半自動(dòng)電控箱裝載機(jī)FNR 功能的應(yīng)用研究

邵 暉

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西柳州 545007）

0 引言

隨著裝載機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們的觀念不斷轉(zhuǎn)變，裝載機(jī)操作者越來(lái)越關(guān)注操作舒適程度和勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，裝載機(jī)FNR（前進(jìn)擋、空擋、后退擋）功能應(yīng)運(yùn)而生，旨在降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，給操作者提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的變速操作方式。目前，F(xiàn)NR 功能已經(jīng)在裝載機(jī)上得到應(yīng)用并推廣。半自動(dòng)電控箱實(shí)現(xiàn)方式是增加FNR控制器，成本較高，在裝載機(jī)日益降價(jià)的背景下，很難大規(guī)模推廣。因此迫切需要降低設(shè)計(jì)成本，研發(fā)出經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的設(shè)計(jì)方案。

1 FNR 功能概要

FNR 功能是指當(dāng)變速操縱手柄處于空擋時(shí)，激活換向功能使能開(kāi)關(guān)后，通過(guò)右手操作換向（FNR）開(kāi)關(guān)，控制整機(jī)前進(jìn)、空擋和后退。這樣操作者左手不用脫離方向盤(pán)，只用右手即可完成換向、換擋及對(duì)工作裝置的操作，可以提高整機(jī)作業(yè)效率和安全性，降低操作者疲勞度。目前FNR 控制器實(shí)現(xiàn)方式如圖1 所示。

圖1 FNR 控制器實(shí)現(xiàn)方式

2 FNR 控制器邏輯分析

FNR 裝置主要包括變速箱、控制變速箱的變速控制器、FNR控制器、變速操作手柄、FNR 操作手柄。FRN 控制器采集變速操縱手柄方向、擋位信號(hào)，換向功能使能開(kāi)關(guān)信號(hào)、換向開(kāi)關(guān)信號(hào)。根據(jù)其電控特性，F(xiàn)NR 控制器判斷變速操縱手柄是否處于空擋，當(dāng)變速操作手柄處于空擋時(shí)，激活FNR 使能鍵，啟用FNR 功能。FNR 控制器向變速控制器輸出FNR 方向擋位的信號(hào)，擋位信號(hào)還是由變速箱控制器（TCU）控制，根據(jù)車(chē)速自動(dòng)升降擋，從而實(shí)現(xiàn)變速操縱手柄當(dāng)前期望擋位。當(dāng)變速操縱手柄不處于空擋時(shí)，F(xiàn)NR 控制器退出FNR 功能，以當(dāng)前變速操縱方向行駛，即左手優(yōu)先原則。FNR 控制器控制邏輯見(jiàn)圖2。

圖2 FNR 控制器控制邏輯

3 FNR 功能硬件電路邏輯分析

FNR 硬件電路由變速操縱手柄、FNR 使能開(kāi)關(guān)、繼電器硬件電路、FNR 開(kāi)關(guān)和變速控制器組成。FNR 使能信號(hào)、FNR 開(kāi)關(guān)信號(hào)及變速操縱手柄的方向信號(hào)輸入繼電器硬件電路，由繼電器硬件電路輸出FNR 方向信號(hào)給變速控制器。變速控制器根據(jù)FNR 繼電器硬件電路的方向信號(hào)和變速操縱手柄的擋位信號(hào)，進(jìn)行變速控制。當(dāng)變速操縱手柄不處于空擋時(shí)，F(xiàn)NR 硬件電路退出FNR 功能控制，以當(dāng)前變速操縱手柄方向行駛，亦可實(shí)現(xiàn)左手優(yōu)先原則。硬件電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于解決變速操縱手柄中方向擋位及變速擋位的時(shí)序問(wèn)題，保證這兩個(gè)信號(hào)組不出現(xiàn)信號(hào)中斷問(wèn)題，避免變速控制器接收到非法的擋位邏輯信號(hào)，將變速箱強(qiáng)制回空擋。換向繼電器控制系統(tǒng)只控制方向信號(hào)，不控制擋位信號(hào)，擋位信號(hào)由變速操縱手柄直接輸入給變速控制器，當(dāng)變速操縱手柄處于空擋時(shí)，將換向功能開(kāi)關(guān)閉合，前進(jìn)擋繼電器、空擋繼電器和倒退繼電器線圈得電，F(xiàn)NR 開(kāi)關(guān)的方向信號(hào)通過(guò)繼電器控制系統(tǒng)輸入給變速控制器，變速控制器控制整機(jī)的前進(jìn)、空擋、后退；當(dāng)FNR 使能開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或變速操縱手柄不處于空擋時(shí)，前進(jìn)擋、空擋、倒退擋繼電器未得電，變速操縱手柄的方向信號(hào)通過(guò)換向硬件模塊輸入給變速控制器，變速控制器控制整機(jī)前進(jìn)、空擋、后退及擋位。FNR 功能硬件功能模塊原理見(jiàn)圖3。

圖3 FNR 功能硬件功能模塊原理

4 FNR 功能硬件電路設(shè)計(jì)

FNR 功能硬件電路由空擋、倒退擋、前進(jìn)擋繼電器及換向功能使能開(kāi)關(guān)、換向開(kāi)關(guān)組成，采集變速操縱手柄方向信號(hào)，具體電路如圖4 所示。控制原理如下：

圖4 繼電器硬件電路

（1）當(dāng)變速操縱手柄與換向開(kāi)關(guān)同時(shí)處于空擋時(shí)，可以啟用變速換向功能。

（2）按下?lián)Q向功能使能開(kāi)關(guān)，F(xiàn)NR 功能激活。

（3）使用換向開(kāi)關(guān)控制裝載機(jī)的前進(jìn)、空擋和后退擋。

（4）繼電器控制系統(tǒng)由繼電器組成，用于將變速操縱手柄信號(hào)或FNR 開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入給變速控制器。變速控制器控制裝載機(jī)前進(jìn)、空擋和后退。

（5）當(dāng)變速操縱手柄處于非空擋時(shí)，換向功能失效，變速操縱系統(tǒng)由變速操縱手柄直接控制，從而實(shí)現(xiàn)FNR 及左手優(yōu)先控制功能。

換向繼電器控制系統(tǒng)只控制方向信號(hào)，不控制擋位信號(hào)。擋位信號(hào)由變速操縱手柄直接輸入給變速控制器，當(dāng)變速操縱手柄處于空擋時(shí)，將換向功能開(kāi)關(guān)閉合，前進(jìn)擋繼電器、空擋繼電器和倒擋繼電器線圈得電。換向開(kāi)關(guān)的方向信號(hào)通過(guò)繼電器控制系統(tǒng)輸入給變速控制器，變速控制器控制整機(jī)的前進(jìn)、空擋和后退；當(dāng)換向功能使能開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或變速操縱手柄不處于空擋時(shí)，前進(jìn)擋、空擋、倒退擋繼電器未得電，變速操縱手柄的方向信號(hào)通過(guò)換向硬件模塊輸入給變速控制器，變速控制器控制整機(jī)前進(jìn)、空擋、后退及擋位。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)換向功能使能開(kāi)關(guān)、換向開(kāi)關(guān)及繼電器實(shí)現(xiàn)變速箱換向控制，以及“左手優(yōu)先控制”，解決了繼電器響應(yīng)時(shí)間差帶來(lái)的換向滯后風(fēng)險(xiǎn)，以最低成本實(shí)現(xiàn)變速換向功能控制，可以代替現(xiàn)有FNR 控制器系統(tǒng)。