液压系统的制作方法

本发明涉及用于车辆的液压系统。特别地，本发明涉及用于驱动车辆动力传动系统的换挡机构的液压系统。

背景技术：

在现代的四轮车辆例如汽车中，电机可提供作为传统的内燃机的替代，以及通过所谓的扭矩矢量控制提供驱动转矩分配的附加控制。

在电机提供驱动转矩的情况下，这样的电推进电机可以设置为车辆唯一的驱动装置，或者与内燃机串联或者并联从而形成所谓的混合动力车辆。

驱动配置的一个例子包括电驱动电机以及扭矩矢量控制电机，该驱动配置记载在同一申请人的公开号为wo2010101506的申请中。

现有的乘用车的电源系统通常以12v为基础。由于电压相对较低，所以针对高功率设备例如电力推进装置提出的方案需要附加的电源和高功率电子器件。

近年来有用基于48v的电源系统来替代12v系统的趋势。随着电源增大，可以应用新的和改进的方案，替代需要附加的高功率电子器件的原有方案。

上述提及的现有技术的驱动结构包括用于推进目的的高功率电机，和用于扭矩矢量控制目的的较小电机。如果48v可获得，则能够开发出一种用于混合驱动的设计，其仅使用一个电机，而且传动装置构造为能够在第一模式和第二模式之间转换，其中在第一模式下电机用作用于推进的二次驱动源，在第二模式下电机用于重新分配驱动转矩(即来自初始驱动)。

用于推进或者用于扭矩矢量控制或者同时用于推进和扭矩矢量控制的电机可以设置有液压驱动齿轮，以提供更宽范围的电机操作参数，例如关于扭矩输出和旋转速度。

除此之外，还需要冷却电机。这可以通过向电机提供冷却油来完成，冷却油在电机的旋转部件的周围循环。

用于驱动齿轮切换的换挡机构以及用于推进或扭矩矢量控制或者同时用于二者的电机的使用需要两个液压系统。为了降低复杂程度和成本，因此一个能够同时提供齿轮切换和冷却的液压系统将是有利的。

技术实现要素：

因此，本发明优选地目的在于通过提供一种根据所附权利要求所述的方法和装置，减轻或消除上述指出的本领域缺陷中的一个或多个以及单个的或任意组合的缺点，并且至少解决上述提及的问题。

一种构思是通过提供一种用于通过换挡机构驱动齿轮的液压系统来解决上述提及的缺陷，其中换挡机构形成为阀的一部分，当阀打开时允许液压流体冷却电机。

根据第一方面，提供了一种用于车辆的液压系统。该系统包括换挡机构和设置成向所述换挡机构提供加压流体的泵组件以及电机。换挡机构的移动控制阀作用以用于打开从泵组件到电机的连接。

在一个实施方式中，换挡机构包括可移动的换挡活塞，以使得只有当换挡活塞到达换挡活塞的其中一个端部位置时，从泵组件到电机的连接打开。

液压系统还可以包括设置在换挡机构与电机之间的先导阀。

先导阀可以设置成在换挡活塞到达换挡活塞的其中一个端部位置时开启。

在一个实施方式中，液压系统还包括响应换挡活塞的移动的至少一个独立阀。

至少一个独立阀可以集成在所述换挡活塞中。

在一个实施方式中，泵组件包括可逆泵。

在另一个实施方式中，换挡机构包括用于将换挡机构保持在所需挡位位置的延迟装置。

延迟装置可包括多个不同的挡位位置，各挡位位置之间通过斜面分隔开。

根据第二方面，提出了一种车辆动力传动系统。该车辆动力传动系统包括根据第一方面的液压系统。

附图说明

本发明将参考以下附图进一步描述细节，其中：

图1是根据一种实施方式的液压系统的示意图；

图2是根据另一种实施方式的液压系统的示意图；

图3是根据一种实施方式的液压系统的示意图；

图4是根据又一种实施方式的液压系统的示意图；

图5是用于根据不同的实施方式的液压系统的两个阀的剖视图；

图6是用于根据不同的实施方式的液压系统的延迟装置的侧视图；以及

图7是根据一种实施方式的液压系统的示意图。

具体实施方式

下文将对液压系统的各种实施例进行描述。所有系统的共同之处为液压系统包括换挡机构和设置成向所述换挡机构提供加压流体的泵组件以及电机。液压系统设置为使得换挡机构的移动能够控制阀作用以用于打开从泵组件到电机的连接，其中液压流体可流向电机以用于电机的冷却。

在对液压系统的细节进行描述之前，将简要地给出液压系统在适用的用途上的一些常规建议。下面描述的液压系统可以例如是在具有扭矩矢量控制功能或电力驱动功能或者同时具有这两种功能的动力传动系统配置中应用。动力传动系统配置可以构造为：

i)动力传动系统能够以两种模式中的至少一种操作，其中一种模式对应于扭矩矢量控制模式，一种模式对应于驱动模式；

ii)液压系统包括可根据至少两个不同的传动装置连接到差速机构的单电机，其中不同的传动装置对应不同的模式；

iii)动力传动系统可以许多不同的方式应用于车辆，例如乘用车，并且可以实现许多不同类型的驱动配置。

混合驱动通常希望用于乘用车或其他四轮车辆。混合驱动可以代表驱动源从内燃机变为电机或从电机变为内燃机的可能性，或者使用电机驱动前轴或后轴，内燃机驱动前轴或后轴中的另一个，以提供全轮驱动的可能性。

尤其适用扭矩矢量控制装置的动力传动系统配置的一个典型的例子是四轮车辆，例如乘用车，其具有驱动前轴的内燃机和电力驱动的后轴。后轴通过电机进行驱动，该电机形成根据这里描述的任一实施方式的液压系统的一部分，并且车辆可以仅通过内燃机进行驱动(即前轮驱动)，仅通过电机进行驱动(即后轮驱动)，或者通过内燃机结合电机进行驱动(即全轮驱动)。可以理解的是，电机可以在内燃机驱动车辆时提供扭矩矢量控制。

应当理解的是多种动力传动系统配置可适用于本申请的电机；例如液压系统可用于纯电动车，仅用于提供上述模式中的一种，或者可以设置在前轴而非后轴上，等等。

另一种应用是电机仅用于扭矩矢量控制的动力传动系统。设置换挡机构用于转换模式，在电机设置成仅提供扭矩矢量控制的情况下，换挡机构在空挡(即电机断开扭矩矢量控制模式)和接合(即电机连接扭矩矢量控制模式)之间改变模式。在电机设置为仅提供驱动转矩，即推进的情况下，换挡机构在空挡(即电机断开推进模式)和接合(即电机连接推进模式)之间改变模式。在电机可提供减速阶段的情况下可提供更多的模式，从而换挡机构可以在空挡、高速模式和低速模式之间改变模式。在电机设置为提供驱动转矩或扭矩矢量控制中的一个的情况下，换挡机构在空挡(即电机断开推进以及扭矩矢量控制模式)、扭矩矢量控制模式和推进模式之间改变模式。在这样的实施方式中，在电机可提供减速阶段的情况下可提供更多的模式，从而换挡机构可以在空挡、高速模式、低速模式和扭矩矢量控制模式之间改变模式。

通过将泵同时用于驱动和冷却，能够显著降低成本、减轻重量和节省空间。

现在回到图1，将对一种实施方式的液压系统10进行描述。按照上面的描述液压系统10包括换挡机构20、作为压力源的泵组件30、和设置为用于提供扭矩矢量控制或推进或同时提供扭矩矢量控制和推进的电机40。

泵组件30为可逆泵组件，包括电机32和泵装置34。可逆泵组件30用于在两个可能的方向中的任意一个方向驱动换挡机构20。可逆泵组件30在这里并未进一步描述，但是可以根据同一申请人的申请pct/se2015/052024来实现。

换挡机构20包括设置在气缸24内的可移动的换挡活塞22和可与换挡活塞22一起移动的延迟装置26。换挡活塞22和延迟装置26可以移动于三种位置中的任意一种，这三种位置分别对应于空挡模式、混合驱动模式和扭矩矢量控制(tv)模式。位置传感器28可用于监测换挡活塞22的当前位置。

延迟装置26用于将换挡活塞22保持在选定位置(混合驱动/空挡/tv)，这也适用于泵组件30切断的情况下。

当泵组件30启动时，一定压力的液压流体将流入气缸24内活塞22的第一侧，致使气缸24内的换挡活塞22移动。如果泵组件30以反方向驱动，一定压力的液压流体将流入气缸24内活塞22的第二侧，致使气缸24内的换挡活塞22以反方向移动。一旦换挡活塞22到达其其中一个端部位置，则活塞气缸24上的开口将允许泵送流体进入冷却回路50以用于冷却电机40并用于电机40的润滑。

变热的油的回流在回到液体槽之前可选择地经过热交换器60。热交换器60可以是油/气类型并可以如图1所示集成到电机壳体42内。

图2示出了液压系统10的一种可替换的实施方式，其中来自换挡活塞22的流体用于控制用于冷却流体的先导阀70。通过应用先导阀70，用于冷却流体的开口可制作地较大，因此相比于图1所示的系统10来说可以减小压降。

如图2所示，当换挡活塞22到达其端部位置时，用于先导阀70的控制流体从泵组件30经过气缸24流向先导阀70。因此冷却流体可通过先导阀70进入冷却回路50。浮动空气阀80可设置在流体回路中以用于阻止流体从先导阀70回流至流体槽。

图3示出了与图2所示的液压系统相似的液压系统10。这里换挡活塞22本身的移动用于驱动两个阀90a,90b以控制冷却流体流入冷却回路50。在图3中可以看出，当换挡活塞22到达其端部位置时，阀90b自动打开以允许流体进入冷却回路50。

图4示出了一种液压系统10，其中用于控制冷却流体流入冷却回路50的阀90a,90b集成在换挡活塞22中。

阀90a,90b在图5中进一步示出。每个阀包括位于活塞22的第一侧，例如面向延迟装置26的一侧的两个阀弹簧91a,91b和两个阀片93a,93b。此外，每个阀包括位于活塞22的第二侧的两个阀弹簧92a,92b和两个阀片94a,94b。在每个阀90a,90b上的阀片93a,94a,93b,94b通过阀销95a,95b彼此相连。

当系统处于混合驱动模式时，供给第一侧阀弹簧91a,91b和第一侧阀片93a,93b的压力将挤压阀片93a,93b来抵抗换挡活塞22，从而关闭冷却回路50。压力的进一步增加会导致换挡活塞22的移动，从而将延迟装置26移动到空挡模式。压力的继续增加将继续使换挡活塞22朝向其端部位置移动，该位置对应于tv模式。当到达tv模式时第二侧阀弹簧91a,91b伸直，但第一侧阀片93a,93b使得冷却回路50依然堵塞。活塞22的第一侧上的压力减小，导致第一侧阀弹簧92a,92b引起阀片93a,93b远离换挡活塞22移动。因此冷却回路50打开并允许流体进入。

当系统位于空挡模式时，通过对第二侧阀弹簧92a,92b和第二侧阀片94a,94b施加压力，换挡活塞22将在相反的方向上退回，从而换挡活塞22朝向混合驱动模式运动。改变压力面可引起反应时间上的局部增加，因为阀片93a,93b首先不得不在换挡活塞22移动前关闭冷却回路。

图6进一步示出了延迟装置26。该延迟装置26优选具有用于容纳弹簧偏置球26b的凹槽26a。凹槽26a的形状设计成形成单独的并分隔开的不同挡位位置。在这些位置26a之间，延迟装置26具有帮助换挡活塞22移动的表面26c，例如斜面。

为确保良好的换挡质量和速度，换挡活塞22的移动可以通过位置传感器28来监测。在另一个实施方式中，泵电流也可作为一种替换或与传感器28结合来监测冗余。

图7示出了具有弹簧加载换挡活塞22的液压系统10的又一种实施方式，弹簧加载换挡活塞22仅允许两个位置，例如当泵30运行时的连接位和当泵30关闭时的断开位。如图7所示，当换挡活塞22到达其端部位置时，冷却回路50打开以允许流体流至电机(未示出)。

图7的泵组件30可优选为具有高流量和低压的类型，例如盖劳特泵。

泵电机32的速度和泵流量可以根据电机40随时需要的冷却效果来控制，因此当不需要全流量时可以减小能量损耗。

在本文的整个描述中，电机40的冷却通过油泵30泵送冷却液压油来进行。油泵通过电机32来驱动。油泵的油流量可以通过速度调制和/或电或机械阀来控制，该电或机械阀位于电机40所连接的管路中的不同位置。冷却回路50可进一步设置成向用于对电机40提供能量的电动电子设备提供冷却。

在一个可替换的实施方式中，扭矩矢量控制装置的定子、线圈、和/或转子可通过经由冷却回路50在其上喷淋油而直接冷却。可替代地，出于该考虑可使用油套或油槽。

在一个实施方式中，液压系统包括油/气或油/水热交换器60。热交换器60可以与电机40的壳体42或其它组件集成在一起或可以设置成可操作地连结到冷却回路50的独立单元。

在一个实施方式中，传动装置和/或准双曲面齿轮形成为油冷却回路50的一部分。

电机40的运行或当前模式优选通过模式监测装置来监测，例如位置传感器28，如用于监测电机40的运行模式的霍尔传感器、解析器、编码器、电位器、巨磁阻(gmr)、磁共振(mr)、或者永磁式非接触线性位移传感器(plcd)。

在一个实施方式中，模式监测装置包括用于监测电机40的运行模式的压力传感器和/或电机电流/电压/速度监测单元。

对于以上描述的所有实施方式，电机40可以是开关磁阻电机(srm)。大体上讲，在发出缺陷转子位置信号时，这种电机类型仅能提供比所要求的更低的扭矩。在一个或多个相导线中断、控制电子设备完全损失、或短路的情况下，开关磁阻电机(srm)将不会提供任何扭矩，这对安全有极大的优势。

在另一个实施方式中，电机40为感应电动机，例如鼠笼式感应电动机(scim)或绕线式感应电动机(wrim)。

在一个实施方式中，电机40为他励同步电动机，也称为绕线转子同步电动机(wrsm)。

在一个实施方式中，电机40为可变磁阻电动机或同步磁阻电动机、永磁电机、无刷直流电机或直流电机。电机40可选择性设置转子位置传感器反馈。

尽管本发明已经参考特定的实施方式进行了描述，但并不仅局限于本文所述的具体形式。当然，本发明仅通过所附的权利要求加以限制，并且上述特定的实施方式之外的其它实施方式在这些所附权利要求的范围中也是同样可行的。