MXPA99010350A - Identificacion de punto de toque para embrague maestro de vehiculo - Google Patents

Abstract

Un control para una línea de tracción (10), incluyendo un embrague automático (14), utiliza un enlace electrónico de datos (DL) para identificar el valor de un parámetro de control de embrague (PWM) que corresponde al punto de toque de embrague.

Description

IDENTIFICACIÓN DE PUNTO DE TOQUE PARA EMBRAGUE MAESTRO DE VEHÍCULO Antecedentes de la Invención Campo de la Invención La presente invención se refiere a controles para embragues maestros de vehículo, de preferencia embragues de fricción húmedos, utilizados en sistemas de transmisión mecánica parcial o totalmente automatizada. En particular, la presente invención se refiere a un método/sistema de identificación de punto de toque utilizando un enlace electrónico de datos. Descripción del Estado de la Técnica Se conocen en el estado de la técnica sistemas de transmisión mecánica parcial y totalmente automatizada para vehículo, que utilizan embragues maestros de fricción, como puede verse por referencia a las patentes de los Estados Unidos Nos. 4,361,060; 4,595,986; 4,850,236; 4,648,290; 5,389,053; 5,487,004; 5,487,005; y 5,509,867, cuyas divulgaciones son incorporadas en la presente por referencia. Se conocen controles para embragues maestros de fricción automatizados, habitualmente embragues de fricción secos, utilizados en sistemas de transmisión automatizada para vehículos, como puede verse por referencia a las patentes de los Estados Unidos Nos. 4,081,065; 4,646,891; 4,860,861; 5,275,267; ,293,316; 5,314,050; 5,337,868; 5,337,874; 5,383,823; 5,393,274; 5,411,124; 5,404,301; 5,630,773; 5,624,350; y 5,738,609, cuyas divulgaciones son incorporadas en la presente por referencia. Compendio de la Invención De acuerdo con la presente invención, se provee un control para un embrague maestro de fricción automatizado, tal como un embrague de fricción húmedo, el cual utiliza la información disponible en enlaces de datos para vehículos, estándar en la industria, tales como enlaces de datos que cumplen con los protocolos, SAE J1922, SAE J1939 y/u ISO 11898, para proveer un mejorado control de embrague y mejoradas características funcionales del embrague en comparación con el estado de la técnica. En particular, un punto de toque de embrague, también llamado el punto de vinculación incipiente, es determinado detectando y/o controlando la velocidad del motor y la torsión del volante utilizando un motor controlado electrónicamente conectado a un enlace de datos estándar en la industria (ver la patente de los Estados Unidos No. 5,509,867, cuya divulgación es incorporada en la presente por referencia) . En consecuencia, es un objetivo de la presente invención proveer un mejorado método/sistema de control de embrague que utiliza el control y la información disponible en un enlace electrónico de datos para determinar el valor de un parámetro de control de embrague correspondiente al punto de toque de embrague.

Este y otros objetivos y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de una lectura de la siguiente descripción de la forma de realización preferida, tomada en conjunción con los dibujos anexos. Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de transmisión mecánica automatizada para vehículo, que utiliza ventajosamente el control de identificación de punto de toque de la presente invención. La figura 2 es una ilustración esquemática de un mecanismo de control accionado por fluido a presión para controlar la condición vinculada de un embrague maestro de vehículo. La figura 3 es una vista parcial en secciones de un embrague maestro de fricción húmedo, para vehículo, del tipo utilizado en el sistema de la figura 1. La figura 4A es una ilustración esquemática del sistema de control de identificación de punto de toque, el cual incluye tanto hardware como software (mostrados en bloques punteados) . La figura 4B es una gráfica que ilustra una relación lineal entre la capacidad de transferencia de torsión y valores del parámetro de control de embrague (PWM) . La figura 5 es una ilustración esquemática, en formato de diagrama de flujo, de la lógica de control de identificación de punto de toque de la presente invención.

Descripción de la Forma de Realización Preferida Un sistema de transmisión mecánica automatizada 10, para vehículo, que utiliza ventajosamente el control de identificación de punto de toque de la presente invención, es ilustrado esquemáticamente en la figura 1. El sistema 10 incluye un motor controlado por combustible 12, un embrague maestro de fricción húmedo 14 y una transmisión mecánica de velocidades múltiples 16. El motor 12 es típicamente un motor a diesel o a gasolina y tiene un miembro de salida o cigüeñal 18 que impulsa discos de fricción 14A del embrague 14, los cuales son inter-digitados con los discos de fricción 14B, fijos rotacionalmente a la flecha de entrada 20 de la transmisión 16. La transmisión 16 puede ser del tipo simple o compuesto, como se ilustra en la patente de los Estados Unidos No. 5,370,561, cuya divulgación es incorporada en la presente por referencia. La transmisión 16 tiene una flecha de salida 22, la cual impulsa una flecha de tracción 24 conectada a la entrada 26 de un mecanismo de eje de tracción 27 del vehículo. Un controlador de motor 28, el cual es de preferencia controlado electrónicamente y" por un microprocesador, es provisto para controlar la alimentación de combustible del motor y para proveer información de salida a un enlace electrónico de datos DL, de preferencia cumpliendo con el estándar de la industria SAE J1939 o un protocolo comparable. El sistema 10 también incluye un accionador de embrague 30 para controlar la operación del embrague 14 y un accionador de transmisión 32 para controlar la operación de la transmisión 16. Un sensor 33 es provisto para detectar la posición de estrangulamiento y proveer una señal THL indicativa del mismo. La información sobre la posición de estrangulamiento también puede ser obtenida a partir del enlace de datos . Los motores electrónicos controlados por un enlace de datos SAE J1939 o similar típicamente tienen cuatro modos de operación, (i) combustible de acuerdo con la posición de estrangulamiento, (ii) combustible de acuerdo con la velocidad solicitada del motor, (iii) combustible de acuerdo con la torsión bruta solicitada del motor, y (iv) combustible de acuerdo con la velocidad solicitada del motor y la torsión bruta solicitada del motor. Una unidad de control a base de microprocesador 34 es provista para recibir señales de entrada 36 y procesarlas de acuerdo con lógica de control para generar señales de salida de comando 38 a accionadores del sistema. La ECU 34 puede ser separada de o integral con el controlador del motor. Los diversos controladores, sensores y/o accionadores pueden comunicarse por conducto de un enlace de datos que cumpla con un protocolo estándar en la industria, tal como SAE J1939 o similar. Sensores adecuados, tales como sensores para detectar la velocidad del motor ES, la velocidad de la flecha de entrada IS y/o la velocidad de la flecha de salida OS, y accionadores, son conocidos por los técnicos en la materia y ejemplos de los mismos, no destinados a ser limitativos, pueden verse por referencia a las patentes de los Estados Unidos Nos. 4,361,060; 4,873,881; 4,974,468; 5,135,218; 5,279,172; 5,305,240; 5,323,669; 5,408,898; 5,441,137; 5,445,126; 5,448,483, y 5,481,170. El embrague 14 es definido como un "embrague húmedo"', ya que sus miembros de fricción 14A y 14B están expuestos a líquido, tal como aceite sintético Dextron III o similares, para fines de transferencia de calor y/o lubricación. En la forma de realización ilustrada, el paquete de embrague 14C está contenido dentro de un alojamiento 14D, el cual está conectado al conducto de fuente 14E y un conducto de descarga 14F. Aunque se ilustra un sistema enfriador forzado, la presente invención también es aplicable a embragues húmedos donde los miembros de fricción están en un sumidero relativamente estático o similar. Aunque la forma de realización preferida utiliza un embrague húmedo 14 de discos múltiples, la presente invención también es aplicable a embragues húmedos de un solo disco y/o embragues secos. Como es sabido (ver la antes mencionada patente de los Estados Unidos No. 5,509,867), un enlace de datos que cumple con el protocolo SAE J1939, o un protocolo comparable, transmite información mediante la cual puede leerse o determinarse la torsión de salida de motor (también llamada "torsión del volante") . Estos enlaces de datos también permite un comando al motor para ajustar la alimentación de combustible tal que se logre una velocidad particular del motor y/o una torsión particular del motor. Utilizando esta información y la capacidad de control del motor, el embrague maestro 14 puede ser controlado para proveer un desempeño acrecentado del sistema. Un conjunto accionador de embrague, operado por presión de fluido 30, es ilustrado esquemáticamente en la figura 2. Un pistón operador de embrague 42 es recibido en un cilindro 44 y es polarizado en la dirección de desvinculación por resortes 46. Fluido a presión, tal como un fluido hidráulico o aire a presión, introducido a la cámara 48, actuará sobre la cara de pistón 50 para mover el pistón 42 en la dirección vinculada contra la polarización de los resortes. Una válvula controlada por solenoide, de tres vías, dos posiciones 52, es provisto para presurizar y descargar selectivamente la cámara 48. Un controlador de válvula 54 responde a señales de control del controlador del sistema 34, energizando el solenoide 52A de la válvula 52, de preferencia por modulación de anchura de pulso (PWM) . Aunque se ilustra un conjunto accionador tipo fluido a presión 30, la presente invención es también aplicable a controles de embrague usando otros tipos de accionadores de embrague, tales como accionadores de rampa de bola o similares (ver las patentes de los Estados Unidos Nos. 5,441,137 y 5,485,903, cuyas divulgaciones son incorporadas en la presente por referencia) .

El material de fricción de los discos de embrague 14A y 14B puede ser un material estándar o puede ser carbón pirolíti-co, como se describe en la patente de los Estados Unidos No. 4,700,823, o similares. La estructura de un típico embrague maestro de fricción húmedo 14 puede verse por referencia a la figura 3. Brevemente, la salida del motor 18, mostrada como un volante amortiguado, está conectada a la flecha de entrada 20 de la transmisión por el paquete de discos de fricción vinculable y desvinculable 14C. El embrague está contenido dentro de un alojamiento 14D, el cual mantendrá el fluido lubricante y de enfriamiento, tal como aceite sintético Dextron III o similar. El pistón anular 42 está contenido deslizable y selladamente en un cilindro 44 y se polariza en la dirección desvinculada por los resortes 46. El sistema 10 puede también incluir un freno de inercia, también conocido como freno de flecha de entrada o freno de cambios a velocidad superior 60, para decelerar o detener la flecha de entrada 20 para cambios a velocidad superior mas rápidos. Los frenos de inercia son conocidos, como puede verse por referencia a las patentes de los Estados Unidos Nos. 5,086,659 y 5,713,445. Los controles de embrague, incluyendo técnicas para identificar el punto de toque de embrague (también conocido como punto de vinculación incipiente) son conocidos en el estado de la técnica, como puede verse por referencia a las antes mencionadas patentes de los Estados Unidos Nos. 4,646,891; 5,337,868; 5,337,874; 5,393,274; y 5,411,124. De acuerdo con la presente invención, se provee un método para identificar un parámetro de control (tal como el valor de un pulso de señal modulada en anchura a una válvula de control) correspondiente al punto de toque de embrague, usando un enlace electrónico de datos. La figura 4A bosqueja todo el sistema de control de identificación de punto de toque, el cual comprende tanto hardware como software (bloques sombreados) . La función de la espira de control del motor es la de mantener (o controlar) la velocidad del motor (ES) a un valor deseado. El freno de inercia 60 es el dispositivo diseñado para alentar o detener la rotación de la flecha de entrada 20 de la transmisión. Para vincular el embrague 14, el controlador de presión enviará un comando PWM al sistema hidráulico accionado por medio de solenoide, el cual a su vez presuriza el pistón de embargue 42 para vincular el embrague. Dentro de un cierto rango de valores, la capacidad de torsión del embrague vinculado es proporcional o sustancialmente proporcional al comando PWM. Como es bien sabido, la salida del motor o torsión del volante ( ^) es igual a la torsión bruta del motor (TEG) menos la suma de pérdidas de torsión del motor (TL) , tales como la torsión por fricción del motor, la torsión de accesorios, etc. El valor de la suma de pérdidas de torsión del motor, a velocidad de marcha al vacío, puede ser determinado determinando el valor de la torsión bruta del motor cuando el embrague está totalmente desvinculado (por consiguiente, la torsión del volante es igual a cero) y la velocidad del motor es estabilizada a velocidad de marcha al vacío (TEG = TL si TM = 0) . Con un valor conocido de pérdidas de torsión (TL) a velocidad de marcha al vacío, el valor de la torsión de salida, a una velocidad de marcha al vacío estabilizada, será igual al valor de la torsión bruta de motor menos el valor conocido de pérdidas de torsión (T^ = TEG - TL) . En consecuencia, una torsión de salida específica del motor (Tp,,) , a una velocidad dada del motor, puede ordenarse ordenando una torsión bruta del motor que excede de las pérdidas de torsión conocidas por la torsión de salida deseada. Para calibrar el sistema para el proceso de identificación de punto de toque, el controlador del motor primero mantendrá la velocidad del motor a rpm de marcha al vacío deseadas (alrededor de 850 a 900 rpm) con el embrague 14 totalmente desvinculado, enviando la solicitud apropiada de torsión del motor al motor vía el enlace de comunicaciones SAE J1939 DL. Cuando la espira de control del motor alcanza su equilibrio, la magnitud de la solicitud de torsión será igual a la de las pérdidas de torsión del motor (a las rpm de marcha al vacío deseadas) . Entonces, el sistema activará el freno de inercia 60 para trabar la flecha de entrada y, de esta manera, aterrizar el lado impulsado 14B del embrague. El sistema entonces solicitará una torsión del motor igual a las pérdidas de torsión del motor mas 10 libras-pie y luego tratará de vincular el embrague gradualmente al nivel de 10 libras-pie (es decir, cuando el motor se estabiliza a velocidad de marcha al vacío) . Para hacer esto, el sistema usa el valor de la solicitud de torsión y la velocidad del motor como referencias de retroalimentación. Al estar siendo vinculado gradualmente el embrague, se incrementa la carga al motor y, por ende, se reduce la velocidad del motor. Como la solicitud de torsión está al valor de 10 libras-pie por encima de las pérdidas de torsión del motor, la torsión de embrague vinculado será igual a 10 libras-pie cuando la velocidad del motor se estabiliza a la velocidad de marcha al vacío. El sistema registrará el nivel de PWM que vincula 10 libras-pie de torsión de embrague y luego repetirá el proceso para vincular el embrague a otro nivel, digamos 20 libras-pie. El punto de toque del embrague puede entonces ser obtenido simplemente extrapolando los dos valores de vinculación de embrague (figura 4B) . Esto es posible debido a que la capacidad de torsión del embrague 14, especialmente dentro de incrementos relativamente pequeños (0 a 40 libras-pie), es sustancialmente lineal con relación a la señal de control PWM aplicada al solenoide 52A. Aunque la torsión bruta del motor que está siendo generada por el motor está disponible en el enlace de datos, en una forma de realización preferida, un control que responde mas puede ser obtenido suponiendo que la torsión bruta del motor es igual a la torsión bruta solicitada del motor. La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra la lógica de control de identificación de punto de toque de la presente invención. Como un procedimiento alternativo, el embrague puede ser aplicado a los valores primero y segundo del parámetro de control, incrementándose la torsión de salida del motor hasta que la velocidad del motor se estabilice a marcha al vacío, y luego fijándose la capacidad de torsión del embrague igual a la torsión de salida del motor en marcha al vacío. En consecuencia, puede observarse que se provee un nuevo y mejorado sistema/método de control de identificación de punto de toque. Aunque la presente invención ha sido descrita con un cierto grado de particularidad, se entenderá que la descripción de la forma de realización preferida es a guisa de ejemplo únicamente y que son posibles numerosos cambios de forma y de detalle sin apartarse del espíritu y los alcances de la invención, tal y como se reivindica en lo sucesivo.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para determinar el valor de una señal de parámetro de control de embrague correspondiente a una posición de vinculación incipiente de un embrague maestro de vehículo en un sistema de línea de tracción de vehículo, incluyendo un motor de combustión interna controlado electrónicamente teniendo un miembro de salida, una transmisión de cambio de engranes, de velocidades múltiples, teniendo una flecha de entrada acoplada impulsadamente a dicho miembro de salida mediante dicho embrague maestro de control, un operador de embrague que responde a dicha señal de parámetro de control de embrague para proveer una capacidad de transferencia de torsión seleccionada de dicho miembro de salida a dicha flecha de entrada, un controlador del motor para controlar la alimentación de combustible de dicho motor, dicho controlador efectivo para alimentar combustible a dicho motor para hacer que dicho motor gire a una velocidad seleccionada del motor y desarrolle una torsión seleccionada y provea seriales indicativas de la velocidad del motor y la torsión desarrollada, un dispositivo de frenado de flecha de entrada efectivo para retardar la rotación de dicha flecha de entrada, un controlador del sistema para recibir señales de entrada que incluyen señales indicativas de (i) la torsión solicitada o detectada del motor en dicho miembro de salida y (ii) la velocidad del motor, y para procesarlas de acuerdo con reglas lógicas para expedir señales de salida de comando a accionadores del sistema, incluyendo (i) dicho controlador del motor, (ii) dicho operador del embrague y (iii) dicho dispositivo de frenado de la flecha de entrada, dicho método caracterizado por: (a) (i) aplicar dicho dispositivo de frenado de flecha de entrada para impedir la rotación de dicha flecha de entrada, (ii) ocasionar que dicho motor desarrolle una primera torsión en dicho miembro de salida, (iii) aplicar dicho embrague hasta que la velocidad del motor se estabilice a una velocidad de marcha al vacío del motor, y (iv) detectar como un primer valor de dicho parámetro de control el valor de dicho parámetro cuando la velocidad del motor es estabilizada a dicha velocidad de marcha al vacío; luego (b) (i) aplicar dicho dispositivo de frenado de la flecha de entrada para impedir la rotación de dicha flecha de entrada, (ii) ocasionar que dicho motor desarrolle una segunda torsión diferente de dicha primera torsión en dicho miembro de salida, (iii) aplicar dicho embrague hasta que la velocidad del motor se estabiliza a dicha velocidad de marcha al vacío, y (iv) detectar como segundo valor de dicho parámetro de control el valor de dicho control cuando la velocidad del motor es estabilizada a dicha velocidad de marcha al vacío; y (c) usar dicho primer valor de dicho parámetro de control y dicho primer valor de torsión como un primer punto y dicho segundo valor de dicho parámetro de control y dicho segundo valor de torsión como un segundo punto, definiendo una relación lineal entre dichos valores del parámetro de control y la capacidad de torsión del embrague.
2. 2. El método de la reivindicación 1, donde dicha transmisión es una transmisión mecánica que utiliza embragues de quijada positivos.
3. 3. El método de la reivindicación 1, donde dicho embrague es un embrague húmedo enfriado con líquido.
4. 4. El método de la reivindicación 1, donde dicho controlador de embrague incluye una válvula controlada por solenoide y una fuente de energía eléctrica modulada en anchura de pulso aplicada al solenoide de dicha válvula, dicho parámetro de control de embrague comprendiendo la modulación de anchura de pulso de dicha energía eléctrica.
5. 5. El método de la reivindicación 1, donde dichos valores primero y segundo son seleccionados para proveer una capacidad de torsión de embrague menor del diez por ciento (10%) de la capacidad nominal máxima de dicho embrague.
6. 6. El método de la reivindicación 5, donde dichos valores primero y segundo son de alrededor de 5 a 15 libras-pie y alrededor de 15- a 30 libras-pie, respectivamente.
7. 7. El método de la reivindicación 1, donde dicho controlador del sistema es a base de microprocesador y dicho controlador del motor se comunica con un enlace electrónico de datos que cumple con uno de los protocolos SAE J1922, SAE J1939 o ISO 11898.
8. 8. El método de la reivindicación 1, donde dicho embrague es hecho ser desvinculado completamente para ocasionar que dicha capacidad de transferencia de torsión conocida sea igual a cero.
9. 9. Un método para determinar el valor de una señal de parámetro de control de embrague correspondiente a una posición de vinculación incipiente de un embrague maestro de vehículo en un sistema de línea de tracción de vehículo, incluyendo un motor de combustión interna controlado electrónicamente teniendo un miembro de salida, una transmisión de cambio de engranes, de velocidades múltiples, teniendo una flecha de entrada acoplada impulsadamente a dicho miembro de salida mediante dicho embrague maestro de control, un operador de embrague que responde a dicha señal de parámetro de control de embrague para proveer una capacidad de transferencia de torsión seleccionada de dicho miembro de salida a dicha flecha de entrada, un controlador del motor para controlar la alimentación de combustible de dicho motor, dicho controlador efectivo para alimentar combustible a dicho motor para hacer que dicho motor gire a una velocidad seleccionada del motor y desarrolle una torsión seleccionada y provea señales indicativas de la velocidad del motor y la torsión desarrollada, un dispositivo de frenado de flecha de entrada efectivo para retardar la rotación de dicha flecha de entrada, un controlador del sistema para recibir señales de entrada que incluyen señales indicativas de (i) la torsión solicitada o detectada del motor en dicho miembro de salida y (ii) la velocidad del motor, y para procesarlas de acuerdo con reglas lógicas para expedir señales de salida de comando a accionadores del sistema, incluyendo (i) dicho controlador del motor, (ii) dicho operador del embrague y (iii) dicho dispositivo de frenado de la flecha de entrada, dicho método caracterizado por: (a) (i) aplicar dicho dispositivo de frenado de flecha de entrada para impedir la rotación de dicha flecha de entrada, (ii) aplicar el embrague para ocasionar que el valor de dicho parámetro de control de embrague asuma un primer valor conocido, (iii) ordenar al motor girar a velocidad de marcha al vacío, y (iv) detectar como un primer valor de la capacidad de torsión del embrague la torsión en el miembro de salida del motor cuando se estabiliza la velocidad de marcha al vacío; luego (b) (i) aplicar dicho dispositivo de frenado de la flecha de entrada para impedir la rotación de dicha flecha de entrada, (ii) aplicar el embrague ocasionando que el valor de dicho parámetro de control de embrague asuma un segundo valor conocido diferente de dicho primer valor conocido, (iii) ordenar al motor girar a velocidad de marcha al vacío, y (iv) detectar como un segundo valor de dicha capacidad de torsión de embrague la torsión en el miembro de salida del motor cuando se estabiliza la velocidad de marcha al vacío; y (c) usar dicho primer valor de dicho parámetro de control y dicho primer valor de torsión como un primer punto y dicho segundo valor de dicho parámetro de control y dicho segundo valor de torsión como un segundo punto, definiendo una relación lineal entre dichos valores del parámetro de control y la capacidad de torsión del embrague.
10. 10. El método de la reivindicación 9, donde dicha transmisión es una transmisión mecánica que utiliza embragues de quijada positivos.
11. 11. El método de la reivindicación 9, donde dicho embrague es un embrague húmedo, enfriado por líquido.
12. 12. El método de la reivindicación 9, donde dicho controlador de embrague incluye una válvula controlada por solenoide y una fuente de energía eléctrica modulada en anchura de pulso, aplicada al solenoide de dicha válvula, dicho parámetro de control de embrague comprendiendo la modulación de anchura de pulso de dicha energía eléctrica.
13. 13. El método de la reivindicación 9, donde dichos valores primero y segundo son seleccionados para proveer una capacidad de torsión de embrague menor del diez por ciento (10%) de la máxima capacidad nominal de dicho embrague.
14. 14. El método de la reivindicación 13, donde dichos valores primero y segundo son alrededor de 5 a 15 libras-pie y alrededor de 15 a 30 libras-pie, respectivamente.
15. 15. El método de la reivindicación 9, donde dicho controlador del sistema es a base de microprocesador y dicho controlador del motor se comunica con un enlace electrónico de datos que cumple con uno de los protocolos SAE J1922, SAE J1939 o ISO 11898.