ITTO960306A1 - Dispositivo elettroidraulico per il controllo di un cambio servocoman- dato. - Google Patents

Description

Descrizione a corredo di una domanda di Brevetto per Invenzione dal titolo: Dispositivo elettroidraulico per il controllo di un cambio servocomandato,

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo elettroidraulico per il controllo di un cambio marce di tipo servocomandato per autoveicoli, accoppiato ad una frizione a comando idraulico tramite un cilindro maestro, in cui si utilizza un fluido in pressione quale elemento di potenza, per pilotare degli attuatori atti alla manovra dell'alberino di comando del cambio suddetto.

Questi tipi di cambi servocomandati, che sono noti da tempo alla tecnica automobilistica, utilizzano per la parte che riguarda il movimento di innesto delle marce tramite l’alberino di comando del cambio due elettrovalvole di tipo proporzionale. Dette valvole sono normalmente controllate da una centralina elettronica in dipendenza da segnali inviati da sensori disposti sul veicolo, e dai comandi del guidatore.

L'impiego di valvole proporzionali è reso praticamente obbligatorio, in quanto la spinta esercitata dall 'alberino di comando e relativa forcella, va a scaricarsi completamente sull'anello sincronizzatore. Questo anello, in caso di spinte troppo elevate, verrebbe sicuramente danneggiato. Allo stesso modo, anche per il comando del cilindro maestro della frizione idraulica, viene impiegata un'elettrovalvola proporzionale, mentre per il comando dell'attuatore di selezione è noto l'impiego di valvole del tipo definito on-off secondo la lingua anglosassone.

L'impiego di queste elettrovalvole di tipo proporzionale, se da una parte risolve il problema dell'affidabilità e della durata del cambio di marce, dall’altra ne eleva i costi di produzione. Infatti le valvole proporzionali hanno un costo sensibilmente maggiore rispetto a delle semplici valvole on-off, che si potrebbero tranquillamente impiegare se non vi fossero, come detto, i sincronizzatori.

Scopo della presente invenzione è quello di porre rimedio a quanto suddetto.

Detto scopo, come anche altri che risulteranno qui di seguito, viene raggiunto dalla presente invenzione tramite dispositivo elettroidraulico per il controllo di un cambio marce meccanico di tipo servocomandato per autoveicoli, in particolare in cui si utilizza per le manovre un fluido in pressione quale elemento di potenza, comprendente un comando idraulico della frizione tramite un attuatore e due attuatori singoli, uno per la selezione e l'altro per l'innesto delle marce, atti a pilotare l'alberino di comando del cambio in dipendenza dei comandi provenienti da una centralina elettronica sulla base dei segnali di sensori disposti sul veicolo, e caratterizzato dal fatto che, il circuito di controllo del fluido in pressione per l'azionamento degli attuatori è realizzato tramite una prima elettrovalvola proporzionale a tre vie due posizioni, disposta a monte di un primo gruppo di due elettrovalvole on-off, ed una seconda elettrovalvola proporzionale di pressione disposta a monte di un secondo gruppo di due elettrovalvole on-off.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione, risulteranno meglio dalla lettura della descrizione seguente di una forma di realizzazione preferita data a titolo di esempio illustrativo ma non limitativo e riferita alle figure allegate di cui:

- la figura 1 è una vista schematica dell'insieme del dispositivo elettroidraulico di controllo del cambio secondo l'invenzione;

- la figura 2 è una vista in sezione del gruppo attuatori montato sulla scatola cambio, dalla parte dell 'attuatore di innesto marce, integrato con quattro elettrovalvole on-off, due per l'innesto e due per la selezione;

- la figura 3 è una vista in sezione di una seconda forma di realizzazione delle elettrovalvole di figura 2.

- le figure da 4 a 7 illustrano le varie posizioni di funzionamento delle elettrovalvole on-off collegate all'attuatore di innesto marce nella configurazione di figura 2.

In figura 1 è illustrato nel suo insieme il dispositivo di azionamento di cambio e frizione, controllato da una centralina elettronica (non illustrata), la quale riceve i segnali di vari sensori disposti sul veicolo, come ad esempio quelli del freno o dell 'acceleratore.

Il dispositivo è costituito tra l'altro, da un gruppo attuatore idraulico 10, il quale riunisce in un unico corpo sia l'attuatore (non illustrato) per la selezione delle marce tramite l'alberino 11 di comando del cambio (illustrato in fig. 2 e 3), sia l'attuatore (non illustrato) per l'innesto delle stesse, sempre tramite l'alberino 11 . Il fluido in pressione per la movimentazione degli attuatori viene fornito da un gruppo elettroidraulico di potenza 20, consistente in una elettropompa 22 che pesca in un serbatoio 23. Una valvola di sovrapressione 24 è prevista per limitare eccessi di pressione a seguito di anomalie funzionali.

L'elettropompa 22 invia fluido in pressione ad un accumulatore 25 attraverso una valvola di non ritorno .

Secondo l’invenzione, l'afflusso del fluido in pressione al gruppo attuatore 10, e pertanto al primo attuatore di selezione ed al secondo attuatore di innesto delle marce, ed all'attuatore di comando della frizione 13, avviene dall'accumulatore 25 lungo la linea P, ed il suo deflusso lungo la linea T. L'uno e l’altro, secondo l'invenzione, sono controllati da una centralina elettronica (non illustrata) tramite, per guanto riguarda l'attuatore della selezione delle marce, una prima elettrovalvola proporzionale 26 a tre vie due posizioni, disposta a monte di un primo gruppo di due elettrovalvole on-off 27 e 28, e tramite, per quanto riguarda l'attuatore dell’innesto delle marce, una seconda elettrovalvola proporzionale 30 disposta a monte di un secondo gruppo di due elettrovalvole on-off 32, 33. La prima elettrovalvola proporzionale 26, è inoltre atta a controllare l'afflusso del fluido in pressione al cilindro di comando della frizione 13. E' da notare che l'elettrovalvola 30 è però un'elettrovalvola proporzionale di pressione.

Le elettrovalvole proporzionali 26 e 30 sono atte a permettere il passaggio del fluido in pressione dall'accumulatore 25 alle rispettive elettrovalvole on-off 27, 28, 32 e 33, in modo per l’appunto proporzionale alla corrente di comando, oppure a chiudere il collegamento col fluido in pressione mettendo nel contempo le elettrovalvole on-off in comunicazione con la linea di scarico T. Ciò permette di avere il circuito quasi interamente in scarico quando il servocomando non viene utilizzato, cosa che riduce le perdite di fluido per trafilamento nelle valvole, limitandole a quelle associate alle valvole proporzionali .

Le due elettrovalvole on-off 32 e 33 associate all 'attuatore di innesto, come schematizzato in figura 1 e 2, realizzano, a seconda del loro stato di eccitazione, tre configurazioni differenti di collegamento delle linee P e T rispettivamente di pressione e scarico, con due camere di lavoro 40 e 41 realizzate nell'attuatore 10 ed in cui si muovono due primi stantuffi 44 e 45 (vedi figure 2 e 3), che agiscono su detto alberino 11 tramite un dito 47. Due condotti Al ed A2 realizzati sempre nel corpo dell'attuatore 10 collegano dette camere 40 e 41 con una camera 50 in cui si muovono, contro l'azione di una molla 51 disposta tra le loro estremità, le due spole 52 e 53 delle elettrovalvole 32 e 33. Come si noterà l'ingresso della linea di pressione nel corpo comune delle elettrovalvole è unico, per poi sdoppiarsi all'interno del corpo stesso e servire ambedue le elettrovalvole.

Con riferimento alle figure da 4 a 7 verranno ora illustrate le varie posizioni delle spole 52 e 53 delle elettrovalvole 32 e 33, che permettono di innestare e disinnestare le varie marce del cambio.

Nella posizione di figura 4 le due elettrovalvole 32 e 33 sono a riposo, i passaggi tra il condotto in pressione P ed i condotti Al ed A2 sono chiusi, e detti condotti sono in scarico tramite la linea T. Ciò è possibile grazie alla particolare conformazione delle spole 52 e 53 che sono speculari, e che presentano ciascuna due risalti anulari di tenuta 60 e 61 atti a collaborare ciascuna con rispettive prime e seconde sedi circolari 63 e 64 ricavate nella camera 50.

Le prime sedi 63 delle due dette sedi sono atte a separare, in collaborazione con i risalti 60, la linea in pressione P rispettivamente dai condotti Al ed A2, mentre le seconde sedi 64 separano, in collaborazione con detti risalti di tenuta 61, i condotti Al ed A2 dalla linea di scarico T.

Come detto, in posizione di riposo delle spole, i risalti 60 sono inseriti nelle sedi rispettive 63, mentre gli anelli 61 sono staccati dalle rispettive sedi 64 e lasciano aperta la comunicazione tra i condotti Al e A2 e la linea di scarico T.

Eccitando una delle due elettrovalvole 32,33, ad esempio la 32, si porterà il secondo anello 61 nella corrispondente seconda sede 64, aprendo cosi il passaggio al fluido in pressione dalla linea P al condotto Al (figura 5), mentre il condotto A2 rimane in scarico. Ciò provoca la mandata in pressione della corrispondente camera 40, con la traslazione dello stantuffo 44 nel senso della freccia B di figura 2, e relativo azionamento dell'alberino di comando 11 del cambio, con innesto della marcia selezionata in precedenza .

Essendo che la camera 41 è in scarico, lo stantuffo 45 verrà cosi spinto nel senso opposto alla freccia C.

Come illustrato in figura 2 lo stantuffo 45 trascinerà nella sua corsa, tramite uno spallamento 69, un secondo stantuffo 70 a forma di corona circolare, ad esso coassiale e scorrente a tenuta, sia nella detta camera 41 che sullo stantuffo 45. Un medesimo secondo stantuffo 71, è disposto a tenuta nella camera 40, e circonda in modo scorrevole a tenuta, lo stantuffo 44, che può trascinarlo nella sua corsa nel senso opposto alla freccia B tramite uno spallamento 73.

Quando invece viene eccitata l'elettrovalvola 33, e quindi spostata la spola 53, si porta il corrispondente secondo anello 61 nella seconda sede 64, aprendo cosi il passaggio al fluido in pressione dalla linea P al condotto A2 (figura 7), mentre il condotto Al rimane in scarico. Ciò provoca la mandata in pressione della corrispondente camera 41, con lo spostamento dello stantuffo 45 nel senso della freccia C di figura 2, e relativa rotazione dell'alberino di comando 11 del cambio, con innesto della marcia selezionata in precedenza.

La figura 6 illustra le due spole 52 e 53 compresse l'una contro l'altra, nella posizione assunta quando le due elettrovalvole 32 e 33 sono eccitate simultaneamente .

In questa configurazione, ambedue le camere 40 e 41 vengono interessate dalla pressione, mentre lo scarico T è chiuso.

E' da notare che, tramite i due stantuffi concentrici, si ottiene una posizione di folle dell1alberino 11 perfettamente centrata. Questa posizione viene raggiunta da una delle due posizioni estreme dell 'attuatore di inserimento (posizione di marcia innestata) . ad esempio, in questa posizione lo stantuffo 45 si troverà traslato completamente verso il tappo 68 ed avrà trascinato con se, complice lo spallamento 69, anche lo stantuffo 70. Quando, tramite l'elettrovalvola 33, viene aperto il passaggio tra la linea in pressione P ed il condotto A2 (figura 6), per realizzare la suddetta posizione di folle, si instaura nella camera 41 la medesima pressione che già esiste nella camera 40, ed i due condotti Al ed A2 risultano in comunicazione tra loro tramite il condotto di collegamento 66 (by-pass). Tuttavia, in conseguenza del fatto che l'area su cui agisce la pressione nella camera 41 è data dalla somma delle sezioni dello stantuffo 45 e dello stantuffo 70, i suddetti stantuffi 45 e 70 trasleranno nel senso della freccia C, vincendo l'opposizione dello stantuffo 44, che gode di una minore spinta in quanto la pressione della camera 40 agisce sulla sola area corrispondente alla sezione dello stantuffo 44 medesimo, essendo che lo stantuffo 71 è a battuta contro uno spallamento 75 ricavato nel corpo dell'attuatore 10 in corrispondenza del bordo interno della camera 40.

Come è evidente dalle figure, gli stantuffi 45 e 70 trasleranno nella direzione della freccia C fino a che lo stantuffo 70 non venga a battuta contro uno spallamento 76, ricavato all’estremità interna della camera 41 specularmente allo spallamento 75. Il movimento degli stantuffi 45 e 70, grazie al fatto che i condotto Al ed A2 sono in comunicazione tra loro tramite il condotto 66 (vedi anche schema di fig.l), permette il trasferimento di parte del fluido in pressione dalla camera 41 alla camera 40, sostanzialmente dimezzando la portata richiesta all'elettrovalvola proporzionale 30.

Giunti in questa posizione, gli stantuffi 70, 44 e 45 arrestano la loro corsa in quanto le spinte esercitate dalla pressione nelle due camere 40 e 41, su aree uguali, si equivalgono. In questo modo si raggiunge velocemente la posizione neutra dell'alberino 11 di comando disinserendo la marcia innestata in precedenza.

Per guanto riguarda invece il funzionamento delle elettrovalvole on-off 27 e 28, preposte al controllo dell'attuatore di selezione compreso nel gruppo 10, esse lavorano nel modo consueto, per i dispositivi di questo tipo, permettendo, tramite le spole 81 ed 82 (fig 2), il passaggio del fluido in pressione nella prima o nella seconda camera dell'attuatore, o in ambedue, in modo da consentire il raggiungimento dei vari livelli di selezione, corrispondenti ai diversi gruppi di marce.

La prima elettrovalvola proporzionale, è anche preposta, come già accennato in precedenza, al controllo del fluido in pressione inviato al cilindro di comando della frizione. E' chiaro che essendo il primo gruppo di valvole on-off 27 e 28, a valle di detta valvola, la selezione non avverrà se prima non sarà attivata la funzione di controllo della frizione da parte della centralina elettronica. Questa disposizione permette, anche in questo caso, di mantenere in scarico la parte a valle della valvola proporzionale, con riduzione delle perdite di fluido per trafilamento, in condizioni di riposo del servocomando.

In figura 3 è visìbile una possibile seconda forma di realizzazione delle elettrovalvole 27, 28, 32 e 33, la quale tuttavia benché in parte diversa, non esce dall'ambito dell'invenzione. In particolare le spole 52 e 53, come anche le spole 81 e 82, risultano unite in un'unica spola 83, 84, mentre le linee di mandata P e di scarico T della pressione risultano invertite. Il funzionamento delle valvole e quindi degli attuatori del gruppo 10 rimane comunque del tutto uguale a quello precedentemente descritto.

Come si noterà, il gruppo attuatore e la parte idraulica delle elettrovalvole on-off nelle varie configurazioni possibili, sono realizzate in un unico corpo 85, in modo da ridurre notevolmente gli ingombri, ed anche le lavorazioni. Obiettivo che viene raggiunto anche attraverso la particolare forma delle valvole .

Inoltre con il dispositivo dell'invenzione, si realizzano altri vantaggi che consistono, ad esempio, in una maggiore "robustezza" dell'insieme in conseguenza dell'utilizzo di valvole on-off, in una riduzione degli stadi di potenza proporzionale richiesti alla centralina elettronica. Da ultimo il fatto che la maggior parte dei componenti sono alimentati idraulicamente solo durante la fase di cambio di mareia, riduce le perdite di fluido per trafilamento e quindi il numero di inserzioni richieste al gruppo elettroidraulico di alimentazione del dispositivo.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo elettroidraulico per il controllo di un cambio marce meccanico di tipo servocomandato per autoveicoli, in particolare in cui si utilizza per le manovre un fluido in pressione quale elemento di potenza, comprendente un comando idraulico della frizione tramite un attuatore e due attuatori singoli, uno per la selezione e l'altro per l'innesto delle marce, atti a pilotare l'alberino di comando (11) del cambio in dipendenza dai comandi provenienti da una centralina elettronica sulla base dei segnali di sensori disposti sul veicolo, e caratterizzato dal fatto che, il circuito di controllo del fluido in pressione per l'azionamento degli attuatori (10,13) è realizzato tramite una prima elettrovalvola proporzionale (26) a tre vie due posizioni, disposta a monte di un primo gruppo di due elettrovalvole on-off (27,28), ed una seconda elettrovalvola proporzionale di pressione (30) disposta a monte di un secondo gruppo di due elettrovalvole on-off (32, 33).
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che, l'elettrovalvola proporzionale (26) controlla anche l'attuatore (13) della frizione .
3. 3) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che, le elettrovalvole proporzionali controllano la mandata e lo scarico del fluido in pressione alle e dalle elettrovalvole on-off (27,28,32,33) .
4. 4) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che, la linea (P) di mandata della pressione tra l'elettrovalvola proporzionale (30) ed il corpo (85) del secondo gruppo di elettrovalvole on-off (32,33) è unica e che all'interno di detto corpo (85) è previsto un condotto di collegamento (66) tra detta linea e ciascuna elettrovalvola on-off (32,33) 5) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che, la parte idraulica delle elettrovalvole on-off (32,33) atte a controllare l'attuatore di innesto delle marce, presenta una camera comune (50) collegata allo scarico (T), sia alle camere di lavoro (40,41) di detto attuatore di innesto, e provvista di sedi circolari (63,64) atte a controllare il collegamento tra dette due camere (40,41) e detta linea di scarico (T), in dipendenza dalla posizione relativa assunta da dei risalti anulari di tenuta (60,61), ricavati su almeno una spola (52), inserita in detta camera (50), e pilotata dagli elettromagneti di dette elettrovalvole (32,33). 7) Dispositivo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che, le spole sono due (52,53) separate da un elemento elastico (51) interposto tra le loro estremità interne,