MXPA01008207A - Sistema de control de direccion de vehiculo con bandas con retroalimentacion de bomba de direccion. - Google Patents

Abstract

Un vehiculo con bandas tiene un sistema de direccion/conduccion hidraulico que tiene una bomba de direccion hidraulica de desplazamiento variable impulsado de motor el cual impulsa un motor de direccion hidraulico el cual esta acoplado a un mecanismo de impulso de banda diferencial por medio de una transmision con relaciones de engranes multiples. Un volante de direccion esta acoplado a un dispositivo de friccion variable el cual produce una fuerza de friccion variable el cual resiste la rotacion del volante de direccion. Un sistema de control responde a una posicion del volante de direccion y controla el desplazamiento de la bomba de direccion y controla el dispositivo de friccion. El sistema de control ajusta el dispositivo de friccion variable a su nivel de friccion superior cuando un limite del desplazamiento de la bomba de direccion es alcanzado cuando la transmision esta en una mas superior de sus relaciones de engrane.

Description

i 1 SISTEMA DE CONTROL DE DIRECCIÓN DE VEHÍCULO CON BANDAS CON RETROALIMENTACIÓN DE BOMBA DE DIRECCIÓN Antecedentes de la invención La presente invención se relaciona con un sistem de dirección de vehículo con bandas, y más particularmente con u sistema de dirección de vehículo con bandas el cual tiene u volante de dirección acoplado a un dispositivo de fricció variable.

Existen vehículos con bandas disponible comercialmente con sistemas de dirección/conducció hidromecánicos los cuales incluyen una bomba de direcció hidráulica impulsados de motor el cual responde a las señales d control de la bomba de dirección proporcionadas por un volante d dirección centrado de resorte, y el cual impulsa un motor d dirección hidráulico. El motor de dirección impulsa un mecanism de impulso de banda diferencial el cual impulsa las banda izquierda y derecha, y da vueltas al vehículo a tasas de volte los cuales son dependientes de la magnitud de las señales d control de la bomba de dilección y la velocidad del motor. Co tales sistemas, la posición del volante de dirección proporcion una indicación directa de la posición de la placa oscilante de l bomba, para que el límite de la capacidad de la bomba se coincidente con el límite de la rotación del volante d dirección. Mientras son funcionales, tales sistemas carecen d varias características, y los vehículos con tales sistemas no s conducen como los carros u otros vehículos familiares. Po ejemplo, aunque la posición del volante de dirección indica l posición de la placa oscilante, el radio de vuelta actual de vehículo podrá depender en ambos de la velocidad del motor y d la velocidad a tierra.

Un sistema de dirección/conducción de vehículo co bandas electrohidráulico propuesto ha sido descrito la patente d los Estados Unidos de América No. 6,039,132, otorgado el 21 d marzo del 2000, y cedida al cedente de esta solicitud. Como s describe en la patente de los Estados Unidos de América No 6,000,490, otorgada el 14 de diciembre de 1999, y también cedid al cedente de esta solicitud, ha sido propuesto un sistema d dirección/conducción de vehículo con bandas electrohidráulico e cual tiene un volante de dirección centrado sin resorte acoplad a un dispositivo de entrada- de dirección de fricción-variable. E dispositivo de entrada de dirección produce una fuerza d fricción de dos niveles, variable la cual resiste al volteo de volante de dirección, proporciona retroalimentación al operador que estimula "paros finales" en el movimiento del volante d dirección, y por lo tanto permite a los vehículos con bandas ser conducidos más como los vehículos con ruedas. En este sistem propuesto el nivel de fricción superior es encendido cuand cierta cantidad de rotación del volante de dirección e alcanzada, similar a lo que ocurre con un vehículo con ruedas Pero en engranajes superiores de la transmisión del vehículo, e límite de golpe de bomba de dirección _es alcanzado antes que s alcanza la cantidad correspondiente de rotación del volante d dirección. Por lo tanto, la rotación adicional del volante d dirección no puede hacer una vuelta más cerrada. Podrá se deseable el proporcionarle al operador con una indicación d cuando ésta condición ésta por ser alcanzada.

Síntesis de la Invención Por tanto, un objeto de la presente invención e el proporcionar un sistema- de dirección de vehículo con banda electrohidráulico el cual proporciona al operador con un indicación de cuándo el límite del golpe de bomba de dirección e alcanzado cuando la transmisión está en tasas de engranad superior.

Estos y otros objetos son logrados mediante l presente invención, en donde una proporción de la velocidad d motor de dirección deseada u ordenada a la velocidad del motor e generada y comparada a un valor límite. Cuando el valor de l proporción alcanza el límite, el límite de la bomba de direcció se asume que es inminente, y un dispositivo de entrada d dirección de fricción variable acoplado al volante de direcció es ajustado a un nivel de fricción superior. Esto le indica a operador que el final de la capacidad de dirección ha sid lograda, y de que un radio de vuelta cerrada no deberá d esperarse bajo tales condiciones. Esto es especialmente útil e un vehículo con bandas con un sistema de dirección/conducció electrohidráulico. ¡ Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es un diagrama esquemátic simplificado de un sistema de control de dirección/conducción d un vehículo con bandas para uso con la presente invención; y La figura 2 es un diagrama de flujo lógico de u algoritmo ejecutado mediante una unidad de control basado en u microprocesador del sistema de control de la figura 1 y el cua implementa una incorporación de la presente invención.

Descripción de la Incorporación Preferida Refiriéndonos a la figura 1, un motor 10 de u vehículo con bandas tiene un eje de salida 12 el cual impulsa u engrane de ángulo derecho 14 y una transmisión 16, tal como un transmisión de cambio de velocidades de 16 velocidades el cual e disponible en producción de los tractores John Deere 8000T. L transmisión 16 incluye frenos y embragues operado hidráulicamente (no mostrados) , varios de los cuales podrá operar como un embrague principal 18 en respuesta a un pedal d embrague convencional y a . una articulación (no mostrados) . E motor 10 está controlado mediante una unidad de control de moto electrónico 11. La unidad de control de motor electrónico 11 est comunicado con una unidad de sistema de dirección (SSU) 13 po medio de una barra colectora 15.

La transmisión 16 impulsa un conductor de ángul de derecho o final 20, el cual impulsa una rueda de conducción d banda izquierda 22 por medio de un impulsor planetario d dirección izquierda 24, y una rueda de conducción de band derecha 26 por medio de nn impulsor planetario de direcció derecha 28. Los impulsores planetarios de dirección 24 y 28 so preferiblemente tales como los descritos en la patente de lo Estados Unidos de América No. 5,390,751, otorgada el 21 d febrero de 1995 a Puetz y otros, y cedida al cedente de est solicitud. Los planetarios fuera de borda adicionales (n mostrados) , como son proporcionados en los tractores John Deer 8000T, están montados entre los planetarios de dirección y la ruedas de conducción respectivas, pero no están adicionalment descritos porque estás no están involucradas directamente en e tema en cuestión de esta solicitud. Un freno de estacionado 3 está acoplado al eje de salida de la transmisión 16, y los freno de servicio izquierdo y derecho 32 y 34 están acoplados a la ruedas de conducción izquierda y derecha 22 y 26 respectivamente El engrane de ángulo derecho 14 impulsa una bomb de dirección de desplazamiento variable 40, tal como una bomb serie 90, de 75 centímetros cúbicos hecha por Sauer-Sundstrand La bomba 40, a su vez, energiza un motor de dirección d desplazamiento fijo hidráulico 42, tal como un motor serie 90, d 75 centímetros cúbicos, también hecha por Sauer-Sundstrand. E motor de dirección 42 impul'sa, por medio de un eje transversal 4 y un engrane 46, un engrane de anillo 47 del impulsor planetari izquierdo 24, y por medio de un eje transversal 44, un engrane 4 y un engrane de reversa 50, un engrane de anillo 52 de impulso planetario derecho 28.

La bomba de dirección 40 tiene una placa oscilant (no mostrada) , la posición de la cual está controlada mediant una válvula de control de placa oscilante o control d desplazamiento electrónico (EDC) 60. El control de desplazamient electrónico es preferiblemente un dispositivo de dos etapas co una primera etapa que incluye una válvula de tipo de alet operada mediante un par de solenoides 59 y 61, y una segund etapa que incluye una etapa de refuerzo a la bomba, tal como e usada en la producción del tractor con bandas John Deere seri 8000T.

Un interruptor de presencia 51 del operado proporciona una señal de presencia al asiento del operador a l unidad de sistema de dirección 13 por medio de una barr colectora 15. Un sensor de velocidad de motor 62, tal como u fonocaptor magnético disponible comercialmente, proporciona un señal de velocidad de motor a la unidad de sistema de direcció 13. Los solenoides 59 y 61 de válvula 60 son controlados mediant señales de control de bomba moduladas de ancho de pulso (PWM generadas por la unidad de sistema de dirección 13.

Un volante de dirección controlado por el operado 74 está preferiblemente conectado a un mecanismo de entrad centrado sin resorte 72, tal como se describe en la patente d los Estados Unidos de América No. 6,000,490, otorgada el 14 d diciembre de 1999, y cedida al cedente de la presente solicitud El mecanismo de entrada 72 incluye un freno o dispositivo d fricción controlado electromagnéticamente 75 y un codificador d incremento o un transductor de posición giratorio 77, tal como u decodificador Grayhill serie 63R o un decodificador óptic OakGrigsby 900 disponibles comercialmente. El decodificador 77 l proporciona a la unidad de sistema de dirección 13 una señal d posición de volante de dirección que representa la posición de volante de dirección controlado por el operador 74. E decodificador 77 genera una pluralidad, preferiblemente 128, d pulsos por cada revolución del volante de dirección 74. La unida de sistema de dirección 13 entonces repetidamente genera actualiza un valor de CONTÉO que representa el número de pulso del codificador óptico que corresponden al movimiento del volant de dirección 74 relativo a la posición del volante de direcció 74 en el centro. Por ejemplo, un valor de CONTEO negativo podr ser generado cuando el volante de dirección 74 es girado d izquierda a derecha desde su posición central, y un valor d CONTEO positivo podrá ser generado cuanto el volante de direcció 74 es girado de derecha a izquierda de su posición central. Po lo tanto, el CONTEO tiene una magnitud la cual es proporcional su desplazamiento angular desde su posición central, y una seña i que representa la dirección (de derecha a izquierda o d izquierda a derecha) desde.su posición central.

La unidad de sistema de dirección 13 tambié recibe señales de comando de cambio de velocidades desde e mecanismo de la palanca de cambio de velocidad 73, tal como s describe en la patente de los Estados Unidos de América No 5,406,860, otorgada el 18 de abril de 1995 a Easton y otros, tal como es usada en la producción de los tractores John Deer serie 8000. El mecanismo de palanca de cambio de velocidades 7 incluye una palanca de cambios 53 la cual es movible cambi delantero hacia arriba y hacia abajo, cambio en reversa haci arriba y hacia abajo, posiciones de estacionado y de neutra dentro de una guía 55.

Un sensor de velocidad de rotación en línea d impulso 76, preferiblemente un sensor de velocidad de efecto Hal tal como es usado en la producción de los tractores John Deer 8000T, está montado en la proximidad al impulsor final 20, proporciona a la unidad de sistema de dirección 13 una señal d velocidad de volante o j-velocidad uso final de frecuenci variable. Un anillo magnético 78 está montado para girar con e motor 42, y un transductor' de efecto Hall 80 montado cerca de anillo magnético 78 le proporciona a la unidad de sistema d dirección 13 una señal de posición de motor elemental y una seña de dirección de motor. Un par de interruptores de estado d embrague 82 están localizados dentro de la transmisión 16 y está operativamente asociados con la articulación (no mostrada) entr el pedal del embrague (no mostrado) y el embrague principal 18 y le proporciona una señal de estado de embrague a la unidad d sistema de dirección 13.

La unidad de sistema de dirección 13 incluye u microprocesador disponible • comercialmente (no mostrado) el cua genera las señales de control de bomba las cuales está comunicadas a los solenoides 59 y 61 de la válvula 60 Preferiblemente las señales de control de bomba son generada como una función del valor de CONTEO como resultado de la unida de sistema de dirección que ejecuta un algoritmo de contro principal (no mostrado) , tal como está descrito en la pendient solicitud de patente de los Estados Unidos de América No. d serie 09/456,702, registrada el 9 de diciembre de 1999, y cedid al cedente de la presente solicitud (asunto de abogado No. 15041 US) , y la cual está incorporada aquí por referencia.

De acuerdo con la presente invención preferiblemente cada 20 milisegundos, la unidad de sistema d dirección 13 también ejecuta una subrutina o un algoritmo 100 l cual está ilustrada mediante la figura 2. El algoritmo 10 comienza en el paso 102. El paso 104 lee la señal de la velocida del motor (revoluciones por minuto) del sensor 62. El paso 10 lee la señal de posición del volante de dirección (CONTEO) de codificador, y lee la señal; de velocidad del vehículo (VEHSPD, e hertzios) del sensor 76. El paso 108 calcula un incremento d posición de motor de dirección ordenada o deseada (DSMINC) d acuerdo con la siguiente ecuación: Incremento de Posición d Motor de Dirección = (Conteo X Señal de Velocidad del Vehículo) 500. DSMINC= (COUNT X VEHSPD) /500.

El paso iro calcula un valor de proporción (PROPORCIÓN) mediante dividir la velocidad del motor por e incremento de posición del motor de dirección deseado. Si l proporción no es mayor de un límite o el umbral, tal como 11, e pasos 112 dirige la rutina al paso 114. El paso 114 activa e freno o dispositivo de fricción 75 del dispositivo de entrada d dirección 72 para que el operador pueda sentir que es más difíci dar vuelta al volante de dirección 74, y para que el operador l será dada una indicación que el límite de golpe de la bomba d dirección está siendo alcanzada mientras que la transmisión 1 está en una proporción de engrane superior.

En el paso 112, la proporción es mayor que e límite, entonces el paso 112 dirige la rutina al paso 116 la cua desactiva el freno o dispositivo de fricción 75.

Después los pasos 114 ó 116, la rutina se detien en el paso 118.

Debido a que la rutina es periódicamente repetida la rutina opera para efectivamente convertir el valor d incremento de posición a un valor de velocidad. Por lo tanto l rutina efectivamente calcula una velocidad de motor de direcció ordenada, y genera un valor de proporción que representan un proporción de la velocidad del motor a la velocidad de motor d dirección deseada. Por lo t^nto, la rutina opera piara generar un señal de velocidad de motor, a para generar un valor de velocida de motor de dirección ordenada, para generar un valor d proporción que representa una proporción de la velocidad de motor a la velocidad de motor de dirección deseada, para compara el valor de proporción a un valor límite, y para controlar e dispositivo de fricción de dirección variable como una función d una proporción entre el valor de proporción y el límite Específicamente, el dispositivo de fricción de dirección variabl es ajustado a su condición de fricción alta cuando el valor d proporción está por debajo del límite, y es apagado cuando e valor de proporción no está por debajo del límite. i Preferiblemente, el dispositivo de fricción 7 expuesta en su condición de fricción superior solamente cuando e volante de dirección está siendo manipulado en un intento par lograr una vuelta cerrada (valor absoluto que incrementa e CONTEO) . A la inversa, cuando sea que el valor absoluto de CONTE está disminuyendo, el freno o el dispositivo de fricción 75 e apagado o colocado en su condición de fricción inferior.

La conversión de estas gráficas de flujo e lenguaje normal para implementar el algoritmo descrito mediant la gráfica de flujo en una computadora o en un microprocesado digital, podrá ser evidente a uno con una habilidad ordinaria e el arte.

Mientras que la presente invención ha sid descrita en conjunto con una incorporación específica, es de se entendido que muchas alternativas, modificaciones y variacione podrán ser evidentes para aquellos con una habilidad en el art en la luz de la descripción antes mencionada. Por lo tanto, est invención tiene la intenciófi de abarcar todas tales alternativas modificaciones y variaciones las cuales caen dentro del espírit y del alcance de las reinvindicaciones anexas .

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de control para un sistema d i dirección/conducción de vehículo con bandas que tiene una bomb de dirección hidráulica impulsada por motor la cual impulsa u motor de dirección hidráulica la cual está acoplada a u mecanismo de conducción de bandas diferencial, la bomba d dirección que responde a una posición de un volante de dirección el volante de dirección está acoplado a un dispositivo d fricción variable el cual produce una fuerza de fricción variabl la cual resiste la rotación del volante de dirección, el sistem de control comprende : un sensor de velocidad de motor el cual genera un señal de velocidad de motor; un generador de proporción para generar un valo de proporción que representa una proporción de la velocidad d motor a un valor de incremento de posición del motor de direcció deseado; y un comparador para comparar el valor de proporció a un valor límite, y para controlar el dispositivo de fricció variable como una función de una proporción entre el valor d proporción y dicho límite.

2. El sistema de control tal y como se reivindic en la cláusula 1, caracterizado porque además comprende: un sensor de posición del volante de dirección e cual genera una señal de posición de volante de dirección; y un sensor de velocidad del vehículo el cual gener una señal de velocidad del vehículo, el valor de incremento d posición de motor de dirección deseado es una función de la seña de posición del volante de dirección y de la señal de velocida del vehículo.

3. El sistema de control tal y como se reivindic en la cláusula 1, caracterizado porque además comprende: un sensor de posición del volante.de dirección e cual genera una señal de posición del volante de dirección; un sensor de velocidad del vehículo el cual gener una señal de velocidad del vehículo; y i una calculadora de valor de incremento de posició del motor de dirección deseado para calcular el valor d incremento de posición del motor de dirección deseado como u producto de la señal de posición del volante de dirección y de l señal de velocidad del vehículo.

4. El sistema de control tal y como se reivindic en la cláusula 1, caracterizado porque además comprende: i un sensor de posición de volante de dirección e cual genera una señal de posición del volante de dirección; un sensor de velocidad del vehículo el cual s genera una señal de velocidad del vehículo; y una calculadora de valor de incremento de posició del motor de dirección deseado para calcular el valor d incremento de posición de motor de dirección deseado como u producto de la señal de posición del volante de dirección de l señal de velocidad del vehículo, divido por una constante.

5. El sistema de control tal como se reivindica e la cláusula 1, caracterizado porque además comprende: el dispositivo de fricción variable es ajustado su condición de fricción superior cuando el valor de proporció está por abajo del límite, y es apagado cuando el valor d proporción no está por debajo del límite.

6. En un vehículo con bandas con un sistema d dirección/conducción electrohidráulico que tiene una bomba d i dirección hidráulica de desplazamiento variable impulsado d motor el cual impulsa un motor de dirección hidráulico el cua está acoplado a un mecanismo de dirección de banda diferencia por medio de una transmisión con relaciones de engrane múltiples, un volante de dirección acoplado a un dispositivo d fricción variable el cual produce una fuerza de fricción variabl la cual resiste la rotación del volante de dirección, y u sistema de control que responde a una posición del volante d dirección, para controlar el desplazamiento de bomba de direcció y para controlar el dispositivo de fricción variable, el siste i de control comprende : un medio de retroalimentación para hacer que e dispositivo de fricción variable le proporcione "al operador de vehículo con una indicación de cuando un límite de desplazamiento de bomba de dirección es alcanzado cuando l transmisión está en una más superior de sus relaciones d engrane .

7. El sistema de control tal y como se reivindic en la cláusula 6, caracterizado porque el medio retroalimentación comprende: un sensor de velocidad de motor el cual genera un señal de velocidad de motor; un generador de proporción para generar un valo de proporción que representa una proporción de la velocidad de motor a un valor de incremento de posición del motor de direcció deseado; y i un comparador para comparar el valor de proporció de un valor límite, y para ajustar el dispositivo de fricció variable a su nivel de fricción superior cuando el valor d proporción alcanza a dicho límite.

8. El sistema de control tal y como se reivindic en la cláusula 7, caracterizado porque además comprende: un sensor de posición de volante de dirección e cual genera una señal de posición del volante de dirección; y un sensor de velocidad del vehículo el cual gener una señal de velocidad de '.vehículo, el valor de incremento d posición del motor de dirección deseado es una función de l señal de posición del volante de dirección y de la señal d velocidad del vehículo.

9. El sistema de control tal y como se reivindic en la cláusula 7, caracterizado porque además comprende: un sensor de posición de volante de dirección e cual genera una señal de posición de volante de dirección; y una calculadora de valor de incremento de posició del motor de dirección deseado para calcular el valor d incremento de posición del motor de dirección deseado como u producto de la señal de posición del volante de dirección y de l señal de velocidad del vehículo.

10. El sistema de control tal como se reivindic en la cláusula 7, caracterizado porque además comprende: un sensor dé posición de volante de dirección e cual genera una señal de posición del volante de dirección; un sensor de velocidad del vehículo el cual gener una señal de velocidad del vehículo; y una calculadora de valor de incremento de posició de motor de dirección deseado para calcular el valor d incremento de posición del motor de dirección deseado como u producto de la señal de posición del volante de dirección y de l señal de velocidad del vehículo, dividido por una constante.

11. En un vehículo con bandas con un sistema d dirección/conducción hidráulico que tiene una bomba de direcció hidráulica de desplazamiento variable impulsado de motor el cua impulsa un motor de dirección hidráulico el cual está acoplado un mecanismo de dirección de bandas diferencial por medio de un transmisión con relaciones de engranes múltiples, un volante d dirección, y un sistema de control que responde a una posició del volante de dirección y para controlar el desplazamiento de l bomba de dirección, el sistema de control comprende: un medio de retroalimentación para proporcionarl al operador del vehículo con una indicación de cuando un límit de desplazamiento de bomba de dirección es alcanzado cuando l transmisión está en una más superior de sus relaciones d engrane .

12. El sistema de control tal y como se reivindic en la cláusula 11, caracterizado porgue: el volante de dirección está acoplado a u dispositivo de fricción variable el cual produce una fuerza fricción variable la cual resiste la rotación del volante dirección, y el medio de retroalimentación ajusta el dispositi de fricción variable a un nivel de fricción superior cuando dicho límite del desplazamiento de la bomba de dirección est alcanzado cuando la transmisión está en una más superior de su relaciones de engrane.

13. Un método del sistema de control para sistema de dirección/conducción de vehículo con bandas que tien una bomba de dirección hidráulica impulsada de motor la cua impulsa un motor de dirección hidráulico el cual está acoplado un mecanismo de impulso de banda diferencial, la bomba dirección responde a una posición de un volante de dirección, e volante de dirección está acoplado a un dispositivo de fricció variable el cual produce una fuerza de fricción variable la cua resiste la rotación del volante de dirección, el méto comprende : periódicamente generar una señal de velocidad de motor; periódicamente generar un valor de incremento posición del motor de dirección deseada (DSMINC) ; periódicamente calcular un valor de proporció (PROPORCIÓN) mediante dividir la velocidad del motor por el valo de incremento de posición del motor de dirección deseado; y periódicamente comparar el valor de proporción un valor límite; controlar el dispositivo de fricción variable co una función de una proporción entre el valor de proporción dicho límite.

14. El método tal y como se reivindica en l cláusula 13, caracterizado porque: el valor de incremento de posición del motor dirección deseado (DSMINC) • está articulado como una función d una señal de posición del volante de dirección (CONTEO) y u señal de velocidad del vehículo.

15. El método tal y como se reivindica en l cláusula 14, caracterizado porque: el valor de incremento de posición del motor velocidad deseado es calculado de acuerdo a la siguient ecuación: DSMINC = (COUNT X VEHSPD)/ K, donde K es una constante _

16. El método tal y como se reivindica en l cláusula 13, caracterizado porque además comprende: ajustar el dispositivo de fricción variable a u condición de fricción superior cuando el valor de proporción est por abajo del límite; y e « 22 ajustar el dispositivo de fricción variable a un condición de fricción inferior cuando el valor de proporción está por abajo de límite. '.