CN107428241A - 具有多种操作模式的液压‑机械传动 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了能够具有不同操作模式的各种车辆系统。根据一个示例，该系统可以包括至少一个输入轴、至少一个输出轴、多个液压装置和一个或多个附件。多个液压装置可以被构造成在叶片缩回操作模式下可作为叶片泵操作，并且可以被构造成在叶片伸出操作模式下可作为液压联接器操作以将至少一个输入轴与至少一个输出轴连接。多个液压装置可以同时作为液压联接器和叶片泵操作。一个或多个附件可以与多个液压装置流体连通，并且可以被构造成在多个液压装置中的一个或多个作为叶片泵操作时接收从多个液压装置中的一个或多个泵送的液压流体。

Description

具有多种操作模式的液压-机械传动
优先权声明
本申请要求于2015年1月19日提交的美国临时专利申请62/104,975号的优先权权益，该专利申请的全部内容在此通过引用并入本文。
技术领域
本专利申请整体涉及液压装置，更具体地涉及可以作为转矩联接器和相关系统操作的静液压装置。
背景技术
旋转联接器用于车辆、工业机器和船用应用中以传送旋转机械动力。例如，旋转联接器已被作为机械离合器的替代用于汽车变速器中。旋转联接器的使用还广泛应用于需要变速操作和控制启动而不具有动力传输系统的冲击载荷的应用中。
发明内容
公开了可以使用多个液压装置的各种系统和方法，每一个液压装置被构造成可作为流体静力联接器和叶片泵操作。多个液压装置可以允许这些系统以各种操作模式操作，包括能够同时进行车辆驱动和液压驱动操作的混合模式(例如，在驾驶车辆前进时操作铲斗)。在另外的示例中，多个液压装置可以与其他车辆附件一起使用，使得车辆可以以多种操作模式操作，包括串列转矩放大轮驱动模式、串列稳态轮驱动模式、串列叶片泵送模式、再生能量存储模式和再生能量施加模式。在一些情况下，与车辆系统一起使用的附件可以包括液压泵电动机、蓄能器和液压操作的各种车辆辅助系统。另外的示例考虑到包括例如多个液压装置、多个附件和变速器的系统的流体连通内部可以被以金刚石或类似金刚石的碳涂覆。这可以允许系统使用更环保的液压流体，例如乙二醇。
在此所使用的术语“车辆”实际上是指所有类型的车辆，例如土方机械(例如，轮式装载机、小型装载机、反铲车、自卸车、起重车、转运混合器等)、废物回收车辆、船用车辆、工业设备(例如，农业设备)、个人车辆、公共交通车辆和商业道路车辆(例如，重型公路卡车、半卡车等)。
本发明人已经认识到，当受到高转矩和低的或不移动的速度时，例如当反向铲向前驱动并使用其铲斗分解成一堆材料时，传统的转矩转换器滑动。滑动会浪费能量，从而降低效率并产生高热量。传统的静液压驱动器被设计为在作为泵操作时提供最小排量，而在作为电动机操作时提供最大排量。同样，这种操作特性可以具有非常低的效率。鉴于这些问题，本发明人已经认识到可以提高效率的各种车辆系统。具体地，本发明人已经认识到可以使用过量的能量用于液压功能和/或储存能量以供稍后使用/动力再生的车辆系统。系统提供的效率提高可以允许使用较低额定功率的发动机。通过控制发动机的转矩要求，发动机管理系统可以具有更好的提供燃料效率的机会，并且可以减少燃料的使用和排放。本发明人还认识到，使用每一个都能够作为叶片泵或转矩联接器的多个液压装置允许串列系统操作，例如可提高效率、降低燃料使用以及排放的混合泵送和驱动。
为了进一步说明在此公开的系统和/或方法，提供以下非限制性示例：
在示例1中，车辆系统可以包括至少一个输入轴、至少一个输出轴、多个液压装置和一个或多个附件。多个液压装置可以被构造成在第一操作模式下可作为叶片泵操作，并且可以被构造成在第二操作中可作为液压联接器操作以将至少一个输入轴与至少一个输出轴连接。多个液压装置可以同时作为液压联接器和叶片泵操作。一个或多个附件可以与多个液压装置流体连通，并且可以被构造成当多个液压装置中的一个或多个作为叶片泵操作时接收从多个液压装置中的一个或多个泵送的液压流体。
在示例2中，示例1的车辆系统，其中一个或多个附件可以包括液压泵电动机、蓄能器和一个或多个辅助系统中的一个或多个。
在示例3中，示例2的车辆系统，其中液压泵电动机可以连接到至少一个输出轴，液压泵电动机可以包括与多个液压联接器流体连通的泵电动机入口，泵电动机可以被构造成从液压联接器中的一个或多个或者从一个或多个附件中的另一个接收流体以推进输出轴。
在示例4中，示例1至3的任何一个或任何组合的车辆系统，其中多个液压装置中的至少一个和一个或多个附件的流体连通内部可以被以金刚石或类似金刚石的碳涂覆。
在示例5中，示例4的车辆系统，其中流体连通内部可以包括多个液压装置中的每一个的滚柱轴承，并且其中液压流体可以包括乙二醇。
在示例6中，示例1至5的任何一个或任何组合的车辆系统可以进一步包括可操作以根据多个车辆操作参数来控制系统操作模式的控制器。
在示例7中，示例6的车辆系统，其中系统操作模式可以包括独立地操作多个液压装置中的每一个，使得液压装置中的至少一个作为液压联接器操作，并且使得液压装置中的至少一个同时作为叶片泵操作。
在示例8中，示例6的车辆系统，其中系统操作模式可以包括同时与液压联接器或叶片泵一起操作多个液压装置。
在示例9中，示例6的车辆系统，其中系统操作模式可以包括以串列转矩放大轮驱动模式、串列稳态轮驱动模式、串列叶片泵送模式、再生能量存储模式、再生能量施加模式和串列轮驱动和叶片泵送模式中的一个或多个模式控制多个液压装置和一个或多个附件。
在示例10中，示例1至9的任一个或任何组合的车辆系统，其中多个液压装置可以串联布置。
在示例11中，示例1至9中的任一个或任何组合的车辆系统，其中液压装置可以并联布置，并且至少一个输出轴可以包括多个输出轴，并且所述车辆系统可以还包括：输出齿轮组件，所述输出齿轮组件的每一个输出齿轮连接到多个输出轴中的一个；和离合器和制动组件，所述离合器和制动组件设置在多个液压装置中的每一个和每一个输出齿轮之间，每一个离合器和制动组件被构造成将相关联的输出齿轮与相关联的液压装置隔离，以允许相关联的液压装置作为叶片泵中的一个操作。
在示例12中，一种方法可以包括：提供用于车辆的多个液压装置，每一个液压装置被构造为可作为液压联接器和叶片泵操作；和根据多个车辆操作参数，控制多个液压装置与液压联接器或叶片泵一起操作或者控制每一个液压装置以独立地操作，使得液压装置中的至少一个作为液压联接器操作，并且液压装置中的至少一个作为叶片泵操作。
在示例13中，示例12的方法可以包括将液压流体从多个液压装置泵送到一个或多个附件。
在示例14中，示例13的方法可以包括控制多个液压装置和一个或多个附件以在多个操作模式下操作，所述多个操作模式包括串列转矩放大轮驱动模式、串列稳态轮驱动模式、串列叶片泵送模式、再生能量存储模式、再生能量施加模式以及串列轮驱动和叶片泵送模式中的两个或更多个。
在示例15中，车辆系统可以包括连接到至少一个输入轴的转矩产生器、连接到至少一个输出轴的变速器、多个液压装置和多个附件。多个液压装置可以设置在转矩产生器和变速器之间。多个液压装置可以被构造成在第一操作模式下可作为叶片泵操作，并且可以被构造成在第二操作模式下可作为液压联接器操作以将至少一个输入轴与至少一个输出轴相连接。多个液压装置可以被构造用于在多个系统操作模式下进行串列操作。多个附件可以与多个液压装置流体连通，并且可以被构造为当多个液压装置中的一个或多个作为叶片泵操作时接收从多个液压装置中的一个或多个泵送的液压流体。多个附件可以被构造用于在多个操作模式下与液压装置一起操作。
在示例16中，示例15的车辆系统，其中用于液压装置和多个附件的多个系统操作模式可以包括串列转矩放大轮驱动模式、串列稳态轮驱动模式、串列叶片泵送模式、再生能量存储模式、再生能量施加模式和串列轮驱动以及叶片泵送模式中的一个或多个。
在示例17中，示例15至16中的任一个或任何组合的车辆系统，其中多个液压装置、多个附件和变速器中的至少一个的流体连通内部可以被以金刚石或类似金刚石的碳涂覆。
在示例18中，示例17的车辆系统，其中流体连通内部可以包括多个液压装置中的每一个的滚柱轴承和变速器的齿圈的内表面，并且其中液压流体包括乙二醇。
在示例19中，示例15至18中的任一个或任何组合的车辆系统，其中多个系统操作模式中的串列操作可以包括独立地操作多个液压装置中的每一个，使得液压装置中的至少一个作为液压联接器操作，并且液压装置中的至少一个同时作为叶片泵操作。
在示例20中，示例15至18中的任一个的车辆系统，其中在多个系统操作模式中的串列操作可以包括同时将多个液压装置与液压联接器或叶片泵一起操作。
在示例21中，示例15至20中的任一个或任何组合的车辆系统，其中多个液压装置可以串联布置。
在示例22中，示例15至20中的任一个或任何组合的车辆系统，其中液压装置可以并联布置，并且所述至少一个输出轴可以包括多个输出轴，并且所述系统可以还包括：输出齿轮组件，所述输出齿轮组件的每一个输出齿轮连接到至少一个输出轴中的一个；和离合器和制动组件，所述离合器和制动组件设置在多个液压装置中的每一个和每一个输出齿轮之间，每个离合器和制动组件被构造成将相关联的输出齿轮与相关联的液压装置隔离，以允许相关联的液压装置作为叶片泵中的一个操作。
在示例23中，示例1-22的任何一个或任何组合的系统和/或方法可以可选地被构造成使得所列出的所有元件或选项可以使用或选择。
本装置、系统和方法的这些和其他示例和特征将在以下详细说明中部分地阐述。本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。本发明并不旨在提供本发明的排他性或全面性。包括详细说明以提供有关本专利申请的进一步信息。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以在不同的视图中描述相同的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似部件的不同实例。附图通过举例而不是限制的方式大致示出本文中讨论的各种实施例。
图1是根据本申请的一个示例的包括具有多个液压装置的车辆系统的车辆的示意图；
图2是根据本申请的一个示例的包括串联布置的多个液压装置的车辆系统的示意图；
图2A是根据本申请的一个示例的多个液压装置的串联布置的横截面图；
图3是根据本申请的一个示例的包括并联布置的多个液压装置的车辆系统的示意图；
图4是根据本申请的一个示例的以串列的转矩放大轮驱动模式操作的车辆系统的示意图；
图5是根据本申请的一个示例的以再生能量存储模式操作的车辆系统的示意图；
图6是根据本申请的一个示例的以再生能量施加模式操作的车辆系统的示意图；
图7是根据本申请的一个示例的以串列的轮驱动和叶片泵送模式操作的车辆系统的示意图；以及
图8是根据本申请的一个示例的以串列的叶片泵送模式操作的车辆系统的示意图。
具体实施方式
本申请涉及可以使用多个液压装置的车辆系统，每一个所述液压装置被构造成可作为液压联接器和作为叶片泵操作。根据一个示例，该系统可以包括至少一个输入轴、至少一个输出轴、多个液压装置和一个或多个附件。多个液压装置可以被构造成在第一操作模式下可作为叶片泵操作，并且可以被构造成在第二操作模式下可作为液压联接器操作以将至少一个输入轴与至少一个输出轴相连接。多个液压装置可以作为液压联接器和叶片泵同时操作。一个或多个附件可以与多个液压装置流体连通，并且可以被构造成在作为叶片泵操作时接收从多个液压装置中的一个或多个泵送的液压流体。根据另外的示例，转矩产生器可以连接到至少一个输入轴，并且传动装置可以连接到至少一个输出轴。另外的实例可以包括一个或多个附件，所述附件包括被构造用于与多个操作模式中的液压装置一起操作的多个附件。
根据另一个示例，公开了一种方法，所述方法可以包括：为车辆提供多个液压装置，每个液压装置都被构造成可作为液压联接器和叶片泵操作；和控制多个液压装置与液压联接器或叶片泵一起操作，或者控制每一个液压装置独立地操作，使得根据多个车辆操作参数，所述液压装置中的至少一个作为液压联接器槽作且所述液压装置中的至少一个作为叶片泵操作。
可以使用在此参照附图未具体讨论的其他示例。所公开的车辆系统可应用于各种类型的车辆，例如运土设备(例如，轮式装载机、小型装载机、反铲车、自动倾卸车、起重车、运送搅合机等)、废物回收车辆、船用车辆、工业设备(例如，农业设备)、个人车辆、公共交通车辆和商用道路车辆(例如，重型公路卡车、半卡车等)。
图1示出车辆上的系统10的高度示意图。如后面所述，系统10可以包括转矩源12、输入轴13、多个液压装置14、输出轴15、多个附件16、控制器18、变速器20和传动系22。多个附件16可以包括泵电动机24和一个或多个输出轴26。
图1的图示呈现一种可能的结构(例如，在变速器20之前设置有多个液压装置14以及具有与变速器20连接的输出轴15(包括轴26))，其他结构也是可以的。转矩源12可以包括任何来源，包括但不限于发动机、飞轮、电动机等。转矩源12连接到用于多个液压装置14的一个或多个输入轴13。转矩源12将转矩/动力输出到多个液压装置14，所述转矩/动力可以选择性地通过一个或多个输出轴15被传送到变速器20或另一个传动系22系统。虽然图1中未示出，但液压装置14可以由(多个)导频信号、(多个)阀等智能地控制，以选择性地传送动力/转矩或者利用动力/转矩用于将液压流体泵送到多个车辆附件16。控制器18(例如，车辆ECU)可以被配置为与系统10和车辆的各种系统和部件进行通信，并且可以操作以根据多个车辆操作参数(例如，减速度、加速度、车辆速度、期望或需要操作包括液压动力系统的各种辅助系统等)来控制系统操作模式(如参照图4-8所示和讨论)。
如随后将进一步所详细讨论，多个液压装置14每一个可以被构造为可作为液压联接器和叶片泵操作，并且可以被控制以仅提供连接、连接且叶片泵送、仅泵送等的方式操作。因此，多个液压装置14中的每一个连接到输入轴13和输出轴15。另外，图1示出多个液压装置14与多个附件16流体连通的一个示例。图1示出附件16、通过输出轴26连接到变速器20的泵电动机24中的一个。根据另外的示例，多个附件16可以包括例如蓄能器和/或一个或多个辅助系统(例如，用于冷却风扇驱动器的系统、卸料箱、动力转向、压缩机系统、交流发电机系统、制动系统、灭火系统、液压设备相关的系统等)。
在一个示例中，泵电动机24可以包括数字控制的活塞泵。泵电动机24可以通过各种方法来控制，包括但不限于电子方法、压力补偿方法、杠杆方法或数字方法。泵电动机24通过输出轴26(轴15的一部分)连接到变速器20，并且可以从变速器20接收转矩或将转矩施加到变速器20。根据一个示例，液压泵电动机24可以包括与液压装置14中的一个或多个的排放压力流体连通的端口。根据系统操作的一种模式，泵电动机24可以在排放压力下从液压装置14中的一个或多个接收液压流体以推进变速器20。在这种情况下，泵电动机24在这种情况下可以被轻微地或完全地冲击；因为可以具有小的入口压力，所以冲程的程度是无关紧要的。随后将讨论关于泵电动机24的附加操作和系统操作模式的更多细节。
根据一个示例，多个液压装置14中的每一个可以包括如美国申请13/510,643号(公开号：20130067899A1)中所述的流体静力矩转换器/叶片泵，该申请的整个说明书在此引入本文作为参考。作为叶片泵的液压装置的操作和结构在以下申请中进一步说明：2007年6月1日提交的名称为“Van Pump for Pumping Hydraulic Fluid”的国际申请PCT/AU2007/000772号，公开号WO/2007/140514；2006年5月12日提交的名称为“Improved VanePump”的国际申请PCT/AU2006/000623号，公开号WO/2006/119574；和2004年7月15日提交的名称为“A Hydraulic Machine”的国际申请PCT/AU2004/00951号，公开号WO/2005/005782，所述申请的全部说明书在此整体引入本文作为参考。
通常，多个液压装置14中的每一个可以具有主体和构造成相对于主体运动的至少一个第一叶片。每一个液压装置都可以适于将第一叶片保持在缩回的叶片操作模式，并且在叶片伸出操作模式下释放第一叶片，其中第一叶片伸出以与主体相接触以在第一叶片相对于主体移动时以液压方式操作流体。如果输出轴15不固定或具有足够的阻力来连接，则输入轴13和输出轴15可以连结以叶片伸出操作模式(即，液压装置作为液压联接器)一起旋转。在其他操作模式下，例如第一操作模式，如果输出轴15是固定的或者没有产生足够的阻力以完全连结，则输入轴13和输出轴15在叶片伸出操作模式下可以相对于彼此自由旋转(即，液压装置作为叶片泵操作)。
根据图1的示例，液压装置14中的一个或多个可以作为液压泵操作，并且因此作为用于车辆的液压系统的部件操作。可以使用阀、排出阀、部件等的各种智能控制(电子、压力补偿、杠杆和/或数字方式)来控制液压流体来往于多个附件16和多个液压装置14的方向和量。本系统的益处在于精确控制。例如，通过调节压力释放设置而影响的可编程转矩设置会导致预定的失速点。这样的可编程失速点可以通过将安全阀设置与远程常规的倍增溢流阀相关联来固定或远程设置。精确控制的另一个益处可以通过改变安全阀设置来匹配期望的最大转矩来控制加速或减速。在这样的实施例中，启动和停止转矩可以被减小以限制可能损坏机械的高峰值转矩水平。
根据另外的示例，控制器18可以作为远程压力控制来操作。在一些示例中，远程压力控制连接到平衡活塞的一侧，其中泵输出与平衡活塞的相对侧流体连通。平衡活塞用于控制液压装置是否可以泵送液压流体。例如，如果远程压力控制被设定为压力，则平衡活塞允许联接排放压力升高，直到装置排出压力高于所述压力为止，从而移动平衡活塞以克服远程压力控制压力。当平衡活塞移动时，所述平衡活塞能进行装置排出以排放到例如储罐中。以这种方式，通过远程压力控制信号可远程控制传送的最大转矩。在一些示例中，除了在输入轴13和输出轴15之间的转矩差异超过预定阈值的任何情况下允许液压流体泵送的主安全阀之外还使用远程压力控制。
图2示出与之前讨论的系统10(图1)的结构和布置类似的系统110，但是具有串联布置的多个液压装置114。特别地，系统110可以包括输入轴113、多个液压装置114、输出轴115、中间轴117、多个附件16、变速器20和传动系22。多个附件16可以包括如前所述的泵电动机24和输出轴26。
先前已经关于系统10(图1)讨论了系统110的许多部件的操作和结构，因此将不再详细讨论。输入轴113可以连接到转矩源(未示出)并连接到第一液压装置114a。中间轴117可以将第一液压装置114a连接到多个液压装置114中的至少第二液压装置114b。来自多个液压装置114的输出轴115可以连接到变速器20和传动系22的其余部分。虽然参照图2的示例中的两个液压装置114a和114b进行了说明，但在其他示例中应当注意的是三个或更多个液压装置可以与系统一起使用。
如前所述，多个液压装置114可以与多个附件16流体连通。附件16中的一个可以包括如前所述具有连接到变速器20的输出轴26(输出轴115的一部分)的泵电动机24。虽然图2示出了连接到输出轴115的泵电动机24，但是在其他示例中，泵电动机24和输出轴26可以连接到变速器20而不连接到输出轴115。
在图2的示例中，第一液压装置114a被示出为通过中间轴117连接到第二液压装置114b。然而，在其他示例中，也可以使用离合器或类似装置来将第一液压装置114a与第二液压装置114b(或随后的附加装置)分离，使得多个液压装置114中的一个或多个可以用作叶片泵，而多个液压装置114中的一个或多个可以用作转矩联接装置。
图2A示出根据一个示例的多个液压装置114的横截面。根据图2A的示例，中间轴117可以包括将第一液压装置114a连接到第二液压装置114b的罩壳体。输入轴113可以包括驱动第一液压装置114a和第二液压装置114b的贯通轴。在图2A中，第一液压装置114a和第二液压装置114b包括泵供给端口150a和150b，所述供给端口允许供应液压流体以用于转矩放大和/或其他液压功能。如所讨论的，多个液压装置114可以被控制为一起共同工作(例如，泵送)，或者可以以不同的方式(例如，联接和传递转矩和泵)进行控制。图2A的示例还示出如关于图1的示例所讨论的用于远程压力控制的端口152。
在一个示例中，多个液压装置和/或多个附件中的至少一个的流体连通内部可以以金刚石或类似金刚石的碳涂覆。根据其他示例，流体连通内部包括多个液压装置中的每一个的滚柱轴承和/或变速器的齿圈的内表面。金刚石或类似金刚石的碳涂层可以包括如美国专利8,691,063B2中所记载的涂层，该美国专利的全部说明书在此通过引用并入本文。使用金刚石或类似金刚石的涂层可以减少或防止钢壳体和与液压流体流体连通的其他钢构件的腐蚀。因此，金刚石或类似金刚石的碳涂层可以允许使用环境友好的液压流体，例如乙二醇，否则可能太腐蚀。
图3示出在结构上类似于先前讨论的系统10(图1)的系统210，但是具有并联布置的多个液压装置214。系统210可以包括输入轴213、输出轴215、多个附件16、变速器20和传动系22。多个附件16可以包括泵电动机24和一个或多个输出轴26。图3的系统还包括驱动器240以及离合器和制动器组件242a和242b。
先前已经关于系统10(图1)讨论了系统210的许多部件的操作和结构，因此将不再更详细地讨论。驱动器240可以设置在输入轴213和转矩源(未示出)之间。根据各种示例，驱动器240可以包括例如行星齿轮组件或来自发动机罩壳体的多输出驱动器。
输入轴213中的每一个都可以连接到驱动器240和多个液压装置214中的一个。输出轴215中的每一个从多个液压装置214延伸，并且可以连接到变速器20和传动系22的其余部分。虽然在图3的示例中参考两个液压装置214a和214b进行说明，但是在其他示例中应当注意的是三个或更多个液压装置可以与系统一起使用。
液压装置214可以如前所述和示出的那样与多个附件16流体连通。附件16中的一个可以包括泵电动机24和输出轴26(轴215的一部分)，所述输出轴如前所述连接到变速器20。虽然图3的示例示出连接到输出轴215(和包括输出轴215的输出轴26)中的一个的泵电动机24，但在其他示例中也可以使用连接到两个或更多个输出轴的多个泵电动机。在另外的示例中，泵电动机可以连接到变速器20而不连接到输出轴215。
应当注意的是驱动器240可以允许第一液压装置214a以不同的速率操作，从而允许不同速率的泵送和/或转矩传递。如图3的示例中所示，一个离合器和制动组件242a和/或242b可以连接到输出轴215，并且可以被控制成将多个液压装置214中的相应一个与来自变速器20的转矩传递隔离。这允许输出轴215被锁定，并且多个液压装置214中的一个或多个如前所述作为叶片泵操作，以将液压流体泵送到多个附件16。
图4示出以串联转矩放大轮驱动模式操作的车辆系统210。车辆系统210包括关于图3讨论的上述部件。
图4提供了一个示例，其中系统操作模式包括同时与液压联接器一起操作多个液压装置214。更具体地，系统210包括泵电动机24，所述泵电动机可以在处于车辆操作的驾驶模式下作为转矩放大器操作。所示的操作模式与稳态驱动状态相关。到输入轴213的转矩通过用作液压联接器的多个液压装置214很少或没有损失地传送到输出轴215。液压联接器有效地作为机械轴工作。
为了达到图4的稳定状态，可以进行多个操作。例如，当选择变速器20的第一齿轮时，多个液压装置214可以由控制器18控制，使得每一个装置释放工作表面，例如叶片，使得每个液压装置都用作叶片泵以抵抗液压流体进行泵送。在阀被调节的情况下，液压装置开始将流体泵送到泵电动机24。泵电动机24逐渐接收液压流体和冲程以开始移动传动系22(例如，车轮箱驱动组件)。当车辆开始移动时，需要更大的速度，并且可变电动机被控制成减少位移、减小转矩和增加速度。在达到稳定状态后，如果需要提高转矩(例如，如果联接器中的压力产生转矩不超过车轮驱动的所需转矩)，则控制器18可以控制系统在超过发动机通过作为联接器的液压装置传送的转矩时通过泵电动机24再次引入液压电动机转矩。虽然图4中未示出，多个液压装置214中的一个或多个还可以根据需要将液压流体引导到蓄能器或附加辅助系统。
在一些示例中，在达到稳态驱动模式之后，可以使用阀(未示出)或其他流量控制装置和/或技术来阻止多个液压装置214的泵送。多个液压装置除了任何泄漏之外基本上都可以锁定，并且泵电动机24断开。在这种模式下，输入轴213被锁定到输出轴215，从而被锁定到变速器20，并且液压系统的低效率被大大降低或消除。
应当注意的是使用具有所公开的系统的多个液压装置可以具有以下示例性益处：1)更大的速率以及更大的可变性范围的转矩传递、加速度、减速度范围；2)更大的多功能性以满足额外的操作需求(例如，如果在稳定状态(或在此之前)需要少于所有多个液压装置作为液压联接器操作，则多个液压装置中的一个或多个可以作为叶片泵操作以将液压流体提供到多个附件中的一个或多个)；3)泵送到多个附件的液压流体的更高的速率和系统通用性。该系统的其他优点可以包括降低变速器20所经历的峰值瞬时力、降低液压噪声、提高燃料效率、减少排放等。
图5示出根据一个示例的在车辆的制动期间可能发生的再生能量存储模式中的系统210。在该模式期间，转矩源(未示出)可以处于空档或空闲操作模式。根据图5的示例，液压装置214可以处于叶片泵送操作模式，但是每个液压装置的出口如阀260所示被阻挡。离合器和制动组件242a中的一个可以接合，而另一个(242b)没有接合使得一个轴215被隔离。因此，驱动转矩(用箭头示出)通过变速器20沿着输出轴26被从传动系22传送到泵电动机24。根据图5的示例，控制器18通过压力设定和泵排量控制制动力。泵电动机24被调到泵送模式，以将车辆减速期间加压的流体引导到蓄能器262中。如果蓄能器262已满，则泵电动机24可以用于将流体泵送到附件或安全阀(未示出)。可选地，泵电动机24可以可选地被抽出。在各种示例中，可以使用车轮制动器(未示出)来辅助停止。在一些另外的示例中，液压装置中的一个或多个可以被接合以作为液压联接器操作以允许发动机制动。简而言之，再生能量储存模式允许可变的制动力和动能的存储，否则当车辆减速时会失去动能。转矩反馈驱动泵电动机24，从而向存储系统(例如，蓄能器262)提供加压流。
图6示出再生能量施加模式中的系统210，其可以在各种其他模式期间以及在车辆空闲或空档期间发生。图6示出再生能量应用的各种示例。并非所有这些应用都可以发生在每个车辆上和/或不会同时发生。与前面的示例一样，图6示出液压装置214可以处于叶片泵送操作模式，但是每个液压装置的出口如阀260所示被阻挡。离合器和制动组件242a中的一个可以接合，而另一个(242b)不需要接合。在图示的示例中，存储在蓄能器262中的能量，例如在车辆减速期间存储的能量，用于加速车辆。控制器18可以向待打开的一个或多个流量控制装置(未示出)和行程到电动机模式的泵电动机24发信号以经由通过输出轴26施加的驱动转矩来推进车辆。根据一些示例，多个液压装置可以泵送流体，直到来自流体的阻力达到大小位置，以基本上使液压装置214用作锁定的液压联接器。流体可以通过一个或多个阀(未示出)的控制和调节来达到这种压力。当泵电动机24受到高的推进阻力时，流体可以另外达到这样的压力。
根据所示的实施例，控制器18可以另外控制从蓄能器262到另外的辅助液压系统264的流动，所述辅助液压系统包括需要比来自蓄能器262的液压流体的压力更小的压力的任何车辆液压系统。简而言之，在足够的压力和流量可用于保持行进速度或者如果需要的情况下用于额外的功率时，再生能量施加模式可以允许动力传递到车轮驱动器。再生能源施加模式也可以用于各种液压功能。
图7示出根据一个示例的以串列轮驱动和叶片泵送模式操作的系统210。这种操作模式可以发生在例如当反铲式向前驱动并使用其铲斗来分解成一堆材料时。串列轮驱动和叶片泵送模式包括混合系统操作模式，其包括独立地操作多个液压装置214a和214b中的每一个，使得液压装置中的至少一个作为液压联接器操作，并且液压装置中的至少一个同时作为叶片泵操作。根据所示的示例，离合器和制动组件242a中的一个可以接合，而另一个(242b)不需要接合，从而允许转矩被联接器和/或泵电动机24传递到变速器20。分配给每个功能(驱动或泵送)的液压装置的数量和泵电动机24的操作(作为泵或电动机操作)由控制器18控制，并且可以根据需要进行变化。具体地，控制器18可以控制多个液压装置214和泵电动机24中的压力，以产生用于驱动的传动系22的期望转矩以及使用所述流用于其他液压功能(例如，使用铲斗)。另外，控制器18可以控制过量的能量，使得所述能量被储存在蓄能器262中和/或用于辅助系统264中。简而言之，多个液压装置214(驱动和流体动力)的混合功能提供改进的系统通用性。多个液压装置214可以保持用于牵引力的最大转矩，而传统的转矩转换器将会经历滑动，而不会浪费动力。控制器18可以确保满足传动系轮驱动器的转矩要求，并且实现其他液压操作(例如，提升)。
图8示出根据一个示例的以串列叶片泵送模式操作的系统210。例如，当车辆处于静止(空转或空档位置)时，可能出现这种模式。泵电动机24可以如阀270所示被隔离(不打开)，并且不需要使用。根据所示的示例，所有离合器和制动组件242a和242b可以被控制为将多个液压装置214与变速器20隔离。这允许输出轴215(包括输出轴26)被锁定，并且多个液压装置214如前所述作为叶片泵操作以将液压流体泵送到多个附件16。控制器18可以控制多个液压装置214中的哪一个在操作以及哪个附件16接收液压流体。根据所示的示例，附加的加压液压流体可以存储在蓄能器262中供以后使用。
虽然系统的具体结构在图1-8中示出并如上具体说明，但是还能想到落入权利要求保护范围内的其他系统设计。例如，所讨论的系统可以以与所示的方式略微不同的方式组合或操作。
上述详细说明包括参照形成详细说明的一部分的附图。所述附图通过示例的方式示出可以实施本发明的具体实施例。这些实施例在本文中也称为“示例”。除了所示出或说明的那些之外，这样的示例可以包括元件。然而，本发明人还考虑仅提供示出或说明的那些元件的示例。此外，本发明人还考虑使用关于特定示例(或其一个或多个方面)或者关于在此所示或说明的其他示例(或其一个或多个方面)的所示或描述的那些元件的任何组合或置换的示例。
在本文献和通过引用并入本文的任何文献之间的使用不一致的情况下，本文中的用法受到控制。在本文中，专利文献中常用的术语“一”或“一个”包括一个或多于一个，而不用考虑“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实例或用途。在本文中，除非另有说明，否则术语“或者”用于指非专用的，或者使得“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”和“A和B”。在本文中，术语“包括”和“其中”用作各自术语“包括”和“其中”的简体英文等效词。此外，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”为开放式的，即包括除了在权利要求中的这个术语之后列出的内容之外的元件的系统、装置、物体、组成、制定或过程仍然被认为落入该权利要求的保护范围内。此外，在下面的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并不意指对其对象施加数字要求。
上述说明旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。例如本领域技术人员在阅读上述说明之后也可以使用其他实施例。提供摘要以允许读者快速确定技术公开的本质。要理解的是上述说明不会用于解释或限制权利要求的保护范围或含义。另外，在上述详细说明中，各种特征可以被分组在一起以简化本公开。这不应被解释为没有主张的公开特征对于任何权利要求都是至关重要的。相反，本发明的主题可以在比特定公开的实施例的所有特征的少的情况下存在。因此，以下权利要求作为示例或实施例被并入详细说明中，其中每一个权利要求独立地作为单独的实施例，并且预期这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的保护范围应该参照所附权利要求以及这些权利要求所授权的等效形式的全部范围来确定。

Claims (22)

1.一种车辆系统，包括：
至少一个输入轴；
至少一个输出轴；
多个液压装置，所述多个液压装置被构造成在第一操作模式下能够作为叶片泵操作，并且被构造成在第二操作中能够作为液压联接器操作以将所述至少一个输入轴与所述至少一个输出轴连接，其中所述多个液压装置能够同时作为所述液压联接器和所述叶片泵操作；和
一个或多个附件，所述一个或多个附件与所述多个液压装置流体连通，并且被构造为在所述多个液压装置中的一个或多个作为所述叶片泵操作时接收从所述多个液压装置中的一个或多个泵送的液压流体。
2.根据权利要求1所述的车辆系统，其中，所述一个或多个附件包括液压泵电动机、蓄能器和一个或多个辅助系统中的一个或多个。
3.根据权利要求2所述的车辆系统，其中，所述液压泵电动机连接到所述至少一个输出轴，所述液压泵电动机包括与所述多个液压联接器流体连通的泵电动机入口，所述泵电动机被构造成从所述液压联接器中的一个或更多个或者从所述一个或多个附件中的另一个接收流体以推进所述输出轴。
4.根据权利要求1所述的车辆系统，其中，所述多个液压装置中的至少一个和一个或多个附件的流体连通内部被以金刚石或类似金刚石的碳涂覆。
5.根据权利要求4所述的车辆系统，其中，所述流体连通内部包括所述多个液压装置中的每一个的滚柱轴承，并且其中所述液压流体包括乙二醇。
6.根据权利要求1所述的车辆系统，还包括：
控制器，所述控制器能够操作以根据多个车辆操作参数来控制系统操作模式。
7.根据权利要求6所述的车辆系统，其中，所述系统操作模式包括独立地操作所述多个液压装置中的每一个，使得所述液压装置中的至少一个作为所述液压联接器操作，并且使得所述液压装置中的至少一个同时作为所述叶片泵操作。
8.根据权利要求6所述的车辆系统，其中，所述系统操作模式包括同时与所述液压联接器或所述叶片泵一起操作所述多个液压装置。
9.根据权利要求6所述的车辆系统，其中，所述系统操作模式包括在串列转矩放大轮驱动模式、串列稳态轮驱动模式、串列叶片泵送模式、再生能量储存模式、再生能量施加模式以及串列轮驱动和叶片泵送模式中的一个或多个模式下控制所述多个液压装置和所述一个或多个附件。
10.根据权利要求1所述的车辆系统，其中，所述多个液压装置串联布置。
11.根据权利要求1所述的车辆系统，其中，所述液压装置并联布置，并且所述至少一个输出轴包括多个输出轴，并且还包括：
输出齿轮组件，所述输出齿轮组件的每一个输出齿轮连接到所述多个输出轴中的一个；和
离合器和制动组件，所述离合器和制动组件设置在所述多个液压装置中的每一个和每一个所述输出齿轮之间，每一个离合器和制动组件被构造成将相关联的输出齿轮与相关联的液压装置隔离，以允许所述相关联的液压装置作为所述叶片泵中的一个操作。
12.一种方法，包括：
提供用于车辆的多个液压装置，每一个所述液压装置被构造成能够作为液压联接器和叶片泵操作；和
根据多个车辆操作参数，控制所述多个液压装置以与所述液压联接器或所述叶片泵一起操作，或者控制所述液压装置中的每一个以独立地操作，使得所述液压装置中的至少一个作为所述液压联接器操作，并且所述液压装置中的至少一个作为所述叶片泵进行操作。
13.根据权利要求12所述的方法，包括：
将来自所述多个液压装置的液压流体泵送到一个或多个附件。
14.根据权利要求13所述的方法，包括：
控制所述多个液压装置和所述一个或多个附件在多个操作模式中操作，所述多个操作模式包括串列转矩放大轮驱动模式、串列稳态轮驱动模式、串列叶片泵送模式、再生能量存储模式、再生能量施加模式以及串列轮驱动和叶片泵送模式中的两个或更多个。
15.一种车辆系统，包括：
转矩产生器，所述转矩产生器连接到至少一个输入轴；
变速器，所述变速器连接到至少一个输出轴；
多个液压装置，所述多个液压装置设置在所述转矩产生器和所述变速器之间，所述多个液压装置被构造成在第一操作模式下能够作为叶片泵操作，并且被构造成在第二操作模式下能够作为液压联接器操作以将所述至少一个输入轴与所述至少一个输出轴相连接，其中所述多个液压装置被构造用于在多个系统操作模式下进行串列操作；和
多个附件，所述多个附件与所述多个液压装置流体连通，并且被构造成在所述多个液压装置中的一个或多个作为所述叶片泵操作时接收从所述多个液压装置中的一个或多个泵送的液压流体，其中所述多个附件被构造用于在所述多个操作模式下与所述液压装置一起操作。
16.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述液压装置和所述多个附件的所述多个系统操作模式包括串列转矩放大轮驱动模式、串列稳态轮驱动模式、串列叶片泵送模式、再生能量储存模式、再生能量施加模式以及串列轮驱动和叶片泵送模式中的一个或多个。
17.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述多个液压装置、所述多个附件和所述变速器中的至少一个的流体连通内部被以金刚石或类似金刚石的碳涂覆。
18.根据权利要求17所述的车辆系统，其中，所述流体连通内部包括所述多个液压装置中的每一个的滚柱轴承和所述变速器的齿圈的内表面，并且其中所述液压流体包括乙二醇。
19.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述多个系统操作模式中的串列操作包括独立地操作所述多个液压装置中的每一个，使得所述液压装置中的至少一个作为所述液压联接器操作，并且所述液压装置中的至少一个同时作为所述叶片泵操作。
20.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述多个系统操作模式中的串列操作包括同时与所述液压联接器或所述叶片泵一起操作所述多个液压装置。
21.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述多个液压装置串联布置。
22.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述液压装置并联布置，并且所述至少一个输出轴包括多个输出轴，并且还包括：
输出齿轮组件，所述输出齿轮组件的每一个输出齿轮连接到所述至少一个输出轴中的一个；和
离合器和制动组件，所述离合器和制动组件设置在所述多个液压装置中的每一个和每一个所述输出齿轮之间，每一个离合器和制动组件被构造成将相关联的输出齿轮与相关联的液压装置隔离，以允许所述相关联的液压装置作为所述叶片泵中的一个操作。
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