本申请要求于 201 1 年 08 月 23 日提交中国专利局、 申请号为 201110242282. 2、 发明名称为 "液压-机械传动的工程机械及其换挡控制 系统和方法" 的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申 请中。

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� �方式， 其动 力传递路线通常为： 发动机一液压泵一驱动马达一变速桥一驱动轮 。

现有液压-机械传动控制系统的重型工程机械� �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 ηθ仍然等于第一从动盘的转速 nl , 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� ��啮合，会产生 较大的沖击力， 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沖击力较小， 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沖 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� �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� �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 nl ;

4 )调节所述驱动马达的输出转速，使其向第二� �动盘的转速 nl靠近； 5 )判断所述驱动盘的当前转速 ηθ与所述第二从动盘的转速 nl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 nl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� �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 nl ; 最后， 调节驱动马达的输出转速使其向第二从动盘的 转速 nl靠近，判断驱动盘的当前转速 ηθ与第二从动盘的转速 nl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 ηθ大于与目标档位对应的第二从动盘的 转速 nl时， 调节驱动盘转速 ηθ使其不断减小， 直到 nO - nl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 ηθ小于 nl时，调节驱动盘转速 ηθ使其不断 增大， 直到 nl - nO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沖击力较小 。

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 少了换挡沖击， 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 nl ; 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 nl靠近； 并判断所述驱动盘的当前转速 ηθ与所述第二从动盘的转 速 nl的差值的绝对值是否小于预定值，若是，将� ��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 nl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� �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沖 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� �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� �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� �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 nl ;

S14: 调节驱动马达的输出转速， 使其向第二从动盘的转速 nl靠近； S15:判断驱动盘的当前转速 ηθ与第二从动盘的转速 nl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 ηθ大于与目标档位对应的第二从动盘的 转速 nl时， 调节驱动盘转速 ηθ使其不断减小， 直到 nO - nl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 ηθ小于 nl时，调节驱动盘转速 ηθ使其不断 增大， 直到 nl - nO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沖击力较小 。

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 少了换挡沖击， 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。 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， 减少换挡过程的沖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� �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� �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 nl ;

S24: 调节驱动马达的输出转速， 使其向第二从动盘的转速 nl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 ηθ与第二从动盘的转速 nl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 ηθ与第二从动盘转速 nl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 ηθ与第二从动盘 nl 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 有减小换挡沖击力的技术效果， 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， 又能保证换挡沖击在设计允许的范 围内； 如果大于这个范围， 则换挡沖击较大， 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� �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� �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 nl ; 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 nl靠近； 并判断驱动盘的当前转 速 ηθ与第二从动盘的转速 nl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 nl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� �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。