CN104302524A - 泵和装备有该泵的液力减速器和具有该泵的变速器 - Google Patents

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Abstract

泵(30)构造有压力室(42)和能绕摆动轴线(40)摆动地支承的且实施摆动运动的控制环(38)，该控制环在摆动运动时能以偏转角度进行摆动。在泵(30)的压力室(42)内设置有开口(50、50a、50b、50c、50d)，控制环(38)在摆动运动时不同程度地打开或闭合这些开口。在液力减速器(16)中，利用这种至少给用于减速器(16)的能转动的部件的轴承(22)供应润滑和冷却剂的泵(30)可以在减速器(16)的制动运行和非制动运行中导致至少对轴承(22)的不同的润滑和冷却。

Description

泵和装备有该泵的液力减速器和具有该泵的变速器
技术领域
本发明涉及一种泵以及一种液力减速器，其设置在车辆变速器上。泵优选至少给用于减速器的能转动的部件的轴承供应润滑和冷却剂，其中，设置有在减速器的制动运行和非制动运行中导致至少对轴承的不同的润滑和冷却的机构。
背景技术
除了车辆的通常构造为经受磨损的摩擦制动器的行车制动器以外，尤其是在商用车中使用了额外的无磨损的减速装置，如减速器。不仅是额外布置在变速器或发动机上的液力式、静压式或电动式制动装置，而且还有以所谓的整体式液力减速器形式布置在变速器壳体内的系统都被视作减速器。此外，减速器被分为依赖于发动机转速工作的初级减速器和依赖于车辆速度工作的次级减速器。在液力减速器中，转子在一般情况下直接与变速器轴连接以使车辆减速。在初级减速器中这是驱动轴或变速器输入轴，而在次级减速器中这是变速器输出轴。减速器的定子一般来说相对壳体固定地()布置，并且通常当转子与定子之间的工作空间未填充液体时，减速器是不工作的。
为了将液力减速器的尺寸保持得很小存在如下可行方案：在加速驱动级(Hochtreiberstufe)中使从变速器轴到减速器的转子的传动提高到更快。因为出于成本、结构空间和安全性的原因，在减速器与驱动减速器的轴之间没有安装离合器，所以机械构件原则上即使在减速器的非制动运行的情况下也一起转动，并且产生相应的损耗。结果导致车辆的额外的燃料消耗。减速器的总损耗的一部分由通常构造为圆柱齿轮对的加速驱动级产生，该圆柱齿轮对使减速器转速相对于变速器输出转速传动得更快。这些损耗主要由齿轮的涡动损耗(Panschverlust)和摩擦损耗组成。但由于空间原因，减速器轴在变速器壳体中经常位于比变速器输出轴更低的位置，从而使得加速驱动级的布置在减速器轴上的齿轮以一定程度沉入变速器运行时动态变化的油位之下。在制动运行中，这是期望且必要的，因为加速驱动级的啮合部由此被非常好地润滑和冷却。其他损耗出现在减速器的驱动轴的能转动的支承装置中。在此，在制动运行中，足够的润滑和冷却同样是一定必要的，但在车辆的牵引运行时，对于构件来说明显更少的油就够用了。
为了在不同的运行状态下确保对车辆变速器的减速器的组成部分的润滑和冷却，并且在此减小所提到的损耗，在DE 10 2009 026 721 A1中提出了一种具有液力减速器的车辆变速器，该液力减速器具有用于驱动和控制减速器的装置、减速器的和用于驱动和控制的装置的支承装置以及用于对支承装置和用于驱动和控制的装置进行润滑和冷却的机构。此外设置有如下机构，其在减速器的制动运行中能够实现与在减速器的非制动运行中不同的利用润滑和冷却剂对支承装置以及用于驱动和控制的装置的润滑和冷却。能够实现不同的润滑和冷却的机构依赖于减速器的操作信号地被激活。为此，设置有控制阀，其对例如在制动踏板上或制动杆上的操作传感器的操作信号做出反应，并且该控制阀产生减速器控制压力，从而使润滑和冷却剂依赖于减速器控制压力地进行输出。在液压式的减速器控制中存在有控制压力，该控制压力在非制动运行中值为零。在制动运行中，该控制压力通过电磁阀，与制动力矩需求和造成的压力需求相应地调整至介于零与最大的控制压力之间的值。由此造成相应的泵压力。控制压力与制动力矩直接相关。控制压力越高，那么在减速器的接通状态下的制动力矩也就越高。通过将润滑和冷却剂输送与作为依赖于负载的参量的控制压力相关联实现了依赖于负载的润滑和冷却剂体积流量。润滑和冷却剂体积流量通过与减速器的转子轴联接的泵产生，该泵将润滑和冷却剂体积流量通过控制阀输送至待润滑和冷却的支承装置。
这个在DE 10 2009 026 721 A1中公开的车辆变速器考虑到如下情况，即，必须导走在减速器制动运行中在轴承和啮合部中由于运行力而较高的损耗功率，并且满足在具有相应的损失功率减少的减速器制动运行中依赖于负载的冷却润滑的需求。在减速器的非制动运行中或者说在支承装置的未负载状态下，所需的润滑和冷却剂体积流量虽然明显更小了，但该润滑和冷却剂体积流量必须按最大的减速器转速来设计，尽管在低转速时只需要很少的冷却和润滑。此外，为了控制润滑和冷却剂体积流量，控制阀需要对制动踏板或制动杆上的操作信号做出反应、产生减速器控制压力以及依赖于减速器控制压力输出润滑和冷却剂。
在DE 10 2009 026 721 A1中，润滑和冷却剂的输送借助泵来实现。针对这种泵的示例是：由DE 10 2006 061 326 A1公知了一种泵，其具有压力室和能绕摆动轴线摆动地支承的且实施摆动运动的控制环，该控制环在摆动运动时以偏转角度进行摆动。这种泵也被称为滑摆式泵(Pendelschieberpumpe)或叶片泵，并且在车辆应用中也得到使用。因此，这种泵示例性地也在DE 10 2008 000 901 A1中作为在液力减速器中的泵提出。
发明内容
在该背景前，本发明的任务是：提出具有简化的控制装置的泵以及利用这种泵改善装备有该泵的液力减速器的润滑和冷却剂供应，并且利用这种减速器使车辆变速器的损耗功率最小化。
该任务的解决方案由独立权利要求和从属权利要求的特征得到。本发明有利的改进方案和设计方案在从属权利要求中限定。
本发明基于如下认识，即，对具有能枢转的控制环的泵，尤其是滑摆式泵或叶片泵的调节在内部借助能摆动地支承的控制环来实现，该控制环以如下方式枢转，即，将泵调整至零输送，并且因此不会导致由于经由压力调节阀导出泵输送体积引起的损耗功率。
根据本发明的泵具有压力室和能绕摆动轴线摆动地支承的且实施摆动运动的控制环，其中，该控制环在摆动运动时以特定的偏转角度进行枢转。
偏转角度可以理解为控制环在其摆动运动时经过的角度。在当压缩弹簧最大伸展时控制环的位置中达到最小的偏转角度。最大的偏转角度相应于当压缩弹簧最大压缩时控制环的位置。
控制环的摆动运动可以用于根据需要来调整利用泵来输送的物质，其方法是，将控制环用于根据控制环的位置和偏转角度的不同或多或少地打开或者说完全闭合泵的压力腔内的开口。
在本发明一种有利的设计方案中，控制环的摆动运动的偏转角度依赖于泵的转速，并且与泵转速处于表征关系中。由此实现的是：依赖于转速和随之而来的待供应润滑或冷却剂的构件的负载，通过控制环的相应枢转使开口以如下程度打开，即，使相应大的润滑和冷却剂体积流量可以输出至待供应的构件上。
泵的控制环由压缩弹簧加载压缩弹簧的弹簧力，并且在一种有利的设计方案中，压力室中的开口在控制环绕摆动轴线的最小偏转角度的情况下被最大地闭合(低转速)。压力室中的开口在控制环的抵抗压缩弹簧的弹簧力的最大偏转角度的情况下(高转速)被最大地打开。
有利地，控制环可以配设有控制棱边，该控制棱边依赖于控制环的摆动位置或多或少地闭合所提到的开口，其中，开口优选可以布置在泵的壳体或壳体盖的侧面中。
为了灵敏地控制润滑和冷却剂体积流量，开口可以由多个孔组成，这些孔沿着控制环的控制棱边的摆动运动的运动方向布置并且具有相同和/或不同的直径，或者开口也可以例如楔形地构造为长形的、在闭合方向上变窄的缝隙。
此外，还可以规定，至少一个开口与摆动轴线大致在直径上对置地布置在泵壳体中。
开口和控制环的控制棱边关于摆动轴线的角度位置可以如下这样来选择，即，使得得到控制环的摆动范围(Schenkbereich)内的预定的打开和闭合点，通过这些打开和闭合点可以产生用于打开和闭合的转速界限。
此外，本发明从液力减速器和配属于减速器的泵出发，该泵至少给用于减速器的能转动的部件的轴承供应润滑和冷却剂，其中，设置有如下机构，其在减速器的制动运行和非制动运行中导致至少对轴承的不同的润滑和冷却。
为此，根据本发明规定，泵构造有能绕摆动轴线摆动地支承的控制环，其中，控制环在一侧与压力室建立连接，而在另一侧与抽吸室建立连接，并且其中，在控制环的摆动运动区域中布置有开口，该开口经由润滑和冷却剂线路至少与用于支承减速器的能转动的部件的轴承建立连接。
像提到的那样，本发明基于如下认识，即，对滑摆式泵或叶片泵的调节在内部借助能摆动地支承的控制环来实现，该控制环以如下方式枢转，即，将泵调整至零输送，并且因此不会导致由于经由压力调节阀导出泵输送量引起的损耗功率。控制环的摆动运动为此可以用于与机械负载和转速相应地调整至少是输送给减速器的轴承的润滑和冷却剂体积流量，其方法是，将控制环用于根据与控制环的位置不同或多或少地打开或者说闭合经由润滑和冷却剂线路至少是与减速器的轴承连接的通向泵的输送腔的开口。
与此相应地，当不存在对大润滑和冷却剂体积流量的很大的需求时，经由润滑和冷却剂线路至少与减速器的轴承建立连接的开口在控制环最大偏转时至少大部分或完全被闭合，这尤其是在低转速和小负载的情况下，但在控制环最小偏转时，即通常在高转速和大负载的情况下，经由润滑和冷却剂线路至少与减速器的轴承建立连接的开口被完全打开，并且由此向轴承释放大润滑和冷却剂体积流量。
为了调整针对流向轴承的润滑和冷却剂体积流量的流量特征(Durchflusscharakteristik)，可以有利地在开口与轴承之间的区域内布置流出节流器(Ausflussblende)。
最后，本发明也从具有液力减速器和配属于减速器的泵的车辆变速器出发，该泵至少给用于减速器的能转动的部件的轴承供应润滑和冷却剂。泵具有能绕摆动轴线摆动地支承的和实施摆动运动的控制环，其中，控制环在一侧与压力室建立连接，而在另一侧与抽吸室建立连接，并且在摆动运动时不同程度地打开或闭合泵的压力室内的开口，以便在减速器的制动运行和非制动运行中导致至少对轴承的不同的润滑和冷却。
附图说明
下面借助在附图中示出的实施例详细阐述本发明。在附图中：
图1示出具有液力减速器和配属的用于润滑和冷却剂的泵的车辆变速器的一部分的示意性视图；
图2示出根据本发明的滑摆式泵在第一输送位置中的示意性剖视图；
图3示出根据图2的滑摆式泵在第二输送位置中的示意性剖视图；
图4示出在根据图1的滑摆式泵的第二实施方式中的经由润滑和冷却剂线路与轴承连接的开口的示意性视图；并且
图5示出在根据图1的滑摆式泵的第三实施方式中的经由润滑和冷却剂线路与轴承连接的开口的示意性视图。
具体实施方式
图1示意性地示出了车辆变速器2的变速器输出轴4，在该变速器输出轴上紧固有加速驱动级8的第一齿轮6。加速驱动级8的第二齿轮10与第一齿轮6经由啮合部12咬合。第二齿轮10与减速器16的转子轴14抗相对转动地(drehfest)连接，减速器的转子18与转子轴14借助携动啮合部20抗相对转动地联接。转子轴14借助两个轴承22能转动地支承在壳体24中。经由泵联轴器26，泵30的泵轴28与转子轴14连接。泵轴28借助两个轴承32能转动地支承在壳体24中。
泵30是受控的滑摆式泵或叶片泵，其基本结构由DE 10 2010 010 799 A1所公知。滑摆式泵的作用方式在DE 195 32 703 C1中尤其是在其调节方面进行了详细描述。这两个文献的内容在此是完全公开的。
图2示出了根据图1的滑摆式泵30，其在泵壳体34中具有能绕摆动轴线40摆动地支承的控制环38。该控制环38以如下方式密封地支承在泵壳体34中，即，使控制环可以由压力室42内的压力加载，并且由此能够抵抗布置在抽吸室48中的弹簧44的力地摆动。在控制环38内部，转子36以公知的方式借助泵轴28被能转动地驱动。泵轴28借助图1中所示的轴承32能转动地支承在泵壳体34内。
外转子58能转动地支承在控制环38内，该外转子经由置入外转子58内的摆式携动件(Pendelmitnehmer)46与转子36抗相对转动地连接。通过控制环38绕摆动轴线40的摆动，泵30可以在图2所示的具有最小的输送体积流量的位置与图3所示的具有最大的输送体积流量的位置之间进行调节。这以如下方式自动进行，即，在泵30运行时在压力室42中建立起压力，该压力一般来说是泵压力。如果压力上升至泵额定压力，那么压力室42内的压力导致控制环38抵抗弹簧44的压力地枢转。
在图2所示的操作位置中，控制环38和布置在其中的外转子58相对于转子36仅具有很小的偏心度，由此泵30被调整到其最小的输送能力。在该位置中，在控制环38上径向靠外的控制棱边54释放泵壳体34内的开口50，该开口经由润滑和冷却剂线路52(图1)至少与减速器16的转子轴14的轴承22连接。优选地，泵轴28的轴承32以及加速驱动级8的啮合部12也经由该润滑和冷却剂线路52来供应润滑和冷却剂。在泵30的图2所示的操作位置中，最大可能的润滑和冷却剂体积流量被输送给轴承22和32以及加速驱动级8。该位置一般来说相应于减速器16在变速器输出轴4的高转速的情况下的非制动运行，其中，为加速驱动级8以及轴承22和32足够地供应润滑和冷却剂是必需的。
图3示出了控制环38的如下位置，在该位置中，泵30被调整到其最大的输送位置中。在该位置中，泵壳体34内的开口50至少大部分或完全被闭合，从而仅有少量的润滑和冷却剂体积流量到达加速驱动级8以及轴承22和32。泵30的该运行位置一般来说相应于变速器输出轴4的低转速和减速器16的对润滑和冷却剂体积流量具有很低要求的非制动运行。控制环38的中间位置导致由控制环38的控制棱边54部分释放泵壳体34内的开口50，并且导致对润滑和冷却剂体积流量的相应调整。
根据图4，泵壳体34内的开口50可以沿控制环38的摆动方向60划分为多个彼此相间隔的孔50a、50b、50c，这些孔具有不同的直径，由此，依赖于控制环38的摆动位置，可以借助其控制棱边54分级地控制润滑和冷却剂体积流量。
对润滑和冷却剂体积流量的连续控制可以利用根据图5的开口50d来实现，只要该开口50d构造为具有变窄的横截面的缝隙，也就是说例如楔形地构造。
开口50、孔50a、50b、50c或缝隙50d和控制环38的控制棱边54关于摆动轴线40的角度位置可以如下这样来选择，即，使得得到预定的打开和闭合点，它们可以与图2和图3所示的最大位置不同，由此可以产生上和下转速界限。
在润滑和冷却剂线路52中可以布置有至少一个流出节流器56，其能够实现对到轴承22和/或32以及啮合部12的流量特征的调整(图1)。开口50、孔50a、50b、50c或缝隙50d可以像图2和图3中所示那样布置在泵30的泵壳体34或壳体盖的侧面中。像示出的那样同样可行的是，将开口50、孔50a、50b、50c或缝隙50d布置在泵壳体34的与摆动轴线40大致在直径上对置的密封面中。
通过控制环38在压力室42的抵抗弹簧44的力作用的侧上的压力加载产生了恒定的泵压力。通过控制环38的可调节运动性，泵压力可以在整个转速范围上保持恒定。据此，控制环38的调节行程或者说偏转角度与转速处于表征关系中，因此随着转速上升，控制环38的偏转角度变大，并且进而使润滑和冷却剂体积流量变大。控制环38因此可以被视为依赖于转速工作的滑环。在控制环38的调节范围上，润滑和冷却剂可以经由开口50或孔50a、50b、50c或缝隙50d分路并输送给轴承22和32以及啮合部12。在此，开口50、孔50a、50b、50c或缝隙50d在低转速和对润滑和冷却剂的很小需求下大部分或完全被闭合。在最高转速的情况下得到了最大的流出横截面，并进而得到了最大可能的润滑和冷却剂体积流量。
附图标记列表
2     车辆变速器
4     变速器输出轴
6     第一齿轮
8    加速驱动级
10   第二齿轮
12   啮合部
14   转子轴
16   减速器
18   转子
20   携动啮合部
22   用于转子轴的轴承
24   壳体
26   泵联轴器
28   泵轴
30   泵
32   用于泵轴的轴承
34   泵壳体
36   转子
38   控制环
40   摆动轴线
42   压力室
44   弹簧
46   摆式携动件
48   抽吸室
50   开口
50a  孔
50b  孔
50c  孔
50d  缝隙
52   润滑和冷却剂线路
54   控制棱边
56   流出节流器
58   外转子
60   控制环的摆动方向

Claims (12)

1.一种泵(30)，所述泵具有压力室(42)和能绕摆动轴线(40)摆动地支承的且实施摆动运动的控制环(38)，所述控制环在摆动运动时能以偏转角度进行摆动，其特征在于，在所述泵(30)的压力室(42)内设置有开口(50、50a、50b、50c、50d)，所述控制环(38)在摆动运动时不同程度地打开或闭合所述开口。
2.根据权利要求1所述的泵(30)，其特征在于，所述控制环(38)的摆动运动的偏转角度依赖于所述泵(30)的转速。
3.根据权利要求1或2所述的泵(30)，其特征在于，所述控制环(38)由压缩弹簧(44)以其弹簧力加载，并且所述开口(50、50a、50b、50c、50d)在所述控制环(38)绕所述摆动轴线(40)最小偏转时至少大部分或完全闭合，而在所述控制环(38)抵抗所述压缩弹簧的弹簧力地最大偏转时被最大地打开。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的泵(30)，其特征在于，所述控制环(38)配设有控制棱边(54)，所述控制棱边依赖于所述控制环(38)的摆动位置或多或少地闭合所述开口(50、50a、50b、50c、50d)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的泵(30)，其特征在于，所述开口(50、50a、50b、50c、50d)布置在所述泵(30)的泵壳体(34)或壳体盖的侧面中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的泵(30)，其特征在于，所述开口由多个沿着所述控制环(38)的摆动运动的运动方向布置的孔(50a、50b、50c)组成，所述孔具有相同或不同的直径。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的泵(30)，其特征在于，所述开口构造为长形的、在闭合方向上变窄的缝隙(50d)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的泵(30)，其特征在于，所述开口(50、50a、50b、50c、50d)与所述摆动轴线(40)大致在直径上对置地布置在壳体(34)中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的泵(30)，其特征在于，所述开口(50、50a、50b、50c、50d)和所述控制环(38)关于所述摆动轴线(40)的角度位置以如下方式选择，即，使得得到在所述控制环(38)的摆动范围内的预定的打开和闭合点。
10.一种液力减速器(16)，所述减速器具有配属于所述减速器(16)的泵(30)，所述泵至少给用于所述减速器(16)的能转动的部件的轴承(22)供应润滑和冷却剂，其中，设置有如下机构(50、50a、50b、50c、50d)，所述机构在所述减速器(16)的制动运行和非制动运行中导致至少对所述轴承(22)的不同的润滑和冷却，其特征在于，所述泵(30)构造有压力室(42)和能绕摆动轴线(40)摆动地支承的且实施摆动运动的控制环(38)，其中，所述控制环(38)在摆动运动时不同程度地打开或闭合所述泵(30)的压力室(42)内的经由润滑和冷却剂线路(52)至少与用于所述减速器(16)的能转动的部件的轴承(22)建立连接的开口(50、50a、50b、50c、50d)，以便在所述减速器(16)的制动运行和非制动运行中导致至少对所述轴承(22)的不同的润滑和冷却。
11.根据权利要求10所述的液力减速器(16)，其特征在于，在所述开口(50、50a、50b、50c、50d)与用于转子轴(14)的轴承(22)和/或用于减速器轴(28)的轴承(32)之间的润滑和冷却剂的流动路径中布置有流出节流器(56)以调整流量特征。
12.一种车辆变速器(2)，所述车辆变速器具有液力减速器(16)，其特征在于，配属于所述减速器(16)的至少给用于所述减速器(16)的能转动的部件的轴承(22)供应润滑和冷却剂的泵(30)构造有压力室(42)和能绕摆动轴线(40)摆动地支承的且实施摆动运动的控制环(38)，所述控制环在摆动运动时不同程度地打开或闭合所述泵(30)的压力室(42)内的开口(50、50a、50b、50c、50d)，以便在所述减速器(16)的制动运行和非制动运行中导致至少对所述轴承(22)的不同的润滑和冷却。
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