ITTO970650A1 - Gruppo sensore di sterzata. - Google Patents

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ITTO970650A1
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magnetic wheel
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Giampiero Rubinato
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Trw Sipea Spa
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Description

D E S C R I Z I O N E
del brevetto per invenzione industriale
La presente invenzione è relativa ad un gruppo sensore di sterzata.
Come è noto, il grande sviluppo dell'elettronica a bordo degli autoveicoli ha portato alla necessità di acquisire numerose informazioni relative allo stato operativo degli autoveicoli stessi.
In particolare, recentemente ha avuto grande sviluppo l'elettronica dedicata all'ausilio alla guida, il quale ha portato alla necessità di rilevare il verso e la velocità angolare di rotazione dello sterzo dell 'autoveicolo.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un gruppo sensore di sterzata che sia semplice, economico ed affidabile.
Secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo sensore di sterzata caratterizzato dal fatto di comprendere una ruota magnetica avente un asse di rotazione, atta ad essere rotazionalmente accoppiata ad un volante di un autoveicolo e presentante una pluralità di primi e secondi poli magnetici di polarità opposta uniformemente distribuiti in modo alternato in corrispondenza di una propria porzione periferica esterna; ed un dispositivo di rilevazione ad effetto Hall atto ad essere fissato ad una carrozzeria dell’autoveicolo in posizione affacciata a detta porzione periferica di detta ruota magnetica e cooperante, in uso, con detta porzione periferica per generare in uscita almeno un segnale di informazione indicativo del valore di una grandezza operativa associata a detto volante.
Per una migliore comprensione della presente invenzione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la figura 1 è una vista prospettica di un gruppo sensore di sterzata realizzato secondo una prima forma realizzativa della presente invenzione;
- la figura 2 è una vista laterale del gruppo sensore di figura 1;
- la figura 3 è una vista prospettica esplosa di un elemento del gruppo sensore di figura 1;
- la figura 4 è una vista frontale di una faccia dell'elemento di figura 3;
- la figura 5 è una vista prospettica esplosa di una parte del gruppo sensore di figura 1;
- la figura 6 è una vista prospettica di un gruppo sensore di sterzata realizzato secondo una seconda forma realizzativa della presente invenzione; e
- la figura 7 è una vista laterale del gruppo sensore di figura 6.
Nelle figure 1 e 2 è indicato con 1, nel suo insieme, un gruppo sensore di sterzata realizzato secondo una prima forma realizzativa della presente invenzione .
Il gruppo sensore di sterzata 1 comprende una ruota magnetica 2 avente asse di rotazione A, preferibilmente realizzata in plastoferrite, destinata ad essere calettata su un albero di trasmissione 4 angolarmente solidale ad un volante (non illustrato) di un autoveicolo (ad esempio calzata ad interferenza sul piantone dello sterzo) , e presentante ad esempio 40 poli magnetici NORD e 40 poli magnetici SUD uniformemente distribuiti in modo alternato in corrispondenza di una propria porzione periferica 6; ed un dispositivo di rilevazione ad effetto Hall 8 atto ad essere fissato ad una porzione di una carrozzeria (non illustrata) dell'autoveicolo in posizione affacciata alla porzione periferica 6 della ruota magnetica 2 e cooperante con la porzione periferica 6 stessa per generare in uscita un segnale di informazione indicativo della velocità, del numero di giri e del verso di rotazione del volante.
Il dispositivo di rilevazione ad effetto Hall 8 comprende, come illustrato più in dettaglio in figura 3, un involucro 10 di forma sostanzialmente scatolata presentante una cavità 12 aperta verso l'albero di trasmissione 4; ed un corpo principale 14 comprendente una porzione di impegno 16 sostanzialmente parallelepipeda mobile all'interno della cavità 12 dell'involucro 10 in una direzione sostanzialmente ortogonale all’asse di rotazione A, ed una porzione di accoppiamento 18 alla ruota magnetica, sporgente dall'involucro 10 e cooperante con la porzione periferica 6 della ruota magnetica 2 nel modo descritto più in dettaglio in seguito.
L'involucro 10 è realizzato preferibilmente in resina poliammidica e comprende una flangia 20 di ancoraggio alla carrozzeria dell'autoveicolo provvista di una coppia di fori passanti 28 per il fissaggio alla carrozzeria dell'autoveicolo, ed una prima ed una seconda porzione 24, 26 di forma approssimativamente parallelepipeda estendentisi da parti opposte della flangia 20.
La prima porzione 24 dell'involucro 10 comprende pareti laterali 30 estendentisi sostanzialmente ortogonali alla flangia 20 e delimitanti tra loro una prima semicavità 32 aperta verso l'esterno e la seconda porzione 26 dell'involucro 10 comprende pareti laterali 34 estendetesi sostanzialmente ortogonali alla flangia 20 ed una parete di fondo 36 parallela alla flangia 20 e delimitante, congiuntamente con le pareti laterali 34, una seconda semicavità 38 formante, congiuntamente con la prima semicavità 32, la cavità 12.
Da una prima delle pareti laterali 34 della seconda porzione 26 dell'involucro 10 si estende inoltre una sporgenza 40 presentante un foro passante 42 in comunicazione con la seconda semicavità 38, all'interno del quale è inserito ad interferenza un elemento tubolare 44, preferibilmente realizzato in materiale HNBR, presentante una superficie esterna corrugata ed attraversato da un cablaggio 46 del gruppo sensore di sterzata 1.
La seconda porzione 26 dell'involucro 10 comprende inoltre una coppia di elementi tubolari 48 (figura 3) estendentisi all'interno della semicavità 32 a partire dalla parete di fondo 36 e verso l’asse di rotazione A; all'interno degli elementi tubolari 48 sono parzialmente alloggiate una coppia di molle 50, le quali sono compresse tra la parete di fondo 36 ed una parete di fondo 52 della porzione di impegno 16 del corpo principale 14, ed agiscono in una direzione ortogonale all’asse di rotazione A per mantenere la porzione di accoppiamento 18 del corpo principale 14 stesso contro la porzione periferica 6 della ruota magnetica 2.
L'involucro 10 è inoltre accoppiato ad una guarnizione 56 anulare, preferibilmente realizzata in materiale HNBR, disposta in battuta contro la flangia 20 nel suo lato rivolto verso la ruota 2.
La porzione di impegno 16 del corpo principale 14 è provvista di quattro denti di aggancio 64 (figura 3), di cui una prima coppia disposta su una faccia della porzione di impegno 16 ed una seconda coppia (non illustrata in figura 3) disposta su una faccia opposta, impegnanti rispettive asole 66 ricavate sulla prima porzione 24 dell'involucro 10 e presentanti forme allungate in una direzione ortogonale all'asse di rotazione A per permettere la traslazione del corpo principale 14 e quindi dei denti di aggancio 64 in una direzione ortogonale all'asse di rotazione A, come spiegato meglio in seguito.
La porzione di accoppiamento 18 del corpo principale 14 presenta una faccia frontale 70 (illustrata in dettaglio nella figura 4) rivolta in uso verso la ruota magnetica 2, definita da una superficie esterna curva concava verso la porzione periferica 6 della ruota magnetica 2 stessa e disposta sostanzialmente coassiale alla ruota magnetica 2 stessa.
In particolare, la faccia frontale 70 presenta uno spallamento mediano 72 perpendicolare all'asse di rotazione A e suddividente la faccia frontale 70 stessa in una porzione arretrata 74 ed in una porzione sporgente 76.
In dettaglio, la porzione arretrata 74 ha un’altezza sostanzialmente pari all'altezza della ruota magnetica 2, è in uso mantenuta dalle molle 50 -in battuta contro la porzione periferica 6 della ruota magnetica 2 e coopera a strisciamento con essa durante i movimenti angolari del volante.
Inoltre, la porzione arretrata 74 della faccia frontale 70 presenta tre incavi 78 disposti tra loro angolarmente affiancati ed equispaziati e definenti sedi per rispettivi elementi sensori ad effetto Hall 80 di tipo noto e quindi non descritti in dettaglio.
In particolare, la profondità degli incavi 78 è studiata in modo tale che, dopo il montaggio degli elementi sensori ad effetto Hall 80 in tali incavi 78, essi presentino una distanza prefissata, tipicamente 0.2 mm, rispetto alla superficie esterna della faccia frontale 70 stessa.
Il corpo principale 14 è ottenuto per costampaggio di un materiale plastico su di un insieme 82 di tre elementi impilati comprendente, come illustrato in esploso in figura 5, un circuito stampato 84 centrale portante i tre elementi sensori 80 ed un circuito elettronico di trattamento 86 dei segnali generati dagli elementi sensori 80 stessi, ed un primo ed un secondo semiguscio 88, 90 laterale di protezione disposti da parti opposte del circuito stampato 84 e realizzati anch'essi in resina poliammidica.
Il circuito stampato 84 ed i due semigusci 88, 90 presentano rispettive facce frontali 92 definenti, quando impilati tra loro, la parte centrale della faccia frontale 70 del corpo principale 14, ed in particolare la faccia frontale 92 del primo semiguscio 88 definisce sia lo spallamento mediano 72 sia la zona della porzione arretrata 74 della faccia frontale 70 stessa sulla quale sono presenti i tre incavi 78 per l'alloggiamento degli elementi sensori ad effetto Hall 80.
Inoltre, per consentire la disposizione degli elementi sensori ad effetto Hall 80 all'interno dei rispettivi incavi 78 durante 1’impilamento del circuito stampato 84 e dei due semigusci 88, 90, il primo semiguscio 88 presenta inoltre tre sedi 94 passanti ricavate sul prolungamento degli incavi 78 ed aventi forma sostanzialmente identica a quella degli elementi sensori ad effetto Hall 80 stessi. In tal modo, durante 1 'impilamento, gli elementi sensori 80 passano attraverso le sedi 94 e si dispongono all'interno dei rispettivi incavi 78, ed all'interno di tali sedi 94 rimangono alloggiati, ad impilamento avvenuto, i terminali di collegamento degli elementi sensori ad effetto Hall 80 al circuito stampato 84.
I due semigusci 88, 90 laterali presentano inoltre cavità 96 atte a contenere il circuito elettronico di trattamento 86 e tutte le parti sporgenti dal circuito stampato 84, come, ad esempio, le saldature dei componenti, ecc. In tal modo, tutti i componenti collegati al circuito stampato 84 risultano protetti sia dagli agenti esterni sia dall'infiltrazione di materiale plastico durante la fase di costampaggio o dall'infiltrazione di acqua durante l'utilizzo a bordo dell'autoveicolo .
II circuito elettronico di trattamento 86 elabora i segnali forniti dagli elementi sensori 80, in modo di per sé noto e quindi non descritto in dettaglio, e fornisce in uscita un unico segnale di informazione indicativo della velocità, del numero di giri e del verso di rotazione del volante.
Il cablaggio 46 del dispositivo di rilevazione 8 comprende da tre cavi elettrici 98, rispettivamente di l'alimentazione, di massa e per il segnale di informazione, collegati al circuito stampato 84, alloggiati in un’unica guaina isolante esterna 99 e fuoriuscenti dal secondo corpo 26 dell'involucro 10 attraverso il foro passante 42 ricavato nell'elemento 40 parallelepipedo .
In uso, la porzione arretrata 74 della faccia frontale 70 è mantenuta dalle molle 50 in battuta contro la porzione periferica 6 della ruota magnetica 2 in modo che gli elementi sensori 80 siano affacciati alla porzione periferica 6 stessa, e coopera a strisciamento con questa durante i movimenti del volante dell'autoveicolo. Inoltre, la porzione periferica 6 della ruota magnetica 2 presenta un bordo circonferenziale di estremità 6a disposto in battuta contro lo spallamento mediano 72 della faccia frontale 70 stessa.
Inoltre, grazie alla possibilità di movimento del corpo principale 14 rispetto all'involucro 10, è possibile recuperare le tolleranze rispetto all'albero di trasmissione 4 in modo da avere una distanza tra gli elementi sensori ad effetto Hall 80 e la superficie laterale 2a della ruota magnetica 2 che garantisca la presenza di un segnale sufficiente per la rilevazione della velocità, del numero di giri e del verso di rotazione del volante.
Durante una sterzata, gli elementi sensori ad effetto Hall 80 rilevano la variazione di campo magnetico dovuta allo scorrimento dei poli magnetici della ruota magnetica 2 e generano rispettivi segnali elettrici variabili tra un primo ed un secondo livello in base al polo magnetico in quel momento ad essi affacciato .
I segnali generati dagli elementi sensori 80 vengono quindi elaborati dal circuito elettronico di trattamento 86, il quale fornisce quindi in uscita il segnale di informazione indicativo della velocità, del numero di giri e del verso di rotazione del volante.
In particolare, utilizzando tre elementi sensori 80 ad effetto Hall ed una ruota magnetica 2 ad 80 poli magnetici, il-gruppo sensore di sterzata 1 presenta una risoluzione angolare di 1.5°.
Secondo una prima variante non illustrata, il circuito elettronico di trattamento 86 può non essere previsto e quindi all'utente sono disponibili, anziché il segnale di informazione indicativo della velocità, del numero di giri e del verso di rotazione del volante, direttamente i segnali elettrici generati dagli elementi sensori 80, che dovranno quindi essere elaborati per ricavare le suddette informazioni. In tal caso, i cavi elettrici 98 collegati al circuito stampato 84 sono cinque, di cui tre per i segnali elettrici generati dagli elementi sensori 80 e due per la tensione di alimentazione e di massa.
Secondo una ulteriore variante non illustrata, il circuito elettronico di trattamento 86 può fornire in uscita, oltre al segnale di informazione, anche un ulteriore segnale elettrico ad impulsi, in cui ciascun impulso è indicativo di un cambio di verso di rotazione del volante. In questo caso, i cavi elettrici 98 collegati al circuito stampato 84 sono quattro, di cui uno per il segnale di informazione, uno per il segnale ad impulsi, e due per la tensione di alimentazione e di massa.
Nelle figure 4 e 5 è indicato con 1’, nel suo insieme, un -gruppo sensore di sterzata realizzato secondo una seconda forma realizzativa della presente invenzione .
Il gruppo sensore di sterzata 1' è sostanzialmente simile al gruppo sensore di sterzata 1 e differisce da quest'ultimo per il fatto di comprendere inoltre un elemento distanziatore 100 estendentesi a sbalzo dalla porzione sporgente 76 delle faccia frontale 70 a partire da un bordo di estremità della porzione sporgente 76 stessa e verso l'albero di trasmissione 4.
In particolare, l'elemento distanziatore 100 ha in sezione trasversale forma sostanzialmente ad L e comprende una prima parete 102 estendetesi sostanzialmente ortogonale alla faccia frontale 70 del corpo principale 14 ed avente una lunghezza prefissata, ed una seconda parete 104 estendentesi sostanzialmente ortogonale alla prima parete 102e presentante una faccia frontale 106 rivolta verso l'albero di trasmissione 4 sostanzialmente coassiale all'albero di trasmissione 4 stesso .
In uso, la faccia frontale 106 della seconda parete 104 dell'elemento distanziatore 100 è mantenuta dalle molle 50 in battuta contro la superficie laterale 4a dell'albero di trasmissione 4 e la lunghezza della prima parete 102 è tale che la porzione arretrata 74 della faccia frontale 70 del corpo principale 14 è affacciata alla, ma non striscia sulla, porzione periferica 6 della ruota magnetica 2.
Inoltre, la lunghezza della prima parete 102 è tale che la distanza tra la porzione periferica 2a della ruota magnetica 2 e gli elementi sensori 80 ad effetto Hall sia compresa in un intervallo di valori prefissato in modo da garantire la presenza di un segnale sufficiente per la rilevazione della velocità, del numero di giri e del verso di rotazione del volante.
Con la seconda forma di realizzazione, non vi è più strisciamento tra la porzione arretrata 74 della faccia frontale 70 del corpo principale 14 e la porzione periferica 6 della ruota magnetica 2, evitando così l'usura delle porzioni stesse e quindi la formazione di polvere tra gli elementi sensori ad effetto Hall 80 e i poli magnetici.
Risulta infine chiaro che al gruppo sensore di sterzata 1, 1' qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito protettivo della presente invenzione.

Claims (12)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Gruppo sensore di sterzata caratterizzato dal fatto di comprendere una ruota magnetica (2) avente un asse di rotazione (A), atta ad essere rotazionalmente accoppiata ad un volante di un autoveicolo e presentante una pluralità di primi e secondi poli magnetici di polarità opposta uniformemente distribuiti in modo alternato in corrispondenza di una propria porzione periferica (6) esterna; ed un dispositivo di rilevazione ad effetto Hall (8) atto ad essere fissato ad una carrozzeria dell'autoveicolo in posizione affacciata a detta porzione periferica (6) di detta ruota magnetica (2) e cooperante, in uso, con detta porzione periferica (6) per generare in uscita almeno un segnale di informazione indicativo del valore di una grandezza operativa associata a detto volante.
  2. 2. Gruppo sensore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta ruota magnetica (2) è atta ad essere calettata su un albero di trasmissione (4) rotazionalmente solidale a detto volante e dal fatto che detto dispositivo di rilevazione ad effetto Hall (8) comprende un corpo principale (14) presentante una faccia frontale (70) disposta affacciata ed adiacente a detta porzione periferica (6) di detta ruota magnetica (2); detto corpo principale (14) portando in corrispondenza di detta faccia frontale (70) elementi sensori ad effetto Hall (80) affiancati tra loro; detto corpo principale (14) presentando inoltre una superficie di riscontro (74, 106) avente una distanza prefissata da detti elementi sensori ad effetto Hall (80) ed atta a disporsi in uso in battuta contro una superficie di battuta (4a, 6) solidale a detta ruota magnetica (2).
  3. 3. Gruppo sensore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta faccia frontale (70) è definita da una superficie esterna curva concava verso detta porzione periferica (6) di detta ruota magnetica (2), è in uso sostanzialmente coassiale a detta ruota magnetica (2) e presenta incavi (78) disposti tra loro angolarmente affiancati, definenti sedi per rispettivi detti elementi sensori ad effetto Hall (80).
  4. 4. Gruppo sensore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta faccia frontale (70) presenta uno -spallamento mediano (72) suddividente la faccia frontale (70) stessa in una porzione arretrata (74) ed in una porzione sporgente (76); detta porzione arretrata (74) essendo disposta, in uso, adiacente ed affacciata a detta porzione periferica (6) di detta ruota magnetica (2) e presentando detti incavi (78).
  5. 5. Gruppo sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di rilevazione ad effetto Hall (8) comprende un involucro (10) atto ad essere rigidamente fissato a detta carrozzeria di detto autoveicolo e presentante una cavità (12) aperta, in uso, verso detto albero di trasmissione (4); e dal fatto che detto corpo principale (14) comprende una porzione di impegno (16) mobile all'interno di detta cavità (12) di detto involucro (10), ed una porzione di accoppiamento (18) alla ruota magnetica (2) sporgente dall'involucro (10), cooperante in uso con detta porzione periferica (6) di detta ruota magnetica (2) e presentante una faccia rivolta verso detta ruota magnetica (2) definente detta faccia frontale (70).
  6. 6. Gruppo sensore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta porzione di impegno (16) è provvista di denti di aggancio (64) impegnanti rispettive asole (66) ricavate su detto involucro (10) e presentanti forme allungate in una direzione trasversale a detto asse di rotazione (A); e dal fatto che detto dispositivo di rilevazione ad effetto Hall (8) comprende inoltre mezzi elastici (50) interposti tra detto involucro (10) e detta porzione di impegno (16) ed agenti in una direzione trasversale a detto asse di rotazione (A) per mantenere detto corpo principale (14) contro detta porzione periferica (6) di detta ruota magnetica (2).
  7. 7. Gruppo sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, caratterizzato dal fatto che una superficie laterale (2a) di detta ruota magnetica (2) definisce detta superficie di battuta e dal fatto che detta porzione arretrata (74) dì detta faccia frontale (70) definisce detta superficie di riscontro.
  8. 8. Gruppo sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, caratterizzato dal fatto che una superficie laterale (4a) di detto albero di trasmissione (4) definisce detta superficie dì battuta e dal fatto che detto corpo principale (14) comprende un elemento distanziatore (100) estendentesi a sbalzo da detta porzione sporgente (76) dì detta faccia frontale (70) in una direzione trasversale a detto asse di rotazione (A), avente una lunghezza prefissata e presentante una faccia frontale (106) rivolta verso detto albero di trasmissione (4) coassiale all'albero di trasmissione (4) stesso definente detta superficie di riscontro.
  9. 9. Gruppo sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 8, caratterizzato dal fatto che detto corpo principale (14) è ottenuto per costampaggio di un materiale plastico su di un insieme (82) di tre elementi impilati comprendente un circuito stampato (84) centrale portante detti elementi sensori (80), ed un primo ed un secondo semiguscio (88, 90) laterali di protezione disposti da parti opposte di detto circuito stampato (84).
  10. 10. Gruppo sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta grandezza operativa associata a detto volante comprende la velocità di rotazione, il numero di giri ed il verso di rotazione di detto volante.
  11. 11. Dispositivo di rilevazione ad effetto Hall per un gruppo sensore di sterzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10.
  12. 12. Gruppo sensore di sterzata, sostanzialmente come descritto con riferimento ai disegni allegati.
IT97TO000650A 1997-07-18 1997-07-18 Gruppo sensore di sterzata. IT1293463B1 (it)

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