La SKF ha creato una gamma completa di sistemi di sterzo elettrico steer-by-wire, adattabili ai veicoli più diversi.

I costruttori di veicoli off-highway stanno affrontando una forte richiesta dal mercato volta a ridurre i costi delle macchine aumentandone, nel contempo, l’affidabilità e la produttività. Inoltre c’è un’attenzione sempre maggiore verso il miglioramento dell’ergonomia e del comfort del guidatore per un utilizzo ottimale della macchina in tutte le condizioni di lavoro.

Tutti questi fattori portano alla necessità di soluzioni sempre più innovative, affidabili e competitive, capaci di garantire la più elevata qualità nella performance del veicolo.

Per questo la SKF ha creato una gamma completa di sistemi di sterzo elettrico steer-by-wire, che si adattano alle più diverse tipologie di sterzo e di veicoli.

Pensate per un utilizzo plug and play, queste unità modulari offrono ai costruttori di veicoli industriali l’opportunità di progettare e realizzare le cabine di comando seguendo e assecondando le necessità del guidatore e del tipo di veicolo.

Le unità sterzo SKF posso sostituire le ingombranti colonne meccaniche con un prodotto compatto, che può essere installato dovunque per massimizzare il comfort e la sicurezza di guida. Grazie ai suoi sensori, lo steer-by-wire può trasformare i comandi del guidatore in segnali verso l’attuatore sterzante. In pratica, quando l’operatore gira il volante, viene inviato un segnale elettrico all’unità di controllo, la quale lo elabora e invia un comando di posizione all’attuatore che fa sterzare le ruote. Il sistema si chiude con un sensore che rileva la posizione delle ruote e fornisce l’informazione al controllo che può effettuare eventuali correzioni.

Qualunque sia l’applicazione – costruzioni, agricoltura o movimento materiali – le unità SKF, robuste, compatte ed esenti da manutenzione, permettono agli OEM di applicare la tecnologia steer-by-wire in maniera veloce ed efficiente.

La SKF ha una vasta conoscenza della meccatronica con soluzioni sviluppate, per esempio, per l’industria automobilistica, aerospaziale e off-highway. Basandosi su questa esperienza, l’azienda offre una tecnologia provata e certificata, che consente un notevole risparmio in fase progettuale e di sviluppo.

Idee solide

Nel 2000 la SKF ha presentato la sua prima unità sterzo, accolta dal mercato con entusiasmo. Questa unità incorpora una tecnologia nella realizzazione dei sensori utilizzata per molti anni nei cuscinetti SKF, basata su un segnale di posizione di tipo open collector con 128 incrementi per giro.

Il design dell’unità è particolarmente robusto e compatto e trova un largo impiego, per esempio, nei carrelli elevatori.

Le caratteristiche richieste a un’unità sterzo variano drasticamente secondo il tipo di veicolo. Ecco perché la SKF ha scelto di ampliare l‘offerta in modo che la maggior parte, se non la totalità, dei requisiti nel design del mezzo possano essere soddisfatti attraverso questi sistemi plug and play. Le unità possono essere integrate sia in apparati elettro-meccanici che elettro-idraulici, sostituendo le costose connessioni meccaniche. La semplicità sta nel fatto che gli OEM possono montare l’unità SKF su un supporto, avvitare un volante sull’albero e collegare direttamente i connettori.

La SKF ha successivamente proposto le unità AHE-5700 e AHE-5800 per rispondere alle diverse esigenze del mercato. La serie AHE-5700 è equipaggiata di serie con un sensore incrementale ad alta risoluzione, che può fornire 512 impulsi per giro. Grazie a questa caratteristica la si può impiegare in maniera proficua laddove è critico avere un controllo preciso delle ruote. La serie AHE-5800, invece, fornisce un segnale in uscita analogico che rende possibile la misura della posizione assoluta in un giro del volante. In questo modo è possibile implementare funzionalità aggiuntive, quali l’allineamento delle ruote sterzanti con il volante, in applicazioni dove è importante mantenere la direzionalità per incrementare il comfort del guidatore.

Tutti e tre i tipi di unità utilizzano sensori con sonde ad effetto Hall, non contattanti con ridondanza del segnale di uscita, per garantire gli standard di sicurezza richiesti dalle applicazioni steer-by-wire.

In aggiunta a queste tre tipologie, la SKF ha recentemente introdotto la serie ADD 7000. Questa unità, in grado di sopportare elevati stress meccanici, va incontro alla richiesta del mercato per un sistema in grado di creare un feedback passivo dalle ruote al volante. Tale feedback fornisce al guidatore le informazioni sulla sterzata e sulla guida del veicolo, aumentando la controllabilità e il comfort. Il feedback è creato tramite un freno elettro-magnetico. Grazie a una funzione programmabile è possibile simulare una resistenza sul volante per evitare che il guidatore lo giri più velocemente di quanto il sistema possa effettivamente tollerare. Inoltre è possibile impostare dei fine corsa virtuali per dare all’utente l’informazione che le ruote hanno raggiunto il massimo angolo di sterzata possibile. Lo scopo di tutte queste funzionalità è di migliorare l’esperienza di guida e replicare il più possibile le sensazioni date da uno sterzo tradizionale. Inoltre l’unità SKF ADD 7000 integra due interfacce CAN indipendenti e due microprocessori programmabili.

Poiché molti veicoli off-highway lavorano in ambienti difficili, le unità sterzo devono essere robuste e prevedere una ridondanza dei componenti per garantire la sicurezza del sistema. Inoltre i sensori di posizione utilizzano un sistema di misura senza contatto, che li protegge dall‘usura meccanica e permette loro di soddisfare i requisiti di durata richiesti da produttori e utilizzatori. La parte elettrica è infine protetta da un alloggiamento resistente alla corrosione, che può essere montato in qualsiasi posizione.

Sono prodotti, quindi, che non richiedono alcun tipo di manutenzione.

Un mondo di applicazioni

Antesignana dei sistemi steer-by-wire, la SKF può dimostrare gli innumerevoli benefici fruibili quando si passa da un sistema meccanico o idraulico convenzionale a un sistema steer-by-wire. Infatti l’azienda è stata una delle prime a mostrare questa tecnologia tramite una concept car, la Bertone-SKF FILO, esposta nel 2001 al Salone dell’auto di Ginevra. Con questo prototipo si è mostrato quella che sarà l’automobile del futuro, con un design degli interni completamente rivisto grazie alla tecnologia drive-by-wire. Per il segmento off-highway, invece, la SKF ha sviluppato l’E-Truck, un carrello elevatore equipaggiato con un sistema steer-by-wire e affiancato da altre funzionalità utilizzabili in applicazioni quali agricoltura, nautica e costruzioni.

Negli anni la SKF ha collaborato con un grande numero di costruttori per sviluppare soluzioni che hanno evidenti benefici sia per il produttore che per l’utilizzatore finale. Ecco alcuni esempi:

Costruzioni

Nel segmento delle costruzioni la SKF ha fornito i suoi sistemi per un’ampia gamma di veicoli, inclusi i rulli compressori.

In questa applicazione si è ottenuta una guida precisa e accurata migliorando altresì l’ergonomia della cabina. Non essendoci più la colonna sterzo, c’è più spazio per il guidatore e l’intera cabina è in grado di soddisfare le future normative sulle vibrazioni e sul rumore. Dal punto di vista del produttore, una soluzione plug and play permette di costruire la cabina indipendentemente dal veicolo, consentendo un design e un sistema di assemblaggio completamente modulare.

I pavimentatori, invece, sono macchine per lavori pesanti, che devono soddisfare le richieste per una precisa e consistente pavimentazione. La soluzione steer-by-wire permette di ottimizzare il design degli interni per ottenere una migliore visibilità dell’operatore, una più veloce risposta ai comandi e un’ergonomia migliorata.

Carrelli elevatori

L’affidabilità è fondamentale per i carrelli elevatori, i quali operano in condizioni di costante attività, sono soggetti a frequenti shock di bassa entità e devono lavorare alle più diverse temperature, incluse le zone refrigerate. Per l’OEM, utilizzare le unità AHE significa avere un processo di installazione più semplice, un minor numero di componenti utilizzati e l’affidabilità garantita dal marchio SKF.

Tutto ciò consente inoltre di ridurre i costi utilizzando la stessa soluzione su altri veicoli simili, come i caricatori laterali o le macchine raccoglitrici.

Agricoltura

Il trend attuale nel settore agricolo è migliorare la produttività e le prestazioni nelle diverse situazioni di lavoro della macchina. Ad esempio, nel caso di trattori utilizzati in retromarcia per la lavorazione del terreno, è possibile sfruttare il minimo ingombro dell’unità steer-by-wire per permettere all’operatore di ruotare il sedile di 180° e controllare agevolmente la direzione di marcia. Tutto questo semplicemente integrando il volante nel bracciolo del sedile.

Il design compatto delle unità SKF non pone limiti all’immaginazione. Inoltre, grazie ai protocolli di comunicazione integrati, è possibile interfacciare direttamente l’unità con sistemi di automazione, quali la navigazione GPS, per implementare funzionalità ancora più innovative.

Movimentazione Container

L’utilizzo dei container per il trasporto delle merci si è sviluppato negli anni ’50 e ha portato a una rivisitazione del design e delle strutture dei porti. Sono stati sviluppati gru e veicoli speciali per caricare e scaricare le navi, per trasportare e immagazzinare nei terminali i container o per caricare i medesimi su camion e treni. Nel 2002 il 60% delle merci trasportate è passato da un container. La globalizzazione ha incrementato ancora di più il volume di merci trasportate e il numero di stazioni container e relativi equipaggiamenti è aumentato.

Gru, carrelli a portale e carrelli frontali sono i protagonisti nella catena di trasporto e stoccaggio. Questi veicoli sono storicamente equipaggiati con controlli idraulici. Tuttavia, il nuovo trend che tende a migliorare la produttività e l’ergonomia, ha portato molte società verso i sistemi di sterzo elettrico. Oltre ai benefici menzionati, eliminare l’idraulica della cabina del guidatore riduce il rischio di perdite di olio, la rumorosità e il calore all’interno. Infine passare a un sistema elettrico significa ridurre drasticamente l’impatto ambientale del veicolo durante l’utilizzo e in fase di smaltimento.

Conclusioni

Le unità steer-by-wire offrono vantaggi evidenti e significativi. Per questo, grazie all’offerta completa di prodotti SKF, non ci sono più ostacoli a un ampio impiego di questi sistemi in tutti i tipi di veicoli industriali

Per ulteriori informazioni contattare:

STEFANO GAI, SKF Business Leader
Actuation systems & X-by-Wire

stefano.gai@skf.com