CH706480A2 - Corredo applicabile ad un autoveicolo con frizione idraulica per ridurre i consumi di carburante. - Google Patents

Abstract

Corredo applicabile ad autoveicoli con cambio manuale e frizione a comando idraulico, comprendente una centralina idraulica collegabile all’esistente comando della frizione; elettronica di controllo; mezzi di comando comprendenti una flangia (102) associabile direttamente al pedale dell’acceleratore (101) del veicolo; l’acceleratore risulta azionabile dal guidatore tramite pressione o rispettivamente rilascio di detta flangia; detta elettronica e detti mezzi di comando cooperano in modo tale che la frizione è disinnestata quando detta flangia è in condizioni di riposo, e la frizione è innestata per effetto della pressione su detta flangia.

Description

Campi di applicazione

[0001] L’invenzione riguarda un corredo (o kit) applicabile ad un autoveicolo che automatizza il comando della frizione e può ridurre i consumi di carburante.

Arte nota

[0002] Il consumo di carburante degli autoveicoli è un problema di stretta attualità per i noti problemi di inquinamento, l’elevato costo dei carburanti e i limiti sempre più ristretti imposti dal legislatore, ad esempio in merito alle emissioni di biossido di carbonio.

[0003] Tra i vari tentativi dell’industria automobilistica di ridurre il consumo e le emissioni si possono annoverare per esempio i sistemi noti come «start&stop» che arrestano il motore durante le soste, oppure i veicoli ibridi dotati di un motore termico e di uno o più motori elettrici.

[0004] Tali soluzioni, verso le quali sembra indirizzarsi la ricerca delle maggiori case automobilistiche, però non sono esenti da svantaggi. Esse sono costose e sono disponibili soltanto a chi acquista un nuovo veicolo, non essendo proponibili come modifica dei veicoli esistenti (retrofit). Inoltre il vantaggio in termini di consumo non è sempre pari a quello atteso.

[0005] Per esempio i sistemi start&stop sono efficaci nelle prove simulate al banco ma le prove su strada dimostrano che sono assai meno soddisfacenti nell’uso reale. Anzitutto possono diminuire il consumo sono nelle condizioni di uso caratterizzate da frequenti soste; bisogna poi considerare che lo spegnimento del motore durante le soste non è sempre fattibile, ad esempio d’estate quando serve azionare l’impianto di aria condizionata; un altro svantaggio è che il sistema tende a sovraccaricare la parte elettrica che deve essere maggiorata aumentando i costi.

[0006] La propulsione ibrida è costosa e a conti fatti non sempre risulta conveniente. Attualmente la propulsione ibrida è proposta quasi esclusivamente in veicoli di fascia medio-alta perché il costo delle batterie, dell’elettronica di gestione, etc. sarebbe inaccettabile sulle vetture più piccole; inoltre i sistemi ibridi danno vantaggi prevalentemente nel ciclo urbano ma sono scarsamente utili nella marcia su strada extraurbana o autostrada durante la quale la propulsione sostanzialmente dipende dal motore termico. Non ultimo, i sistemi ibridi comportano un aggravio di peso considerevole.

[0007] Per quanto riguarda la trasmissione, si assiste ad una diffusione sempre maggiore dei cambi automatici, con numero crescente di rapporti, ad esempio sono oramai comuni i cambi a sei rapporti anche per le automobili medio-piccole e spesso si adottano cambi a sette-otto rapporti nelle vetture di fascia più alta. In proposito, è noto che i cambi automatici tradizionali, con convertitore di coppia, penalizzano il rendimento e comportano un certo aumento dei consumi. I cambi più moderni, per esempio cambi manuali robotizzati, non soffrono di questo svantaggio anche se non hanno la dolcezza di funzionamento degli automatici tradizionali. In alcuni casi un cambio automatico può aiutare a contenere i consumi ad esempio perché tende ad innestare il rapporto superiore appena possibile o perché grazie all’elevato numero di rapporti riesce a mantenere il motore sostanzialmente sempre al regime ottimale (ad esempio al regime di coppia massima), ma il vantaggio rispetto ad un cambio manuale in genere è contenuto se non addirittura trascurabile.

[0008] Attualmente poi si può notare la tendenza a diminuire la cilindrata dei motori sopperendo con la sovralimentazione e/o con una gestione sempre più sofisticata, inclusi sistemi di fasatura variabile, motori modulari e altro. Per contro, la sofisticazione dei motori inevitabilmente si ripercuote sui costi non solo al momento dell’acquisto ma anche per la manutenzione. Si deve inoltre considerare che la continua ricerca di nuove soluzioni, benché abbia aspetti indubbiamente positivi, introduce anche una conseguenza negativa per gli utenti che consiste nella rapida obsolescenza delle automobili e conseguente perdita di valore dell’usato.

[0009] In sostanza, nonostante gli sforzi delle maggiori case automobilistiche, il consumo di carburante rimane un problema da risolvere, anche perché spesso un piccolo vantaggio in termini di efficienza del motore, a prezzo di costose sofisticazioni tecniche, è vanificato dall’aumento di peso e/o della resistenza aerodinamica, per via della sempre crescente dimensione e dotazione di accessori e di sicurezza delle auto moderne. Inoltre il mercato non offre un dispositivo efficace di «retrofitting» applicabile alle auto circolanti, svantaggiando coloro che non possono permettersi di cambiare auto frequentemente.

[0010] Lo scopo dell’invenzione è di fornire un sistema che consenta di ridurre i consumi di carburante con una modifica applicabile a qualsiasi veicolo, nuovo o usato, di basso costo e di semplice installazione.

Sommario dell’invenzione

[0011] L’invenzione nasce dalla constatazione che gli autoveicoli marciano continuamente «a singhiozzo» con rallentamenti o frenate subito seguiti da accelerazioni, per effetto del traffico e di code, incroci, semafori, etc. Ogni rallentamento equivale a sprecare l’energia cinetica accumulata dal veicolo e la successiva accelerazione costa molto in termini di consumo. In accelerazione infatti il consumo istantaneo è molto elevato, anche di 20 litri/100 km per esempio. Un’altra osservazione dell’inventore, che sta alla base della presente invenzione, è che le strade non sempre sono perfettamente in piano; a volte basterebbe una lieve pendenza in discesa (esempio del 2%) per mantenere una velocità costante o quasi costante, ma il guidatore non se ne accorge e spesso consuma carburante inutilmente anche nei tratti in discesa.

[0012] Il recupero dell’energia cinetica attualmente è possibile solo nei veicoli con propulsione elettrica o ibrida, mentre nei veicoli tradizionali l’energia cinetica accumulata ad ogni accelerazione è inevitabilmente dissipata non appena si rallenta o frena.

[0013] Partendo da queste considerazioni, l’idea alla base dell’invenzione è di realizzare un sistema che consenta di sfruttare la propulsione limitatamente al minimo necessario, disinnestando la frizione (marcia «in folle») quando possibile, per sfruttare ottimamente l’energia cinetica accumulata dal veicolo.

[0014] Gli scopi dell’invenzione sono raggiunti con un corredo o kit applicabile ad un autoveicolo con cambio manuale e frizione a comando idraulico, comprendente almeno: – una centralina idraulica collegabile all’esistente comando idraulico per automatizzare l’azionamento della frizione stessa; – un’elettronica di controllo che in particolare comanda l’apertura e la chiusura della frizione per tramite di detta centralina; – mezzi di comando associabili al pedale dell’acceleratore dell’automobile; – in cui detta elettronica e detti mezzi di comando cooperano in modo tale che la frizione è mantenuta aperta cioè disinnestata quando il pedale acceleratore è rilasciato, e la frizione è chiusa cioè innestata parzialmente o totalmente per effetto della pressione del pedale acceleratore.

[0015] I mezzi di comando associabili al pedale acceleratore comprendono vantaggiosamente un blocchetto che porta la parte sensoristica e una flangia sovrapponibile al pedale acceleratore. Detta flangia può essere per esempio articolata o imperniata al pedale, oppure realizzata con un elemento flessibile che si comporta sostanzialmente come una molla. Una flangia flessibile per esempio ha un’estremità da fissare al pedale acceleratore ed una opposta estremità libera di flettere. La posizione di detta flangia eccita almeno un sensore atto ad inviare alla centralina un segnale di innesto o disinnesto frizione.

[0016] In sostanza la flangia sovrapposta al pedale acceleratore si comporta come un secondo pedale che controlla la frizione in modo coordinato con l’acceleratore. La flangia è deformabile o mobile rispetto all’acceleratore, per effetto di una pressione esercitata dal piede del guidatore, a partire da una posizione di riposo ad una posizione di contatto in cui la flangia appoggia sull’acceleratore. A partire da detta posizione di contatto una ulteriore pressione sulla flangia risulta in una pressione dell’acceleratore similmente a quanto accade in un veicolo convenzionale.

[0017] Di conseguenza, una pressione della flangia, a partire dalla posizione di riposo, comporta: – l’innesto della frizione, per effetto dell’eccitamento del sensore; – in seguito, la pressione dell’acceleratore e quindi un aumento di giri del motore.

[0018] Viceversa, il rilascio della flangia comporta: – rilascio anche del pedale acceleratore, al quale è collegata la flangia medesima, e quindi motore al regime di minimo; – apertura/disinnesto della frizione per effetto del diseccitamento del sensore.

[0019] Il descritto sensore può essere eccitato per esempio dal contatto diretto con una parte della flangia, vantaggiosamente un’estremità della medesima. Si noti che il comando acceleratore non viene modificato dall’applicazione del corredo. In pratica il comando acceleratore è azionato ogniqualvolta il guidatore preme sulla flangia fino a che la flangia raggiunge la posizione di contatto summenzionata.

[0020] Il corredo comprende vantaggiosamente altri accessori, applicati al suddetto blocchetto di supporto, tra cui ad esempio limitatore meccanico di fine corsa, vite di registrazione della posizione della flangia, spia luminosa da montare sul cruscotto, etc. Il corredo inoltre comprende vantaggiosamente cavi elettrici e tubazioni idrauliche per l’olio in pressione, necessarie all’installazione sull’autoveicolo.

[0021] Preferibilmente la centralina idraulica e la parte elettronica sono racchiuse in un contenitore chiuso che può essere montato nel vano bagagli. Sono provviste di conseguenza una linea di alimentazione elettrica che dal vano motore alimenta la centralina, e una linea idraulica che porta l’olio in pressione dalla centralina alla frizione, per comandarne l’apertura o la chiusura.

[0022] Altri aspetti preferiti sono ora descritti.

[0023] Il corredo vantaggiosamente comprende un pulsante da montare in posizione opportuna, ad esempio sulla leva del cambio, sul cruscotto oppure sul volante, per chiudere la frizione quando si desidera usufruire del freno motore. Tale funzione può essere usata ad esempio in montagna, nelle strade in forte discesa.

[0024] Un altro aspetto preferito consiste in un commutatore con almeno due posizioni che governa la logica di intervento del sistema e in particolare il comportamento della centralina. Preferibilmente detto commutatore ha almeno una prima posizione per la marcia normale e una seconda posizione per la marcia in colonna. Più nel dettaglio detto commutatore può agire sulle impostazioni e/o modalità di funzionamento della centralina idraulica o rispettivi accessori e, conseguentemente, può regolare la velocità di innesto e disinnesto della frizione. Ciò può essere ottenuto per esempio tramite l’abilitazione o l’esclusione di mezzi di deflusso lento o rispettivamente rapido dell’olio. Per esempio, la centralina idraulica comprende una valvola di deflusso rapido e una valvola di deflusso lento e il commutatore può escludere o meno la valvola lenta, così da influenzare la risposta della frizione.

[0025] Una ulteriore caratteristica opzionale è un sistema che consente di ritardare l’innesto della frizione, così da provocare l’innesto ad un regime predeterminato e superiore al regime di minimo. L’inventore infatti ha osservato che negli autoveicoli noti, anche con cambio automatico, la frizione innesta immediatamente ad un regime sostanzialmente equivalente al minimo (tipicamente meno di 1000 giri/1 ́). Il richiedente ha notato che per ridurre i consumi allo spunto è invece opportuno innestare la frizione ad un regime superiore, ad esempio 1400 giri/1 ́. L’innesto può essere controllato al regime di giri predeterminato tramite un timer di ritardo oppure con un sensore del numero di giri. Tale regolazione è vantaggiosa soprattutto per muoversi in spazi ristretti, ad esempio in manovra; nella marcia in colonna caratterizzata da frequenti soste e ripartenze; su terreni sdrucciolevoli, innevati; in generale per favorire lo spunto.

[0026] Si deve anche notare che la frizione di un veicolo tradizionale può essere definita normalmente chiusa. Con il termine di normale si intende lo stato del dispositivo in assenza di comando esterno cioè a riposo. La pressione del pedale frizione infatti causa il disinnesto, mentre lasciando il pedale in posizione di riposo, la frizione rimane chiusa e innestata. Al contrario, l’invenzione realizza una frizione normalmente aperta, che si chiude (innesta) con la pressione sulla flangia e pedale acceleratore, che formano un pedale combinato.

[0027] L’invenzione ha il vantaggio di portare il veicolo in folle non appena si rilascia l’acceleratore, sfruttando l’energia cinetica del veicolo per avanzare. Il motore viene impiegato solo per lo stretto indispensabile. L’inventore ha verificato che su strade extraurbane, in presenza di saliscendi, ovvero nelle condizioni di uso più comuni, si ha un risparmio considerevole di carburante. Si noti che l’invenzione non richiede all’utilizzatore di modificare sostanzialmente il proprio stile di guida, e ciò costituisce un altro vantaggio.

[0028] Ulteriori vantaggi sono raggiunti con i dispositivi sopra menzionati tra cui commutatore per gestire la velocità di innesto e/o regolatore di ritardo dell’innesto frizione, che riducono i consumi nelle varie condizioni di uso, comprese la marcia in colonna, le ripartenze, etc.

[0029] L’invenzione ha anche il vantaggio di semplificare la guida e ridurre lo stress nel traffico similmente a quanto avviene con i cambi automatici. Rispetto ai cambi automatici però l’invenzione ha il notevole vantaggio di essere applicabile a pressoché tutti i veicoli con frizione idraulica. Altri vantaggi sono costi e ingombri contenuti.

[0030] L’invenzione è applicabile a vari autoveicoli tra cui automobili, veicoli commerciali leggeri, etc. Il corredo potrà essere realizzato in varie versioni specifiche per determinati veicoli, come è chiaro ad un tecnico del ramo.

[0031] L’invenzione è ora descritta con riferimento a realizzazioni preferite e a titolo di esempio.

Descrizione delle figure

[0032] <tb>La Fig. 1<sep>mostra schematicamente il pedale acceleratore di un veicolo modificato con un corredo secondo uno dei vari modi di realizzare l’invenzione. <tb>La Fig. 2<sep>mostra, a titolo di esempio, un’altra realizzazione possibile, alternativa a quella di Fig. 1. <tb>La Fig. 3<sep>mostra uno schema a blocchi esemplificativo di un modo di realizzare una centralina idraulica facente parte del corredo.

Descrizione dettagliata

[0033] La Fig. 1 mostra un pedale acceleratore 101 dopo applicazione del corredo. Una flangia di induzione 102 a molla è applicata al pedale 101 con mezzi di fissaggio opportuni che, in questo esempio, sono rappresentati da una vite 109 che assicura un’estremità della flangia al pedale 101. L’estremità opposta della flangia è libera di flettere e pertanto si può avvicinare o distanziare rispetto al sottostante pedale 101. Un blocchetto 105 sostenuto da viti 106 porta un sensore 103 sensibile alla posizione della flangia 102. Vantaggiosamente il sensore 103 è un sensore a induzione. La flangia 102 può essere realizzata, per esempio, in lamiera temperata.

[0034] Sono inoltre mostrati: una vite distanziatrice 104; una molla di trazione 107 con vite di fissaggio 108; un finecorsa 111 della flangia 102; un interruttore 110 utilizzabile come segnalatore di accelerazione, sensibile alla pressione dell’acceleratore. Vantaggiosamente, uno o più di questi componenti possono far parte del corredo.

[0035] La molla 107 sostanzialmente serve ad ammortizzare il rilascio dell’acceleratore 101 per dare il tempo alla frizione (ora comandata dal rilascio stesso dell’acceleratore) di aprirsi. La vite 108 fornisce un punto di ancoraggio e può essere fissata per esempio al pavimento del veicolo. Il vantaggio correlato è che si evitano «strappi» in rilascio che peggiorano il confort e anche il consumo.

[0036] Si deve notare che tale realizzazione è indicativa e sono possibili varianti come ad esempio in Fig. 2, in cui la flangia 102 non è fissata all’estremità dell’acceleratore con la vite 109, ma è vincolata in corrispondenza del blocchetto 105. La realizzazione di Fig. 1 è preferita perché garantisce un’ampia escursione della estremità libera della flangia 102.

[0037] Alcune opzioni (non mostrate) sono le seguenti. Il corredo può comprendere un segnalatore luminoso o acustico, da montare nell’abitacolo, che indica il raggiungimento di un regime di giri ottimale predeterminato. Detto regime di giri vantaggiosamente corrisponde a quello impostato per l’innesto della frizione, come accennato in precedenza.

[0038] Un’altra opzione è rappresentata da un fermo elettromeccanico che aumenta la resistenza dell’acceleratore oltre una posizione di soglia, in modo da indicare al guidatore una soglia da non superare, per ridurre il consumo.

[0039] Uno schema di esempio per la centralina idraulica è mostrato in Fig. 3. Detta figura rappresenta i seguenti componenti principali. <tb>1<sep>motore elettrico e pompa dell’olio <tb>2<sep>testa smistamento e controllo dei flussi di olio <tb>3<sep>vasca contenimento olio <tb>4, 6<sep>regolatori flusso <tb>5<sep>elettrovalvola deflusso rapido <tb>7<sep>elettrovalvola deflusso lento <tb>8, 8B<sep>pressostati <tb>9<sep>valvola emulsionatrice e compensazione pressione olio <tb>10<sep>elettrovalvola stabilizzatrice pressione olio pompa <tb>11<sep>pompa frizione <tb>12<sep>cilindro azionamento pompa <tb>13<sep>flangia di supporto cursori e molle di trazione <tb>14, 17<sep>cursori azionamento commutatori <tb>19, 19B<sep>boccole di regolazione corsa della pompa <tb>20, 20B<sep>dadi regolazione e bloccaggio boccole <tb>21<sep>molle di trazione <tb>22, 22B<sep>viti congiunzione cilindro-pompa e supporto <tb>23<sep>spurgo cilindro <tb>24<sep>tappo vasca olio <tb>25<sep>scheda relè <tb>26<sep>timer apertura per la valvola 10 <tb>27<sep>timer apertura valvole 5, 7 con ritardo regolabile <tb>28, 29<sep>raccordi olio <tb>30<sep>deviatore flusso a croce. <tb>31<sep>raccordo per il collegamento alla frizione.

[0040] In uso, la mandata della pompa olio 11 è collegata con un condotto opportuno alla frizione idraulica esistente, così che il sistema è in grado di comandare la frizione del veicolo. Si noti l’assieme delle boccole di regolazione 19, 19B e relativi dadi che consente di regolare la pompa in modo da garantire il corretto innesto e disinnesto della frizione.

[0041] Il gruppo motore-pompa 1 alimenta olio tramite la testa di smistamento flussi 2; in particolare il deflusso olio è controllabile con le elettrovalvole 5, 7 (rispettivamente a deflusso veloce e lento) la cui azione è soggetta alla posizione di un commutatore-parzializzatore ad esempio a due posizioni (normale/marcia in colonna) che preferibilmente fa parte del corredo e viene installato nell’abitacolo. Per esempio il commutatore in posizione di marcia in colonna esclude la valvola 7 lenta. Il motore 1 vantaggiosamente è in corrente continua (DC) a 12, 24 o 48 V.

[0042] Altri particolari e dettagli non sono descritti in quanto non essenziali per realizzare l’invenzione e alla portata del tecnico del ramo. Si comprende, naturalmente, che le Fig. 1–3sono a titolo esemplificativo e l’invenzione è suscettibile di varianti.

Claims (9)

1. Corredo applicabile ad un autoveicolo con cambio manuale e frizione a comando idraulico, comprendente almeno: – una centralina idraulica collegabile all’esistente comando idraulico per automatizzare l’azionamento della frizione stessa; – un’elettronica di controllo che in particolare comanda l’apertura e la chiusura della frizione per tramite di detta centralina; – mezzi di comando comprendenti una flangia (102) associabile direttamente al pedale dell’acceleratore (101) dell’autoveicolo, detta flangia essendo sovrapponibile al pedale dell’acceleratore, in seguito al montaggio del corredo, in modo tale che l’acceleratore risulti azionabile dal guidatore tramite pressione o rispettivamente rilascio di detta flangia, – ed in cui detta elettronica e detti mezzi di comando cooperano in modo tale che la frizione è mantenuta normalmente aperta cioè disinnestata quando detta flangia è in condizioni di riposo, e la frizione è chiusa cioè innestata parzialmente o totalmente per effetto della pressione su detta flangia.

2. Corredo secondo la rivendicazione 1, detta flangia essendo deformabile o mobile rispetto all’acceleratore, una volta montata, da una posizione di riposo in cui la flangia o almeno una parte di essa è distanziata dall’acceleratore, ad una posizione di contatto in cui la flangia appoggia sull’acceleratore; ed in cui a partire da detta posizione di contatto una ulteriore pressione esercitata sulla flangia risulta in una pressione dell’acceleratore.

3. Corredo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti mezzi di comando associabili al pedale acceleratore comprendono un blocchetto (105) che porta almeno un sensore (103) sensibile ad uno spostamento o deformazione di detta flangia.

4. Corredo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente anche un comando da montare in posizione opportuna all’interno dell’abitacolo, che consente di forzare la chiusura della frizione potendo così usufruire del freno motore.

5. Corredo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente anche un commutatore con almeno due posizioni, installabile all’interno dell’abitacolo, le posizioni di detto commutatore essendo corrispondenti a rispettive impostazioni di detta centralina idraulica che a loro volta corrispondono a diverse velocità di innesto e disinnesto della frizione.

6. Corredo secondo la rivendicazione 5, in cui le posizioni di detto commutatore corrispondono all’abilitazione o l’esclusione di mezzi di deflusso lento o rispettivamente rapido dell’olio (5, 7) associati a detta centralina idraulica, così da ottenere differenti velocità di innesto e/o disinnesto della frizione.

7. Corredo secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui detto commutatore ha almeno una prima posizione per la marcia normale e una seconda posizione per la marcia in colonna.

8. Corredo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un regolatore che consente di ritardare l’innesto della frizione provocando l’innesto ad un regime predeterminato e superiore al regime di minimo.

9. Corredo secondo la rivendicazione 8, in cui l’innesto della frizione al regime di giri predeterminato è controllato tramite un timer di ritardo temporale oppure con un sensore del numero di giri.