專利名稱：檔位控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及可適用于輪式通井機的各種液力變速器的檔位控制器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，輪式通井機使用的擋位控制器一般采用繼電器和其它觸點式開關(guān)來進行控制，具體地說，是通過繼電器的不同組合來完成檔位的控制。這種使用繼電器組進行檔位控制的技術(shù)在頻繁的換擋過程中，會因操作不當(dāng)而組合出錯誤的離合器組合，例如由于非?？焖俚膿Q擋操作，某組未完全脫離的離合器與剛吸合離合器可能形成錯誤的離合器組合，或者某組離合器沒有完全到位就開始帶負荷，從而造成變速箱損壞。而且，如果某一個繼電器出現(xiàn)故障，就會影響整個檔位的控制，使檔位亂套。同時，這種檔位控制器由于采用接觸式機械開關(guān)元器件，因此不僅會造成控制器的機械磨損，減少其使用壽命，而且繼電器和觸點式開關(guān)等極易在操作過程中產(chǎn)生火花而導(dǎo)致系統(tǒng)的防爆性能較差。除此之外，傳統(tǒng)檔位控制器不能根據(jù)用戶的需要任意調(diào)整換檔延時的時間。傳統(tǒng)檔位控制器的維護性也較差。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，進而提供一種反應(yīng)靈敏、輸出信號穩(wěn)定的檔位控制器。
根據(jù)本實用新型的檔位控制器可包括檔位選擇單元，其包括檔位桿；檔位數(shù)據(jù)檢測單元，與所述檔位桿連接，檢測所述檔位桿的變化，作為檔位數(shù)據(jù)；控制單元，其輸入所述位數(shù)據(jù)檢測單元檢測的所述檔位數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述檔位數(shù)據(jù)輸出檔位選擇信號。
在根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施方式的檔位控制器中，所述檔位數(shù)據(jù)檢測單元可包括紅外線信號發(fā)射裝置；光線遮擋編碼盤，與所述檔位桿連接，并可隨所述檔位桿一起轉(zhuǎn)動；以及紅外傳感部件，所述紅外線信號發(fā)射裝置發(fā)出的紅外線信號通過所述光線遮擋編碼盤后輸出至所述紅外傳感部件。
由于本實用新型采用了可編程控制器來進行控制，因此可以根據(jù)用戶的要求來調(diào)整控制方案。同時，由于本實用新型的檔位數(shù)據(jù)檢測單元采用光線遮擋編碼盤和紅外傳感部件來進行數(shù)據(jù)檢測，因此控制信號的輸出更加穩(wěn)定。


圖1是本實用新型的檔位控制器的組成示意框圖；圖2所示為根據(jù)本實用新型的手動擋位選擇單元的立體示意圖；圖3A所示為本實用新型的手動擋位選擇單元的剖面圖；圖3B所示為本實用新型的手動擋位選擇單元的槽的側(cè)視圖；圖3C為本實用新型的擋位桿的剖視圖；圖3D所示為沿著圖2C中的剖物線A-A看去的擋位桿的剖視圖；圖3E所示為檔位桿位于空擋位置時與槽的側(cè)視截面圖；圖3F所示為擋位桿被鎖住的側(cè)視截面圖；圖4為本實用新型的手動擋位選擇單元的剖視圖；圖5A和5B分別為本實用新型的處于不同檔位的光線遮擋碼盤的示意圖；圖6所示為根據(jù)本實用新型的手動擋位選擇單元和檔位數(shù)據(jù)檢測單元在其嚙合處的截面示意圖；圖7所示為本實用新型的信號流程示意圖。
具體實施方式
下面將參照附圖對本實用新型的檔位控制器進行詳細的描述。
圖1是本實用新型的檔位控制器的結(jié)構(gòu)方框示意圖。如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一個實施方式的檔位控制器包括手動檔位選擇單元10、檔位數(shù)據(jù)檢測單元20、控制單元30和控制信號輸出單元40。
如圖2所示為根據(jù)本實用新型的手動擋位選擇單元10的立體示意圖，圖3A所示為本實用新型的手動擋位選擇單元10的剖面圖。手動擋位選擇單元10主要包括擋位桿11和適于承載擋位桿11的殼12。如圖所示的實施方式中，擋位桿11由橢圓球形物和細長桿構(gòu)成。在本實用新型的優(yōu)選實施方案中，擋位桿11的細長桿為圓形，但在其它的實施方案中可以使用其它任意形狀的桿。在殼12的一側(cè)具有狹長的槽12a，擋位桿11的細長桿通過槽12a延伸進入殼12的內(nèi)部。擋位桿11中具有的小孔111用來固定檔位桿11。
圖3B所示為手動擋位選擇單元10的槽12a的側(cè)視圖，圖3C為擋位桿11的剖視圖。如圖3B所示，在槽12a上下兩側(cè)具有弧形凹陷部分，并在槽12a的中央部分形成圓形部分12a’。擋位桿11的位于槽12a并延伸進入槽12a的上下部分通過切割或其它處理(例如，擠壓)，使得該部分的厚度h小于擋位桿11的截面直徑L，經(jīng)過處理的擋位桿11的剖視圖如圖2C所示。在本實用新型的優(yōu)選實施方案中，檔位桿11經(jīng)過處理的部分的厚度h小于槽12a的高度，檔位桿11的截面直徑L大于槽12a的高度。圓形部分12a’的直徑大于檔位桿11的截面直徑L。沿著圖3C中的剖切線A-A觀察到的擋位桿11的剖視圖如圖3D所示。在空擋位置時，檔位桿11位于圓形部分12a’處，此時，檔位桿11和槽12a的側(cè)視截面圖如圖3E所示，在換檔時，擋位桿11可沿著槽12a左右移動。當(dāng)檔位桿11處于空擋位置，即處于圓形部分12a’處時，可將檔位桿11例如沿著圖3F中的箭頭方向旋轉(zhuǎn)90°后，檔位桿11被卡在圓形部分12a’中，從而達到鎖定檔位桿的目的。此時，檔位桿11和槽12a的側(cè)視截面圖如圖3F所示。
殼12的內(nèi)部具有一個環(huán)形凹槽12b，在凹槽12b中安裝有一個環(huán)狀的柱形凸起127，用于限制檔位桿11的最大撥動位置。檔位桿11穿過在凹槽12b的中心處設(shè)置的半圓形中軸112，并以其為軸心進行水平轉(zhuǎn)動，并帶動將在下面進行描述的光盤遮擋盤23轉(zhuǎn)動。
如圖4所示為根據(jù)本實用新型的檔位數(shù)據(jù)檢測單元的立體示意圖。根據(jù)本實用新型的檔位數(shù)據(jù)檢測單元20包括下殼21、上殼22、光線遮擋碼盤23(如圖5A所示)、2個紅外發(fā)射板和2個紅外接收板(圖中未顯示)。其中，在上殼22和下殼21的兩側(cè)分別具有凹陷部分222。2個紅外發(fā)射板通過常規(guī)的固定方式(如螺絲釘固定)分別固定在上殼22的凹陷部分222的上方，2個紅外接收板分別固定于下殼21的凹陷部分225，與2個紅外發(fā)射板相對。
圖5A和5B分別為本實用新型的處于不同檔位的光線遮擋碼盤的示意圖。如圖所示，本實用新型的光線遮擋碼盤23具有多個通光孔23a，可具有多種組合狀態(tài)。在光線遮擋碼盤23的中心位置具有突出裝置223。突出裝置223的截面為半圓形。在上殼22和下殼21通過位于上殼22的四個角中的固定孔224(例如通過螺栓)接合在一起并與手動檔位選擇單元10進行組合時，光線遮擋碼盤23安裝于下殼21中。突出裝置223突出的一端通過設(shè)置于上殼22中的槽伸出到上殼22的外面。同時，突出裝置223突出的另一端與手動檔位選擇單元10的半圓形中軸112相嚙合，并在相嚙合的位置形成完整的圓形截面，如圖6所示。突出裝置223由半圓形中軸112帶動轉(zhuǎn)動，從而帶動光線遮擋碼盤23轉(zhuǎn)動。
在紅外發(fā)射板的下面設(shè)置有4個紅外燈(圖中未顯示)。這些紅外燈處于一直工作的狀態(tài)并發(fā)射出紅外線。通過多個通光孔23a使紅外燈發(fā)出的紅外線能夠通過光線遮擋編碼盤23射到紅外線接收板上。具體地說，紅外燈發(fā)出的紅外線通過上殼22的孔221到達光線遮擋碼盤23，并通過光線遮擋碼盤23上相對于上述紅外燈處于不同位置的多個通光孔23a。通過了通光孔的紅外線可形成不同的光線組合，并通過下殼21上設(shè)有的與各孔221位置相對應(yīng)的孔(圖中未顯示)到達固定于凹陷部分225中的紅外線接收板。其中，多個通光孔23a相對于上述紅外燈的位置是在檔位切換時，通過擋位桿11沿殼12的一側(cè)的狹長槽12a帶動半圓形中軸112旋轉(zhuǎn)，并進而帶動光線遮擋編碼盤23轉(zhuǎn)動來確定的。在圖5A中所示的光線遮擋編碼盤23為其處于某一時刻位置時的示意圖，在圖5B中所示的光線遮擋編碼盤23為處于另一時刻位置時的示意圖。其中，具有陰影的四個小孔表示通過紅外線的通光孔。多個通光孔23a相對于上述紅外燈的位置不同，則通過多個通光孔23a的紅外線就會形成不同的組合。在不同檔位時，由紅外線接收板接收到的光線組合就不同。紅外線接收板將接收的紅外線信號傳遞到控制單元30，并通過控制單元30來完成檔位控制。各種不同的紅外線組合與檔位的關(guān)系例如可如表1所示。

表1其中，“○”代表有信號，“*”代表無信號。
在表1，當(dāng)在四個紅外傳感器中一號紅外傳感器有信號，其它時紅外傳感器無信號時，表示當(dāng)前位于一擋，當(dāng)二號紅外傳感器有信號，其它時紅外傳感器無信號時，表示當(dāng)前位于二擋，當(dāng)一號和二號紅外傳感器有信號，其它時紅外傳感器無信號時，表示當(dāng)前位于三擋。這些信號組合被保存在控制單元30的存儲單元中。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照附圖及以上說明能夠得到其它的情況，所以在這里不再贅述。
圖7所示為本實用新型的信號流程示意圖。如圖7所示，手動檔位選擇單元10進行換檔操作，引起光線遮擋編碼盤23轉(zhuǎn)動，從而使得紅外接收板通過光線遮擋編碼盤23接收到紅外線發(fā)射板發(fā)出的紅外線信號產(chǎn)生變化。接著，檔位數(shù)據(jù)檢測單元20將采集到的檔位信號傳遞到控制單元30。在本實用新型的一個優(yōu)選實施方式中，控制單元采用可編程控制器(PLC)。通過PLC對檔位數(shù)據(jù)檢測單元20采集到的檔位信號進行運算處理后，由PLC輸出到輸出控制信號輸出單元40，經(jīng)輸出控制信號輸出單元40來控制液力變速器的電磁閥，完成液力變速器的變速。在PLC面板上有檔位輸入指示和檔位輸出指示，通過查閱檔位的組合表對照指示燈就可以清楚檔位情況。通過PLC進行常規(guī)的軟件設(shè)計就能夠根據(jù)用戶要求實現(xiàn)控制方案的調(diào)整。如換檔時延時的時間調(diào)整。同時，檔位可以被任意切換，例如高檔換入低檔、低檔換入高檔、正檔換入倒檔、倒檔換入正檔以及變換時經(jīng)過空檔。PLC輸出的檔位組合如表2所示

表2其中，“○”代表有信號，“*”代表無信號。
換檔延時的時間是通過PLC中的軟件的參數(shù)設(shè)置來進行任意調(diào)整的。例如在PLC程序中，通過PLC語句“單穩(wěn)定時0.01中間005，定時器06，30；2.50秒”將從脫擋到另一個反方向的掛擋時間設(shè)置為2.50秒，通過PLC語句“等于常數(shù)定時器06，10，中間030；1秒”將從脫擋到開始剎車的時間設(shè)置為1秒等。為防止在具體的換檔過程當(dāng)中出現(xiàn)不按操作規(guī)程進行的操作(例如，直接快速從正檔掛到倒檔從而造成變速箱負荷過大，長期這樣，將嚴重磨損變速箱)，通過對調(diào)整后的數(shù)據(jù)進行程序固化或通過智能程序可自動判斷是否存在上述違規(guī)操作。
下面示例性地詳細描述本實用新型的檔位控制器實現(xiàn)檔位選擇的具體操作。當(dāng)手動擋位選擇單元10位于一擋時，通過光線遮擋編碼盤23由紅外線接收板25接收的信號組合為1000。這時，PLC通過控制輸出部分的輸出為0111。當(dāng)旋轉(zhuǎn)手動擋單元10從一擋改變?yōu)槎鯐r，通過光線遮擋編碼盤23的由紅外線接收板25接收的信號組合為0100。這時，PLC檢測到其輸入信號產(chǎn)生了變化，于是對該新的輸入進行計算，并將計算的結(jié)果與原獲取的信號進行比較。在這里需要說明的是，控制單元PLC的工作原理是循環(huán)工作的，即“獲取輸入信號-程序處理-輸出信號-返回獲取輸入信號”，如此循環(huán)工作，原獲取的信號保留在控制單元PLC的存儲器中。通過上述比較得知當(dāng)前的變化是“從一擋變?yōu)槎酢?，于是就輸?101。通過該輸出控制液力變速器的電磁閥來完成從一擋到二擋的變化。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到，參照表2其它任意檔位之間的變化操作與從一擋變化到二擋的操作類似，因此，在這里不再贅述。
以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式，而并非對本實用新型的保護范圍的限定。例如，盡管以紅外線信號的發(fā)送和接收以及紅外線遮擋編碼盤作為檢測擋位變化的擋位數(shù)據(jù)檢測單元的例子，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以設(shè)想出其它的方案來檢測擋位的變化(例如采用接近開關(guān)、機械的開關(guān)等方式，但它們的可靠性和耐用性不如紅外的方式)，并與控制單元相配合，取代傳統(tǒng)的繼電器控制和觸點式開關(guān)，從而很好地實現(xiàn)了快速、安全地切換檔位的目的。因此所有對本實用新型的說明書和附圖中的內(nèi)容做等效技術(shù)、手段等變化，均包含于本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種檔位控制器，其特征在于包括檔位選擇單元，包括檔位桿；檔位數(shù)據(jù)檢測單元，與所述檔位桿連接，檢測所述檔位桿的變化作為檔位數(shù)據(jù)；控制單元，其輸入所述檔位數(shù)據(jù)檢測單元檢測的所述檔位數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述檔位數(shù)據(jù)輸出檔位選擇信號。
2.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述檔位數(shù)據(jù)檢測單元包括紅外線信號發(fā)射裝置；光線遮擋編碼盤，與所述檔位桿連接，并可隨所述檔位桿一起轉(zhuǎn)動；以及紅外傳感部件，所述紅外線信號發(fā)射裝置發(fā)出的紅外線信號通過所述光線遮擋編碼盤后輸出至所述紅外傳感部件。
3.如權(quán)利要求2所述的檔位控制器，其特征在于，所述控制器包括可編程控制器。
4.如權(quán)利要求3所述的檔位控制器，其特征在于，所述光線遮擋編碼盤包括突出裝置，所述檔位選擇單元包括以可轉(zhuǎn)動方式固定所述檔位桿的軸，所述突出裝置與所述軸相接合并可隨所述軸一起轉(zhuǎn)動。
5.如權(quán)利要求4所述的檔位控制器，其特征在于，所述突出裝置的軸具有橫截面為半圓形的部分，所述檔位選擇單元的軸具有橫截面為半圓形的部分，所述突出裝置的軸的半圓形部分的水平面與所述檔位選擇單元的軸的半圓形部分的水平面相接合。
6.如前述任一項權(quán)利要求所述的檔位控制器，其特征在于，在所述檔位選擇單元的側(cè)面形成有用于使所述檔位桿移動的槽，所述槽具有圓形凹陷部分。
7.如權(quán)利要求6所述的檔位控制器，其特征在于，所述檔位桿具有厚度小于其截面直徑并小于所述槽高度的部分，所述檔位桿的截面直徑大于所述槽的高度，所述圓形凹陷部分的截面直徑大于所述檔位桿的截面直徑。
專利摘要本實用新型公開了一種檔位控制器，其特征在于，檔位選擇單元，包括檔位桿；檔位數(shù)據(jù)檢測單元，與所述檔位桿連接，檢測所述檔位桿的變化作為檔位數(shù)據(jù)；控制單元，其輸入所述檔位數(shù)據(jù)檢測單元檢測的所述檔位數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述檔位數(shù)據(jù)輸出檔位選擇信號。采用本實用新型的檔位控制器，可根據(jù)用戶的要求來調(diào)整控制方案，控制信號的輸出更加穩(wěn)定。
文檔編號F16H63/42GK2839748SQ20052010618
公開日2006年11月22日 申請日期2005年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者何新懷, 薛自影, 陳新民 申請人:何新懷, 薛自影