内啮合齿轮泵及大功率液力自动变速器液压系统的制作方法

本发明涉及液力传动领域，特别是涉及一种动力泵及使用该泵的液压系统。

背景技术：

内啮合齿轮泵是采用齿轮内啮合原理，内外齿轮节圆紧靠一边，另一边被泵盖上“月牙板”隔开。主轴上的主动内齿轮带动其中外齿轮同向转动，在进口处齿轮相互分离形成负压而吸入液体，齿轮在出口处不断嵌入啮合而将液体挤压输出。普通内啮合齿轮泵无法满足在-45℃～150℃下工作的使用要求。

液力自动变速器，是由液力变扭器和行星齿轮变速器组合而成的变速器，现有的液力自动变速器无拖车启动和直接拖行功能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种内啮合齿轮泵及大功率液力自动变速器液压系统，该内啮合齿轮泵能够满足在-45℃～150℃下工作的使用要求，该大功率液力自动变速器液压系统能够实现拖车启动和直接拖行的功能。

本发明中的内啮合齿轮泵，包括固定连接的前壳体和后壳体，所述前壳体和后壳体之间设有密封垫，所述前、后壳体形成密封腔体，所述密封腔体内安装有从动齿轮、支承衬套以及装配有铜套的主动齿轮，所述密封垫为电缆纸。

本发明中的内啮合齿轮泵，其中所述内啮合齿轮泵的端面间隙为0.05㎜～0.1㎜。

本发明中的内啮合齿轮泵，其中所述主动齿轮齿顶与前壳体之间的径向间隙为0.15㎜～0.25㎜。

本发明中的内啮合齿轮泵，其中所述从动齿轮齿顶与前壳体之间的径向间隙为0.15㎜～0.25㎜。

本发明中的内啮合齿轮泵，其中所述从动齿轮外圈与前壳体之间的径向间隙为0.15㎜～0.25㎜。

本发明中的内啮合齿轮泵，其中所述主动齿轮与从动齿轮之间的厚度差小于等于0.01㎜。

本发明中的大功率液力自动变速器液压系统，包括主泵，所述主泵的进油口连接有进油管道，所述进油管道用来与油箱连通，所述主泵的出油口连接有出油管道，所述出油管道用来与变矩器补偿冷却油路、变矩器闭锁油路、变速器换挡系统以及变速器润滑系统连接，所述大功率液力自动变速器内设有上述的内啮合齿轮泵，所述内啮合齿轮泵通过大功率液力自动变速器的输出轴驱动，所述内啮合齿轮泵的进油口和出油口分别通过油道与进油管道和出油管道连通，所述内啮合齿轮泵与所述主泵并联，所述主泵出油口处的出油管道上设有主泵单向阀，所述主泵的进油口与出油口之间设有安全阀，所述内啮合齿轮泵的出油口的油道上设有内啮合齿轮泵单向阀。

本发明中的内啮合齿轮泵的前、后壳体之间的密封垫为电缆纸，能够满足整个齿轮泵在-45℃～150℃条件下工作的要求；本发明中的大功率液力自动变速器液压系统，在大功率液力变速器内增设前述的内啮合齿轮泵，该内啮合齿轮泵由大功率液力自动变速器输出轴驱动，泵出油液通过变速器壳体内部油道与变速器的主泵(由发动机驱动)泵出油液汇聚于一处，为变速器液压系统供油，除此之外还设计有安全阀、主泵单向阀和内啮合齿轮泵单向阀，其功能如下：1)安全阀在变速器系统流量足够情况下开启，将主泵油液卸荷，系统由内啮合齿轮泵单独供油；2)主泵单向阀保证油液从该泵向外单向流动，防止变速器在拖车启动起步阶段，内啮合齿轮泵泵出油液倒灌进入主泵，造成较大流量漏损，因为拖车启动起步阶段，主泵因驱动转速太低而无法正常泵出油液；3)内啮合齿轮泵单向阀保证油液从该泵向外单向流动，防止变速器在正常行驶起步阶段，主泵泵出油液倒灌进入内啮合齿轮泵，造成较大流量漏损，因为在正常行驶起步阶段，内啮合齿轮泵因驱动转速太低而无法正常泵出油液。因此，本发明中的大功率液力自动变速器液压系统能够实现拖车启动和直接拖行的功能。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明中的内啮合齿轮泵的结构示意图；

图2为本发明中的内啮合齿轮泵的内部结构示意图；

图3为本发明中的内啮合齿轮泵上的卸荷槽的布置示意图；

图4为本发明中的大功率液力自动变速器液压系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，并结合图2所示，本发明中的内啮合齿轮泵包括固定连接的前壳体1和后壳体6，所述前壳体1和后壳体6之间设有密封垫3，所述前、后壳体1、6形成密封腔体，所述密封腔体内安装有从动齿轮2、支承衬套5以及装配有铜套的主动齿轮4，所述密封垫3为电缆纸。

所述内啮合齿轮泵为现有技术，下面简单介绍一下其各个部件的功能。

前壳体1：与后壳体6联结于一体，形成泵内部封闭、复杂的工作空间；前壳体1内部设计有安放主、从动齿轮4、2的槽；前壳体1左侧设计有止口，用于保证与变速器壳体的对接安装精度。

后壳体6：与前壳体1联结于一体，形成泵内部封闭、复杂的工作空间；后壳体6上有轴承安装孔，用于安放支撑后泵的轴承。

主动齿轮4：与从动齿轮2啮合工作，运转时，改变泵内部吸、压油腔大小，从而实现泵油功能；主动齿轮4内部有花键结构，与变速器输出轴联结于一体。

从动齿轮2：与主动齿轮4啮合工作，运转时，改变泵内部吸、压油腔大小，从而实现泵油功能。

铜套：与主动齿轮4按过盈配合安装于一体，其内表面与固定与后壳体6上的支撑衬套5组成滑动摩擦副。

密封垫3：用于实现前、后壳体1、6之间密封；用于泵端面间隙的调整。本发明中的密封垫3为电缆纸。

支撑衬套5：与后壳体6通过螺钉联结于一体，同时用于支撑主动齿轮4等相关组件，且其外表面与铜套内表面组成滑动摩擦副。

内啮合齿轮泵的工作原理如下：

主动齿轮4与从动齿轮2构成啮合副，二者同向旋转，前壳体1中月牙板结构将泵中吸油腔与压油腔隔开，在吸油腔侧，啮合齿轮脱开，齿间容积增大，形成真空，油液在大气压作用下进入吸油腔，填满各齿间；在压油腔侧，齿轮啮合，齿间容积减小，将油液压出。

在实际设计制造所述内啮合齿轮泵时，按照以下设计方法进行：

1)总体布置形式

内啮合齿轮泵依靠止口和螺栓安装在变速器的箱体上，且总成与变速器输出模块集成于一体。

2)驱动、润滑、密封、支撑方案

驱动方式：由变速器输出轴上的花键直接驱动泵的主动齿轮4。

润滑方式：由泵内部溢流出的油液对具有一定配合间隙的齿轮端面和壳体表面、铜套和支撑衬套5等摩擦副进行润滑。

密封方式：平面使用密封垫3密封，吸、压油口和止口处均采用O形橡胶密封圈密封。

支撑方式：泵通过前壳体1上的止口与箱体进行对接、定位，同时泵总成依靠双头螺栓安装在箱体上。

3)齿轮基本参数确定

根据需求，采用优化设计的方法，在特定空间下，以获得最优性能为目标进行优化设计。据此，确定齿轮的模数、齿数、齿宽和变位系数等基本参数。

4)花键基本参数确定

根据驱动联结的需求，并结合所设计结构尺寸的限制，合理选择花键副，渐开线花键设计参考GB/T 3478.1-2008，矩形花键设计参考GB/T 1144-2001。

5)轴承参数确定

根据齿轮支撑的需求，并结合所设计结构尺寸的限制，设计尺寸、配合公差合适的铜套作为滑动轴承。

6)端面间隙设计

内啮合齿轮泵端面间隙值为装配后齿轮端面与壳体之间的间隙，其值计算方法为：前壳体1中安装齿轮槽深+密封垫3厚度-主动齿轮4厚度(从动齿轮2厚度)。

内啮合齿轮泵端面间隙为0.05mm～0.1mm。

7)径向间隙设计

内啮合齿轮泵的径向间隙主要指主动齿轮4齿顶与前壳体1之间的径向间隙、从动齿轮2齿顶与前壳体1之间的径向间隙、从动齿轮2外圈与前壳体1之间的径向间隙。

主动齿轮4齿顶与前壳体1之间的径向间隙为0.15mm～0.25mm；

从动齿轮2齿顶与前壳体1之间的径向间隙为0.15mm～0.25mm；

从动齿轮2外圈与前壳体1之间的径向间隙为0.15mm～0.25mm。

8)齿轮厚度差设计

齿轮厚度差主要指主动齿轮4与从动齿轮2之间的厚度差。

主动齿轮4与从动齿轮2之间的厚度差为小于等于0.01mm。

9)卸荷槽设计

卸荷槽12设计的目的是为了解决困油问题，其设计基本原理是：在保证高低压腔互不串通前提下，设法使困油区减小时与高压腔(压油口)连通；困油区增大时与低压腔(吸油口)连通。

设计时，在前壳体1上采用非对称布置的卸荷槽12，如图3所示。

如图4所示，本发明中的大功率液力自动变速器液压系统，包括主泵7，所述主泵7的进油口连接有进油管道，所述进油管道用来与油箱(图中未示出)连通，所述主泵7的出油口连接有出油管道，所述出油管道用来与变矩器补偿冷却油路、变矩器闭锁油路、变速器换挡系统以及变速器润滑系统连接，所述大功率液力自动变速器内设有上述的内啮合齿轮泵8，所述内啮合齿轮泵8通过大功率液力自动变速器的输出轴驱动，所述内啮合齿轮泵8的进油口和出油口分别通过油道与进油管道和出油管道连通，所述内啮合齿轮泵8与所述主泵7并联，所述主泵7出油口处的出油管道上设有主泵单向阀9，所述主泵7的进油口与出油口之间设有安全阀11，所述内啮合齿轮泵8的出油口的油道上设有内啮合齿轮泵单向阀10。

下面介绍一下本发明中的大功率液力自动变速器液压系统各个部件的功能。

主泵7：变速器正常运转时，作为主要供油泵，为变速器液压系统实现变速器润滑、换挡、变矩器闭锁和变矩器补偿冷却等各项功能提供油液；变速器在拖车启动和被直接拖行时，无法为变速器液压系统提供油液。

内啮合齿轮泵8：变速器正常运转时，辅助主泵7为变速器液压系统提供油液；变速器拖车启动时，为变速器液压系统实现变速器润滑、变矩器闭锁和换挡等各项功能提供油液；变速器被直接拖行时，为变速器输出轴、部分行星机构等被拖行时仍旋转零部件提供润滑油液。

主泵单向阀9：保证油液从主泵7向外单向流动，防止变速器在拖车启动起步阶段，内啮合齿轮泵8泵出油液倒灌进入主泵7，造成较大流量漏损。

内啮合齿轮泵单向阀10：保证油液从该泵向外单向流动，防止变速器在正常行驶起步阶段，主泵7泵出油液倒灌进入内啮合齿轮泵8，造成较大流量漏损。

安全阀11：安全阀11为溢流阀，当变速器液压系统总供油流量足够情况下，将主泵7油液卸荷，此时液压系统由内啮合齿轮泵8单独供油。

液压系统工作原理：

1.车辆在正常行驶时，此时变速器正常运转，发动机驱动主泵7，为变速器实现润滑、换挡、变矩器补偿冷却及闭锁等各项功能提供油液；

2.车辆低速行驶时，此时变速器正常运转在低档低转速，由输出轴驱动的内啮合齿轮泵8转速低于泵正常工作转速，即此时泵无油液输出，为保证变速器各项功能的实现，内啮合齿轮泵单向阀10阻止了主泵7输出的油液倒流入内啮合齿轮泵8造成较大的内部流量损失；

3.车辆高速行驶时，此时变速器正常运转在高档高转速，由发动机驱动的主泵7及由输出轴驱动的内啮合齿轮泵8转速均较高，总输出流量会非常大，当流量达到一定值时，系统压力超过安全阀11设定的开启压力，主泵7泵出油液经由安全阀11卸荷回油箱，由内啮合齿轮泵8为变速器液压系统单独供油，实现变速器的各项功能；

4.车辆在拖车启动时，此时车轮带动变速器输出轴转动，由输出轴驱动的内啮合齿轮泵8为变速器闭锁、挂挡、润滑等功能的实现提供所需油液，而此时由发动机驱动的主泵7转速低于泵正常工作转速，此时无油液输出，为保证拖车启动功能得以实现，主泵单向阀9阻止了内啮合齿轮泵8泵出的油液倒流入主泵7造成较大的内部流量损失；

5.车辆在被直接拖行时，此时变速器内部处于无档、变矩器处于解锁工况，变速器的输出轴被车轮带动，变速器的输出模块及部分行星机构等结构仍处于相对旋转状态，需要油液润滑，而此时由于变速器处于无档、变矩器处于解锁工况，主泵7不工作，无油液泵出，变速器所需润滑油液只能依靠由变速器输出轴驱动的内啮合齿轮泵8供给，而主泵单向阀9的存在，防止了内啮合齿轮泵8泵出油液倒流入主泵7，形成较大的内部流量损失，保证了泵出油液进入润滑油路，润滑旋转结构。

本发明的有益效果如下：

1.由于设计时增加了内啮合齿轮泵8及相应的液压系统，使大功率液力自动变速器能够实现拖车启动功能；

2.由于设计时增加了内啮合齿轮泵8及相应的液压系统，使大功率液力自动变速器能够实现直接拖行功能；

3.由于采用集成设计及密封垫3(采用电缆纸)密封结构，内啮合齿轮泵8具有较小外形及适应-45℃～150℃工作的使用要求。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。