ITRM950312A1 - Servocomando, in particolare servosterzo. - Google Patents

Description

"Servocomando, in particolare servosterzo

L’invenzione concerne un servocomando, in particolare un servosterzo per autoveicoli, con so-. .stegno elettromeccanico e rispettivamente elettro.- . .idraulico di corse dì regolazione di un dispositivo di manovra, dove un motore elettrico continuamente . in funzione è accoppiato con accoppiamento dinamico comandabile mediante il dispositivo di manovra ad un organo di comando del servocomando e rispettivamente servosterzo.

Negli autoveicoli vengono disposti, attualmente, servosterzi tìpicamente idraulici_che possiedono una pompa idraulica azionata dal motore del veicolo con diversi numeri di giri a seconda dello stato di funzionamento. Sul lato di mandata della pompa è disposta una servovalvola aperta in posizione intermedia, la quale, in linea di principio, presenta due percorsidi strozzamento paralleli, che portano ad un serbatoio idraulico, ciascuno con due farfalle comandabili, disposte in successione. Queste farfalle viene pilotate in funzione della forza di azionamento da applicare sul volante in modo da aumentare la resistenza della farfalla di entrata di un percorso di strozzamento e da ridurre la resistenza della farfalla di uscita di questo percorso di strozzamento, mentre le farfalle dell'altro percorso di strozzamento vengono pilotate in direzione di volta in volta inversa. In questo modo, un servomotore idraulico, di regola un aggregato a doppia azione a pistone e cilindro un cui collegamento è disposto tra le farfalle di un percorso di strozzamento e il cui altro collegamento è disposto tra le farfalle e l'altro percorso di strozzamento, può essere caricato con una differenza di pressione comandabile in modo che il servomotore produca una forza ausiliaria e rispettivamente una forza di asservimento comandabile. Fintantoché le forze di azionamento da applicare sul dispositivo di manovra sono infinitamente piccole, la servovalvola assume la sua posizione intermedia in cui entrami i collegamenti del motore hanno la stessa pressione (relativamente piccola) in modo da non poter produrre alcuna forza ausiliaria e rispettivamente di asservimento.

Dalla DE 3622 217 A1 è noto azionare la pompa di un tale servocomando per mezzo di un motore elettrico indipendente dal motore del veicolo, la cui potenza viene controllata per mezzo di un sen sore che rileva la pressione idraulica sul lato di mandata della pompa di asservimento. In questo modo, la potenza della pompa nonché la potenza del motore eletrico che aziona la pompa possono essere adatta-, te di volta in volta al fabbisogno.

La DE 42 08004 Al concerne pure un ser-, vosterzo elettroidraulico. Qui è previsto provvedere la pompa azionata dal motore elettrico con un dispositivo meccanico di valvola integrato nella pompa, il quale deve consentire, anche in presenza di pompa ferma e quindi anche di motore elettrico fermo, una sterzatura manuale, sufficientemente dolce, del veicolo.

Inoltre, è stato già previsto caricare, in un servostèrzo idraulico, per mezzo di una pompa azionata da motore elettrico, un accumulatore idraulico a valle del quale è disposta una servovalvola chiusa in posizione intermedia che, in funzione della forza di azionamento da applicare sul dispositivo di manovra, aziona un servomotore collegato, quando la servovalvola è in posizione intermedia, tramite i suoi due raccordi, con un serbatoio idraulico relativamente privo di pressione collegando il raccordo del motore dietro disaccoppiamento dal serbatoio idraul ico ..con. .l ' accumu lato re di pressione..

.. . ...Questo concetto offre il vantaggio che . la pompa, e._q.ui.ndi.anche.,il motore,elettrico.che.aziona la pompa, debbono lavorare solo temporaneamente per ricarìcare l'accumulatore idraulico di pressione .

Anche questo concetto è comparativamente dispendioso dato che la pressione nell'accumulatore deve essere continuamente sorvegliata. Inoltre, il comportamento di comando della servovalvola può creare problemi.

Dalla DE 3619 703 C2 è noto l'impiego di un motore elettrico per la produzione diretta di una forza ausiliaria e rispettivamente di asservimento. Nel caso in cui la batteria del veicolo fosse scarica in modo relativamente forte e avvese ancora soltanto una piccola capacità residua, è previsto limitare l'assorbimento di potenza elettrica del motore elettrico in funzione della tensione (residua) della batteria. In questo modo si limita adeguatamente la possibile forza di asservimento producibile. Però., in questo modo si può assicurare al massimo che i proiettori di un veicolo, malgrado la batteria semiscarica, illuminino ancora con sufficiente luminosità Compito dell'invenzione è quindi quello di migliorare notevolmente il normale comportamento di funzionamento di.un servocomando e rispettivamente servosterzo del tipo citato avanti con un piccolo dispendio.

Questo compito viene risolto, secondo l'in venzione, per il fatto che al circuito elettrico del motore elettrico è associato un comando con dispositivo elettronico di riconoscimento del carico che - tjene il motore elettrico ad una potenza molto bassa e rispettivamente lo porta ad una potenza molto bassa quando detto motore elettrico lavora con basso ;carico, e rispettivamente

- porta il motore elettrico ad elevata potenza e rispettivamente lo tiene ad elevata potenza quando detto motore elettrico lavora con carico elevato.

L'invenzione si basa sul concetto generale di sfruttare, per il comando del motore elettrico, il fatto che detto motore, in caso di variazione del flusso di forze tra il motore e l'organo di comando, debba lavorare necessariamente*con carichi diversi. In caso di motore elettrico continuamente in funzione, lo stato di carico può essere controllato continuamente per mezzo di un comando ad azionamento elettrico per comandare in modo ottimale il motore. Fintantoché non è necessaria alcuna forza ausiliaria e .rispettivamente di asservimento, il motore può lavo-, re con potenza estremamente bassa e con .consumo di corrente adeguatamente basso. Se quando è necessaria, una forza ausiliaria e rispettivamente di asservimento, si ha un notevole consumo di energia del motore. ;Il particolare vantaggio dell invenzione sta nel fatto che lo stato di carico di un motore e-_ lettrico è facilmente rilevabile, ad esempio, mediante sorveglianza della resistenza elettrica interna -in funzione del carico - del motore oppure della caduta di tensione elettrica - pure in funzione del carico - sul motore. Lo stato di carico di un motore elettrico rappresenta, quindi, un parametro puramente elettrico, la cui sorveglianza può essere integrata con poco dispendio in un comando elettrico del motore, senz'altro regolarmente disposibile. ;Con l'invenzione si consente, quindi, con un minimo dispendio, un controllo della potenza di un servosterzo e rispettivamente di un servecomando adeguato al fabbisogno. ;Inoltre, per quanto riguarda i particolari preferiti dell'invenzione, si rimanda alle rivendicazioni nonché alla seguente ilustrazione dei disegni sulla base dei quali vengono descritti esempi di esecuzione preferiti. Nei disegni: ;La figura 1 mostra una rappresentazione . a schema elettrico di un servosterzo secondo l'in- . venzione con sostegno elettroidraulico, ;la·figura 2 mostra uno schema elettrico : di un servosterzo secondo l'invenzione con sostegno1 elettromeccanico e ;la figura 3 mostra un diagramma per il controllo della potenza del motore elettrico._ ;Secondo la figura 1, una pompa 2 collegata sul lato aspirante con un serbatoio idraulico, la quale viene azionata da un motore elettrico 3, è allacciata, sul lato di mandata, ad una servovalvola 4 aperta nella sua posizione intermedia, la quale è collegata tramite due raccordi del motore con un servomotore 5 realizzata come aggregato a pistone e cilindro a doppia azione nonché tramite un altro raccordo con un serbatoio idraulico 1. La servovalvola 4 rappresentata schematicamente a guisa di una valvola a saracinesca può essere regolata, dalla posizione intermedia rappresentata*in cui tutti i raccordi sono collegati direttamente o indirettamente con il serbatoio 1, in modo continuo in direzione di due posizioni terminali in cui, di volta in volta, una camera del servomotore 5 è collegata con il lato di mandata della pompa 2 e ciascun altro lato del servomotore 5 è collegato con il serbatoio idraulico 1. Per motivi di sicurezza, sul lajto di mandata della pompa è disposta ancora una valvola_lij· mitatrice di pressione 6 per limitate la pressione : ;massima.

Nell'alimentazione di corrente deimotore elettrico 3 è prevista una unità automatica di coman-(do 7 che reagisce allo stato di carico del motore elettrico 3. Il motore elettrico 3 viene tenuto da questa unità di comando 7 ad una potenza molto bassa fino a quando esso lavora contro una piccola resistenza, cioè per far fronte ad un piccolo carico. Non appena il carico del motore elettrico 3 aumenta, la potenza di detto motore elettrico 3 viene aumentata fortemente aumentando nettamente il suo numero di giri.

Non appena poi il motore elettrico 3 lavora di nuovo per far fronte ad un piccolo carico, la sua potenza viene ridotta fortemente.

In questo comando si sfrutta il fatto che la resistenza di strozzamento contro la quale lavora la pompa 2, in presenza di servovalvola 4 nella posizione intermedia rappresentata, è minima e aumenta notevolmente non appena la servovalvola 4 viene spostata dalla sua posizione intermedia. Di conseguenza, il servomotore 5 deve lavorare contro una resistenza prestabilita dalla posizione della valvola di asservimento 4 e rispettivamente per far fronte ad un carico determinato dalla posizione della _ valvola di asservimento 4.

Nell'esempio di..un servosterzo di un autoveicolo, la valvola di asservimento 4 viene quindi pilotata, in modo in linea di massima noto, in funzione della forza^di azionamento da applicare al volante_dello sterzo, dove la posizione intermedia rappresentata della valvola di asservimento 4 viene assunta in caso di forze di azionamento minime e rispettivamente in caso di piccole forze di azionamento. Quando la valvola di asservimento 4 si trova in questa posizione itermedia, il servomotore 5 non può produrre alcuna forza utilizzabile, e precisamente indipendentemente dal fatto che la pompa 2 e rispettivamente il motore elettrico 3 lavori con grande potenza.

Dall'altra parte, in presenza di forze di azionamento molto piccole e rispettivamente minime sul volante dello sterzo, non c'è bisogno neanche di alcuna forza ausiliaria del servomotore 5.

Complessivamente, in questo stato di funzionamento non vi è alcun bisogno di maggiori potenze deliba pompa 2 o del motore elettrico 3. Secondo l ' invenzione , il motore elettrico 3 - e d i .conseguenza anche la pompa 2 - lavorano con potenza .estrema-v... mente bassa .

Se ora le forze di azionamento da applica-.re al volante dello sterzo aumentano, la valvola di_ .asservimento 4 viene spostata dalla posizione interi media rappresentata, con la conseguenza che la pompa 2 lavora contro una resistenza di strozzamento nettamente maggiore e, di conseguenza, anche motore elettrico 3 deve lavorare per far fronte al carico maggiore. Ciò "viene percepito" dall'unità di comando 7, con la conseguenza che il motore elettrico 3 viene commutato su alta potenza e, di conseguenza, anche la pompa 2 lavora con potenza nettamente maggiore.

In questo modo, tra i raccordi della valvola di asservimento 4 al motore si possono manifestare - in caso di ulteriore regolazione della stessa - differenze di pressione molto grandi in modo che il servomotore'5 produca una forza ausiliaria adeguatamente grande.

Se la valvola di asservimento 4 ritorna di nuovo nella sua posizione intermedia, la resisten za di strozzamento contro cui lavora la pompa 2 e, di conseguenza anche il carico a cui deve far fronte il motore elettrico 3, a loro volta si riducono enormemente, con la conseguenza che l'unità di comando 7.. commuta il motore elettrico 3 di nuovo su una,poten-_. za molto bassa.

Secondo l'invenzione, la pompa 2 nonché il motore elettrico 3 che la aziona vengono azionate, a seconda del fabbisogno, con diversa potenza.

In questo caso, un particolare^vantaggio_ dell'invenzione è dato dal fatto che questo comando avviene necessariamente soltanto mediante sorveglianza di parametri elettrici che &i modificano analogamente al carico del motore elettrico 3. In questo caso può trattarsi, ad esempio, della resistenza elettrica interna del motore 3 oppure della caduta della tensione elettrica che si manifesta sul motore. Parametri corrispondenti possono essere tenuti in considerazione da un comando elettrico e rispettivamente da una regolazione del motore da prevedersi senz'ai tro regolarmente senza grande dispendio sostruttivo.

Un vantaggio della forma di esecuzione rappresentata nella figura 1 è dato dal fatto che il mezzo idraulico circola in modo continuo, e precisamente anche quando la valvola di asservimento 4 si trova - anche se con flusso molto basso - in posizione intermedia. Se il mezzo idraulico, in caso di grande,freddo, diventasse.poco fluido, ciò provochereb bec_arico adeguatamente alto al motore elettri -!co 3. Eventualmente, il motore elettrico 3, in presenza di carico sufficientemente grande, viene comT mutato d_all‘unità di comando 7 su potenza maggiore,' con_la conseguenza che il mezzo idraulico, anche in presenza di valvola di asservimento 4 in posizione 'intermedia, viene messo in circolo molto rapidamente dalla^pompa dietro riscaldamento fino a quando si raggiunge una sufficiente fluidità e il carico del motore elettrico 3 assume, in presenza di valvola di asservimento 4 in posizione intermedia, di nuovo valori molto piccoli in cui il motore elettrico 3 viene commutato dall'unità di comando 7 su potenza molto bassa.

L'invenzione non è limitata ad un servosterzo e rispettivamente servocomando elettro-idraulico.

Come mostrato con riferimento alla figura 2, l invenzione viene realizzata anche in sistemi elettromeccanici.

Secondo la figura 2, il motore elettrico 3 aziona, in modo in linea di massima noto, due giranti condotte 8 e 9, che girano in senso opposto, le quali sono accoppiabili tramite innesti a frizio-ne 10 e .11 con un manicotto 12 accoppiato , a sua voi -ta , -in .sènso, motore-tramite sfere rotanti .con..un..al-. berino 13_per_.il-loro spostamento. In .ques.to.caso, _ .gli .Innesti a frizione .10 e 11 vengono pilotati mediante.movimenti assiali relativi tra le partitegli. innesti_a frizione 1.0 e 11 associate alle giranti con--dotte .8.e 9,.da un.lato, e le parti di innesto associate_.aL.manicotto 1.2 dall 'altro..lato, con la conseguenza__che.un.innesto.JQ_e rispettivamente 11.viene .... .chiuso .quando il manicotto 12 cerca di spostarsi verso destra, nella figura 2, mentre l'altro innesto, in caso di spostamento inverso, viene chiuso. In una posizione intermedia, entrambi gli innesti 10 e 11 sono aperti.

In caso di sterzo di autoveicolo, lo stato di funzionamento degli innesti 10 e 11 è dipendente dalle forze di azionamento da applicare sul volante dello sterzo, con la conseguenza che, in caso di maggiori forze di azionamento, il motore elettrico 3 cerca di azionare il manicotto 12 tramite una delle giranti condotte 8 e 9 e uno degli innesti 10 e 11 nell'una o nell'altra direzione e carica l ' alberino 13 con una forza ausi l iaria nel l 'una o nel l ' altra d i rez ione .

Siccome , durante la chiusura di uno deg l i innesti 10 e 11, il carico del motore elettrico deve necessariamente aumentare, l'unità di comando 7 associata al motore elettrico 3 è in grado di reagire alla variazione di carico, in questo modo, la potenza; del motore elettrico 3 può essere, a sua volta, pi-', lotato.a seconda del fabbisogno cioè, in presenza di :innesti 10 e 11 aperti, il motore elettrico 3 gira con potenza molto bassa. Chiudendo_uno degli innesti _10_e_11 e in caso di aumento a ciò connesso del carico del motore elettrico 3, detto motore viene commutato su potenza elevata.

La figura 3 mette in evidenza il comportamento di funzionamento nell'invenzione. In questo, sia il carico L sia il numero di giri del motore sono rappresentati in funzione del tempo ;t . Se si parte dal fatto che il carico L nella forma rappresentata cambia analogamente ad una curva rettangolare, allora anche il numero di giri può cambiare in .modo del tutto analogo, cioè la stessa curva K mostra, qualitativamente, le variazioni del carico L e nei numeri di giri n .

Claims (5)

1. R IVENDICAZIONI 1. Servocomando, in particolare servoster zo per autoveicoli, con sostegno elettromeccanico rispettivamente elettroidraulico di corse di regolazione di un dispositivo di manovra, doveun motore_ elettrico a funzionamento continuo_è_accoppiabile _ con accoppiamento dinamico comandabile mediante il_ dispositivo di manovra ad un organo dì comando del servocomando e rispettivamente servosterzo, caratterizzato dal fatto che al circuito elettrico del motore elettrico (3) è associato un comando motore (7) con dispositivo elettronico di riconoscimento del ca rico e - tiene il motore elettrico (3) a potenza molto bassa e rispettivamente porta il motore elettrico a potenza molto bassa quando il motore elettrico (3) lavora in modo da far fronte ad un carico basso, e rispettivamente, - porta il motore elettrico a potenza molto alta e rispettivamente tiene il motore elettrico (3) a potenza molto alta quando detto motore elettrico (3) lavora in modo da far fronte a carico elevato.
2. 2. Servocomando secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di ri conoscimento elettronico del carico valuta la resistenza elettrica interna del motore elettrico (3).
3. 3. Servocomando.secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato_dal .fatto,che il di-Espositivo di riconoscimento elettronico del carico valuta la caduta.di tensione elettrica del motore [elettrico.(3).
4. 4. Servocomando secondo una delle.rivendicazioni da_.1_a_3, caratterizzato dal fatto che i l _ 'motore elettrico(3) aziona una pompa idraulico (2) con_valvola di asservimento (4) collocata a valle del lato di mandata, aperta in posizione intermedia, la cui resistenza di strozzamento in posizione intermedia è minima e, in caso di spostamento dalla posizione intermedia, aumenta.
5. 5. Servocomando secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che il motore elettrico (3) è accoppiato direttamente tramite innesti (10, 11) con accoppiamento dinamico controllabile adun organo di comando (13) del servocomando e rispettivamente del servosterzo e il citato accoppiamento dinamico dipende dalla forza di azionamento del dispositivo di manovra.