IT9067695A1

IT9067695A1 - Sistema elettronico di controllo per una trasmissione idrocinetica di tipo power-shift per un autoveicolo.

Info

Publication number: IT9067695A1
Application number: IT067695A
Authority: IT
Inventors: Carlo Oberto
Original assignee: Prodea S R L
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1992-03-14
Also published as: EP0475918A2; IT1240557B; IT9067695A0; EP0475918A3

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Sistema elettronico di controllo per una trasmissione idrocinetica di tipo power-shift per un autoveicolo"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema elettronico di controllo per una trasmissione idrocinetica per un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interna il cui regime di rotazione è controllabile tramite un dispositivo acceleratore, in particolare un carrello elevatore.

Più specificamente l'invenzione riguarda un sistema elettronico di controllo per una trasmissione comprendente un convertitore idraulico; e

un cambio di velocità di tipo power-shift accoppiato all'albero di uscita del convertitore e comprendente una pluralità di dispositivi idraulici di innesto, associati ai rapporti di velocità e selettivamente attivabili mediante l'azionamento manuale di un dispositivo selettore, e controllati attraverso una pluralità di elettrovalvole di abilitazione di tipo on-off ed un dispositivo modulatore di pressione a comando elettrico accoppiato ad una sorgente di fluido in pressione.

L'invenzione è in particolare diretta ad un sistema di controllo comprendente

mezzi sensori atti a fornire segnali elettrici indicativi della velocità di rotazione dell'albero di ingresso e dell'albero di uscita del convertitore idraulico, della velocità e del senso di rotazione dell'albero di uscita del cambio di velocità, della posizione del dispositivo acceleratore del motore e di detto dispositivo selettore; e un'unità elettronica di elaborazione e comando predisposta per pilotare detto modulatore di pressione e dette elettrovalvole di abilitazione secondo modalità prestabilite in funzione dei segnali ad essa forniti da detti mezzi sensori.

Con gli attuali carrelli elevatori con trasmissione di tipo idrocinetico quando occorre sollevare le forche che reggono il carico si rende necessario accelerare il motore a combustione interna, per alimentare la pompa di sollevamento. Tale accelerazione peraltro comporta evidentemente allo stesso tempo una variazione della velocità del veicolo, che deve essere controbilanciata dal guidatore agendo sul pedale di comando dell'innesto a frizione che realizza la trasmissione del moto dal motore alle ruote. Tale manovra richiede abilità e precisione, e presuppone una certa dimestichezza con il mezzo.

Uno scopo della presente invenzione è di realizzare un sistema elettronico di controllo per una trasmissione idrocinetica per un autoveicolo provvisto di motore a combustione interna, in particolare un carrello elevatore, che consenta di attuare la manovra sopra descritta in modo automatico, senza richiedere particolare abilità o dimestichezza con il mezzo ώ parte dell1utilizzatore.

Questi ed altri scopi vengono realizzati secondo ^invenzione mediante un sistana elettronico di controllo per una trasmissione idrocinetica del tipo sopra specificato, la caratteristica principale del quale risiede nel fatto che detto sistema comprende inoltre un dispositivo di comando ad azionamento manuale od a pedale collegato a detta unità elettronica, e dal fatto che tale unità è predisposta per attuare una procedura di controllo automatico dell'avanzamento lento del veicolo ad una velocità predeterminata quando detti mezzi sensori indicano che il dispositivo selettore è impostato su un rapporto di velocità e detto dispositivo di comando ad azionamento manuale od a pedale è azionato; in detta procedura di controllo dell'avanzamento lento l'unità regolando automaticamente tramite detto modulatore la pressione del fluido alimentato selettivamente all'innesto od agli innesti associati al rapporto di velocità inserito, in modo tale da ridurre entro un campo predeterminato la deviazione della velocità del veicolo rispetto ad un valore di riferimento prestabilito dipendente dal grado rilevato di azionamento di detto dispositivo di comando ad azionamento manuale o a pedale, e dal rapporto di velocità inserito.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del sistema secondo l'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata con riferimento ai disegni allegati, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:

la figura 1 è uno schema elettrico, parzialmente a blocchi, che illustra la struttura di un sistema di controllo per una trasmissione di tipo idrocinetico secondo l'invenzione,

le figure 2 a 7 sono diagrammi di flusso semplificati che illustrano alcune procedure o funzioni attuate nel funzionamento del sistema della figura 1.

Nella figura 1 con MT è indicato un motore a combustione interna, ad esempio un motore a ciclo Oiesel, per un autoveicolo, ad esempio un carrello elevatore.

Con CI è complessivamente indicato un convertitore idraulico di coppia, di tipo per sè noto, comprendente una pompa accoppiata all'albero 1 del motore MT, ed una turbina con un albero 2 che rappresenta l'albero di uscita del convertitore. Tale albero rappresenta inoltre l'ingresso di un cambio di velocità di tipo power-shift, complessivamente indicato con PS. Tale cambio di velocità 3 di tipo per sè noto e comprende una pluralità di dispositivi idraulici di innesto 01 e treni di ingranaggi GT associati ai vari rapporti di velocità realizzabili. Tali dispositivi di innesto sono selettivamente attivabili mediante l'azionamento manuale di un dispositivo selettore indicato con S.

1 dispositivi idraulici di innesto DI del cambio di velocità (che possono essere costituiti da dispositivi a frizione con pacchi di dischi di materiale d'attrito controllati idraulicamente) sono controllati attraverso un corrispondente numero di elettrovalvole di abilitazione di tipo on/off ed un associato dispositivo modulatore di pressione EVP a comando elettrico, costituito ad esempio da un'elettrovalvola di tipo proporzionale. Tale modulatore di pressione è accoppiato ad una sorgente di fluido in pressione P, costituita ad esempio da una pompa azionata dal motore MT.

Nel funzionamento, l'attivazione selettiva di una o più delle elettrovalvole di abilitazione determina l'alimentazione di fluido in pressione selettivamente ad uno o più dispositivi di innesto DI del cambio di velocità PS, con una pressione definita dal modulatore EVP, determinando di fatto l'attuazione selettiva di una delle marce o rapporti di velocità del cambio.

L'albero di uscita 3 del cambio di velocità PS è accoppiato alle ruote dell'autoveicolo in modo per sè noto, ad esempio tramite una coppia conica.

Con GM, GT, GU1 e GU2 sono indicati sensori di velocità di rotazione, rispettivamente associati all'albero 1 di uscita del motore MT, all’albero 2 di uscita del convertitore idraulico Cl, e all'albero di uscita 3 del cambio di velocità PS.

Tali sensori di velocità possono essere costituiti ad esempio da sensori ad effetto di Hall.

1 sensori GUI e GU2 leggono di fatto la velocità angolare dello stesso albero di uscita del cambio di velocità PS, ma dall'esame congiunto dei segnali da essi forniti, ed in particolare dall'esame del loro sfasamento relativo, è possibile determinare qual è il verso di rotazione di detto albero.

Con TO è indicato un sensore elettrico di temperatura destinato a rilevare la temperatura del fluido operatore del sistena idraulico di controllo del cambio di velocità.

Con PA è indicato un primo sensore di posizione associato al dispositivo di accelerazione (pedale acceleratore) A del motore a combustione interna MT. Tale sensore è di tipo on-off, e dunque non è destinato a segnalare l'entità dell'azionamento di detto dispositivo, ma serve piuttosto unicamente a discriminare fra la condizione attivata e la condizione disattivata di tale dispositivo.

Con PA' è indicato un secondo sensore di posizione associato al dispositivo di accelerazione (pedale) A del motore MT. Tale sensore è di tipo on-off e serve a discriminare la condizione di massima accelerazione.

Con PI è indicato un sensore elettrico di posizione, ad esempio un sensore potenziometrico, associato ad un dispositivo di comando I ad azionamento manuale od a pedale, che come apparirà più chiaramente dal seguito, consente sostanzialmente di emulare la funzione del pedale di comando dell'innesto a frizione dei carrelli elevatori a trasmissione idrocinetica di tipo tradizionale (pedale dell1inching).

Con CA è indicato un ulteriore sensore elettrico di posizione, associato al commutatore di accensione di avviamento del motore MT, e destinato a fornire un segnale quando la chiave di comando di tale commutatore viene portata nella posizione instabile di avviamento del motore.

Con MCU è indicata un’unità elettronica di controllo realizzata con l'impiego di un microprocessore, e presentante una serie di ingressi di conteggio CNTR cui sono collegati i sensori di velocità GM, GT, GUI, GU2, una pluralità di ingressi analogici AI cui sono collegati il sensore di temperatura TO ed il sensore PI, ed una pluralità di ingressi digitali 1D collegati ai sensori PA e PA'dell'acceleratore e ad una serie MS di switch associati al selettore S, ciascuno dei quali viene azionato quando Γ utilizzatore seleziona un corrispondente rapporto di velocità del cambio PS.

L'unità MCU presenta una serie di uscite di tipo digitale 00 che controllano le elettrovalvole di abilitazione V1...Vn.

Un'ulteriore uscita digitale dell'unità MCU controlla il modulatore di pressione EVP attraverso un convertitore digitale/analogico O/A.

Un'ulteriore uscita digitale dell'unità di controllo è collegata ad un relè RL che controlla l'alimentazione elettrica del circuito di avviamento del motore MT. Attraverso tale relè l'unità MCU è in grado di consentire o meno l'avviamento del motore termico, nelle circostanze che verranno ulteriormente descritte nel seguito.

All'unità MCU sono inoltre associati dispositivi ottici di segnalazione, quali una pluralità di diodi emettitori di luce complessivamente indicati con L nella figura 1.

Convenientemente l'unità MCU può essere inoltre provvista di un dispositivo di interfaccia seriale RS, ad esempio un dispositivo di interfaccia di tipo RS232, per consentirne il colloquio con unità esterne.

L'unità MCU mediante tecniche di tipo per,sè noto è predisposta per acquisire i segnali forniti dai sensori ad essa collegati, e riconoscere un certo numero predefinito di condizioni o fasi operative del motore MT e dell'associata trasmissione idrodinamica.

11 riconoscimento di ciascuna di tali fasi avviene in base al rilevamento del verificarsi simultaneo di condizioni segnalate dai sensori atte a definire la fase in modo univoco, e secondo criteri logici di esclusione per priorità e di criteri di consequenzialità rispetto alla fase precedente.

Quando l'unità MCU riconosce una fase, essa rende operativa una particolare procedura di controllo predefinita.

Le principali fasi o funzioni operative che l'unità MCU è in grado di riconoscere ed attuare sono sostanzialmente le seguenti:

- funzione di Inchinq: l'unità MCU controlla la trasmissione in modo tale da realizzare la traslazione lenta dell'autoveicolo, con mantenimento automatico della velocità di avanzamento impostata;

- funzione di Stazionamento: l'unità MCU controlla la trasmissione in modo tale da realizzare lo stazionamento automatico dell'autoveicolo, anche in pendenza, senza necessità di azionamento continuativo dei dispositivi di frenatura;

-controllo automatico della Dècelerazione

- funzione Retarder: l'unità MCU comanda il rallentamento automatico dell'autoveicolo, in funzione del regime di accelerazione rilevato;

- funzione di Inversione: l'unità MCU controlla la decelerazione dell'autoveicolo nella fase di inversione del moto;

funzione di Partenza: l'unità MCU controlla la trasmissione in modo tale da realizzare un adeguamento automatico delle modalità di spunto alle condizioni operative contingenti, con limitazione dell'arretramento dell'autoveicolo in caso di partenza su una rampa;

- funzione di Cambio di marcia.

All'unità MCU sono inoltre convenientemente accoppiati uno o più commutatori o switch SW atti a consentire la preselezione manuale fra due modi fondamentali di funzionamento del sistema di controllo, e cioè fra i modi che nel seguito verranno definiti come Automatico e, rispettivamente, Manuale.

Nel modo di funzionamento Automatico, l'unità MCU gestisce la trasmissione sulla base degli stati dei segnali che ad essa pervengono dai vari dispositivi di comando e dai sensori, per riconoscere le fasi operative ed attuare le funzioni sommariamente descritte in precedenza.

Nel modo di funzionamento Manuale, l'unità MCU controlla la trasmissione unicamente sulla base,dei segnali forniti dai dispositivi di comando, in modo tale da realizzare un modo di funzionamento dell'autoveicolo, ed in particolare del carrello elevatore, del tutto analogo a quello di un veicolo tradizionale, e ciò anche in presenza di malfunzionamento od avaria dei sensori di controllo, e/o in caso di superamento di limitiprefissati per taluni parametri controllati.

Le caratteristiche più propriamente innovative del sistema di controllo secondo l'invenzione sono peraltro quelle che attengono al modo di funzionamento Automatico. Ci si soffermerà dunque nel seguito specificamente su tale modo di funzionamento, con particolare riferimento alle funzioni precedentemente elencate.

FUNZIONE 01 INCHINS

Questa funzione è finalizzata al raggiungimento ed al mantenimento di un valore di velocità di traslazione del veicolo (Vj) variabile - per ciascun rapporto di velocità -secondo una funzione predeterminata del grado di azionamento del dispositivo di comando manuale od a pedale 1, e ciò indipendentemente dalle condizioni contingenti di marcia del veicolo.

Questa funzione viene attuata quando i sensori PI e MS indicano che il dispositivo selettore è impostato su un rapporto di velocità e il dispositivo di comando 1 è azionato.

Nei dispositivi di memoria dell'unità di controllo MCU sono memorizzati sotto forma di tabelle prestabiliti valori di velocità di traslazione (Vy) del veicolo, in funzione del rapporto di velocità e del grado di attivazione del dispositivo di comando I, indicato dal sensore PI.

All'avvio della funzione di Inching l'unità MCU verifica (sulla base dei segnali forniti dal sensore GUI oppure GU2) se la velocità di rotazione dell'albero di uscita 3 del cambio di velocità PS corrisponde alla velocità di traslazione del veicolo corrispondente al rapporto di velocità inserito e al grado di azionamento del dispositivo di comando 1. Se così è, l'unità MCU non altera le condizioni di pilotaggio del modulatore di pressione EVP e di abilitazione delle elettrovalvole V1...Vn.

Se invece la velocità dell'albero di uscita del cambio di velocità corrisponde ad una velocità di traslazione del veicolo diversa da quella letta in memoria, l'unità MCU pilota l'elettrovalvola proporzionale EVP in modo tale da far variare la pressione del fluido alimentato al dispositivo o ai dispositivi di innesto che sono in quel momento inseriti, e. ciò sino a che la velocità di rotazione dell'albero 3 giunge a corrispondere al valore della velocità di rotazione del veicolo rilevato in memoria.

Nel caso in cui occorre incrementare la velocità di traslazione del veicolo l'unità MCU pilota il modulatore di pressione EVP in modo tale da provocare successivi incrementi di pressione del fluido. Convenientemente, al fine di evitare l'insorgere di fenomeni di instabilità, i successivi incrementi di pressione debbono susseguirsi con un opportuno ritardo.

Quando viene comandato l'incremento della pressione, il valore di pressione attuato viene memorizzato, e all'intervento successivo si determina un ulteriore incremento di pressione a partire da tale valore memorizzato. In altri termini la correzione di pressione è di tipo incrementale.

E' da notare che, sebbene nella presente descrizione si faccia riferimento alla pressione del fluido, tale pressione di fatto non viene rilevata direttamente dall'unità MCU tramite un apposito sensore di pressione, ma viene desunta sulla base dell'intensità media di corrente alimentata all'elettrovalvola proporzionale EVP, e sulla base della caratteristica corrente/pressione di tale elettrovalvola.

Convenientemente l'unità ECU è predisposta per calcolare i singoli incrementi di pressione secondo la seguente formula:

in cui

è il valore di pressione da attuare,

è i1 valore di pressione precedentemente attuato, è una costante positiva,

A è una funzione predeterminata di in pratica può assumere ad esempio un primo valore per ed un secondo e minor valore per

è la velocità di traslazione letta in memoria,

V... è la velocità di rotazione rilevata dell'albero 3 di uscita del cambio di velocità,

VrbTI è la velocità di rotazione dell’albero di ingresso 2 del cambio PS,e

V-,,è la velocità di rotazione dell'albero 1 del motore MT.

Quando la velocità di Lecita del cambio V corrisponde ad una velocità di traslazione del veicolo maggiore del valore teorico V^. letto in memoria, l'unità MCU pilota il modulatore di pressione EVP in modo tale da provocare successivi decrementi della pressione del fluido.

Tali decrementi di pressione sono computati preferibilmente secondo la seguente espressione:

in cui

B è una costante positiva, e gli altri simboli assumono i significati definiti in precedenza.

Gli .incrementi od i decrementi di.pressione calcolati con la equazione (1) o (2) di cui sopra valgono per una certa temperatura di riferimento del fluido del sistema idraulico di controllo del cambio, ad esempio per una temperatura = 40°C, cui corrisponde un valore noto della viscosità cinematica di tale fluido. Al variare della temperatura del fluido (rilevata dal sensore TO) varia detta viscosità, e quindi la risposta idraulica del sistema, e allora l'unità MCU ne tiene convenientemente conto modificando il Δ*ρ calcolato con la (1) o la (2), moltiplicandolo per un fattore TF calcolato come funzione del rapporto fra la viscosità alla generica temperatura istantanea T del fluido e la viscosità alla temperatura di riferimento T ...

In genere la caratteristica viscosità/temperatura di un fluido idraulico è nota, o comunque rilevabile.

Le prove effettuate hanno indicato che buoni risultati si ottengono calcolando TF come funzione quadratica di detto rapporto fra la viscosità alla temperatura T e quella alla temperatura T

L'unità MCU calcola dunque gli incrementi o decrementi di pressione secondo l'espressione

<3)

Le variazioni incrementali di pressione definite dalla relazione (3) sopra riportata vengono convenientemente ancora modificate, prima di essere attuate, per tener conto di un altro effetto dinamica. Di fatto, al variare del numero di giri della turbina del convertitore idraulico Cl, e quindi del numero di giri dell’albero di ingresso dei dispositivi di innesto DI del cambio di velocità,.varia anche la forza centrifuga del fluido idraulico (olio) all'interno di tali dispositivi di innesto, se questi non dispongono di dispositivi di compensazione della forza centrifuga. La variazione di forza centrifuga determina a sua volta una variazione della pressione efficace ai fini della trasmissione della coppia, di cui convenientemente l'unità MCU tiene conto, per pilotare in modo corretto e preciso l'elettrovalvola proporzionale EVP.

A tale scopo per il sistema in esame viene rilevata preliminamente, in funzione della velocità di rotazione, la legge di variazione della pressione limite (all’uscita di EVP) per cui nei dispositivi di innesto 01 non si ha ancora trasmissione di coppia (inizio dello slittamento dei dischi dell'innesto a frizione). Tale legge varia da dispositivo a dispositivo, ma è in generale sostanzialmente di tipo quadratico (parabolico) e può essere agevolmente memorizzata nell'unità MCU ad esempio sotto forma di tabella.

Ad ogni istante in cui l'unità MCU deve calcolare una variazione incrementale di pressione del fluido operatore, essa provvede allora a calcolare dapprima la variazione teorica di pressione secondo la relazione (1) oppure (2), e quindi (3) per tener conto della temperatura del fluido. Quindi sottrae al valore di Δp calcolato un termine p , che tiene conto del contributo di pressione dovuto alla variazione di forza centrifuga, dedotto dalla suddetta tabella.

L'unità MCU si predispone dunque per attuare in definitiva una variazione incrementale di pressione

(4) Determinato dunque il valore effettivo della variazione incrementale di pressione da attuare, l'unità MCU, sulla base della caratteristica pressione/corrente dell'elettrovalvola EVP, parimenti memorizzata, determina la corrente da inviare a detta elettro\alvola e quindi pilota corrispondentemente tale elettrovalvola. 11 pilotaggio di EVP può essere ad esempio realizzato con un segnale a larghezza di impulso modulata (Pltf).

Quanto sopra esposto con riferimento alla funzione di Inching vale per il caso in cui all’avvio dell'attuazione di tale funzione l'autoveicolo risulti fermo o in movimento nella direzione logica di avanzamento, cioè la direzione voluta dalΓ utilizzatore e coerente con il rapporto di velocità inserito. L'unità di controllo MCU è dunque convenientemente predisposta per verificare tale circostanza, osservando lo sfasamento fra i segnali dei sensori di velocità GUI e GU2.

Se tale verifica indica che il veicolo si sta muovendo nella direzione-opposta a quella voluta e coerente con il rapporto di velocità inserito (ad esempio Γ utilizzatore ha inserito la prima marcia avanti, e l'unità MCU rileva che il veicolo sta invece arretrando - situazione possibile ad esempio quando il veicolo si trova su una rampa -) l'unità MCU del sistema calcola e controlla l'attuazione di una variazione incrementale di pressione secondo la seguente relazione funzionale:

(5)

ove C è una costante, e gli altri simboli assumono i significati definiti in precedenza.

L'unità prosegue a controllare la pressione del fluido secondo l'espressione (5) sopra riportata sino a che i sensori GUI e GU2 indicano che l'autoveicolo è arrivato ad essere fermo o ha preso a muoversi nella direzione coerente con il rapporto di velocità inserito. A questo punto l'unità MCU per il calcolo della variazione incrementale di pressione (eventualmente ancora necessaria) adotta la relazione (4) precisata in precedenza.

Nel complesso, le modalità di funzionamento del sistema ed in particolare la procedura attuata dalla unità MCU nella fase o funzione di inching sono riepilogate nel diagramma di flusso della figura 2.

FUNZIONE DI STAZIONAMENTO

Come si è già anticipato, l'unità MCU controlla in questo caso la trasmissione in modo,tale da realizzare lo stazionamento automatico dell'autoveicolo, anche in pendenza, senza necessità di azionamento continuativo dei dispositivi di frenatura. Questa funzione viene resa operativa ogni volta che l'unità MCU constata l'assenza dei segnali di comando della traslazione del veicolo.

Più specificamente l'unità MCU riconosce la necessità di attuare questa funzione quando:

- il pedale 1 di comando dell'Inching è rilasciato (informazione fornita dal sensore PI),e

- se il veicolo è del tipo comprendente un pedale acceleratore ed un selettore con marce in avanti, indietro e folle, il selettore MS deve essere nella posizione di folle; in alternativa per questo tipo di veicoli la funzione può essere abilitata anche se il selettore non .è in folle, ma se il pedale dell'acceleratore è rilasciato e il sensore di velocità GUI (oppure GU2) indica che il numero di giri dell'albero di uscita del cambio è al di sotto di un valore minimo prestabilito;

> se l'autoveicolo è del tipo provvisto di due pedali acceleratori, uno per ciascun senso di marcia, e di un selettore delle marce senza posizione di folle, occorre che entrambi i pedali acceleratori risultino rilasciati; in questo caso ovviamente in luogo di un unico sensore il sistema comprenderà due sensori di posizione, rispettivamente associati ai due pedali acceleratori..

Una volta riconosciute le condizioni di cui sopra, l'unità MCU comanda il modulatore di pressione EVP in modo tale da ridurre immediatamente la pressione del fluido idraulico ad un valore minimo prefissato, e quindi comanda simultaneamente le elettrovalvole \Λ corrispondenti agli innesti DI associati alla prima marcia avanti e alla prima marcia indietro.

L'unità MCU verifica quindi nuovamente la condizione del pecfele (o dei pedali) acceleratore (i):

- nella condizione di azionamento di tale pedale o pedali, l'unità MCU pilota EVP e le elettrovalvole V. in modo tale da mantenere la situazione di pressione del fluido al minimo, e la prima marcia avanti e la prima marcia indietro contemporaneamente inserite; ciò naturalmente se il selettore MS è in folle;

- in caso di rilascio di tale pedale o pedali, previo ritardo per consentire che la pressione del fluido nei condotti diretti alle valvole on-off attivate si porti a regime, l'unità MCU pilota il modulatore di pressione EVP così da incrementare la pressione del fluido sino a che V-./V... 0.1 (condizione di tendenza allo stallo del bI bn

convertitore idraulico 1), oppure sino a che si raggiunge una pressione limite prestabilita. L'incremento della pressione viene interrotto non appena una di queste due condizioni viene raggiunta.

L'incremento della pressione sino al raggiungimento di una di dette condizioni viene attuato mediante successive variazioni calcolate dalla unità MCU secondo la seguente relazione

6)

in cui 0 e E sono costanti e gli altri simboli assumono i significati definiti in precedenza.

Nella fase di aumento della pressione del fluido, il singolo incremento di pressione Δ p viene sospeso, cioè non attuato, se l'unità MCU rileva (sulla base dei segnali forniti dal sensore GUI oppure GU2) che il numero di giri dell'albero d'uscita del cambio è maggiore di un valore prefissato, ad esempio 5 giri/minuto. Ciò consente di evitare che il veicolo si arresti bruscamente mentre esso sta ancora traslando a velocità relatiwmente sostenuta, anche se inferiore a quella di riconoscimento ed avvio dell'attuazione della funzione di stazionamento.

In generale, operando nel modo sopra descritto, l'unità MCU è in grado di far stazionare il veicolo anche su una rampa (in salita o in discesa) anche senza che i dispositivi di frenatura "siano azionati in modo continuativo (ovviamente a condizione che il motore dell'autoveicolo, che aziona la pompa P, sia acceso).

Funzione di stazionamento (attesa) durante una fase di Inching

L'unità HCU è predisposta convenientemente per attuare la funzione di stazionamento anche quando durante una fase di Inching essa rileva che

il pedale 1 di comando dell'Inching è azionato oltre una misura (posizione) prefissata;

oppure

- il pedale 1 di comando dell'Inching è azionato (anche se non oltre la suddetta misura prefissata)_e il selettore è nella posizione di folle oppure il pedale acceleratore (od i pedali acceleratori) è rilasciato (sono rilasciati).

Quando l'unità MCU rileva il verificarsi di queste condizioni nel corso di una fase di Inching, essa attiva la funzione di stazionamento, secondo le modalità descritte in precedenza.

Le operazioni salienti effettuate nella fase di stazionamento sono riepilogate nel diagramma di flusso semplificato della fig.3.

CONTROLLO AUTOMATICO DELLA DECELERAZIONE

Quella che verrà ora descritta non è una funzione vera e propria del sistema, ma una procedira che viene utilizzata quando l'unità MCU deve .attuare le fasi. o. funzioni di Retarder e di Inversione, che verranno descritte più dettagliatamente nel seguito.

Nella procedira di controllo automatico della decelerazione, l'unità MCU deriva dal sensore 6U1 o GU2 l'informazione di decelerazione del veicolo.

Se la decelerazione del veicolo è inferiore ad un valore limite prefissato l'unità MCU attua una procedura di incremento progressivo della pressione del fluido, secondo incrementi ^ p calcolati con modalità diverse per le funzioni di Retarder e, rispettivamente, di Inversione. Le espressioni degli incrementi di pressione A p per tali funzioni verranno fornite nel seguito.

Se la decelerazione supera invece il valore limite prefissato, l'unità MCU provoca successivi decrementi p della pressione del fluido, tali decrementi essendo calcolati anche in questo caso con espressioni diverse a seconda che il controllo della decelerazione venga effettuato in una fase di inversione o nella funzione di Retarder.

In ogni caso, l'unità MCU è comunque predisposta per calcolare il prodotto

7)

in cui p rappresenta la pressione (complessiva) del fluido idraulico t è il rapporto di trasmissione ingresso/uscita istantaneo, e gli altri simboli assumono i significati definiti in precedenza.

Come si può verificare, la quantità β definita dalla relazione (7) sopra riportata corrisponde sostanzialmente all'energia dissipata nei dispositivi di innesto 01 attivati.

L'unità MCU confronta β con un valore di riferimento β corrispondente alla massima energia dissipabile senza danno dei suddetti innesti a frizione.

L'attuazione di ogni singolo incremento di pressione è dunque condizionato al non superamento di cfe parte di S.

Come appare nel diagramma di flusso semplificato mostrato nella figura 4, se , l'unità MCU pilota il modulatore di pressione EVP in modo tale da limitare la pressione p del fluido al valore che corrisponde a .

FUNZIONE DI RETARDER

L’unità MCU, attiva questa funzione per realizzare il rallentamento automatico dell'autoveicolo in funzione del regime di avanzamento rilevato, quando vengono riconosciute le seguenti condizioni;

1) i sensori MS e PA indicano che è inserita la prima marcia (avanti o indietro) ed il pedale A dell'acceleratore è premuto; oppure

2) detti sensori indicano che è inserita una marcia (avanti o indietro) e il pedale A è rilasciato.

L’attivazione della funzione di Retarder è comunque condizionata alla verifica preventiva che la velocità di rotazione dell'albero di uscita 3 del cambio PS, moltiplicata per il relativo rapporto di tramissione x e divisa per la velocità di rotazione V_M dell'albero 1 del motore, sia superiore ad un valore prefissato Z maggiore o uguale a 1.

Se tale condizione è soddisfatta, l'unità MCU determina tramite il modulatore di pressione EVP una riduzione della pressione ρ del fluido operatore ad un valore minimo p . prefissato, e quindi attraverso una o più valvole V^ comanda l'inserimento della prima marcia in senso contrario a quella che il sensore MS segnala essere al momento selezionata.

Effettuata questa operazione, l'unità MCU attua al procedura di controllo automatico della decelerazione precedentemente descritta con riferiirento alla figura 4.

Al termine di tale procedira, l'unità MCU verifica (sulla base del segnale'fornito dal sensore MS) se la marcia selezionata dal guidatore è nel frattempo cambiata. Se così è, l'unità MCU cessa l'attuazione della funzione di Retarder, diversamente la procedura di Retarder viene ripresa, come è indicato nel diagramma di flusso semplificato della figura 5. Come risulta da tale diagramma, se alla verifica iniziale

non è maggiore di 2, l'unità MCU determina,

tramite EVP e le valvole , il ripristino del valore iniziale di pressione del fluido e il disinserimento della prima marcia contraria precedentemente inserita.

Come appare da detto diagramma di flusso, la riduzione iniziale della pressione del fluido e l'inserimento della prima marcia contraria vengono comunque effettuate soltanto dopo che, nell'attuazione della funzione di Retarder, si è rilevata per la prima volta la condizione

FUNZIONE DI INVERSIONE

Come appare nel diagramma di flusso semplificato della figura 6, l'unità MCU riconosce la situazione in cui occorre attuare questa funzione quando, a prescindere da altre considerazioni attinenti all'ordine di priorità di attuazione delle varie funzioni, i segnali forniti dai sensori PA e MS indicano che il pedale dell’acceleratore A è premuto, il selettore non è disposto nella condizione corrispondente alla marcia in folle e la marcia impostata sul selettore e relativa ad una direzione opposta a quella al momento attuata dalle valvole on-off V..

Riconosciuta tale situazione Γ unità MCU pilota il modulatore di pressione EVP e le elettrovalvole V. in modo tale da ridurre dapprima la pressione p del fluido ad un valore minimo p . , e determinare quindi l'inserimento della prima marcia avente lo stesso segno (relativa alia stessa direzione) della marcia selezionata indicata dal sensore MS.

Effettuate tali operazioni, l'unità MCU passa ad attuare la procedira di .controllo automatico della decelerazione precedentemente descritta con riferimento alia figura 4.

Al termine di tale procedura, l'unità MCU verifica, sulla base dei segnali fomiti dai sensori GUI o GU2 e MS se la direzione di avanzamento del veicolo è coerente con la marcia inserita (se ad esempio la marcia inserita è una marcia in avanti, il veicolo deve spostarsi in avanti). Se la verifica dà esito positivo, l'unità MCU passa ad attuare la funzione di Partenza, che verrà descritta nel seguito. In caso negativo l'unità MCU riprende ad attuare ciclicamente le operazioni precedenti.

FUNZIONE DI PARTENZA

Questa funzione viene attuata dopo una fase di stazionamento, quando l'unità MCU rileva che, mentre le elettrovalvole Vi mantengono il cambio PS in folle, i sensori PA e MS segnalano che il pedale dell'acceleratore A è premuto e il selettore non è disposto nella posizione di folle.

In tal caso l'unità MCU pilota il modulatore di pressione EVP in modo tale da portare la pressione p del fluido ad in valore minimo p - . Realizzata tale condizione, l'unità MCU tramite le elettroialvole V. determina l'inseriirento della prima oppure della marcia che corrisponde alla velocità di traslazione istantanea (nel senso corrispondente all1impostazione del selettore) a seconda che il rapporto sia minore o maggiore di un valore W prestabilito.

Inserita la marcia, l'unità MCU pilota il modulatore di pressione EVP in modo tale da determinare un graduale incremento della pressione, in funzione di

(questa seconda grandezza à indicativa dello scorrimento relativo fra i pacchi di dischi degli innesti a frizione DI), con modalità differenti a secondi della marcia inserita.

PARTENZA IN SALITA

Un test a cui si ricorre talora per valutare le prestazioni di un carrello elevatore consiste nella cosiddetta partenza in salita o spunto su rampa, e prevede la misurazione dell'entità dell'arretramento di un carrello elevatore con un carico prestabilito quando si passa rapidamente e sequenzialmente dalla condizione di freno azionato alla condizione di acceleratore premuto.

Per limitare 1'arretramento del carrello in tale condizione, il sistema di trasmissione deve consentire di erogare molto rapidamente un'elevata coppia motrice. Tuttavia, se tale sistema è regolato in modo da dare velocemente una elevata coppia motrice in salita, lo stesso sistema determina poi partenze troppo brusche quando il carrello elevatore opera in piano o in discesa.

Per ovviare a tale inconveniente nel sistema secondo l'invenzione al pedale dell'acceleratore viene associato un ulteriore sensore indicato con PA' nella.figura 1, destinato a fornire all'unità MCU un segnale (di tipo logico) quando detto pedale viene premuto sino a fine corsa (kick-down).

Con il sistema sopra descritto, per una partenza in salita l utilizzatore deve premere il pedale A sino a fine corsa, così da azionare il microinterruttore costituente il sensore PA'. L'unità MCU, in presenza del segnale di PA', verifica se la velocita dell'albero di uscita 3 del cambio PS è minore di un certo valore predeterminato, e confrontando l'indicazione dei sensori GU1 e GU2 verifica se il carrello sta arretrando.

In tal caso l'unità MCU pilota il modulatore EVP in modo da inviare ai dispositivi di innesto DI del cambio PS una pressione molto elevata, al limite uguale alla pressione massima che la pompa P è in grado di erogare. In tal modo il sistema eroga rapidamente una notevolissima coppia motrice, limitando efficacemente l'arretramento del carrello.

Le modalità di controllo sopra descritte avvengono naturalmente nella partenza in salita effettuata in modo automatico.

L'unità MCU e peraltro vantaggiosamente predisposta per consentire una partenza in salita con limitato arretramento anche quando il sistema funziona nel modo precedentemente definito "manuale”.A tale scopo nel modo manuale l'unità MCU rileva ogni volta il tempo intercorrente fra l'azionamento del sensore PA e l'azionamento del sensore PA' da parte del pedale A dell'acceleratore. Se tale tempo risulta inferiore ad un valore di soglia predeterminato, l'unità MCU comanda il modulatore di pressione EVP in modo tale da erogare prontamente una elevata pressione (al limite la pressione massima erogabile da parte della pompa).

Se invece dopo l'azionamento del sensore PA non sopravviene (entro un tempo massimo predeterminato) l'azionamsnto anche del sensore ΡΑ', l'unità MCU provvede ad attuare la procedura di avviamento normale.

FUNZIONE DI CAMBIO DI MARCIA

La necessità di procedere all'attuazione di questa funzione viene riconosciuta dall'unità MCU ogni volta che i sensori PA e MS indicano che il pedale A dell’acceleratore è premuto e il selettore S è portato in una posizione corrispondente ad una marcia o ad un rapporto di velocità coerente con la direzione o senso di avanzamento del veicolo (rilevabile mediante il confronto dei segnali forniti dai sensoriGUI e GU2).

In generale, per il cambio di marcia l'unità MCU provvede tramite il modulatore di pressione EVP a ridurre la pressione del fluido, e quindi pilota le elettrovalvole in modo tale da realizzare il cambio di rapporto di velocità.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - Sistema elettronico di controllo per una trasmissione idrocinetica per un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interna il cui regime di rotazione è controllabile tramite un dispositivo acceleratore, in particolare un carrello elevatore; detta trasmissione comprendendo un convertitore idraulico (Cl); un cambio di velocità di tipo power-shift (PS) accoppiato all'albero di uscita (2) del convertitore (CI) e comprendente una pluralità di dispositivi idraulici di innesto (DI), associati ai rapporti di velocità e selettivamente attivabili mediante razionamento manuale di un dispositivo selettore (MS) e controllati attraverso una pluralità di elettrovalvole di abilitazione (Vl-Vn) di tipo on/off e un dispositivo modulatore di pressione (cVP) a comando elettrico, accoppiato ad una sorgente di fluido in pressione (P); il sistema di controllo comprendendo mezzi sensori (GM, GT, GUI, GU2, PA, MS) atti a fornire segnali elettrici indicativi della velocità di rotazione dell'albero di ingresso (1) e dell'albero di uscita (2) del convertitore (CI), della velocità e del senso di rotazione dell'albero di uscita (3) del cambio (PS), della posizione del dispositivo acceleratore (A) del motore (MT) e di detto dispositivo selettore (S); e un'unità elettronica di elaborazione e comando (MCU) predisposta per pilotare detto modulatore di pressione (EVP) e dette elettrovalvole di abilitazione (V1-Vn) secondo modalità prestabilite in funzione dei segnali ad essa forniti da detti mezzi sensori; il sistema di controllo essendo caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un dispositivo di comando ad azionamento manuale o a pedale (t), collegato a detta unità elettronica (MCU) ed al quale è associato un sensore di posizione (PI), e dal fatto che detta unità elettronica (MCU) è predisposta per attuare una procedura di controllo automatico dell'avanzamento lento del veicolo a velocità predeterminata (V^.), quando detti mezzi sensori (GM, GT, GUI, GU2, PA, Γ15, PI) indicano che il dispositivo selettore (S) è impostato su un rapporto di velocità, il dispositivo acceleratore (A) e detto dispositivo di comando manuale o a pedale (1) sono azionati; in detta procedura di controllo dell'avanzamento lento, l'unità (CU) regolando automaticamente tramite detto modulatore (EVP) la pressione del fluido alimentato selettivamente all'innesto ó agli innesti (DI) associati al rapporto di velocità inserito, in modo tale da ridurre entro un campo predeterminato la deviazione della velocità del veicolo rispetto ad un valore di riferimento (V^.) prestabilito dipendente dal grado rilevato di azionamento del dispositivo di comando manuale od a pedale (I) e dal rapporto di velocità inserito, 2. - Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che in detta procedura di controllo dell'avanzamento lento l'unità di controllo (MCU) è predisposta per verificare, sulla base di segnali forniti da detti mezzi sensori (GUI, GU2), se il veicolo è,fermo o si muove nella direzione coerente con il rapporto di velocità inserito; detta unità (MCU) regolando, tramite detto modulatore (EVP) la pressione di detto fluido mediante incrementi di pressione proporzionali al rapporto fra le velocità di uscita e di ingresso di detto convertitore (Gl), se il veicolo si muove nella direzione contraria a quella coerente con il rapporto di velocità inserito. 3. - Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che quando il veicolo si muove nella direzione coerente con il rapporto di velocità inserito, per attuare la procedura di controllo automatico dell'avanzamento lento detta unità elettronica (MCU) è predisposta per acquisire con frequenza predeterminata il valore della velocità di avanzamento del veicolo (Vb_U.) e per provocare successive periodiche variazioni incrementali della pressione del fluido in funzione della differenza fra la velocità di traslazione rilevata del veicolo ed il valore di riferimento di velocità (V^.) corrispondente al grado rilevato di azionamento del dispositivo di comando manuale o a pedale (l) ed al rapporto di velocità inserito. 4. - Sistema secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU) è predisposta per provocare incrementi positivi della pressione del fluido, secondo una funzione di

in cui i simboli assumono i significati definiti nella precedente descrizione. 5. - Sistema secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU) è predisposta per provocare incrementi positivi della pressione del fluido calcolati secondo una funzione di

in cui i simboli assumono i significati definiti nella precedente descrizione. 6. - Sistema di controllo secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU) è predisposta per provocare decrementi della pressione del fluido calcolati secondo una funzione di

in cui i vari' simboli assumono i significati definiti nella precedente descrizione. 7. - Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU) è predisposta per attuare una procedura di controllo dello stazionamento (figura 3) in cui detta unità determina tramite dette elettrovalvole (V,j... Vn) l'inserimento contemporaneo di due rapporti di velocità o marce di senso contrario. 8. - Sistema secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU) è predisposta per verificare, in detta procedura di controllo dello stazionamento, la posizione del pedale (A) dell'acceleratore e per mantenere la pressione di detto fluido ad un valore ridotto fintanto che detto pe&le (A) è premuto, e per determinare l'incremento controllato di detta pressione quando detto pedale (A) è rilasciato. 9. - Sistema secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta unità è predisposta per determinare incrementi di pressione (Δρ*) calcolati secondo Γespressione --

in cui i vari simboli assumono i significati definiti nella precedente descrizione. 10. - Sistema secondo una delle rivendicazioni 5 a 9, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU)è predisposta per calcolare variazioni incrementali della pressione del fluido secondo l'espressione

in cui i simboli assumono i significati definiti nella precedente descrizione. 11. - Sistema di controllo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU) è predisposta per calcolare, secondo una funzione predeterminata, il valore della pressione del fluido dovuto alla forza centrifuga agente sul fluido in detti dispositivi di innesto (DI) in funzione della velocità di rotazione dell'albero di uscita (2) del convertitore (Cl) idraulico di coppia, e per provocare una variazione incrementale (Δρ) della pressione del fluido ridotta in funzione della variazione di pressione (pc^) dovuta alla forza centrifuga. 12. - Sistema secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dèi fatto che detta unità (MCU) è predisposta per attuare ciascun incremento di pressione soltanto se la velocità di rotazione.dell'albero di uscita (3) del cambio (PS) è.minore di una soglia prefissata. 13. - Sistema secondo la rivendicazione 9 o 12, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU) è predisposta per attuare un incremento di pressione ridotto quando l'incremento calcolato porterebbe la pressione del fluido oltre un valore massimo prestabilito. 14. Sistema secondo una delle rivendicazioni 9 a 13 caratterizzato dal fatto che l'unità (MCU) è predisposta per attuare 1'incremento di pressione sino al raggiungimento di un valore prefissato del rapporto fra la velocità di uscita e di ingresso del convertitore, tale valore essendo prossimo al valore corrispondente alla condizione di stallo del convertitore. 15. - Si5tema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU) è atta ad attuare una procederà di controllo automatico della decelerazione (figura 4), in cui essa provoca successivi incrementi calcolati della pressione del fluido; ciascun incremento calcolato essendo attuato soltanto se l'espressione

è.minore di un valore prefissato; in detta espressione i simboli assumendo il significato definito nella precedente descrizione. 16. - Sistema secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che detta unità è predisposta per determinare l'attuazione di un incremento di pressione ridotto quando l’incranento calcolato porterebbe fia superare β . 17. - Sistema secondo la rivendicazione 15 o 16, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU) è atta inoltre ad attuare una procedura di rallentamento automatico (Retarder, fig. 5) del moto dell'autoveicolo, secondo modalità prestabilite in funzione della velocità del veicolo. 18. - Sistema secondo una delle rivendicazioni 15 a 17, caratterizzato dal fatto die detta unità (MCU) è atta inoltre ad attuare una procedura di inversione del moto (fig. 6). 19. - Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità (MCU) è atta ad attuare una procedira di partenza del veicolo, nella quale essa comanda, tramite dette elettrovalvole (V,... V ). l'inserimento della prima oppure di un'altra marcia a seconda che il rapporto tra la velocità di rotazione (V...) dell'albero di uscita (3) del cambio (PS), riferita alla velocità di rotazione (VrM) del motore (MT), sia minore o maggiore di un valore (W) predeterminato; l'unità (MCU) controllando quindi secondo moda1ita predefinite l'incremento della pressione di detto fluido. 20. - Sistema secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che al pedale (A) dell’acceleratore è associato un ulteriore sensore (ΡΑ') di fine corsa, e dal fatto che detta unità (MCU) è atta, in un primo modo di. funzionamento, ad attuare una procedira di partenza in salita, quando detto ulteriore sensore (ΡΑ') indica che il pedale (A) dell'acceleratore è stato premuto sino a fine corsa, e i sensori di velocità (GU1, GU2) indicano che il veicolo sta arretrando e che la velocità dell'albero di uscita (3) del cambio (PS) è minore di un valore predeterminato; in detta procedura di partenza in salita l'unità (MCU) determinando l'applicazione di urrà pressione di fluido massima alla elettrovalvola di abilitazione (V,... V ) selettivamente attivata. 21. - Sistema secondo la rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che detta unità (fCU) è atta, in un secondo modo di funzionamento, ad attuare la procedura di partenza in salita quando il tempo intercorso fra l'azionamento del primo (PA) e del secondo sensore (ΡΑ') associati al pedale dell'acceleratore è inferiore ad un valore prefissato. 11 tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.