CN106567921A - 在齿轮啮合处减少油的可变挡板 - Google Patents

Abstract

一种用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板包括第一挡板部件，其靠近第一旋转齿轮的齿轮齿而固定。第二挡板部件可旋转地连接到第一挡板部件。第三挡板部件靠近第二旋转齿轮而固定并且在第二挡板部件处于关闭位置时与第二挡板部件对齐。旋转部件将第二挡板部件可旋转地连接到第一挡板部件。当从第一旋转齿轮的齿轮齿排出的流体的力超过施加到旋转部件的一般用于将第二挡板部件移向关闭位置的力时，第二挡板部件能够从关闭位置移动离开而到打开位置。

Description

在齿轮啮合处减少油的可变挡板

技术领域

本发明涉及一种允许流体浴槽中齿轮旋转所产生的流体的定向流动的传动齿轮挡板。

背景技术

此章节的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，而且可构成或可不构成现有技术。

机动车辆中的传动系统需要使用液压流体或油进行润滑和冷却来连续地运转。更具体地，发动机以及特别是变速器都需要润滑和冷却流体或油来使它们保持运转和延长它们的使用寿命。流体经由液压通道流通整个变速器。这种流体或油通过泵进行转移，如用于自动的CVT或其它变速器，并且可用于飞溅润滑，如用于手动的DCT或其它变速器。

在流体或油介质中(诸如在油盘中)旋转的齿轮将引发流体流动。这种流动本质上是任意的，并且可以在其它旋转或不旋转的组件上收集。抛射出的液压流体是不受控制的，引起与其它组件接触而造成的飞溅、稳定的流体流动和/或不同的流体流动。流体会直接撞击到相邻齿轮的齿轮啮合处上，或可溅回到旋转部件上并因流体冲击而引发阻力。此外，与旋转部件接触的流体能够抵挡它的运动，进而造成额外的阻力和动力损失。

当流体流过齿轮啮合齿时，存在于齿轮啮合处的流体会引发与完成挤压工作或泵相关联的额外损失。

与流体流动阻力相关联的损失称为搅动损失，而抛射出的流体的损失称为流体冲击损失。过多流体在旋转的后果要超过单纯的摩擦。冲击在旋转部件上的流体具有一个质量，在发动机加速的过程中必须加速该质量，因此该流体冲击作为效率上的损失。

此外，飞溅的流体导致流体充气。在油或液压流体中夹带高比例的空气接着会导致泵气蚀和过度的柔软性，例如，在液压致动器的力与位移特性中。夹带的空气还会减少流体润滑和冷却性能的有效性。因此，在本领域中需要一种允许偏转和定向控制由在流体浴槽中的齿轮或旋转组件引起的流体流动的至少一部分用于后续使用和/或减少流体飞溅、阻力损失和充气的装置。

发明内容

根据本发明的若干方面，一种用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板包括靠近第一旋转齿轮的齿轮齿而固定的第一挡板部件。第二挡板部件可旋转地和线性地连接到第一挡板部件。旋转部件将第二挡板部件可旋转地和线性连接到第一挡板部件。当从第一旋转齿轮的齿轮齿排出的流体的力超过施加到旋转部件的一般用于将第二挡板部件移向关闭位置的力时，第二挡板部件从关闭位置移动离开而到打开位置。

在本发明的另一实例中，第三挡板部件定位成靠近第二挡板部件且与第一挡板部件相对，当第二挡板部件处于关闭位置时第三挡板部件与第二挡板部件对齐。

在本发明的又另一实例中，第三挡板部件包括从第三挡板部件延伸的支承表面，第二挡板部件直接接触该支承表面以限定关闭位置。

在本发明的又另一实例中，旋转部件是弹簧限定的铰链。

在本发明的又另一实例中，弹簧包括与第二挡板部件接触的弹簧臂。

在本发明的又另一实例中，旋转部件是活动铰链。

在本发明的又另一实例中，旋转部件是电动铰链。

在本发明的又另一实例中，第二挡板部件限定具有面向旋转齿轮的齿轮齿的凹形表面的门。

在本发明的又另一实例中，门的凹形表面具有大于齿轮齿的曲率半径的曲率半径。

在本发明的又另一实例中，在第二挡板部件移位到打开位置时，从第一旋转齿轮的齿轮齿排出的流体的一部分被引导穿过在第二挡板部件与第三挡板部件之间形成的开口，以撞击凸形表面并由凸形表面重新引导离开第二旋转齿轮。

在本发明的又另一实例中，控制系统连接到旋转部件并引导旋转部件的移动。

在本发明的又另一实例中，控制系统包括操作以测量第一旋转齿轮的旋转速度的速度传感器。

本发明的另外实例和优点将通过参考以下的说明书和附图变得显而易见，其中相同元件符号是指相同的组件、元件或特征。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明的目的，并不意图以任何方式限制本发明的范围。

图1是具有根据本发明的原理具有齿轮挡板的示例性自动变速器的局部等距剖视图；并且

图2是图1的齿轮挡板的一个实施例的正视图。

具体实施方式

参考图1，示例性变速器的一部分通常用元件符号10指示。变速器10可以是多速变速器、自动变速器、连续可变变速器(CVT)、DCT、或手动换档变速器。所示的变速器10是前轮驱动自动变速器，但应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，变速器10可以是后轮驱动变速器。变速器10通常包括容纳贮油槽区段14和齿轮系区段16的变速箱12。

变速箱12可以是铸造金属外壳，其封围并保护变速器10的各种组件。变速箱12包括各种孔、通道、肩部和定位并支撑这些组件的凸缘。更具体地，变速箱12限定轴向延伸的中心腔18，其包括前部20和后部22。前部20的尺寸优选地设定成封围液体动力流体驱动装置(未示出)，例如常规的变矩器或流体联接器。后部22轴向延伸离开前部20。后部22的尺寸优选地设定成封围齿轮系区段16。

变速箱12还包括下箱壁24，其将齿轮系区段与贮油槽区段14分隔开。下箱壁24包括在齿轮系区段16和贮油槽区段14之间进行连通的多个箱体排水孔或窗口。多个箱体排水孔允许液压流体从齿轮系区段16到贮油槽区段14的连通。

贮油槽区段14位于齿轮系区段16的下面，并且通常包括干式或湿式贮油槽(未具体示出)和各种液压控制件和阀门(在自动/CVT变速器的情况下)。贮油槽区段14用于收集和存储随后分布在整个变速器10的液压流体。

如上面所指出的，齿轮系区段16包括旋转组件，如本领域中已知的，该旋转组件可操作地将机动车辆的发动机扭矩以多个正向和反向齿轮比传递给最终传动系。为了提供清晰的图，这些组件未在图1中具体示出。然而，示出了示例性旋转组件，用元件符号30指示。在提供的实例中，旋转组件30是环绕其它旋转组件(如行星齿轮)、旋转离合器或制动器，和/或旋转轴或其它部件的输入壳。旋转组件30包括多个槽32，其允许液压流体通过旋转组件30进行连通。在提供的实例中，旋转组件30联接到第二旋转部件或齿轮34，如螺旋齿轮(示出)。旋转部件34接着可以联接到最终传动齿轮40，例如示出的螺旋齿轮。最终传动齿轮40可至少部分地浸没在贮油槽区段14中存在的流体38(如液压流体)的一定体积或浴槽36中。根据本发明的若干方面，将可变挡板42安装为靠近最终传动齿轮40，如将在下面更详细地描述。

处于所示关闭位置中的挡板42被诸如油或变速器流体的流体冲击，所述流体随着其旋转通过贮油槽区段14而接触最终传动齿轮40的齿轮齿44。油围绕最终传动齿轮的圆周行进并且撞击齿轮34的齿轮齿，其在较高操作速度下导致液体挤压或泵抽损失。如上文所述，太多流体冲击齿轮34的进一步结果是流体变化方向的质量，并且因此必须在稳定操作下和发动机加速期间加速，这因此充当变速器效率的损耗。

现在参考图2且再次参考图1，根据本发明的原理的可变挡板42是位于最终传动齿轮40附近、位于还靠近齿轮34的位置中的三件式组件，从而给齿轮34与最终传动齿轮40之间的啮合留出了空隙。三件式挡板42组件包括在空间上与第二固定部件48分离的第一固定部件46。第一固定部件46和第二固定部件48中的每一个可以诸如由紧固件50连接至下箱壁24。门52由旋转部件(诸如铰链部件54)可旋转地连接至第一固定部件46。三件式挡板42组件因此包括限定第一件或第一部件的第一固定部件46、限定第二件或第二部件的门52以及限定第三件或第三部件的第二固定部件48。

根据若干方面，旋转部件是诸如具有弹簧臂56的弹簧的偏置部件，所述弹簧臂56通常接触门52并且将门52朝图1中所示的关闭位置偏置。根据其它方面，铰链部件54或旋转部件可替代地提供作为将第一固定部件46结合至门52的活动铰链。

为了将门52保持在关闭位置处，可提供诸如延伸远离第二固定部件48的门座的支承表面58，其与门52直接接触以提供用于使门52处于关门位置中的强制挡块。根据其它方面，铰链部件54或旋转部件可位于支承表面58的位置处并且因此连接至第二固定部件48，使得门52的旋转将与铰链部件54如所示般定位相反。还可包括挡块(未示出)或其它装置以提供对开门方向上的门行程的强制限制。

门52可具有面向齿轮齿44的凹曲表面60，表面60具有大于齿轮齿44的曲率半径的曲率半径。第一固定部件46还可包括面向齿轮齿44的凹曲表面62，其在门52处于关闭位置中时与表面60对齐。还应当注意的是，挡板42的任何个别固定部分可被包括作为变速箱的部分或单独提供。当门52打开时，油可被引导至单独或整体的油槽或贮油器，因此油可用于流入其它组件。根据其它方面，门52还可被提供作为处于多个单独或个别平面中的多个门以例如容纳具有多个齿轮啮合表面的齿轮。

在变速器10的操作期间，最终传动齿轮40以由旋转箭头66的方向指示的顺时针方向围绕旋转轴64旋转。贮油槽区段14中的油或流体被齿轮齿44吸取并且被迫作为总流68在齿轮齿44与变速箱12的内壁72之间形成的窄弯曲通道70内流动。当增加流速时，由总流68限定的路径中的流体将包括基于其抵着门52的表面60向外运动的离心力作用的分量。当流体的离心力超过铰链部件54的偏置力时，门52将开始远离关闭位置朝图2中所示的打开位置移位。

此时，总流68的第一部分将分流并且继续作为第二流74通过齿轮齿44与第二固定部件48的面向内壁78之间形成的通道76，并且撞击齿轮34。第二流74被提供为维持用于齿轮34的润滑流体源。另外此时，总流的第二部分将分流并且随着门52打开而继续作为第三流80通过第一固定部件46与第二固定部件48之间形成的开口82。开口82可取决于若干因素而改变尺寸，所述因素包括：门52的长度；门52基于流体的冲击力围绕铰链部件54的旋转度；以及铰链部件54的偏置力。

开口82的尺寸将随着抵着表面60作用的流体的离心力而随着最终传动齿轮40的操作速度增加而增加。由铰链部件54提供的作为(例如)弹簧56的偏置力的偏置力可被预定为提供多种尺寸的开口82以维持总流68的第二流74部分期望的流量，其中总流68的平衡随着第三流80流出第二固定部件48而改向，且因此不接触齿轮34。第三流80接触向外背向齿轮34的齿轮齿的第二固定部件48的凸曲表面84，并且由此被引导至通道86以随后回流至贮油槽区段14而不接触齿轮34。第二固定部件48的凹形表面88被引导朝向齿轮34，并且可定位成与齿轮34的外部齿轮齿相距间距90，使得从齿轮34分流出的流体还可被引导至通道86中。

处于所示的打开位置中的挡板42被诸如油或变速器流体的流体撞击，所述流体随着其旋转通过贮油槽区段而接触最终传动齿轮40的齿轮齿。挡板42可用于若干目的。这些目的包括：1)将从最终传动齿轮40的齿轮齿分流出的基本上全部油引导朝向齿轮34以润滑齿轮34；2)将从最终传动齿轮40的齿轮齿中分流出的油的第一部分作为第二流74引导朝向齿轮34并且旁通油的第二部分作为第三流80来包围或远离齿轮34的啮合处；或3)最终传动齿轮40以高操作速度旁通从最终传动齿轮40的齿轮齿中分流出的基本上全部油使其远离齿轮34。

挡板42优选地通过模制工艺由聚合物材料制成，但是也可由包括金属或复合物材料的其它材料制成。挡板42优选地使用注塑模制工艺制成以适应上文详述的流动表面的复杂几何形状。还可在本发明的范围内使用其它材料和制造方法。

现在将更详细地描述挡板42。具体参考图2且再次参考图1，门52以及挡板42的第一固定部件46为大致上半圆形状、具有大于最终传动齿轮40的齿轮齿44的曲率半径R₂的曲率半径R₁。第一固定部件46是诸如通过紧固至中心腔体18中的结构而固定。门52在第一端92处可旋转地连接至第一固定部件46。门52包括弯曲表面60，其具有大于最终传动齿轮40的齿轮齿44的曲率半径R₁并且基本上等于第一固定部件46的表面62的曲率半径R₃的曲率半径R₂。在图1中所示的挡板42的关闭位置中，门52的第二端94直接接触第二固定部件48的支承表面58。第二固定部件48包括面向齿轮34的凹形表面88，其具有大于齿轮34的齿的曲率半径的曲率半径R₄。第二固定部件48还包括背向齿轮34的弯曲表面84。

在图1中所示的挡板42的关闭位置，门52的表面60和第一固定部件46的表面62分别与最终传动齿轮40的旋转轴64等距离间隔。这显示用于在第二流74的方向上引导流体流的基本平滑表面，所述第二流74表示在最终传动齿轮40的旋转期间由于离心力通过门52排放之前由齿轮齿44捕获的流体或油。

根据若干方面，铰链部件54的弹簧或偏置力是预定的，使得抵着门52的表面60起作用并且与铰链部件54的偏置方向相反的流体的冲击力是基于如下标准来预定的：包括在最终传动齿轮40的已知或预定转速下产生的流体速度。例如，抵着表面60起作用的流体的冲击力的预定值可用于在最终传动齿轮40的旋转速度为其最大旋转速度的约50％时将门52完全打开。使用这个标准，门52将以最终传动齿轮40小于其最大旋转速度的50％的旋转速度从关闭位置离开，从而使门52逐渐打开。附随地，在这些条件下，门52将在最终传动齿轮40的旋转速度小于其最大旋转速度的50％时开始关闭。齿轮40的最小旋转速度(例如，最大旋转速度的25％)(门52在所述最小旋转速度下完全关闭)也可以是预定的，使得沿总流68的方向移动的基本上全部流体流将以低于最终传动齿轮40的最小旋转速度被引导朝向齿轮34，门52在所述最小旋转速度下完全关闭。

继续参考图2，可提供控制系统96，其可包括用于测量最终传动齿轮40的旋转速度的速度传感器98。所述控制系统可以连接到铰链部件54，根据若干方面，所述铰链部件可以构形成(例如)由马达或装置控制的机械或电气控制铰链，所述马达或装置由指示最终传动齿轮40的旋转速度的信号致动。门52可被致动以基于最终传动齿轮40的旋转速度移动离开关闭位置而到任何打开旋转程度，使得不需要作用于门52的流体的力来打开门52。

应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明可以采用其它数量量和/或构形的开孔或开口，例如多个周向流端口。

本发明的描述实质上仅仅是示例性的，并且不脱离本发明的主旨的变动被认为在本发明的范围内。这些变动不被视为脱离本发明的精神和保护范围。

Claims (10)

1.一种用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板，其包括：

第一挡板部件，其靠近第一旋转齿轮的齿轮齿而固定；

第二挡板部件，其可旋转地连接到所述第一挡板部件；以及

旋转部件，其将所述第二挡板部件可旋转地连接到所述第一挡板部件，当从所述第一旋转齿轮的所述齿轮齿排出的流体的力超过施加到所述旋转部件的一般用于将所述第二挡板部件移向所述关闭位置的力时，所述第二挡板部件从关闭位置移位离开而到打开位置。

2.如权利要求1所述的用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板，其进一步包括：第三挡板部件，其靠近所述第二挡板部件并且与所述第一挡板部件相对地定位，当所述第二挡板部件处于关闭位置时，所述第三挡板部件与所述第二挡板部件对齐，其中所述第三挡板部件包括从所述第三挡板部件延伸的支承表面，所述第二挡板部件直接接触所述支承表面以限定所述关闭位置。

3.如权利要求1所述的用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板，其中所述旋转部件是限定铰链的弹簧，并且其中所述弹簧包括接触所述第二挡板部件的弹簧臂。

4.如权利要求1所述的用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板，其中所述旋转部件是活动铰链。

5.如权利要求1所述的用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板，其中所述旋转部件是电动铰链。

6.如权利要求1所述的用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板，其中所述第二挡板部件限定门，所述门具有面向所述旋转齿轮的所述齿轮齿的凹形表面，并且其中所述门的所述凹形表面具有大于所述齿轮齿的曲率半径的曲率半径。

7.如权利要求2所述的用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板，其中所述第三挡板部件包括面向第二旋转齿轮的凹形表面，其中所述第三挡板部件包括背向所述第二旋转齿轮的凸形表面。

8.如权利要求7所述的用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板，其中当第二挡板部件移位到所述打开位置时，从所述第一旋转齿轮的所述齿轮齿排出的所述流体的一部分被引导穿过在所述第二挡板部件与所述第三挡板部件之间形成的开口，以撞击所述凸形表面并由所述凸形表面重新引导离开所述第二旋转齿轮。

9.如权利要求1所述的用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板，其进一步包括：控制系统，其连接到所述旋转部件并引导所述旋转部件的移动。

10.如权利要求1所述的用于控制齿轮啮合处的油流的可变挡板，其中所述控制系统包括：速度传感器，其操作以测量所述第一旋转齿轮的旋转速度。