IT202100026621A1 - Metodo ed apparato per controllare una trasmissione idrostatica di un veicolo da lavoro - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?METODO ED APPARATO PER CONTROLLARE UNA TRASMISSIONE IDROSTATICA DI UN VEICOLO DA LAVORO?

CAMPO TECNICO

L?invenzione ? relativa a un metodo e a un apparato per controllare una trasmissione idrostatica di un veicolo, in particolare un veicolo da lavoro quale una pala caricatrice.

BACKGROUND DELL?INVENZIONE

I veicoli da lavoro, quali le pale caricatrici, in particolare di tipo compatto, sono normalmente dotati di trasmissioni idrostatiche per azionare le ruote.

Una trasmissione idrostatica solitamente include una pompa volumetrica variabile e un motore idraulico alimentato dalla pompa per azionare le ruote.

La pompa a cilindrata variabile ? azionata da un motore a combustione interna, inteso per azionare anche altri dispositivi o altre pompe per eseguire funzioni ausiliarie del veicolo da lavoro, quali sterzata, azionamento di attrezzi e simili.

In alcuni casi, la cilindrata della pompa ? controllata da un?unit? di controllo di veicolo in funzione di una richiesta di frenata da parte del conducente, ad esempio impartita mediante la pressione sul pedale freno.

In particolare, una pressione maggiore sul pedale freno corrisponde ad una riduzione maggiore della cilindrata, a sua volta corrispondente ad una riduzione maggiore della velocit? di veicolo. Di fatto, minore ? la cilindrata, minore sar? la velocit? di veicolo, a patto che la velocit? di uscita di motore non sia stata cambiata, il che ? appropriato per garantire prestazioni regolari delle funzioni ausiliarie.

Pertanto, nei casi di cui sopra, la frenata del veicolo da lavoro viene eseguita sfruttando le propriet? della trasmissione idrostatica.

In questo contesto, si sente una necessit? generale di migliorare le prestazioni di frenata del veicolo da lavoro.

Un obiettivo dell?invenzione ? soddisfare questa necessit?, verosimilmente in un modo semplice ed economico.

RIEPILOGO DELL?INVENZIONE

L?obiettivo viene conseguito da un metodo e da un apparato definiti dalle rivendicazioni indipendenti.

Le rivendicazioni dipendenti riportano particolari forme di realizzazione dell?invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Le forme di realizzazione dell?invenzione verranno descritte nel seguito a titolo di esempi non limitativi e facendo riferimento ai disegni, in cui:

- la figura 1 ? uno schema di un veicolo da lavoro comprendente un apparato secondo l?invenzione; e

- le figure 2, 3 sono grafici di funzioni che correlano parametri operativi dei veicoli da lavoro.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE

Nella figura 1, il numero di riferimento 1 indica, nel complesso, un veicolo a motore, in particolare un veicolo da lavoro quale un trattore.

Il veicolo 1 comprende un motore 2, un assale di trasmissione 3, e una trasmissione idrostatica 4 quale una trasmissione a variazione continua (CVT, Continuously Variable Transmission, in lingua inglese).

L?assale di trasmissione 3 pu? essere accoppiato alla trasmissione 4, in modo tale che quest?ultima possa azionare l?assale di trasmissione 3. L?assale di trasmissione 3 porta una coppia di ruote 3a.

Inoltre, la trasmissione 4 pu? essere accoppiata al motore 2, in modo tale che quest?ultimo possa azionare la trasmissione 4 e quindi l?assale di trasmissione 3 di conseguenza.

Pertanto, l?assale di trasmissione 3 pu? essere accoppiato al motore 2 attraverso la trasmissione 4.

La trasmissione 4 ? configurata per trasmettere una potenza di uscita del motore 2 all?assale di trasmissione 3; la trasmissione 4 comprende:

- una pompa a cilindrata variabile 5, in particolare collegata al motore 2 per ricevere almeno una porzione della potenza di uscita di motore, e

- un motore idraulico 6 disposto per essere alimentato dalla pompa 5 con un flusso di fluido e configurato per convertire il flusso di fluido in potenza meccanica per azionare l?assale 3.

Pi? in dettaglio, la trasmissione 4 comprende almeno un tubo 7 che collega un?uscita della pompa 5 a un ingresso del motore 6.

Preferibilmente, il veicolo 1 comprende inoltre un dispositivo di frenata 8 configurato per frenare il veicolo 1 stesso e pi? precisamente le ruote 3a dello stesso.

In maggiore dettaglio, il dispositivo di frenata 8 ? un dispositivo di frenata idraulico. Pertanto, in altre parole, il dispositivo di frenata 8 ? configurato per essere azionato mediante un fluido di freno.

In particolare, il dispositivo di frenata 8 comprende almeno un attuatore idraulico 9 disposto per azionare il dispositivo di frenata 8.

Il veicolo 1 comprende inoltre un apparato per controllare la trasmissione 4.

L?apparato comprende un?unit? di controllo 11 configurata per eseguire un metodo di controllo della trasmissione 4.

L?unit? di controllo 11 ? configurata per determinare una prima quantit? che ? indicativa di una temperatura del dispositivo di frenata 8.

In dettaglio, la prima quantit? ? indicativa di una temperatura del fluido di freno.

La temperatura o, pi? in generale, la prima quantit? pu? essere determinata dall?unit? di controllo 11 acquisendo di uno o pi? segnali generati da trasduttori dell?apparato, in particolare un trasduttore T1 che fa parte dell?apparato.

Il trasduttore T1 ? accoppiato al dispositivo di frenata 8 e configurato per rilevare la prima quantit? o la temperatura, e per generare un segnale associato.

L?unit? di controllo 11 estrae informazioni relative alla prima quantit? dal segnale.

Secondo l?invenzione, l?unit? di controllo 11 ? configurata per controllare la cilindrata della pompa 5 per frenare o in altri termini per indurre una decelerazione del veicolo 1 in funzione della prima quantit?.

In maggiore dettaglio, il controllo della cilindrata implica una diminuzione della cilindrata corrispondentemente ad un aumento della prima quantit?. Ci? vale, in particolare, ceteris paribus, ovvero con altre condizioni che rimangono uguali.

Di fatto, l?aumento della prima quantit? corrisponde ad una condizione di grande sforzo del dispositivo di frenata 8. Pertanto, la diminuzione della cilindrata aiuta il dispositivo di frenata 8 a frenare il veicolo 1, in quanto induce di fatto una decelerazione dello stesso mediante la trasmissione 4, riducendo cos? lo sforzo richiesto.

Preferibilmente, l?unit? di controllo 11 ? configurata per controllare la cilindrata anche in funzione di una seconda quantit? indicativa di una decelerazione richiesta per il veicolo 1.

L?unit? di controllo 11 ? configurata per determinare la seconda quantit?, ad esempio acquisendo un segnale di comando associato per controllare il dispositivo di frenata 8 emesso da un dispositivo di comando di frenata del veicolo 1, quale il pedale freno. In particolare, il dispositivo di comando di frenata ? attivabile da un conducente del veicolo 1 ed ? configurato per emettere il segnale di comando in base a come esso ? effettivamente attivato dal conducente.

Per essere pi? precisi, come comune, la seconda quantit? ? una corrente o una tensione proporzionale ad una quantit? indicativa di un?attivazione del dispositivo di comando di frenata, come ad esempio la pressione sul pedale freno. Ad esempio, quest?ultima quantit? pu? essere un angolo di inclinazione del pedale freno.

Pi? in generale, la seconda quantit? aumenta con la decelerazione richiesta.

Considerando una seconda quantit? che aumenta, ad esempio, una rampa di quest?ultima da un valore minimo a un valore massimo, il controllo implica una diminuzione della cilindrata.

Pi? nello specifico, la diminuzione della cilindrata ? maggiore corrispondentemente ad un aumento della prima quantit?.

In dettaglio, l?unit? di controllo 11 pu? memorizzare una prima funzione di mappatura che correla la seconda quantit? a un comando di pompa che deve essere emesso dalla stessa unit? di controllo 11; il comando di pompa ? adatto per regolare la cilindrata.

Ad esempio, il comando di pompa pu? avere una corrispondenza univoca o essere associato a un fattore di sottoutilizzo (derating factor, in lingua inglese) che indica una corrispondente diminuzione della cilindrata richiesta. Ad esempio, il fattore di sottoutilizzo pu? essere espresso da un valore percentuale.

Il comando di pompa pu? essere una corrente o una tensione; maggiore ? la corrente o tensione, minore sar? il corrispondente fattore di sottoutilizzo. In particolare, la corrente o tensione massima corrisponde ad un fattore di sottoutilizzo nullo, a sua volta corrispondente alla cilindrata massima richiesta della pompa 5.

Di fatto, la pompa 5 viene alimentata con la corrente o la tensione; in altri termini pi? generali, la pompa 5 riceve il comando di pompa emesso dall?unit? di controllo 11.

La pompa 5 ? configurata in modo tale che la cilindrata diminuisca con la diminuzione della corrente o della tensione, ovvero con il comando di pompa.

La prima funzione di mappatura ? variabile in base alla prima quantit?. In altri termini, la funzione di mappatura ha molteplici variabili, incluse la prima quantit? e la seconda quantit?. Vale a dire, in ancora altri termini, ciascuna tra la prima e la seconda quantit? pu? definire in modo indipendente una variabile della funzione di mappatura. Quindi, la funzione di mappatura correla tutte le sue variabili al comando di pompa o, pi? nello specifico, al corrispondente fattore di sottoutilizzo.

Secondo un?ulteriore interpretazione, la prima funzione di mappatura ? una composizione di funzione.

L?unit? di controllo 11 ? configurata per emettere il comando di pompa secondo la prima funzione di mappatura in base alla seconda quantit? per controllare la pompa 5, in particolare tenendo in considerazione il fatto che la prima funzione di mappatura cambia o viene ricalcolata in base alla prima quantit? determinata.

Ci? significa, pi? nello specifico, che l?unit? di controllo 11 ? effettivamente configurata per emettere il comando di pompa risultante dall?applicazione della funzione di mappatura sulle quantit? determinate che definiscono le variabili della stessa prima funzione di mappatura (ovvero, la seconda quantit? e la prima quantit?).

Ad esempio, la prima funzione di mappatura pu? essere rappresentata da una pluralit? di curve, associate ciascuna a uno o pi? valori di un parametro corrispondente alla prima quantit?.

Nello specifico, il parametro ? definito dalla prima quantit?.

Le curve giacciono in uno spazio bidimensionale definito dalla variabile corrispondente alla seconda quantit? e da un?ulteriore variabile corrispondente al comando di pompa.

In particolare, la figura 2 mostra un grafico che rappresenta lo spazio bidimensionale: l?asse delle ascisse rappresenta la variabile corrispondente alla seconda quantit?, ad esempio una posizione o un angolo di inclinazione del pedale freno; l?asse delle ordinate rappresenta la variabile corrispondente al comando di pompa, ovvero il fattore di sottoutilizzo.

La figura 2 mostra le curve associate al parametro, pi? precisamente a uno o due valori dello stesso. In particolare, la figura 2 mostra due curve 20, 21 rispettivamente associate ad una temperatura alta e bassa.

Qui, il parametro ? la temperatura. La temperatura alta ? definita da un intervallo di valori di temperatura oltre una soglia data, mentre la temperatura bassa ? definita dall?intervallo di valori di temperatura complementare al di sotto della o uguale alla stessa soglia.

Chiaramente, ci? non ? limitativo; possono essere fornite pi? di due curve in associazione ai corrispondenti intervalli di valori di temperatura. Verosimilmente, ? anche possibile fornire un numero infinito di curve in associazione a valori di temperatura infiniti corrispondenti.

Ciascuna delle curve 20, 21 ? continua e lineare, in particolare crescente, pi? in particolare con una pluralit? di porzioni crescenti a diverse inclinazioni: nello specifico, le inclinazioni diminuiscono all?aumentare della variabile corrispondente alla seconda quantit?.

Inoltre, ciascuna delle curve 20, 21 inizia da un fattore di sottoutilizzo nullo (nessuna diminuzione della cilindrata) e termina su uno stesso fattore di sottoutilizzo massimo (massima diminuzione della cilindrata).

Le curve 20, 21 iniziano da diversi valori della variabile corrispondente alla seconda quantit? e terminano sullo stesso valore della stessa variabile. In particolare, la curva 21 inizia da un valore superiore della variabile, rispetto alla curva 20.

I limiti dell?asse delle ascisse rappresentano rispettivamente la condizione di nessuna richiesta di frenata e la condizione della richiesta di frenata massima.

I limiti dell?asse delle ordinate rappresentano rispettivamente la condizione di cilindrata di pompa massima e minima (rispettivamente, nessun sottoutilizzo e sottoutilizzo massimo).

Preferibilmente, il controllo 11 ? inoltre configurato per controllare anche la dinamica, ovvero l'andamento nel tempo della cilindrata in funzione della prima quantit?.

Pi? in dettaglio, secondo un aspetto preferito dell?invenzione, il controllo della cilindrata comprende un aumento della velocit? della diminuzione della cilindrata in modo corrispondente ad un aumento della prima quantit?.

Ad esempio, maggiore ? la prima quantit?, pi? rapida sar? la diminuzione della cilindrata.

In altri termini, la cilindrata ? controllata in modo pi? aggressivo o con una reattivit? aumentata quando la prima quantit? ? maggiore.

Verosimilmente, l?unit? di controllo 11 pu? essere configurata per controllare soltanto la dinamica della cilindrata in funzione della prima quantit?.

In particolare, in alternativa o in aggiunta alla prima mappatura, l?unit? di controllo 11 pu? memorizzare una seconda funzione di mappatura che correla l'andamento temporale della seconda quantit? a un andamento temporale del comando di pompa o, corrispondentemente, del fattore di sottoutilizzo.

In altri termini, gli andamenti temporali della seconda quantit? sono associati o correlati dalla seconda mappatura a rispettivi andamenti temporali del comando di pompa.

Nello specifico, l'andamento temporale della seconda quantit? pu? essere una rampa, ad esempio da un valore minimo, in particolare corrispondente ad una richiesta di frenata nulla, a un valore massimo.

La seconda funzione di mappatura, analogamente alla prima funzione di mappatura, ? variabile in base alla prima quantit?.

L?unit? di controllo 11 ? configurata per emettere il comando di pompa secondo la seconda funzione di mappatura in base all'andamento (nello specifico, quella effettiva) della seconda quantit? determinata per controllare la pompa 5, in particolare tenendo in considerazione il fatto che la seconda funzione di mappatura cambia o viene ricalcolata in base alla prima quantit? determinata.

In particolare, la seconda funzione di mappatura pu? comprendere o pu? essere considerata come l?associazione di una prima curva temporale che rappresenta un andamento temporale della seconda quantit? con una pluralit? di seconde curve temporali, essendo associate ciascuna a uno o pi? valori del parametro e rappresentando una corrispondente andamento temporale del comando di pompa o, in modo corrispondente, del fattore di sottoutilizzo.

Pi? precisamente, il comando di pompa emesso dall?unit? di controllo 11 corrisponde ad una delle seconde curve temporali, che a loro volta corrispondono alla prima quantit? determinata e all'andamento temporale della seconda quantit? determinata.

La figura 3 ? un grafico che rappresenta concettualmente la seconda mappatura; la figura 3 mostra un asse delle ascisse che rappresenta il tempo e due assi delle ordinate: l?asse delle ordinate di sinistra rappresenta la variabile corrispondente al comando di pompa, ad esempio il fattore di sottoutilizzo, mentre l?asse delle ordinate di destra rappresenta la variabile corrispondente alla seconda pluralit?.

La figura 3 mostra una curva 30, che appartiene all?asse delle ordinate di destra e rappresenta un esempio della prima curva temporale. In particolare, la curva 30 ? una rampa.

Inoltre, la figura 3 mostra due curve 31, 32 che appartengono all?asse delle ordinate di sinistra e rappresentano un esempio delle seconde curve temporali.

Le curve 31, 32 sono entrambe associate alla curva 30. In aggiunta, ciascuna delle curve 31, 32 ? associata al parametro, pi? precisamente, a uno o pi? valori corrispondenti dello stesso. In particolare, le curve 31, 32 sono rispettivamente associate ad una temperatura alta e bassa.

Pertanto, il parametro ? qui nuovamente la temperatura. Il significato di temperatura alta e bassa qui ? analogo a quello discusso relativamente alla figura 2.

Chiaramente, di nuovo, ? possibile fornire pi? di due curve con intervalli di valori di temperatura corrispondenti.

Ciascuna delle curve 31, 32 ? continua e lineare, in particolare crescente, pi? in particolare con una pluralit? di porzioni crescenti a diverse inclinazioni: nello specifico, l?inclinazione diminuisce all?aumentare del tempo.

In particolare, ciascuna delle curve 31, 32 inizia da un fattore di sottoutilizzo nullo (nessuna diminuzione della cilindrata) e termina su uno stesso valore di sottoutilizzo massimo (massima diminuzione della cilindrata).

La prima porzione 31a della curva 31, ovvero la porzione che inizia dall?istante temporale iniziale, ? pi? ripida della prima porzione 32a della curva 32, ovvero la porzione che inizia dall?istante temporale iniziale.

Pi? nello specifico, il contrario vale per le seconde porzioni 31b, 32b delle curve 31, 32, ovvero le porzioni che seguono immediatamente nel tempo le prime porzioni 31a, 32a: la porzione 32b ? pi? ripida della porzione 31b.

Alla luce di quanto precede, ? possibile utilizzare verosimilmente la prima e la seconda mappatura in un modo combinato per controllare la cilindrata. Di fatto, la prima mappatura imposta il valore statico che deve essere raggiunto dal comando di pompa o il fattore di sottoutilizzo alla fine di una fase transitoria. Quindi, la seconda mappatura imposta l'andamento temporale del comando di pompa durante la fase transitoria. La condizione per combinare la prima e la seconda mappatura ? che l'andamento temporale impostato abbia un valore di fine che coincide con il valore statico impostato alla fine della fase transitoria.

Gli esempi delle figure 2-3 sono puramente esplicativi e non limitativi. In particolare, le figure 2-3 possono essere considerate come esempi rappresentativi separati della prima e della seconda mappatura senza alcuna effettiva corrispondenza tra di esse. Pertanto, una corrispondente seconda mappatura compatibile, ovvero combinabile, con la prima mappatura rappresentata nella figura 2 pu? essere contemplata alla luce della divulgazione di cui sopra. Analogamente, una corrispondente prima mappatura che ? compatibile con la seconda mappatura rappresentata nella figura 3 pu? anche essere contemplata, alla luce della divulgazione di cui sopra.

L?unit? di controllo 11 implementa o esegue un metodo secondo l?invenzione; il metodo comprende almeno le fasi di:

a. determinare la prima quantit?, e

b. controllare la cilindrata della pompa 5 per frenare o indurre una decelerazione del veicolo 1 in funzione della prima quantit?.

Ulteriori fasi facoltative del metodo sono le seguenti: c. determinare la seconda quantit?,

d. fornire la prima funzione di mappatura,

e. emettere il comando di pompa secondo la prima funzione di mappatura, in base alla seconda quantit? determinata durante la fase c., per eseguire la fase b., f. fornire la seconda funzione di mappatura,

g. emettere il comando di pompa secondo la seconda funzione di mappatura, in base alla seconda quantit? determinata durante la fase c., per eseguire la fase b.

Alla luce di quanto precede, sono evidenti i vantaggi dell?apparato e del metodo secondo l?invenzione.

Nello specifico, la frenata del veicolo 1 viene ottimizzata grazie al controllo intelligente della trasmissione idrostatica 4, in base alla prima quantit? determinata.

La prima quantit? ? una quantit? specifica che ? fortemente correlata alle prestazioni di frenata del veicolo 1. Di fatto, tali prestazioni sono estremamente dipendenti dalla prima quantit?.

Infine, ? chiaro che ? possibile apportare modifiche all?apparato e al metodo descritti, che non si estendano oltre l?ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Claims (12)

RIVENDICAZIONI

1. Metodo per controllare una trasmissione idrostatica (4) di un veicolo (1), la trasmissione idrostatica (4) comprendendo una pompa a cilindrata variabile (5) e un motore idraulico (6) disposto per essere alimentato dalla pompa a cilindrata variabile (5) per azionare un assale (3) del veicolo (1), il metodo comprendendo le fasi di

a. determinare una prima quantit? indicativa di una temperatura di un dispositivo di frenata (8) del veicolo (1) configurato per frenare il veicolo (1),

b. controllare una cilindrata della pompa a cilindrata variabile (5) per determinare una decelerazione del veicolo in funzione della prima quantit?.

2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la temperatura ? quella di un fluido di freno usato per azionare il dispositivo di frenata (8).

3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la fase b. comprende una diminuzione della cilindrata corrispondentemente ad un aumento della prima quantit?.

4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase b. comprende diminuire la cilindrata con una velocit? aumentata di diminuzione della cilindrata corrispondentemente ad un aumento della prima quantit?.

5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre la fase di

c. determinare una seconda quantit? indicativa di una decelerazione richiesta del veicolo (1),

in cui la fase b. comprende controllare la cilindrata anche in funzione della seconda quantit?.

6. Metodo secondo la rivendicazione 5, comprendente le fasi di

d. fornire una prima funzione di mappatura che correla la seconda quantit? a un comando di pompa per regolare la cilindrata,

e. emettere il comando di pompa secondo la prima funzione di mappatura, in base alla seconda quantit? determinata durante la fase c., per eseguire la fase b., in cui la prima funzione di mappatura ? variabile in base alla prima quantit?.

7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui la prima funzione di mappatura ? rappresentabile da una pluralit? di curve (20, 21) che sono associate ciascuna a uno o pi? valori di un parametro corrispondente alla prima quantit?,

in cui le curve (20, 21) giacciono uno spazio bidimensionale definito da due variabili rispettivamente corrispondenti al comando di pompa e alla seconda quantit?.

8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui il comando di pompa emesso durante la fase e. corrisponde alla seconda quantit? determinata durante la fase c. secondo una delle curve (20, 21), detta una delle curve corrispondendo alla prima quantit? determinata durante la fase a.

9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 8, comprendente inoltre le fasi di

f. fornire una seconda funzione di mappatura che correla gli andamenti temporali della seconda quantit? ai rispettivi andamenti temporali del comando di pompa, e

g. emettere il comando di pompa secondo la seconda funzione di mappatura in base a un andamento temporale effettivo della seconda quantit? determinata durante la fase c., per eseguire la fase b.,

in cui la seconda funzione di mappatura ? variabile in base alla prima quantit?.

10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui la seconda funzione di mappatura comprende un?associazione di una prima curva temporale (30) che rappresenta uno degli andamenti temporali della seconda quantit? a una pluralit? di seconde curve temporali (31, 32) che sono associate ciascuna a uno o pi? valori del parametro e che rappresentano un corrispondente andamento temporale tra gli andamenti temporali del comando di pompa.

11. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui il comando di pompa emesso durante la fase g. corrisponde a una delle seconde curve temporali (31, 32) corrispondente alla prima quantit? determinata durante la fase a. e all?effettivo andamento temporale della seconda quantit? determinata durante la fase c.

12. Apparato per controllare una trasmissione idrostatica (4) di un veicolo (1), la pressione idrostatica (4) comprendendo una pompa a cilindrata variabile (5) e un motore idraulico (6) disposto per essere alimentato dalla pompa a cilindrata variabile (5) per azionare un assale (3) del veicolo (1), l?apparato comprendendo un?unit? di controllo (11) programmata per implementare il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.