ES2351533T3

ES2351533T3 - Método para controlar un vehículo.

Info

Publication number: ES2351533T3
Application number: ES08000084T
Authority: ES
Inventors: Robert Lee Chess
Original assignee: Nacco Materials Handling Group Inc
Current assignee: Nacco Materials Handling Group Inc
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2011-02-07
Anticipated expiration: 2022-08-02
Also published as: JP2005195175A; US6684148B2; ES2346042T3; DE60237855D1; ATE482859T1; EP1371513B1; US20030233186A1; EP1902920B1; EP1371513A3; ATE472451T1; JP2004019944A; EP1902920A1; JP4554351B2; US20040088099A1; JP3924530B2; EP1371513A2; DE60236852D1; US6950737B2

Abstract

Un método para controlar un vehículo que tiene una transmisión (14), incluyendo el paso de: (i) detectar una condición de baja eficiencia energética en el vehículo; pasos de: caracterizado porque el método incluye además los (ii) cambiar o mantener la transmisión de vehículo (14) en un engranaje bajo; y (iii) reducir la velocidad del motor en el vehículo durante la condición de baja eficiencia energética; donde la condición de baja eficiencia energética incluye una temperatura de convertidor de par superior a un valor predefinido o una velocidad de deslizamiento de convertidor de par superior a un valor predefinido.

Description

ANTECEDENTES El frenado por conjunto de embrague es un método

5 consolidado de frenar vehículos y se refiere a usar conjuntos de embrague en el sistema de transmisión para ralentizar o frenar un vehículo. El frenado por conjunto de embrague se lleva a cabo generalmente haciendo patinar un conjunto de embrague mientras se bloquea el otro conjunto

10 de embrague. Esta técnica concentra toda la energía en el conjunto que patina o, si ambos conjuntos patinan, puede producir un deslizamiento impredecible en ambos conjuntos de embrague. Además, si se intenta el frenado parcial de acelerador, el frenado por conjunto de embrague puede ca

15 lar el motor del vehículo girando la turbina de convertidor de par en el sistema de transmisión hacia atrás y sobrecargando el motor. Así, un operador de vehículo tiene que usar actualmente un pedal de freno para detener un vehículo a velocidades más altas.

20 Se desperdicia energía en transmisiones de cambio de potencia debido a gran deslizamiento del convertidor de par a bajas velocidades del camión. Esto sucede generalmente cuando el vehículo está generando fuerzas de empuje máximas. Esta pérdida de energía puede ser de hasta 100

25 por ciento de la potencia del motor. GB-A-2 322 457, en la que se basa la sección precaracterizante de la reivindicación 1, describe un sistema de control de motor que reduce el deterioro térmico de un convertidor de par. El deterioro térmico de un converti

30 dor de par en un sistema incluyendo un motor de combustión interna y una transmisión automática se reduce limitando la salida máxima del motor cuando la velocidad de salida del vehículo es inferior a un valor preestablecido. Se detectan las condiciones operativas del vehículo,

35 incluyendo la velocidad del vehículo y un requisito de potencia, y se determina la salida deseada del motor a partir de estas condiciones. Se facilitan programas primero y segundo de par máximo/salida de potencia, teniendo el primer programa un rango de potencia máxima/salida de par inferior al segundo programa. El primer programa de salida se selecciona y usa para limitar la potencia máxima/salida de par del motor cuando la velocidad del vehículo es menor que un valor predeterminado, excepto cuando el interruptor de dispositivo de arranque está siendo operado. Se puede disponer un segundo sensor de velocidad del vehículo en la transmisión, se comparan las señales de velocidad, y el primer programa de salida se usa cuando difieren las señales de velocidad, indicando un fallo de sensor.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN Según la presente invención se facilita el método de la reivindicación 1. Varias características preferidas de la presente invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.

La presente invención se describirá ahora, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1A es un diagrama esquemático de un sistema de transmisión.

La figura 1B es un diagrama esquemático más detallado de un sistema de transmisión de cambio de potencia (PS) de velocidad única.

La figura 2 es un diagrama que representa cómo el sistema de transmisión en la figura 1 realiza inversión de potencia.

La figura 3 es un diagrama de flujo que representa con más detalle cómo el sistema de transmisión realiza una inversión de potencia.

La figura 4 es un diagrama que representa cómo el sistema de transmisión en la figura 1 realiza frenado de acelerador.

La figura 5 es un diagrama de flujo que representa con más detalle cómo el sistema de transmisión realiza frenado de acelerador.

La figura 6 es un diagrama que representa cómo un vehículo es controlado durante la condición de tracción alta.

La figura 7 es un diagrama de flujo que representa con más detalle cómo un vehículo opera durante una operación de tracción alta.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La figura 1A representa porciones de un vehículo 10 incluyendo una transmisión de desplazamiento de potencia 14 conectada a un motor 12 por un convertidor de par hidráulico 15. Un eje de salida 38 de la transmisión 14 está conectado a un eje de accionamiento 34 que mueve ruedas 39. En un ejemplo, la transmisión de desplazamiento de potencia 14 se usa en una carretilla elevadora. Sin embargo, la transmisión 14 también puede ser usada en otros tipos de vehículos.

Una unidad central de proceso (CPU) 40 controla la activación de un conjunto de embrague de marcha adelante (FWD) 54 y un conjunto de embrague marcha atrás (REV) 56 en la transmisión 14 según diferentes parámetros del vehículo. Una válvula de control 16 en la transmisión 14 controla la presión de fluido que activa los dos conjuntos de embrague 54 y 56.

La CPU 40 recibe una señal de velocidad y dirección del vehículo 18 de un sensor de velocidad del vehículo 200 indicando la velocidad rotacional y la dirección del eje 38. Se genera una señal de velocidad de convertidor 20 a partir de un sensor de velocidad de convertidor de par 202 e indica la velocidad rotacional de un eje de salida 17 (figura 1B) del convertidor de par 15. Se genera una señal de velocidad del motor 30 a partir de un sensor de velocidad del motor 204 e indica la velocidad a la que gira un eje de salida 13 (figura 1B) del motor 12. Una señal de control de controlador de motor 32 controla una válvula de mariposa 206 que controla la velocidad de motor 12. Se genera una transmisión de temperatura de transmisión 28 a partir de un sensor de temperatura 208 e indica la temperatura del fluido de transmisión en el convertidor de par 15 o transmisión 14.

La CPU 40 recibe una señal de posición de pedal de freno 42 de un sensor de freno 210 situado en el pedal de freno 43. Se recibe una señal de posición del pedal acelerador 44 de un sensor de posición 212 situado en el pedal acelerador 50. La posición del pedal acelerador puede hacer referencia alternativamente a un valor de estrangulador, valor de aceleración, o valor de deceleración. Una señal de dirección hacia delante-hacia atrás 46 es generada por una palanca o pedal de dirección 52 e indica la dirección hacia delante o hacia atrás que selecciona el operador de vehículo para el vehículo 10. Una memoria interna o externa 48 contiene parámetros mapeados que identifican válvulas de presión de conjunto de embrague y otros parámetros de control usados para realizar diferentes operaciones de frenado.

La figura 1B es un diagrama esquemático más detallado de una transmisión de desplazamiento de potencia de velocidad única. El convertidor de par 15 incluye una bomba impulsora 214 y una turbina 216. Un eje 13 se extiende desde la bomba impulsora 214 y está acoplado al cigüeñal de motor 12. Un eje 17 se extiende desde la turbina 216 y está acoplado a la entrada de transmisión 14. El convertidor de par 15 varía continuamente la relación de la velocidad del eje de salida 17 a la velocidad del eje de entrada 13 según la carga en el eje de salida 17.

El embrague de marcha adelante 54 y el embrague de marcha atrás 56 enganchan y desenganchan selectivamente el eje de entrada 17 con el eje de salida 38 a través de los engranajes de marcha adelante 21 y los engranajes de marcha atrás 23. La fuerza de enganche de los embragues 54 y 56 se controla cambiando la presión de aceite en las cámaras de aceite 54C y 56C, respectivamente. Las presiones de aceite son controladas por el valor de control 16 que es controlado por la CPU 40 (figura 1A). Los embragues 54 y 56 en una realización son embragues hidráulicos húmedos de discos múltiples.

Cuando ambas presiones de embrague son cero, los embragues 54 y 56 desconectan el eje de salida 38 del eje de entrada 17. Cuando la presión de embrague de uno de los conjuntos de embrague es una presión máxima, el conjunto de embrague correspondiente maximiza la fuerza de enganche (bloqueo). Cuando la presión de conjunto de embrague es entre cero y el valor máximo, el conjunto de embrague correspondiente se engancha parcialmente. La condición parcialmente enganchada se denomina deslizamiento de conjunto de embrague. Una señal FWD-1 24 en la figura 1A controla la presión de aceite en el conjunto de embrague bajo hacia delante 54. Una señal REV-1 22 en la figura 1A controla la presión de aceite en el conjunto de embrague REV 56.

Cuando el vehículo 10 se mueve en una dirección hacia delante a alta velocidad en el engranaje de marcha adelante 21, el embrague de marcha adelante 54 se engancha parcialmente (no bloqueado) y el embrague de marcha atrás 56 y el embrague de marcha adelante 54 operan como un freno hidráulico. Cuando el vehículo se desplaza hacia atrás en el engranaje de marcha atrás 23, el embrague de marcha atrás 56 se engancha parcialmente (no bloqueado) y el embrague de marcha adelante 54 y el embrague de marcha atrás 56 funcionan como un freno hidráulico.

Una transmisión PS de dos velocidades se representa en la figura 1C e incluye dos engranajes de marcha adelante 19 y 21 y un engranaje de marcha atrás 23. Un segundo embrague hidráulico húmedo de marcha adelante de discos múltiples 57 engancha y desengancha selectivamente el eje de entrada 17 con el eje de salida 38 a través del engranaje de marcha adelante alto 19.

Cuando el vehículo 10 se desplaza en una dirección hacia delante a alta velocidad en engranaje alto 19, el embrague de marcha adelante alto 57 se engancha parcialmente (no bloqueado) y el embrague de marcha adelante bajo 54 y el embrague de marcha adelante alto 57 operan como un freno hidráulico. Cuando el vehículo 10 se desplaza en una dirección hacia delante a menor velocidad, el embrague de marcha hacia delante bajo 54 se engancha parcialmente (no bloqueado) y el embrague de marcha atrás 56 y el embrague de marcha adelante bajo 54 funcionan como un freno hidráulico. Cuando el vehículo se desplaza hacia atrás, el embrague de marcha atrás 56 está enganchado (no bloqueado) y el embrague de marcha adelante bajo 54 y el embrague de marcha atrás 56 funcionan como un freno hidráulico.

La transmisión PS de una sola velocidad representada en la figura 1B, la transmisión PS de múltiples velocidades representada en la figura 1C, o cualquier otra combinación de engranajes, puede ser usada con el sistema de transmisión de control representado en la figura 1A para realizar las operaciones de frenado y tracción alta descritas más adelante.

Compartición de energía de conjunto de embrague durante inversiones de potencia

Una inversión de potencia se refiere a cambiar la dirección de un vehículo en movimiento de una dirección a una dirección opuesta. Con referencia a la figura 2, una línea 70 representa la velocidad rotacional del eje desalida 38 de la transmisión 14. Ésta es proporcional a la velocidad de vehículo 10. La línea 72 representa la velocidad rotacional del eje 13 salida de motor 12. La línea 74 representa la velocidad rotacional del eje de salida 17 del convertidor de par 15.

La inversión de potencia se describe a continuación con respecto a la transmisión de una sola velocidad representada en la figura 1B. Pero, como se ha descrito anteriormente, la operación de inversión de potencia puede usar la transmisión de velocidad múltiple representada en la figura 1C o cualquier otro sistema de transmisión de velocidades múltiples.

La línea 78 representa una cantidad de presión de aceite aplicada a uno de los conjuntos de embrague 54 o 56 asociado con la dirección elegida del vehículo. Por ejemplo, si el vehículo se está desplazando actualmente en una dirección hacia delante, y el operador de vehículo elige mover marcha atrás el vehículo en la dirección opuesta, entonces el conjunto de embrague REV 56 será el conjunto elegido representado por la línea 78. Alternativamente, si el vehículo 10 se está desplazando actualmente en una dirección marcha atrás y el operador de vehículo elige invertir la dirección del vehículo para moverlo en la dirección hacia delante, entonces el conjunto de embrague FWD 54 es el conjunto de embrague elegido representado por la línea 78. El conjunto elegido se denomina alternativamente el conjunto de frenado. La línea 80 representa la presión aplicada por el otro conjunto de embrague 54 o 56 que opera en la dirección rotacional opuesta al conjunto elegido (conjunto opuesto).

El operador de vehículo inicia una inversión de potencia conmutando la palanca o el pedal de dirección 52 (figura 1A) a una posición asociada con una dirección opuesta a la marcha actual del vehículo. Cuando se inicia la petición de inversión de potencia, la CPU 40 pone la velocidad del motor 72 en marcha en vacío controlando la señal de controlador de motor 32 (figura 1A). La presión de conjunto de embrague elegido 78 se aplica entonces para deslizar el conjunto elegido.

La presión inicial de conjunto de embrague 78 es seleccionada por la CPU 40 según la posición del pedal acelerador 50. Por ejemplo, cuando el pedal acelerador 50 está completamente bajado (máxima velocidad del vehículo), se puede aplicar una presión inicial más alta 78 al conjunto elegido. Cuando la posición del pedal 50 solamente está ligeramente rebajada, se puede aplicar inicialmente una presión inferior 78 al conjunto elegido.

La presión del conjunto elegido 78 se incrementa inicialmente a un valor de presión alto en la zona 73 para reducir rápidamente la velocidad del convertidor 74. La presión del conjunto elegido 78 se mantiene entonces a un valor relativamente constante en la zona 75.

La presión del conjunto opuesto 80 se reduce primero en la zona 71 para el conjunto de embrague asociado con la dirección actual de marcha del vehículo (anterior a la inversión). La presión del conjunto opuesto 80 se incrementa después en la zona 73. La presión del conjunto opuesto 80 es modulada electrónicamente en la zona 75 para mantener la velocidad de turbina del convertidor de par 74 a un valor bajo relativamente constante.

Modulación electrónica se refiere a que la CPU 40 mide repetidas veces la velocidad del convertidor de par 74 y después aumenta o disminuye la presión del conjunto opuesto 80 para mantener la velocidad del convertidor de par 74 al valor bajo relativamente constante en la zona

75. Alternativamente, las presiones de conjunto 78 y 80 se pueden poner a valores determinados a partir de datos de pruebas empíricas previamente derivados durante varias condiciones dinámicas del vehículo. Los valores de pre

sión del conjunto se almacenan en la memoria 48.

La velocidad del motor 72 y la velocidad del convertidor de par 74 son reducidas por la CPU 40 a valores bajos en la zona 75. La velocidad del motor 72 es reducida a marcha en vacío y la velocidad del convertidor de par 74 (velocidad del eje de salida 17 del convertidor) es reducida a un valor inferior a la velocidad de marcha en vacío del motor. En un ejemplo, la velocidad de marcha en vacío del motor es alrededor de 40% de las rpm máximas del motor y la velocidad del convertidor 78 en la zona 75 es alrededor de 20% de las rpm máximas del motor.

La velocidad baja del motor 72 en combinación con la velocidad de salida baja del convertidor de par 74 en la zona 75 permite que ambos conjuntos de embrague 54 y 56 deslicen a presiones que dividen la energía de frenado.

Como se ha mencionado anteriormente, las presiones reales aplicadas a los dos conjuntos de embrague 54 y 56 pueden ser seleccionadas por la CPU 40 según parámetros mapeados previamente determinados y almacenados en la memoria 48 (figura 1A).

Alternativamente, la CPU 40 puede usar un bucle cerrado proporcional integral y diferencial (PID). En el esquema de bucle cerrado, en la CPU 40 se carga una velocidad deseada preprogramada del convertidor 74. La CPU 40 varía entonces dinámicamente y en tiempo real la presión del conjunto de embrague opuesto 80 para obtener y posteriormente mantener la velocidad deseada del convertidor 74 en la zona 75. Por ejemplo, cuando la velocidad del convertidor 74 cae por debajo del valor representado en la zona 75, la CPU 40 puede aumentar la presión del conjunto opuesto 80. A la inversa, si la velocidad del convertidor 74 se eleva por encima del valor representado en la zona 75, la CPU 40 puede disminuir la presión del conjunto opuesto 80.

La figura 3 representa con más detalle cómo se realiza una inversión de potencia con el sistema de transmisión representado en las figuras 1A, 1B o 1 C. Con referencia a las figuras 1-3, el operador de vehículo elige cambiar la dirección del vehículo en el bloque 100. Esto se indica a la CPU 40 en un ejemplo cuando el operador de vehículo mueve el interruptor de marcha adelante-marcha atrás 52 (figura 1A). El cambio de dirección puede ser pedido a cualquier velocidad del vehículo. La CPU 40 comprueba la velocidad inicial del vehículo y la dirección en el bloque 102. Si la velocidad del vehículo es inferior a algún valor pequeño, tal como inferior a 1 milla por hora (mph), el control baja al bloque 122 que se describe más adelante.

Si la velocidad del vehículo es superior a un valor predeterminado, la CPU compara la dirección seleccionada por el operador con la dirección de marcha corriente del vehículo en el bloque 104. Esto se puede hacer comparando la señal del sensor de dirección 46 en la figura 1A con la señal de velocidad y dirección 18. Si la dirección de marcha corriente del vehículo es la misma que la dirección seleccionada por el operador en el bloque 105, la CPU 40 salta de nuevo al bloque 100. Si la dirección elegida por el operador es contraria a la dirección de marcha corriente del vehículo, la CPU 40 inicia un modo de control de inversión de potencia en el bloque 106.

En el modo de control de inversión de potencia, la señal de control del controlador electrónico 32 en la figura 1A es utilizada por la CPU en el bloque 108 para reducir la velocidad del motor a marcha en vacío. La CPU 40 supervisa entonces la posición del acelerador para el pedal acelerador 50 (x%) en el bloque 110. La posición del acelerador x% es utilizada por la CPU 40 para determinar la tasa de deceleración para la inversión de potencia. Cuanto más se baja el pedal acelerador 50 (mayor velocidad del vehículo), más rápidamente tiene que decelerar la CPU 40 el vehículo. Consiguientemente, la CPU 40 puede aplicar una mayor presión del conjunto elegido 78 al conjunto de embrague elegido. A la inversa, cuanto menor es la depresión de pedal acelerador 50 (menor velocidad del vehículo), menos tiene que decelerar la CPU 40 el vehículo.

La presión para el conjunto de dirección elegida se incrementa al valor mapeado asociado con la posición identificada del acelerador (x%) en el bloque 112. En el bloque 114, la CPU 40 reduce la presión para el conjunto de embrague opuesto según los valores mapeados asociados con la posición del pedal acelerador (x%). Esto se representa en la figura 2 por las presiones de conjunto 78 y 80 en las zonas de tiempo 71 y 73.

La CPU 40 en los bloques 116 y 118 comparte la energía de frenado del vehículo entre conjuntos de embrague 54 y 56 modulando la presión del conjunto opuesto 80 en la zona de tiempo 75. La velocidad de turbina del convertidor de par 74 es menor que la velocidad del vehículo 70 en la zona 75. Así, el deslizamiento del conjunto de embrague opuesto (dirección corriente de marcha del vehículo) en la zona 75 contribuye al frenado del vehículo mientras que al mismo tiempo evita que el conjunto elegido (opuesto a dirección corriente de marcha del vehículo) cale el motor.

La velocidad de turbina 74 se mantiene cerca de cero en la zona 75 hasta que el vehículo casi ha parado en el tiempo 82. La temperatura de los conjuntos de embrague 54 y 56 puede ser limitada en grados en el bloque 120. La temperatura se limita usando un cálculo de energía para determinar cuándo la CPU deberá reducir la presión de conjunto de embrague y permitir que el conductor tome el control con el freno de servicio (no representado).

La CPU 40 entra en un modo de aceleración en el bloque 124 cuando la velocidad del vehículo 70 cae por debajo de 1 mph en el bloque 122. El modo de aceleración en dirección inversa se representa por las líneas a la derecha de la línea de tiempo 82 en la figura 2. En el modo de aceleración, la CPU 40 reduce la presión de conjunto de embrague opuesto 80 según valores mapeados. La CPU 40 también incrementa la presión del conjunto elegido 78. La velocidad del motor 72 se incrementa según la posición detectada del pedal acelerador 50 y según tasas mapeadas de aumento de la velocidad. La CPU 40 espera entonces una nueva petición de aceleración o deceleración del operador de vehículo en el bloque 126.

Compartición de energía de conjunto de embrague durante el frenado de acelerador

La compartición de energía de conjunto de embrague durante el frenado de acelerador se refiere a distribuir la energía de parada entre los dos conjuntos de embrague mientras se para un vehículo. En un ejemplo, el frenado de acelerador usa los dos conjuntos de embrague para detener automáticamente el vehículo cuando el operador de vehículo levanta el pie del pedal acelerador 50 (figura 1).

La figura 4 representa cómo la CPU 40 controla el frenado de acelerador. El esquema de control en la figura 4 es similar al esquema de control representado en la figura 2 para la inversión de potencia, a excepción de unas pocas diferencias. El frenado de acelerador no acelera automáticamente el vehículo en la dirección opuesta después de parar el vehículo. En cambio, el frenado de acelerador pasa a un estado de mantenimiento después de que la velocidad 70 de la carretilla se aproxima a cero en el tiempo 82. Otra diferencia es que la liberación adicional del pedal acelerador en una posición situada hacia arriba incrementa el nivel de frenado después de reducir el mo

tor a un punto de marcha en vacío.

La presión del conjunto opuesto 78 en la figura 4 se refiere al conjunto de embrague asociado con la dirección opuesta a la dirección de marcha corriente del vehículo, la presión del conjunto elegido 80 en la figura 4 se refiere al conjunto de embrague asociado con la dirección de marcha corriente del vehículo. Por ejemplo, si el vehículo está avanzando en la dirección hacia delante, la presión del conjunto elegido 80 es aplicada al conjunto de embrague FWD 54 y la presión del conjunto opuesto 78 es aplicada al conjunto de embrague REV 56. Si el vehículo está retrocediendo actualmente marcha atrás, la presión de conjunto de embrague elegido 80 es aplicada al conjunto de embrague REV 56 y la presión de conjunto de embrague opuesto 78 es aplicada al conjunto de embrague FWD 54.

De nuevo, el frenado de acelerador se describe en términos de la transmisión de una sola velocidad representada en la figura 1B. Sin embargo, el frenado de acelerador también puede usar una transmisión multivelocidad similar a la representada en la figura 1C.

Con referencia a las figuras 1 y 4, el operador de vehículo ralentiza el vehículo poniendo la velocidad del motor 72 a marcha en vacío. Esto lo realiza en un ejemplo el operador de vehículo soltando el pedal acelerador 50 (figura 1A). La CPU 40 detecta que el conductor reduce la velocidad del motor a marcha en vacío con el intento de ralentizar el vehículo. En un ejemplo, esto se lleva a cabo supervisando la posición del pedal acelerador 50. Si el operador levanta el pedal acelerador por encima de una posición de marcha en vacío, la CPU inicia el frenado automático de acelerador. Naturalmente, otros tipos de dispositivos también pueden ser usados y detectados por la CPU 40.

La CPU 40 reduce la presión del conjunto elegido 80 en la zona de tiempo 71. Las presiones de conjunto 78 y 80 son aplicadas entonces a válvulas específicas según la posición detectada del pedal acelerador 50. Las presiones de conjunto 78 y 80 pueden variar de parámetros de presión baja cuando el pedal acelerador 50 es movido ligeramente por encima de una posición de marcha en vacío del motor (frenado lento) a parámetros de presión más alta cuando el pedal acelerador 50 es liberado a la posición elevada plena (frenado total).

Por ejemplo, el operador del vehículo puede elevar el pedal acelerador 50 dos tercios del recorrido hacia arriba desde una posición de aceleración completamente rebajada. Esto se representa en la figura 1A con el pedal acelerador 50 desplazándose de la posición x% = 0 a la posición de marcha en vacío 51. La CPU 40 puede usar parámetros de presión relativamente más bajos 78 y 80 en la figura 4 para posiciones del pedal ligeramente por encima de la posición de marcha en vacío 51. Alternativamente, el operador del vehículo puede iniciar el frenado completo levantando completamente el pie del pedal acelerador 50 (x% = 100). En esta situación, la CPU 40 puede usar presiones más altas de conjunto de embrague 78 y 80 para detener más rápidamente el vehículo.

Después de que la velocidad del convertidor 74 se baja a una velocidad casi cero en la zona 75, la presión del conjunto elegido 80 en la figura 4 es modulada PID por la CPU 40 para mantener la velocidad del convertidor de par 74 a un valor bajo sustancialmente constante. Alternativamente, se puede alcanzar el mismo efecto usando valores empíricos para poner las presiones de conjunto 78 y 80.

Cuando la velocidad del motor 72 se pone a marcha en vacío y la velocidad del convertidor de par 74 es modulada a un valor bajo por debajo del valor de marcha en vacío del motor 72 en la zona 75, ambos conjuntos de embrague 54 y 56 son capaces de deslizar para óptima compartición de la energía de frenado.

Se deberá entender que el conjunto de embrague 54 o 56 puede ser modulado en la zona 75. Por ejemplo, durante el frenado de inversión de potencia representado en la figura 2, la presión del conjunto elegido 80 podría ser modulada para mantener la velocidad baja constante de la turbina 74 en la zona 75. Igualmente, la presión del conjunto opuesto 78 en la figura 4 puede ser modulada en la zona 75 durante el frenado de acelerador. Pero la técnica preferida es modular la presión del conjunto opuesto 80 para la inversión de potencia en la figura 2 y modular la presión del conjunto elegido 80 para frenado de acelerador en la figura 4.

La figura 5 representa con más detalle cómo se lleva a cabo el frenado de acelerador. Con referencia a las figuras 4 y 5, la CPU 40 pasa a un modo de frenado de acelerador cuando el operador de vehículo levanta el pie del pedal acelerador 50 más de una cierta distancia específica o ángulo (x%). Si el operador de vehículo levanta el pie del pedal acelerador 50 una distancia intermedia, el vehículo se pone en un modo de marcha en vacío. Si el operador de vehículo pisa el pedal acelerador una cierta distancia más baja que la posición de marcha en vacío, el vehículo se acelera.

La CPU 40 determina si el operador de vehículo desea reducir la velocidad de la carretilla en el bloque 130 (modo de frenado). Si la velocidad del vehículo es menor que un valor mínimo, tal como 1 mph, la CPU salta al bloque 146, que se describe con más detalle más adelante. Si la velocidad del vehículo es igual o superior a la velocidad mínima en el bloque 132, la CPU 40 comprueba la posición del pedal acelerador en el bloque 134. Si la posición del pedal no se libera una cierta distancia predeterminada x% en el bloque 135, por ejemplo, encima de la posición de marcha en vacío 51 en la figura 1A, la CPU 40 vuelve al bloque 130 y no se inicia el modo de frenado de acelerador.

Si el operador de vehículo levanta el pie del pedal acelerador 50 más de la distancia predeterminada (x%), y la velocidad del motor 72 está a un valor bajo de marcha en vacío, la CPU 40 pasa al modo de frenado de acelerador en el bloque 136.

En el modo de frenado, la CPU incrementa la presión del conjunto opuesto 78 en las zonas 71 y 73. La presión del conjunto opuesto 78 es aplicada al conjunto de embrague asociado con la dirección opuesta a la dirección de marcha corriente del vehículo. La presión del conjunto opuesto 78 se incrementa a un valor mapeado superior a la presión del conjunto elegido 80 en la zona 73.

La CPU 40 supervisa la posición del pedal acelerador 50 u otros medios de aceleración en el bloque 138 para determinar una tasa de deceleración para frenado de acelerador. Si el pedal se coloca bien por encima de la posición de marcha en vacío, el vehículo puede ser decelerado a una tasa más rápida. Si el pedal se pone solamente ligeramente por encima de la posición de marcha en vacío, el vehículo puede ser decelerado a una tasa más lenta.

La CPU 40 en el bloque 140 reduce la presión del conjunto elegido 80 a un valor mapeado a la posición previamente detectada del pedal x% como se representa en la zona 71 en la figura 4. La presión del conjunto elegido 80 se incrementa y después modula en el bloque 142 para mantener la velocidad de turbina 74 cerca de cero para la zona 75.

La velocidad del convertidor 74 se mantiene cerca de cero en la zona 75 (figura 4) hasta que el vehículo casi está parado en el bloque 146. Cuando la velocidad del vehículo se reduce a menos de 1 mph en el bloque 146, la CPU 40 entra en un modo de mantenimiento en el bloque 148. Durante el modo de mantenimiento, la presión del conjunto opuesto 78 y la presión del conjunto elegido 80 son controladas para mantener el vehículo en una posición estacionaria en el bloque 150. Esto se representa por la presión del conjunto opuesto 78 que permanece a un valor constante después del tiempo de parada del vehículo 82 y la presión del conjunto elegido 80 pasa a un valor superior a la presión del conjunto opuesto 78 después del tiempo de parada 82. La velocidad del convertidor 78 permanece a velocidad cero o un valor muy bajo constante después del tiempo de parada 82.

Si el vehículo está en una pendiente, la CPU 40 puede permitir que el vehículo se mueva lentamente a una velocidad muy baja en el bloque 152. Esto indica al operador de vehículo que el freno de aparcamiento del vehículo no ha sido activado. La CPU espera entonces una nueva petición de acelerador del operador de vehículo, tal como un movimiento, cambio de dirección, avance lento, etc, en el bloque 154.

La inversión de potencia y el frenado de acelerador distribuyen la energía de parada a ambos conjuntos de embrague 54 y 56 manteniendo la velocidad del convertidor de turbina 74 a un nivel bajo durante la deceleración. Esto permite que el vehículo decelere rápidamente y se pare usando solamente el pedal acelerador 50 y los conjuntos de embrague convencionales. El vehículo se puede parar más fácilmente a partir de velocidades más altas que lo actualmente posible con transmisiones hidrodinámicas (transmisiones de cambio de potencia).

Los valores para las presiones de los conjuntos elegido y opuesto 78 y 80, y los valores de velocidad del convertidor 74 usados para frenar el vehículo pueden variar dependiendo del tamaño del vehículo, la carga soportada por el vehículo, u otros parámetros físicos, tal como el tipo de neumáticos usados en el vehículo. Por ejemplo, para una carga relativamente ligera, se puede requerir menos presión de conjunto de embrague en ambos conjuntos para ralentizar el vehículo a una tasa particular. Por otra parte, la CPU 40 puede seleccionar mayores presiones del conjunto de embrague 78 y 80 para un vehículo más grande o un vehículo con una carga más grande.

Así, las presiones de conjunto de embrague 78 y 80 en las figuras 2 y 4 se pueden variar para mantener una tasa de deceleración relativamente constante 70 para diferentes parámetros operativos del vehículo. La CPU 40 puede variar automáticamente las presiones de conjunto de embrague según la tasa de deceleración supervisada del vehículo. La CPU 40 varía las presiones de conjunto de embrague para mantener una tasa de deceleración relativamente constante independientemente de las condiciones variables del vehículo.

Las presiones de conjunto de embrague también pueden estar predefinidas y almacenadas en memoria. La CPU usa entonces los parámetros asociados con la condición particular del vehículo. Por ejemplo, la CPU podría usar un conjunto concreto de parámetros de presión asociados con un peso de carga detectado por un sensor de peso (no representado).

Cualquier técnica permite al operador de vehículo usar las mismas posiciones de pedal acelerador para realizar las mismas tasas relativas de parada e inversión de potencia independientemente del tipo de vehículo o de la carga del vehículo.

La transmisión PS de una sola velocidad representada en la figura 1B, las transmisiones PD de dos velocidades representadas en la figura 1C, o las transmisiones PS de tres o más velocidades, pueden usar los mismos esquemas de control descritos anteriormente para compartir la disipación de energía entre conjuntos. Pueden ser necesarias alteraciones de los mapas de presión y los mapas de velocidad de turbina. Para transmisiones de velocidades múltiples, se pueden usar combinaciones de engranajes de marcha adelante para frenar de manera similar a aplicar conjuntos de marcha adelante y marcha atrás usando la misma técnica básica usada en la transmisión de una sola velocidad.

Empuje y tracción durante condiciones de tracción alta

El sistema de transmisión también tiene la capacidad de empujar y tirar más eficientemente de cargas (lanchaje). El resultado es una reducida generación de calor durante el empuje y la tracción del vehículo, menor consumo de carburante, y la capacidad de empujar y tirar de cargas además de una transmisión de campo de potencia convencional evitando al mismo tiempo el sobrecalentamiento.

Con referencia a las figuras 10 y 6, la curva de rendimiento de tracción 182 representa la relación de la velocidad frente a la tracción (DBP) del vehículo 10 cuando el conjunto rápido de engranajes de marcha adelante 21 están enganchados en transmisión 14 en la dirección hacia delante. La DBP es esencialmente la cantidad de capacidad de empuje o tracción del vehículo. Una curva de rendimiento de tracción 180 representa la velocidad frente a DBP del vehículo 10 cuando el segundo conjunto de engranajes más altos 19 está enganchado en la transmisión

14. La curva 184 representa la velocidad del vehículo del motor.

La línea vertical 190 en un ejemplo representa una velocidad de aproximadamente 4,83 km/h (3 mph) y la línea vertical 192 representa una velocidad de aproximadamente 8,05 km/h (5 mph). Las dos líneas 190 y 192 son ejemplos y las velocidades reales pueden variar en diferentes sistemas de transmisión.

Cuando la transmisión engancha un engranaje de marcha adelante 19 (alto) representado por la curva de rendimiento de tracción 180, el vehículo se ralentiza cuando se aproxima al par límite DBP1. Cuando el vehículo se aproxima al par límite DBP1, gran parte de la potencia ejercida por el motor es convertida a calor en el convertidor de par 15. El par límite DBP1 puede tener lugar, por ejemplo, cuando el vehículo está empujando o tirando de una carga pesada en una pendiente pronunciada. Esta energía adicional es desperdiciada y puede dañar el sistema de transmisión.

La curva de rendimiento de tracción de engranaje bajo 182 se obtiene por conmutación al segundo engranaje de marcha adelante 21 (bajo) representado en la figura 10. El engranaje bajo 21 puede ejercer una DBP más alta a velocidades más bajas, pero eventualmente llega a un par límite DBP2. Igualmente, cuando el motor se aproxima a DBP2 de par límite, gran parte de la energía generada por el motor es convertida a calor en el convertidor de par

15.

Se puede obtener aproximadamente la misma curva DBP 180 usando sustancialmente menos energía. En la transmisión multivelocidad representada en la figura 1 C, esto se realiza usando el engranaje bajo 21 en la transmisión 14 en combinación con limitar la velocidad del motor. La línea 186 representa la velocidad reducida del motor usado durante condiciones de DBP alta a velocidades del vehículo inferiores al valor 190. Por conmutación al engranaje más bajo representado por la curva 182 y limitando al mismo tiempo la velocidad del motor como representa la línea 186, el vehículo proporciona la curva de rendimiento de tracción 188 a velocidades bajas. La curva de rendimiento de tracción 188 es sustancialmente la misma que la curva de potencia de engranaje único 180, pero usa sustancialmente menos energía.

La figura 7 representa con más detalle cómo el vehículo es controlado durante condiciones de par alto. Por ejemplo, al subir una carga por una pendiente pronunciada. En el bloque 160 el operador de vehículo elige empujar o tirar de un objeto a plena potencia. La CPU en el bloque 162 comprueba la dirección de marcha del vehículo. En un ejemplo, el vehículo se deberá mover en una dirección hacia delante. Sin embargo, en otras aplicaciones, el vehículo se podría mover en una dirección hacia atrás.

Si el vehículo circula por encima de una velocidad predeterminada, la CPU 40 salta de nuevo al bloque 160. En este ejemplo, la velocidad predeterminada es alrededor de 3 mph. Si la velocidad del vehículo es inferior a 3 mph, la transmisión pasa al engranaje inferior 21 (o puede estar ya en el bajo) representado en la figura 1C y la CPU 40 pasa a un modo de control de motor. El enganche del engranaje de transmisión inferior adicional 21 disminuye la carga de calor durante el empuje o la tracción. La CPU activa el segundo engranaje mediante la señal fwd2 26 en la figura 1A.

La CPU comprueba la velocidad de deslizamiento del convertidor de par y la temperatura de transmisión en el bloque 166. La velocidad de deslizamiento del convertidor de par es la diferencia de velocidad entre el eje de entrada 13 y el eje de salida 17 en la figura 10. La velocidad de deslizamiento o la temperatura de transmisión indican la cantidad de energía agotada en el convertidor de par 15.

Si la velocidad de deslizamiento del convertidor es superior a un valor rpm predeterminado (z) o si la temperatura de la transmisión es superior a un valor predeterminado (y), la CPU reduce la velocidad del motor en el bloque 170. Esto se representa con la línea 186 en la figura 6. Si la velocidad de deslizamiento de convertidor de par es menor que el valor rpm predeterminado (z) y la temperatura del fluido de transmisión es menor que la temperatura predeterminada (y), el convertidor de par sale del modo de control de energía y vuelve al bloque 160.

La CPU en el bloque 170 controla la velocidad del motor mediante la señal de control del controlador electrónico 32 (figura 1A) hasta que la velocidad de deslizamiento de convertidor de par es igual a un valor rpm mapeado predeterminado. En el bloque 172, el valor rpm de velocidad mapeado puede ser ajustado según la temperatura medida del fluido de transmisión. La velocidad del motor es modulada en el bloque 174 para mantener la velocidad de deslizamiento (rpm) del convertidor de par por debajo de un valor predeterminado. Esto limita la DBP del motor como representa la línea 188 en la figura 6.

Alternativamente, el parámetro de velocidad del motor puede ser limitado según la velocidad del vehículo. Ambos esquemas de control producirán el valor relativamente constante de rendimiento de tracción del vehículo 188 en la figura 6.

El calor en el circuito de refrigeración de aceite del convertidor 15 se reduce más incrementando la capacidad del sistema de refrigeración referida en el bloque

176. Esto se puede hacer usando un radiador de aceite a aire similar al tipo usado en transmisiones hidrostáticas. Reduciendo la potencia calorífica generada en el convertidor de par 15, la CPU incrementa la capacidad de empuje o tracción del motor 12. La CPU 40 en el bloque 178 espera entonces del conductor otras órdenes de empuje

o tracción.

El sistema descrito anteriormente puede usar sistemas procesadores dedicados, microcontroladores, dispositivos lógicos programables, o microprocesadores que realicen algunas o todas las operaciones. Algunas operaciones descritas anteriormente pueden ser implementadas en software y otras operaciones pueden ser implementadas en hardware.

Por razones de conveniencia, las operaciones se describen como varios bloques funcionales interconectados o módulos de software distintos. Esto no es necesario, sin embargo, y puede haber casos donde estos bloques funcio

5 nales o módulos se añadan equivalentemente a un solo dispositivo lógico, programa u operación con límites no claros. En cualquier caso, los bloques funcionales y los módulos de software o características de la interface flexible pueden ser implementados por sí mismos, o en

10 combinación con otras operaciones en hardware o software. Habiendo descrito e ilustrado los principios de la invención en su realización preferida, deberá ser evidente que la invención se puede modificar en disposición y detalle sin apartarse de tales principios.

15

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para controlar un vehículo que tiene una transmisión (14), incluyendo el paso de:

(i) detectar una condición de baja eficiencia energética en el vehículo;

caracterizado porque el método incluye además los pasos de:

(ii) cambiar o mantener la transmisión de vehículo

(14) en un engranaje bajo; y

(iii) reducir la velocidad del motor en el vehículo durante la condición de baja eficiencia energética; donde la condición de baja eficiencia energética incluye una temperatura de convertidor de par superior a un valor predefinido o una velocidad de deslizamiento de convertidor de par superior a un valor predefinido.
2.

Un método según la reivindicación 1, donde la velocidad de deslizamiento de convertidor de par es la diferencia de velocidad entre ejes de entrada y salida (13, 17) del convertidor de par (15).
3.

Un método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde la condición de baja eficiencia energética es indicativa de una cantidad de energía agotada en el convertidor de par (15).
4.

Un método según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde la velocidad del motor es reducida por una CPU.
5.

Un método según alguna de las reivindicaciones precedentes, incluyendo modular la velocidad del motor para mantener una velocidad de salida del convertidor de par (15) según valores mapeados predeterminados durante la condición de baja eficiencia energética.
6.

Un método según la reivindicación 5, donde la velocidad del motor es modulada hasta que una velocidad de deslizamiento del convertidor de par (15) es igual a un valor de rpm mapeado predeterminado.
7.

Un método según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, incluyendo seleccionar los valores mapeados predefinidos según una temperatura de transmisión medida.
8.

Un método según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, donde la velocidad del motor es modulada para mantener una velocidad de deslizamiento del convertidor de par (15) por debajo de un valor predeterminado.
9.

Un método según alguna de las reivindicaciones precedentes, incluyendo identificar la condición de baja eficiencia energética cuando el vehículo está avanzando por debajo de una velocidad predeterminada.
10.

Un método según la reivindicación 9, donde la velocidad predeterminada es de alrededor de 4,83 km por hora (3 millas por hora).
11.

Un método según alguna de las reivindicaciones precedentes, incluyendo activar automáticamente el engranaje bajo cuando la condición de baja eficiencia es detectada.
12.

Un método según la reivindicación 1, donde la velocidad del motor es modulada según la velocidad del vehículo.
13.

Un método según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde los pasos (ii) y (iii) hacen que el vehículo empuje o tire de cargas más eficientemente.
14.

Un método según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde los pasos (ii) y (iii) producen reducida generación de calor durante el empuje o la tracción del vehículo, menor consumo de carburante, y la capacidad de empujar y tirar de cargas más que una transmisión de cambio de potencia convencional evitando al mismo tiempo el sobrecalentamiento.