用于驱动液压消耗设备的装置的制作方法

专利名称：用于驱动液压消耗设备的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动液压消耗设备的装置。本发明尤其涉及机动车中的液压驱动辅助设备，例如通过液压马达驱动的发电机、空调系统的空调压缩机、内燃机的风扇或其他液压消耗设备，例如水泵、动力助力制动器、动力助力转向系统、离合器、液面控制系统、主动悬架系统等。
背景技术：
所述辅助设备通常用于改善和提高乘车人的舒适度及/或安全性。一些诸如发电机的辅助设备持续运转，而其他设备只需临时运转。其他辅助设备，例如处于非工作位置的动力助力转向系统的液压或动力转向泵，虽然未作任何有效功，却消耗动力。通过转向阀抽吸诸如液压油的液压流体的液压或动力转向泵，通常是通过例如经由汽车发动机曲轴的常规皮带来驱动的。这使得由动力转向泵得到的液压输送率取决于发动机的转速。然而，对于动力助力转向系统，尤其对于实际在所有机动车中使用的具有“开中心”的动力助力转向系统，要求流速恒定，因此，在动力转向泵与转向系统之间另外串接有流量控制阀。流量控制阀确保流速恒定，它例如可直接安装在动力转向泵上，例如直接安装在其出液口上，或与动力转向泵整合为一体。当具有开中心的动力助力转向系统的转向阀处于非工作位置时，动力转向泵所需的液压流体未作有效功就返回到储槽内。这使得这种类型的动力助力转向系统存在高的液压损失。此外，必须将动力转向泵或其驱动器设计成由动力转向泵来输送动力助力转向系统所需的大量液压流体，即使这时机动车发动机处于怠速转动状态下。采用流量控制阀将由泵通过转向阀输送的超过和超出所需输送率的液压流体经由回流管线直接输送回来。如果将流量控制阀与动力转向泵整合为一体，则由流量控制阀输送出去和回来的过量液压流体将在泵内循环，由此使液压流体受热，因而有必要冷却液压流体。所述冷却将额外消耗能量，因此是低效的。人们目前正尝试使用电动液压助力转向(electro-hydraulic power assisted steering, E/H-PAS)系统或纯电云力助力转向(electric power assisted steering, E-PAS)系统来代替在许多小型和中型机动车中的液压助力转向系统。然而，对于重型汽车，例如卡车或较高标准的客车，纯电动助力转向系统通常并不足够强劲。因此，对于这些类型的汽车，仍然有必要使用液压助力转向系统。在DE 10012497 Al中描述了一种用于机动车辅助设备的驱动装置。所述装置用于使辅助设备的驱动效果就汽车发动机的转速而言达到最优化，并用于确保满足未来汽车概念对车载电源的更高的需求。可设想在发动机与辅助设备总成之间设置动力传输装置，该动力传输装置的传动比通过已知涡流离合器而无限可变，且该动力传输装置的杆轮通过磁场而被旋转连接。所述传输装置还可用作发电机或发动机当其用作发电机时，可向电驱动辅助设备供电；当其用作发动机时，例如可通过皮带传动向机械驱动辅助设备提供动力。

发明内容
本发明的目的是确定一种用于驱动液压消耗设备、尤其是机动车中的辅助设备的装置。所述装置首先可实质上更有效地利用汽车中的能量，并可使辅助设备更灵活地安装在汽车的预定结构空间中，其次还具有较低的维护量和生产成本。根据本发明，这一目的可通过具有权利要求1所述特征的装置来实现。在从属权利要求中公开了本发明的其他特别有利的改良。应指出的是，可将在权利要求中单独引用的特征通过任何技术上有效的方式相互结合起来，表征本发明的其他改良。本说明描述了本发明的特性，并明确说明了本发明。本发明提出了一种用于驱动液压消耗设备、尤其是机动车中的液压辅助设备的装置，其具有与消耗设备连接的用于输送流体的液压泵，其中该液压泵是动力助力转向系统的动力转向泵。通过采用这种方法，可使用动力转向泵所需的大量诸如液压油的液压流体 (尤其当该泵所需的液压流体的量超过和超出使动力助力转向系统正确运转所需的量时) 来特别有利而又有效地驱动液压消耗设备、尤其是机动车中的液压辅助设备，由此提高例如乘车人的舒适度及/或安全性。在现有技术中，液压流体例如返回到动力转向泵内，并在泵内循环，在本发明中， 液压流体用于驱动液压消耗设备或辅助设备，由此不再会变热到在泵内循环时的程度。因此，可无需冷却液压流体，由此省掉诸如油冷却器的冷却装置，从而减小本发明的装置所占据的结构空间。此外，由于不再由机动车发动机通过诸如常规皮带传动的方式来直接机械驱动所述消耗设备，因而目前可实质上更灵活地将液压消耗设备、尤其是汽车辅助设备安装在可用的结构空间中，例如汽车的发动机舱中。例如就空调系统的液压驱动空调压缩机而言，这样做有很大益处；可将所述空调压缩机安装在远离生热发动机的地方，由此提高汽车的总效率。此外，与通过皮带传动来驱动的消耗设备相比，本发明所述的用于驱动液压消耗设备的驱动器实质上维护量较低或无需维护，由此降低了运转成本。
具体实施例方式在本发明的一有利的改良中，动力转向泵在其出口侧与支线的输入端连接，该支线在其出口侧例如至少有两个平行分支，且每个分支与至少一个消耗设备连接。支线的输入端尤其可直接与动力转向泵的出口侧连接，或在距此不远处与所述动力转向泵连接。通过使液压消耗设备并联，主要可确保当一消耗设备出现故障时，可继续向所有其他的与动力转向泵并联的消耗设备供应液压流体，保持为运转做好准备。尤其当必须确保向安全相关消耗设备(例如动力助力转向系统的转向阀)的供应始终不受干扰时，这样做将有很大益处。在本发明的另一有利的改良中，动力转向泵本身未配备有流量控制阀来控制在动力转向泵内的内部流动。由此可降低动力转向泵的生产成本。此外，由于流量控制阀易受液压流体中杂质的影响，因而使该实施方式中的动力转向泵就无干扰运转而言更坚固耐用， 进而使其使用寿命延长。在本发明的一特别有利的改良中，支线具有控制装置，用于控制液压流体流经各个分支的量。尤其是例如通过一或多个安装在支线或各个分支中的可控偏转元件或节流阀元件，将控制装置优选配置成使动力转向泵所需的液压流体在各种情形下实质上只被导入到支线的一个分支内。例如，如果与第一分支连接的消耗设备需要高的驱动力，则可通过控制装置来相应增大液压流体在支线的另一支线或其他一些分支中的流动阻力，并减小其在第一分支中的流动阻力。相反，如果与另一支线连接的另一消耗设备需要高的驱动力，则控制装置减小液压流体在所述支线中的流动阻力，同时增大其在其他一些支线中的流动阻力。因此，尽管动力转向泵具有预定的固定最大容量，仍可确保对多个消耗设备的供应。由于消耗设备仅在极少的情况下才同时需要其(最大的)驱动力，因而将动力转向泵优选配置成使其最大容量低于同时对所有连接的消耗设备进行供应时所需的总动力。由于仅在极少的或许根本不存在的情况下才需要过高的动力，因而这样做可提高机动车的总效率。因此，有可能使用尺寸更小和成本更低的动力转向泵。此外，本发明所述的装置最好使用控制装置的上述运转方式对向消耗设备供应液压流体的操作进行优先化处理。如果一消耗设备(例如安全相关消耗设备)需要高的驱动力，无论与其他支线连接的其他消耗设备是否会同样需要驱动力，则控制装置都会将液压流体只导入到与该消耗设备连接的支线内。当然，这种优先化只可用于其他消耗设备不具有任何安全相关功能的情形。另一方面，也可将动力转向泵配置成使它可同时确保向两个或更多个消耗设备的供应。因此，控制装置也可同时向多个支线以及与其连接的消耗设备供应液压流体。优先化具有相当大的益处，它可使对安全相关消耗设备的供应及为此的驱动优先实现，从而始终确保其功能性。上述优先化可例如通过相应的汽车电子控制器来实现。将该汽车电子控制器与优选连续监测的运行参数结合，产生电控制信号，然后通过控制线将所述控制信号传输给控制装置。控制装置优选是电动的，但也可以是机械驱动的，例如使用相应的与控制装置连接的可动致动器，或者是气动的。此外，还优选将控制装置配置成使其单独而又独立地在与动力转向泵连接的支线的各个分支中对动力转向泵所需的液压流体流量进行控制。这能够使与支线的不同分支连接的多个消耗设备同时得到液压流体供应、以及同时得到驱动。尤其是有可能同时向多个安全相关消耗设备进行供应。在这种情形下，优选将动力转向泵配置成使其可输送用于同时驱动多个消耗设备所需的总动力。所述总动力是指要被同时驱动的各个消耗设备所需的各个动力的总和。此外，通过单独控制在支线的每个分支中的液压流体的量，可使各个被驱动的消耗设备所需的驱动力与当前提供的运转条件适应。取决于在特殊时刻所需的驱动力，上述做法可提高或降低消耗设备的驱动力。由此可提高总效率。在本发明的一优选改良中，控制装置包括可控开关阀。通过使用这种类型的开关阀，液压流体可流经支线出口侧的分支，因而与所述分支连接的这一或这些消耗设备可基本上被接通或断开。开关阀优选是机械驱动、电动或气动的。此外，优选将开关阀配置成可使液压流体流从在支线出口侧的一分支中切换到在出口侧的另一分支中，反之亦然。由此可特别简单地控制在支线出口侧的每个分支中的液压流体的输出率，并因而可驱动与所述分支连接的消耗设备。此外，控制装置也可包括一或多个开关阀。例如，可为在支线出口侧的每个分支提供一个开关阀。在本发明的另一有利的改良中，控制装置包括可控流量控制阀。由此有可能对在支线出口侧的分支中的液压流体的预定量进行特殊而又单独的控制。流量控制阀也优选是机械驱动、电动或气动的。流量控制阀可使液压流体供给管路与消耗设备的驱动力相匹配，由此可对各个消耗设备进行有效的驱动控制。此外，控制装置可包括一或多个流量控制阀。 例如，可为在支线出口侧的每个分支提供一个流量控制阀。当然，也可设想将开关阀和流量控制阀结合起来作为控制装置。因此，例如可通过开关阀来控制支线的一个分支，并通过流量控制阀来控制另一分支。当然，也可在本发明所述装置的环境中使用其他已知的控制装置，例如节流阀、节流孔、喷嘴等。这些已知的控制装置如前所述，均优选是可控的，而且是电动、机械驱动或气动的。在本发明的另一特别优选的实施方式中，与支线的一个分支连接的消耗设备是动力助力转向系统的转向阀，与支线的另一个分支连接的消耗设备是空调压缩机及/或发电机。这种布置可实现对消耗设备的特别有效的驱动，这是因为由动力转向泵得到的输送动力，尤其是在运转期间不被动力助力转向系统所需的大部分动力，可用于驱动空调压缩机及/或发电机。只有在动力助力转向系统需要高驱动力的情形下(例如当停车时由于多转向运动的存在)，才使用控制装置来确保向转向阀提供适当数量和适当压力的液压流体。然而，由于在汽车的主要行驶期间即使进行任何转向运动，通常也只是小的转向运动，因而由动力转向泵输送的液压流体大部分可用于驱动空调压缩机及/或发电机。因此，可有效地使用动力转向泵的至少一些尚未消耗的泵动力(损失动力)，从而可提高总效率。在本改良中，尤其是即使在也不需要空调压缩机的情形下，也可通过驱动发电机而使由动力转向泵供应的液压流体输送动力转化为电能，并立即用于其他耗电装置，或先储存在蓄电池中，以备以后使用。可将空调压缩机和发电机共同与支线的分支连接(串联)，或与支线的相关分支的两个不同的亚分支连接(并联)。此外，当然也可使用本发明所述的装置来驱动其他液压消耗设备，例如风扇，该风扇是由汽车发动机冷却线路的液压马达来驱动的。在一优选的实施方式中，将本发明所述的用于驱动机动车的液压辅助设备的装置设计成通过动力助力转向系统的动力转向泵来输送诸如液压油的液压流体，且动力转向泵没有专用的流量控制阀。此外，支线的输入端通过在出口侧的至少两个分支与动力转向泵的出口侧连接。其中，动力助力转向系统的转向阀与在出口侧的一个分支连接，且空调压缩机及/或发电机与在出口侧的另一个分支连接。通过作为控制装置而安装在支线中的开关阀及/或流量控制阀，将液压流体传输到在支线出口侧的相应分支内，用于驱动各个消耗设备。控制装置优选包括用于驱动转向阀的流量控制阀、以及用于驱动空调压缩机及/或发电机的开关阀。当然，本发明也旨在包括以下改良，即支线或其分支之一可在未连接消耗设备的情况下离开动力转向泵，由此液压流体或油可如它之前那样无需除去动力，即可通过已知的内部油再循环而流回。与内部液压油再循环相比，这样做的益处是动力转向泵或液压流体不会严重变热，从而使泵卡住的危险性降低。
权利要求
1.一种用于驱动液压消耗设备、尤其是机动车中的液压辅助设备的装置，具有通过输送流体而与所述消耗设备连接的液压泵，其中所述液压泵是动力助力转向系统的动力转向泵，所述动力转向泵在其出口侧与支线的输入端连接；该支线在其出口侧至少有两个平行分支，且每个所述分支与至少一个消耗设备连接。
2.根据权利要求所述的装置1，其特征是所述支线具有控制装置，用于控制液压流体流经各个所述分支的量。。
3.根据权利要求1或2所述的装置1，其特征是包括控制装置，该控制装置在各种情形下将所述动力转向泵所需的所述液压流体流实质上只输送到所述支线的一个分支内。
4.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是包括控制装置，该控制装置单独而又独立地在所述支线的所述各个分支中对所述动力转向泵所需的所述液压流体流量进行控制。
5.根据权利要求2至4之一所述的装置，其特征是所述控制装置包括可控开关阀。
6.根据权利要求2至5之一所述的装置，其特征是所述控制装置包括可控流量控制阀。
7.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是与所述支线的所述一个分支连接的所述消耗设备是所述动力助力转向系统的转向阀， 与所述支线的所述另一个分支连接的所述消耗设备是空调压缩机及/或发电机。
全文摘要
本发明描述了一种用于驱动液压消耗设备、尤其是机动车中的液压辅助设备的装置。该装置具有通过输送流体而与消耗设备连接的液压泵，且该液压泵是动力助力转向系统的动力转向泵。所述动力转向泵在其出口侧与支线的输入端连接。该支线在其出口侧至少有两个平行分支，且每个分支与至少一个消耗设备连接。
文档编号B62D5/06GK102343935SQ20111017698
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月28日 优先权日2010年7月28日
发明者托斯滕·克卢格, 迈克尔·乔治·菲古拉 申请人:福特全球技术公司