Analisi di fattibilità di una bilanciatrice per ruote azionata manualmente e destinata ai paesi in via di sviluppo

The presence of asymmetries in the mass distribution of automobile wheels causes anomalous forces and torques. For this reason, the detection of ubalances is essential to perform an accurate balancing of the wheels, improving both the driver’s safety and the on-board comfort. For this purpose, wheel balancers are used. Traditionally, these devices detect the presence of unbalances relying on piezoelectric force sensors. The main disadvantages of this technology are the high production costs and the loss of accuracy over time, which requires a periodic recalibration of the force sensors. In this work, an innovative balancing machine, characterizedbytheusageofinertialsensors, isproposed. Thus, thedetection of the unbalance is no longer performed by making use of the information provided by the force sensors, but through the data acquired by accelerometers and gyroscopes. Furthermore, with the aim of developing a wheel balancer for development countries, the balancing machine shaft is no longer put in rotation by means of an electric motor, but powered by the human effort. For this purpose, a mechanism consisting of a handle and a transmission is used, making the connection to the electricity network a no longer necessary prerequisite for the functionality of the machine. Moreover, in consequence of the defined new experimental set-up characterized by the human manual activation, it is proven that the detection of unbalances can be fullfilled at a variable rotational speed of the wheel.

La presenza di asimmetrie nella distribuzione di massa delle ruote di autoveicoli provoca la nascita di forze e coppie anomale. Per questo motivo, l’identificazione dello sbilanciamento è di fondamentale importanza al fine di eseguire un’attenta equilibratura delle ruote, migliorando così sia la sicurezza del guidatore che il comfort di bordo. A questo scopo vengono utilizzate le macchine bilanciatrici. Tradizionalmente, questi dispositivi rilevano la presenza di sbilanciamenti affidandosi a sensori di forza piezoelettrici. I principali svantaggi di questa tecnologia sono gli alti costi di produzione e la perdita di precisione nel tempo, che comporta necessariamente una ritaratura periodica dei sensori di forza. In questo lavoro viene testata un’innovativa macchina bilanciatrice, caratterizzata da un nuovo layout di sensori inerziali. Il rilevamento dello sbilanciamento non viene più eseguito sfruttando i dati raccolti dai sensori di forza, ma tramite quelli acquisiti da accelerometri e giroscopi. Inoltre, con l’obiettivo di sviluppare una bilanciatrice per paesi in via di sviluppo, l’albero della macchina su cui è fissata la ruota da bilanciare non viene più messo in rotazione tramite un motore elettrico, ma esclusivamente grazie all’intervento umano. A tal fine è stato utilizzato un cinematismo composto da manovella e trasmissione, rendendo così l’accesso alla rete elettrica un prerequisito non più necessario per l’utilizzo della macchina.