ES2244168T3 - Sistema para controlar un acoplamiento de friccion para vehiculos automoviles. - Google Patents

Abstract

Un muelle tipo Belleville (9) de un acoplamiento por fricción de un vehículo de motor se acciona directamente por el pistón (12) de un cilindro hidráulico integrado en el alojamiento (2) de un acoplamiento por fricción, coaxialmente con el aje accionado (4). El suministro de fluido al cilindro hidráulico se controla por una válvula de solenoide proporcional de presión (22) accionada por una unidad de control electrónica sobre la base de una estrategia de control adecuada. El muelle tipo Belleville (9) tiene una característica de desplazamiento/carga que es una función creciente monótona, de forma que cada valor de la carga aplicada corresponde a una sola posición determinada del muelle. De esta manera el acoplamiento se puede controlar variando la presión suministrada al actuador hidráulico de un amanera predeterminada. El par de torsión transmitido por el acoplamiento está relacionado linealmente con esta presión.

Description

Sistema para controlar un acoplamiento de fricción para vehículos automóviles.

La presente invención se refiere a un sistema para controlar un acoplamiento o embrague de fricción para vehículos automóviles.

En los últimos años, se han venido utilizando de forma creciente unos dispositivos de control accionados de forma electrohidráulica para el accionamiento de diversos elementos de la transmisión del vehículo, con el fin de obtener una mayor comodidad para el usuario y mejores rendimientos para el automóvil. Los diversos dispositivos de control mecánicos se regulan mediante una unidad de control electrónica según las señales eléctricas que proceden de los sensores que interpretan las demandas del usuario. Haciendo particular referencia a la actuación del acoplamiento de fricción de la transmisión, la unidad de control electrónica provoca la abertura de una válvula de solenoide que controla el suministro de líquido a los medios hidráulicos que controlan el desplazamiento de un elemento accionador del acoplamiento de fricción, con el fin de provocar el desacoplamiento de este último. En el caso al cual se refiere particularmente la presente invención, el acoplamiento de fricción es del tipo que comprende un disco de transmisión que ha de hacerse girar mediante el motor del automóvil, un eje accionado que es el eje primario de la caja de cambios del vehículo y un disco de fricción acoplado en rotación al eje accionado y presionado axialmente contra el disco de transmisión mediante un resorte tipo Belleville que está soportado de manera oscilante mediante el disco de transmisión en un diámetro intermedio del mismo, presionando el resorte el disco de fricción en un diámetro exterior del mismo y estando sometido dicho resorte a la acción de un elemento accionador deslizable axialmente en un diámetro interior del mismo.

En las soluciones conocidas, los medios hidráulicos que controlan el elemento accionador incluyen un cilindro maestro que está alimentado con líquido a presión por la válvula de solenoide de control anteriormente mencionada que es una válvula de solenoide de caudal proporcional (es decir, una válvula que puede obtener una variación del caudal de líquido siguiendo a una variación de la corriente eléctrica suministrada a la misma), transmitiendo dicho cilindro maestro anteriormente mencionado un deslizamiento al pistón que provoca el desplazamiento del elemento accionador del acoplamiento de fricción por medio de una transmisión mecánica. La disposición conocida anteriormente descrita es relativamente complicada y costosa. Por otra parte, es más complicada debido a que el cilindro maestro debe estar asociado con un sensor de posición que permita que se controle el acoplamiento de fricción conociendo en cada momento la posición del elemento accionador del acoplamiento. Evidentemente, dicho sensor de posición implica un coste adicional y, debido a su volumen y sus límites de funcionamiento, hace que resulte difícil adoptar unas disposiciones más sencillas, tales como una disposición del cilindro hidráulico de control directamente en el interior del cárter del acoplamiento de fricción.

Por otra parte, en las soluciones conocidas, la utilización del sensor de posición es inevitable. Ello es debido a que el resorte que se utiliza generalmente en los acoplamientos de fricción del tipo anteriormente mencionado presenta una característica de carga/desplazamiento de tal forma que cada valor de la carga aplicada al resorte puede corresponder a más de un valor del desplazamiento. Por lo tanto, con los resortes adoptados en las soluciones conocidas no es posible controlar el accionamiento del acoplamiento de fricción según la carga aplicada al elemento accionador y es necesario en cambio controlar el acoplamiento de fricción según las señales generadas mediante un sensor de posición con las complicaciones y desventajas resultantes en términos de coste que se han indicado anteriormente.

El objetivo de la presente invención consiste en superar los inconvenientes anteriormente mencionados, proporcionando un sistema de control de embrague que sea más sencillo, menos voluminoso y menos costoso que los sistemas conocidos.

Según la invención, el objetivo anteriormente mencionado se alcanza mediante un conjunto que comprende un acoplamiento de fricción de automóvil y un sistema de control para el mismo, que presenta las características indicadas en la reivindicación 1.

Según otra característica, la válvula de solenoide anteriormente mencionada es una válvula de solenoide de presión proporcional (es decir, una válvula adaptada para proporcionar una presión controlada que varía en función de la corriente eléctrica suministrada).

De este modo, el sistema según la invención resulta altamente simplificado, menos voluminoso y menos costoso con respecto a los sistemas conocidos. En particular, como ya se ha indicado en la exposición anterior, el sistema según la invención no requiere la utilización de un sensor de posición, con las ventajas resultantes en términos de un volumen inferior y un menor coste. La falta del sensor de posición simplifica la disposición de los medios hidráulicos de control, que pueden estar constituidos simplemente por un cilindro hidráulico dispuesto en el interior del cárter del acoplamiento de fricción, coaxialmente con el eje accionado, constituyendo directamente el pistón del cilindro el elemento accionador del acoplamiento.

Con la disposición según la invención, el par de torsión transmitido mediante el acoplamiento de fricción está relacionado linealmente con la carga aplicada al elemento accionador y por tanto con la presión proporcionada mediante la válvula de solenoide. Por lo tanto, el acoplamiento puede controlarse de una manera sumamente sencilla.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción siguiente, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, proporcionados únicamente a título de ejemplo no limitativo, en los que:

La figura 1 muestra un esquema de una forma de realización preferida del sistema según la invención,

la figura 2 es una vista en sección transversal a una escala ampliada de un detalle de la figura 1,

la figura 3 es un gráfico que muestra la característica del resorte que forma parte del sistema según la invención,

la figura 4 es un gráfico que muestra la característica del resorte utilizado en un sistema según la técnica anterior, y

la figura 5 es un gráfico que muestra el ajuste característico del sistema según la invención.

En la figura 1, el número de referencia 1 designa en general un acoplamiento de fricción de automóvil, que comprende un cárter 2, un disco de transmisión 3 constituido generalmente por el volante del motor, acoplado rígidamente al eje motor (no representado) y que gira con el mismo, así como un eje accionado 4 montado de forma giratoria dentro del cárter 2 por medio de un cojinete 5 y que constituye el eje primario de la caja de cambios del automóvil. Según la técnica anterior, acoplado en rotación con el eje accionado 4 se monta un disco de fricción 6 provisto en su periferia de dos pastillas de fricción 7 y presionado contra el disco de transmisión 3, por medio de un anillo de empuje de disco 8, mediante un resorte tipo Belleville 9, En la figura 1, las partes superior e inferior del eje de rotación del eje 4 se han representado respectivamente en la posición de trabajo y en la posición de reposo del resorte 9. El resorte 9 está soportado de manera que puede oscilar en el punto 10 por el disco de transmisión 3 en un diámetro intermedio del mismo. El resorte está adaptado para presionar el anillo de empuje de disco 8 (ver parte inferior de la figura 1) en la proximidad de un diámetro exterior del mismo, mientras que se somete a la acción de un elemento accionador 12 en 11, en un diámetro interior del mismo.

Tal como se muestra claramente en la figura 2, el elemento accionador 12 está constituido por el pistón de un cilindro hidráulico que está dispuesto directamente en el interior del cárter 2 del acoplamiento de fricción 1, coaxialmente con el eje accionado 4. Más exactamente, el cárter 2 del acoplamiento de fricción define una cámara cilíndrica 13 dentro de la cual está montado de manera deslizable el cuerpo cilíndrico del pistón 12. Este último termina con una brida anular 14 que presiona contra el diámetro interior del resorte tipo Belleville 9 por medio de un cojinete de empuje de bolas 15. En la posición de reposo (parte inferior de la figura 2) un muelle 16 aplica una carga débil que mantiene el pistón 12 contra el cojinete de empuje de bolas 15 y el resorte 9.

La cámara de presión 13 del cilindro hidráulico integrado dentro del acoplamiento de fricción comunica por medio de un conducto 17 con un elemento de conexión 18 para su unión a un conducto 19 que recibe líquido a presión. El conducto 19 puede conectarse selectivamente a un conducto 20 conectado a una bomba de alimentación, o a un conducto 21 conectado a un depósito de descarga, por medio de una válvula de solenoide de tipo proporcional 22 adaptada para suministrar una presión variable en función de la corriente eléctrica suministrada.

En el estado de reposo del sistema, el resorte 9 se encuentra en la posición ilustrada en al parte inferior de las figuras 1, 2. En esta posición, el resorte empuja el disco de fricción 7 contra el disco de transmisión 3 que provoca de este modo la rotación del eje accionado 4. Con el fin de producir el desembrague del acoplamiento, se suministra líquido a presión al interior de la cámara 13 del cilindro hidráulico, para provocar un deslizamiento axial (hacia la derecha haciendo referencia al dibujo) del elemento accionado constituido por el pistón 12, que de este modo se lleva a la posición representada en la parte superior de las figuras 1, 2. En esta posición, el resorte 9 deja de presionar contra el disco de fricción 7, de manera que se interrumpe la transmisión del par de torsión del disco 3 al eje 4.

Como ya se ha indicado, la válvula de solenoide 22 debe controlarse mediante una unidad de control electrónica con el fin de satisfacer las exigencias del usuario. Naturalmente, puesto que el conductor no controla el acoplamiento de fricción manualmente ni directamente, es necesario asegurar que la presión suministrada al accionador se ajusta automáticamente de la mejor manera, sin producir un desembrague o embrague brusco del acoplamiento.

Tal como ya se ha indicado también, en los sistemas de accionamientos electrohidráulico que se han realizado hasta ahora, con el fin de obtener este resultado es necesario utilizar un sensor para detectar la posición del elemento accionador, de manera que pueda proporcionarse un sistema de control automático para el acoplamiento que no adolezca de inconvenientes. La necesidad de un sensor de posición proviene de que el resorte utilizado en los sistemas conocidos presenta una característica de carga/desplazamiento (F/S) del tipo representado en la figura 4 de los dibujos adjuntos, con un valor máximo en una carga F_{0}. Con un resorte de este tipo, cuando la carga aumenta desde 0 hasta F_{0}, el resorte se deforma, con lo cual dicho resorte se desplaza bruscamente hacia su posición extrema totalmente deformada una vez la carga aplicada se hace superior al valor F_{0}. Cuando posteriormente se reduce la carga, el resorte permanece en su posición extrema hasta que la carga se vuelve inferior al valor mínimo F_{1} representado en el gráfico. Por lo tanto, con los resortes utilizados en la técnica anterior, cada valor determinado de la carga aplicada al resorte no se corresponde con una posición determinada del resorte. Precisamente por esta razón, en los sistemas electrohidráulicos que se utilizan actualmente, con el fin de asegurar un funcionamiento correcto del acoplamiento, la función de control se realiza según unas señales proporcionadas por un sensor de posición que está asociado con el cilindro hidráulico de control. Sin embargo, tal como ya se ha indicado también, el sensor de posición implica un coste no despreciable y un volumen que hacen que resulte difícil adoptar una solución simplificada como la que se ha adoptado en su lugar en el sistema según la invención, en el cual el cilindro de control hidráulico está integrado dentro del acoplamiento de fricción, coaxialmente con el eje de rotación del eje accionado, con el pistón del cilindro que forma directamente el elemento accionador del resorte. Esta simplificación es posible en el caso de la presente invención debido a que en ésta se utiliza un resorte tipo Belleville que presenta una característica de carga/desplazamiento (F/S) que es una función monótona creciente, tal como se muestra en la figura 3. Se obtiene este resultado adoptando un resorte que presenta una relación h/t \leq 1,4, siendo h la dimensión axial del resorte en el estado no deformado y siendo t el espesor de la placa que forma el resorte.

Debido a la adopción de un resorte que presenta una característica del tipo ilustrado en la figura 3, en el sistema según la invención cada valor de la carga aplicada al resorte se corresponde con una posición única del resorte. De este modo es posible controlar el elemento accionador sin ninguna necesidad de comprobar la posición del elemento accionador en todo momento, únicamente controlando la carga aplicada al resorte, es decir, la presión suministrada al cilindro hidráulico de control. Este resultado se puede obtener ventajosamente mediante la utilización de la válvula de solenoide de presión proporcional 22. Además, el control del par de torsión transmitido por el acoplamiento en el sistema según la invención se simplifica más debido a que este par de torsión está relacionado linealmente con la carga aplicada al elemento accionador 12 y, por lo tanto, está relacionado con la presión suministrada. Este punto se pone claramente de manifiesto en la figura 5 que muestra un gráfico de la variación de la carga C aplicada por el resorte 9 al anillo de empuje de disco 8 (siendo dicha carga linealmente proporcional al par de torsión transmitido) frente a la variación de la carga F aplicada mediante el elemento accionador 12 al resorte 9. Tal como se muestra, la variación de carga C es lineal.

La figura 5 muestra asimismo la variación de la carga D en el punto de apoyo 10 del resorte 9, frente a la variación de la carga F aplicada mediante el elemento accionador 12.

Tal como se pone claramente de manifiesto a partir de la descripción anterior, el sistema según la invención está caracterizado por una mayor simplicidad, un coste inferior y un volumen inferior con respecto a los sistemas del mismo tipo utilizados hasta ahora.

Naturalmente, mientras que el principio de la invención permanezca invariable, los detalles constructivos y las formas de realización pueden variar ampliamente con respecto a los que se han descrito e ilustrado únicamente a título de ejemplo, sin apartarse por ello del alcance de la presente invención.

Claims (3)

1. Conjunto que comprende un acoplamiento de fricción para vehículo automóvil y un sistema de control para el mismo, en el que el acoplamiento de fricción es del tipo que comprende un disco de transmisión (3) que ha de hacerse girar mediante el motor del automóvil, un eje accionado (4) que constituye el eje primario de la caja de cambios del automóvil, y un disco de fricción (6) acoplado en rotación al eje accionado (4) y presionado axialmente contra el disco de transmisión (3) mediante un resorte tipo Belleville (9) que está soportado de forma oscilante por el disco de transmisión (3) en un diámetro intermedio del mismo, empujando dicho resorte (9) el disco de fricción (6) en la proximidad de un diámetro exterior del mismo y estando sometido dicho resorte (9) a la acción de un elemento accionador (12) que es deslizable axialmente, en un diámetro interior del mismo, y en el que están previstos además unos medios hidráulicos para controlar dicho elemento accionador (12), y que comprende además una válvula de solenoide (22) para controlar la alimentación a dichos medios hidráulicos,

caracterizado porque dicho resorte tipo Belleville (9) está formado de manera que presenta una característica de carga/desplazamiento (F/S) que es una función monótona creciente, de forma que el elemento accionador (12) puede controlarse según la carga aplicada al mismo, sin ninguna necesidad de prever unos medios para detectar la posición de dicho elemento accionador, puesto que cada valor de la carga (F) aplicada mediante el elemento accionador (12), y por tanto cada valor de la presión suministrada a dichos medios hidráulicos, se corresponde con una única posición determinada del elemento accionador (12), y porque dichos medios de control hidráulicos están constituidos por un cilindro hidráulico que está dispuesto en el interior del cárter (2) del acoplamiento de fricción (1), coaxialmente con el eje accionado (4), presentando dicho cilindro un pistón (12) que forma dicho elemento accionador.

2. Conjunto según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha válvula de solenoide (22) es una válvula de solenoide proporcional.

3. Conjunto según la reivindicación 1, caracterizado porque el resorte tipo Belleville (9) presenta una relación h/t \leq 1,4, siendo h la dimensión axial del resorte en el estado no deformado y siendo t el espesor de la placa que forma el resorte.