BR102013033120A2 - Sistema de controle para um sistema hidrostático - Google Patents

Abstract

sistema de controle para um sistema hidrostático a presente invenção se refere a um sistema de controle para uma transmissão hidrostática.

Description

(54) Título: SISTEMA DE CONTROLE PARA UM SISTEMA HIDROSTÁTICO (51) Int. Cl.: E02F 9/22; E02F 3/84 (30) Prioridade Unionista: 21/12/2012 US 61/740,788 (73) Titular(es): CNH AMERICA LLC (72) Inventor(es): KUSHAN VORA; DAVID SCHULTE; BRUCE ARNDT (74) Procurador(es): NELLIE D SHORES (57) Resumo: SISTEMA DE CONTROLE PARA UM SISTEMA HIDROSTÁTICO A presente invenção se refere a um sistema de controle para uma transmissão hidrostática.

1/12 “SISTEMA DE CONTROLE PARA UM SISTEMA HIDROSTÁTICO”

Antecedentes [001] O presente pedido se refere em geral a sistemas de controle para máquinas com transmissões hidrostáticas.

[002] Bulldozers ou dozers, como os termos podem ser usados aqui, se referem a uns tratores de esteira que são equipados com uma lâmina para raspar a terra ou empurrar material ao longo da terra. A lâmina é conectada de modo pivotável ao chassi do trator de esteira de modo que a mesma pode pivotar para cima e para baixo. Controle de lâmina são proporcionados ao operador na cabine do veículo para permitir que o operador eleve e abaixe a lâmina com relação ao chassi do trator de esteira. Um dos usos mais comuns para as lâminas em bulldozers é de nivelar ou de outro modo contornar a terra para a construção de casas, edifícios, lotes de estacionamento, e estradas. Durante o processo de nivelamento ou de contorno da terra, o bulldozer pode ser usado para aplicações de trabalho pesado de empurrar-puxar e/ou elevar.

[003] O bulldozer pode ter uma transmissão hidrostática que é usada para a propulsão e direcionamento do bulldozer. Máquinas com transmissões hidrostáticas e/ou sistemas de implemento, tal como o bulldozer ou outro trator de esteira, são com frequência usadas para aplicações trabalho pesado de empurrar-puxar e/ou elevar.

Sumário [004] Outras características e vantagens do presente pedido serão aparentes a partir da descrição mais detalhada a seguir das modalidades exemplificativas, tomadas em conjunto com os desenhos em anexo.

Breve Descrição dos Desenhos [005] A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplificativa de um trator de esteira.

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 7/26

2/12 [006] A figura 2 mostra a visão geral do sistema.

[007] A figura 3 mostra a visão geral da lógica de algoritmo.

[008] A figura 4 mostra as curvas de bomba de acionamento de terra.

[009] A figura 5 mostra o gráfico das curvas de bomba de acionamento de terra.

[010] A figura 6 mostra incrementos da bomba.

[011] A figura 7 mostra o direcionamento.

[012] A figura 8 mostra curvas de direcionamento.

[013] A figura 9 mostra os incrementos do motor.

[014] A figura 10 mostra o comando final para a válvula de controle.

[015] A figura 11 mostra características de bomba e motor.

[016] Sempre que possível, os mesmos números de referência serão usados através dos desenhos para se referirem às mesmas partes ou a partes similares.

Descrição Detalhada das Modalidades Exemplificativas [017] Trator de esteira se refere a qualquer um da classe de veículos ou máquinas de trabalho tendo um chassi, com um motor e esteiras em ciclo sem fim de contato com a terra que são localizadas em cada lado do chassi, que são acionadas pelo o motor, e que movem o chassi sobre a terra. Dozer ou bulldozer como usado aqui se refere a um trator de esteira acoplado a uma lâmina. Outros exemplos de tratores de esteira podem incluir colheitadeiras, escavadores e carregadeiras de esteira compactas.

[018] Com referência à figura 1, um trator de esteira é mostrado. O trator de esteira 100 inclui um chassi 102 e um motor 104 fixado ao chassi 102. O trator de esteira 100 também inclui sistemas de acionamento do lado esquerdo e do lado direito 106, cada um dos quais inclui uma roda motriz 108 que é acionada por um motor e uma esteira sem fim 110 que é acoplada a e acionada pela roda motriz 108. O trator de esteira 100 também inclui uma lâmina que se estende lateralmente 112

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 8/26

3/12 que é montada a porção de braço esquerdo 114 e a porção de braço direito 116. Uma vez que o trator de esteira mostrado na figura 1 inclui a lâmina 112, o trator de esteira 100 pode também ser referido como um bulldozer ou dozer 100. As porções de braços 114, 116 do dozer 100 podem ser acopladas de modo pivotável ao chassi 102 nas extremidades das porções de braços 114, 116 opostas à lâmina 112. As porções de braços 114, 116 podem auxiliar no suporte da lâmina 112 pelos cilindros de elevação hidráulicos esquerdo e direito 118, 120. The as porções de cilindro esquerdo e direito 122 dos cilindros de elevação hidráulicos 118, 120 são acopladas ao chassi 102 e as extremidades de haste esquerda e direita 124 são acopladas à lâmina 112. Quando o operador estende ou retrai os cilindros 118, 120, os cilindros 118, 120 aumentam ou diminuem de comprimento e abaixam ou elevam a lâmina 112.

[019] A operação do dozer 100 pode ser controlada por um controlador eletrônico 136. O controlador eletrônico 136 pode ser um controlador com base em um microprocessador digital tendo uma RAM (memória de acesso aleatório), ROM (memória de apenas leitura), CPU (unidade de processamento central), circuitos de entrada de sensor e de condicionamento de sinal, circuitos acionadores de válvula, outros dispositivos de memória, circuitos de comunicações e de interface, e outros componentes relacionados a controle. Os sensores e chaves são acoplados ao circuito de entrada de sensor e circuitos de condicionamento de sinal, as válvulas piloto e os solenóides podem ser acoplados aos circuitos acionadores de válvula e outros controladores digitais podem ser acoplados aos circuitos de comunicação. A ROM e outros dispositivos de memória podem armazenar as instruções da CPU que constituem os programas que são usados na operação do dozer 100, a RAM e outros dispositivos de memória podem proporcionar um espaço de trabalho para a CPU armazenar os valores que mudam durante a operação, e a CPU executa as instruções dos programas armazenadas na ROM. Todos os referidos componentes

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 9/26

4/12 podem ser acoplados juntos por data, endereços e barramentos de controle em um modo convencional.

[020] Dozer 100 has um compartimento ou cabine do operador 126 a partir da qual o operador opera o dozer 100. Entre outros controles, a cabine 126 pode incluir um par de dispositivos de entrada do operador 128 que o operador manipula para guiar e controlar a velocidade do dozer 100. Em uma modalidade, cada dispositivo de entrada do operador 128 pode incluir uma alavanca 130 com uma posição central neutra. Cada um dos sistemas de acionamento do lado esquerdo e do lado direito 106 tem um dispositivo de entrada do operador correspondente 128. O dispositivo de entrada do operador 128 pode ser usado para proporcionar comandos de direcionamento e de controle de velocidade ao sistema de acionamento correspondente 106. Em uma modalidade, o operador pode instruir o sistema de acionamento correspondente 106 ao mover o dispositivo de entrada correspondente 128 em uma direção a partir do neutral para mover a esteira correspondente 110 para frente e pode mover o dispositivo de entrada correspondente 128 na outra direção para mover a esteira correspondente 110 para trás. Ao se controlar a direção e a quantidade cada um dos dispositivos de entrada do operador 128 é movido a partir da posição neutra, o operador pode controlar a velocidade e a direção do dozer 100.

[021] Deve ser entendido que a aplicação não é limitada aos detalhes ou metodologia determinada na descrição a seguir ou ilustradas nas figuras. Deve também ser entendido que a fraseologia e a terminologia empregadas aqui são para o objetivo de descrição apenas e não deve ser observado como limitante.

[022] O presente pedido contempla métodos, sistemas e produtos de programas em qualquer meio não transitório lido por máquina para realizar as suas operações. As modalidades do presente pedido podem ser implementadas usando os processadores de computadores existentes, ou por um processador de

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 10/26

5/12 computador de objetivo especial para um sistema apropriado, ou por um sistema com fio.

[023] Modalidades no âmbito do presente pedido incluem os produtos de programas compreendendo meio capaz de ser lido por máquina para realizar ou tendo instruções executáveis por máquina ou estruturas de dados armazenadas nas mesmas. Meio capaz de ser lido por máquina pode ser qualquer meio não transitória disponível que pode ser acessado por um computador de objetivo geral ou um de objetivo especial ou outra máquina com um processador. Por meio de exemplo, o meio capaz de ser lido por máquina pode incluir RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM ou outro armazenamento de disco ótico, armazenamento de disco magnético ou outros dispositivos de armazenamento magnéticos, ou qualquer outro meio que pode ser usado para realizar ou armazenar um código de programa desejado na forma de instruções executáveis por máquina ou estruturas de dados e que pode ser acessado por um computador de objetivo geral ou um de objetivo especial ou outra máquina com um processador. Quando informação é transferida ou proporcionada em uma rede ou outra conexão de comunicações (seja com fio, sem fio, ou uma combinação de com fio ou sem fio) a uma máquina, a máquina adequadamente vê as conexões como um meio capaz de ser lido por máquina. Combinações dos acima estão também incluídas no âmbito de meio capaz de ser lido por máquina. Instruções executáveis por máquina compreendem, por exemplo, instruções e dados que fazem com que um computador de objetivo geral, computador de objetivo especial, ou máquinas de processamento de objetivo especial realizem uma determinada função ou grupo de funções.

[024] Embora as figuras aqui possam mostrar uma ordem específica das etapas do método, a ordem das etapas pode diferir a partir daquela que é ilustrada. Também, duas ou mais etapas podem ser realizadas concomitantemente ou com concomitância parcial. Variações no desempenho da etapa podem depender dos

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 11/26

6/12 sistemas de software e de hardware escolhidos e na escolha do projetista. Todas as referidas variações se encontram inseridas no âmbito do pedido. Da mesma forma, implementações de software podem ser realizadas com técnicas de programação padrão com lógica com base em regras e outras lógicas para realizar as várias etapas de conexão, etapas de processamento, etapas de comparação e etapas de decisão.

[025] Em uma consideração adicional dos desenhos do presente pedido e a discussão dos referidos desenhos e dos elementos mostrados nos mesmos, deve também ser entendido e observado que, apenas com o objetivo de maior clareza nos desenhos, pluralidades de elementos em geral similares posicionados próximos um ao outro ou se estendendo ao longo de alguma distância podem algumas vezes, se não com frequência, ser ilustrados como um ou mais elementos representativos com linhas pontilhadas estendidas indicando a extensão geral dos referidos elementos similares. Em tais casos, os vários elementos assim representados podem em geral ser considerados ser em geral como o elemento representativo ilustrado e em geral operável em um modo similar e por um objetivo similar que o elemento representativo ilustrado.

[026] Muitos dos processos de conexão ou de fixação e componentes utilizados no pedido são amplamente conhecidos e usados, e sua natureza exata ou tipo não é necessário para o entendimento do presente por aqueles versados na técnica. Também, qualquer referência aqui aos termos esquerda ou direita é usado como uma mera conveniência, e é determinado por estar na parte traseira da máquina voltada em sua direção de trajeto normal. Ademais, os vários componentes mostrados ou descritos aqui para qualquer modalidade específica no presente pedido pode ser variada ou alterada como antecipado pelo presente pedido e a prática de uma modalidade específica de qualquer elemento pode já ser amplamente conhecida ou usada por aqueles versados na técnica.

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 12/26

7/12 [027] Deve ser entendido que mudanças nos detalhes, materiais, etapas e arranjos das partes que tenham sido descritos e ilustrados para explicar a natureza do presente pedido ocorrerão a e podem ser produzidas por aqueles versados na técnica com a leitura da presente descrição se inserindo nos princípios e âmbito do presente pedido. A descrição anterior ilustra uma modalidade exemplificativa da presente invenção; entretanto, conceitos, com base na descrição, podem ser empregados em outras modalidades sem se desviar a partir do âmbito do presente pedido.

[028] Embora o presente pedido tenha sido descrito com referência a uma modalidade exemplificativa, será entendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças podem ser realizadas e equivalentes podem ser substituídos para os elementos do mesmo sem se desviar a partir do âmbito do presente pedido. Ademais, muitas modificações podem ser produzidas para se adaptar a uma situação particular ou material aos ensinamentos do presente pedido sem se desviar a partir do âmbito essencial da mesma. Portanto, é pretendido que o presente pedido não seja limitado à modalidade particular descrita como o melhor modo contemplado para realizar o presente pedido, mas que a presente invenção irá incluir todas as modalidades que se insiram no âmbito das reivindicações em anexo.

Lógica de acionamento de terra para controlar um sistema hidrostático consistindo de uma bomba variável e um motor variável [029] A lógica de acionamento de terra é utilizada para controlar as bombas hidrostáticas e motores usados em um sistema de transmissão para um dozer de esteira. Os deslocamentos da bomba e do motor são determinados com base na faixa de velocidade selecionada, na RPM do motor, na posição do Joystick, e no comando no Pedal.

Figura 2: Visão geral do sistema [030] Eixo de propulsão Y do Joystick: o referido informa os controles

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 13/26

8/12 comando para frente ou reverso e contribui para a magnitude da velocidade comandada assim como a direção: para frente ou reversa.

[031] Eixo de X Direcionamento do Joystick: o referido informa os controles os deslocamentos da bomba e do motor através das rodadas.

[032] Pedal %: pode ser pressionado para diminuir os comandos para as bombas e motores seja na direção para frente ou na reversa [033] Ajustes de velocidade: contribui para a magnitude da velocidade seja na direção para frente ou na reversa [034] RPM do motor comandado: Se a RPM do motor comandado estiver abaixo de um limiar especificado, a magnitude do comando de velocidade será dimensionada. Se a RPM for maior do que o limiar especificado então a RPM do motor não afeta a velocidade de acionamento de terra.

Figura 3: Visão geral da lógica de algoritmo

Resolvedor de Comando Hidrostático Direito e Esquerdo [035] Eixo de Propulsão Y = comando para frente/para trás do Joystick (J = comando do eixo de propulsão Y) [036] Pedal %= Fator de frenagem/Decel (B = pedal % de comando) [037] Ajuste de velocidade = Fator de velocidade selecionado [1...15] (S = Ajuste de velocidade /15 ajustar o aumento/redução da engrenagem no joystick da esquerda) [038] Se RPM comandada > 1500; W=1 [039] Se RPM_comandada < Limiar_RPM; W = (Cmd_RPM-800)/(1500800) (Limiar_RPM - Parâmetro sintonizável) [040] Comando para frente - reverso = J x B x S x W

Figura 4: Curvas de bomba de acionamento de terra e motor e Figura 5

Gráfico das Curvas de bomba de acionamento de terra e motor [041] O sinal de comando FRENTE/REVERSO é então convertido em um

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 14/26

9/12 deslocamento. Isso é realizado via uma tabela de consulta com base na curva de bomba e desejada.

Figura 6: Incrementos da bomba [042] O resolvido é alimentado a ambas as bombas e motores. A saída do deslocamento comandado para as bombas é imediatamente passado através de um bloco de incrementos, isso suaviza o sinal para evitar que comandos abruptos ao sistema de acionamento de terra. Os motores são incrementados em um ponto posterior no algoritmo. Dependendo da seleção de incrementos isso será suave, moderado ou agressivo.

Curvas de Direcionamento:

[043] O sinal de deslocamento é então passado através do bloco de direcionamento para as bombas e motores. Os referidos parâmetros atuam como um multiplicador para o sinal de comando com base em o eixo X do Joystick esquerdo. A direção (+/-) é usada no final do algoritmo para determinar se o solenóide para frente ou reverso é comandado. As referidas curvas são governadas por suave, moderado, e agressivo. Parâmetros moderados são mostrados para as bombas. (gráfico de motor não mostrado, dozer usa os mesmos parâmetros para o motor: suave, moderado, e agressivo) gama de cálculos para o motor = max disp - min disp Ex 2050 : 230-83 = 147cc.

Figura 7 e Figura 8: Curvas de direcionamento

Joystick do eixo X % comando	Bomba da direita	Bomba da esquerda	Motor
125	-0,6	0,6	0,0
100	0,45	1	0,50
85	0,58	0,95	0,60
62	0,73	0,87	0,75
40	0,79	0,84	0,86
25	0,79	0,83	0,93
12	0,79	0,82	0,98
0	0,8	0,8	1.0
0	0,8	0,8	1.0
-125	0,82	0,79	0,98

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 15/26

10/12

-25	0,83	0,79	0,93
-40	0,84	0,79	0,86
-62	0,87	0,73	0,75
-85	0,95	0,58	0,60
-100	1	0,45	0,50
-125	0,6	-0,6	0,0

Exemplo 1; Dispositivo de comando de bomba. = 100%, Eixo X do Joystick da esquerda = . 0% (no movimento de direcionamento direto)

Deslocamento	Eixo X do Joystick da esquerda	Saída:
145 cc	Bomba da esquerda = 0,8	Bomba E = 145cc*0,8 = 116 cc
Bomba da direita = 0,8	Bomba D = 145cc*0,8 = 116 cc
83 cc	Motor = 1,0	Motor = 147cc*(1-1.0) + 83 cc = 83 cc

Exemplo 2; Dispositivo de comando de bomba = 100%, Eixo X do Joystick da esquerda = 40% (no movimento de direcionamento direto)

Deslocamento	Eixo X do Joystick da esquerda	Saída:
145 cc	Bomba da esquerda = 0,84	Bomba E = 145cc*0,84 = 121,8 cc
Bomba da direita = 0,79	Bomba D = 145cc*0,79 = 114,55 cc
83 cc	Motor = 0,86	Motor = 147cc*(1-0,86) + 83 cc = 103,58 cc

Exemplo 3; deslocamento de comando de bomba = 100%, Eixo X do

Joystick da esquerda = -125% (no movimento de direcionamento direto)

Deslocamento	Eixo X do Joystick da esquerda	Saída:
145 cc	Bomba da esquerda = 0,6	Bomba da esquerda = 145cc*0,6 = 87 cc
Bomba da direita = -0,6	Bomba da direita = 145cc*0,6 = 87 cc
83 cc	Motor = 0,0	Motor = 147cc*(1-0,0) + 83 cc = 230 cc

Figura 9; Incrementos do Motor [044] Após as curvas de direcionamento serem aplicadas, os motores são incrementados usando o mesmo bloco que o incremento de bomba. Os referidos são aplicados após as curvas de direcionamento pelo fato de que após um comando de direcionamento ser dado, os motores devem retroceder ao valor de comandado.

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 16/26

11/12

Se os mesmos não forem retrocedidos de volta ao deslocamento original, as pressões das linhas de acionamento podem subir instantaneamente, causando significante queda no motor. Os referidos são também governados pelos parâmetros suave moderado e agressivo. O incremento agressivo é limitado pela resposta do motora uma mudança na carga. As bombas não podem ser incrementadas após as curvas de direcionamento ou então o operador sentiria um espaço no comando.

Figura 10 e Figura 11: Características de Bomba e Motor [045] Os comandos de motores e bomba são em termos de cc. Isso é onde o deslocamento é convertido em uma corrente de comando para acionar os solenóides. A curva pode ser adaptada para o componente específico. No final do algoritmo; a direção é usada para determinar se a corrente de comando é aplicada no solenoide para frente ou reversa.

Comando final para válvula de controle [046] A presente descrição descreve um método de controle de bombas e motores variáveis usados em uma transmissão hidrostática, de tal maneira que a máquina irá direcionar através de uma curva mantendo o máximo de velocidade possível, e o incremento de sinal irá controlar as pressões do sistema, de modo a não sobrecarregar o motor ocasionando a redução do motor.

[047] Ao executar uma curva com a dozer, o atrito de deslizamento da unidade de esteira e o solo aumenta na medida em que o raio de curva diminui. Um aumento no torque é traduzido para o motor por meio do aumento das pressões da linha propulsora. O sistema de transmissão tem um limite de pressão finita governado por válvulas de alívio do sistema. Quando as pressões aumentam para o nível da válvula de alívio a máquina irá travar. De modo a evitar o travamento uma vez que a curva é executada, os deslocamentos do motor devem aumentar para diminuir eficazmente a pressão. Isso faz com que a velocidade da máquina diminua levando a insatisfação do operador..

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 17/26

12/12 [048] Este sistema funciona através da manutenção de uma margem de deslocamento de bomba adicional, mesmo na velocidade superior do veículo. Na medida em que uma curva é executada a uma velocidade máxima do veículo e o deslocamento do motor aumenta, as bombas podem aumentar em deslocamento para compensar o aumento no deslocamento do motor. O sistema também mantém incrementos específicos de bomba e rampa. O sinal de bomba não é incrementado após um evento de direção ocorrer. Depois que a máquina é comandada a dirigir em linha reta as bombas são imediatamente comandadas a um deslocamento igual. Se este não for o caso o direcionamento do volante será retardado e lento. Os motores são desacelerados para a velocidade comandada. Se eles forem instantaneamente ajustados para a velocidade comandada, as pressões da linha propulsora aumentariam instantaneamente causando uma carga instantânea no motor levando a uma significativa redução da RPM do motor. Os motores estão incrementados para limitar o coeficiente de aumento na carga do motor.

Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 18/26

1/1

Claims (2)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Sistema de controle para um trator de esteira, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

   um primeiro sistema de acionamento compreendendo: um primeiro solenóide;

   uma primeira bomba controlada pelo primeiro solenóide; e um primeiro motor acionado pela primeira bomba; um segundo sistema de acionamento compreendendo: um segundo solenóide;

   uma segunda bomba controlada pelo primeiro solenóide; e um segundo motor acionado pela primeira bomba;

   um dispositivo de entrada do operador, o dispositivo de entrada do operador gerando comandos para controlar o primeiro sistema de acionamento e o segundo sistema de acionamento em resposta à manipulação do usuário do primeiro dispositivo de entrada do operador;

   um controlador para gerenciar as bombas variáveis e os motores de uma transmissão hidrostática.

   Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 19/26

   1/6 co o

   OGl·

   F1G. 1

   Petição 870180009908, de 05/02/2018, pág. 21/26
2. 2/6