CN101782145A - 一种工程机械及其挡位控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挡位控制装置，用于工程机械，包括挡位选择器和换挡电磁阀，还包括与所述换挡电磁阀数量相同的继电器，各所述继电器的控制端分别接于所述挡位选择器输出端的各输出支路，各所述继电器的输出端分别接于各所述换挡电磁阀的受控支路。该装置在电路上实现了对挡位选择器的保护，可避免挡位选择器在使用过程中出现烧损现象，进而避免乱挡或者无挡故障的出现。本发明还公开了一种包括上述挡位控制装置的工程机械。

Description

一种工程机械及其挡位控制装置

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种用于工程机械的挡位控制装置。本发明还涉及包括上述挡位控制装置的工程机械。

背景技术

由于工程机械作业对象复杂、换挡操纵频繁、驾驶员劳动强度大，因此其换挡操纵不断朝着自动化方向发展。

换挡控制系统通常由挡位选择器、换挡电磁阀、换挡液压系统和换挡离合器等组成，其中挡位选择器是用于对变速箱进行换向、换挡操作的专用电气部件。

挡位选择器内部装有光电偶合器，当操作手柄处于不同挡位时，通过逻辑组合输出相应的组列控制信号，直接控制各个换挡电磁阀，使换挡电磁阀动作得到不同组合，换挡电磁阀再通过对换挡液压系统的控制，进而实现换挡离合器的分离和结合，从而控制离合器组合，产生不同的挡位，最终实现挡位的操纵。

工程机械利用电液控制变速系统，具有良好的换挡功能，可以使操作变的较为简单，然而在实际应用中，由于设备长期在恶劣环境中作业，不可避免地会出现以下问题：

其一，挡位选择器输出信号线若磨损外露，在作业时会因机械震动而间歇性接地。

其二，换挡电磁阀因机械磨损或油污等原因导致间断性卡死。

其三，换挡电磁阀内部线圈匝间短路，并还能继续工作等等。

请参考图1，图1为现有技术中挡位选择器输出信号直接控制电磁阀的电路图。

由于挡位选择器1输出信号每路电流不得超过0.5A，且挡位选择器1输入端只有在电流超出了3A时，保险才能起作用，而以上每一种实际情况都会导致故障支路输出电流严重超出允许范围；此外，挡位选择器1直接控制电磁阀2，在换挡瞬间会产生自感电流，此时挡位选择器1输出电流严重冲击其内部电气原件，造成烧损。

这就说明挡位选择器输出信号直接控制电磁阀时，因所控制部件线路故障，容易连带烧损挡位选择器，导致乱挡或者无挡故障，不仅影响设备的安全使用和出勤率，而且也给维修人员带来技术性难题，若对其进行维修，由于烧损发生在挡位选择器内部的电路部分，因此维修难度较大，若进行更换，由于烧损频繁发生，则维修成本太高。

因此，如何在电路上保护挡位选择器，避免其在使用过程中出现烧损现象，从而避免乱挡或者无挡故障，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种挡位控制装置。该装置的挡位选择器通过继电器来控制换挡离合器的换挡电磁阀，将传统的直接控制改为间接控制，从而在电路上实现了对挡位选择器的保护，可避免挡位选择器在使用过程中出现烧损现象，进而避免乱挡或者无挡故障的出现。

本发明的另一目的是提供一种包括上述挡位控制装置的工程机械。

为解决上述技术问题，本发明提供一种挡位控制装置，用于工程机械，包括挡位选择器和换挡电磁阀，还包括与所述换挡电磁阀数量相同的继电器，各所述继电器的控制端分别接于所述挡位选择器输出端的各输出支路，各所述继电器的输出端分别接于各所述换挡电磁阀的受控支路。

优选地，各所述换挡电磁阀的受控支路上均设有过载保护元件。

优选地，所述过载保护元件具体为串联在受控支路上的熔断器。

优选地，各所述继电器具体为电磁继电器。

优选地，各所述继电器具体为固态继电器。

优选地，所述挡位选择器具体为手柄式挡位选择器。

优选地，所述挡位选择器具体为按钮式挡位选择器。

本发明还提供一种工程机械，所述工程机械包括上述任一项所述的挡位控制装置。

优选地，所述工程机械具体为平地机。

本发明所提供的挡位控制装置为了达到保护挡位选择器的目的，将传统的直接控制线路改为间接控制线路，用挡位选择器输出的组合信号直接控制继电器，使继电器得到不同的组合，再由继电器控制换挡电磁阀，使换挡电磁阀动作得到不同组合，换挡电磁阀再通过对换挡液压系统的控制，实现换挡离合器的分离和结合，通过控制离合器组合，产生不同的挡位，最终实现挡位的操纵。

也就是说，所述挡位选择器控制的常出现故障的线路和部件，由继电器来完成控制，当出现线路间歇性接地、换挡电磁阀卡死、电磁阀匝间短路等故障，使线路电流增大时，是继电器承受冲击，而不再是挡位选择器，由于继电器具有较高的耐冲击能力，上述故障导致的电流增大值一般都在其允许范围之内，从而在电路上实现了对挡位选择器的保护，可避免挡位选择器在使用过程中出现烧损现象，进而避免了乱挡或者无挡故障的出现。

此外，所述继电器的阻抗远大于电磁阀线圈阻抗，换挡瞬间只产生很小的自感电流，不会对与之相连的挡位选择器的内部电气原件造成冲击。

在一种优选的实施方式中，各所述换挡电磁阀的受控支路上均设有过载保护元件。如果上述故障导致的线路电流进一步增大，为避免过大的电流烧损继电器，甚至连带烧损挡位选择器，此时所述过载保护元件可切断线路，从而对线路形成保护。

本发明所提供的工程机械包括上述挡位控制装置，由于上述挡位控制装置具有上述技术效果，具有该挡位控制装置的工程机械也应具备相应的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中挡位选择器输出信号直接控制电磁阀的电路图；

图2为本发明所提供挡位控制装置的电路原理示意图。

图中：

1.挡位选择器

2.换挡电磁阀

3.电磁继电器

4.熔断器

具体实施方式

本发明的核心是提供一种挡位控制装置。该装置的挡位选择器通过继电器来控制换挡离合器的换挡电磁阀，将传统的直接控制改为间接控制，从而在电路上实现了对挡位选择器的保护，可避免挡位选择器在使用过程中出现烧损现象，进而避免乱挡或者无挡故障的出现。本发明的另一核心是提供一种包括上述挡位控制装置的工程机械。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明所提供挡位控制装置的电路原理示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的挡位控制装置主要由挡位选择器1、换挡电磁阀2等部件构成，进一步还包括在电路上设在挡位选择器1和换挡电磁阀2之间的继电器组。

继电器组由四个电磁继电器3组成，与换挡电磁阀2的数量相同，与挡位选择器1的四个输出端一一对应，显然，电磁继电器3的数量并不局限于四个，根据变速箱挡位的多少，换挡电磁阀2和电磁继电器3的数量可进一步增加或减少，视具体情况而定。

各电磁继电器3的线圈端分别接于挡位选择器1输出端的各输出支路，各电磁继电器3的常开端分别接于各换挡电磁阀2的受控支路，用挡位选择器1输出的组合信号直接控制电磁继电器3，使电磁继电器3得到不同的组合，再由电磁继电器3控制换挡电磁阀2，使换挡电磁阀2动作得到不同组合，换挡电磁阀2再通过对换挡液压系统的控制，实现换挡离合器的分离和结合，通过控制离合器组合，产生不同的挡位，最终实现挡位的操纵。

图中所示电磁继电器3的工作过程如下：首先由挡位选择器1在电磁继电器3的线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点吸合，使常开端导通。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点吸合。这样吸合、释放，便达到了在各换挡电磁阀2的受控支路中导通、切断其电源的目的。

也就是说，挡位选择器1控制的常出现故障的线路和部件，由电磁继电器3来完成控制，当出现线路间歇性接地、换挡电磁阀卡死、电磁阀匝间短路等故障，使线路电流增大时，是电磁继电器3承受冲击，而不再是挡位选择器1，由于电磁继电器3具有较高的耐冲击能力，上述故障导致的电流增大值一般都在其允许范围之内，从而在电路上实现了对挡位选择器1的保护，可避免挡位选择器1在使用过程中出现烧损现象，可保证整个换挡系统工作正常，不丢挡、不乱挡、不误操作。

由于电磁继电器3的线圈阻抗远大于换挡电磁阀2的线圈阻抗，换挡瞬间只产生很小的自感电流，因此不会对与之相连的挡位选择器1的内部电气原件造成冲击。

此外，各换挡电磁阀2的受控支路上均设有过载保护元件，具体可以是串联在各受控支路上的熔断器4。

这样，如果上述故障导致的线路电流进一步增大，所述熔断器4可自动切断线路，从而起到保护作用，可避免过大的电流烧损电磁继电器3，甚至连带烧损挡位选择器1，而熔断器4熔断后，只需更换新的熔断器即可重新恢复工作，由于熔断器4成本较低且便于更换，因此极大地方便了使用。

这里需要说明的是，本发明对继电器的类型不做限定，所述继电器既可以是电磁继电器，也可以是具有与电磁继电器本质上相同功能的固态继电器，固态继电器敏捷度高、控制功率小、寿命比较高、可靠性好，切换速度可达到几毫秒至几微秒，使用固态继电器可以使挡位控制装置具有较高的机能，但固态继电器价格较高，不利于降低成本，因此在通常情况下，可选用电磁继电器。

由于继电器的数量较多，为缩减挡位控制装置的体积，根据挡位选择器的输出电压和换挡电磁阀的工作电压，所述继电器最好采用控制电流能力大于5A的小型继电器，其长边尺寸控制在25mm-50mm之间。

挡位选择器是由驾驶员直接操纵的重要部件，通常挡位选择器需要具有可靠和操纵方便的特点。根据挡位选择器选择方式的不同，一般分为手柄式和按钮式两种。根据挡位选择器电开关是否有触点，又可分为有触点式和无触点式。

本发明对挡位选择器的类型不做限定，所述挡位选择器可以是手柄式挡位选择器，也可以是按钮式挡位选择器。对于有触点式挡位选择器，由于它每进行一次换挡都需要接触电开关，长期使用后，会造成电开关触点的烧蚀和磨损，这将降低电开关的可靠性和使用寿命，而工程机械的挡位选择器一般都要求达到一百万次可靠操纵的寿命，有触点的电操纵开关一般较难达到这一要求，而无触点式挡位选择器寿命可以大幅度提高。

当然，在上述电路中，还可以加上一些附加电路，以改变继电器的工作特性或起保护作用。例如可以在电磁继电器的线圈两端均反相并联一只二极管，并联了二极管后，在继电器由吸合变为释放的瞬间，线圈将通过二极管形成短时间的续流回路，使线圈中的电流不致突变，从而避免了线圈中反电动势的产生，确保了挡位选择器的安全。

需要注意的是，在选用继电器时，应该首先考虑所在电路(即继电器线圈所在的电路)的工作电压，继电器的额定工作电压应等于所在电路的工作电压。若所在电路的工件电压超过继电器额定工作电压，则继电器线圈极易烧毁。

另外，继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流。所以在使用继电器时，应考虑加在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能力，否则会影响继电器正常使用，甚至烧毁触点。

本领域技术人员根据本文记载的技术方案，以及各种变速箱的控制原理和结构尺寸，可设计和制造出各种不同的挡位控制装置，也可以对现有设备的挡位控制装置进行升级改造。

除了上述挡位控制装置，本发明还提供一种包括上述挡位控制装置的工程机械。该工程机械其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

具体地，上述工程机械可以是利用刮刀平整地面的平地机。

以上对本发明所提供的工程机械及其挡位控制装置及进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种挡位控制装置，用于工程机械，包括挡位选择器和换挡电磁阀，其特征在于，还包括与所述换挡电磁阀数量相同的继电器，各所述继电器的控制端分别接于所述挡位选择器输出端的各输出支路，各所述继电器的输出端分别接于各所述换挡电磁阀的受控支路。

2.根据权利要求1所述的挡位控制装置，其特征在于，各所述换挡电磁阀的受控支路上均设有过载保护元件。

3.根据权利要求2所述的挡位控制装置，其特征在于，所述过载保护元件具体为串联在受控支路上的熔断器。

4.根据权利要求3所述的挡位控制装置，其特征在于，各所述继电器具体为电磁继电器。

5.根据权利要求3所述的挡位控制装置，其特征在于，各所述继电器具体为固态继电器。

6.根据权利要求4或5所述的挡位控制装置，其特征在于，所述挡位选择器具体为手柄式挡位选择器。

7.根据权利要求4或5所述的挡位控制装置，其特征在于，所述挡位选择器具体为按钮式挡位选择器。

8.一种工程机械，其特征在于，包括上述权利要求1至7任一所述的挡位控制装置。

9.根据权利要求8所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械具体为平地机。

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