用于电动车辆应用的无级变速器的液压单元和配备有液压单元的无级变速器的制作方法

1.本公开涉及液压致动的无级变速器或cvt，特别是涉及如在下文权利要求1的前序部分中限定的液压单元。cvt在本领域中是公知的，例如在欧洲专利申请ep1482215a1或国际申请wo2007/141323a1或wo2013/097880a1公开的，其特别是广泛应用于乘用车的传动系统。虽然目前cvt主要与内燃机结合使用，以实现舒适和高效的运行，但其在现代电动汽车中的应用也提供了类似的好处。此外，cvt实现了电动车辆的电动驱动马达和/或(牵引)电池的小型化和相关成本降低。


背景技术：

2.注意，在本公开的上下文中，术语电动车辆应被理解为仅包括纯电动车辆、例如电池电动车辆(bev)和燃料电池电动车辆(fcev)。换言之，目前考虑的电动车辆动力系统仅包括作为原动机的电机，并且特别是不包括内燃机，该内燃机是在电动机器之外或替代电动机器连接到从动轮，或者至少可以连接到从动轮。
3.已知的cvt包括主或驱动带轮和辅助或从动带轮，以及缠绕所述带轮并与所述带轮摩擦接触的柔性驱动元件。每个带轮包括布置在轴上的两个(截头)锥形盘，其中至少一个盘是轴向可移动的并且可以在带轮的液压缸施加的液压的影响下朝向另一个盘推动。每个带轮的锥形盘一起限定了可变宽度的v形周向槽，其中柔性驱动元件的弧形周向区段位于可变曲率半径处。柔性驱动元件有多种类型、例如金属推带、金属驱动链或纤维增强橡胶拉带。在cvt的典型机动车辆应用中，驱动带轮连接到机动车辆的原动机(例如电动机或内燃机)并由其旋转驱动，并且从动带轮连接到并旋转驱动其从动轮。
4.在cvt运行期间，柔性驱动元件通过施加在相应带轮缸中的液压(简称为带轮压力)夹在每个带轮的两个盘之间。然后可以通过柔性驱动元件和带轮之间的摩擦将旋转速度和伴随的扭矩从一个带轮传递到另一个带轮。同样通过这些相应的带轮压力，更具体地通过由此分别施加在每个带轮处的柔性驱动元件上的夹紧力之间的比率，确定了带轮处的柔性驱动元件的曲率半径。进而，这些曲率半径决定了cvt的速比，该速比可以通过相应带轮压力的适当设置而被控制为由cvt提供的速比范围内的任意值。至此，即为了产生和调节带轮压力，cvt还分别包括液压单元和电子单元。液压单元包括用于产生加压液压流体流的液压泵、用于驱动泵的电动机、用于调节进出至少相应带轮缸的液压流体的相应流量的液压阀以及包含阀并为泵、阀和带轮缸之间的液压流体限定必要的流动通道的液压歧管。电子单元包括：微控制器或微处理器，其被编程以确定所需的压力水平、例如至少带轮压力；用于检测相应实际压力水平的传感器装置；用于调节液压单元的泵和/或阀以使实际压力水平与各自对应的期望压力水平一致的致动装置。


技术实现要素：

5.本发明旨在提供液压单元的有利设计，其仅需要最小的安装空间并且可以相对容
易地制造，可能利用诸如3d打印的增材制造技术制造。本发明利用cvt在电动汽车应用中的情况：
[0006]-液压单元的典型辅助液压功能、例如离合器致动和轴承润滑，其要么不存在，要么与其产生和调节带轮压力的主要功能分离；以及
[0007]-所需的cvt速比范围相对较小、即通常在0.5到2的范围内。
[0008]
根据本发明，泵和歧管作为液压单元的一部分布置在(虚拟)公共轴线上。特别地，这些部件设置有整体圆柱形、立方体或其它正棱柱形状，每个都限定了与所述公共轴线重合的相应中心轴线，即共享公共中心轴线。这种布置有利地允许歧管容易地连接到泵的壳体，或者甚至与泵的壳体形成一体。优选地，这种公共中心轴线还与泵的转子的旋转轴线一致，该泵的转子在泵的壳体内部旋转以在cvt的操作期间移动和加压液压流体。此外，优选地，液压单元的电动机也沿着液压单元的公共中心轴线布置在泵壳体的与歧管相反的一侧。后一种布置形式有利地允许电动机的壳体容易地连接到泵的壳体，或者甚至与泵的壳体形成一体。
[0009]
通过电动机、泵及其歧管构件的这种同轴布置，液压单元是有利地紧凑的。此外，所述阀、特别是其各自的阀芯，优选地容纳在歧管中，所述阀在所述公共中心轴线的方向上相互间隔开并且垂直于所述公共中心轴线定向。此外，由歧管限定的阀和相应带轮缸之间的流动通道优选地定向为垂直于其所述公共中心轴线和阀/阀芯。此外，由歧管限定的阀和用于液压流体的外部储液器、即油槽之间的另外的流动通道优选地也垂直于所述公共中心轴线和阀/阀芯定向。阀和流动通道的这种特殊布置形式使歧管非常适合通过增材制造技术制造。
[0010]
阀、特别是其阀芯优选地由电子单元的相应的电动致动器(也称为电磁致动器)直接致动，这些电动致动器彼此相邻地物理附接到歧管。注意到，由于所述的小速比范围，在cvt的电动车辆应用中，通过电动致动器对阀芯的这种有利的简单、直接机械致动是可能的。
[0011]
液压单元包括至少一个阀，而电子单元包括至少一个对应的电动致动器。在液压单元的这个最终简化的实施例中，泵的排出压力与带轮压力之一一致，因此可根据需要通过为驱动泵的电动机提供动力来调节压力，以将这种排出压力维持在期望的压力水平。通过控制所述一个阀来调节相应的另一个带轮压力，该阀因此放置在泵和承载另一个带轮压力的带轮缸之间。
[0012]
第二阀和相应的第二电动致动器可以分别包含在液压单元和电子单元中，使得：
[0013]-泵的排出压力以及因此所述一个带轮压力由第二阀调节；或者
[0014]-所述一个带轮压力由第二阀调节，而与泵的排出压力分开(其根据需要通过为驱动泵的电动机提供动力来调节)。
[0015]
在前一实施例中，驱动泵的电动机优选地被供电以产生液压流体的过量流量，该液压流体的过量流量流经第二阀以维持期望的泵排出压力。更优选地，电动机根据这样的过量流量、例如流经第二阀恒定的流量来控制。在后一实施例中，通过控制两个阀中的放置在泵和承载带轮压力的带轮缸中的相应一个之间的相应一个阀来调节两个带轮压力。
[0016]
第三阀和相应的第三电动致动器可以分别包括在液压单元和电子单元中。在该特定实施例中，带轮压力和泵排出压力均由相应的阀单独调节。类似于在所述形成的实施例
中，驱动泵的电动机优选地被供电以产生液压流体的过量流量，该液压流体的过量流量流经第三阀以维持期望的泵排出压力。更优选地，电动机根据这样的过量流量、例如流经第三阀的恒定的流量来控制。
附图说明
[0017]
在下文中通过非限制性说明性实施例并参考附图更详细地解释根据本公开的液压单元，其中：
[0018]-图1是具有电动机器和无级变速器的已知电动车辆动力系统的主要狗件的功能布置示意图；
[0019]-图2是无级变速器的电动液压致动系统的示意图；
[0020]-图3示出了根据本发明的电动液压致动系统的液压单元的物理实施例；以及
[0021]-图4示出了根据本发明的电动液压致动系统的液压歧管的内部液压连接。
具体实施方式
[0022]
图1示出了用于电动车辆(如乘用车)的已知动力系统的基本示例。已知的电动车辆动力系统包括电动机器(em)1，也称为电动机/发电机装置，电动车辆的两个从动轮2和将em 1驱动连接到从动轮2的无级变速器(cvt)3。已知的无级变速器(cvt)3包括变速器单元40，其在包括在其中的输入轴和输出轴之间提供无级变速比。变速器单元40是众所周知的，特别是包括传动带41的形式，该传动带41缠绕变速单元40的输入轴上的输入带轮42和输出轴上的输出带轮43并与之摩擦接触。传动带41和带轮42、43之间的摩擦接触的有效半径可以通过cvt 3的控制和致动系统50(见图2)在两个带轮42、43之间的相互相反方向上改变速度比，使得cvt3在其输入轴和输出轴之间提供的速比可以在最大减速cvt速比、即低速和最大加速cvt速比、即超速之间的特定速比范围内连续变化。
[0023]
通过将cvt 3包含在电动汽车动力系统中，可以解锁多项优势和/或优化策略。例如，由此可以增加电动车辆的启动加速度和/或最高速度。替代地，车辆的这些性能参数可以保持在相同水平，但同时应用更小的、即缩小尺寸的em 1。
[0024]
cvt 3的致动系统50在图2中示意性地示出并且包括液压单元和电子单元。在当前图示的示例中，液压单元包括：
[0025]-液压流体储液器64；
[0026]-用于产生加压液压流体流的液压泵60；
[0027]-用于驱动泵60的电动机61；
[0028]-两个液压阀62、63，用于调节进出相应带轮缸52、53的液压流体的相应流量，每个阀与相应的带轮42、43关联；以及
[0029]-液压歧管，包含阀62、63并在储液器64、泵60、阀62、63和带轮缸52、53之间限定必要的流动通道84、81、82、83。
[0030]
在当前图示的示例中，电子单元包括：
[0031]-微控制器70，其被编程以基于表示相应的实际压力水平的输入信号i1、i2、in确定期望的压力水平、例如泵压力p60和相应带轮缸52、53中的带轮压力p52、p53；
[0032]-用于检测相应实际压力水平的传感器装置(未示出)；以及
[0033]-调节装置71、72，其在微控制器70的控制下用于调节泵60的电动机61和用于操作液压单元的阀62、63以使所述泵压力p60和所述带轮压力p52、p53的实际水平与各自对应的期望压力水平一致。
[0034]
应当注意，在具有阀62、63的情况下并且在本发明的上下文中，相应的调节装置72优选地以电动致动器72的形式提供，其直接作用在相应的阀62、63上、特别是作用在可移动的芯体上、即阀的阀芯上。此外，微控制器70和泵60的电动机61的调节装置71可以相互集成。无论哪种方式，泵60的电动机61的调节装置71优选地位于电动机61和泵60之间(未示出)，使得它们由泵60循环的液压流体冷却。
[0035]
根据本发明，泵60和歧管65作为液压单元80的一部分沿公共中心轴线a布置。这种新颖的液压单元80在图3中以等距3d视图和2d的俯视图的形式示出。歧管65有利地与泵60的壳体一体形成。另外，所述电动机61也布置在所述公共中心轴线a上，但是在泵60的相对于歧管65的相反侧。因此，获得了紧凑的液压单元80，此外，它还适用于诸如3d打印的增材制造技术。
[0036]
用于操作液压单元80的阀62、63的电动致动器72附接到歧管65，沿所述公共中心轴线a相互间隔开，每个电动致动器沿垂直于公共中心轴线a的相应另外的轴线f定向。歧管65在相应的阀62、63和相应的带轮缸52、53之间限定相应的流动通道82、83，其定向为垂直于所述公共中心轴线a和所述另外的轴线f。
[0037]
根据本发明的液压单元80的紧凑设计实现了灵活性并且可以容易地适应多种不同的应用。
[0038]
液压歧管65的内部液压连接的有利布局如图4所示。将泵60的低压或吸入端口连接到储液器64的第一液压通道84相对于所述公共中心轴线a基本沿径向延伸。平行于所述公共中心轴线a地连接到泵60的高压或排出端口的第二液压通道81包括垂直于公共中心轴线a延伸的中间部分81a和从所述中间部分81a平行于公共中心轴线a延伸的两个次级通道部分81b、81c。
[0039]
通过将这样的两个次级通道部分81b、81c平行设置，即使在液压流体的流量特别大的情况下，泵60的所述排出端口与阀62、63之间的压力损失也被有利地抑制在最低限度，同时歧管65非常适合通过增材制造技术制造。为了进一步增强这种效果，第二液压通道81的两个次级通道部分81b、81c分别经由第二液压通道81的两个第三级通道部分81d、81e、81f、81g连接到两个阀62、63，第三级通道部分81d、81e、81f、81g中的所有四个均垂直于公共中心轴线a延伸。此外并且为了相同效果，由歧管65限定的从阀62延伸朝向储液器64的流动通道85a、85b、85c、85d都双重地实施、即每个都实施为两个平行的(子)通道，类似于由歧管65限定的从阀62、63延伸朝向相应带轮缸52、53的流动通道82a、82b、83a、83b。
[0040]
除了前面的全部描述和附图的所有细节之外，本发明还涉及并包括所附权利要求中的所有特征。权利要求中的括号内的引用不限制其范围，而仅仅是提供作为相应特征的非限制性示例。单独要求保护的特征可以单独应用在给定的产品中，或根据具体情况应用在给定的工艺中，但是这些也可以以两个或多个这样的特征的任意组合同时应用在其中。
[0041]
本发明不限于本文明确提及的实施例和/或示例，还包括其直接修改、变型和实际应用、特别是相关领域的技术人员能够理解的那些修改和应用。