ITMI20012529A1

ITMI20012529A1 - Autoveicolo con dispositivo per l'azionamento automatizzato di una frizione e/o di un cambio

Info

Publication number: ITMI20012529A1
Application number: IT2001MI002529A
Authority: IT
Inventors: Martin Zimmermann
Original assignee: Luk Lamellen & Kupplungsbau
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-05-30
Also published as: FR2817308B1; FR2817308A1; DE10156789A1; BR0105762A

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda un dispositivo per il comando di una frizione automatizzata nella linea di azionamento di un autoveicolo con un cambio, con una unità di comando con una memoria per la generazione di segnali di comando, con almeno una unità di azionamento, comandabile dall'unità di comando, per l'azionamento della frizione, ove l'unità di comando rileva segnali di sensori e/o altre unità elettroniche e genera da ciò segnali di comando per il comando dell'azionamento della frizione, 1'almeno una unità di azionamento presenta una unità motrice.

Dispositivi per 1'azionamento automatizzato di una frizione sono divenuti noti per esempio dalla pubblicazione brevettuale DE 19504847. Nel caso di sistemi automatizzati secondo lo stato della tecnica, il numero di giri di avviamento viene comandato, indipendentemente dalla marcia inserita nel cambio, cosicché da un lato il guidatore non necessariamente nota che all'avviamento nella terza marcia è presente una situazione di errato utilizzo, e la frizione si usura maggiormente che nel caso di un processo di avviamento usuale nella prima marcia, e inoltre il momento torcente trasmesso dalle ruote alla strada è dosabile meno bene.

E' compito della presente invenzione raggiungere un adattamento migliore del comportamento di marcia alle condizioni ambientali, e dare al guidatore un mezzo di informazione che gli indichi la situazione di funzionamento del veicolo e riduca o impedisca contemporaneamente un errato utilizzo.

Secondo l'invenzione ciò viene ottenuto per il fatto che l'unità di comando, quando il pedale del gas è azionato, comanda il momento torcente trasmesso dalla frizione in modo tale che un numero di giri del motore per 1 'avviamento del veicolo risulti in funzione dello stadio di marcia inserito nel cambio. Perciò in caso di marce più alte viene trasmesso un diverso momento torcente dalle ruote alla strada, cosicché al guidatore viene segnalato, mediante i numeri di giri differenti, che egli dovrebbe cambiare in un'altra marcia, poiché in caso di numeri di giri più bassi il motore di azionamento del veicolo mette a disposizione anche un momento torcente minore per l'avviamento. Quando invece viene desiderato un momento torcente minore sulla ruota, allora si può cambiare in modo mirato in una marcia corrispondente.

Secondo l'invenzione è opportuno che il momento torcente trasmissibile dalla frizione venga comandato in modo tale che il numero di giri del motore per l'avviamento del veicolo venga scelto in modo tale che il numero di giri del motore in caso di elevati stadi di marcia venga scelto piccolo e nel caso di stadi di marcia bassi venga scelto grande. Così, secondo l'invenzione, si ottiene che in caso di stadi di marcia scelti più alti, il momento torcente trasmesso dalle ruote alla strada diminuisca, cosicché il guidatore, qualora desideri aumentare l'accelerazione, viene forzato a cambiare verso il basso, o può cambiare verso l'alto in caso di piano stradale liscio, affinchè le ruote non slittino durante l'avviamento

E' opportuno che il numero di giri del motore per l'avviamento del veicolo per ciascuna marcia venga scelto differentemente grande.

E ' anche opportuno che il numero di giri del motore per 1'avviamento del veicolo venga scelto differentemente grande per gruppi di marce, ove le marce più basse formano almeno un gruppo. Può essere anche vantaggioso che la prima marcia e la marcia indietro formino un gruppo.

L'invenzione viene illustrata esemplificativamente di seguito con l'aiuto di esempi di esecuzione rappresentati nelle figure. In questo caso:

la figura 1 mostra schematicamente un autoveicolo e

la figura 2 mostra un diagramma di numero di giri.

La figura 1 mostra una rappresentazione schematica di un autoveicolo con un motore di azionamento 1 con una frizione 2 e con un cambio 3 nella linea di azionamento.

Inoltre è rappresentato un differenziale 4, sono rappresentati alberi di presa di moto 5 e ruote 6 azionate dagli alberi di presa di moto. Sulle ruote possono essere disposti sensori di numero di giri non rappresentati, che rilevano i numeri di giri delle ruote. Questi sensori di numero di giri di ruota servono per il rilevamento o il calcolo del numero di giri di ingresso del cambio. Se è presente un errore di sensore o se non sono presenti questi segnali, allora l'unità di comando può commutare in un funzionamento di emergenza. Se sono presenti tutti i segnali regolari, allora è presente il funzionamento normale. Sensori di numero di giri possono appartenere funzionalmente anche ad altre unità elettroniche, come per esempio un sistema antibloccaggio (ABS). Da almeno un numero di giri di ruota per mezzo di una unità di comando 7 può venire determinata almeno una velocità del veicolo e/o un numero di giri del cambio. L'unità di azionamento 1 può essere eseguita anche come azionamento ibrido con per esempio un motore elettrico, un volano con giunto unidirezionale e un motore termico. La frizione 2 è eseguita come frizione ad attrito, ove essa può essere eseguita anche per esempio come frizione a polvere magnetica, frizione a lamelle o convertitore di momento torcente con frizione di superamento del convertitore o come un'altra frizione. La frizione ad attrito può essere eseguita anche come una frizione autoregolante registrante l'usura.

Il dispositivo per l'azionamento automatizzato di un cambio 3 comprende una unità di comando 7 ed un attuatore 8 comandabile dall'unità di comando 7. Analogamente 1'unità di comando 7 può comandare un attuatore 11, per l'azionamento automatizzato della frizione 2. In figura 1 si può riconoscere una unità di comando 7 ed un attuatore 8 rappresentato schematicamente. L'unità di comando 7 può essere eseguita come unità di comando integrata, che esegue il comando o la regolazione per esempio della frizione e del cambio. Inoltre nell'unità di comando può essere integrata anche una elettronica del motore. Analogamente il comando della frizione e del cambio, rispettivamente degli attuatori 7, 11 per l'azionamento della frizione e del cambio, può venire eseguito da unità di comando differenti. Analogamente è possibile che le unità di comando di frizione, cambio e/o comando del motore siano disposte separatamente e comunichino tra loro tramite conduttori di dati e/o di segnali. Inoltre le unità di comando o le unità elettroniche sono in collegamento di segnale con sensori, che trasmettono all'unità di comando o alle unità di comando i parametri di funzionamento del punto di funzionamento momentaneo. Analogamente è possibile che le unità di comando ricevano tutte le informazioni necessarie attraverso conduttori di dati o un bus dati, come per esempio un bus CAN.

L'unità di comando 7 è equipaggiata con una unità di calcolatore per ricevere, elaborare, memorizzare, richiamare e trasmettere i segnali e le grandezze di sistema in ingresso. Inoltre l'unità di comando genera grandezze di comando e/o segnali per il comando di attuatori per l'azionamento, nonché per la trasmissione ad altre unità elettroniche.

La frizione 2 è montata su un volano 2a o è connessa con questo. Il volano può essere eseguito come volano in un sol pezzo o come volano diviso con massa primaria e massa secondaria, ove fra le masse volaniche singole, come per esempio fra la massa primaria e la massa secondaria, è disposto un dispositivo ammortizzatore di vibrazioni torsionali. Inoltre sul volano può essere disposta una corona di avviamento 2b. La frizione presenta un disco della frizione 2c con guarnizioni di attrito ed una piastra reggispinta 2d nonché un coperchio della frizione 2e e una molla a tazza 2f. La frizione autoregolante presenta inoltre mezzi che consentono una regolazione ed una registrazione dell'usura, ove è presente un sensore, come un sensore di forza, di percorso o di angolo di rotazione, che rivela una situazione, in cui è necessaria una registrazione a causa per esempio di usura, e nel caso di una rivelazione essa viene eseguita anche automaticamente.

La frizione viene azionata per mezzo di un disinnestatore 9 per esempio con un cuscinetto di disinnesto 10. L'unità di comando 7 comanda l'attuatore 11, che esegue l'azionamento della frizione. L'azionamento del disinnestatore può avvenire mediante motore elettrico, in modo elettroidraulico, come per esempio azionato da mezzo in pressione, come idraulicamente o per mezzo di un altro meccanismo di azionamento. Il disinnestatore 9 con cuscinetto di disinnesto 10 può essere eseguito come disinnestatore centrale, che è disposto coassialmente rispetto all'albero di ingresso del cambio e per mezzo di sollecitazione per esempio delle linguette della molla a tazza della frizione innesta e disinnesta la frizione. Il disinnestatore può essere eseguito anche però come disinnestatore meccanico, che aziona, sollecita o manovra un cuscinetto di disinnesto o un elemento confrontabile.

L'attuatore 8 aziona, in particolare con almeno un suo elemento di uscita o di azionamento o con più elementi di uscita o azionamento, il cambio 3 per il cambio e/o la selezione. Il comando dell'azionamento di cambio e/o di selezione dipende dal tipo costruttivo del cambio.

Sono da considerare in particolare cambi con un albero di cambio centrale, nei quali un processo di cambio o di selezione avviene mediante un azionamento assiale o un azionamento in direzione circonferenziale dell'albero di cambio centrale, o viceversa. Un attuatore aziona per esempio con un elemento di azionamento l'azionamento assiale dell'albero di cambio centrale e con un altro elemento di azionamento l'azionamento dell'albero in direzione circonferenziale. In questo caso il movimento di cambio può avvenire in direzione circonferenziale e l'azionamento di selezione in direzione assiale o viceversa.

Inoltre sono da considerare cambi con due alberi, nei quali di volta in volta un albero è presente per il cambio e un albero per la selezione del rapporto di trasmissione, ove entrambe gli alberi vengono azionati in direzione circonferenziale per eseguire un processo di cambio o un processo di selezione.

Analogamente sono da considerare cambi con aste o sbarre di cambio, in cui le sbarre di cambio vengono azionate in direzione assiale per cambiare con un processo di cambio un rapporto di trasmissione del cambio, ove avviene un processo di selezione grazie alla selezione della sbarra di cambio azionata.

L'albero o le sbarre di cambio rappresentano elementi di cambio interni al cambio o gli alberi azionano quelli entro il cambio nel caso di un azionamento. L'attuatore 8 aziona direttamente o indirettamente elementi di cambio interni al cambio per l'inserzione, l'estrazione o il cambio di stadi di marcia o rapporti di trasmissione, come un albero di cambio centrale, alberi o sbarre di cambio o altri elementi di cambio.

L'unità di comando 7 è collegata attraverso il collegamento di segnale 12 con l'attuatore 8, affinchè possano venire scambiati, trasmessi o interrogati segnali di comando e/o segnali di sensori o segnali di stato di funzionamento. Inoltre sono a disposizione i collegamenti di segnale 13 e 14, attraverso i quali l'unità di comando è in collegamento di segnale almeno temporaneamente con ulteriori sensori o unità elettroniche. Tali altra unità elettroniche possono essere per esempio l'elettronica del motore, un'elettronica del sistema antibloccaggio o una elettronica della regolazione di slittamento, ulteriori sensori possono essere sensori che caratterizzano o rivelano generalmente lo stato di funzionamento del veicolo, come per esempio sensori di numero di giri del motore o di ruote, sensori della posizione della valvola a farfalla, sensori della posizione del pedale del gas o altri sensori. Il collegamento di segnale 15 effettua un collegamento con un bus dati, come per esempio un bus CAN, mediante il quale possono venire messi a disposizione dati di sistema del veicolo o di altre unità elettroniche, poiché le unità elettroniche sono in rete tra loro di regola mediante unità di calcolatore.

Un cambio automatizzato può venire azionato o può essere sottoposto ad un cambio di marcia in modo tale che ciò venga avviato dal guidatore del veicolo, in quanto egli, per esempio per mezzo di un interruttore, di un tasto o di un altro dispositivo di selezione del cambio 40, dà un segnale per il cambio verso l'alto o verso il basso. Inoltre potrebbe venire dato anche un segnale per la selezione della successiva marcia da inserire. Corrispondentemente anche per mezzo di una leva del cambio elettronica può venire messo a disposizione un segnale indicante in quale marcia deve cambiare il cambio.

In un altro programma di cambio può venire scelto un azionamento automatizzato del cambio, cosicché la selezione della marcia momentanea viene eseguita in funzione dei parametri di funzionamento ed eventualmente viene avviato in modo automatizzato un processo di cambio. Un cambio automatizzato però, anche per mezzo di per esempio valori caratteristici, curve caratteristiche o campi caratteristici e sulla base di segnali di sensori in certi punti predeterminati, può eseguire automaticamente un cambio di marcia, senza che il guidatore debba avviare un cambio di marcia.

Inoltre può venire regolata per esempio una posizione di folle N, in cui non è presente alcuna connessione di azionamento fra ingresso del cambio e uscita del cambio. Inoltre può venire scelta una posizione di parcheggio P, in cui viene realizzato un blocco di parcheggio. Questa posizione di parcheggio può venire scelta anche automaticamente, quando per esempio viene estratta la chiave di accensione 51 dalla serratura di accensione e lo stato di azionamento del veicolo consente ciò. Per esempio va menzionata un'estrazione della chiave di accensione in caso di elevate velocità, ove in questa situazione non dovrebbe venire inserito automaticamente un blocco di parcheggio.

L'unità di selezione del cambio, come leva di cambio o di selezione 40, può venire regolata perciò in una zona M, come selezione di marcia manuale da parte del guidatore, una zona D, come selezione di marcia automatica per il funzionamento di marcia, una zona P, come blocco di parcheggio, e/o una zona N, come posizione di folle. Inoltre mediante per esempio interruttori o una leva può venire avviato un cambio manuale. Nel caso di una frizione automatizzata con cambio azionabile manualmente, la leva del cambio è da azionare manualmente nelle rispettive posizioni associate alle marce

Il veicolo è equipaggiato preferibilmente con un pedale del gas elettronico o una leva di carico, ove il pedale del gas 23 comanda un sensore 24, per mezzo del quale l'elettronica del motore 20 comanda o regola per esempio l'alimentazione di combustibile, l'istante di accensione, il tempo di iniezione o la posizione della valvola a farfalla tramite il conduttore di segnale 21 del motore 1. Il pedale del gas 23 elettronico con il sensore 24 è in collegamento di segnale, tramite il conduttore di segnale 25, con l'elettronica del motore 20. L'elettronica del motore 20 è in collegamento di segnale, tramite il conduttore di segnale 22, con l'unità di comando 7. Inoltre anche una elettronica di comando 30 del cambio potrebbe essere in collegamento di segnale con le unità 7 e 20. Un comando della valvola a farfalla a motore elettrico è a tal scopo opportuno, ove la posizione della valvola a farfalla viene comandata per mezzo dell'elettronica del motore. Nel caso di tali sistemi non è più necessario o opportuno un collegamento meccanico diretto con il pedale del gas.

Il veicolo dispone inoltre di un dispositivo di avviamento del motore 50, il quale, a partire da una prova di avviamento del motore da parte del guidatore, per mezzo di per esempio un azionamento della chiave di accensione 51 nella serratura di accensione, comanda un'elettronica del motore o un motorino di avviamento per l'avviamento e/o la partenza del motore.

L'unità di comando della frizione automatizzata o del cambio automatizzato presenta un processore, che elabora segnali. Inoltre essa presenta una memoria in cui possono venire memorizzati e nuovamente richiamati i dati.

La figura 2 mostra nella metà di figura superiore un diagramma di numero di giri come funzione del tempo t e nella metà di figura inferiore un diagramma dell'angolo della valvola a farfalla Dk o della posizione del pedale del gas come funzione del tempo t.

Il pedale del gas viene azionato dallo stato non azionato nell'istante tG^ e nell'istante tQ2 raggiunge un valore stazionario x, che rimane sostanzialmente uguale per t >t G2 . Ha luogo perciò un processo di avviamento, che viene attivato per il fatto che il guidatore, con marcia inserita nel cambio, aziona il pedale del gas.

Nella metà di figura superiore sono rappresentati il numero di giri del motore nmot e il numero di giri di ingresso nget come funzione del tempo, ove le linee continue rappresentano il numero di giri di ingresso del cambio e le linee tratteggiate il numero di giri del motore. Sono rappresentate rispettivamente andamenti di curva differenti come funzione del tempo, ove l'associazione avviene come funzione della marcia inserita.

Esempio prima marcia:

Nell'istante tG1 viene azionato il pedale del gas e aumenta il numero di giri del motore. Successivamente il momento torcente trasmissibile dalla frizione viene aumentato e mediante la frizione in chiusura viene lentamente aumentato il numero di giri del cambio. Grazie alla sollecitazione del motore da parte della frizione in chiusura il motore viene frenato a un numero di giri secondo il valore n1 e rimane dapprima fermo su questo valore. Soltanto quando l'uguaglianza di numero di giri fra numero di giri del motore e numero di giri di ingresso del cambio è raggiunta in t1, aumenta nuovamente anche il numero di giri del motore.

Esempio terza marcia:

Nell'istante tG1 viene azionato il pedale del gas e aumenta il numero di giri del motore. Successivamente viene aumentato il momento torcente trasmissibile dalla frizione, e dalla frizione in chiusura viene lentamente aumentato il numero di giri del cambio. Grazie alla sollecitazione del motore da parte della frizione in chiusura, il motore viene frenato a un numero di giri secondo il valore n3 e rimane dapprima fermo su questo valore. Soltanto quando è raggiunta l'uguaglianza di numero di giri fra numero di giri del motore e numero di giri di ingresso del cambio in t-3, aumenta nuovamente anche il numero di giri del motore.

Esempio quinta marcia:

Nell'istante tG1 viene azionato il pedale del gas e aumenta il numero di giri del motore. Successivamente viene aumentato il momento torcente trasmissibile dalla frizione e dalla frizione in chiusura viene lentamente aumentato il numero di giri del cambio. Grazie alla sollecitazione del motore da parte della frizione in chiusura il motore viene frenato a un numero di giri secondo il valore n5 e rimane dapprima fermo su questo valore. Soltanto quando è raggiunta l'uguaglianza di numero di giri fra numero di giri del motore e numero di giri ingresso del cambio in t^, aumenta nuovamente anche il numero di giri del motore.

Si deve riconoscere che i valori n1, n3 e n5 sono di volta in volta differentemente grandi e il valore n1 è maggiore del valore n5. Poiché il motore termico dell'autoveicolo in caso di minore numero di giri ha un momento torcente minore, il guidatore nota, nel caso di una marcia di avviamento inserita troppo alta, che il momento torcente per l'accelerazione del veicolo è piccolo, cosicché egli cambia eventualmente verso il basso. Se egli invece desiderasse un momento torcente piccolo sulle ruote, allora egli cambierebbe eventualmente verso l'alto. L'uguaglianza di numero di giri fra numero di giri del motore e numero di giri di ingresso del cambio viene raggiunta più tardi dipendentemente dalla marcia.

Le rivendicazioni brevettuali depositate con la domanda sono proposte di formulazione senza pregiudizio per 1'ottenimento di ulteriore protezione brevettuale. La richiedente si riserva di rivendicare ancora ulteriori caratteristiche rese note finora soltanto nella descrizione e/o nei disegni.

I riferimenti impiegati in sottorivendicazioni rimandano all'ulteriore esecuzione dell'oggetto della rivendicazione principale mediante le caratteristiche della rispettiva sottorivendicazione; essi non sono da intendere come una rinuncia all'ottenimento di una protezione oggettiva autonoma per le caratteristiche delle sottorivendicazioni contenenti i riferimenti .

Gli oggetti di queste sottorivendicazioni formano però anche invenzioni autonome, che presentano una configurazione indipendente dagli oggetti delle precedenti sottorivendicazioni.

L'invenzione inoltre non è limitata allo/agli esempio/i di esecuzione della descrizione. Invece nell'ambito dell'invenzione sono possibili numerose variazioni o modifiche, in particolare tali varianti, elementi e combinazioni e/o materiali, che per esempio mediante combinazione o modifica di singole caratteristiche rispettivamente elementi o passi di procedimento, descritti nella descrizione generale e nelle forme di esecuzione nonché nelle rivendicazioni e contenuti nei disegni, sono inventivi e mediante caratteristiche combinabili conducono ad un nuovo oggetto o a nuovi passi di procedimento rispettivamente sequenze di passi di procedimento, anche per quanto riguarda procedimenti di fabbricazione, di prova e di lavoro.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il comando di una frizione automatizzata nella linea di azionamento di un autoveicolo con un cambio, con una unità di comando con una memoria per la generazione di segnali di comando, con almeno una unità di azionamento, comandabile dall'unità di comando, per l'azionamento della frizione, ove l'unità di comando rileva segnali di sensori e/o di altre unità elettroniche, e genera da ciò segnali di comando per il comando dell'azionamento della frizione, l'almeno una unità di azionamento presenta una unità di azionamento, caratterizzato dal fatto che l'unità di comando, con pedale del gas azionato, comanda il momento torcente trasmissibile dalla frizione in modo tale che risulti un numero di giri del motore per l'avviamento del veicolo in funzione dello stadio di marcia inserito nel cambio.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il momento torcente trasmissibile dalla frizione viene comandato in modo tale che il numero di giri del motore per l'avviamento del veicolo venga scelto in modo che il numero di giri del motore in caso di elevati stadi di marcia venga scelto piccolo e nel caso di bassi stadi di marcia venga scelto grande.
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che il numero di giri del motore per 1'avviamento del veicolo viene scelto differentemente grande per ciascuna marcia.
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che il numero di giri del motore per l'avviamento del veicolo per gruppi di marce viene scelto differentemente grande, ove le marce basse formano almeno un gruppo.
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che le marce alte formano almeno un gruppo.
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la prima marcia e la marcia indietro formano un gruppo. Si certifica la conformità della traduzione.