CN102338215A - 液压-机械传动的工程机械及其换挡控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制方法，包括如下步骤：首先发出换挡命令；其次将变速箱中连接于驱动马达的驱动盘和与当前档位对应的第一从动盘脱开；然后计算目标挡位对应的第二从动盘的转速n1；最后调节所述驱动马达的输出转速使其向第二从动盘的转速n1靠近，当驱动盘的转速n0与第二从动盘的转速n1的差值的绝对值小于预定值时，将所述驱动盘和所述第二从动盘完全啮合，完成换挡操作。这样减少了换挡冲击，增强了换挡过程的平稳性和换挡品质，增强了驱动盘和从动盘的使用寿命。本发明还公开了与上述换挡控制方法对应的换挡控制系统，及包括该换挡系统的液压-机械传动的工程机械，有相应效果。

Description

液压-机械传动的工程机械及其换挡控制系统和方法
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种液压-机械传动的工程机械及其换挡控制系统和方法。
背景技术
工程机械的动力传递方式通常包括液压传动、机械传动和液压-机械传动。其中，液压-机械传动控制系统为重型工程机械常用的传动方式，其动力传递路线通常为：发动机-液压泵-驱动马达-变速桥-驱动轮。
现有液压-机械传动控制系统的重型工程机械在执行换挡操作时，通常采用传统的换挡方法，即按照如下步骤进行：第一步，由驾驶员操作相关操纵装置，发出换挡命令；第二步，变速箱中连接于驱动马达输出端的驱动盘与当前档位对应的第一从动盘脱开；第三步，上述驱动盘与目标档位对应的第二从动盘啮合，换挡操作完成。采用这种顺序的操作方法能够实现高速档位切换至低速档位，或低速档位切换至高速档位，保证工程机械按照实际需要的速度行驶。
在上述换挡过程中，无论是高速档位切换至低速档位，还是低速档位切换至高速档位，驱动盘在与第一从动盘脱开后到与第二从动盘完全啮合的时间段内，其转速n0仍然等于第一从动盘的转速n1，该转速与第二从动盘转速的n2相差较大，这样转速相差很大的两个齿轮相互啮合，会产生较大的冲击力，导致换挡过程不平顺，这严重影响了换挡品质以及工程机械的工程作业质量。
有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有换挡控制系统和方法进行优化设计，使得换挡过程中产生的冲击力较小，增强换挡过程的稳定性，从而提高换挡品质和工程机械的作业质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制方法，该方法使得工程机械的换挡过程产生较小的冲击力，从而增强换挡过程的平稳性，提高换挡质量和工程机械的作业质量。本发明要解决的另一个技术问题为提供一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制系统，以及包括该换挡控制系统的液压-机械传动的工程机械。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制方法，包括如下步骤：
1)发出换挡命令；
2)将变速箱中连接于驱动马达的驱动盘和与当前档位对应的第一从动盘脱开；
3)获取目标挡位对应的第二从动盘的转速n1；
4)调节所述驱动马达的输出转速，使其向第二从动盘的转速n1靠近；
5)判断所述驱动盘的当前转速n0与所述第二从动盘的转速n1的差值的绝对值是否小于预定值，若是，将所述驱动盘和所述第二从动盘完全啮合，完成换挡操作；若不是则继续执行步骤4)。
优选地，所述步骤4)在调节所述驱动马达的输出转速，使其向第二从动盘的转速n1靠近的同时，将所述驱动盘和所述第二从动盘部分啮合。
优选地，所述预定值的范围为50r/min～150r/min。
优选地，所述预定值具体为100r/min。
本发明提供一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制方法，包括如下步骤：首先，发出换挡命令；其次，将变速箱中连接于驱动马达的驱动盘和与当前档位对应的第一从动盘脱开；然后，计算目标挡位对应的第二从动盘的转速n1；最后，调节驱动马达的输出转速使其向第二从动盘的转速n1靠近，判断驱动盘的当前转速n0与第二从动盘的转速n1的差值的绝对值是否小于预定值，若是，将驱动盘和第二从动盘完全啮合，完成换挡操作；若不是则继续执行步骤4)。
采用这种方法，由高速档位切换至低速档位时，即驱动马达调节速度前，与驱动马达连接的驱动盘转速n0大于与目标档位对应的第二从动盘的转速n1时，调节驱动盘转速n0使其不断减小，直到n0-n1小于预定值，将驱动盘和第二从动盘啮合，完成换挡；由低速档位切换至高速档位时，即驱动马达调节速度前，转速n0小于n1时，调节驱动盘转速n0使其不断增大，直到n1-n0小于预定值，将驱动盘和第二从动盘啮合，完成换挡。总而言之，使得换挡过程中驱动盘与第二从动盘啮合时，二者的转速相差不多，两个转速相近的齿轮啮合时产生的冲击力较小。
由此可见，相比传统的换挡控制方法，本发明提供的换挡控制方法减少了换挡冲击，增强了换挡过程的平稳性，提高了换挡品质和工程机械的作业质量，并且增强了驱动盘和各个从动盘的使用寿命。
本发明还提供一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制系统，包括信息获取单元和控制单元，
所述信息获取单元用于获取目标挡位对应的第二从动盘的转速n1；
所述控制单元用于调节所述驱动马达的输出转速，使其向第二从动盘的转速n1靠近；并判断所述驱动盘的当前转速n0与所述第二从动盘的转速n1的差值的绝对值是否小于预定值，若是，将所述驱动盘和所述第二从动盘啮合，完成换挡操作，若不是则继续调节所述驱动马达的输出转速。
优选地，所述控制器在调节所述驱动马达的输出转速，使其向第二从动盘的转速n1靠近的同时，将所述驱动盘和所述第二从动盘部分啮合。
优选地，所述预定值的范围为50r/min～150r/min。
优选地，所述预定值具体为100r/min。
本发明还提供一种液压-机械传动的工程机械，包括依次连接的发动机、液压泵、驱动马达和变速箱；还包括如上所述的换挡控制系统。
由于上述换挡控制方法具有上述技术效果，因此，与该换挡控制方法对应的换挡控制系统也具有相同的技术效果，进而包括该换挡系统的液压-机械传动的工程机械也具有相应的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明所提供换挡控制方法的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明所提供换挡控制方法的另一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明所提供换挡控制系统的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制方法，该方法使得工程机械的换挡过程产生较小的冲击力，从而增强换挡过程的平稳性，提高换挡质量和工程机械的作业质量。本发明的另一核心为提供一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制系统及包括该换挡控制系统的液压-机械传动的工程机械。
为了使本领域的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。
请参考图1，图1为本发明所提供换挡控制方法的一种具体实施方式的结构示意图。
在一种具体实施方式中，本发明所提供用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制方法主要包括如下几个步骤：
S11：发出换挡命令；
S12：将变速箱中连接于驱动马达的驱动盘和与当前档位对应的第一从动盘脱开；
S13：获取目标挡位对应的第二从动盘的转速n1；
S14：调节驱动马达的输出转速，使其向第二从动盘的转速n1靠近；
S15：判断驱动盘的当前转速n0与第二从动盘的转速n1的差值的绝对值是否小于预定值，若是，将驱动盘和第二从动盘完全啮合，完成换挡操作；若不是则继续执行步骤S14。
采用这种方法，由高速档位切换至低速档位时，即驱动马达调节速度前，与驱动马达连接的驱动盘转速n0大于与目标档位对应的第二从动盘的转速n1时，调节驱动盘转速n0使其不断减小，直到n0-n1小于预定值，将驱动盘和第二从动盘啮合，完成换挡；由低速档位切换至高速档位时，即驱动马达调节速度前，转速n0小于n1时，调节驱动盘转速n0使其不断增大，直到n1-n0小于预定值，将驱动盘和第二从动盘啮合，完成换挡。总而言之，使得换挡过程中驱动盘与第二从动盘啮合时，二者的转速相差不多，两个转速相近的齿轮啮合时产生的冲击力较小。
由此可见，相比传统的换挡控制方法，本发明提供的换挡控制方法减少了换挡冲击，增强了换挡过程的平稳性，提高了换挡品质和工程机械的作业质量，并且增强了驱动盘和各个从动盘的使用寿命。
需要说明的是，上述具体实施方式并未具体限定预定值的具体数值范围，事实上，只要调节驱动马达的输出转速使其向第二从动盘的转速靠近，再将驱动盘和第二从动盘啮合，减少换挡过程的冲击力的换挡控制方法，均应当属于本发明的保护范围内。
还可以进一步设置上述换挡控制方法的具体操作步骤。
请参考图2，图2为本发明所提供换挡控制方法的另一种具体实施方式的结构示意图。
在另一种具体实施方式中，如图2所示，本发明所提供的换挡控制方法还可以包括如下步骤：
S21：发出换挡命令；
S22：将变速箱中连接于驱动马达的驱动盘和与当前档位对应的第一从动盘脱开；
S23：获取目标挡位对应的第二从动盘的转速n1；
S24：调节驱动马达的输出转速，使其向第二从动盘的转速n1靠近；将所述驱动盘和所述第二从动盘部分啮合；
S25：判断驱动盘的当前转速n0与第二从动盘的转速n1的差值的绝对值是否小于预定值，若是，将驱动盘和第二从动盘完全啮合，完成换挡操作；若不是则继续执行步骤S24。
采用这种方法，即一边调节驱动马达的输出转速，一边将驱动盘和第二从动盘部分啮合，随着驱动盘转速n0与第二从动盘转速n1逐渐接近，二者由齿顶啮合逐渐向齿根啮合，直到驱动盘的转速n0与第二从动盘n1的转速接近到预定范围，驱动盘和第二从动盘完全啮合。这种方法不仅具有减小换挡冲击力的技术效果，还具有节省时间，提高换挡效率的优点。
还可以进一步设置上述预定值的具体数值范围。
进一步的方案中，上述换挡控制方法中的预定值的范围为50r/min～150r/min，具体地，该预定值可以为100r/min。经多次试验证明，选取该数值范围既能保证换挡过程时间较小，又能保证换挡冲击在设计允许的范围内；如果大于这个范围，则换挡冲击较大，如果小于这个值，则换挡时间较长，换挡效率较低。
请参考图3，图3为本发明所提供换挡控制系统的一种具体实施方式的结构示意图。
如图3所示，本发明还提供本发明还提供一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制系统，包括信息获取单元和控制单元，信息获取单元用于在换挡命令发出且变速箱中驱动盘和与当前档位对应的第一从动盘脱开后，获取目标挡位对应的第二从动盘的转速n1；控制单元用于调节驱动马达的输出转速，使其向第二从动盘的转速n1靠近；并判断驱动盘的当前转速n0与第二从动盘的转速n1的差值的绝对值是否小于预定值，若是，将驱动盘和第二从动盘啮合，完成换挡操作，若不是则继续调节驱动马达的输出转速。
具体的方案中，控制器在调节驱动马达的输出转速，使其向第二从动盘的转速n1靠近的同时，将驱动盘和第二从动盘部分啮合。
进一步地，预定值的范围为50r/min～150r/min。具体地，预定值可以具体为100r/min。
本发明还提供一种液压-机械传动的工程机械，包括依次连接的发动机、液压泵、驱动马达和变速箱；还包括如上所述的换挡控制系统。
由于上述换挡控制方法具有上述技术效果，因此，与该换挡控制方法对应的换挡控制系统也具有相同的技术效果，进而包括该换挡系统的液压-机械传动的工程机械也具有相应的技术效果，在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种液压-机械传动的工程机械及其换挡控制系统和方法进行了详细介绍。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方法及其核心思想。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)

1.一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)发出换挡命令；
2)将变速箱中连接于驱动马达的驱动盘和与当前档位对应的第一从动盘脱开；
3)获取与目标挡位对应的第二从动盘的转速n1；
4)调节所述驱动马达的输出转速，使其向第二从动盘的转速n1靠近；
5)判断所述驱动盘的当前转速n0与所述第二从动盘的转速n1的差值的绝对值是否小于预定值，若是，将所述驱动盘和所述第二从动盘完全啮合，完成换挡操作；若不是则继续执行步骤4)。
2.根据权利要求1所述的用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制方法，其特征在于，所述步骤4)在调节所述驱动马达的输出转速使其向第二从动盘的转速n1靠近的同时，将所述驱动盘和所述第二从动盘部分啮合。
3.根据权利要求2所述的用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制方法，其特征在于，所述预定值的范围为50r/min～150r/min。
4.根据权利要求3所述的用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制方法，其特征在于，所述预定值具体为100r/min。
5.一种用于液压-机械传动的工程机械的换挡控制系统，其特征在于，包括信息获取单元和控制单元，
所述信息获取单元用于获取与目标挡位对应的第二从动盘的转速n1；
所述控制单元用于调节所述驱动马达的输出转速使其向第二从动盘的转速n1靠近；并判断所述驱动盘的当前转速n0与所述第二从动盘的转速n1的差值的绝对值是否小于预定值，若是，将所述驱动盘和所述第二从动盘啮合，完成换挡操作，若不是则继续调节所述驱动马达的输出转速。
6.根据权利要求5所述的液压-机械传动的工程机械的换挡控制系统，其特征在于，所述控制器在调节所述驱动马达的输出转速使其向第二从动盘的转速n1靠近的同时，将所述驱动盘和所述第二从动盘部分啮合。
7.根据权利要求6所述的液压-机械传动的工程机械的换挡控制系统，其特征在于，所述预定值的范围为50r/min～150r/min。
8.根据权利要求7所述的液压-机械传动的工程机械的换挡控制系统，其特征在于，所述预定值具体为100r/min。
9.一种液压-机械传动的工程机械，包括依次连接的发动机、液压泵、驱动马达和变速箱；其特征在于，还包括如权利要求5-8任一项所述的换挡控制系统。
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