CN114352520A - 用于离合器致动的泵单元 - Google Patents

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CN114352520A CN202111190633.XA CN202111190633A CN114352520A CN 114352520 A CN114352520 A CN 114352520A CN 202111190633 A CN202111190633 A CN 202111190633A CN 114352520 A CN114352520 A CN 114352520A
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威廉·赫伯纳
帕特里克·盖格纳
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弗兰克·绍尔泰格
本杰明·伍什纳
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Abstract

本申请涉及一种用于离合器致动的泵单元(10)，该泵单元具有用于离合器致动的高压端口(28)、用于润滑剂流的低压端口(32)、单个驱动马达(14)和双泵(16)，该双泵由驱动马达(14)驱动并且具有高压出口(18)和低压出口(20)，该高压出口通过高压管路(30)连接到高压端口(28)，该低压出口通过低压管路(34)连接到低压端口(32)，其中，设置有从低压管路(34)通向高压管路(30)的预加注管路(36)。

Description

用于离合器致动的泵单元
技术领域
本申请涉及一种用于离合器致动的泵单元。
背景技术
在机动车辆传动系统中，可能存在各种液压致动的离合器，例如，摩擦离合器、双离合器、用于使电动马达联接和断开联接的离合器等，摩擦离合器在可以以自动方式换挡的变速器中使用，双离合器使得可以在双离合器变速器中不中断扭矩传递的情况下从第一齿轮组切换到第二齿轮组。
对用于致动这种离合器的泵单元提出了全系列要求。首先，应该提供高压的流体流，以便离合器可以可靠地闭合或断开。同时，离合器应被尽可能快地致动。在某些变速器的情况下，还期望提供液压流体来润滑变速器和冷却离合器。最后，泵单元应使用尽可能少的能量。
发明内容
本申请的目的是提供一种满足这些要求的泵单元。
为了解决这个问题，根据本申请提供了一种用于离合器致动的泵单元，该泵单元具有用于离合器致动的高压端口、用于润滑剂流的低压端口、单个驱动马达和双泵，该双泵由驱动马达驱动并且具有高压出口和低压出口，该高压出口通过高压管路连接到高压端口，该低压出口通过低压管路连接到低压端口，其中，设置有从低压管路通向高压管路的预加注管路。这种泵单元可以通过单个泵提供致动泵所需的高压以及还有低压下的润滑剂流。借助于预加注管路，可以“转移”一些润滑剂流，结果是其可以用于预加注离合器的致动器。一旦这种预加注管路被预加注到足够的程度，离合器致动器的进一步控制仅通过高压流来实现。
术语“双泵”这里是指具有低压出口和高压出口二者的液压泵。这不是两个不同泵互连的问题，而是一个单元包括单个驱动马达。双泵在操作过程中在低压出口输送低压但大体积流量的液压流体流，而在高压出口提供小体积流量但高压的液压流体流。例如，体积流量的比率可以是1:10。
根据本发明的一个实施例，提供的是，在预加注管路中布置止回阀，该止回阀阻挡在从高压管路到低压管路的流动方向上的流动。在双泵操作期间，止回阀可以还从泵的低压侧向泵单元的高压端口提供液压流体，只要那里的压力低于双泵的低压出口处的液压流体的压力即可。以此方式，离合器致动器可以非常快速地预加注。一旦高压端口处的压力与双泵在低压出口处提供的压力对应，流体不可以再流经止回阀，并且高压端口处的压力的进一步增加是由双泵的高压出口单独提供的。在这方面，止回阀防止提供的高压流体逸出到低压侧。可以为止回阀指配旁通管路，在该旁通管路中布置有节流阀或隔膜。旁通管路可以增加返回速度，以用于排空离合器致动器的目的。
根据本发明的一个实施例，在低压管路中、在预加注管路的分支下游设置节流阀或隔膜。这确保了一定的背压，结果是将足够的体积流从泵单元的低压侧“转移”到高压侧以用于预加注的目的。
在低压管路中，也可以在预加注管路的分支下游设置控制阀。控制阀可以主动积聚液压流体，以便泵单元的高压侧从低压侧预加注体积流。当预加注结束或如果不需要时，控制阀可以完全打开，从而不会产生压降。
作为被动止回阀的替代或补充，可以在预加注管路中设置控制阀，以便能够主动控制预加注管路的流动截面。
根据本发明的一个型态，在高压管路中设置受压力控制的切换阀，该阀可以将高压管路直接连接到存储器。这种切换阀可以增加液压流体从高压侧排放的速度，从而更快地断开离合器。
根据一个型态，在低压管路中、在预加注管路的分支下游设置受压力控制的切换阀，该阀可以在节流通流和自由通流之间进行切换。这可以根据需要在低压侧适当地积聚液压流体，结果是将其转移到高压侧，而在不需要此的操作阶段期间，低压侧的液压流体可以畅通地流向润滑剂端口。
根据本发明的一个实施例，提供的是，驱动马达可以在两个旋转方向上被驱动。这可以将流体吸入泵单元的高压端口，结果是可以非常快速地排空连接到高压端口的离合器致动器。因此，离合器可以非常快速地断开。
根据本发明的一个实施例，双泵是旋转叶片泵，其中在各自情况下，在相邻的旋转叶片之间界定一个低压室，并且在各自情况下，在转子和接纳在转子中的旋转叶片的面侧之间界定一个高压室。这种设计的特点是特别紧凑的构造。作为旋转叶片泵的替代，还可以使用这样的泵，其中两个转子并排布置在共同的驱动轴上，其中，转子在输送体积和输送压力方面不同地设计。例如，两个齿轮泵(也称为旋转齿轮泵(gerotor pump))或两个外齿轮泵可以并排布置。
附图说明
下面将基于附图所展示的各种实施例对本发明进行描述，在附图中：
图1示意性地示出了根据第一实施例的泵单元；
图2示出了可以在图1的泵单元中使用的双泵的一种配置的示意截面；
图3示出了图1的泵单元处于第一操作状态；
图4示出了图1的泵单元处于第二操作状态；
图5示出了图1的泵单元处于第三操作状态；
图6示出了图1的泵单元处于第四操作状态；
图7示意性地示出了根据第二实施例的泵单元；
图8示意性地示出了根据第三实施例的泵单元；
图9示意性地示出了根据第四实施例的泵单元；
图10示意性地示出了根据第五实施例的泵单元；以及
图11示意性地示出了根据第六实施例的泵单元。
具体实施方式
图1示意性地示出了泵单元10，其包括壳体12和容纳在其中的驱动马达14和双泵16。
壳体12可以是专用壳体或上级组件(例如变速器壳体，其是机动车辆的传动系统的一部分)的一部分。
驱动马达14优选地是可以在两个旋转方向上被驱动的电动马达。设置有控制装置(这里未示出)，控制装置也使得可以以开环或闭环方式控制驱动马达14的转速。
双泵16是液压油泵，通过它可以输送液压流体。双泵16的具体特性特征是它具有高压出口18和低压出口20。
在高压出口18处，以高压但小体积流量提供液压流体，而在低压出口20处，以大体积流量但低压提供液压流体。例如，低压出口20处的体积流量可以超过高压出口18处的体积流量的10倍。
泵单元10从存储器22抽吸流体，其中，过滤器26设置在泵单元10的吸入端口24与存储器22之间。
存储器22可以是外部存储器，或者可以集成在壳体12中。如果泵单元10直接附接到变速器壳体，则也可以存储器22形成在变速器壳体内。
泵单元10具有高压端口28，高压端口通过高压管路30连接到双泵16的高压出口18。例如，离合器致动器可以经由高压端口28而被供应以高度加压的液压流体，以便例如切换离合器。
泵单元10还具有低压端口32，低压端口通过低压管路34连接到双泵16的低压出口20。可以通过低压端口32提供用于润滑或冷却离合器或变速器的液压流体流。
设置有将低压管路34连接到高压管路30的预加注管路36。
止回阀38布置在预加注管路36中，该止回阀在从低压侧到高压侧的流动方向上打开并阻止相反方向的流动。
使用一定的流动阻力来抵消流向低压端口32的流体的隔膜或节流阀40布置在低压管路34上、在预加注管路36的分支的下游。
图2示出了双泵16的示例性实施例。这里，双泵带有定子54的旋转叶片泵，其中形成有被内壁58包围的内部空间56。
转子60布置在定子54的内部并且安装在轴62上并且可以由轴驱动。
转子60设有多个接纳部64，接纳部在各自情况下接纳一个旋转叶片66。
接纳部64沿轴向方向法向地从转子60的面侧延伸远至相反的面侧，并且从转子的外周向内延伸。在所示的示例性实施例中，接纳部64在径向方向上延伸。然而，这不是必需的。
这里，旋转叶片呈板的形式，其径向方向的尺寸略小于接纳部64的径向深度。每个板具有厚度b，厚度对应于接纳部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具有直径2x r(减去设计中将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，特别是使得它(几乎)在一侧(在这种情况下在6点钟位置)与内壁8接触。因此，到转子60的外壁的最大间距位于直径上相反的一侧。
旋转叶片66以其径向外侧68永久地靠着定子54的内壁58(无论转子60以何速率旋转)。因此，在沿周向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的两个侧壁之间(这里仅可以看到其中的“后”侧壁59)，在各自情况下界定一个低压室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旋转一次转过360°，每个单独的低压室的体积从最小值(当低压室70大约在6点钟位置时)经过最大值(当低压室70大约在12点钟位置时)再回到最小值。
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，该低压出口位于低压室70具有最大体积的位置的后面，但是该低压出口位于转子60的外侧与定子54的内壁58之间的间距最小的位置的前面。
入口72和低压出口74在这里布置在液压泵16的侧壁59之一中，或者另外为了改善加注而位于两个侧壁59中，使得液压流体可以从两侧吸入低压室70，并从低压室推出。
每个旋转叶片66与转子60(以及还有侧壁59)一起在各自情况下界定一个高压室76。具体地，每个旋转叶片66的每个径向内侧78连同所示的接纳部64的壁和侧壁59在各自情况下界定一个高压室76。
高压室76的体积根据旋转叶片66在接纳部64中的移位而变化。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从6点钟位置经由3点钟位置到12点钟位置的移动期间)，高压室76的体积增加，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9点钟位置到6点钟位置的移动期间)，体积减小。
以此方式，形成了活塞泵，其中每个旋转叶片66的径向内侧78可以被视为通过(定子54的内壁58的)弯曲路径调节的泵活塞的面表面。吸入时，泵活塞在离心力的作用下向外调整，而推出时，泵活塞因定子54的内壁58的轮廓而向内移位。
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大致相同的位置处。
高压出口80可以仅设置在定子54的侧壁59之一处(并且因此也设置在转子60的侧壁之一处)或设置在两个面侧。
作为图2中所示旋转叶片泵的替代，也可以使用能够通过单个驱动马达14提供两种不同液压流的其他泵类型。
下面将基于图3至图6解释图1中所示的泵单元10的各种操作状态。
图3示出了泵单元10处于需要使连接到高压端口28的离合器闭合的状态。为了使离合器可以快速闭合，期望用液压流体快速加注离合器致动器并使离合器到达“接触点”，也就是说开始传递扭矩的点。
泵经由吸入端口24吸入液压流体。液压流体经由高压出口18和高压管路30输送到高压端口28。同时，液压流体经由低压出口20输送到低压管路34中。一些液压流体流过低压端口32。然而，由于隔膜40，在低压管路34中获得了一定的背压，结果是一些低压液压油流经由预加注管路36和打开的止回阀38流到高压管路30，并经由高压端口28到达离合器致动器。所述离合器致动器因此加注总体积流，该总体积流由高压体积流和一些低压体积流组成。
一旦在高压侧达到与低压管路34中的背压相对应的压力，不可以再经由预加注管路36向高压侧输送体积。然后止回阀38关闭，泵单元10处于其正常操作状态，如图4所示。在这种操作状态下，高压端口28从双泵16的高压出口18供应液压流体，离合器的进一步闭合经由控制阀(这里未示出)以开环或闭环方式控制。
在正常操作状态下，在泵单元10的低压端口32处提供润滑剂流或冷却剂流，通过润滑剂流或冷却剂流可以冷却离合器或者另外可以润滑变速器的支承点。
在正常操作状态下，驱动马达14的转速为额定转速，而为了预加注的目的，驱动马达的转速可以暂时增加，例如增加到额定转速的1.5倍。出于预加注的目的，在很短的时间(例如400ms)内保持增加的转速是足够的。
当离合器应该重新断开时，驱动马达14的转速可以进一步降低。还可以在相反的旋转方向上临时驱动驱动马达14(见图5)，结果是液压流体在高压端口28处被吸入。因此，离合器致动器主动排空。这使得可以在断开离合器时实现更短的致动时间。
图6示出了泵单元的操作状态，其中没有提供用于致动离合器的高压流体，而仅提供冷却剂流或润滑剂流。驱动马达14的转速这里被降低得足够远，使得在高压端口28处提供的液压油压力不足以闭合离合器。
图中可见的是分支35，通过该分支可以将液压流体从低压侧引导到高压室76中。这支持将液压流体吸入高压室76并确保旋转叶片66可靠地靠着内壁58。
图7示出了本发明的第二实施例。对于从第一实施例已知的部件使用相同的附图标记，并且在这方面参考上面的解释。
第一实施例与第二实施例之间的差别在于，第二实施例提供的是旁通管路82，其中布置有隔膜或节流阀84。
如果离合器应该断开，旁通管路82增加了离合器致动器可以被排空的返回速度。
作为旁通管路82的替代，双泵16也可以设计成具有更高的内部泄漏，例如通过增加轴向间隙，结果是当泵处于静止状态时离合器致动器可以通过双泵16排空。
图8示出了本发明的第三实施例。对于从前述实施例中已知的部件使用相同的附图标记，并且在这方面参考上面的解释。
第三实施例和第一实施例之间的差别在于，在第三实施例中，代替节流阀或隔膜40，提供控制阀45，通过该控制阀可以以期望方式控制高压管路30中的背压。当意图使液压流体经由预加注管路36从低压侧流向高压侧时，控制阀45关闭，因此高压管路30和连接到高压端口28的离合器致动器可以被双泵16的低压出口20的压力预加注到最大程度。此后，控制阀45打开，从而可以经由低压端口32提供冷却剂流和润滑剂流而没有压降。
图9示出了本发明的第四实施例。对于从前述实施例中已知的部件使用相同的附图标记，并且在这方面参考上面的解释。
第四实施例和第一实施例之间的差别在于，在第四实施例中，代替止回阀38，设置有可以主动代表被动止回阀38的操作模式的控制阀39。因此，当意图使液压流体经由预加注管路36从低压侧流向高压侧时，控制阀39打开，并且当意图经由从高压出口18提供的液压流体以受控方式关闭离合器致动器时，控制阀39关闭。为了快速耗散高压侧的压力，阀可以重新打开，使体积逸出到低压侧。
图10示出了本发明的第五实施例。对于从前述实施例中已知的部件使用相同的附图标记，并且在这方面参考上面的解释。
第五实施例与第一实施例之间的差别在于，第五实施例中设置受压力控制的切换阀86，其可以在节流通流状态和自由通流状态之间进行切换。这使得可以实现节流阀或隔膜40用于预加注离合器致动器的目的的功能，而每当流体不意在从低压侧转移到高压侧时自由通流是可能的。
图11示出了本发明的第六实施例。对于从前述实施例中已知的部件使用相同的附图标记，并且在这方面参考上面的解释。
第六实施例与第一实施例之间的差别在于，在第六实施例中，在高压管路30中设置受压力控制的切换阀88，受压力控制的切换阀可以在高压出口18连接到高压端口28的状态和排空状态之间切换，在排空状态，高压端口28连接到排空管路90，该排空管路通向存储器22。以此方式，可以特别快速地排空离合器致动器。
基本上可以将不同实施例的各种特征彼此组合。例如，图7的旁通管路82也可以用于图8、图10和图11的实施例中。图8的控制阀可以用于图7、图9和图11的实施例中。图9的控制阀可以用于图8、图10和图11的实施例中。图10的控制阀可以用于图7、图9和图11的实施例中。最后，图11的切换阀可以用于图8、图9和图10的实施例中。

Claims (10)

1.一种用于离合器致动的泵单元(10)，所述泵单元具有用于离合器致动的高压端口(28)、用于润滑剂流的低压端口(32)、单个驱动马达(14)以及双泵(16)，该双泵由该驱动马达(14)驱动并具有高压出口(18)和低压出口(20)，所述高压出口通过高压管路(30)连接到所述高压端口(28)，所述低压出口通过低压管路(34)连接到所述低压端口(32)，其中，设置有从所述低压管路(34)通向所述高压管路(30)的预加注管路(36)。
2.根据权利要求1所述的泵单元，其特征在于，在所述预加注管路(36)中布置有止回阀(38)，所述止回阀阻挡在从所述高压管路(30)到所述低压管路(34)的流动方向上的流动。
3.根据权利要求2所述的泵单元，其特征在于，提供用于所述止回阀(38)的旁通管路(82)，其中，在所述旁通管路(82)中布置有节流阀或隔膜(84)。
4.根据前述权利要求之一所述的泵单元，其特征在于，在所述低压管路(34)中于所述预加注管路(36)的分支下游提供有节流阀或隔膜(40)。
5.根据前述权利要求之一所述的泵单元，其特征在于，在所述低压管路(34)中于所述预加注管路(36)的分支下游提供有控制阀(45)。
6.根据前述权利要求之一所述的泵单元，其特征在于，在所述预加注管路(36)中提供有控制阀(39)。
7.根据前述权利要求之一所述的泵单元，其特征在于，在所述高压管路(30)中提供有受压力控制的切换阀(88)，该受压力控制的切换阀能够将所述高压管路(30)直接连接到存储器(22)。
8.根据前述权利要求之一所述的泵单元，其特征在于，在所述低压管路(34)中于所述预加注管路(36)的分支下游提供有受压力控制的切换阀(86)，该受压力控制的切换阀能够在节流通流和自由通流之间进行切换。
9.根据前述权利要求之一所述的泵单元，其特征在于，所述驱动马达(14)能够在两个旋转方向上被驱动。
10.根据前述权利要求之一所述的泵单元，其特征在于，所述双泵(16)是旋转叶片泵，其中在各自情况下，在相邻的旋转叶片(66)之间界定一个低压室(70)，并且在各自情况下，在转子和接纳在所述转子(60)中的旋转叶片(66)的面侧之间界定一个高压室(76)。
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