CN101479140A - 流体动力减速器 - Google Patents

Abstract

本发明包括一种用于汽车的流体动力减速器(9)，其具有转子和定子。为了控制所述减速器(9)，电液压的系统(18)具有控制和调节单元(17)以及液压回路(5)。液压回路(5)具有泵(1)、热交换器(2)和阀(4)，其中所述泵(1)的体积流量可与车速或者万向轴转速或减速器转速无关地调节。通过所述泵(1)确保油循环。通过阀(8a、8b)可控制或调节在通向供油机构(23)的回流管路(24)中的体积流量。

Description

流体动力减速器

技术领域

本发明涉及一种按照在权利要求1的前序部分中详细限定的型式的用于汽车的流体动力减速器。

背景技术

除了汽车的、特别是载货车的通常受到磨损的脚制动器外，汽车制造商还提供附加的无磨损的减速装置。这种减速装置，例如减速器或发动机制动器特别是可以用于在斜坡情况下保持车速恒定不变。

属于减速器的既有附加地设置在变速器或发动机上的流体动力的、流体静力的或电动力的制动装置，又有以“Intarder”(ZF整体式液力减速器)的形式设置在变速器壳体内的这种系统。此外减速器分为根据发动机转速工作的初级减速器和根据车速工作的次级减速器。就流体动力减速器而言，一般为了汽车制动，转子直接与传动轴连接。就初级减速器而言，所述传动轴是驱动轴或变速器输入轴，而就次级减速器而言，所述传动轴是变速器从动轴。定子通常是壳体固定的。当转子和定子未注满液体时，通常减速器是不激活的。

减速器特别在载货车中使用，以便吸收例如在制动时因高的车速而产生的制动动能并且将其转变为热，但也非常适用于所要求的持续制动功率，例如在长时间持续的下坡行驶的情况下。

就流动动力减速器而言，将液体的流动能量用于制动，其中物理的作用原理相应于具有固定的涡轮的流体动力离合器。据此流体动力减速器具有处于能流中的转子和与减速器壳体固定连接的定子。在操纵减速器时将相应于所希望的制动功率的油量引入到叶片间间隙中，其中旋转的转子带动支承在定子上的油，借此对转子轴产生制动作用。

为了控制，就按现有技术的减速器而言，基本上采用两种不同的原理。

其一，使用气动的控制系统，其中通过空气压力直接在工作介质液面或油面上调节减速器的调节压力。在这里不利的是，调节性能有限、在工作介质与空气压力之间必需有分离单元以及在汽车方面供应气动动力。

其二，使用控制装置，其中通过持续驱动的液压泵、优选通过齿轮泵提供液压的压力。在该方案中不利的是所使用的泵的取决于转速的体积流量，这特别是在转速低时需要注满蓄存器，并且在转速高时需要大的阀横断面和流体横断面。

所述用于减速器的控制系统的缺点特别是系统的不利的再次响应时间以及例如用于蓄存器和多个换向阀的附加费用。还需要大的安装空间。

就属于现有技术的具有共同的供油机构的减速器而言，，在无制动期间，即在牵引传动期间，由泵从变速器油槽中抽吸油，并引导油经过过滤器、热交换器和换向阀。紧接热交换器之后的限压阀调节系统压力，从而提供足够的液压压力，用以切换现有的阀并因此接通减速器。还已知下述的减速器，其具有蓄存器，由该蓄存器可以附加地将油输入到减速器中。为此给蓄存器供应以压缩空气，借此可以将蓄存器的油例如通过调节阀输入到减速器中。

在此不利的是，液压控制具有基本上系统决定的时间上的接通延迟。所述接通延迟由不同的时滞组成。其中一个重要的因素是活塞阀液压地移动所需要的延迟。特别是管辖冷却回路的换向阀由于所需要的体积流量优选具有大的横截面并因此具有大的活塞直径和活塞冲程。因此这种换向阀需要大的控制油体积流量和较长的时间，直到活塞移到切换位置“开”为止。但在该段时间期间油体积流量仍然排流入到变速器油槽中，此时被排流的油量并不供注满减速器使用。如果现在在该阶段对蓄存器施加以压力，则该缺点恶化，因为该油体积中的一部分又直接离开了减速器。因此蓄存器被延迟接通，更确切地说，在液压阀完全换向以后才接通。因此时间上的延迟在明知的情况下被接受。

在DE 101 41 794 A1中公开了一种用于汽车的流体动力减速器，其通过液压回路来控制。液压回路具有热交换器和液压泵，其中液压泵的输送体积可如下调节，即体积流量可独立于车速或者万向轴转速或减速器转速来调节。根据一实施方式，对液压泵进行切换或调节，从而在宽的转速范围内产生恒定的足以注满和调节减速器的体积流量。这种结构具有不需要注满存储器的优点。此外液压泵的再次响应时间等于第一响应时间，从而产生耐久的时间上的性能。如果开始制动，则必须尽快地注满减速器。为此通过比例阀产生控制压力，该控制压力将液压泵调节到最大排挤量。

在这里也会出现缺点，即在减速器的接通期间，油被排流到变速器油槽中，而不用于注满减速器。由于在这里只经由泵实现注满，即没有蓄存器，所以在减速器的第一次接通期间，比较大的油体积被排流到变速器油槽中。

发明内容

本发明的目的在于，改进流体动力减速器的控制性能而无需附加的费用和成本，并且消除现有技术的缺点。

本发明的目的通过还具有独立权利要求的特征部分的特征的所述类型的流体动力减速器来实现。

本发明包括用于汽车中的变速器的流体动力减速器，该减速器具有转子和定子。减速器通过电液压系统来控制，该系统特别是具有控制和调节单元、液压回路、多个换向阀和供油机构。转子和定子优选设置在减速器壳体中，该壳体与液压回路连接。液压回路具有过滤器、液压泵。热交换器以及换向阀和多个液压管道。可对液压泵的输送体积进行调节，从而体积流量可独立于车速或者万向轴转速或减速器转速来调节。

在无制动期间，通过液压泵从变速器油槽中抽吸油。所述油被引导经过热交换器，借此将油温匹配于汽车冷却系统中的冷却剂的温度。减速器和变速器可以如下设置，即它们具有共同的供油机构。就具有共同的供油机构的变速器而言，抽吸位置有利地设置在壳体的前面的区域内，以确保易于换油并从而确保对变速器的有效的温度调节。在液压回路中设有换向阀和节流板，该节流板产生规定的液压的横截面，所述节流板与各液压管道相结合产生相应的压降。该压力作用到液压泵上的回程面上，借此液压泵独立于泵转速自动地控制或调节所需要的体积流量。

在电液压系统中设有另一阀，该阀接通或断开液压回路中的换向阀并从而接通或断开减速器。通过按照本发明对该阀的构造和控制，实现了对减速器的控制性能的明显改进。回流管路与该阀相连接。在无制动期间，体积流量穿过该阀，并且在阀之后才又输送至供油机构。如果例如通过控制和调节单元来操纵该阀，则可以将回流管路中的体积流量通过该阀被部分地或完全地截止。由此确保，在紧接阀响应以后没有油可以再流回到供油机构中，并且液压泵的全部的输送量都供液压操纵的各阀的切换和供液压泵的调节使用。借此可以明显地改进系统的动力性能。该阀在不同的实施方式中例如为两位五通阀或三位五通阀。该阀可以例如通过已有的控制和调节单元或通过自己的单元来控制。此外该阀可以如下设计，即它例如可以液压地、气动地、电地或电磁地或通过伺服电机来控制。

系统中产生的泄漏可通过液压泵来补偿。有利地将泄漏和在断开减速器以后残留的油体积导回到供油机构中，由此在断开减速器以后立即再次为下一次制动准备好充足的油，并且系统的再次响应时间等于第一响应时间。为了油箱的通风，油箱可以与变速器通风系统或变速器通风机相连接，或者具有自己的通风装置。本发明的电液压系统既可用于初级减速器，又可用于次级减速器。

附图说明

下面借助附图示例性地详细说明本发明的基本原理，本发明允许多个实施方式。图中示出：

图1为流体动力减速器的控制示意图；

图2为根据本发明第一实施方式的流体动力减速器控制示意图；

图3为根据本发明第二实施方式的流体动力减速器控制示意图；

图4为阀位置关于时间的曲线图。

具体实施方式

根据图1，用于控制流体动力减速器9的电液压系统18具有控制和调节单元17；液压回路5；换向阀4、8、10、11以及供油机构23。液压回路5具有液压泵1、过滤器19、热交换器2和换向阀4。此外控制和调节单元17与温度传感器20、21和压力传感器22相连接。通过第一温度传感器20监控油温，和通过第二温度传感器21监控汽车冷却系统3的温度。压力传感器22可以被设置用于监控减速器9的调节压力。控制和调节单元17可以有利地与控制器区域网络(CAN)25连接。阀11优选为比例阀，并且可以由控制和调节单元17来控制。该阀用于对液压泵1的控制或调节，并且优选还用于操纵注油阀10。供油机构23由减速器9的油箱12和变速器的油槽15构成。油箱12和变速器油槽15通过溢流棱边16彼此分开。在电液压系统18中规定，液压泵1是可调节其排出流量的泵。在液压泵1与油箱12或变速器油槽15之间在抽吸管道13上设置过滤器19。

在无制动期间，液压泵1从变速器油槽15中抽吸油，所述油被引导经过热交换器2。借此将油温匹配于汽车冷却系统3中的冷却剂的温度。在液压回路5上设置换向阀4和节流板6，该节流板结合液压管道产生相应的压降。该压力作用到液压泵1上的回程面7上，借此该液压泵可以独立于泵转速自动地调节需要的体积流量。制动作用的大小通过液压泵1的泵压力来调节，泵压力可以通过阀11来控制或调节。如果开始制动，则必须尽快地注满减速器9。为此经由阀11产生控制压力，该控制压力将液压泵1调到最大排出量。为了确保所要求的系统响应时间，需要较大的油体积流量。

尽管变速器抽吸管道14较长，但为了仍可靠地确保该油体积流量，用于控制流体动力减速器9的电液压系统18具有注油阀10。该注油阀10例如可以是两位两通阀。通过注油阀10可以在油箱12与液压泵1的抽吸管道13之间建立连接。油箱12优选靠近减速器9设置。因此确保了可以附加地从该油箱12注满减速器9。因此通过变速器抽吸管道14不必再抽吸全部的油量，借此改进电液压系统18的响应时间。在电液压系统18中产生的泄漏可以通过液压泵1来补偿。有利地将泄漏部分和在断开减速器9以后残留的油体积导回到油箱12中，由此在断开以后立即再次为下一次制动准备好充足的油，因此系统18的再次响应时间等于第一响应时间。在无制动期间，油可以通过液压泵1被从变速器油槽15经由热交换器2导入到油箱12中。油箱12具有用于变速器油槽15的溢流棱边16。只有在油液位已达到一定的液位，即油箱12被完全注满时，过剩的油才流回到变速器油槽15中。这样即使在极度的下坡行驶时也可以在减速器9的附近保持足够的油储备。

图1为在制动阶段开始时流体动力减速器9的控制示意图。这里示出电磁换向阀8作为两位三通阀处于被操纵的状态。换向阀8被控制和调节单元17控制。不过之后的液压换向阀4仍处于切换位置“关”。液压泵1已通过阀11朝向最大输送量调节。在该阶段显然的是，如油体积流量继续经由液压泵1、热交换器2、换向阀4、节流板6和回流管路24流入到油箱12或供油机构23中而不流入到减速器9中。只有在换向阀4处于切换位置“开”之后，油才可以由液压泵1导入到减速器9中。注油阀10优选可以借助于液压的压力来控制。有利地，液压泵1和注油阀10可以利用同一阀11来控制或调节，例如利用比例阀。所示的注油阀10处于未操纵的状态。

图2示出流体动力减速器9的控制示意图的根据本发明一个实施方式。不同于图1中所述的实施方式，换向阀8不是两位三通阀，而是两位五通阀8a，并且回流管路24与换向阀8a相连接。因此体积流量在无制动期间附加地通过换向阀8a。如果经由控制和调节单元17来操纵换向阀8a，则通过换向阀8a立即封闭回流管路24。因此确保在减速器9接通期间紧接在换向阀8a响应以后不再有油能够流回到供油机构23中并且液压泵1的全部的输送量供对相应的阀4、10的切换和对液压泵1的调节之用。由此可以明显地改进系统18的动力情况。通过对液压管道在电液压系统18中的有利的设置，回流管路24可以与已有的阀相连接，并且对回流管路24的封闭功能可以集成到该阀中。例如换向阀8a的功能可以集成到图1的换向阀8中，或者将图1的换向阀8扩展为两位五通阀8a。因此可以低成本地且无需占用附加的结构空间地实现电液压系统18。该电液压系统18既可以用于具有单独的供油机构的减速器9，又可以用于具有共同的供油机构23的减速器9。电液压系统18的该实施方式也可以在没有注油阀10的情况下来实现。

图3示出流体动力减速器9的控制示意图的另一实施方式。不同于图2中所述的实施方式，换向阀8a不是两位五通阀，而是三位五通阀8b。回流管路24与换向阀8b相连接。利用控制和调节单元17通过对换向阀8b的相应的控制，可使换向阀8b处于其中间位置。在该中间位置，回流管路24中的体积流量通过换向阀8b被截止，例如通过阀芯或活塞被截止。不过此时仍未接通减速器9。其优点是，经过回流管路24的体积流量被截止，但只有在注油阀10完全换向以后，即在已可靠地建立与油箱12的连接以后，才可以借助于换向阀8b的第三位置来接通阀4。因此确保只能从油箱12中抽吸油，借此就具有不利的变速器抽吸管道14的变速器而言可以防止在抽吸中的干扰。可以通过时间函数来确定换向阀8b的接通时刻。所述时间函数例如可以存储在控制和调节单元17或单独的控制单元中。还可以考虑，换向阀8b的接通时刻可以通过任一其他的可在电液压系统18中提供的信息来确定，例如通过在液压回路5中的压力信号来确定。

图4为换向阀8b的阀位置关于时间的曲线图。换向阀8b为三位阀，例如为如图3中所述的三位五通阀。在时刻26不控制换向阀8b，从而也不接通减速器9。如果换向阀8b处于其中间位置，则封闭回流管路24，不过仍未接通减速器9。在时刻28完全操纵换向阀8b，此时依然封闭回流管路24并且控制换向阀4。在操纵换向阀4时通过液压回路5给减速器9注满油。此外换向阀8b也可以如下设计，即在换向阀8b的中间位置27，油体积流量并非完全地而是仅仅部分地被截止，这有利于在减速器9的接通期间所出现的压力冲击。

附图标记清单

1   液压泵              14   变速器抽吸管道

2   热交换器            15   变速器油槽

3   汽车冷却系统        16   溢流棱边

4   换向阀              17   控制和调节单元，ECU

5   液压回路            18   电液压系统

6   节流板，节流器      19   过滤器

7   液压泵上的回程面    20   温度传感器

8   换向阀，两位三通阀  21   温度传感器

8a  换向阀，两位五通阀  22   压力传感器

8b  换向阀，三位五通阀  23   供油机构

9   减速器              24   回流管路

10  注油阀，两位两通阀  25   控制器区域网络(CAN)

11  换向阀              26   减速器“关”

12  油箱                27   阀中间位置

13  抽吸管道            28   减速器“开”

Claims (22)

1.一种用于汽车的流体动力减速器(9)，其具有转子和定子，并且可通过电液压的系统(18)来控制，所述系统具有控制和调节单元(17)和液压回路(5)，所述液压回路具有泵(1)、热交换器(2)和阀(4)，其中所述泵(1)的体积流量可与车速或者万向轴转速或减速器转速无关地调节，并且通过所述泵(1)确保油循环，其特征在于，在所述电液压的系统(18)中设置阀(8a，8b)，通过所述阀(8a，8b)可控制或调节在通向供油机构(23)的回流管路(24)中的体积流量。

2.按照权利要求1所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述阀(8a，8b)设计为电磁换向阀。

3.按照权利要求1或2所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述阀(8a)设计为两位五通阀。

4.按照权利要求1或2所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述阀(8b)设计为三位五通阀。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，可通过所述阀(8a、8b)部分地截止在通向所述供油机构(23)的回流管路(24)中的体积流量。

6.按照权利要求1至4中任一项所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，可通过所述阀(8a、8b)完全截止在通向所述供油机构(23)的回流管路(24)中的体积流量。

7.按照上述权利要求中任一项所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述阀(8a、8b)的功能可集成在已有的阀(8)中。

8.按照上述权利要求中任一项所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，可通过所述控制和调节单元(17)来控制所述阀(8a、8b)。

9.按照权利要求1至7中任一项所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述阀(8a、8b)可通过单独的单元来控制。

10.按照上述权利要求中任一项所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述阀(8a、8b)可通过时间函数来控制。

11.按照权利要求1至9中任一项所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述阀(8a、8b)可通过在所述电液压的系统(18)中可提供的信号、例如通过所述液压回路(5)中的压力信号来控制。

12.按照权利要求1所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述减速器(9)和变速器具有分离的供油机构。

13.按照权利要求1所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述减速器(9)与变速器具有共同的供油机构(23)，该供油机构例如由油箱(12)和变速器油槽(15)构成。

14.按照权利要求13所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述共同的供油机构(23)在所述油箱(12)与所述变速器油槽(15)之间具有溢流棱边(16)。

15.按照上述权利要求中任一项所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述电液压的系统(18)具有注油阀(10)，通过该注油阀可建立在所述油箱(12)与所述泵(1)的抽吸管道(13)之间的连接。

16.按照权利要求15所述的流体动力减速器(9)，其特征在于，所述注油阀(10)为两位两通阀。

17.一种用于控制汽车的流体动力减速器(9)的方法，其中电液压的系统(18)具有控制和调节单元(17)和液压回路(5)，并且通过泵(1)确保油循环，其特征在于，通过阀(8a、8b)来控制或调节在通向供油机构(23)的回流管路(24)中的体积流量。

18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，电磁地、例如通过所述控制和调节单元(17)来控制所述阀(8a、8b)，。

19.按照权利要求17或18所述的方法，其特征在于，通过时间函数来控制所述阀(8a、8b)。

20.按照权利要求17或18所述的方法，其特征在于，通过在所述电液压的系统(18)中可提供的信号、例如通过所述液压回路(5)中的压力信号来控制所述阀(8a、8b)。

21.按照权利要求17至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述阀(8a，8b)这样地控制，即：使得在通向所述供油机构(23)的所述回流管路(24)中的体积流量完全截止。

22.按照权利要求17至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述阀(8a、8b)这样地控制，即：使得在通向所述供油机构(23)的回流管路(24)中的体积流量部分地截止。

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