换挡手柄、换挡手柄档位标定方法及作业机械与流程

1.本发明涉及作业机械技术领域，尤其涉及一种换挡手柄、换挡手柄档位标定方法及作业机械。


背景技术：

2.目前常见的换挡机构大部分都是软轴换挡，软轴连接齿条和机器，齿轮与齿条配合，齿条后刻有卡槽，在齿条的下方有钢珠和弹簧，通过钢珠与齿条后卡槽的配合，实现换挡功能。
3.使用换挡手柄换挡时，目前多需要显示档位以便驾驶人员查看当前档位信息。但现有的检测结构多是根据档位的多少对应布设多个检测元件，每一检测元件对应一个档位，导致检测成本高，检测元件布设复杂。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种换挡手柄、换挡手柄档位标定方法及作业机械，用以解决现有技术中换挡手柄检测档位结构设置复杂且成本高的缺陷。
5.本发明实施例提供一种换挡手柄，包括换挡杆、主轴及软轴，所述主轴与所述软轴传动连接，所述主轴固定安装有霍尔元件，所述换挡杆通过连接件可转动安装在所述主轴上，所述连接件上固定安装磁性件。
6.根据本发明实施例提供的一种换挡手柄，所述连接件为螺栓，所述磁性件安装在所述螺栓的螺帽上，所述磁性件位于所述螺帽的中心。
7.根据本发明实施例提供的一种换挡手柄，所述磁性件为磁钢。
8.根据本发明实施例提供的一种换挡手柄，还包括控制器，所述控制器与所述霍尔元件相连，所述控制器用于在所述换挡手柄为空挡的情形下控制启动继电器启动。
9.本发明实施例还提供一种换挡手柄档位标定方法，包括：
10.获取霍尔元件检测到的电压信号，基于所述电压信号及预设档位信息确定当前档位；
11.其中，所述预设档位信息包括各档位所对应的电压上限和电压下限，所述换挡手柄为如上所述的换挡手柄。
12.根据本发明实施例提供的一种换挡手柄档位标定方法，所述电压下限和所述电压上限相比于对应的档位电压浮动15％～25％。
13.根据本发明实施例提供的一种换挡手柄档位标定方法，所述电压下限和所述电压上限相比于对应的档位电压浮动20％。
14.根据本发明实施例提供的一种换挡手柄档位标定方法，在所述电压信号和其所在档位的所述电压上限的相对误差的绝对值小于预设百分比或所述电压信号和其所在档位的电压下限的相对误差小于预设百分比的情形下，调高所述电压下限和所述电压上限相比于对应的档位电压浮动百分比。
15.本发明实施例还提供一种作业机械，包括如上任一项所述的换挡手柄。
16.根据本发明实施例提供的一种作业机械，还包括通信模块，所述通信模块用于与外部云平台通信连接。
17.本发明实施例提供的换挡手柄、换挡手柄档位标定方法及作业机械，固定安装在转接件上的磁性件随着换挡杆一并旋转，固定安装在主轴上的霍尔元件可以检测到变化的磁通量以输出模拟信号，根据霍尔元件检测的模拟信号即可确定当前的档位，相比于传统多个接收传感器检测档位的方式，成本低。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例提供的换挡手柄的结构示意图；
20.图2是本发明实施例提供的换挡手柄档位标定方法的流程图；
21.图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
22.附图标记：
23.1：换挡杆；2：主轴；3：软轴；4：霍尔元件；5：连接件；6：磁性件；7：齿条箱。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.下面结合图1描述本发明实施例的换挡手柄及作业机械的结构。
26.本发明实施例提供一种换挡手柄，如图1所示，其包括换挡杆1、主轴2及软轴3。主轴2与软轴3传动连接，主轴2固定安装有霍尔元件4，换挡杆1通过连接件5可转动安装在主轴2上，连接件5上固定安装磁性件6。
27.操作换挡杆1换挡过程中，转接件5和换挡杆1一起围绕主轴2运动，进而拉动软轴3实现换挡。其中，磁性件6固定安装在连接件5上随换挡杆1的转动而转动，霍尔元件4固定安装在主轴2上，因此，随着换挡杆1的转动，磁性件6随之转动使得霍尔元件磁通量发生改变，从而输出变化的模拟信号。
28.换挡杆1在不同的位置时，霍尔元件4测得的模拟信号不同，软轴3的伸长量不同。也即换挡杆1在不同位置时，换挡手柄对应不同的档位。
29.本发明实施例提供的换挡手柄，固定安装在转接件5上的磁性件6随着换挡杆1一并旋转，固定安装在主轴2上的霍尔元件4可以检测到变化的磁通量以输出模拟信号，根据霍尔元件4检测的模拟信号即可确定当前的档位，相比于传统多个接收传感器检测档位的方式，成本低。
30.具体地，如图1所示，连接件5为螺栓，磁性件6安装在螺栓的螺帽上。除此之外，连
接件5还可以为其他用于将换挡杆1安装在主轴2上的中转结构，只要其能实现换挡杆1和主轴2的连接并能随换挡杆1一同运动即可。磁性件6安装在螺栓的螺帽上，当其随换挡杆1旋转时，磁性件6的磁场发生变化，霍尔元件4检测到的磁通量发生改变，进而输出变化的模拟信号。
31.可选的，磁性件5位于螺帽的中心。随着换挡杆1的旋转，磁性件6转动导致磁场方向发生变化，若磁性件5安装在螺帽旁侧，则在转动至对称位置时，检测到的模拟信号区分度较小，容易发生混淆。相比于之下，本发明实施例提供的换挡手柄，磁性件5安装在螺帽的中心，能有效避免混淆。
32.具体地，磁性件5为磁钢。除此之外，磁性件5还可以为磁铁，对此本发明实施例不作具体限定。
33.具体地，连接件5设有凹槽，磁性件6通过粘接或卡接等方式固定安装在凹槽内。
34.如图1所示，本发明实施例提供的换挡手柄还包括齿条箱7，主轴2与齿条箱7的输入端相连，软轴3与齿条箱7的输出端相连。
35.其中，齿条箱7采用现有的传动箱结构，其内部结构不再赘述。齿条箱7的输入端与主轴2相连，齿条箱7的输出端与软轴3相连。
36.在上述任一实施例基础上，本发明实施例提供的换挡手柄还包括控制器，控制器与霍尔元件4相连，控制器用于在换挡手柄为空挡的情形下控制启动继电器启动。
37.控制器与霍尔元件4通信连接，霍尔元件4检测到的模拟信号传输给控制器，控制器据此判断换挡手柄所处的档位，在换挡手柄处于空挡的情况下才会控制启动继电器启动，从而实现空挡保护功能。
38.可选的，控制器为显控一体机，显控一体机包括处理器及显示器，显示器用于显示档位信号，处理器用于根据霍尔元件4的测量值确定作业机械所处的档位。
39.处理器为处理霍尔元件4的数据处理中心，在处理过程中通过与每档所对应的标定范围进行比对，确定当前所处的档位，显示器将当前的档位信息显示出来。可以理解的，处理器和显示器也可以分开，对此本发明实施例不做具体限定。
40.本发明实施例还提供一种换挡手柄档位标定方法，包括：
41.步骤s210，获取霍尔元件4检测到的电压信号；
42.步骤s220，基于电压信号及预设档位信息确定当前档位。
43.其中，预设档位信息包括各档位所对应的电压上限和电压下限，换挡手柄为如上所述的换挡手柄。
44.需要说明的是，在换挡杆1转动过程中，随着换挡杆1的变化，霍尔元件4输出连续的电压信号。也即换挡杆1的位置不同，对应的电压信号不同。在换挡杆1所对应的每一档的档位位置，对应一定的档位电压，但在实际使用中，由于操作人员的操作习惯不同，而且不同的换挡手柄存在制造误差，从而使得调整到该档位时并不能准确对应设定的档位电压，对此本发明实施例提供的换挡手柄档位标定方法，采用区间标定的方式，设置每一档所对应的电压上限和电压下限，避免人为操作和制造误差导致无法精确显示档位的问题。
45.具体地，电压下限和电压上限相比于对应的档位电压浮动15％～25％。
46.比如，档位电压为1v，上下浮动15％，对应的电压下限和电压上限分别为0.85v和1.15v。又如，档位电压为1v，上下浮动20％，对应的电压下限和电压上限分别为0.8v和
1.2v。再如，档位电压为1v，上下浮动25％，对应的电压下限和电压上限分别为0.75v和1.25v。
47.具体地，以四个档位为例，若霍尔元件4输出的电压信号在0.5
±
0.1v，则换挡手柄处于倒车档；若霍尔元件4输出的电压信号在1.7
±
0.34v，则换挡手柄处于空挡；若霍尔元件4输出的电压信号在3.2
±
0.64v，则换挡手柄处于一档；若霍尔元件4输出的电压信号在4.5
±
0.9v，则换挡手柄处于二挡。
48.可选的，电压下限和电压上限相比于对应的档位电压浮动20％。
49.在上述任一实施例基础上，在电压信号和其所在档位的所述电压上限的相对误差的绝对值小于预设百分比或电压信号和其所在档位的电压下限的相对误差小于预设百分比的情形下，调高电压下限和电压上限相比于对应的档位电压浮动百分比。
50.若霍尔元件4输出的电压信号超出电压上限或电压下限，则会导致档位调整后无法执行相应的档位操作，为此，需要根据使用情况调整电压下限和电压上限。
51.具体地，在电压信号和其所在档位的所述电压上限的相对误差的绝对值小于预设百分比或电压信号和其所在档位的电压下限的相对误差小于预设百分比的情形下，表明霍尔元件4输出的电压信号临近预设档位信息的上下限，此时，调高电压下限和电压上限相比于对应的档位电压浮动百分比，也即扩大预设档位信息的覆盖区间，确保检测到的电压信号仍能落在对应的预设档位信息内。
52.其中，预设百分比根据经验或者历史数据确定，可以为5％或者4％等。以5％作为预设百分比，以档位电压为1v，对应的电压下限和电压上限分别为0.8v和1.2v为例，霍尔元件4输出的电压信号为1.15v，其与电压上限1.2v的相对误差为(1.15
‑
1.2)/1.15＝
‑
4.3％，其对应的绝对值为4.3％，小于预设百分比5％，此时，调整电压上限和电压下限，避免使用过程中电压信号无法落入预设档位信息所对应的区间内。类似的，若霍尔元件输出的电压信号为0.85，则其与电压下限的相对误差为(0.83
‑
0.8)/0.83＝3.6％，小于预设百分比5％，此时同样需要调整档位信息对应的电压上限和电压下限。比如，可将浮动百分比从20％调高至30％，对应的电压上限和电压下限分别为0.7v和1.3v，确保后续使用过程中检测到的电压信号仍能落在对应的档位区间内。
53.本发明实施例提供的标定方法，在使用过程中，根据当下换挡实际情况调整预设档位信息，避免出现档位调节故障。
54.另外，还可以在换挡手柄使用预设时间后，对预设档位信息进行调整。其中，预设时间由人为根据经验设定或者根据换挡手柄的使用程度确定。预设时间以换挡手柄累积使用至会影响霍尔元件4输出的电压信号无法落入原设定的预设档位信息所需要的时间为准。换挡手柄长时间使用后，档位电压会发生偏移，为此，在换挡手柄使用预设时间后通过自学习调整预设的档位信息，以便准确识别当前档位。
55.图3所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种电子设备，包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302、通信接口(communications interface)303和通信总线304；其中，
56.所述处理器301、存储器302、通信接口303通过通信总线304完成相互间的通信。所述存储器302存储有可被所述处理器301执行的程序指令，处理器301用于调用存储器302中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取霍尔元件4检测到的
电压信号；基于电压信号及预设档位信息确定当前档位。其中，预设档位信息包括各档位所对应的电压上限和电压下限，换挡手柄为如上所述的换挡手柄。
57.需要说明的是，本实施例中的电子设备在具体实现时可以为服务器，也可以为pc机，还可以为其他设备，只要其结构中包括如图3所示的处理器301、通信接口303、存储器302和通信总线304，其中处理器301、通信接口303和存储器302通过通信总线304完成相互间的通信，且处理器301可以调用存储器302中的逻辑指令以执行上述方法即可。本实施例不对电子设备的具体实现形式进行限定。
58.存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read
‑
only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
59.进一步地，本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取霍尔元件4检测到的电压信号；基于电压信号及预设档位信息确定当前档位。其中，预设档位信息包括各档位所对应的电压上限和电压下限，换挡手柄为如上所述的换挡手柄。
60.在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：获取霍尔元件4检测到的电压信号；基于电压信号及预设档位信息确定当前档位。其中，预设档位信息包括各档位所对应的电压上限和电压下限，换挡手柄为如上所述的换挡手柄。
61.除此之外，本发明实施例还提供一种作业机械，该作业机械包括如上的换挡手柄。该作业机械通过使用如上所述的换挡手柄，固定安装在主轴2上的霍尔元件4和安装在连接件3上的磁性件5相互配合即可检测当前档位对应的模拟信号电压，无需设置与档位数量相同过得传感器即可确定当前档位信息，结构简单，成本低。
62.除此之前，作业机械还设有通信模块，该通信模块用于与外部云平台通信连接。
63.借由通信模块，作业机械将各档位的使用时长及使用频次等相关信息发送至外部云平台，外部云平台收集作业机械的大量信息，通过统计分析确定作业机械的使用状况。
64.具体地，作业机械可以为挖掘机、压路机、吊车等机械设备，对此本发明实施例不做具体限定。
65.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。