ITBO20090222A1 - Metodo di controllo per l'esecuzione di un cambio marcia in una trasmissione manuale automatica provvista di un cambio a doppia frizione - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

“METODO DI CONTROLLO PER L’ESECUZIONE DI UN CAMBIO MARCIA IN UNA TRASMISSIONE MANUALE AUTOMATICA PROVVISTA DI UN CAMBIO A DOPPIA FRIZIONEâ€

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di controllo per l’esecuzione di un cambio marcia in una trasmissione manuale automatica provvista di un cambio a doppia frizione.

ARTE ANTERIORE

Una trasmissione manuale automatica (denominata comunemente “AMT†) provvista di un cambio a doppia frizione comprende una coppia di alberi primari tra loro coassiali, indipendenti ed inseriti uno all’interno dell’altro; due frizioni coassiali, ciascuna delle quali à ̈ atta a collegare un rispettivo albero primario ad un albero motore di un motore termico a combustione interna; ed almeno un albero secondario che trasmette il moto alle ruote motrici ed à ̈ accoppiabile agli alberi primari mediante rispettive coppie di ingranaggi, ciascuna delle quali definisce una marcia.

Durante un cambio marcia, la marcia corrente accoppia l’albero secondario ad un albero primario mentre la marcia successiva accoppia l’albero secondario all’altro albero primario; di conseguenza, il cambio di marcia avviene incrociando le due frizioni, cioà ̈ aprendo la frizione associata alla marcia corrente e contemporaneamente chiudendo la frizione associata alla marcia successiva.

Le frizioni utilizzate in un cambio a doppia frizione sono generalmente in bagno d’olio e vengono quindi comandate in pressione (cioà ̈ il grado di apertura/chiusura della frizione viene determinato dalla pressione dell’olio all’interno della frizione stessa). Quando una centralina di controllo della trasmissione riceve dal guidatore il comando di cambio marcia (tipicamente il guidatore agisce su di una levetta o su di un pulsante disposti sul volante o in prossimità del volante), la centralina di controllo della trasmissione inizia immediatamente la chiusura della frizione associata alla marcia successiva; tuttavia, prima che la frizione associata alla marcia successiva possa iniziare a trasmettere coppia alle ruote motrici à ̈ necessario attendere un certo intervallo di tempo di ritardo (tipicamente compreso tra 100 e 250 millesimi di secondo) durante il quale viene completato il riempimento dell’olio all’interno della frizione.

Quando la frizione associata alla marcia successiva inizia a trasmettere coppia alle ruote motrici (quindi al termine dell’intervallo di tempo di ritardo) la frizione associata alla marcia corrente viene progressivamente aperta determinando un incrocio tra le due frizioni; à ̈ importante osservare che l’apertura della frizione associata alla marcia corrente avviene senza alcun ritardo, in quanto la frizione à ̈ già piena di olio in pressione e deve venire svuotata dell’olio presente. Mano a mano che la frizione associata alla marcia successiva incrementa la coppia trasmessa alle ruote motrici la frizione associata alla marcia corrente diminuisce in modo complementare la coppia trasmessa alle ruote motrici in modo da mantenere sempre costante sia la coppia motrice generata dal motore termico, sia la coppia trasmessa alle ruote motrici.

E’ stato osservato che il guidatore avverte la presenza del ritardo (pari all’intervallo di tempo di ritardo) tra l’istante in cui genera il comando di cambio marcia e l’istante in cui inizia effettivamente il cambio marcia (cioà ̈ l’istante in cui la frizione associata alla marcia successiva inizia a trasmettere coppia alle ruote motrici). Tale ritardo, anche se molto contenuto e comunque ininfluente ai fini prestazionali in quanto la trasmissione della coppia alle ruote motrici non viene mai interrotta o diminuita, viene giudicato fastidioso e penalizzante da una parte rilevante dei guidatori che ritengono, a torto, la tradizionale trasmissione manuale automatica con cambio a singola frizione più pronta e quindi più prestazionale.

Inoltre, il guidatore medio à ̈ abituato alle sensazioni trasmesse da un cambio tradizionale a singola frizione e quindi si aspetta di avvertire un “buco di coppia†(cioà ̈ un “buco di accelerazione†) durante un cambio marcia ascendente seguito da una crescita della coppia motrice (cioà ̈ dell’accelerazione) al termine del cambio marcia ascendente. Invece, in un cambio di marcia standard di un cambio a doppia frizione, durante il cambio marcia ascendente si avverte unicamente una diminuzione progressiva della accelerazione 㬠longitudinale del veicolo 1 per effetto dell’allungamento progressivo del rapporto di trasmissione della coppia motrice generata dal motore 4; tale modalità di cambio marcia à ̈ molto positiva dal punto di vista delle prestazioni, ma provoca nella maggior parte dei guidatori l’impressione esattamente opposta, cioà ̈ di essere penalizzante per le prestazioni.

E’ importante osservare che il giudizio espresso dai guidatori deve venire tenuto in massimo conto anche quando tecnicamente sbagliato, in quanto la grande maggioranza dei guidatori acquista l’automobile in base alle proprie percezioni e convinzioni e non in base a criteri oggettivi. In altre parole, la cosa più importante non à ̈ che il veicolo abbia effettivamente prestazioni elevate, ma à ̈ che il veicolo venga percepito dai guidatori come avente prestazioni elevate.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo di controllo per l’esecuzione di un cambio marcia in una trasmissione manuale automatica provvista di un cambio a doppia frizione, il quale metodo di controllo sia privo degli inconvenienti sopra descritti e sia nel contempo di facile ed economica implementazione.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo per l’esecuzione di un cambio marcia in una trasmissione manuale automatica provvista di un cambio a doppia frizione secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

· la figura 1 Ã ̈ una vista schematica ed in pianta di un veicolo a trazione posteriore provvisto di una trasmissione manuale automatica che viene controllata secondo il metodo di controllo della presente invenzione;

· la figura 2 Ã ̈ una vista schematica della trasmissione manuale automatica della figura 1 provvista di un cambio a doppia frizione;

· la figura 3 illustra l’evoluzione temporale delle coppie trasmesse dalle due frizioni del cambio a doppia frizione, della velocità di rotazione di un albero motore del motore, e della accelerazione longitudinale del veicolo durante un cambio di marcia convenzionale; e

· le figure 4-7 illustrano l’evoluzione temporale delle coppie trasmesse dalle due frizioni del cambio a doppia frizione, della velocità di rotazione di un albero motore del motore, e della accelerazione longitudinale del veicolo durante diversi cambi di marcia eseguiti secondo la presente invenzione.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 à ̈ indicato nel suo complesso un veicolo (in particolare una automobile) provvisto di due ruote 2 anteriori e di due ruote 3 posteriori motrici; in posizione anteriore à ̈ disposto un motore 4 a combustione interna, il quale à ̈ provvisto di un albero 5 motore e produce una coppia motrice che viene trasmessa alle ruote 3 posteriori motrici mediante una trasmissione 6 automatica manuale. La trasmissione 6 comprende un cambio 7 a doppia frizione disposto al retrotreno ed un albero 8 di trasmissione che collega l’albero 5 motore ad un ingresso del cambio 7. In cascata al cambio 7 à ̈ collegato un differenziale 9 autobloccante, dal quale partono una coppia di semiassi 10, ciascuno dei quali à ̈ solidale ad una ruota 3 posteriore motrice.

Il veicolo 1 comprende una centralina 11 di controllo del motore 4, la quale sovraintende al controllo del motore 4, una centralina 12 di controllo della trasmissione 6, la quale sovraintende al controllo della trasmissione 6, ed una linea 13 BUS, la quale à ̈ realizzata secondo il protocollo CAN (Car Area Network), à ̈ estesa a tutto il veicolo 1 e permette alle centraline 11 e 12 di controllo di dialogare tra loro. In altre parole, la centralina 11 di controllo del motore 4 e la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 sono collegate alla linea 13 BUS e quindi possono comunicare tra loro mediante messaggi inoltrati sulla linea 13 BUS stessa. Inoltre, la centralina 11 di controllo del motore 4 e la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 possono essere tra loro direttamente collegate mediante un cavo 14 di sincronizzazione dedicato, il quale à ̈ in grado di trasmettere direttamente dalla centralina 12 di controllo della trasmissione 6 alla centralina 11 di controllo del motore 4 un segnale senza i ritardi introdotti dalla linea 13 BUS.

Secondo quanto illustrato nella figura 2, il cambio 7 a doppia frizione comprende una coppia di alberi 15 primari tra loro coassiali, indipendenti ed inseriti uno all’interno dell’altro. Inoltre, il cambio 7 a doppia frizione comprende due frizioni 16 coassiali, ciascuna delle quali à ̈ atta a collegare un rispettivo albero 15 primario all’albero 5 motore del motore 4 a combustione interna mediante l’interposizione dell’albero 8 di trasmissione; ciascuna frizione 16 à ̈ in bagno d’olio e viene quindi comandata in pressione (cioà ̈ il grado di apertura/chiusura della frizione 16 viene determinato dalla pressione dell’olio all’interno della frizione 16 stessa); secondo una alternativa forma di attuazione, ciascuna frizione 16 à ̈ a secco e viene quindi comandata in posizione (cioà ̈ il grado di apertura/chiusura della frizione 16 viene determinato dalla posizione di un elemento mobile della frizione 16 stessa). Il cambio 7 a doppia frizione comprende un singolo albero 17 secondario collegato al differenziale 9 che trasmette il moto alle ruote 3 posteriori motrici; secondo una alternativa ed equivalente forma di attuazione, il cambio 7 a doppia frizione comprende due alberi 17 secondari entrambi collegati al differenziale 9.

Il cambio 7 a doppia frizione presenta sette marce avanti indicate con numeri romani (prima marcia I, seconda marcia II, terza marcia III, quarta marcia IV, quinta marcia V, sesta marcia VI e settima marcia VII) ed una retromarcia (indicata con la lettera R). L’albero 15 primario e l’albero 17 secondario sono tra loro meccanicamente accoppiati mediante una pluralità di coppie di ingranaggi, ciascuna delle quali definisce una rispettiva marcia e comprende un ingranaggio 18 primario montato sull’albero 15 primario ed un ingranaggio 19 secondario montato sull’albero 17 secondario. Per permettere il corretto funzionamento del cambio 7 a doppia frizione, tutte le marce dispari (prima marcia I, terza marcia III, quinta marcia V, settima marcia VII) sono accoppiate ad uno stesso albero 15 primario, mentre tutte le marce pari (seconda marcia II, quarta marcia IV, e sesta marcia VI) sono accoppiate all’altro albero 15 primario.

Ciascun ingranaggio 18 primario à ̈ calettato ad un rispettivo albero 15 primario per ruotare sempre in modo solidale con l’albero 15 primario stesso ed ingrana in modo permanente con il rispettivo ingranaggio 19 secondario; invece, ciascun ingranaggio 19 secondario à ̈ montato folle sull’albero 17 secondario. Inoltre, il cambio 7 a doppia frizione comprende quattro sincronizzatori 20 doppi, ciascuno dei quali à ̈ montato coassiale all’albero 17 secondario, à ̈ disposto tra due ingranaggi 19 secondari, ed à ̈ atto a venire attuato per innestare alternativamente i due rispettivi ingranaggi 19 secondari all’albero 17 secondario (cioà ̈ per rendere alternativamente i due rispettivi ingranaggi 19 secondari angolarmente solidali all’albero 17 secondario). In altre parole, ciascun sincronizzatore 20 può venire spostato in un verso per innestare un ingranaggio 19 secondario all’albero 17 secondario, oppure può venire spostato nell’altro verso per innestare l’altro ingranaggio 19 secondario all’albero 17 secondario.

Vengono di seguito descritte le modalità di esecuzione di un cambio di marcia da una marcia A corrente ad una marcia B successiva. Per semplicità verrà descritto un cambio marcia ascendente durante la progressione delle marce, quindi la marcia A corrente presenta un rapporto di trasmissione maggiore rispetto alla marcia B successiva.

In una situazione iniziale (cioà ̈ prima del cambio di marcia), una frizione 16A à ̈ chiusa per trasmettere il moto ad un albero 15A primario che a sua volta trasmette il moto all’albero 17 secondario mediante la marcia A corrente che à ̈ innestata; una frizione 16B à ̈ invece aperta ed isola quindi un albero 15B primario dall’albero 8 di trasmissione. Prima di iniziare il cambio di marcia ascendente viene innestata la marcia B successiva per collegare attraverso la marcia B stessa l’albero 15B primario all’albero 17 secondario; tale operazione viene svolta in automatico indipendentemente dalla volontà del guidatore non appena la frizione 16B viene aperta al termine del precedente cambio marcia. Quando il guidatore invia il comando di cambio marcia, viene eseguito il cambio marcia aprendo la frizione 16A per scollegare l’albero 15A primario (quindi la marcia A) dall’albero 8 di trasmissione (cioà ̈ dall’albero 5 motore del motore 4) e contemporaneamente chiudendo la frizione 16B per collegare l’albero 15B primario (quindi la marcia B) all’albero 8 di trasmissione (cioà ̈ all’albero 5 motore del motore 4).

Nella figura 3 sono illustrate le modalità di un cambio marcia convenzionale, in cui all’istante T0il guidatore invia il comando di cambio marcia (tipicamente agendo su di una levetta o su di un pulsante disposti sul volante o in prossimità del volante). Non appena la centralina 12 di controllo della trasmissione riceve dal guidatore il comando di cambio marcia (istante T0), la centralina 12 di controllo della trasmissione inizia immediatamente la chiusura della frizione 16B associata alla marcia B successiva; tuttavia, prima che la frizione 16B associata alla marcia B successiva possa iniziare a trasmettere coppia alle ruote 3 posteriori motrici à ̈ necessario attendere un certo intervallo di tempo di ritardo TR(tipicamente compreso tra 100 e 250 millesimi di secondo) durante il quale viene completato il riempimento dell’olio all’interno della frizione 16B.

Dall’istante T0in cui la centralina 12 di controllo della trasmissione inizia immediatamente la chiusura della frizione 16B all’istante T1in cui, trascorso il tempo di ritardo TR, la frizione 16B à ̈ piena di olio ed à ̈ pronta ad iniziare a trasmettere coppia non accade niente alla dinamica del veicolo 1, cioà ̈ tutta la coppia motrice generata dal motore 4 viene trasmessa interamente dalla frizione 16A come prima dell’inizio del cambio marcia. All’istante T1viene comandata l’apertura della frizione 16A; à ̈ importante osservare che l’apertura della frizione 16A associata alla marcia A corrente avviene senza alcun ritardo, in quanto la frizione 16A à ̈ già piena di olio in pressione ed in questa fase deve unicamente venire svuotata di parte dell’olio.

Tra gli istanti T1e T2avviene il trasferimento di coppia tra le due frizioni 16, cioà ̈ la coppia trasmessa dalla frizione 16A scende progressivamente e nello stesso tempo sale progressivamente la coppia trasmessa dalla frizione 16B determinando un incrocio tra le due frizioni 16. Preferibilmente, la frizione 16A viene aperta nello stesso tempo necessario a chiudere completamente la frizione 16B in modo tale da realizzare un incrocio simmetrico che permette di mantenere costante la coppia complessiva trasmessa alle ruote 3 posteriori motrici (e quindi la coppia generata dal motore 4). All’instante T2la frizione 16A à ̈ completamente aperta (quindi non trasmette più coppia) mentre la frizione 16B à ̈ completamente chiusa (quindi trasmette tutta la coppia motrice).

La velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore del motore 4 à ̈ pari alla velocità ωAdi rotazione imposta dal rapporto di trasmissione della marcia A corrente prima del cambio marcia, scende progressivamente verso la velocità ωBdi rotazione imposta dal rapporto di trasmissione della marcia B successiva durante il cambio marcia, ed à ̈ pari alla velocità ωBdi rotazione dopo il cambio marcia. Come illustrato nella figura 3, fino all’istante T2in cui la frizione 16A à ̈ completamente aperta la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore viene mantenuta costante e pari alla velocità ωAdi rotazione e quindi viene diminuita solo dopo che la frizione 16A à ̈ completamente aperta; tale modalità di controllo della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore à ̈ finalizzata ad evitare che la frizione 16A diventi frenante, cioà ̈ generi una coppia frenante alle ruote 3 posteriori motrici. Per diminuire la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore del motore 4 dopo la completa apertura della frizione 16A la centralina 11 di controllo del motore 4, su indicazione della centralina 12 di controllo della trasmissione 6, diminuisce temporaneamente la coppia motrice generata dal motore 4 stesso; tale diminuzione temporanea della coppia motrice generata dal motore 4 ha come effetto la diminuzione della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore che dal valore iniziale ωAimposto dal rapporto di trasmissione della marcia A corrente passa al valore finale ωBimposto dal rapporto di trasmissione della marcia B successiva. In altre parole, per un breve periodo alle ruote 3 posteriori motrici viene trasferita sia l’energia meccanica generata dal motore 4, sia parte dell’energia cinetica posseduta dall’albero 5 motore che di conseguenza rallenta. E’ importante osservare che la diminuzione temporanea della coppia TEmotrice generata dal motore 4 non ha alcun effetto sulla accelerazione α longitudinale del veicolo 1, in quanto la coppia trasmessa dalla frizione 16B alle ruote 3 posteriori motrici rimane costante.

L’accelerazione α longitudinale del veicolo 1 à ̈ in prima approssimazione costante e pari al valore αAimmediatamente prima del cambio marcia, scende progressivamente verso il valore αBdurante il cambio marcia, ed à ̈ in prima approssimazione costante e pari al valore αBdurante immediatamente dopo il cambio marcia. La diminuzione della accelerazione α longitudinale del veicolo 1 durante il cambio marcia à ̈ dovuta al fatto che la coppia motrice generata dal motore 4 che rimane sostanzialmente costante viene trasmessa con un rapporto di trasmissione progressivamente decrescente (la marcia A à ̈ più corta della marcia B) e quindi alle ruote 3 posteriori motrici viene applicata una coppia motrice progressivamente decrescente.

Nel sopra descritto cambio di marcia, appare evidente che tra l’istante T0in cui il guidatore invia il comando di cambio marcia e l’istante T1in cui il guidatore avverte il cambio marcia (cioà ̈ avverte una diminuzione della accelerazione α longitudinale del veicolo 1) trascorre il tempo di ritardo TRche dal punto di vista del guidatore à ̈ un tempo di attesa privo di azione. Per dare al guidatore la sensazione di una maggiore prontezza di risposta della trasmissione 6 al comando di cambio marcia, à ̈ possibile operare secondo quanto illustrato nelle figure 4-6.

Secondo quanto illustrato nelle figure 4-6, l’apertura della frizione 16A non inizia all’istante T1la frizione 16B inizia a trasmettere coppia, ma viene anticipata rispetto all’istante T1, cioà ̈ inizia prima dell’inizio della trasmissione di coppia da parte della frizione 16B. L’anticipo di apertura della frizione 16A à ̈ variabile e può avvenire come limite inferiore all’istante T0(come illustrato nella figura 4) oppure può avvenire in un istante T4compreso tra l’istante T0e l’istante T1(come illustrato nelle figure 5 e 6). In questo modo, il guidatore avverte che la trasmissione 6 risponde al suo comando di cambio marcia inviato all’istante T0in modo estremamente rapido (cioà ̈ un ritardo temporale contenuto) ed addirittura istantaneo quando l’apertura della frizione 16A inizia all’istante T0come illustrato nella figura 4.

Secondo quanto illustrato nelle figure 4 e 5 l’apertura della frizione 16A viene rallentata (cioà ̈ viene fatta eseguire più lentamente rispetto alla massima velocità ottenibile), in modo tale che la completa apertura della frizione 16A avvenga all’istante T2in cui avviene la completa chiusura della frizione 16B. E’ importante osservare che non c’à ̈ alcun interesse prestazionale ad aprire la frizione 16A velocemente (cioà ̈ più velocemente di quanto la frizione 16B sia in grado di chiudersi) in quanto fino a quando la frizione 16B non à ̈ completamente chiusa la frizione 16A può venire utilizzata per trasmettere parte della coppia motrice generata dal motore 4 verso le ruote 3 posteriori motrici.

Secondo una alternativa forma di attuazione illustrata nella figura 6, la frizione 16A può comunque venire aperta più velocemente rispetto alla chiusura della frizione 16B in modo tale che la completa apertura della frizione 16A avvenga ad un istante T5in cui la frizione 16B non à ̈ ancora completamente chiusa; normalmente l’istante T5in cui termina l’apertura della frizione 16A à ̈ compreso tra l’istante T1in cui inizia la trasmissione di coppia da parte della frizione 16B e l’istante T2in cui si completa la chiusura della frizione 16B.

Come appare evidente nelle figure 4-6, la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore viene mantenuta costante e pari al valore iniziale ωAfino a quanto la frizione 16A non à ̈ del tutto aperta. In particolare, fino a quando la frizione 16A non à ̈ del tutto aperta la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore non può scendere al di sotto del valore iniziale ωAper evitare che la frizione 16A non diventi frenante, cioà ̈ generi una coppia frenante alle ruote 3 posteriori motrici. Inoltre, à ̈ preferibile non aumentare la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore in quanto il guidatore si aspetta in un cambio di marcia ascendente una diminuzione della velocità ωEdi rotazione; di conseguenza, un eventuale aumento temporaneo della velocità ωEdi rotazione durante il cambio marcia verrebbe giudicato dal guidatore come un errore nella gestione del cambio marcia (quindi il guidatore giudicherebbe negativamente le prestazioni della trasmissione 6).

Per mantenere costante e pari al valore iniziale ωAla velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore quando viene anticipata l’apertura della frizione 16A à ̈ necessario tagliare temporaneamente la coppia motrice generata dal motore 4; tale taglio della coppia motrice generata dal motore 4 viene eseguito dalla centralina 11 di controllo del motore 4 su richiesta della centralina 12 di controllo della trasmissione 6 e determina inevitabilmente un calo temporaneo della accelerazione α longitudinale del veicolo 1 ben visibile nelle figure 4-6. In particolare, durante tutto il cambio di marcia, cioà ̈ dall’istante di inizio T4dell’apertura della frizione 16A corrispondente alla marcia A corrente fino dall’istante T3di completa chiusura della frizione 16B corrispondente alla marcia B successiva, la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 determina un obiettivo TE-TARdi coppia motrice del motore 4; la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 comunica l’obiettivo TE-TARdi coppia motrice del motore 4 alla centralina 11 di controllo del motore 4 mediante la linea 13 BUS e/o mediante il cavo 14 di sincronizzazione dedicato in modo tale che la centralina 11 di controllo del motore 4 piloti il motore 4 per inseguire l’obiettivo TE-TARdi coppia motrice del motore 4.

Il calo temporaneo della accelerazione α longitudinale del veicolo 1 in seguito all’anticipo della apertura della frizione 16A à ̈ chiaramente negativo dal punto di vista della prestazione pura, ma non à ̈ altrettanto negativo nella percezione del guidatore in quanto il guidatore medio abituato alle sensazioni trasmesse da un cambio tradizionale a singola frizione si aspetta di avvertire un “buco di coppia†(cioà ̈ un “buco di accelerazione†) durante un cambio marcia ascendente seguito da una crescita della coppia motrice (cioà ̈ dell’accelerazione) al termine del cambio marcia ascendente. Il calo temporaneo della accelerazione α longitudinale del veicolo 1 in seguito all’anticipo della apertura della frizione 16A fornisce al guidatore esattamente le stesse sensazioni di un cambio tradizionale a singola frizione (cioà ̈ quanto il guidatore si aspetta): quando viene inviato il comando di cambio marcia ascendente si avverte un “buco di coppia†(cioà ̈ un “buco di accelerazione†) seguito da un una crescita della coppia motrice (cioà ̈ dell’accelerazione) al termine del cambio marcia ascendente. Invece, in un cambio di marcia standard di un cambio a doppia frizione (illustrato ad esempio nella figura 3), durante il cambio marcia ascendente si avverte unicamente una diminuzione progressiva della accelerazione α longitudinale del veicolo 1 per effetto dell’allungamento progressivo del rapporto di trasmissione della coppia motrice generata dal motore 4; tale modalità di cambio marcia à ̈ molto positiva dal punto di vista delle prestazioni, ma provoca nella maggior parte dei guidatori l’impressione esattamente opposta, cioà ̈ di essere penalizzante per le prestazioni.

L’istante T4in cui viene iniziata l’apertura della frizione 16A viene deciso in funzione di quanto rapidamente si vuole reagire all’invio del comando di cambio marcia, cioà ̈ di quanto rapidamente si vuole fare avvertire al guidatore una azione della trasmissione 6 dopo l’invio del comando di cambio marcia all’istante T0. In altre parole, tanto maggiore à ̈ la sensazione di risposta pronta della trasmissione 6 al comando di cambio marcia che si vuole dare al guidatore, tanto più l’istante T4in cui viene iniziata l’apertura della frizione 16A deve essere prossimo all’istante T0.

L’istante T5in cui viene terminata l’apertura della frizione 16A viene deciso in funzione di quanto si vuole accentuare il “buco di accelerazione†durante il cambio marcia, cioà ̈ di quanto evidente deve essere il “buco di accelerazione†durante il cambio marcia; tanto maggiore à ̈ il “buco di accelerazione†durante il cambio marcia, tanto maggiore à ̈ la crescita della accelerazione α longitudinale del veicolo 1 al termine del cambio marcia e quindi tanto maggiore à ̈ la sensazione per il guidatore che l’innesto della marcia B successiva abbia determinato un incremento della accelerazione α longitudinale del veicolo 1. In altre parole, tanto maggiore deve essere il “buco di accelerazione†durante il cambio marcia, tanto più l’istante T5in cui viene terminata l’apertura della frizione 16A deve essere prossimo all’istante T1(in casi eccezionali l’istante T5potrebbe addirittura anticipare l’istante T1cioà ̈ la completa apertura della frizione 16A potrebbe avvenire prima dell’inizio della trasmissione di coppia della frizione 16B).

Il metodo di esecuzione del cambio marcia sopra descritto à ̈ stato denominato “SIAMT†; tale denominazione à ̈ l’acronimo di “SImulated AMT†ed à ̈ stata scelta in quanto con un cambio a doppia frizione viene simulato, almeno in parte, il comportamento di un cambio a singola frizione unicamente al fine di cambiare le sensazioni di guida percepite dal guidatore.

Secondo una preferita forma di attuazione, la centralina 12 di controllo della trasmissione 6 utilizza un indice che permette di classificare il cambio di marcia ed à ̈ denominato “AMT Index†. Ad esempio quando “AMT Index†à ̈ pari a 100% il cambio di marcia avviene sostanzialmente secondo le modalità di un cambio a singola frizione (quindi l’istante T4coincide con l’istante T0e l’istante T5coincide o con l’istante T1o à ̈ addirittura in anticipo rispetto all’istante T1) mentre quando “AMT Index†à ̈ pari a 0% il cambio di marcia avviene secondo le modalità standard di un cambio a doppia frizione (ad esempio come illustrato nella figura 3). In altre parole, “AMT Index†indica quanto elevato à ̈ l’anticipo della apertura della frizione 16A, cioà ̈ sia quanto elevato à ̈ l’anticipo dell’istante T4rispetto all’istante T1, sia quanto elevato à ̈ l’anticipo dell’istante T5rispetto all’istante T2.

Come detto in precedenza, l’apertura anticipata della frizione 16A determina un peggioramento delle prestazioni in quanto obbliga ad effettuare un taglio della coppia motrice generata dal motore 4 tanto maggiore quanto maggiore à ̈ l’anticipo; invece in un cambio di marcia standard di un cambio a doppia frizione (illustrato ad esempio nella figura 3) la coppia motrice generata dal motore 4 viene mantenuta sempre costante senza alcuna necessità di taglio. Tuttavia, l’effettivo peggioramento delle prestazioni determinato dalla apertura anticipata della frizione 16A viene avvertito dal guidatore in modo esattamente opposto come un incremento delle prestazioni. In altre parole, per la maggior parte dei guidatori la cambiata presentante un anticipo nella apertura della frizione 16A à ̈ più prestazionale, quindi migliore, della cambiata standard. E’ importante osservare che il giudizio espresso dai guidatori deve venire tenuto in massimo conto anche quando tecnicamente sbagliato, in quanto la grande maggioranza dei guidatori acquista l’automobile in base alle proprie percezioni e convinzioni e non in base a criteri oggettivi; in altre parole, i guidatori non dovendo vincere delle competizioni e volendo trarre il maggior piacere possibile dalla guida preferiscono acquistare il veicolo che a loro parere à ̈ più “divertente†e “prestazionale†rispetto al veicolo che à ̈ effettivamente più veloce.

Secondo quanto descritto in precedenza, per diminuire la velocitàωEdi rotazione dell’albero 5 motore del motore 4 dopo la completa apertura della frizione 16A la centralina 11 di controllo del motore 4, su indicazione della centralina 12 di controllo della trasmissione 6, diminuisce temporaneamente la coppia TEmotrice generata dal motore 4 stesso mantenendo nello stesso tempo costante la coppia trasmessa dalla frizione 16B; di conseguenza viene creata un differenza tra la coppia TEmotrice generata dal motore 4 e la coppia trasmessa dalla frizione 16B (che à ̈ superiore alla coppia TEmotrice generata dal motore 4) e tale differenza ha come effetto la diminuzione della velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore che dal valore iniziale ωAimposto dal rapporto di trasmissione della marcia A corrente passa al valore finale ωBimposto dal rapporto di trasmissione della marcia B successiva. In altre parole, per un breve periodo alle ruote 3 posteriori motrici viene trasferita sia l’energia meccanica generata dal motore 4, sia parte dell’energia cinetica posseduta dall’albero 5 motore che di conseguenza rallenta. E’ importante osservare che la diminuzione temporanea della coppia TEmotrice generata dal motore 4 non ha alcun effetto sulla accelerazione α longitudinale del veicolo 1, in quanto la coppia trasmessa dalla frizione 16B alle ruote 3 posteriori motrici rimane costante.

Secondo la variante illustrata nella figura 7, nella guida prestazionale (cioà ̈ quando si vuole ottenere una elevata prestazione in accelerazione) per diminuire la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore del motore 4 dopo la completa apertura della frizione 16A la coppia TEmotrice generata dal motore 4 viene mantenuta costante (generalmente pari alla massima coppia TEmotrice generabile dal motore 4 in quelle condizioni) e viene temporaneamente sovraelongata la frizione 16B aumentando la pressione dell’olio in modo da trasferire una maggiore coppia alle ruote 3 posteriori motrici. In altre parole, in caso di guida prestazionale per creare un differenziale negativo tra la coppia TEmotrice generata dal motore 4 e la coppia trasmessa dalla frizione 16B in modo da rallentare l’albero 5 motore invece di diminuire la coppia TEmotrice generata dal motore 4 mantenendo costante la coppia trasmessa dalla frizione 16B viene mantenuta costante la coppia TEmotrice generata dal motore 4 e viene aumentata la coppia trasmessa dalla frizione 16B. In altre parole, la frizione 16B viene pilotata per trasmettere alle ruote 3 posteriori motrici una coppia superiore alla coppia TEmotrice generata dal motore 4 che rimane costante in modo da diminuire progressivamente la velocità ωEdi rotazione dell’albero 5 motore dal valore iniziale ωAal valore finale ωB; in questa situazione, la frizione 16B viene pilotata per trasmettere alle ruote 3 posteriori motrici sia la coppia TEmotrice generata dal motore 4 che à ̈ pari (all’incirca) alla massima coppia TEmotrice generabile dal motore 4 in quelle condizioni, sia una ulteriore (extra) coppia motrice generata dalla diminuzione dell’energia cinetica posseduta dall’albero 5 motore (cioà ̈ generata dal rallentamento dell’albero 5 motore). Come appare evidente nella figura 7, la sopra descritta modalità di sovraelongare temporaneamente la frizione 16B permette di aumentare la prestazione in accelerazione: tra gli istanti T2e T3l’aumento temporaneo della coppia motrice trasferita alle ruote 3 posteriori motrici si traduce in un corrispondente aumento temporaneo della accelerazione α longitudinale.

E’ importante osservare che la sopra descritta modalità di sovraelongare temporaneamente la frizione 16B permette di ottenere un aumento di prestazioni, ma per contro provoca anche un leggero peggioramento del comfort di guida in quanto l’aumento e la successiva diminuzione della accelerazione α longitudinale in un intervallo di tempo ridotto (indicativamente 100-300 millisecondi) determinando un movimento oscillatorio della testa degli occupanti del veicolo attorno "all'incernieramento" del collo. Il movimento indietro (quando l'accelerazione α longitudinale aumenta) ed in avanti (quando l'accelerazione α longitudinale diminuisce) della testa egli occupanti del veicolo à ̈ percepito scomfortevole quando non avviene durante la guida prestazionale. Di conseguenza, la sopra descritta modalità di sovraelongare temporaneamente la frizione 16B viene utilizzata solo quando nella guida sportiva viene ricercata la massima prestazione possibile.

Per contenere la riduzione di comfort introdotta dalla sopra descritta sovraelongazione della frizione 16B senza tuttavia rinunciare del tutto ai benefici in termini di prestazioni à ̈ possibile combinare sia una sovraelongazione della frizione 16B per trasmettere temporaneamente una maggiore coppia alle ruote 3 posteriori motrici, sia una riduzione della coppia TEmotrice generata dal motore 4; in questo modo viene ridotto (ma non del tutto eliminato) il gradino di accelerazione α longitudinale del veicolo 1 che quindi à ̈ meno avvertibile dagli occupanti del veicolo 1. In alternativa, à ̈ possibile non diminuire la coppia TEmotrice generata dal motore 4 aumentando il tempo per il quale la frizione 16B viene sovraelongata; in altre parole, la frizione 16B viene sovraelongata per trasmettere una coppia addizionale di minore intensità per un intervallo di tempo più lungo, in questo modo viene addolcito (ma non eliminato) il gradino di accelerazione α longitudinale del veicolo 1 che quindi à ̈ meno avvertibile dagli occupanti del veicolo 1.

Il metodo di esecuzione del cambio marcia sopra descritto si riferisce ad un cambio di marcia ascendente in cui la marcia A corrente à ̈ più corta della marcia B successiva. Il metodo di esecuzione del cambio marcia sopra descritto può venire applicato in modo del tutto equivalente anche ad un cambio di marcia discendente in cui la marcia A corrente à ̈ più lunga della marcia B successiva; in questa situazione l’anticipo nell’inizio della apertura della frizione 16A conserva tutta la sua utilità, mentre non à ̈ necessario anticipare anche il termine della apertura della frizione 16A in quanto durante una cambiata discendente il veicolo 1 à ̈ in rallentamento e non in accelerazione.

Come detto in precedenza, ciascuna frizione 16 à ̈ in bagno d’olio e viene quindi comandata in pressione (cioà ̈ il grado di apertura/chiusura della frizione 16 viene determinato dalla pressione dell’olio all’interno della frizione 16 stessa); in questo caso il tempo di ritardo TRà ̈ sostanzialmente dovuto al fatto che la frizione 16 in chiusura deve riempirsi completamente di olio prima di iniziare a trasmettere della coppia e quindi à ̈ comunque presente. Comunque, per aumentare il “buco di coppia†(cioà ̈ il “buco di accelerazione†) durante il cambio di marcia, il tempo di ritardo TRpotrebbe venire volutamente allungato rispetto ai tempi reali di risposta del sistema di comando idraulico.

In alternativa, ciascuna frizione 16 à ̈ a secco e viene comandata in posizione (cioà ̈ il grado di apertura/chiusura della frizione 16 viene determinato dalla posizione di un elemento mobile della frizione 16 stessa); in questo caso, il tempo di ritardo TRimposto dai ritardi del sistema di comando meccanico à ̈ ridotto e può venire volutamente allungato per aumentare il “buco di coppia†(cioà ̈ il “buco di accelerazione†) durante il cambio di marcia.

Il cambio 7 a doppia frizione comprende un singolo albero 17 secondario collegato al differenziale 9 che trasmette il moto alle ruote 3 posteriori motrici; secondo una alternativa ed equivalente forma di attuazione, il cambio 7 a doppia frizione comprende due alberi 17 secondari entrambi collegati al differenziale 9.

Per riassumere, il metodo di controllo per l’esecuzione di un cambio marcia sopra descritto presenta numerosi vantaggi. In primo luogo, il metodo di controllo per l’esecuzione di un cambio marcia sopra descritto permette di fornire al guidatore una sensazione di estrema prontezza di risposta della trasmissione 6 ai comandi di cambio marcia ed una sensazione di elevate prestazioni. In secondo luogo, il metodo di controllo per l’esecuzione di un cambio marcia sopra descritto à ̈ di semplice ed economica implementazione, in quanto non richiede l’installazione di componenti fisici aggiuntivi e non comporta un potenziamento della centralina 12 di controllo della trasmissione 6 in quanto non richiede una rilevante potenza di calcolo aggiuntiva.

Claims (11)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Metodo di controllo per l’esecuzione di un cambio marcia in una trasmissione (6) manuale automatica provvista di un cambio (7) a doppia frizione per passare da una marcia (A) corrente ad una marcia (B) successiva; la trasmissione (6) manuale automatica comprende un cambio (7) a doppia frizione presentante due alberi (15) primari, almeno un albero (17) secondario collegato a delle ruote (3) motrici, e due frizioni (16), ciascuna delle quali à ̈ interposta tra un albero (5) motore di un motore (4) ed un corrispondente albero (15) primario; il metodo di controllo comprende le fasi di: ricevere un comando di cambio marcia; aprire una prima frizione (16A) associata alla marcia (A) corrente; e chiudere una seconda frizione (16B) che à ̈ associata alla marcia (B) successiva ed inizia a trasmettere coppia dopo un intervallo di tempo di ritardo (TR) dall’inizio della chiusura; il metodo di controllo à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di iniziare l’apertura della prima frizione (16A) diminuendo quindi la coppia trasmessa dalla prima frizione stessa (16A) prima che la seconda frizione (16B) inizi a trasmettere coppia in modo tale che la prima frizione (16A) diminuisca la coppia trasmessa alle ruote (3) motrici prima che la seconda frizione (16B) inizi a trasmette della coppia alle ruote (3) motrici.
2. 2) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1 e comprendente le ulteriori fasi di: ricevere il comando di cambio marcia in un primo istante (T0); iniziare chiudere la seconda frizione (16B) al primo istante (T0); iniziare a trasmettere coppia attraverso la seconda frizione (16B) in un secondo istante (T1) ritardato rispetto al primo istante (T0) del tempo di ritardo (TR); ed iniziare ad aprire la prima frizione (16A) in un terzo istante (T4) che à ̈ compreso tra il primo istante (T0) ed il secondo istante (T1) ed à ̈ anticipato rispetto al secondo istante (T1).
3. 3) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1 o 2 e comprendente l’ulteriore fase di stabilire un terzo istante (T4) in cui viene iniziata l’apertura della prima frizione (16A) in funzione di quanto rapidamente si vuole reagire al comando di cambio marcia in modo tale che tanto maggiore à ̈ la rapidità di reazione desiderata, tanto più il terzo istante (T4) in cui viene iniziata l’apertura della prima frizione (16A) à ̈ prossimo ad un primo istante (T0) in cui viene ricevuto il comando di cambio marcia.
4. 4) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1, 2 o 3 e comprendente l’ulteriore fase di stabilire un terzo istante (T4) in cui viene iniziata l’apertura della prima frizione (16A) in funzione di quanto si vuole accentuare un “buco di accelerazione†durante il cambio marcia in modo tale che tanto maggiore à ̈ il “buco di accelerazione†durante il cambio marcia, tanto più il terzo istante (T4) in cui viene iniziata l’apertura della prima frizione (16A) deve essere anticipato rispetto ad un secondo istante (T1) in cui viene iniziata la chiusura della seconda frizione (16B).
5. 5) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 e comprendente l’ulteriore fase di rallentare l’apertura della prima frizione (16A) in modo tale che la completa apertura della prima frizione (16A) avvenga in un quarto istante (T2) in cui avviene anche la completa chiusura della seconda frizione (16B).
6. 6) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 e comprendente l’ulteriore fase di anticipare la completa apertura della prima frizione (16A) rispetto alla completa chiusura della seconda frizione (16B) in modo tale che la completa apertura della prima frizione (16A) avvenga in un quinto istante (T5) precedente ad un quarto istante (T2) in cui viene completata la chiusura della seconda frizione (16B).
7. 7) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 6 e comprendente l’ulteriore fase di stabilire il quinto istante (T5) in cui viene completata l’apertura della prima frizione (16A) in funzione di quanto si vuole accentuare un “buco di accelerazione†durante il cambio marcia in modo tale che tanto maggiore à ̈ il “buco di accelerazione†durante il cambio marcia, tanto più il quinto istante (T5) in cui viene completata l’apertura della prima frizione (16A) deve essere anticipato rispetto al quarto istante (T2) in cui viene completata la chiusura della seconda frizione (16B).
8. 8) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 e comprendente l’ulteriore fase di mantenere costante e pari ad un valore iniziale ωA) imposto dal rapporto di trasmissione della marcia (A) corrente la velocità ωE) di rotazione dell’albero (5) motore del motore (4) fino a quanto la prima frizione (16A) non à ̈ del tutto aperta.
9. 9) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 8 e comprendente l’ulteriore fase di tagliare temporaneamente la coppia motrice generata dal motore (4) per mantenere costante e pari ad un valore iniziale (ωA) la velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore del motore (4) fino a quanto la prima frizione (16A) non à ̈ del tutto aperta.
10. 10) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9 e comprendente l’ulteriore fase di utilizzare un indice denominato “SIAMT†, il quale permette di classificare il cambio di marcia indica quanto elevato à ̈ l’anticipo della apertura della prima frizione (16A).
11. 11) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10 e comprendente le ulteriori fasi di: completare l’apertura della prima frizione (16A) associata alla marcia (A) corrente e completare la chiusura della seconda frizione (16B) associata alla marcia (B) successiva in uno stesso istante (T2) di chiusura; mantenere costante e pari ad un valore iniziale (ωA) imposto dal rapporto di trasmissione della marcia (A) corrente la velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore fino all’istante (T2) di chiusura in cui viene completata l’apertura della prima frizione (16A); diminuire progressivamente dopo l’istante (T2) di chiusura la velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore dal valore iniziale (ωA) imposto dal rapporto di trasmissione della marcia (A) corrente ad un valore finale (ωB) imposto dal rapporto di trasmissione della marcia (B) successiva; e sovraelongare temporaneamente la seconda frizione (16B) dopo l’istante (T2) di chiusura in modo tale che la seconda frizione (16B) trasmetta temporaneamente una coppia addizionale che determina una progressiva riduzione della velocità (ωE) di rotazione dell’albero (5) motore dal valore iniziale (ωA) al valore finale (ωB).