用于齿轮箱结构的液位调节装置、齿轮箱结构及车辆的制作方法

1.本公开涉及车辆转向技术领域，具体地涉及一种用于齿轮箱结构的液位调节装置、齿轮箱结构及车辆。


背景技术：

2.随着燃油车辆对油耗降低的要求逐步提高、纯电动车辆对于续航里程的需求逐步提高，无论是燃油车辆、混动车辆还是纯电动车辆都对传动系统的传动效率提出了更高的要求。而齿轮箱作为自动变速器、手动变速器以及电动车减速器等传动系统的核心组成部分，其传动效率又在其中起到了至关重要的作用。
3.齿轮箱主要由传动动力的齿轮轮系、用于包裹支撑的壳体、内部用于润滑散热的齿轮油及其他附件构成。其中内部的齿轮油在内部齿轮轮系的运动搅动下，在齿轮箱内部飞溅至各处，用于给齿轮啮合齿面、轴承滚动体以及其他运动副提供润滑油膜及散热。
4.齿轮箱的效率损失主要由齿面啮合摩擦损失、轴承转动摩擦损失以及润滑油搅油发热损失构成，其中齿面啮合摩擦损失相对占比较低，轴承转动摩擦损失随转速影响较小，而润滑油搅油发热随着齿轮箱转速的提高而逐渐成为齿轮箱效率损失的主要原因。而随着电动车减速器技术的发展，齿轮箱的最高转速逐步提高并已突破20000r/min，因此，有效控制齿轮箱高速搅油损失、降低高速搅油发热对提升传动系统效率、降低整车油耗电耗，以及提高传动系统的整体可靠性具有重要意义。
5.齿轮箱在低速大扭矩运行时，油液温度相对较低，运动粘度大，密度高，体积小，此时齿轮箱内部油液面高度应进行保持较高位置，以保证低转速下润滑良好且此时搅油效率损失低；当齿轮箱在高速小扭矩运行时，油液温度高运动粘度低，密度低，体积大，此时齿轮箱内部油液面高度应进行保持较低位置，少量润滑油即可满足润滑需求，且可有效降低高速的搅油损失。
6.现有技术中，通常在顶部设置有淋油箱，淋油箱的油液面高度无法调节，因此齿轮箱的内部的油面高度无法随转速调节，其油液面高度只存在高位、低位两种状态，调整效果差。


技术实现要素：

7.本公开实施例的目的在于提供一种用于齿轮箱结构的液位调节装置、齿轮箱结构及车辆，以解决现有技术中存在的问题。
8.为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：
9.一种用于齿轮箱结构的液位调节装置，包括：
10.第一传动齿轮，与齿轮箱结构的第二传动齿轮啮合连接；
11.离心调节机构，与所述第一传动齿轮同轴连接，所述离心调节机构包括离心轴和套设于所述离心轴上的第一连接件和第二连接件，所述第一连接件和所述第二连接件之间形成有离心空间，所述离心空间内安装有多个离心件，所述离心调节机构还包括设置在所
述第二连接件远离所述第一连接件的一侧的弹性件；
12.凸轮挡板机构，包括拨叉、凸轮和挡板，所述拨叉通过所述凸轮与所述挡板连接，所述拨叉的一端套设于所述离心轴，且所述拨叉位于所述第二连接件和所述弹性件之间；
13.淋油箱，所述淋油箱上设有与所述挡板对应的调节部件，所述拨叉的另一端与设置在所述淋油箱上的滑轨滑动连接，所述第二传动齿轮转动能够带动所述第一传动齿轮转动，从而带动所述离心件在所述离心空间内进行离心运动，所述离心件离心运动时能够作用于所述第二连接件，进而作用于所述拨叉和所述弹性件，推动所述拨叉沿所述滑轨滑动，进而通过所述凸轮带动所述挡板运动作用于所述调节部件，调节所述淋油箱的液位。
14.在一些实施例中，所述第一连接件的与所述离心件配合的第一接触面为锥面，所述第二连接件的与所述离心件配合的第二接触面为锥面。
15.在一些实施例中，所述离心空间内设有多个中心对称的离心轨道，以与多个所述离心件一一对应。
16.在一些实施例中，所述调节部件为开设于所述淋油箱上的调节口；
17.所述凸轮固定于所述挡板并与所述拨叉接触连接，所述凸轮挡板机构还包括安装于所述淋油箱的挡板转轴，所述挡板与所述挡板转轴转动连接。
18.在一些实施例中，所述离心轴与所述第二连接件连接的位置为平键、花键或键槽结构。
19.在一些实施例中，所述第二连接件上设有用于安装所述拨叉的连接轴，所述拨叉套设在所述连接轴的外周，所述连接轴的一端与所述第二连接件的端面连接，所述连接轴的另一端具有第一限位件；所述连接轴的中心开口以使所述离心轴穿设其中。
20.在一些实施例中，所述离心轴上设有与所述第一限位件相配合的第二限位件，所述弹性件套设在所述第一限位件和所述第二限位件之间。
21.在一些实施例中，所述离心件为钢球或钢柱。
22.本公开还提供一种齿轮箱结构，其包括上述任一项技术方案中所述的液位调节装置。
23.本公开还提供一种车辆，其包括上述的齿轮箱结构。
24.本公开实施例提供的用于齿轮箱结构的液位调节装置、齿轮箱结构及车辆，通过离心调节机构和凸轮挡板机构的配合，可以利用离心调节机构转动时离心件的离心运动，将第一传动齿轮1的转动转换为拨叉的移动，同时通过凸轮和杠杆原理实现位移方向的变化，带动挡板相对于调节部件运动，实现齿轮箱结构内油液面随齿轮箱转动的自动调节，且仅仅依靠机械结构即可实现全自动控制，无需其他电控系统，结构简单，稳定可靠，且离心调节机构无多余复杂的运动副，不需占用额外空间。
附图说明
25.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本公开实施例的用于齿轮箱结构的液位调节装置的一结构示意图(低转
速)；
27.图2为本公开实施例的用于齿轮箱结构的液位调节装置的另一结构示意图(高转速)；
28.图3为本公开实施例的离心调节机构的分解结构示意图；
29.图4为本公开实施例的离心调节机构的侧视剖视图(低转速)；
30.图5为本公开实施例的离心调节机构的另一侧视剖视图(高转速)；
31.图6为本公开实施例的齿轮箱结构的结构示意图(低转速)；
32.图7为本公开实施例的齿轮箱结构的另一结构示意图(高转速)；
33.图8为本公开实施例的用于齿轮箱结构的液位调节装置的工作原理图。
34.附图标记：
35.1-第一传动齿轮；10-第二传动齿轮；2-离心调节机构、201-离心空间、2011-离心轨道、21-离心轴、211-连接部、212-第二限位件、22-第一连接件、221-第一接触面、23-第二连接件、231-第二接触面、232-中心轴孔、233-连接轴、234-第一限位件、24-离心件、25-弹性件；3-凸轮挡板机构、31-拨叉、32-凸轮、33-挡板、34-挡板转轴；4-淋油箱、41-调节部件、42-滑轨、43-淋油口。
具体实施方式
36.此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。
37.应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
38.包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。
39.通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。
40.还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
41.当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
42.此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
43.本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
44.图1至图5示出了本公开实施例的用于齿轮箱结构的液位调节装置的结构示意图，
图6和图7示出了本公开实施例的齿轮箱结构的结构示意图。如图1至图7所示，本公开实施例提供了一种用于齿轮箱结构的液位调节装置，包括：
45.第一传动齿轮1，与齿轮箱结构的第二传动齿轮10啮合连接；
46.离心调节机构2，与所述第一传动齿轮1同轴连接，所述离心调节机构2包括离心轴21和套设于所述离心轴21上的第一连接件22和第二连接件23，所述第一连接件22和所述第二连接件23之间形成有离心空间201，所述离心空间201内安装有多个离心件24，所述离心调节机构2还包括设置在所述第二连接件23远离所述第一连接件22的一侧的弹性件25；
47.凸轮挡板机构3，包括拨叉31、凸轮32和挡板33，所述拨叉31通过所述凸轮32与所述挡板33连接，所述拨叉31的一端套设于所述离心轴21，且所述拨叉31位于所述第二连接件23和所述弹性件25之间；
48.淋油箱4，所述淋油箱4上设有与所述挡板33对应的调节部件41，所述拨叉31的另一端与设置在所述淋油箱4上的滑轨42滑动连接，所述第二传动齿轮10转动能够带动所述第一传动齿轮1转动，从而带动所述离心件24在所述离心空间201内进行离心运动，所述离心件24离心运动时能够作用于所述第二连接件23，进而作用于所述拨叉31和所述弹性件25，推动所述拨叉31沿所述滑轨42滑动，进而通过所述凸轮32带动所述挡板33运动作用于所述调节部件41，调节所述淋油箱4的液位。
49.具体地，淋油箱4的底部还设有用于出油的多个淋油口43。本实施例中，调节部件41为设置在淋油箱4上的调节开口，凸轮32固定于所述挡板33并与所述拨叉31接触连接，所述凸轮挡板机构3还包括安装于所述淋油箱4的挡板转轴34，所述挡板33与所述挡板转轴34转动连接。
50.如图1所示，齿轮箱结构处于低速旋转的第一状态时，通过第二传动齿轮10的传动使得挡板33位于调节开口的一侧，将调节开口完全开启，且弹性件25处于释放状态；如图2所示，齿轮箱结构处于高速旋转的第二状态时，通过第二传动齿轮10的传动使得挡板33将调节开口遮挡，将调节开口部分开启或完全关闭，弹性件25处于被压缩状态。
51.由上可知，转速越高淋油箱4的调节开口越小，转速越低淋油箱4的调节开口越大。由于齿轮箱内部齿轮在旋转运动的时候不断的将油液带入到淋油箱4中，而淋油箱4上的淋油口43的出油量又是一定的，故淋油箱4内的储油量取决于淋油箱4的调节开口的开口大小。因此，随着齿轮箱转速的提高，淋油箱4的调节开口逐渐关闭，淋油箱4内的储油量逐渐提高，齿轮箱底部的油量逐渐减少，以实现高转速下，齿轮搅油量的降低，极大的减少了齿轮箱结构结构高速旋转下的搅油损失。即本实施例例中，齿轮箱结构在高速小扭矩的情况下，可以降低齿轮箱内部油液面高度，以避免过多的搅油损失；而在低速大扭矩的情况下，齿轮箱结构内部油液较多，油液面较高，可以保证充分润滑。
52.可以理解的是，齿轮箱结构的润滑油其特性是低转速下密度大，体积小，运动粘度大；高转速下密度低，体积大，运动粘度低，高转速下油液循环更快，因此，高转速下只需少量的润滑油参与润滑即可。
53.本实施例中，第二传动齿轮10可以为齿轮箱结构中原有的齿轮，也可以为单独设置的与第一传动齿轮1啮合的齿轮。
54.本公开实施例提供的用于齿轮箱结构的液位调节装置通过离心调节机构2和凸轮挡板机构3的配合，可以利用离心调节机构2转动时离心件24的离心运动，将第一传动齿轮1
的转动转换为拨叉31的移动，同时通过凸轮和杠杆原理实现位移方向的变化，带动挡板33相对于调节部件41运动，实现齿轮箱结构内油液面随齿轮箱转动的自动调节，且仅仅依靠机械结构即可实现全自动控制，无需其他电控系统，结构简单，稳定可靠，且离心调节机构2无多余复杂的运动副，不需占用额外空间。
55.淋油箱4不仅能够用于储油，为不同位置提供淋油使用，且能够随着齿轮箱结构的不同转速调节储油量。特别是随着当今电驱动系统技术发展，电动车减速器转速已经突破20000r/min，高转速下的齿轮搅油损失已经是其主要效率损失的来源，因此，本公开通过不同转速下搅油液面的高度控制能够平衡润滑需求与降低搅油损失的需求。
56.另一些实施例中，调节部件41包括设置在淋油箱4上的调节开口以及与该调节开口连接的流量阀，挡板33与流量阀对应设置，调节开口处于长开状态，通过离心调节机构2和凸轮挡板机构3的配合，可以使挡板33作用于流量阀，进而通过调节通过调节开口的流量来调节淋油箱4的液面。具体实施中，可以在调节开口处直接设置流量阀，也可以设置连接调节开口的油路管道，并在油路管道上设置流量阀。
57.优选地，调节开口为竖向开口，且开口设置的较大，润滑油进入，无需额外润滑机构，十分适合齿轮箱结构内部使用。
58.本实施例中，通过挡板33围绕挡板转轴34的转动实现调节开口大小的调节。另一些实施例中，挡板33也可以为推板或类似于旋转门的转轴挡板，具体结构可以根据实际需要设置，本公开不具体限定。
59.在一些实施例中，如图4和图5所示，所述第一连接件22的与所述离心件24配合的第一接触面221为锥面，所述第二连接件23的与所述离心件24配合的第二接触面231为锥面，以在离心件24进行离心运动的过程中，沿离心轴21的轴向方向产生不同的力，保证离心件24作用于第一连接件22和第二连接件23。
60.另一些实施例中，第一接触面221和第二接触面231可以为双曲线等其他圆锥曲面。
61.本实施例中，离心件24优选为钢球或钢柱等滚动体，以便于在离心空间201内进行离心运动。
62.在一些实施例中，如图3至图5所示，所述离心空间201内设有多个中心对称的离心轨道2011，以与多个所述离心件24一一对应。
63.通过设置离心轨道2011，使得每个离心件24能够在各自的离心轨道2011内运动，且在离心轨道2011的边缘设置限位部件，避免离心件24脱落到离心调节机构2内其他位置以及齿轮箱内部，造成其他零部件损坏。
64.本实施例中，离心轨道2011呈中心对称布置，可以保证整个离心调节机构2转动过程中的动平衡。
65.在一些实施例中，所述离心轴21与所述第二连接件23连接的位置为平键、花键或键槽结构。
66.如图3至图5所示，本实施例中，离心轴21与第二连接件23连接的连接部211为方形的平键，第二连接件23的中心开设有方形的中心轴孔232(或平键键槽)，使得第二连接件23可随着离心轴21一同旋转并在其上滑动。
67.在一些实施例中，所述第二连接件23上设有用于安装所述拨叉31的连接轴233，所
述拨叉31套设在所述连接轴233的外周，所述连接轴233的一端与所述第二连接件23的端面连接，所述连接轴233的另一端具有第一限位件234；所述连接轴233的中心开口以使所述离心轴21穿设其中。
68.拨叉31的端部设有对应的开口槽以便将拨叉31套设在所述连接轴233的外周，同时，将拨叉31限位在第二连接件23的端面和第一限位件234之间，对拨叉31的移动范围进行限位；连接轴233的中心开口即为上述第二连接件23的中心轴孔232，结构合理，拆装方便。
69.在一些实施例中，所述离心轴21上设有与所述第一限位件234相配合的第二限位件212，所述弹性件25套设在所述第一限位件234和所述第二限位件212之间。
70.弹性件25可以为弹簧或弹性套筒，以为第二连接件23提供弹力。本实施例中，通过将第一限位件234和第二限位件212分别设置在第二连接件23和离心轴21上，结构简单、合理，稳定可靠。
71.本公开实施例提供的用于齿轮箱结构的液位调节装置的具体工作过程如下：
72.齿轮箱结构的内部齿轮在旋转运动过程中带动刚性连接的第二传动齿轮10旋转，第二传动齿轮10旋转带动啮合的第一传动齿轮1旋转，进而带动与第一传动齿轮1同轴的整个离心调节机构2旋转；离心调节机构2在旋转的过程中，位于离心空间201内的离心件24在离心力的作用下在离心空间201内有沿离心轴21的径向方向向外侧做离心运动的趋势，由于第一连接件22和第二连接件23与离心件24的接触配合面均为锥面，故在离心件24离心运动的作用下将推动第二连接件23沿离心轴21滑动；第二连接件23在滑动的过程中将压缩弹性件25并推动拨叉31沿离心轴21移动。因此，当离心调节机构2高速旋转时，离心件24所受的离心力对第二连接件23的分力大于其所受的弹力和拨叉31的反作用力时，将推动第二连接件23和拨叉31移动，拨叉31沿离心轴21移动的同时，推动挡板33围绕挡板转轴34转动，逐渐将淋油箱4的调节开口关闭；而当离心调节机构2低速旋转时，离心件24所受的离心力对第二连接件23的分力小于其所受的弹力和拨叉31的反作用力，被压缩的弹力释放，推动拨叉31反向移动，以将淋油箱4的调节开口开启，并恢复至初始状态(调节开口处于开启的状态)。
73.如图8所示，以第一接触面221和第二接触面231为锥面，对用于齿轮箱结构的液位调节装置的工作原理进行具体说明。
74.第二连接件23所受的总的阻力为：f
阻
75.其中，总的阻力f
阻
由弹性件25的弹力f
弹
和凸轮32给拨叉31的推力f
凸
组成，
76.即f
阻
＝f
弹
+f
凸
ꢀꢀ
(1)
77.弹性件25的弹力：
78.f
弹
＝kx，
ꢀꢀ
(2)
79.其中，k为弹簧刚度，x为弹簧压缩行程；
80.以离心调节机构2所在的旋转惯性坐标系为基准坐标系分析：
81.单个离心件24(例如钢球)所受的离心力公式为：
[0082][0083]
其中，f1为单个钢球所受的离心力，m为单个钢球质量，为离心调节机构2旋转角速度，r为钢球旋转半径；
[0084]
此时，钢球受到的力还有第二连接件23给钢球的压力fa和第一连接件22给钢球的
压力fb，两者分别过钢球的质心并垂直于连接件与钢球配合面的切线方向，
[0085]
此时，fa和fb可分别分解为f
ax
、f
ay
和f
bx
、f
by
：
[0086][0087]
α为第二连接件23锥面夹角，β为第一连接件22锥面夹角；
[0088]
同时，钢球还收到第一连接件22的摩擦力：
[0089][0090]
μ为摩擦系数。
[0091]
根据钢球的力平衡有：
[0092][0093]
即：
[0094][0095]
又根据第二连接件23受力平衡有：
[0096]f阻
＝nf
ax
ꢀꢀ
(8)
[0097]
n为钢球数量；
[0098]
综上，可得离心调节机构2转速与行程的力平衡关系：
[0099][0100]
即在不同的转速下，可对应不同的弹性件行程，即转速可转化为位移。
[0101]
另，根据上述公式，离心件24所受离心力与整个机构旋转角速度的平方成正比，因此，齿轮箱不同的转速下，离心件24的离心力的分力与第二连接件23所受弹力及拨叉31的反作用力平衡，以达到齿轮箱在不同的转速下，拨叉31具有不同的位移，且转速越高，淋油箱4的调节开口的开口越小；转速越低，淋油箱4的调节开口的开口越大。
[0102]
由上可知，拨叉31行程与转速的平方成正比，由于拨叉31与转速为非线性关系，具体实施中，可以通过改变淋油箱4与挡板33配合的形状，或通过将离心调节机构2的连接件的接触面改为双曲线等曲线来实现以精准的线性关系控制油量。
[0103]
本实施例中，可以根据不同的齿轮箱转速需求、油面高度需求，自由设置调节参数。由于调节开口的开口大小受如齿轮速比、钢球数量、质量、离心调节机构2的接触面角度，弹性件刚度、凸轮参数，挡板的重力，淋油箱4的调节开口的大小、形状等诸多参数影响，本实施例中，可以根据工程应用中的实际情况，通过上述参数的不同设计匹配，实现在不同转速下不同的油量控制需求。
[0104]
另外，本实施例可以实现不同转速下的不同油量的无极调节，相较于单纯调节开口开闭的二元调节，油液调节更加精准。
[0105]
此外，本公开实施例中的淋油箱4，除了存储油量调节油面高度外，还可以通过淋油口43的设置来为各类运动原件提供润滑散热，同时当车辆处于大角度运行，导致淋油箱4无润滑油进入，或局部位置润滑较差时，淋油箱4的内部存油还可以提供一定时间的润滑流量。
[0106]
如图6和图7所示，本公开实施例还提供了一种齿轮箱结构，包括上述实施例中的用于齿轮箱结构的液位调节装置。
[0107]
齿轮箱结构可以用于自动变速器、手动变速器及电动车减速器等以齿轮箱为核心机械结构的车辆传动装置中。
[0108]
本公开实施例还提供了一种车辆，包括上述实施例中的齿轮箱结构。
[0109]
本公开实施例提供的齿轮箱结构和车辆对应于上述实施例的用于齿轮箱结构的液位调节装置，用于齿轮箱结构的液位调节装置实施例中的任何可选项也适用于齿轮箱结构和车辆的实施例，此处不再赘述。
[0110]
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
[0111]
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
[0112]
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
[0113]
以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围。