液压能量回收系统的制作方法

专利名称：液压能量回收系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于回收能量的液压回路，该回路包括至少一个液压 马达；两个主管道，其用于将液体供给到所述至少一个液压马达或将液体从 所述至少一个液压马达排出；低压液体源；高压蓄能器(accumulator)，其 形成高压液体源；以及阀装置，其适于形成(take up)能量回收结构和能量 传递结构，在所述能量回收结构中，所述阔装置分别将供给主管道连接到低 压液体源，并且将排出主管道连接到高压蓄能器；在该能量传递结构中，所 述阀装置分别将该供给主管道连接到所述高压蓄能器，并且将该排出主管道 连接到所述低压液体源。
背景技术：
已知的是，可以将这样的回路安装到车辆上以用于限制能量消耗。这样 的车辆为"混合动力"车辆，每一个这样的车辆都具有传统的推进发动机 (propulsion engine)(例如内燃机类型的发动机)和上述类型的回路，在该 回路中，可以将一个或多个液压马达机械地连接到所述推进装置，例如连接 到所述推进装置的驱动出口，或者实际上连接到车轮。在行驶速度(cruising speed)下，所述车辆通过其常规的推进发动机来正常地驱动。能量回收在制 动过程中进行，在能量回收过程中，所述液压马达由正在被制动的车辆的推 进力驱动，以使所述液压马达像泵一样运行，并将液体供给高压蓄能器。能 量传递特别在加速阶段期间进行，在能量传递过程中，车辆加速，而且所述 液压马达被再次致动，且来自所述蓄能器的高压液体被供给到所述液压马达 中，以便传递用于辅助推进车辆的驱动扭矩。
公知的是，这样的"混合动力"系统有利于减少燃料的消耗。 为了使所述系统真正有效，当该系统停止运行(deactivated)时，所述 液压马达必须不产生任何大的抵抗扭矩(resistivetorque)，并且对所述系统 来说，还可以使用紧凑和廉价的控制装置将所述液压马达简单和快速地置入到各种结构中。

发明内容
本发明的目的是改进本技术领域的现状，以实现上述目的。 本发明的目的通过以下装置实现液压马达，其适用于通过液体压力来 分离和接合；阀装置，其包括液压阀，所述液压阀首先包括阀本体，所述阀
本体具有连接到供给主管道的供给端口、连接到排出主管道的排出端口、连 接到低压液体源的低压连接端口、连接到高压蓄能器的高压连接端口、以及
辅助端口；所述液压阀其次包括滑块，所述滑块适用于在所述本体内部占据 空档位置、能量回收位置和能量传递位置，在所述空档位置，所述供给端口 和所述排出端口彼此连通，并且与辅助端口连通，在所述能量回收位置，所 述供给端口连接到所述低压连接端口 ，同时所述排出端口连接到所述高压连 接端口，在所述能量传递位置，所述供给端口连接到所述高压连接端口，同 时所述排出端口连接到所述低压连接端口；液压回路，该液压回路还包括控 制和选择装置，适用于在接收到第一控制信号时，使所述滑块从空档位置朝 能量回收位置移动，还适用于在接收到第二控制信号时，使所述滑块从空档 位置朝能量传递位置移动，并且还适用于在接收到选择信号时，使辅助端口 连接到无压室，或连接到离合器液体源以接合所述液压马达。
所述液压马达具有多个活塞，尤其是相对于该马达的转轴径向延伸的活 塞，所述活塞与凸轮配合以产生驱动扭矩。接合所述马达在于将活塞设置成 与凸轮接触，而分离所述马达在于将活塞移离凸轮。可以理解的是，在分离 状态下，马达不产生任何抵抗扭矩。在相同的液压阀中，所述阀装置包括滑 块，所述滑块安装成在阀本体中在对应于能量回收结构的位置和对应于能量 传递结构的位置之间移动，并且移动到空档位置。在空档位置，根据辅助端 口是连接到无压室还是连接到离合器液体源，可以接合或分离所述马达。所 述装置可以实现这些不同的位置，因而非常紧凑，并且可在合理的成本下设 置。由于发送控制信号可以实现能量回收结构或能量传递结构，并且发送选 择信号可以在马达接合结构和马达分离结构之间转换，因此可以简单地控制 各种结构之间的转换。
有利地，滑块的空档位置为所述能量回收位置和所述能量传递位置之间的中间位置。
所述装置可以非常快速地从所述空档位置回到所述能量回收或能量传 递位置。
有利地，所述液压阔具有第一控制室和第二控制室，所述第一控制室适 用于经由第一控制端口被供给液体，以推动所述滑块朝能量回收位置移动， 所述第二控制室适用于经由第二控制端口被供给液体，以推动所述滑块朝其 能量传递位置移动，并且该回路还包括电磁阀装置，该电磁阀装置适用于在 没有控制信号的情况下将两个控制端口连接到无压室，还适用于在接收到第
一控制信号时将第一控制端口连接到先导型(pilot)液体源，并且适用于在
接收到第二控制信号时将第二控制端口连接到先导型液体源。
这些用于控制液压阀的控制装置简单可靠，并且具有合理的构造成本。 有利地，所述电磁阀装置包括第一先导型电磁阀和第二先导型电磁阀，
所述第一先导型电磁阀在静止位置(restposition)适用于将第一控制端口连 接到无压室，并且在致动位置适用于将所述第一端口连接到先导型液体源， 所述第二先导型电磁阀在静止位置适用于将第二控制端口连接到所述无压 室，并且在致动位置适用于将所述第二端口连接到先导型液体源。 有利地，所述辅助端口为所述控制端口其中之一。 因此，所述先导型液体源也用作离合器液体源，由此简化该回路。 对于电磁阀装置来说，有利地是在共同接收到一起发送的第一和第二控 制信号时将两个控制端口都连接到所述先导型液体源。
上述同时接收可以实现空档位置，并且实现马达的接合，然而，在马达 处于分离状态时，同时两个信号都未发送的情况下，也可以实现所述空档位 置。
在一种变型中，该回路有利地还包括分离电磁阀，该分离电磁阀适用于 占据分离位置和接合位置，在分离位置，该分离电磁阀将辅助端口连接到无 压室，并且在接合位置，该分离电磁阀将辅助端口连接到离合器液体源。
在所述情况下，通过特定的分离电磁阀来实现分离，所述特定的分离电 磁阀的控制独立于所述液压阀的控制端口的供给。
有利地，所述一个或多个液压马达的一个或多个壳体的一个或多个内部 空间例如经由压縮器连接到离合器液体源而处于压力下。由于壳体内部的压力倾向于将活塞朝向其缸体端壁推回，所以内部空间 处于压力下可以从马达接合状态转变到马达分离状态。已知例如弹簧的其他 系统也可以用于推回活塞。
由于压缩器导致的压头损失(head loss)，壳体的内部空间处于来自离 合器液体源但经由压縮器的压力下的事实可以确保在所述内部空间中获得 低于用于执行接合的压力的压力，而不需要使用另一个液体源。
本发明的回路配备于具有推进装置的车辆，至少一个液压马达适于机械 地连接到该推进装置，该回路可以通过包括至少下述控制步骤的方法来控
制
发送第一控制信号，用于执行能量回收阶段，在能量回收阶段，所述至 少一个液压马达被接合，同时使由推进装置驱动的车辆减速；
停止发送第一控制信号，用于执行平衡阶段，在平衡阶段，供给主管道 和排出主管道彼此连通；
发送第二控制信号，用于执行能量传递阶段，在能量传递阶段，所述液 压马达被接合，同时使由所述推进装置和所述至少一个液压马达联合驱动的 所述车辆加速；以及
停止发送第二控制信号，用于执行待命阶段，在待命阶段，供给主管道 和排出主管道彼此连通，并且使所述至少一个液压马达分离。
当所述车辆处于减速阶段时，所述马达像泵一样运转，以使供给主管道 中的压力低于排出主管道自身的压力，所述排出主管道此时将液体供给到高 压蓄能器。反之，在能量传递阶段中，压力状态相反，在能量传递阶段中， 供给管道中的压力高于排出管道中的压力。在能量回收和能量传递阶段之间 执行平衡阶段可以平衡马达的供给主管道和排出主管道中的压力，从而防止 上述压力状态的转换发生得太突然。
有利地，平衡阶段包括第一时期，在第一时期，所述至少一个液压马达 保持接合，而且，如果确定第一时期结束，则在所述第一时期后跟随第二时 期，在第二时期，所述至少一个液压马达分离，并且在第二时期结束时，所 述至少一个液压马达再次接合。
在平衡阶段的第一时期中，马达保持接合的事实使得必要时可以非常快 速地变化到能量传递阶段或另一个能量回收阶段。反之，如果在必需变化到能量传递阶段之前确定第一时期已经结束，则分离液压马达可以避免所述液 压马达不必要的过载，并且尤其避免产生拖曳扭矩而造成效率损失。
例如，通过比较平衡阶段的经历时间与参考经历时间来确定第一时期是 否结束，所述参考经历时间可以是预定的经历时间，或减速经历时间，或实 际上是减速经历时间的一小部分。当达到了用于填充高压蓄能器的期望压力 时，也可以确定第一时期结束。
有利地，为了接合所述至少一个液压马达，液压阀的辅助端口连接到离 合器液体源，在能量回收阶段和能量传递阶段至少一个阶段中保持辅助端口 和离合器液体源之间的连接。
这样可以在保持辅助端口和离合器液体源之间的连接的能量回收和/或 能量传递阶段结束时确保马达保持接合，而无需发送任何特定的控制信号。 因此当平衡阶段开始时，尤其可以避免在所述阶段之后短暂分离或开始分 离。


通过阅读由非限制性示例所示的实施例的下述详细描述，可更好地理解 本发明，并且其优点将显得更加清楚。所述描述参照附图进行，在附图中
图1A示出了液压阀的滑块处于空档位置并且液压马达分离时本发明液 压回路的第一实施例；
图1B示出了滑块仍处于空档位置但接合马达时的相同回路；
图1C示出了处于能量回收阶段的该回路；
图1D示出了能量回收阶段结束、滑块回到空档位置时的该回路； 图1E示出了处于能量传递阶段的该回路；
图2A示出了滑块处于空档位置并且马达分离时该回路的第二实施例；
以及
图2B、图2C和图2D示出了处于分别对应于图1B、图1C和图1E中 所示状态的状态下的回路。
具体实施例方式
图1A到1E中所示的回路包括具有两个主管道的液压马达10，所述两个主管道的附图标记分别为12和14，用于将液体供给到所述马达并将液体
从所述马达中排出。该回路还包括低压液体源16，该低压液体源16在本实例中由高流速增压泵形成。在能量回收结构中，所述泵16选择为当液压马达处于最高速度时适于以足以将液体供给所述马达的流速来传递液体。如果回路中存在多个马达，则使用相同的高流速增压泵是有利的。在该结构中，所述增压泵的尺寸定制为，当所述马达处于最高速度时，以足以将液体供给到不同马达而不产生气穴的速度来传递液体。
该回路设置有用于使泵16致动或停止的装置。在本实例中，该回路配备有电磁离合器18。
该回路还包括由蓄能器20形成的高压液体源。
还可以通过使用其本身为已知类型的低压蓄能器作为低压液体源来使该回路运转。但是，使用上述泵16来形成低压液体源具有一定的优点，所述优点特别地与所述泵相对于低压蓄能器所需空间的紧凑性相关，所述低压蓄能器能够传递一定体积的液体，其足以适当地填充所述高压蓄能器。
马达10属于可接合和可分离的类型。例如，马达10可以是具有径向活塞的液压马达。为了可以使马达的活塞进入到分离位置，即将马达的活塞朝马达缸体的端壁回推，马达壳体的内部空间处于压力下，而马达的主管道连接到无压室(pressure-free enclosure)(储液器)，即不具有额外的压力或具有显著低于马达壳体的压力的室。为此目的，将连接到压力源的管道22通入马达壳体的内部空间内。在本实例中，所使用的压力源是如下所述的泵24，该泵24也是离合器液体源，马达壳体的内部空间经由设置在管道22中的压縮器26连接到所述离合器液体源。
该回路包括液压阀30，该液压阀30包括具有内部孔34的阀本体32，滑块36可滑动地安装在该内部孔34中。
阀本体32具有连接到供给主管道12的供给端口 VA、连接到排出主管道14的排出端口 VE、连接到所述低压液体源16的低压连接端口 VB、连接到高压蓄能器20的高压连接端口 VH、以及连接到辅助管道的辅助端口 VX。液压阀30还包括连接到第一控制端口 VC1的第一控制室38A和连接到第二控制端口 VC2的第二控制室38B。
在图1A中，滑块36示为处于空档位置。该滑块36由弹簧40连续推回到空档位置中，以便当控制室38A和38B中的液体压力相等或基本相等时， 该滑块占据空档位置。可以看出，在本实例中，弹簧40设置为围绕滑块的 一端36A并位于两个止动环42A和42B之间，所述两个止动环固定到滑块 上。阀本体的孔34具有两个肩部35A和35B，所述止动环42A和42B适于 分别紧靠在所述两个肩部上。
因此，当滑块处于空档位置时，如图1A、 1B和1D所示，所述止动环 42A和42B紧靠在两个肩部上。在该能量回收结构中，止动环42A远离肩 部35A，而止动环42B与肩部35B协同作用。通过增加控制室38A中的压 力，增大控制室38A的体积，使滑块处于第一端部位置(在本实例中为向右)。
相反，在图1E所示的能量传递结构中，止动环42A与肩部35A协同作 用，而止动环42B远离肩部35B。通过将液体供给到控制室38B中，增大控 制室38B的体积，使滑块移动到另一个端部位置(在本实例中为向左)。
电磁阀装置使滑块移动，并使液压马达被接合/分离。
在本实例中，在本发明的第一实施例中，所述电磁阀装置包括第一先导 型电磁阔44，该电磁阀44具有连接到第一控制端口 VC1的第一端口 44A、 连接到泵24的第二端口 44B、以及连接到储液器R的第三端口 44C。当该 电磁阀44处于图1A中所示的静止位置时，其端口 44A和44C互联，以使 第一控制室38A连接到储液器R，而端口44B被隔离(isolated)。
当接收到由电子控制单元ECU发送到线路L44中的第一控制信号时， 电磁阀44进入致动位置，在该位置，端口 44B和44A互联而端口 44C被隔 离，以将来自泵24的加压液体供给到控制室38中。由此，滑块移动到图1C 中所示的第一端部位置。
电磁阀装置还包括第二先导型电磁阀46，其具有连接到第二控制端口 VC2的第一端口46A、连接到泵24的第二端口 46B、和连接到储液器R的 第三端口 46C。
当电磁阀46处于图1A中所示的静止位置时，端口 46A和46C互联， 以使第二控制室38B连接到储液器R。当接收到由电子控制单元ECU发送 到控制线路L46中的第二控制信号时，阀46占据致动位置，在该致动位置， 端口 46A和46B互联，以便能够通过泵24将液体供给到控制室38B中。
该回路还包括分离电磁阀48，电磁阀48具有连接到阀30的辅助端口VX的第一端口 48A、连接到泵24的第二端口 48B、和连接到储液器R的第 三端口 48C。当阀48处于分离位置(在本实例中该位置就是阀48的静止位 置)时，端口48A和48C互联，同时与端口48B隔离，以使阀30的辅助端 口 VX连接到储液器。当电磁阀48处于接合位置(在本实例中该接合位置 就是电磁阀48的致动位置，该电磁阀48通过由电子控制单元ECU发送到 控制线路L48中的控制信号而进入致动位置)时，其端口 48A和48B互联， 以使阀30的辅助端口 VX连接到泵24。
有利地，为了縮短马达接合时间，在泵24与所述阀的端口 44B、 46B和 48B之间的连接线路的支路上设置了低容量(并因此紧凑)的蓄能器50。
可以理解的是，在所示的回路中，泵24既用于使滑块36移动，也用于 由此使马达10被接合/分离。也可以提供两个不同的压力源， 一个用于操作 滑块， 一个用于接合/分离马达。但是，所示的方案具有更紧凑的优点。
在本实例中，所述电磁阀44、 46、 48的各减压端口 44C、 46C和48C 所连接的无压室是储液器R。
蓄能器20中的任何过压都可被调剂到储液器R中，所述蓄能器经由压 力限制器21连接到该储液器R。
如上所述，高流速泵16配备有电磁离合器18，该电磁离合器18可以仅 在必要时，尤其是在能量回收阶段中致动该泵。离合器18由电子控制单元 ECU发送到控制线路L18中的控制信号来控制。因此，泵在不必要时不运转， 这样可以节约能量。
类似地，该回路有利地包括可调节的压力限制器52，用于改变低压连接 端口VB中的压力。可以注意到的是，压力限制器52设置在泵16的输出孔 (delivery orifice)和储液器R之间的连线上。该压力限制器是可调节型，并 且本实例中的调节通过电控制来执行。限制器52为电磁阀型且经由控制线 路L52连接到控制电子单元ECU。在能量回收阶段，低压连接端口 VB用于 将液体供给到马达10，所以期望将泵16出口处的压力调节到用于将液体供 给到马达而没有气穴现象的必要水平。相反，在能量传递阶段，连接到马达 排出管的连接端口 VB必需向无压储液器排出液体，因此，优选地将压力限 制器52调节到最小压力水平，或甚至调节到零压力。优选地，在所述能量 传递阶段，泵16停止运转，并且止回阀58防止由马达IO传送的液体朝向泵16返回。
还应注意的是，马达10的壳体的内部空间连接到辅助蓄能器54。所述 辅助蓄能器54连接到马达的泄漏回流管道15。因而，所述辅助蓄能器54通 过马达的泄漏而自然地再填充液体。但是，为了使所述泄漏能够在蓄能器54 再填充时被排放到储液器R，将压力限制器56设置在泄漏回流管道15上， 位于蓄能器54连接到所述管道15的连接点的下游。
可以看出，压力限制器43以传统方式连接到泵24的输出端(delivery)。 这样可以限定离合和导向压力(clutch and pilot pressure)。
该回路按照下面步骤运转。
如图1A中所示，当该回路处于待命结构时，阀30的滑块36处于空档 位置。在这种情况下，没有控制信号发送到分别处于静止位置的阀44和46， 以使控制室38A和38B未处于压力下，从而通过弹簧40的回复作用到达空 档位置。
在该位置，可以看到供给端口 VA、排出端口 VE和辅助端口 VX彼此 连通。滑块36设置有三个通过滑块中的轴向孔37D连接在一起的凹槽37A、 37B和37C，所述滑块的两端闭合，并且所述三个凹槽分别对准(in register w池)各端口 VA、 VE和VX。于是，滑块的与前述凹槽隔离的第四凹槽37E 与跟其他端口隔离的端口 VB对准。
通过信息I向电子控制单元ECU通告车辆运行状况，尤其是车辆的减速 或加速的状况，以及由此引起的需要能量回收或需要能量传递的状况。当该 信息显示适用于使能量能够回收的减速时，电子控制单元ECU将接合信号 发送到线路L48中，从而使电磁阀48进入致动位置，由此可以将液体供给 到辅助端口 VX。马达的供给主管道12和排出主管道14此时处于相同的压 力下(以使马达不再产生任何大的扭矩)，但是由泵24传递以及可能由蓄 能器50传递的压力大大高于马达壳体中的主要压力，从而将马达的活塞推 回而抵靠在其凸轮上。由此，马达被接合。应注意的是，以上情况指的是电 磁阀处于静止位置时的情况，在该静止位置，该电磁阀将端口VX连接到储 液器R。可以构思出相反的连接结构，在该结构中，相反地，当电磁阀处于 致动位置时，通过发送到线路L48中的分离信号来实现分离，通过停止分离 信号使电磁阀48返回到将端口 VX连接到泵24的分离位置(这时是静止位置)。在本发明的一般描述中，为了使电磁阀进入接合结构，需要参考所选 信号，所选信号可以是正向控制信号，或相反地，可以停止先前将其保持在 接合位置的控制信号。
图1B示出马达接合时的状态。可以看出，滑块保持在空档位置，端口
VA、 VE和VX之间仍然互联或端口 VB仍然隔离，但是电磁阀48处于接合 位置。
为了使能量回收阶段可以通过像泵一样运转的马达10的旋转来实现蓄 能器20的供给，泵16需要通过其离合器18致动，特别是通过电子控制单 元ECU发送的接合控制信号来致动。
在马达被接合并且泵被致动时，电子控制单元ECU将第一控制信号发 送到线路L44中，用于使电磁阀44进入致动位置，从而通过将液体供给到 控制室38A而使滑块移动到其第一端部位置。
下面是图1C中所示的情况。可以看出，阀30的端口 VA和VB此时经 由滑块36的凹槽37E互联，同时与其他端口隔离。端口VE通过滑块的凹 槽37'B、中心孔37D以及凹槽37A连接到端口 VH。从功能上讲，凹槽37'B 与凹槽37B类似，而且可以理解的是，这两个相邻的凹槽可使用与凹槽37A 相同类型的单个凹槽来代替。端口VX与其他端口隔离。
可调节的压力限制器52此时设置到其最大压力水平。例如，该压力水 平为通过由电子控制单元ECU发送到线路L52中的、用于控制压力限制器 52的控制信号所获得的压力水平。在这种情况下，通过将马达10机械地连 接到汽车的推进器上来驱动马达10旋转，并且，通过将来自泵16的液体供 给到高压蓄能器20而使马达10像泵一样运转。
该能量回收阶段可以在整个减速过程中持续，或者，如果电子控制单元 ECU确定不再需要继续将液体供给到蓄能器20，则能量回收阶段可以在减 速结束之前终止。为了确定不再需要继续填充蓄能器20，电子控制单元ECU 可以例如接收表明端口 VH处压力水平的压力水平信号，所述信号由与蓄能 器20相关联的压力传感器N发送到线路LN。其他类型的信息可以表明能量 回收阶段结束，例如，压力限制器21打开。
在任何情况下，当能量回收阶段终止时，线路L44中的控制信号停止， 以使电磁阀44返回到静止位置，从而将第一控制室38A连接到储液器R。滑块36此时返回到空档位置，由此实现图ID中所示的结构，除了蓄能器
20中的液位增高以外，该结构与图IB中所示的结构类似。
图ID的结构对应于平衡阶段，在所述平衡阶段中，马达的主管道12和 14彼此连通。这至少在所述平衡阶段的第一时期对于保持马达接合是有利 的，以便根据需要非常快速地进入能量传递阶段，或者如果制动重新开始则 重新开始能量回收阶段。这就是为什么在图ID中电磁阀48保持在接合位置。 但是，如果第一时期结束时还不需要进入能量传递阶段，则由于马达可能分 离，那么做好准备也是有利的。为此目的，停止接合信号就够了，由此使电 磁阀48能够转换为对应分离的结构，在所述结构中，辅助端口VX连接到 储液器R。
可以将第一时期的结束建立为多种参数的函数，如前述部分中所述。为 此，电子控制单元ECU可以例如接收第一时期结束项的信息F。该信息可由 所述第一时期的持续时间构成，是电子控制单元ECU的计算机与内存中的 预记录的持续时间的比较。该信息也可以是蓄能器中的压力水平与存储在电 子控制单元ECU中的参考水平的比较，或实际是第一时期的持续时间和能 量回收阶段的持续时间的比较，能量回收阶段的持续时间通过附加项信息被 提供给电子控制单元ECU。
如果确定第一时期结束，则平衡阶段包括第二时期，在所述第二时期中，
马达通过返回到分离位置的电磁阀48而分离。在这种情况下，只有当传递
到电子控制单元ECU的信息I表明需要开始能量传递阶段时，马达才能通过
电子控制单元ECU发送的使电磁阀48进入接合位置的选择信号而再次接 合。
当马达被接合以便转换到能量传递阶段时，将第二控制信号发送到线路 L46中就足以转换到能量传递阶段。该回路此时处于图IE中所示的结构， 其中可以看出，电磁阀46处于致动位置，从而可以将液体供应到控制室38B 中，由此将滑块36移动到其第二端部位置。
当滑块处于该位置时，阀30的供给端口 VA和高压端口 VH经由滑块 36的凹槽37A、孔37D以及凹槽37C互联，同时与其他端口隔离。排出端 口 VE和低压端口 VB经由滑块的凹槽37E互联，同时与其他凹槽隔离，并 且辅助端口VX与其他凹槽隔离。在该能量传递阶段，被供给有来自蓄能器20的高压的马达10参与车辆的驱动传递。这样尤其可以在发动机己经关闭 之后再次打开时或在低速加速时节省能量。例如，当传递到电子控制单元
ECU的信息I表明车辆己经到达足够的速度时或当加速停止时，能量传递阶 段的结束由电子控制单元ECU来确定。同样，当蓄能器20不再具有足够的 液体压力时，尤其是当传感器N表明所述蓄能器处于低压水平时，能量传递 阶段会停止。
在该加速阶段，将压力限制器52设定到最小压力或甚至为零压力，例 如当线路L52中的信号终止时可以实现该设定。还应注意的是，当平衡阶段 开始时或至少所述平衡阶段的第一时期结束时，有利地，将压力限制器52 设置到最小压力水平。在加速阶段，通过适当的控制指令或通过在控制线路 L18中不出现控制信号来停止泵16。
下面描述图2A到2D，在图2A到2D中，与图1A到1E中相同的部件 以相同的附图标记标示。
在阀30中，第二控制端口 VC2和辅助端口 VX是不同的两个端口，而 在阀130中，同一个端口 VX'既是辅助端口又是将液体供给到控制室138B 的第二控制端口，当然端口 VX'也可以是将液体供给到控制室138A的端口。 通过阀130的本体132中的孔133，阀130的端口 VA通向阀130的孔134 的两个不同位置VA1和VA2处，所述两个位置VA1和VA2沿滑块移动的 方向彼此分开。所述滑块具有三个横向孔137A、 137B和137C，所述三个横 向孔经由通向控制室138B中的盲孔137D而连接在一起。该盲孔通向连接所 述辅助端口 VX'的控制室中，如果所述辅助端口连接到控制室138A，则该盲 孔将在控制室138B所在的一侧封闭，在控制室138A所在的一侧开口。
阀44的第一端口 44A和阀46的第一端口 46A分别连接到控制室138A 和138B，所述控制室138A和138B在图中分别位于阀130的本体132的孔 134的右端和左端。
在图2A中，滑块处于空档位置，而且可以看出端口 VA和VE彼此连 通，而且端口 VA和VE经由滑块中的孔137A到137D与端口 VX'连通。在 这种情况下，电磁阀46此时处于空档位置，在该位置，电磁阀46将端口 VX'连接到储液器R，马达10的主管道12和14此时都连接到储液器，从而 使马达分离。可以使马达10接合的选择信号包括由电子控制单元ECU分别发送到线
路L44和L46中的第一控制信号，该信号用于使两个电磁阀44和46进入致 动位置。在这样的情况下，控制室138A和138B都连接到泵24的出口，以 使这两个控制室中的压力相同，从而使滑块保持在空档位置，在该位置中， 滑块由弹簧40连续推动返回。但是，在这样的情况下，只要也作为将液体 供给到控制室138B的控制端口的辅助端口 VX'连接到泵24的出口，则马达 的管道12和14中的公共压力(commonpressure)增加，由此可以接合马达。 这就是图2B中所示的情况。
为了从这种状态转换到能量回收状态，将第一控制信号继续发送到控制 线路L44中，以将液体继续供给到第一控制室138A，但是控制信号停止发 送到线路L46中，所以阀46返回到静止位置，在此静止位置阀46连接端口 VX'，从而将第二控制室138B连接到储液器R。在这样的情况下，导致滑块 进入第一端部位置(在本实例中为向左)。在这样的情况下，供给端口 VA 经由滑块136的凹槽137E连接到低压端口 VB，所述凹槽137E与端口 VA 的孔VA2和端口 VB对准。端口 VA和VB与其他端口隔离。端口VE经由 滑块的凹槽137F连接到端口 VH。滑块的孔137A、 137B和137C由孔134 的壁封闭，从而端口 VX'与其他端口隔离。这就是图2C中所示的情况。在 能量回收阶段结束时，进行平衡阶段。
为了进行平衡阶段的第一时期，在所述第一时期，马达保持接合，电子 控制单元ECU再次将控制信号发送到线路L46中，从而致动电磁阀46，使 液体从泵24供给到控制室138B中，由此使该控制室处于与控制室138A相 同的压力下，这致使滑块136返回到中间的空档位置，同时还将马达保持在 接合状态。除了蓄能器20中的液位增高了之外，该情况此时与图2B中的情 况相同。为了进行平衡阶段的第二时期，电子控制单元ECU停止将控制信 号发送到线路L44和L46中，所以阀44和46返回到空档位置，由此回复到 图2A中的结构，在所述结构中，供给管道12和排出管道14连接到储液器， 由此使马达分离。
在平衡阶段结束时，通过使回路处于图2D中所示的结构来执行能量传 递阶段。如果在平衡阶段的第一时期结束之前执行能量回收阶段，则可以通 过将控制信号持续地发送到线路L46中以使阀46保持在致动位置，并停止向线路L44中发送控制信号以使阀44转换到静止位置，来实现图2D的结构。 如果在所述第一时期结束之后执行能量传递阶段，即当阀44和46都处于静 止位置时，则可以通过将用于使阀46设置在致动位置的控制信号发送到线 路L46中，来实现图2D的结构。
因此，在图2D的结构中，经由端口 VX'只对控制室138B供给液体，以 使滑块移动到第二端部位置(在本实例中为向右)。
当滑块处于该位置时，端口 VA经由滑块的凹槽137F与端口 VH连通， 所述凹槽与端口 VH对准，并与端口 VA的第一孔VA1对准。该端口的第二 孔被滑块封闭。端口 VE与端口 VB经由凹槽137E连通，所述凹槽137E与 这两个端口对准，而端口 VX'通过本体132的孔134的壁与其他端口隔离。
利用图2A到2D的回路，因为使用电磁阀46使马达接合或分离，所以 当省略电磁阀48时，可以实现与图1A到1E的回路相同的结构。
电子控制单元ECU适用于接收来自不同传感器的信息。具体地，能够 使电子控制单元ECU触发能量回收阶段和能量传递阶段的信息I可以基于不 同传感器的测量，特别是与车辆制动或加速水平有关的测量，所述传感器用 于感测由主推进装置传递的驱动扭矩，在这些测量的基础上，并且基于记录 数据的计算和比较，电子控制单元ECU确定是否需要触发这些阶段。有利 地，与蓄能器20的填充状态相关的数据也要考虑到该确定过程中，以便尤 其当蓄能器被填充到最大值时避免触发能量回收阶段。该电子控制单元ECU 包括适于执行其功能的任何存储区、和任何计算机或比较器装置。该电子控 制单元ECU和各传感器(电子控制单元ECU从各传感器接收数据)之间的 连接以及所述电子控制单元及其控制的各构件之间的连接可以是有线连接 或无线连接。
权利要求
1. 一种用于回收能量的液压回路，该回路包括至少一个液压马达(10)；两个主管道(12，14)，所述主管道(12，14)用于将液体供给到所述至少一个液压马达或将液体从所述至少一个液压马达排出；低压液体源(16)；高压蓄能器(20)，所述高压蓄能器(20)形成高压液体源；以及阀装置，所述阀装置适用于形成能量回收结构和能量传递结构；在所述能量回收结构中，所述阀装置(30；130)分别将供给主管道(12)连接到所述低压液体源(16)，并且将排出主管道(14)连接到所述高压蓄能器(20)；在所述能量传递结构中，所述阀装置(30；130)分别将所述供给主管道(12)连接到所述高压蓄能器(20)，并且将所述排出主管道(14)连接到所述低压液体源(16)；所述液压回路的特征在于，所述液压马达(10)适用于通过液体压力分离或接合，所述阀装置包括液压阀(30；130)，所述液压阀(30；130)首先包括阀本体(32；132)，所述阀本体(32；132)具有连接到所述供给主管道(12)的供给端口(VA)、连接到所述排出主管道(14)的排出端口(VE)、连接到所述低压液体源(16)的低压连接端口(VB)、连接到所述高压蓄能器(20)的高压连接端口(VH)、以及辅助端口(VX；VX′)；所述液压阀(30；130)其次包括滑块(36；136)，所述滑块(36；136)适用于在所述本体内部占据空档位置、能量回收位置和能量传递位置；在所述空档位置，所述供给端口(VA)和所述排出端口(VE)彼此连通，并且与所述辅助端(VX；VX′)连通；在所述能量回收位置，所述供给端口(VA)连接到所述低压连接端口(VB)，同时所述排出端口(VE)连接到所述高压连接端口(VH)；在所述能量传递位置，所述供给端口(VA)连接到所述高压连接端口(VH)，同时所述排出端口(VE)连接到所述低压连接端口(VB)；该液压回路还包括控制和选择装置(44，46，48；44，46)，所述控制和选择装置(44，46，48；44，46)适用于在接收到第一控制信号(L44)时，使所述滑块(36；136)从所述空档位置朝向所述能量回收位置移动，还适用于在接收到第二控制信号(L46)时，使所述滑块(36；136)从所述空档位置朝向所述能量传递位置移动，并且还适用于在接收到选择信号(L48；L46)时，使所述辅助端口(VX；VX′)连接到无压室(R)，或连接到离合器液体源(24，50)，以使所述液压马达(10)被接合。
2. 根据权利要求1所述的液压回路，其特征在于，所述滑块(36; 136) 的空档位置为所述能量回收位置和所述能量传递位置之间的中间位置。
3. 根据权利要求1或2所述的液压回路，其特征在于，该回路还包括至 少一个弹性回复构件(40)，该弹性回复构件(40)适用于将所述滑块(36; 136)连续地向所述滑块的空档位置推回。
4. 根据权利要求1到3中任一项所述的液压回路，其特征在于，所述液 压阀(30; 130)具有第一控制室(38A; 138A)和第二控制室(38B; 138B); 所述第一控制室(38A; 138A)适用于经由第一控制端口 (VC1)被供给液 体，以推动所述滑块(36; 136)朝所述滑块的所述能量回收位置移动；所述 第二控制室(38B; 138B)适用于经由第二控制端口 (VC2; VXO被供给液体，以推动所述滑块(36; 136)朝所述滑块的所述能量传递位置移动；该回路还包括电磁阀装置(44，46)，所述电磁阀装置适用于在没有控制信号(L44， L46)的情况下将两个所述控制端口 (VC1， VC2; VC1， VX'2)连接到无压 室(R)，还适用于在接收到所述第一控制信号(L44)时将所述第一控制端 口 (VC1)连接到导向型液体源(24)，而且还适用于在接收到所述第二控 制信号(L46)时将所述第二控制端口 (VC2; VX')连接到所述导向型液体 源(24)。
5. 根据权利要求4所述的液压回路，其特征在于，所述电磁阀装置包括 第一导向型电磁阀(44)和第二导向型电磁阀(46);所述第一导向型电磁 阀(44)适用于在静止位置将所述第一控制端口 (VC1)连接到所述无压室(R)，并且适用于在致动位置将所述第一端口 (VC1)连接到所述导向型液 体源(24);所述第二导向型电磁阔(46)适用于在静止位置将所述第二控 制端口 (VC2; VX')连接到所述无压室(R)，并且适用于在致动位置将所 述第二端口 (VC2; VX')连接到所述导向型液体源(24)。
6. 根据权利要求5所述的液压回路，其特征在于，所述辅助端口 (VX') 为所述控制端口的其中之一。
7. 根据权利要求6所述的液压回路，其特征在于，所述电磁阀装置适用 于在共同接收到一起发送的第一控制信号(L44)和第二控制信号(L46)时将两个所述控制端口 (VX'; VC1)都连接到所述导向型液体源(24)。
8. 根据权利要求5所述的液压回路，其特征在于，该回路还包括分离电 磁阀(48)，该分离电磁阀适用于占据分离位置和接合位置；在所述分离位 置，所述分离电磁阀将所述辅助端口 (VX)连接到无压室(R);在所述接 合位置，所述分离电磁阀将所述辅助端口 (VX)连接到所述离合器液体源(24, 50)。
9. 根据权利要求1到8中任一项所述的液压回路，其特征在于，所述液 压马达(10)的壳体的内部空间处于压力下。
10. 根据权利要求9所述的液压回路，其特征在于，所述马达(10)的 壳体的内部空间经由压縮器(26)连接到所述离合器液体源(24)。
11. 根据权利要求9或IO所述的液压回路，其特征在于，所述马达(IO) 的壳体的内部空间连接到辅助蓄能器(54)。
12. 根据权利要求1到11中任一项所述的液压回路，其特征在于，所述 低压液体源包括高流速增压泵(16)，所述高流速增压泵适用于当所述马达 在能量回收结构中处于最高速度时以足以将液体供给到所述至少一个液压马 达(10)的流速来传递液体；所述回路还包括用于致动或停止所述高流速增 压泵(16)的装置(18)。
13. 根据权利要求12所述的液压回路，其特征在于，所述高流速增压泵 (16)配备有电磁离合器(48)。
14. 根据权利要求13所述的液压回路，其特征在于，该回路还包括可调 节的压力限制器(52)，所述可调节的压力限制器用于使所述低压连接端口(VB)中的压力变化。
15. —种控制根据权利要求1到14中的任一项所述的液压回路的方法， 配备于一种具有推进装置的车辆，所述至少一个液压马达(10)适用于机械 地连接到所述推进装置，所述方法的特征在于，包括至少下述控制步骤发送第一控制信号(L44)，用于执行能量回收阶段，在所述能量回收阶段，使所述至少一个液压马达(10)被接合，同时使由所述推进装置驱动 的车辆减速；停止发送所述第一控制信号(L44)，用于执行平衡阶段，在所述平衡 阶段，所述供给主管道(12)和所述排出主管道(14)彼此连通；发送第二控制信号(L46)，用于执行能量传递阶段，在所述能量传递 阶段，使所述液压马达(10)被接合，同时使由所述推进装置和所述至少一 个液压马达(10)联合驱动的所述车辆加速；以及停止发送所述第二控制信号(L46)，用于执行待命阶段，在所述待命 阶段，所述供给主管道(12)和所述排出主管道(14)彼此连通，并且在所 述待命阶段，使所述至少一个液压马达(10)被分离。
16. 根据权利要求15所述的液压方法，其特征在于，所述平衡阶段包括 第一时期，在所述第一时期，所述至少一个液压马达(10)保持接合；如果 确定所述第一时期已经结束，则所述第一时期后跟随第二时期，在所述第二 时期，所述至少一个液压马达(10)被分离，并且在所述第二时期结束时， 所述至少一个液压马达再次被接合。
17. 根据权利要求15或16所述的液压方法，为了使所述至少一个液压 马达(10)被接合，将所述液压阀(30; 130)的辅助端口 (VX， VX')连 接到所述离合器液体源(24， 50)，其特征在于，在所述能量回收阶段和所 述能量传递阶段中的至少一个阶段中保持所述辅助端口 (VX， VX')和所述 离合器液体源之间的连接。
全文摘要
本发明涉及液压能量回收系统。该系统包括液压阀(30)，其包括分别连接到液压马达(10)的供给和排出管道(12，14)、低压液体源(16)、高压蓄能器(20)及辅助通道(VX)的供给通道(VA)、排出通道(VE)、低压连接通道(VB)和高压连接通道(VH)。该阀设有滑块(36)，其可占据空档位置来连接供给、排出和辅助通道(VA，VE，VX)，占据能量回收位置来分别连接供给和低压通道(VA，VB)及排出和高压通道(VE，VH)，和占据能量释放位置来分别连接供给和高压通道(VA，VH)及排出和低压通道(VB)。利用控制信号(L44，L46)使滑块从空档位置移到其他位置，且辅助通道可连接到储液器(R)或离合器液体源(24)，以接合或分离马达离合器。
文档编号F16H61/40GK101484732SQ200780025368
公开日2009年7月15日 申请日期2007年7月2日 优先权日2006年7月3日
发明者吉勒·勒迈尔, 朱利安·维亚尔, 让·赫伦 申请人:波克莱恩液压工业公司