IT201800001760A1

IT201800001760A1 - Trasmissione servoassistita idraulicamente con valvola di emergenza

Info

Publication number: IT201800001760A1
Application number: IT201800001760A
Authority: IT
Inventors: Luca Bovina; Giovanni Lamberti
Original assignee: Magneti Marelli Spa
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2019-07-24

Description

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“TRASMISSIONE SERVOASSISTITA IDRAULICAMENTE CON VALVOLA DI EMERGENZA”

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione è relativa ad una trasmissione servoassistita idraulicamente.

La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione ad una trasmissione servoassistita idraulicamente a doppia frizione a bagno d’olio, cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità.

ARTE ANTERIORE

Una trasmissione servoassistita a doppia frizione a bagno d’olio attualmente in commercio prevede una pompa meccanicamente connessa con il motore termico (ovvero portata in rotazione dall’albero motore del motore termico). Le variazioni del regime di rotazione del motore termico impongono forti variazioni di portata del fluido idraulico in pressione fornito dalla pompa e di conseguenza il circuito idraulico della trasmissione servoassistita è dotato di valvole che rimandano al serbatoio a pressione ambiente (in cui pesca la pompa) l’eccedenza di portata nei momenti in cui il motore termico ruota ad alti regimi. In altre parole, quando il motore termico ruota ad alti regimi la pompa del circuito idraulico della trasmissione servoassistita genera una portata di fluido idraulico nettamente eccedente rispetto alle necessità della trasmissione servoassistita (particolarmente durante la marcia in autostrada in cui il motore termico gira ad alti regimi e non vengono eseguiti cambi di marcia per periodi molto lunghi) e l’eccesso di portata viene rimandato nel serbatoio a pressione ambiente; è evidente che in queste condizioni il funzionamento della pompa della trasmissione servoassistita è energeticamente molto inefficiente in quanto la maggior parte (se non la quasi totalità) del lavoro fatto dalla pompa è del tutto inutile.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è fornire una trasmissione servoassistita idraulicamente che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e, in particolare, sia energeticamente efficiente e, nello stesso tempo, sia anche di facile ed economica realizzazione.

Secondo la presente invenzione viene fornita una trasmissione servoassistita idraulicamente, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

Le rivendicazioni descrivono forme di realizzazione preferite della presente invenzione formando parte integrante della presente descrizione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

• la figura 1 è una vista schematica di una trasmissione servoassistita a doppia frizione;

• la figura 2 è una vista schematica di un circuito idraulico della trasmissione servoassistita della figura 1;

• la figura 3 è una vista schematica di una parte di un ramo di attuazione del circuito idraulico della figura 1;

• la figura 4 è una vista schematica di una altra parte del ramo di attuazione del circuito idraulico della figura 1;

• la figura 5 è una vista schematica di un ramo di lubrificazione/raffreddamento del circuito idraulico della figura 1; e

• la figura 6 è una vista schematica di una variante del circuito idraulico della figura 1.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un sistema di motopropulsione per un veicolo stradale.

Il sistema 1 di motopropulsione comprende un motore 2 termico a combustione interna provvisto di un albero 3 motore e porta in rotazione una coppia di ruote 4 motrici. Il sistema di motopropulsione comprende un albero 5 di trasmissione che ad una estremità è collegato all’albero 3 motore del motore 2 termico a combustione interna e all’estremità opposta è collegato ad una trasmissione 6 servoassistita a doppia frizione. La trasmissione 6 servoassistita trasmette il moto alle ruote 4 motrici mediante due semiassi 7 che ricevono il moto da un differenziale 8.

La trasmissione 6 servoassistita comprende due alberi 9 e 10 primari tra loro coassiali, indipendenti ed inseriti uno all’interno dell’altro, e due frizioni 11 e 12 coassiali e disposte in serie, ciascuna delle quali è atta a collegare un rispetto albero 9 o 10 primario all’albero 5 di trasmissione (quindi all’albero 3 motore del motore 2 termico a combustione interna). Inoltre, la trasmissione 6 servoassistita comprende due alberi 13 e 14 secondari, i quali sono entrambi angolarmente solidali all’ingresso del differenziale 8 che trasmette il moto alle ruote 4 motrici.

La trasmissione 6 servoassistita illustrata nella figura 1 presenta sette marce avanti indicate con numeri romani (prima marcia I, seconda marcia II, terza marcia III, quarta marcia IV, quinta marcia V, sesta marcia VI e settima marcia VII) ed una retromarcia R. Gli alberi 9 e 10 primari sono meccanicamente accoppiati agli alberi 13 e 14 secondario mediante una pluralità di coppie 15 di ingranaggi, ciascuna delle quali definisce una rispettiva marcia e comprende un ingranaggio primario montato su di un albero 9 o 10 primario ed un ingranaggio secondario che è montato su di un albero 13 o 14 secondario ed ingrana permanentemente con l’ingranaggio primario. Per permettere il corretto funzionamento della trasmissione 6 servoassistita, tutte le marce dispari (prima marcia I, terza marcia III, quinta marcia V, settima marcia VII) sono accoppiate allo stesso albero 9 primario, mentre tutte le marce pari (seconda marcia II, quarta marcia IV, e sesta marcia VI) sono accoppiate all’altro albero 10 primario.

Ciascun ingranaggio primario è calettato ad un rispettivo albero 9 o 10 primario per ruotare sempre in modo solidale con l’albero 9 o 10 primario stesso ed ingrana in modo permanente con il rispettivo ingranaggio secondario; invece, ciascun ingranaggio secondario è montato folle sul proprio albero 13 o 14 secondario. La trasmissione 6 servoassistita comprende per ciascuna coppia 15 di ingranaggi un corrispondente sincronizzatore 16, il quale è montato coassiale al relativo albero 13 o 14 secondario ed è atto a venire attuato per innestare il rispettivo ingranaggio secondario all’albero 13 o 14 secondario (cioè per rendere il rispettivo ingranaggio secondario angolarmente solidale all’albero 13 o 14 secondario).

La trasmissione 6 servoassistita comprende due attuatori 17 e 18 idraulici che azionano le corrispondenti frizioni 11 e 12 e comprende quattro attuatori 19 idraulici che azionano i corrispondenti sincronizzatori 16.

La trasmissione 6 servoassistita comprende una pompa 20 di attuazione che fornisce la pressione idraulica necessaria al funzionamento degli attuatori 19 idraulici di innesto delle marce (cioè degli attuatori 19 idraulici dei sincronizzatori 16) e degli attuatori 17 e 18 idraulici di comando delle frizioni 11 e 12. La pompa 20 di attuazione presenta una cilindrata costante, ovvero non è previsto alcun tipo di regolatore che possa variare (fisicamente o virtualmente) la cilindrata della pompa 20 di attuazione. La pompa 20 di attuazione è azionata (ovvero portata in rotazione) da un motore 21 elettrico dedicato (ovvero che è meccanicamente collegato solo alla pompa 20 di attuazione). Inoltre, la trasmissione 6 servoassistita comprende una pompa 22 di circolazione, la quale ha la funzione di fare circolare un fluido idraulico di lubrificazione e raffreddamento attraverso gli ingranaggi della trasmissione 6 servoassistita, attraverso le frizioni 11 e 12 ed eventualmente attraverso il differenziale 8 in modo da assicurare una adeguata lubrificazione ed un adeguato raffreddamento. La pompa 22 di circolazione presenta una cilindrata costante, ovvero non è previsto alcun tipo di regolatore che possa variare (fisicamente o virtualmente) la cilindrata della pompa 22 di circolazione. La pompa 22 di circolazione è azionata (ovvero portata in rotazione) da un motore 23 elettrico dedicato (ovvero che è meccanicamente collegato solo alla pompa 22 di circolazione) che è meccanicamente del tutto indipendente dal motore 21 elettrico della pompa 20 di attuazione.

E’ prevista una unità 24 di controllo elettronica, la quale sovraintende al funzionamento della trasmissione 6 servoassistita e, tra le altre cose, pilota i due motori 21 e 23 elettrici delle pompe 20 e 22.

Secondo quanto illustrato nella figura 2, la trasmissione 6 servoassistita comprende un circuito 25 idraulico che è riempito con un fluido idraulico (tipicamente dell’olio minerale o sintetico) che, oltre alla funzione primaria di trasporto dell'energia meccanica, ha anche la funzione di proteggere, lubrificare e raffreddare i componenti con i quali viene in contatto. Il circuito 25 idraulico comprende un serbatoio 26 che contiene una quantità relativamente elevata di fluido idraulico a pressione ambiente e dal quale pescano le pompe 20 e 22 (ovvero i condotti di aspirazione delle pompe 20 e 22 pescano il fluido idraulico dal serbatoio 26 come illustrato nella figura 2).

Il circuito 25 idraulico comprende un ramo 27 di attuazione che presenta una prima pressione nominale (ad esempio 22-27 bar) ed alimenta il fluido idraulico in pressione agli attuatori 17, 18 e 19 idraulici essenzialmente per il funzionamento (ovvero l’attuazione) degli attuatori 17, 18 e 19 idraulici stessi; in altre parole, nel ramo 27 di attuazione il fluido idraulico viene utilizzato essenzialmente per generare una spinta idraulica in grado di spostare i pistoni degli attuatori 17, 18 e 19 idraulici. Inoltre, il circuito 25 idraulico comprende un ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento che presenta una seconda pressione nominale (ad esempio 7-10 bar) inferiore alla prima pressione nominale ed alimenta il fluido idraulico in pressione alle frizioni 11 e 12 ed alle coppie 15 di ingranaggi (ovvero agli ingranaggi che trasmettono la coppia tra gli alberi 9 e 10 primari e gli alberi 13 e 14 secondari) esclusivamente per la loro lubrificazione ed il loro raffreddamento; in altre parole, nel ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento il fluido idraulico viene utilizzato esclusivamente per lubrificazione e raffreddamento.

Secondo una preferita forma di attuazione, le due pompe 20 e 22 sono tra loro diverse (ovvero la pompa 20 di attuazione presenta una cilindrata (quindi una portata nominale) inferiore ed una pressione nominale superiore rispetto alla pompa 22 di circolazione), mentre i due motori 21 e 23 elettrici sono preferibilmente tra loro identici (per esigenze di standardizzazione volte alla semplificazione costruttiva ed alla riduzione dei costi).

La pompa 20 di attuazione alimenta il fluido idraulico in pressione ad un condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione; ovvero il ramo 27 di attuazione del circuito 25 idraulico comprende il condotto 29 di ingresso a cui è direttamente collegata la mandata della pompa 20 di attuazione. E’ previsto un sensore 30 di pressione che misura la pressione del fluido idraulico nel condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione ed è collegato alla unità 24 di controllo; in questo modo, l’unità 24 di controllo regola unicamente la velocità di rotazione del motore 21 elettrico per inseguire un valore desiderato della pressione del fluido idraulico nel condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione. In altre parole, l’unità 24 di controllo varia la velocità di rotazione del motore 21 elettrico utilizzando un controllo in retroazione che utilizza come variabile di retroazione la pressione del fluido idraulico nel condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione. Il controllo della portata della pompa 20 di attuazione viene ottenuto regolando unicamente la velocità di rotazione del motore 21 elettrico senza alcun tipo di intervento (fisico o virtuale) sulla cilindrata della pompa 20 di attuazione.

Quando la pressione del fluido idraulico nel condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione è pari alla prima pressione nominale (ovvero è pari alla massima pressione di progetto), il regime di rotazione del motore 21 elettrico (e quindi della pompa 20) viene ridotto al minimo riducendo quindi al minimo la portata della pompa 20; quando la pressione del fluido idraulico nel condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione si abbassa (in quanto gli attuatori 17, 18 e 19 richiedono fluido idraulico in pressione per il loro funzionamento), il regime di rotazione del motore 21 elettrico (e quindi della pompa 20) viene aumentato per permettere alla pompa 20 di fornire la portata necessaria a ripristinare nel condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione il livello di pressione desiderato. Ne consegue che la potenza assorbita dal motore 21 elettrico è sempre allineata alle richieste del ramo 27 di attuazione del circuito 25 idraulico (ovvero è strettamente mirata sui fabbisogni di pressione e portata) e quindi il funzionamento del motore 21 elettrico (ovvero della pompa 20) è sempre energeticamente efficiente.

Analogamente, la pompa 22 di circolazione alimenta il fluido idraulico in pressione ad un condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento; ovvero il ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento del circuito 25 idraulico comprende il condotto 31 di ingresso a cui è direttamente collegata la mandata della pompa 22 di circolazione. E’ previsto un sensore 32 di pressione che misura la pressione del fluido idraulico nel condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento ed è collegato alla unità 24 di controllo; in questo modo, l’unità 24 di controllo regola unicamente la velocità di rotazione del motore 23 elettrico per inseguire un valore desiderato della pressione del fluido idraulico nel condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento. In altre parole, l’unità 24 di controllo varia la velocità di rotazione del motore 23 elettrico utilizzando un controllo in retroazione che utilizza come variabile di retroazione la pressione del fluido idraulico nel condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento. Il controllo della portata della pompa 20 di attuazione viene ottenuto regolando unicamente la velocità di rotazione del motore 23 elettrico senza alcun tipo di intervento (fisico o virtuale) sulla cilindrata della pompa 22 di circolazione.

Quando la pressione del fluido idraulico nel condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento è pari alla seconda pressione nominale (ovvero è pari alla massima pressione di progetto), il regime di rotazione del motore 23 elettrico (e quindi della pompa 22) viene ridotto al minimo riducendo quindi al minimo la portata della pompa 22; quando la pressione del fluido idraulico nel condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento si abbassa (in quanto viene richiesto fluido idraulico in pressione per lubrificazione/raffreddamento), il regime di rotazione del motore 23 elettrico (e quindi della pompa 22) viene aumentato per permettere alla pompa 22 di fornire la portata necessaria a ripristinare nel condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento il livello di pressione desiderato. Ne consegue che la potenza assorbita dal motore 23 elettrico è sempre allineata alle richieste del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento del circuito 25 idraulico (ovvero è strettamente mirata sui fabbisogni di pressione e portata) e quindi il funzionamento del motore 23 elettrico (ovvero della pompa 22) è sempre energeticamente efficiente.

E’ prevista una valvola 33 di massima pressione (ovvero una valvola che è normalmente chiusa e si apre quando ai suoi capi è presente una differenza di pressione superiore ad un valore di soglia predeterminato) che collega il condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione al serbatoio 28 ed ha la funzione di impedire l’eccessiva crescita (ovvero significativamente oltre alla prima pressione nominale) della pressione nel condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione in caso di errori nel controllo della pompa 20 di attuazione. In altre parole, la valvola 33 di massima pressione è tarata ad un valore (leggermente) superiore alla prima pressione nominale del ramo 27 di attuazione e serve ad evitare la crescita eccessiva della pressione nel condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione in caso di errori nel controllo della pompa 20 di attuazione.

Analogamente, è prevista una valvola 34 di massima pressione (ovvero una valvola che è normalmente chiusa e si apre quando ai suoi capi è presente una differenza di pressione superiore ad un valore di soglia predeterminato) che collega il condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento al serbatoio 28 ed ha la funzione di impedire l’eccessiva crescita (ovvero significativamente oltre alla seconda pressione nominale) della pressione nel condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento in caso di errori nel controllo della pompa 22 di attuazione. In altre parole, la valvola 34 di massima pressione è tarata ad un valore (leggermente) superiore alla seconda pressione nominale del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento e serve ad evitare la crescita eccessiva della pressione nel condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento in caso di errori nel controllo della pompa 22 di attuazione. Il ramo 27 di attuazione comprende un condotto 35 di spillamento, il quale si origina dal condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione, è provvisto di una strozzatura 36 calibrata (ovvero un passaggio di sezione ridotta e calibrata per limitare la portata che può fluire lungo il condotto 35 di spillamento), e termina nel serbatoio 26 del fluido idraulico a pressione ambiente da cui pescano le pompe 20 e 22.

La funzione del condotto 35 di spillamento è di garantire un flusso costante (di portata ridotta) di fluido idraulico dal condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione verso il serbatoio 26 anche quando gli attuatori 17, 18 e 19 idraulici non consumano (utilizzano) fluido idraulico in pressione. Grazie alla presenza del condotto 35 di spillamento, è possibile mantenere sempre in rotazione la pompa 20 di attuazione (per fornire costantemente almeno la portata di fluido idraulico in pressione che passa attraverso il condotto 35 di spillamento) e quindi il motore 21 elettrico che aziona la pompa 20 di attuazione. Ovvero, grazie alla presenza del condotto 35 di spillamento, il motore 21 elettrico può essere sempre mantenuto in rotazione (anche quando gli attuatori 17, 18 e 19 idraulici non consumano fluido idraulico in pressione) ad una velocità di rotazione minima ma non troppo ridotta permettendo quindi al motore 21 elettrico di rimanere sempre in una condizione di funzionamento che è energeticamente efficiente (a velocità di rotazione troppo basse il funzionamento del motore 21 elettrico diviene energeticamente poco efficiente) e, nello stesso tempo, permette un pronto e rapido aumento della velocità di rotazione in caso di necessità (ovvero se gli attuatori 17, 18 e 19 idraulici iniziano a consumare fluido idraulico).

In altre parole, in assenza del condotto 35 di spillamento e quando gli attuatori 17, 18 e 19 idraulici non consumano fluido idraulico in pressione, il motore 21 elettrico sarebbe costretto a ruotare a velocità molto bassa funzionando in modo energeticamente poco efficiente oppure sarebbe costretto a fermarsi rendendo poco pronto e lento un successivo aumento della velocità di rotazione in caso di necessità (ovvero se gli attuatori 17, 18 e 19 idraulici iniziano a consumare fluido idraulico); un aumento poco pronto e lento della velocità di rotazione in caso di necessità (ovvero se gli attuatori 17, 18 e 19 idraulici iniziano a consumare fluido idraulico) generalmente comporta un ritardo e/o un rallentamento nel funzionamento degli attuatori 17, 18 e 19 idraulici rendendo, di fatto, la trasmissione 6 servoassistita poco performante.

Nella forma di attuazione illustrata nella figura 2, il condotto 35 di spillamento è privo di una valvola di spillamento comandabile, ovvero il flusso di fluido idraulico attraverso il condotto 35 di spillamento è sempre presente indipendentemente dal fatto che gli attuatori 17, 18 e 19 consumino o non consumino del fluido idraulico (ovvero indipendentemente dal fatto che la funzione del condotto 35 di spillamento sia necessaria o non sia necessaria).

Nella forma di attuazione illustrata nella figura 6, il condotto 35 di spillamento comprende una valvola 37 di spillamento comandabile che è atta ad aprire e chiudere il condotto 35 di spillamento stesso. L’unità 24 di controllo apre la valvola 37 di spillamento per consentire un flusso di fluido in pressione attraverso il condotto 35 di spillamento quando gli attuatori 17, 18 e 19 non consumano fluido idraulico in pressione (in modo tale da richiedere alla pompa 20 di attuazione l’alimentazione costante di una portata minima e costante di fluido idraulico in pressione) e chiude la valvola 37 di spillamento per impedire un flusso di fluido in pressione attraverso il condotto 35 di spillamento quando gli attuatori 17, 18 e 19 consumano fluido idraulico in pressione (ovvero quando il consumo di fluido idraulico in pressione è garantito dagli attuatori 17, 18 e 19 e quindi il condotto 35 di spillamento diventa, temporaneamente, inutile e dannoso). In questo modo, il condotto 35 di spillamento viene utilizzato solo quando serve (ovvero quando gli attuatori 17, 18 e 19 non consumano fluido idraulico in pressione) e viene chiuso (ovvero non utilizzato chiudendo la valvola 37 di spillamento) quando non serve (ovvero quando gli attuatori 17, 18 e 19 consumano fluido idraulico in pressione) ed è, anzi, dannoso (in quanto aumenta, anche se di poco, i consumi del fluido idraulico in pressione).

Secondo una possibile forma di attuazione non illustrata, la valvola 37 di spillamento è di tipo ON/OFF (ovvero aperto/chiuso) e viene utilizzata solo per aprire o chiudere il condotto 35 di spillamento secondo le modalità sopra descritte. Secondo una alternativa forma di attuazione, la valvola 37 di spillamento è di tipo proporzionale (ovvero è pilotabile per regolare la sezione di passaggio del fluido idraulico attraverso la valvola 37 di spillamento stessa); in questa forma di attuazione, l’unità 24 di controllo determina una viscosità effettiva del fluido idraulico e regola il grado di apertura della valvola 37 di spillamento in funzione della viscosità effettiva del fluido idraulico (in modo tale da mantenere costante la portata di fluido idraulico che fluisce attraverso il condotto 35 di spillamento).

In altre parole, al diminuire della viscosità del fluido idraulico ed a parità degli altri fattori, aumenta la portata di fluido idraulico che fluisce attraverso il condotto 35 di spillamento essendo la strozzatura 36 di dimensione costante; quindi per garantire che attraverso il condotto 35 di spillamento la portata di fluido idraulico sia sempre costante è necessario agire sulla valvola 37 di spillamento per variare la sezione di passaggio del fluido idraulico attraverso la valvola 37 di spillamento stessa (diminuendo la sezione di passaggio al diminuire della viscosità e viceversa). Secondo una preferita forma di attuazione, l’unità 24 di controllo è collegata ad un sensore di temperatura (ad esempio integrato assieme al sensore 30 di pressione) che misura la temperatura effettiva del fluido idraulico e quindi l’unità 24 di controllo determina la viscosità effettiva del fluido idraulico in funzione della temperatura del fluido idraulico in pressione. E’ importante sottolineare che quando il veicolo viene avviato da freddo la temperatura del fluido idraulico è pari alla temperatura esterna (e quindi può anche essere sensibilmente inferiore allo zero nel periodo invernale) e che dopo un certo tempo la temperatura del fluido idraulico può crescere anche di 40-60 °C rispetto alla temperatura iniziale (ovvero rispetto alla temperatura esterna); di conseguenza, le variazioni di viscosità del fluido idraulico che si verificano mano a mano che le temperature interne del veicolo arrivano a regime possono essere significative.

Secondo una possibile forma di attuazione, la valvola 37 di spillamento di tipo proporzionale sostituisce del tutto la strozzatura 36, ovvero la strozzatura 36 è assente e la valvola 37 di spillamento svolge la funzione della strozzatura 36; tuttavia, per prudenza, è generalmente preferibile mantenere la strozzatura 36 anche se effettivamente ridondante rispetto alla valvola 37 di spillamento in quanto la presenza della strozzatura 36 garantisce che la portata attraverso il condotto 35 di spillamento non possa mai superare un valore limite imposto dalla strozzatura 36 stessa indipendentemente dal corretto funzionamento della valvola 37 di spillamento (è importante osservare che la strozzatura 36 è un pezzo di tubazione di sezione passante ridotta che presenta un costo limitato).

Nelle forme di attuazione illustrate nelle figure 2 e 6, il ramo 27 di attuazione comprende un accumulatore 38 idraulico che è collegato al condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione; invece, il condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento (e, più in generale, il ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento) è privo di accumulatore idraulico. Secondo altre forme di attuazione non illustrate, anche il ramo 27 di attuazione (analogamente al ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento) è privo di accumulatore idraulico. Nella forma di attuazione illustrata nella figura 2, è prevista una valvola 39 monodirezionale che è disposta lungo il condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione tra una mandata della pompa 20 di attuazione e l’accumulatore 38 idraulico. Invece, nella forma di attuazione illustrata nella figura 6, l’accumulatore 38 idraulico è direttamente collegato al condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione senza l’interposizione di altri elementi.

Nelle forme di attuazione illustrate nelle figure 2 e 6, è prevista una valvola 40 di emergenza che collega il ramo 27 di attuazione al ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento; in particolare la valvola 40 di emergenza collega il condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione al condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento. E’ importante osservare che la valvola 40 di emergenza è l’unico collegamento esistente tra il ramo 27 di attuazione ed il ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento, ovvero al di fuori della valvola 40 di emergenza il ramo 27 di attuazione non ha alcun altro collegamento idraulico con il ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento. L’unità 24 di controllo pilota la valvola 40 di emergenza per chiudere la valvola 40 di emergenza (in modo da isolare idraulicamente i due rami 27 e 28 impedendo qualunque scambio di fluido idraulico tra i due rami 27 e 28) quando entrambe le pompe 20 e 22 funzionano correttamente e per aprire la valvola 40 di emergenza (in modo da mettere idraulicamente in comunicazione i due rami 27 e 28 permettendo lo scambio di fluido idraulico tra i due rami 27 e 28) quando una delle due pompe 20 e 22 è fuori uso.

Quando entrambe le pompe 20 e 22 funzionano correttamente, la valvola 40 di emergenza è chiusa ed i due rami 27 e 28 sono idraulicamente separati ed indipendenti. Quando una delle due pompe 20 e 22 è fuori uso, la valvola 40 di emergenza è aperta, i due rami 27 e 28 sono idraulicamente comunicanti e la pressione del fluido idraulico è pari alla seconda pressione nominale del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento: se è fuori uso la pompa 20 di attuazione la pressione è imposta dalla pompa 22 di circolazione che presenta la seconda pressione nominale, mentre se è fuori uso la pompa 22 di circolazione l’intervento della valvola 34 di massima pressione limita comunque la pressione nei due rami 27 e 28 tra loro idraulicamente comunicanti alla seconda pressione nominale. Ovviamente, quando una delle pompe 20 e 22 è fuori uso e la valvola 40 di emergenza è aperta, la trasmissione 6 servoassistita è in grado di operare solo in modo limitato ma è comunque in grado di garantire al veicolo di avanzare ad una velocità adeguata per tornare a casa e/o raggiungere un centro di assistenza.

Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 6, dal condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione parte un condotto 41 di alimentazione che porta il fluido idraulico in pressione ad una porzione 42 del ramo 27 di attuazione dedicata agli attuatori 19 idraulici (nella forma di attuazione illustrata nella figura 2, l’accumulatore 38 idraulico è “dedicato” alla porzione 42 del ramo 27 di attuazione per effetto della presenza della valvola 39 monodirezionale). Secondo quanto illustrato nella figura 3, al condotto 41 di alimentazione è accoppiato un sensore 43 di pressione/temperatura che è atto a misurare la pressione/temperatura del fluido idraulico nel condotto 41 di alimentazione stesso. Inoltre, secondo quanto illustrato nella figura 3, sono previste una serie di valvole 44 e 45 di comando che sono dedicate all’attuazione dei rispettivi attuatori 19 idraulici.

Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 6, dal condotto 29 di ingresso del ramo 27 di attuazione parte un condotto 46 di alimentazione che porta il fluido idraulico in pressione ad una porzione 47 del ramo 27 di attuazione dedicata agli attuatori 17 e 18 idraulici. Secondo quanto illustrato nella figura 4, il condotto 46 di alimentazione si sdoppia per alimentare i due attuatori 17 e 18 idraulici mediante l’interposizione di rispettive coppie di valvole 48 di comando. Secondo una preferita forma di attuazione, a monte di ciascun attuatore 17 o 18 idraulico è previsto un sensore 49 di pressione/temperatura che misura localmente la pressione/temperatura del fluido idraulico in pressione. Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 6, dal condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento parte un condotto 50 di alimentazione che porta il fluido idraulico in pressione verso gli organi da lubrificare/raffreddare. Secondo quanto meglio illustrato nella figura 5, dal condotto 50 di alimentazione si originano: un condotto 51 di lubrificazione/raffreddamento che porta il fluido idraulico alla frizione 11 ed è provvisto di una valvola 52 di regolazione (che varia la portata di fluido idraulico in funzione delle esigenze della frizione 11) ed un condotto 51 di lubrificazione/raffreddamento che porta il fluido idraulico alla frizione 12 ed è provvisto di una valvola 52 di regolazione (che varia la portata di fluido idraulico in funzione delle esigenze della frizione 12). A valle delle frizioni 11 e 12, il condotto 51 di lubrificazione/raffreddamento termina nel serbatoio 26 (ovvero una volta passato attraverso le frizioni 11 e 12 il fluido idraulico ritorna nel serbatoio 26). E’ importante osservare che quando una frizione 11 o 12 è chiusa e quindi trasmette coppia motrice deve venire raffreddata (di conseguenza la corrispondente valvola 52 di regolazione è almeno parzialmente aperta), mentre quando una frizione 11 o 12 è aperta e quindi non trasmette coppia motrice non deve venire raffreddata (di conseguenza la corrispondente valvola 52 di regolazione è generalmente chiusa).

Inoltre, dal condotto 50 di alimentazione si origina un condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento che porta il fluido idraulico alle coppie 15 di ingranaggi (ed a tutte le altre parti meccaniche in movimento che necessitano di lubrificazione/raffreddamento). A valle delle coppie 15 di ingranaggi, il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento termina nel serbatoio 26 (ovvero una volta passato attraverso le coppie 15 di ingranaggi il fluido idraulico ritorna nel serbatoio 26).

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure 2, 5 e 6, il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento è provvisto di una strozzatura 54 calibrata (ovvero un passaggio di sezione ridotta e calibrata per limitare la portata che può fluire lungo il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento).

E’ importante osservare che, oltre al compito principale di portare il fluido idraulico di lubrificazione/raffreddamento alle coppie 15 di ingranaggi ed a tutte le altre parti meccaniche in movimento che necessitano di lubrificazione/raffreddamento, il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento svolge anche la funzione di garantire un flusso costante (di portata ridotta) di fluido idraulico dal condotto 31 di ingresso del ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento verso il serbatoio 26 anche quando le frizioni 11 e 12 non consumano (utilizzano) fluido idraulico in pressione per lubrificazione/raffreddamento. Grazie alla presenza del condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento, è possibile mantenere sempre in rotazione la pompa 22 di circolazione (per fornire costantemente almeno la portata di fluido idraulico in pressione che passa lungo il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento) e quindi il motore 23 elettrico che aziona la pompa 22 di circolazione. Ovvero, grazie alla presenza del condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento, il motore 23 elettrico può essere sempre mantenuto in rotazione (anche quando le frizioni 11 e 12 non consumano fluido idraulico in pressione per lubrificazione/raffreddamento) ad una velocità di rotazione minima ma non troppo ridotta permettendo quindi al motore 23 elettrico di rimanere sempre in una condizione di funzionamento che è energeticamente efficiente (a velocità di rotazione troppo basse il funzionamento del motore 23 elettrico diviene energeticamente poco efficiente) e, nello stesso tempo, permette un pronto e rapido aumento della velocità di rotazione in caso di necessità (ovvero se le frizioni 11 e 12 iniziano a consumare fluido idraulico in pressione per lubrificazione/raffreddamento).

In altre parole, il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento, oltre al compito principale di portare il fluido idraulico di lubrificazione/raffreddamento alle coppie 15 di ingranaggi ed a tutte le altre parti meccaniche in movimento che necessitano di lubrificazione/raffreddamento, svolge anche la stessa funzione del condotto 35 di spillamento.

Nella forma di attuazione illustrata nella figura 2 e 5, il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento è privo di una valvola di regolazione comandabile. Nella forma di attuazione illustrata nella figura 6, il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento comprende una valvola 55 di regolazione comandabile e di tipo proporzionale (ovvero è pilotabile per regolare la sezione di passaggio del fluido idraulico attraverso la valvola 55 di regolazione stessa); in questa forma di attuazione, l’unità 24 di controllo determina una viscosità effettiva del fluido idraulico e regola il grado di apertura della valvola 55 di regolazione in funzione della viscosità effettiva del fluido idraulico (in modo tale da mantenere costante la portata di fluido idraulico che fluisce attraverso il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento).

In altre parole, al diminuire della viscosità del fluido idraulico ed a parità degli altri fattori aumenta la portata di fluido idraulico che fluisce attraverso il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento essendo la strozzatura 54 di dimensione costante; quindi per garantire che attraverso il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento la portata di fluido idraulico sia sempre costante è necessario agire sulla valvola 55 di regolazione per variare la sezione di passaggio del fluido idraulico attraverso la valvola 55 di regolazione stessa. Secondo una preferita forma di attuazione, l’unità 24 di controllo è collegata ad un sensore di temperatura (ad esempio integrato assieme al sensore 32 di pressione) che misura la temperatura effettiva del fluido idraulico e quindi l’unità 24 di controllo determina la viscosità effettiva del fluido idraulico in funzione della temperatura del fluido idraulico in pressione.

Secondo una possibile forma di attuazione, la valvola 55 di regolazione di tipo proporzionale sostituisce del tutto la strozzatura 54, ovvero la strozzatura 54 è assente e la valvola 55 di regolazione svolge la funzione della strozzatura 54; tuttavia, per prudenza è generalmente preferibile mantenere la strozzatura 54 anche se effettivamente ridondante rispetto alla valvola 55 di regolazione in quanto la presenza della strozzatura 54 garantisce che la portata attraverso il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento non possa mai superare un valore limite imposto dalla strozzatura 54 stessa indipendentemente dal corretto funzionamento della valvola 55 di regolazione (è importante osservare che la strozzatura 54 è un pezzo di tubazione di sezione passante ridotta che presenta un costo limitato).

Inoltre, la valvola 55 di regolazione potrebbe venire chiusa dalla unità 24 di controllo quando, in caso di emergenza, viene aperta la valvola 40 di emergenza; in altre parole, quando una delle due pompe 20 e 22 è fuori uso e la pompa 20 o 22 rimanente deve alimentare entrambi i rami 27 e 28 del circuito 25 idraulico (sfruttando la valvola 40 di emergenza che viene aperta per interconnettere i rami 27 e 28 del circuito 25 idraulico), può essere necessario evitare (almeno in certi momenti) il flusso di fluido idraulico attraverso il condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento per avere una portata di condotto 53 di lubrificazione/raffreddamento sufficiente ad alimentare gli attuatori 17, 18 e 19. Ovvero, in caso di apertura della valvola 40 di emergenza, la valvola 55 di regolazione viene chiusa almeno quando il (poco) fluido idraulico a disposizione (in quanto solo una delle due pompe 20 e 22 è in funzione) serve ad alimentare gli attuatori 17, 18 e 19.

Analogamente, la valvola 37 di spillamento viene chiusa in modo permanente quando, in caso di emergenza, viene aperta la valvola 40 di emergenza; in altre parole, quando una delle due pompe 20 e 22 è fuori uso e la pompa 20 o 22 rimanente deve alimentare entrambi i rami 27 e 28 del circuito 25 idraulico (sfruttando la valvola 40 di emergenza che viene aperta per interconnettere i rami 27 e 28 del circuito 25 idraulico), è sempre necessario evitare un flusso di fluido idraulico in pressione attraverso il condotto 35 di spillamento.

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 5, al condotto 50 di alimentazione è collegato un sensore 56 di pressione/temperatura che misura localmente la pressione/temperatura del fluido idraulico in pressione.

Il ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento del circuito 28 idraulico comprende generalmente almeno uno scambiatore 57 di calore (illustrato schematicamente nella figura 5) che serve a raffreddare il fluido idraulico e può essere ad esempio uno scambiatore di calore fluido idraulico/acqua (ovvero il fluido idraulico cede il calore a dell’acqua di raffreddamento che a sua volta si raffredda in un radiatore). Lo scambiatore 57 di calore può essere o meno accoppiato ad una valvola di bypass che viene aperta per evitare la circolazione del fluido idraulico attraverso lo scambiatore 57 di calore (ad esempio quando il fluido idraulico non necessita di raffreddamento).

Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, il circuito 25 idraulico potrebbe alimentare il fluido idraulico in pressione (per attuazione e/o per lubrificazione/raffreddamento) anche ad altre componenti del sistema 1 di motopropulsione quali, ad esempio, il differenziale 8 (che può essere di tipo passivo e quindi utilizzare il fluido idraulico in pressione solo per lubrificazione/raffreddamento oppure può essere di tipo attivo e quindi comprendere un attuatore idraulico che utilizza il fluido idraulico in pressione per la sua attuazione).

La trasmissione 6 servoassistita sopra descritta è a doppia frizione con due alberi 9 e 10 primari e due alberi 13 e 14 secondari; in alternativa la trasmissione 6 servoassistita potrebbe essere conformata diversamente e potrebbe anche essere a singola frizione (ovvero comprendere una unica frizione, un unico albero primario ed un unico albero secondario).

Le forme di attuazione qui descritte si possono combinare tra loro senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione.

La trasmissione 6 servoassistita sopra descritta presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, la trasmissione 6 servoassistita sopra descritta presenta una elevata efficienza energetica in quanto i motori 21 e 23 elettrici che azionano le pompe 20 e 22 vengono pilotati per inseguire fedelmente le reali necessità del circuito 25 idraulico.

Inoltre, la trasmissione 6 servoassistita sopra descritta è in grado di operare (a prestazioni ridotte) anche in caso di malfunzionamento di una delle pompe 20 e 22.

Nella trasmissione 6 servoassistita sopra descritta, vi è una netta separazione idraulica (che viene meno solo in caso di emergenza) tra il ramo 27 di attuazione (ad alta pressione e bassa portata) ed il ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento (a bassa pressione ed alta portata); in questo modo, è possibile ottimizzare energeticamente e prestazionalmente sia la produzione/gestione del fluido idraulico destinato all’attuazione (che si trova nel ramo 27 di attuazione ad alta pressione e bassa portata), sia la produzione/gestione del fluido idraulico destinato a lubrificazione/raffreddamento (che si trova nel ramo 28 di lubrificazione/raffreddamento a bassa pressione ed alta portata).

Nella trasmissione 6 servoassistita sopra descritta, le pompe 20 e 22 sono completamente svincolate dall’albero 3 motore del motore 2 termico a combustione interna e sono anche svincolate una dall’altra; in questo modo, la collocazione fisica delle pompe 20 e 22 (quindi dei corrispondenti motori 21 e 23 elettrici) è priva di vincoli e può venire ottimizzata in funzione delle esigenze idrauliche.

Infine, la trasmissione 6 servoassistita è di semplice ed economica realizzazione in quanto, rispetto ad una analoga trasmissione servoassistita nota, si differenzia per componenti commerciali facilmente reperibili.

ELENCO DEI NUMERI DI RIFERIMENTO DELLE FIGURE

1 sistema di motopropulsione

2 motore

3 albero motore

4 ruote motrici

5 albero di trasmissione

6 trasmissione a doppia frizione

7 semiassi

8 differenziale

9 albero primario

10 albero primario

11 frizione

12 frizione

13 albero secondario

14 albero secondario

15 coppie di ingranaggi

16 sincronizzatore

17 attuatore idraulico

18 attuatore idraulico

19 attuatore idraulico

20 pompa di attuazione

21 motore elettrico

22 pompa di circolazione

23 motore elettrico

24 unità di controllo

25 circuito idraulico

26 serbatoio

27 ramo di attuazione

28 ramo di lubrificazione/raffreddamento 29 condotto di ingresso

30 sensore di pressione

31 condotto di ingresso

32 sensore di pressione

33 valvola di massima pressione

34 valvola di massima pressione

35 condotto di spillamento

36 strozzatura

37 valvola di spillamento

38 accumulatore idraulico

39 valvola monodirezionale

40 valvola di emergenza

41 condotto di alimentazione

42 porzione

43 sensore di pressione

44 valvola di comando

45 valvola di comando

46 condotto di alimentazione

47 porzione

48 valvola di comando

49 sensore di pressione

50 condotto di alimentazione

51 condotto di lubrificazione/raffreddamento 52 valvola di regolazione

53 condotto di lubrificazione/raffreddamento 54 strozzatura

55 valvola di regolazione

56 sensore di pressione

57 scambiatore di calore

Claims

1) Trasmissione (6) servoassistita idraulicamente; la trasmissione (6) servoassistita comprende: almeno una frizione (11, 12); un primo attuatore (17, 18) idraulico che aziona la frizione (11, 12); una pluralità di coppie (15) di ingranaggi che vengono innestati da rispettivi sincronizzatori (16); una pluralità di secondi attuatori (19) idraulici che azionano i sincronizzatori (16); un circuito (25) idraulico comprendente: un ramo (27) di attuazione che presenta una prima pressione nominale ed alimenta un fluido idraulico in pressione agli attuatori (17, 18, 19) idraulici ed un ramo (28) di lubrificazione/raffreddamento che presenta una seconda pressione nominale inferiore alla prima pressione nominale ed alimenta il fluido idraulico in pressione alla frizione (11, 12); una pompa (20) di attuazione che alimenta il fluido idraulico in pressione ad un condotto (29) di ingresso del ramo (27) di attuazione; ed una pompa (22) di circolazione che è meccanicamente indipendente dalla pompa (20) di attuazione ed alimenta il fluido idraulico in pressione ad un condotto (31) di ingresso del ramo (28) di lubrificazione/raffreddamento; la trasmissione (6) servoassistita è caratterizzata dal fatto di comprendere una valvola (40) di emergenza che collega il ramo (27) di attuazione al ramo (28) di lubrificazione/raffreddamento.

2) Trasmissione (6) servoassistita secondo la rivendicazione 1, in cui la valvola (40) di emergenza viene mantenuta sempre chiusa in condizioni normali quando entrambe le pompe (20, 22) funzionano correttamente, e viene aperta in condizioni di emergenza quando una delle due pompe (20, 22) è fuori uso.

3) Trasmissione (6) servoassistita secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la valvola (40) di emergenza collega il condotto (29) di ingresso del ramo (27) di attuazione al condotto (31) di ingresso del ramo (28) di lubrificazione/raffreddamento.

4) Trasmissione (6) servoassistita secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui la valvola (40) di emergenza è l’unico collegamento esistente tra il ramo (27) di attuazione ed il ramo (28) di lubrificazione/raffreddamento.

5) Trasmissione (6) servoassistita secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 e comprendente una unità (24) di controllo che pilota la valvola (40) di emergenza per chiudere la valvola (40) di emergenza quando entrambe le pompe (20, 22) funzionano correttamente e per aprire la valvola (40) di emergenza quando una delle due pompe (20, 22) è fuori uso.

6) Trasmissione (6) servoassistita secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 e comprendente: un primo motore (21) elettrico che aziona la pompa (20) di attuazione; ed un secondo motore (23) elettrico che è meccanicamente indipendente dal primo motore (21) elettrico ed aziona la pompa (22) di circolazione.

7) Trasmissione (6) servoassistita secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 e comprendente un condotto (35) di spillamento, il quale si origina dal condotto (29) di ingresso del ramo (27) di attuazione, è provvisto di una prima strozzatura (36) calibrata, e termina in un serbatoio (26) del fluido idraulico a pressione ambiente da cui pescano le pompe (20, 22).

8) Trasmissione (6) servoassistita secondo la rivendicazione 7, in cui: il condotto (35) di spillamento è provvisto di una valvola (37) di spillamento che è atta ad aprire e chiudere il condotto (35) di spillamento stesso; ed è prevista una unità (24) di controllo che chiude in modo permanente la valvola (37) di spillamento quando la valvola (40) di emergenza viene aperta.

9) Trasmissione (6) servoassistita secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8 e comprendente un condotto (53) di lubrificazione/raffreddamento, il quale si origina dal condotto (31) di ingresso del ramo (27) di lubrificazione/raffreddamento, è provvisto di una seconda strozzatura (54) calibrata, e termina in un serbatoio (26) del fluido idraulico a pressione ambiente da cui pescano le pompe (20, 22) dopo avere attraversato degli organi in movimento.

10) Trasmissione (6) servoassistita secondo la rivendicazione 9, in cui: il condotto (53) di lubrificazione/raffreddamento è provvisto di una valvola (55) di regolazione che è atta ad aprire e chiudere il condotto (53) di lubrificazione/raffreddamento stesso; ed è prevista una unità (24) di controllo che chiude, almeno per alcuni intervalli di tempo, la valvola (55) di regolazione quando la valvola (40) di emergenza viene aperta.