液压组件、包括该液压组件的液压致动消耗装置和消耗装置的液压致动方法与流程

1.本发明涉及一种液压组件、一种具有这种液压组件的液压致动消耗装置以及一种消耗装置的液压致动方法。

背景技术：

2.液压组件尤其可以用于(部分地)电驱动的车辆中，以在需要时切换离合器。例如当从第一挡切换到第二挡或反之亦然。还可以设想，通过离合器的致动来接通或切断电机。其他应用示例是车辆中产生反压力的液压致动消耗装置。
3.此外，液压组件可以用于例如向指配给离合器的变速器或者向用于该离合器或另一离合器的电机、电池、热交换器、电力电子部件等提供电流/润滑剂流。
4.原则上，在机动车辆中，期望液压组件需要尽可能少的能量。这在电动车辆中甚至更大程度地适用，因为辅助设备的能量消耗减小了最大行程。

技术实现要素：

5.本发明的目的是创造一种液压组件，利用该液压组件，以最小能量消耗和低结构复杂性，首先可以提供冷却剂/润滑剂流，其次离合器可以根据需要操作(并且优选地在当前状态下持久操作并且以节能方式保持)。
6.为了实现该目的，根据本发明，提供了一种液压组件，该液压组件具有润滑剂输出部、控制输出部和泵，该泵能够向润滑剂输出部和控制输出部供应液压流体流，其中具有结构上预定的滞后的切换阀布置在泵输出部与液压组件的控制输出部之间，并且该切换阀能够根据泵输出部与控制输出部之间的支路中的压力而在打开位置与阻断位置之间切换，在打开位置，控制输出部连接至泵输出部，在阻断位置，控制输出部被阻断，其中当泵提供的压力超过上限切换阈值时，切换阀从打开位置切换至阻断位置，并且当泵提供的压力下降至低于下限切换阈值时，切换阀从阻断位置返回至打开位置。
7.此外，为了实现该目的，提供了一种离合器，该离合器具有这种液压组件、联接到液压组件的控制输出部的离合器致动器、以及将离合器加载到一个位置并抵抗离合器致动器作用的复位装置。
8.最后，为了实现该目的，提供了一种用于切换这种离合器的方法，其中，经由控制输出部向离合器致动器供应液压流体，以将消耗装置从一种状态切换到另一种状态，其中切换阀被复位器件加载到打开位置，其中泵以压力低于上限切换阈值的启动转速操作，并且所输送的液压流体经由润滑剂输出部而输出；其中，如果要切换离合器，则增加泵的转速，使得首先向离合器致动器供应液压流体，并且一旦离合器致动器已操作，则液压流体在控制输出部的支路中积聚，直到超过上限切换阈值，由此使切换阀进入阻断状态；其中，然后泵再次减速至启动转速，并且切换阀由于结构上预定的滞后而保持在阻断状态；其中最后，当离合器要切换回去时，泵的转速降低或反转，使得转速下降至低于下限切换阈值，并
且切换阀返回至打开位置。
9.通过使用液压组件，可以切换离合器，然后使切换阀进入阻断位置，使得离合器保持在其切换后的状态(例如，闭合状态)。为此，不需要主动的外部致动阀，而是离合器可以仅通过泵提供的压力的变化而切换并且锁定在切换后的状态。本发明的基本构思是使切换阀配备有结构上预定的滞后。术语“结构上预定的滞后”在此上下文中意味着切换阀在结构上设计成使得将切换阀从打开位置移动到阻断位置需要相对较高的压力(高于上限切换阈值)，并且在切换阀返回至打开位置之前，所施加的压力必须首先显著下降(即低于下限切换阈值)。结构上预定的滞后基于结构特征，例如不同的截面比，并且由此与基本上归因于摩擦的不可避免的滞后界定开来。
10.根据本发明的一个实施例，上限切换阈值至少是下限切换阈值的2倍。上限切换阈值与下限切换阈值之间差值甚至可以选择得更大。例如，上限切换阈值与下限切换阈值可以彼此相差3倍。在绝对值方面，对于汽车领域的应用，已经证明下限切换阈值与上限切换阈值之间具有大约10巴(bar)至15巴的差值是有利的。
11.上限切换阈值与下限切换阈值之间的这个差值允许泵在“正常状态”下运行，即当泵仅需要以例如大约1000rpm的启动转速提供冷却剂/润滑剂流，并且在切换过程被触发时仅短暂地增加泵转速，例如增加至3000rpm。然后泵转速可以在此之后立即再次降低至启动速度。因此在正常操作中，泵需要相对小的驱动功率。当切换阀要从阻断位置返回至打开位置时，再次短暂地降低泵的转速使得泵输出部与控制连接部之间的支路中的压力再次下降即可。因此使得能够在泵转速降低之后的0.4秒(second)至0.8秒的时间段内打开离合器。如果期望甚至更快的响应，则泵的旋转方向可以短暂地反转，使得产生负压力。通过这种方式，可以实现甚至更短的切换时间。可以是大约0.2秒至0.5秒。
12.根据本发明的实施例，切换阀具有致动活塞，该致动活塞暴露于泵输出部与控制输出部之间的支路中的压力下。借助于致动活塞，以较小结构复杂性，可以使用泵的输送侧上的压力使切换阀在打开位置与阻断位置之间切换。
13.根据优选实施例，致动活塞布置在具有压力连接部的缸体中，该压力连接部连接至泵输出部与控制输出部之间的支路，其中当切换阀处于打开位置时，致动活塞的工作端面搁置在压力连接部上并且关闭该压力连接部，其中压力连接部的截面面积小于工作端面的面积。当切换阀处于打开位置时，致动活塞的工作端面的仅一小部分暴露于压力连接部处的压力下，并且因此暴露于泵输出部与控制输出部之间的支路中的压力下，使得需要相对较高的压力来移动致动活塞，例如克服将切换阀加载到打开位置的弹簧的作用。然而，一旦致动活塞的工作端面移离压力连接部，则致动活塞的整个工作端面被加载压力连接部的压力(并且因此被加载泵输出部与控制输出部之间的支路中的压力)。相应地，非常大的力作用于致动活塞。由于此力较大，首先，致动活塞非常快速地将切换阀切换到阻断位置。其次，作用于工作端面的压力必须在由致动活塞产生的力下降到足以使切换阀能够移动回到打开位置之前下降得非常多。借助于一方面是压力连接部以及另一方面是工作端面的不同的截面，可以利用非常简单的方法以期望的方式设定结构上预定的滞后。
14.可以设置旁路通道，该旁路通道绕过切换阀将泵输出部与控制输出部连接，其中在旁路通道中设置止回阀，该止回阀阻断从控制输出部到泵输出部的回流。这允许即使当切换阀处于阻断位置时，进一步的液压流体被输送到控制输出部。
15.优选地，在泵输出部与润滑剂输出部之间布置节流器，使得当泵转速增加时产生特定的积聚压力。
16.泵尤其可以被设计成单流，使得其可以经济地生产。
17.为了驱动泵，可以使用传统的电机，使得如果需要，可以以较小控制复杂性使泵的旋转方向以期望的方式适配或者甚至反转。
18.离合器致动器克服复位装置的作用而进行切换时的压力低于上限切换阈值，使得首先使离合器闭合，然后切换阀切换到阻断位置。
19.离合器可以具有所谓的中央释放装置，也称为csc(同心从动缸)。该装置是液压密封的，使得当切换阀已经进入阻断位置时，离合器保持在切换后的位置。
附图说明
20.下面将基于附图所展示的实施例对本发明进行描述。在附图中：
21.图1示意性地示出了根据本发明的离合器，该离合器具有根据本发明的第一实施例中的液压组件；
22.图2示意性地示出了图1的根据本发明的液压组件；
23.图3详细示出了图2的液压组件中使用的切换阀，其中所述阀处于打开位置；
24.图4示出了处于阻断位置的图3的切换阀；
25.图5示出了切换阀的滞后的示意图；
26.图6示意性地示出了根据第二实施例的液压组件；
27.图7示意性地示出了根据第三实施例的液压组件；以及
28.图8示意性地示出了根据第四实施例的液压组件。
具体实施方式
29.图1示意性地示出了电机1，该电机联接到变速器2，变速器也仅示意性地示出。变速器2用于以期望的方式转换电机的转速。为此，变速器具有两个或更多个挡位。电机1的输入功率经由输出轴3从变速器2输出。
30.为了在不同的转换阶段之间切换，设置有离合器4。离合器致动器5被指配给离合器4，并且可以在打开位置与闭合位置(或者反之亦然)之间切换离合器。
31.变速器2和离合器4的精确结构在此是无关紧要的。唯一重要的因素是离合器致动器5能够克服复位装置的作用而移动离合器。如果复位装置将离合器4加载到打开位置，则离合器4可以通过离合器致动器5的操作而闭合，反之亦然。
32.离合器可以是摩擦离合器或爪式离合器。
33.离合器致动器5尤其可以是所谓的中央释放装置，也称为csc(同心从动缸)。
34.可以从储存储器12通过进入管线14吸入液压流体的液压组件10被指配给变速器2和离合器4，或者更确切地说离合器4的离合器致动器5。
35.尽管液压组件10在此被指配给离合器致动器5，但原则上液压组件10也可以用于多种其他应用中，在这些应用中，首先需要冷却剂/润滑剂流，其次需要用于操作液压致动消耗装置的加压液压流体流。
36.液压组件10具有润滑剂输出部16，液压流体可以经由该润滑剂输出部输出到变速
器2和/或离合器4，以润滑那里的部件。这由润滑剂喷嘴18表示。液压组件10还包括控制输出部20，液压流体可以经由该控制输出部输出到离合器致动器5。
37.还设置有返回管路21，液压流体可以经由该返回管路从变速器2返回到储存储器12。
38.在此，储存储器12可以集成在液压组件10中、集成在变速器2中、或者被配置为单独的部件。
39.液压组件10(见图2)具有由驱动电机24驱动的泵22。驱动电机尤其是可以以可变转速并且如果需要的话以相反两旋转方向来驱动泵22的电机。
40.泵22是单流式液压泵。精确结构在此是无关紧要的。
41.泵22具有泵输出部26，该泵输出部连接至润滑剂输出部16和控制输出部20。
42.节流器28被指配给润滑剂输出部16，使得根据泵22的输送流量和液压致动消耗装置(即在此为离合器4)的压力-容积需求，可以在节流器28的上游产生积聚压力。
43.可以在打开位置与阻断位置之间切换的切换阀30布置在液压组件10的控制输出部20与泵22的泵输出部26之间。切换阀30连接在节流器28的上游，使得由节流器28产生的积聚压力也存在于通向控制输出部20的支路中。
44.在切换阀30的打开位置，泵22的泵输出部26连接至液压组件10的控制输出部20。在切换阀30的阻断位置，控制输出部20被阻断，使得经由控制输出部20输送到离合器致动器5的液压流体和在该支路中产生的液压压力保持“锁定”。
45.切换阀30根据泵输出部26与控制输出部20之间的支路中的压力而在打开位置与阻断位置之间切换。相应的切换机构在图2中由附图标记32表示。
46.切换阀30总体上、尤其是切换机构32具有结构上预定的滞后。“结构上预定的滞后”的特征在于，在上限切换阈值与下限切换阈值之间，即在切换阀从打开位置切换到阻断位置的阈值与切换阀30从阻断位置切换回打开位置的切换阈值之间，具有相对较大的差值，该差值可以通过结构措施来设定。因此结构上预定的滞后与尤其是由摩擦引起的存在于每个切换阀中的滞后不同。这种不可避免的滞后也存在于切换阀30中。然而，与结构上预定的滞后相比，它对于切换行为的影响是可忽略的。
47.切换阀30指配有旁路通道34，在该旁路通道中布置有止回阀36。止回阀阻断从控制输出部20到润滑剂输出部16的流动方向。
48.图3和图4示出了用于切换阀30的切换机构32的示例性实施例。
49.切换机构具有被配置为例如压缩弹簧的复位器件40。复位器件将切换阀30加载到打开位置。
50.此外，切换机构32具有缸体42，在该缸体中布置有致动活塞44。当致动活塞44的工作端面46被加压时，切换阀可以克服弹簧40的作用从打开位置(见图3)进入阻断位置(见图4)。
51.缸体42具有压力连接部48，压力连接部的截面面积a
48
比致动活塞44的工作端面46的截面面积a
46
小得多。面积之间的尺寸差至少为2倍，优选地至少为5倍。
52.在切换阀30的打开位置(见图3)，致动活塞44的工作端面46位于压力连接部48上并且将其关闭。因此致动活塞44的工作端面46的仅一小部分暴露于泵22的泵输出部26处的压力下。
53.一旦致动活塞44的工作端面46移离压力连接部48，则经由压力连接部48仍然流入致动活塞44的液压流体作用于致动活塞44的整个工作端面46。因此施加在致动活塞44上的合力高得多，但作用压力相同。
54.结构上预定的切换滞后是由存在于压力连接部48处的压力的不同作用截面(当切换阀30处于关闭位置时为小作用截面a
48
，当切换阀处于阻断位置时为大作用截面a
46
)引起的。当切换阀30处于阻断位置时，作用于工作端面46的压力必须下降到远低于切换阀从打开位置切换到关闭位置的压力。
55.由于存在结构上预定的滞后，离合器4可以如下操作：
56.假定离合器4在启动状态下是打开的。然后泵22可以以启动转速(例如1000rpm)操作，其中在此状态下，所输送的液压流体经由润滑剂输出部16输出到润滑剂喷嘴18。存在于压力连接部48处的压力很低，使得经由截面a
48
作用于工作端面46的力小于弹簧40的预加载力；切换阀30保持在打开位置。在此状态下，由于切换阀30打开，存在于离合器致动器5处的压力不足以高至使离合器4闭合。
57.当离合器要操作，即闭合时，泵22的转速短暂地增加，例如增加至3000rpm。由于节流器28的积聚作用，在通向控制输出部20的支路中的压力升高，使得离合器致动器5供应有足够的液压流体以使离合器4闭合。当离合器4闭合时，在通向控制部20的支路中的积聚压力急剧上升。一旦达到例如15巴的值，则经由截面a
48
在致动活塞44的工作端面46上产生的力大于弹簧40的复位作用，并且切换阀30从图3中示出的打开位置移动到图4中示出的阻断位置。
58.然后泵的转速可以立即再次降低。尽管输送压力下降，但切换阀30保持在阻断位置，因为较低的压力作用于较大的截面a
46
。虽然现在泵22再次以其启动转速操作，并且在支路20中仅存在低积聚压力，但切换阀30保持在阻断位置，由此离合器4保持在闭合位置。
59.如果需要，即使当切换阀30处于阻断位置时，离合器致动器5仍可以经由旁路通道34被供应液压流体。
60.由于旁通阀36，使得能够在泵压力升高时，首先切换阀进行切换，然后在较高压力时仅离合器进行切换，因为液压流体经由旁通阀而不是经由切换阀来供应。
61.当离合器4再次打开时，必须确保缸体42中的压力下降足够多，以使弹簧40的作用超过由作用于工作端面46的压力施加在致动活塞44上的力。通过将泵22的转速降低到足以使节流器28上游的积聚压力下降得足够多，或者通过使泵的旋转方向短暂地反转使得在泵输出部26侧产生抽吸效应，可以减小作用压力。因此切换阀30返回到打开位置(见图3)，并且离合器致动器5经由控制输出部20、打开的切换阀30和润滑剂输出部16朝向变速器排空。
62.然后泵22可以再次以启动转速操作，使得液压流体被供应到变速器用于润滑的目的。在离合器要打开时，润滑剂供应的短暂减少或中断总体上对润滑没有有害影响。在例如3000rpm的电机转速下致动离合器时，电流/润滑剂流的短暂增加也没有带来不利。
63.图5中示出了切换阀30的结构上预定的滞后。
64.在x轴上示出了压力，其中p
on
指示从打开位置转换到阻断位置的压力，并且p
off
指示从阻断位置转换到打开位置的压力。
65.在y轴上，“1”指示阻断位置，“0”指示打开位置。
66.上限切换阈值(“p
on”)与下限切换阈值(“p
off”)之间的差值允许泵在“正常状态”下
操作，在该状态下，泵仅提供冷却剂/润滑剂流。该状态存在于离合器致动器操作前后。
67.图6示出了根据第二实施例的液压组件。对于从第一实施例已知的部件和特征使用相同的附图标记，并且在此程度上参考上面的说明。
68.第二实施例与第一实施例之间的区别在于，在第二实施例中，止回阀不是布置在旁路通道中，而是集成在切换阀30中。在打开位置，液压流体可以不受阻碍地通过，如第一实施例。在切换阀30的阻断位置，液压流体仍然可以直接通过切换阀中的止回阀36'输送。
69.图7示出了根据第三实施例的液压组件。对于从前述实施例已知的部件和特征使用相同的附图标记，并且在此程度上参考上面的说明。
70.第三实施例与前述实施例之间的区别在于，在第三实施例中，代替节流器而设置节流阀28'，该节流阀允许在自由流动的位置与阻塞流动的位置之间切换。通过这种方式，当控制阀30不切换时，即当在输出部26处不需要积聚压力时，能量消耗可以进一步降低。
71.图8示出了根据第四实施例的液压组件。对于从前述实施例已知的部件和特征使用相同的附图标记，并且在此程度上参考上面的说明。
72.第四实施例与第三实施例之间的区别在于，在第四实施例中，设置比例阀28"，当需要时利用该比例阀可以产生积聚压力。
73.比例阀28"的优点是它可以在短时间内完全关闭。这使得离合器致动器5甚至更快地填充有液压流体，以提供特别短的反应时间。
74.于是比例阀可以被设定成使得保持特定的积聚压力并且切换阀30保持关闭。同时，在切换阀30同时关闭的情况下，通过电机24的转速以及比例阀28"通电的组合(从几乎没有冷却剂/润滑剂流到非常多的冷却剂/润滑剂流)，冷却剂/润滑剂流16可以设定成极其易变，因为用于切换阀30的积聚压力可以保持。

技术特征：

1.一种液压组件(10)，包括：润滑剂输出部(16)、控制输出部(20)和泵(22)，所述泵能够向所述润滑剂输出部(16)和所述控制输出部(20)供应液压流体流，其中具有结构上预定的滞后的切换阀(30)布置在泵输出部(26)与所述液压组件(10)的控制输出部(20)之间，并且所述切换阀能够根据所述泵输出部(26)与所述控制输出部(20)之间的支路中的压力而在打开位置与阻断位置之间切换，在所述打开位置，所述控制输出部(20)连接至所述泵输出部(26)，在所述阻断位置，所述控制输出部(20)被阻断，其中当所述泵(22)提供的压力超过上限切换阈值时，所述切换阀(30)从所述打开位置切换至所述阻断位置，并且当所述泵(22)提供的压力下降至低于下限切换阈值时，所述切换阀从所述阻断位置返回至所述打开位置。2.根据权利要求1所述的液压组件(10)，其特征在于，所述上限切换阈值至少是所述下限切换阈值的2倍。3.根据权利要求1或2所述的液压组件(10)，其特征在于，所述切换阀(30)具有致动元件(44)，所述致动元件暴露于所述泵输出部(26)与所述控制输出部(20)之间的支路中的压力下。4.根据权利要求3所述的液压组件(10)，其特征在于，所述致动元件为致动活塞(44)，所述致动活塞布置在具有压力连接部(48)的缸体(42)中，所述压力连接部连接至所述泵输出部(26)与所述控制输出部(20)之间的支路，并且当所述切换阀(30)处于所述打开位置时，所述致动活塞(44)的工作端面(46)搁置在所述压力连接部(48)上并且关闭所述压力连接部，其中所述压力连接部(48)的截面面积(a
48
)小于所述工作端面的面积(a
46
)。5.根据前述权利要求中任一项所述的液压组件(10)，其特征在于，所述切换阀(30)被复位元件(40)加载到所述打开位置。6.根据前述权利要求中任一项所述的液压组件(10)，其特征在于，所述复位元件为弹簧(30)、永磁体、受重力作用的质量件、或气动元件。7.根据前述权利要求中任一项所述的液压组件(10)，其特征在于，设置有旁路通道(34)，所述旁路通道绕过所述切换阀(30)将所述泵输出部(26)与所述控制输出部(20)连接，其中在所述旁路通道(34)中设置止回阀(36)，所述止回阀阻断从所述控制输出部(20)到所述泵输出部(26)的回流。8.根据权利要求1至6中任一项所述的液压组件(10)，其特征在于，旁通阀(36')集成在所述切换阀(30)中。9.根据前述权利要求中任一项所述的液压组件(10)，其特征在于，节流器(28)布置在所述泵输出部(26)与所述润滑剂输出部(16)之间、通向所述切换阀(30)的支路的下游。10.根据权利要求1至8中任一项所述的液压组件(10)，其特征在于，能够在自由流动的位置与阻塞流动的位置之间切换的节流阀(28')布置在所述泵输出部(26)与所述润滑剂输出部(16)之间、通向所述切换阀(30)的支路的下游。11.一种在操作期间产生反作用力的液压致动消耗装置、特别是离合器(4)，所述液压致动消耗装置包括根据前述权利要求中任一项所述的液压组件(10)、联接到所述液压组件(10)的控制输出部(20)的致动器(5)、以及将所述消耗装置(4)加载到一个位置并抵抗所述致动器(5)作用的复位装置。12.根据权利要求11所述的消耗装置(4)，其特征在于，所述致动器(5)克服所述复位装
置的作用而进行切换时的压力低于所述上限切换阈值。13.根据权利要求11所述的消耗装置(4)，其特征在于，在旁路中设置止回阀(36')，并且所述消耗装置经由所述旁路致动。14.一种用于切换根据权利要求11至13中的任一项所述的消耗装置(4)的方法，其中，经由所述控制输出部(20)向所述致动器(5)供应液压流体，以将所述消耗装置(4)从一种状态切换到另一种状态，其中所述切换阀(30)被复位器件加载到所述打开位置，其中所述泵(22)以压力低于所述上限切换阈值的启动转速操作，并且所输送的液压流体经由所述润滑剂输出部(16)而输出；其中，如果要切换所述消耗装置(4)，则增加所述泵(22)的转速，使得首先向所述致动器(5)供应液压流体，并且一旦所述消耗装置(4)已操作，则液压流体在所述控制输出部(20)的支路中积聚，直到超过所述上限切换阈值，由此使所述切换阀(30)进入所述阻断状态；其中，然后所述泵(22)的转速再次降低至所述启动转速，其中所述切换阀(30)由于结构上预定的滞后而保持在所述阻断状态；其中最后，当所述消耗装置(4)要切换回去时，所述泵(22)的转速降低或反转，使得所述转速下降至低于所述下限切换阈值，并且所述切换阀(30)返回至所述打开位置。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述切换阀(30)关闭时，所述泵(22)的转速增加，以经由所述旁通阀(36)仍然将液压流体输送到所述致动器(5)。

技术总结

本发明涉及一种液压组件(10)，包括：润滑剂输出部(16)、控制输出部(20)和泵(22)，该泵能够向润滑剂输出部(16)和控制输出部(20)供应液压流体流，其中具有结构上预定的滞后的切换阀(30)布置在泵输出部(26)与液压组件(10)的控制输出部(20)之间，并且该切换阀能够根据泵输出部(26)与控制输出部(20)之间的支路中的压力而在打开位置与阻断位置之间切换，在打开位置，控制输出部(20)连接至泵输出部(26)，在阻断位置，控制输出部(20)被阻断，其中当泵(22)提供的压力超过上限切换阈值时，切换阀(30)从打开位置切换至阻断位置，并且当泵(22)提供的压力下降至低于下限切换阈值时，切换阀从阻断位置返回至打开位置。本发明还涉及一种借助于这种液压组件进行切换的离合器、以及一种离合器的致动方法。种离合器的致动方法。种离合器的致动方法。