CN105873785B - 具有供油通路的车辆动力传递单元 - Google Patents

Abstract

诸如用于汽车的车辆动力传递单元(PTU)壳体的一个实施方式具有延伸穿过其壁中的一个且在其内部处的供油通路。供油通路将油输送至齿轮、轴承、和/或配备在PTU壳体内且悬置于PTU壳体中的油浴上方的其它构件。油浴的油通过旋转齿轮而抛至四周，且使得其穿过供油通路且至齿轮、轴承和/或其它构件。就供油通路而言，PTU壳体不仅依靠油晃荡和溅洒，而且在PTU壳体内向四周抛洒，来作为用于使油至齿轮、轴承和/或其它构件的技术。

Description

具有供油通路的车辆动力传递单元

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2014年1月10日提交的美国临时专利申请序列第61/925,701号的权益，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开内容大体上涉及车辆动力传递单元(PTU)，并且更具体地涉及用于在车辆PTU内部供应油的技术。

背景技术

大体上，车辆传动线将转矩从车辆发动机传送至其轮。汽车传动线有时包括动力传递单元(PTU，也称为动力输出单元)以用于有选择地在传动线中的轴之间分配转矩。PTU通常配备在四轮和全轮传动的传动线构造中。动力传递单元通常由包围和支承齿轮组件、轴和轴承的壳体，以及其它可能的构件构成。油一般保持在壳体中，以在齿轮组件在传动线操作期间旋转和啮合时润滑齿轮组件，且润滑轴承和其它构件。壳体通常仅部分地且未完全地填充油，因为油通常在其在操作期间晃荡和溅洒和在壳体中四处抛洒时到达所有构件。

发明内容

在一个实施方式中，一种车辆动力传递单元(PTU)壳体包括一个或更多个壁、供油通路，以及供油引入构型。内部部分或更多地由(多个)壁限定。供油通路延伸穿过(多个)壁。供油通路具有在第一位置处通向内部的入口，且具有在第二位置处通向内部的出口。第二位置位于保持在PTU壳体中的油浴的油停留平面上方。当内部中的齿轮组件操作和旋转时，来自油浴的油穿过供油通路从其入口推出，且至其出口且至第二位置。供油引入构型设置在(多个)壁中，且位于入口附近。供油引入构型关于油停留平面成形和定向，以便将油引入供油通路中。

在另一个实施方式中，车辆动力传递单元(PTU)壳体包括主壁、内壁、内部、供油通路和供油引入构型。内壁从主壁延伸。内部具有油浴保持在PTU壳体中的第一区段，且具有位于油浴的油停留平面上方的第二区段。第一区段部分地或更多地由主壁的内表面限定，且第二区段部分地或更多地由内壁的内表面限定。供油通路延伸穿过内壁。供油通路具有通向第一区段的入口，且具有通向第二区段的出口。供油引入构型部分地或更多地设置在内壁中，且在供油通路的入口附近。

在又一个实施方式中，车辆动力传递单元(PTU)组件包括壳体、齿轮组件，以及一个或更多个轴承。壳体包括主壁、内壁、第一内区段、第二内区段、供油通路，以及供油引入构型。内壁从主壁延伸。第一内区段部分地或更多地由主壁的内表面限定，且保持油浴。第二内区段部分地或更多地由内壁的内表面限定，且位于油浴外。供油通路可延伸穿过主壁，可延伸穿过内壁，或可延伸穿过主壁和内壁两者。供油通路具有通向第一内区段的入口，且具有通向第二内区段的出口。供油通路使第一内区段与第二内区段流体连通。供油引入构型设置在主壁中，设置在内壁中，或设置在主壁和内壁两者中。供油引入构型位于供油通路的入口附近。供油引入构型具有一个或更多个弯曲的表面和从(多个)弯曲表面跨置的一个或更多个平表面。齿轮组件位于第一内区段处。(多个)轴承位于第二内区段处。在第一内区段处的齿轮组件的操作之间，油浴的油冲击供油引入构型，且穿过供油通路从入口推进且至出口和至(多个)轴承。

附图说明

将参照附图来描述优选实施例的以下详细描述和最佳模式，在附图中：

图1为动力传递单元(PTU)壳体的实施例的一部分的透视图；

图2为图1的PTU壳体的透视图，PTU壳体已除去内部构件；

图3为图1的PTU壳体的局部截面视图，示出了供油通路的实施例；

图4为供油引入构型的实施例的放大视图；

图5为图4的供油引入构型的另一个放大视图；以及

图6为图1的PTU壳体的放大视图，示出了一些内部构件。

具体实施方式

更详细参看附图，机动车辆的动力传递单元(PTU)10设计成确保其齿轮组件、轴承和其它构件在操作期间适当地供油。PTU油被推进穿过供油通路12，且至悬置于油上方的位置，且在使油至该位置的路线中，不但依靠油晃荡和溅洒，而且向四周抛洒。就供油通路12而言，当机动车辆在低速下行驶时，油可比之前可能的更有效地提供至构件。

PTU10可取决于(除其它因素外)PTU安装于其中的传动线的构造而具有不同的构造和构件。在附图的实例中，PTU10包括壳体14、第一齿轮组件15，以及第二齿轮组件16。技术人员将认识到，PTU常规地还包括其它构件，诸如进入和离开PTU密封的轴，且包括除本文所述那些之外的附加的齿轮组件。

壳体14包围和支承PTU10的构件，诸如第一齿轮组件15和第二齿轮组件16，以及轴。壳体14的准确构造可取决于传动线的构造与齿轮组件和轴的设计。在附图中的实施例中，且具体参看图1和2，壳体14包括一组半部分，其螺接和密封在一起，仅示出了半部分中的一个。壳体14常规地由金属材料构成，且可经由铸造或另一金属加工过程制成。在安装在传动线中时，壳体14与图1和2中所示类似地定向，其中其底部18最接近相关联的车辆下方的地面。主壁20框住壳体14，且在其中具有用于容纳PTU10的构件(如，输入和输出轴)的开口。主壁20具有部分地限定内部24的内表面22。由于仅示出了壳体14的一半，故附图不必示出全部内部24。内部24是壳体14内的空间，其中放置了齿轮组件且其中保持油。内部24具有第一区段26，其提供用于第一齿轮组件15的空间，且用作保持油浴的储存器，油浴润滑齿轮组件、轴承和PTU10中的其它构件。油浴的油在第一区段26中填充至图4中所示的油线A。这里，油浴并未完全填充内部24。当闲置且未四周晃荡时，油浴的上表面构成油停留平面，其大体上与油线A对准，且水平跨置(相对于图1)穿过内部24。

现在参看图2和4，壳体14还包括内壁28。内壁28整体地从主壁20延伸，且支承轴，轴在PTU10组装在一起时承载第二齿轮组件16。如附图中所示，内壁28可具有大体上圆形和圆柱形构型。如图1中所示，第二齿轮组件16大体上位于第一齿轮组件15上方，其齿在操作中与彼此啮合。内壁28的至少一部分位于油线A上方和油停留平面上方。内壁28具有内表面30，其限定内部24的第二区段32。第二区段32为内壁28内的空间，在该实施例中，第二齿轮组件16的轴收纳在该空间中。轴经由开口端38穿过第二区段32。第二区段32构成由内壁28限定的腔。内壁28因此用作内壁24内延伸的分隔壁，且将内部24隔开在第一区段26和第二区段32中，以及油浴上方的腔和保持油浴的腔中。

由于第二区段32位于油线A上方且在油停留平面上方，故第二齿轮组件16可不完全浸没在油浴中。第二区段32因此也可不浸没在油浴中。过去，不管油浴外的其位置如何，油都将到达齿轮组件和油浴上方的构件，因为油在操作期间由浸入油浴中的齿轮组件晃荡和溅洒和向四周抛洒。但在一些情况中(包括附图中所示的实施例)，已经发现，油并非总是到达第二齿轮组件16和其轴的所有部分，尤其是位于第二区段32内的那些部分，如轴承40(图6)。并且，未充分润滑的轴承和构件具有较短使用寿命。不期望限制于因果论，目前相信，由于壳体的架构，由于第二区段关于油浴的位置，以及由于从下方阻挡油的内壁28，故油从第二齿轮组件16的部分和其轴和轴承40排除。

为了解决这些潜在不足且确保油适当地供应至第二齿轮组件16的期望部分，诸如在轴承40处，壳体14装有供油通路12。在该特定实施例中，供油通路12将油从内部24的第一区段26输送，且至第二区段32，因为油在PTU10的操作期间由第一齿轮组件15抛到四周。相对于重力和没有使用油泵，湍流油被推进穿过供油通路12，且因此至第二齿轮组件16且至其轴和轴承40。

参看图2-4，在该实施例中，供油通路12为跨置于第一区段26与第二区段32之间的长形圆柱形通道，且与两个区段流体地连通。因此，供油通路12具有几何上线性的范围，且呈现了第一区段26与第二区段32之间的直接通路；换言之，供油通路可呈现第一区段26与第二区段32之间的直线。它的线性范围可关于油停止平面定向成锐角夹角β。发现附图的实施例中呈现的实施方式中的供油通路12关于油停留平面的定向(其锐角)容易将油输送穿过供油通路且至第二区段32。在其它实施例中，供油通路12可在其整个长度中采用一个或更多个转弯，且可关于油停留平面成另一角，包括复合角。供油通路12可钻入壳体14中，或可经由另一金属加工过程形成。在一个特定实例中，供油通路12为圆柱形通道，具有大约5.5毫米(mm)的直径；当然，在其它实例中，直径的其它值是可能的，且供油通路的其它形状和定向是可能的。

供油通路12可延伸穿过壳体14的主壁20，穿过内壁28，或穿过两个壁，其中通路的一个区段在主壁中，且另一个区段在内壁中。进一步，供油通路12可延伸穿过PTU壳体的另一个实施例的另一个壁。准确地，供油通路12延伸的位置可取决于壳体14的构造。在附图的实施例中，且具体参看图4，从第一区段26到第二区段32，供油通路12在内壁28的下部处开始其延伸，且在内壁的上部处终止其延伸。

供油通路12具有在第一位置处通向第一区段26的入口42，且具有在第二位置处通向第二区段32的出口44。入口42示为位于油停留平面上方，但可位于平面下方且在油浴内。出口44或许在图4和6中最佳示出，其中其在第二区段32的地点处离开内壁28，当第二齿轮组件16和其轴设置就位时，轴承40位于该地点。以此方式，离开出口44的油容易由轴承40接收。在其它实施例中，出口44可取决于油关于第二齿轮组件16和其轴和构件的期望位置而在第二区段32的其它地点处离开内壁28。

现在参看图4和5，在该实施例中，壳体14具有供油引入构型46。供油引入构型46不必在壳体14的所有实施例中都提供。当提供时，供油引入构型46有助于引导湍流油冲击和撞击其，直至入口42且进入供油通路12中。供油引入构型46为壁凹部，其位于入口42附近，且成形为使得油经由入口引导到供油通路12中，替代在入口上简单地穿过，且避免了进入供油通路中。以此方式，比其它情况更多的油可输送穿过供油通路12。供油引入构型46可取决于(除其它因素外)其在壳体壁中的位置和其相对于油浴和相对于湍流油的位置而具有不同的设计和构造。在图4和5的实施例中，供油引入构型46设置在内壁28的下侧，且仅围绕主壁20跨置。在其它实施例中，供油引入构型46可仅设置在内壁28或仅设置在主壁20中，其位置可由入口42的位置和湍流和抛出的油的运动和移动指出。在附图中，供油引入构型46位于油线A上方和油停留平面上方。入口42位于供油引入构型46的范围内。

供油引入构型46可由一起使抛出的油朝入口42转向的各种表面构成，或供油引入构型可由成形为使抛出的油朝入口转向的单个表面构成。在附图中呈现的实施例中，且具体参看图5，供油引入构型46具有第一弯曲表面48、第二弯曲表面50和平表面52。表面48,50,52从彼此跨置，且彼此交叉。第一弯曲表面48紧密地包绕入口42的外周的一部分。第一弯曲表面48具有凹形，且定向成大体上面对油浴的油停留平面。更进一步，在其它实施例中，第一弯曲表面48可由关于彼此成角的许多较小平表面构成，它们一起大体上相似且用作弯曲表面。在一个特定实例中，其凹部具有大约8.0mm的半径；当然，在其它实例中，半径的其它值是可能的。第一弯曲表面48沿纵向跨置在第一端54与第二端56之间，其纵向范围重叠入口42。在一个特定实例中，在第一端54与第二端56之间，第一弯曲表面48具有大约40.0mm的长度；当然，在其它实例中，长度的其它值是可能的。并且，第一弯曲表面48横向地跨置在顶缘58与底缘60之间，其横向范围再次重叠入口42。

仍参看图5，在该实施例中，第二弯曲表面50也具有凹形，但它不同于第一弯曲表面48定向。它的纵向范围关于第一弯曲表面48的纵向范围布置成锐角。在其它实施例中，第二弯曲表面50可由关于彼此成角的许多较小的平表面构成，它们一起大体上相似且用作弯曲表面。第二弯曲表面50沿纵向跨置于第一端62与第二端64之间。第二端64与入口42的外周的一部分交叉。第二端64比第一端62更宽，因为第二弯曲表面50从第二端64且朝第一端横向地变窄。在一个特定实例中，在第一端62与第二端64之间，第二弯曲表面50具有大约38.7 mm的长度；当然，在其它实例中，长度的其它值是可能的。此外，第二弯曲表面50横向地跨置于第一边缘66与第二边缘68之间。

最后，平表面52具有大体上平面形状，且大体上穿过其范围水平。在图5的实施例中，平表面52从第一弯曲表面48和第二弯曲表面50两者跨置，且与弯曲表面共享端部和边缘。平表面52沿纵向跨置在第一端70与第二端72之间，且沿横向跨置在顶缘74与底缘76之间。不同于第一弯曲表面48和第二弯曲表面50，由平表面52限定的区域并未重叠入口42。在一个特定实例中，在第一端70与第二端72之间，且在底缘76处，平表面52具有大约69.0mm的长度；当然，在其它实例中，长度的其它值是可能的。此外，在该实施例中，倾斜或锥形表面78从平表面52的底缘76横向地跨置，且汇入主壁20的内表面22中。

取决于其设计和构造，供油引入构型46可作为壳体铸造过程的一部分产生。利用铸造，供油引入构型46可形成在主壁20或内壁28中，以例如通过产生供油引入构型与相邻的壁之间的锥形过渡来有助于制造过程。另外，在另一个制造过程中，供油引入构型46可加工到主壁20中，内壁28中，或两个壁中。

回头参看图1，第一齿轮组件15互连至轴，且设置在第一区段26处的内部24中，在该处，其部分地或更多地浸没在油浴中。在一个实例中，第一齿轮组件15为环形齿轮组件，但可为正齿轮、斜齿轮、准双曲面齿轮、螺旋齿轮或另一齿轮类型。

第二齿轮组件16互连到轴上，且设置在第二区段32处的一端处的位置。如前文所述，第二齿轮组件16可主要位于油停留平面上方和油浴上方。在一个实例中，第二齿轮组件16为螺旋齿轮组件，但可为正齿轮、斜齿轮、准双曲面齿轮、环形齿轮或另一齿轮类型。现在参看图6，轴承40可为滚珠轴承、滚针轴承、滚子轴承、止推轴承、角滚珠轴承、锥形滚子轴承、止推滚针滚子轴承或另一轴承类型。轴承40可为第二齿轮组件16的组成部分，或可为离散的部分。限定在第二区段32中的内壁28中的座在组装中和在安装中收纳轴承40。座可为限定在内表面30中的圆形凹槽。

现在参看图6，在操作期间，当第一齿轮组件15和第二齿轮组件16旋转时，第一齿轮组件可引起油浴中的油的晃荡和溅洒，且可使油在内部24向四周抛洒。所得的湍流和抛出的油可在油线A上方升高，且可冲击供油引导构型46，在此情况下，其将朝引入42引导。油然后被推进穿过供油通路12，且至第二齿轮组件16和至轴承40。由这里所述的油采取的路线通过图6中的箭头B代表；另外，其它路线也是可能的。此外，箭头C绘出了第一齿轮组件15的旋转方向。就此旋转方向而言，湍流和抛出的油可更容易朝供油通路12引导，且供油引入构型46可位于一个位置，以根据如图6中所示的该旋转方向引导湍流和抛出的油。

尽管供油通路在一个示例性PTU壳体中绘出，但期望供油通路可用于其它实例中。实际上，供油通路可用于PTU壳体中，其中排除了油有效地到达齿轮组件和悬置于油上方的轴承，或其中油在其它情况下不可接近齿轮组件和轴承。

尽管本文公开的本发明的形式构成了当前优选的实施例，但许多其它实施例是可能的。本文中不期望提到本发明的所有可能的等同形式或分支。将理解的是，本文使用的用语仅为描述性的，而非限制性的，且可作出各种变化，而不脱离本发明的精神或范围。

Claims (18)

1.一种车辆动力传递单元壳体，包括：

限定内部的至少一部分的至少一个壁；

延伸穿过所述至少一个壁的供油通路，所述供油通路具有在第一位置处通向所述内部的入口，且具有在第二位置处通向所述内部的出口，所述第二位置位于所述第一位置上方，并位于保持在所述动力传递单元壳体中的油浴的油停留平面上方，其中，在所述内部中的齿轮组件的操作后，所述油浴的油穿过所述供油通路从所述入口推进至所述出口且至所述第二位置；以及

在所述至少一个壁中的供油引入构型，所述供油引入构型为所述至少一个壁中的凹部且所述凹部位于所述供油通路的所述入口附近，所述供油引入构型关于所述油浴的所述油停留平面成形和定向，以便在所述内部中的所述齿轮组件的操作后将油引导到所述供油通路中。

2.根据权利要求1所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述供油通路延伸穿过所述动力传递单元壳体的内壁，穿过所述动力传递单元壳体的主壁，或穿过所述动力传递单元壳体的内壁和主壁两者。

3.根据权利要求1所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述内部具有其中所述油浴保持在所述动力传递单元壳体中的第一区段，且具有由所述动力传递单元壳体的内壁部分地限定的第二区段，所述第二区段位于所述第一区段上方，所述供油通路的所述入口通向所述第一区段，以及所述供油通路的所述出口通向所述第二区段。

4.根据权利要求1所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述供油通路关于所述油停留平面成锐角定向。

5.根据权利要求1所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述供油通路具有在所述入口与所述出口之间的几何上线性的范围，以及所述供油通路没有在所述入口与所述出口之间的沿其几何上线性的范围的方向变化。

6.根据权利要求1所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述齿轮组件包括第一齿轮组件和第二齿轮组件，且所述第二位置邻近所述第二齿轮组件的轴承，以及流出所述出口的油润滑所述第二齿轮组件的所述轴承。

7.根据权利要求1所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述供油引入构型包括大体上符合所述油浴的至少一个弯曲表面。

8.根据权利要求7所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述供油引入构型包括至少一个平表面，所述至少一个平表面从所述至少一个弯曲表面跨置，所述至少一个弯曲表面包绕所述入口的外周的至少一部分，以及所述至少一个平表面与所述入口间隔开。

9.根据权利要求8所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述供油引入构型包括第一弯曲表面和第二弯曲表面，所述第一或第二弯曲表面中的至少一个大体上面对所述油浴，所述第一弯曲表面包绕所述入口的所述外周的第一部分，所述第二弯曲表面包绕所述入口的所述外周的第二部分。

10.根据权利要求9所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述第一和第二弯曲表面彼此交叉，以及所述供油通路的所述入口位于所述第一和第二弯曲表面的交点附近。

11.根据权利要求1所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述至少一个壁包括主壁和内壁，所述主壁具有部分地限定所述内部的内表面，所述内壁在所述内部处从所述主壁延伸，所述供油通路延伸穿过所述内壁，且所述入口位于所述内壁处，且所述出口位于所述内壁处。

12.根据权利要求11所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述主壁的内表面限定其中所述油浴保持在所述动力传递单元壳体中的所述内部的第一区段，所述内壁的内表面限定所述内部的第二区段，且具有用于收纳轴承的座，所述第二区段位于所述油浴的所述油停留平面上方，所述供油通路的所述入口通向所述第一区段，所述供油通路的所述出口通向所述第二区段，且位于所述座处。

13.一种车辆动力传递单元壳体，包括：

主壁；

从所述主壁延伸的内壁；

具有其中油浴保持在所述动力传力单元(PTU)壳体中的第一区段的内部，所述第一区段至少部分地由所述主壁的内表面限定，所述内部具有位于所述油浴的油停留平面上方的第二区段，所述第二区段至少部分地由所述内壁的内表面限定；

延伸穿过所述内壁的供油通路，所述供油通路具有通向所述第一区段的入口，且具有通向所述第二区段的出口，且所述入口布置在所述出口下方，以便油从所述入口向所述出口抵抗重力流过所述供油通路；以及

至少部分地设置在所述供油通路的所述入口附近的所述内壁中的供油引入构型。

14.根据权利要求13所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述供油引入构型包括位于所述供油通路的所述入口附近的至少一个弯曲表面。

15.根据权利要求14所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述供油引入构型包括位于所述供油通路的所述入口附近的至少一个平表面。

16.根据权利要求15所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述至少一个弯曲表面和至少一个平表面相对于彼此且相对于所述油浴的所述油停留平面定向，以便在所述内部中的齿轮组件的操作后将油从所述油浴引导到所述供油通路中。

17.根据权利要求15所述的车辆动力传递单元壳体，其特征在于，所述至少一个弯曲表面包括第一弯曲表面和第二弯曲表面，所述至少一个平表面包括单个平表面，以及所述第一和第二弯曲表面和所述单个平表面相对于所述供油通路的所述入口定向，以便在所述内部中的齿轮组件的操作后将油从所述油浴引导到所述供油通路中。

18.一种车辆动力传递单元组件，包括：

壳体，包括：

主壁；

从所述主壁延伸的内壁；

至少部分地由所述主壁的内表面限定的第一内区段，所述第一内区段保持油浴；

至少部分地由所述内壁的内表面限定的第二内区段，所述第二内区段位于所述油浴外；

延伸穿过所述主壁、穿过所述内壁或穿过所述主壁和内壁两者的供油通路，所述供油通路具有通向所述第一内区段的入口，且具有通向所述第二内区段的出口，其中所述第二内区段位于所述第一内区段上方，所述供油通路使所述第一内区段与所述第二内区段流体地连通；以及

设置在所述主壁、设置在所述内壁，或设置在所述主壁和内壁两者中的供油引入构型，所述供油引入构型位于所述供油通路的所述入口附近，所述供油引入构型具有至少一个弯曲表面和从所述至少一个弯曲表面跨置的至少一个平表面；

位于所述第一内区段处的齿轮组件；以及

位于所述第二内区段处的至少一个轴承；

其中，在所述第一内区段处的所述齿轮组件的操作之间，所述油浴的油冲击所述供油引入构型，且穿过所述供油通路从所述入口推进至所述出口，且至所述至少一个轴承，且所述入口布置在所述出口下方，以便油从所述入口向所述出口抵抗重力流过所述供油通路。