本发明涉及一种取力器的控制系统，尤其涉及一种带离合器的取力器电气控制系统及其使用方法，具体适用于实现行车取力工况下的自由换挡。
背景技术：
现有商用车用变速箱主箱取力器从变速箱中间轴取力，取力传递路线为发动机、离合器、变速器一轴、变速器中间轴、取力器通过法兰或花键输出。行车取力工况（例如洒水车、洗扫车）下，取力器工作时，负载一直作用在变速器一轴上，此时无法换挡，司机只能重复停车—关取力器—换挡—开取力器—起步的过程，不能实现行车取力工作下的换挡，为了保证工作效率，驾驶员经常高挡起步，造成离合器高温磨损、频繁烧片等故障。
授权公告号为cn201423925y，授权公告日为2010年3月17日的实用新型专利公开了一种用于中型卡车的取力器控制系统，其包括取力器、电磁阀和减压阀，取力器的摘挡进气口连通着减压阀的出口，其挂挡进气口连通着电磁阀的出口，减压阀的进口和电磁阀的进口并联后连通着汽车储气筒；取力器设于汽车变速器的右侧，其输入齿轮与变速器中间轴四档齿轮啮合。虽然该实用新型能够由电磁阀控制气体的通断，从而控制取力器开启或关闭，但其仍旧不能实现行车取力工况下的自由换挡，难以满足现有商用车行车取力的需求。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中存在的不能实现行车取力工况下的自由换挡的缺陷与问题，提供一种能够实现行车取力工况下的自由换挡的带离合器的取力器电气控制系统及其使用方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种带离合器的取力器电气控制系统，包括取力器、取力电磁阀与贮气筒，所述贮气筒的出气口与取力电磁阀的进气口相通；所述取力器电气控制系统还包括取力控制阀、离合器、助力器、助力控制阀与液压源，所述离合器内的离合器气缸包括外腔室、内腔室及位于两者之间的离合活塞，该离合活塞的一侧经离合弹簧与内腔室的右侧壁相连接，离合活塞的另一侧与连接轴的一端相连接，连接轴的另一端延伸至外腔室之外，且与取力器的输入端进行驱动连接；所述外腔室依次经取力控制阀、取力电磁阀后与贮气筒进行气路连接，取力电磁阀的控制端经取力开关后与接电源线相连接，贮气筒、取力电磁阀的交接处经助力控制阀后与取力控制阀的控制端、助力器内的助力气缸相通，助力器内的助力油缸、助力控制阀的控制端均与液压源相通。
所述助力器包括助力油缸与助力气缸，所述助力油缸包括主动油腔、随动油腔及两者之间的油缸活塞，所述助力气缸包括主动气腔、随动气腔及两者之间的气缸活塞，油缸活塞上近助力气缸的一面与推力杆的一端相连接，推力杆的另一端依次穿经随动油腔、主动气腔、气缸活塞、随动气腔后延伸至助力气缸的外部，推力杆上位于主动气腔中的部位上套装有气缸弹簧，气缸弹簧的一端与主动气腔的左腔壁相连接，气缸弹簧的另一端与气缸活塞上近助力油缸的一面相连接，且主动气腔与取力控制阀的控制端、助力控制阀均气路相通。
所述主动油腔的顶部设置有油缸排气口，所述助力控制阀的底部设置有助力阀排气口。
所述液压源包括液压管路、总泵与离合踏板，所述总泵的驱动端位于离合踏板的正下方，总泵的输出端经液压管路与助力油缸、助力控制阀的控制端相通。
所述离合器为多片摩擦式离合器。
所述取力开关经保险与接电源线相连接；所述取力开关、取力电磁阀的控制端之间的交接处，与多功能蜂鸣器的一端、二极管的正极同时连接，多功能蜂鸣器的另一端与接地线相连接，二极管的负极经仪表指示灯与接地线相连接，串联的二极管、仪表指示灯一同与多功能蜂鸣器呈并联连接。
一种上述带离合器的取力器电气控制系统的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：正常取力时，闭合取力开关，但液压源不开通，此时，取力电磁阀的控制端得电，取力控制阀的控制端不通气，故取力电磁阀的内部气路导通，取力控制阀的内部气路导通，使得贮气筒依次经取力电磁阀、取力控制阀后向外腔室内输入高压气体以驱动连接轴，再由连接轴驱动取力器进行取力操作；随后，当需要换挡时，断开取力开关，开通液压源以向助力油缸、助力控制阀的控制端同时输入液压油，其中，进入助力控制阀的控制端的液压油控制助力控制阀转换以导通助力控制阀的内部气路，使得贮气筒经助力控制阀向取力控制阀的控制端、助力气缸同时输入高压气体，进气的取力控制阀的控制端关闭取力控制阀的内部气路，从而关闭贮气筒、外腔室之间的气路，导致取力器停止工作，同时，进入助力油缸的液压油与进入助力气缸内的高压气体一并驱动助力器开始工作，整车离合器分离，此时，可以换挡，换挡之后，再闭合取力开关，并关闭液压源，失去液压油驱动的助力控制阀的控制端不再能控制助力控制阀，助力控制阀再次转换，导致助力控制阀的内部气路被关闭，助力器、助力控制阀之间的气路不再通气，取力控制阀的控制端不再进气，取力控制阀的内部气路再次导通，取力操作重新开始。
所述助力器包括助力油缸与助力气缸，所述助力油缸包括主动油腔、随动油腔及两者之间的油缸活塞，所述助力气缸包括主动气腔、随动气腔及两者之间的气缸活塞，油缸活塞上近助力气缸的一面与推力杆的一端相连接，推力杆的另一端依次穿经随动油腔、主动气腔、气缸活塞、随动气腔后延伸至助力气缸的外部，推力杆上位于主动气腔中的部位上套装有气缸弹簧，气缸弹簧的一端与主动气腔的左腔壁相连接，气缸弹簧的另一端与气缸活塞上近助力油缸的一面相连接，且主动气腔与取力控制阀的控制端、助力控制阀均气路相通；所述进入助力油缸的液压油与进入助力气缸内的高压气体一并驱动助力器开始工作是指：液压油经油缸活塞驱动推力杆向右运动，同时，高压气体经气缸活塞驱动推力杆向右运动。
所述液压源包括液压管路、总泵与离合踏板，所述总泵的驱动端位于离合踏板的正下方，总泵的输出端经液压管路与助力油缸、助力控制阀的控制端相通；所述开通液压源是指：踩下离合踏板以开启总泵的驱动端，使得总泵的输出端向液压管路中输出液压油；所述关闭液压源是指：松开离合踏板以关闭总泵的驱动端，使得总泵的输出端不再输出液压油。
所述取力开关与取力电磁阀的控制端之间的交接处，经并联的多功能蜂鸣器、仪表指示灯与接地线相连接；当正常取力时，多功能蜂鸣器、仪表指示灯得电，多功能蜂鸣器发出声音，仪表指示灯点亮，以提醒操作人员目前处于取力进行中；当停止取力，在换挡时，多功能蜂鸣器、仪表指示灯失电，多功能蜂鸣器不发出声音，仪表指示灯不亮。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种带离合器的取力器电气控制系统及其使用方法中，增设有助力器、离合器、取力控制阀、助力控制阀与液压源，贮气筒经离合器气缸控制取力器动作，取力控制阀、取力电磁阀用来控制贮气筒、离合器气缸之间的气路是否导通，液压源用来控制取力控制阀、助力控制阀的内部气路是否导通，以及助力器是否启动，如此，使得在行车取力时，只需控制取力开关、液压源即可暂停或恢复行车取力，以实现行车取力工况下的自由换挡，避免现有技术中必须进行停车才能换挡或特意高挡起步的缺陷。因此，本发明能够实现行车取力工况下的自由换挡。
2、本发明一种带离合器的取力器电气控制系统及其使用方法中，助力器包括助力油缸与助力气缸，其中，助力油缸中的油缸活塞受液压油驱动，助力气缸中的气缸活塞受高压气体驱动，两者均能驱动推力杆动作，以使整车离合器分离，便于换挡的进行，同时，在换挡之后，失去液压油、高压气体的输入，在气缸弹簧的回弹力作用下，油缸活塞、气缸活塞均能及时回位，便于下次操作。因此，本发明不仅利于换挡的实现，而且充分利用了液压、气压，易于推广应用。
3、本发明一种带离合器的取力器电气控制系统及其使用方法中，液压源包括液压管路、总泵与离合踏板，使用时，通过离合踏板的踩下或松开以控制液压管路是否向外输出液压油，从而控制取力器、助力器是否动作，进而实现行车取力工况下的自由换挡。因此，本发明能通过液压控制行车取力工况下的自由换挡，操作简易方便。
4、本发明一种带离合器的取力器电气控制系统及其使用方法中，取力开关、取力电磁阀的交接处，经并联的多功能蜂鸣器、仪表指示灯与接地线相连接，使用中，当正常取力时，多功能蜂鸣器发出声音，仪表指示灯点亮；当停止取力，换挡时，多功能蜂鸣器不发出声音，仪表指示灯不亮，从而给操作人员提供声音、灯光方面的提示，避免操作失误。因此，本发明的提示效果较好，安全性较高。
5、本发明一种带离合器的取力器电气控制系统及其使用方法中，取力开关、取力电磁阀的交接处，增设有一个与仪表指示灯串联的二极管，该二极管内只流经单向电流，能避免在闭合取力开关之后，引起取力器误工作。因此，本发明的安全性较强。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中离合器气缸的放大示意图。
图3是图1中助力器的放大示意图。
图中：贮气筒1、取力电磁阀2、离合器气缸3、外腔室31、内腔室32、离合活塞33、离合弹簧34、连接轴35、取力控制阀4、助力器5、气缸弹簧50、助力油缸51、助力气缸52、主动油腔53、油缸排气口531、随动油腔54、油缸活塞55、主动气腔56、随动气腔57、气缸活塞58、推力杆59、助力控制阀6、助力阀排气口61、液压源7、离合踏板71、总泵72、液压管路73、取力开关8、保险81、多功能蜂鸣器82、二极管83、仪表指示灯84、接地线10、接电源线11。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1―图3，一种带离合器的取力器电气控制系统，包括取力器、取力电磁阀2与贮气筒1，所述贮气筒1的出气口与取力电磁阀2的进气口相通；所述取力器电气控制系统还包括取力控制阀4、离合器、助力器5、助力控制阀6与液压源7，所述离合器内的离合器气缸3包括外腔室31、内腔室32及位于两者之间的离合活塞33，该离合活塞33的一侧经离合弹簧34与内腔室32的右侧壁相连接，离合活塞33的另一侧与连接轴35的一端相连接，连接轴35的另一端延伸至外腔室31之外，且与取力器的输入端进行驱动连接；所述外腔室31依次经取力控制阀4、取力电磁阀2后与贮气筒1进行气路连接，取力电磁阀2的控制端经取力开关8后与接电源线11相连接，贮气筒1、取力电磁阀2的交接处经助力控制阀6后与取力控制阀4的控制端、助力器5内的助力气缸52相通，助力器5内的助力油缸51、助力控制阀6的控制端均与液压源7相通。
所述助力器5包括助力油缸51与助力气缸52，所述助力油缸51包括主动油腔53、随动油腔54及两者之间的油缸活塞55，所述助力气缸52包括主动气腔56、随动气腔57及两者之间的气缸活塞58，油缸活塞55上近助力气缸52的一面与推力杆59的一端相连接，推力杆59的另一端依次穿经随动油腔54、主动气腔56、气缸活塞58、随动气腔57后延伸至助力气缸52的外部，推力杆59上位于主动气腔56中的部位上套装有气缸弹簧50，气缸弹簧50的一端与主动气腔56的左腔壁相连接，气缸弹簧50的另一端与气缸活塞58上近助力油缸51的一面相连接，且主动气腔56与取力控制阀4的控制端、助力控制阀6均气路相通。
所述主动油腔53的顶部设置有油缸排气口531，所述助力控制阀6的底部设置有助力阀排气口61。
所述液压源7包括液压管路73、总泵72与离合踏板71，所述总泵72的驱动端位于离合踏板71的正下方，总泵72的输出端经液压管路73与助力油缸51、助力控制阀6的控制端相通。
所述离合器为多片摩擦式离合器。
所述取力开关8经保险81与接电源线11相连接；所述取力开关8、取力电磁阀2的控制端之间的交接处，与多功能蜂鸣器82的一端、二极管83的正极同时连接，多功能蜂鸣器82的另一端与接地线10相连接，二极管83的负极经仪表指示灯84与接地线10相连接，串联的二极管83、仪表指示灯84一同与多功能蜂鸣器82呈并联连接。
一种上述带离合器的取力器电气控制系统的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：正常取力时，闭合取力开关8，但液压源7不开通，此时，取力电磁阀2的控制端得电，取力控制阀4的控制端不通气，故取力电磁阀2的内部气路导通，取力控制阀4的内部气路导通，使得贮气筒1依次经取力电磁阀2、取力控制阀4后向外腔室31内输入高压气体以驱动连接轴35，再由连接轴35驱动取力器进行取力操作；随后，当需要换挡时，断开取力开关8，开通液压源7以向助力油缸51、助力控制阀6的控制端同时输入液压油，其中，进入助力控制阀6的控制端的液压油控制助力控制阀6转换以导通助力控制阀6的内部气路，使得贮气筒1经助力控制阀6向取力控制阀4的控制端、助力气缸52同时输入高压气体，进气的取力控制阀4的控制端关闭取力控制阀4的内部气路，从而关闭贮气筒1、外腔室31之间的气路，导致取力器停止工作，同时，进入助力油缸51的液压油与进入助力气缸52内的高压气体一并驱动助力器5开始工作，整车离合器分离，此时，可以换挡，换挡之后，再闭合取力开关8，并关闭液压源7，失去液压油驱动的助力控制阀6的控制端不再能控制助力控制阀6，助力控制阀6再次转换，导致助力控制阀6的内部气路被关闭，助力器5、助力控制阀6之间的气路不再通气，取力控制阀4的控制端不再进气，取力控制阀4的内部气路再次导通，取力操作重新开始。
所述助力器5包括助力油缸51与助力气缸52，所述助力油缸51包括主动油腔53、随动油腔54及两者之间的油缸活塞55，所述助力气缸52包括主动气腔56、随动气腔57及两者之间的气缸活塞58，油缸活塞55上近助力气缸52的一面与推力杆59的一端相连接，推力杆59的另一端依次穿经随动油腔54、主动气腔56、气缸活塞58、随动气腔57后延伸至助力气缸52的外部，推力杆59上位于主动气腔56中的部位上套装有气缸弹簧50，气缸弹簧50的一端与主动气腔56的左腔壁相连接，气缸弹簧50的另一端与气缸活塞58上近助力油缸51的一面相连接，且主动气腔56与取力控制阀4的控制端、助力控制阀6均气路相通；所述进入助力油缸51的液压油与进入助力气缸52内的高压气体一并驱动助力器5开始工作是指：液压油经油缸活塞55驱动推力杆59向右运动，同时，高压气体经气缸活塞58驱动推力杆59向右运动。
所述液压源7包括液压管路73、总泵72与离合踏板71，所述总泵72的驱动端位于离合踏板71的正下方，总泵72的输出端经液压管路73与助力油缸51、助力控制阀6的控制端相通；所述开通液压源7是指：踩下离合踏板71以开启总泵72的驱动端，使得总泵72的输出端向液压管路73中输出液压油；所述关闭液压源7是指：松开离合踏板71以关闭总泵72的驱动端，使得总泵72的输出端不再输出液压油。
所述取力开关8与取力电磁阀2的控制端之间的交接处，经并联的多功能蜂鸣器82、仪表指示灯84与接地线10相连接；当正常取力时，多功能蜂鸣器82、仪表指示灯84得电，多功能蜂鸣器82发出声音，仪表指示灯84点亮，以提醒操作人员目前处于取力进行中；当停止取力，在换挡时，多功能蜂鸣器82、仪表指示灯84失电，多功能蜂鸣器82不发出声音，仪表指示灯84不亮。
本发明的原理说明如下：
本发明在取力器外连接有多片摩擦式离合器以作为取力器的直接控制仪器，在此基础之上，再对多片摩擦式离合器中的离合器气缸通气与否进行控制，从而对取力器进行控制，进而实现行车取力工况下的自由换挡，换挡时取力器与离合器自动脱开，取力器中断传递动力，换挡完成后可自动接合并继续工作，从而实现行车取力工况的自由换挡。具体而言为，离合器气缸是否通气依赖取力控制阀、取力电磁阀内部气路是否导通，取力电磁阀由其控制端是否得电控制，取力控制阀由其控制端是否通气控制，取力控制阀的控制端的得气与否依赖助力器、助力控制阀之间气路的是否导通，这个导通又依赖液压源是否输出液压油，同时，液压油还能驱使油缸活塞动作，以与进入其内部的高压气体一并驱使助力器动作，利于换挡。此外，当换挡完成、继续取力时，取力控制阀的控制端、助力器、助力控制阀内的剩气都通过助力阀排气口被排出。
实施例1：
参见图1―图3，一种带离合器的取力器电气控制系统，包括助力器5、助力控制阀6、液压源7、取力器、取力电磁阀2、取力控制阀4、离合器与贮气筒1，所述贮气筒1的出气口与取力电磁阀2的进气口相通，所述离合器内的离合器气缸3包括外腔室31、内腔室32及位于两者之间的离合活塞33，该离合活塞33的一侧经离合弹簧34与内腔室32的右侧壁相连接，离合活塞33的另一侧与连接轴35的一端相连接，连接轴35的另一端延伸至外腔室31之外，且与取力器的输入端进行驱动连接；所述外腔室31依次经取力控制阀4、取力电磁阀2后与贮气筒1进行气路连接，取力电磁阀2的控制端经取力开关8后与接电源线11相连接，贮气筒1、取力电磁阀2的交接处经助力控制阀6后与取力控制阀4的控制端、助力器5内的助力气缸52相通，助力器5内的助力油缸51、助力控制阀6的控制端均与液压源7相通。优选所述离合器为多片摩擦式离合器。
一种上述带离合器的取力器电气控制系统的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：正常取力时，闭合取力开关8，但液压源7不开通，此时，取力电磁阀2的控制端得电，取力控制阀4的控制端不通气，故取力电磁阀2的内部气路导通，取力控制阀4的内部气路导通，使得贮气筒1依次经取力电磁阀2、取力控制阀4后向外腔室31内输入高压气体以驱动连接轴35，再由连接轴35驱动取力器进行取力操作；随后，当需要换挡时，断开取力开关8，开通液压源7以向助力油缸51、助力控制阀6的控制端同时输入液压油，其中，进入助力控制阀6的控制端的液压油控制助力控制阀6转换以导通助力控制阀6的内部气路，使得贮气筒1经助力控制阀6向取力控制阀4的控制端、助力气缸52同时输入高压气体，进气的取力控制阀4的控制端关闭取力控制阀4的内部气路，从而关闭贮气筒1、外腔室31之间的气路，导致取力器停止工作，同时，进入助力油缸51的液压油与进入助力气缸52内的高压气体一并驱动助力器5开始工作，整车离合器分离，此时，可以换挡，换挡之后，再闭合取力开关8，并关闭液压源7，失去液压油驱动的助力控制阀6的控制端不再能控制助力控制阀6，助力控制阀6再次转换，导致助力控制阀6的内部气路被关闭，助力器5、助力控制阀6之间的气路不再通气，取力控制阀4的控制端不再进气，取力控制阀4的内部气路再次导通，取力操作重新开始。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述助力器5包括助力油缸51与助力气缸52，所述助力油缸51包括主动油腔53、随动油腔54及两者之间的油缸活塞55，所述助力气缸52包括主动气腔56、随动气腔57及两者之间的气缸活塞58，油缸活塞55上近助力气缸52的一面与推力杆59的一端相连接，推力杆59的另一端依次穿经随动油腔54、主动气腔56、气缸活塞58、随动气腔57后延伸至助力气缸52的外部，推力杆59上位于主动气腔56中的部位上套装有气缸弹簧50，气缸弹簧50的一端与主动气腔56的左腔壁相连接，气缸弹簧50的另一端与气缸活塞58上近助力油缸51的一面相连接，且主动气腔56与取力控制阀4的控制端、助力控制阀6均气路相通。优选主动油腔53的顶部设置有油缸排气口531，助力控制阀6的底部设置有助力阀排气口61。
所述进入助力油缸51的液压油与进入助力气缸52内的高压气体一并驱动助力器5开始工作是指：液压油经油缸活塞55驱动推力杆59向右运动，同时，高压气体经气缸活塞58驱动推力杆59向右运动。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述液压源7包括液压管路73、总泵72与离合踏板71，所述总泵72的驱动端位于离合踏板71的正下方，总泵72的输出端经液压管路73与助力油缸51、助力控制阀6的控制端相通。
所述开通液压源7是指：踩下离合踏板71以开启总泵72的驱动端，使得总泵72的输出端向液压管路73中输出液压油；所述关闭液压源7是指：松开离合踏板71以关闭总泵72的驱动端，使得总泵72的输出端不再输出液压油。
实施例4：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述取力开关8与取力电磁阀2的控制端之间的交接处，经并联的多功能蜂鸣器82、仪表指示灯84与接地线10相连接。
当正常取力时，多功能蜂鸣器82、仪表指示灯84得电，多功能蜂鸣器82发出声音，仪表指示灯84点亮，以提醒操作人员目前处于取力进行中；
当停止取力，在换挡时，多功能蜂鸣器82、仪表指示灯84失电，多功能蜂鸣器82不发出声音，仪表指示灯84不亮。