IT202000005290A1 - Trasmissione idrostatica per veicolo movimento terra con sistema di mantenimento in pendenza - Google Patents

Trasmissione idrostatica per veicolo movimento terra con sistema di mantenimento in pendenza Download PDF

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IT202000005290A1
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hydrostatic transmission
vehicle
unit
motor
ecu
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IT102020000005290A
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Andrea Gravili
Stefano Liberti
Antonio Venezia
Adriano Garramone
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Cnh Ind Italia Spa
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Description

DESCRIZIONE dell?invenzione relativa ad una:
"Trasmissione idrostatica per veicolo movimento terra con sistema di mantenimento in pendenza"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda in generale un veicolo movimento terra provvisito di una trasmissione idrostatica.
Veicoli movimento terra motorizzati equipaggiati con un attrezzo e aventi un bracio di sollevamento attuato idraulicamente per la movimentazione dell?attrezzo sono ben noti per l?utilizzo nella movimentazione di materiale. Esempi di tali veicoli sono i trattori e le pale caricatrici.
Una pala caricatrice ? una macchina per l?industria pesante impiegata nel settore delle costruzioni per spostare sul terreno o caricare materiali come asfalto, detriti di demolizione, terra, neve, foraggio, ghiaia, tronchi, materie prime, materiali riciclati, pietre, sabbia, cippato, ecc. in o su un altro tipo di macchinario (come un autoribaltbile, un nastro trasportatore, una tramoggia, o una carrozza ferroviaria). Esistono molti tipi di pale caricatrici, le quali, a seconda del modello e della applicazione, sono chiamate con vari nomi, tra cui caricatori, caricatori frontali, pala meccanica, palatrice, pala gommata, pala caricatrice gommata, etc.
In particolare, le pale caricatrici gommate compatte sono veicoli compatti che hanno ruote da strada e portano un attrezzo di lavoro, in particolare una benna fissata ad un braccio di sollevamento, il quale ? comandato idraulicamente. La pressione idraulica necessaria per azionare l?attrezzo di lavoro ? prodotta da una pompa idraulica comandata da un motore a combustione interna (di qui in avanti, semplicemente indicato come motore) del veicolo. Lo stesso motore ? altres? utilizzato per comandare le ruote, cui viene fornita potenza tramite una trasmissione idrostatica comprendente una pompa idraulica comandata dal motore ed un motore idraulico per comandare le ruote, la pompa idraulica e il motore idraulico della trasmissione idrostatica essendo connessi idraulicamente l?uno all?altro tramite una linea di mandata e una linea di ritorno di un circuito idraulico.
Pi? specificatamente, la presente invenzione riguarda un veicolo movimento terra del tipo summenzionato, in cui il motore della trasmissione idrostatica ? un motore idraulico a cilindrata variabile controllato elettronicamente, cio? un motore idraulico la cui cilindrata viene variata sotto il controllo di un?unit? di controllo elettronica, mentre la pompa della trasmissione idrostatica ? una pompa idraulica a cilindrata variabile controllata elettronicamente, cio? una pompa idraulica la cui cilindrata viene variata sotto il controllo di un?unit? di controllo elettronica.
Nei veicoli movimento terra noti del tipo summenzionato, c?? bisogno di un controllo sicuro del movimento del veicolo, e in particolare di mantenere il veicolo fermo su terreni in pendenza e di impedire movimenti in discesa in avanti o indietro.
Dunque, scopo della presente invenzione ? di fornire una soluzione ad un tale problema, effettivamente impedendo il movimento in discesa su terreni in pendenza del veicolo movimento terra. Questo e altri scopi sono pienamente raggiunti secondo la presente invenzione grazie ad una trasmissione idrostatica per un veicolo movimento terra come definita nella rivendicazione indipendente 1, nonch? grazie ad un procedimento per controllare una trasmissione idrostatica per un veicolo movimento terra come definito nella rivendicazione indipendente 8.
Forme di realizzazione vantaggiose dell?invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto ? da intendersi come parte integrante della descrizione seguente.
In breve, l?invenzione si basa sull?idea di controllare un numero di parametri, includenti la posizione di un pedale dell?acceleratore del veicolo, la velocit? del veicolo, la pressione sulla linea di mandata della trasmissione idrostatica e la pressione sulla linea di ritorno della trasmissione idrostatica ed attuare una funzione di mantenimento in discesa programmata in un?unit? di controllo elettronica in funzione di detti parametri.
Le caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione risulteranno pi? chiaramente dalla descrizione dettagliata seguente, data a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:
la figura 1 mostra una pala caricatrice gommata compatta come esempio di veicolo movimento terra al quale la presente invenzione ? applicabile; e
la figura 2 mostra schematicamente una trasmissione idrostatica secondo la presente invenzione.
Con riferiemnto inizialmente alla figura 1, un veicolo movimento terra ? generalmente indicato con 10. Il veicolo movimento terra illustrato nella figura 1 ? una cosiddetta pala caricatrice gommata compatta. Tuttavia, l?invenzione non ? limitata ad un tale tipo di veicolo movimento terra, ma ? applicabile ad un qualsiasi altro tipo di veicolo movimento terra.
In modo di per s? noto, il veicolo movimento terra 10 comprende un corpo o telaio 12, una coppia di ruote anteriori (ruote non-motrici) 16, una coppia di ruote posteriori (ruote motrici) 14, una cabina di guida 18 portata dal corpo 12, un braccio di sollevamento 20 attaccato al lato anteriore del corpo 12 e ad esso incernierato in modo da essere girevole attorno ad un primo asse di rotazione diretto trasversalmente, un attrezzo di lavoro 22, quale ad esempio una benna, attaccato alle estremit? anteriori (estremit? libere) del braccio di sollevamento 20 e incernierato ad esse in modo da essere girevole attorno ad un secondo asse di rotazione parallelo al primo, una coppia di primi cilindri idraulici 24 (solo uno dei quali ? mostrato in figura 1), ciascuno dei quali ? interposto tra il corpo 12 e il braccio di sollevamento 20 ed ? comandabile per provocare un movimento rotatorio del rispettivo braccio di sollevamento 20 rispetto al corpo 12 attorno al primo asse di rotazione, e uno o due secondi cilindri idraulici 26 interposti tra il braccio di sollevamento 20 e l?attrezzo di lavoro 22 e comandabili per provocare un movimento rotatorio dell?attrezzo di lavoro 22 rispetto al braccio di sollevamento 20 attorno al secondo asse di rotazione.
La pressione idraulica richiesta affinch? i primi e secondi cilindri idraulici 24 e 26 comandino il braccio di sollevamento 20 e l?attrezzo di lavoro 22 ? prodotta da una pompa idraulica azionata da un motore a combustione interna 28 (di qui in avanti semplicemente indicato come motore) del veicolo, il motore 28 essendo schematicamente mostrato in figura 2.
Come illustrato in figura 2, il motore 28 ? altres? utilizzato per comandare le ruote posteriori 16 tramite una trasmissione idrostatica 100 comprendente una pompa idraulica 30 e un motore idraulico 32 connessi idraulicamente l?uno all?altra in modo da definire un circuito idraulico chiuso 1. Dunque, la trasmissione idraulica 100 comprende inoltre una linea di mandata 101 atta a connettere idraulicamente un?uscita 30b della pompa idraulica 30 ad un?ingresso 32a del motore idraulico 32, e una linea di ritorno 102 atta a connettere idraulicamente un?uscita 32b del motore idraulico 32 ad un?ingresso 30a della pompa idraulica 30 in modo da definire detto circuito idraulico chiuso 1.
La pompa idraulica 30 ? connessa meccanicamente al motore 28 per essere da questo azionata, mentre il motore idraulico 32 ? connesso meccanicamente alle ruote posteriori 14 per comandarle.
La pompa idraulica 30 ? una pompa idraulica a cilindrata variabile controllata elettronicamente, la cui cilindrata viene variata tramite un distributore a doppio effetto 34 sotto il controllo di un?unit? di controllo elettronica ECU. A tale scopo, l?unit? di controllo elettronica ECU ? configurata per generare correnti di pilotaggio id1 e id2 per una coppia di elettrovalvole, rispettivamente una elettrovalvola di ritorno 36 e una elettrovalvola di mandata 38, e, sulla base delle correnti di pilotaggio id1 e id2 generate dall?unit? di controllo elettronica ECU, le elettrovalvole 36 e 38 generano a loro volta pressioni di pilotaggio pp1 e pp2 per il distributore a doppio effetto 34. In funzione delle pressioni di pilotaggio pp1 e pp2 generate dalle elettrovalvole 36 e 38, il distributore a doppio effetto 34 determina la cilindrata della pompa idraulica 30, la quale pu? assumere valori positivi o valori negativi, coorrispondenti alla marcia in avanti e alla marcia all?indietro del veicolo movimento terra 10, rispettivamente.
Invece, il motore idraulico 32 ? un motore idraulico a cilindrata variabile controllato elettronicamente, la cui cilindrata viene variata tramite un distributore 42, sotto il controllo dell?unit? di controllo elettronica ECU, la quale ? configurata per generare una corrente di pilotaggio del motore im per una elettrovalvola del motore 40 che, in base alla corrente di pilotaggio del motore im, genera una pressione di pilotaggio pm agente sul distributore 42 per determinare la cilindrata del motore idraulico 32.
L?unit? di controllo elettronica ECU ? configurata per controllare le elettrovalvole 36, 38 e 40, e dunque la cilindrata della pompa idraulica 30 e del motore idraulico 32. Secondo la strategia di controllo dell?invenzione, le informazioni fornite da opportuni sensori 111, 112 e 113 vengono fornite all?unit? di controllo elettronica ECU. Tali informazioni riguardano:
- la posizione di un pedale dell?acceleratore A del veicolo 10;
- la velocit? vv del veicolo 10 (fornita da un sensore di velocit? 113);
- la pressione sulla linea di mandata 101 della trasmissione idrostatica 100 (fornita da un primo sensore di pressione 111); e
- la pressione sulla linea di ritorno 102 della trasmissione idrostatica 100 (fornita da un secondo sensore di pressione 112).
Secondo l?invenzione, il sensore di velocit? 113 ? preferibilmente un sensore di velocit? a singola traccia.
Come mostrato nella figura 2, il primo sensore di pressione 111 ? disposto sulla linea di mandata 101 per rilevarne una pressione e inviare un segnale rappresentativo di tale informazione all?unit? di controllo elettronica ECU. Analogamente, il secondo sensore di pressione 112 ? disposto sulla linea di ritorno 102 per rilevarne una pressione e inviare un segnale rappresentativo di tale informazione all?unit? di controllo elettronica ECU. Ulteriori sensori possono essere disposti associati con il pedale dell?acceleratore A, e opzionalmente un interruttore Forward-Neutral-Reverse FNR del veicolo 10 e un pedale del freno B del veicolo, in modo che le informazioni relative alla posizione di tali pedali A, B e all?interruttore FNR possano essere trasmesse all?unit? di controllo elettronica ECU.
Secondo l?invenzione, l?unit? di controllo elettronica ECU ? programmata con una funzione di mantenimento in discesa, cio?, una funzione atta a mantenere il veicolo movimento terra 10 fermo su terreni in pendenza, e prevenire, evitare o contrastare qualsiasi movimento in discesa causato dalla pendenza del terreno. La funzione di mantenimento in discesa ? tale che, quando l?unit? di controllo elettronica ECU stabilisce che il pedale dell?acceleratore A ? rilasciato ma il veicolo 10 si sta comunque muovendo in discesa, l?unit? di controllo elettronica ECU genera una corrente di pilotaggio im per portare al massimo la cilindrata del motore idraulico 32, e correnti di pilotaggio adatte id1, id2 per controllare la pompa idraulica 30, e in particolare la cilindrata della pompa idraulica 30 (e, quindi, le ruote motrici 16 del veicolo 10), in modo che il movimento in discesa sia contrastato e/o impedito. Cio?, se l?unit? di controllo elettronica ECU stabilisce che il pedale dell?acceleratore A ? rilasciato e che la velocit? vv del veicolo 10 ? comunque positiva, cio? il veicolo si sta muovendo in avanti o indietro senza che un guidatore lo stia comandando in tal senso, allora l?unit? di controllo elettronica ECU comanda la pompa idraulica 30 in un modo adatto a prevenire e/o contrastare tale movimento. Se il veicolo 10 si sta muovendo in avanti, l?unit? di controllo elettronica ECU riceve un informazione rappresentativa di un aumento di pressione dal secondo sensore di pressione 112, e fornisce una corrente di pilotaggio im all?elettrovalvola del motore 40 per portare al massimo la cilindrata del motore idraulico 32 e una corrente di pilotaggio id1 all?elettrovalvola di ritorno 36 per provocare una variazione negativa della cilindrata della pompa idraulica 30, e dunque una riduzione della velocit? vv del veicolo 10, fino a che viene raggiunto un valore nullo e quindi, il veicolo 10 ? mantenuto fermo. Se il veicolo 10 si sta muovendo all?indietro, l?unit? di controllo elettronica ECU riceve un?informazione rappresentativa di un aumento di pressione dal primo sensore di pressione 111, e fornisce una corrente di pilotaggio im all?elettrovalvola del motore 40 per portare al massimo la cilindrata del motore idraulico 32, e una corrente di pilotaggio id2 all?elettrovalvola di mandata 38 per provocare una variazione positiva della cilindrata della pompa idraulica 30, e dunque una riduzione in valore assoluto della velocit? vv del veicolo 10, finch? viene raggiunto un valore nullo e quindi, il veicolo 10 ? mantenuto fermo. Dunque, secondo la logica di controllo descritta sopra, l?unit? di controllo elettronica ECU ? programmata per controllare la trasmissione idraulica 100 in modo che ogni movimento in discesa non desiderato sia contrastato e/o impedito.
Preferibilmente, l?unit? di controllo elettronica ECU ? inoltre configurata per controllare il funzionamento della trasmissione idrostatica 100 a seconda della posizione di un interruttore Forward-Neutral-Reverse (FNR) del veicolo 10, della posizione del pedale del freno B, e/o della velocit? del motore ve (cio?, il numero di giri al minuto del motore 28)
L?unit? di controllo elettronica ECU ? inoltre programmata per disabilitare la funzione di mantenimento in discesa non appena il pedale dell?acceleratore A viene schiacciato, permettendo all?operatore di controllare la velocit? vv del veicolo 10 semplicemente schiacciando tale pedale e non dovendo specificatamente controllare la funzione di mantenimento in discesa.
Ciononostante, secondo una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, l?unit? di controllo elettronica ECU ? inoltre configurata per attivare o disattivare detta funzione di mantenimento in discesa a seconda della posizione di un interruttore controllabile S atto ad abilitare e disabilitare detta funzione.
Grazie alla presente invenzione, dunque, ? possibile controllare una trasmissione idrostatica, e un veicolo movimento terra, per prevenire movimenti in discesa non desiderati su terreni in pendenza. Questo ? realizzato tramite un sistema integrato molto semplice, fornito di sensori sul circuito idraulico chiuso, e in particolari di un sensore di velocit? e di un primo e un secondo sensore di pressiones.
Naturalmente, fermo restando il principio dell?invenzione, le forme di realizzazione e i dettagli costruttivi potranno variare ampiamente rispetto a quanto descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza con ci? fuoriuscire dall?ambito dell?invenzione come definito onelle annesse rivendicazioni.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Trasmissione idrostatica (100) per un veicolo movimento terra (10), la trasmissione idrostatica (100) comprendendo: una pompa idraulica (30), un motore idraulico (32), una linea di mandata (101) atta a connettere idraulicamente un?uscita (30b) della pompa idraulica (30) ad un ingresso (32a) del motore idraulico (32), e una linea di ritorno (102) atta a connettere idraulicamente un?uscita (32b) del motore idraulico (32) ad un ingresso (30a) della pompa idraulica (30) in modo da definire un circuito idraulico chiuso (1), in cui la pompa idraulica (30) ? predisposta per essere accoppiata meccanicamente ad un motore a combustione interna (28) del veicolo (10), e il motore idraulico (32) ? predisposto per essere collegato meccanicamente a ruote motrici (16) del veicolo (10), in cui la pompa idraulica (30) ? una pompa idraulica a cilindrata variabile controllata elettronicamente, e il motore idraulico (32) ? un motore idraulico a cilindrata variabile controllato elettronicamente, in cui la trasmissione idrostatica comprende inoltre un?unit? di controllo elettronica (ECU) per controllare il funzionamento della trasmissione idrostatica (100), l?unit? di controllo elettronica (ECU) essendo configurata per generare correnti di pilotaggio (id1, id2, im) per regolare la cilindrata della pompa idraulica (30) e del motore idraulico (32) sulla base di informazioni, fornite all?unit? di controllo elettronica (ECU), relative a: - la posizione di un pedale dell?acceleratore (A) del veicolo (10), - la velocit? (vv) del veicolo (10) fornita da un sensore di velocit? (113), - la pressione sulla linea di mandata (101) della trasmissione idrostatica (100) fornita da un primo sensore di pressione (111), e - la pressione sulla linea di ritorno (102) della trasmissione idrostatica (100) fornita da un secondo sensore di pressione (112); in cui l?unit? di controllo elettronica (ECU) ? programmata con una funzione di mantenimento in discesa tale che quando l?unit? di controllo elettronica (ECU) stabilisce che il pedale dell?acceleratore (A) ? rilasciato, ma il veicolo (10) si sta comunque muovendo in avanti o indietro in discesa in base alle informazioni ricevute da detti sensore di velocit? (113) e primo e secondo sensore di pressione (111, 112), l?unit? di controllo elettronica (ECU) genera correnti di pilotaggio adatte (id1, id2, im) per controllare la pompa idraulica (30) e il motore idraulico (32) e, quindi, le ruote motrici (16) del veicolo (10), in modo che il movimento in discesa sia contrastato e/o impedito.
  2. 2. Trasmissione idrostatica secondo la rivendicazione 1, in cui l?unit? di controllo elettronica (ECU) ? inoltre configurata per generare correnti di pilotaggio (id1, id2) per regolare la cilindrata della pompa idraulica (30) sulla base di informazioni relative alla posizione di un pedale del freno (B) del veicolo (10).
  3. 3. Trasmissione idrostatica secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui l?unit? di controllo elettronica (ECU) ? inoltre configurata per attivare o disattivare detta funzione di mantenimento in discesa a seconda della posizione di un interruttore controllabile (S) atto ad abilitare e disabilitare detta funzione di mantenimento in discesa.
  4. 4. Trasmissione idrostatica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l?unit? di controllo elettronica (ECU) ? inoltre configurata per controllare il funzionamento della trasmissione idrostatica (100) a seconda della posizione di un interruttore FNR (Forward-Neutral-Reverse) (FNR) del veicolo (10).
  5. 5. Trasmissione idrostatica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un dispositivo di regolazione della cilindrata (34) associato alla pompa idraulica (30) per regolare la cilindrata di detta pompa, e una coppia di elettrovalvole (36, 38) predisposte per ricevere le correnti di pilotaggio (id1, id2) generate dall?unit? di controllo elettronica (ECU) e per generare, in funzione di dette correnti di pilotaggio (id1, id2), pressioni di pilotaggio per controllare il dispositivo di regolazione della cilindrata (34).
  6. 6. Trasmissione idrostatica secondo la rivendicazione 5, comprendente inoltre un dispositivo di regolazione della cilindrata del motore (42) associato al motore idraulico (32) per regolare la cilindrata di detto motore, e una elettrovalvola del motore (40) predisposta per ricevere una corrente di pilotaggio del motore (im) generata dall?unit? di controllo elettronica (ECU) e per generare, in funzione di detta corrente di pilotaggio del motore (im), una pressione di pilotaggio per controllare il dispositivo di regolazione della cilindrata del motore (42).
  7. 7. Veicolo movimento terra (10), in particolare pala caricatrice gommata compatta, comprendente ruote motrici (16), una trasmissione idrostatica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, e un motore a combustione interna (28) per comandare dette ruote motrici (16) tramite la trasmissione idrostatica (100), in cui dette ruote motrici (16) sono accoppiate meccanicamente al motore idraulico (32) della trasmissione idrostatica, e in cui il motore a combustione interna (28) ? accoppiato meccanicamente alla pompa idraulica (30) della trasmissione idrostatica (100).
  8. 8. Procedimento per controllare una trasmissione idrostatica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 6, comprendente i passi di: a) stabilire se il pedale dell?acceleratore (A) ? rilasciato; b) stabilire se il veicolo (10) si sta muovendo in discesa in avanti o indietro; c) quando entrambe le condizioni dei passi a) e b) sono verificate positivamente simultaneamente, generare, tramite l?unit? di controllo elettronica (ECU), correnti di pilotaggio adatte (id1, id2, im) per controllare la pompa idraulica (30) e il motore idraulico (32) e, quindi, le ruote motrici (16) del veicolo (10), in modo che il movimento in discesa sia contrastato e/o impedito.
  9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui detto passo b) ? attuato dall?unit? di controllo elettronica (ECU) tramite l?elaborazione di informazioni relative a: - la posizione del pedale dell?acceleratore (A) del veicolo (10), - la velocit? (vv) del veicolo (10) fornita dal sensore di velocit? (113), - la pressione sulla linea di mandata (101) della trasmissione idrostatica (100) fornita dal primo sensore di pressione (111), e - la pressione sulla linea di ritorno (102) della trasmissione idrostatica (100) fornita dal secondo sensore di pressione (112).
  10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 8 o la rivendicazione 9, in cui durante detto passo c) la cilindrata della pompa idraulica (30) ? variata tramite la generazione di correnti di pilotaggio adatte (id1, id2) per una coppia di elettrovalvole (36, 38) predisposte per generare, in funzione di dette correnti di pilotaggio (id1, id2), pressioni di pilotaggio atte a controllare un dispositivo di regolazione della cilindrata (34) associato alla pompa idraulica (30).
  11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui durante detto passo c) la cilindrata del motore idraulico (32) ? variata tramite la generazione di una corrente di pilotaggio del motore (im) adatta per un?elettrovalvola del motore (40) predisposta per generare, in funzione di detta corrente di pilotaggio del motore (im), una pressione di pilotaggio atta a controllare un dispositivo di regolazione della cilindrata del motore (42) associato al motore idraulico (32).
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