ITMO20130061A1

ITMO20130061A1 - Trattore.

Info

Publication number: ITMO20130061A1
Application number: IT000061A
Authority: IT
Inventors: Rocco Petrigliano; Eugenio Sereni
Original assignee: Cnh Italia Spa
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2014-09-11
Also published as: US9555809B2; EP2969682A1; EP2969682B1; WO2014139960A1; US20160016588A1

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

?Trattore.?

Campo dell?invenzione.

La presente invenzione ha per oggetto un trattore avente un motore munito di un regolatore di velocit?, ruote motrici, una trasmissione che collega il motore alle ruote motrici, un dispositivo di controllo che serve a selezionare il rapporto di trasmissione effettivo, e un albero della presa di forza (PTO) per azionare attrezzature ausiliarie collegate al trattore.

Fondamento dell?invenzione

? noto che i trattori presentano una leva di erogazione azionabile a mano che ? usata per impostare una potenza di uscita minima del motore e un pedale a spinta elastica che pu? essere usato dall'operatore per aumentare la potenza di uscita del motore oltre il livello impostato per mezzo della leva azionabile a mano. L?impostazione del livello di uscita di potenza superiore tramite uno qualsiasi tra la leva a mano e il pedale determina la linea del regolatore sulla mappa di velocit?/carico del motore lungo la quale funziona il motore.

La Figura 1 degli uniti disegni mostra una tipica mappa di velocit?/carico per motori diesel che azionano un motore. Le linee 110, 112 e 114 sono tre linee del regolatore di velocit? che corrispondono a tre diverse velocit? desiderate del motore impostate dalla leva a mano e dal pedale. Quando il motore funziona a carico parziale, vale a dire il punto di funzionamento o di lavoro ? al di sotto della curva di potenza massima 118, una leggera diminuzione del carico fa s? che il punto di lavoro si sposti da una prima posizione (D) a una seconda posizione (E), contemporaneamente la velocit? del motore cresce da un valore desiderato a un valore superiore mentre il regolatore riduce la quantit? di carburante iniettata per ridurre la potenza di uscita e al contrario una leggera diminuzione del carico comporta che il punto di lavoro si sposti da una prima posizione (D) a un?ulteriore posizione (F) e contemporaneamente la velocit? del motore scenda a un valore inferiore mentre il regolatore aumenta la quantit? di carburante iniettata per aumentare la potenza di uscita del motore.

Quando l'albero della PTO ? collegato per azionare un attrezzo, la strategia convenzionale usata per controllare la trasmissione del trattore ? di mantenere il motore funzionante pressoch? alla sua potenza massima, vale a dire intorno a un punto A sulla curva di potenza massima che giace entro una regione relativamente piatta 120 della curva 118. La potenza di uscita totale del motore ? distribuita tra le ruote motrici e la PTO. L'albero della PTO ruota sempre a una frazione fissa della velocit? del motore ma il carico sull'albero della PTO pu? variare. Il sistema di controllo di trasmissione agisce per variare la potenza applicata alle ruote motrici, facendo s? che il veicolo punti a spostarsi alla velocit? pi? elevata coerentemente con il motore funzionante in ogni momento intorno al punto di lavoro A.

Poich? la curva di potenza massima ? relativamente piatta intorno al punto A, la velocit? del motore pu? variare tra i valori B e C continuando esso a funzionare pressoch? all?efficienza massima. Di conseguenza, la velocit? del motore pu? variare in modo piuttosto significativo continuando esso a funzionare pressoch? all'efficienza e all'uscita massima.

Gli alberi della PTO sono tuttavia destinati a mettere in funzione attrezzi e attrezzature ausiliarie a velocit? preimpostate, tipicamente l'una o l'altra di 540 g/min e 1000 g/min. Per raggiungere queste velocit?, il motore deve girare nel primo caso a una velocit? desiderata di, ad esempio, 1950 g/min e nel secondo caso a una velocit? desiderata di, ad esempio, 2154 g/min. Il carico sul motore dalle ruote motrici ? quindi determinato dall'errore nella velocit? del motore e ogni qual volta la velocit? differisca da una velocit? desiderata di una certa quantit?, denominata scarto di giri, ha inizio un cambiamento nel rapporto di trasmissione.

Lo scarto di giri ottimale dipende dall?attrezzo messo in funzione usando l'albero della PTO del trattore. Alcuni attrezzi possono tollerare una variazione considerevole nella velocit? della PTO mentre altri sono pi? sensibili e richiedono un controllo pi? severo sulla velocit? dell'albero della PTO. Questa ? la ragione per cui alcuni trattori noti consentono all'operatore di impostare lo scarto di giri.

Scopo dell'invenzione

Lo scopo della presente invenzione ? di consentire un controllo pi? accurato della velocit? del motore di un trattore quando il suo albero della PTO ? collegato per azionare un attrezzo.

Sommario dell'invenzione

Secondo la presente invenzione, ? fornito un trattore avente un motore munito di un regolatore di velocit?, ruote motrici, una trasmissione che collega il motore alle ruote motrici, un dispositivo di controllo che serve a selezionare il rapporto di trasmissione effettivo, e un albero della presa di forza (PTO) azionato dal motore per azionare attrezzature ausiliarie collegate al trattore, in cui quando in una modalit? di funzionamento a carico parziale in cui l'albero della PTO ? collegato per azionare un attrezzo e il trattore ? in movimento, il regolatore ? impostato per mantenere il punto di lavoro del motore affinch? segua una linea selezionata del regolatore di velocit? sulla mappa di velocit?/carico del motore, e in cui il dispositivo di controllo ? operativo per dare inizio a un cambiamento nel rapporto di trasmissione quando la velocit? del motore non pu? essere mantenuta entro la tolleranza specificata della velocit? desiderata del motore.

Poich? la velocit? dell'albero della PTO ? in un rapporto fisso con la velocit? del motore, nell'invenzione, il regolatore di velocit? del motore ? usato per fornire un'uscita di potenza del motore variabile, e non necessariamente massima per mantenere il motore entro la tolleranza specificata della velocit? desiderata funzionando al rapporto di trasmissione predominante. Il rapporto di trasmissione viene cambiato quando il funzionamento del regolatore di velocit? ? incapace da solo di mantenere la velocit? del motore entro l'intervallo di velocit? consentito. L'invenzione offre un maggiore controllo sulla velocit? del motore quando il trattore funziona nella modalit? PTO dato che sono le curve ripide del regolatore 110, 112 e 114 a essere usate per impostare la velocit? del motore, e non la regione relativamente piatta 118 della curva di potenza massima del motore.

Finora, lo scarto di giri, vale a dire la variazione consentita della velocit? del motore, poteva essere specificato dall'operatore come frazione della velocit? desiderata (per esempio 10%, 20% o 30%). In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, lo scarto ? specificato come velocit? (per esempio 40 g/min, 60 g/min o 80 g/min) anzich? come frazione, tale impostazione essendo pi? intuitiva. ? comunque ulteriormente preferito consentire al valore appropriato della velocit? del motore di essere selezionato dal conducente da un elenco su uno schermo di visualizzazione.

Se la velocit? scende al di sotto del limite impostato, la potenza trasmessa alle ruote motrici ? ridotta dal cambio di potenza a un rapporto di riduzione inferiore e al contrario se cresce al di sopra del limite impostato, la potenza trasmessa alle ruote motrici ? aumentata dal cambio di potenza a un rapporto di riduzione superiore, aumentando allo stesso tempo la velocit? a terra del trattore.

Breve descrizione dei disegni

L?invenzione sar? ora descritta ulteriormente, a titolo esemplificativo, con riferimento agli uniti disegni, in cui:

la Fig. 1, come descritto precedentemente, mostra una tipica curva di potenza per un motore diesel,

la Fig. 2 ? un diagramma a blocchi del treno di azionamento di un trattore capace di realizzare la presente invenzione, e

la Fig. 3 ? un diagramma di flusso che spiega la strategia di controllo usata dal dispositivo di controllo in figura 2.

Descrizione dettagliata della/delle forma/forme di realizzazione

In figura 2, ? mostrato un treno di azionamento di un trattore che comprende un motore 10 che aziona un cambio di velocit? 20 che a sua volta presenta alberi di uscita che alimentano potenza alle ruote motrici 22 del trattore e a un albero della presa di forza (PTO) 24.

Il cambio di velocit?, che pu? avere una costruzione convenzionale, fornisce multipli rapporti di azionamento alle ruote motrici 22. Il cambio di velocit? ? solitamente un cambio di velocit? sotto sforzo cosicch? non vi ? nessuna interruzione nell'alimentazione di potenza alle ruote motrici 222 durante questi cambiamenti nel rapporto di riduzione.

L'albero della PTO 24 ? azionato con un rapporto di azionamento fisso cosicch? la velocit? alla quale ? azionato un attrezzo accoppiato all'albero della PTO non dipende dal rapporto di azionamento selezionato ma unicamente dalla velocit? predominante del motore.

Gli attrezzi sono solitamente concepiti per essere azionati a una di due velocit? ossia 500 g/min o 1000 g/min e gli alberi scanalati che mettono in funzione i diversi tipi di attrezzo hanno diversi numeri di scanalature. Alcuni trattori, concepiti per mettere in funzione un'ampia gamma di attrezzi, presentano alberi della PTO interscambiabili e un meccanismo per consentire a uno dei due rapporti di riduzione delle marce di essere pre-selezionato. Quando usato per azionare l'albero della PTO a una velocit? desiderata, un albero di accoppiamento con il numero desiderato di scanalature ? montato sul cambio di velocit?, il rapporto di azionamento dell'albero della PTO appropriato ? selezionato e il motore ? quindi impostato per funzionare alla velocit? appropriata, che ? ad esempio 1950 g/min quando aziona l'albero della PTO a 540 g/min e 2154 g/min quando aziona l'albero della PTO a 1000 g/min.

Come con tutti i motori diesel, ? fornito un regolatore, come parte del dispositivo di controllo 26 per mantenere il motore girante a una velocit? desiderata nonostante la variazione, entro certi limiti, del carico sul motore. In particolare, il regolatore compara la velocit? predominante del motore 10, come determinato da un sensore di velocit? 14, con la velocit? desiderata del motore, impostata dall'operatore usando una leva a mano 16 e un pedale 18 e determina la quantit? di carburante che dovr? essere iniettata nel motore per ottenere la velocit? desiderata del motore. Le linee ripide del regolatore 110, 112 e 114, riportate a titolo esemplificativo in figura 1, rappresentano il modo in cui la potenza di uscita del motore ? variata modificando la quantit? di iniezione di carburante in risposta a un errore di velocit? del motore rilevato, vale a dire a una differenza rilevata tra la velocit? desiderata e quella effettiva del motore.

Come risulter? chiaro dalle linee del regolatore 110, 112 e 114 in figura 1, il regolatore pu? solamente mantenere la velocit? del motore al valore desiderato mentre il carico sul motore si trova entro un intervallo ristretto. In particolare, una volta che la linea del regolatore raggiunge un gomito dove una linea del regolatore 110, 112 o 114 incontra la curva di uscita di potenza massima 18 in figura 1, l?aumento della quantit? di carburante iniettata non produce nessun ulteriore aumento della potenza del motore. Quando ? raggiunta questa situazione ? necessario ridurre o aumentare il carico sul motore e ci? ? ottenuto cambiando il rapporto di riduzione delle ruote motrici.

I vari blocchi in figura 2 sono presenti sia in un trattore convenzionale sia in un trattore per realizzare la presente invenzione. La differenza consiste nella strategia di controllo adottata dal dispositivo di controllo 26 che ? usato per selezionare il rapporto di trasmissione del cambio di velocit?. Convenzionalmente, quando un trattore ? in funzione con un attrezzo collegato all'albero della PTO, la quantit? di carburante iniettata nei cilindri del motore ? impostata a un massimo e il regolatore non svolge alcun ruolo nel controllo del motore. Invece, il motore ? messo in funzione sulla curva di potenza massima 118 vicino al punto di lavoro A in figura 1, che corrisponde alla potenza massima. Per via del fatto che la curva 18 ? relativamente piatta nell'intervallo tra i punti B e C piccoli cambiamenti nel carico possono corrispondere a cambiamenti significativi nella velocit? del motore.

Al contrario, nella forma di realizzazione preferita dell'invenzione, il motore ?, quando possibile, messo in funzione in condizioni di carico parziale e si fa affidamento sul regolatore affinch? il punto di lavoro segua la linea del regolatore. Solo quando la velocit? del motore ? al di fuori della tolleranza dalla velocit? desiderata del motore il dispositivo di controllo d? inizio a un cambiamento nel rapporto di riduzione.

Con riferimento alla figura 2, in una forma di realizzazione dell'invenzione, l'operatore comincia con l'impostare la velocit? alla quale il motore dovr? funzionare al fine di consentire all'albero della PTO di girare alla velocit? desiderata. Inoltre, il dispositivo di controllo 26 riceve istruzioni usando un pulsante sul pannello di controllo per impostare uno scarto di giri appropriato sull'attrezzo collegato all'albero della PTO. Il valore dello scarto di giri appropriato pu? essere selezionato da un elenco oppure inserito mediante un visualizzatore. Come alternativa, il dispositivo di controllo 26 pu? ricevere un segnale su un bus direttamente dall?attrezzo per impostare lo scarto di giri appropriato con l'intervento dell'operatore. Se impostato dall'operatore, lo scarto ? preferibilmente impostato in g/min anzich? in percentuale di velocit? del motore.

Se il trattore ? fermo, il regolatore che fa parte del dispositivo di controllo 26 controller? la trasmissione di carburante al motore per mantenere la velocit? desiderata del motore. A causa della ripidit? delle linee del regolatore 110, 112, 114, che ? impostata dal programma, la velocit? del motore pu? essere mantenuta entro stretti limiti al variare del carico dell'attrezzo.

Quando il trattore ? impostato nella modalit? di azionamento da parte dell'operatore, la potenza di uscita del motore ? suddivisa tra l'albero della PTO e le ruote motrici. Continuando a funzionare a carico parziale, ad esempio al punto di lavoro D in figura 1, il regolatore inietter? carburante sufficiente per fornire la potenza aggiuntiva consumata dalle ruote motrici. Quando il punto di lavoro si sposta verso l'alto o verso il basso della linea del regolatore, lo scarto di giri desiderato del motore sar? superato e in tale punto il dispositivo di controllo 26 dar? inizio a un cambiamento di velocit? per ridurre o aumentare la quantit? di potenza consumata dalle ruote motrici.

La figura 3 spiega inoltre la strategia di controllo implementata dal dispositivo di controllo 26. Nella fase 60 l'operatore imposta la velocit? desiderata del motore che come spiegato precedentemente ? di 1950 g/min o di 2154 g/min. Nella fase 62, lo scarto desiderato ? impostato manualmente dall'operatore o mediante un segnale ricevuto dall'azionamento dell'attrezzo dall'albero della PTO. Il dispositivo di controllo emette quindi un comando per il regolatore affinch? mantenga una velocit? desiderata del motore. Finch? il caricamento di potenza combinato dalle ruote e dall?attrezzo ? entro un certo intervallo la velocit? del motore rimarr? con i limiti impostati. Quindi, nella casella di decisione 64, finch? l'errore di velocit?, vale a dire la differenza tra la velocit? desiderata e quella effettiva del motore, ? inferiore allo scarto di giri impostato, non sar? compiuta alcuna azione e il diagramma ritorner? alla fase 62 dove lo scarto di giri pu? essere reimpostato se richiesto.

Se d'altro canto il regolatore ? incapace di farvi fronte, l'errore di velocit? del motore superer? lo scarto impostato e sar? necessario che il dispositivo di controllo 26 compia un'azione. Nel blocco 66, ? determinato se la velocit? corrente del motore ? superiore o inferiore alla velocit? desiderata del motore. Se superiore, nella fase 68 sar? selezionato un rapporto di riduzione superiore aumentando in tal modo la potenza consumata delle ruote motrici 22 e riducendo di conseguenza la velocit? del motore. Al contrario, se la velocit? effettiva del motore ? inferiore alla velocit? desiderata del motore nella fase 70 sar? selezionato un rapporto di riduzione inferiore diminuendo in tal modo la potenza consumata dalle ruote motrici 22 e aumentando di conseguenza la velocit? del motore.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Trattore avente un motore (10) munito di un regolatore di velocit?, ruote motrici (22), una trasmissione (20) che collega il motore (10) alle ruote motrici (22), un dispositivo di controllo (26) che serve a selezionare il rapporto di trasmissione effettivo, e un albero della presa di forza (PTO) azionato dal motore (24) per azionare attrezzature ausiliarie collegate al trattore, in cui quando in una modalit? di funzionamento a carico parziale in cui l'albero della PTO (24) ? collegato per azionare un attrezzo e il trattore ? in movimento, il regolatore ? impostato per mantenere il punto di lavoro del motore affinch? segua una linea selezionata del regolatore di velocit? (110, 112, 114) sulla mappa di velocit?/carico del motore, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di controllo (26) ? operativo per dare inizio a un cambiamento nel rapporto di trasmissione quando la velocit? del motore non pu? essere mantenuta entro la tolleranza specificata della velocit? desiderata del motore.
2. Trattore secondo la rivendicazione 1, in cui ? fornito un controllo per consentire all'operatore di specificare la tolleranza della velocit? desiderata del motore in giri al minuto.
3. Trattore secondo la rivendicazione 2, in cui la tolleranza della velocit? desiderata del motore pu? essere selezionata dall'operatore da un elenco su uno schermo di visualizzazione.
4. Trattore secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo di controllo ? operativo per ricevere un segnale direttamente da un attrezzo collegato all'albero della PTO del trattore per specificare la tolleranza della velocit? desiderata del motore.