[发明专利]一种用于直线换挡结构的自动换挡装置与方法

说明书

本发明提供了一种用于直线换挡结构的自动换挡装置与方法，属于农机装备及自动控制领域。本发明针对目前国内农业机械无法完成电控自动换挡问题，采用控制器实时智能检测实际挡位和意图控制挡位实现挡位切换，进而利用位移传感器和力传感器构成双闭环故障自检装置检测实际挡位位置并完成意图控制挡位位置锁止，实现故障自检的精确换挡。本发明具有体积小、构成简单，稳定性和实时性好以及安全性和自动换挡成功率高等特点，并对直线换挡结构具有良好的通用性。

技术领域

本发明涉及农机装备及自动控制领域，特别是一种用于直线换挡结构的自动换挡装置与方法。

背景技术

近年来国家对农业机械智能化的发展提出了更高的要求，农业劳动力匮乏以及缺乏熟练的农机手，农民对农业机械智能化的需求逐步增加，其中国内拖拉机均采用手动换挡，驾驶操作复杂易出错；为了缩小与国外先进产品差距，提高智能化和现代化水平，众多专家学者开展了相关设计研究，取得了突破性进展。但目前农业机械的自动换挡装置技术仍存在不足：

(1)农业机械换挡结构形式多样，一般常见的有：“王字”挡、“工字”挡、“一字”挡和复杂挡位，在国内目前技术水平和农业经济发展水平现状下均无法实现原机身自动智能换挡，需要后加装机械结构实现自动换挡，针对于后加装自动换挡装置，已有适用于“王字”挡、“工字”挡和复杂挡位的机械结构，但其结构复杂，对于“一字”挡的实用性和实际价值有限；

(2)对于农业机械后加装自动换挡装置，通常采用电动推杆或者电机作为驱动部件，控制挡杆运动换挡，由于换挡过程中存在机械结构配合，会有运动阻力产生，可能导致电动推杆或者电机出现超调现象，导致换挡失败，因此在设计机械结构时需要考虑添加位置锁止机构，抑制电动推杆或者电机发生超调现象；

(3)自动换挡过程中会出现换挡故障现象，进而导致挡位换挡不到位或者超调情况发生，造成换挡失败，影响农业机械正常作业性能，因此需要对换挡故障进行检测排查并及时处理。

近年来在国家大力发展农机无人驾驶的支持下，后加装农业机械自动换挡装置越来越多地受到人们关注，中国专利(CN108895157A)利用双电动推杆设计了一种轮式拖拉机自动换挡通用装置，实现了稳定精确换挡，具有通用性，但是其换挡装置复杂且不具备位置锁止机构，会出现位置超调导致换挡失败，不适用简单形式换挡装置；中国专利(CN110822076A)利用力传感器进行故障自检处理方法复杂冗余。因此，对于直线换挡形式的机构需要实现结构简单、性能稳定、响应迅速和控制精准的自动换挡装置设计。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种用于直线换挡结构的自动换挡装置与方法，实现快速精准控制。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种用于直线换挡结构的自动换挡装置，包括自动换挡装置、农机变速箱换挡拨杆和农机变速箱，自动换挡装置底端与农机变速箱换挡拨杆连接，农机变速箱换挡拨杆安装在农机变速箱顶端；

所述自动换挡装置包括壳体和挡杆，挡杆由L形杆部和垂直于L形杆部水平段的竖直杆部构成，L形杆部穿过壳体侧面，竖直杆部穿过壳体底端；竖直杆部顶端且背向L形杆部竖直段处连接卡口挡片固联弯杆，卡口挡片固联弯杆末端固定卡口挡片，竖直杆部下端依次与电压式自复位位移传感器和力传感器的顶端固联，力传感器末端与直流电动推杆顶端固连，电压式自复位位移传感器和直流电动推杆的尾端均与固连载壳体上的安装固联板连接；卡口挡片固联弯杆与L形杆部竖直段之间设有实际挡位触发记录板，实际挡位触发记录板与固定在壳体内部顶端的行程开关配合；

所述壳体上设有实际挡位指示灯和意图控制挡位指示灯；

所述壳体内部固定有推拉式电磁离合器固定板，推拉式电磁离合器固定板上固定有4个推拉式电磁离合器。