控制齿轮箱中的油位的方法和用于实现所述方法的齿轮箱与流程

本发明涉及一种用于控制车辆的差速齿轮箱中的油位的方法，该车辆具有油槽和与油槽分离的储油器，其中储油器经由至少一个油通道连接到油槽，并且油槽经由至少一个控制阀和空气管线连接到气动压力源，其中，在控制阀的至少一个位置中，压力源气动地连接到油槽。此外，本发明涉及用于实现该方法的差速齿轮箱。

de102009045426a1描述了一种用于利用压缩空气供应源来平衡车辆的变速器的不同外壳部分中的压力和/或冷却剂液面的布置。用于通过具有较低油位的外壳部分中的至少一个油通道来排出油的压缩空气可以经由压缩空气供应源被引导到具有较高油位的外壳部分中。压缩空气供应源布置在外壳的外部并且经由至少一个气动管线连接到外壳部分中的一个。

此外，从ep0406649a1已知一种用于调节变速器油位的装置，其包含至少两个单独的变速器外壳腔室，所述变速器外壳腔室部分充满空气并且部分充满油，并且在所述变速器外壳腔室之间可以进行换油。通过气泵，空气被迫进入存在积聚油的趋势的外壳腔室，从而使油从第一变速器外壳腔室排出并压入第二变速器外壳腔室。

wo2008/108720a1公开了一种用于车辆的手动变速器的润滑装置，其中齿轮箱分别具有针对每对啮合齿轮的单独油室。每个油室的油位可以独立于其他油室而降低或升高。在这种情况下，齿轮对正好传递扭矩的油室的油位升高，而在齿轮不活动的油室中油位降低。油位的控制根据负载或传递的扭矩来进行。

特别是在车速较高的情况下，当油位过高时会发生较大的搅动损失。在这种情况下，低油位将足以在高速下充分润滑，由此产生的油雾在变速器部件上产生低扭矩。另一方面，在车速较低或转速较低时需要较高的油位，并且在变速器部件上产生较高的扭矩。

本发明的目的是提高传动系的整体效率并同时确保足够的润滑。

根据本发明，这个目的是这样实现的，即确定至少一个第一特性操作参数并且至少根据车辆的所述第一特性操作参数来致动控制阀，其中将车速选择为第一特性操作参数。

优选地，控制阀在达到和/或高于第一特性操作参数的限定的第一最小值时切换到第一位置。在第一特性操作参数的限定的阈值以下，控制阀被切换到第二位置，在该第二位置，油槽与压力源气动地分离并连接到压力槽、优选为与环境流动连接的压力槽。

特别有利的是第二特性操作参数(例如，油槽中的油位)被确定并且根据该第二特性操作参数来致动控制阀，其中优选地，当达到或高于第二特性操作参数的阈值时，控制阀被切换到第三位置，在该第三位置，油槽与压力源和与环境气动地分离。

在本发明的一个特别优选的实施例中规定，根据至少一个第三特性操作参数，例如车辆的倾斜度，将控制阀切换到第四位置，在该第四位置，储油器气动地连接到压力源，优选地油槽气动地连接到环境。

油槽的油位因此根据第一特性操作参数(例如，车速或特征传动轴的转速)来控制，即在高的车速或转速时降低油位，在低的车速或转速下升高油位。油位的控制例如通过电子控制单元发生，该电子控制单元被提供有至少一个特性操作参数作为输入变量。在这种情况下，控制单元的输入可连接到用于检测车速或差速齿轮箱的特征轴的转速的传感器。此外，油槽的油位可以通过另一个传感器检测并作为输入变量发送到控制单元。

本发明的所有实施例具有这样的主要功能，即在差速齿轮箱的油槽中的油位在高于车速或差速齿轮箱的特征轴的速度的限定阈值时降低，并且油位在低于该阈值时升高。

在发生低搅动损失的较低车速下，设定高油位以确保齿轮和轴承的充分润滑。另一方面，在较高车速下，设定低油位以避免搅动损失。在高车速下，会产生较低的最大牵引力，导致较低的扭矩。这降低了对润滑的要求。此外，在齿轮部件的高速下在外壳内形成油雾。因此，仍然实现齿轮和轴承的充分润滑。

油位的控制也可以根据其他操作参数进行，例如车辆倾斜度、油温度、特殊行车条件等。为了实现这一点，控制单元可以在输入侧连接到其他传感器，例如倾斜传感器、温度传感器等。

在本发明的一个简单且便宜的实施例变型中规定，控制阀形成为二位三通阀或二位四通阀。在这种情况下，该阀具有三个或四个连接部，其中一个连接部连接到压力源，一个连接部连接到油槽，一个连接部连接到环境，并且在二位四通阀的情况下，一个连接部连接到储油器。当使用二位三通阀时，还需要泄放器，它将储油器永久地连接到环境。在分配给油槽中的标准油位的第一位置(闲置位置)，两个容器都连接到环境并与压力源断开。在第二位置，压力源连接到油槽，而储油器连接到环境。

该实施例实现了具有最少量的部件的基本功能。不需要油位传感器。然而，油位的中间位置很难实现。此外，需要持续供应压缩空气来保持油位。在这种情况下，这也会导致油的起泡。然而，在没有油位传感器的情况下，当达到标准油位时没有反馈信息。

如果控制阀设计为三位四通阀，则可以实现更好的油位可控性和更高的功能性。与二位四通阀一样，三位四通阀具有四个连接部，其中一个连接部连接到压力源，一个连接部连接到油槽，一个连接部连接到储油器，并且一个连接部连接到环境。在与油槽中的标准油位相关的第一位置(闲置位置)，两个储油器都连接到环境并与压力源分离。在低车速下采取的第一位置允许在标准油位的油槽中相对较高的油位。在第二位置，压力源连接到油槽，储油器连接到环境。该位置在高车速时被启用，以降低油槽内的油位。此外，提供了控制阀的第三位置，在该第三位置中，油槽与压力源和与环境气动地分离，但保持在压力下。在这种情况下，储油器可以连接到环境。

这使得也可以调节油槽油位的中间位置。在这种情况下，油位可以在任何油位下保持恒定，而不必一直主动地将压缩空气重新调节并吹入差速齿轮箱的外壳中。利用油位传感器，可以监测油槽中的油位。

如果阀门设计为四位四通阀，则可以实现更大的功能。除了三位四通阀的功能之外，油槽中的油位不仅可以相对于非加压状态下的标准油位被主动地降低，而且还可以通过在阀门的一个位置中将压缩空气注入储油器而升高。为此，除了关于三位四通阀所解释的第一位置、第二位置和第三位置之外，还提供了第四位置，在该第四位置中，储油器气动地连接到压力源，并且油槽连接到环境。这样，可以增加储油器内的压力，使其中所含的油压入油槽，从而可以将油槽内的油位提高到标准油位以上，以便即使在极端驾驶条件下也能确保足够的润滑。即使在差速齿轮箱的外壳内的布置中，储油器也可以完全排空。一旦达到所需的油位，控制阀就移动至第三位置以维持油位。由于另外的操作参数，例如车辆的倾斜度，可能发生向第四位置的切换。

以下将参照非限制性附图更详细地解释本发明，所述附图示意性地示出以下内容：

图1示出了在控制阀的第一位置的在第一实施例中根据本发明的差速齿轮箱；

图2示出了在控制阀的第二位置的在第一实施例中根据本发明的差速齿轮箱；

图3示出了在控制阀的第一位置的在第二实施例中根据本发明的差速齿轮箱；

图4示出了在控制阀的第二位置的在第二实施例中根据本发明的差速齿轮箱；

图5示出了在控制阀的第三位置的在第二实施例中根据本发明的差速齿轮箱；

图6示出了在控制阀的第一位置的在第三实施例中根据本发明的差速齿轮箱；

图7示出了在控制阀的第二位置的在第三实施例中根据本发明的差速齿轮箱；

图8示出了在控制阀的第三位置的在第三实施例中根据本发明的差速齿轮箱；以及

图9示出了在控制阀的第四位置的在第三实施例中根据本发明的差速齿轮箱。

附图分别示出了车辆的差速齿轮箱1，其中在差速齿轮箱1的外壳2内布置有两个气动地分离的隔室，即通过至少一个油通道34彼此液压连接的油槽3和储油器4。第一空气管线5通入油槽3，并且第二空气管线6通入储油器4，其中通过空气管线5、6的流动可以通过控制阀7进行控制。控制阀7的控制通过电子控制单元ecu进行，该电子控制单元ecu接收至少一个特性操作参数(例如车速v)作为输入变量。控制阀7在每种情况下设计为多路阀，其中第一连接部a连接到第一空气管线5，第二连接部b连接到第二空气管线6，第三连接部c连接到通向压力源8的压力管线9，并且第四连接部d连接到通向环境的排放管线(卸载管线)10。压力源可以例如通过气泵形成。油槽3中的油位用附图标记h3表示，而储油器4中的油位用附图标记h4表示。

本发明的所有变体具有这样的主要功能，即位于差速齿轮箱1的油槽3中的油位h3在高于车速v或差速齿轮箱1的特征轴的速度的限定阈值时降低，并且在低于该阈值时升高。在仅发生轻微的搅动损失的低车速v下，油槽3中设定高油位h3，以确保差速齿轮箱1的齿轮和轴承的充分润滑。另一方面，在较高车速v下，油槽中设定低油位h3，以避免搅动损失。在高车速下，会产生较低的最大牵引力以及由此较低的最大扭矩。这降低了对润滑的要求。此外，在齿轮部件的高速下，在外壳内形成油雾。因此，齿轮和轴承的充分润滑仍然得到保证。

除了车速v之外，还可以根据诸如车辆倾斜度、油温度、特殊驾驶条件等的其他操作参数实现油槽3中的油位h3的控制。在第二和第三实施例变体中，可以首先考虑这样的影响，其中控制单元ecu可以在输入侧连接到诸如倾斜传感器、温度传感器等的其他传感器。

图1和图2示出了本发明的简单的第一实施例变体，其中切换阀7设计成二位四通阀。

在图1所示的控制阀7的第一位置a(闲置位置)，两个隔室(即油槽3和储油器4两者)均连接到环境并与压力源8分离。第一位置a被分配到油槽3中的标准油位h30。在图2所示的第二位置b中，压力源8连接到油槽3，并且储油器4连接到环境。

图1和图2所示的实施例变体以最少量的部件允许基本功能。油位传感器不是必需的。

用下面描述的第二和第三实施例变体可以实现更高的功能：

图3至图5示出了本发明的第二实施例变体，其中，控制阀7被设计为三位四通阀。如在第一实施例中那样，第一位置a和第二位置b可以被控制，其中在控制阀7的图3所示的第一位置a(闲置位置)中，两个隔室(即油槽3和储油器4两者)连接到环境并与压力源8分离。在图4所示的第二位置b中，压力源8连接到油槽3，并且储油器4连接到环境。除了第一位置a和第二位置b之外，还可以触发第三位置c，如图5所示。在控制阀7的该第三位置c中，油槽3与压力源8并且与环境气动地分离，但是保持在压力下。储油器4必须连接到环境。这使得甚至可以在油槽3的油位h3中设定中间位置。在这种情况下，油槽3的每个可调节的油位h3可以保持恒定，而不必主动地连续地重新调整压缩空气和将压缩空气吹入差速齿轮箱1的外壳2中。利用油位传感器11，可以监测油槽3中的油位h3。并且油位h3的每个中间位置都可以根据油位h3进行设定。

图6至图9示出了本发明的第三实施例变体，其中，控制阀7被设计为四位四通阀。如在第二实施例中那样，可以控制第一位置a、第二位置b和第三位置c，其中在控制阀7的图6所示的第一位置a(闲置位置)中，两个隔室(即两个油槽3和油箱4两者)连接到环境并与压力源8分离。在图7所示的第二位置b中，压力源8连接到油槽3，并且储油器4连接到环境。在图8所示的第三位置中，油槽3与压力源8和与环境气动地分离，但是保持在压力下以保持油槽中的设定的油位h3。除了关于三位四通阀解释的第一位置a、第二位置b和第三位置c之外，还提供了第四位置d，在该位置d中，储油器4气动地连接到压力源8，并且油槽3连接到环境。这样，可以增加储油器4内的压力，使其中所含的油压入油槽3，从而可以将油槽内的油位h3提高到标准油位h30以上，以便即使在极端驾驶条件下也能确保足够的润滑。极端驾驶条件可以基于提供给控制单元ecu的第三操作参数来确定，例如，通过倾斜传感器检测到的车辆的倾斜信息β。在控制阀7的第四位置d，可以完全排空储油器4。一旦达到油槽3的所需油位h3，控制阀7就再次移动到第三位置c，以保持油位h3。

利用所描述的实施例变体中的每一个，可以减小传动系中的损失，并且可以确保差速齿轮箱1的充分润滑。