CN103223863A - 用于混合动力电动车辆的动力总成液压系统 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆动力总成的液压系统，包括具有离合器、电机和第一贮槽的模块，具有管路压力源和第二贮槽的变速器，以及泵，该泵在管路压力源不可用时从第一贮槽向管路压力源供给流体，并且当第二贮槽中的流体体积低时从第一贮槽向第二贮槽供给流体。

Description

用于混合动力电动车辆的动力总成液压系统

技术领域

本发明涉及混合动力电动车辆的动力总成，尤其涉及可以安装并且固定到发动机输出和变速器输入之间的动力总成模块。

背景技术

混合动力电动车辆具有内燃机以及交替或联合用于推进车辆的电机。混合动力车辆中使用各种不同的动力总成，例如并行配置，其中发动机通过分离离合器连接到电动机，电动机驱动自动动力变速器的转矩变换器输入。变速器具有连接到差速器的输出，差速器耦合到车辆的两个驱动轮。

行业中存在对这样一种混合动力电动总成的需求，即其包括与各种发动机和变速器一起使用的模块组件，以使该模块可以安装并且固定在若干发动机中的一个的输出和若干变速器中的一个的输入之间。装配的动力总成可以因此用于各种车辆。

模块包括液压促动的分离离合器、电机、发动机和电机之间通往变速器输入的适当的动力通路。优选地，模块提供从变速器的液压系统到离合器、平衡隔障（balance dam）以及电机的液压连通。模块提供容纳传递到模块的液压流体的贮油槽，以及用于将流体不断地返回变速器贮油槽以便向变速器泵连续可靠地供给流体的通路。

使用这种模块需要从第二贮槽向管路压力源供给流体的液压系统，并且，当车辆停止且发动机关闭以节省燃料时，管路压力不可用。当车辆停在斜坡上，其坡度导致流体保留在模块贮槽中，当变速器贮槽中的流体体积低到有空气吸入变速器泵入口的风险时，液压系统从模块中的贮槽向变速器贮槽供给流体。

发明内容

一种用于车辆动力总成的液压系统，包括具有离合器、电机和第一贮槽的模块，具有管路压力源和第二贮槽的变速器，以及泵，该泵在管路压力源不可用时从第二贮槽向管路压力源供给流体，并且在第二贮槽中的流体体积低时从第一贮槽向第二贮槽供给流体。

当泵在第一方向旋转并且管路压力不可用时，泵从第二贮槽向管路压力源供给流体。当泵在与第一方向相反的第二方向旋转时，泵从第一贮槽向第二贮槽供给流体。当来自管路压力源的管路压力相对低并且泵在第一方向旋转时，泵将从第二贮槽抽取的流体供给管路压力源。

优选实施例的适用范围将从以下具体实施方式、权利要求以及附图中变得显而易见。应当理解，尽管指出了本发明的优选实施例，说明书和具体示例仅以举例方式给出。所述实施例和示例的各种变化和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

通过参照以下对附图进行的说明，将会更容易地理解本发明，其中：

图1A及图1B是示出了与发动机输出的前部连接以及与变速器转矩变换器输入的后部连接的动力总成模块侧面剖视图；

图2是与图1的模块一起使用的液压系统的示意图；

图3是与图1的模块一起使用的替换液压系统的示意图；

图4是电机的转子和定子的示意性侧视图，示出了转子轮彀支承桨叶（rotor hub supporting paddles）；

图5是电机的转子和定子的示意性侧视图，示出了转子支承桨叶（rotorsupporting paddles）；以及

图6是位于模块贮槽中的转子的示意性侧视图。

具体实施方式

图1A及图1B示出了用于混合动力电动车辆动力总成的模块10，其包括具有旋转输出12的发动机；固定到发动机输出12的扭振减振器14；通过花键18固定到减振器14的输出20的输入轴16；分离离合器22，其支承于通过花键26固定到输入轴16的离合器轮彀24；电机28，其包括螺栓固定到前隔板32的定子30，以及由第一支腿36和第二支腿38支承以绕轴39旋转的转子34；优选通过焊接固定到支腿38的转子轮彀40；挠性板42，其一端通过花键连接44固定到转子轮彀40，其相反一端通过螺栓46固定到转矩变换器外壳48，该外壳48包围流体动力转矩变换器49。电机28可以是电动机或者电动发电机。

2011年12月14日提交的申请号为13/325,101的美国专利申请中公开了并且参照图4a、4b、5、12和15阐述了适用于动力总成的转矩变换器，其全部公开内容通过引用合并于此。

转矩变换器49包括位于外壳48内并且固定到外壳48的装有叶片的叶轮；由叶轮流体动力地驱动的装有叶片的涡轮，其通过花键50固定到自动变速器54的输入轴52；以及装有叶片的定子轮，其位于涡轮和定子之间并且固定到定子轴56，该定子轴56保持在变速器外壳58上不旋转。

通过螺栓62固定到变速器外壳58的后隔板60在其径向内表面装配有液压密封件64，该液压密封件64接触转子轮彀40的径向外表面。

通过螺栓68固定到发动机旋转输出12的飞轮66支承发动机起动齿轮70，通过焊接到起动齿轮和飞轮的盘72固定该起动齿轮70。

轴承74支承第一支腿36用以在前隔板32上旋转。轴承76支承第二支腿38用以在转子轮彀40上旋转。对准轴39并且支承转子34绕轴旋转的管78固定到第一支腿36和第二支腿38。分别在管78的前、后端的凸缘80、82可以径向向外推出以将转子34固定到管78，并且防止转子34相对于管的轴向位移。管78的内表面形成有轴向花键81，通过支腿36、38以及分离离合器22的交替板（alternate plates）83啮合该轴向花键81。通过形成在离合器轮彀24径向外表面的轴向花键固定离合器22的摩擦片84。

用于促动离合器22的液压伺服器包括活塞86、平衡隔障88、复位弹簧90、和用于将促动压力传输到活塞86右侧的压力控制容积92以及传输到活塞左侧的压力平衡容积94的液压管路。当促动压力和液压流体供给到容积92时，活塞86在由后支腿38形成的汽缸中向左移动，从而引起离合器22啮合并且通过减振器14、输入轴16、离合器轮彀24、以及离合器22传动连接转子34和发动机输出12。

由于活塞86、平衡隔障88、和复位弹簧90支承于转子轮彀40，活塞86、平衡隔障88、和复位弹簧90的转动惯量位于输出侧，即离合器22的转子侧。

转子34通过转矩路径连续地传动连接到变速器输入轴52，该转矩路径包括后支腿38、转子轮彀40、挠性板42、转矩变换器外壳48、转矩变换器叶轮和涡轮之间的流体动力传动连接，该转矩通路通过花键50连接到变速器输入轴52。

旋转变压器100通过螺栓102固定到前隔板32，并且支承于前隔板32，并且在轴向上位于第一和第二隔板32、60之间，该旋转变压器100是用于测量旋转度数的高精度型旋转电力变压器。

在挠性板42和转子轮彀40之间产生旋转传动连接的花键44的齿配合在一起，以使当转矩在挠性板和转子轮彀之间传输时不会产生冲击。挠性板42形成有厚壁部分104，该厚壁部分104具有终止于连结板（web）108的螺纹孔106。通过螺栓110将挠性板42上的外花键齿轴向地压迫啮合到转子轮彀40上的内花键齿，该螺栓110啮合进转子轮彀40右端的螺纹孔。当移除螺栓110并且将较大螺栓穿入孔106以使螺栓接触连结板，从而迫使挠性板轴向向右时，花键连接44的啮合花键齿解离。

转子轮彀40形成有多个轴向的液压通道120和横向的通道122、124、126、129，其从变速器54的液压系统向模块10传送液压流体和压力。通道122、124、126、129向包括位于活塞86的右侧的离合器22的伺服器的控制容积92、平衡隔障88与活塞之间的压力平衡容积94、变力电磁阀（variable force solenoid，VFS）130（VFS HF-NL）、以及转子34和定子30的表面传送液压流体和压力，该表面通过流体冷却。后隔板60形成有与VFS130（VFS HF-NL）液压连通的通道128。

后隔板60支承贮槽132，该贮槽132包含从变速器54的液压系统供给到模块10的流体。变速器54包括贮槽136，该贮槽136包含通过变速器泵134供给到变速器液压系统的液压流体，流体和控制压力由该变速器液压系统供给到模块10、转矩变换器49、变速器离合器以及制动器、轴承、轴、齿轮等等。

安装在前隔板32的轴承140以及安装在转子轮彀40的轴承142支承输入轴16围绕轴39旋转。前隔板32还相对于转子34在适当的轴向和径向位置支承定子30。安装在后隔板60和支腿38之间的轴承76以及轴承142支承转子轮彀40围绕轴39旋转。由于安装在隔板32的轴承74和安装在隔板60的轴承76，前、后隔板32、60共同支承转子34围绕轴39旋转。

安装在后隔板60的密封件64和安装在前隔板32的密封件143防止流体通过位于隔板32、60之间的模块10。另一动态密封件144防止发动机室146和模块10之间有污染物通过。

模块10的组件安装和装配到模块。装配的模块可以因此安装并连接在发动机输出12和转矩变换器外壳48之间。

在运行中，当通过发动机驱动发动机输出12时，如果离合器22啮合，转矩通过转子轮彀40和挠性板42从发动机传输到转矩变换器外壳48。电机28的转子34通过管78、支腿38、转子轮彀40、以及挠性板42连续地传动连接到转矩变换器外壳48。因此，如果电机28关闭并且离合器22啮合，可以仅由发动机驱动转矩变换器外壳48；如果发动机关闭或者发动机运行并且离合器解离，可以仅由电机驱动转矩变换器外壳48；并且，可以由发动机和电机同时驱动转矩变换器外壳48。

图2的液压系统148包括双向电动泵150，即由在相反的两个方向旋转的电动机驱动的泵，该泵能够通过管路152、154在两个方向泵送液压流体。泵150可以通过过滤器154、止回阀156和管路154将流体从模块贮槽132吸入到泵中，并且通过管路152和止回阀158将流体输送到变速器贮槽136。泵150可以通过过滤器160、止回阀162和管路152将流体从变速器贮槽136吸入到泵中，并且通过管路154和止回阀164将流体输送到控制阀166。

流体在管路压力下排出变速器液压系统的阀体168，并且在管路中运送到阀166和正常低、高流量电磁操作阀（normally low，high-flowsolenoid-operated valve）130（VFS HF-NL）。分离离合器22被管路172中来自电磁操作阀130（VFS HF-NL）的流体和压力促动。

管路174和止回阀176提供连接，流体可以通过该连接在一个方向上流动，即从模块贮槽132到变速器贮槽136。

每个止回阀156、158、162、164优选为球形止回阀的形式，止回阀176优选为铰链挡板的形式，尽管也可以使用球形止回阀作为替代。

如果变速器54的机械泵旋转并且向变速器泵供给来自变速器贮槽136的流体，泵150在第一方向的旋转从贮槽136抽吸流体，并且通过管路178和止回阀164将流体供给到泵控制阀166。在这种状况下，管路170中的管路压力相对高，阀166关闭管路182并且开启管路178和184之间的连接，从而在管路186中产生到变速器54和转矩变换器49的补充润滑油流，并且在管路190中产生液流以冷却转子34，在管路192中产生液流以冷却定子30，在管路194中产生到平衡隔障容积94的液流，在管路196中产生液流以润滑分离离合器22。

如果变速器54的机械泵旋转并且向变速器泵供给来自变速器贮槽136的流体，泵150在第一方向的旋转从贮槽136抽吸流体，并且通过管路178和止回阀164将流体供给到泵控制阀166。在这种状况下，管路170中的管路压力相对高，阀166关闭管路182并且开启管路178和184之间的连接，从而在管路186中产生到变速器54和转矩变换器49的补充润滑油流，并且在管路190中产生液流以冷却转子34，在管路192中产生液流以冷却定子30，在管路194中产生到平衡隔障容积94的液流，在管路196中产生液流以润滑分离离合器22。

当变速器朝向下坡时，包围模块10的外壳198倾向于充满油。管路174中连接的贮槽132、136之间的止回阀176将进入外壳198和贮槽132的液流减到最小，但是由于通过管路190、192、194、196供给的电动机和离合器冷却液，当变速器54向下坡倾斜时，贮槽136倾向于流空而贮槽132倾向于充满。当贮槽136中的流体容积不足或者过低时，会导致变速器54的机械泵进口摄入空气。泵150在与第一方向相反的第二方向的旋转引起泵150通过过滤器154、止回阀156和管路154从模块贮槽132回油，并且将流体通过管路152和止回阀158返回到变速器贮槽136。

控制泵150运行和旋转方向的策略可以包括车辆测斜仪、供给到泵150的电功率的量值、以及全球定位系统或者类似的车辆导航的使用。

图3的液压系统160包括电动泵，即具有第一转子162和第二转子164的泵，该两个转子可以由双向电动机166在两个相反的方向上交替驱动，该双向电动机166能够在两个相反的方向上旋转。由电动机166驱动的轴172通过单向离合器174在第一方向（优选为顺时针（CW）方向）驱动泵转子164。由电动机166驱动的轴172通过单向离合器170在与第一方向相反的第二方向（优选为逆时针（CCW）方向）驱动转子162。当轴172在第一方向旋转时，单向离合器172超越。当轴172在第二方向旋转时，单向离合器174超越。

在运行中，当电动机166在第二方向旋转时，泵转子164不旋转，单向离合器174超越，单向离合器170驱动泵转子162，泵转子162通过管路176从模块贮槽132回油，并且通过管路178将流体返回到变速器贮槽136。

当电动机166在第一方向旋转时，泵转子162不旋转，单向离合器170超越，单向离合器174驱动泵转子164，泵转子164通过过滤器180和管路182将油从变速器贮槽136提供给阀体168中的变速器管路压力源，从而在变速器机械泵不旋转时向变速器液压控制提供管路压力源。

图4示出了固定到转子轮彀40的用于将油径向向外投入槽192的桨190，该槽192将油从模块10导入变速器贮槽136。

图5示出了桨194，其固定到转子34的端板或者与转子34的端板一体成型，而非在转子轮彀40上。

图6示出了转子196，转子196上形成有绕轴线200成角度地间隔开的桨198，转子196绕轴200旋转。桨198位于转子196上，以使桨旋转通过模块贮槽132中的油。当车辆处于下坡一段时间时，贮槽132中的油达到高度202，在此期间，来自变速器贮槽136的流体被泵送到或者由于重力流动到模块贮槽132。位于贮槽132的高处的槽204将桨198在贮槽内旋转时投出的流体导入回流通道206，回流通道206将流体运送到变速器贮槽136。

以上已经根据专利法条款阐述了优选实施例。然而应当指出，除具体示出和阐明的之外，也可以实施替代实施例。

Claims (9)

1.一种车辆液压系统，其特征在于，包括：

模块，该模块包括离合器、电机和第一贮槽；

变速器，该变速器包括管路压力源和第二贮槽；

泵，该泵在管路压力源不可用时从第二贮槽向管路压力源供给流体，并且当第二贮槽中的流体体积低时从第一贮槽向第二贮槽供给流体。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：

电动机，该电动机能够在两个相反的旋转方向上旋转并且传动连接到所述泵。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

当泵在第一方向旋转时，泵从第二贮槽向管路压力源供给流体；以及

当泵在与第一方向相反的第二方向旋转时，泵从第一贮槽向第二贮槽供给流体。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括:

阀门，当来自管路压力源的管路压力相对低并且泵在第一方向旋转时，该阀门将泵从第一贮槽抽吸的流体连接到管路压力源。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括:

阀门，当来自管路压力源的管路压力相对高并且泵在第一方向旋转时，该阀门将泵从第二贮槽抽吸的流体连接到电机和离合器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括:

阀门，当来自管路压力源的管路压力相对高并且泵在第一方向旋转时，该阀门将泵从第二贮槽抽吸的流体连接到用于变速器的润滑剂源。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括:

管路，该管路用于当泵在第二方向旋转时将泵从第一贮槽抽吸的流体传输到第二贮槽。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括:

能够在两个相反的旋转方向上旋转的电动机；

用于在第一旋转方向上传输电动机产生的旋转功率的第一单向离合器；

第一泵转子，当电动机在第一旋转方向通过第一单向离合器驱动第一泵转子时，第一泵转子从第二贮槽向管路压力源泵送流体。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括:

能够在两个相反的旋转方向上旋转的电动机；

用于在第二旋转方向上传输电动机产生的旋转功率的第二单向离合器；

第二泵转子，当电动机在第二方向通过第二单向离合器驱动第二泵转子时，第二泵转子从第一贮槽向第二贮槽泵送流体。

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