ITMI971291A1 - Trasmissione automatica per veicoli a trazione idraulica - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“TRASMISSIONE AUTOMATICA PER VEICOLI A TRAZIONE IDRAULICA"

D ES C R I Z I O N E

La presente invenzione si riferisce a una trasmissione automatica per veicoli a trazione idraulica comprendente un motore idraulico azionante almeno una ruota motrice di un veicolo, una pompa a portata variabile per regolare la portata di un fluido sottopressione tra un ingresso ed una uscita della pompa, un tubo di mandata per inviare il fluido dall'uscita al motore idraulico, un tubo di ritorno per inviare il fluido dal motore all'ingresso, una asta mobile di comando collegata in una sua estremità alla pompa, un acceleratore collegato all’altra estremità dell'asta mobile, l’acceleratore azionando l’asta tra una prima posizione in cui la pompa ha una prima portata ed una seconda posizione in cui la pompa ha una seconda portata, a queste portate corrispondono velocità diverse del veicolo.

Come è noto le trasmissione idrauliche per la trazione vengono impiegate in piccoli veicoli come le motospazzatrici, le lavaasciuga pavimenti ed i carrelli elevatori.

Fondamentalmente tali veicoli sono dotati di un motore elettrico o a combustione interna che ha il compito di erogare un fluido a pressione elevata. Il fluido sottopressione viene mandato tramite una tubazione ad una pompa a portata variabile che invia il fluido, tramite un condotto, ad un motore idraulico che aziona le ruote motrici del veicolo. Il fluido ritorna alla pompa tramite un secondo condotto. L’elemento mobile della pompa che regola la portata viene spostato tramite un cinematismo da un acceleratore che viene azionato dal guidatore. L’acceleratore solitamente è un pedale di tipo automobilistico.

Tuttavia tali tipi di trasmissioni presentano degli inconvenienti.

Quando il guidatore deve affrontare una salita istintivamente preme a fondo il pedale. Questa azione provoca un aumento della velocità del veicolo ma non della coppia in quanto alla velocità massima non corrisponde la coppia massima, per cui il veicolo difficilmente sarà in grado di percorrere la salita. Tale problema si può risolvere installando una trasmissione di maggiore potenza. Questa soluzione non è evidentemente vantaggiosa dal punto di vista economico in quanto il costo finale del veicolo sarà elevato.

Inoltre tale trasmissione presenta un altro problema. Quando il guidatore parte da fermo accelerando al massimo, l'improvviso aumento di velocità provoca pericolosi sbandamenti del veicolo. Tale situazione genera anche uno slittamento delle ruote motrici e quindi una loro usura. Inoltre nei veicoli a trazione elettrica, l'istantanea richiesta di potenza causa elevati consumi di corrente per cui si ha uno scaricamento prematuro delle batterie. Questo fatto rende più frequenti i cicli dì carica-scarica abbreviando la durata delle batterie.

E’ quindi uno degli scopi della presente invenzione quello di realizzare una trasmissione automatica che permetta di risolvere i precedenti inconvenienti.

Tali problemi vengono superati con una trasmissione automatica per veicoli a trazione idraulica secondo la rivendicazione 1.

I pregi della presente invenzione diventeranno evidenti dalla lettura della seguente descrizione di una sua forma di realizzazione che è agevolata dai seguenti disegni, in cui:

la fig. 1 è uno schema semplificato che mostra nel suo insieme la trasmissione automatica per veicoli a trazione idraulica,

la fig. 2 mostra un particolare ingrandito in sezione della fig. 1.

Si faccia dapprima riferimento alla fig. 1. Il numero 1 indica la trasmissione automatica per veicoli a trazione idraulica oggetto della presente invenzione.

Essa comprende un motore idraulico 3 che aziona una ruota motrice 5 di un veicolo, non illustrato. La ruota è stata illustrata mentre sta affrontando una salita S. E' prevista una pompa a portata variabile 7 per regolare la portata di un fluido sottopressione, che può essere un olio, tra un ingresso 9 ed una uscita 11 di essa. Il fluido sottopressione viene fornito da un motore elettrico o a combustione interna tramite una tubazione. Queste parti non vengono descritte in quanto non sono rilevanti ai fini dell’ invenzione.

La trasmissione comprende un tubo di mandata 13 per inviare il fluido dall’uscita 11 al motore idraulico 3 per azionarlo ed un tubo di ritorno 15 per inviare il fluido dal motore all'ingresso 9.

Inoltre, una asta mobile di comando 17 è collegata in una sua estremità ad una leva 19 che a sua volta è collegata alla pompa 7 per regolare la portata della stessa.

E' previsto anche un acceleratore 21. Complessivamente esso ha la stessa forma di una pedale di acceleratore di tipo automobilistico. Pertanto esso comprende una parte 23 che è predisposta per ruotare intorno ad un punto 25 e sulla quale appoggia il piede del guidatore. Tuttavia esso si distingue dal pedale tradizionale in quanto è provvisto di una altra parte 27 la cui funzione verrà descritta in seguito. Il pedale 21 è collegato all'altra estremità dell'asta di comando 17 mediante un cinematismo costituito da un tirante 29 che ha una sua estremità imperniata alla parte 23 del pedale e l’altra estremità è collegata ad un lato di una leva a squadra 31 . La leva è in grado di ruotare intorno ad un punto 33.

L’altro lato della leva 31 è collegato all'estremità libera della asta di comando 17. Il pedale serve per spostare l'asta di comando tra una prima posizione, a destra nella fig. 1, alla quale corrisponde la portata massima dèlia pompa e quindi la velocità massima ed una seconda posizione, a sinistra nella figura, a cui corrisponde di conseguenza la portata minima della pompa e la velocità minima del veicolo.

L'asta in questa invenzione presenta una lunghezza variabile e la trasmissione comprende inoltre mezzi 39 per modificare la sua dimensione.

Si fa ora riferimento alla fig. 2 per un esame dettagliato dell'asta e dei mezzi 39. L’asta in realtà è composta da una asta di coppia 35 la quale in una sua estremità è collegata alla leva 19 della pompa e da una asta di velocità 37 che ha una estremità collegata alla leva a squadra 31 e la estremità libera normalmente a contatto con l'estremità libera dell’asta di coppia 35. Ovviamente le due aste sono allineate tra di loro. I mezzi di modifica 39 della lunghezza dell'asta di comando 17 sono costituiti da un corpo 41 complessivamente cilindrico. Il quale è internamente dotato di una cavità 43. La cavità 43 comunica con l’esterno tramite due aperture 51, 53 realizzate rispettivamente nelle due basi 52 e 54 del corpo cilindrico 41. Nelle aperture sono scorrevolmente impegnate le estremità libere rispettivamente delle aste di coppia e di velocità.

L’estremità libera dell’asta 35 termina con un pistone 57 che definisce nella cavità una camera di spinta 47 compresa tra il pistone stesso e la prima apertura 51 ed una camera di pressione 49 compresa tra il pistone e la seconda apertura 53.

Nella camera di spinta si trova una molla elicoidale 59 che spinge il pistone contro la estremità libera dell'asta di velocità.

E’ prevista un'altra apertura 63 lungo la parete circonferenziale del corpo cilindrico 41 che mette in comunicazione la camera di pressione 49 con una tubazione di derivazione 65 che a sua volta è collegata con il tubo di mandata 13. La camera di pressione è pertanto riempita con il fluido della trasmissione idraulica.

La parete interna della cavità 43 è dotata di un risalto circonferenziale 46. Esso funge da arresto per limitare lo spostamento del pistone 57 sotto la spinta della molla.

Riferendosi alle figure verrà descritto il funzionamento della trasmissione. Si supponga che il guidatore prema progressivamente a fondo il pedale 21 per viaggiare alla velocità massima. Il pedale passa quindi dalla posizione indicata con la linea continua alla posizione A indicata con linea tratteggiata. A causa di ciò la leva a squadra 19, grazie alla spinta del tirante 29, si sposterà dalla posizione indicata con la linea continua a quella tratteggiata B. A sua volta la leva 19 tira l'asta di velocità 37 verso destra.

In questa condizione la pressione esercitata dal fluido nella camera di pressione sul pistone 61 è inferiore alla spinta esercitata dalla molla 59 sullo stesso per cui l’asta di coppia 35 si sposta a destra per “inseguire" l’asta di velocità 37.

Lo spostamento a destra della asta di coppia 35 provoca un aumento della portata della pompa 7 e quindi un aumento della velocità del motore 3 e del veicolo. In queste condizione la corso della pistone 57 sotto -la spinta della molla viene fermata daH'arresto 46 per impedire che esso spinga a destra la asta di velocità contro la volontà del guidatore. Situazione che si verifica a causa di una caduta di pressione all’interno della camera 49 dovuta per esempio ad una perdita del fluido.

Nel caso che il guidatore desideri muoversi in retromarcia, egli preme verso il basso la parte 27 del pedale. In questo modo la asta di velocità 37 si sposta a sinistra spingendo completamente a sinistra la asta di coppia 35. La asta di coppia comanda pertanto la pompa ad invertire il suo funzionamento così il tubo di mandata 13 si comporterà come tubo di ritorno del fluido ed il tubo di ritorno 15 funge da tubo di andata del fluido. Così, il motore idraulico 3 gira in senso inverso ed il veicolo si muove in retromarcia.

Si consideri infine il caso in cui un guidatore per affrontare la salita S prema a fondo la parte 23 dell'acceleratore. Come già detto alla velocità massima non corrisponde la coppia massima, per cui il veicolo non è in grado di percorrere la salita. Tuttavia in questa condizione, si ha un aumento di pressione nel tubo di mandata 13. Questo aumento di pressione si verifica anche nella tubazione 65 e nella camera di pressione 49 in quanto è collegata al tubo di mandata. L’aumento di pressione in questa situazione è così forte che la pressione del fluido è ora in grado di vincere la forza della molla 59. La molla è ora obbligata comprimersi e a permettere alla asta di coppia 35 di spostarsi parzialmente a sinistra. L’asta di coppia 35 sposta a sua volta la leva 19 in modo da portare la pompa in una condizione in cui si ha una portata inferiore ma una pressione elevata (e quindi una coppia maggiore) rispetto alla condizione precedente. Pertanto il veicolo è in grado di superare la salita.

E' stata pertanto realizzata una ‘trasmissione che è effettivamente automatica in quando in salita riduce la velocità a favore di un aumento della coppia senza che debba intervenire il guidatore.

La trasmissione automatica entra in funzione anche durante le partenze da fermo, in quanto in queste situazioni si ha una aumento di pressione del fluido che causa l’allungamento deH'asta di comando e quindi obbliga la pompa a funzionare in condizioni di portata inferiore ma con una coppia maggiore evitando slittamenti o perdita di aderenza delle ruote.

Con questa trasmissione automatica l'asta di comando 17 si comporta come una asta in un sol pezzo quando il veicolo si trova in normali condizioni di funzionamento: marcia a velocità moderata, velocità massima, retromarcia, etc. Invece, non appena si presentano condizioni di funzionamento anomale: marcia in salita, accelerazioni istantanee, l'asta "si spezza" nelle due aste di velocità e di coppia che si muovono indipendentemente, per tornare a lavorare come un unico elemento non appena le condizioni di funzionamento tornano alla normalità.

Si osserva che questo risultato viene ottenuto con una trasmissione costituita da elementi semplici ed affidabili che garantiscono un funzionamento sicuro della trasmissione.

La stessa trasmissione automatica può essere realizzata in modo diverso. Ad esempio la tubazione 65 può essere sostituita da un sensore di pressione posto sul tubo di ritorno 13. Inoltre, è previsto un solenoide costituito dal corpo 41 che viene realizzato in materiale ferromagnetico, intorno ad esso viene posta una bobina che viene eccitata da un comando proveniente dal sensore, mentre la parte della asta di coppia 35 contenuta nel corpo funge da nucleo. Normalmente l'asta di coppia viene spinta dalla molla 6 contro l'asta di velocità 37. Quando il sensore avverte che è stato raggiunto un predeterminato valore di pressione manda un comando che eccita il solenoide e che obbliga l'asta di coppia a spostarsi a sinistra e ad allontanarsi dall'asta di velocità.

Claims (5)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Trasmissione automatica (1 ) per veicoli a trazione idraulica comprendente: - un motore idraulico (3) azionante almeno una ruota motrice (5) di un veicolo, - una pompa a portata variabile (7) per regolare la portata di un fluido sottopressione tra un ingresso (9) ed una uscita (11) della pompa, - un tubo di mandata (13) per inviare il fluido dall’uscita (11 ) al motore idraulico (3), - un tubo di ritorno (15) per inviare il fluido dal motore (3) all’ingresso (9), - una asta mobile di comando (17) collegata in una sua estremità alla pompa (7) per regolare la sua portata, - un acceleratore (21) collegato all'altra estremità dell’asta di comando (17), l'acceleratore (21) azionando l'asta (17) tra una prima posizione in cui la pompa (7) ha una prima portata ed una seconda posizione in cui la pompa ha una seconda portata, caratterizzata dal fatto che: l’asta di comando (17) ha lunghezza variabile da una dimensione minima ad una dimensione massima, e che comprende inoltre: - mezzi di modifica (39) della lunghezza dell'asta, tali mezzi (39) essendo attivati dal raggiungimento di una pressione predeterminata nel tubo di mandata (13) per alterare la lunghezza dell'asta (17) dalla dimensione minima alla dimensione massima o viceversa quando l’asta si trova nella prima posizione o nella seconda posizione per cambiare la portata della pompa (7).
2. 2. Trasmissione automatica (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che l’asta comprende: - una asta di coppia (35) collegata in una sua estremità alla pompa (7), - una asta di velocità (37) collegata in una sua estremità all'acceleratore (21), e che i mezzi di modifica (39) comprendono: una camera di pressione (49) definita tra le estremità non impegnate dell'asta di velocità e di coppia (37, 35), la camera di pressione essendo in comunicazione fluidica con il tubo di mandata (13), - mezzi elastici (59) predisposti a spingere l’asta di coppia (35) contro la asta di velocità (37).
3. 3. Trasmissione automatica (1) secondo la rivendicazione 2 caratterizzata dal fatto che l’estremità libera dell’asta di coppia (35) è dotata di un pistone (57).
4. 4. Trasmissione automatica (1) secondo la rivendicazione 2 caratterizzata dal fatto che i mezzi elastici (59) sono una molla (59).
5. 5. Trasmissione automatica (1) secondo la rivendicazione 2 caratterizzata dal fatto che sono previsti mezzi di arresto (46) per arrestare il movimento dell’asta di velocità (37).