ITTO980578A1 - Sistema di controllo di un innesto a frizione per autoveicoli - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: '’Sistema di controllo di un innesto a frizione per autoveicoli '',

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema di controllo di un innesto a frizione per autoveicoli.

In anni recenti, hanno trovato crescente applicazione servomeccanismi di tipo elettroidraulico, per l'azionamento dei vari organi del cambio, nell'ottica di migliorare il comfort dell 'utilizzatore e le prestazioni dell'autoveicolo. I diversi servomeccanismi sono gestiti da una centralina elettronica che attraverso segnali elettrici provenienti da sensori interpreta le richieste dell'utilizzatore. Con particolare riferimento all'azionamento dell'innesto a frizione la centralina elettrica provoca l'apertura di un'elettrovalvola che controlla l'alimentazione di mezzi idraulici che comandano lo spostamento di un organo attuatore dell'innesto a frizione, al fine di provocare il distacco di quest'ultimo. Nel caso cui si riferisce specificamente la presente invenzione, l'innesto a frizione è del tipo comprendente un disco conduttore destinato ad essere trascinato dal motore dell'autoveicolo, un albero condotto costituente l'albero primario del cambio ed un disco di attrito solidale in rotazione con l'albero condotto e premuto assialmente contro il disco conduttore da una molla Belleville che è sopportata oscillante dal disco conduttore in corrispondenza di un suo diametro intermedio, tale molla premendo il disco di attrito in prossimità di un suo diametro esterno ed essendo soggetta all'azione di un organo attuatore, mobile assialmente, in corrispondenza di un suo diametro interno.

Nelle soluzioni note, i mezzi idraulici di comando dell'organo attuatore includono un cilindro maestro che viene alimentato con fluido in pressione tramite la suddetta elettrovalvola di controllo, che è un'elettrovalvola proporzionale di portata (ossia con la quale si ottiene una variazione della portata di fluido mediante una variazione della corrente elettrica), detto cilindro maestro trasmettendo uno spostamento ad uno stantuffo che provoca il movimento dell'organo attuatore dell'innesto a frizione mediante una trasmissione meccanica. La disposizione nota sopra descritta è relativamente complicata e costosa. Essa inoltre è complicata ulteriormente per il fatto che al cilindro maestro deve essere associato un sensore di posizione, che consente di effettuare il controllo dell'innesto a frizione sapendo in ogni istante quale sia la posizione dell'organo attuatore dell'innesto. Tale sensore di posizione comporta ovviamente un costo aggiuntivo e a causa del suo ingombro e dei suoi limiti operativi rende difficile e oneroso adottare disposizioni più semplici, ad esempio disponendo il cilindro idraulico di comando direttamente all'interno dell'involucro dell'innesto a frizione.

D'altra parte, nelle soluzioni note, l'uso del sensore di posizione è indispensabile. Ciò deriva dal fatto che la molla tipicamente utilizzata negli innesti a frizione del tipo sopra specificato presenta una funzione caratteristica carico/spostamento con un andamento tale per cui ad ogni valore del carico applicato alla molla non corrisponde un unico valore dello spostamento. Con le molle adottate nelle soluzioni note non è pertanto possibile effettuare il controllo dell'azionamento dell'innesto a frizione sulla base del carico applicato all'organo attuatore, ed è invece indispensabile effettuare un controllo sulla base dei segnali generati da un sensore di posizione, con le complicazioni e gli svantaggi in termini di costo che sono stati sopra menzionati.

Lo scopo della presente invenzione è quello di ovviare ai suddetti inconvenienti, realizzando in particolare un sistema di controllo che sia più semplice, meno ingombrante e meno costoso dei sistemi noti.

Secondo l’invenzione, il suddetto scopo viene raggiunto per il fatto che la suddetta molla Belleville è conformata in modo tale da presentare una funzione caratteristica carico/spostamento di tipo monotono crescente, per cui il controllo del suddetto organo attuatore può essere effettuato sulla base del carico applicato ad esso, senza la necessità di prevedere mezzi sensori della posizione di tale organo attuatore, in quanto ad ogni valore del carico applicato, e quindi della pressione di alimentazione di detti mezzi idraulici, corrisponde un'unica posizione determinata dell'organo attuatore .

Secondo un'ulteriore caratteristica, la suddetta elettrovalvola è un'elettrovalvola proporzionale di pressione (cioè atta a fornire in modo controllato una pressione variabile in funzione della corrente elettrica di alimentazione) ed i suddetti mezzi idraulici di comando sono costituiti da un cilindro idraulico disposto all'interno dell'involucro dell'innesto a frizione coassialmente con l’albero condotto, tale cilindro avendo uno stantuffo che costituisce il suddetto organo attuatore.

Il sistema secondo l'invenzione risulta pertanto notevolmente semplificato, meno ingombrante e meno costoso rispetto ai sistemi noti. In particolare, come già sopra indicato, il sistema secondo l'invenzione non richiede l'utilizzazione di un sensore di posizione, con i conseguenti vantaggi in termini di minore ingombro e di minor costo. La mancanza del sensore di posizione rende possibile semplificare la realizzazione dei mezzi idraulici di comando, che possono essere costituiti semplicemente da un cilindro idraulico disposto all'interno dell'involucro dell'innesto a frizione, coassialmente all'albero condotto, con lo stantuffo del cilindro che costituisce direttamente l'organo attuatore dell'innesto.

Con la disposizione secondo l'invenzione, la coppia trasmessa dall'innesto a frizione risulta correlata linearmente al carico applicato dall'organo attuatore e quindi alla pressione di alimentazione fornita dall 'elettrovalvola. Il controllo dell'innesto risulta quindi particolarmente semplice.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura 1 illustra uno schema di una forma preferita di attuazione del sistema secondo 1 'invenzione,

la figura 2 è una vista in sezione ed in scala ampliata di un particolare della figura 1,

la figura 3 è un diagramma che illustra la caratteristica della molla facente parte del sistema secondo 1'invenzione,

la figura 4 è un diagramma che illustra la caratteristica della molla utilizzata nel sistema secondo la tecnica nota, e

la figura 5 è un diagramma che illustra la caratteristica di regolazione del sistema secondo 1 'invenzione.

Nella figura 1, il numero di riferimento 1 indica nel suo insieme un innesto a frizione di autoveicolo, comprendente un involucro 2, un disco conduttore 3 tipicamente costituito dal volano motore, calettato sull'albero motore (non illustrato) e rotante con esso, nonché un albero condotto 4 montato girevole nell’involucro 2 tramite un cuscinetto 5 e costituente l'albero primario del cambio dell'autoveicolo. Secondo la tecnica nota, solidale in rotazione con l’albero condotto 4 è montato un disco di attrito 6 provvisto alla sua periferia di due guarnizioni di attrito 7 che viene premuto contro il disco conduttore 3, tramite un anello spingi-disco 8, da una molla Belleville 9. Nella figura 1, la parte al di sopra e la parte al di sotto dell'asse dell'albero 4 sono state illustrate rispettivamente nella condizione di lavoro e nella condizione di riposo della molla 9. La molla 9 è sopportata oscillante in 10 dal disco conduttore 3 in corrispondenza di un suo diametro intermedio. Essa è atta a premere contro l'anello spingi-disco 8 (vedere parte inferiore di figura 1) in prossimità di un suo diametro esterno, mentre è soggetta in 11, in corrispondenza di un suo diametro interno, all'azione di un organo attuatore 12.

Come visibile chiaramente nella figura 2, l'organo attuatore 12 è costituito dallo stantuffo di un cilindro idraulico ricavato direttamente all'interno dell'involucro 2 dell'innesto a frizione 1, coassialmente all'albero condotto 4. Più precisamente, l'involucro 2 dell'innesto a frizione definisce una camera cilindrica 13 entro la quale è montato scorrevole il corpo cilindrico dello stantuffo 12. Quest'ultimo termina con una flangia anulare 14 che preme contro il diametro interno della molla Belleville 9 tramite un cuscinetto a sfere reggi-spinta 15. Nella condizione di riposo (parte inferiore della figura 2) una molla 16 provvede comunque ad applicare un debole carico che mantiene lo stantuffo 12 contro il cuscinetto reggispinta 15 e contro la molla 9.

La camera di pressione 13 del cilindro idraulico integrato nell'innesto a frizione comunica tramite un condotto 17 con un raccordo 18 di collegamento ad una tubazione 19 che riceve fluido in pressione. Il condotto 19 è collegabile selettivamente con una linea 20 collegata ad una pompa di alimentazione, o con una linea 21 collegata ad un serbatoio di scarico, tramite una elettrovalvola 22 di tipo proporzionale atto a fornire in modo controllato una pressione variabile in funzione della corrente elettrica di alimentazione.

Nella condizione di riposo del sistema, la molla 9 è nella posizione illustrata nella parte inferiore delle figure 1, 2. In tale condizione, essa preme il disco di attrito 7 contro il disco conduttore 3, che trascina conseguentemente in rotazione l'albero condotto 4. Volendo provocare il distacco dell'innesto, si alimenta fluido in pressione all'interno della camera 13 del cilindro idraulico, cosi da determinare uno spostamento assiale (verso destra con riferimento al disegno) dell'organo attuatore costituito dallo stantuffo 12, che si porta così nella posizione illustrata nella parte superiore delle figure 1, 2. In tale condizione, la molla 9 cessa di premere contro il disco di attrito 7, per cui la trasmissione della coppia dal disco 3 all'albero 4 è interrotta.

Come è già stato sopra indicato, l'elettrovalvola 22 è destinata ad essere pilotata da una centralina elettronica di controllo nell'intento di soddisfare le richieste dell'utente. Naturalmente, poiché il conducente non comanda manualmente direttamente l'innesto a frizione, è necessario assicurare che la pressione fornita all 'attuatore sia regolata automaticamente in modo ottimale, senza provocare un distacco o un riattacco brusco dell'innesto.

Come pure è già stato sopra indicato, nei sistemi attuatori di tipo elettro-idraulici realizzati fino ad ora, al fine di ottenere tale risultato occorreva predisporre un sensore della posizione dell'organo attuatore così da permettere di predisporre un sistema automatico di controllo dell'innesto esente da inconvenienti. La necessità del sensore di posizione nasceva dal fatto che la molla utilizzata nei sistemi noti aveva una funzione caratteristica carico F / spostamento S del tipo illustrato nella figura 4 dei disegni annessi, con un picco in corrispondenza di un carico Fo . Con una molla di questo tipo, quando il carico cresce da 0 fino a Fo, la molla comincia a deformarsi, dopo di che la molla stessa si sposta bruscamente verso la sua posizione di fine corsa una volta che il carico applicato supera il valore F0. Quando poi il carico viene rilasciato, la molla rimane nella sua posizione di fine corsa fino a quando il carico non scende al di sotto del valore del minimo F-1 rappresentato nel diagramma. Con le molle utilizzate nella tecnica nota, pertanto, ad ogni dato valore del carico applicato alla molla non corrisponde una determinata posizione della molla stessa. Proprio per tale ragione, nei sistemi elettroidraulici attualmente utilizzati, al fine di garantire un corretto funzionamento dell'innesto, il controllo viene effettuato sulla base dei segnali forniti da un sensore di posizione che è associato al cilindro idraulico di comando. Come pure già indicato, il sensore di posizione comporta tuttavia un costo non trascurabile ed un ingombro che rendono difficile adottare la soluzione semplificata che è stata invece adottata nel sistema secondo l'invenzione, in cui il cilindro idraulico di comando è integrato nell'innesto a frizione, coassialmente all'asse dell'albero condotto, con lo stantuffo del cilindro che costituisce direttamente l'organo attuatore della molla. Tale semplificazione è possibile nel caso della presente invenzione grazie al fatto che essa fa uso di una molla Belleville che presenta una funzione caratteristica carico F / spostamento S di tipo monotono crescente, come illustrato nella figura 3. Tale risultato viene raggiunto adottando una molla che presenti un rapporto h/t < 1.4, ove h è la dimensione assiale della molla nella condizione indeformata e t è il suo spessore.

Grazie all'adozione di una molla avente una caratteristica del tipo illustrato nella figura 3, nel sistema secondo l'invenzione ad ogni valore del carico applicato alla molla corrisponde un'unica posizione della molla stessa. È pertanto possibile effettuare il controllo dell'attuatore senza preoccuparsi di verificare ad ogni istante la posizione dell'attuatore stesso, ma semplicemente controllando il carico applicato alla molla, ossia la pressione di alimentazione del cilindro idraulico di comando. Tale risultato può essere ottenuto vantaggiosamente con l’uso dell'elettrovalvola proporzionale di pressione 22. Inoltre, il controllo della coppia trasmessa dall'innesto nel sistema secondo l'invenzione è ulteriormente semplificato per il fatto che tale coppia è correlata linearmente al carico applicato dall'organo attuatore 12, e quindi alla pressione di alimentazione. Ciò risulta evidente dalla figura 5, che illustra un diagramma della variazione del carico C applicato dalla molla 9 all'anello spingi-disco 8 (detto carico essendo proporzionale linearmente alla coppia trasmessa) al variare del carico F applicato dall'organo attuatore 12 alla molla 9. Come si vede, la variazione del carico C è lineare.

La figura 5 illustra anche la variazione del carico D in corrispondenza del fulcro 10 della molla 9, al variare del carico F applicato dall'organo attuatore 12.

Come risulta evidente dalla descrizione che precede, il sistema secondo l'invenzione è caratterizzato da una maggior semplicità, da un minor costo e da un minor ingombro rispetto ai sistemi dello stesso tipo realizzati fino ad oggi.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di controllo di un innesto a frizione per autoveicoli del tipo comprendente un disco conduttore (3) destinato ad essere trascinato dal motore dell'autoveicolo, un albero condotto (4) costituente l'albero primario del cambio, ed un disco di attrito (6) solidale in rotazione con l'albero condotto (4) e premuto assialmente contro il disco conduttore (3) da una molla Belleville (9) che è sopportata oscillante dal disco conduttore (3) in corrispondenza di un suo diametro intermedio, tale molla (9) premendo il disco di attrito (6) in prossimità di un suo diametro esterno ed essendo soggetta all'azione di un organo attuatore (12), mobile assialmente, in corrispondenza di un suo diametro interno, in cui inoltre sono previsti mezzi idraulici di comando di detto organo attuatore (12), ed un'elettrovalvola (22) di controllo dell'alimentazione di detti mezzi idraulici, caratterizzato dal fatto che la suddetta molla Belleville (9) è conformata in modo tale da presentare una funzione caratteristica carico / spostamento (F/S) di tipo monotono crescente, per cui il controllo dell'organo attuatore (12) può essere effettuato sulla base del carico applicato ad esso, senza la necessità di prevedere mezzi sensori della posizione di tale organo attuatore, in quanto ad ogni valore del carico applicato (F), e quindi della pressione di alimentazione di detti mezzi idraulici, corrisponde un'unica posizione determinata dell'organo attuatore (12).
2. 2. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la suddetta elettrovalvola (22) è una elettrovalvola proporzionale di pressione.
3. 3. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i suddetti mezzi idraulici di comando sono costituiti da un cilindro idraulico disposto all'interno dell'involucro (2) dell'innesto a frizione (1), coassialmente all'albero condotto (4), tale cilindro avendo uno stantuffo (12) che costituisce il suddetto organo attuatore.
4. 4. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la molla Belleville (9) presenta un rapporto h/t < 1.4, ove h è la dimensione assiale della molla nella condizione indeformata e t è il suo spessore. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.