一种控制方法、运动控制系统和压路机与流程

1.本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种控制方法、运动控制系统和压路机。


背景技术：

2.机械式压路机是目前高等级公路施工路基压实的关键设备，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，传动轴将动力传递至变速箱，最后到达驱动桥，带动整车运动。
3.当整车需要启动或者换挡时，踩下离合器踏板，离合器助力器分离叉拨动分离套和分离轴承向前移动，推动分离杆，使压盘向后移动，摩擦片与发动机飞轮端面脱开，此时离合器分离，发动机的动力与传动系统切断。换挡完毕后，松开离合器踏板，随着离合器制动液压力消失，离合器助力器分离叉在回位弹簧作用下复位，压盘向前移动，将摩擦片压到飞轮端面，此时动力啮合，整车运动。
4.由于离合器结合速度主要依赖驾驶员人工控制，人工控制有快有慢，离合器结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可靠性，而且影响压路机起步的平稳性。离合器结合过慢则会加快摩擦片的磨损，降低其使用寿命。且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，长时间操作会引起操作者疲劳，影响客户的舒适度。
5.因此，需要一种控制方法、运动控制系统和压路机来解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种控制方法、运动控制系统和压路机，无需在发动机与变速箱之间设置离合器即可实现压路机的运动控制，而且可以降低驾驶员的劳动强度，提升压路机驾驶的舒适性。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种控制方法，包括如下步骤：
9.预起步阶段：控制组件进行挡位以及输出轴的旋转方向设定，控制阀组件控制传动换向组件的离合器按照换向控制曲线进行滑摩，同时所述控制阀组件控制换挡组件的离合器按照换挡控制曲线进行滑摩，直至压路机完成预起步；
10.结合阶段：所述控制组件控制发动机的输出转速不高于设定转速，所述控制组件采集输出轴的转速和所述发动机的输出转速，当所述输出轴的转速与所述发动机的输出转速之差在设定范围内时，所述控制组件控制所述控制阀组件按照设定速度加压，使得所述传动换向组件中对应的离合器和所述换挡组件中对应的离合器结合；
11.转速匹配阶段：所述控制组件控制所述发动机，使得所述发动机的转速达到设定转速。
12.进一步地，还包括升挡阶段，所述升挡阶段为：所述控制组件设定要提升到的速度挡位，所述控制阀组件控制当前挡位对应的离合器脱离，所述控制阀组件按照设定升挡曲
线控制所述换挡组件中对应挡位的离合器结合，升挡设定时间达到后，所述控制阀组件控制所述换挡组件中对应的离合器闭合，完成升挡控制。
13.进一步地，还包括降挡阶段，所述降挡阶段为：所述控制组件设定要降到的速度挡位，所述控制阀组件控制当前挡位对应的离合器脱离，所述控制阀组件按照设定降挡曲线控制所述换挡组件中对应挡位的离合器滑摩，当所述输出轴的转速与所述发动机的输出转速之差在设定范围内时，所述控制阀组件控制所述换挡组件中对应的离合器闭合，完成降挡控制。
14.进一步地，所述控制组件实时采集所述输出轴的转速，当所述输出轴的转速低于设定振动转速时，所述控制组件控制整车的压路钢轮停振。
15.一种运动控制系统，采用如上所述的控制方法进行控制，包括：
16.发动机，所述发动机上集成有发动机控制器，所述发动机控制器能够控制所述发动机的转速；
17.换挡变速箱，所述换挡变速箱的输入轴与所述发动机的转轴传动连接，所述换挡变速箱的输出轴与整车的传动系统传动连接，所述换挡变速箱上集成有传动换向组件和换挡组件；
18.控制阀组件，所述控制阀组件与所述传动换向组件以及所述换挡组件连通，能够控制所述传动换向组件改变所述输出轴的旋转方向，以及所述控制阀组件能够控制所述换挡组件进行换挡；
19.控制组件，所述控制组件与所述发动机控制器和所述控制阀组件均电连接。
20.进一步地，还包括控制手柄，所述控制手柄与所述控制组件电连接，所述控制手柄能够通过所述控制组件控制所述控制阀组件，从而控制换挡和换向，以及所述控制阀组件的开度。
21.进一步地，所述控制手柄上集成有换向按钮和多个挡位按钮，所述换向按钮以及所述挡位按钮均与所述控制组件电连接。
22.进一步地，所述控制阀组件包括全比例控制操纵阀，所述全比例控制操纵阀上具有换向控制线圈和多个挡位控制线圈，所述换向控制线圈以及多个所述挡位控制线圈均与所述控制组件电连接，所述全比例控制操纵阀与所述传动换向组件以及所述换挡组件连通。
23.进一步地，所述控制组件包括控制器和速度传感器，所述速度传感器用于采集所述输出轴的转速，所述速度传感器与所述控制器电连接，所述控制器与所述控制阀组件以及所述发动机控制器均电连接。
24.一种压路机，包括如上所述的一种运动控制系统。
25.本发明的有益效果：
26.本发明的一种控制方法，将整机的运动控制分为三个阶段，即起步阶段、结合阶段以及转速匹配阶段，通过上述方式，能够实现柔性换挡，从而降低换挡的冲击，而且在换挡的过程中，由控制组件控制实现，降低驾驶员的劳动强度，提升压路机驾驶的舒适性。
27.本发明的一种运动控制系统，换挡变速箱与发动机传动连接，在换挡变速箱上集成有传动换向组件和换挡组件，控制阀组件与传动换向组件以及换挡组件连通，控制组件能够控制控制阀组件，从而控制传动换向组件和换挡组件，实现整机的挡位输出和运动方
向控制。在进行运动控制时，控制组件能够控制控制阀组件，实现柔性换挡。通过上述方式，无需在发动机与变速箱之间设置离合器即可实现压路机的运动控制，在此过程中，驾驶员无需反复控制离合器，只需要控制控制组件即可，从而可以降低驾驶员的劳动强度，提升压路机驾驶的舒适性。
28.本发明的一种压路机，包括如上所述的运动控制系统，无需在发动机与变速箱之间设置离合器即可实现压路机的运动控制，而且可以降低驾驶员的劳动强度，提升压路机驾驶的舒适性。
附图说明
29.图1是本发明一种运动控制系统的示意图；
30.图2是本发明一种运动控制系统中控制手柄的示意图。
31.图中：
32.1、发动机；11、发动机控制器；2、联轴器；3、换挡变速箱；4、控制阀组件；41、全比例控制操纵阀；411、换向控制线圈；412、挡位控制线圈；5、控制器；51、速度传感器；6、控制手柄；61、挡位按钮。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.机械式压路机是目前高等级公路施工路基压实的关键设备，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，传动轴将动力传递至变速箱，最后到达驱动桥，带动整车运动。由于离合器结合速度主要依赖驾驶员人工控制，人工控制有快有慢，离合器结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，而且影响压路机起步的平稳性。
37.为了解决上述问题，从而无需在发动机与变速箱之间设置离合器即可实现压路机的运动控制，而且可以降低驾驶员的劳动强度，提升压路机驾驶的舒适性，如图1-图2所示，本发明提供一种控制方法。控制方法包括如下步骤：
38.预起步阶段：控制组件进行换挡变速箱3挡位以及换挡变速箱3的输出轴的旋转方向设定，控制阀组件4控制传动换向组件对应的离合器按照换向控制曲线进行滑摩，同时控制阀组件4控制换挡组件对应的离合器按照换挡控制曲线进行滑摩，直至压路机完成预起步；换向控制曲线和换挡控制曲线在台架测试时进行标定，在此不做过多赘述。其中，预起步为压路机克服与地面之间的静摩擦力的阶段，此时，压路机还没有移动。
39.结合阶段：控制组件控制发动机1的输出转速不高于设定转速，在本实施例中，设定转速为800r/min,控制组件采集输出轴的转速和发动机1的输出转速，当输出轴的转速与发动机1的输出转速之差在设定范围内时，具体地，输出轴的转速需要根据换挡变速箱的对应的速比进行换算，设定范围
±
100r/min，控制组件控制控制阀组件4按照设定速度快速加压，具体地，设定速度人为标定，使得传动换向组件中对应的离合器和换挡组件中对应的离合器快速结合；在此过程中，换挡曲线为自适应曲线，根据不同的工况，输出不同的压力曲线，该压力曲线是在台架测试时进行标定获得的，在此不做赘述。
40.转速匹配阶段：控制组件控制发动机1，使得发动机1的转速达到控制手柄6的操作角度对应的设定转速，使得整机平稳结合，实现起步换挡。
41.进一步地，该控制方法还包括升挡阶段，升挡阶段为：控制组件设定要提升到的速度挡位，控制阀组件4控制当前挡位对应的离合器脱离，按照设定升挡曲线控制阀组件4，从而控制换挡组件中对应的离合器结合，在结合的过程中为缓慢结合，通过滑摩缓慢提升整机的行驶速度，防止升速过程中出现冲击；当升挡设定时间达到后，控制阀组件4控制换挡组件中对应的离合器快速闭合，完成升挡控制；通过快速闭合对应的离合器，防止过度滑摩对离合器造成损伤。在本实施例中，升挡曲线是在台架测试时进行标定的曲线，在此不做过多赘述。
42.进一步地，该控制方法还包括降挡阶段，降挡阶段为：控制组件设定要降到的速度挡位，控制阀组件控制当前挡位对应的离合器脱离，按照设定降挡曲线控制阀组件4中对应挡位的离合器滑摩，控制换挡组件中对应的离合器结合，在结合的过程中为缓慢结合，通过滑摩缓慢降低整机的行驶速度，防止降速过程中出现冲击；当输出轴的转速与发动机1的输出转速之差在设定范围内时，控制阀组件控制换挡组件中对应的离合器闭合，完成降挡控制。在本实施例中，升挡曲线是在台架测试时进行标定的曲线，在此不做过多赘述。设定的范围为人工标定，在此不做限制。
43.进一步地，控制组件的速度传感器51实时采集输出轴的转速，当输出轴的转速低于设定振动转速时，控制组件控制整车的压路钢轮停振。具体地，由于发动机1的转速是由控制手柄6控制，控制手柄6推到最前端及最后端时发动机1为最大转速，中位时为怠速。压路机往复运动，所以需将控制手柄6前后往复推拉，压路机一般在设定振动转速进行振动压实。在压路机振动的情况下，操作者可能存在误操作，将控制手柄6拉到设定振动转速以下，甚至到怠速。此时会损伤发动机1，通过控制器5控制，设置发动机1在一定转速以下时钢轮停止振动，以保证发动机1的使用寿命，控制手柄6到达设定振动转速后，自动启振。
44.本实施例还提供一种运动控制系统。采用如上所述的控制方法进行控制，本运动控制系统包括发动机1、换挡变速箱3、换挡阀组件和控制组件。
45.其中，发动机1上集成有发动机控制器11，发动机控制器11能够控制发动机1的转速；换挡变速箱3的输入轴与发动机1的转轴传动连接，换挡变速箱3的输出轴与整车的传动
系统传动连接，换挡变速箱3上集成有传动换向组件和换挡组件；控制阀组件4与传动换向组件以及换挡组件均连通，控制阀组件4能够控制传动换向组件改变输出轴的旋转方向，控制阀组件4能够控制换挡组件进行换挡；控制组件与发动机控制器11和控制阀组件4均电连接；控制组件被配置为：采集输出轴的转速，并将转速与发动机1输出的转速比较，根据比较结果控制控制阀组件4实现柔性换挡。
46.具体地，在本实施例中，发动机1与换挡变速箱3通过联轴器2进行连接，实现动力传输。换挡变速箱3为动力换挡变速器，在结构上采用平行轴(定轴)传动，所有传动齿轮均由滚动轴承支撑，齿轮之间为啮合传动。各轴承及离合器均由经冷却后的油液进行润滑。变速器内由五套多片湿式摩擦离合器组成。换挡时，相应挡位的离合器摩擦片由轴向作用的工作油压所推动的活塞压紧，摩擦片的松开则是靠复位弹簧的作用力将活塞返回。具体地，kv为前进离合器，kr为后退离合器，k1、k2、k3分别为1、2、3挡离合器，换挡变速箱3换挡是由控制阀组件4控制，将油液通过输出至相关管路，从而控制相对应的方向及挡位摩擦片结合与松开。具体地，换挡变速箱3为现有技术，在此不对换挡变速箱3的内部结构做过多赘述。
47.进一步地，运动控制系统还包括控制手柄6，控制手柄6与控制组件电连接，控制手柄6能够通过控制组件控制控制阀组件4，从而控制换挡和换向，以及控制阀组件4的开度。通过设置控制手柄6，便于驾驶员进行操纵。
48.具体地，控制手柄6上集成有换向按钮和多个挡位按钮61，换向按钮以及挡位按钮61均与控制组件电连接。具体地，在本实施中，挡位按钮61设置有三个，分别对应一挡、二挡和三挡，在其他实施例中，可以根据换挡变速箱3的挡位进行配置，在此不做过多限制。在进行运动控制时，驾驶员只需要按下相应的按钮即可，便于对压路机进行控制的同时，降低了劳动强度。
49.进一步地，控制阀组件4包括全比例控制操纵阀41，全比例控制操纵阀41上具有换向控制线圈411和多个挡位控制线圈412，换向控制线圈411以及多个挡位控制线圈412均与控制组件电连接，全比例控制操纵阀41与传动换向组件以及换挡组件连通。由于采用全比例控制操纵阀41，通过控制施加在控制线圈上的电流大小即可控制阀的开度，从而实现柔性运动控制。
50.进一步地，控制组件包括控制器5和速度传感器51，速度传感器51用于采集输出轴的转速，速度传感器51与控制器5电连接，控制器5与控制阀组件4以及发动机控制器11均电连接。在本实施例中，控制器5可以为整车控制器，具体地，控制器5为现有技术，在此不做赘述。
51.初始状态下，发动机1通过联轴器2将动力传递给换挡变速箱3，最终到达驱动桥带动整车前进、后退，联轴器2的作用是传递扭矩，并吸收冲击。
52.控制手柄6集成控制整机前进、后退、振动启停及发动机1油门。整机启动时，要求控制手柄6初始位置处于中位，此时发动机1处于怠速。操作者换挡时，可通过控制手柄6选择所需挡位，此时整机处于空挡，整机挡位显示为n1，控制手柄6往前推，整机往前走，往后推则整机往后走。手柄往前或者往后倾斜的斜度越大，发动机1转速越大。
53.以一挡前进为例，选择好挡位后，控制手柄6往前推，控制手柄6对控制器5输出控制信号，要求控制阀组件4输出油液至换挡变速箱3的前进离合器kv及挡位离合器k1，对其输出轴向作用力推动活塞压紧，由于整体采用全比例控制操纵阀41，结合控制器5，可以对
换挡变速箱3的换挡进行精准控制。控制器5与发动机控制器11相连，通过发动机控制器11控制发动机1转速的增加及降低，控制器5还与速度传感器51相连，换挡变速箱3的输出轴的转速(由于换挡变速箱3的输出轴与传动轴、驱动桥为刚性连接，所以换挡变速箱3的输出端的速度可以很直观的反应整机行驶速度)，经过计算可将行驶速度反馈至控制器5，从而与发动机1的转速进行对比，确认工况的松软，从而输出不同的方向及挡位换挡曲线，实现整机柔性换挡。
54.本实施例还提供了一种压路机，包括如上的一种运动控制系统。相比原结构换挡换向操作依赖驾驶员人工控制，驾驶员容易疲劳的缺陷；本实施例的结构可以很精确的控制换挡变速箱3内部离合器摩擦片的结合速度，提升起步平稳性，减轻操作者的劳动强度，提升产品舒适度。
55.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。