CN102213308B - 抽真空变速器壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抽真空变速器壳体。一种车辆变速器包括至少一个可旋转部件，并且布置在第一压力环境中。变速器外壳包括布置在所述变速器外壳底部部分附近的油底壳部分，其中所述变速器外壳基本上封装了所述至少一个可旋转部件。液压流体至少部分地布置在所述变速器外壳的油底壳部分中，真空源与所述变速器外壳气动连通。所述真空源至少部分地从所述变速器外壳抽空气体，使得所述变速器外壳的内部处在第二压力。当所述变速器处在预定动态负载之下时，所述至少一个可旋转部件部分地暴露于处在所述第二压力的气体，并且部分地浸入液压流体中。

Description

抽真空变速器壳体

技术领域

本发明涉及车辆变速器，尤其涉及在操作期间空气至少部分地被抽出的车辆变速器。

背景技术

典型的车辆自动变速器包括油底壳和若干旋转部件。油底壳保持用于在润滑、冷却、及变速器内螺线管和阀组件的液压控制中使用的液压流体。当车辆不经历动力载荷（例如车辆的制动、加速或转弯）时，液压流体通常不与变速器的旋转部件接触。但是在动力载荷期间，油底壳内的液压流体会移动，使得所述旋转部件至少部分地浸入液压流体中。可旋转部件浸入液压流体中会将空气带入液压流体中，从而引起流体掺气和起泡沫。由于变速器壳体的通风，变速器壳体内被带入液压流体的空气通常为变速器壳体外界环境的大气压或接近大气压。在液压流体随后用于变速器润滑和控制时，流体掺气和起泡沫会降低润滑效果，并可能引起压力变化。

减少这种掺气和起泡沫的一种方法是使用更深的油底壳，使得在动力载荷期间，液压流体达到旋转部件需要行进得更远。但是，更深的油底壳增大了车辆变速器的尺寸和重量。尽管以前的变速器能实现功能，但是仍期望改善了液压流体的性能和控制的新型改进型变速器。因此，需要一种在车辆动态加载器件表现了较少的液压流体的流体掺气和起泡的改进型变速器。

发明内容

一种车辆变速器包括变速器外壳、真空源、至少一个可旋转部件，所述车辆变速器布置在第一压力环境中。所述变速器外壳基本上封装了所述至少一个可旋转部件，并且包括布置在所述变速器外壳底部部分附近的油底壳部分。液压流体至少部分地布置在所述变速器外壳的油底壳部分中。所述真空源与所述变速器外壳气动地连通，并且至少部分地从所述变速器外壳抽空气体，使得所述变速器外壳的内部处在第二压力。所述至少一个可旋转部件部分地暴露于处在所述第二压力的气体。

在所述车辆变速器的一个例子中，所述第二压力低于所述第一压力。

在所述车辆变速器的另一个例子中，所述真空源为所述车辆的发动机的进气歧管。

在所述车辆变速器的又一个例子中，所述真空源为专用干式油底壳泵。

在所述车辆变速器的再一个例子中，在所述真空源与所述变速器外壳之间布置止回阀和电磁阀中的一种。

在所述车辆变速器的再一个例子中，液压泵与所述变速器外壳的所述油底壳流体连通，以使液压流体循环通过整个车辆变速器。

在所述车辆变速器的再一个例子中，当所述变速器处在预定动态负载下时，所述旋转部件至少部分地浸入液压流体中，其中所述预定动态负载为车辆正常使用时施加的力。

在所述车辆变速器的再一个例子中，液压流体含有预定量，并且所述油底壳具有预定深度。所述预定量和所述预定深度选择成使得当车辆变速器未操作时，液压流体基本在所述油底壳的顶部。

在所述车辆变速器的再一个例子中，压力传感器布置在所述变速器外壳中，用于确定所述第二压力。

在所述车辆变速器的再一个例子中，所述压力传感器与具有控制逻辑（电路）的控制器电连接，所述控制逻辑确定所述第二压力的衰减率，以确定所述变速器外壳中是否存在泄漏。

在所述车辆变速器的再一个例子中，至少一个动态密封构造为在所述变速器外壳内部操作在真空下。

本发明涉及以下技术方案：

方案1. 一种包括至少一个可旋转部件并且布置在处于第一压力的环境中的车辆变速器，所述车辆变速器包括：

变速器外壳，其包括布置在所述变速器外壳底部部分附近的油底壳部分，其中所述变速器外壳基本上封装所述至少一个可旋转部件；

液压流体，其至少部分地布置在所述变速器外壳的油底壳部分中；以及

真空源，其与所述变速器外壳气动连通，并且

其中所述真空源至少部分地从所述变速器外壳抽空气体，使得所述变速器外壳的内部处在第二压力，并且

其中所述至少一个可旋转部件部分地暴露于处在所述第二压力的气体。

方案2．如方案1的车辆变速器，其中所述第二压力低于所述第一压力。

方案3．如方案2的车辆变速器，其中所述真空源为所述车辆的发动机的进气歧管。

方案4．如方案2的车辆变速器，其中所述真空源为专用干式油底壳泵。

方案5．如方案2的车辆变速器，还包括布置在所述真空源与所述变速器外壳之间的止回阀和电磁阀其中之一。

方案6．如方案2的车辆变速器，还包括与所述变速器外壳的所述油底壳流体连通的液压泵，以使液压流体循环通过整个车辆变速器。

方案7．如方案2的车辆变速器，其中当所述变速器处在预定动态负载下时，所述旋转部件至少部分地浸入液压流体中，以及其中所述预定动态负载为由车辆正常使用所施加的力。

方案8．如方案2的车辆变速器，其中液压流体含有预定量，并且所述油底壳具有预定深度，其中所述预定量和所述预定深度选择成使得当车辆变速器未操作时，液压流体基本在所述油底壳的顶部。

方案9．如方案2的车辆变速器，还包括布置在所述变速器外壳中用于确定所述第二压力的压力传感器。

方案10．如方案9的车辆变速器，其中所述压力传感器与具有控制逻辑的控制器电气连通，所述控制逻辑确定所述第二压力的衰减率，以确定所述变速器外壳中是否存在泄漏。

方案11．如方案2的车辆变速器，还包括至少一个动态密封，所述动态密封构造为在所述变速器外壳的内部操作在真空下。

方案12．一种操作车辆变速器的方法，所述车辆变速器包括基本上封装至少一个可旋转部件的变速器外壳，所述变速器外壳布置在第一压力的环境中，并包括布置在所述变速器外壳底部附近的油底壳部分且至少部分地充满液压流体，其中所述变速器外壳与真空源气动连通，所述方法包括如下步骤：

通过所述真空源至少部分地从所述变速器外壳抽空气体，使得所述变速器外壳的内部处在第二压力；

向所述变速器提供预定动态负载，使得所述至少一个可旋转部件部分地暴露于处在所述第二压力的气体并且部分地浸入液压流体中；以及

操作所述变速器，使得当至少部分地浸入液压流体中时，所述可旋转部件旋转。

方案13．如方案12的方法，其中所述第二压力低于所述第一压力。

方案14．如方案13的方法，其中所述真空源为所述车辆的发动机的进气歧管。

方案15．如方案13的方法，还包括如下步骤：当所述真空源的压力高于所述第二压力时，利用止回阀和电磁阀其中之一限制所述真空源与所述变速器外壳之间的空气流。

方案16．如方案13的方法，其中所述预定动态负载为所述车辆正常使用所施加的力。

方案17．如方案13的方法，还包括通过压力传感器确定所述第二压力的步骤。

方案18．如方案17的方法，还包括使用所述压力传感器确定所述第二压力的衰减率以确定所述变速器外壳中是否存在泄漏的步骤。

方案19．如方案18的方法，还包括在所述发动机关闭并已确定所述衰减率之后打开所述止回阀的步骤。

方案20．如方案18的方法，还包括在确定了所述变速器外壳中存在泄漏时激活事件的步骤，其中所述事件是激活报警灯、激活电子标记和降低所述变速器的换档范围中的至少一个。

参考下面的描述和附图，可清楚本发明的其它特征、方面和优点，其中在附图中，相同的附图标记指的是相同的组件、元件或特征。

附图说明

本文所描述的附图仅仅是示意性目的，而不是以任何方式限制本公开的范围。

图1为根据本发明原理的示例性车辆动力系的框图；

图2A为图1中根据本发明原理的车辆变速器的截面图；

图2B为图2A中根据本发明原理的变速器内液压流体与空气之间的分界面的放大图；和

图3为操作根据本发明原理的车辆变速器的方法的流程图。

具体实施方式

参考图1，以框图形式示出了包括根据本发明的变速器10的示例性动力系5。在所提供的例子中，变速器10为布置在具有第一压力的大气环境中的典型后轮驱动自动变速器。但是，在不脱离本发明范围的情况下，变速器10可为前轮驱动变速器。自动变速器10包括通常封装多个齿轮组和多个轴的变速器壳体或外壳12。所述外壳12包括定位和支撑这些部件的多个孔、通道、肩部和凸缘。所述多个齿轮组可包括连接至或可有选择地连接至所述多个轴的独立的啮合齿轮，例如行星齿轮组。所述多个轴可包括副轴或中间轴、套筒或中心轴、倒档或怠速轴、或其组合。应当清楚，在不脱离本发明范围的情况下，变速器10内的齿轮组的具体布置和数量及轴的具体布置和数量可变化。

变速器10包括至少一个可旋转部件14、输入轴16和输出轴18。在所提供的例子中，所述可旋转部件14为被变速器外壳12基本上封装的多个齿轮组中的一个。但是，在不脱离本发明范围的情况下，所述可旋转部件14可为离合器或其它可旋转部件14。输入轴16与发动机20连接并从其接收动力。在不脱离本发明范围的情况下，发动机20可为传统的内燃机或电机或任意其它类型的原动机。在不脱离本发明范围的情况下，发动机20与变速器10之间可布置其它部件，例如液力流体驱动装置，如液力变矩器21或液力耦合器。输出轴18优选与主减速器单元（未示出）连接，所述主减速器单元可包括例如支撑轴、差速组件和驱动桥。

参考图2A，并继续参考图1，变速器外壳12内布置至少一个密封22，以至少部分地密封该变速器外壳12，从而抑制从周围环境进入变速器外壳12中的空气流率。所述密封22优选为构造成在变速器外壳12内部真空下操作的动态密封，例如这样处理干油底壳式发动机。在所提供的例子中，密封22构造成在变速器外壳12与轴16、18之间密封。但是，密封22还可位于变速器外壳12内周围空气会进入变速器10的其它位置。例如，可在变速杆（未示出）与外壳12之间布置另外的密封22以密封外壳12，同时允许手动改变变速器10的操作模式，例如从驻车操作模式变为倒车操作模式。

布置在外壳12底部部分附近的油底壳24存储和收集液压流体26，该液压流体26可以用于润滑、冷却、以及变速器10内螺线管和阀组件的液压控制。液压流体26含量达到随变速器10的操作模式变化的填充线HF。图2A中，对于液压流体26的量示出了三个示例性液压填充线HF：静态填充线HF_S，操作填充线HF_OP和动态填充线HF_D。静态填充线HF_S表示变速器10未操作且未在动态载荷之下时液压流体26的填充水平。在所提供的例子中，油底壳24的深度和液压流体26的量选择成使得静态填充线HF_S基本上在油底壳24的顶部部分。操作填充线HF_OP表示变速器10正在操作并且未在动态载荷之下时液压流体26的填充水平。操作填充线HF_OP在油底壳24内的高度低于静态填充线HF_S在油底壳24内的高度。动态填充线HF_D表示变速器 10处在由于车辆正常操作的动态载荷之下时液压流体26的填充水平，例如车辆制动、转弯或前进加速期间的加速。应当清楚，直的或者规则的动态填充线HF_D还可表示当车辆和变速器10处于斜面或者没有定向为使得正常操作中重力基本上直接朝着油底壳24的底部部分作用时液压流体26的水平。倾翻和碰撞事件会产生类似的填充线HF_D，但是为本说明书目的，不认为是由于正常操作的动态载荷。泵28在液力变矩器21与可旋转部件14之间连接至外壳12，以增压液压流体26用以循环通过变速器10。应当清楚，可设有不只一个泵28，并且泵28可为任何容积泵，例如摆线泵。

低压部件或真空源30在压力孔32处与外壳12气体的或气动的连通，所述压力孔32布置在外壳12中的液压填充线HF上方，用以将外壳12内的气压降低至第二压力。在所提供的例子中，真空源30为车辆发动机的进气歧管，以减少车辆所增加的重量、成本和附加损失。但是，在不脱离本发明范围的情况下，真空源30可为具有其它构造的其它部件，例如专用变速器干式油底壳泵，以允许更加有效的扫气和潜在地更低的真空水平。真空源30通过连接在真空源30与压力孔32之间的气动通道34与变速器外壳12气动地连通。应当清楚，在不脱离本发明范围的情况下，气动通道34可为单独的管道或者一体形成在变速器10的外壳12内。真空源30至少部分地抽空外壳12，使得外壳12内每单位容积的空气低于周围空气每单位容积的空气。

在所提供的例子中，电磁阀或控制阀或止回阀36布置在真空源30与外壳12之间，以调节变速器外壳12内的气压。更具体地，止回阀36定向成在进气歧管30超过变速器外壳12内的第二压力时限制空气从进气歧管30流向变速器外壳12。因此，即便是在进气歧管30的真空度随节气门位置波动时，止回阀36也保持变速器外壳12中的真空。在可选实施例中，电磁阀36定向成限制空气从变速器外壳12流向进气歧管30，以限制因例如导致从变速器外壳12的未计量空气流的空气泄漏而发生的进气歧管30内压力上升量。因此，进气歧管30的真空会更加容易地为其它装置所利用。在外壳12与环境之间布置另外的电磁阀37，其构造成允许外壳12在打开电磁阀37时回到环境压力。在本发明的一个实施例中，电磁阀37在发动机关闭和衰减率确定之后打开，以允许环境空气进入外壳12。应当清楚，在不脱离本发明范围的情况下，电磁阀36可构造成在点火关掉时打开，或者可构造成在点火关掉时不打开。在可选实施例中，省略电磁阀37。

压力传感器38连接至外壳12以监测外壳12内的空气压力。压力传感器38可为任意适当的类型。压力传感器38优选与控制器40电连接。控制器40通常为具有编程数字计算机或处理器、控制逻辑（电路）、用于存储数据的存储器和至少一个I/O外设的电子装置。在所提供的例子中，控制器40包括确定发动机关闭后外壳12内的真空衰减率的控制逻辑（电路）。所述衰减率可用于检测外壳12中的潜在流体泄漏。在可选实施例中，省略了压力传感器38。

在车辆操作期间，变速器10上的动态载荷可以使液压流体26具有动态填充线HF_D。可旋转部件14至少部分地布置在动态填充线HF_D下方，使得可旋转部件14至少部分地浸入液压流体26中。

发动机操作时，当发动机活塞处于下行冲程并且发动机上的进气门打开时，进气歧管30内的空气被吸入发动机20内的燃烧汽缸（未示出）。当空气被吸入汽缸时，进气歧管30内的压力降低。当进气歧管30内的压力高于变速器外壳12中的第二压力时，止回阀36限制空气从进气歧管30流向外壳12。当进气歧管30内的压力低于变速器外壳12中的第二压力时，空气从外壳12流动通过压力口32、通过气动通道34、并通过止回阀36，到达进气歧管30。因此，当外壳12中没有泄漏时，外壳12中的第二压力保持在由进气歧管30获得的基本最低压力。

如图2B中所清楚示出的，可旋转部件14的旋转引起气泡50被夹带在液压流体26中，并且引起泡沫泡52被布置在动态填充线HF_D上。因为外壳12内的空气处在低于之前变速器的空气压力的压力，所以相对于现有技术具有更少的气泡50和泡沫泡52。另外，还降低了空气阻力和泵送损失以及液压流体26的温度。本发明在具有更多动态负载和更高温度的应用中特别有效，例如拖车和牵引车用途。

现在参考图3，并继续参考图1、2A和2B，示出了操作变速器10的方法，其总地通过附图标记100来表示。变速器10布置在第一压力的环境中。在步骤102中，开启发动机20。在步骤104中，当歧管30中的压力低于第二压力时，控制阀36打开。在步骤106中，外壳12通过进气歧管30经由气动通道34抽真空。在步骤108中，当第二压力低于歧管30内的压力时，控制阀36关闭，并限制空气从歧管30流向外壳12。在步骤110中，发动机关闭，在步骤112中，监测第二压力以确定外壳12中的压力衰减。如果该压力衰减比预定量大，那么在步骤114中触发一个事件。在所提供的例子中，步骤114中的事件是激活车辆中的报警灯。在另一实施例中，步骤114中的事件是激活电子标记。在再一实施例中，步骤114中的事件是通过在低于正常操作期间的发动机速度使变速器10换档至更高的传动比而改变变速器10的换档范围。

本发明降低了操作在动态负载下的变速器内的液压流体的掺气和起泡沫。降低掺气和起泡沫有助于提高润滑、更加一致的压力，并降低变速器内的温度。因此，本发明为超越当前变速器的改进。

本发明的描述实质上仅仅是示例性的，不脱离本发明要旨的变形也属于本发明的范围。这种变形并不认为脱离了本发明的宗旨和范围。

Claims (20)

1. 一种包括至少一个可旋转部件并且布置在处于第一压力的环境中的车辆变速器，所述车辆变速器包括：

变速器外壳，其包括布置在所述变速器外壳底部部分附近的油底壳部分，其中所述变速器外壳基本上封装所述至少一个可旋转部件；

液压流体，其至少部分地布置在所述变速器外壳的油底壳部分中；以及

真空源，其与所述变速器外壳气动连通，并且

其中所述真空源至少部分地从所述变速器外壳抽空气体，使得所述变速器外壳的内部处在第二压力，并且

其中所述至少一个可旋转部件部分地暴露于处在所述第二压力的气体。

2.如权利要求1的车辆变速器，其中所述第二压力低于所述第一压力。

3.如权利要求2的车辆变速器，其中所述真空源为所述车辆的发动机的进气歧管。

4.如权利要求2的车辆变速器，其中所述真空源为专用干式油底壳泵。

5.如权利要求2的车辆变速器，还包括布置在所述真空源与所述变速器外壳之间的止回阀和电磁阀其中之一。

6.如权利要求2的车辆变速器，还包括与所述变速器外壳的所述油底壳流体连通的液压泵，以使液压流体循环通过整个车辆变速器。

7.如权利要求2的车辆变速器，其中当所述变速器处在预定动态负载下时，所述旋转部件至少部分地浸入液压流体中，以及其中所述预定动态负载为由车辆正常使用所施加的力。

8.如权利要求2的车辆变速器，其中液压流体含有预定量，并且所述油底壳具有预定深度，其中所述预定量和所述预定深度选择成使得当车辆变速器未操作时，液压流体基本在所述油底壳的顶部。

9.如权利要求2的车辆变速器，还包括布置在所述变速器外壳中用于确定所述第二压力的压力传感器。

10.如权利要求9的车辆变速器，其中所述压力传感器与具有控制逻辑的控制器电气连通，所述控制逻辑确定所述第二压力的衰减率，以确定所述变速器外壳中是否存在泄漏。

11.如权利要求2的车辆变速器，还包括至少一个动态密封，所述动态密封构造为在所述变速器外壳的内部操作在真空下。

12.一种操作车辆变速器的方法，所述车辆变速器包括基本上封装至少一个可旋转部件的变速器外壳，所述变速器外壳布置在第一压力的环境中，并包括布置在所述变速器外壳底部附近的油底壳部分且至少部分地充满液压流体，其中所述变速器外壳与真空源气动连通，所述方法包括如下步骤：

通过所述真空源至少部分地从所述变速器外壳抽空气体，使得所述变速器外壳的内部处在第二压力；

向所述变速器提供预定动态负载，使得所述至少一个可旋转部件部分地暴露于处在所述第二压力的气体并且部分地浸入液压流体中；以及

操作所述变速器，使得当至少部分地浸入液压流体中时，所述可旋转部件旋转。

13.如权利要求12的方法，其中所述第二压力低于所述第一压力。

14.如权利要求13的方法，其中所述真空源为所述车辆的发动机的进气歧管。

15.如权利要求13的方法，还包括如下步骤：当所述真空源的压力高于所述第二压力时，利用止回阀和电磁阀其中之一限制所述真空源与所述变速器外壳之间的空气流。

16.如权利要求13的方法，其中所述预定动态负载为所述车辆正常使用所施加的力。

17.如权利要求13的方法，还包括通过压力传感器确定所述第二压力的步骤。

18.如权利要求17的方法，还包括使用所述压力传感器确定所述第二压力的衰减率以确定所述变速器外壳中是否存在泄漏的步骤。

19.如权利要求18的方法，还包括在所述发动机关闭并已确定所述衰减率之后打开所述止回阀的步骤。

20.如权利要求18的方法，还包括在确定了所述变速器外壳中存在泄漏时激活事件的步骤，其中所述事件是激活报警灯、激活电子标记和降低所述变速器的换档范围中的至少一个。