione, si evita la necessità di doppi pedali del freno che operano rispettivamente sulle ruote posteriori sinistra e destra in un trattore agricolo. Un veicolo secondo l’invenzione è capace di una sterzata con frenatura automatica senza la necessità di un controllo del pedale del freno da parte dell’operatore, semplicemente perchè l’operatore gira il volante sufficientemente quando il veicolo si sta muovendo ad una velocità minore della velocità di soglia quando viene attivato l’interruttore di selezione della modalità di frenata automatica.

Il potenziometro 34 e l’interruttore 36, possono essere accompagnati, o sostituiti, come si desidera, da cursori, icone sullo schermo a sfioramento, pulsanti, comandi con attivazione vocale oppure dispositivi di immissione biometrici.

Tuttavia, il veicolo comprende un pedale del freno convenzionale 37 che garantisce la frenata del veicolo sotto il controllo dell’operatore in altri momenti.

Il pedale del freno 37 è collegato ad un cilindro maestro in tandem idraulico 38 che quando il pedale 37 viene premuto genera una pressione idraulica nelle linee del freno rispettivamente sinistra 39 e destra (41).

Il cilindro maestro in tandem 38 è tale da generare le stesse pressioni delle due linee 39 e 41 quando il pedale 37 viene premuto, la presenza di linee del freno sinistra e destra distinte essendo un fattore auspicabile principalmente per motivi di per se noti di sicurezza della frenata nel caso di guasto alla linea idraulica.

Le linee idrauliche 39, 41 alimentano fluido sotto pressione alla EHM 18 che nel modo descritto di seguito genera forze frenanti nei quattro freni 10 e 11, 21 e 22 quando non sussiste la necessità di una sterzata con frenata.

Poichè il cilindro maestro in tandem 38 genera la medesima forza idraulica in ciascuna delle linee 39 e 41, lo sforzo frenante in questi momenti viene equilibrato tra i lati sinistro e destro del veicolo. Il pedale del freno 37 è collegato agli interruttori del freno sinistro e destro 41 e 43 che, attraverso le linee di controllo 44, 46, forniscono segnali indicanti l’attivazione del pedale 37 alla ECU 12. A sua volta, la ECU 12 genera dei comandi che vengono alimentati alla EHM 18 allo scopo di instradare il fluido idraulico nelle linee idrauliche 39 e 40 verso i freni del veicolo 10, 11, 21, 22.

Il veicolo 10 della figura 1 comprende un ulteriore sotto gruppo facoltativo sotto forma di valvola logica 47. Essa funziona per sconnettere i freni anteriori 21 e 22 dall’alimentazione di fluido idraulico nel momento in cui si verifica un’operazione di sterzata con frenatura in modo che le ruote anteriori del trattore non siano rallentate dallo sforzo frenante e il veicolo possa slittare più facilmente intorno ad un punto che coincide approssimativamente con l’assale posteriore.

In aggiunta, la valvola logica 47 può controllare la pressione idraulica disponibile per l’uso nella frenata di un rimorchio trainato dal veicolo. A questo scopo, la valvola logica 47 può essere accoppiata ad una valvola del freno idraulico 48 del rimorchio che è supportata sul veicolo oppure sul rimorchio allo scopo di controllare lo sforzo frenante dello stesso. Poichè la valvola del rimorchio 48 è alimentata dalla valvola logica 47 i freni del rimorchio sono collegati all’alimentazione idraulica mentre i freni anteriori sono anch’essi collegati grazie alla valvola logica 47.

La figura 1 illustra inoltre rispettivi sensori di pressione 49 e 51 che tramite linee di controllo 52, 53 inviano segnali alla ECU 12 indicativi delle pressioni idrauliche di ingresso e di uscita a livello della EHM 18. Questi segnali sono utilizzati per garantire che le pressioni idrauliche nei circuiti frenanti non cadano all’esterno di gamme sicure accettate.

La figura 2 illustra in maggiore dettaglio una forma della EHM 18 visibile in linea generale in figura 1.

La EHM 18 illustrata comprende una coppia di valvole a solenoide 54 e 56 rispettivamente sinistra e destra le quali determinano lo sforzo frenante applicato ai freni sinistro e destro del veicolo se operativi o meno in una modalità di sterzo-freno.

L’uscita di ciascuna valvola a solenoide 54 e 65 viene alimentata ad una apertura 57 e 58 dei freni sinistro e destro collegata a linee idrauliche 59 e 61 per alimentare fluido idraulico pressurizzato ai freni sui lati sinistro e destro del veicolo attraverso la valvola logica 47 nel caso dei freni anteriori 21 e 22.

Le uscite della valvola a solenoide passano alle aperture del freno 57 e 58 attraverso rispettive valvola 62 e 63 di ritegno ad una via a cui sono collegate in parallelo come ingressi attraverso linee idrauliche 39 e 41 delle aperture del cilindro maestro in tandem 64, 66 visibili in figura 1.

La EHM 18 comprende inoltre una valvola di controllo della pressione 67 che controlla l’applicazione di fluido pressurizzato nella linea idraulica 19 per la generazione dello sforzo frenante.

La valvola di controllo della pressione 67 è una valvola a solenoide a guadagno variabile che normalmente viene scaricata come illustrato in figura 2. La valvola 67 viene azionata sotto il controllo di un segnale di comando trasmesso dalla ECU 12 attraverso la linea 13 per collegare il fluido idraulico pressurizzato allo scopo di fornire una funzione sterzo-freno quando i criteri di soglia della velocità del veicolo dell’angolo di sterzata sono soddisfatti. In altri momenti la pressione in linea viene fatta circolare verso il serbatoio idraulico del veicolo.

Quando è collegata per fornire una pressione di fluido di sterzata con frenatura l’uscita della valvola di controllo della pressione 67 viene alimentata tramite una doppia valvola di ritegno per alimentare le valvola a solenoide 54, 56.

I comandi del freno dell’elemento condotto trasmesso attraverso le linee 14 e 17 sono alimentati rispettivamente alle valvole a solenoide 54 e 56 per fornire forze frenanti differenziali nelle linee idrauliche sinistra e destra 59 e 61 attraverso le aperture 57 e 58 in proporzione alla quantità di sforzo frenante necessario per effettuare la curva sterzo-freno desiderata.

Quando non è necessario o non è possibile la sterzata con frenatura per i motivi qui spiegati, la valvola di controllo della pressione 67 come indicato viene scollegata dalla valvole a solenoide 54 e 56. Se a questo punto il pedale del freno 37 viene premuto la medesima pressione si sviluppa nel fluido idraulico a livello di ciascuna delle aperture 64 e 66 del cilindro maestro in tandem da dove essa viene applicata attraverso le valvole di ritegno 62 e 63 alle linee idrauliche 59 e 61 in modo che i freni del veicolo funzionino in modo convenzionale.

La EHM comprende una ulteriore doppia valvola di ritegno 69 che collega tra loro le aperture 64 e 66 del cilindro maestro in tandem allo scopo di equilibrare la pressione. Anche la sovrapressione dalla valvola di ritegno 68 è scaricata attraverso questa valvola, quando necessario.

La disposizione delle figure da 1 a 3 è illustrata omettendo i componenti ABS, per cui i sensori 26, 27, 31 e 32 della velocità delle ruote sono previsti come componenti discreti. Tuttavia quando il veicolo comprende freni antibloccaggio le ruote comprenderanno sensori della velocità delle ruote dell’ABS, come risulterà ovvio. Tali sensori, nella maggior parte degli esempi risultano adatti per fornire i segnali di velocità delle ruote sopra descritti per cui non vi è l’esigenza di ulteriori sensori di velocità delle ruote.

La figura 4 è un diagramma di flusso che illustra le fasi di base in un processo di funzionamento dei componenti delle figure da 1 a 3. La figura 4 sostanzialmente si spiega da sé e spiega inoltre che la ECU 12 può essere considerata come espletante due funzioni principali così come indicato dalla caselle 12a e 12b.

Nella casella 12a le funzioni della ECU 12 sono sostanzialmente quelle di generare i segnali di riferimento necessari per la generazione dei comandi del freno dell’elemento condotto; e nella casella 12b la generazione dei comandi degli elementi condotti avviene sulla base del controllo dello slittamento delle ruote condotte entro la soglia scelta.

Queste fasi sono anche chiare in figura 3 in cui è illustrata l’architettura di controllo della disposizione della figura 1. La figura 3 illustra inoltre che nella ECU 12 sono previste ulteriori funzioni di “osservatore” 12C e “supervisore di sicurezza” 12d.

Lo scopo principale dell’osservatore 12c è quello di raccogliere e condizionare i diversi ingressi dati che vengono utilizzati nella ECU 12 e distribuirli come necessario al generatore di riferimento 12a e all’unità di controllo dello slittamento 12b.

Il supervisore di sicurezza 12d riceve i segnali dei dati dall’interruttore di selezione 36 della modalità di frenata automatiche, i diversi segnali di misura della pressione del circuito ed anche una indicazione dello stato dell’osservatore 12c. Se tutti questi dati rientrano nelle gamme accettabili il supervisore di sicurezza 12d invia alla EHM 18 un comando di “abilitazione” che viene trasmesso attraverso la linea di controllo 16. Tuttavia, se uno qualsiasi dei dati che sono stati immessi nel supervisore di sicurezza 12d si trova all’esterno delle gamme accettabili il supervisore di sicurezza 12d può disattivare il comando di abilitazione con il risultato che la EHM 18 viene disabilitata e la funzione sterzo-freno non è disponibile.

Nel caso in cui la funzione sterzo-freno non sia disponibile per questo tipo di motivo il supervisore di sicurezza 12d può essere disposto in modo da visualizzare un messaggio di errore attraverso un dispositivo di visualizzazione come ad esempio, ma senza limitazioni, uno schermo di visualizzazione collocato nella cabina dell’operatore del veicolo.

Il segnale della velocità del veicolo è calcolato nell’osservatore di valori di sensore della velocità delle ruote e alimentato in avanti al generatore di riferimento per essere utilizzato nella generazione di comandi di pressione che verranno discussi più approfonditamente qui di seguito. I segnali della velocità del veicolo vengono anche alimentati in avanti al supervisore di sicurezza 12d che cancella il comando di abilitazione nel caso in cui la velocità del veicolo superi il livello di soglia precedentemente discusso.

La figura 3 illustra inoltre che i segnali di comando della pressione di frenatura destra e sinistra sono sommati con i segnali di correzione dello scorrimento sinistro e destro. I segnali sommati risultanti vengono elaborati singolarmente in una parte della ECU denominata “controllo di pressione” in cui vengono generati i comandi del freno dell’elemento condotto che sono trasmessi alle EHM tramite le linee 14 e 17 della figura 1 insieme al comando della valvola di controllo della pressione che è trasmesso tramite la linea di controllo 13.

In veicoli di grandi dimensioni spesso non è appropriato includere circuiti idraulici per fornire funzioni di frenatura. Questo perchè gli oli minerali usati nei circuiti frenanti idraulici hanno una caratteristica di assorbimento volumetrico relativamente elevata che in un circuito complicato o esteso (come in un circuito che potrebbe risultare necessario in un veicolo di grandi dimensioni) provoca un effetto indesiderato di modulazione della pressione.

Nei veicoli commerciali è noto impiegare generalmente impianti frenanti pneumatici. L’invenzione comprende un veicolo comprendente un circuito frenante pneumatico, un circuito ibrido pneumatico idraulico allo scopo di evitare i problemi che possono sorgere in sistemi idraulici.

Un esempio di un tale circuito formante parte di una seconda forma di realizzazione del veicolo secondo l’invenzione è illustrato nella figura 5.

Il progetto e il funzionamento del circuito della figura 5 sono simili a quelli della disposizione della figura 1. Diversi componenti nella figura 5 sono parti equivalenti delle parti corrispondenti della figura 1 e sono identificati in figura 5 dai numeri di riferimento della figura 1 con l’aggiunta del simbolo dei primi.

Così, in figura 5, i freni posteriori ed interiori sinistro e destro 10’, 11’ 21’ 22’ e ECU 12’, i sensori della velocità delle ruote 23’, 24’, 28’, 29’ e i pedali del freno 37’ possono avere una costruzione simile ai componenti equivalenti nella figura 1 e garantire le loro medesime funzioni, e pertanto non verranno descritti ulteriormente nel presente.

I freni 10’, 11’, 21’, 22’ della figura 5 nella forma di realizzazione illustrata sono freni azionati idraulicamente. Per dotare gli stessi di un fluido idraulico pressurizzato, il circuito pneumatico della figura 5 comprende per ciascuno dei freni posteriori un rispettivo convertitore pneumatico-idraulico 71, 72 che ha una progettazione di per sé nota.

Un convertitore simile 73 è collegato in modo da fornire un fluido idraulico sotto pressione ad entrambi i freni anteriori 21’ 22’ simultaneamente.

Il circuito della figura 5 è quindi un circuito ibrido pneumatico-idraulico. In altre forme di realizzazione dell’invenzione il circuito può essere azionato in modo totalmente idraulico oppure può comprendere attuatori del freno elettropneumatici o elettrici.

Gas pneumatico (tipicamente aria) viene fornito al circuito della figura 5 da un compressore 74 azionato direttamente o indirettamente dalla manovella del motore del veicolo oppure fornito da un motore elettrico. Il compressore 74 alimenta aria compressa attraverso uno o più filtri in linea 76 ad una coppia di serbatoi collegati in parallelo 86, 87 che a loro volta vengono in effetti comandati mediante valvola tramite il pedale del freno 37.

Quando il pedale 37 viene azionato l’aria compresa viene soffiata in proporzione al grado di schiacciamento del pedale 37 alle linee pneumatiche rispettive anteriore (79) e posteriore (81).

La linea pneumatica anteriore fornisce il medesimo sforzo frenante a ciascun freno anteriore 21’, 22’ e una singola linea viene impiegata per alimentare il convertitore anteriore 73.

La linea pneumatica 81 d’altra parte si divide a livello di una doppia valvola di ritegno 82 per fornire una rispettiva alimentazione pneumatica 83, 84 a ciascuno dei freni posteriori 10’, 11’.

L’aria pressurizzata viene fatta uscire da uno dei serbatoi, il serbatoio 86 attraverso un ulteriore linea pneumatica 88 in primo luogo per alimentare aria compressa ad una valvola del freno del rimorchio 48’ la cui funzione è simile a quella della valvola del rimorchio 48 della figura 1. La valvola 48’ è illustrata collegata ad una pluralità di teste di collegamento. La natura del circuito è tale per cui se il pedale del freno 37’ è azionato mentre i freni del rimorchio sono collegati tramite le teste di accoppiamento, la pressione pneumatica che agisce per attivare i freni 10’, 11’, 21’, 22’ del veicolo è anche prevista per azionare i freni del rimorchio.

L’aria compressa nella linea 88 è anche alimentata ad una valvola sterzo-freno 91 che funziona a seconda dei comandi del freno dell’elemento condotto generati nella ECU 12, come rappresentati nella linea di controllo 13’.

Nella disposizione della figura 5, molte delle funzioni della EHM sono espletate dalla valvola sterzofreno 91, che controlla se l’aria compressa viene immessa o meno nei freni posteriori allo scopo di effettuare una curva stretta senza provocare il bloccaggio delle ruote posteriori del veicolo. La ECU utilizza i medesimi criteri per determinare se la valvola sterzo-freno normalmente aperta dovrebbe chiudersi, come l’ECU 12 in figura 1.

Le altre funzioni della EHM 18 sono fornite dai rispettivi moduli ABS posteriori sinistro e destro 92, 93 collegati rispettivamente nelle linee pneumatiche 84, 83. I moduli ABS, al di la della loro normale funzione di impedire il bloccaggio delle ruote posteriori durante una frenata di emergenza, sono capaci di garantire una prevenzione controllata del bloccaggio della ruota posteriore che viene frenata durante una manovra di sterzatura con freno per impedire danni al campo.

A questo scopo le linee di controllo 14’, 17’ corrispondenti alle linee 14 e 17 della figura 1 sono collegate direttamente ai moduli ABS posteriori in modo da fornire a questi moduli rispettivamente i comandi del freno dell’elemento condotto.

Poiché quando il veicolo dell’invenzione è configurato come un trattore o simile veicolo a ruote non è più necessario prevedere uno sforzo frenante differenziale tra le ruote sterzabili anteriori, il circuito della figura 5 comprende un singolo modulo ABS 94 che accomuna i freni anteriori 21’ e 22’. Una singola linea di controllo 96 trasmette i comandi di controllo dalla ECU 12 al modulo ABS 94.

Altre disposizioni del circuito pneumatico sono possibili all’interno della portata dell’invenzione. Come esempio, più o meno assali frenati rispetto a quelli indicati possono essere presenti nel veicolo dell’invenzione e la complessità del circuito può essere regolata di conseguenza. In modo simile, come si desidera, è possibile prevedere più o meno moduli ABS.

Le figure 6, 7 e 8 mostrano l’architettura di controllo della figura 3 in tre stati operativi diversi corrispondenti rispettivamente alla inizializzazione del circuito pronto per le operazioni di sterzatura con freno; all’applicazione della forza del freno scelta; e alla modulazione della forza del freno durante una sterzatura con frenatura per mantenere un grado di slittamento desiderato.

In figura 6, l’interruttore di selezione 36 della modalità di frenata automatica viene premuto per avviare la modalità operativa di sterzatura con freno del circuito della figura 1.

Ciò fa si che la parte 12d di supervisore di sicurezza della ECU 12 stabilisca se il valore del segnale della velocità del veicolo (indicato dalla linea 97) è minore o meno del valore di soglia che indica se è sicuro eseguire una curva sterzo-freno. Se il supervisore di sicurezza determina che la velocità del veicolo è abbastanza bassa per rendere sicura tale curva, invia un comando di “abilitazione” attraverso la linea 16 alla EHM 18. Quindi la EHM è pronta viene preparata per l’operazione.

Nella fase successiva dell’operazione di frenatura come illustrato in figura 7 il segnale della velocità del veicolo trasmesso attraverso la linea 97 e il segnale dell’angolo di sterzata trasmesso attraverso la linea 98 vengono immessi nella parte di generatore di riferimento 12a della ECU. Il generatore di riferimento 12a quindi genera comandi del freno dell’elemento condotto sotto forma di comandi di pressione sinistro e destro trasmessi attraverso le linee 99 e 101.

Nell’esempio illustrato il segnale convogliato nella linea 99 è rappresentato da una linea continua indicando che una forza frenante positiva è necessaria sul freno posteriore sinistro per realizzare la curva. Una forza del freno ridotta o pari a zero necessaria nel freno posteriore destro è denotata dall’uso di una linea tratteggiata come la linea 101. Naturalmente in altri esempi dell’uso del veicolo tale modello di comando di forza frenante non deve essere necessariamente ripetuto.

Indipendentemente dal modello preciso di comando di forza frenante la selezione del controllo della pressione 12e della ECU 12 a partire dai comandi genera comandi necessari della valvola di controllo della pressione, della valvola a solenoide sinistra e della valvola a solenoide destra trasmessi dalla linee 13, 14 e 17, rispettivamente alla EHM 18.

I diversi comandi della valvola determinano un effetto sterzo-freno.

La stima dello slittamento calcolata nell’unità di controllo dello slittamento 12b è combinata con i comandi di pressione trasmessi nelle linee 99, 101 se il grado di slittamento supera il valore scelto (che può essere preprogrammato nella ECU 12 e può essere impostato utilizzando l’elemento di regolazione dello slittamento 33 se presente) si verifica la modulazione della forza frenante della ruota posteriore fortemente frenata. Questa situazione è illustrata in figura 8 in cui appropriati comandi di correzione dello slittamento 102 e 103 sinistro e destro sono combinati ai comandi di produzione delle linee 99, 101 prima di essere alimentati alla parte di controllo idraulico 12e della ECU 12.

Se, in qualunque fase durante le operazioni illustrate nelle figure da 6 a 8, la velocità del veicolo supera il valore di soglia predeterminato l’unità di controllo della sicurezza può disinnestare la modalità di sterzo-freno impostando a zero il comando di abilitazione in linea 16. In modo simile alcune altre condizioni (per esempio l’uscita di un inclinometro se presente indicativo del funzionamento su un pendio scosceso in modo inaccettabile) possono determinare la disabilitazione delle funzioni di sterzatura con freno automatico del veicolo.

Anche se nelle forme di realizzazione illustrate le diverse parti della ECU 12a – 12e sono descritte come parti di una singola unità di controllo (che per comodità può essere realizzata come ASIC o dispositivi di lavorazione simili) ciò non deve essere necessariamente così. Al contrario le diverse funzioni della ECU possono essere espletate da una pluralità di componenti discreti che se lo si desidera possono essere distanziati l’uno dall’altro nei veicoli dell’invenzione. Inoltre anche le connessioni operative tra le parti della ECU 12 che comunicano elettronicamente tra loro sono illustrate come conducenti le linee di comunicazione, ciò non deve essere così necessariamente, quando le connessioni desiderate tra parti della ECU possono ad esempio impiegare qualsiasi tra una gamma di tipi di connessioni senza fili.

E’ possibile prevedere rappresentazioni simili a quelle delle figure da 6 a 7 in merito all’architettura di controllo di altre forme di realizzazione dell’invenzione compresa ma senza limitazione quella della figura 5.

Indipendentemente dalle disposizioni precise dei circuiti delle unità di controllo una forme di realizzazione preferita dell’equazione formante il nucleo dell’algoritmo di stima dello slittamento è

in cui

S è la stima dello slittamento

R è il raggio dell’elemento condotto

VSè il valore del segnale della velocità del veicolo. Come indicato il veicolo dell’invenzione può essere un veicolo a quattro ruote motrici in cui le ruote sterzabili anteriori sono azionate quando il veicolo procede senza abilitazione delle funzioni automatiche di sterzo-freno qui descritte. Quando configurato in questo modo il veicolo può comprendere un elemento di disimpegno dell’azionamento (quale un elemento di disimpegno dell’azionamento per esempio un innesto meccanico pneumatico idraulico elettrico) per disinnestare l’azionamento sulle ruote condotte anteriori.

La ECU 12 delle figure da 1 a 3 o l’ECU 12’ delle figure da 5 a 8 possono comprendere, essere collegate a o essere configurate come dispositivo di “autoguida”. Tale dispositivo fornisce un controllo automatizzato della velocità del veicolo, delle funzioni di angolo di sterzata o di frenata in momenti predeterminati.

Si fornisce un esempio che illustra quando è necessario girare il veicolo in una capezzagna. Se (come capita spesso) l’ampiezza della capezzagna è sostanzialmente costante da un lato all’altro del campo il veicolo può essere programmato in modo da eseguire lo stesso tipo di manovra di curva ogni volta che il veicolo raggiunge la capezzagna ai termine di un passaggio lungo il campo. A questo punto la ECU può assumersi il controllo delle funzioni dell’angolo di sterzata del regolatore del motore e della frenata in modo tale che le curve vengano eseguite in modo coerente e con un coinvolgimento minimo del conducente.

In una tale disposizione la ECU può essere disposta in modo da registrare una sequenza di impostazioni dell’angolo di sterzata, del regolatore e della frenata durante una curva di impostazione iniziale nella capezzagna eseguita sotto il controllo del conducente. Le successive curve nella capezzagna quindi possono essere completate con il controllo automatico.

All’interno della portata dell’invenzione sono possibili altri modi di programmazione della ECU 12, 12’ per eseguire le manovre automatizzate. Un ulteriore esempio implica l’uso di sensori a distanza che possono essere usati per mappare gli oggetti in prossimità del veicolo e muovere il veicolo in modo tale da evitare il contatto con essi. Questa forma di autoguida può essere utile, per esempio, quando è necessario parcheggiare il veicolo in un deposito, in un cortile al termine di un giorno di lavoro.

Nel complesso il veicolo dell’invenzione propone numerosi vantaggi che non erano prevedibili dalla tecnica anteriore compresa, in modo importante, la capacità di effettuare curve strette nella capezzagna senza provocare danni alla capezzagna stessa.

L’elenco o la discussione di un documento apparentemente pubblicato precedentemente in questa descrizione non deve essere necessariamente preso come dichiarazione che il documento costituisca parte dello stato della tecnica o che sia conoscenza generale comune.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Veicolo comprendente un telaio, carrozzeria o scocca definenti un lato sinistro e un lato destro e comprendenti almeno una sorgente di potenza motrice; almeno un rispettivo elemento condotto di impegno a terra supportato su ciascun detto lato del veicolo in modo tale da essere mobile rispetto al veicolo durante il movimento del veicolo; almeno una trasmissione dell’elemento condotto per collegare la detta fonte o ciascuna di dette fonti così da determinare il movimento di almeno uno degli elementi condotti di impegno a terra e quindi del veicolo; un rispettivo freno (10, 11) per ciascun elemento condotto di impegno a terra che è attivabile sotto il controllo di comandi del freno dell’elemento condotto generati in una unità di controllo (12) così da fornire un rispettivo sforzo frenante per ciascuno degli elementi condotti di impegno a terra; almeno un elemento sterzabile di impegno a terra che definisce un angolo di sterzata rispetto al veicolo che è regolabile all’attivazione di uno o più elementi di controllo; almeno un sensore per generare un segnale di angolo di sterzata (25) che è indicativo dell’angolo di sterzata; almeno un sensore per generare un segnale (23, 24; 30) della velocità del veicolo che è indicativo della velocità del veicolo rispetto al terreno; e almeno un sensore (28, 29) per generare un rispettivo segnale della velocità dell’elemento condotto che è indicativo della velocità di movimento rispetto al veicolo di ciascun elemento condotto di impegno a terra, caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo (12) è in grado di generare i comandi del freno dell’elemento condotto sulla base dei segnali dell’angolo sterzata (25) e della velocità del veicolo (23, 24; 30) congiuntamente ad un segnale della stima dello slittamento dell’elemento condotto che è generato dai segnali di velocità dell’elemento condotto.
2. Veicolo, secondo la rivendicazione 1, in cui l’unità di controllo (12) è programmabile e genera il comando del freno dell’elemento condotto in modo tale da frenare gli elementi condotti per consentire non più di un grado di slittamento massimo scelto degli elementi condotti, o per far sì che il valore di slittamento segua un valore di slittamento di riferimento variabile nel tempo.
3. Veicolo, secondo la rivendicazione 2, in cui il grado di slittamento massimo scelto degli elementi condotti è regolabile.
4. Veicolo, secondo la rivendicazione 3, comprendente un elemento di regolazione dello slittamento (33) che è collegato in modo operativo all’unità di controllo (12) così da consentire la regolazione del grado di slittamento massimo scelto.
5. Veicolo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui è regolabile il grado con cui l’unità di controllo (12) genera i comandi del freno dell’elemento condotto sulla base dell’angolo di sterzata.
6. Veicolo, secondo la rivendicazione 5, comprendente un elemento di regolazione (34) del guadagno dell’angolo di sterzata che è collegato in modo operativo all’unità di controllo (12) così da consentire la regolazione del grado con cui l’unità di controllo (12) genera i comandi del freno dell’elemento condotto sulla base dell’angolo di sterzata.
7. Veicolo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente, collegato operativamente all’unità di controllo (12), un interruttore di selezione (36) della modalità di frenata automatica mediante il quale il conducente del veicolo può attivare e disattivare selettivamente l’unità di controllo (12) in modo da generare detti comandi del freno dell’elemento condotto.
8. Veicolo, secondo la rivendicazione 7, in cui se il segnale della velocità del veicolo (23, 24; 30) supera un valore predeterminato l’unità di controllo (12) impedisce la generazione di detti comandi del freno dell’elemento condotto indipendentemente dallo stato dell’interruttore di selezione della modalità di frenata (36).
9. Veicolo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente una coppia di elementi sterzabili di impegno a terra sotto forma di una rispettiva ruota sterzabile che si trova su ciascuno dei lati sinistro e destro del veicolo.
10. Veicolo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un rispettivo freno (21, 22) per ciascuna ruota sterzabile, freno che è attivabile sotto il controllo dei comandi del freno della ruota sterzabile generati in una unità di controllo (12) in modo da fornire un rispettivo sforzo frenante per ciascuna delle ruote sterzabili.
11. Veicolo, secondo la rivendicazione 10, in cui l’unità di controllo (12) è in grado di generare i comandi del freno dell’elemento sterzabile sulla base dei segnali dell’angolo di sterzata (25) e della velocità del veicolo insieme ad un segnale della stima di slittamento della ruota che viene generato dai segnali di velocità dell’elemento condotto.
12. Veicolo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascun freno (10, 11, 21, 22) è un freno idraulico e il veicolo comprende un elemento del freno azionato dal conducente (37) e collegato operativamente ad esso un convertitore idraulico (18) che è collegato operativamente a dette unità di controllo o a ciascuna di detta unità di controllo (12) ed è collegabile ad una fonte (38) di fluido idraulico pressurizzato, il convertitore elettroidraulico (18) convertendo il funzionamento dell’elemento del freno azionato dal conducente (37) in una pressione idraulica che agisce uniformemente su ciascuno di detti freni così da generare sforzi frenanti identici nei freni (10, 11, 21, 22) sui lati opposti del veicolo.
13. Veicolo, secondo la rivendicazione 12, in cui il convertitore elettroidraulico (18) alla ricezione dei comandi del freno dell’elemento condotto dall’unità di controllo (12) fa sì che una rispettiva pressione idraulica agisca sul freno in ciascuno di detti freni (10, 11, 21, 22) a seconda dei segnali di angolo di sterzata e di velocità del veicolo e di stima dello slittamento.
14. Veicolo, secondo la rivendicazione 12, in cui il convertitore elettroidraulico (18) comprende valvole a solenoide (54, 56) rispettivamente sinistra e destra le quali sono collegabili ad una fonte (38) di fluido idraulico sotto pressione, le valvole a solenoide essendo collegate in modo operativo all’unità di controllo (18) ed essendo attivabili in risposta ai comandi del freno dell’elemento condotto per determinare la pressione del freno idraulico sui freni (10, 21; 11, 22) sui lati sinistro e destro del veicolo.
15. Veicolo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui ciascun freno è un freno pneumatico oppure un freno pneumatico idraulico, il veicolo comprendendo un elemento del freno azionato dal conducente (37’) che è collegabile ad una fonte (86, 87) di fluido pneumatico sotto pressione e che all’attivazione fa sì che la pressione pneumatica agisca uniformemente su ciascuno di detti freni (10’, 11’, 21’, 22) in modo tale da generare sforzi frenanti identici nei freni sui lati opposti del veicolo.
16. Veicolo, secondo la rivendicazione 15, comprendente almeno una valvola di distribuzione del fluido pneumatico (91) che è collegabile in modo operativo all’unità di controllo o a ciascuna di dette unità di controllo (12’) ed è collegabile ad una fonte (86, 87) di fluido pneumatico sotto pressione così da distribuire il fluido e far sì che una pressione idraulica rispettiva agisca in ciascuno di detti freni (10’, 11’, 21’, 22) a seconda dei segnali di angolo di sterzata (25’), velocità del veicolo (23’, 24’) e stima dello slittamento.
17. Veicolo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascun elemento condotto di impegno a terra è una ruota condotta e in cui l’unità di controllo genera i segnali di slittamento dell’elemento condotto sulla base dell’equazione in cui S è la stima dello slittamento ω è il valore del segnale della velocità dell’elemento condotto ottenuto da elemento condotto R è il raggio dell’elemento condotto e VSè il valore del segnale della velocità del veicolo.
18. Veicolo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente uno o più moduli (92, 93, 94) di un sistema di bloccaggio dei freni (ABS) operativi su almeno un detto freno.
19. Veicolo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un inclinometro che è in grado di generare segnali indicativi almeno dell’inclinazione longitudinale (di beccheggio) del veicolo, l’unità di controllo (12) essendo programmabile e disposta in modo tale che quando i valori del segnale dell’inclinometro e della velocità del veicolo e dell’angolo di sterzata non sono zero e l’attuatore del freno (37, 37’) è azionato in modo tale da applicare i freni, i freni sono applicati uniformemente sul lato sinistro e destro del veicolo se il valore del segnale dell’inclinometro supera una soglia predeterminata.
20. Veicolo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’unità di controllo o ciascuna unità di controllo comprende, o è collegata a, o è configurata come, o è configurata in modo da ricevere i comandi o punti impostati da un dispositivo di autoguida per controllare la velocità la sterzatura e/o la frenata del veicolo in uno o più momenti predeterminati.