用于混合動(dòng)力車(chē)輛的電動(dòng)泵的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于混合動(dòng)力車(chē)輛的電動(dòng)泵
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的奪叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年3月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)61/781458的優(yōu)先權(quán)， 其通過(guò)引用方式結(jié)合到本申請(qǐng)中。
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著對(duì)全球氣候變化以及油料供應(yīng)的日益關(guān)注，近來(lái)已經(jīng)存在一種開(kāi)發(fā)用于機(jī)動(dòng) 車(chē)的多種混合動(dòng)力系統(tǒng)的趨勢(shì)。雖然已經(jīng)提出了多種混合動(dòng)力系統(tǒng)，但是每個(gè)系統(tǒng)通常都 要求顯著地改動(dòng)相應(yīng)車(chē)輛的傳動(dòng)系。這些改動(dòng)使得難以對(duì)已存在車(chē)輛的系統(tǒng)進(jìn)行改裝。此 外，這些系統(tǒng)中的一些具有導(dǎo)致顯著的功率損失的趨勢(shì)，這又損害了車(chē)輛的燃料經(jīng)濟(jì)性。因 此，在此領(lǐng)域中需要改進(jìn)。
[0004] -個(gè)改進(jìn)領(lǐng)域是液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)置?；旌蟿?dòng)力車(chē)輛、特別是與這種車(chē)輛相關(guān) 的混合動(dòng)力模塊具有取決于發(fā)動(dòng)機(jī)條件和操作模式的多種潤(rùn)滑和冷卻的需求。為了解決這 些需求，通過(guò)至少一個(gè)液壓栗來(lái)輸送油。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)液壓栗作為混合動(dòng)力車(chē)輛的液壓系 統(tǒng)的一部分而被包括進(jìn)來(lái)時(shí)，部分地基于潤(rùn)滑和冷卻需求并且部分地基于優(yōu)先級(jí)來(lái)控制每 個(gè)液壓栗的操作。液壓栗之間的優(yōu)先級(jí)部分地基于需求，并且部分地基于混合動(dòng)力車(chē)輛的 操作狀態(tài)或模式?？紤]到這種情況，可將電動(dòng)（油）栗與機(jī)械（油）栗結(jié)合使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 這里描述的混合動(dòng)力系統(tǒng)（和方法）是用在混合動(dòng)力系統(tǒng)中的混合動(dòng)力模塊的一 部分，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)適合用在車(chē)輛中，并且適用于運(yùn)輸系統(tǒng)和用在其他環(huán)境中。協(xié)作的 混合動(dòng)力系統(tǒng)通常為整裝地和自立式的系統(tǒng)，其能夠不需要顯著地消耗來(lái)自相應(yīng)的車(chē)輛或 運(yùn)輸系統(tǒng)中的其他系統(tǒng)的資源而起作用?；旌蟿?dòng)力模塊包括電機(jī)器（電機(jī)）。
[0006] 這種自立式設(shè)計(jì)又降低了需要對(duì)其他系統(tǒng)、例如變速箱和潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行修改的 量，這是由于不必增加其他系統(tǒng)的容量以補(bǔ)償由混合動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的增加的工作負(fù)荷。例 如，混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)合了其自己的能夠獨(dú)立于變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)而工作的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)。 流體循環(huán)系統(tǒng)包括用于循環(huán)流體的機(jī)械栗，以及當(dāng)需要時(shí)可為機(jī)械栗分擔(dān)工作負(fù)載的電動(dòng) 栗，所述流體可用作潤(rùn)滑劑、液壓流體和/或冷卻劑。如下文將進(jìn)一步解釋地，這種雙重機(jī) 械/電動(dòng)栗系統(tǒng)有助于降低所要求的機(jī)械栗的尺寸和重量，并且如果需要，也允許系統(tǒng)在 完全電動(dòng)模式中運(yùn)轉(zhuǎn)，在所述完全電動(dòng)模式中僅有電動(dòng)栗循環(huán)流體。本發(fā)明的重點(diǎn)在于電 動(dòng)栗。
[0007] 更特別地是，所描述的液壓系統(tǒng)（為了示例性的實(shí)施方案的目的）與混合動(dòng)力電 動(dòng)車(chē)（HEV)相結(jié)合而使用。作為所描述的液壓系統(tǒng)的一部分而被包括的是平行設(shè)置的機(jī)械 油栗和電動(dòng)油栗。每個(gè)栗的控制和每個(gè)栗的操作順序部分地取決于混合動(dòng)力車(chē)輛的操作狀 態(tài)或模式。這里描述了與混合動(dòng)力車(chē)輛相關(guān)的多個(gè)系統(tǒng)模式。對(duì)于這里所描述的液壓系 統(tǒng)，存在將特別描述的三種模式，并且這三種模式包括電模式（E-模式）、過(guò)渡模式和巡航 模式。
[0008] 如將從下文描述中理解的是，所描述的液壓系統(tǒng)（和方法）構(gòu)造并設(shè)置為解決部 件潤(rùn)滑的需求和混合動(dòng)力模塊的在車(chē)輛操作期間經(jīng)受高溫的這些部分的冷卻的需求。特定 的結(jié)構(gòu)和操作特征為液壓模塊提供了改善的液壓系統(tǒng)。
[0009] 混合動(dòng)力模塊的緊湊設(shè)計(jì)對(duì)其多個(gè)子部件、例如其液壓裝置和離合器提出了要求 和約束。為了提供軸向緊湊的設(shè)置，用于離合器的活塞具有凹陷以接收使活塞返回到通常 脫開(kāi)的位置處的活塞彈簧?；钊械挠糜趶椈傻陌枷菰斐闪嗽诨钊南鄬?duì)的表面區(qū)域中的 不平衡。這種不平衡由導(dǎo)致用作活塞的液壓流體的流體積聚的高離心力而加劇。結(jié)果，形 成了對(duì)于活塞壓力的非線性關(guān)系，這使得非常難以精確地控制活塞。為了解決這種問(wèn)題，活 塞具有偏置部分，使得活塞的兩側(cè)具有相同的面積和直徑。通過(guò)相同的面積，可嚴(yán)格并可靠 地控制離合器的操作。用于離合器的液壓裝置也結(jié)合有溢出特征，這降低了液壓鎖定的風(fēng) 險(xiǎn)，同時(shí)保證了適當(dāng)?shù)奶畛浜蜐?rùn)滑。
[0010] 除了用作離合器的液壓流體之外，液壓流體也可用作電機(jī)以及其他部件的冷卻 劑。混合動(dòng)力模塊包括限定了流體通道的套筒，流體通道為了冷卻目的而圍繞著電機(jī)。套 筒具有多個(gè)將流體從流體通道噴射到定子繞組上并因此冷卻繞組的噴射通道，所述繞組通 常趨向于產(chǎn)生對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)的大部分的熱。流體具有從混合動(dòng)力模塊中和在扭矩轉(zhuǎn)換器的 周?chē)孤┑内厔?shì)。為了阻止扭矩轉(zhuǎn)換器的動(dòng)力損失，扭矩轉(zhuǎn)換器周?chē)膮^(qū)域應(yīng)當(dāng)為相對(duì)干 燥，即沒(méi)有流體。為了保持流體不溢出并且不侵入扭矩轉(zhuǎn)換器，混合動(dòng)力模塊包括壩狀體和 擋油環(huán)裝置。特別地，混合動(dòng)力模塊具有驅(qū)使流體經(jīng)窗口或壩狀件中的開(kāi)口而返回到電機(jī) 的葉輪片。隨后，將流體排到底槽中，使得可清潔和再循環(huán)流體。
[0011] 混合動(dòng)力模塊具有多個(gè)不同的操作模式。在啟動(dòng)模式期間，電池為電機(jī)和電動(dòng)栗 提供動(dòng)力。一旦電動(dòng)栗達(dá)到所需要的油壓，離合器活塞來(lái)回地運(yùn)動(dòng)以使離合器工作。隨著 離合器接合，電機(jī)施加動(dòng)力以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。在僅電推進(jìn)模式期間，離合器脫開(kāi)，并且僅使用 電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換器。在推進(jìn)輔助模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)的離合器接合，并且電機(jī)用作馬達(dá)，在 其中發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)兩者均驅(qū)動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換器。而在推進(jìn)-充電模式中，離合器接合，并且僅由 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。電機(jī)以發(fā)電機(jī)模式操作，以產(chǎn)生存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)的電能?；旌蟿?dòng) 力模塊也可用于使用再生制動(dòng)（即再生充電）。在再生制動(dòng)期間，發(fā)動(dòng)機(jī)的離合器脫開(kāi)，并 且電機(jī)作為發(fā)電機(jī)操作，以向能量存儲(chǔ)系統(tǒng)提供電能。系統(tǒng)也設(shè)計(jì)為發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮制動(dòng)，在這 種情況中，發(fā)動(dòng)機(jī)的離合器接合，并且電機(jī)也作為發(fā)電機(jī)操作。
[0012] 此外，系統(tǒng)也設(shè)計(jì)為使用動(dòng)力輸出（ΡΤ0)和電PTO(ePTO)模式兩者，以操作輔助設(shè) 備例如起重機(jī)、制冷系統(tǒng)、液壓升降裝置等。在通常的ΡΤ0模式中，離合器和ΡΤ0系統(tǒng)接合， 并且內(nèi)燃機(jī)用于驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備。在ePTO狀態(tài)中，離合器脫開(kāi)，并且電機(jī)用作為馬達(dá)，以通過(guò) ΡΤ0驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備。當(dāng)在ΡΤ0或ePTO操作模式中時(shí)，變速箱可根據(jù)要求為空檔或?yàn)榻雍稀?[0013] 通過(guò)詳細(xì)描述和隨之提供的附圖，本發(fā)明其他的形式、目的、特征、方面、好處、優(yōu) 點(diǎn)和實(shí)施方案將變清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1顯示了混合動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0015] 圖2顯示了適于在圖1的混合動(dòng)力系統(tǒng)中使用的一個(gè)液壓系統(tǒng)的示意圖。
[0016] 圖3是與在圖1的混合動(dòng)力系統(tǒng)中使用的變速箱相連的混合動(dòng)力模塊的立體圖。
[0017] 圖4是圖4的混合動(dòng)力模塊-變速箱組件的俯視圖。
[0018] 圖5是圖3中顯示的混合動(dòng)力模塊-變速箱組件的局部剖視立體圖。
[0019] 圖6顯示了圖2的當(dāng)液壓系統(tǒng)處于電模式時(shí)的液壓系統(tǒng)的示意圖。
[0020] 圖7顯示了圖2的當(dāng)液壓系統(tǒng)處于過(guò)渡模式時(shí)的液壓系統(tǒng)的示意圖。
[0021] 圖8顯示了圖2的當(dāng)液壓系統(tǒng)處于巡航模式時(shí)的液壓系統(tǒng)的示意圖。
[0022] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)栗的立體圖。
[0023] 圖10是與根據(jù)本發(fā)明的圖9的電動(dòng)栗相關(guān)聯(lián)的電原理圖。
[0024] 圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)栗的分解立體圖。
[0025] 圖12是組裝好的圖11的電動(dòng)栗的立體圖。
[0026] 圖12A具有三個(gè)螺栓安裝特征的備選實(shí)施例的局部立體圖。
[0027] 圖13是從另一個(gè)方向觀察的圖12的電動(dòng)栗的局部立體圖。
[0028] 圖14是全剖狀態(tài)下的圖12的電動(dòng)栗的局部立體圖。
[0029] 圖15是全剖狀態(tài)下的圖12的電動(dòng)栗的局部立體圖。
[0030] 圖16是全剖狀態(tài)下的圖12的電動(dòng)栗的局部立體圖。
[0031] 圖17是圖12的顯示了 0形環(huán)的位置的電動(dòng)栗的局部立體圖。
[0032] 圖18是圖12的顯示了新的固定銷(xiāo)位置的電動(dòng)栗的局部立體圖。
[0033] 圖19是圖12的顯示了備選的連接器取向的電動(dòng)栗的局部立體圖。
[0034] 圖20是圖12的顯示了縮短的入口 /出口導(dǎo)管長(zhǎng)度的電動(dòng)栗的局部立體圖。
[0035] 圖21是圖12的顯示了圍繞螺栓頭的增加的間隙的電動(dòng)栗的一個(gè)螺栓的位置的局 部立體圖。
[0036] 圖22是將圖12的電動(dòng)栗安裝到混合動(dòng)力模塊中的裝配順序的階段1的示意圖。
[0037] 圖23是裝配順序的階段2的示意圖。
[0038] 圖24是裝配順序的階段3的示意圖。
[0039] 圖25是裝配順序的階段4的示意圖。
[0040] 圖26是顯示了排氣底槽的固定銷(xiāo)的立體圖。
[0041] 圖27是使用防篡改螺紋緊固件的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 出于更好地理解本公開(kāi)的目的，現(xiàn)在將參照附圖中說(shuō)明的實(shí)施方案，并且使用詳 細(xì)的語(yǔ)言來(lái)對(duì)其進(jìn)行描述。然而需要理解的是，本發(fā)明的范圍并不因此而受到限制，如同與 本發(fā)明相關(guān)的領(lǐng)域的技術(shù)人員所通常想到的那樣，可以構(gòu)思出對(duì)所說(shuō)明的裝置和其使用， 以及對(duì)此處所說(shuō)明的本公開(kāi)原理的進(jìn)一步應(yīng)用的這種修改和進(jìn)一步的改進(jìn)。
[0043] 圖1顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的混合動(dòng)力系統(tǒng)100的示意圖。圖1中說(shuō)明的混合 動(dòng)力系統(tǒng)1〇〇適合用于商用卡車(chē)以及其他類(lèi)型的車(chē)輛或運(yùn)輸系統(tǒng)，但是可以設(shè)想，混合動(dòng) 力系統(tǒng)100的多個(gè)方面可結(jié)合到其他環(huán)境中。如所示，混合動(dòng)力系統(tǒng)100包括發(fā)動(dòng)機(jī)102、 混合動(dòng)力模塊104、自動(dòng)變速箱106和用于將動(dòng)力從變速箱106傳遞到車(chē)輪110的傳動(dòng)系 108?；旌蟿?dòng)力模塊104中結(jié)合了通常稱(chēng)為電機(jī)（eMachine) 112的電機(jī)器，以及使發(fā)動(dòng)機(jī) 102與電機(jī)112和變速箱106操作性地連接和斷開(kāi)的離合器114。
[0044] 混合動(dòng)力模塊104設(shè)計(jì)為作為自立式單元而操作，即其通常能夠獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī) 102和變速箱106而工作。特別是，其液壓、冷卻和潤(rùn)滑不直接依賴(lài)于發(fā)動(dòng)機(jī)102和變速箱 106?；旌蟿?dòng)力模塊104包括底槽116,所述底槽用于存儲(chǔ)和提供流體如燃油、潤(rùn)滑劑或其他 流體到混合動(dòng)力模塊104,以用于液壓、潤(rùn)滑和冷卻的目的。雖然用語(yǔ)"油"或"潤(rùn)滑劑"或 "潤(rùn)滑油"在這里可互換地使用，但是這些用語(yǔ)以較寬的意義來(lái)使用，以包括不同類(lèi)型的潤(rùn) 滑劑，例如天然油或合成油，以及具有不同性質(zhì)的潤(rùn)滑劑。為了循環(huán)流體，混合動(dòng)力模塊104 包括與液壓系統(tǒng)200協(xié)作的機(jī)械栗118和電動(dòng)栗120 (見(jiàn)圖2)。通過(guò)機(jī)械栗118和電動(dòng)栗 120的這種平行結(jié)合，有機(jī)會(huì)減小栗的整體尺寸并且也可能降低整體費(fèi)用。電動(dòng)栗120可與 機(jī)械栗118合作，以便當(dāng)需要時(shí)提供額外的栗排量。當(dāng)沒(méi)有驅(qū)動(dòng)輸入以操作機(jī)械栗118時(shí)， 電動(dòng)栗120也用作混合動(dòng)力系統(tǒng)的需求。此外可以理解，流經(jīng)電動(dòng)栗120的流體可用于檢 測(cè)用于混合動(dòng)力模塊104的低流體情況。
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