ITMI990301A1 - Sistema di cambio marce controllato elettronicamente per una trasmissione manuale - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

"Sistema di cambio di marce controllato elettronicamente per una trasmissione manuale"

DESCRIZIONE

SFONDO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema di cambiamento di marcia controllato o comandato elettronicamente per trasmissioni o cambi manuali di autoveicoli. Più particolarmente, la presente invenzione riguarda un sistema di cambiamento di marcia controllato elettronicamente per determinare una forza di sincronizzazione e per applicare livelli di forza variabili per impegnare una marcia selezionata di una trasmissione manuale sincronizzata.

Elettronica è stata integrata in molti sistemi automobilistici poiché i vantaggi di questi sistemi sono stati ben compresi. Nel campo dei treni di trasmissione, l'elettronica ha grandemente migliorato i sistemi di controllo dei motori a combustione interna, i sistemi di trasmissione o cambi automatici (trasmissioni idrauliche) e sistemi di trazione sulle quattro ruote. Nel passato si è assistito alla applicazione dell'elettronica in sistemi di innesti o frizioni. Molti di questi sistemi si sono rivelati inizialmente privi di successo a causa della mancanza di potenza nell'area di controllo. Dall'avvento del microprocessore e di altre tecnologie elettroniche avanzate, molti sistemi che in precedenza non potevano essere tecnologicamente realizzati, possono ora essere realizzati. Sistemi di frizione automatici sono ora articoli prodotti in varie categorie di piccole automobili europee.

Anche la trasmissione manuale, o ambio manuale, ha costituito oggetto della rivoluzione elettronica, ma solamente in tempi recenti. Benché le trasmissioni manuali puramente meccaniche siano ancora predominanti, cominciano a comparire nel mercato alcune trasmissioni, o cambi, manuali automatici. La maggior parte di questo sviluppo è stata focalizzata in Europa, in cui i fattori relativi al funzionamento-guida degli autoveicoli, tra cui l'economia del combustibile e le emissioni degli scarichi, sono di somma importanza.

Perciò, sussiste la necessità di una trasmissione in cui le operazioni di cambiamento di marcia possano essere controllate completamente elettronicamente, in maniera tale che non vi sia nessun collegamento meccanico tra il guidatore e il cambio (con l'esclusione della frizione). L'azionamento del cambio deve poter essere comandato da una leva di cambiamento delle marce elettronica accessibile per il guidatore. Vantaggi di un simile sistema di cambiamento di marce controllato o comandato elettronicamente includono rumore e vibrazione ridotti nell'abitacolo, aumentata protezione da errori di cambiamento di marcia del guidatore, più agevole specifica progettazione della sensazione di risposta della leva del cambio, più agevole posizionamento della leva del cambio e riduzione nel numero dei componenti del cambio. Inoltre, un sistema di cambiamento di marcia controllato o comandato elettronicamente fornisce un maggior controllo dell'impegno delle marce, al momento del cambiamento delle marce può essere determinata una forza ottimale per il cambiamento delle marce, gli sforzi di cambiamento delle marce possono compensare la temperatura del motore, e possono essere applicate forze di cambiamento di marce variabili per attuare il cambio delle marce o lo spostamento degli ingranaggi.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione consiste in un sistema di cambiamento di marce controllato o comandato elettronicamente per una trasmissione manuale sincronizzata di un autoveicolo. E' desiderabile che il sistema di cambiamento di marce abbia a consentire un maggior controllo dell'impegno delle marce determinando una forza di cambiamento di marce ottimale nel momento del cambio della marcia, regolando tale forza di cambiamento di marcia in base alla temperatura del motore, e applicando forze di cambiamento di marce variabili per completare un cambio di marcia.

Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, un sistema di cambiamento di marce controllato o comandato elettronicamente comprende una leva di cambiamento di marce azionabile manualmente per selezionare una marcia, un modulo di controllo della trasmissione collegato alla leva di cambiamento di marce per ricevere un segnale elettrico d'ingresso indicativo di una marcia selezionata ed un attuatore di movimento duale ricevente segnali di attivazione dal modulo di controllo della trasmissione per azionare un binario di cambiamento di marcia della trasmissione per impegnare la marcia selezionata. Il modulo di controllo della trasmissione include una routine di cambiamento di marcia i spostamento in uscita (shift-out) per traslare assialmente il binario di cambiamento di marcia da una posizione inmarcia corrente ad una posizione neutra o folle, una routine di cambiamento di marcia o spostamento trasversale (shift-across ) per far ruotare il binario di spostamento di marcia (se necessario) da una prima posizione neutra ad una seconda posizione neutra che si allinea con la posizione in- marcia per la marcia selezionata, ed una routine di cambiamento di marcia o spostamento in ingresso (shift-in) per azionare il binario di cambiamento di marcia o spostamento ad una posizione in-marcia selezionata. Più particolarmente, la routine di shift-in applica una forza di ingresso per compensare gioco dei sincronizzatori, determina e applica una forza di sincronizzazione e applica una forza finale minore per facilitare lo spostamento del binario di cambiamento di marcia alla posizione in-marcia.

Il modulo di controllo della trasmissione comprende un modulo di preselezione, un modulo di protezione e un modulo di interbloccaggio della frizione. Il modulo di preselezione consente al guidatore dei veicolo di selezionare la marcia desiderata successiva impiegando la leva del cambio, tuttavia, il sistema non procedendo al cambio di marcia finché la frizione non è stata disimpegnata. Il modulo di protezione sorveglia la velocità dell'albero e la velocità del veicolo, e quindi determina una condizione di cambiamento di marcia confrontando questi valori a valori di velocità predeterminati per la marcia selezionata. Durante una condizione di cambiamento di marcia inaccettabile, il modulo di protezione impedisce cambiamento o cambio di marcia. Da ultimo, un modulo di interbloccaggio della frizione sorveglia il binario di cambiamento di marcia e impedisce rilascio della frizione prima che il binario di cambiamento di marcia impegni la marcia selezionata mediante controllo di un dispositivo di interbloccaggio della frizione collegato tra il pedale della frizione e la frizione stessa.

Questi e ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno facilmente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata, dalle rivendicazioni e dai disegni.

BREVE DESCRIZIONE DEIDISEGNI

La Figura 1 è uno schema a blocchi illustrante i componenti basilari di un sistema di cambiamento di marcia controllato o comandato elettronicamente per una trasmissione o cambio manuale secondo la presente invenzione;

La Figura 2 è una illustrazione di un visualizzatore o display del guidatore che può essere impiegato in unione con il sistema di cambiamento di marce secondo la presente invenzione;

La Figura 3 è uno schema di una trasmissione manuale a binario singolo sincronizzata impiegata in una prima forma di realizzazione preferita del sistema di cambiamento di marce della presente invenzione;

La Figura 4A illustra una forza di cambiamento di marce impiegata per cambiare marcia a folle da una posizione in-marcia impiegando il sistema di cambiamento di marce secondo la presente invenzione;

La Figura 4B illustra una forza di cambiamento di marcia impiegata per il cambiamento di marcia da folle ad una posizione in-marcia impiegando il sistema di cambiamento di marce secondo la presente invenzione;

La Figura 5 è un diagramma illustrante il controllo di forza di un attuatore impiegante modulazione della larghezza degli impulsi nel sistema di cambiamento di marce secondo la presente invenzione;

La Figura 6 è uno schema a blocchi illustrante i componenti principali di un modulo di controllo di trasmissione o cambio del sistema di cambiamento di marce secondo la presente invenzione;

La Figura 7 è un diagramma di flusso illustrante le fasi per l'anello principale elabo-rante il modulo di controllo di trasmissione o cambio secondo la presente invenzione;

La Figura 8 è un diagramma di flusso illustrante le fasi per le misure di preselezione di cambiamento di marce o di protezione nella elaborazione del modulo di controllo di trasmissione secondo la presente invenzione;

La Figura 9 è un diagramma di flusso illustrante le fasi per l'elaborazione di cambiamento di marcia o spostamento in uscita (shift-out) del modulo di controllo di trasmissione o di cambio secondo la presente invenzione;

La Figura 10 è un diagramma di flusso illustrante le fasi per l'elaborazione di cambiamento di marcia o spostamento trasversalmente (shiftacross) del modulo di controllo di trasmissione o cambio secondo la presente invenzione;

Le Figure 11, 12 e 13 sono diagrammi di flusso illustranti le fasi per l'elaborazione di cambiamento di marcia o spostamento in dentro (shift-in) del modulo di controllo di trasmissione o cambio secondo la presente invenzione;

La Figura 14 è un diagramma di flusso illustrante una forma di realizzazione alternativa per una porzione delle fasi della elaborazione di cambiamento di marcia o spostamento in dentro (shift-in) del modulo di controllo di trasmissione o cambio secondo la presente invenzione;

La Figura 15 è un diagramma di flusso illustrante le fasi per l'elaborazione di cambiamento di marcia o spostamento eseguito (shift done) del modulo di controllo di trasmissione o cambio della presente invenzione; e

La Figura 16 è un diagramma di flusso illustrante le fasi di un sistema di controllo derivativo proporzionale impiegato per il sistema di cambiamento di marce secondo la presente invenzione .

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FORME DI

REALIZZAZIONE PREFERITE

Un sistema 10 di cambiamento di marce controllato o comandato elettronicamente per una trasmissione o cambio manuale in un autoveicolo è illustrato in Figura 1. Il sistema 10 di cambiamento di marce controllato elettronicamente include un modulo 20 di controllo della trasmis-sione, un attuatore 24 di movimento duale, una leva di cambiamento di marce o del cambio elet-tronica 26, un visualizzatore o display 40 del guidatore, ed una pluralità di sensori.

Una leva 26 del cambio elettronicamente adattata (ad esempio una barra di comando o cosiddetto joystick) costituisce il meccanismo di comando di cambiamento di marce primario, ed è impiegata dal guidatore per selezionare la marcia desiderata.

La leva 26 del cambio è isolata meccanicamente dalla trasmissione, la leva potendo essere posizionata ovunque entro l'abitacolo del veicolo. Posizionando sensori di posizione entro il complesso o leva, completo pedinamento elettronico della posizione della leva può essere monitorato mediante il modulo 20 di controllo della trasmissione. L'azione meccanica sulla leva del cambio limita il movimento a quello della configurazione a doppia "H" tipica degli odierni cambi manuali. La leva 26 del cambio non richiederà le forze di cambiamento di marcia talvolta elevate e inoltre sarà priva di varie vibrazioni suscettibili di essere trasmesse attraverso il piantone del cambio nella leva del cambio come ad esempio vibrazioni di innesto, di doppia col-lisione, di grattamento e altre vibrazioni generali del treno di trasmissione o potenza. Me-diante imitazione del metodo di cambiamento di marcia del medesimo tipo di quello di una trasmissione manuale meccanica (leva del cambio con configurazione a doppia H) è possibile per il guidatore mantenere il medesimo controllo apparente di quello della trasmissione manuale standard, senza che siano richieste regolazioni di guida) .

In una seconda forma di realizzazione alternativa, pulsanti sul volante possono servire come il meccanismo di selezione di marcia impiegato dal guidatore. I pulsanti possono sostituire la leva 26 del cambio oppure agire come un'opzione di selezione di marcia secondaria. Un gruppo di pulsanti avvia un cambiamento di marcia in salita alla marcia più alta successiva, mentre un secondo insieme o gruppo di pulsanti avvia un cambiamento di marcia o scalatura di marcia alla marcia inferiore successiva. Un commutatore o interruttore di "Neutral/Reverse" o Folle/Retromarcia separato impegnerà la posizione di neutro o folle quando premuto una volta e la posizione di retromarcia quando premuto una seconda volta. E' pure previsto che altre varie configurazioni (fisiche) di un meccanismo selettore di marce elettronico possano essere impiegate nel sistema 10 di cambiamento di marce secondo la presente invenzione.

Il visualizzatore o display 30 del guidatore fornisce ad un guidatore indicazioni visive della posizione 32 della leva del cambio, di operazioni raccomandate 34 della frizione, e di eventi di errori 36 di cambiamento di marcia. Una configurazione esemplificativa per il display 30 del guidatore che può essere posizionato sul cruscotto di un qualsiasi autoveicolo è rappresentata in Figura 2. Con riferimento a Figura 1, il sistema 10 di cambiamento di marcia include pure ingressi/uscite addizionali che trasmettono/ricevono segnali elettrici al/dal modulo 20 di controllo della trasmissione,, fra cui un sensore 42 della velocità del veicolo, un sensore 44 della velocità dell'albero, un sensore 46 di temperatura per determinare la temperatura dell'olio, un sensore 48 dello stato di accensione, un indicatore 49 di completamento di cambiamento di marcia per fornire al guidatore un segnale udibile in seguito al completamento di una richiesta di cambiamento di marcia ed un sensore 56 della posizione dell'attuatore.

Una frizione azionabile meccanicamente 50 (non rappresentata), includente un pedali 52 della frizione, funziona nel medesimo modo che con una trasmissione manuale meccanica tipica. Perché il guidatore abbia ad attuare cambiamento o spostamento alla marcia desiderata successiva, tuttavia, il pedale 52 della frizione deve essere completamente abbassato. Se la leva del cambio 26 è spostata fuori marcia con la frizione non disimpegnata, allora il cambio rimarrà in marcia e il visualizzatore 30 del guidatore indicherà tale errore di cambiamento di marcia. Una volta che la frizione sia stata disimpegnata, il cambiamento di marcia continuerà in base al comando dalla leva del cambio 26. La frizione deve rimanere disimpegnata sino al completamento del cambiamento di marcia. Mancanza a far ciò farà sì che abbia a intervenire un dispositivo 54 di interbloccaggio della frizione (che sarà ulteriormente discusso in seguito).

In una prima forma di realizzazione preferita, illustrata in Figura 3, il sistema 10 di cambiamento di marce è stato incluso nel cambio manuale New Venture Gear modello NV3500 che è un cambio a binario singolo con tutte le marce in avanti sincronizzate. La struttura a binario singolo di questo cambio facilita il montaggio dell 'attuatore 24. Montando l'attuatore 24 a movimento duale singolo (lineare/rotativo) direttamente sul binario 62 di cambiamento di marce, i componenti del piantone o colonna del cambio hanno potuto essere eliminati, fornendo così una riduzione del numero di parti (e una riduzione dei costi) . I veicoli di serie o di produzione desiderati per tale cambio includono automobili con la trazione sulle ruote posteriori, autocarri leggeri e veicolo cosiddetti d'utilità.

Questa prima forma di realizzazione preferita è stata realizzata nel cosiddetto camioncino "pickup" Chevrolet a 6 cilindri, 2WDC.

In questa prima forma di realizzazione, l'attuatore 24 è un attuatore a motore a movimento duale in grado di compiere uno spostamento lineare di /- 9 mm e uno spostamento rotazionale di /- 12 gradi. L'uscita della forza rotativa è tarata per un livello relativamente basso (ad esempio 50 libbre/pollice), poiché il movimento di incrocio o crossover del binario del cambio (movimento tra i piani di spostamento o cambiamento marcia) è di basso livello di forza. Il componente lineare dell'attuatore è di forza maggiore (cioè sino a 400 libbre) per adattare le forze maggiori richieste durante la sincronizzazione degli ingranaggi e il loro impegno. Dopo accurata considerazione, il sistema 10 di cambiamento di marce della forma di realizzazione preferita ha impiegato un attuatore elettromeccanico, invece di un attuatore idraulico, a causa della mancanza di una sorgente idraulica sufficiente già presente nel veicolo (alimentazione della frizione non sufficiente per entrambi i sistemi) tale da minimizzare il rumore della pompa (benché si tratti solamente di un cosiddetto "demo" veicolo, questo rumore può ancora essere obiettabile per un utente durante una marcia di prova) e per mantenere un sistema suscettibile di integrazione ad aggiunta o cosiddetto "add-on" privo di fluidi. L'esperto del ramo comprenderà facilmente che nella presente invenzione possono pure essere impiegati attuatori idraulici o altri tipi di attuatori.

Dal punto di vista dei guidatori, importanti aspetti relativamente all'eseguire un cambiamento di marcia completo (da una marcia attraverso folle nella marcia selezionata successiva) includono il tempo di cambiamento di mar-cia e la percezione del cambiamento di marcia.

Perché il sistema di cambiamento di marce 10 possa essere accettabile per il guidatore, i tempi di cambiamento delle marce devono essere uguali o inferiori a quelli di un cambiamento meccanico azionato da un normale guidatore. In altre parole, quando il guidatore sposta la leva del cambio, il cambio deve seguire, senza ritardo conformemente al movimento della leva. Per la prima forma di realizzazione preferita, un valore desiderato di 400 millisecondi al massimo {caso peggiore) è stato inizialmente impostato per realizzare tale traguardo. Il tempo totale è stato suddiviso nei seguenti sub-componenti principali:

Tempi di interventi Parziali di Cambiamento di Marcia Massimi Spostamento di Marcia a Neutro: 70 msec Incrocio o Crossover {se Richiesto): 50 msec Spostamento da Neutro a Inizio Sincronizzazione: 20 msec Sincronizzazione della Marcia Selezionata: 200 msec Impegno della Marcia Selezionata: 60 msec Il tempo di sincronizzazione di 200 ms è un valore di caso peggiore, come ad esempio un cambiamento di marcia a salto dalla 5<a >alla l<a >marcia. La maggior parte dei tempi di sincronizzazione dalla prima forma di realizzazione preferita della presente invenzione erano inferiori o più veloci di 200 millisecondi. Un cambiamento di marcia dalla 4<a >alla 5<a >marcia è stato realizzato con tempi di cambiamento da marcia a marcia completi inferiori a 200 millisecondi. La percezione di cambiamento di marcia include non solamente il tempo percepito per un cambiamento di marcia, me anche la piacevolezza del cambiamento di marcia. Tempo di sincronizzazione veloce può essere ottenuto con forze di sincronizzazione completamente applicate, ma conseguenze includono vari suoni di impegno brusco ("grattamento") e abuso dei sincronizzatori. Le condizioni del veicolo che si hanno durante il .cam-biamento di marcia determinano la forza di cambiamento di marcia applicata.

Il modulo 20 di controllo della trasmissione fornisce controllo degli attuatori e controllo di cambiamento di marcia, ed esegue pure calcoli della forza di cambiamento di marcia e routine di protezione. Il modulo 20 di controllo della trasmissione è un modulo a base di microcontrollore contenente gli appropriati canali A/D, contatori-temporizzatori, ingressi digitali, modulatori della larghezza degli impulsi (PWM) e EPROM. Elementi di pilotaggio o driver a ponte a H a MOSFET a bordo forniscono controllo bidirezionale delle porzioni lineare e rotativa dell 'attuatore . Per la prova, un'interfaccia SCI è prevista per la comunicazione con un elaboratore di bordo (laptop) che consente agevole prova nel-veicolo, agevole calibrazione e modificazione dei parametri.

Il modulo 20 di controllo della trasmissione calcola la forza di cambiamento di marcia ottimale richiesta perché l'attuatore 24 abbia a sincronizzare la marcia o gli ingranaggi entro tempi specificati. La formula standard impiegata nel calcolo è:

in

Fs = Forza di Sincronizzazione

Ir = Inerzia Riflessa della Marcia Selezionata μ = Coefficiente d 'Attrito Dinamico

Φ = Angolo del Cono dei Sincronizzatori

Rc = Raggio del Cono Medio dei Sincronizzatori Si = Velocità della Marcia Selezionata Prima della Sincronizzazione (Velocità dell'Al-bero d'ingresso Divisa per il Rapporto di Trasmissione)

S2 = Velocità della Marcia Selezionata Dopo Sincronizzazione (Velocità dell'Albero di Uscita)

Kt = Termini di Compensazione della Temperatura tg = Tempo di Sincronizzazione Desiderato Per la trasmissione manuale 60 di tipo NV3500 della prima forma di realizzazione preferita, l'angolo Φ dei coni dei sincronizzatori è di 6,5 gradi e Re per le cinque marce sincronizzate è di 41,61 non. In dipendenza dalla condizione del veicolo e dal modo operativo desiderato, il valore di ts, può variare dal valore massimo di 200 millisecondi in diminuzione al valore minimo che è impostato da una combinazione delle proprietà dei materiali dei sincronizzatori e dell'impegno di cambiamento o spostamento di marcia NVH.

Kt è normalmente una variabile lineare che è inversamente proporzionale alla temperatura dell'olio nella scatola ingranaggi o nel cambio. Poiché un sensore analogico della temperatura è più economico di un interruttore termico, la variazione della temperatura è suddivisa in due campi, cioè al di sopra e al di sotto di 30°F. Al di sotto di questa temperatura, la viscosità dell'olio aumenta e il termine K impiegato è 1,25 per compensare la forza di cambiamento di marcia addizionale richiesta per la sincronizzazione entro il quadro temporale desiderato. Al di sopra dei 30°F, il valore di K impiegato è 1,0. L'esperto del ramo può scegliere di implementare più di due campi di temperatura. E' pure previsto che possa essere impiegato un sensore di temperatura discreto o distinto e, perciò, l'esatta temperatura potrebbe essere inclusa specificatamente nel calcolo della forza.

Per ottenere una formula fornente il tempo totale di cambiamento di marcia, data la forza di cambiamento di marcia programmata, l'equazione (1) può essere risolta rispetto a ta, nella maniera seguente:

Nell 'ottimizzare i tempi di cambiamento di marcia relativamente alla velocità, questa equazione può essere impiegata con la forza di cambiamento di marcia programmata Fs per calcolare i tempi di sincronizzazione totali.

Per la presente invenzione, la Figura 4A mostra una tipica forza di cambiamento di marcia impiegata per attuare cambiamento di marcia nella scatola ingranaggi o nel cambio a folle o neutro da una posizione in-marcia. Si deve notare che questa forza di cambiamento di marcia è una costante lungo l'intera distanza dalla posizione in-marcia alla posizione neutra o di folle. Ciò è dovuto al piccolo carico avvertito durante questo tipo di cambiamento di marcia. La Figura 4B mostra la "mappa" della forza di cambiamento di marcia impiegata nell'attuare cambiamento di marcia dalla posizione folle ad una posizione in-marcia. Benché il livello di forza vari conformemente alle condizioni del veicolo e del cambio, la sagoma della curva è considerata per tutti i cambiamenti di marcia sincronizzati. Inizialmente, una forza di ingresso (ad esempio 100 libbre) viene applicata dall'attuatore 24 al binario 62 di cambiamento di marcia per spostare il manicotto di cambiamento di marcia ed i sincronizzatori per compensare i giochi dei sincronizzatori (i primi 2 mm di escursione del binario) . A questo punto, la forza calcolata dei sincronizzatori viene impiegata durante tutta la parte maggiore del completamento del cambiamento di marcia. Una forza finale inferiore (ad esempio 50 libbre) viene applicata vicino alla fine dell'escursione per evitare interferenza con la posizione di finecorsa sul binario di cambiamento di marcia. La forza di sincronizzazione, com'è rappresentato in Figura 4B, (tra 2 mm e 8,25 mm), viene calcolata mediante il modulo di controllo della trasmissione prima di ciascun cambiamento di marcia. Una quantità proporzionale di forza è quindi applicata all'attuatore 24 impiegando PWM {pulse width modulation) o modulazione della larghezza degli impulsi com'è rappresentato in Figura 5. Piena potenza dell'attuatore (ciclo di intermittenza o "duty cycle" del 100%) non viene mai impiegata nel sistema 10 di cambiamento di marce.

In Figura 6 è illustrata una panoramica dei componenti principali del modulo 20 di controllo della trasmissione. Un modulo di cambiamento di marcia o spostamento in uscita o di "shift-out" 92 riceve un segnale elettrico d'ingresso indicativo di una marcia selezionata dal-la leva del cambio 26. Per eseguire un completo cambiamento di marcia, il binario 62 di cambiamento di marce deve dapprima essere spostato dalla sua posizione in-marcia corrente ad una posizione neutra o folle in base ad un segnale elettrico trasmesso mediante il modulo shift-out 92. Successivamente, un modulo 94 di cambiamento di marcia o spostamento trasversale, o "shiftacross" (se necessario) trasmette un segnale elettrico per far ruotare il binario di cambiamento di marcia 62 ad un'altra posizione neutra che si allinea con la posizione in-marcia per la marcia selezionata, ed il modulo 96 di cambiamento di marcia o spostamento in dentro o "shift-in" trasmetterà un segnale elettrico per attivare o spostare il binario 62 di cambiamento di marcia nella posizione in-marcia selezionata. Com'è stato precedentemente discusso, lo spostamento in dentro comporta specificatamente tre forze di azionamento o attivazione, in modo tale che PWM varierà per includere un primo segnale elettrico indicativo di una forza d'ingresso, un secondo segnale elettrico indicativo della forza di sincronizzazione calcolata, ed un terzo se-gnale elettrico indicativo di una forza finale o d'estremità.

Un modulo di preselezione 97, collegato alla frizione 50, impedisce la trasmissione di questi segnali di attivazione finché il pedale 52 della frizione non è stato premuto. In aggiunta, un modulo di protezione 98 sorveglia la velocità dell'albero o degli alberi e la velocità del veicolo, e determina quindi una condizione di cambiamento di marcia confrontando questi valori di velocità con valori di velocità predeterminati. Durante una condizione di cambiamento di marcia inaccettabile, il modulo di protezione 98 impedisce trasmissione din questi segnali di attivazione all'attuatore 24. Da ultimo, un modulo 99 di interbloccaggio della frizione collega il dispositivo 54 di interbloccaggio della frizione e sorveglia l'attivazione del binario 62 di cambiamento di marcia e impedisce così rilascio della frizione prima che il binario 62 di cambiamento di marcia abbia ad impegnare la marcia selezionata.

Misure o provvedimenti di preselezione di cambiamento di marcia, protezione e interbloccaggio della frizione saranno ciascuna discussa più dettagliatamente. La preselezione del cambiamento di marcia consente al guidatore di sce-gliere la marcia desiderata successiva che deve essere impegnata impiegando la leva del cambio 26. La marcia preselezionata viene scelta spostando la leva del cambio alla posizione desiderata senza abbassare il pedale della frizione. Poiché il pedale della frizione non viene ancora abbassato, il sistema 10 di cambiamento di marce annota la marcia desiderata e attende il segnale della frizione per indicare che la frizione è stata disimpegnata. Questa preselezione può aver luogo in corrispondenza di un qualsiasi momento, mentre si è in una marcia qualsiasi, e con il veicolo muoventesi ad una qualsiasi velocità. Tale opzione è stata aggiunta per favorire l'implementazione di una trasmissione manuale automatizzata.

Una volta che la marcia nuova è stata selezionata, il display 30 del guidatore continuerà a visualizzare la marcia correntemente impe-gnata, indicando al tempo stesso la marcia nuova selezionata impiegando un indicatore lampeggian-te. Quando la frizione è stata disimpegnata, il sistema di cambiamento di marce 10 procede automaticamente a completare il desiderato cambiamento di marcia. Quando il pedale 62 della frizione viene abbassato per metà, il modulo di preselezione 97 istruisce l'attuatore 24 ad attuare spostamento in fuori della marcia a folle o neutro. Quando il pedale 62 della frizione raggiunge lo stato di completo abbassamento, il completamento del cambiamento di marcia viene realizzato impegnando la marcia preselezionata. Durante tutta questa sequenza, il modulo di protezione 98 sorveglia costantemente il veicolo ed il cambio (cioè la velocità dei veicolo, la velocità dell'albero) relativamente a condizioni operative di sicurezza.

Un suono o "beep" udibile indica al guidatore il completamento del cambiamento di marcia, la qual cosa segnalerà al guidatore che la frizione 50 può essere impegnata. Lo scopo dell'avviamento della sequenza di cambiamento di marcia quando il pedale 52 della frizione è abbassato solamente a metà è quello di fornire l'aspetto di un cambiamento di marcia percepito più veloce. Spostamento in fuori o shifting out della marcia quando la frizione 50 viene rilasciata non presenta alcun pericolo nè per il guidatore nè per il cambio.

Con una soluzione di controllo software, misure di protezione possono essere facilmente implementate nel modulo 20 di controllo della trasmissione. Il problema principale per un sistema di cambiamento di marce ad avviamento manuale è quello di attuare spostamento a marce quando le condizioni non sono sicure, o per il guidatore o per la meccanica del cambio. Con potenti attuatori, il guidatore avrà possibilità di intervento limitata una volta che sia stato comandato un cambiamento di marcia.

Le salature di marcia costituiscono una causa principale di abuso dei sincronizzatori e di usura eccessiva. Ad esempio, una scalatura di marcia dalla 5<a >marcia alla l<a >marcia a 55mph o miglia all'ora, determinerà sovraccarico dei sincronizzatori, con possibile grattamento o rottura. Il modulo di protezione 98 sorveglia le velocità del veicolo e le marce selezionate per garantire che cambiamenti di marcia non sicuri non siano mai avviati, escludendo così i comandi della leva del cambio. Per la presente invenzio-ne, il modulo 20 di controllo della trasmissione consentirà solamente impegno delle marce seguen-ti quando l'albero d'uscita della trasmissione si trova entro i campi seguenti:

Campo di Impegno di Marcia Sicuro (RPM dell’Albero d’Uscita) 1 <a >Marcia da 0 a 1250 rpm

2<a >Marcia da 0 a 2150 rpm

3<a >Marcia da 575 a 3575 rpm

4<a >Marcia da 800 a 5000 rpm

5<a >Marcia da 1100 a 6850 rpm

Retromarcia da 0 a 300 rpm

Controlli elettronici consentono pure di avere un dispositivo di bloccaggio di ingranaggi di retromarcia senza la necessità di prevedere componenti meccanici addizionali. I convenzionali componenti a molle e a camme non sono più richiesti. Questa funzione è realizzata sorvegliando la velocità del veicolo e le velocità degli alberi della trasmissione. Se il veicolo si sta muovendo in avanti con una velocità dell'albero d'uscita posteriore superiore a 300 rpm o giri per minuto, allora la logica di controllo non consente all 'attuatore di impegnare l'ingranaggio di retromarcia.

Alcuni dispositivi trans-assali e alcune trasmissioni non hanno sincronizzatori sull'ingranaggio di retromarcia, principalmente per ridurre i costi. Conseguentemente, quando è attuato rapidamente spostamento o cambiamento da un arresto di rotolamento a retromarcia, si verificherà grattamento a causa del fatto che l'albero d'uscita sta ancora ruotando leggermente o a causa del fatto che l'albero d'ingresso sta ancora ruotando leggermente. Il modulo 20 di controllo della trasmissione pedina entrambe le velocità degli alberi (d'ingresso e di uscita) per garantire che lo spostamento a retromarcia non venga eseguito durante tali condizioni di grattamento.

Una caratteristica di interbloccaggio della frizione è stata pure inclusa nel sistema per impedire accidentale e contemporaneo impegno della frizione e impegno di cambiamento di marcia. Poiché il guidatore mantiene controllo della frizione 50, il modulo deve garantire che errori del guidatore non abbiano a compromettere la sicurezza del sistema. Un dispositivo 54 di interbloccaggio della frizione è un solenoide della frizione che è inserito tra il pedale 52 della frizione e la frizione 50. Due interruttori della frizione sono impiegati per determinare quando il pedale 52 della frizione è stato abbassato approssimativamente per metà e anche quando la frizione 50 è quasi completamente abbassata. E' pure previsto che il dispositivo di interbloccaggio della frizione possa essere costituito da una valvola idraulica con un bypass unidirezionale o altro dispositivo simile consentente al guidatore di abbassare ulteriormente il pedale della frizione se l'interblocco è attivato.

Il modulo 99 di interblocco o interbloccaggio della frizione rileva la posizione continua del binario di cambiamento di marcia e attiva tale dispositivo 54 di interbloccaggio della frizione. Esso consente al cambiamento di marcia di iniziare solamente quando il pedale 52 della frizione è completamente abbassato. Se impegno di marcia è stato avviato e il pedale 52 della frizione è quindi rilasciato, allora il dispositivo 54 di interbloccaggio della frizione o impedirà il rilascio della frizione oppure rallenterà il rilascio della frizione per garantire il completamento del cambiamento di marcia. Questo dispositivo contiene una valvola di ritegno per consentire alla frizione 50 di essere abbassata anche quando il dispositivo 54 di interbloccaggio o interblocco della frizione è attivato. Esso non interferirà con l'azionamento della frizione 50 da parte del guidatore.

Le Figure 7-16 sono diagrammi di flusso illustranti una implementazione più dettagliata del modulo 20 di controllo della trasmissione in una prima forma di realizzazione preferita della presente invenzione. Il blocco iniziale o di avviamento 100 significa l'inizio della elaborazione dell'anello principale. Il blocco 102 indica la marcia corrente. Il blocco decisionale 104 determina se una nuova marcia è stata richiesta come indicato da un segnale elettrico d'ingresso della leva del cambio 26. Se è stata selezionata una marcia nuova, allora il blocco 106 commutata allo stato off l'indicatore a freccia di passaggio alla marcia superiore sul display 30 del guidatore prima di procedere alla routine di protezione 120. Se non è stata selezionata una marcia nuova, allora il blocco decisionale 108 determinerà se è richiesto un passaggio ad una marcia superiore. Se la velocità dell'albero supera un qualche criterio predeterminato indicativo della necessità di passare alla marcia immediatamente superiore, allora il blocco 110 commuta in accensione l'indicatore a freccia di passaggio alle marce superiori; diversamente, il blocco 112 commuta in spegnimento l'indicatore a freccia di passaggio alle marce superiori ma, in ogni caso, il flusso torna in-dietro alla elaborazione dell'anello principale nel blocco 100.

Facendo riferimento a Figura 8, la routine di protezione 120 include elaborazione per il modulo di protezione 98 e il modulo di preselezione 97. Il blocco 122 commuta allo stato on l'indicatore visivo per la marcia selezionata facendo lampeggiare l'anello attorno alla marcia corrispondente al display 30 del guidatore. Il blocco decisionale 124 facilita lo spostamento o cambiamento di marcia di preselezione rivalutando se è stata richiesta una marcia nuova. Se è stata selezionata una marcia nuova, allora il cicalino di completamento di cambiamento di marcia o altre segnalazioni di cambiamento di marcia sono commutati in spegnimento nel blocco 126 prima di continuare l'elaborazione nel blocco 122. D'altro canto, se non è stata selezionata una marcia nuova, allora il blocco decisionale 128 determina lo stato dell'accensione del veicolo. Quando l'accensione è in stato on, provve-dimenti o misure di protezione sono implementati nel blocco decisionale 130. Com'è stato precedentemente descritto, il blocco 130 relativo alle misure di protezione valuta le condizioni di cambiamento di marcia comparando la velocità dell'albero e la velocità del veicolo con valori predeterminati per la marcia selezionata. Se la velocità dell'albero e la velocità del veicolo rientrano entro i campi predeterminati accettabili, allora il blocco 132 commuta in spegnimento il cicalino di completamento di cambiamento di marcia e altre segnalazioni d'errore prima che al processo di cambiamento di marcia sia consentito di proseguire; diversamente, il simbolo d'errore visivo viene commutato in accensione e il simbolo di premere la frizione viene commutato in spegnimento sul display 30 del guidatore nel blocco 134. A causa di questo inaccettabile condizione di cambiamento di marcia, l'elaborazione dal blocco 134 ritorna al blocco 124.

Il blocco 132 continua il processo di cambiamento di marcia nel blocco decisionale 134 che valuta lo stato della frizione. Poiché il cambiamento di marcia non si verificherà finché il pedale della frizione non viene premuto (in una condizione di cambiamento di marcia accettabile), il guidatore può quindi preselezionare la marcia desiderata successiva impiegando la leva del cambio. Se la frizione non è premuta e si verifica una condizione di cambiamento di marcia accettabile, allora il blocco 136 fa lampeggiare il simbolo di abbassamento della frizione e rinvia l'elaborazione al blocco 124. La logica d'anello consente al guidatore di preselezionare la marcia desiderata successiva. Viceversa, se il pedale della frizione è stato premuto in una condizione di cambiamento di marcia accettabile, il blocco 138 commuta allo stato off il simbolo di abbassamento della frizione e attiva il dispositivo di interbloccaggio della frizione. L'elaborazione di cambiamento di marcia fisica inizia nella routine di shift-out 150.

Tornando al blocco 130, quando l'accensione è off, il cicalino di completamento di cambiamento di marcia e altre segnalazioni di cambiamento di marcia sono commutati allo stato off o in spegnimento nel blocco 140. Successivamente, il blocco decisionale 142 determina se la marcia selezionata successiva è folle, e, se è così, ritorna alla routine dell'anello principale nel blocco 100. Se la marcia selezionata successiva non è neutro o folle, e la velocità del veicolo è zero, allora il blocco decisionale 144 dirige il flusso alla routine di protezione del blocco 120; mentre se la velocità del veicolo è diversa da zero, allora l'elaborazione continua nella routine di shift-out 150.

La routine di shift-out 150, com'è rappresentato in Figura 9, genera il segnale per attivare il binario di cambiamento di marcia dalla sua posizione in-marcia corrente ad una posizione folle o neutra. Il blocco decisionale 152 determina se il binario di cambiamento di marcia si trova in una posizione neutra e, se è così, si muove alla routine 160 di "shift-across ". Tuttavia, se il binario di cambiamento di marcia non si trova in una posizione neutra o folle, allora viene trasmesso un segnale elettrico per spostare il binario di cambiamento di marcia ad una posizione neutra o folle nel blocco 154. Il blocco decisionale 154 garantisce che il binario di cambiamento di marcia abbia a raggiunto la sua posizione neutra desiderata prima di arrestare la trasmissione del segnale elettrico all'attuatore 24 nel blocco 158. Uno schema di controllo derivativo proporzionale, com'è rappresentato in Figura 16, è impiegato per ottenere la posizione dell'attuatore in corrispondenza della sua posizione neutra desiderata. Il blocco 158 continua il processo di cambiamento di marcia nella routine 160 di shift-across.

In Figura 10, la routine 160 di shiftacross trasmette un segnale elettrico (se necessario) per far ruotare il binario di cambiamento di marcia ad un'altra posizione neutra che si allinea con la posizione in-marcia della marcia selezionata. Ad esempio, se il binario di cambiamento di marcia si trova correntemente nella posizione neutra o folle B (corrispondente alla 3<a >e alla 4<a >marce), allora esso deve essere fatto ruotare in senso orario alla posizione neutra o folle A se la marcia selezionata è o la l<a >o la 2<a >marcia. Il blocco decisionale 162 determina se la marcia selezionata è neutra o folle e, se è così (poiché il binario di cambiamento di marcia non deve essere azionato) si sposta alla routine 190 di "shift-in". Tuttavia, se il binario di cambiamento di marcia non si trova in una posizione neutra, allora il blocco decisionale 164 determina se la nuova marcia seleziona-ta è la l<a >o la 2<a >marcia. Se la marcia selezionata è la l<a >o la 2<a >marce, allora il blocco decisionale 166 determina se il binario di cambiamento di marcia si trova in posizione neutra A. Se il binario di cambiamento di marcia si trova correntemente nella posizione neutra A, allora l'elaborazione passa alla routine 190 di shiftin o di spostamento-cambiamento di marcia in dentro; diversamente, la posizione neutra viene impostata a (X=)A nel blocco 168 e l'elaborazione continua nel blocco 180. Se la marcia selezionata non è la l<a >marcia o la 2<a >marcia, allora il blocco decisionale 170 determina se la marcia selezionata è la 3<a >marcia o la 4<a >marcia. Se la marcia selezionata è la 3<a >o la 4<a >marcia, allora il blocco decisionale determina se il binario di cambiamento di marcia si trova nella posizione neutra B. Se il binario di cambiamento di marcia si trova correntemente nella posizione neutra B, allora l'elaborazione si sposta alla routine 190 di shift-in; diversamente, la posizione neutra viene impostata a (X=)B nel blocco 174 e l'elaborazione continua nel blocco 180. Se la marcia selezionata non è la 3<a >marcia o la 4<a >marcia, allora il blocco 176 assume che la marcia selezionata sia la 5<a >marcia o la retromarcia. Il blocco decisionale 178 de-termina se il binario di cambiamento di marcia si trova nella posizione neutra C. Se il binario di cambiamento di marcia si trova attualmente nella posizione neutra C, allora l'elaborazione si sposta alla routine 190 di shift-in; diversamente la posizione neutra viene impostata a (X=)C nel blocco 179 e prosegue l'elaborazione nel blocco 180.

Il blocco 180 trasmette un segnale elettrico per far ruotare il binario di cambiamento di marcia alla posizione x che è stata impostata. Il blocco decisionale 182 garantisce che il binario di cambiamento di marcia sia stato fatto ruotare alla posizione x e, se non lo è stato, rinvia l'elaborazione al blocco 180. Nuovamente, uno schema di controllo derivativo proporzionale, come quello rappresentato in Figura 16, viene impiegato per ottenere la posizione dell'attuatore nella sua posizione neutra desiderata. Dopo che il binario di cambiamento di marcia ha raggiunto la posizione frizione, l'attuatore è commutato allo stato off nel blocco 184 prima di spostarsi alla routine 190 di shift-in.

Facendo riferimento a Figura 11, la routine 190 di shift-in genera un segnale per attivare il binario di cambiamento di marcia alla posizione in-marcia selezionata. Il blocco deci-sionale 192 determina se la marcia selezionata è folle e, se è così (poiché il binario di cambiamento di marcia non deve essere azionato) si sposta alla routine di shift done o cambiamento di marcia eseguito 270. Tuttavia, se la marcia selezionata non è folle, allora il numero di giri al minuto dell'albero d'ingresso o RPM (ISS) e il numero di giri al minuto dell'albero di uscita o RPM (OSS) sono calcolati nel blocco 194. In base a quale ingranaggio è stato selezionato, il blocco decisionale 196 determina se il movimento della forcella dell'attuatore sarà in avanti o all'indietro per entrare in marcia. Nel blocco 198 il movimento della forcella viene impostato a retromarcia {quando la marcia selezionata è 1, 3 o 5), mentre nel blocco 200 il movimento della forcella viene impostato a "in avanti"; ma in ogni caso, l'elaborazione continua al blocco 202. Il blocco 202 ricerca varie costanti, tra cui la costante di velocità (Kl), la costante di forza al di sopra di 30° (K2), la costante di forza al di sotto di<' >30° (K3), la forza di sin-cronizzazione minima, etc. che sono memorizzate in una EPROM associata con il modulo 20 di controllo della trasmissione. Il blocco 204 calcola il differenziale di RPM tra l'albero d'ingresso e l'albero di uscita prima di continuare l'elaborazione nel blocco 206 di Figura 12. Successivamente al blocco 206, il blocco decisionale 208 valuta la temperatura dell'olio del motore del veicolo. Se la temperatura dell'olio supera 30°F, allora il blocco 210 calcola la forza di sincronizzazione impiegando K2. Successivamente, il blocco decisionale 212 determina se questa forza di sincronizzazione calcolata super un valore di forza minima predeterminato. Se è così, allora l'elaborazione procede al blocco 222; ma diversamente la forza di sincronizzazione è impostata a questa forza minima nel blocco 214 prima di muoversi al blocco 222. Analogamente, quando la temperatura dell'olio è inferiore a 30°F, allora il blocco 216 calcola la forza di sincronizzazione impiegando K3 . Il blocco decisionale 218 determina se questa forza di sincronizzazione calcolata supera un valore di forza minimo e, se è così, procede quindi al blocco 222. Diversamente, la forza di sincroniz-zazione viene impostata a questa forza minima nel blocco 220 prima di spostarsi al blocco 222. Nel blocco 222, viene impostato un temporizzatore di shift- in o cambiamento di marcia-spostamento in dentro, il binario di cambiamento di marcia viene rilasciato e PWM viene impostato per avviare azionamento lineare del binario di cambiamento di marcia per una forza d'ingresso predeterminata. Un sensore recupera la posizione del binario di cambiamento di marcia nel blocco 224 per la valutazione della posizione del binario di cambiamento di marcia rispetto ad una distanza d'ingresso predeterminata nel blocco decisionale 226. Se il binario di cambiamento di marcia è oltre questa distanza d'ingresso, allora l'elaborazione si sposta al blocco 230; diversamente, il blocco decisionale 228 ricerca il tempo di shift-in trascorso. Se il tempo trascorso è inferiore a 12 ms, allora l'elaborazione ritorna al blocco 224, ma se il tempo trascorso è superiore a 12 ms, allora procede al blocco 230. Il blocco 230 inizia applicando la forza di sincronizzazione calcolata al binario di cambiamento di marcia impostando l'uscita di PWM al valore d'uscita corrispondente. Il blocco 232 fornisce la transizione a Figura 13.

Un sensore recupera la posizione del binario di cambiamento di marcia nel blocco 234 per una valutazione della posizione del binario di cambiamento di marcia rispetto ad una distanza di sincronizzazione predefinita nel blocco decisionale 236. Se il binario di cambiamento di marcia non ha ancora ottenuta questa distanza, allora il blocco decisionale 238 valuta il tempo di shift-in trascorso. Un tempo trascorso inferiore a 400 ms rinvia l'elaborazione al blocco 234 ma, diversamente, il tempo trascorso indica un errore nel processo di cambiamento di marcia e pertanto il flusso è al blocco decisionale 240. Nel blocco 240, un tempo trascorso inferiore a 480 ms interrompe l'uscita di PWM nel blocco 242 prima di ritornare al blocco 234. Tuttavia, un tempo trascorso superante 480 ms determina passaggio al blocco decisionale 244. Nuovamente, viene valutato il tempo di shift-in trascorso, un tempo trascorso inferiore a 850 ms impostando l'uscita di PWM ad un valore massimo nel blocco 246 prima di ritornare al blocco 234; diversamente, l'elaborazione procede al blocco 264. Il blocco 264 commuta allo stato off PWM, imposta il freno, rilascia il dispositivo di interblocco della frizione e ripristina i tempo-rizzatori di shift-in e di fine, prima di ritornare alla routine dell'anello principale nel blocco 100.

Quando il binario di cambiamento di marcia ha raggiunto la distanza di sincronizzazione, il blocco 250 avvia un temporizzatore di fine e imposta l'uscita di PWM per produrre una forza finale che è la forza terminale per spostare il manicotto in marcia. Un sensore recupera la posizione del binario di cambiamento di marcia nel blocco 252 per una valutazione del fatto se il binario di cambiamento di marcia ha impegnato la marcia selezionata nel blocco decisionale 254. Se la marcia selezionata è impegnata, allora il blocco 256 commuta in spegnimento PWM, imposta il freno e ripristina i temporizzatori di "shift-in" e fine, prima di procedere alla routine 270 di "shift done" o cambiamento di marcia eseguito. Se la marcia selezionata non è impegnata, allora il blocco decisionale 258 valuta il tempo di shift-in trascorso. L'elaborazione procede al blocco 264 se il tempo supera 980 ms, ma diversamente si sposta al blocco decisionale 260 per valutare il tempo finale. Se il tempo finale trascorso supera 100 ms, allora il blocco 262 imposta l'uscita di PWM per generare una forza finale superiore (ad esempio 200 libbre) che garantisce che la marcia sia impegnata, e ritorna quindi al blocco 252; diversamente, tuttavia, ritorna direttamente al blocco 252.

In Figura 14 è illustrata una forma di realizzazione alternativa per il procedimento precedentemente descritto di Figura 13. In questa forma di realizzazione si verifica elaborazione identica tranne per quanto rappresentato nei blocchi 266 e 268 (simili ai blocchi 234 e 236, rispettivamente, in Figura 13). Piuttosto che focalizzarsi sullo spostamento del binario di cambiamento di marcia, questa soluzione confronta la velocità dell'albero di ingresso con la velocità dell'albero d'uscita per determinare quando si verifica sincronizzazione. Un sensore recupera le velocità dell'albero d'ingresso e dell'albero d'uscita nel blocco 266 per un confronto di questi valori nel blocco decisionale 268 ma peraltro l'elaborazione continua come illustrato in Figura 13.

Il cambiamento di marcia è fisicamente completo, ma vi sono alcune funzioni di supervisione che devono essere completate nella routine 270 di shift done o cambiamento di marcia effettuato come è rappresentato in Figura 15. Il blocco 272 commuta in spegnimento o allo stato off il dispositivo di interblocco della frizione, commuta allo stato off l'indicatore d'errore, genera un segnale udibile dal cicalino di completamento di cambiamento di marcia, commuta allo stato off l'indicatore visivo per la marcia precedentemente selezionata, e commuta allo stato on l'indicatore visivo per la marcia correntemente o attualmente selezionata. Il blocco decisionale 274 determina se è stata selezionata una marcia nuova. Se è stata selezionata una marcia nuova, allora la segnalazione di rilascio dell'innesto viene commutata allo stato off nel blocco 276 e l'elaborazione continua nella routine di protezione 120; tuttavia, in caso contrario, lo stato della frizione viene controllato nel blocco decisionale 178. Quando la frizione non è stata rilasciata, una segnalazione di rilascio frizione vien fatta lampeggiare per il guidatore nel blocco 280 e l'elaborazione ri-torna al blocco 274. Tuttavia, quando la frizio-ne è stata rilasciata, la segnalazione di rila-scio della frizione viene commutata allo stato off nel blocco 282. Se la marcia precedentemente selezionata era folle come determinato dal blocco decisionale 284, allora l'elaborazione ritorna alla routine dell'anello principale nel blocco 100; diversamente, un ritardo di tempo è fornito nel blocco 286 per consentire alla frizione di impegnarsi e alla linea di trasmissione di assestarsi. Se una marcia nuova viene selezionata durante questo tempo di ritardo, allora il blocco decisionale 288 interrompe il ritardo e ritorna alla routine dell'anello principale nel blocco 100. Se non è selezionata alcuna Procedimento nuova, allora il ritardo non vinee interrotto e il blocco decisionale 290 verifica che le velocità d'ingresso e di uscita sono correlate alla marcia impegnata. Nel funzionare appropriatamente, le segnalazioni d'errore sono commutate in spegnimento nel blocco 290 e il flusso ritorna indietro alla routine d'anello principa-le 100; mentre se il funzionamento non è appropriato, allora segnalazioni d'errore sono eccitate nel blocco 294 prima di ritornare alla routine 100 dell'anello principale.

Da ultimo, la struttura dei sincronizzato-ri deve essere accuratamente considerata in un qualsiasi schema di cambiamento di marcia automatizzato e in particolare per il sistema di cambiamento di marcia secondo la presente invenzione. Mentre un cambio per un normale cambiamento di marcia meccanico è concepito per forze di cambiamento di marcia tipiche specificate ed in caso peggiore specificate e create dal guidatore e dalle leva del cambio, l'aggiunta di attuatori idraulici o elettromeccanici può introdurre forze di cambiamento di marcia superiori a e oltre quelle previste dalla struttura originale. Mancanza ad analizzare appropriatamente le forze e le densità di energia presenti nel sincronizzatore, può portare a prematura usura dei sincronizzatori e a condizioni di grattamento.

I tempi di cambiamento di marcia ideali per il sistema 10 di cambiamento di marcia dovrebbero essere quanto più piccoli possibili, ad esempio <50ms. Ciò fornirebbe un sistema in cui non sarebbe percepito alcun ritardo nel come la trasmissione risponde a comandi del guidatore impartiti attraverso la leva del cambio. In sistemi di trasmissione manuali completamente automa-tizzati, interruzione di coppia sono estremamente apprezzabili, in particolare rispetto ad una trasmissione automatica convenzionale. Per approssimarsi a questi temi di cambiamento di mar-cia alquanto ideali, i tempi di sincronizzazione (solamente una parte del tempo di cambiamento di marcia totale) dovrebbero essere estremamente piccoli. L'impiego di un potente attuatore (idraulico) potrebbe ottenere tale traguardo con o senza rumori di impegno sgradevoli. Tuttavia, se densità di energia continuamente elevate appaiono sui coni dei sincronizzatori per tutti i cambiamenti di marcia, allora eccessiva usura assiale sui sincronizzatori avrà come conseguenza vita e prestazioni ridotte.

L'usura dei sincronizzatori è principalmente una funzione dei tipo di materiale di rivestimento d'attrito dei sincronizzatori e della densità di energia dell'attrito incontrato.. Alcuni tipici materiali sono costituiti da rivestimenti d'attrito di ottone, carta, molibdeno e sinterizzati. Se forze di cambiamento di marcia superiori al normale sono presenti nel sistema 10 di cambiamento di marce, allora il tipo di materiale dei sincronizzatori deve essere riconsiderato. L'ottone ha proprietà di usura sulla estremità inferiore delle curve delle prestazioni, mentre il materiale sinterizzato ha caratteristiche di usura estremamente buone. La prima forma di realizzazione della presente invenzione ha impiegato il medesimo sincronizzatore che era presente nella versione di produzione della trasmissione, che era di bronzo sinterizzato. Nessun problema addizionale si è verificato a causa delle forze di cambiamento di marcia potenzialmente più elevate impiegate sul sistema 10 di cambiamento di marce. Se fosse impiegata carta, allora la struttura dei sincronizzatori richiederebbe riconsiderazione.

Si deve ricordare il fatto che questo sistema di cambiamento di marcia opera funzionalmente come una trasmissione manuale meccanica, e pertanto non vi è alcun controllo elettronico del motore o controllo elettronico della frizione associato con tale sistema. Perciò, quando vengono eseguiti i cambiamenti di marcia, non solamente il guidatore controlla la frizione, ma inoltre il guidatore deve pure impiegare durante i cambiamenti di marcia il pedale dell'acceleratore. In seguito a rilascio della frizione, il guidatore deve ancora azionare l'acceleratore per impedire ritorni di fiamma del motore. E' previsto che il sistema 10 di cambiamento di marce della presente invenzione possa essere integrato con un sistema di frizione automatica e altri sistemi di controllo del motore.

Benché forme di realizzazione specifiche siano state illustrate e descritte dettagliatamente per illustrare i principi della presente invenzione, si comprenderà che l'invenzione può essere incorporata diversamente senza allontanarsi da questi principi. Come risulterà evidente agli esperti del ramo, il sistema 10 di cambiamento di marcia può essere incorporato in vari tipi di trasmissioni manuali. Ad esempio, una trasmissione impiegante una struttura a tre binari potrebbe utilizzare il medesimo controllo software con piccole modifiche per trasmettere segnali di attivazione a ciascuno di tre attuatori che sono accoppiati ad un binario corrispondente. Il numero e tipo di attuatore (i) impiegato (i), come pure l'integrazione con la frizione per il sistema di cambiamento di marcia della presente invenzione possono variare in dipendenza dalla configurazione della trasmissio-ne. In aggiunta, modificazioni meccaniche possono essere apportate alla scatola del cambio per migliorare i tempi di cambiamento di marce, ivi compreso l'impiego di sincronizzatori a doppi coni e attuatori perfezionati. Per la maggior parte delle applicazioni manuali automatizzate, saranno impiegati cambi più piccoli di quello impiegato per il sistema di cambiamento di marce della prima forma di realizzazione. Benché questo cambio sia stato specificatamente progettato per un'applicazione in un autocarro leggero o furgoncino, la maggior parte delle applicazioni manuali automatizzate sono basate sulle classi o categorie di automobili di dimensioni piccole e medie. Questa riduzione nelle dimensioni della scatola del cambio significa più basse inerzie degli ingranaggi, degli alberi e della frizione, il che si traduce in minori carichi di sincro-nizzazione. Addizionalmente, le dimensioni· degli attuatori vengono ridotte. L'esperto del ramo comprenderà facilmente da tale discussione e dai disegni e dalle rivendicazioni accluse che vari cambiamenti, modifiche e varianti possono essere apportate in esse senza allontanarsi dallo spi-rito e ambito protettivo dell'invenzione come definiti nelle seguenti rivendicazioni.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per supportare un sistema di cambiamento di marcia controllato elettronicamente per una trasmissione di un autoveicolo, avente una leva del cambio per selezionare una marcia ed un attuatore, comprendente: un modulo di avviamento collegato a detta leva del cambio per ricevere un segnale elettrico d'ingresso indicativo di detta marcia selezionata e per trasmettere un primo segnale elettrico indicativo di una forza di ingresso; un modulo di sincronizzazione collegato a detto modulo di avviamento per determinare una forza di sincronizzazione e per trasmettere un secondo segnale elettrico indicativo di detta forza di sincronizzazione; e un modulo di terminazione collegato a detto modulo di sincronizzazione per trasmettere un terzo segnale elettrico indicativo di una forza finale, per cui l'attuatore attiva un binario di cambiamento di marcia della trasmissione in base a detto primo segnale, a detto secondo segnale e a detto terzo segnale.
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre: una frizione collegata alla trasmissione, avente una leva della frizione ed un dispositivo di interblocco della frizione collegato tra detto pedale della frizione e detta frizione; e un modulo di interblocco della frizione collegato a detto dispositivo di interblocco della frizione per impedire rilascio della frizione prima che detto binario di cambiamento di marcia impegni detta marcia selezionata mediante monitoraggio dell'azionamento di detto binario di cambiamento di marcia.
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, comprendente un modulo di preselezione collegato all'attuatore e a detta frizione per impedire la trasmissione di detto primo segnale, di detto secondo segnale e di detto terzo segnale finché detto pedale della frizione è abbassato.
4. 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre: un modulo di protezione collegato alla trasmissione per monitorare la velocità di un albero della trasmissione e la velocità del veicolo, per determinare una condizione di cambiamento di marcia comparando detta velocità di detto albero e detta velocità di detto veicolo con una velocità dell'albero predeterminata ed una velocità del veicolo predeterminata, per detta marcia selezionata, per cui detto modulo di protezione impedisce a detto primo segnale, a detto secondo segnale e a detto terzo segnale di essere trasmessi durante una condizione di cambiamento di marcia inaccettabile.
5. 5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre: un modulo di cambiamento di marcia in fuori (shift-in) collegato alla leva del cambio per ricevere detto segnale elettrico d'ingresso e per trasmettere un segnale di cambiamento di marcia in fuori, per cui l'attuatore aziona detto binario di cambiamento di marcia da una posizione di marcia corrente ad una prima posizione folle in base a detto segnale di cambiamento di marcia in fuori; e un modulo di cambiamento di marcia trasversale (shift-across ) collegato a detto modulo di cambiamento di marcia in fuori per trasmette-re un segnale di cambiamento di marcia trasversale, per cui l'attuatore aziona detto binario di cambiamento di marcia da detta prima posizione folle ad una seconda posizione folle in base a detto segnale di cambio di marcia trasversale .
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta forza di sincronizzazione è determinata impiegando un primo termine di compensazione di temperatura quando una temperatura dell'olio è superiore ad una soglia di temperatura dell'olio ed un secondo termine di compensazione di temperatura quando detta temperatura dell'olio è inferiore a detta soglia di temperatura dell'olio.
7. 7. Apparecchiatura per supportare un sistema di cambiamento di marcia controllato elettronicamente per una trasmissione manuale a marce multiple di un autoveicolo comprendente: una leva del cambio azionabile manualmente per selezionare una marcia; un modulo di avviamento collegato a detta leva del cambio per ricevere un segnale elettrico d'ingresso indicativo di detta marcia selezionata e per trasmettere un primo segnale elettrico indicativo di una forza d'ingresso; un modulo di sincronizzazione collegato a detto modulo di avviamento, per determinare una forza di sincronizzazione per trasmettere un secondo segnale elettrico indicativo di detta forza di sincronizzazione; un modulo di termine collegato a detto modulo di sincronizzazione per trasmettere un terzo segnale elettrico indicativo di una forza finale; e un attuatore a movimento duale collegato ad un binario di cambiamento di marcia della trasmissione, sensibile a detto primo segnale, a detto secondo segnale e a detto terzo segnale per azionare detto binario di cambiamento di marcia per impegnare detta marcia selezionata.
8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, comprendente inoltre; una frizione azionabile meccanicamente collegata alla trasmissione avente un pedale della frizione e un dispositivo di interblocco della frizione collegato tra detto pedale della frizione e detta frizione; e un modulo di interblocco della frizione collegato a detto dispositivo di interblocco della frizione per impedire rilascio della fri-zione prima che detto binario di cambiamento di marcia impegni detta marcia selezionata mediante monitoraggio dell'azionamento di detto binario di cambiamento di marcia.
9. 9. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 8, comprendente inoltre: un modo di preselezione collegato a detto attuatore e a detta frizione per impedire la trasmissione di detto primo segnale, di detto secondo segnale e di detto terzo segnale finché detto pedale della frizione non viene abbassato.
10. 10. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, comprendente inoltre: un modulo di protezione collegato alla trasmissione per monitorare almeno una velocità di un albero della trasmissione e una velocità del veicolo e per determinare una condizione di cambiamento di marcia comparando detta velocità di detto albero e detta velocità di detto veicolo con un intervallo accettabile predeterminato di velocità dell'albero per detta marcia selezionata e un intervallo o campo accettabile predeterminato di velocità del veicolo per detta marcia selezionata, per cui detto modulo di pro-tezione impedisce a detto primo segnale, detto secondo segnale e a detto terzo segnale di essere trasmessi quando una detta velocità di detto albero cade al di fuori di detto intervallo o campo accettabile predeterminato di velocità dell'albero e detta velocità del veicolo cade al di fuori di detto intervallo o campo accettabile predeterminato di velocità del veicolo.
11. 11. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, comprendente inoltre: un modulo di cambiamento di marcia in fuori (shift-out) collegato a detta leva del cambio per ricevere detto segnale d'ingresso per trasmettere un segnale di cambiamento di marcia in fuori, per cui detto attuatore trasla assialmente detto binario di cambiamento di marcia da una posizione di marcia corrente ad una prima posizione folle in base a detto segnale di cambiamento di marcia in fuori; e un modulo di cambiamento di marcia trasversale ,(shift-across ) collegato a detto modulo di cambiamento di marcia in fuori per trasmettere un segnale di cambiamento di marcia trasversale, per cui detto attuatore fa ruotare detto binario di cambiamento di marcia da detta prima posizione neutra ad una seconda posizione neutra in base a detto segnale di cambiamento di marcia trasversale.
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui detta forza di sincronizzazione è determinata impiegando un primo termine di compensazione di temperatura quando una temperatura dell'olio è superiore ad una soglia di temperatura dell'olio ed un secondo termine di compensazione di temperatura quando detta temperatura dell'olio è inferiore a detta soglia di temperatura dell'olio.
13. 13. Procedimento per cambiare marcia in un sistema di cambiamento di marcia controllato elettronicamente per una trasmissione di un autoveicolo, detto procedimento comprendendo le fasi di determinare una forza di sincronizzazione per traslare un binario di cambiamento di marcia della trasmissione da una posizione folle in una posizione in marcia selezionata; applicare una forza d'ingresso per spostare detto binario di cambiamento di marcia da detta posizione folle a detta posizione di presincronizzazione, così da compensare il gioco dei sincronizzatori, applicare detta forza di sincronizzazione per azionare detto binario di cambiamento di marcia da detta posizione di pre-sincronizzazione a detta posizione in-marcia selezionato; e applicare una forza finale per facilitare lo spostamento di detto binario di cambiamento di marcia in detta posizione in-marcia selezionata.
14. 14. Procedimento secondo la rivendicazione 13, comprendente inoltre le fasi di: selezionare una marcia impiegando una leva del cambio azionabile manualmente, detta marcia essendo associata con detta posizione in-marcia selezionata per detto binario di cambiamento di marcia nella trasmissione; e abbassare una frizione azionabile meccanicamente per avviare cambiamento di marcia, prima della fase di determinare una forza di sincronizzazione.
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazio-ne 14, in cui detta frizione azionabile meccanicamente include meccanicamente include un meccanismo di interblocco della frizione per impedire rilascio di detta frizione prima che detto binario di cambiamento di marcia si trovi in detta posizione in-marcia selezionata.
16. 16. Procedimento secondo la rivendicazione 13 comprendente inoltre le fasi di: monitorare una velocità di un albero della trasmissione ed una velocità del veicolo; determinare una condizione di cambiamento di marcia comparando detta velocità di detto albero e detta velocità di detto veicolo con una velocità dell'albero predeterminata ed una velocità del veicolo predeterminata per detta marcia selezionata; e impedire cambiamento di marcia durante una condizione di cambiamento di marcia no accettabile .
17. 17. Procedimento secondo la rivendicazione 13, comprendente inoltre le fasi di: azionare detto binario di cambiamento di marcia da una posizione in-marcia corrente ad una prima posizione folle; e azionare detto binario di cambiamento di marcia ad una seconda posizione neutra, per cui detto binario di cambiamento di marcia può esse-re azionato da detta seconda posizione neutra a detta posizione in-marcia selezionata, prima della fase di applicare detta forza di ingresso.
18. 18. Procedimento secondo la rivendicazione 13, in cui detta fase di determinare la forza di sincronizzazione comprende inoltre il determinare una temperatura dell'olio, e calcolare detta forza di sincronizzazione impiegando un primo termine di compensazione di temperatura quando detta temperatura dell'olio è superiore ad una soglia di temperatura dell'olio ed un secondo termine di compensazione di temperatura quando detta temperatura dell'olio è inferiore a detta soglia di temperatura dell'olio.