变速箱润滑方法与流程

1.本发明涉及传动系统变速箱技术领域，具体涉及一种变速箱润滑方法。


背景技术：

2.提高整车的动力性和经济性，需要提高传动系统的传动效率。对于变速箱润滑系统，在满足变速箱总成寿命需求的前提下，常规的做法是通过减少加油量降低油面高度从而减少齿轮的搅油损耗、降低润滑油的黏度减少摩擦阻力来提升传动效率。
3.商用车重负荷手动变速箱润滑油的黏度范围一般在9
‑
24cst之间，标准黏度规格主要有75w/80、75w/85、75w/90、85w/90等。在满足齿轮承载能力情况下，降低润滑油黏度可以提高传动效率，但重载及苛刻工况下，如果润滑油黏度选择过低，油膜厚度过薄可能会导致变速箱齿轮出现磨损，降低润滑油的黏度减少摩擦阻力来提升传动效率对效率的提升有限。
4.对于传统立式安装的变速箱总成，一般会将油面高度线设置在中间轴轴线附近，保证所有的齿轮在上坡、水平及下坡工况下全部搅到油，从而实现齿轮、轴承、同步器的润滑与散热。有的重型变速箱对锥轴承、行星系等重要部件增加压力润滑方式，以便充分散热，提升部件可靠性。以一款典型的重型变速箱润滑方法为例，变速箱底部形成油池，油面保证中间轴齿轮和轴承都有一部分淹没其中，这样当中间轴旋转时就能搅起油雾，对中间轴及二轴齿轮副进行润滑和散热。对二轴内部不能充分进油的滚针和锥轴承，以及高于油面的行星副箱采用压力润滑，油池的润滑油在油泵的作用下，经滤清和冷却后进入油量分配管路，润滑轴承、滚针和行星副箱。
5.现有的变速箱润滑多采用固定油面润滑的方式：如果变速箱内齿轮的浸油深度大，则搅油损耗大、传动效率低；如果降低变速箱内油面高度，可以使参与搅油的齿轮副减少，变速箱传动效率提高，但是会导致上坡或下坡时部分齿轮和轴承露出油面，造成部件温升高、寿命降低。因此，在润滑效果和传动效率这两个方面不能兼得。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，提供一种变速箱润滑方法，在保证润滑效果的同时，提高传动效率。
7.为实现上述目的，本发明所设计的变速箱润滑方法包括以下步骤：向变速箱壳体的底部注入润滑油，将变速箱主箱中间轴上最小齿轮的齿根圆浸没；吸取所述变速箱壳体底部的润滑油流入主油路；在所述主油路上设置具有预设开启压力的安全阀；在所述安全阀的出口侧提供连通至储油空间的第一油路，所述储油空间提供储油空间进油口和小于所述储油空间进油口的储油空间出油口，所述储油空间出油口将所述储油空间内的润滑油向所述变速箱壳体底部流出；其中，当所述主油路的润滑油的压力大于或等于所述预设开启压力时，所述安全阀开启将所述主油路中的润滑油引入所述变速箱壳体的底部；当所述主油路的润滑油的压力小于所述预设开启压力时，所述安全阀关闭将所述主油路中的润滑油
引入所述第一油路。
8.在其中一实施例中，分别设定坡度为上坡工况、水平工况、下坡工况，所述变速箱主箱中间轴上最小齿轮的齿根圆浸入润滑油时所述变速箱壳体内所需润滑油油量在上坡工况、水平工况、下坡工况下分别为w1、w2、w3，所述变速箱主箱中间轴上的齿轮全部未浸油且油面高度高于对润滑油进行过滤的吸油装置顶部时所述变速箱壳体内所需润滑油油量在上坡工况、水平工况、下坡工况下分别为w4、w5、w6；其中，向所述变速箱壳体的底部注入润滑油的油量wh＝max{w1，w2，w3}，将所述变速箱主箱中间轴上的齿轮全部未浸油且油面高度高于所述吸油装置顶部时所述变速箱壳体内所需润滑油的油量wl＝max{w4，w5，w6}，所述储油空间的储油量l＝wh
‑
wl。
9.在其中一实施例中，所述安全阀的预设开启压力设置在变速箱正常工作状态下所述油路中润滑油的油压与变速箱在低温冷启动状态下所述油路中润滑油的油压之间。
10.在其中一实施例中，提供与所述第一油路并联设置且连通至齿面喷淋油管的第二油路，所述齿面喷淋油管上提供朝向变速箱齿轮啮合处的齿面喷淋油管喷油孔。
11.在其中一实施例中，提供与所述第一油路、所述第二油路并联设置且连通至二轴中心油管的第三油路，所述二轴中心油管上提供向变速箱二轴内油腔喷油的二轴中心油管出油孔。
12.在其中一实施例中，所述二轴中心油管沿轴向贯穿变速箱二轴且与所述变速箱二轴之间形成油腔，所述变速箱二轴对应轴承安装部位提供出油孔，以供从所述二轴中心油管出油孔流入所述油腔并从所述变速箱二轴对应轴承安装部位的出油孔流出。
13.在其中一实施例中，所述齿面喷淋油管喷油孔的出油量、所述二轴中心油管出油孔的出油量根据所述喷淋油管喷淋到各齿轮啮合副的油量及所述变速箱二轴喷淋到各轴承处的油量来确定；所述储油空间的进油口、所述齿面喷淋油管的进油口、所述二轴中心油管的进油口的大小根据所述润滑系统各部分的压降、所述第一油路的油量、所述第二油路的油量、所述第三油路的油量需求来确定；所述储油空间出油口的孔径根据储油空间的排空时间来确定。在其中一实施例中，吸取所述变速箱壳体底部的润滑油流入主油路之前，对从所述变速箱壳体底部吸取的润滑油进行粗滤。
14.在其中一实施例中，在进入所述第一油路、所述第二油路、所述第三油路之前对所述主油路中的润滑油进行精滤；和/或，在进入所述第一油路、所述第二油路、所述第三油路之前对所述主油路中的润滑油进行冷却。
15.在其中一实施例中，吸取所述变速箱壳体底部的润滑油流入主油路由油泵执行，对从所述变速箱壳体底部吸取的润滑油进行粗滤由带滤网的吸油装置执行，对所述主油路中的润滑油进行精滤由滤清器执行，对所述主油路中的润滑油进行冷却由冷却器执行。
16.本发明的变速箱润滑方法的有益效果是：(1)本发明的变速箱润滑方法中，采用设置安全阀和储油空间对变速箱壳体底部润滑油的油面高度进行调整，从而可根据变速箱的不同工作状态调整变速箱壳体底部润滑油的油面高度，使得在不同工作状态下，既能保证变速箱内的良好的润滑效果的同时，也能保证和提高传动效率；(2)本发明的变速箱润滑方法中，采用齿面喷淋润滑和二轴中心油管润滑的方式加强对变速箱齿轮啮合副和轴承的润滑，保证了润滑效果，减小齿面磨损，提高变速箱的寿命；(3)本发明的变速箱润滑方法中，变速箱壳体内润滑油的油量、储油空间的储油量、安全阀的开启压力等，均通过设定不同状
态、不同的工况，根据合理科学的计算方式得到，能够充分保证整个润滑系统按照设定工作方式，达到预设的目标，达到既能保证变速箱良好润滑效果的同时，也能保证和提高传动效率。
附图说明
17.现在将参考附图在下文中具体描述本发明的具体实施例。需要理解的是，各附图不一定按比例绘制，并且附图只用于说明本公开的示例性实施例，而不应该认为是对本发明公开范围的限制。在附图中：
18.图1为采用本发明优选实施例的变速箱润滑方法的变速箱的框架结构示意图；
19.图2为图1中的变速箱的局部剖视结构示意图；
20.图3为采用本发明优选实施例的变速箱润滑方法的变速箱的框架结构示意图；
21.图4为变速箱在上坡下两种状态的油面高度示意图；
22.图5为变速箱在水平工况下两种状态的油面高度示意图；
23.图6为变速箱在下坡工况下两种状态的油面高度示意图。
24.图中各元件标号如下：
25.变速箱壳体100；变速箱中间轴200；变速箱二轴300；储油空间10(其中，储油空间出油口11)；齿面喷淋油管20；二轴中油管30；安全阀40(其中，安全阀泄流孔41)；吸油装置50；油泵60；滤清器70；冷却器80。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.考虑到变速箱内润滑油的温度随着变速箱的不同工作状态而变化，而润滑油的黏度和油压也随之变化，本发明设计了一种变速箱润滑方法，采用将变速箱壳体内的润滑油选择性地吸入储油空间内，以对变速箱壳体内底部润滑油的油面高度进行控制，通过这种变速箱润滑方法既可以保证变速箱总成在低温冷启动时或系统压力过大时采用齿轮搅油的方式满足变速箱润滑需求，又可以满足变速箱正常运转时，采用齿面喷淋润滑及二轴中心油管润滑的方式对变速箱进行润滑，提高变速箱的传动效率。
29.请结合参阅图1和图2，本发明优选实施例的变速箱润滑方法包括以下步骤：向变速箱壳体100的底部注入润滑油，将变速箱主箱中间轴200上最小齿轮的齿根圆浸没；吸取变速箱壳体100底部的润滑油流入主油路；在主油路上设置具有预设开启压力的安全阀40；在安全阀40的出口侧提供连通至储油空间10的第一油路，储油空间10提供储油空间进油口和小于储油空间进油口的储油空间出油口11，储油空间出油口11将储油空间内的润滑油向变速箱壳体100底部流出；其中，当主油路的润滑油的压力大于或等于预设开启压力时，安全阀40开启将主油路中的润滑油引入变速箱壳体100的底部；当主油路的润滑油的压力小
于预设开启压力时，安全阀40关闭将主油路中的润滑油引入第一油路。
30.采用本发明的变速箱润滑方法的可变油面变速箱润滑系统设置在变速箱壳体100内，包括储油空间10、齿面喷淋油管20和二轴中心油管30，储油空间10设置在变速箱壳体100内，储油空间10的底部开设有储油空间出油口11，齿面喷淋油管20设置在变速箱二轴300的一侧，二轴中心油管30沿轴向贯穿变速箱二轴300。
31.具体地，储油空间10底部设置有储油空间出油口11，储油空间10内的润滑油通过储油空间出油口11流回变速箱壳体100的底部。齿面喷淋油管20上朝向变速箱齿轮啮合处设有若干齿面喷淋油管喷油孔(未标示)。二轴中心油管30上开设有向变速箱二轴300内喷油的二轴中心油管出油孔(未标示)，变速箱二轴300与二轴中心油管30之间形成油腔(未标示)，变速箱二轴300上对应轴承安装部位开有出油孔(未标示)。齿面喷淋油管20的齿面喷淋油管出油孔、变速箱二轴300上的二轴中心油管出油孔的大小根据齿面喷淋油管20喷淋到各齿轮啮合副的油量、变速箱二轴300喷淋到各轴承处的油量来确定。储油空间10的进油口、齿面喷淋油管20的进油口、二轴中心油管30的进油口的大小根据所述润滑系统各部分的压降、第一油路的油量、第二油路的油量、第三油路的油量需求来确定。储油空间出油口11的孔径根据储油空间10的排空时间来确定。具体地，齿面喷淋油管20的进油口、齿面喷淋油管出油口、变速箱二轴300的出油口、二轴中心油管30的进油口、储油空间10的进油口根据所需油量大小来确定孔径，使得第一油路、第二油路、第三油路的油量根据孔径大小进行合理分配，满足润滑需求。
32.储油空间10所在的第一油路、齿面喷淋油管20所在的第二油路和二轴中心油管30所在的第三油路并联设置，变速箱壳体100内底部的润滑油的主油路顺次通过油泵60、安全阀40后通向至并联设置的储油空间10的储油空间进油口、齿面喷淋油管20的齿面喷淋油管进油口和二轴中心油管30的二轴中心油管进油口，安全阀40按照预设压力开启或者关闭用以控制润滑油从安全阀40的安全阀泄流孔41直接流回变速箱壳体100的底部或者流向储油空间10、齿面喷淋油管20和二轴中心油管30。
33.安全阀40的预设开启压力设置为大于变速箱正常工作状态下润滑系统中润滑油的油压，小于变速箱在低温冷启动状态下润滑系统中润滑油的油压。需指出的是，不同的变速箱正常工作状态的油压及低温冷启动状态的油压是不同的，需根据变速箱特性及整车工况进行设定。
34.请参阅图3，其为采用本发明的变速箱润滑方法的另一可变油面变速箱润滑系统的示意图。具体地，在吸取变速箱壳体100底部的润滑油流入主油路之前，对从变速箱壳体100底部吸取的润滑油进行粗滤。变速箱壳体100流向油泵60的管路上设有吸油装置50，吸油装置50对从变速箱壳体100底部吸取的润滑油进行粗滤后再输送至油泵60。在进入第一油路、第二油路、第三油路之前对主油路中的润滑油进行精滤和/或冷却。从油泵60顺次输送至安全阀40、滤清器70、冷却器80及并联设置的储油空间10、齿面喷淋油管20和二轴中心油管30。滤清器70对管路中的润滑油进行精滤，冷却器80对即将输送齿面喷淋油管20、二轴中心油管30的润滑油进行冷却，避免润滑油温度过高。油路中的滤清器70和冷却器80均为选配设置，在其它实施例中，可根据实际应用省略滤清器70和/或冷却器80。
35.显而易见，上述变速箱润滑方法中需要确定储油空间10的储油量(容积)、安全阀40的开启压力，此外还需确定二轴中心油管30的进油量、变速箱二轴300上各出油孔的出油
量及喷淋油管20的进油量以及喷淋到各齿轮啮合副的出油量。
36.下面结合某变速箱来对计算及应用本发明的变速箱润滑方法作进一步详细的说明。
37.首先标定两种状态：第一状态为变速箱主箱中间轴200上的齿轮全部浸油的状态，此时变速箱主箱中间轴200上最小齿轮的齿根圆浸油，即对应前文所述的变速箱壳体100内润滑油的油面高度处于高位；第二状态为变速箱主箱内的变速箱主箱中间轴200上的齿轮全部未浸在润滑油中的状态，此时变速箱的油面高度略高于吸油装置50的顶端，即对应前文所述的变速箱壳体100内润滑油的油面高度处于低位。标定三种工况：第一种工况为上坡工况(坡度10％、变速箱倾角
‑
4.5
°
)，中间轴的轴线与水平面的夹角为+1.3
°
，如图4中所示；第二种工况为水平工况(水平、变速箱倾角
‑
4.5
°
)，中间轴的轴线与水平面的夹角为
‑
4.5
°
，如图5中所示；第三种工况为下坡(坡度10％，倾角
‑
4.5
°
)工况，中间轴的轴线与水平面的夹角为
‑
10.3
°
，如图6中所示。需指出的是，此处的夹角仅针对某变速箱的具体数值，在其它具体产品中，变速箱中间轴的轴线与水平面的夹角的具体值根据实际的安装角度而略有变化，此处的夹角的具体数值仅为举例，而并非限定。
38.根据两种状态下的油面高度计算变速箱在两种状态下的变速箱壳体100内的润滑油油量，具体见下表1：
39.表1两种状态下的油面高度计算变速箱在两种状态下的油量
[0040][0041]
分别选取两种状态下三种工况中的最多的变速箱壳体100内的润滑油油量作为每种状态下的变速箱加油量，即可以用表2来表示。
[0042]
表1两种状态下根据油面高度获得变速箱的加油量
[0043][0044]
按照上表可知，在第一种状态下的变速箱壳体100内的加油量wh＝max{w1，w2，w3}；在第二种状态下的变速箱壳体100内的加油量wl＝max{w1，w2，w3}。由此可得到储油空间10的储油量l为两种状态下的变速箱壳体内润滑油油量之差，即：l＝wh
‑
wl。
[0045]
上述变速箱润滑方法的润滑过程如下：
[0046]
当变速箱初始加润滑油时，加入将变速箱主箱中间轴200上的齿轮全部浸在润滑油中油量，使变速箱壳体100内润滑油的油面高度无论在上坡、水平和下坡工况下均处于在于高位。此时变速箱主箱中间轴200上最小齿轮的齿根圆浸油。
[0047]
将储油空间10的储油量l设为在上坡、水平和下坡工况下将所述变速箱主箱中间轴200上的齿轮全部浸油、变速箱主箱中间轴200上最小齿轮的齿根圆浸油时变速箱壳体100内所需润滑油油量的最大值wh与在上坡、水平和下坡工况下将变速箱主箱中间轴200上的齿轮全部未浸油、变速箱的油面高度略高于吸油装置50的顶端时变速箱壳体100内所需润滑油油量的最大值wl之差。
[0048]
将安全阀40的预设开启压力设置为大于所述变速箱正常工作状态下润滑系统中润滑油的油压，小于所述变速箱在低温冷启动状态下润滑系统中润滑油的油压。
[0049]
当变速箱低温冷启动时，润滑系统中润滑油黏度高，油泵60的效率随之降低，润滑系统中润滑油油压大于变速箱正常工作状态下的油压，因此安全阀40受到的压力到大于预设开启压力从而安全阀40开启，润滑油经安全阀的泄油孔41流回变速箱壳体100底部。此时，齿面喷淋油管20中没有润滑油喷出，二轴中心油管30中没有润滑油喷出，储油空间10中也没有润滑油流入，使得变速箱壳体100内的润滑油的油面高度处于高位，变速箱主箱中间轴上的齿轮全部浸没在润滑油中，依靠搅油可满足润滑需求。
[0050]
当变速箱从低温冷启动变为正常运转时，变速箱的温度升高，变速箱壳体100内的润滑油黏度随之降低，润滑系统中油压下降至小于安全阀40的开启压力，安全阀40未打开泄流，润滑油经安全阀40流入储油空间10，储油空间10进油量大于出油量，储油空间10变为储油模式。被油泵60从变速箱壳体100底部泵起的润滑油分为三路：一部分润滑油经过油道进入储油空间10中储存起来，一部分润滑油进入齿面喷淋油管20通过喷淋孔对啮合齿面进行喷淋润滑，一部分润滑油进入二轴中心油管30经过变速箱二轴300上的出油孔对安装在二轴上的轴承进行润滑。此时，由于储油空间10内储油，从而导致变速箱壳体100内的润滑
油的油面高度降低至低位，直至变速箱主箱中间轴200上的齿轮全部搅不到油，传动效率达到最大值。
[0051]
当变速箱停止工作时，油泵60随之停止工作，储油空间10的出油量大于进油量，最终储存在储油空间10中的润滑油重新流回变速箱壳体100的底部，变速箱壳体100内润滑油的油面高度回到初始的高位。
[0052]
综上所述，本发明的变速箱润滑方法采用将变速箱壳体内的润滑油选择性地吸入储油空间内，以对变速箱壳体内底部润滑油的油面高度进行控制，同时采用齿面喷淋和二轴中心油路润滑的方式加强对变速箱齿轮啮合副和轴承的润滑，通过这种设计，既可以保证变速箱总成在低温冷启动时或系统压力过大时采用齿轮搅油的方式满足变速箱润滑需求，又可以满足变速箱正常运转时采用齿面喷淋润滑及二轴中心油管润滑的方式对变速箱进行润滑，提高变速箱的传动效率。如此，既解决了低温冷启动或润滑系统压力过大时齿轮啮合齿面由于喷淋润滑油量不足导致的早期磨损问题，也解决了变速箱正常工作时搅油齿轮过多所产生的传动效率低下的问题。
[0053]
与现有技术相比，本发明的变速箱润滑方法至少具有以下益效果为：
[0054]
(1)本发明的变速箱润滑方法中，采用设置安全阀和储油空间对变速箱壳体底部润滑油的油面高度进行调整，从而可根据变速箱的不同工作状态调整变速箱壳体底部润滑油的油面高度，使得在不同工作状态下，既能保证变速箱内的良好的润滑效果的同时，也能保证和提高传动效率。
[0055]
(2)本发明的变速箱润滑方法中，采用齿面喷淋和二轴中心油管润滑的润滑方式加强对变速箱齿轮啮合副、轴承的润滑，保证了润滑效果，减小齿面磨损，提高变速箱的寿命。
[0056]
(3)本发明的变速箱润滑方法中，变速箱壳体内的润滑油的油量、储油空间的储油量、安全阀的开启压力等，均通过设定不同状态、不同的工况，根据合理科学的计算方式得到，能够充分保证整个润滑系统按照设定工作方式，达到预设的目标，达到既能保证变速箱内的良好的润滑效果的同时，也能保证和提高传动效率。
[0057]
在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。
[0058]
用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。
[0059]
在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
[0060]
应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以
被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。
[0061]
此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。
[0062]
在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。
[0063]
本发明的以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。