ITMI20002026A1 - Sistemi di trasmissione automatizzati con controllo automatico della frizione. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda sistemi di trasmissione automatizzati e in particolare sistemi di trasmissione completamente o semiautomatizzati o sistemi di trasmissione manuali con controllo automatico della frizione, in cui l'attuazione della frizione e/o di meccanismi selettori di marcia è sotto controllo di un attuatore a pressione di fluido controllata elettronicamente.

Sistemi di trasmissione automatizzati di questo tipo, per esempio come descritto in W097/05410 e W097/40300, alla cui descrizione si fa esplicito riferimento e il cui contenuto è espressamente incorporato nel contenuto della descrizione della presente domanda, includono un accumulatore di pressione di fluido con mezzi a pompa per caricare l'accumulatore. Gli attuatori a pressione di fluido entro il sistema sono normalmente collegati allo scarico quando il sistema di trasmissione e spento. Tuttavia, la pressione è normalmente mantenuta nell'accumulatore per attuazione della frizione e/o attuatori di cambio di marcia, quando il sistema è successivamente riacceso.

La ritenzione della pressione di fluido nel sistema quando il sistema è spento può impedire rischi se, per esempio il sistema è smontato o il circuito di controllo elettronico manomessi o guasti, inducendo gli attuatori a funzionare in modo inatteso.

Secondo un aspetto della presente invenzione, un sistema di trasmissione automatizzato comprende un circuito di pressione di fluido includente un accumulatore di pressione di fluido, una valvola e uno o più attuatori a pressione di fluido per controllare una frizione e/o meccanismo di impegno di marcia del sistema di trasmissione, e mezzi di controllo elettronico per controllare l'attuazione della valvola di controllo, per alimentare fluido sotto pressione agli attuatori in accordo con requisiti di cambio marcia e/o requisiti di attuazione di frizione del sistema di trasmissione e una pompa elettrica per ricaricare l'accumulatore, gli attuatori in seguito alla disalimentazione del sistema in seguito a spegnimenti essendo collegati allo scarico; i mezzi di controllo in seguito allo spegnimento e prima della disalimentazione del sistema inibendo l'energizzazione della pompa e inducendo la ciclizzazione della valvola di controllo, per alimentare fluido sotto pressione dall'accumulatore a uno o più attuatori e da lì allo scarico, allo scopo di ridurre la pressione nell'accumulatore al di sotto di un valore predeterminato.

Nel modo sopra descritto, il riciclaggio della valvola di controllo entro la pompa inibita indurrà la pressione nell'accumulatore ad essere ridotta al di sotto del valore predeterminato in corrispondenza del quale la pressione è insufficiente a indurre un movimento di attuatori.

E' ora descritta una forma di realizzazione dell'invenzione, a titolo di esempio solamente, con riferimento ai disegni allegati in cui:

la figura 1 mostra un sistema di trasmissione semiautomatizzato in accordo con la presente invenzione;

la figura 2 illustra un circuito di controllo idraulico per un sistema di trasmissione automatizzato in accordo con la presente invenzione mostrante una valvola di controllo principale in una prima posizione;

la figura 3 illustra parte del circuito di controllo idraulico illustrato-nella figura 2 mostrante la valvola di controllo principale in una seconda posizione; e

la figura 4 illustra, parte del circuito idraulico illustrato nella figura 2 mostrante la valvola di controllo principale in una terza posizione.

La figura 1 dei disegni allegati mostra un motore 10 con un dispositivo di avviamento e circuito di avviamento associato IOa che è collegato attraverso la frizione ad attrito di azionamento principale 14 ad un sistema di trasmissione, per esempio un cambio di velocità 12 di tipo ad albero di rinvio sincroingranato a multivelocità tramite un albero 15 di ingresso di cambio di velocità. Combustibile e alimentato al motore da una farfalla 16 che include una valvola a farfalla 1B, azionata dal pedale 19 dell'acceleratore. L'invenzione è ugualmente applicabile a motore a benzina o diesel a iniezione di combustibile elettronico o meccanico.

La frizione 14 è attuata da una forcella di rilascio 20 che è azionata da un cilindro asservito idraulico 22, sotto il controllo di mezzi 38 di controllo di attuatore di frizione.

Una leva 24 selettrice di marcia opera in una porta o griglia 50 avente due tratti 51 e 52 uniti da una pista trasversale 53 estendentesi tra l'estremità del tratto 52 e intermedia alle estremità del tratto 51. La porta 50 definisce cinque posizioni; "R" all'estremità del tratto 52; "N" intermedia alle estremità della pista trasversale 53; "S" in corrispondenza della giunzione del tratto 51 con la pista trasversale 53; e "+ e "-" in corrispondenza delle estremità del tratto 51. Nel tratto 51 la leva 24 è sollecitata alla posizione centrale "S". La posizione "N" della leva selettrice 24 corrisponde a neutro "R" corrisponde a selezione di retromarcia; "S" corrisponde a selezione di una modalità di azionamento in avanti; il movimento momentaneo della leva alla posizione "+" fornisce un comando per far si che il cambio di velocità scali verso l'alto di un rapporto di marcia; e movimento momentaneo della leva del cambio 24 alla posizione fornisce un comando per far si che il cambio di velocità scali verso il basso di un rapporto di marcia.

Le posizioni della leva 24 sono rilevate da una serie di sensori, per esempio microinterruttori o sensori ottici, posizionati alla porta 50. Segnali provenienti dai sensori sono alimentati ad un'unità di controllo elettronico 36. Un'uscita dall'unità di controllo 36 controlla un meccanismo 25 di impegno di marcia, che impegna i rapporti di marcia del cambio di velocità 12, in accordo con movimento della leva selettrice 24 da parte dell'operatore del veicolo. Il meccanismo 25 di impegno di marcia può, per esempio, comprendere pistoni idraulici e valvole di controllo a solenoide per muovere elementi selettori per impegnare e disimpegnare diversi rapporti di marce, per esempio come descritto nella descrizione brevettuale WO97/05410 la cui descrizione è qui incorporata per riferimento ad essa.

Oltre a segnali provenienti dalla leva selettrice di marcia 24, l'unità di controllo 36 riceve segnali da:

sensore 19a indicativo del grado di depressione del pedale dell’acceleratore 19;

sensore 30 indicativo del grado di apertura della valvola di controllo a farfalla 18;

sensore 26 indicativo della velocità del motore;

sensore 42 indicativo della velocità della piastra azionata di frizione;

sensore 34 indicativo della posizione di cilindro asservito di frizione; e

sensore 32 indicativo del rapporto di marcia selezionato.

L'unità di controllo 36 utilizza i segnali provenienti da questi sensori per controllare l'attuazione della frizione 14 durante la partenza da fermo e cambiamento di marcia, per esempio come descritto nelle descrizioni brevettuali EP0038113, EP0043660, EP0059035, EP0101220 e W092/I3208 alla cui descrizione si fa riferimento esplicito e il cui contenuto è espressamente incorporato nel contenuto della descrizione della presente domanda .

Oltre ai sensori sopra menzionati, l'unità di controllo 36 riceve inoltre segnali da un sensore 52 di velocità del veicolo, interruttore di accensione 54 e commutatore di freno 56 associato con il sistema di frenatura principale, per esempio il freno a pedale 58 del veicolo.

Un cicalino 50 è collegato all'unità di controllo 36 per avvisare/indicare l'operatore del veicolo del verificarsi di certe condizioni operative. In aggiunta o al posto del cicalino 50 può essere utilizzata una luce di avviso lampeggiante o altri mezzi di indicazione. Un indicatore di marcia 60 è pure fornito per indicare il rapporto di marcia selezionato.

Come illustrato in figure da 2 a 4, un circuito idraulico per controllo della frizione 14 e meccanismi 25 di impegno di marcia del sistema di trasmissione descritto in precedenza comprende una valvola di controllo di flusso azionata a solenoide principale 120 per collegare selettivamente cilindro asservito di frizione 22 e/o attuatore di impegno di marcia idraulici 114 e 115, ad un accumulatore 124 di pressione di fluido idraulico o ad un serbatoio 126. L'accumulatore 124 e caricato ad una pressione predeterminata ed è mantenuto al di sopra di una pressione operativa minima, quando il sistema è acceso tramite una pompa azionata elettricamente 123, tramite una valvola di non ritorno 124a. Un trasduttore di pressione 160 monitore la pressione nell'accumulatore 124 e la pompa 123 è controllata dall'unità di controllo elettronico 36 per mantenere pressione nell'accumulatore 124 al di sopra della pressione operativa minima predeterminata .

La valvola di controllo principale 120 ha una lente 150 che è spostata contro una molla 151 tramite un solenoide 120a. La lente 150 è spostabile dal solenoide 120a sotto controllo dell'unità di controllo 36, a una di tre posizioni.

In una prima posizione della valvola di controllo principale 120 come illustrato nella figura 2, la camera di lavoro del cilindro asservito di frizióne 22 è scaricata al serbatoio 126 attorno al colletto 155 della lente 150 tramite il percorso di flusso Z e la linea di alimentazione 165 è collegata al serbatoio 126 tra colletti 157 e 158.

In una seconda posizione della valvola di controllo 120 la lente 150 è spostata verso destra come illustrato nella figura 3. La camera di lavoro del cilindro asservito di frizione 22 rimane scaricata al serbatoio 126 tramite percorso di flusso Z. La linea 165 è tuttavia isolata dal serbatoio 126 dal colletto 158 ed è collegata all'accumulatore di pressione 124 tra colletti 157 e 158.

In una terza posizione della valvola di controllo 120 la lente 150 è ulteriormente spostata verso destra, come illustrato nella figura 3. Il percorso di flusso Z è chiuso e la camera di lavoro del cilindro asservito di frizione 22 è collegata all'accumulatore di pressione 124 tra colletti 156 e 157. La linea 165 rimane collegata all'accumulatore 124.

La linea 165 collega il meccanismo di impegno di marcia 25 all'accumulatore 124 di pressione di fluido idraulico o al serbatoio 126, in dipendenza dalla posizione della valvola di controllo principale 120. Il meccanismo di impegno di marcia 25 comprende un elemento selettore 110 che è insegnabile con tre rotaie a scorrimento 111, 112, 113 che sono mobili assialmente per impegnare rapporti di marcia del cambio di velocità 15. La rotaia di scorrimento 111 tipicamente impegnerebbe il primo e il secondo rapporto di marcia; la rotaia di scorrimento 112 impegna il terzo e il quarto rapporto di marcia; e la rotaia di scorrimento 113 impegna il quinto rapporto di marcia e la retromarcia ’R'.

L'elemento selettore 110 è mobile in una prima direzione X tramite un primo attuatore 114 azionato da pressione di fluido per allineare l’elemento selettore 110 con una delle rotaie di scorrimento 111, 112 o 113 e selezionare quindi la coppia di ingranaggi associati con quella rotaia selettrice. L’elemento selettore 110 può allora essere mosso in una seconda direzione Y tramite un secondo attuatore 115 azionato da pressione di fluidi, per muovere la rotaia di scorrimento 111, 112 o 113 assialmente nell 'una o nell'altra direzione per impegnare uno dei rapporti di marcia associati con essa.

Gli attuatori 114 e 115 comprendono ciascuno un pistone a doppia azione con un nastro operativo 114a, 115a rispettivamente, che è operativamente collegata con l'elemento selettore 110. L'asse operativo 114a si estende da un lato del pistone 116 dell'attuatore 114, cosicché la superficie di lavoro sull'estremità dell'asse del pistone 116 è più piccola di quella sull’estremità di testa opposta. In modo similare per l'attuatore 115, un asta operativa 115a si estende da un lato di un pistone 117, la superficie operativa sull'estremità di asta del pistone 117 essendo più piccola di quella dell'estremità di testa opposta. Alla luce delle aree differenziali sui lati dei pistoni 116 e 117, se entrambi i lati sono collegati all'accumulatore 124, i pistoni 116 e 117 saranno spostati lungo gli attuatori 114 a 115 rispettivamente per estendere le aste operative associate 114a e 115a. Se tuttavia il lato di estremità di testa dei pistoni 116 e 117 e collegato al serbatoio 126, mentre i lati di estremità di asta di pistoni 116 e 117 sono collegati all'accumulatore 124, il differenziale di pistone ai capi di pistoni 116 e 117 indurrà essi ad essere spostati lungo gli attuatori 114 e 115 rispettivamente per contrarre le aste operative associate 114a e 115a.

L'alimentazione del fluido all'estremità di asta di pistoni 116, 117 è controllata direttamente dalla valvola di controllo principale 120. L'alimentazione di fluido idraulico all'estremità di testa di pistoni 116 e 117 è controllata dalla valvola di controllo principale 120 tramite due ulteriori valvole di controllo di flusso proporzionali azionate a solenoide 121 e 122 rispettivamente. Le valvole 121 e 122 collegano il lato di estremiti di testa di pistoni 116 e 117 alla valvola di controllo principale 120 o al serbatoio 126.

Le valvole di controllo di flusso proporzionali 120, 121 e 122 sono controllate dall’unità di controllo elettronico 36 per applicare pressioni appropriate a lati opposti di pistoni 116 e 117 per controllare il movimento dei pistoni 116 e 117 e delle aste operative associate 114a e 115a per selezionare e impegnare il rapporto di marcia richiesto come descritto in W097/05410 o W097/40300 alla cui descrizione si fa esplicito riferimento e il cui contenuto è espressamente incorporato nel contenuto della descrizione della presente domanda.

Potenziometri 127 e 128 sono collegati alle aste operative 114a e 115a rispettivamente, per fornire un segnale indicativo della posizione delle aste operative associate. Segnali provenienti da potenziometri 127 e 128 sono alimentati all'unità di controllo 36 per fornire un'indicazione della posizione delle aste operative 114a e 115a per ciascuno dei rapporti di marcia del cambio velocità e per indicare inoltre la posizione dell'asta operativa 115a quando l'elemento selettore 110 è in un piano neutro. Il sistema di trasmissione può quindi essere calibrato cosicché segnali di posizione predeterminati provenienti da potenziometri 127 e 120 corrispondono a impegno di ciascuno dei rapporti di marcia del cambio di velocità 15.

Le misurazioni provenienti dai potenziometri 127 e 128 possono allora essere utilizzate da un sistema di controllo ad anello chiuso, per controllare valvole 120, 121 e 122 per muovere le aste operative 114a e 115a alle posizioni predeterminate per impegnare rapporto di marcia desiderato.

Con la valvola di controllo principale 120 nella posizione illustrata nella figura 1, che rappresenta la condizione disalimentata del solenoide 120a, sia il cilindro asservito di frizione 22 sia il meccanismo di impegno di marcia 25 tramite la linea 165 saranno collegati al serbatoio 126. Il cilindro asservito di frizione 22 e gli attuatori 114 e 115 saranno quindi depressurizzati.

In seguito al movimento della valvola di controllo principale 120 alla sua seconda posizione l'attuatore di frizione rimane depressurizzato ma il meccanismo 25 di impegno di marcia è pressurizzato. Controllo appropriato dei solenoidi 121a e 122a da parte dell'unità di controllo 36 come descritto in WO097/05410 o W097/40300 può allora indurre gli attuatori 114 e 115 a selezionare e impegnare un rapporto di marcia appropriato.

Il movimento della valvola di controllo principale 120 alla sua terza posizione collega la camera di lavoro del cilindro 22 asservito di frizione all'accumulatore 124 disimpegnando quindi la frizione 14.

Il cilindro asservito di frizione 22 e il meccanismo 25 di impegno di marcia possono quindi essere controllati tramite manipolazione appropriata di solenoide 120a, 121a e 122a, da parte dell'unità di controllo 36, per effettuare cambi di marcia alla partenza da fermo o mentre il veicolo è in movimento .

Quando il sistema di trasmissione è spento solenoidi 120a, 121a e 122a saranno infine disalimentati cosicché il cilindro asservito di frizione 22 e gli attuatori 114 e 115 di meccanismo di impegno di marcia siano depressurizzati. La pressione dell'accumulatore 124 che è stata mantenuta al di sopra di una pressione di lavoro minima predeterminata mentre il sistema è stato acceso sarà, tuttavia, mantenuta al di sopra della sua pressione di lavoro minima.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, quando il sistema è spento prima che il sistema sia disalimentato, la pompa 123 è disabilitata mentre il solenoide 120a è alimentato per ciclizzare la valvola di controllo 120 tra la sua prima e la terza posizione. In questo modo, la camera di lavoro del cilindro 22 asservito di frizione sarà collegato in modo ripetuto all'accumulatore 124 e poi al serbatoio 126, pompando quindi il fluido idraulico dall’accumulatore 124 al serbatoio 126. Questo è continuato fino a che la pressione nell'accumulatore 124 cade al di sotto del valore predeterminato in corrispondenza del quale la pressione nell'accumulatore 124 non è sufficiente ad azionare il cilindro asservito di frizione 22 o gli attuatori 114 o 115 di meccanismo di impegno di marcia.

In una forma di realizzazione alternativa, dopo lo spegnimento del sistema e la disabilitazione della pompa 123, il solenoide 120a è alimentato per muovere la valvola di controllo 120 alla seconda posizione e il solenoide 121a è ciclizzato per pilotare 1'attuatore 114, cosicché esso si muova tra i suoi estremi di movimento, pompando quindi il fluido idraulico dall 'attuatore 124 al serbatoio 126. Il movimento dell'attuatore 114 è ripetuto fino a che la pressione nell'accumulatore 124 cade al di sotto del valore predeterminato.

In un ulteriore forma di realizzazione, ciclizzando la valvola di controllo principale 120 tra posizioni 2 e 3 e ciclizzando la valvola 121, l'attuazione sia del cilindro asservito di frizione 22 sia dell'attuatore 114 di meccanismo di impegno di marcia può essere usata per depressurizzare l'accumulatore 124.

In seguito alla successiva accensione del sistema, dopo che sono state effettuate verifiche di sicurezza appropriate, la pompa 123 può essere alimentata per portare l'accumulatore 124 fino alla pressione di lavoro minima.

Diverse modifiche possono essere effettuate senza discostarsi dall'invenzione. Per esempio, sebbene l'invenzione sia stata descritta con riferimento ad un sistema di trasmissione semiautomatizzato in cui sia la frizione sia il meccanismo di impegno di marcia sono attuati idraulicamente, l'invenzione può anche essere utilizzata con sistemi di trasmissione completamente automatizzati o con sistemi di trasmissione manuali aventi automatizzazione di frizione. Inoltre, tali sistemi richiedono di avere solamente la frizione o il meccanismo di impegno di marcia attuato da mezzi idraulici.

Un sistema di trasmissione automatizzato comprende un circuito a pressione di fluido includente un accumulatore di pressione di fluido 124, una valvola di controllo 120 e uno o più attuatori a pressione di fluido 22, 114 e 115 per controllare una frizione 14 e/o meccanismo di impegno di marcia 110, 111, 112, 113 del sistema di trasmissione, e mezzi di controllo elettronico 36 per controllare l'attuazione della valvola di controllo 120, per alimentare fluido sotto pressione agli attuatori 24, 114, 115 in accordo con i requisiti di cambio di marcia del sistema di trasmissione, e una pompa elettrica 123, per ricaricare l'accumulatore 124, gli attuatori 22, 114, 115 in seguito alla disalimentazione del sistema successivamente allo spegnimento essendo collegati allo scarico; i mezzi di controllo in seguito allo spegnimento del sistema e prima della disalimentazione inibendo l'eccitazione o energizzazione della pompa 123 e inducendo la ciclizzazione della valvola di controllo 120, per alimentare fluido sotto pressione dall'accumulatore 124 a uno o più attuatori 22, 114, 115 e da li allo scarico, allo scopo di ridurre la pressione nell'accumulatore 124 ad un valore predeterminato.

Le rivendicazioni sottoposte con la domanda sono proposte di formulazione senza pregiudizio al raggiungimento di protezione brevettuale più completa. Il richiedente si riserva il diritto di rivendicare combinazioni addizionali di caratteristiche, solamente descritte finora nella descrizione e/o nei disegni.

Riferimenti a ritroso nelle rivendicazioni subordinate riguardano l'ulteriore sviluppo dello scopo della rivendicazione principale in virtù delle caratteristiche specificate nella rivendicazione subordinata in ciascuri caso; essi non devono essere compresi come rinunce del diritto di protezione autosufficiente, obiettiva per le combinazioni di caratteristiche delle rivendicazioni subordinate a cui essi si riferiscono.

Dato che, in confronto con lo stato della tecnica alla data di priorità, le rivendicazioni subordinate possono costituire invenzioni individuali a indipendenti, il richiedente si riserva il diritto di fare utilizzo di esse come l'oggetto di rivendicazioni indipendenti o chiarificazioni distintive. Esse possono inoltre costituire invenzioni autosufficienti aventi una struttura indipendente dagli oggetti delle rivendicazioni subordinate precedenti.

Le forme di realizzazione di esempio non devono essere comprese come limitazione dell'invenzione. Piuttosto, entro l'ambito della presente descrizione sono possibili numerose varianti e modifiche, in particolari tali varianti, elementi e combinazioni e/o materiali che, per esempio tramite combinazioni o variazioni di caratteristiche, elementi o processi descritti individualmente in combinazione con la descrizione generale, forme di realizzazione di esempio e disegni e le rivendicazioni, sarebbero accettate dai tecnici del ramo come una soluzione degli obiettivi stabiliti e, tramite combinazione di tali caratteristiche, porterebbero ad un nuovo scopo se esse riguardano processi di fabbricazione, collaudo e funzionamento .

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di trasmissione automatizzato comprendente un circuito a pressione di fluido includente un accumulatore di pressione di fluido, una valvola di controllo e uno o più attuatori a pressione di fluido per controllare una frizione e/o meccanismo di impegno del sistema di trasmissione, e mezzi di controllo elettronico per controllare l'attuazione della valvola di controllo, per alimentare il fluido sotto pressione agli attuatori in accordo con requisiti di cambio di marcia e/o requisiti di attuazione di frizione del sistema di trasmissione e una pompa elettrica per ricaricare l'accumulatore, gli attuatori in seguito alla disalimentazione del sistema o successivamente allo spegnimento essendo collegati allo scarico; i mezzi di controllo in seguito allo spegnimento del sistema e prima della disalimentazione inibendo l’energizzazione della pompa e provocando ciclizzazione della valvola di controllo, per alimentare fluido sotto pressione dall’accumulatore a uno o più attuatori e da li allo scarico, allo scopo di ridurre la pressione nell'accumulatore al di sotto di un valore predeterminato.
2. 2. Sistema di trasmissione automatizzato secondo la rivendicazione 1, in cui allo spegnimento del sistema i mezzi di controllo sono atti a indurre i mezzi di attuazione di frizione a disimpegnare in modo ripetuto e riimpegnare la frizione, fino a che la pressione nell'accumulatore cada al di sotto di un valore minimo predeterminato.
3. 3. Sistema di trasmissione automatizzato secondo la rivendicazione 1, in cui allo spegnimento del sistema, i mezzi di controllo sono atti a far si che il meccanismo di impegno di marcia sia mosso tra i suoi estremi in movimento, fino a che la pressione dell'accumulatore cada al di sotto di un valore minimo predeterminato.
4. 4. Sistema di trasmissione automatizzato secondo la rivendicazione 4, in cui il meccanismo di impegno di marcia include un elemento selettore e attuatori idraulici per muovere l'elemento selettore in una prima direzione per selezionare un rapporto di marcia appropriato e in una seconda direzione per impegnare il rapporto selezionato, allo spegnimento del sistema, i mezzi di controllo sono atti a muovere l'elemento selettore in detta prima direzione.
5. 5. Sistema di trasmissione automatizzato secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui al successivo spegnimento del sistema, l'unità di controllo è atta a eseguire verifiche di sicurezza sul sistema e solamente dopo che tali verifiche sono completate con successo, alimentare la pompa per caricare 1'accumulatore ad una pressione di lavoro predeterminata .
6. 6. Sistema di trasmissione automatizzato sostanzialmente come descritto qui con riferimento a, e come mostrato in, figure da 1 a 4 dei disegni allegati.