ITBO20000628A1

ITBO20000628A1 - Metodo per aggiornare la funzione di trasmissibilita' di una frizionedurante un cambio marcia

Info

Publication number: ITBO20000628A1
Application number: IT2000BO000628A
Authority: IT
Inventors: Gabriele Serra; Francesco Cimmino; Antonio Aronica
Original assignee: Magneti Marelli Spa
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2002-04-27
Also published as: US20020072450A1; ITBO20000628A0; EP1201955B1; US6658340B2; BRPI0105685B1; DE60142018D1; EP1201955A1; BR0105685A

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad un metodo per aggiornare la funzione di trasmissibilità di una frizione durante un cambio marcia, ed in particolare un cambio di marcia effettuato da un cambio manuale servocomandato, cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità.

Trovano sempre maggiore diffusione i cambi manuali servocomandati, i quali sono strutturalmente del tutto simili ad un cambio manuale di tipo tradizionale ad eccezione del fatto che pedali e leve di comando azionabili dall'utente vengono sostituiti da corrispondenti servocomandi elettrici o idraulici. Utilizzando un cambio manuale servocomandato, l'utente deve unicamente inviare ad una centralina di controllo l'ordine di passare ad una marcia superiore oppure ad una marcia inferiore e la centralina di controllo effettua autonomamente il cambio di marcia agendo sul comando della valvola a farfalla e sui vari servocomandi.

Per la corretta gestione delle operazioni di cambio marcia, la centralina di controllo utilizza normalmente la funzione di trasmissibilità della frizione, cioè la funzione biunivoca che associa a ciascuna posizione della frizione (posizione della frizione determinata da un attuatore idraulico o elettrico comandato dalla centralina di controllo stessa) un rispettivo valore di coppia trasmessa dalla frizione tra l'albero motore e l'albero primario del cambio.

La funzione di trasmissibilità di una frizione nuova può venire determinata con facilità e con ottima precisione mediante semplici prove sperimentali; tuttavia, la funzione di trasmissibilità subisce un continuo cambiamento per effetto dell'usura della frizione. Per potere venire utilizzata, quindi, la funzione di trasmissibilità della frizione deve venire continuamente aggiornata durante l'utilizzo dei veicolo in modo da tenere conto dei cambiamenti che continuamente intervengono sulla frizione stessa.

Sono stati proposti alcuni metodi per aggiornare la funzione di trasmissibilità di una frizione durante l'utilizzo normale del veicolo, in modo da consentire un continuo aggiornamento della funzione di trasmissibilità memorizzata in una memoria della centralina di controllo del veicolo. In particolare i metodi noti per aggiornare la funzione di trasmissibilità di una frizione durante l'utilizzo normale del veicolo, del tipo di quello descritto nella domanda di brevetto italiano T097A000086 depositata il 4 Febbraio 1997, prevedono di determinare la funzione di trasmissibilità stessa durante un azionamento frizione nella fase di spunto del veicolo.

Tuttavia, utilizzando i metodi noti del tipo di quello sopra descritto, la corretta determinazione della funzione di trasmissibilità è scarsamente ripetibile in quanto può venire eseguita solo in presenza di particolari condizioni favorevoli e, quindi, non ad ogni fase di spunto del veicolo. Il fatto che la determinazione della funzione di trasmissibilità è scarsamente ripetibile è particolarmente svantaggioso, in quanto l'aggiornamento deve viene effettuato con una frequenza ridotta e risulta difficile applicare ai risultati ottenuti delle azioni di filtraggio per eliminare le derive dovute al rumore. Inoltre, la precisione con cui viene determinata la funzione di trasmissibilità utilizzando i metodi noti del tipo di quello sopra descritto è relativamente ridotta e non sempre in grado di soddisfare le esigenze delle logiche di controllo implementate nei moderni cambi manuali servocomandati .

Scopo della presente invenzione è di fornire un metodo per aggiornare la funzione di trasmissibilità di una frizione durante un cambio marcia, che sia privo degli inconvenienti descritti e, in particolare, sia di facile ed economica attuazione.

In accordo con la presente invenzione viene fornito un metodo per aggiornare la funzione di trasmissibilità di una frizione durante un cambio marcia secondo quanto licitato nella rivendicazione 1.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento al disegno annesso, che ne illustra un esempio di attuazione non limitativo, in cui la figura allegata è una vista schematica del motore e degli organi di trasmissione di un veicolo provvisto di un cambio manuale servoassistito.

Nella figura 1, con 1 sono indicati nel loro complesso gli organi di trasmissione di un veicolo noto, i quali sono atti a trasmettere il moto da un motore 2 ad una coppia di ruote 3 motrici. Gli organi 1 di trasmissione comprendono una frizione 4, un cambio 5 manuale servocomandato, ed un differenziale 6; il cambio 5 comprende a sua volta un albero 7 primario, il quale ruota ad una velocità angolare, ed un albero 8 secondario, il quale ruota ad una velocità angolare e trasmette i.1 moto alle ruote 3 motrici per mezzo del differenziale 6 e di una coppia di semiassi 9. Mediante l'interposizione della frizione 3, l'albero 7 primario è collegato ad un albero 10 motore, il quale è portato in rotazione dal motore 2 e ruota ad una velocità

angolare .

Gli organi 1 di trasmissione sono, inoltre, provvisti di un servocomando 11 idraulico o elettroidraulico di tipo noto, il quale è atto a comandare la frizione 4, e di un servocomando 12 idraulico idraulico o elettroidraulico di tipo noto, il quale è atto a comandare la posizione l'albero 8 secondario per determinare il rapporto di trasmissione esistente tra l'albero 7 primario e l'albero 8 secondario. I servocomandi 11 e 12 sono controllati da una unità 13 di controllo, la quale è collegata ad una serie di sensori {noti e non illustrati) per rilevare i comandi del pilota e misurare il valore di alcune grandezze di riferimento del motore 2 e degli organi 1 di trasmissione .

Nell'unità 13 di controllo è memorizzata in una rispettiva memoria (nota e non illustrata) la funzione di trasmissibilità della frizione 4, la quale fornisce per ciascuna posizione x della frizione 4 (o meglio per ciascuna posizione x dello spingidisco della frizione 4) la coppia trasmessa mediante la frizione 4 stessa dall'albero 10 motore all'albero 7 primario del cambio 5. In generale, la funzione di trasmissibilità della frizione 4 può essere ottenuta dalla equazione [0], in cui F(x) è la forza esercitata dallo spingidisco della frizione 4, μ è il coefficiente di attrito tra i dischi della frizione 4, e SEGNO() è una funzione segno binaria ed assume il valore ±1 in dipendenza del fatto che la velocità angolare dell'albero 10 motore è maggiore o minore della velocità angolare dell'albero 7 primario.

In generale, l'usura e le variazioni di temperatura influenzano sia il coefficiente μ di attrito tra i dischi della frizione 4, sia la forza F{x) esercitata dallo spingidisco della frizione 4.

Durante un cambio di marcia da una marcia A corrente ad una successiva marcia B, l'unità 13 di controllo comanda i servocomandi 11 e 12 per effettuare l'apertura della frizione 4, per disinnestare la marcia A, per innestare la marcia B, ed infine per richiudere la frizione 4. Durante le operazioni di cambio marcia sopra elencate, l'unità 13 di controllo mantiene costantemente sotto controllo la coppia Tm motrice generata dal motore 2 per mantenere la velocità angolare dell'albero 10 motore sostanzialmente pari ai valori desiderati.

Durante la fase di richiusura della frizione 4 dopo avere inserito la marcia B, la velocità angolare dell'albero 10 motore viene portata a pareggiare la velocità angolare dell'albero 7 primario, la quale velocità angolare è imposta dalla velocità del veicolo, in quanto l'albero 7 primario è angolarmente solidale con le ruote 3 motrice attraverso i semiassi 9, il differenziale 6, l'albero 8 secondario, e gli ingranaggi della marcia B. Durante la fase di richiusura della frizione 4, la frizione 4 stessa è in slittamento e trasmette una coppia tra l'albero 10 motore e l'albero 7 primario; in questa situazione, la legge del moto è data dall'equazione [1], in cui rappresenta il momento di inerzia del motore 2 e la derivata nel tempo della velocità angolare dell'albero 10 motore, cioè l'accelerazione angolare dell'albero 10 motore.

Dalla equazione [1] derivano direttamente due altre equazioni :

Dalla equazione [3], risulta evidente che è possibile calcolare la coppia trasmessa dalla frizione 4 conoscendo la coppia motrice generata dal motore 2, la quale coppia è ricavabile in modo noto dai parametri di funzionamento del motore 2, conoscendo il momento di inerzia del motore 2, il quale momento

è costante e facilmente ricavabile, e conoscendo

l'accelerazione angolare dell'albero 10 motore, la quale accelerazione è calcolabile semplicemente dall'osservazione della velocità angolare dell'albero 10 motore.

Essendo la posizione della frizione 4 nota in quanto determinata dal servocomando 11, applicando l'equazione [3] è possibile calcolare il valore della coppia

effettivamente trasmessa dalla frizione 4 in tale posizione.

Durante la fase di richiusura della frizione 4 dopo avere inserito la marcia B, l'obiettivo della unità 13 di controllo è quello di portare la velocità angolare dell'albero 10 motore a pareggiare la velocità

angolare dell'albero 7 primario, cioè imprimere all'albero 10 motore una accelerazione angolare non nulla (positiva o negativa in dipendenza del fatto che l'albero 10 motore sia più lento o più veloce dell'albero 7 primario). Come risulta dall'equazione [1], per imprimere all'albero 10 motore una accelerazione

angolare non nulla la centralina 13 di controllo

ha a disposizione due gradi di libertà, cioè due variabili tra loro indipendenti da controllare: la coppia

trasmessa dalla frizione 4 e la coppia motrice

generata dal motore 2.

Per garantire le condizioni ottimali per determinare con precisione il valore della coppia effettivamente trasmessa dalla frizione 4 in corrispondenza di una data posizione della frizione 4 stessa, e quindi permettere l'aggiornamento della funzione di trasmissibilità della frizione 4, la centralina 13 di controllo impone al motore 2 di generare una coppia motrice costante (ad esempio una coppia Tm motrice di puro sostentamento, cioè nulla dal punto di vista della frizione 4) ed al tempo stesso comanda il servocomando 11 per disporre la frizione 4 in una posizione fissa, in modo che la coppia

trasmessa dalla frizione 4 abbia un valore fisso

predefinito maggiore di quello erogato dal motore. Si otterrà in questo modo un incremento o un decremento (in dipendenza del fatto che l'albero 10 motore sia più lento o più veloce dell'albero 7 primario) della velocità

angolare dell'albero 10 motore. Tale incremento o decremento sarà comunque costante, in quanto determinato da una accelerazione angolare costante come risulta dall'equazione [2] in cui tutti i termini a destra dell'uguaglianza sono costanti.

Il fatto di mantenere l'accelerazione

angolare costante in un certo intervallo di tempo, permette di calcolare l'accelerazione angolare stessa con semplicità ed elevata precisione dall'osservazione della velocità angolare dell'albero 10 motore. In questo modo, anche il valore effettivo della coppia trasmessa dalla frizione 4 può venire calcolato con precisione applicando l'equazione [3].

Secondo una diversa forma di attuazione, per calcolare il valore effettivo della coppia trasmessa dalla frizione 4, il motore 2 viene completamente disalimentato per evitare qualsiasi generazione di coppia utile, quindi la coppia motrice sarà negativa e dipenderà unicamente dalle coppie di attrito interno del motore 2, il cui valore è facilmente determinabile con precisione relativamente elevata.

Da quanto sopra esposto, risulta chiaro che la determinazione del valore di effettivo della coppia

trasmessa dalla frizione 4 in una data posizione della frizione 4 stessa risulta semplice e relativamente molto precisa, in quanto l'utilizzo dell'equazione [3] coinvolge solo grandezze fisiche del motore 2.

Una volta ricavato il valore effettivo della coppia

trasmessa dalla frizione 4, tale valore effettivo

viene confrontato con il valore ricavato dalla funzione

di trasmissibilità memorizzata nella unità 13 di

controllo per determinare un indice di "degrado" dovuto alle variazioni nel tempo delle caratteristiche meccaniche della frizione 4. L'indice di degrado ottenuto viene quindi filtrato tenendo contro degli indici di degrado ricavati da fasi di calcolo precedenti, e utilizzato per aggiornare la funzione di trasmissibilità della frizione 4.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1) Metodo per aggiornare la funzione di trasmissibilità di una frizione (4) durante l'ultima fase di un cambio di marcia, in cui la frizione (4) viene chiusa per portare la velocità angolare dell'albero (10) motore a pareggiare la velocità angolare dell'albero (7) primario del cambio (5); il metodo prevenendo di calcolare il valore effettivo della coppia

trasmessa dalla frizione (4) sottraendo alla coppia

generata dal motore (2) il prodotto tra il momento

di inerzia del motore (2) e l'accelerazione

angolare dell'albero (10) motore, e di utilizzare il valore effettivo della coppia effettivamente trasmessa dalla frizione (4) per aggiornare la detta funzione di trasmissibilità della frizione (4).
2) Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui per calcolare il valore effettivo della coppia

trasmessa dalla frizione (4), la frizione (4) viene disposta in una posizione determinata per trasmettere una coppia costante.
3) Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui per calcolare il valore effettivo della coppia

trasmessa dalla frizione (4), la frizione (4) viene disposta in una posizione determinata per trasmettere una coppia costante maggiore della coppia erogata dal motore (2).
4) Metodo secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui per calcolare il valore effettivo della coppia

trasmessa dalla frizione (4), il motore (2) viene regolato per erogare una coppia costante.
5) Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui per calcolare il valore effettivo della coppia

trasmessa dalla frizione (4), il motore (2) viene disalimentato, in modo da non generare coppia utile; la detta coppia generata dal motore {2) essendo costante ed essendo dovuto unicamente a coppie di attrito interne del motore (2).
6) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la detta accelerazione angolare dell'albero (10) motore viene determinata a partire da una misura della velocità angolare dell'albero (10) motore.
7) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui viene calcolato un indice di degrado della detta funzione di trasmissibilità confrontando il detto valore effettivo della coppia

trasmessa dalla frizione (4) con un equivalente valore teorico della coppia trasmessa dalla frizione (4) ricavato dalla funzione di trasmissibilità.
8) Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui viene calcolato un indice di aggiornamento della detta funzione di trasmissibilità tramite un filtraggio del detto indice di degrado.
9) Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui vengono calcolati una pluralità dei detti indici di degrado durante diversi cambi di marcia; un indice di aggiornamento della detta funzione di trasmissibilità venendo calcolato tramite un'elaborazione statistica della detta pluralità di indici di degrado.
10) Metodo secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui la detta funzione di trasmissibilità viene aggiornata utilizzando il detto indice di aggiornamento.
11) Metodo per calcolare il valore effettivo della coppia trasmessa da una frizione (4) durante l'ultima fase di un cambio di marcia, in cui la frizione (4) viene chiusa per portare la velocità angolare dell'albero (10) motore a pareggiare la velocità

angolare dell'albero (7) primario del cambio (5); il metodo prevenendo di calcolare il valore effettivo della coppia trasmessa dalla frizione (4) sottraendo alla coppia generata dal motore (2) il prodotto tra il momento di inerzia del motore (2) e l'accelerazione angolare dell'albero (10) motore.
12) Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui per calcolare il valore effettivo della coppia

trasmessa dalla frizione (4), la frizione (4) viene disposta in una posizione determinata per trasmettere una coppia costante.
13) Metodo secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui per calcolare il valore effettivo della coppia

trasmessa dalla frizione (4), il motore (2) viene regolato per erogare una coppia costante.