CN114109812A - 特别用于机动车辆传动系中的变速器的泵单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泵单元(10)，具有双泵(16)，该双泵(16)具有用于从外部流体储存器(3)吸入的吸入端口(26)并且具有高压出口(24)和低压出口(22)，该高压出口和低压出口分别通向泵单元(10)的第一控制端口(K0)和至少一个润滑剂/冷却剂端口(S1、S2)，并且具有从内部流体储存器(14)吸入的高压泵(38)，该高压泵具有通向泵单元(10)的第二和第三控制端口(K1、K2)的两个高压出口(42)，其中，在双泵(16)的高压出口(24)和第一控制端口(K0)之间布置有控制阀(32)，该控制阀(32)具有通向内部流体储存器(14)的返回管线(36)。本发明还涉及一种驱动组件，该驱动组件具有变速器(4)，具有分离离合器，电动马达通过该分离离合器能够联接到变速器(4)和与之分离，并且具有上述类型的泵单元(10)，其中泵单元(10)的吸入端口(26)连接到变速器(4)的集油容积(3)，并且润滑剂/冷却剂端口(S0、S1)之一用于冷却转子(86)和定子(84)。

Description

特别用于机动车辆传动系中的变速器的泵单元
技术领域
本发明涉及一种泵单元，其可用于致动机动车辆传动系中的离合器。特别地，传动系可以是用于混合动力车辆的传动系，也就是说使用燃烧马达和电动马达的车辆。借助于泵单元，可以提供致动各种离合器所需的液压流，并且可以提供润滑和/或冷却各种部件所需的润滑剂和/或冷却剂流。
发明内容
本发明的目的在于创造结合多种不同功能的特别紧凑的泵单元。
根据本发明，为了实现该目的，提供了一种泵单元，该泵单元具有双泵，该双泵具有用于从外部流体储存器吸入的吸入端口并且具有高压出口和低压出口，该高压出口和低压出口分别通向泵单元的第一控制端口和至少一个润滑剂/冷却剂端口，并且具有从内部流体储存器吸入的高压泵，该高压泵具有通向泵单元的第二和第三控制端口的两个高压出口，其中，在双泵的高压出口和第一控制端口之间布置有控制阀，该控制阀具有通向内部流体储存器的返回管线。该泵单元的优点是它结合了两个不同的泵，从而简化了整个安装过程，因为只需安装单个部件。泵是不同的泵，从而可以提供不同类型的流体流。双泵输送低压流和高压流，其中低压流的输送体积大于高压流的输送体积。低压流可用于润滑变速器的支承点或冷却离合器或电动马达。高压流可用于致动离合器。这也适用于从高压泵的高压出口提供的两个高压流。集成到泵单元中的控制阀的返回管线使得不需要在高压端口的输送流可以直接导入内部流体储存器，使得内部流体储存器总是被充分填充，并且泵单元总体上只需要一个通向外部的吸入端口。
根据本发明一改进，规定泵单元的吸入端口和/或双泵的高压出口分配有过滤器。这确保高压泵仅吸入预过滤的液压流体。
双泵可以是具有多个旋转叶片的旋转叶片泵，旋转叶片与定子和转子一起界定多个低压室，其中每个旋转叶片界定转子内的高压室。通过以这种方式配置的旋转叶片泵，可以提供两种不同的液压油流，具体地说，首先是“正常”低压流，其通过在相邻旋转叶片之间形成的不同体积的输送室来提供。第二，也可以通过旋转叶片用作活塞泵的活塞来产生高压流，活塞泵的泵室由转子中旋转叶片的接收槽的壁、旋转叶片泵的面壁以及旋转叶片的面侧来界定。
根据本发明一改进，设置有断开阀，其布置在双泵的高压出口和泵单元的第一控制端口的控制阀之间并且其返回管线通向内部流体储存器。通过这种方式避免损失，因为如果在离合器可以无泄漏而被致动的情况下，压力可以通过比例阀保持，则双泵不能简单地关闭；关于润滑和冷却要求，双泵通常必须连续运行。
在本发明一实施例中，设置有截止阀，其布置在双泵的低压出口和泵单元的润滑剂/冷却剂端口之一之间。通过截止阀，当所述离合器不需要冷却时，至离合器的润滑/冷却油流可被切断。这样，相应离合器中的阻力损失减少。
为了确保保持润滑/冷却油流的最小流量，可以提供用于截止阀的旁通管线，其中在旁通管线中布置有孔。利用这种构造，提供限定的油流，这在离合器具有液压补偿室的情况下尤其有利，该液压补偿室应当保持填充到限定的水平。
在本发明一实施例中，在双泵的低压出口和润滑剂/冷却剂端口之一之间布置有积聚阀，其出口连接到控制阀的返回管线，控制阀分别布置在高压泵的高压端口之一与第二和第三控制端口之间。借助于积聚阀，低压油流可以通过控制阀“向后”传导至控制端口和用于切换离合器的致动器。这使得在切换需求的情况下，致动器可以非常快速地被预充至高压泵接管压力的进一步供应的点。这减少了切换时间。
本发明还提供了一种驱动组件，该驱动组件具有变速器，具有分离离合器，电动马达通过该分离离合器可以联接到变速器和与之分离，并且具有上述类型的泵单元，其中泵单元的吸入端口连接到变速器的集油容积，并且润滑剂/冷却剂端口之一用于冷却转子和定子。这种驱动组件的特殊优点在于，只须安装单个泵单元，其从变速器的集油容积吸入液压油，并提供用于切换各种离合器的各种液压油流和压力相对较低但体积流量相对较高的油流，该油流可用于冷却离合器、支承点和电动马达。
根据本发明一改进，规定润滑剂/冷却剂端口之一分配有热交换器。通过所述热交换器，可以降低传导至电动马达的冷却油流的温度，这对于电动马达的效率具有特别大的影响。
在一实施例中，双泵的低压出口向至少两个润滑剂/冷却剂端口提供供应，其中由此被提供供应的润滑剂/冷却剂回路中的至少一个分配有限制器或孔。通过限制器或孔，可以定义体积流量流过哪个润滑剂/冷却剂回路的比例。
附图说明
下面将基于附图中所示的各种实施例来描述本发明。在这些图中：
-图1示意性地示出了根据本发明的组件，具有根据第一实施例的根据本发明的泵单元；
-图2示意性地示出了在第一实施例中使用的双泵的示例；
-图3示意性地示出了根据本发明第二实施例的驱动组件和泵单元；
-图4示意性地示出了根据本发明第三实施例的驱动组件和泵单元；
-图5示意性地示出了根据本发明第四实施例的驱动组件和泵单元；
-图6示意性地示出了根据本发明第五实施例的驱动组件和泵单元；
-图7示意性地示出了根据本发明第六实施例的驱动组件和泵单元；
-图8示意性地示出了根据本发明第七实施例的驱动组件和泵单元；
-图9示意性地示出了根据本发明第八实施例的驱动组件和泵单元；
-图10示意性地示出了根据本发明第九实施例的驱动组件和泵单元；以及
-图11示出了根据本发明的泵单元的侧视图，该泵单元可以连接到另外的结构元件。
具体实施方式
图1示出了变速器1和安装在其上的泵单元10的第一实施例。
这里，在变速器1中，示出了变速器壳体2的一部分，其中设置有集油容积3。还示意性地示出了多个传动齿轮4，不同的传动比级可以与这些传动齿轮接合。
泵单元10具有壳体12，在其内部空间中界定有流体储存器14。
双泵16布置在泵单元10中，该双泵16由电动马达18驱动。
“双泵”在这里应理解为具有低压出口和高压出口的液压泵。这里，低压出口由附图标记22表示，高压出口由附图标记24表示。在双泵16的操作过程中，这输送了在低压出口22处具有高体积流量但低压的液压流体流，以及在高压出口24处具有低体积流量但高压的液压流体流。
下面将参照图2进一步讨论双泵16的一种可能配置。
双泵16经由泵单元10的吸入端口26从变速器壳体2的集油容积3吸入液压流体。这里，设置油过滤器28以确保没有污染物进入泵单元10。
一般而言，双泵16的低压端口22用于向泵单元10的一个或多个润滑剂/冷却剂端口供应液压流体。在所示的示例性实施例中，设置有两个润滑剂/冷却剂端口S1、S2，其中端口S1用于冷却一个或多个离合器，端口S2用于向变速器1的支承点供应润滑剂。
通过其提供润滑/冷却流体的端口或管线可以分配有限制器30，以便以期望的方式划分体积流量。
双泵16的高压端口24向泵单元10的第一高压出口K0供应液压流体。经由高压出口K0，例如分离离合器可以被切换，通过该分离离合器驱动马达可被联接和分离。
为了致动离合器，在高压出口24和高压端口K0之间设置有控制阀32，该控制阀在这种情况下优选地设计为电致动比例阀，其分配有压力传感器34。
当控制阀32关闭时，在双泵16的高压出口24处提供的高压流体流经由高压出口K0被传导至离合器，或者更具体地，被传导至致动器，通过该致动器，离合器闭合。如果控制阀32打开，液压油流的一部分或全部经由控制阀32的返回管线36被传导到泵单元10的流体储存器14中。
在泵单元10中，还布置有高压泵38，其由电动马达40驱动，并且经由吸入通道41从泵单元10的内部流体储存器14吸入液压流体。
高压泵38具有两个高压出口42，其用于向泵单元10的另外两个高压出口K1、K2供应液压流体。经由高压出口K1、K2致动的两个离合器例如可以是双离合器的两个离合器，其可以通过泵单元10致动，使得可以在不中断牵引动力的情况下从双离合器变速器的第一变速器级切换到第二变速器级。
为了能够适当地致动分配给高压端口K1、K2的离合器，泵单元10具有第二和第三控制阀44，它们与控制阀32一样设计为螺线管型比例阀，并且各自分配有压力传感器46。
每个控制阀44具有返回管线48，其与控制阀32的返回管线36一样通向内部流体储存器14。
另外的过滤器50可以布置在泵单元10内的不同点处。由此确保只有预过滤的液压油被供应到内部流体储存器14。
变速器内的所有液压油需求都可以通过泵单元10来满足。双离合器可以通过高压端口K1、K2致动，分离离合器可以通过高压端口K0致动。此外，每个离合器可被供给适于各自要求的合适的冷却油流。例如，双离合器的热负荷比分离离合器的热负荷高5到10倍。这里，高压泵38总是从内部流体储存器14吸入。
图2示出了双泵16的示例性实施例。这里，这是具有定子54的旋转叶片泵，定子54中形成由内壁58包围的内部空间56。
转子60布置在定子54的内部并安装在轴62上且可以由后者驱动。
转子60设置有多个容座64，其中分别容纳一个旋转叶片66。
容座64通常从转子60的一面侧沿轴向方向延伸到相对面侧，并从转子的外周向内延伸。在所示的示例性实施例中，容座64沿径向方向延伸。然而，这不是必须的。
这里，旋转叶片是板的形式，其在径向方向上的尺寸略小于容座64的径向深度。每个板具有厚度b，其对应于容座64的宽度。
作为板状旋转叶片的替代，也可以使用圆柱体形式的旋转叶片。
转子60具有2×r的直径(减去设计中提供的转子和定子之间的间隙)，该直径小于定子54的内部空间56的直径r+R。转子60偏心地布置在内部空间中，具体地说，使得它在一侧(在这种情况下在6点钟位置)与内壁8(几乎)接触。因此，到转子60外壁的最大间距在直径相对侧。
旋转叶片66以其径向外侧68永久地抵靠定子54的内壁58(无论如何当转子60旋转时)。因此，在沿圆周方向彼此相邻的旋转叶片66、定子54的内壁58、转子60的外壁和在转子60的面侧封闭内部空间56的两个侧壁(在此只能看到其“后”侧壁59)之间分别限定一个低压室70。
在所示的示例性实施例中，由于存在五个旋转叶片66，因此也形成了五个低压室70。对于转子60的一个旋转通过360°，每个单独的低压室的容积从最小值(当低压室70约在6点钟位置时)经由最大值(当低压室70约在12点钟位置时)变化并回到最小值。
液压流体通过入口72供给到低压室70。从转子60的旋转方向看，所述入口位于转子60的外表面和定子54的内壁58之间的间距最小的点的后面。
由低压室70经由入口72吸入的液压流体经由低压出口74输送，从周向方向看，低压出口74在低压室70具有最大容积的位置之后，但在转子60的外侧和定子54的内壁58之间的间距最小的位置之前。
入口72和低压出口74在此布置在液压泵16的侧壁59之一中，或者为了改善填充，布置在两个侧壁59中，使得液压流体能够被吸入低压室70中，并从两侧从低压室70推出。
每个旋转叶片66与转子60(以及侧壁59)一起分别界定一个高压室76。具体地，每个旋转叶片66的每个径向内侧78与所示的容座64的壁和侧壁59一起分别界定一个高压室76。
高压室76的容积根据旋转叶片66在容座64中的位移而变化。当旋转叶片66向外移动时(也就是说，在所示的示例性实施例中，在从6点钟位置经由3点钟位置移动到12点钟位置的过程中)，高压室76的容积增加，并且当旋转叶片66向内移动时(也就是说，在从12点钟位置经由9点钟位置移动到6点钟位置的过程中)，容积减少。
以这种方式，形成了活塞泵，其中每个旋转叶片66的径向内侧78可以被视为泵活塞的面表面，该泵活塞通过(定子54的内壁58的)弯曲路径来调节。为了吸入，泵活塞在离心力的作用下向外调节，为了推出，泵活塞由于定子54的内壁58的轮廓而向内移动。
高压室76经由与向低压室70提供供应的入口相同的入口72吸入。
与低压出口74分开的高压出口80设置在高压泵的压力侧。在周向方向上，所述高压出口布置在与低压出口74大致相同的位置。
高压出口80可以仅设置在定子54的侧壁59之一上(因此也可以设置在转子60的侧壁上)，或者设置在两个面侧上。
图3示出了第二实施例。相同的附图标记用于从第一实施例中已知的部件，并且在这方面，参考上面的解释。
第一和第二实施例之间的区别在于，在第二实施例中，断开阀82布置在双泵16的高压出口24和第一控制阀32之间。断开阀82用于在打开状态下将由双泵16在高压端口24处输送的液压流体直接排放到内部流体储存器14中，而所述液压流体不必流过控制阀32。这样，驱动双泵16所需的能量可以在第一高压端口K0处的流体压力可以仅由比例阀维持的阶段中减少。
图4示出了第三实施例。相同的附图标记用于从前述实施例中已知的部件，并且在这方面，参考上面的解释。
第一和第三实施例之间的区别在于，在第三实施例中，在润滑剂/冷却剂端口S2处提供的润滑剂流用于冷却电动马达的定子84和转子86，其在此仅由定子84和转子86表示。液压油随后流向变速箱齿轮4的支承点和齿啮合点。
图5示出了第四实施例。相同的附图标记用于从前述实施例中已知的部件，并且参考上面的解释。
第三和第四实施例之间的区别在于，在第四实施例中，设置有限制器90，通过限制器90可以适当地设定通过定子84和转子86的体积流量。特别是，相对较大比例的体积流量通过定子传导，因为那里产生更多的热量。
图6示出了第五实施例。相同的附图标记用于从前述实施例中已知的部件，并且在这方面，参考上面的解释。
第五和第四实施例之间的区别在于，在第五实施例中，热交换器92设置在润滑剂/冷却剂端口S2和电动马达88之间，通过该热交换器，用于冷却电动马达88的液压油的温度降低。这对电动马达88的效率具有特别有利的影响。
图7示出了第六实施例。相同的附图标记用于从前述实施例中已知的部件，并且在这方面，参考上面的解释。
第六实施例和第五实施例之间的区别在于，在第六实施例中，设置有截止阀94，其布置在双泵16的低压出口22和第一润滑剂/冷却剂端口S1之间。
借助于截止阀94，经由润滑剂/冷却剂端口S1向其供应冷却介质的分离离合器可以根据需求被冷却。在致动之后，截止阀94打开通常15-30秒的时间段，从而获得期望的冷却作用。截止阀94随后再次关闭。这样，可以防止分离离合器打开状态下的阻力损失。
图8示出了第七实施例。相同的附图标记用于从前述实施例中已知的部件，并且在这方面，参考上面的解释。
第六和第七实施例之间的区别在于，在第七实施例中，设置有用于截止阀94的旁通管线96。孔98可以布置在所述旁通管线中。通过旁通管线96，确保即使在截止阀94的关闭状态下也能提供经由润滑剂/冷却剂端口S1的最小体积流量。如果涉及带有内部旋转活塞的湿式离合器，则这是有利的；这些需要持续润滑。此外，以这种方式，用于补偿旋转油的离心力的这种离合器类型中所需的液压补偿室可以保持在填充状态。
限制器98的特殊优点在于它的作用实际上与粘度无关。因此，可以独立于液压油的温度来确保所需的体积流量。
图9示出了第八实施例。相同的附图标记用于从前述实施例中已知的部件，并且在这方面，参考上面的解释。
第八和第七实施例之间的区别在于，在第八实施例中，经由端口S1提供的冷却油流被分成用于分离离合器(端口K0)和两个双离合器(端口K1、K2)的两个单独的冷却油流。这里，可以通过限制器适当地设定体积流量。
图10示出了第九实施例。相同的附图标记用于从前述实施例中已知的部件，并且在这方面，参考上面的解释。
第九实施例和第八实施例之间的区别在于，在第九实施例中，在双泵16的低压出口22和第二润滑剂/冷却剂端口S2之间设置有积聚阀100。
如果积聚阀100打开，则供应被提供给端口S2，类似于前述实施例中的情况。
如果积聚阀100关闭，则双泵16的低压出口22的体积流量通过积聚管线102被传导至控制阀44的返回管线48。这使得流动能够“向后”穿过控制阀44，并且因此连接到高压端口K1、K2的离合器致动器能够在非常短的时间内被预填充。这样，在存在换档需求的情况下，相应的离合器可以非常快地进入“咬合点”附近。控制阀44随后接管离合器的致动，以便控制扭矩从一个离合器传递到另一个离合器。为此，然后需要经由高压泵38的高压出口42提供的高压流体。
图11示意性地示出了泵单元10，其可以作为完整的单元附接到变速器壳体(这里没有更详细地示出)。控制阀32、44、100从泵单元10向外突出，使得它们可被变速器中的油直接冷却。在泵单元10的后侧可以看到连接器插头104，通过该插头，泵单元10可以连接到马达和/或变速器控制器。泵单元10还可以执行其他部件的进一步致动，例如用于变速器致动的模块106(这里示意性示出)。

Claims (10)

1.一种泵单元(10)，具有双泵(16)，该双泵(16)具有用于从外部流体储存器(3)吸入的吸入端口(26)并且具有高压出口(24)和低压出口(22)，该高压出口和低压出口分别通向泵单元(10)的第一控制端口(K0)和至少一个润滑剂/冷却剂端口(S1、S2)，并且具有从内部流体储存器(14)吸入的高压泵(38)，该高压泵具有通向泵单元(10)的第二和第三控制端口(K1、K2)的两个高压出口(42)，其中，在双泵(16)的高压出口(24)和第一控制端口(K0)之间布置有控制阀(32)，该控制阀(32)具有通向内部流体储存器(14)的返回管线(36)。
2.根据权利要求1所述的泵单元(10)，其特征在于，所述泵单元(10)的吸入端口(26)和/或所述双泵(16)的高压出口(24)分配有过滤器(50)。
3.根据权利要求1或2所述的泵单元，其特征在于，所述双泵(16)是具有多个旋转叶片(66)的旋转叶片泵，所述旋转叶片与定子(54)和转子(60)一起界定多个低压室(70)，其中每个旋转叶片(66)界定转子内的高压室(76)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的泵单元，其特征在于，设置有断开阀(82)，其布置在所述双泵(16)的高压出口(24)和所述泵单元(10)的第一控制端口(K0)的控制阀(32)之间并且其返回管线通向所述内部流体储存器(14)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的泵单元，其特征在于，设置有截止阀(94)，其布置在所述双泵(16)的低压出口(22)和所述泵单元(10)的润滑剂/冷却剂端口(S0、S1)之一之间。
6.根据权利要求5所述的泵单元，其特征在于，设置有用于所述截止阀(94)的旁通管线(96)，其中，孔(98)布置在所述旁通管线中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的泵单元，其特征在于，在所述双泵(16)的低压出口(22)和润滑剂/冷却剂端口(S0、S1)之一之间布置有积聚阀(100)，其出口连接到控制阀(44)的返回管线(48)，该控制阀(44)分别布置在所述高压泵(38)的高压出口(42)之一与所述第二和第三控制端口(K1、K2)之间。
8.一种驱动组件，具有变速器(4)，具有分离离合器，电动马达通过该分离离合器可以联接到变速器(4)和与之分离，并且具有根据前述权利要求中任一项所述的泵单元(10)，其中泵单元(10)的吸入端口(26)连接到变速器(4)的集油容积(3)，并且润滑剂/冷却剂端口(S0、S1)之一用于冷却转子(86)和定子(84)。
9.根据权利要求8所述的驱动组件，其特征在于，所述润滑剂/冷却剂端口(S0、S1)之一分配有热交换器(92)。
10.根据权利要求8和9中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述双泵(16)的低压出口(22)向至少两个润滑剂/冷却剂端口(S0、S1)提供供应，并且由此被提供供应的润滑剂/冷却剂回路中的至少一个分配有限制器(30)或孔(30)。
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