CN103062379B - 用于控制齿轮单元的润滑的方法以及齿轮单元 - Google Patents

Abstract

一种用于控制齿轮单元的润滑的方法，在该方法中，对在齿轮单元的润滑通道中循环的润滑流体的温度进行测量，其中在该齿轮单元的至少两个位置中测量润滑流体的温度，并将较大比例的润滑流体引向所述至少两个位置中的较暖的位置，并对应地将较小比例的润滑流体引向所述至少两个位置中的较冷的位置。本发明还涉及此齿轮单元。

Description

用于控制齿轮单元的润滑的方法以及齿轮单元

技术领域

本发明涉及一种用于利用一个或更多个位于润滑油通道中的可控阀来控制润滑流体在齿轮中的循环的方法。

背景技术

在本说明书中，我们使用术语大齿轮来指代有齿的、旋转机件。两个或更多个啮合的大齿轮构成一齿轮级。同样地，在本说明书中术语齿轮指代具有第一轴和第二轴的机械系统，在第一轴与第二轴之间，一个或更多个齿轮级提供在旋转轴的方向上的速度和扭矩变换和/或变化。齿轮单元包括固有的齿轮并且可包括辅助增强系统，诸如检测仪器、控制和润滑装置。

齿轮的不同部件的充分润滑对于齿轮的固有的功能和寿命是非常重要的。除了润滑效果之外，通常是流体和常用油的润滑介质还用于在运行期间降低齿轮的温度。

然而，由于齿轮单元的复杂性和对齿轮单元的不同应用日益增加，所以已知的用于齿轮系统的润滑的解决方案不总是足以实现对齿轮系统的所有部件的所需等级的润滑和/或冷却。

在用于齿轮润滑的已知的润滑解决方案中的主要问题之一是除了增加总的润滑流体流量之外，没有办法来应对齿轮单元内的局部高温。然而，总的润滑流体流量总有上限，如果试图通过增加总流量来降低局部高温，则上限能够容易地达到。

局部高温也导致润滑流体的粘度方面的变化，粘度方面的改变导致流体分布的偏差。

公开文件DE 199 12 328A1公开了一种用于控制机动车中的油的装置，在该装置中，润滑油向不同齿轮对的引导能够至少部分地基于测量的润滑油的温度进行。

发明内容

在本发明中，引向齿轮单元的不同部件的润滑流体的比例基于来自处于齿轮单元的不同部件处的润滑流体的温度测量值来控制。这样，不同部件或齿轮系统能够利用不同量的润滑流体进行冷却。

在根据本发明的方法中，在齿轮单元的至少两个位置中测量在齿轮单元的润滑通道中循环的润滑流体的温度，并将较大比例的润滑流体引向所述至少两个位置中的较暖的位置，对应地将较小比例的润滑流体引向所述至少两个位置中的较冷的位置。

所述润滑流体的引导比例能够有利地至少部分地通过至少一个阀和/或通过润滑流体泵的转速来控制。

根据本发明的齿轮单元包括：

第一轴和第二轴，用于连接到外部机械系统，；

至少一个齿轮级，在第一与第二轴之间；

通道，用于引导润滑流体流过所述至少一个齿轮级和齿轮单元的轴承；

两个或更多个温度传感器，用于测量来自齿轮单元的至少两个位置的润滑流体的温度并提供至少两个代表所述温度的温度信号；

所述通道包括至少一个可控阀，用于改变润滑流体在该通道的分支之间的流量分布，

并且该齿轮单元包括控制器，用于基于该至少两个温度信号来控制所述至少一个可控阀以便增加流向齿轮单元的所述至少两个位置中的较暖的位置的润滑流体的比例并对应地减少流向齿轮单元的所述至少两个位置中的较冷的位置的润滑流体的比例。

本发明中使用的润滑流体有利地为润滑油。

利用根据本发明的解决方案，通过增加的润滑流体流量改善润滑以及更好的除热能够在齿轮单元内局部地实现。

附图说明

本发明的示例性实施例及其优点在下文中以示例的形式并参照附图进行了更详细地说明，其中：

图1示出了根据本发明的齿轮单元的示意性剖视图，以及

图2示出了根据本发明的可替换实施例的齿轮单元的示意性剖视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的有利的示例性实施例的齿轮单元的示意性剖视图。

图1中公开的齿轮单元是包括两个行星齿轮级的行星齿轮单元。第一行星齿轮级包括行星轮架101、齿圈102、行星轮103和太阳齿轮轴104。第二行星齿轮级包括行星轮架105、齿圈106、行星轮107和太阳齿轮轴108。第一行星齿轮级的行星轮架101构成了被布置成从适当的原动机接收机械动力的机械接口结构的一部分。因此，第一行星齿轮级的行星轮架101通过该原动机旋转。齿圈102是固定的。第一行星齿轮级的太阳齿轮轴104连接到第二行星齿轮级的行星轮架105。因此，第二行星齿轮级的行星轮架105通过第一行星齿轮级的太阳齿轮轴104旋转。齿圈106是固定的。第二行星齿轮级的太阳齿轮轴108例如可连接到发电机的转子。在图1中示出的齿轮单元中，第二行星齿轮级的太阳齿轮轴108浮动支撑第二行星齿轮级的行星轮107。第一行星齿轮级的太阳齿轮轴104浮动支撑第一行星齿轮级的行星轮103和第二行星齿轮级的行星轮架105。然而，也可能的是太阳齿轮轴中的一个或两个是轴装的。

在图1的实施例中，固定齿圈102形成第一齿轮级的框架的一部分，而固定齿圈106形成第二齿轮级的框架的一部分。应当注意的是在本发明的范围内，固定齿圈102和106能封装在齿轮级的框架内，或者这些齿圈能是可旋转齿圈，由此它们必须通过框架封装。因此，在图1的实施例中，齿轮单元除齿圈102和106之外还包括框架部111、112和113的框架可例如以单个铸件的方式制造成单个整体。这种用于齿轮单元的单框架件增强了框架的结构强度，并允许力从齿轮单元内向单元的框架以及从该单元的框架向适当的外部机械紧固结构的更好传递。

图1的齿轮单元还具有用于润滑轴承109、110和齿轮级的齿轮的润滑系统。在图1的实施例中，该润滑系统包括：润滑流体罐，在此情形中该润滑流体罐是润滑油罐121；润滑泵122；用于将润滑油供给到齿轮单元中的润滑通道123至126；用于控制供给到齿轮单元的润滑油的量的可控阀127至130；用于将润滑油从齿轮单元排出的润滑油通道131、132；润滑油冷却元件133；和润滑油过滤器元件134。该齿轮单元的润滑系统还可包括其他部件和元件，诸如润滑油预热元件。

该齿轮单元还包括温度传感器A至D。温度传感器A测量轴承109的温度；温度传感器B测量轴承110的温度；温度传感器C测量用于对第二齿轮级润滑的润滑油的温度；而温度传感器D测量用于对第一齿轮级润滑的润滑油的温度。所使用的温度传感器例如可以是热电偶Pt100s、Pt1000s或温度换能器。

可控阀127至130基于来自温度传感器A至D的温度测量数据进行控制，从而增加或减少通过可控阀127至130的润滑油的体积。这样，较大部分的润滑油能够供给到具有较高温度的齿轮级和/或轴承，而较小部分的润滑油能够供给到具有较低温度的齿轮级和/或轴承。可控阀127至130的控制可有利地通过自动控制系统执行。

图2的齿轮单元也是行星齿轮单元，其中润滑系统的控制根据本发明的另一实施例形成。

在图2的解决方案中，引向齿轮单元的不同部件的润滑油的比例的控制利用两个独立的开/关型阀的阀组来实现，所述阀组的阀仅具有两个可能的位置：打开和关闭。油泵201将润滑油经由润滑通道213供给到第一阀组207至209和第二阀组210至212。由阀207至209构成的第一阀组控制经由润滑通道203和204引向控制单元的第一和第二齿轮级的润滑油的比例。由阀210至212构成的第二阀组控制经由润滑通道206和205引向齿轮单元的轴承109和110的润滑油的比例。

在图2的实施例中，阀207至212中的任一个的关闭都影响整个润滑系统。例如，阀207的关闭增加通道213、203中的压力差，这导致流过润滑通道205和206中的润滑流体的增加。

开/关型阀207至209和210至212基于来自温度传感器A至D的温度测量数据关闭和打开。来自温度传感器A和B的温度数据用于通过打开和关闭第一阀组的阀207至209来将较大部分的润滑油引向具有较高温度的轴承。类似地，来自温度传感器C和D的温度数据用于通过打开和关闭第二阀组的阀210至212来将较大部分的润滑油引向具有较高温度的齿轮级。基于测量的温度数据对开/关型阀207至209和210至212的控制可有利地通过自动控制系统来执行。

在图2的润滑系统中，润滑油泵201包括电动机，并且该油泵装配有频率控制器202，该频率控制器实现对油泵的转速的控制。这样，润滑系统内的油压能够改变。

在本发明的实施例中，引向齿轮单元的不同部件的润滑油的比例的控制还能通过将可控转速的油泵与润滑通道内的阻流装置的结合来实现。这些特征也可并入图1和图2中示出的实施例中。

尽管在图中将本发明描述为应用于行星齿轮单元，但是要注意的是本发明能够在使用循环润滑的任何类型的齿轮单元中使用。这些类型的齿轮单元例如包括但不限于不同类型的行星齿轮单元和不同类型的伞齿轮单元。

Claims (8)

1.一种用于控制齿轮单元的润滑的方法，在所述方法中，测量在齿轮单元的润滑通道中循环的润滑流体的温度，其特征在于，在所述齿轮单元的至少两个位置中测量润滑流体的温度，并且将较大比例的所述润滑流体引向所述至少两个位置中的较暖的位置，且对应地将较小比例的所述润滑流体引向所述至少两个位置中的较冷的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中引向不同位置的所述润滑流体的比例至少部分地通过至少一个阀来控制。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中引向不同位置的所述润滑流体的比例至少部分地通过润滑流体泵的转速来控制。

4.一种齿轮单元，包括：

第一轴和第二轴，用于连接到外部机械系统，

所述第一轴和第二轴之间的至少一个齿轮级，

通道，用于引导润滑流体流过所述齿轮单元的所述至少一个齿轮级和轴承，

两个或更多个温度传感器，用于测量来自所述齿轮单元的至少两个位置的所述润滑流体的温度并提供代表所述温度的至少两个温度信号，

其特征在于，所述通道包括至少一个可控阀，所述至少一个可控阀用于改变所述润滑流体在所述通道的分支之间的流量分布，并且所述齿轮单元包括控制器，所述控制器用于基于所述至少两个温度信号来控制所述至少一个可控阀，以便增加流向所述齿轮的所述至少两个位置中的较暖的位置的所述润滑流体的比例并对应地减少流向所述齿轮单元的所述至少两个位置中的较冷的位置的所述润滑流体的比例。

5.根据权利要求4所述的齿轮单元，其中所述至少一个可控阀是数字阀，所述数字阀具有两个可能的位置：打开位置和关闭位置。

6.根据权利要求4所述的齿轮单元，其中所述至少一个可控阀包括两个或更多个并联的数字阀，所述数字阀中的每一个数字阀具有两个可能的位置：打开位置和关闭位置。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的齿轮单元，其中所述至少一个可控阀中的每一个可控阀是电动可控阀。

8.根据权利要求4所述的齿轮单元，其中所述齿轮单元包括润滑流体泵，用于使所述润滑流体在所述通道中流动，并且所述控制器被布置成至少部分地基于所述至少一个可控阀的位置来控制所述润滑流体泵的转速。