CN102510962B - 用于车辆伺服辅助机械变速器的电动液压致动组 - Google Patents

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Abstract

在车辆伺服辅助机械变速器(1)中，电动液压致动组(4)具有致动单元(5)、能够为致动单元(5)提供液压的动力单元(6)以及电子控制单元(49)，所述致动单元和动力单元(5、6)配备有各自的元件(8、9、10、11、16、20、22、24、34)，这些元件均安装在致动单元(5)的液压壳体(29)上，以便彼此限定单个组件，该单个组件在结构上与电子控制单元(49)分离，元件(8、9、10、11、16、20、22、24、34)中的至少部分配备有各自的电连接器(44、22b、33、35、36)，这些电连接器以使得它们均可由同一个多路电连接器装置(46)接合的方式布置。

Description

用于车辆伺服辅助机械变速器的电动液压致动组
技术领域
本发明涉及用于车辆伺服辅助机械变速器的电动液压致动组。
具体地，当变速器为干式双离合器变速器的情况下，本发明尤其有用，下面的描述明确提及这种干式双离合器变速器，但丝毫不影响其共性。
背景技术
众所周知，车辆伺服辅助机械变速器包括：离合器单元、具有电动液压致动的齿轮箱以及电动液压致动组，该致动组用于操纵离合器单元并用于选择和啮合齿轮箱中的齿轮。
通常，已知类型的电动液压致动组可分为三个主要的子组：致动单元，所述致动单元具有用于容纳液压线路且支撑多个电力和液压元件的液压壳体；动力单元，所述动力单元能够提供必要的液压以操纵所述致动单元；以及电子控制单元，所述电子控制单元能够控制致动单元和所述致动单元和动力单元。
根据通常采用的已知解决方法，致动单元和动力单元在电动液压致动组内限定了两个不同的组件，这两个不同的组件并排布置并且通过连接托架彼此成为一体，该连接托架刚性连接至液压壳体并且用作动力单元元件的支撑架。
这样组装的致动单元和动力单元通常安装在齿轮箱外部的外壳内，邻近电源连接，这些电源连接适用于供应操纵动力单元和致动单元所需要的能量。
发明内容
根据申请人通过经验所得到的发现，根据上述现有技术构造的电动液压致动组迄今形成了一种不太令人满意且难以满足需求的解决方法，尤其是在需要成本控制且需减小尺寸的车辆行业。
实际上，由于动力单元和致动单元的那种布置，上述类型的电动液压致动组的缺点在于在齿轮箱外部具有较大体积，这就使得难以安装并且有时存在问题。此外，这些致动组需要较复杂的连接系统，所述连接系统既要用于将动力单元和致动单元彼此液压连接，又要用于将这两个单元电连接至外部动力和控制连接。
显然，这种复杂性必然伴有较高的生产成本、材料成本和安装成本，因此不仅在经济方面有负面影响，而且在电动液压致动组的可靠性上也有负面影响。
本发明的目的是制造用于车辆伺服辅助机械变速器的电动液压致动组，这种致动组没有上述缺点。
根据本发明而制造根据下文所述的用于车辆伺服辅助机械变速器的电动液压致动组。
一种用于车辆伺服辅助机械变速器的电动液压致动组，所述电动液压致动组包括电动液压致动单元、被设计成用于为致动单元提供液压的动力单元以及电子控制单元，动力单元包括第一元件，第一元件包括泵和用于操作泵的电动机，致动单元包括：液压壳体；包含安装在液压壳体内的液压、电动和/或电动液压元件的第二元件；以及液压线路，该液压线路流体连接至泵，以在使用中向液压和/或电动液压的第二元件供应处于压力下的流体；所述液压壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体彼此刚性地连接且在它们之间限定了所述液压线路的至少一部分；所述第一壳体具有位于所述液压壳体的远离所述第二壳体的侧部上的外表面并设有用于各个电动液压阀的底座，所述电动液压阀是所述第二元件的部分且被构造成用于致动变速器的各个伺服辅助构件，其中，所述第一元件直接安装在液压壳体的位于所述第一壳体的远离所述第二壳体的侧部上的所述外表面上，并且连同第二元件一起限定单个组件，其中，所述第二元件包括供料过滤器，所述供料过滤器安装在第一壳体上且具有与泵的输送侧直接连接的入口以及在第一壳体上获得的出口，所述出口与所述液压线路的供料管线流体连通。
附图说明
现在参考附图描述本发明，这些附图示出了非限制的实施例，其中：
图1为伺服辅助机械变速器的液压图；
图2示出了图1中示意性地示出的以及根据现有技术制成的伺服液压致动组；
图3示出了图1中示意性地示出的以及根据本发明制成的伺服液压致动组；
图4从不同的角度示出了图3中的致动组；
图5为图3和图4中的致动组的侧视图；
图6示出了包括图3和图4中的致动组的变速器的透视图；以及
图7示出了图4中的致动组的变型。
具体实施方式
图1显示了用于车辆(未示出)的伺服辅助机械变速器1的液压图。
根据图1的示意图，伺服辅助机械变速器1在功能上可细分为四块：离合器单元(CU)块，其包括离合器单元2，该离合器单元又包括已知类型的两个干式离合器K1和K2；齿轮箱(GB)块，其包括已知类型的机械齿轮箱3；以及动力单元(PU)和致动单元(AU)这两个块，这两个单元共同限定了动力液压致动组4，所述动力液压致动组用于操纵作离合器单元2以及用于选择和啮合齿轮箱3中的齿轮。
具体地，AU块包括致动单元5，PU块包括动力单元6，该动力单元连接至致动单元5，以在使用的过程中为所述致动单元5提供其操作所需要的液压。
以公知的方式，动力单元6包括：油箱7；齿轮泵8，由电动机9驱动并且能够通过抽吸过滤器10从油箱7中吸入油；以及连接至泵8的增压的油储压器11。
致动单元5包括液压线路12，该液压线路又包括：供料管线13，连接至泵8的输送侧；分配管线14，被设计成从供料管线13接收处于压力下的油；以及连接至储压器11的供应管线15。在泵8的操作过程中，供应管线15也用作用于储压器11的装载管线。供料管线13延伸穿过连续布置的供料过滤器16和单向阀17，并且供料管线13配备有旁通管线18，该旁通管线被设计成用于沿供油方向绕过供料过滤器16并且该旁通管线包括单向阀19。
分配管线14具有能够向各个电动液压阀20(已知类型的)供应处于压力下的油的五个分支，电动液压阀为致动单元5的部分并且在使用的过程中，由变速器控制单元(图1中未显示)操纵，以控制处于压力下的油向离合器单元2和(已知类型的)四个双效活塞21的供应，这四个双效活塞也是致动单元5的部分并且控制齿轮箱3内的齿轮啮合。
更详细地说，如图1中的图所示，这五个电动液压阀20包括：
一个电动液压阀20A，其能够控制液压伺服阀22以便切换用于齿轮选择的液压连接，
两个电动液压阀20B和20C，它们能够控制油通过液压伺服阀22从分配管线14到双效活塞21的供应，以及最后，
两个电动液压阀20D和20E，它们能够控制油从分配管线14到离合器K1和K2各自的液压致动器中的供应。
液压线路12还包括多个传感器，包括：用于液压伺服阀22的位置传感器22a；布置在分配管线14上的压力传感器23；布置在与离合器K2相关联的电动液压阀20D的出口上的压力传感器24；以及四个位置传感器25，这四个位置传感器中的每个均与一相应的双效活塞21相关联。
根据未示出的变型，也可不存在液压伺服阀22的位置传感器22a，而是由液压伺服阀22自身性能的预测控制系统来代替。
最后，液压线路12包括排油管线26，该排油管线从分配管线14延伸至油箱7并且装备有压力释放阀27，所述压力释放阀27被设置成当分配管线14内的压力超过预定阈值时该压力释放阀打开。与这五个电动液压阀20的各自排放口相连接收集管线28也流入排油管线26中。
实际上，排油管线26和油箱7构成单个收集系统，泵8通过抽吸过滤器10从该收集系统中吸取油。
图1中由附图标记49表示的电子控制单元(ECU)电力地控制变速器1。
如图2所示，在根据现有技术制造的电动液压致动组4中，致动单元5和动力单元6限定了两个不同的组件，这两个不同的组件通过连接件彼此成为一体。
具体地说，致动单元5包括大致为平行六面体形的液压壳体29，该液压壳体由彼此刚性连接的上壳体30和下壳体31限定，并且在上、下壳体之间限定有液压线路12的部分。
液压壳体29支撑致动单元5的所有其他元件，一些元件安装在液压壳体29的外部上，而一些元件却容纳在上壳体30或下壳体31内部的相应底座中。
如图2所示，上壳体30包括具有纵向肋32的外表面，该纵向肋从上述外表面中横向突伸出且支撑电动液压阀20，这些电动液压阀并排布置且彼此均匀地隔开。具体地，电动液压阀20被容纳在上外壳30内的各个底座内，并且沿基本上垂直于肋32的插入方向彼此平行地延伸。每个电动液压阀20均具有电连接器33，该电连接器定位于相应电动液压阀20的自由轴向端处并沿上述插入方向延伸。
在液压壳体29的相对侧上，下壳体31支撑容纳有多个传感器的传感器模块34，所述传感器包括位置传感器25，所述位置传感器25能够用已知的方式测量与电动液压致动组4的操作相关的各个量。传感器模块34配备有电连接器35，该电连接器定位处于电动液压阀20与油箱7之间的液压壳体29的一端处。
而液压伺服阀22的位置传感器22a安装在肋32的与支撑电动液压阀20的侧部相对的侧部上，并且设有相关联的电连接器22b。
最后，与离合器K2相关的压力传感器24安装在肋32的与电动液压阀20相对侧部上的纵向端上，并且设有相关联的连接器36。
液压壳体29的一端也支撑油箱7，另一端支撑供料过滤器16，该过滤器包括圆柱形外本体，该外本体具有基本垂直于上壳体30和下壳体31的连接面的轴线。
致动单元5通过包括动力线和信号线的电缆布线电连接至变速器1的控制单元(图2中未示出)，该动力线为致动单元5的电元件提供动力，该信号线将致动单元5通过其传感器收集的信号传输至控制装置中。
如图2所示，动力线包括一捆电缆37，这捆电缆具有防水的电输入连接器38并包括多条电缆，在这些电缆的端部处各自配备有防水的电连接器39，这些防水电连接器39连接至电动液压阀20的电连接器33。
同样，信号线包括一捆电缆40，这捆电缆具有防水的电输出连接器41并包括多条电缆，在这些电缆的端部处各自配备有防水的电连接器并且所述电缆连接至传感器模块34的电连接器35、压力传感器24的电连接器36以及位置传感器22a的电连接器22b。固定夹42将这两捆电缆37和40保持在一起，以形成至少部分整齐的组件。
如图2所示，动力单元6定位于致动单元5的侧部处且包括托架43，该托架支撑动力单元6的所有其他元件且在面向供料过滤器16的位置中刚性连接至液压壳体29，以限定上述连接件并且使得这两个单元彼此成为一体。具体地，托架43上安装有：储压器11，该储压器通过供应管线15(图1)连接至致动单元5；电动机9，该电动机配备有电连接器44，该电连接器适用于将电动机9连接至通常安装在车辆(未显示出)上的电致动器(未显示出)上；泵8，该泵与电动机9定位得成一直线且通过管连接至供料过滤器16，所述管部分地限定供料管线13(图1)；以及最后，抽吸过滤器10，该过滤器位于泵8的侧部处且通过管45流体连接至液压线路12的排油管线26，所述管45从抽吸过滤器10的入口延伸至液压壳体29且通过一孔与排油管线26连通，所述孔形成在上壳体30与供料过滤器16同一侧上并靠近所述供料过滤器16。
在这一点上，适合规定在液压壳体29内，排油管线26由部分在上壳体30内获得且部分在下壳体31获得的通道限定，并且该排油管线沿着液压壳体29的周边部分布置。这样，由于排油管线26内的压力接近环境压力，所以能够避免沿着壳体连接部分的密封问题，不像在上述连接部分沿着液压线路12的高压通道设置的情况下可能发生这种问题。
图3所示的电动液压致动组4与如图2所示的已知的电动液压致动组的主要不同之处在于，致动单元5和动力单元6的元件在电动液压致动组4自身内的安装，以及相关联的电缆布线。为此，也为了清晰起见，在下面的描述中在可能的地方使用相同的附图标记表示图3和图2中相同的或者相应的部分。
参看图3，电动液压致动组4中的致动单元5和动力单元6不是如图2中已知实例的那样彼此刚性连接的两个完全不同的组件，而是组合成单个组件或块，这就使得电动液压致动组4紧凑，并且使得电动液压连接所需要的机械加工和元件能够减少到最小。
如图3和图4所示，上壳体30上的电动液压阀20的布置基本上与之前参照图2描述的安装相同，而泵8、电动机9、储压器11和抽吸过滤器10直接安装在液压壳体29上。具体地，储压器11上壳体30支撑在肋32的部分上，该部分与支撑电动液压阀20的部分相对，并且该储压器通过通道连接至分配管线14，该通道限定了供应管线15且完全在液压壳体29内获得，而不需要外部管路。
泵8和电动机9安装在肋32上，并且沿着平行于上述插入方向的轴线彼此对准。具体地，泵8相对于肋32位于与储压器11相同侧上，电动机9位于与电动液压阀20相同侧上；电动机9的电连接器44位于电动机9的自由轴向端上且在与上述插入方向平行的方向延伸。
如图4所示，供料过滤器16位于液压壳体29上的位置处，该位置与图2内已知的实例的位置基本上相同，并且泵8位于供料过滤器16正上方，以允许在泵8的出口与供料过滤器16的入口之间的直接连接，因此不需要外部连接管路。
抽吸过滤器10安装在上壳体30上供料过滤器16侧部处，平行于供料过滤器16，并且具有出口和入口，所述出口直接连接至泵8的入口，所述入口与一开口紧紧啮合，所述开口在上壳体30内获得且直接面向排油管线26。
抽吸过滤器10布置在泵8之下且与排油管线26直接流体连通的优点不仅在于消除了抽吸过滤器10与液压壳体29之间对外部连接管路的需要，而且还在于为泵8设定了吸入液面，这能够保证泵8本身的正确操作并消除了产生空穴现象的风险。
事实上，如图6中清晰地示出的，其中示出了电动液压致动组4所处的位置，一旦该电动液压致动组相对于路面(由字母S表示)安装在机动车辆上，抽吸过滤器10的抽吸点为油收集系统的最低点，所述油收集系统由油箱7和液压壳体29内的排油管线26共同限定。
如图3所示，压力传感器24由肋32支撑并且相对于肋32自身位于与电动液压阀20以及电动机9同一侧，并且相关联的电连接器36(与电动机9的电连接器44一样)，在与上述插入方向平行的方向延伸。
在压力传感器24的相对两侧上，肋32具有两个连通开口，这两个开口与电动液压阀20中两个的各自出口连通并且由相应的管路接合，在使用时这些管路能够将处于压力下的油供入离合器K1和K2的液压致动器内。
参照以上所述的，很显然，在液压壳体29上具有致动单元5和动力单元6的元件，使得电动液压致动组4在体积和重量上具有极其紧凑的结构，并且能够明显减少用于各种元件的液压连接元件的数量，因此具有成本低和系统可靠的优点。而且，由于动力单元6的元件安装在上壳体30上，使得进行这些元件的定位所需要的机械加工是与上壳体30上已经存在的那些元件相同的方向(具体地，定位电动机9、泵8和储压器11所需要的加工沿与电动液压阀20的插入方向相同方向上进行)，所以节省了电动液压致动组4的大量成本和加工及装配时间。
如图7所示的实施例仅仅在储压器11的形状和安装方面与上述的实施例不同，并且能够进一步提高结构的紧凑性和刚度。在这种情况下，如图7所示，储压器11由悬臂安装在附件51上的圆柱体限定，该附件从肋32的面向着油箱7的端部突出，并且该储压器从肋32的与电动液压阀20相对的部分处平行于肋32延伸。为了加强该结构，储压器11由固定带52部分地包绕，该固定带以可移除的方式固定于肋32。
如上所述，致动单元5和动力单元6的元件位于液压壳体29上，以使各个电连接全都安装在液压壳体29的在与电动液压阀20的上述插入方向平行的各个方向延伸的同一侧上，因此电连接能够在相同的连接方向上由单个连接件同时接合。
具体地，如图3、5和6所示，电子控制单元49在结构上与致动单元5和动力单元6形成的组件分离，并且在远离液压壳体29的区域中以可移除的方式安装在齿轮箱3上，以便操作员能够容易地接近该电子控制单元以进行维修或维护，而不需要同时拆卸致动单元5和动力单元6。
电动机9的电连接器44、电动液压阀20的电连接器33、压力传感器24的电连接器36、传感器模块34的电连接器35以及最后位置传感器22a的电连接器22b通过多路电连接器46连接至电子控制单元49，所述多路电连接器同时连接电连接器33、36、35和22b，并具有电输入/输出连接器47，该电输入/输出连接器能够通过(已知的但未显示出的)电缆线连接至电子控制单元49的电输入/输出连接器48。
具体地，多路电连接器46安装在壳体30上，沿着壳体30自身从电动机9直至延伸到油箱7，以完全覆盖电动液压阀20，并且该多路电连接器包括多个内部电连接器(附图中不可见)，每个内部连接器均连接至致动单元5和动力单元6的元件的各个电连接器上并且通过(已知类型的并且在图5中用实线示意性示出的)各个防水的导电轨道50电连接至电输入/输出连接器47，所述导电轨道共同印制在多路电连接器46中。换言之，上述内部电连接器限定有输入/输出接口，用于使多路电连接器46和电动液压致动组4的电元件连接，并且电输入/输出连接器47限定有电输入/输出接口，以便将致动单元5和动力单元6与电子控制单元49连接。
多路电连接器46优选地由塑料材料制成，并且通过螺钉或已知类型的其他固定装置以可移除的方式固定至上壳体30。
此外，如图3和6所示，多路电连接器46适合于沿与电动液压阀20的插入方向平行的连接D方向安装在液压壳体29上，能够同时连接布置在液压壳体29上的所有电连接器。
基于技术选择以及基于系统所需要的电子元件合理布置，多路电连接器46可设计成执行多种功能。
在所显示的实例中，多路电连接器46包括上述电连接器(未显示出)和轨道50，而其他电子元件(比如用于引导电动机9的电致动器(称为智能致动器))保持与多路电连接器46相分离；而且，在这种情况下，电子控制单元49既包括动力电子器件又包括控制电子器件，用于引导电动液压阀20和电动液压阀22。
根据未显示的实施例，所述多路电连接器46还包括引导电动机9的电致动器和引导电动液压阀20的动力电子设备，而电子控制单元49仅仅包括控制电子器件；在这种情况下，电输入/输出连接器47包括信号终端和供电终端。

Claims (14)

1.一种用于车辆伺服辅助机械变速器(1)的电动液压致动组，所述电动液压致动组(4)包括电动液压致动单元(5)、被设计成用于为致动单元(5)提供液压的动力单元(6)以及电子控制单元(49)，动力单元(6)包括第一元件，第一元件包括泵(8)和用于操作泵(8)的电动机(9)，致动单元(5)包括：液压壳体(29)；包含安装在液压壳体(29)内的液压、电动和/或电动液压元件的第二元件；以及液压线路(12)，该液压线路流体连接至泵(8)，以在使用中向所述第二元件的液压和/或电动液压元件供应处于压力下的流体；所述液压壳体(29)包括第一壳体(30)和第二壳体(31)，所述第一壳体和所述第二壳体彼此刚性地连接且在它们之间限定了所述液压线路(12)的至少一部分；所述第一壳体(30)具有位于所述液压壳体(29)的远离所述第二壳体(31)的侧部上的外表面并设有用于各个电动液压阀(20)的底座，所述电动液压阀(20)是所述第二元件的部分且被构造成用于致动变速器(1)的各个伺服辅助构件，所述电动液压致动组(4)的特征在于，所述第一元件直接安装在液压壳体(29)的位于所述第一壳体(30)的远离所述第二壳体(31)的侧部上的所述外表面上，并且连同所述第二元件一起限定单个组件，其中，所述第二元件包括供料过滤器(16)，所述供料过滤器安装在第一壳体(30)上且具有与泵(8)的输送侧直接连接的入口以及在第一壳体(30)上获得的出口，所述出口与所述液压线路(12)的供料管线(13)流体连通。
2.根据权利要求1所述的电动液压致动组，其中，所述第一元件包括抽吸过滤器(10)，所述抽吸过滤器安装在位于所述泵(8)下面的第一壳体(30)上，所述抽吸过滤器布置在供料过滤器(16)的侧部处且与供料过滤器(16)平行并且具有与泵(8)的抽吸入口直接连接的出口以及与第一壳体(30)上获得的开口直接连接的入口，所述开口与液压线路(12)的排放管线(26)流体连通；所述开口布置在第一壳体(30)上以使得当电动液压致动组(4)被安装在一车辆上时抽吸过滤器(10)的抽吸点为用于液压线路(12)的工作流体的收集系统的最低点。
3.根据权利要求1或2所述的电动液压致动组，其中，电动液压阀(20)的底座沿彼此平行且与电动液压阀(20)的组件方向平行的方向延伸，所述泵(8)和所述电动机(9)沿着与所述组件方向平行的轴线互相对准。
4.根据权利要求1所述的电动液压致动组，其中，所述第一元件的至少部分配备有第一电连接器(44)，所述第二元件的至少部分配备有第二电连接器(33、22b、36、35)，所述第一电连接器(44)和所述第二电连接器(33、22b、36、35)被布置成使得它们均能由同一个多路电连接器装置(46)接合，所述多路电连接器装置配备有电输入/输出接口(47)，用于电动液压致动组(4)与外部的电连接。
5.根据权利要求2所述的电动液压致动组，其中，所述第一元件的至少部分配备有第一电连接器(44)，所述第二元件的至少部分配备有第二电连接器(33、22b、36、35)，所述第一电连接器(44)和所述第二电连接器(33、22b、36、35)被布置成使得它们均能由同一个多路电连接器装置(46)接合，所述多路电连接器装置配备有电输入/输出接口(47)，用于电动液压致动组(4)与外部的电连接。
6.根据权利要求3所述的电动液压致动组，其中，所述第一元件的至少部分配备有第一电连接器(44)，所述第二元件的至少部分配备有第二电连接器(33、22b、36、35)，所述第一电连接器(44)和所述第二电连接器(33、22b、36、35)被布置成使得它们均能由同一个多路电连接器装置(46)接合，所述多路电连接器装置配备有电输入/输出接口(47)，用于电动液压致动组(4)与外部的电连接。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的电动液压致动组，其中，所述第一电连接器(44)和所述第二电连接器(33、22b、36、35)均面向同一方向，且在彼此平行并与所述多路电连接器装置(46)的连接方向(D)平行的相应方向延伸。
8.根据权利要求7所述的电动液压致动组，其中，所述电动液压阀(20)的底座在彼此平行并与电动液压阀(20)的组件方向平行的相应方向延伸，所述组件方向与所述连接方向(D)平行，并且所述泵(8)和电动机(9)沿着与所述组件方向平行且与所述连接方向(D)平行的轴线互相对准。
9.根据权利要求4至6以及8中任一项所述的电动液压致动组，其中，所述多路电连接器装置(46)配备有能够与相应的所述第一电连接器(44)和所述第二电连接器(33、22b、36、35)匹配的第三电连接器以及配备有第四电输入/输出连接器(47)，所述第四电输入/输出连接器限定了所述电输入/输出接口并且电连接至所述第三电连接器并适合于连接至外部电输入/输出连接器(48)。
10.根据权利要求7所述的电动液压致动组，其中，所述多路电连接器装置(46)配备有能够与相应的所述第一电连接器(44)和所述第二电连接器(33、22b、36、35)匹配的第三电连接器以及配备有第四电输入/输出连接器(47)，所述第四电输入/输出连接器限定了所述电输入/输出接口并且电连接至所述第三电连接器并适合于连接至外部电输入/输出连接器(48)。
11.根据权利要求9所述的电动液压致动组，其中，所述多路电连接器装置(46)还包括所述第一元件和/或所述第二元件的电动和/或电动液压元件的至少一部分的电子动力元件。
12.根据权利要求3所述的电动液压致动组，其中，所述第一元件还包括流体储压器(11)，该储压器在横断于所述组件方向的方向延伸。
13.根据权利要求8所述的电动液压致动组，其中，所述第一元件还包括流体储压器(11)，该储压器在横断于所述组件方向的方向延伸。
14.一种车辆伺服辅助机械变速器，包括根据前述权利要求中任一项所述的电动液压致动组(4)。
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