專利名稱：用于控制齒輪單元的潤滑的方法以及齒輪單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于利用一個或更多個位于潤滑油通道中的可控閥來控制潤滑流體在齒輪中的循環的方法。
背景技術：
在本說明書中，我們使用術語大齒輪來指代有齒的、旋轉機件。兩個或更多個嚙合的大齒輪構成一齒輪級。同樣地，在本說明書中術語齒輪指代具有第一軸和第二軸的機械系統，在第一軸與第二軸之間，一個或更多個齒輪級提供在旋轉軸的方向上的速度和扭矩變換和/或變化。齒輪單元包括固有的齒輪并且可包括輔助增強系統，諸如檢測儀器、控制和潤滑裝置。齒輪的不同部件的充分潤滑對于齒輪的固有的功能和壽命是非常重要的。除了潤滑效果之外，通常是流體和常用油的潤滑介質還用于在運行期間降低齒輪的溫度。然而，由于齒輪單元的復雜性和對齒輪單元的不同應用日益增加，所以已知的用于齒輪系統的潤滑的解決方案不總是足以實現對齒輪系統的所有部件的所需等級的潤滑和/或冷卻。在用于齒輪潤滑的已知的潤滑解決方案中的主要問題之一是除了增加總的潤滑流體流量之外，沒有辦法來應對齒輪單元內的局部高溫。然而，總的潤滑流體流量總有上限，如果試圖通過增加總流量來降低局部高溫，則上限能夠容易地達到。局部高溫也導致潤滑流體的粘度方面的變化，粘度方面的改變導致流體分布的偏差。公開文件DE 199 12 328A1公開了一種用于控制機動車中的油的裝置，在該裝置中，潤滑油向不同齒輪對的引導能夠至少部分地基于測量的潤滑油的溫度進行。
發明內容
在本發明中，引向齒輪單元的不同部件的潤滑流體的比例基于來自處于齒輪單元的不同部件處的潤滑流體的溫度測量值來控制。這樣，不同部件或齒輪系統能夠利用不同量的潤滑流體進行冷卻。在根據本發明的方法中，在齒輪單元的至少兩個位置中測量在齒輪單元的潤滑通道中循環的潤滑流體的溫度，并將較大比例的潤滑流體引向所述至少兩個位置中的較暖的位置，對應地將較小比例的潤滑流體引向所述至少兩個位置中的較冷的位置。所述潤滑流體的引導比例能夠有利地至少部分地通過至少一個閥和/或通過潤滑流體泵的轉速來控制。根據本發明的齒輪單元包括第一軸和第二軸，用于連接到外部機械系統，；至少一個齒輪級，在第一與第二軸之間；通道，用于引導潤滑流體流過所述至少一個齒輪級和齒輪單元的軸承；
兩個或更多個溫度傳感器，用于測量來自齒輪單元的至少兩個位置的潤滑流體的溫度并提供至少兩個代表所述溫度的溫度信號；所述通道包括至少一個可控閥，用于改變潤滑流體在該通道的分支之間的流量分布，并且該齒輪單元包括控制器，用于基于該至少兩個溫度信號來控制所述至少一個可控閥以便增加流向齒輪單元的所述至少兩個位置中的較暖的位置的潤滑流體的比例并對應地減少流向齒輪單元的所述至少兩個位置中的較冷的位置的潤滑流體的比例。本發明中使用的潤滑流體有利地為潤滑油。利用根據本發明的解決方案，通過增加的潤滑流體流量改善潤滑以及更好的除熱能夠在齒輪單元內局部地實現。在權利要求1的特征部分中更精確地公開了以根據本發明的方法為特征的特征，且在權利要求4的特征部分中更精確地公開了以根據本發明的齒輪單元為特征的特征。其他有利特征在從屬權利要求中公開。
本發明的示例性實施例及其優點在下文中以示例的形式并參照附圖進行了更詳細地說明，其中圖1示出了根據本發明的齒輪單元的示意性剖視圖，以及圖2示出了根據本發明的可替換實施例的齒輪單元的示意性剖視圖。
具體實施例方式圖1示出了根據本發明的有利的示例性實施例的齒輪單元的示意性剖視圖。圖1中公開的齒輪單元是包括兩個行星齒輪級的行星齒輪單元。第一行星齒輪級包括行星輪架101、齒圈102、行星輪103和太陽齒輪軸104。第二行星齒輪級包括行星輪架105、齒圈106、行星輪107和太陽齒輪軸108。第一行星齒輪級的行星輪架101構成了被布置成從適當的原動機接收機械動力的機械接口結構的一部分。因此，第一行星齒輪級的行星輪架101通過該原動機旋轉。齒圈102是固定的。第一行星齒輪級的太陽齒輪軸104連接到第二行星齒輪級的行星輪架105。因此，第二行星齒輪級的行星輪架105通過第一行星齒輪級的太陽齒輪軸104旋轉。齒圈106是固定的。第二行星齒輪級的太陽齒輪軸108例如可連接到發電機的轉子。在圖1中示出的齒輪單元中，第二行星齒輪級的太陽齒輪軸108浮動支撐第二行星齒輪級的行星輪107。第一行星齒輪級的太陽齒輪軸104浮動支撐第一行星齒輪級的行星輪103和第二行星齒輪級的行星輪架105。然而，也可能的是太陽齒輪軸中的一個或兩個是軸裝的。在圖1的實施例中，固定齒圈102形成第一齒輪級的框架的一部分，而固定齒圈106形成第二齒輪級的框架的一部分。應當注意的是在本發明的范圍內，固定齒圈102和106能封裝在齒輪級的框架內，或者這些齒圈能是可旋轉齒圈，由此它們必須通過框架封裝。因此，在圖1的實施例中，齒輪單元除齒圈102和106之外還包括框架部111、112和113的框架可例如以單個鑄件的方式制造成單個整體。這種用于齒輪單元的單框架件增強了框架的結構強度，并允許力從齒輪單元內向單元的框架以及從該單元的框架向適當的外部機械緊固結構的更好傳遞。圖1的齒輪單元還具有用于潤滑軸承109、110和齒輪級的齒輪的潤滑系統。在圖1的實施例中，該潤滑系統包括潤滑流體罐，在此情形中該潤滑流體罐是潤滑油罐121 ；潤滑泵122 ;用于將潤滑油供給到齒輪單元中的潤滑通道123至126 ;用于控制供給到齒輪單元的潤滑油的量的可控閥127至130 ;用于將潤滑油從齒輪單元排出的潤滑油通道131、132 ;潤滑油冷卻元件123 ;和潤滑油過濾器元件134。該齒輪單元的潤滑系統還可包括其他部件和元件，諸如潤滑油預熱元件。該齒輪單元還包括溫度傳感器A至D。溫度傳感器A測量軸承109的溫度；溫度傳感器B測量軸承110的溫度；溫度傳感器C測量用于對第二齒輪級潤滑的潤滑油的溫度；而溫度傳感器D測量用于對第一齒輪級潤滑的潤滑油的溫度。所使用的溫度傳感器例如可以是熱電偶PtlOOs、PtlOOOs或溫度換能器?？煽亻y127至130基于來自溫度傳感器A至D的溫度測量數據進行控制，從而增加或減少通過可控閥127至130的潤滑油的體積。這樣，較大部分的潤滑油能夠供給到具有較高溫度的齒輪級和/或軸承，而較小部分的潤滑油能夠供給到具有較低溫度的齒輪級和/或軸承?？煽亻y127至130的控制可有利地通過自動控制系統執行。圖2的齒輪單元也是行星齒輪單元，其中潤滑系統的控制根據本發明的另一實施例形成。在圖2的解決方案中，引向齒輪單元的不同部件的潤滑油的比例的控制利用兩個獨立的開/關型閥的閥組來實現，所述閥組的閥僅具有兩個可能的位置打開和關閉。油泵201將潤滑油經由潤滑通道213供給到第一閥組207至209和第二閥組210至212。由閥207至209構成的第一閥組控制經由潤滑通道203和204引向控制單元的第一和第二齒輪級的潤滑油的比例。由閥210至212構成的第二閥組控制經由潤滑通道206和205引向齒輪單元的軸承109和110的潤滑油的比例。在圖2的實施例中，閥207至212中的任一個的關閉都影響整個潤滑系統。例如，閥207的關閉增加通道213、203中的壓力差，這導致流過潤滑通道205和206中的潤滑流體的增加。開/關型閥207至209和210至212基于來自溫度傳感器A至D的溫度測量數據關閉和打開。來自溫度傳感器A和B的溫度數據用于通過打開和關閉第一閥組的閥207至209來將較大部分的潤滑油引向具有較高溫度的軸承。類似地，來自溫度傳感器C和D的溫度數據用于通過打開和關閉第二閥組的閥210至212來將較大部分的潤滑油引向具有較高溫度的齒輪級?；跍y量的溫度數據對開/關型閥207至209和210至212的控制可有利地通過自動控制系統來執行。在圖2的潤滑系統中，潤滑油泵201包括電動機，并且該油泵裝配有頻率控制器202，該頻率控制器實現對油泵的轉速的控制。這樣，潤滑系統內的油壓能夠改變。在本發明的實施例中，引向齒輪單元的不同部件的潤滑油的比例的控制還能通過將可控轉速的油泵與潤滑通道內的阻流裝置的結合來實現。這些特征也可并入圖1和圖2中示出的實施例中。盡管在圖中將本發明描述為應用于行星齒輪單元，但是要注意的是本發明能夠在使用循環潤滑的任何類型的齒輪單元中使用。這些類型的齒輪單元例如包括但不限于不同類型的行星齒輪單元和不同類型的傘齒輪單元。
權利要求
1.一種用于控制齒輪單元的潤滑的方法，在所述方法中，測量在齒輪單元的潤滑通道中循環的潤滑流體的溫度，其特征在于，在所述齒輪單元的至少兩個位置中測量潤滑流體的溫度，并且將較大比例的所述潤滑流體引向所述至少兩個位置中的較暖的位置，且對應地將較小比例的所述潤滑流體引向所述至少兩個位置中的較冷的位置。
2.根據權利要求1所述的方法，其中引向不同位置的所述潤滑流體的比例至少部分地通過至少一個閥來控制。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中引向不同位置的所述潤滑流體的比例至少部分地通過潤滑流體泵的轉速來控制。
4.一種齒輪單元，包括 第一軸和第二軸，用于連接到外部機械系統， 所述第一軸和第二軸之間的至少一個齒輪級， 通道，用于引導潤滑流體流過所述齒輪單元的所述至少一個齒輪級和軸承， 兩個或更多個溫度傳感器，用于測量來自所述齒輪單元的至少兩個位置的所述潤滑流體的溫度并提供代表所述溫度的至少兩個溫度信號， 其特征在于，所述通道包括至少一個可控閥，所述至少一個可控閥用于改變所述潤滑流體在所述通道的分支之間的流量分布，并且所述齒輪單元包括控制器，所述控制器用于基于所述至少兩個溫度信號來控制所述至少一個可控閥，以便增加流向所述齒輪的所述至少兩個位置中的較暖的位置的所述潤滑流體的比例并對應地減少流向所述齒輪單元的所述至少兩個位置中的較冷的位置的所述潤滑流體的比例。
5.根據權利要求4所述的齒輪單元，其中所述至少一個可控閥是數字閥，所述數字閥具有兩個可能的位置打開位置和關閉位置。
6.根據權利要求4所述的齒輪單元，其中所述至少一個可控閥包括兩個或更多個并聯的數字閥，所述數字閥中的每一個數字閥具有兩個可能的位置打開位置和關閉位置。
7.根據權利要求4至6中的任一項所述的齒輪單元，其中所述至少一個可控閥中的每一個可控閥是電動可控閥。
8.根據權利要求4所述的齒輪單元，其中所述齒輪單元包括潤滑流體泵，用于使所述潤滑流體在所述通道中流動，并且所述控制器被布置成至少部分地基于所述至少一個可控閥的位置來控制所述潤滑流體泵的轉速。
全文摘要
一種用于控制齒輪單元的潤滑的方法，在該方法中，對在齒輪單元的潤滑通道中循環的潤滑流體的溫度進行測量，其中在該齒輪單元的至少兩個位置中測量潤滑流體的溫度，并將較大比例的潤滑流體引向所述至少兩個位置中的較暖的位置，并對應地將較小比例的潤滑流體引向所述至少兩個位置中的較冷的位置。本發明還涉及此齒輪單元。
文檔編號F16H57/04GK103062379SQ20121044918
公開日2013年4月24日 申請日期2012年9月21日 優先權日2011年9月22日
發明者亞爾諾·胡伊科, 米科·科波寧, 薩米·馬里斯瑪, 卡里·烏西塔洛 申請人:美聞達傳動設備有限公司