CN112135976B - 远程安装的液压控制单元中的集成齿轮泵 - Google Patents

Abstract

液压控制单元包括外壳、蓄能器、齿轮泵组件和马达。外壳包括蓄能器隔室、齿轮泵隔室和连接齿轮泵隔室与蓄能器隔室的流动路径区段，该流动路径区段包括至少供应路径和加压路径。蓄能器隔室中的蓄能器包括将蓄能器隔室分成高压贮存器和低压贮存器的可移动活塞。齿轮泵组件位于齿轮泵隔室中。齿轮泵组件被构造成经由供应路径从低压贮存器抽吸返回流体，并且通过加压路径泵送加压流体以积聚在高压贮存器中。马达组件被连接到外壳的齿轮泵隔室并且被构造成为齿轮泵组件提供动力。

Description

远程安装的液压控制单元中的集成齿轮泵

技术领域

本申请提供了一种在远程安装的液压控制单元中使用的集成齿轮泵。集成齿轮泵可用于诸如在限滑差速器中控制离合器。

背景技术

液压控制单元和液压控制系统遭受渗漏和腐蚀。现有系统具有许多导致流体损失和压力损失的零散连接。零散系统还需要更大的重量和成本以保护零件免受腐蚀，如通过单独的包封。

现有的集成解决方案的问题是尺寸较大。例如，液压控制系统中的现有轴向活塞泵需要较大尺寸以用于往复式轴向活塞及其致动机构。

发明内容

设计出在实现小尺寸总封装的同时使包封冗余最小化的集成解决方案是有益的。这使得材料使用轻量化并且最小化。它还使渗漏路径最小化。

液压控制单元包括外壳、蓄能器、齿轮泵组件和马达。外壳包括蓄能器隔室、齿轮泵隔室和连接齿轮泵隔室与蓄能器隔室的流动路径区段，该流动路径区段包括至少供应路径和加压路径。蓄能器隔室中的蓄能器包括将蓄能器隔室分成高压贮存器和低压贮存器的可移动活塞。齿轮泵组件位于齿轮泵隔室中。齿轮泵组件被构造成经由供应路径从低压贮存器抽吸返回流体，并且通过加压路径泵送加压流体以积聚在高压贮存器中。马达组件连接到外壳的齿轮泵隔室。马达组件被构造成为齿轮泵组件提供动力。

其他目的及优势将在下面的描述中部分阐述，一部分内容将从描述中显而易见，亦或许通过实际操作而获晓。借助于所附权利要求中特别指出的要素和组合，也将实现和达到其优势和目的。

应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，并不是对要求保护的发明的限制。

附图说明

图1是集成液压控制单元的剖视图。

图2至图4是液压控制单元中的流动路径的视图。

图5是包括液压控制单元的液压控制系统的流动路径的示意图。

具体实施方式

现在将详细参考附图中的图解示例。在所有附图中，将尽可能使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。诸如“左”和“右”的方向性附图标记是为了易于参考附图。

本申请提供了液压控制单元(“HCU”)1与用于eLSD(电子控制的限滑差速器)应用的齿轮泵组件600的集成设计。HCU外壳2被设计成容纳齿轮泵组件600，以将齿轮泵组件600集成在HCU 1内。该设计是成本有效的，限制了渗漏，并且还保护了齿轮泵组件600免于暴露于外部元件。

图1和图2是沿相同平面的剖视图。图3是沿示出低压流体通路的平面的剖视图。图4是沿示出高压流体通路的平面的剖视图。设备路径71提供通向和来自液压控制设备D的充气室的流体流充气室通路。液压控制回路在图5中示意性地示出，并且可包括从阀隔室701到设备D的各种出口和通路选项，并且设备路径71可包括诸如管材、钻孔、铸件等。

液压控制单元1可包括作为集成单元的外壳2、蓄能器200、齿轮泵组件600和马达组件3。集成单元使流体渗漏最小化并且使空间节省最大化。

外壳2可包括蓄能器隔室22、齿轮泵隔室24和连接齿轮泵隔室24与蓄能器隔室20的流动路径区段22。外壳可包括诸如安装凸耳87、用于贮存器通气86的通气孔89和用于接收安装螺栓32的固定点88等。外壳可以是一体成形件，如通过浇注、模制、印刷等等。钻孔或工具加工等可用于形成隔室和路径，视情况而定。

流动路径区段22在外壳2内形成。至少供应路径51和加压路径52形成于流动路径区段22中。流动路径区段22中的附加构造可包括连接至加压路径52的控制流动路径53和连接至供应路径51的返回流动路径54。控制流动路径53连接至流动路径区段22中的加压路径52。控制流动路径53被连接以向三通阀70供应加压流体。返回流动路径54连接至流动路径区段22中的供应路径51。返回流动路径54被连接以接收通过三通阀70返回的流体。控制流动路径53和返回流动路径54相对于供应路径51和加压路径52的布局使流动路径区段22中的空间效率最大化。供应路径51与返回流动路径54的交点以及控制流动路径53与加压路径52的交点有助于该空间效率。

流动路径区段22中的附加特征可包括任选的单向阀63，以捕集积聚区231中的加压流体并防止通过齿轮泵组件600向后渗漏。可形成插塞区530和541以将插塞分别接收到控制流动路径53和返回流动路径54的插塞端部。压盖610、620可形成在供应路径51和加压路径52的端部处以接收O形环61、62或其他密封结构或层，以抵靠齿轮泵组件600形成供应路径51和加压路径52的不透流体的密封。

蓄能器200位于外壳2的蓄能器隔室20中。蓄能器200包括将蓄能器隔室20分成高压贮存器23和低压贮存器21的可移动活塞201。可移动活塞201中可包括过压阀85。密封件诸如刮片式密封件、方形密封件或O形环的压盖可包括在可移动活塞201的周边上，以将高压贮存器23与低压贮存器21密封隔离。活动活塞201的密封件可直接邻接高压贮存器23的内壁，或者护套84可被插入以邻接护套84外侧上的高压贮存器23的周边并容纳和密封护套84内部上的活动活塞201。

当加压流体积聚在积聚区231中时，可移动活塞201通过高压移动。可在活动活塞201中形成凹槽以接收加压流体并克服静摩擦。贮存器封盖81可被连接以密封蓄能器隔室20。至少一个弹簧82可抵靠贮存器封盖81偏置以偏置可移动活塞201，从而使高压贮存器23中的积聚区231塌缩。以这种方式偏置可移动活塞201可包括贮存器封盖和可移动活塞201上的导向柱以用于引导至少一个弹簧82的端部。两个弹簧可一个布置在另一个内部，并且可包括不同的节距和线径。限制器83可设置在内弹簧内以限制可移动活塞201的行进。

齿轮泵组件600被嵌入组装到齿轮泵隔室24中。这将齿轮泵组件600与腐蚀隔离并限制从液压控制回路渗漏出来。外壳2可具有高耐腐蚀性，而齿轮泵组件外壳620具有较轻的材料或相对较小的耐腐蚀性。齿轮泵组件600如图2中的箭头所示被构造成经由供应路径51从低压贮存器21抽吸返回流体，并且通过加压路径52泵送加压流体以积聚在高压贮存器23的积聚区231中。

齿轮泵组件600包括一个或多个可旋转齿轮602。一个或多个可旋转齿轮可安装在设置在齿轮泵组件外壳620内的可旋转轴612上。轴安装件613可设置在齿轮泵组件外壳620的顶盖中，以引导可旋转轴612并接收来自马达的旋转力。轴安装件613可突出穿过齿轮泵组件外壳的顶盖。可包括附加插塞以形成内部隔室，诸如用于被泵送流体的入口区域601和出口区域603。这些内部隔室可为阶梯式的或被成形以用于流动和压力控制。齿轮泵组件600可将入口区域601连接到供应路径51，并且可将出口区域603连接到加压路径52。一个或多个可旋转齿轮602泵送来自入口区域601的返回流体以在出口区域603中变成加压流体。

齿轮泵组件外壳620的顶盖中的轴安装件613可与流体保持内部隔室外部的定位颈部611对准。定位颈部611可有助于相对于轴安装件613定位联接器头部422。凹凸联接布置结构、舌榫联接布置结构、按扣或夹具联接布置结构等可用于将联接器头部422连接到轴安装件613。

马达组件3连接到外壳2的齿轮泵隔室24。马达组件被构造成为齿轮泵组件600提供动力。马达组件3包括用于为联接器42的旋转提供动力的动力组件40。联接器42包括驱动轴421和联接器头部421，该联接器头部连接以驱动齿轮泵组件600的一个或多个齿轮602。

为使图片清楚起见，省略了马达组件3的一些标准方面，包括用于在马达外壳41内形成转子和定子的线圈组件。可旋转杯44被示出为围绕驱动轴421，可旋转杯44界定转子和定子组件的区域。

马达组件3可包括有效动力部分40和包括表面板组件30的定位部分。当联接器42从有效动力部分40突出需要稳定和保护元件的距离时，可包括表面板组件30。由表面板组件30形成的定位部分为轴安装件613提供空间以从齿轮泵组件600突出，并且为联接器头部422提供空间以连接到轴安装件613，而不侵入马达组件的有效动力部分40中。安装板46可被包括在有效动力部分40的末端上以相对于表面板组件30来定位它。穿过表面板主体31并进入外壳2的安装区88的联接螺栓32可相对于齿轮泵组件600定位表面板组件30。附加螺栓可将有效动力部分40固定到表面板主体31。可使用除螺栓之外的固定装置，诸如夹子、夹具、焊接件、环氧树脂、涂层等等。包括表面板组件30的马达组件3的结构相对于齿轮泵组件600定位联接器42。当有效动力部分40被设计成具有集成定位部分时，可省略表面板组件30。可缩短联接器42的长度以有利于定位部分的此类集成。

如上所述，齿轮泵组件600组装在液压控制单元1内部以防止腐蚀和渗漏。为了进一步促进渗漏保护，供应路径51可经由第一密封件61密封到齿轮泵组件600。加压路径52可经由第二密封件62密封到齿轮泵组件600。可确保从供应路径51到入口区域601以及从出口区域603到加压路径52的不透流体的传送。通过使用马达组件3将齿轮泵组件600密封在齿轮泵隔室24内来实现进一步的不透流体的密封。马达组件3可用密封剂层64、65或用密封件或垫圈布置结构连接到齿轮泵隔室。

液压控制单元的外壳2还包括阀毂7，该阀毂包括连接到流动路径区段22的阀隔室701。阀隔室701可被构造成安置三通阀70。虽然在图5中示出了两位三通阀，但是本公开不仅限于所描绘的布置结构，因为许多等同物是可互换的并且存在于本领域中。三通阀70可由例如功率器件P控制，诸如作用于阀芯上的螺线管。存在许多替代形式，使得机械或机电替代品在普通技术范围内以替代三通阀70。在第一位置中，三通阀允许加压流体流出积聚区231并流到下游设备D。在第二位置中，三通阀允许返回流体流回到低压贮存器21。三通阀上可包括另一位置以将流体保持在下游设备中，如通过阻塞控制流动路径53和返回流动路径54两者。

阀隔室701中的三通阀70连接到设备路径71从而以液压方式控制下游设备D。例如，可移动充气室中的活塞以通过三通阀70供应加压流体来激活下游设备，诸如离合器套件。三通阀能够被控制为从控制流动路径53接收加压流体，并且经由设备路径71将加压流体引导至液压控制设备。三通阀还能够被控制为从液压控制设备D接收返回流体并将返回流体引导至返回流动路径54。同一设备路径71可向下游设备供应加压流体并且可减轻加压流体以用于停用下游设备。

为了向齿轮泵组件600的入口区域601进料，低压流体贮存器21在蓄能器200的可移动活塞201后面形成在外壳2的弹簧端中。由外壳2构成的蓄能器壳体可包括从低压流体贮存器21到用于接收齿轮泵组件600的凹坑(齿轮泵隔室24)的第一低压流体通路(供应路径51)。齿轮泵组件600的入口区域601的入口端口可与出口区域603的出口端口齐平。附加低压流体通路(返回路径54)可被包括在第一低压流体通路(供应路径51)与将流体引导至液压控制的下游设备D的可致动(可控)的三通阀之间。差速器的充气室是液压控制的下游设备D的示例。离合器充气室可包括液压控制的下游设备D的一个方面。限滑差速器可通过控制提供给充气室的压力来控制其滑动。

为了对充气室加压，齿轮泵组件600从由低压贮存器21构成的蓄能器200的弹簧端抽吸流体，然后齿轮泵组件600将流体输出到由形成高压贮存器的积聚区231构成的蓄能器200的活塞端部。止回球阀或其他止回阀特征结构可包括在第一高压流体通路中。由控制流动路径53构成的第二高压流体通路可将第一高压流体通路连接至用于连接至充气室的三通阀。传感器可被包括以跟踪第二高压流体通路中的流体的压力、温度或其他特性，即使通过穿过三通阀也是如此。控制设备可被包括以在低压流体通路和高压流体通路之间致动三通阀，其中三通阀的第三通路连接至通向充气室的充气室通路。

通过思考说明书和实践本文所公开的示例，其他实施方式对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。

Claims (21)

1.一种液压控制单元，所述液压控制单元包括：

外壳，所述外壳包括蓄能器隔室、齿轮泵隔室和连接所述齿轮泵隔室与所述蓄能器隔室的流动路径区段，所述流动路径区段包括至少供应路径和与所述供应路径平行的加压路径；

蓄能器，所述蓄能器位于所述蓄能器隔室中，所述蓄能器包括将所述蓄能器隔室分成高压贮存器和低压贮存器的可移动活塞；

齿轮泵组件，所述齿轮泵组件位于所述齿轮泵隔室中，所述齿轮泵组件包括与出口区域齐平的入口区域，所述齿轮泵组件被构造成将返回流体从所述低压贮存器经由所述供应路径抽吸到所述入口区域中，并且将加压流体通过所述出口区域泵送到所述加压路径以积聚在所述高压贮存器中；和

马达组件，所述马达组件连接到所述外壳的所述齿轮泵隔室，所述马达组件被构造成为所述齿轮泵组件提供动力。

2.根据权利要求1所述的液压控制单元，其中所述马达组件包括用于为联接器的旋转提供动力的动力组件，所述联接器被连接以驱动所述齿轮泵组件。

3.根据权利要求2所述的液压控制单元，其中所述马达组件还包括用于相对于所述齿轮泵组件定位所述联接器的表面板组件。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的液压控制单元，其中所述齿轮泵组件被嵌入组装到所述齿轮泵隔室。

5.根据权利要求4所述的液压控制单元，其中：

所述供应路径经由第一密封件密封到所述齿轮泵组件；并且

所述加压路径经由第二密封件密封到所述齿轮泵组件。

6.根据权利要求4所述的液压控制单元，其中所述马达组件将所述齿轮泵组件密封在所述齿轮泵隔室内。

7.根据权利要求6所述的液压控制单元，其中所述马达组件用密封剂层或用密封件连接到所述齿轮泵隔室。

8.根据权利要求1所述的液压控制单元，其中所述齿轮泵组件包括一个或多个可旋转齿轮。

9.根据权利要求8所述的液压控制单元，其中所述齿轮泵组件将入口区域连接到所述供应路径并将出口区域连接到所述加压路径，并且所述一个或多个可旋转齿轮泵使来自所述入口区域的流体返回以在所述出口区域中变成所述加压流体。

10.根据权利要求1所述的液压控制单元，其中所述外壳还包括阀毂，所述阀毂包括连接到所述流动路径区段的阀隔室，并且其中所述阀隔室被构造成安置三通阀。

11.根据权利要求10所述的液压控制单元，还包括连接到所述流动路径区段中的所述加压路径的控制流动路径，所述控制流动路径被连接以将加压流体供应到所述三通阀。

12.根据权利要求11所述的液压控制单元，还包括返回流动路径，所述返回流动路径连接到所述流动路径区段中的所述供应路径，所述返回流动路径被连接以接收通过所述三通阀返回的返回流体。

13.根据权利要求12所述的液压控制单元，还包括所述阀隔室中的所述三通阀，所述三通阀连接到设备路径，所述三通阀能够被控制为从所述控制流动路径接收加压流体并经由所述设备路径将所述加压流体引导到液压控制设备，并且所述三通阀还能够被控制为从所述液压控制设备接收所述返回流体并将所述返回流体引导至所述返回流动路径。

14.根据权利要求1所述的液压控制单元，所述液压控制单元还包括贮存器封盖，所述贮存器封盖被连接以密封所述蓄能器隔室。

15.根据权利要求14所述的液压控制单元，所述液压控制单元还包括至少一个弹簧，所述至少一个弹簧抵靠所述贮存器封盖偏置以使所述可移动活塞偏置，从而使所述高压贮存器中的积聚区塌缩。

16.一种液压控制单元，所述液压控制单元包括：

外壳，所述外壳包括蓄能器隔室、齿轮泵隔室和连接所述齿轮泵隔室与所述蓄能器隔室的流动路径区段，所述流动路径区段包括至少供应路径和加压路径，其中所述供应路径与所述加压路径平行；

蓄能器，所述蓄能器位于所述蓄能器隔室中；

齿轮泵组件，所述齿轮泵组件位于所述齿轮泵隔室中，所述齿轮泵组件被构造成经由所述供应路径抽吸返回流体，并且通过所述加压路径泵送加压流体；和

阀隔室，所述阀隔室经由控制流动路径连接到所述流动路径区段，其中所述控制流动路径与所述加压路径相交。

17.根据权利要求16所述的液压控制单元，其中所述控制流动路径连接到所述加压路径。

18.根据权利要求17所述的液压控制单元，还包括返回流动路径，所述返回流动路径连接到所述流动路径区段中的所述供应路径，其中所述返回流动路径被连接以接收通过所述控制流动路径返回的流体。

19.根据权利要求16所述的液压控制单元，其中所述阀隔室在所述齿轮泵组件和所述蓄能器之间位于所述外壳中。

20.一种液压控制单元，所述液压控制单元包括：

外壳，所述外壳包括蓄能器隔室、齿轮泵隔室和连接所述齿轮泵隔室与所述蓄能器隔室的流动路径区段，所述流动路径区段包括至少供应路径和加压路径；

蓄能器，所述蓄能器位于所述蓄能器隔室中；

齿轮泵组件，所述齿轮泵组件位于所述齿轮泵隔室中，所述齿轮泵组件被构造成经由所述供应路径抽吸返回流体，并且通过所述加压路径泵送加压流体；和

可控的三通阀，所述三通阀位于阀隔室中，所述阀隔室经由控制流动路径连接到所述流动路径区段，所述三通阀连接到设备路径，所述三通阀被配置为在从所述控制流动路径接收所述加压流体并经由所述设备路径将所述加压流体引导到液压控制设备的第一位置与从所述液压控制设备接收所述返回流体并将所述返回流体经由返回流动路径引导至所述供应路径的第二位置之间切换，

其中所述供应路径与所述返回流动路径相交，并且

其中所述控制流动路径与所述加压路径相交。

21.一种液压控制单元，所述液压控制单元包括：

外壳，所述外壳包括蓄能器隔室、齿轮泵隔室和连接所述齿轮泵隔室与所述蓄能器隔室的流动路径区段，所述流动路径区段包括至少一个阀，所述至少一个阀用于分割所述流动路径区段以形成至少供应路径和加压路径而在流动路径中没有向后渗漏，其中所述供应路径与所述加压路径平行；

蓄能器，所述蓄能器位于所述蓄能器隔室中，所述蓄能器包括将所述蓄能器隔室分成高压贮存器和低压贮存器的可移动活塞；

齿轮泵组件，所述齿轮泵组件位于所述齿轮泵隔室中，所述齿轮泵组件被构造成经由所述供应路径从所述低压贮存器抽吸返回流体，并且通过所述加压路径泵送加压流体以积聚在所述高压贮存器中；

阀隔室，所述阀隔室经由控制流动路径连接到所述流动路径区段，其中所述控制流动路径与所述加压路径相交；和

马达组件，所述马达组件被构造成为所述齿轮泵组件提供动力。