具有冷却的密封系统的减速器
阅读说明：本技术 具有冷却的密封系统的减速器 (Retarder with cooled sealing system ) 是由 D.劳克曼 R.谢德 W.亚当斯 M.迪特斯 T.尼斯 于 2021-03-17 设计创作，主要内容包括：所建议的发明涉及一种液力减速器,包括减速器壳体、减速器轴和密封系统。减速器轴具有布置在减速器壳体以外的第一局部段和布置在减速器壳体以内的第二局部段。密封系统布置在减速器壳体和减速器轴之间,使得减速器壳体内的与工作介质循环回路相连的内部空间相对于环境被流体密封地密封。密封系统包括至少一个第一密封元件和至少一个第二密封元件,并且在密封元件之间设有密封室。密封室通过布置在减速器轴中的第一通道直接与工作介质循环回路连接。为了改善对密封系统的润滑和冷却,按照本发明建议,密封室通过至少局部区段地在减速器壳体中延伸的第二通道直接与工作介质循环回路连接或可连接,使得当减速器轴旋转时,密封室被辅助流穿流。(The proposed invention relates to a hydrodynamic retarder comprising a retarder housing, a retarder shaft and a sealing system. The gear unit shaft has a first partial section arranged outside the gear unit housing and a second partial section arranged inside the gear unit housing. The sealing system is arranged between the gear housing and the gear shaft, so that an interior space in the gear housing, which is connected to the working medium circuit, is sealed fluid-tightly from the environment. The sealing system comprises at least one first sealing element and at least one second sealing element, and a sealing chamber is provided between the sealing elements. The seal chamber is directly connected to the working medium circuit via a first channel arranged in the retarder shaft. In order to improve the lubrication and cooling of the sealing system, it is proposed according to the invention that the sealing chamber is directly connected or connectable to the working medium circuit via a second channel which extends at least in some sections in the gear housing, so that the sealing chamber is flowed through by an auxiliary flow when the gear shaft rotates.)
技术领域
本发明涉及一种液力减速器。
背景技术
众所周知，液力减速器具有工作室，该工作室可以用工作介质填充，以便将被驱动的也称为转子的初级叶轮的转矩传递到也称为定子的固定的次级叶轮上。减速器连接到减速器工作介质循环回路上，工作介质例如油或车辆冷却循环回路的冷却水可在该减速器工作介质循环回路中循环。
对于减速器，基本上区分两种运行状态：工作室填充有工作介质的制动运行和工作室除了小的剩余工作介质体积被排空的非制动运行。在制动运行中，制动力矩还可以通过填充度调节。
转子抗扭地耦连在转子轴上，制动力矩通过该转子轴传递到车轮上。转子轴可以例如通过变速器输出轴或与机动车的驱动轮抗扭地连接的轴(万向节轴)驱动。在许多机动车中，减速器直接法兰连接到变速器上并且通过高速传动装置(Hochtrieb)、齿轮传动装置被驱动。该高速传动装置集成在变速器油循环回路中并且由其润滑和冷却。在变速器油循环回路和减速器工作介质循环回路之间设有密封系统，该密封系统将变速器油循环回路的油与减速器工作介质循环回路的工作介质分开。
该分开通常如此实现，即，密封系统的第一密封唇借助变速器油被冷却和润滑，并且第二密封唇借助工作介质流、油流或水流被冷却和润滑。
密封系统可以如同在专利文献CN 10 5 673 735 A1中所示的那样由两个径向轴密封环RWDR和一个矩形环构成。当减速器轴旋转时，油流经由减速器轴中的通道输送到转子侧的径向轴密封环、即第二密封唇和矩形环之间，从而这两个密封件被润滑并且因此还被冷却。
如前所述地，基本上区分两种运行状态：制动运行和非制动运行。由于减速器轴在两种工作状态下均旋转，因此在两种工作状态下都必需的是，通过油流对密封部位进行润滑和冷却。在制动运行中，由于工作室中的高压，泄漏油流被挤压通过矩形环、矩形环RER密封部位，从而泄漏油流到达密封部位处。因此，该相对较热的油与减速器侧的径向轴密封环、尤其第二密封唇接触，并且从那里经由减速器轴中的通道引回减速器工作介质循环回路中。减速器轴被相对较热的油加热，因此两个径向轴密封环的使用寿命受到不利影响。
专利文献CN 10 5 909 696 A1还公开了一种用于在非制动运行中冷却和润滑减速器的密封系统的润滑方法，其中，工作介质、油借助泵送装置泵送通过减速器轴、通过横向孔引向径向轴密封环的减速器侧的密封唇并且随后通过转子壳体和转子之间的通道引回减速器工作介质循环回路中。
专利文献DE 20 2005 003 329 U1公开了一种具有密封系统的减速器系统。在此，至少一些密封元件设计为，使得在制动运行以及非制动运行中泄漏流能够流过这些密封元件。
此外，专利文献DE 10 2011 115 033 B3公开了一种具有密封系统的减速器结构，其中，在减速器轴中设有通道，这些通道能够实现工作介质的供给，以便润滑密封系统的密封件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是改进工作介质循环回路，使得对密封系统的润滑和冷却被改善。
所述技术问题按照本发明通过一种液力减速器解决。
建议的实施方式涉及一种液力减速器，其包括减速器壳体、减速器轴和密封系统，其中，所述减速器轴具有布置在减速器壳体以外的第一局部段和布置在减速器壳体以内的第二局部段。此外，所述密封系统布置在所述减速器壳体和减速器轴之间，使得所述减速器壳体内的与工作介质循环回路相连的内部空间相对于环境被流体密封地密封。所述密封系统包括至少一个第一密封元件和至少一个第二密封元件，并且在密封元件之间设有密封室，其中，所述密封室通过布置在减速器轴中的第一通道直接与工作介质循环回路连接或可连接。
为了改善对密封系统的润滑和冷却，按照本发明建议，所述密封室通过至少局部区段地在减速器轴中延伸的第二通道直接与工作介质循环回路连接或可连接，使得当所述减速器轴旋转时，辅助流能够经由第一通道流入密封室中并且在穿流密封室之后能够经由第二通道从密封室引回。
按照本发明还建议，所述密封室通过至少局部区段地在减速器壳体中延伸的第二通道直接与工作介质循环回路连接或可连接，使得当所述减速器轴旋转时，所述密封室被辅助流穿流。
具有第一通道作为输入通道和第二通道作为流出通道的结构实现了：能够产生辅助流，并且密封室被工作介质流过，这使得密封区域、尤其减速器轴被更好地冷却。
在优选的实施方式中，所述第一密封元件包括至少一个径向轴密封环，并且所述第二密封元件是矩形密封环。此外有利的是，第一密封元件由两个径向轴密封环组成，其中，密封唇优选彼此相对地定向。
在优选的实施方式中，所述第二通道与减速器的进入腔室连接或可连接。所述进入腔室是工作介质循环回路中的空间，在制动运行中，工作介质在进入转子和定子之间的环形的工作室之前被引导经过该空间。
此外可以设置泵，在所述第一通道或第二通道中布置所述泵，其中，辅助流的穿过密封室的体积流量能够借助泵被调节。在此，基本上可以实现两种泵布置方式。
在第一实施方式中，所述泵如此布置，借助所述泵能够产生辅助流，其中，来自工作介质容器的工作介质经由所述第一通道被输送到所述密封室中。经由减速器轴中的第二通道，工作介质又从密封室排出并且从那里返回工作介质循环回路中。在该实施方式中，泵的泵送作用由减速器轴中的横向孔的泵送作用支持，其中，此处指的是构成第一通道的局部段的横向孔。
所述第二通道的导引穿过减速器轴的部段可以优选由两个另外的横向通道段和一个纵向段组成，其中，这些横向通道段的泵送作用彼此抵消，从而工作介质更容易地经由第二通道返回进入腔室中。
但也存在这样的选择，即，将泵布置在第二通道中并且借助泵产生辅助流，其中，来自工作介质容器的工作介质经由第一通道被吸入密封室中并且经由减速器轴中的第二通道段又从密封室吸出。在该选择下，泵布置在进入腔室前的第二通道中，从而工作介质经由进入腔室被泵送回工作介质循环回路中。此外，在该结构中泵的抽吸功率设计为，至少在非制动运行中，将足够的工作介质从工作介质容器输送通过密封室。
优选地，在两种选择下，所述泵设计为，在非制动运行下产生通过第二密封元件、即矩形密封环的泄漏流。
对于第一种选择，所述泵优选设计为，在非制动运行下，泄漏流从密封室经(14)由所述第二密封元件、即矩形密封环被输送到工作室中。
对于第二种选择，所述泵优选地设计为，在非制动运行下，泄漏流经由所述第二密封元件、即矩形密封环从工作室被输送到密封室中。
为了改善通过在轴内的具有两个横向通道段的第二通道实现的泵送作用，此外建议，所述轴的在第一横向通道段的入口的区域中的轴径小于在第二横向通道段的出口的区域中的轴径，工作介质通过入口的区域进入所述第一横向通道段中，并且工作介质通过出口的区域从所述第二横向通道排出。
在优选的实施方式中还规定，所述第二通道与工作介质循环回路中的工作介质容器流体导通地连接或可连接。
在优选的实施方式中还规定，所述第二通道与工作介质循环回路中的通风通道流体导通地连接或可连接。
附图说明
借助实施例参照附图阐述本发明的另外的有利的特征。在附图中：
图1示出根据现有技术的减速器；
图2示出根据现有技术的密封系统；
图3示出第一实施方式；
图4示出第二实施方式；
图5至图8示出具有经过壳体的返回通道的备选的实施方式；
具体实施方式
图1和图2示出截图，从中可以看到根据现有技术的减速器1的结构。在图1中示出减速器的主要结构，并且在图2中详细示出由现有技术已知的密封系统。
图1所示的截图示出具有减速器壳体8的减速器1，该减速器壳体固定在变速器壳体中或变速器壳体上。减速器轴5以其第一局部段9突伸到变速器壳体28中，该第一局部段至少部分地布置在减速器壳体8外。不位于减速器壳体8的内部空间11中的所有构件、诸如轴承30和密封系统2的密封件12a都与变速器油循环回路3的油接触或被其润滑。
减速器轴5的第二局部段10布置在减速器壳体8内。减速器壳体8内的所有构件都与减速器1的工作介质相接触并且由其润滑和冷却。该工作介质可以是油或者也可以是来自冷却循环回路的冷却水。减速器壳体8的内部空间包括工作介质可以流过的所有通道和腔室。
在减速器轴5的第一和第二局部段9、10之间布置有密封系统2，该密封系统将变速器油循环回路3与工作介质循环回路4分开。
减速器轴5通过轴承30相对于减速器壳体5可旋转地支承，并且转子6如此支承在减速器轴5上，使得在用工作介质填充工作室32时，转子6朝定子的方向轴向地移动，并且一旦到达工作位置，制动力矩就被传递到减速器轴5上。该可移动的转子的功能用于一般现有技术的减速器。
对于减速器区分两个主要的运行状态：如图1所示的非制动运行和工作室填充有工作介质的制动运行。为了实现制动运行，通过未示出的加压装置将工作介质从工作介质容器22输送到工作介质循环回路4中，其中，工作室的填充度是可调节的。
图2示出由多个密封元件12a、b和13组成的密封系统2。在密封元件12b和13之间设有密封室14，其中，该密封室14通过布置在减速器轴5中的第一通道15与工作介质循环回路4连接或可连接。第一通道15由减速器轴5中的设计为盲孔的纵向通道段和表示密封室14与盲孔之间的连接部的横向通道17a组成。
当减速器轴5旋转时，这些横向通道17a像泵一样起作用，使得一旦减速器轴5旋转，工作介质就被泵入密封室中。密封元件12a、b设计为径向轴密封环，其密封唇彼此相对地定向。第三密封元件是矩形密封环13。矩形密封环13设计为，能够实现泄漏流25，该泄漏流分别根据运行状态改变其方向。
在图3和图4中示出如何能够实现对密封系统的润滑和冷却的两种选择。在两种实施方式中，除了减速器轴5中的第一通道15之外，在减速器轴5中还布置有第二通道16。
第一通道15如现有技术中那样设计。第二通道16分段地平行于第一通道15延伸并且在两端包括横向通道段17b、c，其中，横向通道段17b与密封室14连接，并且第二横向通道段17c与连接通道24耦连，该连接通道将第二通道16与进入腔室20连接。
图3示出第一可能的实施方式，其中，在第一通道15中布置有泵18。其中，在泵18和工作介质容器22之间的所示通道段算作第一通道15。
泵18与减速器轴5抗扭地耦连，从而每当轴旋转时，工作介质就被泵入密封室14中。在制动运行中，工作室32中的压力大于密封室14中的压力，从而产生流过密封件13的密封间隙的泄漏流25，该泄漏流朝密封室14的方向流动。泄漏流25在密封室14中与辅助流19相遇并且经由第二通道16回输到工作介质循环回路4中。
在未示出的非制动运行中，存在其它不同的压力情况，在这些压力情况下泄漏流25反转方向，因为泵18设计为使得在非制动运行中，泵压力大于工作室32中的通过工作室中的剩余工作介质量产生的压力。在非制动运行中，来自工作室32的多余的工作介质经由旁通管路31泵回到工作介质容器22中。
在图4中示出处于非制动运行中的备选实施方式，其中，泵18在连接通道24中布置在第二通道16和进入腔室20之间，其中，连接通道24是第二通道16的局部段或延续通道。在该实施方式中，流过密封件13的泄漏流25在制动运行中以及在非制动运行中具有相同的方向，因为在两种运行模式下泵18都将工作介质从密封室抽出并且经由进入腔室20回输到工作室32或工作介质循环回路中。
在所示的两种实施方式中，第二通道还可以与通风通道23连接。另外的备选方案是与工作介质容器连接。在该选择下，需要在连接通道中设置止回阀，使得辅助流19仅能朝工作介质容器的方向流动。
在图3和图4中，没有详细示出减速器轴5和在其中延伸的通道。优选地，通过减速器轴5如此设计通道段16，泵送作用通过具有在轴内的两个横向通道段17b、c的第二通道16沿希望的方向实现。为此，入口和出口的区域中的轴径设计为尺寸不同。如此，轴的在第一横向通道段17b的入口区域中的轴径小于在第二横向通道段17b的出口区域中的轴径，工作介质通过所述入口区域进入横向通道段17b，工作介质通过所述出口区域从第二横向通道17c出来。
图5至图8示出备选的实施方式，其具有减速器轴5中的仅一个通道和在循环回路中的、尤其经减速器壳体8的工作介质的备选的回输通道。
图5示出一种实施方式，其中，第二通道16将密封室14与进入腔室20连接。该图示出减速器的制动运行，这可以象征性地通过工作介质循环回路的稍粗地示出的线看出。工作介质、此处是油的主体积流量借助减速器的泵送作用从工作室泵送至冷却器并且泵送回工作室。
在该实施方式中，辅助流19借助减速器轴5中的横向孔的泵送作用产生。如此，油从工作介质容器22的下部区域抽取并且作为辅助流19引入密封室14中。在那里，辅助流与作为泄漏流25朝密封室14的方向被输送的油混合。两个流共同经由第二通道16和进入腔室20回输到工作介质循环回路4中。辅助流19的体积流量可以通过节流阀26a和/或26b调节，并且可以在第二通道16中设置止回阀27b。
图6示出具有在密封室14和工作介质容器22之间的第二通道16的实施方式。在此，辅助流19被简单地回输到工作介质容器22的上部区域中。该图示出在非制动运行中的体积流，其中，辅助流19示出为稍粗的线。
图7示出具有在密封室和通风通道23之间的第二通道的实施方式。作为通风通道23的备选方案，也可以设置单独的中央通道，该中央通道与通风通道23一样与环形的工作室32的中心连接。在两种实施方式中，辅助流19经由通道23经由工作室32的中心回输到工作介质循环回路中。
图8示出另外的备选的实施方式，其中，第二通道设计为抽吸通道，借助该抽吸通道将来自工作介质容器22的工作介质抽吸到密封室14中。借助泵18产生抽吸作用。在此，抽吸作用设计为，在每种工作状态下都克服减速器轴5中的横向通道17的泵送作用将工作介质从密封室14吸出。由泵18吸出的工作介质被泵送回进入腔室20中并且从那里回输到工作介质循环回路中。由于抽吸泵在密封室14中产生一定的负压，因此在该实施方式中，泄漏流25在两种工作状态下具有相同的方向，即从工作室32进入密封室14。
在根据图3至图8的所有实施方式中，还设有旁通管路31，通过该旁通管路确保，在非制动运行中也将工作介质从工作室泵送回到工作介质循环回路中。为此，泵送作用在非制动运行中也始终来自减速器本身。在非制动运行中，止回阀27a防止工作介质回流到工作室中。
附图标记列表
1 减速器
2 密封系统
3 变速器油循环回路
4 工作介质循环回路
5 减速器轴
6 转子
7 定子
8 减速器壳体
9 第一局部段
10 第二局部段
11 内部空间
12a、b 径向轴密封环
13 矩形密封环
14 密封室
15 第一通道
16 第二通道
17a、b、c 横向通道
18 泵
19 辅助流
20 进入腔室
21 工作介质
22 工作介质容器
23 通风通道
24 连接通道
25 泄漏流
26a、b 节流阀
27a、b 止回阀
28 变速器壳体
29 冷却器
30 轴承
31 旁通管路
32 工作室。
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