ES2238368T3 - Control de un sisetma de conduccion/guiado para un vehiculo sobre orugas. - Google Patents

Abstract

Vehículo sobre orugas con un sistema de conducción y/o guiado electrohidráulico, que contiene un volante (74) y un motor (10) que a través de una caja (16) de cambios con varias relaciones de multiplicación está acoplado con un mecanismo diferencial de accionamiento de orugas y mediante el cual se acciona una bomba (40) hidráulica de guiado ajustable que acciona un motor (42) hidráulico de guiado constante, y con un sistema de control que reacciona basándose en las señales de un transmisor (77) de la posición de rotación que capta la posición del volante (74) y controla el desplazamiento de la bomba (40) de guiado, caracterizado porque están previstos medios para el retorno de señales que en conexión con un dispositivo (75) de fricción acoplado con el volante (74) avisan a la persona encargada del servicio cuando se ha alcanzado el máximo en el ajuste de la bomba de guiado encontrándose la caja (16) de cambios en una de sus relaciones de multiplicación más elevadas.

Description

Control de un sistema de conducción/guiado para un vehículo sobre orugas.

La presente invención concierne a un vehículo sobre orugas, un sistema de control y un procedimiento para el control de un sistema de conducción y/o guiado para un vehículo sobre orugas de acuerdo con el preámbulo de una de las reivindicaciones 1, 4 ó 12.

Los vehículos sobre orugas con sistemas de conducción y/o guiado hidromecánicos que habitualmente se encuentran en el comercio poseen una bomba de guiado hidráulica accionada por motor que reacciona ante una señal de control para bombas de guiado provocada por un volante centrado por resorte, y que acciona un motor de guiado. El motor de guiado acciona un mecanismo de accionamiento diferencial de orugas que acciona un mecanismo de avance de orugas y dirige al vehículo con una velocidad de viraje que depende de la magnitud de la señal de control de la bomba de guiado y del número de revoluciones del motor del vehículo. En este tipo de sistemas, la posición del volante es un indicador directo de la posición del disco oscilante de la bomba de guiado, por lo tanto el máximo de la capacidad de la bomba está acompañado a la vez del máximo del giro del volante. Aunque funcionan, en este tipo de sistemas se echan en falta diversas características y los vehículos con este tipo de sistemas no marchan como los automóviles u otros vehículos a los que estamos acostumbrados. Por ejemplo, aunque la posición del volante indica la posición del disco oscilante, el círculo de viraje real depende sin embargo tanto del número de revoluciones del motor como también de la velocidad del vehículo.

En el documento US-A-6.039.132 se describe una propuesta de un sistema de conducción y/o guiado electrohidráulico de un vehículo sobre orugas que hace públicas las características definidas en los preámbulos de las reivindicaciones 1, 4 ó 12. En el documento US-A-6.000.490 se describe otro sistema de conducción y/o guiado para un vehículo sobre orugas igualmente electrohidráulico, el cual posee un volante no centrado por resorte unido con un dispositivo variable de alimentación para el guiado por fricción. El dispositivo de alimentación para el guiado por fricción produce una fuerza de fricción variable de dos etapas que opone una resistencia de fricción al giro del volante, suministra una señal de control de la ejecución al encargado del mantenimiento, simula un tope final del movimiento de giro del volante y con ello permite que el vehículo sobre orugas pueda marchar de forma similar a los vehículos con ruedas. En el caso de este sistema propuesto la condición de fricción más alta se conecta tan pronto como se alcanza un cierto número de vueltas del volante como de forma similar sucede un vehículo con ruedas. Sin embargo, cuando se tiene puesta una marcha elevada en la caja de cambios del vehículo se alcanza el máximo en la carrera de la bomba de guiado antes de que se haya alcanzado un correspondiente número de vueltas en el volante. En consecuencia, las vueltas de volante adicionales no pueden conducir a un círculo de viraje estrecho. Sería deseable proporcionar una indicación al encargado del mantenimiento cuando esta situación está a punto de producirse.

La tarea principal de la invención consiste en presentar un vehículo sobre orugas, un sistema de control y un procedimiento para el control de un sistema de conducción y/o guiado para un vehículo sobre orugas mediante el cual se resuelvan los problemas antes mencionados. En particular, se ha de poner a disposición un sistema de guiado electrohidráulico de un vehículo sobre orugas que, cuando se alcance el máximo de la carrera de la bomba de guiado, y mientras la caja de cambios se encuentra en una relación de multiplicación elevada, suministre a la persona encargada una señal.

Estas tareas quedan resueltas según la invención mediante la teoría de una de las reivindicaciones 1, 4 ó 12. Otras configuraciones y desarrollos ventajosos de la invención aparecen en las restantes reivindicaciones.

De acuerdo con una de las configuraciones favoritas de la invención la relación deseada o prefijada para el número de revoluciones del motor de guiado constante se va constituyendo continuamente en el número real de revoluciones del motor, y el valor de esa relación se compara con un valor límite. Cuando el valor de esa relación alcanza el valor límite entonces se acepta que el máximo de la carrera de la bomba de guiado está ya muy cerca de haberse alcanzado, y el dispositivo variable de alimentación para el guiado por fricción unido con el volante está ya ajustado a un alto valor de fricción. Esto le indica a la persona encargada del servicio que se ha alcanzado el final de la posibilidad de guiado y que con las condiciones presentes no se puede esperar un círculo de viraje más estrecho. Esto es particularmente muy útil en el caso de un vehículo sobre orugas con sistema electrohidráulico de conducción y guiado.

Con la ayuda de los dibujos que muestran un ejemplo de ejecución de la invención a continuación se describe y explica con más detalle la invención, así como otras ventajas y otros desarrollos y configuraciones de la invención.

Se muestran:

Figura 1 diagrama esquemático simplificado de un sistema de conducción y guiado para un vehículo sobre orugas que está previsto para ser empleado en la presente invención, y

Figura 2 diagrama lógico de flujo de un algoritmo que se realiza mediante una unidad de control asistida por microprocesador del sistema de control que aparece en la figura 1, y un ejemplo de ejecución realizado de la presente invención.

Tomando como referencia la figura 1, un motor 10 de un vehículo sobre orugas posee un eje 12 de accionamiento que acciona un engranaje 14 cónico en ángulo recto y una caja 16 de cambios, como por ejemplo la caja de cambios de 16 marchas que se emplea en la producción de los tractores John Deere de la serie 8000T. La caja 16 de cambios contiene embragues y frenos accionados hidráulicamente (no dibujados), diversos tipos de los cuales pueden servir para el embrague 18 principal, y se accionan mediante un pedal convencional de embrague y un sistema convencional de varillas (no dibujados). El motor 10 se controla mediante una unidad 11 de control electrónica. La unidad 11 de control electrónica está conectada con un bus 15 que contiene una unidad 13 de sistema de guiado (SSU).

La caja 16 de cambios acciona un grupo 20 de engranajes cónicos que a su vez accionan rueda 22 motriz de paso a izquierdas a través de un engranaje 24 planetario que se controla a izquierdas y una rueda 26 motriz de paso a derechas a través de un engranaje 28 planetario que se controla a derechas. Los engranajes 24 y 28 planetarios de guiado se corresponden con preferencia a los que se describieron en el documento US-A-5.390.751. Adicionalmente se disponen engranajes planetarios endurecidos (no mostrados), como los que se disponen en los tractores John Deere 8000T, entre los engranajes planetarios de guiado y las correspondientes ruedas motrices, pero no se han descrito con más detalle puesto que los mismos no están directamente relacionados con el objeto de la invención que aquí se describe. Un freno 30 de estacionamiento está unido con el eje de accionamiento de la caja 16 de cambios y los frenos 32, 34 de servicio izquierdo y derecho están unidos con las ruedas 22, 26 motrices izquierda o derecha.

La rueda 14 cónica acciona una bomba 40 de émbolo para guiado variable, como por ejemplo los 75cc de la serie 90 de bombas de Sauer-Sundstrand. Por su parte, la bomba 40 acciona un motor 42 hidráulico de guiado constante, como por ejemplo los 75cc de la serie 90 de motores, también igualmente de Sauer-Sundstrand. El motor 42 de guiado constante, a través de un eje 44 transversal y una rueda 46 dentada acciona una rueda 47 dentada anular del engranaje 24 planetario izquierdo, y la rueda 48 dentada y una rueda 50 de inversión acciona una rueda 52 dentada anular del engranaje 28 planetario derecho.

La bomba 40 de guiado posee un disco oscilante (no dibujado) cuya posición se controla mediante una válvula de control de disco oscilante o de un control 60 electrónico del desplazamiento (EDC). Con preferencia, el EDC es un dispositivo de dos etapas cuya primera etapa contiene una válvula de clapeta que se acciona mediante una pareja 59, 61 de bobinas magnéticas y cuya segunda etapa contiene una etapa de amplificación para la bomba, como las que se utilizan en la fabricación en cadena de la serie 8000T de tractores oruga de John Deere.

Un conmutador 51 de presencia suministra sin embargo a un bus 15 una señal de presencia del conductor para la SSU 13. Un sensor 62 del número de revoluciones del motor, como por ejemplo un captador inductivo habitual en el comercio, suministra una señal de número de revoluciones del motor a la SSU 13. Las bobinas 59, 61 magnéticas de la válvula 60 de control se controlan mediante una señal de control de la bomba, generada por la unidad SSU 13, y modulada por duración de impulsos (PWM).

Un volante 74 accionado por el conductor está preferiblemente unido con un mecanismo 72 de entrada no centrado por resorte como el que se describe en el documento US-A-6.000.490. El mecanismo 72 de entrada contiene un dispositivo de fricción gobernado de manera electro magnética o freno 75, y un transmisor de la posición de rotación o emisor 77 incremental, como por ejemplo un sensor Grayhill 63R habitual en el comercio o un sensor óptico OakGrigsby 900. El emisor 77 incremental suministra a la unidad SSU 13 una señal de la posición del volante que corresponde a la posición del volante 74 accionado por el conductor. El emisor 77 incremental genera un gran número de impulsos, con preferencia 128, por cada vuelta del volante 74. Basándose en ello, la unidad SSU 13 genera y actualiza de forma repetida la lectura (COUNT) del contador, la cual representa el número de impulsos del emisor incremental, los cuales están en correspondencia con el respectivo movimiento de giro del volante 74 con respecto a la posición del volante 74 en su ubicación central. Por ejemplo, se genera una lectura negativa del contador (COUNT) cuando se gira el volante 74 en sentido contrario al sentido de las agujas del reloj a partir de su ubicación central, y se genera una lectura positiva del contador (COUNT) cuando el volante 74 se gira en el mismo sentido de las agujas del reloj a partir de su ubicación central. Por consiguiente, la lectura (COUNT) del contador posee una magnitud que se comporta proporcionalmente a su posición angular referida a la ubicación central, y un signo por delante de la magnitud que indica el sentido (el mismo o el contrario al de las agujas del reloj) a partir de la ubicación central.

La unidad 13 capta igualmente las señales que dan la orden de hacer un cambio de velocidad procedentes de un mecanismo 73 de la palanca de cambio en la caja de cambios, tal como está descrito en el documento US-A-5.406.860 y que se utiliza en la fabricación en cadena de los tractores de la serie 8000 de John Deere. El mecanismo 73 de la palanca de cambio en la caja de cambios contiene una palanca 53 de cambios que se conmuta en el interior de una guía 55 a las posiciones de cambiar a marchas superiores y a marchas inferiores en la marcha hacia adelante, y de cambiar a marchas superiores y a marchas inferiores en la marcha hacia atrás, así como poner en punto muerto y en posición de parking.

Un contador 76 de vueltas perteneciente a la cadena de instrumentos del accionamiento, con preferencia un sensor diferencial de número de vueltas con efecto Hall, como el que se instalaba en la fabricación en cadena de los tractores John Deere de la serie 8000T, se monta en las proximidades del engranaje 20 de ruedas cónicas y provee a la unidad SSU 13 con una señal del número de vueltas de la cadena de accionamiento o una señal de frecuencia variable del número de vueltas de las ruedas. Un imán 78 anular sujeto de modo estacionario sobre el motor 42 de guiado constante, y un transductor 80 de efecto Hall que está montado en las proximidades de los imanes 78 anulares suministra a la unidad SSU 13 una señal incremental de la posición del motor y una señal del sentido de giro del motor. Una pareja de conmutadores 82 de la situación del embrague está dispuesta en la caja 16 de cambios y permanentemente operativa en conexión con las varillas (no dibujado) que unen el pedal de embrague (no dibujado) con el embrague 18 principal, y suministra a la unidad SSU 13 una señal de la situación del embrague.

La unidad SSU 13 contiene un microprocesador de los habituales en el comercio (no dibujado) que genera las señales de control de la bomba que a continuación se transmiten a las bobinas 59, 61 magnéticas de la válvula. Con preferencia las señales de control de la bomba se generan como una función de la lectura (COUNT) del contador, la cual se suministra por la unidad SSU 13 como resultado al ejecutar el algoritmo del control principal (no dibujado) tal como se describió en el documento EP-A-1106477 a cuya publicación nos remitimos aquí.

Según la presente invención, la unidad SSU 13, con preferencia cada 20 milisegundos, ejecuta adicionalmente una subrutina o un algoritmo 100 que está representado en la figura 2. El algoritmo se inicia en el paso 102. El paso 104 realiza la lectura de la señal (U/min.) del número de revoluciones del motor del sensor 62 del número de vueltas. El paso 106 realiza la lectura de la señal de posición del volante o la lectura (COUNT) del contador del emisor 77 incremental y la señal de la velocidad del vehículo (VEHSPD, en Hz) del sensor 76 de número de vueltas. El paso 108 calcula un incremento deseado o prefijado de la posición del motor de guiado constante (DSMINC) en correspondencia con la siguiente ecuación:

DSMINC = (COUNT x VEHSPD) / 500

El paso 110 calcula un valor de relación (RATIO) dividiendo el número de revoluciones del motor entre el incremento de posición deseado del motor de guiado constante. Si el RATIO es mayor que un valor umbral o valor límite como por ejemplo 11 entonces el paso 112 dirige la rutina al paso 114. El paso 114 activa el dispositivo de fricción o freno 75 del mecanismo 72 de entrada del guiado con lo cual el conductor nota que cada vez es más difícil girar el volante 74 y de esta forma se le proporciona al conductor una indicación de que se ha alcanzado el final de la carrera de la bomba de guiado cuando la caja 16 de cambios se encuentra en una relación de multiplicación que corresponde a marchas elevadas.

Cuando en el paso 112 el RATIO no es mayor que el valor límite entonces el paso 112 dirige la rutina al paso 116 que desactiva el dispositivo de fricción o freno 75.

Después de los pasos 114 ó 116 la rutina finaliza con el paso 118.

Puesto que la rutina se repite periódicamente, ésta trabaja de tal manera que en el resultado tiene lugar una transformación del valor de consigna del incremento de la posición del motor de guiado constante en un valor de velocidad. Por consiguiente, en el resultado la rutina calcula un número de revoluciones del motor de guiado constante y genera un valor de la relación (RATIO) que representa la relación del número de revoluciones del motor con respecto al número de revoluciones deseado del motor de guiado constante. Por tanto la rutina trabaja de tal manera que se genera una señal del número de revoluciones del motor, se genera un valor de consigna para la velocidad del motor de guiado constante, se genera un valor de la relación (RATIO) que representa una relación entre el número de revoluciones del motor y el número de revoluciones deseado del motor de guiado constante, se realiza una comparación entre el valor de la relación (RATIO) y el valor límite, y se acciona el dispositivo variable de fricción para el guiado o freno 75 como función de la relación entre el valor de la relación (RATIO) y el valor límite.

En particular, el dispositivo variable de fricción para el guiado o freno 75 se lleva a sus condiciones elevadas de fricción cuando el valor de la relación (RATIO) se sitúa por encima del valor límite, y se desconecta tan pronto como el valor de la relación (RATIO) ya no está situado por encima del valor límite.

Con preferencia, el dispositivo de fricción para el guiado o freno 75 únicamente se lleva a las condiciones elevadas de fricción cuando se acciona el volante 74 con la intención de recorrer una curva estrecha (sube el valor absoluto de la lectura (COUNT) del contador). Por el contrario, cuando baja el valor absoluto de la lectura (COUNT) del contador, el dispositivo de fricción para el guiado o freno 75 se desconecta o se lleva a su condición de fricción baja.

La conversión del diagrama de flujo a un lenguaje estándar para la implementación del algoritmo representado en el diagrama de flujo en una computadora digital o microprocesador puede ser realizada de modo sencillo por un especialista con los conocimientos normales de este campo.

Aunque la invención ha sido descrita solamente con la ayuda de un ejemplo de ejecución, en el ámbito de la presente memoria así como en los dibujos se abren para el especialista muchas alternativas, modificaciones y variantes de diversos tipos que quedan dentro del alcance de la protección de la presente invención, lo cual se define y concreta en las reivindicaciones que siguen.

Claims (15)

1. Vehículo sobre orugas con un sistema de conducción y/o guiado electrohidráulico, que contiene un volante (74) y un motor (10) que a través de una caja (16) de cambios con varias relaciones de multiplicación está acoplado con un mecanismo diferencial de accionamiento de orugas y mediante el cual se acciona una bomba (40) hidráulica de guiado ajustable que acciona un motor (42) hidráulico de guiado constante, y con un sistema de control que reacciona basándose en las señales de un transmisor (77) de la posición de rotación que capta la posición del volante (74) y controla el desplazamiento de la bomba (40) de guiado, caracterizado porque están previstos medios para el retorno de señales que en conexión con un dispositivo (75) de fricción acoplado con el volante (74) avisan a la persona encargada del servicio cuando se ha alcanzado el máximo en el ajuste de la bomba de guiado encontrándose la caja (16) de cambios en una de sus relaciones de multiplicación más elevadas.

2. Vehículo sobre orugas según la reivindicación 1, caracterizado porque el volante (74) está acoplado con un dispositivo (75) de fricción variable que produce una fuerza de fricción variable y con ello actúa en contra del movimiento de giro del volante (74), en donde los medios para el retorno de señales ponen al dispositivo (75) de fricción variable en una condición de fricción elevada cuando se alcanza el mencionado valor límite del desplazamiento de la bomba de guiado encontrándose la caja de cambios en una de sus relaciones de multiplicación más elevadas.

3. Vehículo sobre orugas según la reivindicación 1 ó 2, con un sistema de control de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 11.

4. Sistema de control para un vehículo sobre orugas según una de las reivindicaciones 1 a 3 con un transmisor (77) de la posición de rotación que capta la posición del volante (74) suministrando señales del sistema de control que corresponden a la posición del volante para el control del ajuste de la bomba de guiado, caracterizado porque están previstos medios para el retorno de avisos que hacen que la persona encargada del servicio se dé cuenta de cuándo se ha alcanzado el máximo del ajuste de la bomba de guiado y que la caja (16) de cambios se encuentra en una de sus relaciones de multiplicación más elevadas.

5. Sistema de control según la reivindicación 4, caracterizado porque los medios para el retorno de avisos suministran señales al dispositivo (75) de fricción variable a fin de cambiarlo a una condición de fricción elevada tan pronto como se alcance el valor máximo del ajuste de la bomba de guiado y la caja de cambios se encuentre en una de sus relaciones de multiplicación más elevadas.

6. Sistema de control según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque los medios para el retorno de avisos contienen un sensor (62) del número de revoluciones del motor, un generador de relación y un comparador, en donde el sensor (62) del número de revoluciones del motor genera una señal del número de revoluciones del motor, el generador de relación genera un valor de la relación (RATIO) que restituye la relación del número de revoluciones del motor a un valor (DSMINC) de consigna del incremento de la posición del motor de guiado constante, y el comparador compara el mencionado valor de la relación (RATIO) con un valor límite que se puede predeterminar, y controla al dispositivo (75) de fricción variable como una función de la razón entre el valor de la relación (RATIO) y el mencionado valor límite.

7. Sistema de control según la reivindicación 6, caracterizado porque el comparador suministra señales al dispositivo (75) de fricción variable, a fin de poner a éste en una condición de fricción elevada cuando el valor de la relación (RATIO) alcanza el mencionado valor límite.

8. Sistema de control según una de las anteriores reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque están previstos un sensor (77) de la posición del volante que genera una señal de la posición del volante, y un sensor (76) del número de revoluciones que genera una señal de la velocidad del vehículo, y porque el valor de consigna del incremento de posición del motor de guiado constante es una función de la señal de la posición del volante y de la señal de la velocidad del vehículo.

9. Sistema de control según la reivindicación 8, caracterizado porque está prevista una computadora que calcula el valor de consigna del incremento de posición del motor de guiado constante como producto de la señal de la posición del volante y la señal de la velocidad del vehículo.

10. Sistema de control según la reivindicación 9, caracterizado porque el valor del producto calculado se divide entre una constante que se puede predeterminar o se multiplica por una constante que se puede predeterminar.

11. Sistema de control según una de las reivindicaciones 4 a 10, caracterizado porque se suministran señales al dispositivo (75) de fricción variable que llevan a éste a una condición de fricción elevada cuando el valor de la relación (RATIO) se sitúa por encima del valor límite, y que desconectan el dispositivo (75) de fricción cuando el valor de la relación (RATIO) no está situado por encima del valor límite.

12. Procedimiento para el control de un sistema de conducción y/o guiado para un vehículo sobre orugas que contiene un motor (10) que a través de una caja (16) de cambios con varias relaciones de multiplicación está acoplado con un mecanismo diferencial de accionamiento de orugas, y mediante el cual se acciona una bomba (40) hidráulica de guiado ajustable que acciona un motor (42) hidráulico de guiado constante, reaccionando la bomba (40) de guiado ajustable de acuerdo con la posición de un volante (74) que está acoplado con un dispositivo (75) de fricción que a su vez produce una fuerza de fricción variable y con ello actúa en contra del movimiento de giro del volante (74), caracterizado porque periódicamente se generan una señal del número de revoluciones del motor y un valor de consigna (DSMINC) del incremento de posición del motor de guiado constante, y porque periódicamente se elabora un valor de la relación (RATIO) mediante la división del número de revoluciones del motor entre el valor de consigna del incremento de posición del motor de guiado constante, y el mencionado valor de la relación (RATIO) se compara periódicamente con un valor límite que se puede predeterminar, controlándose el dispositivo (75) de fricción de acuerdo a una función del valor de la relación (RATIO) y del mencionado valor límite.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque el valor (DSMINC) de consigna del incremento de la posición del motor de guiado constante se calcula como función de una señal de posición del volante o lectura (COUNT) del contador, y de una señal (VEHSPD) de la velocidad del vehículo.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el valor (DSMINC) de consigna del incremento de la posición del motor de guiado constante se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación: DSMINC = (COUNT x VEHSPD) / K, siendo K una constante.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque el dispositivo (75) de fricción se lleva a una condición de fricción elevada cuando el valor de la relación (RATIO) se sitúa por encima del valor límite, y porque el dispositivo (75) de fricción se lleva a una condición de fricción baja cuando el valor de la relación (RATIO) no está situado por encima del valor límite.