專利名稱：換擋控制裝置、換擋控制方法、變速箱和工程機械的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工程機械傳動領域，具體而言，涉及換擋控制裝置、換擋控制方法、變速箱和工程機械。
背景技術：
在工程機械傳動系統(tǒng)中，通常設置了動カ換擋變速箱，主要是通過液壓控制多片離合器在帶負載狀態(tài)下的接合與脫離，選通不同的嚙合關系齒輪系，使變速箱的傳動比和輸出軸的旋轉方向發(fā)生改變，從而改變速度和行駛方向(前進或后退)。工程機械工作環(huán)境較復雜，尤其像平地機、裝載機、機械式壓路機等使用變速箱傳動的設備エ況多為反復前進或后退，故需頻繁換擋，為了滿足換擋響應快速、動カ交接平順的換擋要求，則換擋性能對離合器的動カ傳遞性能具有高度依賴性。 其次，由于離合器使用時間長、使用頻率高等造成離合器磨損，且離合器本身存在制造誤差，造成產品不一致的問題，此類問題造成離合器動カ傳遞性能降低，換擋響應較慢，動カ交接不平順，會對換擋品質造成影響。綜上，常規(guī)的換擋控制方法已經很難滿足換擋響應快速、動カ交接平順、摩擦片的滑摩做功少等換擋控制要求。因此，需要一種新的進行換擋控制的技術方案，能夠克服離合器的制造誤差或使用磨損所造成的動カ傳遞性能降低的問題，隨時保證換擋響應快速、動カ交接平順，同時還能夠減少離合器中產生的滑動摩擦，以減少離合器的磨損。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種新的進行換擋控制的技術方案，能夠克服離合器的制造誤差或使用磨損所造成的動カ傳遞性能降低的問題，隨時保證換擋響應 快速、動カ交接平順，同時還能夠減少離合器中產生的滑動摩擦，以減少離合器的磨損。有鑒于此，本發(fā)明提供ー種換擋控制裝置，包括轉速檢測單元，用于實時檢測變速箱中的多個軸的轉速；控制單元，連接至轉速檢測單元，用于在進行換擋時，從所述多個軸中選擇兩個軸，其中，換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器用于控制所述兩個軸間的傳動，根據所述兩個軸的轉速得到所述兩個軸間的轉速比，將兩個軸間的轉速比與固定傳動比持續(xù)進行比較，取得二者一致時的時間點，作為所述離合器中滑動摩擦的實際結束時間，在所述實際結束時間與預定的滑動摩擦的標準結束時間存在差值時，確定需調整所述離合器中摩擦元件的工作壓カ；所述調整執(zhí)行單元，連接至所述控制単元，用于調整所述摩擦元件的工作壓カ。在該技術方案中，可以準確捕捉滑動摩擦完成的時間點，如果該時間相對于標準結束時間有所差異，就說明離合器存在制造缺陷或使用磨損，此時如果按傳統(tǒng)方式對摩擦元件施加壓カ必然是不及時的，會造成換擋響應慢、動カ交接不平順等問題，所以本方案可以適度提前施加壓カ的時間，以及適度增大每個施カ時間上的施加的壓力，就可以提前使得壓カ到達最高值的時間以完成換擋操作，這正好彌補了滑動摩擦做功時間長帶來的延遲，最終使得總換擋時間符合標準，滿足了換擋響應快速、動カ交接平順等換擋要求。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，所述控制単元根據所述差值計算出所述摩擦元件的工作壓カ的壓カ大小和/或所述摩擦元件的工作壓カ的作用時間，所述調整執(zhí)行單元按所述壓カ大小和/或作用時間調整所述摩擦元件的工作壓力。在該技術方案中，為了實現(xiàn)精確的換擋控制，可以根據差值具體計算出施加壓カ的時間以及每個時間點上所施加的壓カ大小，可以保證對換擋操作的調整更加準確有效。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，還包括換擋檢測單元，連接至所述控制単元，用于實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的工作信號，所述控制単元根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。在該技術方案中，換擋檢測單元可以檢測駕駛員手動選擇的擋位，可以根據當前油門大小確定自動換擋后的擋位，而該擋位下所有需動作的離合器都是確定的，進ー步就 容易選取傳動受離合器控制的兩根軸，來準確判斷滑動摩擦何時完成。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，所述轉速檢測單元包括在所述多個軸上設置的速度傳感器，用于檢測所述多個軸的轉速。在該技術方案中，速度傳感器設置簡單，可實施性強，能夠準確地檢測到轉速信號，來完成故障診斷。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，所述轉速檢測單元包括發(fā)動機檢測單元，用于檢測發(fā)動機的轉速以作為所述多個軸中輸入軸的轉速，以及在所述多個軸中除所述輸入軸外的剰余軸上設置的速度傳感器，用于檢測多個軸中除所述剩余軸的轉速。在該技術方案中，由于輸入軸的轉速可以直接由發(fā)動機得到，可以減少ー個速度傳感器的設置。本發(fā)明還提供ー種換擋控制方法，包括步驟202，實時檢測變速箱中的多個軸的轉速；步驟204，在進行換擋時，從所述多個軸中選擇兩個軸，其中，換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器用于控制所述兩個軸間的傳動；步驟206，根據所述兩個軸的轉速得到所述兩個軸間的轉速比，將兩個軸間的轉速比與固定傳動比持續(xù)進行比較，取得二者一致時的時間點，作為所述離合器中滑動摩擦的實際結束時間；步驟208，在所述實際結束時間與預定的滑動摩擦的標準結束時間存在差值時，調整所述離合器中摩擦元件的工作壓カ。在該技術方案中，可以準確捕捉滑動摩擦完成的時間點，如果該時間相對于標準結束時間有所差異，就說明離合器存在制造缺陷或使用磨損，此時如果按傳統(tǒng)方式對摩擦元件施加壓カ必然是不及時的，會造成換擋響應慢、動カ交接不平順等問題，所以本方案可以適度提前施加壓カ的時間，以及適度增大每個施カ時間上的施加的壓力，就可以提前使得壓カ到達最高值的時間以完成換擋操作，這正好彌補了滑動摩擦做功時間長帶來的延遲，最終使得總換擋時間符合標準，滿足了換擋響應快速、動カ交接平順等換擋要求。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，所述步驟208具體包括根據所述差值計算出所述摩擦元件的工作壓カ的壓カ大小和/或所述摩擦元件的工作壓カ的作用時間，并按所述壓カ大小和/或作用時間調整所述摩擦元件的工作壓力。
在該技術方案中，為了實現(xiàn)精確的換擋控制，可以根據差值具體計算出施加壓カ的時間以及每個時間點上所施加的壓カ大小，可以保證對換擋操作的調整更加準確有效。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，在所述步驟204之前，還包括實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的工作信號，根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。在該技術方案中，可以檢測駕駛員手動選擇的擋位，可以根據當前油門大小確定自動換擋后的擋位，而該擋位下所有需動作的離合器都是確定的，進ー步就容易選取傳動受離合器控制的兩根軸，來準確判斷滑動摩擦何時完成。本發(fā)明還提供ー種換擋控制裝置，包括控制單元，用于在進行換擋時，選擇需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的多個離合器，根據所述多個離合器的功能不同，確定所述多個離合器進入接合狀態(tài)和/或脫離狀態(tài)的先后順序；調整執(zhí)行単元，連接至所述控制単元，用于按所述先后順序調整所述多個離合器進入接合狀態(tài)和/·或脫離狀態(tài)。在該技術方案中，由于在每個擋位進行動作的離合器的作用都不相同，有的離合器用于改變行駛方向，有的離合器用于提升或降低行駛作用，每個離合器對應的軸在換擋時的速度改變程度是不同的，這就決定了離合器在換擋時是否容易受到沖擊，接合時產生滑動摩擦的時間長短也不同，本方案可以根據離合器的作用不同，預先判斷出其在換擋時是否容易受到沖擊，并控制不容易受到沖擊的離合器先接合，容易被受到沖擊的離合器后接合，這就可以使得換擋時造成總沖擊合理分擔到各個離合器，進ー步也就保證各個離合器的滑動摩擦做功也平均分配，不會造成個別離合器由于過長時間的滑動摩擦而磨損較快。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，還包括換擋檢測單元，連接至所述控制単元，用于實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的工作信號，所述控制単元根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。在該技術方案中，換擋檢測單元可以檢測駕駛員手動選擇的擋位，可以根據當前油門大小確定自動換擋后的擋位，而該擋位下所有需動作的離合器都是確定的，進ー步就容易選取傳動受離合器控制的兩根軸，來準確判斷滑動摩擦何時完成。本發(fā)明還提供ー種換擋控制方法，包括步驟402，在進行換擋時，選擇需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的多個離合器；步驟404，根據所述多個離合器的功能不同，調整所述多個離合器進入接合狀態(tài)和/或脫離狀態(tài)的先后順序。在該技術方案中，由于在每個擋位進行動作的離合器的作用都不相同，有的離合器用于改變行駛方向，有的離合器用于提升或降低行駛作用，每個離合器對應的軸在換擋時的速度改變程度是不同的，這就決定了離合器在換擋時是否容易受到沖擊，接合時產生滑動摩擦的時間長短也不同，本方案可以根據離合器的作用不同，預先判斷出其在換擋時是否容易受到沖擊，并控制不容易受到沖擊的離合器先接合，容易被受到沖擊的離合器后接合，這就可以使得換擋時造成總沖擊合理分擔到各個離合器，進ー步也就保證各個離合器的滑動摩擦做功也平均分配，不會造成個別離合器由于過長時間的滑動摩擦而磨損較快。
在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，在所述步驟404之前，還包括實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的工作信號，根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。在該技術方案中，換擋檢測單元可以檢測駕駛員手動選擇的擋位，可以根據當前油門大小確定自動換擋后的擋位，而該擋位下所有需動作的離合器都是確定的，進ー步就容易選取傳動受離合器控制的兩根軸，來準確判斷滑動摩擦何時完成。本發(fā)明還提供一種變速箱，包括如上述的換擋控制裝置。在該技術方案中，只要工程機械 的傳動系統(tǒng)中采用了本方案提供的變速箱，都可以保證換擋響應快速、動カ交接平順，且變速箱中離合器不易磨損，保證變速箱的使用壽命延長。本發(fā)明還提供ー種工程機械，包括如上述的換擋控制裝置。在該技術方案中，用戶在使用本方案提供的工程機械時，即便是長期駕駛，也不會出現(xiàn)離合器的制造誤差或使用磨損所造成的動カ傳遞性能降低的問題，保證用戶的使用體驗。包括平地機、裝載機、推土機、機械壓路機。綜上，通過本發(fā)明實現(xiàn)的換擋控制裝置、換擋控制方法、變速箱和工程機械，能夠克服離合器的制造誤差或使用磨損所造成的動カ傳遞性能降低的問題，隨時保證換擋響應快速、動カ交接平順，同時還能夠減少離合器中產生的滑動摩擦，以減少離合器的磨損。


圖I是根據本發(fā)明的一個實施例的換擋控制裝置的框圖；圖2是根據本發(fā)明的一個實施例的換擋控制方法的流程圖；圖3是根據本發(fā)明的一個實施例的換擋控制裝置的框圖；圖4是根據本發(fā)明的一個實施例的換擋控制方法的流程圖；圖5是根據本發(fā)明的一個實施例的變速箱的框圖；圖6是根據本發(fā)明的一個實施例的工程機械的框圖；圖7是工程機械變速箱中的傳動示意圖；圖8是根據本發(fā)明的一個實施例的換擋控制裝置的示意圖；圖9是根據本發(fā)明的一個實施例的換擋控制裝置實現(xiàn)的換擋曲線示意圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行進一歩的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實施例的限制。圖I是根據本發(fā)明的一個實施例的換擋控制裝置的框圖。如圖I所示，本發(fā)明提供ー種換擋控制裝置100，包括轉速檢測單元102，用于實時檢測變速箱中的多個軸的轉速；控制單元104，連接至轉速檢測單元102，用于在進行換擋時，從所述多個軸中選擇兩個軸，其中，換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器用于控制所述兩個軸間的傳動，根據所述兩個軸的轉速得到所述兩個軸間的轉速比，將兩個軸間的轉速比與固定傳動比持續(xù)進行比較，取得ニ者一致時的時間點，作為所述離合器中滑動摩擦的實際結束時間，在所述實際結束時間與預定的滑動摩擦的標準結束時間存在差值時，確定需調整所述離合器中摩擦元件的工作壓力；所述調整執(zhí)行單元106，連接至所述控制単元104，用于調整所述摩擦元件的工作壓力。在該技術方案中，可以準確捕捉滑動摩擦完成的時間點，如果該時間相對于標準結束時間有所差異，就說明離合器存在制造缺陷或使用磨損，此時如果按傳統(tǒng)方式對摩擦元件施加壓カ必然是不及時的，會造成換擋響應慢、動カ交接不平順等問題，所以本方案可以適度提前施加壓カ的時間，以及適度增大每個施カ時間上的施加的壓力，就可以提前使得壓カ到達最高值的時間以完成換擋操作，這正好彌補了滑動摩擦做功時間長帶來的延遲，最終使得總換擋時間符合標準，滿足了換擋響應快速、動カ交接平順等換擋要求。在上述任一技術方案中，所述控制単元104根據所述差值計算出所述摩擦元件的工作壓カ的壓カ大小和/或所述摩擦元件的工作壓カ的作用時間，所述調整執(zhí)行單元106 按所述壓カ大小和/或作用時間調整所述摩擦元件的工作壓力。在該技術方案中，為了實現(xiàn)精確的換擋控制，可以根據差值具體計算出施加壓カ的時間以及每個時間點上所施加的壓カ大小，可以保證對換擋操作的調整更加準確有效。在上述任一技術方案中，還包括換擋檢測單元108，連接至所述控制単元104，用于實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的工作信號，所述控制単元104根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。在該技術方案中，換擋檢測單元可以檢測駕駛員手動選擇的擋位，可以根據當前油門大小確定自動換擋后的擋位，而該擋位下所有需動作的離合器都是確定的，進ー步就容易選取傳動受離合器控制的兩根軸，來準確判斷滑動摩擦何時完成。在上述任一技術方案中，所述轉速檢測單元102包括在所述多個軸上設置的速度傳感器1022，用于檢測所述多個軸的轉速。在該技術方案中，速度傳感器設置簡單，可實施性強，能夠準確地檢測到轉速信號，來完成故障診斷。在上述任一技術方案中，所述轉速檢測單元102包括發(fā)動機檢測單元1024，用于檢測發(fā)動機的轉速以作為所述多個軸中輸入軸的轉速，以及在所述多個軸中除所述輸入軸外的剰余軸上設置的速度傳感器1022，用于檢測多個軸中除所述剩余軸的轉速。在該技術方案中，由于輸入軸的轉速可以直接由發(fā)動機得到，可以減少ー個速度傳感器的設置。圖2是根據本發(fā)明的一個實施例的換擋控制方法的流程圖。如圖2所示，本發(fā)明還提供ー種換擋控制方法，包括步驟202，實時檢測變速箱中的多個軸的轉速；步驟204，在進行換擋時，從所述多個軸中選擇兩個軸，其中，換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器用于控制所述兩個軸間的傳動；步驟206，根據所述兩個軸的轉速得到所述兩個軸間的轉速比，將兩個軸間的轉速比與固定傳動比持續(xù)進行比較，取得二者一致時的時間點，作為所述離合器中滑動摩擦的實際結束時間；步驟208，在所述實際結束時間與預定的滑動摩擦的標準結束時間存在差值時，調整所述離合器中摩擦元件的工作壓カ。在該技術方案中，可以準確捕捉滑動摩擦完成的時間點，如果該時間相對于標準結束時間有所差異，就說明離合器存在制造缺陷或使用磨損，此時如果按傳統(tǒng)方式對摩擦元件施加壓カ必然是不及時的，會造成換擋響應慢、動カ交接不平順等問題，所以本方案可以適度提前施加壓カ的時間，以及適度增大每個施カ時間上的施加的壓力，就可以提前使得壓カ到達最高值的時間以完成換擋操作，這正好彌補了滑動摩擦做功時間長帶來的延遲，最終使得總換擋時間符合標準，滿足了換擋響應快速、動カ交接平順等換擋要求。在上述任一技術方案中，所述步驟208具體包括根據所述差值計算出所述摩擦元件的工作壓カ的壓カ大小和/或所述摩擦元件的工作壓カ的作用時間，并按所述壓カ 大小和/或作用時間調整所述摩擦元件的工作壓力。在該技術方案中，為了實現(xiàn)精確的換擋控制，可以根據差值具體計算出施加壓カ的時間以及每個時間點上所施加的壓カ大小，可以保證對換擋操作的調整更加準確有效。在上述任一技術方案中，在所述步驟204之前，還包括實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的工作信號，根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。在該技術方案中，可以檢測駕駛員手動選擇的擋位，可以根據當前油門大小確定自動換擋后的擋位，而該擋位下所有需動作的離合器都是確定的，進ー步就容易選取傳動受離合器控制的兩根軸，來準確判斷滑動摩擦何時完成。圖3是根據本發(fā)明的一個實施例的換擋控制裝置的框圖。如圖3所示，本發(fā)明還提供ー種換擋控制裝置300，包括控制單元302，用于在進行換擋時，選擇需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的多個離合器，根據所述多個離合器的功能不同，確定所述多個離合器進入接合狀態(tài)和/或脫離狀態(tài)的先后順序；調整執(zhí)行単元304，連接至所述控制単元302，用于按所述先后順序調整所述多個離合器進入接合狀態(tài)和/或脫離狀態(tài)。在該技術方案中，由于在每個擋位進行動作的離合器的作用都不相同，有的離合器用于改變行駛方向，有的離合器用于提升或降低行駛作用，每個離合器對應的軸在換擋時的速度改變程度是不同的，這就決定了離合器在換擋時是否容易受到沖擊，接合時產生滑動摩擦的時間長短也不同，本方案可以根據離合器的作用不同，預先判斷出其在換擋時是否容易受到沖擊，并控制不容易受到沖擊的離合器先接合，容易被受到沖擊的離合器后接合，這就可以使得換擋時造成總沖擊合理分擔到各個離合器，進ー步也就保證各個離合器的滑動摩擦做功也平均分配，不會造成個別離合器由于過長時間的滑動摩擦而磨損較快。在上述任一技術方案中，還包括換擋檢測單元306，連接至所述控制単元302，用于實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的工作信號，所述控制単元302根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。在該技術方案中，換擋檢測單元可以檢測駕駛員手動選擇的擋位，可以根據當前油門大小確定自動換擋后的擋位，而該擋位下所有需動作的離合器都是確定的，進ー步就容易選取傳動受離合器控制的兩根軸，來準確判斷滑動摩擦何時完成。圖4是根據本發(fā)明的一個實施例的換擋控制方法的流程圖。如圖4所示，本發(fā)明還提供ー種換擋控制方法，包括步驟402，在進行換擋時，選擇需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的多個離合器；步驟404，根據所述多個離合器的功能不同，調整所述多個離合器進入接合狀態(tài)和/或脫離狀態(tài)的先后順序。在該技術方案中，由于在每個擋位進行動作的離合器的作用都不相同，有的離合器用于改變行駛方向，有的離合器用于提升或降低行駛作用，每個離合器對應的軸在換擋時的速度改變程度是不同的，這就決定了離合器在換擋時是否容易受到沖擊，接合時產生滑動摩擦的時間長短也不同，本方案可以根據離合器的作用不同，預先判斷出其在換擋時是否容易受到沖擊，并控制不容易受到沖擊的離合器先接合，容易被受到沖擊的離合器后接合，這就可以使得換擋時造成總沖擊合理分擔到各個離合器，進ー步也就保證各個離合器的滑動摩擦做功也平均分配，不會造成個別離合器由于過長時間的滑動摩擦而磨損較 快。在上述任一技術方案中，在所述步驟404之前，還包括實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的工作信號，根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。在該技術方案中，換擋檢測單元可以檢測駕駛員手動選擇的擋位，可以根據當前油門大小確定自動換擋后的擋位，而該擋位下所有需動作的離合器都是確定的，進ー步就容易選取傳動受離合器控制的兩根軸，來準確判斷滑動摩擦何時完成。圖5是根據本發(fā)明的一個實施例的變速箱的框圖。如圖5所示,本發(fā)明還提供一種變速箱500,包括換擋控制裝置502。本實施例中的換擋控制裝置502可以是如圖I實施例提供的換擋控制裝置100和/或圖3實施例提供的換擋控制裝置300。在該技術方案中，只要工程機械的傳動系統(tǒng)中采用了本方案提供的變速箱，都可以保證換擋響應快速、動カ交接平順，且變速箱中離合器不易磨損，保證變速箱的使用壽命延長。圖6是根據本發(fā)明的一個實施例的工程機械的框圖。如圖6所示，本發(fā)明還提供ー種工程機械600，包括換擋控制裝置602。本實施例中的換擋控制裝置602可以是如圖I實施例提供的換擋控制裝置100和/或圖3實施例提供的換擋控制裝置300。包括平地機、裝載機、推土機、機械壓路機。在該技術方案中，用戶在使用本方案提供的工程機械時，即便是長期駕駛，也不會出現(xiàn)離合器的制造誤差或使用磨損所造成的動カ傳遞性能降低的問題，保證用戶的使用體驗。以下將通過實施例詳細說明本發(fā)明的技術方案。為解決背景技術中提到的技術問題，本發(fā)明的一個實施例中，公開了ー種基于多軸轉速監(jiān)測的換擋控制裝置，針對動力換擋變速箱的換擋控制，原理為在不同擋位傳動系組合模式下，各擋位變速箱齒輪的傳動比固定，通過監(jiān)測多軸轉速，即可得到不同擋位下多軸的轉速比，通過比較該轉速比與相應擋位下變速箱齒輪的固有傳動比，當二者一致的時亥IJ，以此判斷離合器由滑動摩擦開始做功到做功結束，并捕捉該瞬間時刻，對此參數(shù)進行在線優(yōu)化；同樣，基于不同擋位下的多軸轉速預測，可以預先調節(jié)多軸間動力交接方式，以達到不同擋位的車速下匹配相應的轉軸速度；這樣基于多軸轉速監(jiān)測的換擋專家控制系統(tǒng)可以減少換擋品質對離合器動カ傳動性能的依賴性，又可以在不同擋位的車速下合理匹配轉軸速度，保護變速箱、發(fā)動機和離合器等傳動系統(tǒng)裝置。本實施的技術方案詳細說明如下對于定軸式動力換擋變速箱，通過多組大小不同的外嚙合的齒輪組合，可以實現(xiàn)不同的行駛速度與行駛方向(前進或后退)。如圖7所示，C1-C8為離合器，1-16為齒輪。軸A為輸入軸，其上沒有配置離合器；軸E為輸出軸,配置離合器C7和C8 ;其余軸B、軸C、軸D上分別配置離合器Cl和C2、C3和C4、C5和C6。實施方式一如圖8所示，本實施例中提供的換擋專家控制裝置800包括 轉速檢測單元802，檢測變速箱中多個軸的轉速。轉速檢測單元802包括在變速箱各軸上設置的轉速傳感器8022，其中軸A與發(fā)動機相連，可以直接獲取發(fā)動機轉速得到軸A轉速(可以利用傳感器8022檢測發(fā)動機的轉軸速度，也可以利用相當于讀取接ロ的發(fā)動機檢測單元8024從工程機械的系統(tǒng)中讀取發(fā)動機轉速)，其余四根軸分別通過轉速傳感器8022獲取信號以實現(xiàn)多軸轉速的監(jiān)測，控制単元804通過分析計算可得到各軸的轉速。控制單元804,連接至所述轉速檢測單元802,具體包括外參數(shù)獲取單元，獲取轉速檢測單元802檢測到的轉速信號；專家系統(tǒng)8044，決定了在不同條件下調整換擋參數(shù)的方式；推理機8046，根據所述多個軸中兩個軸間(換擋時進行動作的離合器必須影響該兩軸間的傳動，通過檢測用戶的手動換擋命令，或檢測油門大小確定自動換擋后的檔位，容易確定哪些離合器進行動作，也就明確了需要檢測哪兩根軸的轉速)的轉速比，并將所述兩個軸間的轉速比和固定傳動比(根據齒輪傳動原理可知，嚙合傳動的兩齒輪轉速比與其齒數(shù)成反比，傳動的各組嚙合的齒輪得到的傳動比固定，由此可以得知各擋位對應的傳動比是固定的，由于其為固定值，所以可以作為已知量預先存儲到控制単元804中)進行比較，當ニ者一致吋，則判定離合器由滑動摩擦開始做功到做功結束，捕捉此瞬間時刻并標記，則并從該時刻起増加換擋曲線的斜率，則實現(xiàn)了智能優(yōu)化換擋參數(shù)，減少換擋時間與換擋行程，提高換擋性能；解釋器8048，將換擋參數(shù)優(yōu)化的命令，以執(zhí)行単元806可執(zhí)行的方式發(fā)送至執(zhí)行單元806。執(zhí)行單元806，控制ー個或多個裝置來調整換擋參數(shù)。在這里，執(zhí)行單元806可以是壓カ調節(jié)器，進行優(yōu)化的換擋參數(shù)主要包括施加在離合器的摩擦元件(摩擦片)上的壓カ的施力時間，以及在每個施力時間點上的壓カ的大小，具體可以如圖9所示。在圖9中，橫軸為時間，縱軸為摩擦元件上単位面積的壓力，假設在換擋過程中，離合器C3脫離，與其對應的另ー個離合器C4接合，在兩離合器正常工作的情況下，離合器C3的摩擦元件上的壓カ變化如曲線Xl所示，離合器C4的摩擦元件上的壓カ變化可以如X2所示。由于離合器C4存在制造誤差或磨損嚴重，導致滑動摩擦完成時間延遲，而對摩擦元件施加壓カ是在滑動摩擦完成后的一段時間才開始，這就導致整個換擋操作延時完成。本實施例中，解釋器8048可以根據滑動摩擦完成的實際時間與標準結束時間的差異，調節(jié)施加壓カ的開始時間，則換擋曲線變化如X3所示，或調節(jié)每時間點上的壓カ大小，則換擋曲線變化如X4所示，都可以使摩擦元件的壓力盡早達到最大值，以盡快完成換擋操作。實際上可以同時調節(jié)壓カ和壓力作用時間，產生的換擋曲線也不限于X3和X4，只要提早將壓カ提升至最大即可。這就保證換擋響應快速，動カ交接平滑。另外，雖然本實施例中只對離合器C4的換擋曲線進行了調節(jié)，實際上同樣可以對進行脫離的離合器C3的換擋曲線進行調節(jié)，調節(jié)過程與離合器C4類似。執(zhí)行單元806對離合器壓カ的控制方式，視離合器的類型而定，例如，如果離合器是電磁閥，則可以控制電磁閥的得電或失電，來完成對離合器摩擦元件的壓カ控制。執(zhí)行單元806還可以調節(jié)其他換擋參數(shù)，來優(yōu)化換擋過程。實施方式ニ 由于不同擋位的車速下，會匹配一組相應的轉軸速度，控制單元804還可以調節(jié) 多軸之間動カ交接方式，就是換擋時不同離合器的接合順序或脫離順尋，即通過軟件程序實現(xiàn)沖擊或負載合理分配到不同擋位組合的離合器中，實現(xiàn)沖擊或負載較大的離合器后結合，使得該離合器有足夠的時間來消耗能量，同時可以避免個別離合器受載磨損嚴重的現(xiàn)象。具體可以根據圖8，假設換擋后需要進行接合的離合器包括C4、C7 (通過檢測用戶的手動換擋命令，或檢測油門大小確定自動換擋后的檔位，容易確定哪些離合器進行動作)，其中離合器C4用于改變當前車速快慢，C7用于改變當前行駛方向。假設由于離合器C4和C7的功能不同，在換擋后離合器C7對應的軸的速度變化更大，可以判斷離合器C7在換擋時更容易受到沖擊，這時就可以優(yōu)先將C4接合，再將C7接合，這樣離合器C4首先承擔沖擊，進行滑動摩擦做功，離合器C7后接合，分擔到的沖擊已經減小，實現(xiàn)的滑動摩擦做功也相對于傳統(tǒng)方式要小，可以有效地將負載和沖擊分配到不同離合器上，并防止某離合器磨損嚴重。另外，除了控制離合器的接合先后順序，本實施例的技術方案同樣可以控制離合器的脫離順序。通過以上的技術方案，既可以實現(xiàn)不同擋位的車速下匹配相應的轉軸速度，保證換擋品質，還可以保護變速箱、發(fā)動機和離合器等傳動系統(tǒng)裝置。綜上所述，這兩個實施方式均可實現(xiàn)在換擋期間，通過本實施例的技術方案調節(jié)換擋參數(shù)，在線優(yōu)化換擋離合器動カ傳遞性能，實現(xiàn)不同擋位的車速下匹配相應的轉軸速度，保證換擋品質，同時保護傳動系統(tǒng)裝置。綜上所述，通過本發(fā)明的技術方案，通過設置轉速傳感器實現(xiàn)多軸轉速監(jiān)測，簡單易以實現(xiàn)；該定軸式動カ換擋變速箱為多軸傳動，軸A為輸入軸，與發(fā)動機相連，在此結構上進行演變(如液カ變矩器、增減軸數(shù)等)是本領域技術人員容易想到的；本發(fā)明中的傳感器安裝的位置、與數(shù)目與組合變動，均可以靈活進行設置；基于本發(fā)明技術方案的工程機械，如平地機、裝載機、推土機、機械壓路機使用變速箱傳動的設備，都在本發(fā)明的保護范圍之內。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.ー種換擋控制裝置，其特征在于，包括 轉速檢測單元，用于實時檢測變速箱中的多個軸的轉速； 控制單元，連接至所述轉速檢測單元，用于在進行換擋時，從所述多個軸中選擇兩個軸，其中，換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器用于控制所述兩個軸間的傳動，根據所述兩個軸的轉速得到所述兩個軸間的轉速比，將所述兩個軸間的轉速比與固定傳動比持續(xù)進行比較，取得二者一致時的時間點，作為所述離合器中滑動摩擦的實際結束時間，在所述實際結束時間與預定的滑動摩擦的標準結束時間存在差值時，確定需調整所述離合器中摩擦元件的工作壓カ； 所述調整執(zhí)行單元，連接至所述控制単元，用于調整所述摩擦元件的工作壓カ。
2.根據權利要求I所述的換擋控制裝置，其特征在于，所述控制単元根據所述差值計算出所述摩擦元件的工作壓カ的壓カ大小和/或所述摩擦元件的工作壓カ的作用時間，所述調整執(zhí)行單元按所述壓カ大小和/或作用時間調整所述摩擦元件的工作壓力。
3.根據權利要求I所述的換擋控制裝置，其特征在于，還包括 換擋檢測單元，連接至所述控制単元，用于實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的エ作信號，所述控制単元根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的換擋控制裝置，其特征在于，所述轉速檢測單元包括 在所述多個軸上設置的速度傳感器，用于檢測所述多個軸的轉速。
5.根據權利要求I至3中任一項所述的換擋控制裝置，其特征在于，所述轉速檢測單元包括 發(fā)動機檢測單元，用于檢測發(fā)動機的轉速以作為所述多個軸中輸入軸的轉速，以及 在所述多個軸中除所述輸入軸外的剰余軸上設置的速度傳感器，用于檢測多個軸中所述剩余軸的轉速。
6.ー種換擋控制方法，其特征在于，包括 步驟202，實時檢測變速箱中的多個軸的轉速； 步驟204，在進行換擋時，從所述多個軸中選擇兩個軸，其中，換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器用于控制所述兩個軸間的傳動； 步驟206，根據所述兩個軸的轉速得到所述兩個軸間的轉速比，將兩個軸間的轉速比與固定傳動比持續(xù)進行比較，取得二者一致時的時間點，作為所述離合器中滑動摩擦的實際結束時間； 步驟208，在所述實際結束時間與預定的滑動摩擦的標準結束時間存在差值時，調整所述離合器中摩擦元件的工作壓カ。
7.根據權利要求6所述的換擋控制方法，其特征在于，所述步驟208具體包括 根據所述差值計算出所述摩擦元件的工作壓カ的壓カ大小和/或所述摩擦元件的エ作壓カ的作用時間，并按所述壓カ大小和/或作用時間調整所述摩擦元件的工作壓力。
8.根據權利要求6所述的換擋控制方法，其特征在于，在所述步驟204之前，還包括 實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的工作信號，根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。
9.ー種換擋控制裝置，其特征在于，包括 控制單元，用于在進行換擋時，選擇需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的多個離合器，根據所述多個離合器的功能不同，確定所述多個離合器進入接合狀態(tài)和/或脫離狀態(tài)的先后順序； 調整執(zhí)行単元，連接至所述控制単元，用于按所述先后順序調整所述多個離合器進入接合狀態(tài)和/或脫離狀態(tài)。
10.根據權利要求9所述的換擋控制裝置，其特征在于，還包括 換擋檢測單元，連接至所述控制単元，用于實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的エ作信號，所述控制単元根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。
11.ー種換擋控制方法，其特征在于，包括 步驟402，在進行換擋時，選擇需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的多個離合器； 步驟404，根據所述多個離合器的功能不同，調整所述多個離合器進入接合狀態(tài)和/或脫離狀態(tài)的先后順序。
12.根據權利要求11所述的換擋控制方法，其特征在于，在所述步驟404之前，還包括 實時檢測所述變速箱外部的特定裝置的工作信號，根據所述工作信號判斷是否正在進行換擋，以及確定換擋過程中需由脫離狀態(tài)進入接合狀態(tài)和/或需由接合狀態(tài)進入脫離狀態(tài)的離合器。
13.一種變速箱，其特征在于，包括 根據權利要求I至5中任一項所述的換擋控制裝置，和/或根據權利要求9或10所述的換擋控制裝置。
14.ー種工程機械，其特征在于，包括 根據權利要求I至5中任一項所述的換擋控制裝置，和/或根據權利要求9或10所述的換擋控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供換擋控制裝置、換擋控制方法、變速箱和工程機械，換擋控制裝置可以包括轉速檢測單元，用于實時檢測變速箱中的多個軸的轉速；控制單元，連接至轉速檢測單元，通知調整執(zhí)行單元調整所述離合器中摩擦元件的工作壓力；所述調整執(zhí)行單元，連接至所述控制單元，用于調整所述摩擦元件的工作壓力。通過本發(fā)明的技術方案，可以滿足換擋響應快速、動力交接平順等換擋要求。
文檔編號F16H59/46GK102720833SQ20121021367
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權日2012年6月26日
發(fā)明者李志勇, 符溪, 馬嬌 申請人:三一重工股份有限公司