CN105980183A - 包括极高压回路和在超压情况下的安全部件的用于混合动力车辆的液压回路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设置用于混合动力车辆的液压回路，所述混合动力车辆布置有液压机(22)和泵(20)，所述液压机和所述泵与驱动车辆车轮的传动装置(4)连接，所述液压机与所述泵联接在一起以允许流体直接交换，所述流体直接交换发生在不包括压力蓄能器的极高压回路(42)中，其特征在于，极高压回路(42)包括安全部件(110)，所述安全部件在超压的情况下向装配有压力蓄能器(46)的限压回路(40)排放流体。

Description

包括极高压回路和在超压情况下的安全部件的用于混合动力 车辆的液压回路

技术领域

本发明涉及一种用于牵引混合动力机动车辆的液压回路，以及涉及一种包括这种液压回路的混合动力机动车辆。

背景技术

尤其由文件FR-A1-2973302示出的一种已知类型的用于液压混合动力机动车辆的传动装置包括行星齿轮系，所述行星齿轮系包括分别与内燃机、液压泵以及驱动主动轮的输出差速器联接的三个元件。该传动装置还接收能够作为发动机或泵工作的液压机，该液压机可通过多个减速齿轮系与输出差速器联接。

液压回路可包括低压回路和高压回路，所述低压回路和高压回路每个都包括能够存储能量的压力蓄能器，低压蓄能器保持最小压强阈值，以避免机器的空穴现象。所存储的压强随后被释放以在车轮上施加发动机转矩。

因此得到不同的运行模式，所述不同的运行模式包括：“脉冲”模式，其中仅由液压机牵引车辆，内燃机停止；和“分流(dérivation)”模式，其中由内燃机牵引车辆，所述内燃机通过行星齿轮系同时将转矩发送到输出差速器上和提供液压功率的泵上。

在该分流模式中，根据泵的旋转速度具有在内燃机与主动轮之间的无限大的减速比。还可在该模式中添加由液压机提供的额外牵引转矩。

还得到：“短变速比”模式，其中泵停止，内燃机通过形成减速器的行星齿轮系将较高的转矩发送到主动轮上；和“长变速比”模式，其中内燃机通过被卡档的行星齿轮系将较低的转矩发送到主动轮上。还得到“制动”模式，其中作为泵工作的液压机发送车辆制动转矩，同时为高压蓄能器充能。

作为补充，在分流模式中，使两个机器与高压蓄能器隔离以通过大于该压力蓄能器可接受的压强的极高压强来工作，泵将流量直接发送至作为发动机运行的液压机。由此通过这些机器得到较大的转矩和功率。

问题在于当该类型的液压回路包括可与压力蓄能器隔离以彼此工作的机器时，需在极高压回路上突发超压的情况下确保安全性。

对于与包括液压机的传动装置(尤其是上述类型的传动装置)联接的混合动力车辆液压回路，通常需满足机动车辆大批量生产的重要特定需求，所述液压回路具有较小的质量、良好的紧凑性、极好的效率、较高的可靠性等级和较小的成本。因此需设置趋向于减少构件数量的优化回路，以改善这些不同的标准。

该液压回路在车辆中的位置尤其被限制，并且该液压回路的质量直接影响能量消耗以及续航时间。

此外液压回路需能够被简单保养，并且需在所有情况下(尤其在事故或火灾的情况下)确保安全性。

发明内容

本发明的目的尤其在于避免现有技术的这些缺陷。

为此，本发明提供了一种设置用于混合动力车辆的液压回路，所述混合动力车辆布置有液压机和泵，所述液压机和所述泵与驱动车辆车轮的传动装置连接，所述液压机与所述泵联接在一起以允许流体直接交换，所述流体直接交换发生在不包括压力蓄能器的极高压回路中，其中，极高压回路包括安全部件，所述安全部件在超压的情况下向装配有压力蓄能器的限压回路排放流体。

该液压回路的优点在于确保了极高压回路的安全性，同时在需要时在压强下向第二回路排放流体，所述第二回路可接收所述流体并且借助于压力蓄能器存储所述流体。

根据本发明的液压回路还可包括可彼此组合的一个或多个下述特征：

根据实施例，安全部件包括在压强差超过极限时断开的断裂盘。

有利地，断裂盘可在压强差阈值下断开，所述压强差阈值根据方向改变，当限压回路的压强越大时该压强差阈值越高。

更具体地，断裂盘可包括分开两个回路的膜，所述膜的每侧安置在具有不同表面的隔板上，以得到不同的断裂阈值。

在该情况下，断裂盘可包括具有圆形截面的支撑件，所述支撑件的内部接收膜，所述膜的每侧抵靠在两个横向隔板上，所述两个横向隔板布置有具有不同直径的轴向钻孔。

安全部件还可包括在限压回路中放能的校准限压器。

安全部件还可包括标定止回阀(clapet anti-retour taré)，所述标定止回阀阻挡朝向极高压回路的流动，所述标定止回阀由于足够大的压强差而在另一个方向上打开。

有利地，用于补偿持久消耗的对于限压回路的充能由极高压回路来执行，所述极高压回路通过一直打开的流量限制装置。

本发明还旨在提供一种混合动力机动车辆，所述混合动力机动车辆布置有使用液压能的动力传动系统，所述动力传动系统装配有液压回路，该液压回路具有任意其中一项上述特征。

附图说明

通过阅读下文作为非限制性示例给出的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在附图中：

-图1为根据本发明的液压回路的一般示意图；

-图2为用于该液压回路的在压强下断裂的断裂盘的示意图；

-图3为该液压回路的第一变型的示意图；

-图4为该液压回路的第二变型的示意图；

-图5为该液压回路的第三变型的示意图；

具体实施方式

图1示出了第一机器单元2，所述第一机器单元包括可作为发动机20工作的泵和可作为泵22工作的液压机，具有可变缸体容积的这些机器的轴与驱动车辆主动轮的传动装置4联接。机器单元2还包括这些机器的控制装置。

机器单元2通过受限高压回路40与包括压力蓄能器46的安全能量存储单元14联接。该机器单元2还通过极高压回路42以及通过受限高压回路40与联合-分离单元10以及与限制压强的安全单元12联接。

机器单元2的两个机器20、22的低压部分由过滤器-交换器单元6供应，所述过滤器-交换器单元通过低压回路44从供应单元8接收流体，所述供应单元包括大气压下的容器60。

供应单元8包括从大气压下的容器60中汲取流体并且压送到低压回路44中的升压泵62，所述低压回路连结在主过滤器84的上游并且在过滤器-交换器单元6的热交换器82的下游。

升压泵62在低压回路44中保持最小压强，以便避免泵20和液压机22的空穴现象，尤其对于大流量的情况。

受限高压回路40供应直接驱动升压泵62的小功率液压发动机64，该液压发动机将流体压送到低压回路44中。

还得到对于由升压泵62生成的低压的自动调节，所述自动调节取决于受限高压回路40与低压回路44之间的压强差。低压回路44中的极低压强增加液压发动机64的功率，这使泵62的速度以及该压强的等级重新上升。相反，低压回路44中的极高压强减小了该泵62的速度，这使压强等级再次下降。

低压回路44中的限压阀68布置成与升压泵62并联，所述限压阀包括整定弹簧，当低压明显过高时，所述整定弹簧打开该阀，以将流体压送到容器60中，这确保了安全性。

为了执行液压回路的排放，受限高压回路40包括装配有输出止回阀的用于抽真空的孔70，所述输出止回阀仅允许空气输出。布置在低压回路44与受限高压回路40之间的连通止回阀72仅允许从低压通向高压。

此外，升压泵62包括作用在液压发动机64上的卡档装置66，所述卡档装置借助于该发动机来卡档该泵。

完整组装的液压回路的排放方法如下。在通过卡档装置66卡档升压泵62并且汲取容器60被填充之后，借助于包括真空泵的车间工具通过抽孔70来抽真空，该孔的阀仅允许在该方向上通过。

在布置在极高压回路42与受限高压回路40之间的第二功率电动阀28打开时，通过连通阀72的空气被同时吸入这两个高压回路中和低压回路44中，所述连通阀72允许在该方向上通过。注意到当泵62被卡档时，该泵不使来自容器60的流体通向低压回路44。

一旦实现真空，通过作用在卡档装置66上而解除对泵62的卡档，这能够使三个回路40、42、44的真空部吸入来自容器60并且通过可自由转动的该泵以及通过连通阀72的流体，以填充高压回路。因此得到以单一操作执行的完整液压回路的快速填充。

由大气压下的容器60和升压泵62提供的低压与具有保持在关闭的压力蓄能器中的低压的其它解决方案相比的特定优点在于允许对回到该容器中的流体进行除气的自然过程。随后向低压分配然后通过升压泵62向高压分配的流体具有较小的含气率，所述较小的含气率能够使存在于这些回路中的气体被更简单地吸入。

气体单元2包括泵20，所述泵将通过第一功率电动阀26的流体压送至极高压回路42，所述第一功率电动阀包括静止时的止回阀，所述止回阀提供朝向该极高压回路的自由通道，这是所述第一功率电动阀被控制成两个方向上的自由通道的情况。

第一电动阀26的止回阀阻挡了泵20通过高压回路42的非自主供应，所述高压回路在该泵中生成转矩，这避免了需去除该机器的可变缸体容积。

极高压回路42直接为液压机22供应。

压强传感器36直接测量极高压回路42中的压强，以便为混合动力车辆的传动装置的控制系统提供信息，从而尤其在压力蓄能器46被隔离时确保对于两个机器20、22的操控。

循环止回阀30布置在泵20的输入端与极高压回路42之间，以允许朝向该极高压回路的自由通道。

当压力蓄能器46被隔离并且第二功率电动阀28关闭时，循环阀30能够使液压机22作为泵运行，以在传动装置4上提取功率，并且所述循环阀使泵20作为发动机运行，以在控制第一电动阀26之后将功率发送到该传动装置上。

循环阀30因此能够避免在卡档这些机器的液压机22的输出端中的超压。

布置在受限高压回路40与极高压回路42之间的第二功率电动阀28包括在静止位置上的在这两个回路之间的自由通道和在启用位置上的止回阀，所述止回阀仅允许通向该第二回路。

当第二功率电动阀28关闭时，该第二功率电动阀能够使机器20、22在极高压强下彼此工作，所述极高压强可明显大于保持受限于阈值的压力蓄能器46的运行压强。

因此尤其以封闭环路工作，泵20由车辆的内燃机驱动，所述泵向液压机22发送具有极高压强的流体以得到这两个机器上的极高转矩。在液压机22输出端处向低压的返回因此通过过滤器-交换器6被发送到泵20的供应装置。

注意到两个机器20、22的极高转矩能够得到这些机器的较大功率，同时保持良好的紧凑性以及较小的质量。

第二功率电动阀28还能够参与限制极高压回路42中的极高压强峰值，同时使所述高压回路在压力蓄能器46中放能。

与受限高压回路40联接的控制管道32为两个机器20、22的振荡盘的控制装置供应，以调节所述两个机器的缸体容积。注意到比极高压强更小的受限高压的使用能够减小这两个机器20、22的控制装置的尺寸，并且通过限制能量消耗来改善效率。

尤其可设置被限制在大约200巴与大约350巴(最大阈值)之间的高压，所述高压足够大，以用于启动不同控制装置以及升压泵62的发动机64。极高压强42可明显上升到该阈值以上。

每个机器20、22包括泄漏返回管道34，所述泄漏返回管道从内部低压部分起始，以直接回到供应单元8的容器60中。

这些泄漏返回管道34尤其能够扫去这些机器20、22的壳体中的油，以及通过提供在容器60中稀释和冷却的最小泄漏流量得到冷却，即使在不包括以零缸体容积转动时的运行流量的情况下。

尤其可校准这些机器的泄漏，以得到确保冷却的最小泄漏流量，所述最小泄漏流量由升压泵62的供给来补偿。

容器60因此负责机器20、22的冷却以及这些机器的排污，并且将来自所述机器的流体通过管道34发送到过滤器-交换器单元6的主过滤器84，所述流体通过升压泵62。

容器60还负责在该容器能够在压力蓄能器46被关闭并且机器20、22被设置为零缸体容积时回收流体的情况下的安全性。

与受限高压回路40联接的安全能量存储单元14包括用于隔离压力蓄能器46的隔离电动阀48，该隔离电动阀包括在静止位置上的允许为该压力蓄能器充能的止回阀和在控制位置上的允许排放的自由通道。

压力蓄能器46的气体室与空气填充阀50以及与压强和温度传感器54联接，所述空气填充阀包括允许该填充的止回阀，所述压强和温度传感器能够估计该压力蓄能器的状态。

压力蓄能器46的气体室还与确保安全性的断裂盘52联接，所述断裂盘在存在超过用于排放气体的阈值的超压时被自动穿破。断裂盘52还可加设有热熔丝，所述热熔丝在超过温度阈值时自动打开通道。

能量存储单元14及其所有装备被局限在安全外壳56中，所述安全外壳设置用于在车辆事故时抵御冲击，将所有能量封闭在系统的内部，并且在断裂盘52断开的情况下向外部有效喷射气体。此外被正常关闭的隔离电动阀48在不存在控制装置的情况下确保压力蓄能器46相对于回路剩余部分的隔离。

另外通过与该压力蓄能器直接联接的传感器进行的对于压强和温度的恒定测量给出关于该压力蓄能器状态的信息，其中包括在该压力蓄能器由关闭的电动阀隔离时的信息，或者清空油的信息，该压力蓄能器还例如由柔性膜的抗挤压阀隔离，所述膜分开了两个室，所述膜关闭流体室并且在膜膨胀结束时保持该室中的较小容积。

以最少的构件实现对于压力蓄能器46的安全性优化，所述压力蓄能器包括需布置在附近的对于在机动车辆的所有特定运行条件下确保安全性所需的所有元件。还实现了车辆乘客以及外部人员(尤其是急救人员)在事故情况下的安全性。

形成流体处理环路的过滤器-交换器单元6在正常运行时接收来自液压机22的流量返回，所述返回由第一输入止回阀80向水-油热交换器82引导，所述水-油热交换器向车辆内燃机的水冷却回路传送流体的热量。

串联布置在热交换器82输出端的过滤器84通过第一输出止回阀86向泵20的输入端发送流体。

对于机器的相反特定运行，液压机22作为泵工作，泵20作为通过低压孔压送流体的发动机工作，该流体因此通过第二输入阀88，所述第二输入阀提供了热交换器82的入口。穿过过滤器84的流体然后通过第二输出阀90，所述第二输出阀导致了作为泵工作的液压机22的低压孔。

因此通过四个阀80、86、88、90实施可在一个方向或另一个方向上来自机器20、22的流体的校正，以使该流体总是在同一方向上通到热交换器82中然后通到过滤器84中，这尤其对于过滤器是必须的。

注意到由于交换器82和过滤器84的负载损失，不同阀80、86、88、90在正确的方向上自动打开，所述交换器和过滤器提供处理环路输入端与总是具有较小压强的输出端之间的压强差。

压强和温度传感器92持久提供关于在泵20和液压机22的低压部分中的流体的指示，这尤其提供关于该压强的信息以避免空穴现象，并且提供关于这些机器的温度的信息以实施热保护。

联合-分离单元10从极高压回路42到受限高压回路40依次包括：止回阀100，所述止回阀仅允许通向受限高压；随后的流量限制装置102；以及最后的受操控的阀104，所述受操控的阀提供朝向极高压回路的自由通道，该阀可在控制装置的作用下在另一个方向上打开。

当第二功率电动阀28关闭时，止回阀100避免压力蓄能器46的放能。因此确保该压力蓄能器46一直不空，这能够一直布置机器20、22的控制装置以及升压泵62的液压发动机64的供应流量。

流量限制装置102能够相对地隔离极高压回路42和受限高压回路40这两个回路，以避免断断续续的液压传送和过度的压强干扰，尤其在压力蓄能器46具有可通过干扰极高压回路42而被快速填充的较小压强等级的情况下。

受操控的阀104在受限高压变为小于最小压强阈值时被控制，这能够在第二功率电动阀28关闭时确保该阈值的保持。

联合-分离单元10的流量有利地设置用于基本补偿受限高压回路40上的持久消耗，所述持久消耗尤其来自机器20、22的控制装置和液压发动机64，以将为这些机器供应的升压泵62的功率限制到所需的最小值。

所述持久消耗排除了提供较高功率以用于为机器20、22供应的偶然消耗，所述偶然消耗由第二功率电动阀28产生。

安全单元12从极高压回路42到受限高压回路40依次包括：断裂盘110，所述断裂盘将该极高压与该受限高压之间的压强差限制到最小值；和校准限压器112，所述校准限压器在低压回路中的液压机22输出端位置处放能。

断裂盘110包括校准阻力膜，所述校准阻力膜用于通过断裂来保护这两个回路抵御来自一侧或另一侧的超压。优选地，断裂盘100承受来自压力蓄能器46的较大超压。

断裂盘110还可加设有热熔丝，所述热熔丝在超过温度阈值时自动打开通道。

当压力蓄能器46与极高压回路42连接并且第二功率电动阀28打开时，该压力蓄能器由校准限压器112保护。该功率电动阀28的控制策略还可尤其通过直接连接在上方的压强传感器的测量来保护压力蓄能器46。

当压力蓄能器46与极高压回路42断连(所述极高压回路可具有低压或零压)时，该压力蓄能器的压强保持由校准限压器112限制，并且该压力蓄能器在超压的情况下由可朝向该极高压回路断开的断裂盘110保护。

注意到在断裂盘110断开的情况下，液压回路可继续运行，这避免使车辆停止，然而极高压回路42中的压强由蓄能器46中可容许的运行压强限制。

尤其在混合动力车辆的传动系统包括安装在前部的传动装置4和机器20、22以及安装在该车辆中间或后部的压力蓄能器46时，该液压回路还有利地将极高压集中在前部，并且沿着车辆布置受限高压流动管道40以使这些机器与该压力蓄能器联接。因此通过用于极高压的较短回路和用于受限高压的较长回路来减小损失。

图2示出了断裂盘110，所述断裂盘包括具有圆形截面的支撑件120，所述支撑件布置在使位于下部的极高压回路42与位于上部的受限高压回路40联接的管道中。

支撑件120包括横向隔板122，所述横向隔板布置有小直径的钻孔124，所述钻孔接收贴靠在上方的膜126。膜126的轮廓由同样形成横向隔板的护板128覆盖，所述护板的内部保留大直径的钻孔130。

断裂盘110设置用于在每个方向承受压强差，在上方压强P1大于下方压强P2时该压强差可更大。

当上方压强P1较大时，膜126的仅对应于小钻孔124的中间部分经受压强差，剩余部分由隔板122支撑。小钻孔124的表面较小，施加在面对该钻孔的膜126上的力对于相同的压强同样较小。在压强差较大时得到断裂。

当下方压强P2较大时，膜126的对应于大钻孔130的中间部分经受压强差，剩余部分由护板128支撑。大钻孔130的表面较大，施加在面对该钻孔的膜126上的力对于相同的压强同样较大。在压强差比与前面的情况更小时得到断裂。

图3示出了与图1相似的液压回路，作为变化，该液压回路不包括联合-分离单元10，并且该液压回路包括代替断裂盘而布置的第二校准限压器140，所述第二校准限压器限制极高压42，以向受限高压40发送流体。

在极高压回路42上出现突然的压强峰值的情况下，第二限压器140向蓄能器46发送流体。

因此通过用第二限压器140代替联合-分离单元10来实施对于受限高压回路40的充能。

另外当受限高压回路40中的压强过大时，第一限压器112使该压强下降。

另外第二限压器140还在非正常超压的情况下通过断开并且通过在受限高压回路40中排出流体来保护极高压回路42，该流体可由压力蓄能器46接收。该流体在压力蓄能器46中的返回能够回收能量。

图4示出了与图3相似的液压回路，作为变化，该液压回路包括重新代替第二限压器140的断裂盘110以及与第二功率电动阀28并联布置的流量限制装置150。

受限高压回路40的充能以连续的方式由极高压回路42通过限制装置150来进行，所述限制装置提供根据在蓄能器46上实施的持久消耗而计算的泄漏流量。

在受限高压回路40中的压强过大(例如来自限制装置150上的过大压强差)的情况下，第一限压器112在低压回路44中排出流体以回到平衡。

断裂盘110如上所述在突然超压时参与保护两个回路40、42。

图5示出了与图3相似的液压回路，作为变化，该液压回路包括代替第二限压器140的装配有整定弹簧的止回阀160。

通过标定止回阀160，阻挡了朝向极高压回路42的流动，但由于压强差足够大以能够压缩整定弹簧，该流动在朝向受限高压40的另一方向上是可能的。

因此通过标定止回阀160来实施对于极高压回路42的保护，所述标定止回阀在该回路超载的情况下打开。

另外对于图3和图5，流量限制装置150还可与第二功率电动阀28并联布置，如图4上所示，以得到为受限高压回路40充能的泄漏流量。

注意到第二限压器140、标定止回阀160和断裂盘110的主要功能在于限制极高压回路42和受限高压回路40这两个回路之间的压强差，同时保护该第一回路。相反，在断裂盘10遇到突然的压强峰值后断开的情况下，该断裂盘需要更换的介入，而其它两个元件未损坏，这能够使车辆继续正常运行。

通常可在根据本发明的液压回路中使用不同类型的传动装置，现有技术中的传动装置仅作为该液压回路的使用示例被提供。

由于优化构件的数量，该液压回路尤其满足机动车辆的限制，所述限制尤其涉及安全性、效率、较小的消耗、成本、体积和质量、以及保养容易性。

Claims (8)

1.一种设置用于混合动力车辆的液压回路，所述混合动力车辆布置有液压机(22)和泵(20)，所述液压机和所述泵与驱动车辆车轮的传动装置(4)连接，所述液压机与所述泵联接在一起以允许流体直接交换，所述流体直接交换发生在不包括压力蓄能器的极高压回路(42)中，其中，极高压回路(42)包括安全部件(110，140，160)，所述安全部件在超压的情况下向装配有压力蓄能器(46)的限压回路(40)排放流体，其特征在于，限压回路(40)中的压强在200与350巴之间，极高压回路(42)中的压强大于350巴，并且所述安全部件包括在压强差超过极限时断开的断裂盘(110)。

2.根据权利要求1所述的液压回路，其特征在于，断裂盘(110)在压强差阈值下断开，所述压强差阈值根据方向改变，当限压回路(40)的压强越大时所述压强差阈值越高。

3.根据权利要求2所述的液压回路，其特征在于，断裂盘(110)包括分开两个回路的膜(126)，所述膜的每侧安置在具有不同表面的隔板上，以得到不同的断裂阈值。

4.根据权利要求3所述的液压回路，其特征在于，断裂盘(110)包括具有圆形截面的支撑件(120)，所述支撑件的内部接收膜(126)，所述膜的每侧抵靠在两个横向隔板(122，128)上，所述两个横向隔板布置有具有不同直径的轴向钻孔(124，130)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的液压回路，其特征在于，所述安全部件包括在限压回路(40)中放能的校准限压器(140)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的液压回路，其特征在于，所述安全部件包括标定止回阀(160)，所述标定止回阀阻挡朝向极高压回路(42)的流动，所述标定止回阀由于足够大的压强差而在另一个方向上打开。

7.根据上述权利要求中任一项所述的液压回路，其特征在于，用于补偿持久消耗的对于限压回路(40)的充能由极高压回路(42)来执行，所述极高压回路通过一直打开的流量限制装置(150)。

8.一种混合动力机动车辆，所述混合动力机动车辆布置有使用液压能的动力传动系统，所述动力传动系统装配有液压回路，其特征在于，所述液压回路根据上述权利要求中任一项实施。