Смазочное устройство, коробка передач и способ смазывания коробки передач
Изобретение относится к устройству смазки для коробки передач. Устройство (60) смазки содержит первичный вал (14, 16), промежуточный вал (30) и ряд зубчатых колес (20, 22, 24, 26, 28) на первичном валу (14, 16). Зубчатые колеса (20, 22, 24, 26, 28) находятся в постоянном зацеплении (A, B, C, D, E) с соответствующим рядом зубчатых колес (32, 34, 36, 38, 40) на промежуточном валу (30). Устройство для смазки также содержит множество сопел (66) для местной подачи масла к взаимно зацепляющимся парам зубчатых колес, множество управляемых клапанов (64), установленных в каждом сопле (66), блок (70, 80, 90) управления для управления клапанами (64). Причем блок (70, 80, 90) управления выполнен с возможностью регулирования подачи масла по отдельности к нагруженным парам зубчатых колес в соответствии с величиной передаваемого ими крутящего момента. Достигается уменьшение потерь мощности, затрачиваемых на систему смазки. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к устройству смазки для коробки передач, содержащему множество сопел для местной подачи масла посредством масляного насоса из источника масла к взаимно зацепляющимся парам зубчатых колес в коробке передач. Изобретение также относится к коробке передач с таким устройством смазки и способу смазывания коробки передач во время работы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Коробки передач, например для автомобилей, обычно заполнены маслом до уровня, который гарантирует достаточную смазку и охлаждение нагруженных зубчатых колес. Когда масло служит причиной сопротивления вращению зубчатых колес, результатом является потери мощности. Поэтому существует потребность уменьшать эти потери мощности посредством снижения уровня масла, не ухудшая этим подачу масла к зубчатым колесам.
Коробка передач с устройством, имеющим тип, указанный во введении, известна из US-A-5099715. Это устройство может сокращать потери мощности посредством снижения уровня масла в коробке передач и накачивания масла по месту в области в коробке передач, которые должны быть смазаны, через множество сопел. Часть восстановленных потерь мощности, тем не менее, неизбежно теряется на необходимую мощность накачки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения, следовательно, заключается в том, чтобы далее совершенствовать известный уровень техники, сокращая мощность накачки, требуемую для местной подачи масла через сопла.
Согласно варианту исполнения изобретения устройство смазки имеет управляемый клапан, обеспеченный для каждого сопла, чтобы во время работы регулировать подачу масла по отдельности к парам зубчатых колес в соответствии с нагрузкой на них.
Общая потребность в мощности для масляного насоса может таким образом быть сокращена посредством уменьшения потока масла к парам зубчатых колес, которые в это время не подвергаются или подвергаются незначительной нагрузке, по сравнению с известным уровнем техники, в котором потоки масла сопел не являются взаимно регулируемыми.
Согласно варианту осуществления изобретения блок управления выполнен с возможностью управления клапанами во время переключения передач в коробке передач в соответствии с нагрузкой.
В другом варианте осуществления блоком управления является электронный блок управления.
В дополнительном варианте осуществления блоком управления является механический блок управления.
По способу согласно изобретению смазывания коробки передач во время работы, в силу чего масло подается по месту к взаимно зацепляющимся парам зубчатых колес в коробке передач, предлагается, чтобы подача масла регулировалась по отдельности к парам зубчатых колес в соответствии с нагрузкой на них.
Нагруженные пары зубчатых колес могут быть установлены посредством обнаружения положения зубчатой передачи в коробке передач. Зависимость между положением зубчатой передачи, обнаруженной датчиком, и соответствующими нагруженными парами зубчатых колес может быть помещена в программу компьютера, который управляет коробкой передач и индивидуальной регулировкой подачи масла. Компьютер может также, в пределах объема изобретения, быть приспособлен к регулировке подачи масла к нагруженным парам зубчатых колес в соответствии со степенью нагрузки на них или передаваемым крутящим моментом. Это также можно применить в варианте осуществления с механическим блоком управления. Крутящий момент может быть обнаружен различными типами датчика, находящегося в коробке передач или связанного с другими компонентами силовой передачи, в которые установлена коробка передач.
В частности, несмотря на это, клапаны могут регулироваться так, что подача масла обеспечивается только к парам зубчатых колес, которые в это время нагружены приводным зацеплением, т.е. паре зубчатых колес, которые являются фактически передающими крутящий момент в коробке передач.
Регулировка может быть выполнена электронным блоком управления подачи масла, в этом случае электронный блок управления переключит клапаны, которые доставляют подачу масла к нагруженным парам зубчатых колес.
Регулировка в качестве варианта может быть выполнена посредством выставления положения зубчатой передачи в коробке передач. Выставление положения зубчатой передачи влечет за собой механическое переключение клапанов, которые доставляют подачу масла к нагруженным парам зубчатых колес.
Другие признаки и преимущества изобретения указаны формулой изобретения и описанием ниже примеров вариантов осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет частично в разрезе, с вырезанными участками, схематично проиллюстрированную коробку передач, снабженную устройством смазки согласно изобретению;
фиг.2 - вид в разрезе по линии 2-2 на фиг.1;
фиг.3А, В схематично представляют два разных состояния части коробки передач с альтернативным устройством смазки согласно изобретению; и
фиг.4 представляет более подробно часть механического блока управления согласно изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Схематический вид на фиг.1 изображает часть коробки 10 передач транспортного средства. Коробка 10 передач имеет картер 12 коробки передач, который поддерживает первичный вал 14, 16 и промежуточный вал 30. Ряд зубчатых колес 20, 22, 24, 26 и 28 на первичном валу 14, 16 находятся в постоянном зацеплении A, B, C, D, E с соответствующим рядом зубчатых колес 32, 34, 36, 38 и 40 соответственно на промежуточном валу 30. Выходной участок 16 вала первичного вала 14, 16 присоединен зацепляемым и расцепляемым образом, не показанным подробно, к входному участку 14 вала посредством соединительного устройства механизма 18 переключения передач. Механизм 18 переключения передач может также традиционным образом выборочно зацеплять/расцеплять зубчатые колеса 20, 22, 24, 26, 28 с/от первичного вала 14, 16, чтобы выполнять переключение передач в коробке 10 передач. В схематическом примере по фиг.1 коробка 10 передач имеет четыре ступени зубчатой передачи помимо ступени, в которой промежуточный вал не действует, притом участки 14, 16 вала не соединены вместе, и ни одно из зубчатых колес 20-28 не находится в зацеплении с участками 14, 16 вала. На каждой из этих четырех ступеней зубчатой передачи всегда существуют две пары зубчатых колес в нагруженном взаимном зацеплении, т.е. сочетания A+B или A+C или A+D или A+E. Коробка передач в пределах объема изобретения может быть сконфигурирована различными (не изображенными) путями, например, она может обычно также иметь зубчатую передачу заднего хода, к которой изобретение может быть применено подобным образом.
Согласно изобретению коробка 10 передач имеет устройство 60 смазки, чтобы выборочно подавать масло к различным взаимно зацепляющимся парам зубчатых колес в соответствии с изменяющейся нагрузкой на эти пары зубчатых колес. В вариантах осуществления, описанных ниже, масло подается только к зубчатым колесам, которые в это время нагружены, в то время как к другим парам зубчатых колес не подается никакого масла. Изобретение может, тем не менее, быть изменено различными путями в пределах объема формулы изобретения, изложенной ниже. Например, всегда возможно, чтобы ненагруженные пары зубчатых колес, т.е. пары зубчатых колес, которые нагружены фактически только трением холостого хода, получали также минимальную или небольшую подачу масла. Это применяется, например, в случае полностью или отчасти разработанного "сухого поддона картера", где уровень масла 56 в масляном поддоне 54 коробки 10 передач не достает совсем или достает лишь отчасти до зубчатых колес или одного или больше зубчатого колеса. Также возможно, в особенности в варианте осуществления, описанном ниже, с электронным блоком 70 управления (фиг.1) изменять подачу масла в соответствии с передаваемым через нагруженные пары зубчатых колес крутящим моментом путем изменения степени открытия клапанов 64, описанных ниже. Передаваемый крутящий момент может быть обнаружен различными датчиками, такими как не изображенные датчики мощности на валах в коробке передач или других компонентах трансмиссии транспортного средства.
Устройство 60 смазки снабжается маслом из масляного насоса 50, который всасывает масло из масляного поддона 54 коробки 10 передач через всасывающую линию 52. Масляный насос 50, который может традиционным образом приводиться, например, промежуточным валом 30, может не изображенным известным образом также быть выполнен с возможностью снабжения механизма 18 переключения передач и внутренних подшипников зубчатых колес 20-28 маслом.
Устройство 60 смазки имеет питающую линию 62, присоединенную к стороне нагнетания насоса 50 и простирающуюся мимо всех пар зубчатых колес, которые должны быть снабжены маслом.
Как более подробно показано на фиг.2, клапан 64, например электромагнитного типа, предусмотрен в области каждой пары зубчатых колес между линией 62 и распыляющим соплом 66. Клапан 64 может открывать и закрывать подачу масла к соответствующему соплу 66, которое может само по месту распылять масло к или вблизи соответствующего зацепления шестерен A-E. Как указано на фиг.2, сопло 66 может, например, распылять масло к зубцам, в этом случае, зубчатого колеса 28, которое вскоре пойдет в нагруженное зацепление E шестерен.
В примере варианта осуществления на фиг.1 и 2 каждый клапан 64 управляется посредством сигнальных линий 68 из электронного блока 70 управления. Блок 70 управления находится в связи через сигнальную линию 72 с сигнальным передатчиком 74, который может быть частью компьютера 76 транспортного средства у транспортного средства, в котором установлена коробка 10 передач. Сигнальный передатчик 74 непрерывно принимает информацию от компьютера 76 транспортного средства, который обнаруживает текущее положение зубчатой передачи посредством сигнальной линии 79 от одного или более датчиков 78 положения в механизме 18 переключения передач. Компьютер 78 идентифицирует посредством программы зацепление шестерен, которое в это время нагружено в этом положении зубчатой передачи, и, вследствие этого, нуждается в том, чтобы быть снабженным маслом. Если, например, зацепление А+Е шестерен нагружено и нуждается в подаче масла, блок 70 управления будет гарантировать, что соответствующая пара сигнальных линий 68 примет сигналы открыть соответствующую пару клапанов 64, тогда как другие клапаны не получат сигнала и поэтому останутся закрытыми.
Как упомянуто выше и указано на фиг.1, не нужно, чтобы уровень масла в масляном поддоне 54 был таким высоким, чтобы приходить в соприкосновение с зубчатыми колесами на промежуточном валу 30. В пределах объема изобретения, однако, уровень масла может быть достаточно высок, чтобы, по меньшей мере, отчасти соприкасаться с одним или более из зубчатых колес на промежуточном валу 30, причем зубчатые колеса могут затем не снабжаться или снабжаться небольшим количеством масла из устройства 60 смазки.
На фиг.3А и В изображена схематично часть коробки 10 передач, снабженной альтернативным механическим устройством смазки согласно изобретению. Блок 80 управления для клапанов 64 в этом случае подсоединен к механизму 18 переключения передач, и нижеследующее является примером того, как он действует во время работы по переключению передач.
Со ссылкой на схематический вид на фиг.3А механизм 18 переключения передач приводится в действие, например, рычагом 82 зубчатой передачи посредством тяги 84 и рычага 86 переключения передач, который посредством вилки 88 включения передач сдвигает муфту 86 включения из положения на фиг.3А к положению на фиг.3В. Эта смена в коробке 10 передач означает, что крутящий момент от промежуточного вала 30 к участку 16 первичного вала переносится от левой пары зубчатых колес к правой паре зубчатых колес на фиг.3А и В. Блок 80 управления, который механически соединен с каждым клапаном 64 (на фиг.3А и В изображены только два), переключает одновременно каждый клапан 64 так, что подача масла переключается к соответствующему соплу 66, которое распределяет поток масла к паре зубчатых колес, которая затем нагружается крутящим моментом.
Не изображенным образом другие рычаги переключения передач в коробке 10 передач могут аналогичным образом быть соединены с блоком 80 управления, который переключает другие клапаны, чтобы снабжать маслом другие нагруженные зубчатые колеса, когда соответствующие вилки включения передач сдвигают другие муфты включения к другим положениям зубчатой передачи в коробке передач, так что все зацепления шестерен снабжаются маслом, когда они нагружены.
На фиг.4 показан принцип, как может быть сконструирована часть блока 90 управления. Питающая линия 62 может, как ранее рассматривалось, иметь тип "общего нагнетательного трубопровода", но в этом случае с подвижными клапанами 64, 64' цифрового "включено/выключено" типа. Сопла 66 могут, где надлежит, быть снабжены взаимно отличными величинами поперечного сечения потока и углами растворения, чтобы в соответствии с потребностью, обеспечивать соответствующие различные величины потока масла на соответствующих различных расстояниях от зубчатых колес. Как проиллюстрировано на фиг.4, толкающие и тяговые штанги 92 и 94 блока 90 управления могут переключать либо отдельный клапан 64, либо пару клапанов 64', 64', соединенных вместе тягой 96. Не изображенным образом эти клапаны 64, 64' могут по очереди переключаться другими исполнительными механизмами, например электромагнитными, гидравлическими или пневматическими, посредством электронного блока управления, такого как блок 70 управления, изображенный на фиг.1.
В вышеприведенных примерах вариантов осуществления отдельный клапан 64 предусмотрен для каждого сопла 66, но также возможно, чтобы клапан, связанный с каждым соплом, был единственным общим клапаном или небольшим количеством общих клапанов для всех соответствующих сопел (не изображено).
Описание, изложенное выше, предназначено главным образом способствовать пониманию, и из него не должно быть сделано никаких выводов об ограничениях изобретения. Модификации, которые будут очевидны специалисту в данной области техники при внимательном прочтении описания, могут быть осуществлены, не отклоняясь от идеи изобретения или объема формулы изобретения, изложенной ниже.
1. Устройство (60) смазки для коробки (10) передач, содержащей первичный вал (14, 16), промежуточный вал (30) и ряд зубчатых колес (20, 22, 24, 26, 28) на первичном валу (14, 16), находящихся в постоянном зацеплении (A, B, C, D, E) с соответствующим рядом зубчатых колес (32, 34, 36, 38, 40) на промежуточном валу (30), причем устройство для смазки содержит множество сопел (66) для местной подачи масла посредством масляного насоса (50) из источника (54) масла к взаимно зацепляющимся парам зубчатых колес в коробке передач, множество управляемых клапанов (64), установленных в каждом сопле (66), блок (70, 80, 90) управления для управления клапанами (64) при переключении передач в коробке передач (10), отличающееся тем, что блок (70, 80, 90) управления выполнен с возможностью регулирования подачи масла по отдельности к нагруженным парам зубчатых колес в соответствии с величиной передаваемого ими крутящего момента.
2. Устройство смазки по п.1, отличающееся тем, что упомянутый блок управления содержит электронный блок (70) управления.
3. Устройство смазки по п.1 или 2, отличающееся тем, что упомянутый блок управления содержит механический блок (80, 90) управления.
4. Коробка (10) передач, имеющая устройство смазки, отличающаяся тем, что устройство смазки является устройством (60) смазки по любому из пп.1-3.
5. Способ смазывания коробки передач при работе коробки передач, содержащей первичный вал (14, 16), промежуточный вал (30) и ряд зубчатых колес (20, 22, 24, 26, 28) на первичном валу (14, 16), находящихся в постоянном зацеплении (A, B, C, D, E) с соответствующим рядом зубчатых колес (32, 34, 36, 38, 40) на промежуточном валу (30), причем способ содержит местную подачу масла через множество сопел (66) посредством масляного насоса (50) из источника (54) масла к взаимно зацепляющимся парам зубчатых колес в коробке передач, отличающийся тем, что по отдельности регулируют подачу масла таким образом, что только пары зубчатых колес, которые в это время нагружены приводным зацеплением, получают подачу масла в соответствии с величиной передаваемого ими крутящего момента.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что нагруженные пары зубчатых колес идентифицируют посредством определения положения зубчатой передачи в коробке передач.
7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что подачу масла регулируют с помощью электронного блока управления.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что выполняют регулировку путем выставления положения зубчатой передачи в коробке передач.
