一种自动化取力系统的制作方法

1.本发明涉及车辆工程技术领域，具体为一种自动化取力系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.取力设备是连接在车辆底盘用于获取发动机输出动力，并将其传送给工作装置的部件，常规的取力设备多数为人工操作或半自动化操作，操作流程复杂，未能实现全自动化取力控制。在进行取力操作时，发动机ecu、变速器tcu、组合仪表等系统均为独立分支，需要人为判断各系统工作状态，对操作员的技能和经验要求较高。
4.其次，取力操作期间，取力方式的判定条件较多，需要操作人员逐一甄别，存在因人为判断及操作失误导致预备取力状态不足引发变速箱、分动箱及取力器的损坏，增大了相关系统设备故障率和维护成本。
5.再次，常见的取力设备所用气源多为整车气源，整车起源所需准备时间较长，一些人工操作及判断也导致时间成本的增加，不满特种车辆或具有特殊需求车辆的取力要求；在取力设备挂接或断开后，需要操作员切换变速器档位、控制发动机转速，同样存在误判执行条件及时间浪费的问题。
6.此外，在执行取力的过程中，如果发生故障，但故障不可见，需要操作人员对故障进行隔离、逐级进行检查判断并采取相应处理措施，增加了人工成本和时间的浪费。
7.综上所述，现有技术中对于车辆取力设备存在操作流程复杂、执行条件容易误判、取力准备时间长、故障不可见以及故障诊断难定位的问题。


技术实现要素：

8.为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种自动化取力系统，实现了自动化取力控制，其具有操作简捷、取力过程及故障可视化、系统故障率低、无需开展准备工作、一键取力操作后无需人工干预以及工作效率高的效果。
9.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
10.本发明的第一个方面提供一种自动化取力系统，包括：
11.一键取力控制单元，发出指令信号分别传递至执行机构、发动机、变速器、分动器和取力器，以执行取力和断开；
12.执行机构，根据一键取力控制单元的指令信号，控制分动器和取力器执行取力和断开，控制发动机和变速器执行变速；
13.一键取力控制单元被配置为：
14.获取发动机、变速器和配套仪表的工作状态，当前车速和发动机转速，变速器输出轴的转速以及变速器的档位状态作为判断条件；
15.当判断条件满足取力需求，通过执行机构控制分动器处于空档，控制分动器的输
出端和取力器的输入端通过取力离合器联接，控制变速器改变档位和发动机改变转速。
16.判断条件满足取力需求，具体为：包括第一条件和第二条件；第一条件包括，发动机ecu在线、变速器tcu在线、配套仪表在线以及车速为0；第二条件包括，发动机转速不大于设定转速、变速器输出轴转速为0且变速器空档；第一条件和第二条件全部成立执行机构动作，若其中的任意一项不成立，则输出对应的故障信号，待故障处理完毕后重新判断。
17.一键取力控制单元信号的输入端分别与一键取力开关、can总线、车速传感器、气压传感器、分动器取力器开关和分动器空档开关；一键取力控制单元信号的输出端分别与发动机ecu、显示终端、变速器档位器、取力电磁阀和分动器空挡电磁阀连接。
18.can总线分别连接发动机ecu、变速器tcu和显示终端，变速器tcu与变速器档位器通讯连接。
19.执行机构包括分别与分动器空挡电磁阀和取力电磁阀连接的快速储气装置，取力电磁阀依次连接取力气动执行机构、分动器取力离合器和分动器取力器；分动器空挡电磁阀的气路与空挡气动执行机构连接，空档气动执行机构通过内部的机械装置推动分动器同步接合套运动，分动器空挡开关获取分动器同步器接合套的位置状态。
20.一键取力开关发出一键取力开关控制信号，can总线获取发动机ecu、变速器tcu在线信号，车速传感器获取车辆行驶速度，气压传感器获取快速储气装置管路内的气体压力，分动器取力开关获取取力器接合和断开信号，分动器空档开关获取分动器同步器接合套的位置状态。
21.发动机ecu接收发动机升速、降速控制信号控制发动机执行升速、降速动作，变速器档位器接收升档和降档信号通过变速器tcu控制变速器执行档位切换动作，显示终端接收发动机、变速器运行状态、取力进展过程，分动器空档电磁阀接收分动器空档控制信号实现档位挂接，取力电磁阀接收取力控制信号实现取力器的结合与断开。
22.变速器档位器将升档和降档信号传递至变速器tcu，控制变速器进行档位切换动作，同时将切换至的档位信号经can总线发送给显示终端。
23.can总线的输入端与发动机ecu、变速器tcu的输出端电连接，can总线的输出端与组合仪表输入端电连接，can总线的输出端与一键取力控制单元的输入端电连接，can总线的输出端分别与分动器空档开关、取力开关输出端电连接。
24.显示终端输入端与组合仪表输出端电连接，显示终端输入端与一键取力控制单元输出端电连接。
25.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
26.1、以一键取力控制单元为控制枢纽，控制执行机构、发动机、变速器的接合与分离及换档器的空档和升档，实现全自动化取力控制，简化操作流程。
27.2、发动机ecu、变速器tcu、组合仪表、一键取力控制单元通过can总线连接，各部件的工作状态通过一键取力控制单元进行判定，无需人工识别，降低了对人员掌握熟练程度的要求，减少了工作量，同时避免了因人为判断及操作失误导致预备取力状态不足引发变速箱、分动箱及取力器的损坏，提高了取力系统的可靠性。
28.3、分动器空档及取力时均需要气源进行辅助操作，为减少充气准备时间，设置快速储气装置，发动机气泵首先将气体输入快速储气装置，实现取力气压快速达到工作标定值，提高充气工作效率。
29.4、在一键取力运行过程中，每一步进程均可在显示终端上及时显示，所发生的故障均能及时定位隔离并有效通报处理情况，无需人为排查故障，减少了人工成本和提高了整体取力工作效率。
附图说明
30.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
31.图1是本发明一个或多个实施例提供的取力系统结构示意图；
32.图2是本发明一个或多个实施例提供的取力系统can总线连接示意图；
33.图3是本发明一个或多个实施例提供的取力系统一键取力开启逻辑原理图；
34.图4是本发明一个或多个实施例提供的取力系统一键取力断开逻辑原理图。
具体实施方式
35.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
36.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
37.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
38.正如背景技术中所描述的，现有技术中对于车辆取力设备存在操作流程复杂、执行条件容易误判、取力准备时间长、故障不可见以及故障诊断难定位的问题。
39.因此以下实施例给出一种自动化取力系统，实现了全自动化取力控制，其具有操作简捷、取力过程及故障可视化、系统故障率低、无需开展准备工作、一键取力操作后无需人工干预、工作效率高的效果。
40.实施例一：
41.一种自动化取力系统，包括：
42.一键取力控制单元，发出指令信号分别传递至执行机构、发动机、变速器、分动器和取力器，以执行取力和断开；
43.执行机构，根据一键取力控制单元的指令信号，控制分动器和取力器执行变档、取力和断开，控制发动机和变速器执行变速；
44.一键取力控制单元被配置为：
45.获取发动机、变速器和配套仪表的工作状态，当前车速和发动机转速，变速器输出轴的转速以及变速器的档位状态作为判断条件；
46.当判断条件满足取力需求，通过执行机构控制分动器处于空档，控制分动器的输出端和取力器的输入端通过取力离合器联接，控制变速器改变档位和发动机改变转速。
47.一键取力控制单元信号的输入端分别与一键取力开关、can总线、车速传感器、气压传感器、分动器取力器开关和分动器空档开关；一键取力控制单元信号的输出端分别与
发动机ecu、显示终端、变速器档位器、取力电磁阀和分动器空挡电磁阀连接。
48.can总线分别连接发动机ecu、变速器tcu和显示终端，变速器tcu与变速器档位器通讯连接。
49.执行机构包括分别与分动器空挡电磁阀和取力电磁阀连接的快速储气装置，取力电磁阀依次连接取力气动执行机构、分动器取力离合器和分动器取力器；分动器空挡电磁阀的气路与空挡气动执行机构连接，空档气动执行机构通过内部的机械装置推动分动器同步接合套运动，分动器空挡开关获取分动器同步器接合套的位置状态。
50.一键取力开关发出一键取力开关控制信号，can总线获取发动机ecu、变速器tcu在线信号，车速传感器获取车辆行驶速度，气压传感器获取快速储气装置管路内的气体压力，分动器取力开关获取取力器接合和断开信号，分动器空档开关获取分动器同步器接合套的位置状态。
51.发动机ecu接收发动机升速、降速控制信号控制发动机执行升速、降速动作，变速器档位器接收升档和降档信号通过变速器tcu控制变速器执行档位切换动作，显示终端接收发动机、变速器运行状态、取力进展过程，分动器空档电磁阀接收分动器空档控制信号实现档位挂接，取力电磁阀接收取力控制信号实现取力器的结合与断开。
52.变速器档位器将升档和降档信号传递至变速器tcu，控制变速器进行档位切换动作，同时将切换至的档位信号经can总线发送给显示终端。
53.can总线的输入端与发动机ecu、变速器tcu的输出端电连接，can总线的输出端与组合仪表输入端电连接，can总线的输出端与一键取力控制单元的输入端电连接，can总线的输出端分别与分动器空档开关、取力开关输出端电连接。
54.显示终端输入端与组合仪表输出端电连接，显示终端输入端与一键取力控制单元输出端电连接。
55.一键取力控制单元根据采集的各类信号，判定挂接取力条件是否成立，在成立的基础上，输出信号控制分动箱取力电磁阀，实现取力器的挂接和断开；如取力条件不具备，则通过显示终端显示故障所在及处理情况；在取力挂接或断开成功的条件下，一键取力控制单元发升档报文于变速器档位器，档位器升档成功后将信号反馈与变速器，变速器完成切换档位后再通过tcu将信号反馈给can总线，can总线将变速器档位信号反馈于一键取力控制单元，一键取力控制单元给发动机发送升转速报文，升速至标定转速。
56.采集各类信号和取力条件包括发动机ecu在线、变速器tcu在线、组合仪表在线、发动机处于怠速、气压不小于取力工作最小值、车速为0、变速器输出轴转速为0、变速器空档。
57.显示终端还可以进行－键取力操作时，整个取力进程、故障情况、故障处理情况、取力挂接和断开情况、变速箱切换档位情况、发动机升速和降速情况均可在显示终端上可视化。
58.发动机ecu为电控发动机组成部分。
59.变速器可以为液力自动变速器。
60.显示终端还可以对每个取力操作过程以文本形式进行储存记录，具备可追溯性。
61.具体的：
62.如图1所示，包括一键取力控制单元，can总线，发动机ecu，变速器tcu，变速器档位器，显示终端，一键取力开关，车速传感器，气压传感器，分动器空档电磁阀，快速储气装置，
取力电磁阀，取力气动执行机构，分动器取力离合器，分动器取力器，分动器取力开关,空档气动执行机构，分动器同步器接合套，分动器空档开关。
63.一键取力开关、can总线、车速传感器、气压传感器、分动器取力开关、分动器空档开关等信号输出端分别与一键取力控制单元信号输入端相连接。
64.其中一键取力开关用于反馈一键取力开关控制信号，can总线用于反馈的发动机ecu、变速器tcu在线信号，车速传感器用于反馈底盘行驶速度，气压传感器用于反馈快速储气装置管路内部的气体压力，分动器取力开关用于反馈取力,分动器取力开关用于反馈取力器接合和断开信号，分动器空档开关用于反馈分动器同步器接合套是否处于中间位置。
65.发动机ecu、变速器档位器、显示终端、分动器空档电磁阀、取力电磁阀等信号输入端与一键取力控制单元控制信号输出端相连接。分动器空档电磁阀通过快速储气装置气路与空档气动执行机构相连接。空档气动执行机构通过内部的机械装置推动分动器同步接合套运动。
66.其中发动机ecu用于接收发动机升速、降速控制信号进行升速、降速动作，变速器档位器用于接收升档和降档信号，显示终端用于接收发动机、变速器运行状态、取力进展过程，分动器空档电磁阀接收分动器空档控制信号从而实现档位的挂接，取力电磁阀接收取力控制信号从而实现取力器的结合与断开。
67.变速器档位器还用于降升档和降档信号反馈于变速器tcu，变速器进行档位切换动作，同时将切换至的档位信号反馈于can总线，can总线再将档位信号传递于显示终端。
68.如图2所示，组合仪表、发动机ecu、变速器tcu、变速器档位器通过can总线进行电连接。发动机ecu、变速器tcu会分别将发动机、变速器运行状态信号反馈于can总线。一键取力控制器通过can总线发送的数据判断发动机是否正常工作(怠速状态或标定状态)，并检测变速箱是否在空档或标定档位。其中组合仪表可同步显示发动机、变速器运行状态。
69.如图3所示，上述取力系统中的一键取力开启方法，配置在一键取力控制单元中，具体为：
70.步骤1：一键取力开关动作，一键取力控制单元接收到一键取力开关发送的取力信号；
71.步骤2：一键取力控制单元对can总线反馈的信号进行判断是否成立，如成立，则对发动机转速、变速器输出轴转速、变速器档位进行判断是否成立。其中前者成立条件为发动机ecu在线、变速器tcu在线、仪表在线、车速为0；后者成立条件为发动机转速＜750prm(可任意设定)、变速器输出轴转速为0、变速器空档。如上述任意一者不成立，则输出相应故障，待故障处理完毕后，再重复上述步骤；上述两条件全部成立且持续时间大于1s(可任意设定)，进入下一步。
72.步骤3：一键取力控制单元接收一键取力开关闭合信号，持续时间大于1s后，输出分动器空档控制信号。其中分动器空档控制信号为空档电磁阀控制空档气动执行机构所需的信号，使空挡气动执行机构控制分动器同步接合套处于中间位置，接合套只与输入轴的齿形花键套合，输入轴无转矩输出，分动器处于空档。
73.步骤4：分动空档开关将空档信号反馈至一键取力控制单元，如超时未收到空档信号(本实施例为计时超过20s)，则输出故障同时判定取力失败、取力结束。
74.步骤5：得到空挡指示反馈信号的持续时间大于1s时，一键取力控制单元向分动器
取力电磁阀输出控制信号，取力电磁阀控制取力气动执行机构执行工作，其驱动分动器取力离合器与分动器耦合，实现挂接取力器。其中一键取力控制单元如超时未收到分动器取力开关指示信号(本实施例为计时超过20s)，则输出故障同时判定取力失败、取力结束。
75.步骤6：得到取力指示反馈信号的持续时间大于1s时，一键取力控制单元向变速器档位器输出升档控制信号，变速器tcu收到变速器档位器的升档控制信号后，其控制变速器进行升档，并将标定档位信号反馈于can总线，can总线再将变速器档位信号反馈给一键取力控制单元。其中一键取力控制单元如超时未收到变速器档位信号(本实施例为计时超过20s)，则输出故障同时判定取力失败、取力结束。
76.步骤7：得到升档指示反馈信号的持续时间大于1s时，一键取力控制单元向发动机ecu发出升速信号，发动机ecu控制发动机升至标定速度，并将升速后的信号反馈can总线，can总线再将发动机达到标定速度的信号反馈一键取力控制单元，一键取力成功，取力结束。其中一键取力控制单元如超时未收到发动机标定速度信号(本实施例为计时超过30s)，则输出发动机升速超时故障同时退出发动机can控制，并判定取力失败、取力结束。
77.如图4所示，上述取力系统中的一键取力断开方法，配置在一键取力控制单元中，具体为：
78.步骤1：一键取力开关动作，一键取力控制单元接收到一键取力开关发送的取力断开信号；
79.步骤2：can总线将发动机ecu在线信号反馈给一键取力控制单元，一键取力控制单元收到信号后，向发动机ecu输出发动机降速控制信号，发动机降速完成后，can总线将收到的发动机转速反馈给一键取力控制单元。其中如发动机转速超过怠速且超时(大于30s)不降速(不小于750rpm)，则输出发动机降速故障并退出发动机can控制；如发动机ecu不在线，则直接退出发动机can控制。上述是为了确保发动机低速状态，防止后续变速器切换空档带来的冲击对设备造成损伤。
80.步骤3：一键取力控制单元对can总线反馈的信号进行判断是否成立，如成立，则对发动机转速进行判断是否成立。其中前者成立条件为发动机ecu在线、变速器tcu在线、仪表在线、车速为0；后者成立条件为发动机转速＜750prm。如上述任意一者不成立，则输出相应故障，待故障处理完毕后，再重复上述步骤。
81.步骤4：一键取力控制单元向变速器档位器输出空档控制信号，变速器tcu收到变速器档位器的空档控制信号后，其控制变速器切换为空档，并将空档信号反馈于can总线，can总线再将变速器空档信号反馈于一键取力控制单元。其中一键取力控制单元如超时(本实施例为计时超过20s)未收到变速器空档信号，则输出故障同时判定取力失败、取力结束。
82.步骤5：一键取力控制单元受到空挡指示反馈信号大于1s时，can总线将变速器tcu反馈的变速器输出轴转速为0的信号传输于一键取力控制单元，其对外输出关闭分动器取力电磁阀控制信号，分动器取力电磁阀输出控制信号，取力电磁阀控制取力气动执行机构执行工作，其驱动分动器取力离合器与分动器分离，实现断开取力器。其中如变速器输出轴转速不为0且超时(本实施例为计时超过20s)，则输入故障同时判定取力失败、取力结束；一键取力控制单元如超时(本实施例为计时超过20s)未收到分动器取力开关断开取力信号，则输入故障同时判定取力失败、取力结束。
83.步骤6：一键取力控制单元输出关闭分动器空档控制信号于分动器空档电磁阀，其
驱动空档气动执行机构，带动分动器同步器接合套移动至原始位置，分动器空档开关信号反馈于一键取力控制单元，结束取力。其中一键取力控制单元如超时未收到分动器空档开关信号，则输入故障同时判定取力断开失败、取力断开结束。
84.上述系统以一键取力控制单元为控制枢纽，控制执行机构、发动机、变速器的接合与分离及换档器的空档和升档，实现全自动化取力控制，简化操作流程。
85.发动机ecu、变速器tcu、组合仪表、一键取力控制单元通过can总线连接，各系统工作状态通过一键取力控制单元进行判定，无需人工识别，降低了对人员掌握熟练程度的要求，减少了工作量，同时避免了因人为判断及操作失误导致预备取力状态不足引发变速箱、分动箱及取力器的损坏，提高了取力系统的可靠性。
86.因分动器空档及取力时均需要气源进行辅助操作，为减少充气准备时间，设置快速储气装置。其为发动机打气泵首先将气体输入快速储气装置，实现取力气压快速达到工作标定值，提高了充气工作效率。
87.在一键取力运行过程中，每一步进程均可在显示终端上及时显示，所发生的故障均能及时定位隔离并有效通报处理情况，无需人为排查故障，减少了人工成本和提高了整体取力工作效率。
88.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自动化取力系统，其特征在于，包括：一键取力控制单元，发出指令信号分别传递至执行机构、发动机、变速器、分动器和取力器，以执行取力和断开；执行机构，根据一键取力控制单元的指令信号，控制分动器和取力器执行取力和断开，控制发动机和变速器执行变速；一键取力控制单元被配置为：获取发动机、变速器和配套仪表的工作状态，当前车速和发动机转速，变速器输出轴的转速以及变速器的档位状态作为判断条件；当判断条件满足取力需求，通过执行机构控制分动器处于空档，控制分动器的输出端和取力器的输入端通过取力离合器联接，控制变速器改变档位和发动机改变转速。2.如权利要求1所述的一种自动化取力系统，其特征在于，判断条件满足取力需求，具体为：包括第一条件和第二条件；第一条件包括，发动机ecu在线、变速器tcu在线、配套仪表在线以及车速为0；第二条件包括，发动机转速不大于设定转速、变速器输出轴转速为0且变速器空档；第一条件和第二条件全部成立执行机构动作，若其中的任意一项不成立，则输出对应的故障信号，待故障处理完毕后重新判断。3.如权利要求1所述的一种自动化取力系统，其特征在于，所述一键取力控制单元信号的输入端分别与一键取力开关、can总线、车速传感器、气压传感器、分动器取力器开关和分动器空档开关。4.如权利要求3所述的一种自动化取力系统，其特征在于，所述一键取力控制单元信号的输出端分别与发动机ecu、显示终端、变速器档位器、取力电磁阀和分动器空挡电磁阀连接。5.如权利要求3所述的一种自动化取力系统，其特征在于，所述can总线分别连接发动机ecu、变速器tcu和显示终端，变速器tcu与变速器档位器通讯连接。6.如权利要求1所述的一种自动化取力系统，其特征在于，所述执行机构包括分别与分动器空挡电磁阀和取力电磁阀连接的快速储气装置，取力电磁阀依次连接取力气动执行机构、分动器取力离合器和分动器取力器；分动器空挡电磁阀的气路与空挡气动执行机构连接，空档气动执行机构通过内部的机械装置推动分动器同步接合套运动，分动器空挡开关获取分动器同步器接合套的位置状态。7.如权利要求5所述的一种自动化取力系统，其特征在于，所述一键取力开关发出控制信号，can总线获取发动机ecu、变速器tcu在线信号，车速传感器获取车辆行驶速度，气压传感器获取快速储气装置管路内的气体压力，分动器取力开关获取取力器接合和断开信号，分动器空档开关获取分动器同步器接合套的位置状态。8.如权利要求7所述的一种自动化取力系统，其特征在于，所述发动机ecu接收发动机升速、降速控制信号控制发动机执行升速、降速动作，变速器档位器接收升档和降档信号通过变速器tcu控制变速器执行档位切换动作，显示终端接收发动机、变速器运行状态和取力进展过程，分动器空档电磁阀接收分动器空档控制信号实现档位挂接，取力电磁阀接收取力控制信号实现取力器的结合与断开。9.如权利要求8所述的一种自动化取力系统，其特征在于，所述变速器档位器将升档和降档信号传递至变速器tcu，控制变速器进行档位切换动作，同时将切换至的档位信号经
can总线发送给显示终端。10.如权利要求5所述的一种自动化取力系统，其特征在于，所述can总线的输入端与发动机ecu、变速器tcu的输出端电连接，can总线的输出端与组合仪表输入端电连接，can总线的输出端与一键取力控制单元的输入端电连接，can总线的输出端分别与分动器空档开关、取力开关输出端电连接。

技术总结
本发明涉及一种自动化取力系统，包括一键取力控制单元，发出指令信号分别传递至执行机构、发动机、变速器、分动器和取力器，以执行取力和断开；执行机构，根据一键取力控制单元的指令信号，控制分动器和取力器执行取力和断开，控制发动机和变速器执行变速；一键取力控制单元被配置为：获取发动机、变速器和配套仪表的工作状态，当前车速和发动机转速，变速器输出轴的转速以及变速器的档位状态作为判断条件；当判断条件满足取力需求，通过执行机构控制分动器处于空档，控制分动器的输出端和取力器的输入端通过取力离合器联接，控制变速器改变档位和发动机改变转速。改变档位和发动机改变转速。改变档位和发动机改变转速。


技术研发人员：禹东方 刘建军 张平 鲁效顺 李志云 贾长虹 王玉刚 封帆 王光临 王钦 孙哲 吴玉逢 赵静
受保护的技术使用者：泰安航天特种车有限公司
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/7/21