IT201900009555A1

IT201900009555A1 - Metodo e sistema per stimare l'usura del battistrada di uno pneumatico

Info

Publication number: IT201900009555A1
Application number: IT102019000009555A
Authority: IT
Inventors: Roberto Lombardi
Original assignee: Bridgestone Europe Nv Sa
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2020-12-20
Also published as: EP3753754B1; EP3753754A1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“METODO E SISTEMA PER STIMARE L'USURA DEL BATTISTRADA DI UNO PNEUMATICO”

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione è relativa ad un metodo e ad un sistema per stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico.

ARTE ANTERIORE

Come noto, quando il battistrada di uno pneumatico si usura, le prestazioni dello pneumatico stesso cambiano (degradano) notevolmente. Di conseguenza, per migliorare la sicurezza di un veicolo, risulta di fondamentale importanza poter rilevare in modo affidabile lo stato di usura di uno pneumatico.

Le metodologie note per rilevare lo stato di usura di uno pneumatico prevedono l’impiego di un modello di stima basato su una pluralità di parametri. In particolare, tali metodi utilizzano le informazioni relative allo stato di funzionamento del veicolo su cui è montato detto penumatico (come ad esempio, il carico oppure l’accelerazione) e informazioni ambientali (come, ad esempio, le condizioni della pavimentazione stradale percorsa e le condizioni atmosferiche).

Tali metodologie non sono però facilmente implementabili dal momento che richiedono un elevato onere computazionale.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un metodo per stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico che sia esente dagli inconvenienti dello stato della tecnica e sia, in particolare, di facile ed economica implementazione.

Ulteriore scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un sistema per stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico che sia esente dagli inconvenienti dello stato della tecnica e sia, in particolare, di facile ed economica realizzazione.

Secondo la presente invenzione vengono forniti un metodo ed un sistema per stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico secondo quanto stabilito nelle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

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

- la figura 1 illustra schematicamente una prima forma di realizzazione di un sistema che implementa il metodo per stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 illustra schematicamente una prima variante del sistema della figura 1; e

- la figura 3 illustra schematicamente una seconda variante del sistema della figura 1.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Partendo dai risultati dei test eseguiti, la richiedente ha concepito e sviluppato una metodologia innovativa descritta nella trattazione che segue per stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico.

In particolare, usurandosi il battistrada, si riduce progressivamente il diametro e, di conseguenza, la circonferenza di uno pneumatico. Pertanto, a parità di lunghezza da percorrere, saranno necessari un maggior numero di giri per uno penumatico usurato rispetto ad uno penumatico nuovo.

La richiedente ha quindi verificato sperimentalmente che la differenza in numero di giri per percorrere una determinata distanza durante una fase di test fra uno penumatico nuovo ed un pneumatico usurato è proporzionale allo stato di usura del battistrada dello pneumatico.

La metodologia innovativa per stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico è attuata da un sistema illustrato nella figura 1 comprendente un dispositivo 11 di acquisizione che è installato a bordo di un veicolo a motore dotato di due o più ruote, ciascuna dotata di uno pneumatico, ed accoppiato ad un bus 20 di veicolo (ad esempio, basato su Controller Area Network (CAN) bus standard) di detto veicolo a motore. Il sistema comprende inoltre un dispositivo 12 di elaborazione che è connesso, in modo cablato o senza fili, al dispositivo 11 di acquisizione.

Il dispositivo 11 di acquisizione è configurato per acquisire, dal bus 20 di veicolo, segnali indicativi del numero di giri Rev di dette due o più ruote. Inoltre, il dispositivo 11 di acquisizione è configurato per fornire in uscita grandezze indicative del numero di giri Rev di dette due o più ruote.

Il dispositivo 11 di acquisizione è inoltre configurato per acquisire, dal bus 20 di veicolo, segnali legati alla guida del veicolo a motore. In particolare, il dispositivo 11 di acquisizione è configurato per acquisire, dal bus 20 di veicolo, informazioni relative alla posizione del veicolo (tramite il segnale GPS).

Infine, il dispositivo 11 di acquisizione è configurato per acquisire, dal bus 20 di veicolo, segnali legati alla pressione P di gonfiaggio dello pneumatico (rilevata mediante un sistema di monitoraggio della pressione degli pneumatici). Inoltre, il dispositivo 11 di acquisizione è configurato per fornire in uscita grandezze indicative della pressione P di gonfiaggio dello pneumatico.

Secondo una prima variante del sistema illustrata nella figura 3, il dispositivo 12 di elaborazione è implementato/realizzato per mezzo di un sistema di calcolo di tipo cloud che è remotamente connesso senza fili al dispositivo 11 di acquisizione (ad esempio, attraverso una o più tecnologie per comunicazioni mobili, quali GSM, GPRS, UMTS,).

Diversamente, in una seconda variante del sistema illustrata nella figura 2, il dispositivo 12 di elaborazione è implementato/realizzato per mezzo di una centralina 12 elettronica di controllo (“Electronic Control Unit” - ECU) (autoveicolistica) installata a bordo del veicolo 2 a motore. La centralina elettronica di controllo può convenientemente essere una centralina specificatamente dedicata a stimare l’usura del battistrada degli pneumatici, oppure e preferibilmente può essere una centralina dedicata a diversi compiti che includono anche stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico.

Viene di seguito descritta la metodologia per calcolare una grandezza WS indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico. In particolare, la grandezza WS indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico è espressa mediante la formula che segue:

in cui

WS grandezza indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico;

OTD spessore del battistrada da nuovo (quando il battistrada non è usurato);

TD distanza percorsa durante la fase di test dallo pneumatico;

Rev numero attuale di giri dello pneumatico necessari a percorrere la distanza TD;

CNEW circonferenza iniziale del battistrada, quando lo pneumatico non è usurato e in condizioni di pressione di gonfiaggio nominale.

Come risulta evidente, la grandezza WS è espressa percentualmente e rappresenta lo spessore rimanente del battistrada rispetto allo spessore del battistrada da nuovo. La grandezza WS è infatti determinata in modo tale che più è alto il valore della grandezza WS, meno è consumato il battistrada dello pneumatico, e viceversa (più è basso il valore della grandezza WS, più è consumato il battistrada dello pneumatico). Quando la grandezza WS è pari al 100% significa che lo pneumatico è sostanzialmente nuovo e il battistrada non è usurato mentre, al contrario, quando la grandezza WS è pari allo 0% significa che lo pneumatico è sostanzialmente liscio, con il battistrada completamente usurato.

Come già evidenziato, la formula [1] si applica nel caso in cui lo pneumatico sia in condizioni di pressione di gonfiaggio nominale.

In tutti gli altri casi (con pressioni di gonfiaggio diverse dalla pressione di gonfiaggio nominale), invece, la grandezza WS indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico può essere espressa mediante la formula generica che segue:

in cui

WS grandezza indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico;

OTD spessore del battistrada da nuovo (quando il battistrada non è usurato);

TD distanza percorsa durante la fase di test dallo pneumatico;

C circonferenza del battistrada da nuovo (quando il battistrada non è usurato); variabile in funzione della pressione di gonfiaggio dello pneumatico.

La distanza TD da percorrere durante la fase di test dello pneumatico è maggiore di 1 km. Preferibilmente, la distanza TD da percorrere durante la fase di test dallo pneumatico è compresa fra 3 e 5 km. Si è verificato sperimentalmente che una distanza TD da percorrere durante la fase di test dallo pneumatico compresa fra 3 e 5 km consente di ridurre in modo considerevole gli effetti del sistema frenante e delle difformità nelle condizioni di guida.

La richiedente ha inoltre verificato sperimentalmente che la grandezza WS indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico è influenzata da alcune grandezze, fra le quali, in particolare, la pressione di gonfiaggio dello pneumatico (quando diversa dalla pressione di gonfiaggio nominale). Inoltre, la grandezza WS indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico è influenzata dall’azione frenante e dalla velocità del veicolo a motore.

In particolare, la pressione di gonfiaggio dello pneumatico influenza il valore della circonferenza C del battistrada.

Il valore della circonferenza C del battistrada da nuovo, quando il battistrada non è usurato, è quindi calcolato in modo da tenere conto degli effetti della pressione di gonfiaggio.

In particolare, il valore della circonferenza C del battistrada da nuovo è calcolato mediante la formula che segue:

in cui

C circonferenza del battistrada da nuovo, quando lo pneumatico non è usurato;

C0 circonferenza del battistrada quando lo pneumatico è sgonfio;

K coefficiente di correlazione; e

P pressione di gonfiaggio dello pneumatico (rilevata mediante un sistema di monitoraggio della pressione degli pneumatici).

A sua volta, il coefficiente K di correlazione è calcolato mediante la formula che segue:

in cui

CNEW circonferenza del battistrada da nuovo, quando lo pneumatico non è usurato e in condizioni di pressione di gonfiaggio nominale;

C0 circonferenza del battistrada quando lo pneumatico è sgonfio;

K coefficiente di correlazione; e

PN pressione di gonfiaggio nominale dello pneumatico.

Inoltre, in alcune condizioni, l’azione frenante del veicolo può ridurre il numero attuale di giri Rev dello pneumatico necessari a percorrere la distanza TD durante la fase di test dello pneumatico; ad esempio, nel caso in cui non ci sia un puro rotolamento dello pneumatico in fase di frenata (ma, bensì, lo pneumatico venga trascinato in fase di frenata), il numero attuale di giri Rev dello pneumatico si riduce.

Per tenere conto degli eventuali effetti dell’azione frenante del veicolo, secondo una prima variante, la fase di test in cui calcolare la grandezza WS indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico è realizzata esclusivamente su tratti rettilinei in cui non viene azionato il sistema frenante del veicolo (ad esempio, su autostrade).

Secondo una ulteriore variante, la grandezza WS indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico viene corretta attraverso un fattore K1 indicativo della azione frenante del veicolo durante la fase di test.

Inoltre, la velocità del veicolo potrebbe ridurre il numero attuale di giri Rev dello pneumatico necessari a percorrere la distanza TD durante la fase di test dello pneumatico.

Per tenere conto degli eventuali effetti della velocità del veicolo, secondo una prima variante, la fase di test in cui calcolare la grandezza WS indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico è realizzata esclusivamente quando la velocità del veicolo si mantiene al di sotto di un valore limite (ad esempio, nel caso di un autocarro il valore limite è pari a 70 km/h). Il valore limite viene determinato in una fase preliminare ed è sostanzialmente variabile in funzione della tipologia del veicolo a motore.

Secondo una ulteriore variante, la grandezza WS indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico viene corretta attraverso un fattore K2 indicativo della velocità del veicolo durante la fase di test. Preferibilmente, il fattore K2 è variabile in funzione del rapporto oppure della differenza fra la velocità media del veicolo sulla distanza TD percorsa durante la fase di test e il valore limite di velocità.

Per quanto riguarda le grandezze utilizzate nelle formule da [1] a [4] soprariportate, appare evidente che lo spessore OTD iniziale del battistrada (quando il battistrada non è usurato) e la circonferenza CNEW iniziale del battistrada (quando il battistrada non è usurato e in condizioni di pressione di gonfiaggio nominale) sono forniti dal costruttore dello pneumatico e memorizzate all’interno del dispositivo 12 di elaborazione. Analogamente, anche le informazioni relative alla circonferenza C0 del battistrada quando lo pneumatico è sgonfio e alla pressione PN di gonfiaggio nominale dello pneumatico sono forniti dal costruttore dello pneumatico e memorizzate all’interno del dispositivo 12 di elaborazione.

Le informazioni relative alla distanza percorsa durante la fase di test dello pneumatico fino a raggiungere la distanza TD sono recuperate tramite il segnale GPS del veicolo.

Facendo di nuovo riferimento alla figura 1, il sistema include inoltre un dispositivo 13 di notifica configurato per informare un utente associato a detto veicolo a motore (ad esempio, un conducente e/o un proprietario dello stesso) dell’usura rilevata, cioè dello spessore rimanente del battistrada (espresso attraverso la grandezza WS). In particolare, il dispositivo 13 di notifica è configurato per informare un utente nel caso in cui la grandezza WS sia minore oppure uguale a un valore SV di sicurezza (pari ad esempio al 60%).

Secondo la variante illustrata nella figura 3, il dispositivo 13 di notifica è implementato/realizzato per mezzo di un dispositivo elettronico di comunicazione 13 (quale uno smartphone, un tablet, un laptop, un computer da tavolo, una smart TV, uno smartwatch, ecc.) dell’utente 3 del veicolo 2 a motore, e che è remotamente connesso al sistema di calcolo di tipo cloud 12 attraverso una o più reti cablate e/o senza fili.

Secondo la variante illustrata nella figura 2 invece, il dispositivo 13 di notifica è implementato/realizzato per mezzo di un’Interfaccia Uomo-Macchina (“Human-Machine Interface” - HMI) 13 prevista a bordo del veicolo 2 a motore, attraverso la quale la ECU 12 può informare il conducente del veicolo a motore attraverso un avviso grafico e/o sonoro prodotto dalla HMI 13 (che, pertanto, può convenientemente comprendere uno schermo e/o un segnalatore grafico/acustico).

Da quanto precede, è inoltre importante evidenziare che la metodologia innovativa per stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico fin qui descritta consente di calcolare simultaneamente ed in modo indipendente la grandezza WS indicativa dello stato di usura del battistrada di ciascuno pneumatico di cui è dotato il veicolo. Infatti, il dispositivo 11 di acquisizione può essere convenientemente configurato per acquisire segnali e, quindi, fornire in uscita grandezze indicative del numero Rev di giri di ciascuna ruota del veicolo a motore; il dispositivo 12 di elaborazione può essere convenientemente programmato per calcolare la grandezza WS per ciascuna ruota del veicolo a motore; ed il dispositivo 13 di notifica può essere convenientemente configurato per, segnalare all’utente quale pneumatico è eccessivamente usurato.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Un metodo per stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico che prevede di calcolare, durante una fase di test, una grandezza (WS) indicativa dello spessore rimanente del battistrada rispetto allo spessore del battistrada da nuovo mediante la formula:

in cui WS grandezza indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico; OTD spessore del battistrada da nuovo (quando il battistrada non è usurato); TD distanza percorsa dallo pneumatico durante la fase di test; Rev numero corrente di giri dello pneumatico necessari a percorrere la detta distanza (TD); C circonferenza del battistrada da nuovo (quando il battistrada non è usurato); variabile in funzione della pressione (P) di gonfiaggio dello pneumatico. 2.- Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui, quando la pressione (P) di gonfiaggio dello pneumatico è diversa dalla pressione (PN) nominale di gonfiaggio, la circonferenza (C) del battistrada da nuovo è calcolata mediante la formula:

in cui C circonferenza del battistrada da nuovo (quando il battistrada non è usurato) quando la pressione (P) di gonfiaggio dello pneumatico è diversa dalla pressione (PN) nominale di gonfiaggio; C0 circonferenza del battistrada quando lo pneumatico è sgonfio; K coefficiente di correlazione; e P pressione di gonfiaggio dello pneumatico. 3.- Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui il coefficiente (K) di correlazione è calcolato mediante la formula:

in cui CNEW circonferenza del battistrada da nuovo (quando il battistrada non è usurato) e in condizioni di pressione (PN) di gonfiaggio nominale; C0 circonferenza del battistrada quando lo pneumatico è sgonfio; K coefficiente di correlazione; e PN pressione di gonfiaggio nominale dello pneumatico. 4.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui la distanza (TD) da percorrere durante la fase di test è maggiore di 1 km; preferibilmente, la distanza (TD) da percorrere durante la fase di test è compresa fra 3 e 5 km. 5.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di test è realizzata esclusivamente su tratti rettilinei in cui non viene azionato il sistema frenante del veicolo provvisto dello pneumatico. 6.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui la grandezza (WS) indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico è corretta attraverso un primo fattore (K1) indicativo della azione frenante del veicolo provvisto dello pneumatico durante la fase di test. 7.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti e comprendente le ulteriori fasi di: determinare un valore limite della velocità del veicolo provvisto dello pneumatico; e realizzare la fase di test esclusivamente quando la velocità del veicolo si mantiene al di sotto del valore limite. 8.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti e comprendente l’ulteriore fase di correggere la grandezza (WS) indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico attraverso un secondo fattore (K2) indicativo della velocità del veicolo provvisto dello pneumatico durante la fase di test. 9.- Metodo secondo la rivendicazione 8 e comprendente e ulteriori fasi di determinare un valore limite della velocità del veicolo provvisto dello pneumatico; e calcolare il secondo fattore (K2) in funzione del rapporto oppure della differenza fra la velocità media del veicolo sulla distanza (TD) percorsa durante la fase di test e il detto valore limite. 10.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti e comprendente l’ulteriore fase di informare un utente nel caso in cui la grandezza (WS) indicativa dello stato di usura del battistrada sia minore oppure uguale a un valore (SV) di sicurezza. 11.- Sistema (1) per stimare l’usura del battistrada di uno pneumatico comprendente un dispositivo di acquisizione ed un dispositivo (12) di elaborazione; in cui il dispositivo (11) di acquisizione è: • installato a bordo di un veicolo (2) a motore dotato di due o più ruote dotate di pneumatici; • accoppiato a un bus (20) di veicolo del veicolo a motore; e • configurato per - acquisire, dal bus (20) di veicolo, segnali indicativi del numero (Rev) di giri di una ruota di detto veicolo a motore e informazioni relative alla posizione del veicolo; e - fornire in uscita grandezze indicative del numero (Rev) di giri della ruota di detto veicolo a motore e informazioni relative alla posizione del veicolo; ed in cui il dispositivo (12) di elaborazione è: • configurato per ricevere, dal dispositivo (11) di acquisizione, le grandezze indicative del numero (Rev) di giri della ruota di detto veicolo a motore e informazioni relative alla posizione del veicolo; e • programmato per - elaborare le grandezze relative al numero (Rev) di giri della ruota di detto veicolo a motore e le informazioni relative alla posizione del veicolo; e - calcolare, sulla base del numero (Rev) di giri della ruota di detto veicolo a motore, delle informazioni relative alla posizione del veicolo e della pressione di gonfiaggio dello pneumatico, una grandezza (WS) indicativa dello stato di usura del battistrada dello pneumatico. 12.- Sistema secondo la rivendicazione 11, in cui il dispositivo (12) di elaborazione è un sistema di calcolo di tipo cloud che è remotamente connesso senza fili al dispositivo (11) di acquisizione. 13.- Sistema secondo la rivendicazione 11 oppure 12, in cui il dispositivo (12) di elaborazione è una centralina elettronica di controllo installata a bordo del veicolo (2) a motore.