一种轮式拖拉机四驱控制系统及其控制方法与流程

1.本发明属于拖拉机技术领域，具体涉及一种轮式拖拉机四驱控制系统及其控制方法。


背景技术：

2.目前国内大中功率轮式拖拉机大多采用机械分动箱进行手动控制，欧盟法规规定：对于最高设计车速大于30km/h的拖拉机，行车制动应作用在车辆的所有车轮上，现有的四驱控制系统，分动箱接合时整车处于四驱状态，此时刹车可实现所有车轮制动，分动箱分离时整车处于两驱状态，此时刹车仅后双轮制动，而分动箱为机械操纵，无法确保每次制动均使所有车轮制动，受此所限，国内大中功率轮式拖拉机大多无法通过欧盟认证，无法进入欧洲市场。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种轮式拖拉机四驱控制系统，其能够实现部分条件下两驱/四驱的智能有效切换。
4.本发明为了达到上述目的所采用的技术方案是：一种轮式拖拉机四驱控制系统，包括，行车制动信号采集装置：用于在轮式拖拉机制动时，用于采集轮式拖拉机的行车制动信号；车速信号采集装置：用于获取轮式拖拉机行驶速度；四驱开关；用于在手动打开时发出电信号；四驱执行装置：包括用于设置在轮式拖拉机前后轴之间、以进行四驱切换的湿式分动箱；压力控制装置：设置于通往四驱执行装置的液压管路上，用于控制进入四驱执行装置液压油的通断；信号处理装置：与行车制动采集装置、车速信号采集装置、四驱开关以及压力控制装置均电性连接，用于获取行车制动装置发出的行车制动信号、车速信号采集装置获得的拖拉机行驶速度以及四驱开关打开时的电信号，并对压力控制装置向四驱执行装置通油或断油发出控制指令。
5.进一步地，所述行车制动信号采集装置包括用于设置对轮式拖拉机进行制动的制动单元，以及设置在制动单元内用于在制动单元动作时发出电信号的压力开关，压力开关与所述信号处理装置电性连接。
6.进一步地，所述制动单元包括制动泵总成，制动泵总成上可转动设有制动器踏板轴，制动器踏板轴上设有用于驱使制动泵总成7内活塞的制动踏板焊合件，连接制动泵总成油道设有连接螺栓，所述压力开关通过过渡接头安装在连接螺栓上。
7.进一步地，所述车速信号采集装置包括传动箱以及用于获取传动箱内从动齿轮转
动信号的车速传感器，车速传感器与所述信号处理装置电性连接。
8.进一步地，所述传动箱包括传动箱壳体、以及相对设置在传动箱壳体中间过孔内的小齿轮轴后轴承和小齿轮轴前轴承，贯穿小齿轮轴后轴承和小齿轮轴前轴承设有小齿轮轴，小齿轮轴上设有从动齿轮，所述车速传感器设置在传动箱壳体内对应从动齿轮处。
9.进一步地，所述四驱开关为两位翘板开关。
10.进一步地，所述压力控制装置包括设置在液压管道上的集成阀块以及设置在集成阀块内的比例电磁阀。
11.进一步地，所述湿式分动箱包括分动箱壳体，分动箱壳体内转动安装有分动箱从动轴，分动箱从动轴上套设有空心轴，空心轴上依次套设有活塞缸、碟形弹簧以及压盘，碟形弹簧一端连接活塞缸的活塞，另一端连接压盘，空心轴上还套设有从动片以及连接压盘设置、且能够在活塞动作过程中与从动片配合使用的主动摩擦片。
12.进一步地，所述主动摩擦片和从动片共设有八对。
13.上述任一方案一种轮式拖拉机四驱控制系统的控制方法，包括以下步骤：s1、信号处理装置对行车制动信号采集装置所采集行车制动信号判断，若未获得行车制动信号，则对所获取车速信号采集装置所采集的轮式拖拉机行驶速度进行判断：当轮式拖拉机行驶速度≤20km/h，若信号处理装置未收到四驱开关的打开电信号时，则压力控制装置动作向四驱执行装置通入液压油，使轮式拖拉机处于两驱状态；当轮式拖拉机行驶速度≤20km/h，若信号处理装置收到四驱开关的打开电信号时，则压力控制装置停止向四驱执行装置通入液压油，使轮式拖拉机处于四驱状态；若轮式拖拉机行驶速度＞20km/h，无论信号处理装置是否收到四驱开关的打开电信号，则压力控制装置动作向四驱执行装置通入液压油，四驱执行装置分离使轮式拖拉机进行两驱状态。
14.s2、若信号处理装获得行车制动信号，无论信号处理装置是否收到四驱开关的打开电信号，且不论信号处理装置收到的拖拉机行驶速度为多少，压力控制装置停止向四驱执行装置通入液压油，四驱执行装置结合使轮式拖拉机进入四驱状态。
15.本发明有益效果：1.本发明的控制系统采用湿式分动箱，其碟簧压紧常接合、通压力油分离，压力油的通断由电磁阀控制，而电磁阀的开关由信号处理装置、四驱开关控制，信号处理装置控制优先级高于四驱开关控制，信号处理装置可通过车速传感器取得车速信号、通过压力开关取得行车制动信号，通过该四驱控制系统可实现部分条件下两驱/四驱智能切换。
16.2.本发明的控制方法在实际车速≤20km/h时，四驱能够通过四驱开关控制；实际车速＞20km/h时，能够使拖拉机整车强制处于两驱状态，避免轮胎磨损；在行车制动时，能够自动使拖拉机整车强制处于四驱状态，实现四轮制动。
附图说明
17.图1为实施例所提供一种轮式拖拉机四驱控制系统的控制逻辑示意图；图2为实施例所提供一种轮式拖拉机四驱控制系统中行车制动信号采集装置的主视局部剖面图；图3为实施例所提供一种轮式拖拉机四驱控制系统中车速信号采集装置的主视
图；图4为实施例所提供一种轮式拖拉机四驱控制系统中车速信号采集装置的俯面剖视图；图5为实施例所提供一种轮式拖拉机四驱控制系统中四驱开关的主视图；图6为实施例所提供一种轮式拖拉机四驱控制系统中信号处理装置的主视图；图7为实施例所提供一种轮式拖拉机四驱控制系统中四驱执行装置的主视剖面图；图8为实施例所提供一种轮式拖拉机四驱控制系统中压力控制装置的主视图。
18.图中标记：a、行车制动信号采集装置，b、车速信号采集装置，c、四驱开关，d、信号处理装置，e、压力控制装置，f、四驱执行装置，1、制动踏板焊合件，2、调整螺钉，3、螺母，4、制动器踏板轴，5、挡圈ⅰ，6、衬套，7、制动泵总成，8、连接螺栓，9、密封圈，10、过渡接头，11、压力开关，12、传动箱壳体，13、小锥齿轮轴，14、小锥齿轮轴后轴承，15、调整垫片，16、小锥齿轮轴前轴承，17、从动齿轮，18、螺母垫圈，19、锁紧螺母，20、车速传感器，21、螺栓ⅰ，22、两位翘板开关，23、控制器，24、集成阀块，25、比例电磁阀，26、分动箱从动轴，27、螺栓ⅱ，28、分动箱前轴承盖，29、滚动轴承，30、挡圈ⅱ，31、活塞缸，32、活塞，33、碟形弹簧，34、空心轴，35、压盘，36、卡环，37、主动摩擦片，38、从动片，39、挡盘，40、挡圈ⅲ，41、分动箱从动齿轮焊合件，42、分动箱后轴承盖，43、止推垫圈ⅰ，44、止推垫圈ⅱ，分动箱壳体45。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.本发明提供一种轮式拖拉机四驱控制系统的实施例结合图1所示，本实施例的轮式拖拉机四驱控制系统包含行车制动信号采集装置a、车速信号采集装置b、四驱开关c、信号处理装置d、压力控制装置e和四驱执行装置f。
21.其中，结合图2所示，行车制动信号采集装置a包含：制动踏板焊合件1、调整螺钉2、螺母3、制动器踏板轴4、挡圈ⅰ5、衬套6、制动泵总成7、连接螺栓8、密封圈9、过渡接头10、压力开关11，衬套6由内向外安装在制动泵总成7对应安装孔内，制动器踏板轴4穿入衬套6内孔，通过挡圈ⅰ5进行限位，制动踏板焊合件1固定在制动器踏板轴4上，调整螺钉2安装在制动踏板焊合件1螺纹孔内，通过螺母3限位紧固，连接螺栓8安装在制动泵总成7油道螺纹孔内，过渡接头10套在连接螺栓8上，通过密封圈9压紧密封，压力开关11固定在过渡接头10锥螺纹孔内。
22.当对制动踏板焊合件1施加操纵力时，调整螺钉2随着制动踏板焊合件1围绕制动器踏板轴4逆时针旋转，推动制动泵总成7内活塞，产生压力油，如果压力超过设定值，压力开关11会发出电信号，收到该电信号说明对轮式拖拉机采取了行车制动动作。
23.如图3和图4所示，车速信号采集装置b包含：传动箱壳体12、小锥齿轮轴13、小锥齿轮轴后轴承14、调整垫片15、小锥齿轮轴前轴承16、从动齿轮17、螺母垫圈18、锁紧螺母19、
车速传感器20、螺栓ⅰ21，其中，小锥齿轮轴后轴承14从左向右安装在传动箱壳体12中间过孔内，通过调整垫片15调整位置，小锥齿轮轴前轴承16从右向左安装在传动箱壳体12中间过孔内，小锥齿轮轴13从左向右安装通过小锥齿轮轴后轴承14内孔、小锥齿轮轴前轴承16内孔，从动齿轮17从右向左通过花键安装在小锥齿轮轴13上，通过螺母垫圈18、锁紧螺母19紧固，车速传感器20由外向内安装在传动箱壳体12对应孔内，通过螺栓ⅰ21紧固。
24.使用时，当小锥齿轮轴13转动，从动齿轮17跟随转动，车速传感器20感应从动齿轮17的转动发出脉冲信号，可根据该脉冲信号计算出轮式拖拉机的行驶速度。
25.结合图5所示，本实施例中，四驱开关c采用两位翘板开关22，四驱开关c用于人工操作时发出电信号，即当四驱开关c打开时，会发出电信号，当四驱开关c关闭时，电信号消失。
26.如图7所示，本实施例中，四驱执行装置f包含湿式分动箱，湿式分动箱包括分动箱从动轴26、螺栓ⅱ27、分动箱前轴承盖28、滚动轴承29、挡圈ⅱ30、活塞缸31、活塞32、碟形弹簧33、空心轴34、压盘35、卡环36、主动摩擦片37、从动片38、挡盘39、挡圈ⅲ40、分动箱从动齿轮焊合件41、分动箱后轴承盖42、止推垫圈ⅰ43、止推垫圈ⅱ44以及分动箱壳体4。
27.其中，碟形弹簧33从左向右套在空心轴34上，活塞32从左向右套在空心轴34上，通过左、右挡圈ⅱ30进行限位，活塞32右侧面与碟形弹簧33相接，活塞缸31从左向右套在空心轴34上，压盘35从右向左通过花键配合套在空心轴34上，通过卡环36进行限位，压盘35左侧面与碟形弹簧33相接，主动摩擦片37从右向左套在空心轴34上，主动摩擦片37左侧面与压盘35右侧面相接，从动片38从右向左通过花键配合套在空心轴34上，从动片38左侧面与主动摩擦片37右侧面相接，按此顺序依次再安装8对主动摩擦片37、从动片38，挡盘39从右向左套在空心轴34上，通过挡圈ⅲ40进行限位，分动箱从动轴26从左向右通过花键配合穿入空心轴34，分动箱从动轴26右侧轴肩顶住空心轴34，止推垫圈ⅱ44从右向左穿入空心轴34、套在分动箱从动轴26上，分动箱从动齿轮焊合件41从右向左穿入空心轴34、套在分动箱从动轴26上，分动箱从动齿轮焊合件41上开槽依次穿过主动摩擦片37外矩形花键，止推垫圈ⅰ43从右向左套在分动箱从动轴26上，右侧滚动轴承29从右向左套在分动箱从动轴26上，右侧滚动轴承29左侧面与止推垫圈ⅰ43右侧面相接，左侧滚动轴承29从左向右套在分动箱从动轴26上，左侧滚动轴承29与分动箱从动轴26左侧轴肩顶住，左、右侧滚动轴承29分别装入分动箱壳体45左、右侧对应孔内，分动箱前轴承盖28从左向右装入分动箱壳体45左侧对应孔内，通过螺栓ⅱ27紧固，分动箱前轴承盖28右端面对左侧滚动轴承29进行限位，分动箱后轴承盖42从右向左装入分动箱壳体45右侧对应孔内，通过螺栓ⅱ27紧固，分动箱后轴承盖42左端面对右侧滚动轴承29进行限位。
28.如图8所示，本实施例中，压力控制装置e包含集成阀块24和比例电磁阀25，比例电磁阀25安装在集成阀块24的对应螺纹孔内，通过比例电磁阀25的自带螺母紧固，集成阀块24和比例电磁阀25安装在向湿式分动箱通入液压油的液压管路上，用于控制进入湿式分动箱液压油的通断。
29.液压油通过油道进入湿式分动箱后，进入活塞缸31与活塞32之间的腔体内，活塞32固定不动，活塞缸31带动压盘35克服碟形弹簧33的压紧力向左移动，主动摩擦片37与从动片38之间有间隙且没有压紧力，处于分离状态，此时轮式拖拉机前后轴之间动力断开，轮式拖拉机切换处于两驱状态，当停止进入液压油后，活塞32固定不动，碟形弹簧33向压盘35
施加向右的作用力，压盘35带动活塞缸31向右移动，主动摩擦片37与从动片38之间间隙消失且有压紧力，主动摩擦片37与从动片38处于结合状态，此时轮式拖拉机前后轴之间动力连接，轮式拖拉机切换处于四驱状态。
30.如图6所示，本实施例中，信号处理装置d为控制器23，控制器23可以采用plc控制器，控制器23与行车制动采集装置、车速信号采集装置、四驱开关以及压力控制装置均电性连接，其中，用于控制器23接收行车制动信号采集装置a发出的行车制动信号车速信号采集装置b发出的脉冲信号及四驱开关c打开时的电信号，控制器23可通过车速信号采集装置b发出的脉冲信号计算得出实际车速，并可以根据需要向压力控制装置e发出电信号。
31.本实施例的控制系统采用湿式分动箱，其碟簧压紧常接合、通压力油分离，压力油的通断由电磁阀控制，而电磁阀的开关由信号处理装置、四驱开关控制，信号处理装置控制优先级高于四驱开关控制，信号处理装置可通过车速传感器取得车速信号、通过压力开关取得行车制动信号，通过该四驱控制系统可实现部分条件下两驱/四驱智能切换。
32.本发明还提供上述实施例一种轮式拖拉机四驱控制系统的控制方法，信号处理装置d接收行车制动信号采集装置a发出的行车制动信号、车速信号采集装置b发出的脉冲信号及四驱开关c打开时的电信号，信号处理装置d通过车速信号采集装置b发出的脉冲信号计算得出实际行驶车速。
33.具体控制时包括以下步骤：s1、信号处理装置d对行车制动信号采集装置a所采集行车制动信号判断，若未获得行车制动信号，则对所获取车速信号采集装置b所采集的轮式拖拉机行驶速度进行判断：当轮式拖拉机行驶速度≤20km/h，若信号处理装置d未收到四驱开关c的打开电信号时，则压力控制装置e动作向四驱执行装置f通入液压油，使轮式拖拉机处于两驱状态。
34.当轮式拖拉机行驶速度≤20km/h，若信号处理装置d收到四驱开关c的打开电信号时，则压力控制装置e停止向四驱执行装置f通入液压油，使轮式拖拉机处于四驱状态。
35.若轮式拖拉机行驶速度＞20km/h，无论信号处理装置d是否收到四驱开关c的打开电信号，则压力控制装置e动作向四驱执行装置f通入液压油，四驱执行装置f分离使轮式拖拉机强制进入两驱状态。
36.s2、若信号处理装置d获得行车制动信号采集装置a的行车制动信号，无论信号处理装置d是否收到四驱开关c的打开电信号，且不论信号处理装置d收到的拖拉机行驶速度为多少，压力控制装置e停止向四驱执行装置f通入液压油，四驱执行装置f结合，使轮式拖拉机强制进入四驱状态。
37.本控制方法在轮式拖拉机实际车速≤20km/h时，四驱能够通过四驱开关控制；实际车速＞20km/h时，能够使拖拉机整车强制处于两驱状态，避免轮胎磨损；在行车制动时，能够自动使拖拉机整车强制处于四驱状态，实现四轮制动，拖拉机制动力矩的大小受限于制动轮胎与地面的附着力及滑动摩擦系数，拖拉机后双轮制动时，后双轮的地面附着力由于惯性原因会比静态时（静态时拖拉机后双轮地面附着力约为整车重力的60%）小，本控制方法，拖拉机四轮制动，制动轮胎的地面附着力是整车重力的100%，相比拖拉机后双轮制动，四轮制动的制动减速度更大，制动距离更小，尤其是拖拉机在公路上高速行驶，遇到紧急情况制动，由于制动距离大大减小，大大提高了轮式拖拉机的安全性。
38.通过使用该四驱控制系统，试验测得行车制动减速度≥6.5m/s2，从而满足欧盟法
规对行车制动功能、性能要求，拓宽轮式拖拉机的应用市场。
39.需要说明的是，本文未详述部分为现有技术，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。