用于控制机动车辆的静液压传动装置的方法与流程

在具有机械和液压混合动力推进的4x 4类型的机动车辆中，一个车桥是由使用液压能的液压机器来驱动的，该液压能由另一个液压机器从由旋转能源(例如内燃发动机或电动马达)机械驱动的另一个车桥的差速器获得。安装在车桥上的液压机器可以在泵模式下运行，以便对液压蓄压器进行再充装，这些液压蓄压器通过将机械能转换为液压能或以运动模式来储存液压能，以便释放所储存的液压能并因此释放动力到该车辆的车轮。因此，这些液压马达将液压能转换为机械能。

因此，该车辆的液压机器的集合包括联接到该动力单元的液压泵以及联接到该自由车桥的液压马达。该集合可以通过离合器(例如使用该泵上的离合器和该液压马达上的离合器)或通过使用其他系统而与机械零件联接和脱离联接。

对储存的液压能的这种使用使得可以优化内燃发动机的运行并且减少其燃料消耗和污染气体的排放。具体地，储存液压能允许机动车辆仅使用液压能源作为其推进手段。

液压回路的特征决定了低抓地力地面的有效性以及与高抓地力地面上的操控的兼容性。液压回路的特征包括例如液压泵的排量、液压马达的排量、内部泄漏的调节、对已调节的泄漏的调节、和/或压降。

液压混合传动装置的各种类型的设计是已知的，例如该液压系统接合到该车辆的常规传动装置上以便优化初始系统的“并联”型传动装置，内燃发动机驱动液压泵的“串联”型传动装置，以及混合设计的“旁通”型传动装置。

本发明涉及“串联”型的传动装置。

联接到液压传动装置的这些各种设计的各种类型的液压马达或泵是已知的。在正排量传动装置中，使用正排量活塞泵，例如像具有旋转圆筒的直列式轴向活塞泵。

在正排量泵中，流体在可变容积室中被隔离，以便从(低压)吸入区传送到(高压)输送区。这种类型的泵被称为“正排量”，因为它每次回转运行都移动一定体积的流体；每次回转运行的这个体积称为“排量”。

本发明涉及正排量泵。

总体上，对于高液压压力(如高于300巴的液压压力)，使用具有用于断杆的靴形旋转件或球形旋转件类型的轴向活塞泵，或径向活塞滚轮泵。

静液压传动装置通常可以设置成在提供低抓地力的地面上提供最大效力。静液压传动装置具有将联接到该液压马达的第二车桥与联接到热力或电力动力单元的第一车桥系统地联接的性质。该第二车桥的平均速度在运动学上等于该第一车桥的平均速度。

在直道中，后车轮以与前车轮相同的速度转动并且遵循相同的直线路径。在弯道中，后轮比前轮覆盖的地面更少。

如果我们认为该第一车桥是前车桥并且该第二车桥是后车桥，则在用在高抓地力地面上的特定的情况下，弯道条件导致了由静液压传动装置的特性导致的这两个车桥的速度的耦合引起的特定的效果。

在弯道处(特别是在急转弯处)的特定效果是，该液压传动装置将增加压力，以便通过使该车桥的车轮具有最小抓地滑动而用最小抓地力迫使该车桥采用另一个车桥的速度。

在这种弯道情况下，液压传动装置不必增加压力并且产生噪声以及轮胎和旋转的机械零件的摩擦。

此外，在提供低抓地力的道路上转弯的情况下，存在由于其车轮的滑动而使具有最小抓地力的车桥丧失侧向引导的另外的问题。

为了解决这个问题，存在产生传动流体的内部泄漏的静液压传动系统，以便允许两个车桥之间的速度差异。通过使用配备有阀的旁通回路来实现内部泄漏，该阀允许在液压泵和液压马达之间延伸的两个液压管道被联接。通过调节内部泄漏，即通过打开阀，以确保在提供高抓地力的地面上的急转弯中的无滑动运行，并且因此避免轮胎的压力增加和打滑，与没有内部泄漏的静液压传动装置相比还改善了该机动车辆在提供低抓地力的地面上的弯道中的行为，同时还避免了压力的增加。

然而，如果对泄漏进行调节以确保在提供高抓地力的地面上的急转弯中的无滑动运行，则与没有上述内部泄漏的常规传动装置相比，这导致了这种类型的静液压传动装置在提供低抓地力的地面上(特别是在沙地上)的直道中的效率损失。

为了解决纯机械4x4类型的传动装置中的这个问题，文献WO 2010/112684披露了一种软件控制策略，该软件控制策略用于使在公路上和在具有低抓地力的地面上的使用场景不相关联，这些使用场景是在自动模式或强制模式下进行管理的。

此方法的缺点在于，其与需要形成使纵向传动能够通过的传动通道的机械传动相关联。此外，这种方法需要与离合器的控制相关联的两种不同的控制规律。

本发明的目的是提出了静液压传动装置的简单控制，该液压传动装置提供了除了常规两轮驱动模式之外的具有和没有内部泄漏的两种四轮驱动运行模式。

本发明的一个方面提出了一种控制机动车辆的静液压传动装置的方法，该静液压传动装置包括：联接到与热力或电力动力单元的液压泵相连接的该车辆的第一车桥的液压泵，联接到该车辆的第二车桥的液压马达，各自联接该液压泵和该液压马达的两个互补的液压回路，以及装配有联接在两个液压回路之间的阀的旁通回路，该方法包括：第一模式和第二模式，在第一模式中该传动装置被激活，在第二模式中该静液压传动装置被去激活而使得没有扭矩传递到该第二车桥。

第一模式对应于一种模式，在该模式中该静液压传动装置的旁通回路的阀在给定运行中可以保持关闭，使得该车辆的第一车桥上的所有扭矩都传递到该车辆的第二车桥。

根据本发明的一个总体特征，该方法包括第三模式，在第三模式中该静液压传动装置被激活，并且使该旁通回路的阀打开以将根据该车辆的运行参数可变的这部分驱动扭矩传递到该车辆的第二车桥，该阀是受控阀。

第三模式提供了一种模式，在该模式中四轮驱动运行可以保持在该控制所依赖的车辆运行参数的给定范围内，同时调节已传递的扭矩，以便避免该静液压传动装置中的压力增加。

优选地，根据由该用户选择的模式和该机动车辆的运行参数的值来确定应用于该传动装置的模式。

这些运行参数可以包括该机动车辆的速度和/或该静液压传动装置的温度。

考虑该车辆的至少一个运行参数以授权该静液压传动装置在由该驾驶员选择的模式下的运行或者拒绝该运行参数并且选择另一种运行类型，允许该静液压传动装置总是在避免该传动装置劣化的任何风险的条件下运行。

优选地，当该车辆的运行参数高于第一阈值时，存在从第一模式到第三模式的自动切换。

当达到参数的阈值(例如超过速度阈值)时，从第一模式到第三模式的自动切换使得可以在该机动车辆的使用者忘记其所处的模式的情况下包括安全特性，因为在第一模式中的操作，特别是在直接4×4类型的运行(即具有四轮驱动)中，可能导致该车辆的不稳定性。

优选地，当该车辆的运行参数高于第二阈值时，存在从第三模式到第二模式的自动切换。

以与从第一模式到第三模式的自动切换所提供的安全特性相同的方式，当达到参数的阈值(例如超过速度阈值)时，从第三模式到第二模式的自动切换使得可以在使用者忘记其所处的模式的情况下包括安全特性，在这种情况下是四轮驱动模式，例如当其速度较高时。再一次，现在不是出于关心潜在不稳定性，而是出于改善燃料消耗的期望而包括安全特性，两轮驱动第二运行模式在高速下比四轮驱动第二模式更经济，并且避免不必要地加热该液压系统。

有利地，第一模式可以包括第一次运行和第二次运行，在第一次运行中该阀完全关闭，在第二次运行中使阀打开以将根据该车辆的运行参数可变的一部分驱动扭矩传递到该第二车桥，根据该机动车辆的运行参数发出从这两种运行中的一种切换到另一种的命令。

在第一模式的运行中改变四轮驱动类型的可能性意味着可以停留在第一模式中更长时间，即在更宽的运行参数范围内，并且意味着四轮驱动车辆运行可以保持在高于或超过最初授权四轮驱动运行的条件，其中该静液压传动装置的旁通回路的阀完全关闭。

在这种情况下，如果该运行参数对应于该机动车辆的速度，则该车辆可以在比在第一模式中仅允许该阀锁定关闭的运行更宽的速度范围内的四轮驱动下运行。

第一模式还可以包括第三次运行，在该第三次运行中该阀完全打开，使得没有扭矩传递到该车辆的第二车桥。

包括在第一模式内的这个第三次运行使得可以比使用两种类型的四轮驱动运行稍长时间地保持在第一模式中，即在不能维持四轮驱动运行的条件下。将处于第一模式的静液压传动装置保持在允许四轮驱动运行的所述参数的范围之外，使得只要车辆的运行参数没有越过该静液压传动装置在超过时会切换到第三模式的阈值即可保持恢复到四轮驱动运行的选项。

有利地，第三模式可以包括第一次运行和第二次运行，在第一次运行中使该阀打开以将根据该车辆的运行参数可变的一部分驱动扭矩传递到该第二车桥，在第二次运行中该阀完全打开，使得没有扭矩传递到该第二车桥，根据该机动车辆的所述运行参数发出从这两种运行中的一种切换到另一种的命令。

因此，第三模式为车辆提供第一次四轮驱动运行，其中传动可以在比第一模式的第一次运行更宽的运行参数范围上开展。第三模式的第二次运行使得可以保持在防止该静液压传动装置的四轮驱动运行的运行参数阈值以上的第三模式，并且因而使得可以在该参数的值下降到所讨论的阈值以下时回复到四轮驱动运行，条件是该车辆的运行参数没有越过该静液压传动装置在超过时会从第三模式切换到第二模式的阈值。

优选地，该运行参数对应于该机动车辆的速度。

作为替代方案，该车辆的运行参数可以对应于该动力单元的速度或者对应于与变速箱中接合的传动比。

优选地，当温度高于过热温度阈值时或者在缺少与该机动车辆的运行参数中的至少一者相关的信息的情况下，存在从第一模式或第三模式到第二模式的自动切换。

当该传动装置的温度变高时，从四轮驱动模式之一切换到该静液压传动装置被去激活的两轮驱动模式，使得可以防止该静液压传动装置的部件的任何劣化。

优选地，当该静液压传动装置的温度梯度高于梯度阈值并且该静液压传动装置的温度高于第一温度阈值时，存在从第三模式到第一模式的自动切换。

梯度阈值对应于当该静液压传动装置处于第一模式时对于该静液压传动装置的温度的增加所观察的平均温度梯度。模式的这种变化使得可以减慢温度的上升，而同时保持四轮驱动模式。

优选地，为了控制液压马达的排量小于液压泵的排量的静液压传动装置，当该车辆的方向盘的转向角高于转向角阈值时，存在从第一模式到第三模式的自动切换。

这种模式切换使得可以在由于高转向角导致两个车桥之间的速度差很大的情况下存在该传动装置过载的风险时防止该传动装置或其部件的潜在的劣化。

本发明的另一方面提出一种控制机动车辆的静液压传动装置的装置，该静液压传动装置包括：由热力或电力动力单元驱动且联接到该车辆的第一车桥的液压泵，联接到该车辆的第二车桥的液压马达，各自联接该液压泵和该液压马达的两个互补的液压回路，以及装配有阀、联接在两个液压回路之间的的旁通回路，该装置包括模式选择器，该模式选择器允许用户选择第一模式或第二模式，在第一模式中该静液压传动装置被激活，在第二模式中该静液压传动装置被去激活而使得没有扭矩被传递到该第二车桥并使得该车辆以两轮驱动运行。

根据本发明的此方面的总体特征，该选择器还包括第三模式，在第三模式中使该旁通回路的阀打开，以将根据该车辆的运行参数可变的一部分驱动扭矩传递到该车辆的第二车桥。

优选地，该控制装置还包括控制单元，该控制单元能够根据该用户选择的模式和该机动车辆的运行参数的值来确定该静液压传动装置的模式。

优选地，为了控制液压马达的排量小于液压泵的排量的静液压传动装置，该控制单元至少间接地联接到能够测量方向盘的转向角的方向盘传感器。

作为替代方案，由该控制装置控制的静液压传动装置可以包括具有相同排量的液压马达和液压泵。

从对一个实施例和一种实现方式(二者都不是限制性的)的详细描述的审查以及从对附图的研究，本发明的其他优点和特征将变得清楚，在附图中：

-图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的四轮驱动车辆的液压传动系统；

-图2是根据本发明的一种实现方式的用于控制图1所阐述的液压传动装置的装置的控制方法的流程图；

-图3是示意性地描绘根据车辆速度的用于其每个模式的静液压传动装置的运行类型的图表。

图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的四轮驱动车辆的液压推进系统1。

液压推进系统1包括热力或电力动力单元2、以液压泵模式运行的第一液压机器3、以及以液压马达模式运行的第二液压机器4。

动力单元2通过第一转轴5与液压泵3机械地联接。动力单元2因此经由第一转轴5向液压泵3供给机械能。

液压泵3经由第二转轴6机械地联接到该车辆的第一车桥(未示出)。液压泵3还经由液压交换器7液压地联接到液压马达4。液压马达4经由第三转轴8机械地联接到该机动车辆的第二车桥(未示出)。

液压交换器7包括将液压泵3和液压马达4液压联接的第一液压管9和第二液压管10。液压泵3和液压马达4之间的液压连接以这样的方式进行：一方面，第一液压管9中的液压流从液压泵3朝向液压马达4流动，另一方面，第二液压管10中的液压流从液压马达4朝向液压泵3流动，如由第一管9和第二管10中所描绘的箭头展示的。

液压交换器7还包括装配有受控阀12的旁通管11。旁通管11联接在第一管9和第二管10之间，以便允许由第一管9输送的流体逸出到第二管10，如图1中的箭头所展示，而不经过马达4。穿过该旁通管的流体的量取决于受控阀12的打开程度。旁通管11因此允许受控阀12用于对泄漏液压流进行参数化，以便减小在液压泵3和液压马达4之间传递的扭矩，并且因而减小由轴8传递到第二车桥的扭矩。

包括液压泵3、液压马达4和液压交换器7的组形成了该机动车辆的液压推进系统的液压传动装置13。

根据所采用的初始配置，液压马达4和液压泵3可以具有相同的排量或不同的排量。

在图1所展示的实施例中，液压马达4具有的排量小于液压泵3的排量。排量的差异允许由液压马达4驱动的该第二车桥的速度降低到等于或略高于该第一车桥的值。这样使得可以不需要通过打开旁通回路11的阀12而在液压管9和10之间产生内部泄漏流。

具体地，在传动装置13的阀12完全关闭的运行中，与液压泵和液压马达具有相同排量的传动装置相比，包括排量低于该液压泵的排量的液压马达的静液压传动装置使得可以改进该车辆在提供低抓地力的地面上的直道中的行为性能。

具体地，在液压泵3的排量高于液压马达4的排量的配置中，当阀12完全关闭以将该车辆的第一车桥上的所有驱动扭矩传递到该车辆的第二车桥以及当该车辆在提供低抓地力的地面上的直道中时，后轮的速度高于前轮的速度，从而允许泄漏流。而在排量完全相同的配置中，当阀12完全关闭并且车辆在提供低抓地力的地面上处于直道中时，后轮的速度仅等于前轮的速度。

受控阀12由控制装置14控制，该控制装置包括：允许用户选择和请求静液压传动装置13的模式的手动模式选择器15、以及能够根据用户所需的模式和该机动车辆的至少一个运行参数的值来确定要施加到静液压传动装置13的模式的控制单元16。

在图1所展示的实现方式中，控制单元16被联接到用于机动车辆的速度的速度传感器17、被联接到用于静液压传动装置13的温度的温度传感器18、并且被联接到还在以下被称为方向盘传感器的车轮转向角传感器19。控制单元考虑由这些不同的传感器传递的信息，以便确定施加到静液压传动装置13的模式。

控制装置14根据图2中阐述的方法运行并在下文中进行解释。

图2示意性地描绘了根据本发明的一种实现方式的控制图1的静液压传动装置13的方法的流程图。

静液压传动装置13被配置为以三种模式运行。在第一模式4×4LOCKMODE中，静液压传动装置13被激活，并且旁通管11的受控阀12可被锁定在关闭位置，使得该第一车桥上的所有扭矩通过轴8传递到该第二车桥，并且使得使用其全部四个车轮来推进车辆。在第二模式(4×2MODE)中，静液压传动装置13被去激活，使得没有扭矩经由轴8传递到该第二车桥。在第三模式(4×4 AUTO MODE)中，旁通回路11的受控阀12被命令打开以经由该轴将在该车辆的第一车桥上产生的驱动扭矩的可变部分传递到该第二车桥。

为了控制静液压传动装置13，控制装置14可以可选地通过在步骤200中将由温度传感器18测量的静液压传动装置13的温度与温度阈值T_阈值进行比较而开始。如果静液压传动装置13过热，即如果测得的温度高于温度阈值T_阈值，则静液压传动装置13在步骤201中脱离接合。

静液压传动装置13的脱离接合迫使该车辆通过使第二车桥与第一车桥完全解除联接而在第二模式4×2 MODE(即两轮驱动模式)下运行。这种安全特性使得可以保护液压传动装置13免于过热超过部件(如油或零部件)具有劣化风险的温度。

如果温度低于过热温度阈值，则控制单元16在步骤202中经由选择器15接收驾驶员所需的模式。

如果驾驶员已经选择了第一模式4×4 LOCK MODE，则在步骤204中，将由传感器17测量的车辆的速度V与第一速度阈值V₁进行比较。如果速度V低于第一速度阈值V₁，则在步骤206中，静液压传动装置13被置于第一模式4×4 LOCK MODE，并且根据4×4直接第一次运行来运行，其中受控阀12锁定在关闭位置，使得该第一车桥上的所有扭矩都传递到该车辆的第二车桥。

相反，如果速度V高于第一速度阈值V₁，则在步骤208中，将该车辆的速度V与第二速度阈值V₂进行比较。如果速度V低于第二速度阈值V₂，则在步骤210中，静液压传动装置13被置于或保持在第一模式4×4 LOCK MODE中，并且根据4×4旁通第二次运行来运行，其中使受控阀12根据该机动车辆的速度以及可能根据车辆正在行驶的地面的抓地力和转向角度而打开，可以根据该车辆的车轮在地面上的旋转或滑动来确定抓地力。

相反，如果速度V高于第二速度阈值V₂，则在步骤212中，将车辆的速度V与第三速度阈值V₃进行比较。如果速度V低于第三速度阈值V₃，则在步骤214中，静液压传动装置13保持在第一模式4×4 LOCK MODE中，但是根据被称为4×2的第三次运行来运行，其中受控阀12完全打开，使得静液压传动装置13不再在第一车桥和第二车桥之间传递扭矩，并且使得该车辆仅以两轮驱动来运行。

原则上，在这个示例中，第二速度阈值V₂对应于该车辆在静液压传动装置受到劣化危险之前可在4×4旁通运行中行驶的最大速度，第一速度阈值V₁对应于该车辆在使用者不可接受的潜在不稳定性问题发生之前在直接4×4运行中可以行驶的最大速度，第三速度阈值V₃对应于可以使用第一模式4×4 LOCK的最大速度，并且第四速度阈值V₄对应于在公路上仅可以获得的、并且其表明该车辆已经离开利于四轮驱动模式的环境的高速。

相反，如果速度V高于第三速度阈值V₃，则在步骤216中，静液压传动装置13从第一模式4×4 LOCK MODE切换到第三模式4×4 AUTO MODE，并且在步骤218中，将该车辆的速度V与第四速度阈值V₄进行比较。

如果速度V低于第四速度阈值V₄，则在步骤220中，静液压传动装置13被置于第三模式4×4 AUTO MODE中，但是在被称为4×2的运行中被置于此模式中，其中受控阀12完全打开，使得静液压传动装置13不再在第一车桥和第二车桥之间传递扭矩，并且使得该车辆只以两轮驱动来运行。

相反，如果速度V高于第四速度阈值V₄，则在步骤222中，静液压传动装置13从第三模式4×4 AUTO MODE切换到第二模式4×2 MODE，并且这样触发了该静液压传动装置的去激活，使得在步骤224中该车辆只以两轮驱动来运行。

如果驾驶员在步骤202中选择了第三模式4×4 AUTO MODE，则在步骤226中，将由传感器17测量的车辆速度V与第二速度阈值V₂进行比较。如果速度V低于第二速度阈值V₂，则在步骤228中，静液压传动装置13被置于第三模式4×4 AUTO MODE中并在4×4旁通运行中运行，其中使受控阀12根据该机动车辆的速度以及可能根据该车辆行驶的地面的抓地力和转向角度而打开。

相反，如果速度V高于第二速度阈值V₂，则切换到已经描述的步骤218。

如果驾驶员在步骤202中选择了模式4×2 MODE，则该车辆需要在该静液压传动装置去激活的情况下运行，使得仅驱动两个车轮。在这种情况下，在步骤224中，传动装置13被去激活，并且该车辆只以两轮驱动来运行。

该方法还包括关于温度的另一个安全特性。当第三模式4×4 AUTO MODE导致静液压传动装置13的温度增加比传动装置在第一模式4×4 LOCK MODE下运行的温度增加更快时，一旦温度超过次级温度阈值，则传动装置从第三模式4×4 AUTO MODE切换到第一模式4×4 LOCK MODE。

控制装置14的控制单元16被配置成根据由温度传感器18传送给它的温度测量值来计算温度梯度。将温度梯度与在测试台上产生的第一模式4×4 LOCK MODE中的温度梯度的图谱进行比较。

这种模式的切换使得可以减慢温度的增加，同时保持驾驶员的四轮驱动服务。

控制装置14还被配置成预警驾驶员静液压传动装置13的温度增加带来静液压传动装置13被断开连接的危险，使得他不再使其自身处于与仅两轮驱动的模式不相容的情况下。

图3是根据驾驶员选择的模式和车辆的速度对静液压传动装置13的运行类型进行总结的图表表示。这个图表允许更好地理解根据本发明的控制方法的操作。例如，可以使用其他车辆运行参数(如车桥之间的滑动或滑动差异)来代替速度。

在泵3的排量大于马达4的排量的一种配置中，当该车辆进入弯道时，静液压传动装置13很快发现其自身处于临界运行状态。这是因为前车桥在弯道中遵循的路径长于后车桥遵循的路径。这就是为什么处于这样的配置中，控制装置14的控制单元16被配置为，特别是当车辆在提供高抓地力的地面上行驶时，一旦由方向盘传感器19测量的转向角超过转向角阈值，则从第一模式4×4 LOCK MODE自动切换到第三模式4×4 AUTO MODE。

在液压马达4和液压泵3之间的排量完全相同的一个实施例中，不需要计划根据转向角来改变模式。该方法的其余部分可以以完全相同的方式运行。仅需要重新限定在机动车辆的所有旋转条件下后轮的速度低于前轮的速度所需的打开的程度(即泄漏流速)。

因此，本发明允许以简单的方式控制静液压传动装置，同时除了正常的两轮驱动模式之外还提供用于四轮驱动推进的两种液压运行模式。