用于混合動力車輛的電動泵的制作方法
【專利說明】用于混合動力車輛的電動泵
[0001]相關(guān)申請的奪叉引用
[0002] 本申請要求于2013年3月14日提交的美國臨時專利申請61/781458的優(yōu)先權(quán)， 其通過引用方式結(jié)合到本申請中。
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著對全球氣候變化以及油料供應(yīng)的日益關(guān)注，近來已經(jīng)存在一種開發(fā)用于機動 車的多種混合動力系統(tǒng)的趨勢。雖然已經(jīng)提出了多種混合動力系統(tǒng)，但是每個系統(tǒng)通常都 要求顯著地改動相應(yīng)車輛的傳動系。這些改動使得難以對已存在車輛的系統(tǒng)進行改裝。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，這又損害了車輛的燃料經(jīng)濟性。因 此，在此領(lǐng)域中需要改進。
[0004] -個改進領(lǐng)域是液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)置。混合動力車輛、特別是與這種車輛相關(guān) 的混合動力模塊具有取決于發(fā)動機條件和操作模式的多種潤滑和冷卻的需求。為了解決這 些需求，通過至少一個液壓栗來輸送油。當(dāng)一個或多個液壓栗作為混合動力車輛的液壓系 統(tǒng)的一部分而被包括進來時，部分地基于潤滑和冷卻需求并且部分地基于優(yōu)先級來控制每 個液壓栗的操作。液壓栗之間的優(yōu)先級部分地基于需求，并且部分地基于混合動力車輛的 操作狀態(tài)或模式。考慮到這種情況，可將電動（油）栗與機械（油）栗結(jié)合使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 這里描述的混合動力系統(tǒng)（和方法）是用在混合動力系統(tǒng)中的混合動力模塊的一 部分，所述混合動力系統(tǒng)適合用在車輛中，并且適用于運輸系統(tǒng)和用在其他環(huán)境中。協(xié)作的 混合動力系統(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自相應(yīng)的車輛或 運輸系統(tǒng)中的其他系統(tǒng)的資源而起作用?；旌蟿恿δK包括電機器（電機）。
[0006] 這種自立式設(shè)計又降低了需要對其他系統(tǒng)、例如變速箱和潤滑系統(tǒng)進行修改的 量，這是由于不必增加其他系統(tǒng)的容量以補償由混合動力系統(tǒng)產(chǎn)生的增加的工作負(fù)荷。例 如，混合動力系統(tǒng)結(jié)合了其自己的能夠獨立于變速箱和發(fā)動機而工作的潤滑和冷卻系統(tǒng)。 流體循環(huán)系統(tǒng)包括用于循環(huán)流體的機械栗，以及當(dāng)需要時可為機械栗分擔(dān)工作負(fù)載的電動 栗，所述流體可用作潤滑劑、液壓流體和/或冷卻劑。如下文將進一步解釋地，這種雙重機 械/電動栗系統(tǒng)有助于降低所要求的機械栗的尺寸和重量，并且如果需要，也允許系統(tǒng)在 完全電動模式中運轉(zhuǎn)，在所述完全電動模式中僅有電動栗循環(huán)流體。本發(fā)明的重點在于電 動栗。
[0007] 更特別地是，所描述的液壓系統(tǒng)（為了示例性的實施方案的目的）與混合動力電 動車（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)置的機械 油栗和電動油栗。每個栗的控制和每個栗的操作順序部分地取決于混合動力車輛的操作狀 態(tài)或模式。這里描述了與混合動力車輛相關(guān)的多個系統(tǒng)模式。對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 件潤滑的需求和混合動力模塊的在車輛操作期間經(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] 混合動力模塊的緊湊設(shè)計對其多個子部件、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Φ谋砻鎱^(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，同時保證了適當(dāng)?shù)奶畛浜蜐櫥?br>[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以及其他部件的冷卻 劑?；旌蟿恿δK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。套 筒具有多個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)生對于電機來說的大部分的熱。流體具有從混合動力模塊中和在扭矩轉(zhuǎn)換器的 周圍泄漏的趨勢。為了阻止扭矩轉(zhuǎn)換器的動力損失，扭矩轉(zhuǎn)換器周圍的區(qū)域應(yīng)當(dāng)為相對干 燥，即沒有流體。為了保持流體不溢出并且不侵入扭矩轉(zhuǎn)換器，混合動力模塊包括壩狀體和 擋油環(huán)裝置。特別地，混合動力模塊具有驅(qū)使流體經(jīng)窗口或壩狀件中的開口而返回到電機 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] 混合動力模塊具有多個不同的操作模式。在啟動模式期間，電池為電機和電動栗 提供動力。一旦電動栗達到所需要的油壓，離合器活塞來回地運動以使離合器工作。隨著 離合器接合，電機施加動力以啟動發(fā)動機。在僅電推進模式期間，離合器脫開，并且僅使用 電機來驅(qū)動扭矩轉(zhuǎn)換器。在推進輔助模式中，發(fā)動機的離合器接合，并且電機用作馬達，在 其中發(fā)動機和電機兩者均驅(qū)動扭矩轉(zhuǎn)換器。而在推進-充電模式中，離合器接合，并且僅由 內(nèi)燃機驅(qū)動車輛。電機以發(fā)電機模式操作，以產(chǎn)生存儲在能量存儲系統(tǒng)內(nèi)的電能?；旌蟿?力模塊也可用于使用再生制動（即再生充電）。在再生制動期間，發(fā)動機的離合器脫開，并 且電機作為發(fā)電機操作，以向能量存儲系統(tǒng)提供電能。系統(tǒng)也設(shè)計為發(fā)動機壓縮制動，在這 種情況中，發(fā)動機的離合器接合，并且電機也作為發(fā)電機操作。
[0012] 此外，系統(tǒng)也設(shè)計為使用動力輸出（ΡΤ0)和電PTO(ePTO)模式兩者，以操作輔助設(shè) 備例如起重機、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)燃機用于驅(qū)動輔助設(shè)備。在ePTO狀態(tài)中，離合器脫開，并且電機用作為馬達，以通過 ΡΤ0驅(qū)動輔助設(shè)備。當(dāng)在ΡΤ0或ePTO操作模式中時，變速箱可根據(jù)要求為空檔或為接合。 [0013] 通過詳細(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) 點和實施方案將變清楚。
【附圖說明】
[0014] 圖1顯示了混合動力系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0015] 圖2顯示了適于在圖1的混合動力系統(tǒng)中使用的一個液壓系統(tǒng)的示意圖。
[0016] 圖3是與在圖1的混合動力系統(tǒng)中使用的變速箱相連的混合動力模塊的立體圖。
[0017] 圖4是圖4的混合動力模塊-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)處于過渡模式時的液壓系統(tǒng)的示意圖。
[0021] 圖8顯示了圖2的當(dāng)液壓系統(tǒng)處于巡航模式時的液壓系統(tǒng)的示意圖。
[0022] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電動栗的立體圖。
[0023] 圖10是與根據(jù)本發(fā)明的圖9的電動栗相關(guān)聯(lián)的電原理圖。
[0024] 圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的電動栗的分解立體圖。
[0025] 圖12是組裝好的圖11的電動栗的立體圖。
[0026] 圖12A具有三個螺栓安裝特征的備選實施例的局部立體圖。
[0027] 圖13是從另一個方向觀察的圖12的電動栗的局部立體圖。
[0028] 圖14是全剖狀態(tài)下的圖12的電動栗的局部立體圖。
[0029] 圖15是全剖狀態(tài)下的圖12的電動栗的局部立體圖。
[0030] 圖16是全剖狀態(tài)下的圖12的電動栗的局部立體圖。
[0031] 圖17是圖12的顯示了 0形環(huán)的位置的電動栗的局部立體圖。
[0032] 圖18是圖12的顯示了新的固定銷位置的電動栗的局部立體圖。
[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)管長度的電動栗的局部立體圖。
[0035] 圖21是圖12的顯示了圍繞螺栓頭的增加的間隙的電動栗的一個螺栓的位置的局 部立體圖。
[0036] 圖22是將圖12的電動栗安裝到混合動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。
【具體實施方式】
[0042] 出于更好地理解本公開的目的，現(xiàn)在將參照附圖中說明的實施方案，并且使用詳 細(xì)的語言來對其進行描述。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)思出對所說明的裝置和其使用， 以及對此處所說明的本公開原理的進一步應(yīng)用的這種修改和進一步的改進。
[0043] 圖1顯示了根據(jù)一個實施方案的混合動力系統(tǒng)100的示意圖。圖1中說明的混合 動力系統(tǒng)1〇〇適合用于商用卡車以及其他類型的車輛或運輸系統(tǒng)，但是可以設(shè)想，混合動 力系統(tǒng)100的多個方面可結(jié)合到其他環(huán)境中。如所示，混合動力系統(tǒng)100包括發(fā)動機102、 混合動力模塊104、自動變速箱106和用于將動力從變速箱106傳遞到車輪110的傳動系 108?；旌蟿恿δK104中結(jié)合了通常稱為電機（eMachine) 112的電機器，以及使發(fā)動機 102與電機112和變速箱106操作性地連接和斷開的離合器114。
[0044] 混合動力模塊104設(shè)計為作為自立式單元而操作，即其通常能夠獨立于發(fā)動機 102和變速箱106而工作。特別是，其液壓、冷卻和潤滑不直接依賴于發(fā)動機102和變速箱 106?；旌蟿恿δK104包括底槽116,所述底槽用于存儲和提供流體如燃油、潤滑劑或其他 流體到混合動力模塊104,以用于液壓、潤滑和冷卻的目的。雖然用語"油"或"潤滑劑"或 "潤滑油"在這里可互換地使用，但是這些用語以較寬的意義來使用，以包括不同類型的潤 滑劑，例如天然油或合成油，以及具有不同性質(zhì)的潤滑劑。為了循環(huán)流體，混合動力模塊104 包括與液壓系統(tǒng)200協(xié)作的機械栗118和電動栗120 (見圖2)。通過機械栗118和電動栗 120的這種平行結(jié)合，有機會減小栗的整體尺寸并且也可能降低整體費用。電動栗120可與 機械栗118合作，以便當(dāng)需要時提供額外的栗排量。當(dāng)沒有驅(qū)動輸入以操作機械栗118時， 電動栗120也用作混合動力系統(tǒng)的需求。此外可以理解，流經(jīng)電動栗120的流體可用于檢 測用于混合動力模塊104的低流體情況。
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