IT202000021574A1

IT202000021574A1 - Metodo e sistema di stima della pressurizzazione di un accumulatore idraulico di un dispositivo di azionamento idraulico di un organo di una trasmissione di un veicolo, in particolare di una macchina agricola o da lavoro

Info

Publication number: IT202000021574A1
Application number: IT102020000021574A
Authority: IT
Inventors: Gabriele Morandi; Francesco Belluzzi; Vincenzo Megna; Nicholas Zanasi
Original assignee: Cnh Ind Italia Spa
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-03-11

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

?Metodo e Sistema di stima della pressurizzazione di un accumulatore idraulico di un dispositivo di azionamento idraulico di un organo di una trasmissione di un veicolo, in particolare di una macchina agricola o da lavoro?

Campo di applicazione dell?invenzione

La presente invenzione ? relativa al campo dei cambi automatizzati ed in particolare alla stima della pressurizzazione di un relativo accumulatore idraulico.

Stato della tecnica

Sono noti cambi automatizzati in cui ? implementato un vaso di espansione (accumulatore idraulico) pressurizzato a circa 10 bar che ha lo scopo di garantire una pressurizzazione del liquido idraulico del circuito idraulico di azionamento di un organo della trasmissione veicolare, per esempio un cambio.

I vasi di espansione, anche noti come ?accumulatori di gas?, presentano perdite di gas che riducono la pressione di precarica. Quando la pressione ? troppo bassa, gli accumulatori si danneggiano e devono essere sostituiti.

Pertanto, la ricarica dei vasi di espansione rappresenta una procedura standard di manutenzione.

Pu? accadere che a causa di particolari condizioni di umidit?, temperatura e mission del veicolo, le perdite possono incrementare rispetto a quanto previsto ed il periodo programmato tra un intervento di manutenzione ed un altro pu? risultare troppo lungo, con il rischio concreto che l?accumulatore idraulico si danneggi irreparabilmente. Una soluzione potrebbe essere quella di introdurre un sensore di pressione associato alla partizione dell?accumulatore idraulico contenente gas in modo da misurare la pressione di precarica dell?accumulatore idraulico. Questa soluzione oltre ad essere costosa comporta anche il rischio di incrementare le perdite.

Se non specificatamente escluso nella descrizione di dettaglio che segue, quanto descritto nel presente capitolo ? da considerarsi come parte integrante della descrizione di dettaglio.

Sommario dell?invenzione

Scopo della presente invenzione ? quello di monitorare lo stato di pressurizzazione di un accumulatore idraulico senza introdurre un sensore di pressione del gas di precarica.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di sfruttare l?hardware attualmente implementato senza apportare modifiche.

Lo scopo principale della presente invenzione ? quello di sfruttare letture di pressione effettuate nel circuito idraulico a cui l?accumulatore idraulico ? associato. Il problema fondamentale ?, dunque, quello di eliminare il contributo di pressione dato dalla pompa idraulica associata al circuito idraulico e guidata in rotazione dal motore primo.

L?idea di base della presente invenzione ? quella di effettuare tali letture in momenti specifici di funzionamento del circuito idraulico.

Pi? in particolare si ? scoperto che all?atto della disattivazione della pompa idraulica che generalmente corrisponde allo spegnimento del motore primo, che guida in rotazione la pompa idraulica, si individua un improvviso decadimento della pressione idraulica, vale a dire una discontinuit?, e che il valore di pressione, misurato un istante prima del decadimento, ? proporzionale, se non corrispondente, alla pressione di precarica dell?accumulatore idraulico.

Si ? anche rilevata una sequenza opposta, vale a dire che quando il motore primo viene avviato, vi ? un improvviso aumento della pressione idraulica fino ad una discontinuit? ed il valore misurato in corrispondenza della discontinuit? corrisponde alla pressione di precarica dell?accumulatore idraulico.

Secondo una variante preferita dell?invenzione, il presente metodo ha inizio quando viene rilevato il segnale di disattivazione (o attivazione) del motore primo. Viene dunque memorizzata la pressione idraulica mediante una finestra mobile fino al decadimento (o fino al termine del rapido incremento) rapido, che pu? essere rilevato per esempio quando il gradiente eccede una prima predeterminata soglia od una derivata del segnale di pressione eccede, in modulo, una seconda predeterminata soglia.

L?ultimo valore di pressione idraulica memorizzato prima del decadimento rapido (o dell?inizio del plateau) corrisponde alla pressione pneumatica di precarica dell?accumulatore idraulico.

Si ? anche rilevato che un eventuale errore della stima rispetto alla pressione effettiva, lato gas, nell?accumulatore idraulico, ? fisso e dunque facilmente eliminabile.

Un analogo algoritmo pu? essere previsto in fase di accensione del motore primo.

Il monitoraggio appena descritto consente di allertare l?operatore circa una insufficiente pressurizzazione dell?accumulatore idraulico, in modo che questi possa intervenire tempestivamente.

Vantaggiosamente, grazie alla presente soluzione, risulta possibile allungare il tempo di vita dell?accumulatore idraulico e risulta opzionalmente possibile allungare, se ne ricorrono le condizioni, il tempo tra due interventi di manutenzione, dal momento che il sistema di monitoraggio ? in grado di allertare tempestivamente l?operatore circa la necessit? di manutenzione dell?accumulatore idraulico.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono varianti preferite dell?invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:

nella figura 1 ? mostrato un grafico di misura della pressione idraulica relativa ad un accumulatore idraulico in due condizioni di pre-carica;

nella figura 2 ? mostrato uno schema idraulico di un cambio automatizzato mediante un circuito idraulico a cui ? associato un accumulatore idraulico ?accumulator?;

nella figura 3 ? mostrato un esempio di trasmissione attuata dal cambio automatizzato di figura 2;

nella figura 4 sono mostrati andamenti delle pressioni per diversi livelli di pressurizzazione dell?accumulatore idraulico all?accensione START e spegnimento STOP della pompa idraulica,

nella figura 5 ? mostrato un esempio di diagramma di flusso di implementazione della presente invenzione.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti o funzioni.

Nell?ambito della presente descrizione il termine ?secondo? componente non implica la presenza di un ?primo? componente. Tali termini sono infatti adoperati come etichette per migliorare la chiarezza e non vanno intesi in modo limitativo.

Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite, inclusi i disegni, possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall?ambito di protezione della presente domanda come descritta di seguito.

Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione

La figura 1 mostra due diagrammi dell?andamento della pressione misurata all?interno di un cambio ad azionamento idraulico a cui ? associato un accumulatore idraulico.

L?accumulatore idraulico, anche denominato vaso di espansione, comprende un serbatoio diviso da un diaframma che separa da un lato un liquido idraulico e dall?altra un gas pressurizzato, tipicamente aria. Una valvola a fungo ? disposta nel diaframma. Tali accumulatori sono ben noti al tecnico del ramo e sono implementati, nell?ambito della presente invenzione per compensare variazioni di pressione in un circuito idraulico, in particolare un cambio automatizzato azionato idraulicamente.

La figura 2 mostra un esempio di circuito idraulico di attuazione di un cambio automatizzato GS, azionato idraulicamente a cui ? associato un accumulatore idraulico ?Accumulator?. Preferibilmente, questi hanno un volume di 0,75 litri e sono pressurizzati, lato gas, a 10 bar.

Secondo la presente invenzione, per stimare la pressurizzazione di un accumulatore idraulico di un cambio automatizzato idraulico, in particolare di una macchina agricola o da lavoro, si eseguono in successione ciclica i seguenti passi

- (Passo 1) rilevazione dello spegnimento della pompa idraulica (non mostrata) disposta per alimentare il circuito idraulico di attuazione del cambio GS automatizzato idraulico,

- (Passo 2) memorizzazione di un andamento della pressione idraulica nel cambio,

- (Passo 3) individuazione di un punto di discontinuit? dell?andamento della pressione idraulica e memorizzazione del relativo valore,

- (Passo 5) segnalazione della necessit? di manutenzione del accumulatore idraulico quando (Passo 4) detto relativo valore ? inferiore ad una predeterminata soglia di pressione.

Il metodo qui descritto si basa sul diagramma di flusso di figura 5, in cui al passo 4 si verifica che la pressione memorizzata al passo 3 sia maggiore di una predeterminata soglia impostabile.

Vale la pena evidenziare che i passi 2 e 3 sono realizzabili mediante un ciclo in cui si campiona il segnale di pressione e quando il valore del campione al passo ?i+1? si discosta notevolmente dal valore del campione al passo ?i? per oltre un predeterminato valore o gradiente, il campionamento si arresta ed il valore del passo di campionamento ?i? viene memorizzato e adoperato al passo 4 del presente metodo.

Possono essere adoperate finestre mobili di osservazioni oppure pu? essere analizzata la derivata prima del segnale. In ogni caso sono individuabili molte procedure equivalenti per rilevare la discontinuit? dell?andamento del segnale di pressione.

Con riferimento alla figura 4, si nota che gli andamenti delle pressioni sono quasi simmetrici nella fase di accensione START rispetto alla fase di spegnimento STOP della pompa idraulica, pertanto, il presente metodo pu? essere implementato tanto in fase di spegnimento quanto in fase di accensione.

Quello che si pu? ulteriormente notare ? che in fase di accensione dopo il punto di discontinuit?, l?andamento della pressione ? crescente con un andamento che non ? perfettamente continuo. Ci? ? dovuto al riempimento dei diversi condotti idraulici del circuito che hanno lunghezze e sezioni diverse. Quando tutti i condotti risultano riempiti, la pressione cresce in modo maggiormente continuo.

Tali disturbi dovuti al riempimento dei condotti idraulici ? eliminabile, qualora lo si desiderasse, mediante filtraggio passa basso dei segnali di pressione.

Nell?ambito della presente descrizione, ? evidente che per misurare la pressione nel circuito idraulico ? adoperato un trasduttore che restituisce un livello di segnale elettrico proporzionale alla pressione misurata.

Nella figura 2, il sensore o trasduttore di pressione ? indicato sinteticamente con ?PS?, acronimo dell?espressione anglosassone ?Pressure Sensor?.

Nelle figure sono mostrati anche sensori di temperature ?Temperature sensor? implementati per altri diversi scopi. Secondo una variante preferita dell?invenzione, piuttosto che rilevare la variazione di stato (attivazione, disattivazione) della pompa idraulica si rileva l?attivazione e spegnimento del motore primo, posto che la pompa idraulica ? guidata in rotazione dal motore primo, il quale generalmente ? a combustione interna.

Evidentemente, la pompa potrebbe essere guidata in rotazione dal motore primo attraverso un innesto. In tal caso, l?attivazione della pompa idraulica dipende dalla attivazione del motore primo ed anche dell?innesto, etc.. Con riferimento alla figura 1 si nota che quando la rilevazione riguarda lo spegnimento della pompa idraulica, il punto di discontinuit? separa un andamento circa a plateau da un seguente decadimento repentino della pressione idraulica, viceversa, quando la rilevazione riguarda l?accensione della pompa idraulica, il punto di discontinuit? separa un andamento di incremento repentino della pressione da un seguente andamento circa a plateau. In ogni caso, sia il decadimento della pressione allo spegnimento che il relativo incremento repentino all?accensione della pompa, risultano circa verticali in un diagramma temporale delle pressioni.

La figura 2 mostra un primo esempio di circuito idraulico di automazione di una trasmissione a variazione continua comprendente un cambio a rapporti discreti implementato nella trasmissione schematizzata in figura 3.

Questo schema prevede un idrostato HY comprende un motore idraulico OM ed una pompa idraulica P a cilindrata variabile implementata per regolare la velocit? di un albero di uscita di un gruppo differenziale.

Sia il gruppo differenziale che l?idrostato sono guidati in rotazione da un motore primo ?Engine? per esempio a combustione interna. A valle dell?albero di uscita del gruppo differenziale ? presente un cambio a rapporti discreti accoppiato ad una frizione doppia ?Clutch A? e ?Clutch B?.

E? pertanto evidente che laddove risulti necessario azionare idraulicamente un qualunque organo di una trasmissione veicolare, quali ad esempio una frizione, un innesto, un sincronizzatore, un manicotto, etc.. risulta necessario implementare un accumulatore idraulico.

Pertanto, la presente invenzione si applica a qualunque organo azionato idraulicamente di un qualunque genere di trasmissione di cui figura 3rappresenta solo un esempio. La presente invenzione pu? essere vantaggiosamente realizzata tramite un programma per computer che comprende mezzi di codifica per la realizzazione di uno o pi? passi del metodo, quando questo programma ? eseguito su di un computer. Pertanto si intende che l?ambito di protezione si estende a detto programma per computer ed inoltre a mezzi leggibili da computer che comprendono un messaggio registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma per la realizzazione di uno o pi? passi del metodo, quando detto programma ? eseguito su di un computer.

Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire dall?ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo, al contenuto delle rivendicazioni.

Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo ? in grado di realizzare l?oggetto dell?invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Metodo di stima della pressurizzazione di un accumulatore idraulico di un circuito idraulico di azionamento di un organo di una trasmissione di un veicolo, in particolare di una macchina agricola o da lavoro, comprendente in successione ciclica

- (Passo 1) rilevazione dell?accensione e/o spegnimento di una pompa idraulica disposta per alimentare il circuito idraulico (GS),

- (Passo 2) memorizzazione di un andamento della pressione idraulica nel circuito idraulico,

- (Passo 5) segnalazione della necessit? di manutenzione dell?accumulatore idraulico quando (Passo 4) detto relativo valore ? inferiore ad una predeterminata soglia di pressione.

2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta rilevazione dell?accensione e/o spegnimento della pompa idraulica consiste rispettivamente nella rilevazione dell?accensione e/o spegnimento di un motore primo disposto per guidare in rotazione la pompa idraulica.

3. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui quando la rilevazione riguarda lo spegnimento della pompa idraulica, detto punto di discontinuit? separa un andamento circa a plateau da un seguente decadimento repentino della pressione idraulica.

4. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui quando la rilevazione riguarda l?accensione della pompa idraulica, detto punto di discontinuit? separa un incremento repentino da un seguente andamento circa a plateau della pressione idraulica.

5. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni 3 o 4, in cui detto decadimento od incremento repentino risulta circa verticale in un diagramma temporale delle pressioni.

6. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l?individuazione di un punto di discontinuit? ? realizzata mediante una finestra mobile.

7. Programma di computer che comprende mezzi di codifica di programma atti a realizzare tutti passi di una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 6, quando detto programma ? fatto girare su di un computer.

8. Mezzi leggibili da computer comprendenti un programma registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma atti a realizzare tutti passi di una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 6, quando detto programma ? fatto girare su di un computer.

9. Sistema di stima della pressurizzazione di un accumulatore idraulico di un circuito idraulico di azionamento di un organo di una trasmissione di un veicolo, in particolare di una macchina agricola o da lavoro, comprendente un sensore di pressione (PS) associato al circuito idraulico e mezzi di elaborazione configurati per - rilevare l?accensione e/o spegnimento di una pompa idraulica disposta per alimentare il circuito idraulico, - memorizzare un andamento della pressione idraulica,

- individuare un punto di discontinuit? dell?andamento della pressione idraulica e memorizzazione del relativo valore,

- segnalare la necessit? di manutenzione dell?accumulatore quando detto relativo valore ? inferiore ad una predeterminata soglia di pressione.

10. Trasmissione (T) comprendente un cambio (GS) azionato idraulicamente mediante un circuito idraulico a cui ? associato un accumulatore idraulico (ACCUMULATOR) e comprendente un sistema di stima della pressurizzazione dell?accumulatore idraulico secondo la rivendicazione 9.

11. Veicolo da lavoro o agricolo comprendente una trasmissione (T) secondo la rivendicazione 10.