CN105916564B - 空气与供油源的离心分离方法及对变速器油脱气的设备 - Google Patents

Abstract

用于传输液压流体以控制变速器(100)中的活塞的密封承座(103)包括连接到一个或多个油通道(104)的中心通道(110)和连接通道(118，126)。当该密封承座(103)在操作期间旋转时，该密封承座(103)充当离心机并且在液压流体中被夹带的空气(154，158)与该液压流体分离。该释放的空气(154，158)进入该中心通道(110)并通过连接通道(118，126)中的一个通道排出，最终到箱体(162)或贮存器。在液压流体排出轨道(106)中的提升阀(108)一直保持对液压流体的正压力以在该中心通道(110)和该箱体(162)之间产生压力差。

Description

空气与供油源的离心分离方法及对变速器油脱气的设备

技术领域

本发明涉及液压装置，以及更具体地涉及从变速器中的液压流体中去除空气的密封承座。

背景技术

变速器或动力输出器(PTO)是一种机器，该机器利用扭矩转换器、泵、行星齿轮组、离合器和阀中的一种或多种将来自诸如燃气发动机或柴油发动机的动力源的动力转换为在诸如轮胎、履带或泵等的输出处可使用的动力。液压流体由泵驱动并由阀引导来操作离合器并致动变速杆。

在机械效率和平滑准确的齿轮变化方面的变速器或类似设备的有效性是液压流体或油的体积的函数。由于夹带的空气，油可以主要在体积上改变，并可以极大地影响变速器的换档质量。然而，由于系统的复杂性和有限的空间，将油切向注入具有顶面孔的罐中的传统脱气器(诸如在专利EP1166841中所述)并不实用。

发明内容

根据本发明的一个方面，脱气器系统可包括密封承座，密封承座具有圆柱形外表面，位于所述密封承座的轴向中心线周围的中心通道，以及具有在中心通道处的近端和在圆柱形外表面处的远端的径向通道。密封承座还可包括承载通过密封承座的液压流体的轴向通道。轴向通道可以偏离密封承座的轴向中心线，且与中心通道不重叠。密封承座可进一步包括将轴向通道连接到中心通道的第二径向通道，其中第二径向通道的直径小于轴向通道的直径。

在本发明的另一个方面，将空气与供油源离心分离的方法可包括旋转具有第一流体通道和第二流体通道的部件，将油引入第一通道，第一通道偏离部件的轴向中心线，并且收集从部件的第二通道中的油排出的空气。第二通道可耦接到第一通道，并且可具有比第一通道更小的横截面。该方法还可包括将第二通道中的空气排出到箱体。

在本发明的又一方面，一种对变速器中的油进行脱气的设备可包括轴，该轴具有将流体耦接到活塞的第一通道以及将第一通道耦接到排气口的第二通道。该设备还可包括耦接到第一通道的背压装置，该背压装置在第一通道和排气口之间产生正压力。当旋转轴时，经由轴的旋转排出的空气经由第二通道排出。

这些和其它益处将从说明书、附图和技术方案变得显而易见。

附图说明

图1是变速器的透视图；

图2是图1的变速器的侧视图；

图3是示出变速器的密封承座和相关部件的简化且具有代表性的示图；

图4是示出变速器的密封承座和相关部件的另一个实施例的另一个简化且具有代表性的示图；

图5是配置用于油脱气的密封承座的剖视图；

图6是排出轨道中提升阀的剖视图；以及

图7是示出脱气器设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图；

图8是示出脱气器设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图；

图9是示出脱气器设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图；

图10是示出脱气器设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图；

图11a和图11b是示出脱气器设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图；

图12a和图12b是示出脱气器设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图；

图13是使用用于对油或其它液压流体进行脱气的密封承座的方法的流程图。

具体实施方式

以下讨论涉及变速器，特别涉及使用液压流体来启动离合器或影响输入输出轴速度和扭矩中变化的其它组件的变速器。在以下讨论中，术语“液压流体”和“油”可互换使用。

图1是变速器100的透视图。图1的视图示出了多个轴壳102，轴和密封承座设置在所述多个轴壳102中。图1还示出了耦接到轴壳102的油通道104。以下更详细示出的提升阀108可安装在排放轨道106的顶部(相对于重力)，该排放轨道携载低压油。

图2是图1的变速器100的侧视图，示出了轴壳102、油通道104、排放轨道106和提升阀108。

图3是示出变速器100的密封承座103和选定部件的简化且具有代表性的示图。在该实施例中，密封承座103和轴130用螺栓连接在一起。密封承座103可通过轴承(未示出)以已知的方式耦接到轴壳102。所示的密封承座103和轴130包括两个液压回路，该两个液压回路包括使用在每一个油通道104a和104b处的密封件150连接到旋转密封承座103的油通道104a和104b。油通道104a可连接到活塞146，该活塞146可在通过径向通道116和144以及轴向通道114所传送的压力下操作离合器148。油通道104b可连接到活塞140，该活塞140经由径向通道124和138以及轴向通道120操作活塞142。轴向通道114和120偏离密封承座103和轴130的轴向中心线112。

来自源136的加压油可以分别通过控制阀132和134耦接到油通道104a和104b。当未连接至源136时，油通道104a和104b可以连接至排出轨道106。在实施例中，控制阀132和134可以分配少量的油到油通道104a和104b中，以在即使未连接到高压源136时也保持变速器中的流体液位。控制阀132和134可以彼此独立操作。在源136处的油加压过程可能会导致空气夹带在油中。如上所讨论，在油中夹带的空气导致变速器100不太有效地操作。

为了帮助去除油中夹带的空气，密封承座103可以包括沿着密封承座103的中心线112的中心通道110。径向通道118可以将中心通道110与轴向通道114的内向表面连接。同样，径向通道126可以将中心通道110与轴向通道120的内向表面连接。当密封承座103和轴130转动时，油被迫离开中心线112。比油更轻的空气可以经由离心作用与油分离，以使得分别在轴向通道114和120中，油152和156远离中心线112而收集，而空气154和158靠近中心线112而收集。中心通道110可以穿透密封承座103的整个长度，但是止动件160可以用于防止经由中心通道110的泄漏。

在中心通道110中收集的空气可以经由另一个径向通道128排出到箱体162(见图6)。可以通过提升阀在轴向通道114、120中释放的空气154、158与箱体162之间形成压力差，以使得释放的空气被向外驱赶至箱体162。提升阀108可以设置用于低压力，诸如0.5psi至5psi。在另一个实施例中，提升阀108可以设计为提供1.5psi到2.5psi之间的背压。当控制阀132和134将油通道104a和104b连接至排出轨道106时，尽管油可能经由提升阀108喷出，但是正压力足以迫使空气向外通过径向通道128进入箱体162中。

在替代实施例中，径向通道118、126和128中的一个或全部可以被切割为在密封承座103的轴端中的凹槽，以使得将密封承座103附接至轴130关闭了凹槽并建立相应的通道。

图4是图3中所示实施例的变型。在该实施例中，中心通道110不穿透密封承座103的长度。在图3和图4的两个实施例中，中心通道110可以通过从更靠近轴130的一侧钻孔来制造，但也可使用其它的制造技术。轴130本身可以充当止动件，以阻止空气在轴130的方向上流动。由于所涉及的低压力，可以不需要在轴130处的特殊密封。

图5是密封承座103的剖视图。密封承座103可以包括具有径向通道116的轴向通道114。密封承座103还可以包括具有径向通道124的轴向通道120。尽管所示实施例具有用于油的两个轴向通道，但其它实施例可以具有更多或更少的轴向通道，这取决于专利申请的要求。通道118和126可将相应的轴向通道114和120与中心通道110连接。径向通道128可输送从油的离心作用释放的空气。止动件160可以防止油/空气混合物经由中心通道110逸出。如图5的示图所示，径向通道118和126可以比轴向通道114和120小很多，以便特别是在离合器激活期间压力下时限制经由中心通道110的油损失。径向通道128可以比通道118和126大得多，以便为穿过中心通道110的空气和任何油两者提供出口路径。

图6是在排出轨道106中的提升阀108的剖视图。提升阀108将排出轨道106连接到箱体162。提升阀108可以包括外壳164、活塞166和弹簧168。弹簧168可被选择在打开以让油进入箱体162之前，在排出轨道106中提供所需的压力，诸如在一个实施例中为2psi。

提升阀108在油和箱体之间产生轻微的正压力，这反过来迫使空气从中心通道110排出到箱体162。在某些情况下，诸如在非常低的旋转速度或在轴向通道114或120中非常高的压力的情况下，可能存在通过径向通道118或126流到中心通道110的一些油，其然后经由径向通道128排出到箱体162。由于径向通道118和126具有相对较小的直径，因此将这种流动最小化。

图7是示出脱气设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图。在该实施例中，中心通道111未与轴向中心线112对齐，但是比载油的轴向通道114和120更靠近中心线。在该实施例中，空气仍然从轴向通道向内排出，并且然后通过径向通道128排出。

图8是示出脱气设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图。在该实施例中，不存在径向通道128，而是空气和任何夹带的油可经由中心通道110中的开口排出。在该实施例中，更多的油可以与空气一起排出，其它实施例具有第二通道，诸如通道128。在该实施例中，还示出了具有内置密封承座功能的轴131，使得其它所示实施例的轴130中并未纳入单独的密封承座。在许多情况下，油脱气功能可以纳入不使用单独的密封承座的轴设计。

图9是示出脱气设备的另一个实施例的简化和具有代表性的示意图。该实施例与图8的实施例相似，不同之处在于中心通道110延伸到活塞142的端部，轴130的端部，而不是图8所示的相反端部。

图10是示出脱气设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图。在该示例性实施例中，中心通道110延伸到轴130，并且径向轴129设置在轴130中而不是在先前实施例中所示的密封承座103中。如此处所示，其它的径向通道例如通道118和/或126也可以设置在轴130中。

图11a和图11b是表示脱气设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图。图11a示出了空气排出通道无需是径向的，而是也可以成一定角度，但依然通过通道119和127所示的密封承座103的外表面引出。在另一个实施例中，通道可以经由密封承座103的前部引出。

通道119和127可以在外表面处直径较大，而在轴向通道114和120处直径较小。该较小的直径部分减少了经由通道119和127的油损失，并且还通过缩短通道119、127的小孔部分的长度而适于制造。

图11b示出了该实施例中通道119和127延伸到密封承座的外表面，尽管如上面所讨论的，通道119和127还可以以较低的角度通过前表面。

图12a和图12b是示出脱气设备的另一个实施例的简化且具有代表性的示图。在该实施例中，径向通道170和172可以分别直接在轴130中而不是密封承座103中钻孔到油通道114和120中。图12b示出了通道114及其空气轴170以及通道120及其空气轴172的端视图。

工业实用性

图13是使用用于脱气油或其它液压流体的密封承座103的方法180的流程图。在框182处，可以提供密封承座103。密封承座103可以包括轴向通道114，轴向通道114通常平行于并偏离密封承座103的轴向中心线112。密封承座103还可以包括与轴向中心线112对齐的中心通道110。在实施例中，中心通道110和轴向通道114不重叠。

在框184处，密封承座可以围绕其轴向中心线112旋转。在实施例中，密封承座可以按0rpm到5000rpm的速度旋转。在框186处，油可以引入到轴向通道114。随着旋转密封承座103和相关联的轴130，离心力/向心力将在轴向通道114中形成，而油中所嵌入的空气可以开始与油分离。

在框188处，在旋转期间在轴向通道114中从油排出的空气可以在密封承座103的中心通道110处被收集。在框190处，在中心通道110中的空气可以经由密封承座103中的径向通道118排出。其中排出空气可以包括排出空气到箱体162。在实施例中，轴向通道114中的压力可通过设置在排出轨道106和箱体162之间的提升阀108来保持。在实施例中，提升阀108可以被设定成保持轴向通道114中的压力在大约1psi到3psi之间。虽然图13的描述示出了轴向通道114，但该方法适用于以上讨论的各种实施例中的所有通道。密封承座103和方法180可以在变速器100中的每一个轴130/轴壳102处使用。

在一个实施例中，已示出上述的油脱气器和方法以将油体积浓度提升200％，这直接转化为提高的换档质量。密封承座103和轴130的现有旋转被用来提供脱气功能，几乎不损耗系统中的能量，且除了简单的提升阀108以外，无需其它部件，节约了宝贵的发动机舱空间。由于系统中每一个轴壳102及其相关联的密封承座103可以适于所描述的功能，所以脱气功能可以遍布于整个变速器100，允许即使在接合不同的换挡组合时都发生脱气。

根据专利法规和判例的规定，上述的示例性配置被视为代表本发明的优选实施例。但是应该注意的是，除了特别示出和描述之外，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，也可以实践本发明。

Claims (9)

1.一种将空气(154)与供油源离心分离的方法，所述方法包括：

旋转具有第一通道(114)和第二通道(110)的部件，所述第一通道为轴向通道，所述第二通道是与所述部件的轴向中心线对齐的中心通道；

将油(152)引入到所述第一通道(114)，所述第一通道(114)偏离所述部件的轴向中心线(112)；

收集从所述部件的所述第二通道(110)中的油(152)排出的空气(154)，所述第二通道(110)耦接到所述第一通道(114)，所述第二通道(110)具有比所述第一通道(114)更小的横截面；以及

将所述第二通道(110)中的所述空气(154)排出到箱体(162)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述部件为密封承座，所述第二通道在所述密封承座的轴向中心线上。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括经由排出轨道(106)提供从所述第一通道(114)到所述箱体(162)的流体耦接。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述部件是变速器的轴和密封承座中的一个。

5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括对所述第一通道加压。

6.根据权利要求5所述的方法，其中对所述第一通道加压包括在所述第一通道和所述箱体之间设置提升阀(108)。

7.一种对变速器中的油(152)脱气的设备，所述设备包括：

轴，其包括：

将流体耦接到活塞(148)的第一通道(114)，所述第一通道是偏离所述轴的轴向中心线(112)的轴向通道；

将所述第一通道(114)耦接到排气口(128)的第二通道(110)，所述第二通道是与所述轴的轴向中心线对齐的中心通道，所述第二通道(110)具有比所述第一通道(114)更小的横截面；以及

被耦接到所述第一通道(114)的背压装置，所述背压装置在所述第一通道(114)和所述排气口(128)之间产生正压力，其中经由所述轴的旋转排出的空气(154)经由所述第二通道(110)被排出。

8.根据权利要求7所述的设备，其进一步包括将所述第二通道(110)耦接到所述排气口(128)的第三通道，所述第三通道在横截面上比所述第二通道(110)更大。

9.根据权利要求7所述的设备，其中所述背压装置为提升阀(108)，其中所述提升阀(108)具有介于1psi和3psi之间的释放压力。