CONTROL DE TORSIÓN DE TREN DE FUERZA
Antecedentes de la Invención Campo de la Invención La presente invención se refiere a un control para un tren de fuerza vehicular que comprende un motor controlado por combustible y un tren de tracción de relaciones múltiples, incluyendo una transmisión de velocidades múltiples y un conjunto de eje de tracción de una sola o de múltiples velocidades. En particular, la presente invención se refiere a un control de tren de fuerza donde la máxima torsión de salida del motor es limitada como una función de la relación vinculada del tren de tracción. Descripción del Estado de la Técnica Son bien conocidos en el estado de la técnica los trenes de tracción vehiculares que incluyen transmisiones de velocidades múltiples, habitualmente transmisiones compuestas, o transmisiones sencillas acopladas con ejes de velocidades múltiples, teniendo 7, 9, 10, 13, 16, 18 o mas relaciones de velocidad hacia adelante, especialmente para vehículos de trabajo pesado, como puede verse por referencia a las patentes de los Estados Unidos Nos. 5,370,013; 5,527,237; y 4,754,665, cuyas divulgaciones son incorporadas en la presente por referencia. Se conocen en el estado de la técnica sistemas y métodos de control para calcular torsión de salida del motor (también llamada "torsión de volante"), como puede verse por referencia a la patente de los Estados Unidos No. 5,509,867, cuya divulgación es incorporada en la presente por referencia. Se conocen en el estado de la técnica sistemas de transmisión automatizada y manual, donde la torsión de salida del motor es controlada y/o limitada como una función de la relación de engrane vinculada y/o la velocidad del vehículo, como puede verse por referencia a las patentes de los Estados Unidos Nos. 5,477,827; 5,797,110; 5,457,633; 4,889,014; 5,738,606; 5,679,096; y 5,876,302, cuyas divulgaciones son incorporadas en la presente por referencia. Como es sabido, los trenes de fuerza vehiculares modernos habitualmente incluyen motores controlados electrónicamente, que pueden ser controlados respecto de la velocidad del motor y/o la torsión del motor. A guisa de ejemplo, de acuerdo con el protocolo de enlace de datos SAE J-1939, pueden expedirse comandos al motor para alimentar de combustible el motor de acuerdo con (a) la demanda de combustible del conductor, (b) una velocidad solicitada del motor, (c) una torsión solicitada del motor, y/o (d) una torsión del motor y/o velocidad del motor máxima solicitada. Compendio de la Invención De acuerdo con la presente invención, se provee un mejorado sistema/método de control para un tren de fuerza de vehículo, el cual tenderá a maximizar el desempeño del vehículo mientras protege al tren de tracción de daños posibles y/o
.. n | HUMMÍÉÜM I i iiil II i ll 111 desgaste indebido ocasionados por permitir que se aplique al mismo un exceso de torsión bajo ciertas condiciones de operación del vehículo. Lo anterior es logrado limitando la torsión de salida del motor a un primer valor máximo cuando el tren de tracción está en una condición de relación de arranque, limitando la torsión de salida del motor a un segundo valor máximo cuando el tren de tracción está en una relación intermedia (el segundo valor máximo siendo mayor que el primer valor máximo) , permitiendo una torsión del motor igual a un tercer valor máximo mayor que el segundo valor máximo cuando la transmisión está en una relación de tracción directa o relación 1:1, y permitiendo una torsión de motor igual a un cuarto valor máximo cuando la transmisión está en una condición de relación de sobremarcha (el cuarto valor máximo siendo menor que el tercer valor máximo pero mayor que el segundo valor máximo) . En consecuencia, es un objetivo de la presente invención el de proveer una nuevo y mejorado control de torsión de salida de motor para un sistema de tren de tracción de vehículo, de preferencia un sistema de tren de fuerza de vehículo que incluye una transmisión que tiene una relación de tracción directa . Este y otros objetivos y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de una lectura de la descripción de la forma de realización preferida, tomada con relación a los dibujos anexos.
•***» - *-—* ii ? rÍÍffi-Étf?ílP~ ^-J' Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de tren de fuerza de vehículo que incluye un sistema de transmisión mecánica automatizada. Las figuras 2A y 2B son gráficas que ilustran las relaciones de tracción y las torsiones de entrada de tren de tracción permisibles para un típico sistema de tren de fuerza de vehículo de trabajo pesado incluyendo un tren de tracción teniendo, respectivamente, una transmisión de sobremarcha de 7 y 18 velocidades. La figura 3 es una representación de diagrama de flujo del control de la presente invención. Descripción de la Forma de Realización Preferida Un sistema de tren de fuerza de vehículo 10 del tipo que utiliza ventajosamente el control de la presente invención puede ser visto con referencia a la figura 1. Para fines de ilustración, el sistema 10 es un sistema de transmisión mecánica automatizada que incluye un motor de combustión interna 12, controlado por combustible (tal como un motor a diesel, bien conocido, o similar) , una transmisión mecánica de velocidades múltiples 14, y un acoplamiento no positivo 16 para acoplar i pulsadamente el motor 12 a la transmisión 14. Típicamente, el acoplamiento no positivo 16 será un convertidor de torsión o un embrague maestro de fricción. La transmisión 14 incluye además una flecha de salida 20 para impulsar los ejes de tracción 22 del vehículo. Los ejes de tracción pueden ser del tipo de una sola o de múltiples velocidades. La transmisión 14 puede ser del tipo mecánico conocido, utilizando embragues de quijada positivos para vincular y desvincular engranes seleccionados a flechas para cambiar la relación de la velocidad de rotación de la flecha de entrada (IS) a la velocidad de rotación de la flecha de salida (OS) . Transmisiones de este tipo pueden ser vistas con referencia a las patentes de los Estados Unidos Nos. 4,764,665; 5,385,056; 5,390,561; y 5,416,698. El sistema 10 puede incluir una pluralidad de sensores para proveer señales de entrada 24 a una unidad de control a base de microprocesador 26, la cual procesará las señales de entrada de acuerdo con reglas lógicas para generar señales de salida de comando 28 a diversos accionadores del sistema. Sensores de velocidad 30, 32 y 34 pueden ser provistos para proveer señales de entrada al controlador indicativas de la velocidad del motor (ES) , la velocidad de la flecha de entrada de la transmisión (IS), y la velocidad de la flecha de salida de la transmisión (OS), respectivamente. Un sensor 36 puede ser provisto para proveer una señal de entrada indicativa de la lectura del operador para el pedal del estrangulamiento . Una consola de control 38 del conductor es provista para permitir al operador seleccionar un modo de la transmisión y proveer una señal de entrada, GR, indicativa del mismo, al controlador 26.
. i ., i a A i-a . ""-^^" Un controlador del motor 40, de preferencia a base de microprocesador, puede ser provisto para controlar la alimentación de combustible del motor y para proveer información a un enlace de datos, DL, indicativa de los parámetros de operación del motor. De preferencia, el enlace de datos cumplirá con un protocolo conocido, tal como SAE J-1939 o similar. Un accionador 42 puede ser provisto para operar el acoplamiento no positivo 16. Un accionador de transmisión 44 puede ser provisto para operar la transmisión 14 y para proveer señales indicativas de la relación de engrane vinculada y/u otros parámetros de operación de la transmisión. La relación vinculada puede ser también calculada comparando las velocidades de rotación de las flechas de entrada y de salida. Como se usa en esta solicitud, y como se usa comúnmente en la industria automotriz, el término "tren de fuerza" se referirá al motor 12, el acoplamiento 16, la transmisión 14 y los ejes de tracción 22, mientras que el término "tren de tracción" se referirá al acoplamiento 16, la transmisión 14, y los ejes 22. La transmisión 14 es ilustrada como una transmisión de 18 velocidades hacia adelante teniendo una relación de tracción directa (1:1.00) y dos relaciones de sobremarcha (ver figura 2B) . Como es bien sabido, en la relación de tracción directa, las flechas están acopladas directamente y no se aplica torsión a los engranes; en consecuencia, puede aplicarse una torsión mucho mayor a la transmisión en tracción directa sin dañar ni ocasionar
J A— -1**-1 *-** j^^y^ desgaste excesivo a los engranes. También es sabido que las mayores velocidades de rotación asociadas con la sobremarcha (es decir, relaciones donde la velocidad de rotación de la flecha de salida excede la velocidad de rotación de la flecha de entrada) permite aplicar una mayor torsión de entrada a la transmisión que en relaciones de reducción mayores de 1:1.00 sin arriesgar daños y/o desgaste indebido. De acuerdo con la presente invención, la torsión del motor está limitada a uno de cuatro valores máximos, de acuerdo con la relación vinculada detectada o esperada. La figura 2A ilustra la aplicación de la presente invención a una transmisión de sobremarcha de 7 velocidades. En las relaciones de arranque, habitualmente primera a sexta en una transmisión de 18 velocidades, la torsión de salida del motor está limitada a un primer valor máximo (A) . En las relaciones intermedias, habitualmente séptima a décimo quinta en una transmisión de 18 velocidades, la torsión de salida del motor está limitada a un segundo valor máximo (B) . En relación de tracción directa, la torsión de salida del motor está limitada a un tercer valor máximo (C) . El valor C puede ser igual a la máxima salida del motor. En relaciones de sobremarcha, décimo séptima y décimo octava en la transmisión ilustrada, la torsión del motor es limitada a un cuarto valor máximo. Los valores máximos de torsión están relacionados como sigue:
-á-riU- A ( B < C > D y B ( D Los valores típicos de las máximas referencias de torsión son vistos en las figuras 2A y 2B, que son provistas a guisa de ejemplo. En la figura 2B, se proveen los valores para una transmisión RTLO 18981B (disponible de Eaton Corporation, cesionaria de esta solicitud) y un típico motor a diesel de trabajo pesado. La figura 3 es una representación en diagrama de flujo del control de la presente invención. Los valores de torsión A, B, C y/o D pueden ser rangos de valores y/o pueden ser sub-divididos . Aunque la presente invención ha sido descrita con cierto grado de particularidad, se entenderá que son posibles diversas formas de realización sin apartarse del espíritu y los alcances de la invención, como se reivindica mas adelante.
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