专利名称：一种离合控制装置、方法和工程机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及路面施工机械技术领域，特别是涉及一种离合控制装置、方法和工程机械。
背景技术：
目前，现有的工程机械采用的换挡方式均是手动变速，即:“踩离合-挂挡-松离合”的过程。这样在换挡完毕后，通常由操作手自主控制脚踏离合踩下和抬起的速度与力度，以减缓冲击与满足多种工况下的速度需求。以压路机为例，压路机需要频繁往复前进、后退施工，并且要求速度不能有较大的变化。同时为不影响振动等其他系统，发动机转速一般处于额定转速。换挡操作很大程度上依赖于操作手的经验。但是长期处于噪声、复杂环境下操作，操作手容易疲惫，难于获得良好的操控效果。针对现有的工程机械换挡过程中离合控制复杂，操控效果差的问题，这是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种离合控制装置、方法和工程机械，以解决现有的工程机械换挡过程中离合控制复杂，操控效果差的问题。一方面，本发明提供了一种离合控制装置，包括:行走控制器、换挡操作器、离合比例阀和变速箱电液控制阀组；其中换挡操作器，与所述行走控制器信号连接，用于输出换挡信号给行走控制器；行走控制器，接收并识别所述换挡信号，并根据所述换挡信号发送给所述离合比例阀预定的离合信号和向所述变速箱电液控制阀组发送预定的变速箱换挡信号；离合比例阀，与所述行走控制器信号连接，用于接收行走控制器发送的所述离合信号控制离合油缸动作；变速箱电液控制阀组，与所述行走控制器信号连接，用于接收所述行走控制器发送的所述变速箱换挡信号控制变速箱挡位变换动作。进一步地，所述换挡操作器还包括电子锁；所述行走控制器还包括:检测设备的工况是否满足换挡的使能条件；若满足所述使能条件，所述行走控制器向所述换挡操作器发送使能信号并解除所述电子锁。进一步地，所述离合控制装置还包括:车速传感器，与所述行走控制器信号连接，用于检测行车速度信号，并将行车速度信号传输给所述行走控制器。进一步地，所述离合控制装置还包括:
离合油缸位置传感器，与所述行走控制器信号连接，用于检测离合油缸的位置信号，并将所述位置信号传输给所述行走控制器；所述行走控制器根据所述位置信号判定所述离合油缸是否动作到预定位置，若所述离合油缸未动作到预定位置，则所述行走控制器保持所述离合信号给所述离合比例阀，直到所述离合油缸动作到预定位置；若所述离合油缸动作到预定位置，则所述行走控制器发送变速箱换挡信号给所述变速箱电液控制阀组，所述变速箱电液控制阀组控制变速箱挡位变换动作；或，若所述离合油缸动作到预定位置，行走控制器控制结束；或，若所述离合油缸动作到预定位置，行走控制器根据所述车速传感器检测的车速判断是否达到再次换挡条件。进一步地，所述离合控制装置还包括:变速箱换挡压力传感器，与所述行走控制器信号连接，用于检测变速箱的压力信号，并将所述压力信号传输给所述行走控制器；所述行走控制器根据所述压力信号判定所述变速箱挡位变换动作是否完成；若所述变速箱挡位变化动作未完成，所述行走控制器保持所述变速箱换挡信号给所述变速箱电液控制阀组，直到行走控制器接收到新的换挡信号；若所述变速箱挡位变化动作完成，则所述行走控制器向所述离合比例阀发送离合信号，所述离合比例阀根据所述离合信号控制离合油缸动作到预定位置。进一步地，所述变速箱挡位变化动作完成后，所述行走控制器向所述离合比例阀发送的离合信号包括:所述行走控制器根据所述变速箱挡位变化情况传输所述离合油缸预定动作模式曲线信号。进一步地，所述行走控制器接收并识别所述换挡信号包括:所述行走控制器接收所述换挡操作器发送的换挡信号，并根据当前挡位与目标挡位输出预定换挡模式。进一步地，所述离合控制装置还包括:刹车踏板传感器，与所述行走控制器信号连接，用于检测刹车信号，并将所述刹车信号传输给所述行走控制器。本发明还提供一种工程机械，所述工程机械设置有上述任一项所述的离合控制装置。进一步地，所述工程机械为压路机。本发明还提供一种离合控制方法，包括:输出换挡信号；接收并识别所述换挡信号，并发送离合信号和变速箱换挡信号；接收所述离合信号控制离合油缸第一预定动作；接收所述变速箱换挡信号控制变速箱挡位变换动作；接收所述离合信号控制离合油缸第二预定动作。进一步地，所述输出换挡信号之前还包括:检测是否满足换挡使能条件；若满足所述使能条件，再输出所述换挡信号。进一步地，所述接收所述离合信号控制离合油缸第一预定动作包括:
接收所述离合信号控制离合油缸伸出达到换挡前脱开状态；判断所述离合油缸的位置是否达到预定伸出位置，若所述离合油缸的伸出位置未达到预定伸出位置，则控制所离合油缸伸出到预定伸出位置。进一步地,所述接收所述变速箱换挡信号控制变速箱挡位变换动作还包括:检测所述变速箱挡位变换动作是否达到预定动作；若未达到预定动作，则控制变速箱挡位变换动作直到达到预定动作。进一步地，所述接收所述离合信号控制离合油缸第二预定动作包括:接收所述离合信号控制离合油缸收回达到换挡后接合状态；判断所述离合油缸的位置是否达到预定收回位置，若所述离合油缸的位置未达到预定收回位置，则控制所离合油缸伸出到预定收回位置。进一步地，所述接收并识别所述换挡信号包括:判断所述换挡信号是否为跳挡信号；若所述换挡信号为跳挡信号，则按逐挡变换的方式控制换挡。进一步地,还包括:检测行车速度；在车速满足换挡条件情况下，再按逐挡变换的方式控制换挡。与现有技术相比，本发明的有益效果:本发明提供的一种离合控制装置，包括:行走控制器、换挡操作器、离合比例阀和变速箱电液控制阀组；其中换挡操作器，与所述行走控制器信号连接，用于输出换挡信号给行走控制器；行走控制器，接收并识别所述换挡信号，并根据所述换挡信号发送给所述离合比例阀预定的离合信号和向所述变速箱发送预定的变速箱换挡信号；离合比例阀，与所述行走控制器信号连接，用于接收行走控制器发送的所述离合信号控制离合油缸动作；变速箱电液控制阀组，与所述行走控制器信号连接，用于接收所述行走控制器发送的所述变速箱换挡信号控制变速箱挡位变换动作。本发明不需要踩离合踏板的机械传动方式来换挡，而且换挡过程中冲击小，自动化程度高，控制简单，操控效果好。
图1为本发明离合控制装置的结构示意框图；图2为本发明离合控制装置的功能控制示意框图；图3为本发明离合控制方法的流程示意图；图4为本发明离合控制的主流程示意图；图5为本发明换挡的逻辑关系示意图。附图标记说明:1、换挡操作器；2、离合油缸位置传感器；3、刹车踏板传感器；4、变速箱换挡压力传感器；5、行走控制器；6、离合比例阀；7、变速箱电液控制阀组；8、车速传感器。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。应当指出，本部分中的对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。本发明提供一种离合控制装置，如图1和图2所示，包括:行走控制器5、换挡操作器1、离合比例阀6和变速箱电液控制阀组7 ;其中，换挡操作器1，与所述行走控制器5信号连接，用于输出换挡信号给行走控制器5;行走控制器5，接收并识别所述换挡信号，并根据所述换挡信号向所述离合比例阀6发送预定的离合信号和向所述变速箱电液控制阀组7发送预定的变速箱换挡信号；离合比例阀6，与所述行走控制器5信号连接，用于接收行走控制器5发送的所述离合信号控制离合油缸动作；变速箱电液控制阀组7，与所述行走控制器5信号连接，用于接收所述行走控制器5发送的所述变速箱换挡信号控制变速箱挡位变换动作。其中，换挡操作器I还包括电子锁；行走控制器5还包括:检测设备的工况是否满足换挡的使能条件；若满足所述使能条件，发送换挡操作器I使能信号并解除所述电子锁。优选的，该离合控制装置还包括:车速传感器8，与所述行走控制器5信号连接，用于检测行车速度信号，并将行车速度信号传输给所述行走控制器5。其中，离合控制装置还包括:离合油缸位置传感器2，与所述行走控制器5信号连接，用于检测离合油缸的位置信号，并将所述位置信号传输给所述行走控制器5 ;所述行走控制器5根据所述位置信号判定所述离合油缸是否动作到预定位置。若所述离合油缸伸出的位置未到预定位置，则所述行走控制器5继续发送离合信号给所述离合比例阀6，直到离合油缸动作到预定位置；若所述离合油缸动作到预定位置，则所述行走控制器5发送变速箱换挡信号给所述变速箱电液控制阀组7，所述变速箱电液控制阀组7控制变速箱挡位变换动作。若挡位变换动作完成后，离合油缸缩回到预定位置，行走控制器5也可以是控制结束。若挡位变换动作完成后，离合油缸的缩回到预定位置，行走控制器5还可以根据所述车速传感器8检测的车速判断是否达到再次换挡条件。另外，离合控制装置还包括:变速箱换挡压力传感器4，与所述行走控制器5信号连接，用于检测变速箱的压力信号，并将所述压力信号传输给所述行走控制器5 ;所述行走控制器5根据所述压力信号判定所述变速箱挡位变换动作是否完成。若所述变速箱挡位变化动作未完成，所述行走控制器5保持变速箱换挡信号给所述变速箱电液控制阀组7，直到行走控制器5接收到新的换挡信号。若所述变速箱挡位变化动作完成，则所述行走控制器5向所述离合比例阀6发送离合信号，所述离合比例阀6根据所述离合信号控制离合油缸动作到预定位置。其中上述的，所述变速箱挡位变化动作完成后，所述行走控制器5向所述离合比例阀6发送的离合信号包括:所述行走控制器5根据所述变速箱挡位变化情况传输所述离合油缸预定动作模式曲线信号以使离合器根据不同挡位变化，按照预定的曲线控制离合油缸动作。优选的，所述行走控制器5接收并识别所述换挡信号包括:所述行走控制器5接收所述换挡操作器发送的换挡信号，并根据当前挡位与目标挡位输出预定换挡模式；
进一步优选地，离合控制装置还包括:刹车踏板传感器3，与所述行走控制器5信号连接，用于检测刹车信号，并将所述刹车信号传输给所述行走控制器5。本发明还提供一种离合控制方法，如图3和图4所示，包括:步骤一，输出换挡信号；步骤二，接收并识别所述换挡信号，并发送离合信号和变速箱换挡信号；步骤三，接收所述离合信号控制离合油缸第一预定动作；步骤四，接收所述变速箱换挡信号控制变速箱挡位变换动作；步骤五，接收所述离合信号控制离合油缸第二预定动作。其中，步骤一之前还包括:检测是否满足换挡使能条件；若满足所述使能条件，再输出所述换挡信号。步骤二包括:根据当前挡位与目标挡位关系，判断所述换挡信号是否为跳挡信号；若所述换挡信号为跳挡信号，则按逐挡变换的方式控制换挡。步骤三包括:接收所述离合信号控制离合油缸伸出达到换挡前脱开状态；判断所述离合油缸的位置是否达到预定伸出位置，若所述离合油缸的伸出位置未达到预定伸出位置，则控制离合油缸伸出到预定伸出位置。步骤四包括:检测所述变速箱挡位变换动作是否达到预定动作；若未达到预定动作，则控制变速箱挡位变换动直到达到预定动作。步骤五包括:接收所述离合信号控制离合油缸收回达到换挡后接合状态；判断所述离合油缸的位置是否到到预定收回位置，若所述离合油缸的位置未达到预定收回位置，则控制所离合油缸伸出到预定收回位置。另外，该方法还包括:检测行车速度；在车速满足换挡条件情况下，再按逐挡变换的方式控制换挡。具体为:如图1和图2所示，离合控制装置包含换挡操作器1、离合油缸位置传感器2、刹车踏板传感器3、变速箱换挡压力传感器4、行走控制器5、离合比例阀6、变速箱电液控制阀组
7、车速传感器8。换挡操作器I输出四位二进制编码挡位信号，同时接收行走控制器5给出的换挡使能信号，当换挡操作器I接收到上述换挡使能信号，才能进行换挡操作；离合油缸位置传感器2用于检测离合油缸的伸缩位置，以反映离合器与发动机的结合情况；刹车踏板传感器3给出刹车信号，并送至行走控制器5 ;变速箱换挡压力传感器4用于监视变速箱的压力并送至行走控制器5，以判定是否正在进行挡位变换动作；离合比例阀6接收行走控制器5的输出信号，并放大驱动离合油缸按照行走控制器5内设定的曲线进行运动；变速箱电液控制阀组7接收行走控制器5的输出信号，并控制变速箱内部油路按照设定模式通断以完成挡位的变换。车速传感器8用于检测实际的行车速度，并送至行走控制器5。工作原理:如图1、图2和图4所示，首先应由行走控制器5根据设备的工况判断是否可以换挡，换挡的使能条件为:由离合油缸位置传感器2检测的油缸位置处于换挡允许的范围、变速箱换挡压力传感器4检测的压力在允许范围内、离合比例阀6没有正在动作以及图2所示以外的器件存在异常状况时(比如发动机转速过低或者严重掉速时就不要进行换挡，否则导致发动机熄火)。
如果上述换挡条件满足，则控制器输出至换挡手柄，解除其电子锁。当起步或者挡位变换时，换挡手柄I将输出四位编码信号至行走控制器5，进而由走控制器5首先输出离合脱开信号至离合比例阀6，使离合器迅速脱开。并由离合油缸位置传感器2检测离合油缸的位置，进而由行走控制器5判定离合器是否已经脱开，给出变速箱电液控制阀组7换挡开始使能信息。同时行走控制器5进行挡位模式识别，包含当前挡位(换挡操纵前的挡位)、目标挡位(换挡操纵后的挡位)及挡位变换，具体的识别过程是:识别并存储当前挡位信息、识别并存储目标挡位信息，将上述两种挡位信息进行比较，得到模式信息。挡位的模式识别采用序列式换挡模式，具体是指行走控制器5将C〗种所有任意可能的换挡组合简化为N+1种，式中N代表速度挡位数量并且不包含空挡。具体的简化过程是种换挡组合中存在由N-n-N+m挡位跳挡变换时(式中n、m
均为绝对值大于等于I且小于N的正实数)，将其转化为N-n-N-n+l、N-n+l-N-n+2、-------、
N+m-2-N+m-l、N+m-1-N+m,这样其中的任意一种模式均是存在于上述N+1种中,进而减少控制器5的运算时间以及存储空间。以前进3挡后退3挡的速度挡位为例，如图5所示，同时假定Fl与Rl、F2与R2、F3与R3的变速比一样，则模式信息仅包含6种，分别是:R3-R2、R2-R1、R1-N、N-F1、F1-F2、F2-F3。接着，行走控制器5识别到上述变速箱换挡开始使能信息后，输出与上述目标挡位相对应的换挡信号至变速箱电液控制阀组7，并保持此信号特征直至得到新的换挡指令或者停机，变速箱按照 变速箱电液控制阀组7的逻辑进行挡位的组合变换动作；同时变速箱换挡压力传感器4实时检测的压力值供行走控制器5计算给出变速箱换挡完毕信息。上述变速箱换挡完毕后，行走控制器5按照上述模式信息的某一模式调用存储于行走控制器5内的离合油缸预定动作模式曲线，同时输出至离合比例阀6，进而控制离合油缸按照行走控制器5所识别模式而调用行走控制器5预定的曲线进行动作，并由离合油缸位置传感器2实时的检测离合油缸实际位置以修正由于机械、电气、液压等环节带来的偏差。离合油缸位置传感器2实时的检测离合油缸实际位置并由行走控制器5判定是否已经换挡完毕。与上述N-n-N+m挡位跳挡变换所对应的控制过程是:先按照上述控制流程进行完N-n-N-n+1后，等待车速传感器8检测实际的行车速度v2，并由行走控制器5比较目标车速vl之间的差值Δ V小于等于设定差值v0时，自动跳转至N-n+l-N-n+2的换挡控制过程。以上过程往复循环，直到达目标挡位。由工程机械的特殊性，在踩刹车时应能够减挡或者置空挡，这一步在上述识别换挡模式时所做的处理是行走控制器5优先输出至离合比例阀6，以使变速箱直接跳到空挡。序列式变速控制，大大减少了众多模式的识别与过程控制的难度，同时也避免了跳挡操作带来的冲击和对机器及地面的而损坏。本发明还提供一种工程机械，其特征在于，所述工程机械设置有上述的离合控制装置。其中，该工程机械为压路机。由于上述的离合控制装置具有上述技术效果，因此，设有该离合控制装置的工程机械也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种离合控制装置，其特征在于，包括:行走控制器(5)、换挡操作器(I)、离合比例阀(6)和变速箱电液控制阀组(7);其中 换挡操作器(I)，与所述行走控制器(5)信号连接，用于输出换挡信号给行走控制器(5)； 行走控制器(5)，接收并识别所述换挡信号，并根据所述换挡信号发送给所述离合比例阀(6)预定的离合信号和向所述变速箱电液控制阀组(7)发送预定的变速箱换挡信号；离合比例阀￠)，与所述行走控制器(5)信号连接，用于接收行走控制器(5)发送的所述离合信号控制离合油缸动作； 变速箱电液控制阀组(7)，与所述行走控制器(5)信号连接，用于接收所述行走控制器(5)发送的所述变速箱换挡信号控制变速箱挡位变换动作。
2.如权利要求1所述的离合控制装置，其特征在于: 所述换挡操作器(I)还包括电子锁； 所述行走控制器(5)还包括: 检测设备的工况是否满足换挡的使能条件； 若满足所述使能条件，所述行走控制器(5)向所述换挡操作器(I)发送使能信号并解除所述电子锁。
3.如权利要求1所述的离合控制装置，其特征在于:所述离合控制装置还包括: 车速传感器(8)，与所述行走控制器(5)信号连接，用于检测行车速度信号，并将行车速度信号传输给所述行走控制器(5)。
4.如权利要求3所述的离合控制装置，其特征在于:所述离合控制装置还包括: 离合油缸位置传感器(2)，与所述行走控制器(5)信号连接，用于检测离合油缸的位置信号，并将所述位置信号传输给所述行走控制器(5)； 所述行走控制器(5)根据所述位置信号判定所述离合油缸是否动作到预定位置，若所述离合油缸未动作到预定位置，则所述行走控制器(5)保持所述离合信号给所述离合比例阀(6)，直到所述离合油缸动作到预定位置； 若所述离合油缸动作到预定位置，则所述行走控制器(5)发送变速箱换挡信号给所述变速箱电液控制阀组(7)，所述变速箱电液控制阀组(7)控制变速箱挡位变换动作；或，若所述离合油缸动作到预定位置，行走控制器(5)控制结束；或， 若所述离合油缸动作到预定位置，行走控制器(5)根据所述车速传感器(8)检测的车速判断是否达到再次换挡条件。
5.如权利要求1或4所述的离合控制装置，其特征在于:所述离合控制装置还包括: 变速箱换挡压力传感器(4)，与所述行走控制器(5)信号连接，用于检测变速箱的压力信号，并将所述压力信号传输给所述行走控制器(5)； 所述行走控制器(5)根据所述压力信号判定所述变速箱挡位变换动作是否完成；若所述变速箱挡位变化动作未完成，所述行走控制器(5)保持所述变速箱换挡信号给所述变速箱电液控制阀组(7)，直到所述行走控制器(5)接收到新的换挡信号。
若所述变速箱挡位变化动作完成，则所述行走控制器(5)向所述离合比例阀(6)发送离合信号，所述离合比例阀(6)根据所述离合信号控制离合油缸动作到预定位置。
6.如权利要求5所述的离合控制装置，其特征在于:所述变速箱挡位变化动作完成后，所述行走控制器(5)向所述离合比例阀(6)发送的离合信号包括:所述行走控制器(5)根据所述变速箱挡位变化情况传输所述离合油缸预定动作模式曲线信号。
7.如权利要求1所述的离合控制装置，其特征在于:所述行走控制器(5)接收并识别所述换挡信号包括: 所述行走控制器(5)接收所述换挡操作器(I)发送的换挡信号，并根据当前挡位与目标挡位输出预定换挡模式。
8.如权利要求1所述的离合控制装置，其特征在于:所述离合控制装置还包括:刹车踏板传感器(3)，与所述行走控制器(5)信号连接，用于检测刹车信号，并将所述刹车信号传输给所述行走控制器(5)。
9.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械设置有如权利要求1-8任一项所述的离合控制装置。
10.如权利要求9所述的工程机械，其特征在于:所述工程机械为压路机。
11.一种离合控制方法，其特征在于，包括: 输出换挡信号； 接收并识别所述换挡信号，并发送离合信号和变速箱换挡信号； 接收所述离合信号控制离合油缸第一预定动作； 接收所述变速箱换挡信号控制变速箱挡位变换动作； 接收所述离合信号控制离合油缸第二预定动作。`
12.如权利要求11所述的离合控制方法，其特征在于:所述输出换挡信号之前还包括: 检测是否满足换挡使能条件； 若满足所述使能条件，再输出所述换挡信号。
13.如权利要求11所述的离合控制方法，其特征在于:所述接收所述离合信号控制离合油缸第一预定动作包括: 接收所述离合信号控制离合油缸伸出达到换挡前脱开状态； 判断所述离合油缸的位置是否达到预定伸出位置， 若所述离合油缸的位置未达到预定伸出位置， 则控制所述离合油缸伸出到预定伸出位置。
14.如权利要求11所述的离合控制方法，其特征在于:所述接收所述变速箱换挡信号控制变速箱挡位变换动作还包括: 检测所述变速箱挡位变换动作是否达到预定动作； 若未达到预定动作，则控制所述变速箱挡位变换动作直到达到预定动作。
15.如权利要求11所述的离合控制方法，其特征在于:所述接收所述离合信号控制离合油缸第二预定动作包括: 接收所述离合信号控制离合油缸收回达到换挡后接合状态； 判断所述离合油缸的位置是否达到预定收回位置， 若所述离合油缸的位置未达到预定收回位置， 则控制所述离合油缸缩回到预定收回位置。
16.如权利要求11-15任一项所述的离合控制方法，其特征在于:所述接收并识别所述换挡信号包括: 判断所述换挡信号是否为跳挡信号； 若所述换挡信号为跳挡信号，则按逐挡变换的方式控制换挡。
17.如权利要求16所述的离合控制方法，其特征在于:还包括: 检测行车速度； 在车速满足换挡条件情况下，再按 逐挡变换的方式控制换挡。
全文摘要
本发明涉及路面施工机械技术领域，特别是涉及一种离合控制装置、方法和路面机械，该装置包括行走控制器、以及与行走控制器信号连接的换挡操作器、离合比例阀和变速箱电液控制阀组；其中换挡操作器，用于输出换挡信号给行走控制器；行走控制器，接收并识别换挡信号，并根据换挡信号发送给离合比例阀预定的离合信号和向变速箱发送预定的变速箱换挡信号；离合比例阀，用于接收行走控制器发送的离合信号控制离合油缸动作；变速箱电液控制阀组，用于接收行走控制器发送的变速箱换挡信号控制变速箱挡位变换动作。本发明不需要采用踩离合踏板的机械传动方式来换挡，而且换挡过程中冲击小，自动化程度高，控制简单，操控效果好。
文档编号F16H63/40GK103161930SQ20131005707
公开日2013年6月19日 申请日期2013年2月22日 优先权日2013年2月22日
发明者胡刚毅, 符溪, 彭树朋 申请人:三一重工股份有限公司