车辆用多输出取力器及其控制方法与流程

本公开属于取力器技术领域，本公开涉及一种车辆用多输出取力器及其控制方法。

背景技术：

目前，国内商用车通常配备有取力器(powertakeoff，pto)，例如用于自卸、水泥罐等辅助设施，不配备取力器的变速箱也保留有此取力器接口。但现有取力器产品均只保有一个动力输出接口，功能单一，无法同时进行多路的动力输出。

在新能源市场中，商用车普遍使用电机加变速箱的动力组合配置。对于车载空调、自卸油泵、滚筒、助力转向等设备，现阶段只能增加区别于原有车型的电动泵、小型电机等设备，并且这些设备直接从电池取电，而电池的造价由于非常高昂，为实现此类辅助设备的正常工作，需要增加设备成本、电池成本非常高昂；同时，此类辅助设备的短时、大电流、多频次的启停也会对电池的寿命造成不小的影响；并且，由于不同设备启动所需的电流、电压各自不同，为电路的控制也带来了很庞杂、很大的挑战。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种车辆用多输出取力器及其控制方法。

根据本公开的第一个方面，一种车辆用多输出取力器，包括：输入轴，与车辆变速箱传动连接；多个动力输出口；以及动力切换装置，用于将输入轴的动力在多个动力输出口中选择一个动力输出口进行动力输出。

根据本公开的至少一个实施方式，动力切换装置包括中间变速齿轮，中间变速齿轮的一端和输入轴传动连接，另一端在多个动力输出口中选择一个动力输出口并与之传动连接。

根据本公开的至少一个实施方式，动力切换装置还包括拨叉，拨叉用于拨动中间变速齿轮动作从而使中间变速齿轮在多个动力输出口中选择一个动力输出口并与之传动连接。

根据本公开的至少一个实施方式，动力切换装置还包括：驱动气缸，用于驱动拨叉动作。

根据本公开的至少一个实施方式，动力切换装置还包括：电磁阀，电磁阀和驱动气缸通过管路连接。

根据本公开的至少一个实施方式，动力切换装置还包括：车辆电子控制单元；车辆电子控制单元和电磁阀电连接。

根据本公开的至少一个实施方式，动力切换装置还包括：整车储气筒，整车储气筒通过管路和电磁阀连接，用于为驱动气缸提供气源。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括同步器，同步器用于连接输入轴和中间变速齿轮。

根据本公开的第二个方面，一种车辆用多输出取力器控制方法，用于控制本公开第一方面任一项车辆用多输出取力器，包括：

车辆电子控制单元确定需要驱动的辅助系统；基于确定的需要驱动的辅助系统，车辆电子控制单元判定所选的辅助系统的动力源，生成控制指令；电磁阀根据车辆电子控制单元的控制指令进行气路控制；以及车辆用多输出取力器的气缸驱动拨叉进行动力输出口的选择。

根据本公开的至少一个实施方式，车辆电子控制单元基于接收的外部指令确定需要驱动的辅助系统。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开的一个实施方式的车辆用多输出取力器的结构原理图。

图2是本公开的一种实施方式的车辆用多输出取力器控制方法的流程图。

附图标记说明：1、第一动力输出口，2、第二动力输出口，3、电磁阀，4、整车储气筒，5、车辆电子控制单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

本公开第一方面提供了一种车辆用多输出取力器，包括：输入轴，与车辆变速箱传动连接；多个动力输出口；以及动力切换装置，用于将输入轴的动力在多个动力输出口中选择一个动力输出口进行动力输出。通过设置在车辆用多输出取力器上的多个动力输出口，实现了直接从变速箱取力，通过变速箱与取力器的多级速比转化，给传统的转向助力泵、车载空调、自卸油泵滚筒等设备(辅助系统)提供动力。在一些可选的实施例中，取力器由车载车辆电子控制单元5(electroniccontrolunit，ecu)控制，例如传统车辆上的发动机电控系统ems或者自动变速箱控制器tcu，或者新能源车辆上的整车控制器vcu或者混合动力控制单元hcu，控制取力器针对变速箱当前档位进行合适的取力器速比选择，并通过机械齿轮结构将动力按固定的路线进行传递，取力器内部设置气缸、拨叉及同步器等装置，进行动力输出方的选择。特别是在新能源车辆上，能够最大限度的减少车辆的成本，并减小电池及电池控制系统的负荷，同时也为整车电路控制减少修改的工作量。

在本公开的一个可选的实施方式中，车辆电子控制单元5的软件部分提供相应的工况分析，并可以根据不同车型进行软件的量身定制，车辆电子控制单元5的硬件部分可以在现有车载控制器的基础上(例如发动机ems、tcu、vcu或者hcu)不需做任何改造；车辆电子控制单元5的机械部分需要对应的增加不同辅助系统的动力传输接口(取力器上预留2个动力输出接口，根据需要可扩展至3个或更多个)，电子控制单元5通过开关量输出控制电磁阀3对气路进行不同的动力输出口的选择。

在本公开的一个可选实施方式中，动力切换装置包括中间变速齿轮，中间变速齿轮的一端和输入轴传动连接，另一端在多个动力输出口中选择一个动力输出口并与之传动连接。具体地，中间变速齿轮和车辆用多输出取力器的输入轴之间通过齿轮传动连接，通过中间变速齿轮的移动，实现中间变速齿轮和多个动力输出口中的任意一个动力输出口处的齿轮传动连接，从而实现动力的切换。

在本公开的一个可选实施方式中，动力切换装置还包括拨叉，拨叉用于拨动中间变速齿轮动作从而使中间变速齿轮在多个动力输出口中选择一个动力输出口并与之传动连接。在一些具体的实施例中，如图1所示，变速箱上设置有第一动力输出口1和第二动力输出口2，当需要使用第一动力输出口1时，拨叉拨动中间变速齿轮将其与第一动力输出口1传动连接，从而将多输出取力器的输入轴的动力传输至第一动力输出口1上；当需要使用第二动力输出口2的时候，拨叉拨动中间变速齿轮将其与在第二动力输出口2传动连接，从而将多输出取力器的输入轴的动力传输至第二动力输出口2上。本领域人员应当知晓，多输出取力器上设置有两个动力输出口仅仅为一种优选的实施方式，多输出取力器上动力输出口的数量可以根据实际需求进行设定。

在本公开的一个可选实施方式中，动力切换装置还包括驱动气缸，用于驱动拨叉动作。驱动气缸通过使用汽车上的气源进行动作，在车辆电子控制单元5的控制下，气流经过驱动气缸，从而使驱动气缸动作，以便完成其驱动拨叉动作的功能。

在本公开的一个可选实施方式中，如图1所示，动力切换装置还包括：电磁阀3，电磁阀3和驱动气缸通过管路连接。车辆电子控制单元5通过开关量输出控制电磁阀3的通断，控制驱动气缸拨动拨叉动作，从而实现不同的动力输出口的选择。

在本公开的一个可选实施方式中，动力切换装置还包括车辆电子控制单元5；车辆电子控制单元5和电磁阀3电连接。通过在车辆电子控制单元5中的预定程序，对电磁阀3进行控制，从而控制驱动气缸的动作。

在本公开的一个可选实施方式中，动力切换装置还包括：整车储气筒4，整车储气筒4通过管路和电磁阀3连接，用于为驱动气缸提供气源。整车储气筒4和电磁阀3连接后，通过车辆电子控制单元5对电磁阀3的控制指令进行电磁阀3的通断，从而将整车储气筒4中的气流和驱动气缸之间导通和切断。

在本公开的一个可选实施方式中，车辆用多输出取力器还包括同步器，同步器用于连接输入轴和中间变速齿轮。同步器能够使输入轴与中间变速齿轮迅速同步。

在本公开的一个可选实施方式中，车辆用多输出取力器还包括控制面板，控制面板和车辆电子控制单元5电连接，控制面板上设置有用于操作动力切换的按钮。控制面板可以是机械按钮式，也可以是触摸屏式。

在本公开的一个可选实施方式中，多个动力输出口设置在车辆变速箱的同侧。动力输出口的数量可以是两个、三个甚至更多个，通过将动力输出口设置在车辆变速箱的同侧，减少了动力输出口连接的装置受变速箱动力输入端的干扰，提高了本公开的取力器运行的稳定性。

采用本公开技术方案的车辆用多输出取力器的技术优势为：该取力器可在主机厂加装也可以用于后市场改装；该取力器对整车原有的辅助系统、电器系统、储能系统(电池)改动量小；本公开的取力器的发热、润滑借助变速箱的润滑系统，无需额外增加电动部件所需的散热设备；本公开的取力器体机小，使得整车布置更简便；本公开的取力器的机械部件在系统中占比大，耐久性、可靠性更高；对于不同辅助系统的转速扭矩需求(例如：转向油泵高速低扭、滚筒低速高扭)可通过取力器自身的速比进行适应性的转化(尤其针对纯电商用车现在增加的电动转向泵、滚筒电机具备技术优势和成本优势)；例如在纯电动公交车中，油泵气泵需要一套甚至两套单独的电机控制器(dc/ac)和电机来驱动，成本较高。而采用配套本公开的多功能取力器的变速箱，可以直接通过该取力器从变速箱取力至动力输出口而驱动油泵气泵，能够有效节约成本。车辆电子控制单元5的硬件可以利用车辆现有的车载电子控制单元硬件(要求通过开关量控制电磁阀3的输出)，电控逻辑简单，软件改动程度低。

本公开的车辆用多输出取力器的应用领域为：该多功能的商用车取力器可以用在传统能源车辆上也可以用在新能源车辆上，在新能源商用车上优势更为明显。在新能源商用车(纯电、混动)上，大部分车型均取消了原有的转向泵(从发动机取力)，转为电动转向泵，电动转向泵体积较大，且需要配备相应的电压转换装置；混凝土搅拌车型虽然还是从变速箱处取力，但由于其要求的扭矩较大，变速箱的速比无法做到扭矩全覆盖，故还需要增加一套增扭设备甚至滚筒驱动电机，同样，该电机也需要配备相应的电压转换设备；同时，增加的这些设备(电动转向泵、滚筒电机)由于发热量巨大，需要借助整车散热系统(ats)来进行散热，增加了整车对ats系统的升级需求。本公开的带不同速比、不同输出接口的取力器可全面覆盖以上工况，并且无需增加额外的散热功率需求，无需增加额外的电压电流转换设备，无需增加额外的辅助电机设备。

本公开第二方面提供了一种车辆用多输出取力器控制方法，用于控制本公开第一方面的取力器，包括：车辆电子控制单元5确定需要驱动的辅助系统；基于确定的需要驱动的辅助系统，车辆电子控制单元5判定所选的辅助系统的动力源，生成控制指令；电磁阀3根据车辆电子控制单元5的控制指令进行气路控制；以及车辆用多输出取力器的气缸驱动拨叉进行动力输出口的选择。

如图2所示，在一些可选的实施例中，当需要使用车辆变速箱的动力为转向助力泵、车载空调、自卸油缸以及滚筒等辅助系统提供动力时，司机根据实际需求进行判定，在操作面板上确定需要驱动的辅助系统，从而为上述辅助系统提供动力，车辆电子控制单元5根据司机指令选择辅助系统的动力源，对变速箱的动力进行直接利用，车辆用多输出取力器中的电磁阀3根据车辆控制单元5发出的指令进行动作，车辆用多输出取力器中的气缸根据电磁阀3的调节进行动作，气缸驱动拨叉对中间变速齿轮进行拨动，中间变速齿轮在拨叉的拨动下与所需的动力输出口进行啮合，从而实现动力的切换与传输。

采用本公开第二方面的控制方法，是完全从变速箱处取力的工作方式，借助变速箱与取力器变速变扭矩的连接方式，增加动力输出口的扭矩驱动能力，并减少电机、电池的损耗，对整车能够尽可能的保留原有车型的设计。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。