专利名称：一种电子档位控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种档位开关，准确地说特别涉及一种电子档位控制器，以配合工程 机械相应的液力变速器结构实现变速器档位的电控切换，从而取代人工操作的液力变速器 档位切换。
背景技术：
传统工程机械的动力变速换档系统是由液力变矩器、机械齿轮变速传动机构、手 动变速换档机构组成。系统采用减压阀、缓冲阀或节流环模拟离合器的缓冲接合，用开关电 磁阀实现各档的转换。由于曲线单一，升档、降档周期长，对于一档还可以，但是二，三档就 明显感觉变速的不平稳。在行走时换档会感觉到中间有停顿，升档有冲击，微控效果差；同 时因为功率做不大，效率比较低，应用受到局限。随着自动化技术的发展，机械动力换档变速系统正逐步由电液一体化动力换挡系 统所取代。电液一体化动力换挡系统效率高，可用于任意功率的工程机械的变速控制。电 液档位控制系统使重型动力机械的换档变得简单、轻巧，提高了整车工作效率，降低了操作 人员的劳动强度，延长了变速系统的寿命。该系统能满足驾驶员的快速反应，适应外界环境 的变化，是对传统变速箱进行升级改造的低成本、高技术方案。电液动力换挡系统可以调整 离合器接合压力曲线对离合器实现快速的软接合控制换档功能。采用该电液自动档位控制 系统可使重型工程机械的操作像〃自动波〃变速系统一样舒适、灵活。先进的电液比例控制换档系统需要微处理器电子档位控制器作为换档系统的核 心控制部分，为工程机械的变速提供智能的变速过程控制和智能的状态保护。国外工程机 械的变速器的向微机控制的半自动和自动方向发展。我国的工程机械变速器目前以机液控 制为主，少数高端产品已采用了全自动或者半自动换档，但都依赖从国外进口的变速箱总 成或者半自动操纵控制系统总成。国产工程机械呼唤自主创新的高技术水平的动力换档变 速箱出现，因此能否以国产电液比例档位控制系统填补国内的技术空白，智能电子档位控 制器的研制就成为备受关注的焦点。电子档位控制器是先进的电液一体化动力换挡系统的核心部件，它使得以电液动 力变速装置装备起来的大型工程机械，操纵更加简单省力，换档快速柔和，不仅降低了操作 人员的劳动强度，更提高了整车的工作效率和变速系统的使用寿命，具有很高的使用价值 和广阔的应用空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子档位控制器装置。该装置充分利用工程机械升降 档变速时离合器组的最优接合时序，以嵌入式软件技术结合光、机、电技术，该装置无触点 地将操纵者的意图，通过换档变速专家模型主导的逻辑控制电路，驱动电液比例换档系统 中的电磁阀按最快捷、平稳的换档时序动作，实现对工程机械无缝换档变速的控制。为实现上述目的，本发明采取以下设计方案一种电子档位控制器，它主要由壳体，壳体内的非接触式信号输入模块、开关量接口、齿轮转速传感器接口、微控制器、电子开 关阵列、显示单元和电源单元构成。基于此，本发明是这样实现的所述的一种电子档位控制器，包括一壳体，一安装在壳体上的操纵杆，一安装在壳 体内的非接触式信号输入模块，一安装在壳体内的开关量接口，一安装在壳体内的齿轮转 速传感器接口，一安装在壳体内的微控制器，一安装壳体内的电子开关阵列，一安装在壳体 内的显示单元，一电源单元。
所述的一种电子档位控制器，其微控制器通过非接触式信号输入模块获取目标控 制信息，并根据开关量输入接口及齿轮转速传感器接口输入的外界参照信息，通过内部设 定的控制逻辑，控制电子开关阵列实现通断组合逻辑，进而对被控的液力变速器进行控制， 具有若干输入、输出通道，可通过其内部运行的程序对输入信号进行处理，并对输出通道状 态进行控制。所述的一种电子档位控制器，其非接触式信号输入模块的非接触式信号生成元件 可以使用磁感应式元件、霍尔元件、光电元件。所述的一种电子档位控制器，其电子开关阵列由若干拥有控制引脚的可使电路接 通和断开的电子元件组成。所述的一种电子档位控制器，其电子档位控制器内部设定的控制逻辑，当非接触 式信号输入模块接收到“前进”信号后，微处理器将控制电子开关阵列中的非空档电子开 关导通，该电子开关将驱动液力变速器处于非空档状态；此时非接触式信号输入模块若接 收到“加档”信号，微处理器将控制电子开关阵列中的一档电子开关组导通；若非接触式信 号输入模块连续收到“加档”信号，微控制器将控制电子开关阵列按二、三、四档顺序依次升 档；若非接触式信号输入模块在控制器为非一档时收到“减档”信号，微控制器将控制电子 开关阵列执行降档动作；“加档”、“减档”控制动作在不超出控制器档位情况下可反复进行。所述的一种电子档位控制器，其电子档位控制器内部设定的控制逻辑，当非接触 式信号输入模块接收到“后退”信号后，微处理器将控制电子开关阵列中的非空档电子开关 导通，该电子开关将驱动液力变速器处于非空档状态；此时非接触式信号输入模块若接收 至IJ “加档”信号，微处理器将控制电子开关阵列中的一档电子开关组导通；若非接触式信号 输入模块继续收到“加档”信号，微控制器将控制电子开关阵列升档至二档；若非接触式信 号输入模块在控制器为二档时收到“减档”信号，微控制器将控制电子开关阵列执行降档动 作；“加档”、“减档”控制动作在不超出控制器档位情况下可反复进行。所述的一种电子档位控制器，其开关量输入接口输入的外界参照信息，开关量接 口与液力变速器保护电路相连，输入液力变速器保护信息及状态变换信息。所述的一种电子档位控制器，其齿轮转速传感器接口输入的外界参照信息，可以 是与液力变速器某级传动齿轮转速相关联的模拟量或者数字量信号。与现有的档位控制开关技术相比较，本发明有如下积极有益的效果(1)与现有的档位控制开关技术相比，在本发明控制下，液力变速器可以准确的进 行各个档位间的切换操作。(2)本发明进档快速，连接柔和。其高低速切换及锁止功能也控制合理。(3)本发明随着工程机械的普及，具有很高的使用价值和广阔的应用空间，顺应国家节能减排的大趋势。本发明的内容结合以下实施例做更进一步说明，本发明的内容不仅限于实施例中 所涉及的内容。
图1是本发明的结构图。图2是本实施例电子档位控制器的原理框图。图3是本实施例电子档位控制器的工作原理图。
具体实施例方式以下将结合附图对本技术方案的一种电子档位控制器进行进一步说明。参考图1，本图为一种电子档位控制器结构图，一般情况下本发明包括操纵杆1、 壳体2、非接触式信号输入模块3、微控制器4、电子开关阵列5、开关量接口 6、齿轮转速传感 器接口 7、电源单元8、显示单元9。参考图2、图3，本发明的一个具体实施例电子档位控制器的原理框图和工作原理 图。本实施例包括作为非接触式输入器件的磁感应型霍尔元件、用于分析处理操作指 令及转速信号向电子开关阵列提供控制信号的微控制器、用于连接齿轮测速传感器的齿轮 测速传感器接口电路以及用于控制电磁阀的电子开关阵列，其中磁感应型霍尔元件分为前 进、后退、加档、减档四路输入，分别与微控制器的四个输入脚对应；电子开关阵列中共有8 只电子开关，其中1 6号电子开关分别控制1 6号电磁阀，1 5号电磁阀分别对应液 力变速器中的1 5号离合器，6号电磁阀对应高低速状态切换装置。电子开关阵列中的7 号电子开关与液力变速器的非空档状态接口相连，8号电子开关和液力变速器的锁止使能 接口相连。当操作杆触发“前进”霍尔元件，微处理器将控制电子开关7导通，电子开关7端 口输出高电平，使液力变速器处于非空档状态；若此时操作杆触发“加档”霍尔元件，微控制 器将在保持电子开关7导通的前提下，控制电子开关1、2、3、4导通，分别使电磁阀1、2、3、4 动作，进而使离合器1、2、3、4接合，此时液力变速器处于前进一档位置；若此时操作杆再次 触发“加档”霍尔元件，微控制器将在上述状态基础上控制电子开关2断开，使离合器2断 开，此时液力变速器处于前进二档位置；若此时操作杆再次触发“加档”霍尔元件，微控制器 将在上述状态基础上控制电子开关3断开，使离合器3断开，此时液力变速器处于前进三档 位置；若此时操作杆再次触发“加档”霍尔元件，微控制器将在上述状态基础上控制电子开 关4断开，使离合器4断开，此时液力变速器处于前进四档位置；若此时操作杆触发“减档” 霍尔元件，微控制器将在上述状态基础上控制电子开关4导通，使离合器4接合，此时液力 变速器处于前进三档位置；若此时操作杆再次触发“减档，，霍尔元件，微控制器将在上述状 态基础上控制电子开关3导通，使离合器3结合，此时液力变速器处于前进二档位置；若此 时操作杆再次触发“减档”霍尔元件，微控制器将在上述状态基础上控制电子开关2导通，使离合器2结合，此时液力变速器处于前进一档位置。以上描述中“加档”操作能进入三档和四档的前提条件是与微控制器相连的齿轮测速传感器脉冲频率不为零。 当操作杆触发“后退”霍尔元件，微处理器将控制电子开关7导通，电子开关7端口输出高电平，使液力变速器处于非空档状态；若此时操作杆触发“加档”霍尔元件，微控制器 将在保持电子开关7导通的前提下，控制电子开关2、3、4、5导通，分别使电磁阀2、3、4、5动 作，进而使离合器2、3、4、5接合，此时液力变速器处于后退一档位置；若此时操作杆再次触 发“加档”霍尔元件，微控制器将在上述状态基础上控制电子开关2断开，使离合器2断开， 此时液力变速器处于后退二档位置；若此时操作杆触发“减档，，霍尔元件，微控制器将在上 述状态基础上控制电子开关2导通，使离合器2结合，此时液力变速器处于后退一档位置。当“前进”、“后退”霍尔元件均未被触发时，微控制器将控制电子开关1、5、7断开， 使液力变速器处于空档状态。当与高低速切换开关相连的开关量输入口 1，由高电平变为低电平时，微控制器将 先通过齿轮测速传感器信号判断液力变速器是否为静止状态，若为静止状态(齿轮测速传 感器频率为零或趋于零)，微控制器将控制电子开关6导通，进而电磁阀动作，使液力变速 器进行高低速状态切换。当电子档位控制器处于前进方向的2、3、4档的任意一档时，若微控制器接收到的 齿轮测速传感器的脉冲频率超过一定数值(例如1600赫兹)时，微控制器将控制电子开关 8导通，使液力变速器的锁止功能生效。当锁止功能生效后，微控制将继续检测齿轮测速传 感器的脉冲频率，当齿轮测速传感器的脉冲频率低于一定数值(例如1000赫兹)时，微控 制器将控制电子开关8断开，使液力变速器的锁止功能解除。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任 何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等 效实施例。但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做 的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
一种电子档位控制器，其特征在于，其包括一壳体；一操纵杆，该操纵杆与壳体相连，用于选择档位；一非接触式信号输入模块，该模块安装在壳体内，与微控制器相连；一开关量接口，该开关量接口安装在壳体内，与微控制器相连；一齿轮转速传感器接口，该接口安装在壳体内，与微控制器相连；一微控制器，该控制器安装在壳体内，通过非接触式信号输入模块获取控制信息；一电子开关阵列，该阵列安装在壳体内，与微控制器相连；一显示单元，该显示单元位于壳体上，指示灯显示控制器的工作状态；一电源单元，该电源单元位于壳体内，为系统供电。
2.根据权利要求1所述的一种电子档位控制器，其特征在于，所述的微控制器通过非 接触式信号输入模块获取目标控制信息，并根据开关量输入接口及齿轮转速传感器接口输 入的外界参照信息，通过内部设定的控制逻辑，控制电子开关阵列实现通断组合逻辑，进而 对被控的液力变速器进行控制，具有若干输入、输出通道，可通过其内部运行的程序对输入 信号进行处理，并对输出通道状态进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种电子档位控制器，其特征在于，所述的非接触式信号输 入模块的非接触式信号生成元件可以使用磁感应式元件、霍尔元件、光电元件。
4.根据权利要求1所述的一种电子档位控制器，其特征在于，所述的电子开关阵列由 若干拥有控制引脚的可使电路接通和断开的电子元件组成。
5.根据权利要求1所述的一种电子档位控制器，其特征在于，所述的电子档位控制器 内部设定的控制逻辑，当非接触式信号输入模块接收到“前进”信号后，微处理器将控制电 子开关阵列中的非空档电子开关导通，该电子开关将驱动液力变速器处于非空档状态；此 时非接触式信号输入模块若接收到“加档”信号，微处理器将控制电子开关阵列中的一档电 子开关组导通；若非接触式信号输入模块连续收到“加档”信号，微控制器将控制电子开关 阵列按二、三、四档顺序依次升档；若非接触式信号输入模块在控制器为非一档时收到“减 档”信号，微控制器将控制电子开关阵列执行降档动作；“加档”、“减档”控制动作在不超出 控制器档位情况下可反复进行。
6.根据权利要求1所述的一种电子档位控制器，其特征在于，所述的电子档位控制器 内部设定的控制逻辑，当非接触式信号输入模块接收到“后退”信号后，微处理器将控制电 子开关阵列中的非空档电子开关导通，该电子开关将驱动液力变速器处于非空档状态；此 时非接触式信号输入模块若接收到“加档”信号，微处理器将控制电子开关阵列中的一档电 子开关组导通；若非接触式信号输入模块继续收到“加档”信号，微控制器将控制电子开关 阵列升档至二档；若非接触式信号输入模块在控制器为二档时收到“减档”信号，微控制器 将控制电子开关阵列执行降档动作；“加档”、“减档”控制动作在不超出控制器档位情况下 可反复进行。
7.根据权利要求1所述的一种电子档位控制器，其特征在于，所述的开关量输入接口 输入的外界参照信息，开关量接口与液力变速器保护电路相连，输入液力变速器保护信息 及状态变换信息。
8.根据权利要求1所述的一种电子档位控制器，其特征在于，所述的齿轮转速传感器接口输入的外界参照信息，可以是与液力变速器某级传动齿轮转速相关联的模拟量或者数字量信号.
全文摘要
本发明提供一种配合液力变速器结构实现液力变速器档位切换的电子档位控制器装置，取代人工操作的液力变速器档位切换。其特征包括一壳体；一操纵杆，该操纵杆与壳体相连，用于选择档位；一非接触式信号输入模块，该模块安装在壳体内，与微控制器相连；一开关量接口，该开关量接口安装在壳体内，与微控制器相连；一齿轮转速传感器接口，该接口安装在壳体内，与微控制器相连；一微控制器，该控制器安装在壳体内，通过非接触式信号输入模块获取控制信息；一电子开关阵列，该阵列安装在壳体内，与微控制器相连；一显示单元，该显示单元位于壳体上，指示灯显示控制器的工作状态；一电源单元，该电源单元位于壳体内，为整个装置系统供电。
文档编号F16H63/40GK101813184SQ20101014735
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者张列平, 王运, 董政, 黄大贵, 黄逸平 申请人:成都森盛智能科技有限公司