ITBO20130499A1 - Sistema di attuazione idraulico per il comando di una frizione normalmente chiusa - Google Patents

Sistema di attuazione idraulico per il comando di una frizione normalmente chiusa

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ITBO20130499A1
ITBO20130499A1 IT000499A ITBO20130499A ITBO20130499A1 IT BO20130499 A1 ITBO20130499 A1 IT BO20130499A1 IT 000499 A IT000499 A IT 000499A IT BO20130499 A ITBO20130499 A IT BO20130499A IT BO20130499 A1 ITBO20130499 A1 IT BO20130499A1
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hydraulic
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valve
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Fabrizio Amisano
Lisa Alessandro Di
Gabriele Ercole
Giuseppe Medico
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Magneti Marelli Spa
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“SISTEMA DI ATTUAZIONE IDRAULICO PER IL COMANDO DI UNA FRIZIONE NORMALMENTE CHIUSA”
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione è relativa ad un sistema di attuazione idraulico per il comando di una frizione normalmente chiusa.
ARTE ANTERIORE
Il sistema di attuazione di una frizione genera una spinta di chiusura per tenere compressi uno o più dischi di attrito e quindi consentire la trasmissione di coppia attraverso la frizione (frizione chiusa); inoltre, il sistema di attuazione di una frizione genera una spinta di apertura per separare i dischi di attrito e quindi annullare la trasmissione di coppia attraverso la frizione (frizione aperta).
Il sistema di attuazione di una frizione può essere di tipo normalmente chiuso, cioè in assenza di azioni esterne (ad esempio quando il veicolo è spento e parcheggiato) la frizione è chiusa. In questo caso, il sistema di attuazione genera la spinta di chiusura mediante una o più molle di chiusura (la cui forza elastica non viene mai meno) e genera la spinta di apertura mediante un attuatore a singolo effetto che agisce contro le molle di chiusura. Il sistema di attuazione della frizione è quindi attivo nella direzione di apertura (in cui agisce l’attuatore) e passivo nella direzione di chiusura (in cui agiscono le molle di chiusura).
I sistemi di attuazione idraulici noti per il comando di una frizione normalmente chiusa presentano l’inconveniente di essere relativamente ingombranti e costosi e quindi la loro installazione è particolarmente problematica nei veicoli di piccole dimensioni in cui lo spazio a disposizione nel vano motore è ridotto.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione è fornire un sistema di attuazione idraulico per il comando di una frizione normalmente chiusa, il quale sistema di attuazione idraulico sia privo degli inconvenienti sopra descritti ed in particolare sia di facile ed economica realizzazione.
Secondo la presente invenzione viene fornito un sistema di attuazione idraulico per il comando di una frizione normalmente chiusa, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento al disegno annessi, che ne illustra un esempio di attuazione non limitativo; in particolare, la figura allegata è una vista schematica di un sistema di attuazione idraulico per il comando di una frizione normalmente chiusa realizzato in accordo con la presente invenzione.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un sistema di attuazione idraulico per il comando di una frizione 2 normalmente chiusa.
La frizione 2 (di tipo noto) comprende un pacco di dischi composto da una pluralità di dischi conduttori e da una pluralità di dischi condotti intercalati ai dischi conduttori. Il sistema 1 di attuazione comprende almeno una molla 3 di chiusura che genera costantemente (ovvero senza alcun interruzione) una spinta di chiusura che tende a comprimere tra loro i dischi conduttori ed i dischi condotti per determinare la trasmissione di coppia attraverso la frizione 2 (frizione chiusa). Il sistema 1 di attuazione comprende inoltre un attuatore 4 idraulico (in particolare un cilindro idraulico a singolo effetto) che può venire comandato per generare quando necessario una spinta di apertura che tende a separare tra loro i dischi conduttori ed i dischi condotti per interrompere la trasmissione di coppia attraverso la frizione 2 (frizione aperta). La frizione 2 è normalmente chiusa, ovvero in assenza dell’intervento dell’attuatore 4 idraulico la molla 3 di chiusura mantiene la frizione 2 nella condizione di chiusura. Di conseguenza, il sistema 1 di attuazione della frizione 2 è attivo nella direzione di apertura (in cui agisce attivamente l’attuatore 4 idraulico che deve venire attivamente comandato) e passivo nella direzione di chiusura (in cui agisce la molla 3 di chiusura che non richiede alcuna attivazione).
Il sistema 1 di attuazione idraulico comprende un serbatoio 5 contenente un fluido 6 idraulico (normalmente olio minerale) a pressione atmosferica, una pompa 7 reversibile (ovvero atta a pompare il fluido 6 idraulico in entrambi i versi in dipendenza del proprio verso di rotazione) che collega il serbatoio 5 all’attuatore 4 idraulico per trasferire il fluido 6 idraulico dal serbatoio 5 all’attuatore 4 idraulico e viceversa, ed un motore 8 elettrico che aziona la pompa 7 reversibile in entrambi i versi.
Tra il serbatoio 5 e l’attuatore 4 idraulico è interposta una valvola 9 di non ritorno unidirezionale che permette unicamente un flusso di fluido 6 idraulico dal serbatoio 5 verso l’attuatore 4 idraulico; in altre parole, la valvola 9 di non ritorno è una valvola unidirezionale attraverso la quale il fluido 6 idraulico può fluire solo in una unica direzione e quindi la valvola 9 di non ritorno blocca completamente il flusso del fluido 6 idraulico verso il serbatoio 5. Inoltre, tra il serbatoio 5 e l’attuatore 4 idraulico è interposta una valvola 10 di massima pressione unidirezionale, la quale è collegata in parallelo alla valvola 9 di non ritorno, permette unicamente un flusso di fluido 6 idraulico dall’attuatore 4 idraulico verso il serbatoio 5 e presenta una soglia di pressione di apertura maggiore della pressione nominale del fluido 6 idraulico all’interno dell’attuatore 4 idraulico. In altre parole, la valvola 10 di massima pressione è una valvola unidirezionale comandata in pressione (ovvero si apre solo quando la pressione a monte della valvola 10 di massima pressione supera la soglia di pressione di apertura) attraverso la quale il fluido 6 idraulico può fluire solo in una unica direzione e quindi la valvola 10 di massima pressione blocca completamente il flusso del fluido 6 idraulico verso l’attuatore 4 idraulico. Di conseguenza, attraverso la valvola 10 di massima pressione il fluido 6 idraulico può fluire solo verso il serbatoio 5 e solo quando la pressione a monte della valvola 10 di massima pressione è superiore alla soglia di pressione di apertura (che, come detto in precedenza, è superiore alla pressione nominale del fluido 6 idraulico all’interno dell’attuatore 4 idraulico).
Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura allegata, la valvola 9 di non ritorno e la valvola 10 di massima pressione sono interposte tra il serbatoio 5 e la pompa 7 reversibile, ovvero sono disposte a monte della pompa 7 reversibile. Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, la valvola 9 di non ritorno e la valvola 10 di massima pressione sono interposte tra la pompa 7 reversibile e l’attuatore 4 idraulico, ovvero sono disposte a valle della pompa 7 reversibile.
Secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione, è previsto un volume 11 di smorzamento interposto tra la pompa 7 reversibile e l’attuatore 4 idraulico. In altre parole, il volume 11 di smorzamento è costituito da una camera di dimensioni (ovvero di volume interno) calibrate che deve venire preventivamente riempita dal fluido 8 idraulico prima che il fluido 8 idraulico possa riempire in pressione l’attuatore 4 idraulico. La funzione del volume 11 di smorzamento (opzionalmente installabile) è ridurre i picchi di volume/pressione generati dalla pompa 7 reversibile e quindi migliorare la controllabilità del sistema di attuazione idraulico.
Generalmente, il volume 11 di smorzamento viene dimensionato a progetto in funzione del volumi dell’attuatore 4 idraulico, in funzione della sezione e lunghezza dei canali di collegamento, ed un funzione della comprimibilità del fluido 6 idraulico.
Secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione, è previsto un elemento 12 di sfogo, il quale è interposto tra il serbatoio 5 e la pompa 7 reversibile ed è provvisto di una apertura di passaggio che è sempre aperta e presenta una dimensione calibrata e molto piccola. Preferibilmente e come illustrato nella figura allegata, l’elemento 12 di sfogo è indipendente dalla valvola 9 di non ritorno e dalla valvola 10 di massima pressione ed è collegato in parallelo alla valvola 9 di non ritorno ed alla valvola 10 di massima pressione. In alternativa, l’elemento 12 di sfogo è integrato nella valvola 9 di non ritorno oppure nella valvola 10 di massima pressione. Secondo una preferita forma di attuazione, l’elemento 12 di sfogo è costituito da un ugello calibrato.
Infine, è prevista una unità 13 di controllo, la quale pilota direttamente il motore 8 elettrico per comandare la posizione della frizione 2; ovviamente, l’unità 13 di controllo è collegata ad una pluralità di sensori (noti e non illustrati) che misurano i parametri del sistema 1 di attuazione.
In uso, per aprire la frizione 2 l’unità 13 di controllo pilota il motore 8 elettrico in un primo verso in modo da alimentare del fluido 6 idraulico in pressione dal serbatoio 5 all’attuatore 4 idraulico attraverso la valvola 9 di non ritorno e per chiudere la frizione pilota il motore 8 elettrico in un secondo verso opposto al primo verso in modo da fare tornare del fluido 6 idraulico in pressione dall’attuatore 4 idraulico al serbatoio 5 attraverso la valvola 10 di massima pressione. Quando il motore 8 elettrico (e quindi la pompa 7 reversibile che è meccanicamente collegata al motore 8 elettrico) ruota nel primo verso, la pompa 7 reversibile aspira il fluido 6 idraulico dal serbatoio 5 attraverso la valvola 9 di non ritorno e quindi alimenta il fluido 6 idraulico in pressione all’attuatore 4 idraulico (passando attraverso il volume 11 di smorzamento); di conseguenza, l’attuatore 4 idraulico si espande e quindi determina la progressiva apertura della frizione 2. Quando il motore 8 elettrico (e quindi la pompa 7 reversibile che è meccanicamente collegata al motore 8 elettrico) ruota nel secondo verso, la pompa 7 reversibile aspira il fluido 6 idraulico dall’attuatore 4 idraulico (passando attraverso il volume 11 di smorzamento) e quindi rimanda il fluido 6 idraulico nel serbatoio 5 attraverso la valvola 10 di massima pressione; di conseguenza, l’attuatore 4 idraulico si svuota e quindi determina la progressiva chiusura della frizione 2 per effetto dell’azione della molla 3 di chiusura. In questa situazione, la pompa 7 reversibile aumenta la pressione del fluido 6 idraulico fino a superare la soglia di pressione di apertura della valvola 10 di massima pressione determinando quindi l’apertura della valvola 10 di massima pressione stessa.
Quando il motore 8 elettrico (e quindi la pompa 7 reversibile che è meccanicamente collegata al motore 8 elettrico) è fermo, il fluido 6 idraulico contenuto nell’attuatore 4 idraulico è impedito fisicamente dal tornare nel serbatoio 5 sia dalla valvola 9 di non ritorno (in quanto la valvola 9 di non ritorno non permette mai al fluido 6 idraulico di fluire verso il serbatoio 5), sia dalla valvola 10 di massima pressione (in quanto la valvola 10 di massima pressione si apre solo se la pressione supera la soglia di pressione di apertura che è superiore alla pressione nominale dell’attuatore 4 idraulico). In altre parole, a motore 8 elettrico fermo (ovvero a pompa 7 reversibile ferma) la posizione dell’attuatore 4 idraulico (e quindi la posizione della frizione 2) è irreversibile (cioè è “congelata”).
Una funzione svolta dalla valvola 9 di non ritorno è ridurre drasticamente (ovvero annullare sostanzialmente) i trafilamenti di fluido 6 idraulico all’interno della pompa 7 reversibile quando la pompa 7 reversibile è ferma e l’attuatore 4 idraulico contiene del fluido 6 idraulico in pressione; tali trafilamenti di fluido 6 idraulico all’interno della pompa 7 reversibile sarebbero altrimenti inevitabili a causa dell’elevato gradiente di pressione esistente tra l’attuatore 4 idraulico ed il serbatoio 5 e vengono sostanzialmente eliminati dalla presenza della valvola 9 di non ritorno che blocca il ritorno del fluido 6 idraulico dall’attuatore 4 idraulico verso il serbatoio 5. Una ulteriore funzione svolta dalla valvola 9 di non ritorno è forzare il passaggio del fluido 6 idraulico attraverso la valvola 10 di massima pressione quando la pompa 7 reversibile viene azionata per svuotare l’attuatore 4 idraulico.
La funzione svolta dalla valvola 10 di massima pressione è rendere il sistema 1 di attuazione idraulico irreversibile in assenza di un azionamento della pompa 7 reversibile; in altre parole, grazie alla presenza della valvola 10 di massima pressione, a motore 8 elettrico fermo (ovvero a pompa 7 reversibile ferma) la posizione dell’attuatore 4 idraulico (e quindi la posizione della frizione 2) è irreversibile (cioè è “congelata”). Infatti, quando la pompa 7 reversibile è ferma e l’attuatore 4 idraulico contiene del fluido 6 idraulico in pressione, la pressione necessaria per chiudere la frizione 2 è equilibrata internamente alla valvola 10 di massima pressione dalla forza della molla della valvola 10 di massima pressione stessa; in questo modo, il fluido 6 idraulico in pressione, in assenza di comando del motore 8 elettrico, non riesce a fluire attraverso alla valvola 10 di massima pressione garantendo il mantenimento della corrente posizione della frizione 2.
La funzione dell’elemento 12 di sfogo è garantire la lenta depressurizzazione dell’attuatore 4 idraulico in caso di malfunzionamento (ad esempio per panne elettrica) del motore 8 elettrico e quindi garantire il (lento) ritorno della frizione 2 nella posizione chiusa. Inoltre, grazie alla presenza dell’elemento 12 di sfogo viene sempre garantita la (lenta) depressurizzazione del sistema 1 di attuazione idraulico in modo tale che in caso di intervento di assistenza in officina ci sia sempre la garanzia che nel sistema 1 di attuazione idraulico non sono presenti pressioni potenzialmente pericolose per un operatore.
Il sistema 1 di attuazione idraulico sopra descritto presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo, il sistema 1 di attuazione idraulico sopra descritto è particolarmente compatto ed economico, in quanto non comprende alcun accumulatore di fluido 6 idraulico in pressione e non comprende alcuna elettrovalvola; infatti, tutto il sistema 1 di attuazione idraulico è comandato unicamente pilotando il motore 8 elettrico della pompa 7 reversibile.
Inoltre, il sistema 1 di attuazione idraulico sopra descritto consuma energia solo durante lo spostamento della frizione 2 (ovvero quando la frizione 2 cambia la sua posizione), in quanto il mantenimento della posizione corrente della frizione 2 (ovvero mantenere ferma la frizione 2) avviene sempre a pompa 7 reversibile ferma e quindi senza alcun dispendio energetico.
Infine, il sistema 1 di attuazione idraulico sopra descritto è particolarmente affidabile nel tempo, in quanto è composto quasi esclusivamente da componenti passivi che presentano intrinsecamente una elevata affidabilità.

Claims (8)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Sistema (1) di attuazione idraulico per il comando di una frizione (2) normalmente chiusa; il sistema (1) di attuazione idraulico comprende: un attuatore (4) idraulico meccanicamente collegato a dischi della frizione (2); un serbatoio (5) contenente un fluido (6) idraulico a pressione atmosferica; una pompa (7) reversibile che collega il serbatoio (5) all’attuatore (4) idraulico per trasferire il fluido (6) idraulico dal serbatoio (5) all’attuatore (4) idraulico e viceversa; ed un motore (8) elettrico che aziona la pompa (7) reversibile in entrambi i versi; il sistema (1) di attuazione idraulico è caratterizzato di comprendere: una valvola (9) di non ritorno unidirezionale, la quale è interposta tra il serbatoio (5) e l’attuatore (4) idraulico e permette unicamente un flusso di fluido (6) idraulico dal serbatoio (5) verso l’attuatore (4) idraulico; ed una valvola (10) di massima pressione unidirezionale, la quale è interposta tra il serbatoio (5) e l’attuatore (4) idraulico, è collegata in parallelo alla valvola (9) di non ritorno, permette unicamente un flusso di fluido (6) idraulico dall’attuatore (4) idraulico verso il serbatoio (5) e presenta una soglia di pressione di apertura maggiore della pressione nominale del fluido (6) idraulico all’interno dell’attuatore (4) idraulico.
  2. 2) Sistema (1) di attuazione idraulico secondo la rivendicazione 1, in cui la valvola (9) di non ritorno e la valvola (10) di massima pressione sono interposte tra il serbatoio (5) e la pompa (7) reversibile, ovvero sono disposte a monte della pompa (7) reversibile.
  3. 3) Sistema (1) di attuazione idraulico secondo la rivendicazione 1 o 2 e comprendente un elemento (12) di sfogo, il quale è interposto tra il serbatoio (5) e la pompa (7) reversibile ed è provvisto di una apertura di passaggio che è sempre aperta e presenta una dimensione calibrata.
  4. 4) Sistema (1) di attuazione idraulico secondo la rivendicazione 3, in cui l’elemento (12) di sfogo è integrato nella valvola (9) di non ritorno oppure nella valvola (10) di massima pressione.
  5. 5) Sistema (1) di attuazione idraulico secondo la rivendicazione 3, in cui l’elemento (12) di sfogo è indipendente dalla valvola (9) di non ritorno e dalla valvola (10) di massima pressione ed è collegato in parallelo alla valvola (9) di non ritorno ed alla valvola (10) di massima pressione.
  6. 6) Sistema (1) di attuazione idraulico secondo la rivendicazione 3, 4 o 5, in cui l’elemento (12) di sfogo è costituito da un ugello calibrato.
  7. 7) Sistema (1) di attuazione idraulico secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 e comprendente un volume (11) di smorzamento interposto tra la pompa (7) reversibile e l’attuatore (4) idraulico.
  8. 8) Sistema (1) di attuazione idraulico secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 e comprendente una unità (13) di controllo, la quale per aprire la frizione (2) pilota il motore (8) elettrico in un primo verso in modo da alimentare del fluido (6) idraulico in pressione dal serbatoio (5) all’attuatore (4) idraulico attraverso la valvola (9) di non ritorno e per chiudere la frizione (2) pilota il motore (8) elettrico in un secondo verso opposto al primo verso in modo da fare tornare del fluido (6) idraulico in pressione dall’attuatore (4) idraulico al serbatoio (5) attraverso la valvola (10) di massima pressione.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2301404A (en) * 1995-05-04 1996-12-04 Fichtel & Sachs Ag Fluid-Pressure Actuating System
US5944159A (en) * 1996-11-20 1999-08-31 Mannesmann Sachs Ag Hydraulic actuating drive
DE102011102277A1 (de) * 2011-05-23 2012-11-29 Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg Kupplungsanordnung und Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug

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