MXPA01004228A

MXPA01004228A - Sistema auto-calibrante y metodo para controlar un dispositivo operado hidraulicamente.

Info

Publication number: MXPA01004228A
Application number: MXPA01004228A
Authority: MX
Inventors: Clifton Potter James
Original assignee: Eaton Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-08-06
Also published as: AU773739B2; ES2210058T3; CA2345280C; US6341552B1; ATE254730T1; DE60101240D1; DE60101240T2; EP1150031B1; AU3874801A; JP2002021806A; CA2345280A1; KR20010098914A; EP1150031A1

Abstract

Un metodo y sistema auto-calibrante 10 para controlar un dispositivo operado hidraulicamente, tal como un accionador de embrague 24 en una transmision automatica de potencia, proveen un interruptor de presion 30 en el circuito hidraulico que provee retro- alimentacion al controlador 32 cuando la presion de fluido hidraulico ha alcanzado un nivel de punto fijo. El interruptor de presion 30 provee una senal al controlador 32 que permite al controlador comparar la senal de control al nivel de punto fijo de presion con la de la curva calibrada para ajustar la curva de calibracion.

Description

SISTEMA. AUTO-CALIBRANTE Y MÉTODO PARA CONTROLAR UN DISPOSITIVO OPERADO HIDRÁULICAMENTE Antecedentes de la Invención 1. Campo de la Invención La presente invención se refiere generalmente a un sistema auto-calibrante y un método para controlar un dispositivo operado hidráulicamente, y mas particularmente a un sistema auto-calibrante y método para controlar un accionador empleado en una transmisión automática de potencia. 2. Descripción de la Técnica Relacionada Se emplean dispositivos operados hidráulicamente o accionadores en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo, pero sin limitarse a, aplicaciones en vehículos. Por ejemplo, se usan accionadores hidráulicos en sistemas de transmisión automática de potencia y sistemas de dirección hidráulica asistida variables. Los vehículos recientemente manufacturados usan un módulo electrónico de control (ECM) que a menudo opera con módulos electrónicos de control adicionales como un módulo de control de transmisión (TCM) para efectuar control de cambios de la transmisión. El TCM puede estar integrado en el ECM, o ser una unidad separada colocada en el vehículo, en el exterior de la transmisión. Algunos fabricantes pretenden colocar el TCM dentro de la transmisión.

Un ECM y un TCM contienen microprocesadores con lógica de control programable y pueden implementarse en una variedad de combinaciones de componentes de circuitería de hardware y/o software conocidos en la materia para controlar los diversos sistemas o sub-sistemas del vehículo, operando en conjunción con dispositivos operados hidráulicamente. Cuando un TCM recibe una señal de comando para ajustar la presión de fluido hidráulico para un accionador, el TCM envía una señal de corriente a una válvula hidráulica operada eléctricamente. La válvula hidráulica en respuesta a ello ajusta la presión para controlar hidráulicamente un dispositivo tal como un pistón de embrague. Actualmente, los TCMs son manufacturados de manera independiente de los componentes hidráulicos que están diseñados para controlar. Los TCMs son diseñados con estrechas tolerancias de la salida de corriente y los componentes hidráulicos son calibrados para lograr una banda de salida de presión hidráulica (tolerancia) deseada para una entrada de corriente dada. Incluso con tolerancias estrechas, la presión hidráulica de salida varía considerablemente de un dispositivo de transmisión a otro. Cuando la tolerancia de la señal de corriente es añadida a la tolerancia de la presión hidráulica del dispositivo, puede tenerse por resultado una diferencia considerable entre la presión ordenada y la salida de presión real. El mismo comando eléctrico de presión deseada, dado a dos diferentes TCMs, puede dar por resultado diferentes salidas de presión hidráulica.

En consecuencia, existe una necesidad de un sistema y método para controlar un dispositivo hidráulico que se auto-calibre automáticamente. El sistema auto-calibrante y método de preferencia aportan retro-alimentación constante para ajustar el circuito hidráulico para reducir e incluso eliminar la tolerancia y los efectos del desgaste. De esta manea, el sistema y el método verificarán que la presión real esté suficientemente cerca de la presión deseada. Compendio de la Invención En consecuencia, un objetivo de la presente invención es el de proveer un método para calibrar automáticamente un sistema hidráulico de control. Otro objetivo de la presente invención es el de proveer un sistema auto-calibrante para controlar un dispositivo operado hidráulicamente . Un objetivo adicional de la presente invención es el de proveer un sistema auto-calibrante para controlar un dispositivo operado hidráulicamente para uso en una transmisión automática de potencia. Los anteriores y otros objetivos de la presente invención son logrados con un método que calibra automáticamente un sistema hidráulico de control. El método de la presente invención comprende los pasos de proveer una fuente de presión de fluido hidráulica y suministrar la presión de fluido a la entrada de una válvula de control de presión operada eléctricamente, conectar la salida de la válvula de control de presión a un accionador operado hidráulicamente, proveer un controlador con lógica de control y memoria, conectar el controlador a la válvula de control de presión, energizar eléctricamente la válvula de control de presión con una señal de control proveniente del controlador y proveer una presión de fluido hidráulico controlada a través de la salida de válvula al accionador, detectar la presión de la presión de fluido hidráulico y, en un nivel de punto fijo proveer una señal indicativa de la misma a la memoria del controlador y almacenar la misma en memoria, medir una cantidad de corriente a la válvula de control de presión necesaria para que la presión de fluido alcance el nivel de punto fijo, comparar la corriente medida con un valor pre-establecido de la corriente como una función de la señal de presión, y ajustar la señal de control con base en la comparación de corriente para calibrar automáticamente el sistema hidráulico de control . El sistema auto-calibrante para controlar un dispositivo operado hidráulicamente de acuerdo con la presente invención comprende un accionador operado hidráulicamente, una bomba conectada a dicho accionador para proveer una fuente de fluido hidráulico presurizado, una válvula de control de presión accionada eléctricamente, dispuesta entre la bomba y el accionador, y conectada fluidamente entre ellos, la válvula de control siendo operativa para recibir un fluido hidráulico a una presión de suministro y proveer el fluido hidráulico a una presión de control en la salida de válvula, un controlador teniendo lógica de control y una memoria en comunicación con la válvula de control de presión, el controlador siendo operativo para proveer una señal de control para accionar la válvula de control de presión, un sensor de presión para detectar la presión de fluido hidráulico dispuesto entre la salida de la válvula de control de presión y el accionador operado hidráulicamente, el sensor de presión estando en comunicación con el controlador y operativo para proveer una señal al controlador cuando la presión detectada alcanza un nivel predeterminado, el controlador siendo operativo para comparar la corriente medida con un valor calibrado de la corriente como una función de la presión, donde el controlador es operativo para ajustar la señal de control con base en la comparación. Las diversas características de novedad que caracterizan a la invención son señaladas con particularidad en las reivindicaciones anexas y que forman parte de esta descripción. Para una mejor comprensión de la invención, sus ventajas de operación y los objetivos específicos alcanzados por sus usos, se hará referencia a los dibujos acompañantes y la materia descriptiva, donde se describe e ilustra una forma de realización preferida de la invención. Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una ilustración esquemática del sistema hidráulico de control de acuerdo con la presente invención; La figura 2 es un diagrama de bloques de varios de los componentes primarios del sistema de la presente invención; La figura 3 es una gráfica de una típica familia de curvas de presión para una válvula de solenoide fuerza variable inversamente proporcional en kiloPascales (kPa) versus la corriente de salida del módulo de control de la transmisión en miliamperios (mA) ; y La figura 4 es una gráfica de una típica familia de curvas de presión para una válvula de solenoide de fuerza variable directamente proporcional en kiloPascales (kPa) versus la corriente de salida del módulo de control de la transmisión en miliamperios (mA) . Descripción Detallada de la Invención Haciendo referencia a los dibujos, que no están destinados a limitar la presente invención, y donde números de referencia similares designan características iguales o similares a través de las diversas vistas, y primeramente en particular con la figura 1, se muestra un esquema de un sistema auto-calibrante (generalmente designado 10) para controlar un dispositivo operado hidráulicamente de acuerdo con la presente invención. Una bomba 12, la cual puede ser impulsada directamente por un motor del vehículo, recibe fluido hidráulico de un depósito 14 y suministra el fluido hidráulico bajo presión a través del conducto 16 a la entrada 18 de una válvula de control de presión operada eléctri-camente 20, tal como una válvula operada por solenoide de fuerza variable. Una salida 22 de la válvula de control 20 está conectada a través del conducto 26 a un dispositivo operado hidráulicamente, por ejemplo un accionador operado hidráulicamente 24. Una válvula reguladora de presión 28 es de preferencia conectada al conducto 16 para regular la presión de fluido hidráulico de la bomba 12 y para suministrar una presión de fluido hidráulico constante a la entrada 18 de la válvula de control 20. Un interruptor de presión 30 está dispuesto en el conducto 26 entre la válvula de control 20 y el accionador hidráulico 24. El interruptor de presión 30 está conectado a un controlador 32 vía la línea 34, y se comunica con el controlador 32 cuando la presión de fluido alcanza un punto fijo o nivel predeterminado. El controlador 32 se comunica con la válvula de control 20 a través de la línea 36 para instruir a la válvula de control 20 cuando se requiere una presión de fluido controlada de la salida 22. En la forma de realización preferida de la presente invención, el sistema 10 es construido para uso en una transmisión automática de potencia de vehículo. La bomba 12 está típicamente situada en la transmisión automática y es impulsada por el motor operando a diferentes velocidades de motor (rpm) . El depósito 14 suministra fluido de transmisión automática a la bomba 12. El regulador de presión 28 regula la presión de fluido de modo que el fluido sea suministrado a la entrada 18 de la válvula hidráulica de control 20 a una presión principalmente constante. El regulador 28 es una válvula de control de presión operada eléctricamente, tal como una válvula de solenoide de fuerza variable, que puede ser una válvula de solenoide de fuerza variable inversamente proporcional o una válvula de solenoide de f erza variable directamente proporcional . Válvulas de solenoide de fuerza variable adecuadas para uso en la presente invención son divulgadas en las patentes de los Estados Unidos Nos . 5,853,028; 5,513,832; y 4,947,893, todas las cuales han sido cedidas a la cesionaria de la presente invención y son incorporadas por referencia. La patente de los Estados Unidos No. 5,513,673, también cedida a la cesionaria de la presente invención e incorporada en la presente por referencia, divulga una válvula reguladora de presión modulada eléctricamente con válvula de solenoide de fuerza variable adecuada para uso en la presente invención. Como se mencionó antes, un sistema de control de vehículo incluye un módulo electrónico de control tal como un módulo de control de motor (ECM) , y habitualmente incluye un módulo electrónico de control adicional para efectuar el control de un módulo de control de transmisión (TCM) . Los módulos de control del motor y la transmisión pueden ser combinados en un solo módulo electrónico de control, pero mas comúnmente son unidades separadas. En la presente invención, el controlador 32 es de preferencia un TCM y está típicamente localizado fuera del alojamiento de la transmisión automática. Sin embargo, el TCM 32 puede estar colocado en el alojamiento de la transmisión, si se desea. Haciendo referencia a continuación a la figura 2, cuando el TCM 32 recibe un comando de cambio o un comando de presión, ya sea manualmente de parte del operador o automáticamente del ECM (no mostrado) , se envía una señal de control por vía de la línea 38 a un excitador de corriente 40 ahí contenido. El excitador 40 envía una señal de corriente de excitador por vía de la línea 42 a la válvula de control de presión operada eléctricamente 20. Como se mencionó previamente, la válvula de control 20 es de preferencia una válvula de solenoide de fuerza variable de tres vías. La válvula de control 20, en respuesta a la señal de corriente de excitador, produce una presión de fluido deseada o controlada. En las actuales válvulas hidráulicas de control operadas eléctricamente, del estado de la técnica, la válvula de control 20 recibe la señal de corriente del controlador 32 y ajusta la presión de fluido hidráulico a una magnitud esperada ya sea proporcionalmente o inversamente proporcional a la corriente. Cuando la presión de fluido hidráulico en el conducto 26 alcanza un nivel predeterminado o de punto fijo, el interruptor de presión 30 detecta la presión, cambia de estado, y releva esta información al TCM 32. La figura 2 ilustra la señal que está siendo transmitida por una línea punteada 34 al TCM 32. El interruptor de presión 30 es de preferencia construido como se describe en la patente de los Estados Unidos No. 5,728,986. Esta patente fue cedida a la cesionaria de la presente invención y se incorpora en la presente por referencia. El TCM 32 almacena la señal del interruptor de presión 30 en la memoria 44. El TCM 32 entonces mide o calcula la corriente de excitador necesaria para hacer que dispare el interruptor de presión 30, y compara la corriente medida con el valor previamente calibrado de la corriente como una función de la presión. El TCM 32 entonces ajusta su señal de control con base en esta comparación, usando la lógica programable del microprocesador 46. La señal de control ajustada es entonces almacenada en la memoria 44. La figura 3 es una gráfica de varias curvas de presión para diversas válvulas de control inversamente proporcionales . La presión de salida es dada en kiloPascales (kPa) , versus la corriente de salida del módulo de control de transmisión en miliamperios (mA) . La línea punteada indica dónde cambia de estado o dispara el interruptor de presión 30. Como se muestra claramente, el punto fijo del interruptor de presión está situado en una porción lineal de la curva. La figura 4 es una gráfica similar, pero de diversas válvulas hidráulicas de control directamente proporcionales. De una manera similar, la línea punteada revela la región donde el interruptor de presión cambia de estado. Las figuras 3 y 4 muestran que el sistema de la presente invención operará con una amplia variedad de cualquier tipo de válvula de control . Cuando dispara el interruptor de presión, el TCM 32 registra la corriente entregada a la válvula de control 20 en ese punto. Este valor de corriente es almacenado en memoria y es usado para ajustar la corriente previamente calibrada requerida para un comando de presión. La curva de calibración asume una pendiente constante con base en la familia de curvas mostradas en las figuras 3 y 4. El ajuste matemático en la calibración es hecho con la siguiente ecuación: Pendiente de presión: Pmax - Pswitch/Imax - Iswitch donde : Imax = corriente máxima Iswitch = corriente a la que cambia de estado el interruptor de presión Pmax = presión máxima Pswitch = presión a la cual cambia de estado el interruptor de presión Además del sistema hidráulico de control auto-calibrante, la presente invención también está dirigida a un método para calibrar automáticamente un sistema hidráulico de control. La presente invención emplea ventajosamente un interruptor de presión 30 preciso y exacto que dispara a una presión deseada o de punto fijo, por ejemplo, en una aplicación de transmisión automática, a 18 psi (libras por pulgada cuadra-da) . En contraste con otras aplicaciones de diagnóstico a bordo de un vehículo, conocidas, que usan un interruptor de presión, la presente invención emplea un interruptor de presión que es preciso y provee retro-alimentación al módulo de control de transmisión 32. Esto difiere de las aplicaciones de diagnóstico a bordo previas. El módulo de control de transmisión de la presente invención registra la corriente entregada en el punto fijo o de disparo. La memoria 44 almacena la corriente en ese punto y compara la corriente en ese punto con la corriente pre-calibrada asociada con esa presión y esa temperatura. La lógica programable del TCM ajusta o calibra la corriente requerida para obtener una presión específica. La presente invención detecta la presión de fluido de manera bastante precisa con el interruptor de presión divulgado en la patente de los Estados Unidos No. 5,728,986 y provee retro-alimentación al controlador para actualizar la curva de calibración. La presente invención auto-calibra el controlador para funcionar de manera bastante precisa con la válvula hidráulica de control. Esto elimina la necesidad de "sintonizar" estos componentes antes del ensamble en el producto final, como una transmisión. Además, al desgastarse con el tiempo los sub-componentes, el controlador continúa ajustando y compensando por el desgaste. Una ventaja adicional es que la presente invención permite tolerancias mas holgadas para los componentes, pues la característica auto-calibrante de la presente invención compensa-rá las tolerancias. Aunque se ha mostrado y descrito en detalle una forma de realización específica de la invención para ilustrar la aplicación de los principios de la invención, se entenderá que la invención puede ser materializada de otra manera sin apartarse de tales principios .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método para calibrar automáticamente un sistema hidráulico de control, que comprende los pasos de: (a) proveer una fuente de presión de fluido hidráulico; (b) suministrar dicha presión de fluido hidráulico a una entrada de una válvula de control de presión operada eléctricamente ; (c) conectar una salida de dicha válvula de control de presión a un accionador operado hidráulicamente; (d) proveer un controlador con una lógica de control y una memoria; (e) conectar dicho controlador a dicha válvula de control de presión; (f) energizar dicha válvula de control de presión con una señal de control de dicho controlador y proveer una presión de fluido hidráulico controlada a través de dicha salida de válvula a dicho accionador operado hidráulicamente; y (g) detectar la magnitud de dicha presión de fluido hidráulico controlada y a un nivel de punto fijo, proveyendo una señal indicativa de la misma a dicha memoria de dicho controlar y almacenando la misma en memoria; (h) medir una magnitud de corriente a dicha válvula de control de presión requerida para que dicha presión de fluido hidráulico alcance dicho nivel de punto fijo; (i) comparar dicha corriente medida con un valor pre-establecido de dicha corriente como una función de la presión; y (j) ajustar dicha señal de control con base en una comparación de la corriente medida con el valor pre-establecido para calibrar automáticamente el sistema hidráulico de control.
2. El método definido en la reivindicación 1, donde dicho paso de detectar la presión incluye disponer un interruptor de presión en un conducto entre dicha salida de dicha válvula de control de presión y dicho accionador operado hidráulicamente.
3. El método definido en la reivindicación 1, donde dicho paso de energizar dicha válvula de control de presión incluye operar electromagnéticamente dicha válvula de control de presión.
4. El método definido en la reivindicación 1, donde dicho paso de conectar dicha fuente de fluido hidráulico a una válvula de control de presión operada hidráulicamente incluye conectar dicha fuente a la entrada de una válvula de carrete balanceada en presión.
5. El método definido en la reivindicación 1, donde dicho paso de conectar dicha fuente de fluido hidráulico a la entrada de una válvula de control de presión operada eléctricamente incluye conectar dicha entrada a una válvula reguladora de presión.
6. El método definido en la reivindicación 1, donde dicho paso de conectar la salida de dicha válvula de control de presión incluye conectar la salida a un accionador hidráulico en una transmisión automática de potencia.
7. Un sistema auto-calibrante para controlar un dispositivo operado hidráulicamente, que comprende: (a) un accionador operado hidráulicamente; (b) una bomba conectada a dicho accionador para proveer una fuente de fluido hidráulico a presión; (c) una válvula de control de presión accionada eléctricamente dispuesta entre dicha bomba y dicho accionador y conectada fluidamente entre ellos, dicha válvula de control siendo operativa para recibir un fluido hidráulico a una presión de suministro y proveer el fluido hidráulico a una presión de control en la salida de la válvula de control; (d) un controlador que tiene una lógica de control y una memoria en comunicación con dicha válvula de control de presión, dicho controlador siendo operativo para proveer una señal de control para accionar dicha válvula de control de presión para lograr una presión de fluido deseada; (e) un sensor de presión para detectar la presión de fluido hidráulico, dicho sensor de presión estando dispuesto entre dicha salida de la válvula de control de presión y dicho accionador operado hidráulicamente, dicho sensor de presión estando en comunicación con dicho controlador y siendo operativo para proveer una señal a dicho controlador cuando la presión detectada alcanza un nivel predeterminado; (f) dicho controlador teniendo medios para almacenar dicha señal en dicha memoria y para medir una magnitud de corriente requerida por dicha válvula de control de presión para suministrar fluido hidráulico a la presión de fluido deseada; (g) dicho controlador teniendo además medios para comparar dicha corriente medida con un valor calibrado de corriente como una función de la presión, donde dicho controlador es operativo para ajustar dicha señal de control con base en una comparación de dicha corriente medida con dicha corriente calibrada.
8. El sistema definido en la reivindicación 7, donde dicho sensor de presión comprende un interruptor de presión.
9. El sistema definido en la reivindicación 7, donde dicha válvula de control de presión incluye una válvula de carrete balanceada en presión.
10. El sistema definido en la reivindicación 7, donde dicho accionador comprende un accionador de embrague .
11. El sistema definido en la reivindicación 7, donde el dispositivo operado hidráulicamente comprende una transmisión automática de potencia.
12. El sistema definido en la reivindicación 11, donde dicho controlador comprende un módulo de control de transmisión.
13. El sistema definido en la reivindicación 12, donde dicha válvula de control de presión comprende una válvula de solenoide de fuerza variable.
14. El sistema definido en la reivindicación 13, donde dicha válvula de solenoide de fuerza variable comprende una válvula de tres vías.
15. El sistema definido en la reivindicación 14, comprendiendo además una válvula reguladora de presión conectada a dicha bomba para regular la presión de fluido hidráulico desde la misma.