CN111164336A - 用于行星轮机构的润滑系统 - Google Patents

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Abstract

用于行星轮机构(7)的润滑系统，包括：太阳齿轮(9)，其布置成在第一轴(14)上、相对于该第一轴不可旋转，多个行星齿轮(11)，其由行星齿轮轴承(21)可旋转地支撑，以及行星齿轮架(12)，其布置在第二轴(15)上、相对于第二轴不可旋转。该润滑系统包括润滑通道(35)，其适配为将润滑剂从各轴(14，15)中的一个引导到行星齿轮轴承(21)。该润滑通道(35)包括第一通道部分(38)，其从入口(39)延伸通过行星齿轮架(12)到第一出口(40)。该第一通道部分(38)还包括第二出口开口(41)，其适配为将润滑剂引导到位于太阳齿轮(9)与行星齿轮(11)之间的接合区域(25)。该第二出口(41)位于与第一出口(40)相比距太阳齿轮(9)的旋转轴线(18)更短的径向距离处，并且在第一通道部分(38)中，限流器(60)布置在第一开口(40)和第二开口(41)之间。

Description

用于行星轮机构的润滑系统
技术领域
本发明涉及用于行星轮机构的润滑系统，包括润滑系统的动力系以及包括动力系的车辆。
背景技术
行星轮机构包括太阳齿轮、齿圈和由行星齿轮架支撑的多个行星齿轮。行星轮机构可以用在用于车辆的动力系中。太阳齿轮布置在输入轴上、相对于输入轴不可旋转，而该行星齿轮架布置在输出轴上、相对于输出轴不可旋转，该输出轴与输入轴同轴布置。该行星轮机构的部件可以通过润滑系统来润滑和冷却，该润滑系统经由各轴中的一个中的润滑槽将润滑剂供应到行星齿轮架中的润滑通道。在操作期间，借助行星齿轮架的旋转，润滑剂被径向向外迫使通过该润滑通道。润滑通道将润滑剂输送到太阳齿轮和行星齿轮轴承，其径向布置在太阳齿轮的外侧。在某些操作条件下，行星齿轮架的转速相对较低。在这些情况下，可能会存在以下风险：该速度不够高以至于不能一路径向向外提供足够的润滑剂到行星齿轮轴承，这可能会引起太阳齿轮获得太多润滑剂，而轴承获得太少润滑剂。在其他操作条件下，行星齿轮架的转速相对较高。在这些情况下，会以明显更大的力径向向外迫使润滑剂到行星齿轮轴承，这可能会引起太阳齿轮获得太少润滑剂，而轴承获得太多润滑剂。由于行星齿轮架的转速的变化，在润滑通道中可能出现泵效应，这可能引起太阳齿轮和行星齿轮轴承之间的预期润滑剂分布不平衡。因此，在润滑行星轮机构领域进行改进是被期望的。
发明内容
本发明的目的是解决并且至少减轻上述问题。另一目的是减小润滑通道中的泵效应。又一目的是在不同的操作条件下确保所需的润滑剂流到太阳齿轮和行星齿轮轴承。
根据本发明，提供了一种用于行星轮机构的润滑系统，该行星轮机构包括：太阳齿轮，其布置在第一轴上、相对于所述第一轴不可旋转，多个行星齿轮，其由行星齿轮轴承可旋转地支撑，以及行星齿轮架，其布置在第二轴上、相对于所述第二轴不可旋转。该润滑系统包括润滑通道，其适配为将润滑剂从各轴中的一个引导到行星齿轮轴承。该润滑通道包括第一通道部分，其从入口延伸通过行星齿轮架到第一出口。该第一通道部分包括第二出口，其具有中心轴线并适配为引导润滑剂通过具有第一横截面面积的第三通道部分到位于太阳齿轮和行星齿轮之间的第一接合区域。该第二出口位于与第一出口相比距太阳齿轮的旋转轴线更短的径向距离处。在第一通道部分中布置限流器。该限流器在第一通道部分的内表面和限流器之间界定(具有第三横截面面积的)间隙，并包括具有润滑入口端、润滑出口端和第二横截面面积的至少一个限制件。该润滑入口端从旋转轴线以第二径向距离布置，该第二径向距离与从旋转轴线到中心轴线的第一径向距离基本相同。该限流器的位置定义将从第一通道部分引导到轴承和第一接合区域的润滑剂的比例，以便引导润滑剂的预定部分离开第一通道部分通过第一出口，并且引导润滑剂的剩余部分通过第二出口。这可以确保在不同的操作条件下所需的平衡的润滑剂流动到第一接合区域和轴承，并且可以减小润滑通道中的泵效应。
根据本发明的可选方面，该润滑进入端布置在与中心轴线的第一径向距离相比更靠近旋转轴线的第二径向距离处。由此允许润滑剂以预定方式依赖于行星齿轮架的转速，这是因为可以选择轴向位置，使得在高转速下，与轴承相比供应相对更多的润滑剂到第一接合区域，以补偿与轴承中相比第一接合区域更大的损耗。另外，这可以确保在不同操作条件下所需的平衡的润滑剂流到第一接合区域和轴承，并且可以减小在润滑通道中的泵效应。根据一些实施方式，第二径向距离在第一径向距离的0.80-0.95倍的范围中。这可以改善在不同操作条件下到第一接合区域和轴承的润滑剂流动。
根据本发明的可选方面，第一横截面面积大于第二横截面面积。这可以改善在不同操作条件下到第一接合区域和轴承的润滑剂流动。根据一些实施方式，第一横截面面积是第二横截面面积的2.25倍。
根据本发明的可选方面，第三横截面面积大于第一横截面面积。这可以改善在不同操作条件下到第一接合区域和轴承的润滑剂流动。根据一些实施方式，第三横截面面积是第一横截面面积的2倍。
根据本发明的可选方面，限流器是瓶形的并包括：本体、颈部和中央纵向流动路径。该限制器布置在流动路径中。由此可以以相对简单的方式实现限流器。在一些实施方式中，间隙围绕颈部的外周边延伸。在润滑剂进入端布置在与中心轴线的第一径向距离相比更靠近旋转轴线的第二径向距离处的情况下，这可以改善到第一接合区域的润滑剂流动。
根据本发明的可选方面，限流器是适配为被插入到第一通道部分中的独立插入件。由于限流器是一个独立插入件，其形状和结构设计成可接收在现有的润滑剂通道中，因此不需要特殊的行星齿轮架以接收改进的润滑剂分布特征，相反，该插入件可以安装在已经存在的行星齿轮架中以改善其润滑剂分布特征。此外，该插入件可以容易地手动或自动地被插入到已经适合于这种限流器的润滑剂通道或从其移出。另一个优势是该插入件易于制造，并且可以大量制造以随后安装在任何行星齿轮架中。
根据本发明，还提供了一种动力系，其包括根据上述内容的润滑系统。
根据本发明，还提供了一种车辆，其包括根据上述内容的动力系。
应当理解，以上一般描述和以下详细描述都是示例性的，并且旨在提供对如要求保护的本发明的进一步解释。当研究所附权利要求书和以下详细描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显。
附图说明
现在将参考附图详细描述本发明，其中：
图1是具有行星轮机构的车辆的示意图。
图2是行星轮机构的示意性透视图。
图3是沿着图2的线A-A的行星轮机构的横截面图。
图4是图3所示的行星轮机构的局部放大图。
图5是图3所示的行星轮机构的局部放大图，示出了根据一个实施方式的限流器。
图6是图3所示的行星轮机构的局部放大图，示出了根据另一实施方式的限流器。
具体实施方式
现在将参考示出了一些示例性实施方式的附图来描述本发明。为了简洁和/或清楚起见，不必然详细描述已知的功能或构造。
图1示出了具有动力系2的车辆1，其中，内燃发动机3经由齿轮箱(未示出)连接到牵引轮4。在一些实施方式中，车辆1可以是混合动力车辆，其包括所述内燃发动机3和电机5，其适配为由至少一个电池6提供动力。动力系2包括至少一个行星轮机构7，其适配为控制例如动力系2的扭矩传递。该行星轮机构7可根据动力系2的实际设计而布置在动力系2中的不同位置处。
图2和图3示出了行星轮机构7，其包括：太阳齿轮9、齿圈10和多个行星齿轮11，其可旋转地安装在行星齿轮架12上并且适配为与太阳齿轮9和齿圈10互相啮合。此外，行星齿轮11适配为围绕太阳齿轮9的外周边旋转。太阳齿轮9布置在第一旋转轴14上、相对于第一旋转轴不可旋转，于第一旋转轴可以是输入轴，并且行星齿轮架12布置在第二旋转轴15上、相对于所述第二旋转轴不可旋转，第二旋转轴可以是输出轴。该第二轴15的一端延伸到在第一轴14的端部处的内部空间16中，并且由布置在该内部空间16中的轴承17支撑。第一轴14和第二轴15彼此同轴地布置，并且可绕共同旋转轴线18旋转。
行星齿轮架12包括轮毂20，其适配为支撑相应的行星齿轮11。每个行星齿轮11可旋转地布置在轮毂20上，并且借助于至少一个行星齿轮轴承21可旋转地支撑。此外，每个行星齿轮11包括行星齿轮齿22，其适配为与径向内部太阳齿轮9的太阳齿轮齿23和径向外部齿圈10的齿圈齿24接合。行星齿轮齿22和太阳齿轮齿23之间的接触区域限定第一接合区域25。行星齿轮齿22和齿圈齿24之间的接触区域限定第二接合区域26。
行星齿轮架12包括锁定部分28，其适配为接合锁定构件(未示出)。该锁定构件布置在第一轴14上、相对于所述第一轴不可旋转，并且相对于第一轴14在轴向上可移动地布置在第一操作条件和第二操作条件之间。在第一操作条件下，锁定构件接合锁定部分28，并且第一轴14的旋转运动经由行星齿轮架12传递到第二轴15。在该操作条件下，第二轴15和行星齿轮架12以与第一轴14和太阳齿轮9相同的转速旋转。在第二操作条件下，锁定构件与锁定部分28脱离接合，并且第一轴14的旋转运动经由太阳齿轮9、行星齿轮11、齿圈10和行星齿轮架12传递到第二轴15。在该操作条件下，齿圈10提供有扭矩，而第二轴15和行星齿轮架12可实现与第一轴14和太阳齿轮9相比更低的转速。在一些实施方式中，扭矩可由齿轮箱提供，其适配为控制扭矩。在一些实施方式中，当使用行星轮机构来实现混合动力操作时，齿圈10连接到适配为控制扭矩的电机中的转子。
行星轮机构7包括润滑系统30。该润滑系统30包括细长的轴向润滑槽31，其布置在第二轴15的中央部分中并连接到润滑剂泵(未示出)。在一些实施方式中，润滑槽31可布置在第一轴14中。此外，润滑系统30包括至少一个径向润滑槽32，其适配为引导来自轴向润滑槽31的润滑剂径向向外并从第二轴15引出，或者在合适的情况下从第一轴14引出，经由出口33和环形空间34到行星齿轮架12中的润滑通道35。润滑通道35适配为引导润滑剂从轴14、15中的一个到行星齿轮轴承21。该出口33和环形空间34布置在行星齿轮架12的径向内侧的位置中。
润滑通道35包括第一通道部分38，其延伸通过行星齿轮架12，并且在入口39和第一出口40之间具有基本上对应于行星齿轮架12的径向延伸的径向延伸，该入口布置在行星齿轮架12的内边缘，该出口布置在位于轮毂20的附近的行星齿轮架12的外边缘。此外，第一通道部分38具有第二出口41，其布置在沿第一通道部分38轴向的入口39和第一出口40之间的第一通道部分38的侧壁中，并且具有中心轴19(图5)。在一些实施方式中，润滑通道35布置在轴向润滑槽31与每个轮毂20(即每个行星齿轮11)之间。第一通道部分38可具有适合特定应用的任何横截面形状。在优选的实施方式中，横截面形状为圆形。
在操作中，行星齿轮架12的转速迫使润滑剂在第一通道部分38中径向向外。润滑剂通过第一通道部分38接收沿轴向的速度，从而确保润滑剂通过第一出口40和第二出口41离开行星齿轮架12。离开第一出口40的润滑剂基本上径向向外流动通过润滑通道35的第二通道部分43。第二通道部分43包括第一槽44，所述第一槽包括第一入口50和第一出口51，轮毂20的内部空间45和至少一个第二槽46，所述第二槽包括第二入口52和第二出口53。该第一槽44形成在轮毂20中并适配为引导润滑剂从第一通道部分38径向向外到内部空间45。该第二槽46形成在轮毂20中并适配为引导润滑剂从内部空间45到行星齿轮轴承21。借助于行星齿轮轴承21，行星齿轮11在轮毂20上以低摩擦旋转。通过润滑通道35分配的润滑剂有效地冷却和润滑行星齿轮轴承21。
参照图3、图4和图5，第二出口41适配为引导润滑剂通过具有第一横截面面积A1的第三通道部分48到第一接合区域25，所述第一接合区域在太阳齿轮9和行星齿轮11之间。该第二出口41的中心轴19位于与第一出口40相比距太阳齿轮9的旋转轴线18更短的第一径向距离R1处。离开第二出口41的润滑剂基本上垂直于第一通道部分38中的润滑剂流动，并且基本上沿行星齿轮架12的轴向通过第三通道部分48。该第三通道部分48包括第三槽54，所述第三槽包括第三入口55和第三出口56，其位于太阳齿轮9的边缘部分处。太阳齿轮9的边缘部分构成第一接合区域25，即，行星齿轮齿22和太阳齿轮齿23之间的接触区域。
第三通道部分48形成在行星齿轮架12中并适配为引导润滑剂从第一通道部分38朝向太阳齿轮齿23的端面58，或更准确地到各太阳齿轮齿23之间的空间中。此外，第三槽54具有第一横截面面积A1并且可以布置成具有中心轴19，其平行于共同旋转轴线18并且与旋转轴线18相距第一径向距离R1。如图3所示，当行星齿轮11旋转时，该旋转将润滑剂从第一接合区域25分配到第二接合区域26，即到行星齿轮齿22和齿圈齿24之间的接触区域。因此，由润滑通道35分配的润滑剂有效地冷却和润滑太阳齿轮齿23、行星轮齿22和齿圈齿24。
最佳如图4中所示，在一些实施方式中，太阳齿轮齿23可包括一区域，所述区域具有至少一个润滑引导表面57，该润滑引导表面适配为沿着太阳齿轮齿23引导来自第三通道部分48的润滑剂。该润滑引导表面57相对于太阳齿轮9的旋转轴线18形成小于90度的角度。在一些实施方式中，该角度可以小于45度。在优选实施方式中，该角度可以为40度。润滑引导表面57可以形成在每个太阳齿轮齿23的端部，并且适配为沿着齿23在齿的轴向上引导来自第三通道部分48的润滑剂。该润滑剂沿着引导表面57沿轴向接收速度，以确保润滑剂到达正确的位置处，并用于润滑和冷却第一接合区域25，并且通过行星齿轮11的旋转来润滑和冷却第二接合区域26(图3)。
参考图3，第一通道部分38适配为经由第一出口40将润滑剂供应到行星轮机构7的径向外部区域74，即轴承21，并且经由第二出口41将润滑剂供应到行星轮机构7的径向内部区域75，即第一接合区域25。在操作期间，借助于润滑剂泵和旋转的行星齿轮架12的转速，迫使润滑剂径向向外通过第一通道部分38。在某些操作条件下，行星齿轮架12的转速相对较低。在这些情况下，可能存在这样的风险，即速度不够高以至于不能一直径向向外提供足够的润滑剂到轴承21，这可能导致第一接合区域25获得太多润滑剂，而轴承21获得太少润滑剂。在其他操作条件下，行星齿轮架12的转速相对较高。在这些情况下，以显着较高的力径向向外迫使润滑剂到轴承21，这可能引起第一接合区域25获得太少润滑剂，而轴承21获得太多润滑剂。由于行星齿轮架12的转速的变化，在润滑通道35中可能出现泵效应，这可能导致第一接合区域25与轴承21之间的预期润滑剂分布不平衡。
为了解决或至少减轻该问题，可以在第一通道部分38中布置限流器60。该限流器60的轴向位置限定要从第一通道部分38引导到轴承21和第一接合区域25的润滑剂的比例，使得离开第一通道部分38的润滑剂的预定部分被引导通过第一出口40，并且润滑剂的剩余部分被引导通过第二出口41，基本上不依赖于行星齿轮架12的转速。在一些实施方式中，限流器60的轴向位置可以布置成使得润滑剂以预定的方式依赖于行星齿轮架的转速，例如，可以选择轴向位置使得在高转速下，与轴承21相比供应相对更多的润滑剂到第一接合区域25，以补偿与轴承21中相比第一接合区域更大的损耗。
限流器60可适配为被插入到第一通道部分38中，也因此，该第一通道部分38可适配为接收限流器60。该限流器60可以是适配为被插入到第一通道部分38中的独立插入件。限流器60可以手动或自动地，以适当方式，从已经适合这种限流器60的通道38中插入和移出。此外，限流器60可以由任何合适的材料制成，包括金属、塑料、复合材料或其他耐用材料。
如图5所示，限流器60可以是瓶形的并可包括本体61、颈部62和中央纵向流动路径66，其用作通向第一槽44的润滑剂入口通道。本体61、颈部62和流动路径66可具有适合特定应用的任何横截面形状。在优选实施方式中，该横截面形状为圆形。本体61包括具有外表面64的环形壁63。外表面64可包括至少一个外肩部65。第一通道部分38的内表面67可包括至少一个内肩部68，其布置在第一出口40和第二出口41之间的预定位置处。通过将内肩部68布置在预定位置处，限流器60被插入到第一通道部分38中，这可以通过推动限流器60，使得外肩部65与内部肩部68接触而容易地执行。此外，当肩部65、68彼此接触时，阻止限流器60在第一通道部分38内朝向行星齿轮架12的内边缘滑动。在一些实施方式中，限流器60可以通过压配合保持就位，并且本体61的宽度可以至少略微超过第一通道部分38的宽度，使得当限流器60被插入到第一通道部分38中时，它将保持就位，并且润滑剂的压力不会导致限流器60从第一通道部分38中推出。在一些实施方式中，限流器60可以由轮毂20保持就位，该轮毂布置成在第一通道部分38的嘴部上方延伸。
颈部62包括具有外表面71的环形壁70，该外表面与第一通道38的内表面67一起适配为界定间隙72的径向方向。间隙72围绕颈部62的外边缘延伸，并且朝向行星齿轮架12的径向内边缘开放，并且由本体61的底表面朝向行星齿轮架12的径向外边缘封闭。间隙72的轴向范围可以由颈部62的长度确定。此外，间隙72具有第三横截面面积A3。
流动路径66包括至少一个限制件79。该限制件79具有润滑进入端77，润滑排出端78和第二横截面面积A2，其小于其余流动路径66的横截面面积。限制件79可以以任何合适的方式形成，诸如通过流动路径66的向内逐渐变细部分。在一些实施方式中，可以在流动路径66中安装至少一个限制器插件(未示出)以减小流动路径66的横截面面积而构成限制件79。在一些实施方式中，限制件79的至少一部分可以在其轴向方向上延伸通过颈部62。在其他实施方式中，流动路径66的整个长度可以被成形为限制件。
此外，如图5和图6所示，限制件79可以布置有润滑进入端77，其与旋转轴线18相距第二径向距离R2。在一些实施方式中，如图5所示，润滑进入端77可以以与旋转轴线18相距第二径向距离R2布置，所述第二径向距离与从旋转轴线18到中心轴19的第一径向距离R1基本相同，即R1＝R2。在其他实施方式中，如图6所示，润滑进入端77可以布置在与中心轴19的第一径向距离R1相比更靠近旋转轴线18的第二径向距离R2处，即R1＞R2。在一些实施方式中，第二径向距离R2可以在第一径向距离R1的0.80-0.95倍的范围中。
在操作过程中，行星齿轮架12的旋转运动迫使润滑剂在第一通道部分38中径向向外。该润滑流通过第一通道部分38接收沿轴向的速度，确保润滑剂流离开行星齿轮架12通过第三通道部分48和限制件79。该限流器60的轴向位置、第一横截面面积A1的大小、第二横截面面积A2的大小和第三横截面面积A3的大小可对润滑系统中的润滑剂的流动产生影响。在一些实施方式中，第一横截面面积A1可以大于第二横截面面积，即A1>A2。在可替代实施方式中，A1＝2.25A2。此外，在一些实施方式中，第三横截面面积A3可以大于第一横截面面积A1，即，A3＞A1。在可替代实施方式中，A3＞2A1。此外，在一些实施方式中，一方面第三通道部分48的长度和第一横截面面积A1的大小，另一方面限制件79的长度和第二横截面面积A2的大小可以被选择，使得第三通道部分48中的压降可以是限制件79中的压降的1/3。
本发明不限于上述实施方式，而是涉及并包括在所附独立权利要求的保护范围内的所有实施方式。车辆1例如可以是卡车、公共汽车、乘用车、任何商用车辆或任何建筑车辆等。
如本文所用，术语“包括”及其各种形式不排除其他特征、元件、步骤、部件、功能或其组合。此外，不定冠词一不排除多个。

Claims (11)

1.一种用于行星轮机构(7)的润滑系统，该行星轮机构包括：太阳齿轮(9)，其布置在第一轴(14)上、与第一轴之间不可相对旋转，多个行星齿轮(11)，其由行星齿轮轴承(21)可旋转地支撑，以及行星齿轮架(12)，其布置在第二轴(15)上、与第二轴之间不可相对旋转，其中，润滑系统包括润滑通道(35)，其适配为将润滑剂从各轴(14、15)中的一个引导到行星齿轮轴承(21)，该润滑通道(35)包括第一通道部分(38)，其从入口(39)延伸通过行星齿轮架(12)到第一出口(40)，该第一通道部分(38)包括第二出口(41)，其具有中心轴线(19)并适配为引导润滑剂通过具有第一横截面面积(A1)的第三通道部分(48)到位于太阳齿轮(9)和行星齿轮(11)之间的第一接合区域(25)，其中，该第二出口(41)位于与第一出口(40)相比距太阳齿轮(9)的旋转轴线(18)更短的第一径向距离(R1)处，其特征在于，限流器(60)布置在第一通道部分(38)中，该限流器(60)在第一通道部分(38)的内表面(67)和限流器(60)之间界定具有第三横截面面积(A3)的间隙(72)，该限流器(60)包括：具有润滑入口端(77)、润滑出口端(78)和第二横截面面积(A2)的至少一个限制件(79)，该润滑入口端(77)布置在距旋转轴线(18)的第二径向距离(R2)处，该第二径向距离与距旋转轴线(18)到中心轴线(19)的第一径向距离(R1)基本相同，或者布置在与中心轴线(19)的第一径向距离(R1)相比更靠近旋转轴线(18)的第二径向距离(R2)处。
2.根据权利要求1所述的润滑系统，其特征在于，第二径向距离(R2)在第一径向距离(R1)的0.80-0.95倍的范围中。
3.根据权利要求1所述的润滑系统，其特征在于，第一横截面面积(A1)大于第二横截面面积(A2)。
4.根据权利要求3所述的润滑系统，其特征在于，Al＝2.25A2。
5.根据权利要求1所述的润滑系统，其特征在于，第三横截面面积(A3)大于第一横截面面积(A1)。
6.根据权利要求5所述的润滑系统，其特征在于，A3＞2A1。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的润滑系统，其特征在于，限流器(60)是瓶形的，并且包括：本体(61)、颈部(62)和中央纵向流动路径(66)，并且限制件(79)布置在流动路径(66)中。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的润滑系统，其特征在于，间隙(72)围绕颈部(62)的外周边延伸。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的润滑系统，其特征在于，该限流器(60)为独立插入件，其适配为被插入到第一通道部分(38)中。
10.一种动力系(2)，包括：根据权利要求1-9中任一项所述的润滑系统。
11.一种车辆，包括：根据权利要求10所述的动力系(2)。
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