uniCUSANO LAB - INGEGNERIA e ricerca
I.P. A CURA DELL’UNIVERSITà NICCOLò CUSANO e di SpoRTNETWORK
torsiometro sensore di coppia... di fatto
Gli ingegneri di UnicusanoLab ne analizzano l’utilizzo e il funzionamento in ambito automotive. E spiegano cosa si intende per Torque Control...
I
nnanzitutto cerchiamo di chiarire a cosa serve un torsiometro: serve a misurare una coppia applicata da un corpo ad un altro, lungo un determinato asse. Per avere un’idea, se abbiamo un braccio lungo 0,8 m e teniamo in mano la massa di 1 kg, la coppia che sentiamo è pari a 8 Nm (newton per metro). Stabilito quindi che un torsiometro è per definizione un sensore di coppia, e non di angolo (altrimenti sarebbe un sensore di posizione), nell’analisi dell’UnicusanoLab, i laboratori di ingegneria dell’Università Niccolò Cusano, vediamo dove si impiega un torsiometro in ambito automotive. La misura di coppia in ambito automotive è utile in due applicazioni principali, per valutare le prestazioni su banco prova di un motore, anche fino alla ruota, o per implementare un controllo di coppia elettronico, possibile principalmente nei motori elettrici. La misura diretta di coppia è possibile solo con un torsiometro. Tutti i metodi indiretti alternativi forniscono solo una stima approssimativa della torsione applicata all’albero, nel qual caso, l’utilizzo tipico è il controllo di trazione. Nel caso di un motore, termico o elettrico, il torsiometro è il sistema migliore e più accurato per misurare l’effettivo valore di torsione generata a valle del motore fino al mozzo della ruota. Allora perché non impiegare sempre un torsiometro per realizzare un sistema di controllo di coppia completo ed accurato? Per capire perché, occorre comprendere come funziona un torsiometro. Nonostante la tecnologia moderna ci renda disponibili oggi non poche tipologie di torsiometri, il principio di funzionamento è sempre lo stesso. In generale, il
sensore è composto da un elemento di albero in lega o acciaio, e da alcuni sensori di deformazione. L’elemento di albero è montato in serie tra i due alberi che si trasmettono la coppia. La coppia va a torcere l’elemento di albero del torsiometro, e i sensori di deformazione rilevano l’entità di tale torsione. Più
si “torce” il torsiometro, più alta è la coppia misurata. Proprio questo ultimo punto è il fattore critico che rende difficile montare un vero torsiometro su un veicolo: il torsiometro andrebbe messo come elemento di connessione tra albero conduttore (motore) e albero condotto. Il sensore, allora, per torcersi il meno possibile durante la misura, e non risultare lui elemento di indebolimento strutturale del sistema di trasmissione, deve essere “poco sensibile” alla coppia. Insomma, più robusto e affidabile è il sensore, meno è sensibile. Il risultato è che un torsiometro adatto a funzionare su un veicolo non può e non potrà mai costare poco; la prossima volta che si incontra il termine “Torque Control” forse saremo più consapevoli. a cura del professor Fabrizio Patanè Misure Meccaniche e Termiche Università Niccolò Cusano