CN103403360A - 用于操作离合器的液压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压装置，尤其用于操作离合器，该液压装置具有布置在离合器附近的液压工作缸，该工作缸通过液压管路与体积流量源连接。该体积流量源的体积流能够通过一控制单元根据配置给液压装置的传感器的信号来影响。体积流量源通过由一电动机和一泵组成的、布置在一共同的壳体中的组合构成。

Description

用于操作离合器的液压装置

本发明涉及一种用于操作离合器的液压装置。

已知带有从动缸和主动缸的液压力传递路段。在这里，液压从动缸在位置上靠近地配置给离合器。在自动化的传递路段中，主动缸能够实施为可控制的和/或可调节的体积流量源。

基本上已知两种用于这样的力传递路段的体积流量源。在此，在一种情况下涉及整套液压控制装置的部分功能，该控制装置还能够满足其它任务。在此，机械驱动的或电驱动的液压泵的体积流通过逻辑阀分配，一个分流用于离合器操作。如果只需要一个或两个液压功能，这种解决方案是昂贵的。

在另一种情况下，一所谓的静液压促动器被用作体积流量源。这样的解决方案例如在文献WO2011050767A1中描述。在此，电驱动装置的旋转运动被传递到一丝杠上，该丝杠与作为行星绕该丝杠周围布置的其它丝杠接触并且以这种方式产生行星的线性运动，所述行星又与排挤活塞连接并且使排挤活塞往复运动。然而，将旋转运动转化为线性运动的大传动比影响到滞后特性和动态性能。

本发明的任务在于，提供一种用于操作离合器的液压装置，该液压装置能够实施为紧凑的单元，能够明显改善响应性能，所述液压装置能够集成在机动车内部的控制***中，但是也能够单独地运行，很大程度上免维护地工作并且此外不具有在现有技术的解决方案中指出的缺点。

该任务通过一种用于操作离合器的液压装置解决，该液压装置具有权利要求1的特征部分的特征并结合该权利要求的前序部分的特征。

因此，本发明涉及一种液压装置，尤其用于操作离合器，该液压装置具有一布置在所述离合器附近的液压工作缸，其中，该工作缸通过液压管路与一体积流量源连接。该体积流量源的体积流能够通过一控制单元根据配置给该液压装置的传感器的信号来影响。该体积流量源通过一由电动机和泵组成的、布置在一共同的壳体中的组合或单元构成。

根据本发明，上述静液压促动器这样扩展，即有利地取代体积大的排挤活塞和复杂的行星传动装置，能够使用比较简单的泵组件，该泵组件的转速能够逆转。这样的装置根据本发明的优点能够构建得比静液压促动器小并且能够以简单的方式适应使用条件，因此，能够附加地改善在布置时或安装时的方便性。因此，根据本发明的解决方案在于，通过一特别的泵组件代替静液压促动器的排挤活塞和行星传动装置。

根据本发明的液压装置例如可以用于供给和控制单作用的液压缸。由电动机和液压泵构成的组合这样设计，使得能够快速地建立压力并且在需要时快速地变换旋转方向。因此，电动机和泵这样设计，使得它们能够以高动态响应变化。因此，旋转的件能够尺寸尽可能小以减小惯性。

有利地，对于液压泵，能够直接随着启动而确保大的体积流和高的压力水平的任何实施方式都是合适的。对此的合适的结构方式是齿轮泵、叶片泵、旋转分配泵、径向活塞泵或轴向活塞泵。

如果通过本发明的液压装置操作离合器，则泵通过电动机驱动，使得流体被朝工作缸（从动缸）方向输送。在这里，传感器***监视离合器的、离合器分离装置的或工作缸的操作状态。通过传感器信号能够持续调节泵转速和/或泵运行时间，以便保持离合器的目标状态。传感器信号能够由离合器上的位移测量或用于离合器的液压路段中的压力测量或由这两者产生。

为了使离合器保持在目标位置中，存在下面的优选可能性。在一种情况下，这种程度地降低泵的转速，使得该泵只平衡它自身的泄漏流量。也就是说，泵保持压力，而没有另外的附加流体输送到用于离合器的液压路段中并且离合器不承受附加的操作。即，仅平衡泄漏流量。在这里有利的是，不需要其它构件用来保持离合器位置。然而，必须持续施加能量用于保持离合器。

在另一种情况下，设置有一阀，一旦达到离合器的目标位置，该阀关闭泵和离合器之间的液压路段。特别有利地选择座阀（止回阀）作为该阀。座阀的非常小的泄漏流量使得能够必须不持续地运行泵进而运行电动机，以使离合器保持在目标位置中。在此，用于操作阀的能量需求小于在无阀情况下用于保持离合器的电动机运行。然而，需要一电磁铁形式的附加构件用于操作阀。

为了离合器的去激活可以使用下面的策略。泵能够主动地逆着其输送方向运行（逆转），以便快速地排空液压路段。在该过程中必要的是，通过传感器件监视离合器的操作状态。在离合器的所谓的接合点（Kiss-Point）之后，通常不要求关于进一步打开的大的动力或者说需要较小的动力。为了避免抽空液压路段，可以从接合点开始或在接合点之后不久使泵转速置于零。然后能够通过泵的间隙进行液压路段的剩余排空。

对于在动力学上不关键的过程可以设想，能够部分地重新获取在离合器中和液压路段中储存的能量。然后，泵作为液压马达工作并且电动机作为发电机工作。

如果***附加地还具有闭锁阀，则该阀应该与离合器的去激活同时或在此之前打开。该装置的液压***的设计能够由专家按各种各样的方法实现。因此，该设计也能够根据要控制的离合器的要求、根据外部要求（如在车辆运行中）以及以优化角度和能量角度下来进行。

在本发明的有利构型中也可能的是，在离合器和阀之间在一共同的壳体中布置一蓄压器。该蓄压器例如能够实施为碟形弹簧存储器。该蓄压器能够根据设计而定满足两个不同的功能。一方面它可以在操作过程中引起功率需求的降低，另一方面它可以在保持离合器时用于容积跟随，以平衡所出现的泄露。

除了单作用缸的上面描述的供给外，也能够借助于可逆泵单元控制双作用的缸，该可逆泵单元由一带有用于控制和/或调节泵功率的电子装置的电动机和所述液压泵组成。在最简单的情况下，借助于可逆泵单元有目的地从一该缸室向另应该缸室中输送体积。如果两个缸室的体积大小不同，可以不进行流体由一该缸室到另一缸室的简单泵送。在这种情况下，可以布置所谓补偿抽吸阀和过压阀负责被平衡的流体预算。

有利地，具有由电动机和泵组成的组合的本发明液压装置能够非常紧凑地构造并且具有下面的特征。电动机的转子和定子能够与泵的排挤单元分享一共同的壳体。电动机的转子能够完全地或部分地支承在齿轮泵的轴承支架中。电动机或泵的支承位置也能够被放置到阀壳体或蓄压器壳体中。阀单元和碟形弹簧蓄压器能够共用另一壳体部分。箱室能够布置在马达壳体/泵壳体和阀壳体或蓄压器壳体之间。根据应用情况而定，阀单元能够更换并且必要时能够放弃储存功能。对于***重要的传感器件即转速传感器件、转角传感器件和/或压力传感器件能够直接集成到电动机/泵组合的控制电子装置中。这种组合的特别紧凑性在很多的情况下使得能够位置靠近促动器，从而使得位移测量也能够集成在控制电子装置中。用于阀的电磁铁的线圈也能够直接地集成到控制单元中。

在本发明的另一实施方式中，可以在泵接头之间设置一旁路节流板或一旁路节流装置，以便引起泵的体积效率的有针对性的“变差”。由此提高“压力保持转速”并且由此改善压力的可调节性。

下面根据实施例和附图进一步阐明本发明。在此示出：

图1  根据本发明的液压装置的液压示意图，具有带弹簧复位的单作用液压缸并且具有电驱动的可逆泵、控制阀、高位箱和压力传感器；

图2  与图1的装置相比进一步发展的本发明装置，其中，设置有附加的蓄压器；

图3  根据本发明的液压装置，其中，一旁路平行于可逆泵布置；

图4  根据本发明的液压装置，用于控制双作用的工作缸；

图5  根据本发明的液压装置的立体图，具有用于所有部件的紧凑的单元壳体，部分以分解视图示出；和

图6  图5的紧凑的单元壳体的剖面图，具有所有布置在其中的单个部件。

图1示出当前液压装置的基本线路。

在一通过虚的轮廓线示意性示出的共同的壳体1的内部布置有一液压装置2。该液压装置主要包括一与一容积式泵4形锁合地连接的电动机3、一二位二通控制阀5、一电的控制单元6、一贮存容器7、一在容积式泵4和二位二通控制阀5的输入端之间的液压管路8、一在二位二通控制阀5的输出端和一工作缸10之间的液压管路9以及一在容积式泵4和贮存容器7之间的液压管路11。

控制单元6通过一接头12与上级***的控制装置连接，例如与离合器踏板上的传感器和/或与其它的、感测传动系内部的确定状态的传感器连接。控制单元6能够由此或通过手动触发的命令而产生一信号，该信号使电动机3启动。随着电动机3的启动，容积式泵4同时启动。该容积式泵从贮存容器7抽吸液压液，其中，在管路8中建立较高的压力。二位二通控制阀5在其初始位置中这样接通，使得管路8与管路9彼此连接，使得工作缸10被加载以压力-体积流并且活塞杆13为了操作未示出的离合器而驶出。

如果控制单元6基于外部提供的信号又产生一使工作缸10的工作循环终止的命令，则该控制单元向相反的旋转方向控制电动机3和容积式泵4，使得工作缸10被抽吸空并且因此被驶入。被吸走的体积流被送回到贮存容器7中。

在上面描述的工作方式中，也可以省去二位二通控制阀5并且管路8和管路9能够彼此直接连接。

容积式泵4可以是任意实施方式的泵，只要该容积式泵能够提供所需的体积流并且能够达到所要求的压力水平。尤其地，能够实施快速的转速改变、包括快速的启动和旋转方向变化的液压泵作为容积式泵4是合适的。排挤室纯几何地限定或者说是稳定的那些泵是特别合适的，例如外齿轮泵。

压力测量传感器14能够通过一信号线路15与控制单元6连接，从而，一旦达到了工作缸10的成功工作循环所需要的压力水平，该控制单元就能够使泵过程停止。

同样，控制单元6也可以评估压力测量传感器14的测量信号并且使容积式泵4间歇地或以低的转速运转，以便保持由于泄漏而下降的压力水平。

该液压装置的一优选实施方式规定二位二通控制阀5的布置，该二位二通控制阀可通过电磁铁16控制并且能够通过弹簧元件17复位。该弹簧元件的所示出的第一位置构成初始位置，在该位置中，二位二通控制阀5建立容积式泵4和工作缸10之间的连接。一旦压力测量传感器14通知控制单元6达到了所要求的压力水平，控制单元6就能够通过电导线18控制电磁铁16，将二位二通控制阀5控制到第二位置，在该第二位置中，二位二通控制阀5的座阀19防止液压介质回流。

因此，在这种应用情况下，容积式泵4只须以节能的方式仅运行至达到要求的压力水平位置，通过将控制阀5转换到第二位置装置，工作缸10保持在驶出的位置中。

通常的离合器包含一弹簧组件20，该弹簧组件使工作缸10复位到初始位置，否则可以设置一用于复位的单独的弹簧组件20。

根据图2，一改善的实施方式在管路9的区域中附加地设置有一蓄压器21，该蓄压器例如能够实施为碟形弹簧存储器。蓄压器可通过在二位二通控制阀5的第二位置中达到工作缸10的驶出状态时的体积跟随使得所出现的泄漏流被补偿并且在管路9和工作缸10中保持所要求的压力水平。此外可以满足在操作过程中的功率需求的集成。

液压装置的另一优选实施方式根据图3包括一并联于容积式泵4布置的旁路节流板或节流装置22。经过节流装置22出现的损失流尽管有意地降低容积式泵4的体积效率。这导致电动机3的需要的转速为了调节工作缸10中的限定的压力而变高，但在需要小的输送流量的情况下这在转速控制/转速调节方面示出明显的优点。

液压装置的另一实施方式根据图4设置一双作用实施方案的工作缸23。在此，通过电动机3这样控制容积式泵4，使得容积式泵通过管路24充注工作缸23（左室）并且使其驶出。在工作循环结束时使容积式泵4被反向控制或逆转。然后，容积式泵通过管路25充注工作缸23（右室），因此工作缸重新驶入。容积式泵4的两个接头26，27在中间连接座阀或止回阀28和29的情况下与管路11和贮存容器7连接。根据容积式泵4的旋转方向而定，或者在工作缸23驶出时座阀29打开，或者在该工作缸驶入时座阀28打开。如果配置给工作缸23的输入端的压力测量传感器14或30发出压力损失信号，则控制单元6能够使容积式泵4继续运转，其中，过多输送的体积流通过限压阀31和32导出并且通过管路33或34输送到贮存容器7。

下面结合图5和6描述本发明的此时优选的实施方式。

一模件式构造的壳体包括一局部控制器35、一马达-泵壳体40、一阀-蓄压器壳体46、一封闭盖49和一法兰连接在阀-蓄压器壳体46上的二位二通控制阀45，通过该壳体构造一紧凑的结构单元，该结构单元把关于储存液压介质、产生体积流和信号处理的全部功能集于一体。

该紧凑的结构单元在其使用时仅还需要建立液压连接和电连接以及布置在外部的传感器的连接。该结构单元的紧凑性使得能够很大程度上不受车辆或设备内部的地方的限制地布置。因此例如存在这样的可能性：该紧凑的结构单元布置在操作离合器的液压工作缸（从动缸）的旁边。

在马达-泵壳体40中这样布置电动机的定子37和转子38，使得电动机的轴能够承载泵轮41。在泵轮41的两侧布置轴承支架42，其中，整个布置相当于齿轮泵的结构。泵轮41的轴承支架42也构成电动机的转子38的支承装置。两个支承位置中的一个也可以替换地安放在阀-蓄压器壳体46中。当然也可以与此类似地将泵支架的第二支承位置移位到马达-泵壳体40中。

马达-泵壳体40和封闭盖49共同形成一箱室43，该箱室接收液压介质。一注入口允许箱室43的充注。该注入口通过一盖罩50遮盖。

此外，在封闭盖49中布置有储存室44，该储存室与一中间盖48和一碟形弹簧47共同作用有一可变的容积并且承担如上面提及的蓄压器的任务。

一二位二通控制阀45布置在封闭盖49和马达-泵壳体30之间。该二位二通控制阀用于控制待输送到从动缸的体积流。

此外，局部控制器35与一转速-转角传感器件39组合（图6），从而能够准确控制用于离合器操作的紧凑的静液压装置。

该液压装置的各个片段的接合能够以不同的方式实现，例如通过结构单元彼此螺纹连接，通过单元之间的合适的不能拆卸的连接，或者如图5和图6中所示通过螺栓。

根据本发明的液压装置的应用不局限于操作离合器，例如用于双离合器变速器、混合分离离合器、分级自动装置和一般换挡变速器等的离合器。本发明的液压装置也能够用于接通全轮驱动（AWD）、操作差动变速器或停车闭锁装置。与双作用工作缸协同作用的静液压装置除了离合器外也能够用于档调节器、AWD接通装置和停车闭锁线路等。

因此，本发明提供了有利的可能性，即，构造一种适应相应的要求的紧凑的液压装置，使得该液压装置能够更精确地控制、能够节能地工作并且此外由于其紧凑的结构方式而能够没有问题地使用在存在问题的使用领域中。

附图标记列表

1  壳体

2  液压装置

3  电动机

4  容积式泵

5  二位二通控制阀

6  控制单元

7  贮存容器

8  管路

9  管路

10 工作缸

11 管路

12 接头

13 活塞杆

14 蓄压器

15 信号线路

16 电磁铁

17 弹簧元件

18 导线

19 座阀

20 弹簧组件

21 蓄压器

22 节流装置

23 工作缸

24 管路

25 管路

26 接头

27 接头

28 座阀

29 座阀

30 压力测量传感器

31 限压阀

32 限压阀

33 管路

34 管路

35 局部控制器

36 集成压力传感器

37 定子

38 转子

39 转速-转角传感器件

40 马达-泵壳体

41 泵轮

42 轴承支架

43 箱室

44 储存室

45 二位二通控制阀

46 阀-蓄压器壳体

47 碟形弹簧

48 中间盖

49 封闭盖

50 盖罩

Claims (10)

1.液压装置，尤其用于操作离合器，该液压装置具有一布置在离合器附近的液压工作缸（10），其中，所述工作缸（10）通过一液压管路（8，9）与一体积流量源连接，并且，所述体积流量源的体积流量能够通过一控制单元（6）根据配置给所述液压装置（2）的传感器的信号来控制，其特征在于，所述体积流量源通过一由一电动机（3）和一液压泵（4）组成的、布置在一共同的壳体（1）中的组合构成。

2.根据权利要求1的液压装置，其特征在于，所述泵（4）是一容积式泵，优选呈齿轮泵、叶片泵、径向活塞泵或轴向活塞泵的形式。

3.根据权利要求1或2的液压装置，其特征在于，由所述电动机（3）和所述泵（4）组成的组合能够在两个旋转方向上运行。

4.根据权利要求1至3中任一项的液压装置，其特征在于，与所述泵（4）并联地连接有一节流装置（22）。

5.根据权利要求1的液压装置，其特征在于，在所述共同的壳体（1）中布置有所述控制单元（6）和/或一用于所述液压介质的贮存容器（7）和/或一蓄压器（21）。

6.根据权利要求1至5中任一项的液压装置，其特征在于，所述控制单元（6）包括一些部件，其能够处理所述传感器的测量信号，所述传感器布置在液压装置的内部或外部，其中，所述测量信号包括所述电动机（3）的信号和/或所述泵（4）的信号、和/或所述工作缸（10）的压力测量值和位移测量值和/或一通过所述工作缸驱动的外部元件的信号。

7.根据权利要求1至6中任一项的液压装置，其特征在于，所述工作缸（10）是一单作用的工作缸（10）、一带有用于复位的弹簧组件（20）的单作用的工作缸或一双作用的工作缸（23）。

8.用于操作带有根据权利要求1至7中任一项的液压装置的工作缸的方法，其特征在于，所述液压装置（2）通过它的控制单元（6）得到通过通过执行机构或通过控制装置产生的启动命令，使得所述控制单元（6）接着使由所述电动机（3）和所述泵（4）组成的组合处于运行中并且实施至少一个工作循环，通过所述工作循环使所述工作缸（10）驶出，并且，所述控制单元（6）在得到一结束信号之后促使管路***中的压力下降，其中，使所述工作缸（10）驶入。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，在所述工作缸（10）中进行压力建立之后使一座阀（19）关闭，以便使所述泵（4）和所述工作缸（10）之间的液压路段关闭。

10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，在结束一工作循环之后的所述压力下降通过所述工作缸（10）中的压力卸载、通过打开所述座阀（19）、通过控制由所述电动机（3）和所述泵（4）组成的组合进入逆转运行或通过所述泵（4）中的间隙损失来实现。

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