ITVR20110210A1 - Dispositivo di rilevamento d'urto. - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO DI RILEVAMENTO D’URTO
La presente divulgazione riguarda in generale il rilevamento di impatti in un veicolo, per esempio in un veicolo a ruote, con particolare ma non esclusivo riferimento al settore dei motoveicoli. Più in particolare la divulgazione riguarda il posizionamento di un dispositivo di rilevamento d’urto su un motoveicolo atto a consentire l’attivazione di un sistema automatico di protezione da impatto.
Nel settore dei motoveicoli ed in particolare dell'abbigliamento per motociclisti sono sempre più diffusi sistemi automatici di protezione dall'impatto generalmente associati a giubbotti e tute integrali. I sistemi automatici di protezione comprendono generalmente una pluralità di airbag attivabili automaticamente in caso di incidente per proteggere il motociclista dalla caduta e/o dall'impatto con altri veicoli.
Sono attualmente sempre più diffusi sistemi automatici di protezione senza fili o “wireless†nei quali l'attivazione degli airbag à ̈ gestita da un'unità di controllo remota collegata ad un dispositivo di rilevamento d’urto comprendente uno o più accelerometri. Gli accelerometri del dispositivo di rilevamento consentono di rilevare le accelerazioni alle quali il motoveicolo à ̈ sottoposto durante la marcia ed in particolare quelle negative che il veicolo sopporta in caso di impatto. I segnali elettrici generati dagli accelerometri vengono inviati all'unità di controllo che, al superamento di una soglia di decelerazione prestabilita, attiva gli airbag.
Il dispositivo di rilevamento d’urto à ̈ generalmente montato sul motoveicolo ed in particolare in prossimità dell'asse della ruota anteriore. Questa disposizione à ̈ considerata la più adatta al rilevamento delle accelerazioni agenti sul motoveicolo ed in particolare delle accelerazioni negative in caso di incidente.
I sistemi automatici di protezione sopra menzionati sono associati a capi di abbigliamento per motociclisti che vengono venduti separatamente dal motoveicolo e comprendono sia elementi "interni" integrati nei capi di abbigliamento, ad esempio gli airbag e un'unità di controllo ricevente, che elementi "esterni" da installare sul motoveicolo, ad esempio il dispositivo di rilevamento d’urto ed un’unità di controllo trasmittente.
Uno dei maggiori problemi dei sistemi automatici di protezione à ̈ quello della loro capacità di distinguere in tempo reale il comportamento del motoveicolo durante la marcia normale, eventualmente in condizioni di guida sportiva, da quello che risulta in conseguenza di un impatto.
Un altro problema à ̈ quello del montaggio e dell'adattamento degli elementi “esterni†di un sistema automatico di protezione su modelli di motoveicolo tra loro differenti ed in particolare quello del posizionamento del dispositivo di rilevamento d’urto su forcella. Se infatti l’unità di controllo trasmittente può essere nascosta sotto la sella o alloggiata nel cruscotto di un motoveicolo, il dispositivo di rilevamento d’urto risulta ben visibile sulla forcella del motoveicolo, costituendo un elemento di ingombro che può alterarne l’aspetto estetico.
Esiste dunque l’esigenza di fornire un metodo di posizionamento di un dispositivo di rilevamento d’urto su forcella che alteri il meno possibile l’aspetto estetico del motoveicolo, il che costituisce uno scopo della presente divulgazione.
È altresì uno scopo della presente divulgazione quello di fornire un metodo di posizionamento che consenta di rilevare in continuo le accelerazioni agenti sul motoveicolo e di determinare nel più breve tempo possibili le situazioni di impatto.
Detti scopi vengono conseguiti con un metodo di posizionamento le cui caratteristiche principali sono rispettivamente specificate nella prima rivendicazione, mentre altre caratteristiche sono specificate nelle restanti rivendicazioni. Detti scopi sono altresì raggiunti da un assieme di dispositivo di rilevamento d’urto e forcella secondo la rivendicazione 8.
Un'idea di soluzione alla base della presente divulgazione risiede nell’utilizzare un dispositivo di rilevamento d’urto triassiale, ossia comprendente accelerometri disposti lungo tre assi tra loro ortogonali. In questo modo à ̈ possibile rapportare con opportune operazioni matematiche i valori di accelerazione rilevati da ciascun accelerometro ad una terna d’assi ortogonali di riferimento per il motoveicolo, in particolare la terna di base rispetto alla quale vengono individuati i movimenti di rollio, beccheggio ed imbardata.
È altresì un’idea di soluzione alla base della presente divulgazione quella di posizionare il dispositivo di rilevamento d’urto sugli elementi astiformi o rebbi della forcella in modo che i circuiti stampati sui quali sono montati gli accelerometri si estendano parallelamente ai rispettivi elementi astiformi.
L’inventore ha infatti osservato che i circuiti stampati che consentono il rilevamento delle accelerazioni infatti richiedono, normalmente, circuiti stampati di dimensioni in pianta piuttosto rilevanti rispetto a quelle dei singoli accelerometri. Inoltre, per rilevare accelerazioni lungo tre assi tra loro perpendicolari à ̈ necessario disporre gli accelerometri ed i relativi circuiti stampati perpendicolarmente tra loro, il che aumenta gli ingombri complessivi del dispositivo di rilevamento.
Disponendo i circuiti stampati parallelamente agli elementi astiformi della forcella à ̈ possibile minimizzare gli ingombri del dispositivo di rilevamento d’urto in particolare nella direzione trasversale del motoveicolo, riducendone l’impatto visivo e potenzialmente antiestetico.
Secondo una forma di realizzazione della presente divulgazione, il dispositivo di rilevamento comprende una coppia di circuiti stampati disposti ad angolo retto e sui quali sono rispettivamente montati gli accelerometri degli assi X, Y e dell’asse Z. I circuiti stampati sui quali sono montati gli accelerometri sono disposti inclinati di 45° rispetto ad un piano di mezzeria della ruota, realizzando così una disposizione caratterizzata da ingombri estremamente limitati in direzione trasversale.
Secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente divulgazione, il dispositivo di rilevamento comprende un solo circuito stampato sul quale sono montati due accelerometri convenzionali rispettivamente per gli assi X, Y ed un terzo accelerometro in grado di rilevare accelerazioni su un asse Z perpendicolare agli assi X, Y.
Secondo un’ulteriore forma realizzativa della presente divulgazione, il dispositivo di rilevamento d’urto comprende due terne di accelerometri rispettivamente destinati ad essere montati sui due elementi astiformi della forcella, vale a dire sull’elemento astiforme di destra e sull’elemento astiforme di sinistra, consentendo di ottenere un sistema di rilevamento ridondante ed in grado di annullare le accelerazioni che nascono per effetto della rotazione dello sterzo attorno al suo asse.
Le due terne di accelerometri sono disposte specularmente rispetto ad un piano di mezzeria longitudinale della ruota del motoveicolo ed asimmetricamente rispetto al suo asse di rotazione. In questo modo à ̈ possibile ridurre il numero di operazioni matematiche necessarie per riportare i valori di accelerazione misurati dai diversi accelerometri sulla terna di base del motoveicolo, minimizzando i tempi richiesti dall’algoritmo di calcolo per individuare situazioni di impatto.
Altri vantaggi, caratteristiche e modalità di impiego dell'oggetto della presente divulgazione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune sue forme di realizzazione preferite, date a scopo esemplificativo e non limitativo. È comunque evidente come ciascuna forma di realizzazione possa presentare uno o più dei vantaggi sopra elencati; in ogni caso non à ̈ comunque richiesto che ciascuna forma di realizzazione presenti simultaneamente tutti i vantaggi elencati.
E' anche da intendersi che, nell'ambito della presente divulgazione, rientrano tutte le possibili combinazioni delle forme di realizzazione precedentemente indicate e di quelle descritte con riferimento alla seguente descrizione dettagliata.
Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:
- la figura 1 à ̈ una vista prospettica che mostra schematicamente un dispositivo di rilevamento d’urto comprendente una terna di accelerometri disposti lungo tre assi ortogonali;
- la figura 2 mostra schematicamente un motoveicolo sulla cui forcella à ̈ montato il dispositivo di rilevamento d’urto di figura 1;
- la figura 3 à ̈ una vista dall’alto che mostra schematicamente il posizionamento del dispositivo di rilevamento d’urto rispetto alla forcella del motoveicolo; e
- la figura 4 à ̈ uno schema che mostra la disposizione degli assi di riferimento degli accelerometri del dispositivo di rilevamento d’urto rispetto alla forcella del motoveicolo.
Facendo riferimento alle figure, un dispositivo di rilevamento d’urto 10 triassiale comprende in particolare una terna di accelerometri 20, 30, 40 rispettivamente disposti lungo tre assi X, Y e Z tra loro perpendicolari ed atti a rilevare accelerazioni rispettivamente dirette lungo tali assi.
Da un punto di vista costruttivo, nella forma di realizzazione illustrata nelle figure, un primo ed un secondo accelerometro sono complanari e possono essere montati su un primo circuito stampato, ed un terzo accelerometro à ̈ montato su un secondo circuito stampato disposto perpendicolarmente al primo.
Nella forma realizzativa illustrata, gli accelerometri 20, 30 disposti lungo gli assi X e Y sono complanari e sono entrambi montati su un primo circuito stampato 11, mentre l’accelerometro 40 disposto lungo l’asse Z à ̈ montato su un secondo circuito stampato 12 collegato al primo circuito stampato 11 mediante un connettore 13 ad angolo retto. Il dispositivo di rilevamento 10 comprende inoltre un cavo 14 di collegamento ad un’unità trasmittente (non mostrata), adatto a trasmettere i segnali elettrici emessi dagli accelerometri 20, 30, 40 ad un’unità ricevente (non mostrata) di un sistema automatico di protezione (non mostrato) comprendente una pluralità di airbag, ad esempio associati ad una giacca o una tuta da motociclista. La terna di accelerometri 20, 30, 40 con i rispettivi circuiti stampati 11, 12 sono alloggiati in un contenitore 50 mostrato schematicamente in linea tratteggiata in figura 1.
Si può comprendere tuttavia che gli accelerometri montati sui circuiti stampati possono essere tutti dello stesso tipo e che l’associazione dei segnali elettrici da essi generati ad accelerazioni lungo i tre assi X, Y, Z à ̈ meramente convenzionale. Ad esempio, i due accelerometri 20, 30 montati sul primo circuito stampato 11 potrebbero essere associati ad assi X, Z e l’accelerometro 40 montato sul secondo circuito stampato potrebbe essere associato all’asse Y.
Nella forma realizzativa illustrata, il contenitore 50 ha una forma prismatica sostanzialmente triangolare in pianta, che ricalca la disposizione dei circuiti stampati 11, 12.
Come mostrato in figura 2, il dispositivo di rilevamento 10 viene montato sulla forcella F di un motoveicolo M in prossimità dell’asse della ruota W, vale a dire sulla forcella F che supporta la ruota W.
Secondo la presente divulgazione, il dispositivo di rilevamento 10 viene disposto in modo che i circuiti stampati 11, 12 siano paralleli all’asse della forcella F, vale a dire siano disposti su piani paralleli a piani passanti per gli elementi astiformi Fsx, Fdx della forcella F. In questo modo à ̈ possibile minimizzare gli ingombri del dispositivo di rilevamento 10 in direzione trasversale, in quanto i circuiti stampati risultano assai poco ingombranti nella direzione dello spessore come anche i componenti ivi montati, mentre presentano generalmente dimensioni più rilevanti per quanto riguarda i piani sui quali sono montati i componenti e sono ricavate le tracce conduttive.
Nella forma realizzativa illustrata in figura 3, i circuiti stampati 11, 12 vengono preferibilmente disposti inclinati di 45° rispetto ad un piano P di mezzeria longitudinale della ruota W (vale a dire sul piano P di mezzeria della forcella F) e simmetricamente rispetto al suo asse A di rotazione, che passa per le zone di estremità degli elementi astiformi Fsx, Fdx della forcella F.
Questa configurazione consente di minimizzare gli ingombri del dispositivo di rilevamento 10 trasversalmente al motoveicolo M, in quanto, considerando la forma realizzativa di figura 1 che comprende un contenitore 50 prismatico a base triangolare, la base del triangolo risulta parallela al piano P di mezzeria longitudinale della ruota W ed i lati inclinati sono rivolti verso l’esterno del motoveicolo M.
Come mostrato in figura 3, il dispositivo di rilevamento 10 comprende preferibilmente due terne di accelerometri 20, 30, 40, identiche, rispettivamente destinate ad essere montate su ciascuno degli elementi astiformi della forcella F del motoveicolo M, ad esempio gli steli sinistro e destro Fsx, Fdx, in posizioni speculari rispetto ad un piano di mezzeria longitudinale della ruota W. Questo consente di ottenere caratteristiche di ridondanza nel rilevamento delle accelerazioni.
Il montaggio speculare delle due terne di accelerometri consente di annullare le accelerazioni che nascono per effetto della rotazione della ruota durante la sterzatura del motoveicolo M, che inevitabilmente entrerebbero nel computo generale delle accelerazioni.
Facendo ora riferimento alla figura 4, si può notare che, per effetto della disposizione speculare delle due terne di accelerometri e dell’inclinazione di 45° dei circuiti stampati 11, 12 rispetto al piano P di mezzeria longitudinale della ruota W, gli assi Y di ciascuna terna sono orientati concordemente e sono paralleli agli assi degli steli Fsx, Fdx della forcella F. Gli assi X e Z risultano perpendicolari tra loro ed inclinati di 45° rispetto al piano P di mezzeria longitudinale della ruota W. Gli assi Y di ciascuna terna sono in particolare rivolti verso il terreno.
Rispetto alla direzione di avanzamento del motoveicolo M, indicata in figura mediante una freccia R, nello stelo sinistro Fsx l’asse Z à ̈ inclinato di 135° rispetto all’asse A di rotazione della ruota W, mentre l’asse X à ̈ inclinato di -135° rispetto all’asse A di rotazione della ruota W. Nello stelo destro Fdx invece, l’asse Z à ̈ inclinato di -45° rispetto all’asse A di rotazione della ruota W, mentre l’asse X à ̈ inclinato di 45° rispetto all’asse A di rotazione della ruota W. Le terne di accelerometri sono dunque disposte asimmetricamente rispetto all’asse A di rotazione della ruota W del motoveicolo M.
Confrontando la figura 4 con la figura 2, si comprenderà che la disposizione degli accelerometri 20, 30, 40, e quindi degli assi X, Y, Z, quale risulta dalla configurazione e dal posizionamento del dispositivo di rilevamento 10 sopra descritti non à ̈ concorde con la terna di base o di riferimento del motoveicolo M, i cui assi sono rispettivamente indicati con le lettere A, B e C e rappresentano rispettivamente gli assi di rollio, beccheggio ed imbardata.
Per poter effettuare dei calcoli sulle accelerazioni rilevate dagli accelerometri 20, 30, 40 da un punto di vista matematico à ̈ dunque necessario applicare delle matrici di trasformazione, facendo “virtualmente†ruotare le terne di accelerometri attorno ai propri assi in fasi successive in modo da allinearle con la terna di base.
Sempre con riferimento alla forma realizzativa delle figure 3 e 4, in entrambe le terne viene inizialmente invertito il verso dell’asse Z.
Per la terna di accelerometri associata allo stelo sinistro Fsx della forcella F occorre effettuare una prima rotazione di 45° attorno all’asse Y, una seconda rotazione di -90° attorno all’asse Z quale risulta dalla prima rotazione ed infine una terza rotazione di 90° attorno all’asse Y quale risulta dalla seconda rotazione. L’angolo della terza rotazione deve essere inoltre maggiorato dell’angolo di inclinazione della forcella rispetto al terreno, tipicamente di circa 26°.
Analogamente, per la terna di accelerometri associata allo stelo destro Fdx della forcella F occorre effettuare una prima rotazione di -135° attorno all’asse Y, una seconda rotazione di -90° attorno all’asse Z quale risulta dalla prima rotazione ed infine una terza rotazione di 90° attorno all’asse Y quale risulta dalla seconda rotazione. Anche in questo caso, l’angolo della terza rotazione deve essere inoltre maggiorato dell’angolo di inclinazione della forcella rispetto al terreno, tipicamente di circa 26°.
La disposizione speculare ed asimmetrica (cioà ̈ rovesciata di 180°) delle due terne di accelerometri consente di minimizzare le operazioni di rotazione virtuale necessarie per renderle concordi alla terna di base del motoveicolo M, con il vantaggio di una maggiore rapidità del sistema di controllo nell’analisi dei dati inviati dagli accelerometri per individuare le situazioni di impatto ed attivare gli airbag del sistema di protezione. Le forme di realizzazione della presente divulgazione qui descritte ed illustrate costituiscono solo esempi suscettibili di numerose varianti. Ad esempio, à ̈ possibile realizzare il dispositivo di rilevamento utilizzando un unico circuito stampato sul quale montare due accelerometri convenzionali, ad esempio come quelli utilizzati nella forma realizzativa sopra descritta, per gli assi X, Y ed un terzo accelerometro ad essi complanare ma in grado di rilevare accelerazioni su un asse Z perpendicolare agli assi X , Y. In questo modo gli ingombri del dispositivo di rilevamento 10 risultano ulteriormente limitati trasversalmente al motoveicolo M senza aggravi di calcolo per quanto riguarda le rotazioni virtuali necessarie per rapportare le due terne di accelerometri sulla terna di base del motoveicolo M. Inoltre, à ̈ possibile utilizzare il dispositivo di rilevamento secondo la presente divulgazione anche in combinazione di elementi “esterni†quali air bag ed unità di controllo riceventi disposti sul motoveicolo o, più in generale su un veicolo a ruote, e non esclusivamente nei capi di abbigliamento indossati dal motociclista.
Claims (17)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo di posizionamento di un dispositivo di rilevamento d’urto (10) su un elemento astiforme (Fsx, Fdx) di una forcella (F) di un veicolo (M), in cui detta forcella supporta una ruota (W) del veicolo (M), in cui detto dispositivo di rilevamento (10) comprende almeno una terna di accelerometri (20, 30, 40) disposti su tre assi (X, Y, Z) tra loro ortogonali, in cui almeno due accelerometri (20, 30, 40) sono montati su almeno un circuito stampato ed in cui detto almeno un circuito stampato à ̈ disposto su un piano parallelo ad un asse longitudinale dell’elemento astiforme (Fsx, Fdx) della forcella (F).
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui tutti gli accelerometri della terna di accelerometri (20, 30, 40) sono montati su un medesimo circuito stampato.
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui un primo ed un secondo accelerometro (20, 30) di detta terna di accelerometri (20, 30 40) sono complanari e montati su un primo circuito stampato (11) ed un terzo accelerometro (40) à ̈ montato su un secondo circuito stampato (12) perpendicolarmente a detto primo circuito stampato, ed in cui detti primo e secondo circuiti stampati (11, 12) vengono disposti su piani paralleli ad un asse longitudinale dell’elemento astiforme (Fsx, Fdx) della forcella (F).
- 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui il primo ed il secondo circuito stampato (11, 12) sono inoltre inclinati di 45° rispetto ad un piano (P) di mezzeria longitudinale della ruota (W) del veicolo (M).
- 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui il primo ed il secondo circuito stampato (11, 12) sono inoltre disposti simmetricamente rispetto ad un asse (A) di rotazione della ruota (W).
- 6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui il dispositivo di rilevamento (10) comprende due terne di accelerometri (20, 30, 40) ed in cui una terna di accelerometri viene disposta su un elemento astiforme di destra (Fsx, Fdx) della forcella (F) del veicolo (M) ed una terna di accelerometri viene disposta su un elemento astiforme di sinistra (Fsx, Fdx) della forcella (F).
- 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui le due terne di accelerometri (20, 30, 40) vengono disposte ruotate una rispetto all’altra di 180° intorno ad un asse di sterzo (ST) della forcella (F) con rotazione centrata su l’asse di sterzo (ST).
- 8. Assieme comprendente un dispositivo di rilevamento d’urto (10) ed una forcella (F) atta a supportare una ruota (W) di un veicolo (M), detta forcella (F) comprendendo due elementi astiformi (Fsx, Fdx) e detto dispositivo di rilevamento (10) comprendendo almeno una terna di accelerometri (20, 30, 40) disposti su tre assi (X, Y, Z) tra loro ortogonali, in cui almeno due di detti accelerometri (20, 30, 40) sono montati su almeno un circuito stampato ed in cui detto almeno un circuito stampato à ̈ disposto su un piano parallelo ad un asse longitudinale dell’elemento astiforme (Fsx, Fdx) della forcella (F).
- 9. Assieme secondo la rivendicazione 8, in cui tutti gli accelerometri della terna di accelerometri (20, 30, 40) sono montati su un medesimo circuito stampato.
- 10. Assieme secondo la rivendicazione 8, in cui un primo ed un secondo accelerometro (20, 30) sono complanari e montati su un primo circuito stampato (11) ed un terzo accelerometro (40) Ã ̈ montato su un secondo circuito stampato (12) perpendicolarmente a detto primo circuito stampato, ed in cui detti primo e secondo circuiti stampati (11, 12) sono disposti su piani paralleli ad un asse longitudinale di almeno un elemento astiforme (Fsx, Fdx) della forcella (F).
- 11. Assieme secondo la rivendicazione 10, in cui il primo ed il secondo circuito stampato (11, 12) sono inoltre inclinati di 45° rispetto ad un piano (P) di mezzeria longitudinale passante tra i due elementi astiformi (Fsx, Fdx) di detta forcella (F).
- 12. Assieme secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui il primo ed il secondo circuito stampato (11, 12) sono inoltre disposti simmetricamente rispetto ad un asse (A) di rotazione della ruota (W) passante in zone di estremità dei due elementi astiformi (Fsx, Fdx) di detta forcella (F).
- 13. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 12, in cui il dispositivo di rilevamento (10) comprende due terne di accelerometri (20, 30, 40) ed in cui una terna di accelerometri à ̈ disposta su uno dei due elementi astiformi (Fsx) della forcella (F) ed una terna di accelerometri à ̈ disposta sull’altro dei due elementi astiformi (Fdx) della forcella (F).
- 14. Assieme secondo la rivendicazione 13, in cui le due terne di accelerometri (20, 30, 40) sono disposte ruotate una rispetto all’altra di 180° intorno ad un asse di sterzo della forcella (F) con rotazione centrata su l’asse di sterzo (ST).
- 15. Assieme secondo la rivendicazione 14, in cui le due terne di accelerometri (20, 30, 40) vengono disposte specularmente rispetto ad un piano (P) di mezzeria longitudinale passante tra i due elementi astiformi (Fsx, Fdx) di detta forcella (F) ed asimmetricamente rispetto ad un asse (A) di rotazione della ruota (W) passante in zone di estremità dei due elementi astiformi (Fsx, Fdx) di detta forcella (F).
- 16. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 15, comprendente inoltre un’unità di controllo ricevente atta a ricevere segnali elettrici da detto dispositivo di rilevamento (10) ed almeno un air bag operativamente collegato a detta unità di controllo, in cui detta unità ricevente e detto almeno un air bag sono associati ad un capo di abbigliamento e/o ad un veicolo (M) a ruote.
- 17. Veicolo (M) a ruote comprendente un dispositivo di rilevamento d’urto (10), in cui detto dispositivo di rilevamento (10) à ̈ disposto conformemente ad un metodo di posizionamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, o comprendente un assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 16.
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