CN104136258B - 用于液压混合动力车辆的紧凑液压模块 - Google Patents

用于液压混合动力车辆的紧凑液压模块 Download PDF

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Abstract

一种用于向车辆提供驱动能量的紧凑液压模块(12)，其包括：其中容置有液压马达(11)的外壳，所述液压马达包括：布置在共用固定板(8)的一侧一个的分配板(13)和缸(9)以及布置在所述板和缸之间并且与所述板和所述缸配合的铰接轴向活塞(6，7)；所述液压马达将来自加压流体的能量转化为驱动包含在同一外壳中的差速器的扭矩形式的机械能，所述差速器的输出轴(3)联接至车辆的驱动轮；所述差速器包括：包含与行星齿轮(2)配合的卫星小齿轮(1)的壳体(4)，所述行星齿轮与联接至车辆的驱动轮的差速器的输出轴连成一体，所述行星齿轮构造为向输出轴分配扭矩，其中，差速器可旋转地装配在液压马达内部，液压马达的旋转轴线(XX’)与差速器的旋转轴线重合在一起。

Description

用于液压混合动力车辆的紧凑液压模块
本发明要求于2012年2月24日递交的法国申请1251721的优先权，其全部内容(正文、权利要求和附图)并入该处引作参考。
技术领域
本发明涉及一种液压混合动力车辆，并且更具体地涉及包括一个或多个液压马达的液压模块，所述一个或多个液压马达联接至车辆差速器，以便向车辆的车轮提供驱动能量。
背景技术
液压混合动力车辆与电混合动力车辆的不同之处在于液压能源取代原始的电能源。
在一种液压混合动力车辆中，传统变速箱被闭合液压回路取代或完善。
旋转能源(经常是热发动机甚至电动机)驱动具有高精密度的一个或多个容积液压泵，优选具有可变工作容量。
液压泵将机械能转换为液压能。该能量被存储在一个或多个高压蓄能器中，然后被释放到一个/多个液压马达中以推动车辆。由此，液压马达将液压能转换为机械能。
已知液压混合动力传动系统的多种结构类型：
-“串联”结构，
-“并联”结构或者
-“分流”结构(使用一个或多个行星齿轮总成分流功率)。
使用“并联”类型的传动系统，液压系统通常加在车辆的传统传动系统上，作用是优化初始系统。
“串联”类型的传动系统，完全取代传统的传动系统结构：其包括热发动机和车轮之间的液压连接。
“分流”类型的传动系统是能够获得串联或并联传动系统的混合结构。
还已知联接至不同液压传动系统结构的不同类型的液压泵或液压马达。
用于这种传动系统的液压泵(或马达，根据旋转方向和用途)经常是活塞式容积泵，尤其是具有旋转筒体的线性轴向活塞式泵。
还使用的另一类容积泵是轴向活塞式泵。
在容积泵中，流体被隔离在具有可变容积的舱室中，以便从抽吸区域(低压)向推出区域(高压)转移。
该类型的泵称为容积泵，因为其在每个运行循环输送流体容积，每个运行循环的容积称为工作容量。
通常，对于较高的液压压力(大于300bars)，针对具有折式轴的泵或者具有辊上的径向活塞的泵，使用具有垫块或铰接类型的轴向活塞式泵。
在液压传动系统的范围中，用液压马达驱动差速器需要差速器和一个或两个液压马达的体积(尤其见文件US2005070390或者WO2005075233)。
对于推进器的前、后牵引系统以及对于越野车(4×4)的前和/或后和/或中央牵引系统，在前差速器壳体上加接液压部件。该技术方案在理论上具有简单的结构，然而由于这些结构相对较大的体积，实施在发动机室和后底座中较为困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有简单结构的紧凑液压模块，易于在车辆中实施同时最大化地保留所需要的车辆液压混合动力有机结构。
为此，本发明提供一种用于向车辆提供驱动能量的紧凑液压模块，其包括：其中容置有液压马达的外壳，所述液压马达包括：布置在共用固定板的一侧一个的分配板和缸以及布置在所述板和缸之间并且与所述板和所述缸配合的铰接自由活塞；所述液压马达将来自加压流体的能量转化为驱动包含在同一外壳中的差速器的扭矩形式的机械能，所述差速器的输出轴联接至车辆的驱动轮；所述差速器包括：包含与行星齿轮配合的卫星小齿轮的壳体，所述行星齿轮与联接至车辆的驱动轮的差速器的输出轴连成一体，所述行星齿轮构造为向输出轴分配扭矩，其中，差速器可旋转地装配在液压马达内部，所述液压马达的旋转轴线与差速器的旋转轴线重合在一起。
本发明的重点在于得益于用铰接自由活塞的原理将差速器一体化在液压马达内部从而获得空间。
发动机罩下方的空间和/或车辆底板下方的空间与液压混合动力车辆的一个或两个液压马达的体积相等。
差速器的壳体充当液压马达的泵的本体。这能够在发动机罩下方获得等于差速器体积的空间，同时保留相同的传统差速器。
对于串联液压混合动力系统，该一体化省去了齿轮/差速器冠齿轮之间的联接。
唯一的模块充当差速器和液压泵。这能够在发动机罩下方获得空间并且还能够简化液压混合动力系统的结构。
差速器和液压马达的支撑轴使用相同的滚动轴承。
差速器的润滑通过液压马达的油执行。(密封类型的差速器)
液压模式的部件的实施是完全对称的。右边的子组件与左边的子组件相同。
对于可变工作容量的发动机，通过使板的方向相反，可有利地使用液压模块以便回收刹车时或者倒车行驶时的能量。
这些功能还可以通过使低压和高压输出相反并且进行液压控制获得。
然后液压马达变成为高压蓄能器充电的泵。
将液压马达和差速器一体化在液压模块的同一外壳中可以最大化地保留所想要的液压混合动力有机结构。
由此，对车轮毂轴和减速器没有进行修改，通常为了使液压马达一体化需要进行修改。当想要减小发动机的尺寸时减速器是必不可少的，因此，为了传送相同的功率，应当增加发动机的转速，这会变得与车轮的转速不相容。
这种类型的装配对于悬挂的舒适性是不利的，这是由于增加了非悬挂的质量(向车轮增加的发动机和减速器的质量)。
附图说明
参考附图阅读以下仅作为非限制性示例给出的说明书，本发明将更容易理解，其它优点也将更加清楚：
-图1示出根据本发明的液压模块的纵向剖视简图；以及
-图2示出根据本发明的液压模块的纵向剖视图。
具体实施方式
在附图中，相同的附图标记代表相同的部件。
根据本发明的紧凑液压模块包括其中容置有液压马达11的外壳16。
液压模块还包括容置在同一外壳中的差速器，其输出轴3联接到车辆的驱动轮。
差速器包括壳体4，其包含与行星齿轮2配合的卫星小齿轮1，所述行星齿轮与联接到车辆驱动轮(未示出)的差速器输出轴连成一体。
卫星小齿轮的轴14的自由端与差速器的壳体连成一体。
卫星小齿轮与行星齿轮配合以向输出轴分配扭矩。
差速器可旋转地装配在液压马达的内部，液压马达的旋转轴线XX’与差速器的旋转轴线合在一起。
差速器的壳体包括每个具有凸缘的半壳体。两个凸缘彼此一体地固定并且限定液压马达的第一和第二子组件的共用板，所述第一子组件和第二子组件布置在共用板的一侧一个，并且以差速器的旋转轴线为中心。
在液压模块的外壳中心布置有：沿与液压马达的旋转轴线经过的平面垂直的平面延伸的共用板。
两个凸缘的联结平面10限定液压马达(因此液压模块)的差速器的竖直对称平面。
液压马达的第一和第二子组件的部件是相同的并且相对于联接平面对称布置。
每个子组件包括一系列活塞6，其第一端通过铰接连接件联接至板，其第二端可滑动地接收在缸9的缸体(或衬套)中。
缸贴靠在分配板13上，所述分配板本身撑靠在液压模块的外壳的内壁上。
缸以及分配板所贴靠的壁相对于两个凸缘的接合平面倾斜确定的非零角度(约为15°至22°)。
每个缸包括确定数量的衬套，分别覆盖活塞的第二端。衬套的底部包括确保与分配板连通的孔，以便在液压马达的抽吸模式或者推出模式使流体通过。
差速器的每个半壳体包括以液压马达的旋转轴线为中心沿与凸缘相反的方向延伸的圆柱形延伸部。
该延伸部限定液压马达的轴，包括接收与行星齿轮连成一体的差速器输出轴的其中之一的内凹室(logement)。
液压马达的每个轴都包括限定第一圆柱轴颈的第一凸肩，轴承5，尤其是滚珠轴承(或者锥形轴承)，装配在所述第一圆柱轴颈上，允许可旋转地支撑液压模块的外壳中的液压马达的轴。
液压马达的每个轴都包括限定与第一圆柱轴颈相邻的第二圆柱轴颈的第二凸肩，具有固定中心的滚珠等速万向节15装配在可旋转地支撑缸和分配板的第二圆柱轴颈上。
液压模块11由一体化在具有铰接轴向活塞的液压马达内部的传统差速器构成。
液压马达11还包括相对于接合平面对称的两个子组件。每个部分包括铰接活塞、缸和以及发动机的左右两部分共用的固定板的组件，作为差速器的壳体的一部分。
液压马达11将蓄能器和/或泵的液压流量/液压压力转化为机械扭矩。
由液压马达产生的扭矩被施加到固定板上，所述固定板将所述扭矩穿过卫星门的轴线(l’axe du porte satellite)传递到卫星小齿轮和与车轮(未示出)连成一体的行星齿轮上。
在该阶段，重新回到传统差速器的运行。
可具有图中的两种情况：
在图中的第一种情况下，分别与车轮相连的两个输出轴以相同速度转动：因此旋转力均衡地分布并且卫星小齿轮不转动。
在图中的第二种情况下，两个输出轴不以相同速度转动：卫星小齿轮被驱动并且向轴转移附加旋转，由此所述轴以较高速度转动。
因而，传统变速箱以及差速器的冠齿轮有利地由液压马达取代，所述液压马达由存储在蓄能器中或者由泵提供的液压压力产生扭矩，并且将所述扭矩直接施加至差速器的壳体。
无论液压马达/泵中的活塞数量、差速器中的卫星小齿轮数量以及等速万向节的类型如何本发明都可以应用。
本发明还可以应用到泵的其它技术，例如径向活塞式泵。
本发明可以应用到两个驱动轮的车辆的前差速器和/或后差速器以及四个驱动轮的车辆的中央差速器。
在一个变型中，在想要向静压传动系统增加具有一个或多个变速比齿轮的传统变速箱的情况下，根据本发明的液压模块可包括具有冠齿轮的差速器。在这种情况下，传统变速箱通过差速器的冠齿轮将扭矩传递给差速器，液压马达通过差速器的壳体将扭矩传递给差速器。

Claims (10)

1.一种用于向车辆提供驱动能量的紧凑液压模块(12)，其包括：其中容置有液压马达(11)的外壳，所述液压马达包括：布置在共用固定板(8)的一侧一个的分配板(13)和缸(9)以及布置在所述共用固定板和缸之间并且与所述共用固定板和所述缸配合的铰接轴向活塞(6，7)；所述液压马达将来自加压流体的能量转化为驱动包含在同一外壳中的差速器的扭矩形式的机械能，所述差速器的输出轴(3)联接至车辆的驱动轮；所述差速器包括：包含与行星齿轮(2)配合的卫星小齿轮(1)的壳体(4)，所述行星齿轮与联接至车辆的驱动轮的差速器的输出轴连成一体，所述行星齿轮构造为向输出轴分配扭矩，其中，差速器可旋转地装配在液压马达内部，液压马达的旋转轴线(XX’)与差速器的旋转轴线重合在一起。
2.根据权利要求1所述的液压模块，其特征在于，差速器的壳体包括每个均具有一个凸缘的两个半壳体；两个凸缘彼此一体地固定并且限定液压马达的第一和第二子组件共用的共用固定板，所述第一子组件和第二子组件布置在共用固定板的一侧一个，并且以差速器的旋转轴线为中心；每个子组件包括一系列活塞，所述一系列活塞的第一端通过铰接连接件联接至共用固定板，其第二端可滑动地接收在缸中；所述缸贴靠分配板上，所述分配板撑靠在液压马达的外壳的内壁上。
3.根据权利要求2所述的液压模块，其特征在于，每个缸均包括分别接收活塞第二端的衬套；所述衬套的底部与分配板连通，以便在液压马达处于抽吸模式或推出模式时使流体通过。
4.根据权利要求3所述的液压模块，其特征在于，差速器布置在液压模块的外壳的中心；所述共用固定板沿与液压马达的旋转轴线经过的平面垂直的平面延伸。
5.根据权利要求4所述的液压模块，其特征在于，差速器的每个半壳体均包括以液压马达的旋转轴线为中心的沿与凸缘相反的方向延伸的圆柱形延伸部；所述延伸部限定液压马达的轴，所述液压马达的轴包括接收与行星齿轮连成一体的差速器输出轴的其中之一的内凹室。
6.根据权利要求5所述的液压模块，其特征在于，液压马达的每个轴均包括限定第一圆柱轴颈的第一凸肩，轴承(5)装配在所述第一圆柱轴颈上，允许可旋转地支撑液压模块的外壳中的液压马达的轴。
7.根据权利要求6所述的液压模块，其特征在于，缸以及分配板所贴靠的壁相对于两个凸缘的接合平面(10)倾斜确定的非零角度。
8.根据权利要求7所述的液压模块，其特征在于，液压马达的每个轴均包括限定与第一圆柱轴颈相邻的第二圆柱轴颈的第二凸肩，等速万向节(15)装配在可旋转地支撑缸和分配板的第二圆柱轴颈上。
9.一种包括根据上述权利要求中任一项所述的紧凑液压模块的液压混合动力车辆。
10.根据权利要求9所述的液压混合动力车辆，其特征在于，所述车辆是串联混合动力车辆。
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