CN116867968A - 用于车辆的泵装置和电子液压转向辅助装置 - Google Patents

用于车辆的泵装置和电子液压转向辅助装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆(100)的电子液压转向辅助装置(105)的泵装置(102)，包括液压泵(110)、工作管路(115)、压力产生装置(120)、第一控制管路(125)、预压力管路(130)、补偿箱(135)、具有控制入口(145)的截止阀(140)和第二控制管路(150)。液压泵(110)构造为用于将液压油(155)从泵室(160)泵送到所述液压泵(110)的泵出口(165)。压力产生装置(120)具有压力产生入口(180)和压力产生出口(185)，其中，所述压力产生装置(120)构造为用于在使用作用在所述压力产生入口(180)上的入口压力的情况下产生能够在所述压力产生出口(185)上提供的出口压力，所述出口压力低于所述入口压力。由此可以在泵室(160)中产生预压力。

Description

用于车辆的泵装置和电子液压转向辅助装置
技术领域
本方法涉及一种用于车辆的电子液压转向辅助装置的泵装置和一种电子液压转向辅助装置。
背景技术
用于重型商用车的液压转向辅助装置(HPS：Hydraulic Power Steering)具有助力转向装置(Blocklenkung)、管路、用于液压油的泵和补偿容器。液压泵在此由内燃机持久地驱动。由于液压油的持续循环，该液压油总是充分地调温，并且因此对助力转向装置持久地被热透。
发明内容
在此背景下，本发明的任务是实现改进的泵装置和用于车辆的改进的电子液压转向辅助装置。
该任务通过具有独立权利要求的特征的泵装置和电子液压转向辅助装置来解决。
有利地，泵装置能够实现预压力生成。仅示例性地，泵装置的应用尤其在车辆的电子液压转向装置中实现。借助所提出的方案可实现的优点在于，实现一种泵装置，例如用于与电子液压转向辅助装置结合地使用，该电子液压转向辅助装置能够独立于内燃机起作用，并且还将系统压力转换为用于液压油箱的暂时作用的预压力。
泵装置，例如用于车辆的电子液压式转向辅助装置，具有液压泵、工作管路、压力产生装置、第一控制管路、预压力管路、补偿箱、具有控制入口的截止阀和第二控制管路。液压泵构造为用于将液压油从泵室泵送到液压泵的泵出口。工作管路构型为用于将液压油引导至消耗装置、例如转向装置，其中，工作管路的工作接头与泵出口流体连接。压力产生装置具有压力产生入口和压力产生出口，其中，压力产生装置构造为用于在使用作用在压力产生入口上的入口压力的情况下产生能够在压力产生出口上提供的出口压力，该出口压力低于入口压力。第一控制管路将泵出口与压力产生入口流体连接。预压力管路将压力产生出口与泵室流体连接。以这种方式可以使用由压力产生装置能够在压力产生出口上提供的出口压力，以便提高泵室中的压力。补偿箱构型为用于储存液压油。截止阀构造为用于根据作用在截止阀的控制入口上的压力占据阀打开位置或阀关闭位置，其中，截止阀在阀打开位置中将补偿箱与泵室流体连接，并且在阀关闭位置中将补偿箱与泵室流体分离。第二控制管路将泵出口与控制入口流体连接。因此，在使用压力产生装置的情况下可以提高泵室中的液压油的压力。因此，可以执行用于液压泵的预压力生成。
相应的电子液压转向辅助装置能够用于在商用车、例如具有高达8吨的轴负载的商用车中的车辆转向。转向辅助装置配备有基于电子液压原理的所谓的“EPS”(电子助力转向)-转向辅助装置。这种EPS转向装置的特点在于不连续的运行特性，即处于转向装置的液压回路中的液压油仅在转向运动时被泵单元输送，即根据“按需动力(Power on Demand)”原则。如果不转向，则液压油保持静止，由液压泵和驱动器组成的马达-泵单元也是如此。这类转向辅助装置可以用于作为“按需动力”-转向系统起作用，例如在没有内燃机的电气化商用车中，或用于例如通过驾驶员辅助系统如DAS/ADAS(1-2级)和HAD(3-5级)自主地在无需驾驶员介入的情况下实施自动化的驾驶要求。研究表明，以液压油运行转向辅助装置可以是有利的，液压油已经在箱中占据非常高的压力水平、例如大于大气压。因此，在这里提出的电子液压转向辅助装置能够有利地将由液压泵产生的系统压力转换为用于补偿箱的暂时作用的预压力。
泵装置的第一控制管路和附加地或替代地第二控制管路例如可以是盲管路(Sackleitung)。截止阀可以具有复位弹簧，该复位弹簧构造为用于在控制入口上的压力低于阈值时将截止阀转移到阀打开位置中。因此，当压力下降到阈值以下时，能够随时实现补偿箱和泵室之间的流体连接，并且附加地或替代地，当压力等于或超过阈值时，例如在高压阶段期间，立即分离所述流体连接。
根据一个实施方式，泵装置也可以具有泵室，在所述泵室中接收有液压泵。泵室还可以构型为用于接收用于驱动液压泵的驱动器。泵装置也可以包括这种驱动器，该驱动器构造为用于驱动液压泵。驱动器可以具有电动机并且附加地或替代地布置在泵室中。泵室还可以无气泡地构型。这实现了将泵驱动器与另外的驱动器、例如车辆驱动器脱耦的可能性。
工作管路可以具有通到第一控制管路中的第一分支和附加地或替代地具有通到第二控制管路中的第二分支。第二分支可以布置在泵出口和第一分支之间。因此，第一控制管路和附加地或替代地第二控制管路可以直接与工作管路连接，例如直接地而无需中间耦合的其它部件。
压力产生装置例如可以具有双活塞。为了产生压力，双活塞可以具有不同直径。
此外有利的是，压力产生装置构造为用于在使用作用在压力产生入口上的入口压力的情况下产生能够在压力产生出口上提供的出口压力，该出口压力高于大气压。以这种方式可以将泵室中的液压油的压力调节到高于大气压的值。
用于车辆的相应的电子液压式转向辅助装置具有所提及的泵装置和呈电子液压式转向传动装置形式的消耗装置。电子液压转向传动装置与工作管路流体连接。转向传动装置可以是与方向盘连接或能够连接的助力转向装置。转向传动装置可以具有至少一个或两个工作腔室，其中，至少一个工作腔室适合于使能够与转向装置的转向拉杆耦合的活塞沿一个方向运动。可选的第二工作腔室可以适用于使能够与转向装置的转向拉杆耦合的活塞沿与所述方向相反的方向运动。因此实现一个完整的转向系统。
根据一个实施方式，转向辅助装置还可以具有控制装置，该控制装置构造为用于响应于代表操纵车辆方向盘的转向操纵信号而输出激活信号，该激活信号构造为用于激活液压泵和附加地或替代地响应于代表车辆方向盘的静止状态的转向静止信号而输出停用信号，该停用信号构造为用于停用液压泵。因此，对于转向辅助装置能够实现“按需动力”原则，即仅在发生转向操纵时才激活液压泵，用于转向辅助。
附图说明
在下面的说明中根据附图详细地阐述在这里提出的方案的实施例。
附图示出了：
图1：根据一个实施例的用于具有电子液压转向辅助装置的车辆的泵装置的示意图；
图2：根据一个实施例的泵装置的示意图；
图3：根据一个实施例的电子液压转向辅助装置的示意图；和
图4：根据一个实施例的电子液压转向辅助装置的示意性立体视图。
在下面对本发明的有利实施例的说明中，对于在不同附图中示出的和相似作用的元件使用相同或相似的附图标记，其中，省略了对这些元件的重复说明。
具体实施方式
图1示出根据一个实施例的具有用于电子液压转向辅助装置105的泵装置102的车辆100的示意图。泵装置102包括预压力单元并且根据该实施例是电子液压转向辅助装置105的一部分。在此仅示例性地选择泵装置102的结合车辆100的转向装置的使用。泵装置102也可以以相应的方式用于其它应用领域、甚至在车辆领域以外使用，以便提供工作压力。
关于电子液压转向辅助装置105的实施例，图1仅示出局部，以便示出泵装置102的预压力单元的原理。因此仅示出液压线路图的一部分，下面根据图3示出转向辅助装置105的相应的完整液压系统。
仅示例性地，根据该实施例，电子液压转向辅助装置105被接收在车辆100上或车辆中，根据该实施例，车辆构型为商用车、例如具有高达8吨的轴负载。根据一个实施例，车辆100是电气化或能高度自动化行驶的车辆100。替代地，泵装置102可以安装在其它类型的车辆或机器或设备中。
泵装置102具有液压泵110、工作管路115、压力产生装置120、第一控制管路125、预压力管路130、补偿箱135、具有控制入口145的截止阀140和第二控制管路150。补偿箱135包括带有空气的储油装置，以便能够实现热膨胀。可选地，油位指示器耦合到补偿箱上。液压泵110构造为用于将液压油155从液压泵110的泵室160泵送至泵出口165。工作管路115构型为用于将液压油155引导至消耗装置170，其中，工作管路115的工作接头175与泵出口165流体连接。仅示例性地，消耗装置170实施为车辆100的转向装置。转向装置例如包括电子液压转向传动装置。压力产生装置120用于油预压生成。压力产生装置120具有压力产生入口180和压力产生出口185。第一控制管路125将泵出口165与压力产生入口180流体连接。预压力管路130将压力产生出口185与泵室160流体连接。压力产生入口180处的压力用作驱动器，以便在使用压力产生装置120的情况下预加载处于工作室160中的液压油。除可能的泄漏外，在压力产生入口180和压力产生出口185之间没有连接。根据一个实施例，压力产生装置120具有阶梯式活塞，该阶梯式活塞用作一种传动装置，以便将作用在压力产生入口180上的压力降低到压力产生出口185上的显著更低的压力。根据一个实施例，压力产生装置120设计为压力转换器，该压力转换器使用在液压泵110的运行期间由液压泵110产生的并且作用在压力产生入口180上的高入口压力，以便在压力产生出口185上提供低出口压力。根据一个实施例，压力产生装置120设计成，使得在压力产生出口185上提供的出口压力低于在压力产生入口180上作用的高入口压力，然而高于大气压。
根据一个实施例，压力产生装置120具有与压力产生入口180连接的第一室和与压力产生出口185连接的第二室。这两个室通过双活塞彼此隔开，所述双活塞在第一室侧比在第二室侧具有更小的活塞面。
根据一个实施例，在第二室中布置有复位弹簧，用于双活塞的复位。
补偿箱135构型为用于储存液压油155。截止阀140构造为用于根据在截止阀140的控制入口145上作用的压力占据阀打开位置190或阀关闭位置，其中，截止阀140将补偿箱135在阀打开位置190中与泵室160流体连接，并且将补偿箱135在阀关闭位置中与泵室160流体分离。第二控制管路150将泵出口165与控制入口145流体连接。
根据该实施例，转向辅助装置105还具有泵室160、用于驱动液压泵110的驱动器192和/或控制装置193。
根据该实施例，液压泵110和/或驱动器192被接收在泵室160中。根据该实施例，驱动器192具有电动机或实施为电动机。此外，根据该实施例，泵室160无气泡地构型。根据该实施例，消耗装置170与工作管路115流体连接。根据该实施例，消耗装置170例如是与车辆100的方向盘194连接或能够连接的助力转向装置。根据一个实施例，消耗装置170具有至少一个工作腔室，该工作腔室可以通过工作管路115加载以压力。根据该实施例，至少一个工作腔室用于使能够与转向拉杆耦合的活塞运动。在下面，至少一个工作腔室也称为工作室。根据一个实施例，方向盘194是转向辅助装置105的一部分。在全自动化的车辆中必要时可以取消方向盘194。
根据该实施例，工作管路115具有通到第一控制管路125中的第一分支196和/或通到第二控制管路150中的第二分支197。根据该实施例，第二支路197布置在泵出口165和第一支路196之间。根据该实施例，第一控制管路125和/或第二控制管路150是盲管路。
根据该实施例，截止阀140具有复位弹簧199，该复位弹簧构造为用于在控制入口145上的压力低于阈值时将截止阀140转移到在此所示的阀打开位置190中。
根据该实施例，压力产生装置120具有双活塞。为了在压力产生出口185上产生压力，根据该实施例，双活塞在相对的端部上具有不同直径。根据该实施例，压力产生装置120构造为用于使用在压力产生入口180上作用的液压油155的压力，以便将在压力产生出口185上存在的压力调节到超过大气压的值。
控制装置193例如构造为用于响应于代表方向盘194的操纵或转向控制装置的转向要求的转向操纵信号输出激活信号，该激活信号构造为用于激活驱动器192和/或液压泵110，和/或响应于代表方向盘194的静止状态的转向静止信号输出停用信号，该停用信号构造为用于停用驱动器192和/或液压泵110。
在此提出的转向辅助装置105实现用于电子液压的“电子助力转向”转向传动装置、简称“EPS转向传动装置”的预压力系统。
EPS转向辅助装置105遵循完全集成的即插即用方案。在此，液压油回路与车辆驱动器如车辆100的内燃机或电动机脱耦并且作为紧凑的驱动单元安装到助力转向装置上。
研究表明，以液压油155运行转向辅助装置可以是有利的，所述液压油已经在箱中占据大于大气压的压力水平。在此提出的转向辅助装置105能够将由液压泵110产生的系统压力转换为用于补偿箱135的暂时作用的预压力。在此确保了液压油155可以继续自由膨胀，例如由于温度影响。在此提出的方案能够实现在不需要具有安装的转向辅助泵的附加器具的情况下产生预压力。
在图1中示出在没有液压泵110的泵活动的情况下的静止位置，泵室160和补偿箱135的箱室在所述静止位置中连接。示意性地示出用于工作室的预压力产生。存在为工作室提供液压油155的工作管路115。附加地存在两个控制管路125、150。第一控制管路125在盲管路中量取液压压力，并且通过具有不同直径的双活塞产生高于大气压的压力。该压力能够产生，因为将预压力管路130直接安装到双活塞的大的缸侧上，所述预压力管路通到无空气的泵室160中，该泵室也可以称为“马达室”。根据该实施例，第二控制管路150也实施为盲管路并且控制阀140，使得在高压阶段期间，两个工作腔室中的一个将补偿箱135与泵室160隔开。通过该隔开可以压缩在低压下被认为不可压缩的液压油，而不会发生(明显的)体积减小。
图2示出根据一个实施例的泵装置102的示意图。在此可以是在图1中所描述的泵装置102。根据该实施例，示出在阀关闭位置200中的所述泵装置的截止阀140。
当泵装置102与转向装置结合地使用，如根据图1和图3所示的那样时，泵装置102仅构成两个预压力单元中的一个和整个系统的局部。
与转向装置结合地，根据图2现在描述转向过程。液压泵110的泵活动在此引起暂时分离并且产生预压力。截止阀140在转向辅助装置105中的压力小的情况下如在图1中所示地打开并且因此实现用于可以自由流动的油体积的补偿可能性。如果产生预压力，则阀140截止并且将泵室160暂时与也称为补偿容器的补偿箱135完全隔开。泵110可以根据需要补充吸入预加载的液压油。在截止阀140中，控制管路150抑制复位弹簧199，使得阀140如在此所示的那样关闭。如果第二控制管路150中的压力下降，则复位弹簧199使阀140复位。预加载使得泵110能够更快地充注泵容积，而没有如下危险：在泵110的抽吸侧上的油流入中断和在泵110中出现损坏，例如气蚀、曝气。
在图2中关于压力产生装置120示出双活塞220和用于复位双活塞220的复位弹簧222。
图3示出根据一个实施例的电子液压转向辅助装置105的示意图。在此可以是根据图1所描述的转向辅助装置的实施例。
泵装置102除了已经根据图1描述的特征外还具有另外的工作管路315、另外的压力产生装置320、另外的第一控制管路325和另外的预压力管路330。截止阀140具有与另外的第二控制管路350耦合的另外的控制入口345。液压泵110实施为可控制的、例如具有两个旋转方向。液压泵110构造为用于在第一运行状态下、例如在第一旋转方向时将液压油155从泵室160泵送到泵出口165，并且在第二运行状态下、例如在第二旋转方向时将液压油从泵室160泵送到另外的泵出口365。
另外的工作管路315构型为用于将液压油引导至消耗装置170，其中，另外的工作管路315的另外的工作接头375与另外的泵出口365流体连接。另外的压力产生装置320相应于压力产生装置120被用于预压力生成。另外的压力产生装置320具有另外的压力产生入口380和另外的压力产生出口385。另外的第一控制管路325将另外的泵出口365与另外的压力产生入口380流体连接。另外的预压力管路330将另外的压力产生出口385与泵室160流体连接。
根据一个实施例，另外的压力产生装置320相应于压力产生装置120构型，使得在另外的压力产生入口380上的压力用作驱动器，以便在使用另外的压力产生装置320的情况下预加载处于工作腔室160中的液压油。
图4示出根据一个实施例的电子液压转向辅助装置105的立体视图。在此可以是在图1或图2中所描述的电子液压转向辅助装置105的实施例。
EPS转向辅助装置105遵循完全集成的即插即用方案。在此，液压油回路与车辆100的内燃机或电动机脱耦并且作为紧凑的驱动单元400安装到呈助力转向装置形式的转向装置170上。
附图标记列表
100 车辆
102 泵装置
105 电子液压转向辅助装置
110 液压泵
115 工作管路
120 压力产生装置
125 第一控制管路
130 预压力管路
135 补偿箱
140 截止阀
145 控制入口
150 第二控制管路
155 液压油
160 泵室
165 泵出口
170 消耗装置
175 工作接头
180 压力产生入口
185 压力产生出口
190 阀打开位置
192 驱动器
193 控制装置
194 方向盘
196 第一分支
197 第二分支
199 复位弹簧
200 阀关闭位置
220 双活塞
222 复位弹簧
315 另外的工作管路
320 另外的压力产生装置
325 另外的第一控制管路
330 另外的预压力管路
345 另外的控制入口
350 另外的第二控制管路
365 另外的泵出口
375 另外的工作接头
380 另外的压力产生入口
385 另外的压力产生出口
392 第一工作腔室
394 第二工作腔室
396 转向拉杆
398 活塞
400 驱动单元

Claims (12)

1.一种用于车辆(100)的电子液压式转向辅助装置(105)的泵装置(102)，其中，所述泵装置(102)(105)具有以下特征：
液压泵(110)，所述液压泵构造为用于将液压油(155)从泵室(160)泵送到所述液压泵(110)的泵出口(165)，
工作管路(115)，用于将液压油(155)引导至消耗装置(170)，其中，所述工作管路(115)的工作接头(175)与所述泵出口(165)流体连接，
压力产生装置(120)，具有压力产生入口(180)和压力产生出口(185)，其中，所述压力产生装置(120)构造为用于在使用作用在所述压力产生入口(180)上的入口压力的情况下产生能够在所述压力产生出口(185)上提供的出口压力，所述出口压力低于所述入口压力，
第一控制管路(125)，所述第一控制管路将所述泵出口(165)与所述压力产生入口(180)流体连接，
预压力管路(130)，所述预压力管路将所述压力产生出口(185)与所述泵室(160)流体连接，以便提高所述泵室(160)中的液压油(155)的压力，
用于液压油(155)的补偿箱(135)，
具有控制入口(145)的截止阀(140)，其中，所述截止阀(140)根据作用在所述控制入口(145)上的压力占据阀打开位置(190)或阀关闭位置(200)，其中，所述截止阀(140)在所述阀打开位置(190)中将所述补偿箱(135)与所述泵室(160)流体连接，并且在所述阀关闭位置(200)中将所述补偿箱(135)与所述泵室(160)流体分离，和
第二控制管路(150)，所述第二控制管路将所述泵出口(165)与所述控制入口(145)流体连接。
2.根据权利要求1所述的泵装置(102)(105)，在所述泵装置中，所述截止阀(140)具有复位弹簧(199)，所述复位弹簧构造为用于在所述控制入口(145)上的压力低于阈值时将所述截止阀(140)转移到所述阀打开位置(190)中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的泵装置(102)(105)，具有泵室(160)，在所述泵室中接收有液压泵(110)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的泵装置(102)(105)，具有转向装置(170)，所述转向装置与所述工作管路(115)流体连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的泵装置(102)(105)，具有驱动器(192)，所述驱动器构造为用于驱动所述液压泵(110)。
6.根据权利要求5所述的泵装置(105)，在所述泵装置中，所述驱动器(192)具有电动机和/或布置在所述泵室(160)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的泵装置(102)(105)，在所述泵装置中，所述工作管路(115)具有通到所述第一控制管路(125)中的第一分支(196)和/或具有通到所述第二控制管路(150)中的第二分支(197)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的泵装置(102)(105)，在所述泵装置中，所述压力产生装置(120)具有双活塞(220)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的泵装置(102)(105)，在所述泵装置中，所述压力产生装置(120)构造为用于在使用作用在所述压力产生入口(180)上的入口压力的情况下产生能够在所述压力产生出口(185)上提供的出口压力，所述出口压力高于大气压。
10.根据前述权利要求中任一项所述的泵装置(105)，在所述泵装置中，所述液压泵(110)构造为用于将液压油(155)从所述泵室(160)可控制地泵送到所述液压泵(110)的所述泵出口(165)或另外的泵出口(365)，并且其中，所述泵装置(105)具有以下另外的特征：
另外的工作管路(315)，用于将液压油(155)引导至所述消耗装置(170)，其中，所述另外的工作管路(315)的另外的工作接头(375)与所述另外的泵出口(365)流体连接，
另外的压力产生装置(320)，具有另外的压力产生入口(380)和另外的压力产生出口(385)，其中，所述另外的压力产生装置(320)构造为用于在使用作用在所述另外的压力产生入口(380)上的另外的入口压力的情况下产生能够在所述另外的压力产生出口(185)上提供的另外的出口压力，所述另外的出口压力低于所述另外的入口压力，
另外的第一控制管路(325)，所述另外的第一控制管路将所述另外的泵出口(365)与所述另外的压力产生入口(380)流体连接，
另外的预压力管路(330)，所述另外的预压力管路将所述压力产生出口(385)与所述泵室(360)流体连接，以便提高所述泵室(160)中的液压油(155)的压力，
另外的第二控制管路(350)，所述另外的第二控制管路将所述另外的泵出口(365)与所述截止阀(140)的另外的控制入口(345)流体连接，其中，所述截止阀(140)根据作用在所述另外的控制入口(345)上的压力占据所述阀打开位置(190)或所述阀关闭位置(200)。
11.一种用于车辆(100)的电子液压式转向辅助装置(105)，其中，所述转向辅助装置(105)具有根据前述权利要求中任一项所述的泵装置(102)和具有呈电子液压式转向转动装置形式的消耗装置(170)。
12.根据权利要求11所述的转向辅助装置(105)，具有控制装置(193)，所述控制装置构造为用于响应于代表所述车辆(100)的方向盘(194)的操纵的转向操纵信号而输出激活信号，所述激活信号构造为用于激活所述液压泵(110)，和/或响应于代表所述车辆(100)的方向盘的静止状态的转向静止信号而输出停用信号，所述停用信号构造为用于停用所述液压泵(110)。
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