IT201900005150A1 - Trasmissione idrostatica per veicolo movimento terra con sistema per evitare sovravelocità del motore in fase di frenatura o di inversione del senso di marcia in discesa - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Trasmissione idrostatica per veicolo movimento terra con sistema per evitare sovravelocità del motore in fase di frenatura o di inversione del senso di marcia in discesa"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda in generale un veicolo movimento terra, quale ad esempio una pala caricatrice gommata compatta, provvistO di trasmissione idrostatica.
Le pale caricatrici gommate compatte sono veicoli compatti che hanno ruote da strada e portano un attrezzo, in particolare una benna fissata a un braccio di sollevamento, che è comandato idraulicamente. La pressione idraulica necessaria per azionare l'attrezzo è prodotta da una pompa idraulica comandata da un motore a combustione interna (di qui in avanti semplicemente indicato come motore) del veicolo. Lo stesso motore è altresì utilizzato per comandare le ruote, cui viene fornita potenza mediante una trasmissione idrostatica comprendente una pompa idraulica a cilindrata variabile comandata dal motore e un motore idraulico a cilindrata variabile per comandare le ruote, la pompa idraulica e il motore idraulico della trasmissione idrostatica essendo connessi idraulicamente l'una all'altro.
Più specificamente, la presente invenzione riguarda un veicolo movimento terra del tipo sopra menzionato, in cui il motore della trasmissione idrostatica è un motore idraulico a cilindrata variabile controllato idraulicamente, cioè una motore idraulico la cui cilindrata viene variata sotto il controllo di mezzi di controllo idraulici, mentre la pompa della trasmissione idrostatica è una pompa idraulica a cilindrata variabile controllata elettronicamente, cioè una pompa idraulica la cui cilindrata viene variata sotto il controllo di un'unità di controllo elettronica.
In un veicolo movimento terra provvisto di questo tipo di trasmissione idrostatica, il motore termico può essere soggetto a sovravelocità in fase di frenatura molto rapida o in fase di inversione del senso di marcia in discesa, poiché in tali condizioni il motore idraulico della trasmissione idrostatica, azionato dalle ruote per effetto dell'inerzia del veicolo, inizia a lavorare come pompa, mentre la pompa idraulica della trasmissione idrostatica inizia a lavorare come motore, aumentando in tal modo la velocità del motore a combustione interna ad essa connesso. Questo fenomeno è particolarmente percepibile su pale caricatrici gommate compatte, dato che in questo tipo di veicoli il motore idraulico della trasmissione idrostatica è controllato dai suddetti mezzi di controllo idraulici in maniera tale per cui la sua cilindrata aumenta quando la pressione nella linea idraulica che collega il motore idraulico alla pompa idraulica è maggiore di un dato valore di soglia. Di conseguenza, l'aumento di pressione nella linea idraulica che si verifica in caso di brusca frenatura o di inversione del senso di marcia in discesa provoca un aumento della cilindrata del motore idraulico, che si traduce in un aumento del flusso di olio dal motore idraulico alla pompa idraulica e pertanto in un aumento della velocità della pompa idraulica, nonché della velocità del motore a combustione interna (essendo quest'ultimo connesso alla pompa idraulica), che può provocare danni al motore a combustione interna.
Scopo della presente invenzione è pertanto superare il problema sopra discusso, evitando in modo efficace sovravelocità del motore termico in fase di frenatura o di inversione del senso di marcia in discesa con un veicolo movimento terra provvisto di una trasmissione idrostatica del tipo sopra menzionato.
Questo e altri scopi sono pienamente raggiunti secondo la presente invenzione grazie a una trasmissione idrostatica per veicolo movimento terra come definita nella rivendicazione indipendente 1, nonché grazie a un procedimento per controllare una trasmissione idrostatica per veicolo movimento terra in fase di frenatura o di inversione del senso di marcia in discesa come specificato nella rivendicazione indipendente 4.
Forme di realizzazione vantaggiose dell'invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto è da intendersi come parte integrante della descrizione che segue.
In sintesi, l'invenzione si basa sull'idea di monitorare la velocità del veicolo in fase di frenatura o di inversione del senso di marcia in discesa e impedire che la cilindrata della pompa idraulica vada a zero fintantoché la velocità del veicolo è maggiore di un dato valore di soglia. In altre parole, la cilindrata della pompa idraulica viene ridotta in fase di frenatura o di inversione del senso di marcia in discesa, ma la pompa idraulica non viene completamente chiusa (cioè la sua cilindrata non viene portata a zero) fintantoché la velocità del veicolo è maggiore del summenzionato valore di soglia.
Le caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:
la figura 1 mostra una pala caricatrice gommata compatta quale esempio di un veicolo movimento terra cui è applicabile la presente invenzione;
la figura 2 mostra schematicamente una trasmissione idrostatica secondo la presente invenzione; e
la figura 3 è un diagramma che mostra un esempio di andamento nel tempo della velocità del veicolo, della velocità del motore termico, della corrente di pilotaggio associata alla marcia in avanti e della corrente di pilotaggio associata alla marcia all'indietro in fase di inversione del senso di marcia in discesa con un veicolo movimento terra provvisto di trasmissione idrostatica secondo la presente invenzione.
Con riferimento inizialmente alla figura 1, un veicolo movimento terra è complessivamente indicato con 10. Il veicolo movimento terra illustrato in figura 1 è una cosiddetta pala caricatrice gommata compatta. L'invenzione non è tuttavia limitata a un tale tipo di veicolo movimento terra, ma è applicabile a qualsiasi altro tipo di veicolo movimento terra.
In modo per sé noto, il veicolo movimento terra 10 comprende un corpo o telaio 12, una coppia di ruote anteriori (ruote non motrici) 14, una coppia di ruote posteriori (ruote motrici) 16, una cabina di guida 18 portata dal corpo 12, una coppia di bracci di sollevamento 20 (uno solo dei quali è mostrato in figura 1) attaccati al lato anteriore del corpo 12 e ad esso incernierati in modo da essere girevoli intorno a un primo asse di rotazione diretto trasversalmente, un attrezzo 22, quale ad esempio una benna, attaccato alle estremità anteriori (estremità libere) dei bracci di sollevamento 20 e ad esse incernierato in modo da essere girevole intorno a un secondo asse di rotazione parallelo al primo, una coppia di primi cilindri idraulici 24 (uno solo dei quali è mostrato in figura 1), ciascuno dei quali è interposto fra il corpo 12 e un rispettivo braccio di sollevamento 20 ed è comandabile per provocare un movimento rotatorio del rispettivo braccio di sollevamento 20 rispetto al corpo 12 intorno al primo asse di rotazione, e uno o due secondi cilindri idraulici 26 interposti fra i bracci di sollevamento 20 e l'attrezzo 22 e comandabili per provocare un movimento rotatorio dell'attrezzo 22 rispetto ai bracci di sollevamento 20 intorno al secondo asse di rotazione.
La pressione idraulica necessaria affinché i primi e secondi cilindri idraulici 24 e 26 comandino i bracci di sollevamento 20 e l'attrezzo 22 è prodotta da una pompa idraulica (non mostrata, ma di tipo per sé noto) azionata da un motore a combustione interna 28 (di qui in avanti semplicemente indicato come motore) del veicolo, il motore 28 essendo schematicamente mostrato in figura 2.
Come illustrato in figura 2, il motore 28 è altresì utilizzato per comandare le ruote posteriori 16 per mezzo di una trasmissione idrostatica comprendente una pompa idraulica 30 e un motore idraulico 32 connessi idraulicamente l'una all'altro. La pompa idraulica 30 è connessa meccanicamente al motore 28 per essere da questo azionata, mentre il motore idraulico 32 è connesso meccanicamente alle ruote posteriori 16 per comandare queste ultime.
La pompa idraulica 30 è una pompa idraulica a cilindrata variabile controllata elettronicamente, la cui cilindrata viene variata mediante un distributore a doppio effetto 34 sotto il controllo di un'unità di controllo elettronica ECU. A tale scopo, l'unità di controllo elettronica ECU è configurata per generare correnti di pilotaggio id1 e id2 per una coppia di elettrovalvole 36 e 38, e sulla base delle correnti di pilotaggio id1 e id2 generate dall'unità di controllo elettronica ECU le elettrovalvole 36 e 38 generano a loro volta pressioni di pilotaggio pp1 e pp2 per il distributore a doppio effetto 34. In funzione delle pressioni di pilotaggio pp1 e pp2 generate dalle elettrovalvole 36 e 38, il distributore a doppio effetto 34 determina la cilindrata della pompa idraulica 30, che può assumere valori positivi o valori negativi rispettivamente corrispondenti alla marcia in avanti e alla marcia all'indietro del veicolo movimento terra 10.
Il motore idraulico 32 è invece un motore idraulico a cilindrata variabile controllato idraulicamente, la cui cilindrata viene variata sotto il controllo di mezzi di controllo idraulici (non mostrati, ma di tipo per sé noto).
L'unità di controllo elettronica ECU è configurata per controllare opportunamente le elettrovalvole 36 e 38, e quindi per controllare opportunamente la cilindrata della pompa idraulica 30, sulla base di informazioni (provenienti da opportuni sensori collegati all'unità di controllo elettronica ECU) relative alla posizione del pedale dell'acceleratore del veicolo, alla posizione del pedale del freno del veicolo, alla posizione di un interruttore FNR (Forward-Neutral-Reverse) del veicolo, alla velocità del veicolo e alla velocità del motore a combustione interna (cioè al numero di giri al minuto del motore 28).
In particolare, al fine di evitare sovravelocità del motore a combustione interna in fase di frenatura o di inversione del senso di marcia in discesa, secondo l'invenzione l'unità di controllo elettronica ECU è configurata per controllare la cilindrata della pompa idraulica 30 durante tali manovre come spiegato in dettaglio qui di seguito con riferimento al diagramma mostrato in figura 3. La spiegazione che segue si riferisce al caso di inversione del senso di marcia in discesa, ma analoghe considerazioni valgono nel caso di frenatura.
Quando l'unità di controllo elettronica ECU stabilisce, sulla base dell'informazione relativa alla posizione dell'interruttore FNR, che il veicolo è in fase di inversione del senso di marcia (istante t=t0), essa riduce a un valore minimo (ad esempio zero) la corrente di pilotaggio id1 fornita all'elettrovalvola 36 associata all'intervallo di cilindrata positivo della pompa idraulica 30, in modo da provocare una riduzione della cilindrata della pompa idraulica 30, e pertanto una riduzione della velocità del veicolo.
Durante questa fase, l'unità di controllo elettronica ECU monitora continuamente la velocità del veicolo in modo da non arrivare a una condizione di cilindrata della pompa idraulica 30 pari a zero fintantoché la velocità del veicolo è al di sopra di un dato valore di soglia v1. In altre parole, la fase di riduzione al minimo (ad esempio a zero) della corrente di pilotaggio id1 per ridurre a zero la cilindrata della pompa idraulica 30 viene controllata dall'unità di controllo elettronica ECU tenendo conto della velocità del veicolo, in maniera tale per cui la cilindrata della pompa idraulica 30 viene portata a zero solamente se la velocità del veicolo è al di sotto del suddetto valore di soglia v1.
Nell'esempio mostrato in figura 3, la corrente di pilotaggio id1 viene ridotta immediatamente a partire dall'istante t=t0, cioè non appena l'unità di controllo elettronica ECU stabilisce che l'operatore ha richiesto l'inversione del senso di marcia. All'istante t=t1, dal momento che la velocità del veicolo è ancora al di sopra del valore di soglia v1, la riduzione della corrente di pilotaggio id1 viene interrotta, o quanto meno portata avanti con un tasso di riduzione inferiore (nell'esempio di figura 3 la corrente di pilotaggio id1 viene mantenuta costante), mentre nel frattempo la velocità del veicolo diminuisce, finché la velocità del veicolo raggiunge il valore di soglia v1 (istante t=t2). A partire da questo istante, la corrente di pilotaggio id1 viene portata al minimo rapidamente (cioè con un elevato tasso di riduzione, come quello utilizzato nell'intervallo di tempo da t=t0 a t=t1), in modo da portare a zero la cilindrata della pompa idraulica 30. Infine, all'istante t=t3 l'unità di controllo elettronica ECU inizia ad aumentare la corrente di pilotaggio id2 associata all'intervallo negativo di cilindrata della pompa idraulica 30, cioè alla marcia all'indietro del veicolo.
Con una tale procedura si evita il rischio che, con una riduzione a zero della cilindrata della pompa idraulica 30 troppo veloce rispetto alla riduzione della velocità del veicolo, la pressione nel circuito idraulico che collega la pompa idraulica 30 al motore idraulico 32 diventi troppo alta, portando di conseguenza a una pericolosa sovravelocità della pompa idraulica 30, e quindi del motore 28.
Una procedura analoga viene eseguita durante la frenatura.
Quando l'unità di controllo elettronica ECU stabilisce, sulla base dell'informazione relativa alla posizione del pedale del freno, che il veicolo è in fase di frenatura, essa riduce al minimo (ad esempio a zero) la corrente di pilotaggio id1 inviata all'elettrovalvola 36 associata all'intervallo positivo di cilindrata della pompa idraulica 30. Durante questa fase, l'unità di controllo elettronica ECU monitora continuamente la velocità del veicolo e modula opportunamente la corrente di pilotaggio id1 dell'elettrovalvola 36 in modo da non arrivare a una condizione di cilindrata della pompa idraulica 30 pari a zero finché la velocità del veicolo non è al di sotto di un dato valore di soglia.
Grazie alla presente invenzione, vengono pertanto evitati danni al motore a combustione interna dovuti a un'eccessiva sovravelocità. Ciò viene ottenuto senza bisogno di appositi sensori sulla trasmissione, e pertanto senza aumentare il costo della trasmissione, ma solamente utilizzando l'informazione sulla velocità del veicolo fornita dal sensore di velocità del veicolo (che è già presente a bordo di qualsiasi veicolo movimento terra).
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di realizzazione e i dettagli costruttivi potranno variare ampiamente rispetto a quanto descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza con ciò fuoriuscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.
Claims (5)
- RIVENDICAZIONI 1. Trasmissione idrostatica per veicolo movimento terra (10), comprendente una pompa idraulica (30) e un motore idraulico (32) connessi idraulicamente l'una all'altro, in cui la pompa idraulica (30) è predisposta per essere accoppiata meccanicamente a un motore a combustione interna (28) del veicolo (10) e il motore idraulico (32) è predisposto per essere collegato meccanicamente a ruote motrici (16) del veicolo (10), in cui la pompa idraulica (30) è una pompa idraulica a cilindrata variabile controllata elettronicamente e il motore idraulico (32) è un motore idraulico a cilindrata variabile controllato idraulicamente, in cui la trasmissione idrostatica comprende inoltre un'unità di controllo elettronica (ECU) atta a controllare il funzionamento della trasmissione idrostatica, l'unità di controllo elettronica (ECU) essendo configurata per generare correnti di pilotaggio (id1, id2) per regolare la cilindrata della pompa idraulica (30) sulla base di informazioni, fornite da opportuni sensori del veicolo (10), relative alla posizione di un pedale dell'acceleratore del veicolo (10), alla posizione di un pedale del freno del veicolo (10), alla posizione di un interruttore FNR (Forward-Neutral-Reverse) del veicolo (10), alla velocità del veicolo (10) e alla velocità del motore a combustione interna (28), e in cui l'unità di controllo elettronica (ECU) è programmata in maniera tale per cui quando essa stabilisce, sulla base delle informazioni ricevute da detti sensori del veicolo (10), che il veicolo (10) è in fase di frenatura o di inversione del senso di marcia in discesa, essa inizia a generare opportune correnti di pilotaggio (id1, id2) per ridurre la cilindrata della pompa idraulica (30) a zero, in caso di frenatura, o per portare la cilindrata della pompa idraulica (30) a un valore negativo passando per lo zero, in caso di inversione del senso di marcia in discesa, e a modulare opportunamente dette correnti di pilotaggio (id1, id2) sulla base della velocità del veicolo (10) in modo da impedire che la cilindrata della pompa idraulica (30) vada a zero fintantoché la velocità del veicolo (10) è maggiore di un dato valore di soglia (v1).
- 2. Trasmissione idrostatica secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un dispositivo di regolazione della cilindrata (34) associato alla pompa idraulica (30) per regolare la cilindrata di detta pompa, e una coppia di elettrovalvole (36, 38) predisposte per ricevere le correnti di pilotaggio (id1, id2) generate dall'unità di controllo elettronica (ECU) e generare, in funzione di dette correnti di pilotaggio (id1, id2), pressioni di pilotaggio per controllare il dispositivo di regolazione della cilindrata (34).
- 3. Veicolo movimento terra (10), in particolare pala caricatrice gommata compatta, comprendente ruote motrici (16), una trasmissione idrostatica secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2 e un motore a combustione interna (28) atto a comandare dette ruote motrici (16) tramite la trasmissione idrostatica, in cui dette ruote motrici (16) sono accoppiate meccanicamente al motore idraulico (32) della trasmissione idrostatica, e in cui il motore a combustione interna (28) è accoppiato meccanicamente alla pompa idraulica (30) della trasmissione idrostatica.
- 4. Procedimento per controllare una trasmissione idrostatica per un veicolo movimento terra (10) in fase di frenatura o inversione del senso di marcia in discesa, in cui la trasmissione idrostatica comprende una pompa idraulica a cilindrata variabile controllata elettronicamente (30) e un motore idraulico a cilindrata variabile controllato idraulicamente (32) connessi idraulicamente l'una all'altro, la pompa idraulica (30) essendo predisposta per essere accoppiata meccanicamente a un motore a combustione interna (28) del veicolo (10) e il motore idraulico (32) essendo predisposto per essere connesso meccanicamente a ruote motrici (16) del veicolo (10), il metodo comprendendo i passi di: a) stabilire se è stata avviata una manovra di frenatura o di inversione del senso di marcia in discesa e, in caso affermativo, b) ridurre la cilindrata della pompa idraulica (30) e, allo stesso tempo, monitorare la velocità del veicolo, portando la cilindrata della pompa idraulica (30) a zero, in caso di frenatura, o portando la cilindrata della pompa idraulica (30) a un valore negativo passando per lo zero, in caso di inversione del senso di marcia in discesa, a patto che la velocità del veicolo sia minore di un dato valore di soglia (v1).
- 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, in cui durante detto passo b) la cilindrata della pompa idraulica (30) viene variata generando opportune correnti di pilotaggio (id1, id2) per una coppia di elettrovalvole (36, 38) predisposte per generare, in funzione di dette correnti di pilotaggio (id1, id2), pressioni di pilotaggio per controllare un dispositivo di regolazione della cilindrata (34) associato alla pompa idraulica (30).
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- 2020-04-06 EP EP20168270.5A patent/EP3719355B1/en active Active
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Also Published As
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| EP3719355B1 (en) | 2021-11-24 |
| EP3719355A1 (en) | 2020-10-07 |
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