CN108691917B - 离合器操纵装置、工程车辆及其换挡或换向的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程车辆领域，具体公开了一种离合器操纵装置、工程车辆及其换挡或换向的控制方法。该离合器操纵装置包括离合按钮，设于换挡操作杆上；拨叉，能够作用于离合器的分离轴承使离合器的摩擦片与发动机的飞轮壳端面分离或向远离所述分离轴承的方向运动并与所述分离轴承分离；直线驱动部件，其能够驱动所述拨叉动作；控制器，所述离合按钮、所述直线驱动部件均电连接于所述控制器。本发明采用直线驱动部件、离合按钮以及控制器取代了传统的离合器踏板，无需踩踏离合器踏板，按压离合按钮能够实现控制直线驱动部件运动的速度不受操作者的影响，保证离合器的结合、分离速度，延长摩擦片的使用寿命，提高操作者的舒适度。

Description

离合器操纵装置、工程车辆及其换挡或换向的控制方法

技术领域

本发明涉及工程车辆领域，尤其涉及一种离合器操纵装置、工程车辆及其换挡或换向的控制方法。

背景技术

机械式压路机的驱动方式为机械驱动，即发动机将动力传递至离合器，离合器再将动力传递至传动轴，传动轴传递动力至变速箱，最后到达驱动桥，带动整车驱动，其中离合器起到传递动力和切断动力的作用。

现有的离合器主要通过液压控制实现离合器的分离与结合，参照图1和图2，当操作者启动整车实施换挡或者换向时，需要踩下制动踏板10，克服与之相连接的回位弹簧的回位力，储液罐20内的制动液经离合器主缸30推动，经过制动液管路40，将油液输送至如图2所示的离合器的助力器制动液进口50并在流入第一腔101后，作用于第一活塞杆102，使第一推杆103产生向左的推力；同时，制动液经第一通道104进入第二腔105，推动第二活塞杆106向左移动，打开气门107，图1所示的储气筒60内的压缩空气经气管70经第二通道108到达第三腔109。在气压力和液压力同时作用下，使第二推杆110继续向左移动，从而使离合器分离，动力断开。

换挡结束后，松开踏板，助力器制动液进口50的液压将为零。在第一复位弹簧111和气压的作用下，控制第二活塞杆106向右移动，关闭气门107，空气经第三通道112由排气口113排向大气，活塞杆回位，第一推杆103在第二复位弹簧114的作用下亦同时回到起始位置，制动液回到原位，离合器的助力器分离叉拨动分离套和分离轴承回到原位，动力闭合。

踩下或松开离合器踏板的速度主要依赖于操作者的控制，会出现时快时慢的现象，而离合器接合过快，不仅会对摩擦片造成强烈冲击从而大大降低离合系统的可靠性，而且会影响压路机起步的平稳性。离合器接和过慢，会加快摩擦片的磨损，降低摩擦片的使用寿命；除此之外，操作者实施换挡换向的时候，需要克服脚踏板下部连接的回位弹簧，长时间的频繁操作会引起操作者疲劳，降低整车舒适度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离合器操纵装置、工程车辆及其换挡或换向的控制方法，能够解决现有离合器过度依赖操作者的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

离合器操纵装置，包括：

离合按钮，设于换挡操作杆上；

拨叉，能够作用于离合器的分离轴承使离合器的摩擦片与发动机的飞轮壳端面分离或向远离所述分离轴承的方向运动并与所述分离轴承分离；

直线驱动部件，其能够驱动所述拨叉动作；

控制器，所述离合按钮、所述直线驱动部件均电连接于所述控制器。

进一步地，所述直线驱动部件为电动推杆，所述电动推杆的伸出端转动连接于所述拨叉的另一端。

进一步地，还包括电连接于所述控制器的位置检测装置，用于检测直线驱动部件的伸出端是否到达第一预设位置以及直线驱动部件的伸出端是否恢复初始位置。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种工程车辆，包括上述的离合器操纵装置。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种上述工程车辆的换挡或换向的控制方法，包括以下步骤：

换挡或换向时按压换挡操作杆上的离合按钮，控制器控制直线驱动部件驱动拨叉动作使离合器的摩擦片与发动机的飞轮壳端面分离；

在电动推杆的伸出端到达第一预设位置时控制器会发出提醒信号，操作者根据提醒信号操作换挡操作杆给予换挡或换向信号，控制器根据所收到的换挡或换向信号控制变速箱执行相应的动作；

松开离合按钮，控制器控制直线驱动部件驱动拨叉动作使摩擦片抵压于飞轮壳端面，在直线驱动部件的伸出端恢复初始位置时，离合器结合完毕，直线驱动部件停止工作。

进一步地，在按压离合按钮时，控制电动推杆以第一预设电流曲线工作，而后以第二预设曲线电流工作，第二预设电流曲线中的最大电流小于等于第一预设电流曲线中的最小电流。

进一步地，松开离合按钮时，控制电动推杆以第三预设电流曲线工作，而后以第四预设曲线电流工作，第三预设电流曲线中的最大电流小于等于第四预设电流曲线中的最小电流。

进一步地，在控制器控制直线驱动部件驱动拨叉动作使离合器的摩擦片与发动机的飞轮壳端面分离的同时，控制器发送信号给整车控制器，整车控制器控制发动机将转速降低至预设转速。

进一步地，在直线驱动部件的伸出端恢复初始位置时，控制器发送信号给整车控制器，整车控制器控制发动机将转速提升至额定转速，并在发动机的转速达到额定转速时，控制器控制直线驱动部件停止工作。

进一步地，所述预设转速为1270rpm。

本发明的有益效果：采用直线驱动部件、离合按钮以及控制器取代了传统的离合器踏板，无需操作者踩踏离合器踏板，只需按压离合按钮即可，能够控制直线驱动部件运动的速度不受操作者的影响，进而保证离合器的结合速度和分离速度既不会过快，也不会过慢，延长摩擦片的使用寿命，提高了操作者的舒适度。

附图说明

图1是现有离合器操纵装置的总体结构示意图；

图2是现有离合器操纵装置的液压原理图；

图3是本发明的所述离合器操纵装置的总体结构示意图；

图4是本发明所述离合器操纵装置的局部结构示意图；

图5是本发明所述换挡操作杆与换挡操作杆的连接关系图；

图6是本发明所述工程车辆的换挡或换向的控制方法的流程图；

图7是本发明中离合器分离过程中电动推杆工作的电流曲线；

图8是发动机转速与分轮壳端面对摩擦片的冲击力的关系曲线；

图9是本发明中离合器结合过程中电动推杆工作的电流曲线。

图中：

1、换挡操作杆；11、离合按钮；2、发动机；3、控制器；4、变速箱；5、传动轴；6、电动推杆；7、离合器；71、拨叉；72、压盘；73、摩擦片；

10、离合器踏板；20、储液罐；30、离合器主缸；40、制动液管路；50、制动液进口；60、储气筒；70、气管；

101、第一腔；102、第一活塞杆；103、第一推杆；104、第一通道；105、第二腔；106、第二活塞杆；107、气门；108、第二通道；109、第三腔；110、第二推杆；111、第一复位弹簧；112、第三通道；113、排气口；114、第二复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种离合器操纵装置，本实施例以压路机为例对该离合器操纵装置进行详细说明。如图3和图4所示，该离合器操纵装置包括设于换挡操作杆1上的离合按钮11、能够作用于离合器的分离轴承使离合器的摩擦片73与发动机2的飞轮壳端面分离或向远离所述分离轴承的方向运动并与所述分离轴承分离的拨叉71、用于驱动所述拨叉71动作的直线驱动部件及控制器；其中，所述离合按钮11、所述直线驱动部件均电连接于所述控制器3。

按压换挡操作杆1上的离合按钮11，控制器3将会接收到分离信号，控制器3根据分离信号将控制直线驱动部件驱动拨叉71动作使离合器7的摩擦片73与发动机2的飞轮壳端面分离，离合器的复位结构压缩；在松开换挡操作杆1上的离合按钮11时，控制器3将会接收到结合信号，控制器3根据结合信号控制驱动部件驱动拨叉71动作使拨叉71与分离轴承分离，使得离合器7的摩擦片73能够在复位结构的作用下抵压于发动机2的飞轮壳端面。

本实施例采用直线驱动部件、离合按钮11以及控制器3取代了传统的离合器7踏板，无需操作者踩踏离合器7踏板，只需按压离合按钮11即可，能够控制直线驱动部件运动的速度且不受操作者的影响，进而保证离合器7的结合速度和分离速度既不会过快，也不会过慢，延长摩擦片73的使用寿命，提高了操作者的舒适度。

优选的，本实施例中所述直线驱动部件为电动推杆6，所述电动推杆6的伸出端转动连接于所述拨叉71的另一端。电动推杆6内设有电机，能够通过控制电机的电流方向调节电动推杆6伸出端的伸出方向，即通过控制电动推杆6内的电机的电流方向控制离合器7的分离或结合。

本实施例中，电动推杆6内部的电机接口有P端和Q端，其中P端是高电压，Q端为低电压，通过控制电动推杆6内部的电机正反转，调节电动推杆6工作时的电流方向，继而使得电动推杆6的伸出端伸出或缩回；通过控制电机工作的电流大小，调节电动推杆6伸出端伸出或缩回的速度，电流小则电动推杆6伸出或缩回速度慢，电流大则电动推杆6伸出或缩回速度快。

通过拨叉的动作如何实现离合器的分离和结合为现有技术，在此不再详细赘叙。

本实施例中，上述离合器操纵装置还包括电连接于所述控制器的位置检测装置，用于检测直线驱动部件的伸出端是否到达第一预设位置以及直线驱动部件的伸出端是否恢复初始位置。具体的，所述直线驱动部件内部设有用于检测直线驱动部件的伸出端是否到达第一预设位置的位置检测开关，及用于检测直线驱动部件的伸出端是否恢复初始位置的位移传感器，所述位置检测开关和所述位移传感器均电连接于所述控制器。

其中，第一预设位置指的是离合器完全分离时，所述电动推杆6的伸出端所处的位置，所述初始位置指的是离合器完全结合时，所述电动推杆6的伸出端所处的位置。

本实施例还提供了一种工程车辆，包括上述的离合器操纵装置，通过上述离合器操纵装置实现离合器7的自动结合或分离，保证离合器7的结合速度和分离速度，延长摩擦片73的使用寿命。上述工程车辆可以是压路机等。

如图5所示，由于离合按钮11设于换挡操作杆1上，操作者在通过离合按钮11进行离合操作时，可以直接进行操作换挡操作杆1进行换挡或换挡操作，便于操作者一手实现换挡或换向操作。

本实施例还提供了一种上述工程车辆的换挡或换向的控制方法，图6是本实施例所述工程车辆的换挡或换向的控制方法的流程图，下面结合图6对该方法进行详细描述，具体包括以下步骤：

S10、换挡或换向时按压换挡操作杆上的离合按钮，控制器控制直线驱动部件驱动拨叉动作使离合器的摩擦片与发动机的飞轮壳端面分离。

在按压换挡操作杆1上的离合按钮11时，控制器会发出两个信号，一个信号用于控制线驱动部件驱动拨叉动作使离合器的摩擦片与发动机2的飞轮壳端面分离，另一个信号发送至整车控制器，整车控制器将控制发动机2将转速降低至预设转速。

在按压离合按钮11时，控制电动推杆6以第一预设电流曲线工作，而后以第二预设曲线电流工作，第二预设电流曲线中的最大电流小于等于第一预设电流曲线中的最小电流。

图7是换挡过程中按压离合按钮11后离合器7分离过程中电动推杆6工作的电流变化曲线，其中横坐标为时间T，纵坐标为电推杆的实时电流I，I1为初始电流，即按压离合按钮11时电动推杆6工作的电流，I2为目的电流，即离合器7完全分离时电动推杆6工作的电流。图7中虚线与曲线相交点的左侧的曲线为第一预设电流曲线，虚线与曲线相交点的右侧的曲线为第二预设电流曲线，虚线与曲线相交时刻对应的电流即为离合按钮11被按压的状态下摩擦片73与飞轮壳端面将要分离且尚未分离时电动推杆6工作的电流。

其中第一预设电流曲线指的是按下离合按钮11时至摩擦片73与飞轮壳端面将要分离且尚未分离的第一预设时间范围内电动推杆6工作的电流变化曲线。第二预设电流曲线指的是离合按钮11被按压的状态下摩擦片73与飞轮壳端面将要分离且尚未分离的时刻至摩擦片73与飞轮壳端面完全分离的时刻之间电动推杆6工作的电流变化曲线。之后电动推杆6将会以第二预设电流曲线中的最小电流继续工作，电动推杆6内部设有限位结构，在遇到上述限位结构之后，电动推杆6的伸出端做减速运动直至电动推杆6的伸出端的运动速度为零，在电动推杆6的运动速度为零时，控制器3控制电动推杆6的工作电流变为零。

随着时间的变化，第一预设电流曲线对应的电流逐渐减小且其斜率逐渐增大，第二预设电流曲线对应的电流逐渐减小且斜率逐渐减小。本实施例中，电动推杆6工作的电流为PWM可调节形式的电流。

通过设置第一预设电流曲线，使得电推杆动作迅速，加快了摩擦片73与飞轮壳端面的分离速度；第一预设时间是已知的且是通过多次重复试验确定，在达到第一预设时间时，摩擦片73与飞轮壳端面将要分离且尚未分离；由于离合器7的压盘72与摩擦片73分离的同时，摩擦片73会与飞轮壳端面分离，通过设置第二预设电流曲线，即减小电动推杆6工作时的电流，来减缓离合器7的压盘72与摩擦片73以及摩擦片73与飞轮壳端面分离时的噪音与冲击。

为了减小离合器7分离时的噪音与冲击，整车控制器控制发动机2工作的转速降低至预设转速，本实施例中，所述预设转速为1270rpm，通过试验得到图8所示的发动机2转速对摩擦片73冲击曲线，根据上述冲击曲线发现在发动机2转速为1270rpm时对摩擦片73的冲击最小，若是发动机2转速过低则发动机2将不能保证压路机的正常工作。

S20、在电动推杆的伸出端到达第一预设位置时控制器会发出提醒信号，操作者根据提醒信号操作换挡操作杆给予换挡或换向信号，控制器根据所收到的换挡或换向信号控制变速箱执行相应的动作。

上述的第一预设位置指的是离合器7刚刚完全分离时电动推杆6的伸出端所处的位置；在离合按钮11处于被按压的状态下，通过位置检测开关检测电动推杆6的伸出端是否到达第一预设位置。

在电动推杆6伸出端到达第一预设位置时，控制器3会发出提醒信号，本实施例中所述的提醒信号为声音提醒信号或指示灯，优选的，上述提醒信号为声音提醒信号；操作者根据提醒信号确认此时可以进行换挡或换向，继而操作换挡操作杆1给予换挡或换向信号，使得控制器3根据所收到的换挡或换向信号控制变速箱4执行相应的动作。

S30、松开离合按钮，控制器控制直线驱动部件驱动拨叉动作使摩擦片抵压于飞轮壳端面，在直线驱动部件的伸出端恢复初始位置时，离合器结合完毕，直线驱动部件停止工作。

在直线驱动部件的伸出端恢复初始位置时，则确认离合器结合完毕，控制器3将会发送信号给整车控制器，整车控制器将控制发动机2将转速提升至额定转速，并在发动机2的转速达到额定转速时，控制器3控制直线驱动部件停止工作。

在操作者通过操作换挡操作杆1给予完换挡后或换向信号后，即可松开离合按钮11，而且松开离合按钮11时，控制电动推杆6以第三预设电流曲线工作，而后以第四预设曲线电流工作，第三预设电流曲线中的最大电流小于等于第四预设电流曲线中的最小电流。

图9是换挡过程中松开离合按钮11后离合器7结合过程中电动推杆6工作的电流变化曲线，其中横坐标为时间T，纵坐标为电推杆的实时电流I，I3为初始电流，即松开离合按钮11的状态下，离合器7处于完全分离且摩擦片73与飞轮壳压盘72将要接触的时刻电动推杆6工作的电流，I4为目的电流，即离合器7完全结合时电动推杆6工作的电流。图9中虚线与曲线相交的左侧的曲线为第三预设电流曲线，虚线与曲线相交的右侧的曲线为第四预设电流曲线，虚线与曲线相交时刻对应的电流即为松开离合按钮11的状态下摩擦片73与飞轮壳端面接触但尚未完全结合时电动推杆6工作的电流。

其中第三预设电流曲线指的是松开离合按钮11的状态下，离合器7处于完全分离且摩擦片73与飞轮壳压盘72将要接触至摩擦片73与飞轮壳端面接触但尚未完全结合的第二预设时间范围内电动推杆6工作的电流变化。其中第二预设时间是已知的且是通过多次重复实验确定。

第四预设电流曲线指的是松开离合按钮11的状态下，摩擦片73与飞轮壳端面接触但尚未完全结合的时刻至离合器7完全接触的时刻之间，电动推杆6工作的电流变化。第三预设电流曲线是通过第二电流预设曲线关于平行于纵轴的直线对称得到的，第四预设电流曲线与通过第一电流预设曲线关于平行于纵轴的直线对称得到的。

电动推杆6内部设有位移传感器，用于测量电动推杆6是否恢复初始位置，其中初始位置指的是离合器7完全结合时电动推杆6的伸出端所处的位置。在检测出电动推杆6恢复至初始位置时，控制器3将会根据位移传感器的信号给整车控制器发送信号，整车控制器将会控制发动机2将转速提升至额定转速，并在发动机2的转速提至额定转速时，将电动推杆6工作的电流变为零，即使得电动推杆6停止工作，换挡或换向过程结束。

图4中拨叉处于右侧位置时，离合器处于完全结合状态，拨叉处于左侧位置时离合器处于完全分离状态。由于离合器结合时，拨叉与分离轴承是分离的，因此即使在电动推杆恢复初始位置时，即离合器已经完全结合后电动推杆不停止工作，而是在发动机2的转速达到额定转速在停止工作，也不会影响离合器工作。

由于换挡或换向过程中，通过控制电动推杆6的电流大小调节离合器7结合以及分离的速度，并使得换挡过程中发动机2现将速度降至预设转速，降低了离合器7分离或结合过程中，摩擦片73与飞轮壳端面分离或结合产生的冲击力度，提高了换挡或换向平稳性和可靠性，减少摩擦片73的磨损程度；而且将设有离合按钮11的换挡操作杆1设于换挡操作杆上，通过按压离合按钮11控制电动推杆6工作替代传统的离合器7踏板，操作者可以一只手同时完成离合器7分离与换挡操作，大大减少操作者劳动强度，提升整车舒适度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种工程车辆的换挡或换向的控制方法，其特征在于，该工程车辆包括离合器操纵装置，离合器操纵装置包括：

离合按钮(11)，设于换挡操作杆(1)上；

拨叉(71)，能够作用于离合器的分离轴承使离合器的摩擦片(73)与发动机(2)的飞轮壳端面分离或向远离所述分离轴承的方向运动并与所述分离轴承分离；

直线驱动部件，其能够驱动所述拨叉(71)动作；

控制器(3)，所述离合按钮(11)、所述直线驱动部件均电连接于所述控制器(3)；

包括以下步骤：

换挡或换向时按压换挡操作杆上的离合按钮，控制器控制直线驱动部件驱动拨叉动作使离合器的摩擦片与发动机的飞轮壳端面分离；

在电动推杆的伸出端到达第一预设位置时控制器会发出提醒信号，操作者根据提醒信号操作换挡操作杆给予换挡或换向信号，控制器根据所收到的换挡或换向信号控制变速箱执行相应的动作；

松开离合按钮，控制器控制直线驱动部件驱动拨叉动作使摩擦片抵压于飞轮壳端面，在直线驱动部件的伸出端恢复初始位置时，离合器结合完毕，直线驱动部件停止工作；

在控制器控制直线驱动部件驱动拨叉动作使离合器的摩擦片与发动机的飞轮壳端面分离的同时，控制器发送信号给整车控制器，整车控制器控制发动机将转速降低至预设转速；所述预设转速为1270rpm。

2.根据权利要求1所述的工程车辆的换挡或换向的控制方法，其特征在于，所述直线驱动部件为电动推杆(6)，所述电动推杆(6)的伸出端转动连接于所述拨叉(71)的另一端。

3.根据权利要求1所述的工程车辆的换挡或换向的控制方法，其特征在于，还包括电连接于所述控制器的位置检测装置，用于检测直线驱动部件的伸出端是否到达第一预设位置以及直线驱动部件的伸出端是否恢复初始位置。

4.根据权利要求1所述的工程车辆的换挡或换向的控制方法，其特征在于，在按压离合按钮时，控制电动推杆以第一预设电流曲线工作，而后以第二预设曲线电流工作，第二预设电流曲线中的最大电流小于等于第一预设电流曲线中的最小电流。

5.根据权利要求1所述的工程车辆的换挡或换向的控制方法，其特征在于，松开离合按钮时，控制电动推杆以第三预设电流曲线工作，而后以第四预设曲线电流工作，第三预设电流曲线中的最大电流小于等于第四预设电流曲线中的最小电流。

6.根据权利要求1所述的工程车辆的换挡或换向的控制方法，其特征在于，在直线驱动部件的伸出端恢复初始位置时，控制器发送信号给整车控制器，整车控制器控制发动机将转速提升至额定转速，并在发动机的转速达到额定转速时，控制器控制直线驱动部件停止工作。

Images