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1、(10)申请公布号 CN 103591275 A (43)申请公布日 2014.02.19 CN 103591275 A (21)申请号 201310463404.X (22)申请日 2013.10.08 F16H 59/02(2006.01) F16H 61/00(2006.01) (71)申请人 广西柳工机械股份有限公司 地址 545007 广西壮族自治区柳州市柳太路 一号 (72)发明人 金忠 蔡登胜 钟荣康 孙金泉 覃南强 陶林裕 (74)专利代理机构 广西南宁汇博专利代理有限 公司 45114 代理人 邓晓安 (54) 发明名称 一种装载机用 FNR 装置及实现 FNR 功能的方 法。
2、 (57) 摘要 本发明公开了一种装载机用 FNR 装置及实现 FNR 功能的方法， 旨在提供一种劳动强度低、 成本 低、 结构简单的装载机用的变速操作装置， 它包括 变速箱和控制变速箱的变速控制器， 变速控制器 无 FNR 功能， 变速控制器通过 FNR 功能扩展模块 与变速操作手柄、 FNR 操作手柄连接， FNR 功能扩 展模块对变速操作手柄产生的变速信号和 FNR 操 作手柄产生的 FNR 信号进行处理， 如当变速操作 手柄不处于空档时， FNR 功能扩展模块向变速控 制器输出变速操作手柄的信号 ； 当变速操作手柄 处于空档时， FNR 功能扩展模块向变速控制器输 出 FNR 操作手柄。
3、的信号 ； 当变速操作手柄由空档 变为非空档时， FNR 功能扩展模块向变速控制器 输出变速操作手柄的信号。 本发明结构简单， 造价 低， 适用于装载机用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103591275 A CN 103591275 A 1/1 页 2 1. 一种装载机用 FNR 装置， 包括变速箱 （1） 和控制变速箱 （1） 的变速控制器 （2） ， 其特 征在于 ： 所述变速控制器 （2） 通过 FNR 功能扩展模块 。
4、（4） 与变速操作手柄 （3） 、 FNR 操作手 柄 （5） 连接。 2. 根据权利要求 1 所述的装载机用 FNR 装置， 其特征在于 ： 所述 FNR 功能扩展模块 （4） 内设有I/0调理电路， 所述I/0调理电路用于接收变速操作手柄 （3） 、 FNR操作手柄 （5） 的信 号， 并根据这两个手柄的信号对司机的操作意图进行判断， 然后通过 FNR 功能扩展模块 （4） 向变速控制器 （2） 发出控制信号。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的装载机用 FNR 装置， 其特征在于 ： 所述 FNR 操作手柄 （5） 产生 FNR 信号， 所述 FNR 信号输入 FNR 功能扩展模块 。
5、（4） 进行处理， 然后通过 FNR 功能扩展 模块 （4） 向变速控制器 （2） 发出控制信号。 4.根据权利要求4所述的装载机用FNR装置， 其特征在于 ： 所述变速操作手柄 （3） 产生 变速信号， 所述变速信号输入 FNR 功能扩展模块 （4） 进行处理， 然后通过 FNR 功能扩展模块 （4） 向变速控制器 （2） 发出控制信号。 5. 根据权利要求 4 所述的装载机用 FNR 装置， 其特征在于 ： 所述变速控制器 （2） 无 FNR 功能。 6. 一种如权利要求 15 任一所述的装载机用 FNR 装置的实现 FNR 功能的方法， 其特 征在于 ： （1） 当变速操作手柄 （3） 。
6、不处于空档时， FNR 功能扩展模块 （4） 判断驾驶员操作意图 为使用变速操作手柄 （3） ， 此时 FNR 功能扩展模块 （4） 向变速控制器 （2） 输出变速操作手柄 （3） 的信号 ； （2） 当变速操作手柄 （3） 处于空档时， FNR 功能扩展模块 （4） 判断驾驶员操作意图为使 用 FNR 操作手柄 （5） ， 此时 FNR 功能扩展模块 （4） 向变速控制器 （2） 输出 FNR 操作手柄 （5） 的信号 ； （3） 当变速操作手柄 （3） 由空档变为非空档时， FNR 功能扩展模块 （4） 驾驶员操作意图 为使用变速操作手柄 （3） ， 此时 FNR 功能扩展模块 （4） 向。
7、变速控制器 （2） 输出变速操作手柄 （3） 的信号。 7. 根据权利要求 6 所述的实现 FNR 功能的方法， 其特征在于 ： 所述 FNR 功能扩展模块 （4） 还可以对变速操作手柄 （3） 和 FNR 操作手柄 （5） 产生的信号进行逻辑分析， 并判断这两 个手柄是否存在障碍， 当存在障碍时， FNR 功能扩展模块 （4） 发出报警信号。 8. 根据权利要求 7 所述的实现 FNR 功能的方法， 其特征在于 ： 所述 FNR 功能扩展模块 （4） 的障碍分析逻辑为 ： （1） FNR 功能扩展模块 （4） 对变速操作手柄 （3） 产生的信号的判定逻辑 ： 当变速操作手 柄 （3） 仅产生。
8、一种档位信号时， 判定变速操作手柄 （3） 工作正常 ； 当变速操作手柄 （3） 产生 两种或两种以上档位信号时， 判定变速操作手柄 （3） 工作异常 ； 当变速操作手柄 （3） 无任一 档位信号时， 判定变速操作手柄 （3） 工作异常 ； （2） FNR 功能扩展模块 （4） 对 FNR 操作手柄 （5） 产生的信号的判定逻辑 ： 当 FNR 操作手 柄 （5） 仅产生一种有效档位信号时， 判定 FNR 操作手柄 （5） 工作正常 ； 当 FNR 操作手柄 （5） 产生两种或两种以上同时有效的档位信号时， 判定 FNR 操作手柄 （5） 工作异常 ； 当 FNR 操作 手柄 （5） 无任一有。
9、效档位信号时， 判定 FNR 操作手柄 （5） 工作异常。 权 利 要 求 书 CN 103591275 A 2 1/3 页 3 一种装载机用 FNR 装置及实现 FNR 功能的方法 技术领域 0001 本发明涉及装载机变速箱控制领域， 具体的说， 是涉及到一种装载机用 FNR 装置 及实现 FNR 功能的方法。 背景技术 0002 在装载机驾驶时， 需要司机一手操作方向盘， 一手操作变速操作手柄和动臂、 铲斗 操作手柄两种控制元件， 司机进行铲装作业时， 有一只手需要不停地轮流操作两种控制元 件， 给司机带来很大的操作强度， 极易导致司机疲劳。 0003 目前解决的方案就是采用前进挡、 空挡。
10、、 后退档 （后简称 FNR） 功能将变速操作手柄 的前进、 后退功能集成到动臂、 铲斗操作手柄上， 使司机不需要操作变速手柄， 从而减少操 作动作， 有效降低司机劳动强度， 成为了发展的必然趋势。而目前国内配备 FNR 功能的变速 操作系统存在种类少、 价格昂贵的问题。因此， 有必要研发一种经济实惠的具备 FNR 功能的 变速操作系统。 0004 目前， 我们检索到一些变速箱控制方面的公开文献， 例如 ： 0005 1. 中国专利申请号 93114533.3， 公开日 1994 年 8 月 24 日， 该申请案公开了一种 农业机械变速操作系统的结构， 使 H.S.T(3) 的变速操作部分 (。
11、8) 与手动操作杆 (7) 相联 系， 可进行联动操作， 同时该系统还设置了对变速操作部件 (8) 进行自动操作的驱动机构 (10)， 并具有自动操纵控制装置 (A)。该变速操作系统具有联系部件， 该联系部件主要包括 检测手动操作杆 (7) 向前、 后任一方向进行操作的检测部件 (SW1)、 (SW2)。其不足之处在 于 ： 1. 装载机的变速箱控制和该方案的 CVT 有一定的区别， 不适用于装载机。 0006 2. 中国专利申请号 200810056476.1， 公开日 2008 年 7 月 30 日， 该申请案公开了 一种自动变速箱电控装置， 控制单元包括连接在一起的主控制器和从控制器， 。
12、主控制器和 从控制器通过信号处理器接收传感器信号、 开关信号输入端输入信号， 主控制器通过信号 处理器输出信号到启动继电器、 档位显示器、 蜂鸣器、 外部传感器， 主控制器通过总线模块 与电子控制单元进行数据交换， 主控制器通过 K 线模块与外部设备连接， 主控制器和从控 制器的输出信号传送到输出信号处理器， 输出信号处理器与液压操作系统连接， 液压操作 系统与离合器、 变速箱连接。其不足之处在于 ： 1. 结构比较复杂， 造价高 ； 2. 装载机的操纵 和汽车有一定的区别， 该方案为 AMT 变速箱用， 不适用于装载机。 发明内容 0007 针对现有技术的不足， 本发明的目的是提供一种劳动强。
13、度低、 成本低、 结构简单的 装载机用的变速操作装置。 0008 为实现上述目的， 本发明是通过以下方案实现的 ： 0009 一种装载机用 FNR 装置， 包括变速箱和控制变速箱的变速控制器， 所述变速控制 器通过 FNR 功能扩展模块与变速操作手柄、 FNR 操作手柄连接。 0010 所述 FNR 功能扩展模块内设有 I/0 调理电路， 所述 I/0 调理电路用于接收变速操 说 明 书 CN 103591275 A 3 2/3 页 4 作手柄、 FNR 操作手柄的信号， 并根据这两个手柄的信号对司机的操作意图进行判断， 然后 通过 FNR 功能扩展模块向变速控制器发出控制信号。 0011 所。
14、述 FNR 操作手柄产生 FNR 信号， 所述 FNR 信号输入 FNR 功能扩展模块进行处理， 然后通过 FNR 功能扩展模块向变速控制器发出控制信号。 0012 所述变速操作手柄产生变速信号， 所述变速信号输入 FNR 功能扩展模块进行处 理， 然后通过 FNR 功能扩展模块向变速控制器发出控制信号。 0013 所述变速控制器无 FNR 功能。 0014 以上所述的装载机用 FNR 装置的实现 FNR 功能的方法， 包括以下功能 ： 0015 （1） 当变速操作手柄不处于空档时， FNR 功能扩展模块判断驾驶员操作意图为使用 变速操作手柄， 此时 FNR 功能扩展模块向变速控制器输出变速操。
15、作手柄的信号 ； 0016 （2） 当变速操作手柄处于空档时， FNR 功能扩展模块判断驾驶员操作意图为使用 FNR 操作手柄， 此时 FNR 功能扩展模块向变速控制器输出 FNR 操作手柄的信号 ； 0017 （3） 当变速操作手柄由空档变为非空档时， FNR 功能扩展模块驾驶员操作意图为使 用变速操作手柄， 此时 FNR 功能扩展模块向变速控制器输出变速操作手柄的信号。 0018 所述FNR功能扩展模块还可以对变速操作手柄和FNR操作手柄产生的信号进行逻 辑分析， 并判断这两个手柄是否存在障碍， 当存在障碍时， FNR 功能扩展模块发出报警信号。 0019 所述 FNR 功能扩展模块的障碍。
16、分析逻辑为 ： 0020 （1） FNR 功能扩展模块对变速操作手柄产生的信号的判定逻辑 ： 当变速操作手柄 仅产生一种档位信号时， 判定变速操作手柄工作正常 ； 当变速操作手柄产生两种或两种以 上档位信号时， 判定变速操作手柄工作异常 ； 当变速操作手柄无任一档位信号时， 判定变速 操作手柄工作异常 ； 0021 （2） FNR 功能扩展模块对 FNR 操作手柄产生的信号的判定逻辑 ： 当 FNR 操作手柄仅 产生一种有效档位信号时， 判定FNR操作手柄工作正常 ； 当FNR操作手柄产生两种或两种以 上同时有效的档位信号时， 判定FNR操作手柄工作异常 ； 当FNR操作手柄无任一有效档位信 。
17、号时， 判定 FNR 操作手柄工作异常。 0022 本发明的工作原理 ： 在无 FNR 功能的变速操作系统上， 增加 FNR 功能扩展模块 （即 微处理器扩展模块） 和FNR操作手柄， 原变速操作系统的变速操作手柄信号不再直接提供给 变速控制器， 而是提供给 FNR 功能扩展模块， 微处理器扩展模块包含有 I/0 调理电路， 可以 接收原变速操作系统的变速操作手柄信号和 FNR 操作手柄的信号， 并根据两个手柄的信号 对司机的操作意图进行判断， 再向变速控制器提供相应的控制信号， 对变速箱进行控制。 0023 与现有技术相比， 本发明具有如下有益效果 ： 0024 1.降低使用者的劳动强度。 。
18、本发明通过把装载机的一些操作集成在FNR操作手柄 上， 同时增加 FNR 功能扩展模块， 可判断出使用者的操作意图， 减少了使用者在操纵装载机 工作时的动作， 降低了劳动强度。 0025 2.成本低。 本发明通过在原来的系统增加了FNR功能扩展模块来处理变速操作信 号和 FNR 操作信号， 再把控制信号传递变速给控制器， 进而控制变速箱动作， 增加的成本较 低， 同时现有机型稍作结构改进， 就可以使用， 易于推广应用。 0026 3. 结构简单。本发明在原来的系统中增加了 2 个部件， 使整个系统的结构较为简 单， 便于后期的维护和保养。 说 明 书 CN 103591275 A 4 3/3 。
19、页 5 附图说明 0027 图 1 是本发明的结构示意图 ； 0028 图 2 是本发明的原理图。 0029 图中零部件名称及序号 ： 0030 变速箱 1、 变速控制器 2、 变速操作手柄 3、 FNR 功能扩展模块 4、 FNR 操作手柄 5。 具体实施方式 0031 以下结合附图和实施例对本发明做进一步的描述， 但不限制本发明的保护范围 ： 0032 实施例 1 ： 0033 如图 1、 图 2 所示， 本发明包括变速箱 1 和控制变速箱 1 的变速控制器 2， 变速控 制器 2 无 FNR 功能， 变速控制器 2 通过 FNR 功能扩展模块 4 与变速操作手柄 3、 FNR 操作手 柄。
20、 5 连接， FNR 功能扩展模块 4 内设有 I/0 调理电路， I/0 调理电路用于接收变速操作手柄 3、 FNR 操作手柄 5 的信号， 并根据这两个手柄的信号对司机的操作意图进行判断， 然后通过 FNR 功能扩展模块 4 向变速控制器 2 发出控制信号。 0034 本实施例中， FNR 功能扩展模块 4 通过判断变速操作手柄 3 的信号， 对变速控制器 2 发出控制信号， 驱动变速箱 1 的动作， 具体情形如下 ： 0035 （1） 当变速操作手柄 3 不处于空档时， FNR 功能扩展模块 4 判断驾驶员操作意图为 使用变速操作手柄 3， 此时 FNR 功能扩展模块 4 向变速控制器 。
21、2 输出变速操作手柄 3 的信 号 ； 0036 （2） 当变速操作手柄 3 处于空档时， FNR 功能扩展模块 4 判断驾驶员操作意图为使 用 FNR 操作手柄 5， 此时 FNR 功能扩展模块 4 向变速控制器 2 输出 FNR 操作手 5 的信号 ； 0037 （3） 当变速操作手柄 3 由空档变为非空档时， FNR 功能扩展模块 4 驾驶员操作意图 为使用变速操作手柄3， 此时FNR功能扩展模块4向变速控制器2输出变速操作手柄3的信 号。 0038 实施例 2 ： 0039 与实施例 1 的不同之处在于 ： FNR 功能扩展模块 4 还可以对变速操作手柄 3 和 FNR 操作手柄 5 。
22、产生的信号进行逻辑分析， 并判断这两个手柄是否存在障碍， 当存在障碍时， FNR 功能扩展模块 4 发出报警信号。 0040 本实施例中， FNR 功能扩展模块 4 的障碍分析逻辑为 ： 0041 （1） FNR 功能扩展模块 4 对变速操作手柄 3 产生的信号的判定逻辑 ： 当变速操作手 柄3仅产生一种档位信号时， 判定变速操作手柄3工作正常 ； 当变速操作手柄3产生两种或 两种以上档位信号时， 判定变速操作手柄 3 工作异常 ； 当变速操作手柄 3 无任一档位信号 时， 判定变速操作手柄 3 工作异常 ； 0042 （2） FNR 功能扩展模块 4 对 FNR 操作手柄 5 产生的信号的判定逻辑 ： 当 FNR 操作手 柄 5 仅产生一种有效档位信号时， 判定 FNR 操作手柄 5 工作正常 ； 当 FNR 操作手柄 5 产生两 种或两种以上同时有效的档位信号时， 判定 FNR 操作手柄 5 工作异常 ； 当 FNR 操作手柄 5 无 任一有效档位信号时， 判定 FNR 操作手柄 5 工作异常。 说 明 书 CN 103591275 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103591275 A 6 。