CN107131291B - 真空驱动液压平衡系统 - Google Patents

Abstract

机动车辆真空驱动液压平衡系统包括壳体。可转动地支承在壳体的轴具有纵向孔，以将油流输送至轴中产生的多个端口。真空流动通道同时与纵向孔和油槽连通。第一输送通道在壳体的一部分中产生，且该第一输送通道与纵向孔直接连通。电动油泵将油从油槽通过第一输送通道泵送至纵向孔。轴的轴向转动在纵向孔中产生部分真空，以除了由电动油泵输送至纵向孔的油容积以外，用于将油从油槽通过真空流动通道真空地抽吸至该纵向孔。

Description

真空驱动液压平衡系统

技术领域

本发明涉及在混合和电动机操作的汽车变速器中的转动轴润滑系统。

背景技术

此章节的陈述仅旨在提供与本发明相关的背景信息，并且可以构成或者不构成现有技术。

典型的汽油或柴油燃料发动机以及相关联的变速器包括变速器轴，其能以高达大约6000rpm至7000rpm的速度轴向地转动。在所有操作速度下将油润滑提供给此类变速器的部件的功率可通过由发动机输出轴驱动的泵提供或者由电动泵补充，电功率可用于该电动泵。润滑和变速器控制油通常经由延伸穿过一个或多个变速器轴的中心孔、而通过轴中产生的孔来传递至各个变速器部件、轴承以及衬套。

相反，由于电动机输出功率通常与汽油或柴油燃料发动机相比较低，因而转动轴速度通常会增大。电动机操作且混合动力车辆的变速器轴可在显著较高的速度(可超过15000rpm)的速度下轴向地转动。在变速器轴旋转地更快时，需要液压系统来输送较高的油流动速率。

在所有操作速度下将油润滑提供给已知的电动机操作和混合动力车辆变速器的部件的功率通常由电动机操作的润滑泵提供，其通常在不同的操作速度下提供变化的流动速率。因此，油管理难以优化电动机操作和混合动力车辆变速器的所有不同的驱动循环和条件。此外，在电动机操作和混合动力车辆变速器的轴转动速度下，经由电动泵输送油流和压力所需的功率可需要具有不期望的瓦数、大小和成本的电动机。

因此，需要一种新的和改进的变速器润滑系统，其在所有的操作速度和条件下提供润滑油。

发明内容

根据若干方面，机动车辆真空驱动液压平衡系统包括壳体。可转动地支承在壳体中的轴具有纵向孔，其用于将油流输送至轴中产生的多个端口。真空流动通道同时与纵向孔和油槽连通。轴的轴向转动在纵向孔中产生部分真空，以用于将油从油槽通过真空流动通道真空地抽吸至该纵向孔。

在本发明的附加方面中，真空流动通道延伸穿过壳体的构件。

在本发明的另一方面中，该构件是壳体的一体部分。

在本发明的另一方面中，该壳体和构件限定铸件。

在本发明的另一方面中，第一输送通道在壳体的一部分中产生，该第一输送通道与纵向孔直接连通；且电动油泵用于将油从油槽泵送至第一输送通道。

在本发明的另一方面中，第二输送通道在壳体的一部分中产生，该第二输送通道与真空流动通道和油槽之间的真空流动通道连通。

在本发明的另一方面中，套筒具有第一套筒部分和第二套筒部分，该第一套筒部分固定在第二输送通道中，而该第二套筒部分从第二输送通道向外延伸到轴的轴端部处的纵向孔中。

在本发明的另一方面中，第二套筒部分所具有的直径小于轴端部中纵向孔的直径，由此在轴的内壁和套筒的外壁之间限定限制通道。

在本发明的另一方面中，第一输送通道直接通向在壳体的该部分中产生的空腔中。

在本发明的另一方面中，转动密封件定位在空腔的面向外部的空腔壁和轴的轴端部的外面之间，该轴端部延伸经过密封件至空腔中的端部。

在本发明的另一方面中，密封件定位在轴端部和该轴中产生的多个端口的第一个端口之间。

在本发明的另一方面中，第二套筒部分在自由端部处包括锥形壁，藉此流过轴端部的内壁和套筒的外壁之间的限制通道的油通行到锥形壁之上并且在套筒的开口端部处产生低压区域。

在本发明的另一方面中，轴连接于电动机并且由其轴向地转动。

在本发明的另一方面中，止回阀定位在真空流动通道中。

其它可应用区域将从这里提供的描述中变得显而易见。应理解的是，本说明书以及特定示例仅仅旨在说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

这里描述的附图仅仅出于说明的目的并且并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

图1是具有本发明的真空驱动液压平衡系统的变速器的横截面侧视图；

图2是图1的区域2的横截面侧视图；

图3是图1的区域2的横截面侧视图的进一步放大视图；以及

图4是图1的变速器的端视图。

具体实施方式

以下的描述在本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、应用或者使用。

参照图1，机动车辆真空驱动液压平衡系统10包括壳体12，其通常由诸如铝之类的金属铸造而成，以允许复杂的内部和外部特征。电动机14定位在壳体12中，其固定于轴向轴16。电动机14的操作轴向地转动轴16。例如使用诸如转动式轴承或衬套之类的轴承18将轴16可转动地支承于壳体12的结构。还提供至少一个转动式密封件20，以在与壳体12的边界处密封轴16。电动机14和轴16相对于轴16的纵向中心轴线22共同轴向地转动。

轴16连接于行星齿轮组24的各部件并且使得这些部件转动。行星齿轮组24连接于轴26并且使得该轴转动，该轴经由差速齿轮装置28来转动车轴半轴30、32，以将推进功率提供给车辆车轮(未示出)。为了将润滑和冷却油提供给真空驱动液压平衡系统10的定位在壳体12中的部件(包括行星齿轮组24和轴承18)，轴16设有中心孔34，其与纵向中心轴线22同轴地对准。穿过轴16的壁产生至少一个、且根据若干方面产生多个端口，这些端口垂直于纵向中心轴线22定向。这些端口的示例包括靠近行星齿轮组24定位的第一端口36和靠近轴承18定位的第二端口38。根据若干方面，行星齿轮组24的托架40连接于且由此驱动差速器28。

为了将润滑油提供给中心孔34，真空驱动液压平衡系统10包括靠近轴端部44定位的油输送部段42。轴端部44可转动地定位在壳盖46中。壳盖46还提供诸如第一壳体构件47之类的多个腔室，其提供第一油输送通道48。润滑油在壳体12中收集在油槽50中。将电动油泵52通电，以从油槽50中抽吸出油并且将加压油通过第一油输送通道48经由在油输送部段42中产生的第一输送通道54来输送至中心孔34。根据若干方面，电动油泵52直接地定位在油槽50内。根据又一些实施例(未示出)，电动油泵52相对于油槽50远程地定位。

通过电动油泵52的操作而排出的加压油经由在壳盖46中产生的内部通道而例如引导通过第一油输送通道48，其通过第一壳体构件47延伸至中心孔34。真空抽吸端口56也设置在油槽50的罩盖中。在轴16的较高转动速度下，真空抽吸端口56允许油槽中的一部分油能绕过电动油泵52并且经由将参照图2和3更详细地描述的路径而输送通过在油输送部段42中产生的第二输送通道58。

参照图2并且再次参照图1，第一输送通道54直接通向在壳盖46中产生的空腔60中。转动密封件62定位在面向外部的空腔壁64和轴16的轴端部68的外部面66之间，其由此延伸经过密封件62至空腔60中的端部。第二输送通道58并不直接通向空腔60中。套筒70部分地设置到第二输送通道58的扩大直径端部72中，以使得第一套筒部段74压配合于扩大直径端部74的内壁76。第二套筒部段78从第二输送通道58向外延伸并且部分地延伸到在轴端部68中产生的中心孔34中。轴端部68的内直径“A”大于套筒70的外直径“B”，以使得用于圆柱形限制通道80的直径间隙“C”限定在轴端部68的内壁82和套筒70的外壁84之间。

套筒70的自由端部86定位在轴端部68内的中心孔34内，但停止在靠近空腔60外部的转动式密封件62定位的端口88之前。因此，经由第一输送通道54输送至空腔60的油在输送至在轴34中产生的端口(包括端口88)之前、引导通过限制通道80。锥形壁90设置在套筒70的自由端部86处，这将参照图3更详细地描述。

参照图3并且再次参照图1至图2，轴16轴向地转动，而同时套筒70固定于壳盖46并且由此是不可转动的。通过第一输送通道54的加压油在第一输送通道54的相对较大流动面积中基本上处于静压力及低速率下。在油进入空腔60中时，该油沿流箭头“D”的方向改向为流向通道80。与第一输送通道54中的油流相比，进入限制通道80的油流基本上进入具有减小流动面积的收缩区域并且具有显著较高的速率。由于伯努利定律，在速率和压力在限制通道80中增大时，油压力减小。在较高的压力下，高速率油流在套筒70的自由端部86处、基本上沿流箭头“E”的方向离开限制通道80，其快速地膨胀成中心孔34的较大直径。该膨胀受助于锥形壁90的几何形状，其有助于转换油排放。加压油的快速膨胀在套筒70的开口端部处产生“缩流”低压力区域92。

在轴16的升高转动速度下，例如在大约4000rpm和更高的速度下，在中心孔34中产生部分真空。低压力区域92连同由轴16的转动速率产生的部分真空一起引起将油沿流动方向“F”部分真空地抽吸到第二输送通道58中。继续参照图1和3，通过提供穿过连接于油槽50的真空抽吸端口56的壳盖46的内部流动通道，在通过电动泵52的操作而移位的容积之上的附加油流从油槽50真空地抽吸出并且经由第二输送通道58排放到中心孔34中。该经真空抽吸的油流补偿由电动泵输送的油流动速率，并且随着轴16的转动速度而增大。可预期的是，在轴16的大约16000rpm的转动速度下，将在第二输送通道58中产生大约10至12的真空，这会将大约3.2至3.4L/min的油流添加至由电动泵50输送的油流。

参照图4并且再次参照图1至3，在出于清楚起见去除壳体12的一部分的情形下，油槽50可包括连接于电动泵52的抽吸侧的过滤器或过滤网94。如前所述，第一壳体构件47提供连通路径，来用于由电动泵50将油输送至第一输送通道54。真空抽吸端口56经由通过第二壳体构件96产生的真空流动通道95(在去除壳体12的一部分的情形下、在该视图中仅仅部分地可见)连通。为了防止返回至油槽50的油从延伸穿过第二壳体构件96和第二输送通道58的真空流动通道95回流，止回阀98可定位在第二壳体构件96的其中一个真空流动通道95内、靠近真空抽吸端口56定位在油槽50内或者定位在第二输送通道58中。延伸穿过第二壳体构件96的真空流动通道95在内部与第三壳体构件102连通并且延伸穿过该第三壳体构件，以与第二输送通道58连通。根据若干方面，第一壳体构件47、第二壳体构件96以及第三壳体构件47可一体地设有限定壳盖46的铸件。

根据本发明的若干方面，机动车辆真空驱动液压平衡系统10包括壳体12。轴16可转动地支承在壳体12中，具有纵向孔34的轴16用于将油流输送至在轴16中产生的多个端口36、38。真空流动通道95同时与纵向孔34和油槽50连通。第一输送通道54在壳体12的一部分中产生，第一输送通道54与纵向孔34直接连通。电动油泵52用于将油从油槽50通过第一输送通道54泵送至纵向孔34。轴16的轴向转动在纵向孔34中产生部分真空，以除了由电动油泵52输送至纵向孔34的油的容积以外，用于将油从油槽50通过真空流动通道95真空地抽吸至纵向孔34。

本发明的机动车辆真空驱动液压平衡系统10提供若干优点。通过在油槽中提供真空抽吸端口，由变速器的快速转动轴产生的真空可用于将附加的油容积抽吸至轴中心孔。通过本发明系统的套筒和空腔配置，可利用通过操作电动油泵而在加压油的排放点处产生的压降来增强油从油槽的真空抽吸。真空抽吸随着增大轴转动速度而增大，并且在范围为大约4000rpm至大约16000rpm之间或者更高的轴转动速度下是尤其有利的。因此，与并不提供本发明的真空抽吸能力并且仅仅依赖于电动油泵的输出的系统相比，可减小电动油泵的瓦数和大小。

本发明的描述在本质上仅仅是示例性的，并且不脱离本发明要旨的变型都预期属于本发明的范围内。这些变型不能被视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机动车辆真空驱动液压平衡系统，包括：

壳体；

轴，所述轴可转动地支承在所述壳体中，且所述轴具有纵向孔，以用于将油流输送至所述轴中产生的多个端口；以及

真空流动通道，所述真空流动通道同时与所述纵向孔和油槽连通；

其中，所述轴的轴向转动在所述纵向孔中产生部分真空，以用于将油从所述油槽通过所述真空流动通道真空地抽吸至所述纵向孔。

2.根据权利要求1所述的机动车辆真空驱动液压平衡系统，其中，所述真空流动通道延伸穿过所述壳体的构件。

3.根据权利要求2所述的机动车辆真空驱动液压平衡系统，其中，所述构件是所述壳体的一体部分。

4.根据权利要求2所述的机动车辆真空驱动液压平衡系统，其中，所述壳体和所述构件限定铸件。

5.根据权利要求1所述的机动车辆真空驱动液压平衡系统，进一步包括：

第一输送通道，所述第一输送通道在所述壳体的一部分中产生，且所述第一输送通道与所述纵向孔直接连通；以及

电动油泵，其用于将油从所述油槽泵送至所述第一输送通道。

6.根据权利要求5所述的机动车辆真空驱动液压平衡系统，进一步包括第二输送通道，所述第二输送通道在所述壳体的一部分中产生，所述第二输送通道与所述真空流动通道和所述油槽之间的真空流动通道连通。

7.根据权利要求6所述的机动车辆真空驱动液压平衡系统，进一步包括套筒，所述套筒具有第一套筒部分和第二套筒部分，所述第一套筒部分固定在所述第二输送通道中，而所述第二套筒部分从所述第二输送通道向外延伸到所述轴的轴端部处的所述纵向孔中。

8.根据权利要求7所述的机动车辆真空驱动液压平衡系统，其中，所述第二套筒部分所具有的直径小于所述轴端部中所述纵向孔的直径，由此在所述轴的内壁和所述套筒的外壁之间限定限制通道。

9.根据权利要求6所述的机动车辆真空驱动液压平衡系统，其中，所述第一输送通道直接通向在所述壳体的所述部分中产生的空腔中。

10.根据权利要求9所述的机动车辆真空驱动液压平衡系统，进一步包括转动密封件，所述转动密封件定位在所述空腔的面向外部的空腔壁和所述轴的轴端部的外面之间，所述轴端部经过所述密封件延伸至所述空腔中的端部，并且其中，所述密封件定位在所述轴端部和在所述轴中产生的多个端口的第一个端口之间。