ES2280165T3 - Sistema de direccion de vehiculo remolcado con vigilancia de la bomba de direccion. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de control para un sistema de tracción/dirección de vehículo remolcado que tiene una bomba (40) de dirección hidráulica accionada a motor que impulsa a un motor de dirección hidráulico (42), cuya bomba de dirección (40) responde a las señales de control de dirección que representan un estado de un volante de dirección (74) manejado por un operario, proporcionando el motor de dirección (42) una entrada a un mecanismo diferencial de tracción de remolque que responde al manejo del volante de dirección (74) y gira al vehículo y acciona las ruedas izquierda y derecha de remolque, cuyo sistema de control comprende: un detector (62) de velocidad del motor de propulsión; un detector (80) de velocidad de rotación de motor de dirección para generar una señal de velocidad de motor de dirección; y una unidad de control (70) que recibe las señales de control de dirección y está acoplada al detector (62) de velocidad del motor de propulsión y al detector (80) de velocidad de motor de dirección, caracterizado porque la unidad de control (70) calcula un valor umbral de velocidad del motor de dirección como una función de las señales detectadas de velocidad del motor de propulsión y de control de dirección, y genera una señal de avería en función de una relación entre la señal de velocidad del motor de dirección y un valor umbral de velocidad de motor de dirección.
Description
Sistema de dirección de vehículo remolcado con
vigilancia de la bomba de dirección.
El presente invento se refiere a un sistema de
tracción/dirección de vehículo remolcado, como por ejemplo el
descrito en el documento
US-A-5.857.532 que forma el
preámbulo de la reivindicación 1.
Los vehículos remolcados conocidos en
producción, tales como los tractores para remolque John Deere de las
series 8000T y 9000T tienen un sistema de dirección hidrostático
que incluye una bomba de dirección de desplazamiento variable
accionada a motor que impulsa a un motor de dirección hidráulica de
desplazamiento fijo. El motor de dirección impulsa, por medio de un
eje transversal y una rueda dentada, a un engranaje de transmisión
planetario izquierdo. El motor de dirección impulsa también, a
través del eje transversal, una rueda dentada y una rueda dentada
inversora, a un engranaje de transmisión planetario derecho. Un
transductor que detecta la rotación de un volante de dirección.
suministra una señal de control de dirección. Un control de
desplazamiento de bomba controla la salida de la bomba en función
de las señales de control de dirección. La velocidad y el sentido
de giro del motor de dirección normalmente son proporcionales a la
posición del volante de dirección, y estos parámetros se detectan
mediante un detector de efecto Hall de dirección y velocidad de
motor de dirección La salida del sistema de dirección es la
velocidad del motor de dirección, que se mide usando un detector de
efecto Hall de dirección y velocidad del motor de dirección. Sería
deseable disponer de unos medios de detectar y responder a los
fallos de funcionamiento de la bomba en los que el caudal de salida
de la bomba exceda a la cantidad que corresponde a la señal de
control de dirección y que sean gobernados por el control de
desplazamiento de la bomba.
De acuerdo con lo anteriormente expuesto, un
objeto de este invento es proveer un sistema o un método de detectar
ciertas averías en un sistema de tracción/dirección de vehículo
remolcado.
Un objeto adicional del invento es proveer uno
de estos sistemas que detecte cuándo el caudal de salida de la
bomba excede a la cantidad que corresponde a la señal de control de
dirección.
Estos y otros objetos se consiguen mediante el
presente invento, en el que se provee un sistema de control para un
sistema de tracción/dirección de vehículo remolcado que tiene una
bomba de dirección hidráulica accionada a motor que impulsa a un
motor de dirección hidráulica. El caudal de salida de la bomba se
mide en función de la velocidad del motor de dirección. La bomba de
dirección responde a las señales de control de dirección que
representan un estado de un volante de dirección manejado por un
operario. El motor de dirección suministra una entrada a un
mecanismo diferencial de transmisión de remolque que responde a la
manipulación del volante de dirección e impulsa a las ruedas
izquierda y derecha de remolque para girar al vehículo. El sistema
de control incluye una unidad de control que recibe señales de un
detector de velocidad del motor de propulsión, de un detector de
velocidad y sentido de giro de un motor de dirección, y las señales
de control de dirección. La unidad de control calcula un valor
umbral de velocidad de motor de dirección en función de las señales
detectadas de control de dirección y de velocidad del motor de
propulsión, y genera una señal de avería en función de una
relación entre la señal de velocidad del motor de dirección y el
valor umbral de velocidad de motor de dirección. La unidad de
control genera una señal de avería por exceso de velocidad cuando la
amplitud de la señal de velocidad del motor de dirección es mayor
que el valor umbral de velocidad de motor de dirección, y genera
una señal de avería por conflicto de datos cuando la amplitud de la
señal de velocidad del motor de dirección es menor que un valor
umbral mínimo negativo de velocidad de motor de dirección. La unidad
de control, cuando el vehículo no se está gobernando para girar
mediante las señales de control de dirección, genera un valor
umbral mínimo, y genera una señal de avería por exceso de velocidad
cuando la amplitud de la señal de velocidad del motor de dirección
es mayor que el valor umbral mínimo o es menor que un valor umbral
mínimo negativo.
La Figura 1 es un esquema simplificado de una
transmisión de vehículo remolcado y del sistema de control del
presente invento; y
Las Figuras 2 a 5 muestran un diagrama lógico de
flujo de un algoritmo ejecutado por una unidad de control, basada
en microprocesador, del sistema de control de la Figura 1.
Con referencia a la Figura 1, un motor de
propulsión 10 de un vehículo remolcado tiene un eje 12 de salida
que acciona a una rueda dentada perpendicular 14 y a una transmisión
16 a través de un embrague 18. El motor de propulsión 10 se
controla mediante una unidad electrónica 11 de control de motor de
propulsión. La transmisión 16 acciona a un engranaje de
transmisión 20 perpendicular o final, que impulsa a una rueda
izquierda 22 de tracción de remolque a través del engranaje de
transmisión planetario izquierdo 24 y a una rueda derecha 26 de
tracción de remolque a través de un engranaje planetario derecho 28
de dirección. Los engranajes planetarios de dirección 24 y 28 son
preferiblemente tales como los descritos en el documento
US-A-5.390.751. Unos planetarios
exteriores adicionales (no mostrados), tales como los provistos en
los tractores John Deere 8000T, están montados entre los
planetarios de dirección y las respectivas ruedas de tracción, pero
no se describirán con más detalle en la presente memoria porque no
están directamente implicados en el tema de esta solicitud. Un
freno 30 de estacionamiento está acoplado al eje de salida de la
transmisión 16, y unos frenos de servicio izquierdo y derecho 32,
34 están acoplados a las ruedas de tracción izquierda y derecha 22,
26, respectivamente.
La rueda dentada perpendicular 14 acciona a una
bomba de dirección 40 de desplazamiento variable, tal como una
bomba de 75 cc, serie 90 fabricada por
Sauer-Sunstrand. A su vez, la bomba 40 acciona a un
motor hidráulico de dirección 42 de desplazamiento fijo, tal como
un motor de 75 cc, serie 90, fabricado también por
Sauer-Sundstrand. El motor de dirección 42 acciona,
a través de un eje transversal 44 y rueda dentada 46, a una rueda
dentada anular 47 del engranaje de transmisión planetario
izquierdo 24, y a través del eje transversal 44, rueda dentada 48 y
rueda dentada inversora 50, a una rueda dentada anular 52 del
engranaje planetario derecho 28
La bomba de dirección 40 tiene una placa
oscilante (no mostrada), cuya posición se controla mediante una
válvula de control de placa oscilante o un control electrónico de
desplazamiento (en adelante EDC) 60. El EDC es preferiblemente un
dispositivo de dos etapas cuya primera etapa incluye una válvula
tipo aleta accionada por un par de solenoides 59, 61, y una segunda
etapa que incluye una etapa de refuerzo a la bomba, tal como la que
se usa en el tractor remolcado de producción John Deere Serie
8000T.
Un detector 62 de velocidad de rotación, tal
como un captador magnético disponible en el comercio, montado en
las proximidades del engranaje de transmisión perpendicular 14,
suministra una señal de velocidad de motor de propulsión a una
unidad de sistema de dirección (en adelante SSU) 70. Los solenoides
59, 61 de la válvula 60 se controlan mediante las señales de mando
de bomba (en adelante cmd- de bomba) generadas por la SSU 70. La
SSU 70 se comunica con la unidad 11 de control de motor de
propulsión.
Un transductor 72 de posición rotatoria de
volante de dirección, tal como un potenciómetro rotatorio,
suministra a la SSU 70 una señal de ángulo de dirección (en
adelante ángulo de dirección) que representa la posición, con
respecto a una posición centrada, de un volante de dirección 74
controlado por un operario y centrado con un muelle. Esta
descripción se refiere a un dispositivo de entrada de dirección con
una posición neutral centrado con muelle. El presente invento se
podría aplicar también a un dispositivo de entrada de dirección no
centrado. La SSU 70 recibe también señales del transductor 73 de la
palanca de cambio de marchas, tal como se describe en el documento
US- A- 5.406.860.
Un detector 76 de velocidad de rotación de línea
de transmisión, preferiblemente un detector de velocidad
diferencial de efecto Hall tal como el usado en los tractores de
producción John Deere 8000T, está montado en las proximidades del
engranaje final de transmisión 20, y suministra a la SSU 70 una
señal de velocidad de transmisión final, de rueda o de vehículo. Un
detector 77 de temperatura de aceite hidráulico, tal como el que
se usa en los tractores John Deere 8000T, suministra a la SSU 70 una
señal de temperatura de aceite hidráulico. Un anillo magnético 78
está montado para su rotación con el motor 42, y un transductor 80
de efecto Hall montado cerca del anillo magnético 78 suministra a
la SSU 70 una señal de velocidad de motor y una señal de dirección
de motor.
La SSU 70 incluye un microprocesador disponible
en el comercio (no mostrado) que ejecuta una subrutina o algoritmo
que se ha ilustrado en las Figuras 2 a 5. Este algoritmo supone que
el dispositivo 72 de entrada de dirección y el detector 80 de
velocidad y dirección del motor de dirección están funcionando
plenamente. La señal procedente del dispositivo 72 de entrada de
dirección se convierte a un valor de orden de ejecución de
solenoide. Una orden de ejecución de solenoide 1 representa un
giro a la derecha del dispositivo de entrada de dirección cuando el
vehículo está en punto muerto o en una marcha hacia delante, o un
giro a la izquierda cuando el vehículo está en una dirección de
marcha atrás. Una orden de ejecución de solenoide 2 representa un
giro a la izquierda del dispositivo de entrada de dirección cuando
el vehículo está en una dirección en punto muerto o en una marcha
adelante o un giro a la derecha mientras el vehículo está en una
dirección de marcha atrás.
Este algoritmo depende del valor correcto de la
velocidad del motor de dirección así como de la dirección de este
motor, de manera que si se detecta que estos valores no son fiables
(que no están a pleno funcionamiento o que son defectuosos como
resultado de un circuito abierto o cortocircuito), entonces este
algoritmo/lógica se inhabilitan. Cuando se determina que el
detector 80 de velocidad de motor de dirección está defectuoso,
entonces la SSU configura la variable de bucle abierto como
verdadera. Esta variable se usa para inhabilitar el algoritmo en el
caso de una avería en el detector de velocidad de motor de
dirección.
La etapa 100 se introduce cuando se le llama
desde un bucle de algoritmo principal (no mostrado) tal como el
ejecutado por la SSU del tractor de producción 8000T. La etapa 102
calcula un valor de velocidad de motor de dirección a partir del
detector 80 de velocidad. La etapa 104 comprueba si el detector de
velocidad del motor de dirección tiene alguna avería. La etapa 106
dirige el algoritmo a la etapa 108 si el solenoide 1 está
conectado, y si no a la etapa 110. La etapa 108 calcula un valor
umbral de velocidad de motor de dirección, y luego dirige el
control a la etapa 116. El umbral de velocidad de motor de dirección
es un valor máximo admisible de velocidad de motor de dirección
que no debe sobrepasarse por parte de una bomba que funcione
normalmente y de un sistema hidrostático de motor de dirección en
condiciones normales de funcionamiento. Un umbral de velocidad de
motor de dirección se calcula basándose en la velocidad actual del
motor de propulsión, en la orden actual de ejecución de solenoide y
en un valor mínimo fijado de umbral de velocidad de motor de
dirección (umbral mínimo). Se calcula un umbral de velocidad de
motor de dirección por separado para las órdenes de ejecución del
solenoide 1 y del solenoide 2.
La etapa 110 dirige el algoritmo a la etapa 112
si el solenoide 2 está conectado, y si no a la etapa 114. La etapa
112 calcula un valor umbral de velocidad de motor de dirección tal
como se ha indicado anteriormente, y luego dirige el control a la
etapa 116.
La etapa 114 configura un umbral de velocidad de
motor de dirección igual a un umbral mínimo (si ninguno de los dos
solenoides está conectado).
La etapa 116 causa una salida de esta subrutina
a través de la etapa 118 si el modo de bucle abierto está
operativo, y si no, el algoritmo sigue a la etapa 120.
La etapa 120 causa una salida de esta subrutina
a través de la etapa 122 si la temperatura del aceite hidráulico es
inferior a 20ºC, y si no es así, el algoritmo sigue a la etapa
124.
La etapa 124 causa una salida de esta subrutina
a través de la etapa 126 si se está realizando la calibración; si
no es así, el algoritmo procede a la etapa 128.
Por tanto, como resultado de las etapas
116-124, el algoritmo comprueba la existencia de las
siguientes condiciones y solamente empieza a funcionar si
existen:
si el sistema de dirección no está activo en el
modo de bucle abierto (es decir, está activo en el modo de bucle
cerrado, o sea, que el detector de dirección y de velocidad del
motor de dirección está funcionando adecuadamente, sin ningún fallo
conocido de funcionamiento);
y la temperatura del aceite hidráulico es mayor
de 20ºC (una baja temperatura del aceite causará un retardo
excesivo de respuesta de la bomba en una bomba normal. Para evitar
la configuración de un retardo variable así como la generación de
falsas señales de alarma, el algoritmo se desactiva cuando la
temperatura del aceite es menor que una temperatura específica del
mismo);
y el tractor no se encuentra en el modo de
calibración (el algoritmo está inhabilitado cuando el tractor está
en calibración).
La etapa 128 dirige al algoritmo a la etapa 130
si el solenoide 1 está conectado; si no es así el algoritmo procede
a la etapa 138. La etapa 130 dirige al algoritmo a la etapa 132 si
la velocidad del motor de dirección es mayor que el umbral de
velocidad de motor de dirección; si no es así, el algoritmo sigue a
la etapa 134. La etapa 132 configura una señal de avería por exceso
de velocidad y dirige al algoritmo a la etapa 156. La etapa 134
dirige al algoritmo a la etapa 136 si la velocidad del motor de
dirección es menor que el umbral mínimo negativo de velocidad de
motor de dirección; si no es así, el algoritmo procede a la etapa
138. La etapa 136 configura una señal de conflicto de datos de
dirección y dirige el algoritmo a la etapa 156. De este modo, como
resultado de las etapas 128 a 136, si el solenoide 1 está CONECTADO
(es decir, el tractor está en punto muerto o con una marcha hacia
delante y está haciendo un giro a la derecha, o está en marcha
atrás y haciendo un giro a la izquierda), entonces si la velocidad
del motor de dirección es mayor que el valor umbral de velocidad de
motor de dirección, se configura la señal de avería por exceso de
velocidad (SSU 152), o bien, si la velocidad del motor de dirección
es menor que el negativo del valor umbral mínimo, entonces se
configura la señal de conflicto de datos de dirección (SSU 154).
La etapa 138 dirige el algoritmo a la etapa 140
si el solenoide 2 está conectado; si no es así, el algoritmo
procede a la etapa 148. La etapa 140 dirige el algoritmo a la etapa
142 si la velocidad del motor de dirección es menor que el negativo
del umbral de velocidad de motor de dirección, y si no es así, el
algoritmo procede a la etapa 144. La etapa 142 configura una señal
de avería por exceso de velocidad y dirige el algoritmo a la etapa
156. La etapa 144 dirige el algoritmo a la etapa 146 si la velocidad
del motor de dirección es mayor que el umbral mínimo de velocidad
de motor de dirección, si no es así, el algoritmo procede a la etapa
148. La etapa 146 configura una señal de conflicto de datos de
dirección y dirige el algoritmo a la etapa 156.
De este modo, en las etapas 138 a 146, si el
solenoide 2 está CONECTADO (es decir, el tractor está o bien en
punto muerto o en una marcha hacia delante y haciendo un giro a la
izquierda, o está en marcha atrás y haciendo un giro a la
derecha), entonces si la velocidad del motor de dirección es menor
que el negativo del valor umbral de de velocidad del motor de
dirección, entonces se configura una señal de avería por exceso de
velocidad (SSU 152), o si la velocidad del motor de dirección es
mayor que el valor umbral mínimo, entonces se configura una señal
de conflicto de datos de dirección (SSU 154).
La etapa 148 dirige el algoritmo a la etapa 150
si la velocidad del motor de dirección es mayor que un umbral
mínimo; si no es así, el algoritmo procede a la etapa 152. La etapa
150 configura una señal de avería por exceso de velocidad y dirige
el algoritmo a la etapa 156. La etapa 152 dirige el algoritmo a la
etapa 154 si la velocidad del motor de dirección es menor que el
valor negativo del umbral mínimo, y si no es así, el algoritmo
procede a la etapa 158. La etapa 154 configura una señal de avería
por exceso de velocidad y dirige el algoritmo a la etapa 156. La
etapa 156 configura un modo de funcionamiento como bucle abierto y
dirige el algoritmo a la etapa 158. Así, en las etapas 148 a 156,
si la velocidad del motor de dirección es mayor que el valor umbral
mínimo o si la velocidad del motor de dirección es menor que el
negativo del valor umbral mínimo, entonces se configura una señal
de avería por exceso de velocidad (SSU 152), y el modo de
funcionamiento se configura como bucle abierto.
La etapa 158 dirige el algoritmo a la etapa 160
si la velocidad absoluta del motor es menor que el umbral de
velocidad del motor de dirección, y si no es así, el algoritmo sale
a través de la etapa 162. La etapa 160 libera la señal de avería
por exceso de velocidad y hace salir al algoritmo a través de la
etapa 162.
Aunque el presente invento se ha descrito
conjuntamente con una realización específica, se entiende que para
los expertos en la técnica resultarán evidentes muchas alternativas,
modificaciones y variaciones a la vista de la descripción anterior.
De acuerdo con ello, este invento está destinado a abarcar dichas
alternativas, modificaciones y variaciones que entren en el alcance
de las reivindicaciones que se adjuntan como apéndice.
Claims (6)
1. Un sistema de control para un sistema de
tracción/dirección de vehículo remolcado que tiene una bomba (40)
de dirección hidráulica accionada a motor que impulsa a un motor de
dirección hidráulico (42), cuya bomba de dirección (40) responde a
las señales de control de dirección que representan un estado de un
volante de dirección (74) manejado por un operario, proporcionando
el motor de dirección (42) una entrada a un mecanismo diferencial
de tracción de remolque que responde al manejo del volante de
dirección (74) y gira al vehículo y acciona las ruedas izquierda y
derecha de remolque, cuyo sistema de control comprende:
un detector (62) de velocidad del motor de
propulsión;
un detector (80) de velocidad de rotación de
motor de dirección para generar una señal de velocidad de motor de
dirección; y
una unidad de control (70) que recibe las
señales de control de dirección y está acoplada al detector (62) de
velocidad del motor de propulsión y al detector (80) de velocidad de
motor de dirección,
caracterizado porque la unidad de control
(70) calcula un valor umbral de velocidad del motor de dirección
como una función de las señales detectadas de velocidad del motor
de propulsión y de control de dirección, y genera una señal de
avería en función de una relación entre la señal de velocidad del
motor de dirección y un valor umbral de velocidad de motor de
dirección.
2. El sistema de control de la
reivindicación 1, en el que:
la unidad de control (70) genera una señal de
avería por exceso de velocidad cuando la amplitud de la señal de
velocidad de motor de dirección es mayor que el valor umbral de
velocidad de motor de dirección.
3. El sistema de control de las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que:
la unidad de control (70) genera una señal de
avería por conflicto de datos de dirección cuando la señal de
velocidad de motor de dirección es menor que un valor umbral mínimo
negativo de velocidad de motor de dirección.
4. El sistema de control de una de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que:
la unidad de control (70) genera una señal de
avería por exceso de velocidad cuando la señal de velocidad de
motor de dirección es menor que un valor umbral negativo de
velocidad de motor de dirección.
5. El sistema de control de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que:
la unidad de control (70) genera una señal de
avería por conflicto de datos de dirección cuando la amplitud de la
señal de velocidad de motor de dirección es menor que un valor
umbral mínimo de velocidad de motor de dirección.
6. El sistema de control de una de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que:
el detector (80) de velocidad de roración de
motor de dirección genera una señal de velocidad de motor de
dirección y una señal de dirección de motor de dirección, y
la unidad de control (70), cuando el vehículo no
se está gobernado para girar mediante las señales de control de
dirección, genera un valor umbral mínimo, y genera una señal de
avería por exceso de velocidad cuando la amplitud de la señal de
velocidad del motor de dirección es mayor que el valor umbral mínimo
o es menor que un valor umbral mínimo negativo.
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