特許 5997129 流体静力学的ハイブリッド式の駆動システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5997129

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】流体静力学的ハイブリッド式の駆動システム

(51)【国際特許分類】

   B60K 6/12 20060101AFI20160915BHJP

   F04B 49/00 20060101ALI20160915BHJP

【ＦＩ】

   B60K6/12

   F04B49/00 A

【請求項の数】7

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-500378(P2013-500378)

(86)(22)【出願日】2011年3月21日

(65)【公表番号】特表2013-527068(P2013-527068A)

(43)【公表日】2013年6月27日

(86)【国際出願番号】EP2011001375

(87)【国際公開番号】WO2011116914

(87)【国際公開日】20110929

【審査請求日】2013年8月19日

【審判番号】不服2015-17247(P2015-17247/J1)

【審判請求日】2015年9月18日

(31)【優先権主張番号】102010012975.5

(32)【優先日】2010年3月22日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591204333

【氏名又は名称】ハイダック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＨＹＤＡＣ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵＮＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100153084

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 康史

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(72)【発明者】

【氏名】フランク バウアー

(72)【発明者】

【氏名】ヘルベルト バルテス

(72)【発明者】

【氏名】ペーター クロフト

【合議体】

【審判長】 冨岡 和人

【審判官】 内田 博之

【審判官】 小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００４−５２２９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５２０５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１７３０６６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

B60K 6/12 , F04B 49/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプユニット又はモーターユニット（１）を具備する路上走行車のための流体静力学的ハイブリッド式の駆動システムであって、該ポンプユニット又はモーターユニット（１）が、車両の駆動列に接続され又は接続されることができ、ポンプモード又はモーターモードで制御ユニット（５）によって制御されることができ、制御弁（４５）によって封止され得る第１作動ライン（７）によって高圧ハイドロリックアキュームレーターに接続されることができ、第２作動ライン（９）によって低圧ハイドロリックアキュームレーターに接続されることができ、更に前記高圧ハイドロリックアキュームレーター及び前記低圧ハイドロリックアキュームレーターは、ダブルピストンアキュームレーター（１１）であって、アキュームレーターピストン（１５、１７）をそれぞれ備えると共にアキュームレーターハウジング（１３）内に形成された高圧側及び低圧側を有するダブルピストンアキュームレーター（１１）によって形成されることにより、前記高圧側及び前記低圧側の流体チャンバー（２３及び２５）が、両方の前記アキュームレーターピストン（１５、１７）の共通のピストンロッドが延在して通る中央ハウジング部（２１）によって分離された、駆動システムにおいて、前記ポンプユニット又はモーターユニット（１）の前記制御ユニット（５）が、該ポンプユニット又はモーターユニット（１）と前記制御弁（４５）との間の前記第１作動ライン（７）に設けられたライン接続部（５９）を介して、該第１作動ライン（７）から制御流体を供給されることができ、
逆止弁（４３）が前記第１作動ライン（７）及び前記第２作動ライン（９）間に配置され、該逆止弁が前記第１作動ライン（７）の方向において圧力駆動によって開放されることができ、前記ポンプユニット又はモーターユニット（１）の漏出液体が前記第２作動ライン（９）へと輸送されることができ、該漏出液体がチャージポンプ（５５）によって前記第２作動ライン（９）へと輸送されることができることを特徴とする駆動システム。

【請求項2】

前記ポンプユニット又はモーターユニット（１）の前記制御ユニット（５）が、上流側に流体フィルター（３３）を有すると共に前記ライン接続部（５９）によって前記第１作動ライン（７）に接続された減圧弁（３５）を介し、濾過された制御流体を供給され得ることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。

【請求項3】

前記ポンプユニット又はモーターユニット（１）が、枢動角を零度を超えて変化させることによりポンプモード及びモーターモード間で切り替え可能な軸線ピストン機構によって形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動システム。

【請求項4】

Ｎ2供給タンク（２９）が、前記ダブルピストンアキュームレーター（１１）の前記高圧側のガス側（２７）に接続されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の駆動システム。

【請求項5】

補助的ハイドロリックアキュームレーター（４７）が、前記第２作動ライン（９）に接続されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の駆動システム。

【請求項6】

前記第２作動ライン（９）が、圧制限弁（５３）によって保護されたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の駆動システム。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の駆動システムのダブルピストンアキュームレーターであって、アキュームレーターピストン（１５、１７）をそれぞれ有する高圧側及び低圧側が、共通のアキュームレーターハウジング（１３）内に形成されることにより、前記高圧側及び前記低圧側の前記流体チャンバー（２５、２７）が、両方のアキュームレーターピストン（１５、１７）の共通のピストンロッド（１９）が延在して通る中央ハウジング部（２１）によって分離され、該中央ハウジング部（２１）が、制御弁（４５）、減圧弁（３５）、圧力センサー（７７、７９）、及び／又は、流体フィルター（３３）を含むバルブブロックによって形成されたことを特徴とするダブルピストンアキュームレーター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポンプユニット又はモーターユニットを具備する路上走行車のための流体静力学的ハイブリッド式の駆動システムであって、そのポンプユニット又はモーターユニットが、車両の駆動列に接続され又は接続されることができ、ポンプモード又はモーターモードで制御ユニットによって制御されることができ、制御弁によって封止され得る第１作動ラインによって高圧ハイドロリックアキュームレーターに接続されることができ、第２作動ラインによって低圧ハイドロリックアキュームレーターに接続されることができ、高圧ハイドロリックアキュームレーター及び低圧ハイドロリックアキュームレーターが、ダブルピストンアキュームレーターであってそれぞれがアキュームレーターピストンを有すると共にアキュームレーターハウジング内に形成された高圧側及び低圧側を有するダブルピストンアキュームレーターによって形成されることにより、高圧側及び低圧側の流体チャンバーが、両方のアキュームレーターピストンのため共通のピストンロッドが延在して通る中央ハウジング部によって分離されている駆動システムに関する。

【背景技術】

【0002】

天然資源の不足及びＣＯ₂の増加する影響を考慮すると、自動車技術における最近の傾向は、ハイブリッド式の駆動システムを用いることにある。最近使用されているシステムは、概してハイブリッド式に駆動された電気モーターを有しており、概してブレーキモードにおいて生み出された電気エネルギーを保存し、駆動モードのため、特に加速工程のため車両を支援するべく、保存エネルギーから駆動エネルギーを再生する。この方法は等しい駆動性能を維持しつつ、主要駆動として機能する内燃機関の駆動動力を低減させる可能性を有する。こうした「ダウンサイジング」の結果は、燃料消費の低減のみではなく、低コストの道路税区分を満たす低い排気量クラスに車両が指定される可能性をも高くする。

【0003】

これらの目的は、ハイドロリックシステムの高いエネルギー密度及び小型設計によっても実現され得る。低速度において及び速度ゼロからのスタート時においても加速工程のための付加的な駆動トルクを可能とするため、又は、ブレーキモードの間ブレーキ駆動に支援を提供するため、こうしたハイドロリックハイブリッドシステムは、ポンプユニット又はモーターユニットによってハイドロリックアキュームレーターにハイドロリックエネルギーを保存し、それによって、ポンプユニット又はモーターユニットがモーターモードのときに要求された際、駆動エネルギーとしてこのハイドロリックエネルギーが使用され得る。ブレーキエネルギーの再生を備えるこうした流体静力学的駆動システムは、独国特許出願公開第６０１１８９８７号明細書にて開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述の先行技術に基いて、本発明の目的は、用途のため特に良好な作用動作に優れた、流体静力学的ハイブリッド式の駆動システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この目的は、請求項１にその全体が記載された特徴を有する駆動システムで実現される。

【0006】

請求項１の特徴部分によれば、本発明に係る本質的な特徴は、ポンプユニット又はモーターユニットの制御ユニットが、ポンプユニット又はモーターユニットと制御弁との間の第１作動ラインに設けられたライン接続部を介して、第１作動ラインから制御流体を供給され得るという点にある。この特徴は、それぞれの作用モードとは独立して制御ユニットの制御機能の第１反応として要求される制御圧が、作用的に信頼出来る方法で制御ユニットに供給されることを確実とする。

【0007】

この点に関して、特に好適な実施形態は、第１作動ラインと第２作動ラインとの間に逆止弁が配置されることと、この逆止弁が第１作動ラインの方向において圧力駆動によって開放され得ることと、ポンプユニット又はモーターユニットの漏出液体が第２作動ラインへと輸送され得ることと、漏出液体がチャージポンプによって第２作動ラインへと輸送され得ることと、を提供することができる。この特徴は、第２作動ラインへとポンプ輸送によって漏出を補償し得るのみならず、圧制限弁によって保護されたラインの圧力レベルを、制御弁が封止された作用状態の場合においても、第２作動ラインと第１作動ラインとの間に配置された逆止弁によって、制御ユニットが第１作動ラインから適した圧力レベルの制御圧を供給されることを確実とするように適した量に上昇された圧力レベルへと調整され得ることを可能とする。

【0008】

好適な実施形態において、ポンプユニット又はモーターユニットの制御ユニットは、上流の流体フィルターを有し第１作動ラインに接続された減圧弁によって、制御流体を供給され得る。

【0009】

好適には、ポンプユニット又はモーターユニットは、角度零を超えて枢動角を変化させることによってポンプモードとモーターモードとの間で切り替えられ得る軸線ピストン機構によって形成される。

【0010】

チャージ状態及び非チャージ状態間のダブルピストンアキュームレーターの高圧側の圧力差を減ずるため、好適にはＮ₂供給タンクが、ダブルピストンアキュームレーターの高圧側のガス側に接続されている。

【0011】

本発明に係るシステムが、ダブルピストンアキュームレーターの使用によって一定の低圧力レベルを有するため、この圧力は第２作動ラインに接続され、圧縮損失の補償もする小型の補助的アキュームレーターによって調整され得る。

【0012】

本発明の目的は、特に請求項１から請求項７のいずれか１つに記載された駆動システムにおける使用のために提供され、請求項８に開示された特徴を呈するダブルピストンアキュームレーターでもある。

【0013】

本発明は、図示された実施形態によって以下に詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る駆動システムの実施形態の、制御ユニット及び車両側の機構的構成要素のような周辺構成要素を省き、ハイドロリック回路のみが大幅に簡略化されて記号によって表された図である。

【図2】アキュームレーターの圧力レベルの曲線の図式的な表示である。

【図3】本発明に係るシステムのダブルピストンアキュームレーターのそれぞれ上面図及び正面図である。

【図4】本発明に係るシステムのダブルピストンアキュームレーターのそれぞれ上面図及び正面図である。

【図5】図４の横断線IV−IVに沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、実施形態に係るハイドロリック回路を示しており、ポンプユニット又はモーターユニットは１として示されている。ポンプユニット又はモーターユニットは、関連する車両の内燃機関によって、一定の回転方向で駆動される。車両の別の部分のようなこの内燃機関は、図示されていない。本実施形態において、ポンプユニット又はモーターユニット１は、内燃機関の（略図形式で描かれた）クランシャフト３によって直接駆動される。ポンプユニット又はモーターユニット１は、電気ハイドロリック制御ユニット５によって両方の枢動方向の中立ゼロ位置を越えて調整され得る枢動角度を有する軸線ピストン機構であるため、ポンプユニット又はモーターユニット１は、一定の回転方向にポンプモード及びモーターモードで駆動し得る。制御ユニット５は、車両の電子的エンジン管理と相互作用し、図示されないインターフェイスによる先行技術に従う。

【0016】

第１作動ライン７は、ポンプユニット又はモーターユニット１の高圧側に接続され、第２作動ライン９は、ポンプユニット又はモーターユニット１の低圧側に接続されている。高圧ラインとしての第１作動ライン７と、低圧ラインとしての第２作動ライン９は、ダブルピストンアキュームレーター１１と共に圧力流体がダブルピストンアキュームレーター１１へと輸送され、ダブルピストンアキュームレーター１１から戻され得る、一種のハイドロリッククレイドルを形成する。ダブルピストンアキュームレーター１１は、高圧アキュームレーター及び低圧アキュームレーターの機能を果たす。この目的のために、高圧アキュームレーターピストン１５及び低圧アキュームレーターピストン１７を移動させることができ、且つ、高圧アキュームレーターピストン及び低圧アキュームレーターピストンが共通のピストンロッド１９によって共に堅く接続された、共通のアキュームレーターハウジング１３がある。ピストンロッド１９は、低圧側の流体チャンバー２５から高圧側の流体チャンバー２３を分離する中央ハウジング部２１を通って延在する。高圧アキュームレーターピストン１５に隣接するガス側２７を作動ガスで充填するため、Ｎ₂ガスを有する供給タンク１９がガス側２７に接続されている。

【0017】

制御ユニット５に制御流体を供給するため、供給ライン３１は、流体フィルター３３及び圧制限弁３５を通って濾過された制御流体を供給口３７へと輸送するべく、第１作動ライン７に接続されている。同時に、制御圧レベルは、圧制限弁３９及び４１によって第１作動ライン７及び／又は第２作動ライン９に対して調整され得る。これらの作動ライン間において、第１作動ライン７の方向において圧力駆動によって開放され得る逆止弁４３がある。枢動角零においてシステムが非運転状態のとき、ポンプユニット又はモーターユニット１の漏れを防ぐため、第１作動ライン７は、制御弁４５によって封止され得る。

【0018】

第１作動ライン及び第２作動ラインが個別の作動ガス体積を有する分離されたハイドロリックアキュームレーターに接続された従来式の駆動システムが運転しているとき、低圧アキュームレーターの圧力レベルは、高圧アキュームレーターの圧力レベルが上昇するにつれ低下するため、システムにポンプの漏出液体を再充填するのは困難である。しかしながら本発明によってダブルピストンアキュームレーター１１が提供された場合、高圧流体チャンバー２３及び低圧流体チャンバー２５における流体体積の和は、全てのピストン位置で常に一定であるため、連結的に可動なアキュームレーターピストン１５及び１７により、低圧ラインである第２作動ライン９の圧力レベルが一定のままとなる。図２は、それぞれ、分離されたハイドロリックアキュームレーター及び本発明によって提供されたダブルピストンアキュームレーター１１の、保存エネルギーの圧力曲線を示す。

【0019】

第２作動ライン９において圧力レベルが一定であるとき、圧力レベルは、圧縮損失の補償もする、取付けられた小型の補助的ハイドロリックアキュームレーター４７によって、最適値に調整され得る。

【0020】

図１の実施形態において、ポンプ１の漏出液体は、バイパス５１を有するフィルター４９通り、チャージポンプ５５を通って第２作動ライン９へと輸送される。ポンプ１のハウジング圧は、第２作動ライン９の圧力レベルに関連しているため、この第２作動ラインは、安全のため圧制限弁５３によって保護されている。

【0021】

閉ループ作用のための軸線ピストン機構が、ポンプユニット又はモーターユニット１として使用されたとき、結果として生じるより高い流れ損失は、より高い低圧力レベルで運転することを必要とさせる。しかしながら、ポンプのハウジング圧としてより高い圧力レベルは許容されないため、過圧からハウジングガスケットを保護するべく、付加的な漏出ラインが設けられなければならない。閉ループ作用のためのポンプは、受け座においてピストンを保持するため、ハウジング及び低圧側間の圧力差も必要とする。この要求を考慮して、図１の実施形態は、第２作動ライン９の方向にポンプ輸送で漏出を補償するため、分離ライン５７に配置されたチャージポンプ５５によって駆動される小型の電気モーターを有する。この点において、ハウジング圧は低圧力レベルと連結されていない。

【0022】

この点において、第２作動ライン９におけるより高い低圧力レベルは、第２作動ライン９から制御ユニット５に制御流体を供給する可能性を提供しており、それは逆止弁４３によるものである。このため、第２実施形態の圧制限弁３５は、ポンプユニット１及び制御弁４５間の５９において第１作動ライン７に接続されている。この第１作動ラインは、制御流体を、開放された制御弁４５、フィルター３３及び圧制限弁３５を通してポート３７へと輸送し得る。逆止弁４３が封止されると、ここでより高い制御圧が制御ユニット５のため使用可能となる。

【0023】

図３から図５は、アキュームレーターピストン１５及び１７両方のため共通のアキュームレーターハウジング１３を有するダブルピストンアキュームレーター１１の実質的実施形態を示す。その共通のアキュームレーターハウジングは、高圧側ハウジングの半分６３及び低圧側ハウジングの半分６５を有し、それらは中央ハウジング部２１によって互いに分離されている。２つのピストン１５及び１７を共に堅く接続するピストンロッド１９は、流体密封シールを有する中央部２１を通って延在する。位置センサー６９は、システムのためにピストン位置の指示を伝送するため、低圧側ハウジングの半分６５の開放端６７からピストンロッド１９の貫通穴７１の内部へと延在する。

【0024】

ダブルピストンアキュームレーター１１の１つの特別な特徴は、中央ハウジング部２１が、ライン接続部の全て及び他の構成要素が配置された一種のバルブブロックを形成するという事実にある。この点に関して、図示された実施形態は、第１作動ライン７及び第２作動ライン９のためのポート７３及び７５をそれぞれ示す。更に、中央ハウジング部２１は、制御弁４５と、フィルター３３と、圧制限弁３５と、制御流体ポート３７と、圧力センサー７７及び７９と、を有する。

【0025】

電気ハイブリッドシステムを超える付加的な利点は、ポンプユニット又はモーターユニット１が駆動列へと直接機械的に結合され得るため、本発明に係るシステムが、いかなる困難性もなく従来の車両に実装され得るという事実にある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】