УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО КОНТУРА
SEALING DEVICE FOR HYDRAULIC CONTOUR

Область техники
Настоящее изобретение относится к гидравлическому контуру, в котором масляный канал для подачи гидравлического масла в или отведения гидравлического масла из гидравлического привода образован над по меньшей мере двумя элементами, и, в частности, к уплотнительному устройству, которое блокирует масляный канал от дренажного участка между двумя элементами для поддержания непроницаемого для жидкости состояния.
Уровень техники
Гидравлическое давление может быть использовано для передачи большой мощности или силы по свободному пути и для передачи сигналов в соответствии с амплитудой давления, таким образом, оно используется в различных устройствах. Например, гидравлическое давление используется для переключения или установки путей передачи мощности или обеспечения несущей способности трансмиссии по крутящему моменту в силовой передаче транспортного средства. Публикация заявки на патент Японии № 2010-151240 (JP 2010-151240 А) раскрывает пример такого вида устройства управления гидравлическим давлением. Устройство, раскрытое в этой публикации, представляет собой устройство управления гидравлическим давлением для ременной бесступенчатой трансмиссии, которое выполнено так, что камера гидравлического давления (гидравлический привод) обеспечена в каждом из одного шкива (первичный шкив) и другого шкива (вторичный шкив), на которые намотан ремень, гидравлическое масло подается в или отводится от первичного шкива для изменения ширины его канавки и чтобы тем самым устанавливать передаточное отношение, гидравлическое масло, соответствующее требуемому количеству движения, представленному количеством работы акселератора или т.п., подается во вторичный шкив для установки силы натяжения ремня, соответствующей передаваемому крутящему моменту.
Дополнительно, электромагнитный переключающий клапан со стороны подачи и электромагнитный переключающий клапан со стороны отведения соединены с камерой гидравлического давления каждого из шкивов. Гидравлический контур, включающий переключающие клапаны, выполнен со сквозными отверстиями, секциями канавки и т.п., которые образованы во вращательном валу, неподвижными секциями, поддерживающими его, и т.п. Таким образом, гидравлический контур включает секцию, образованную над двумя элементами, которые относительно вращаются или скользят в аксиальном направлении. Между двумя элементами образован заданный зазор для их гладкого относительного перемещения (относительного движения). Это может приводить к просачиванию гидравлического масла из зазора между двумя элементами на участке, где гидравлический контур пересекает эти два элемента. Соответственно, уплотнительный элемент обеспечен в зазоре для того, чтобы обеспечивать непроницаемость для жидкости или воздуха, подобно уплотнительному элементу в общеизвестном гидравлическом устройстве.
Уплотнительный элемент должен плотно устанавливаться на каждом из двух элементов, которые относительно перемещаются, и тем самым ограничивать просачивание гидравлической текучей среды. Таким образом, уплотнительный элемент образован из материала, имеющего высокую износостойкость и минимальное сопротивление трению так, что уплотнительный элемент является пригодным для его первоначальной функции. Этот вид уплотнительного элемента выполнен плотно установленным на двух элементах не только за счет своей собственной упругой силы, но и за счет давления от уплотняемой текучей среды (или гидравлического масла). В связи с этим, несмотря на маленький коэффициент трения, высокое давление для плотной установки или высокой относительной скорости между двумя элементами может приводить к увеличению температуры из-за теплоты трения. Это может вызывать уменьшение долговечности уплотнительного элемента или уменьшение долговечности текучей среды, контактирующей с уплотнительным элементом.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение выполнено с учетом вышеприведенных технических проблем, и его задачей является создание уплотнительного устройства для гидравлического контура, которое может ограничивать увеличение температуры по меньшей мере одного из уплотнительного элемента и гидравлического масла и уменьшение долговечности из-за увеличения температуры.
Для решения этой задачи согласно настоящему изобретению создано уплотнительное устройство для гидравлического контура, в котором масляный канал, который подает гидравлическое масло в или отводит гидравлическое масло из гидравлического привода, работающего под действием гидравлического давления, образован над по меньшей мере двумя элементами, которые относительно перемещаются, и уплотнительный элемент, который уплотняет зазор между двумя элементами непроницаемым для жидкости образом, расположен во внутренней области секции канавки, которая образована в по меньшей мере одном из двух элементов, и в котором образована сообщающая секция, которая позволяет секции канавки сообщаться с любым участком масляного канала так, что гидравлическое масло во внутренней области секции канавки перемещается вместе с подачей гидравлического масла или отводом гидравлического масла из гидравлического привода.
Масляный канал включает канал подачи, который подает гидравлическое масло в гидравлический привод, и канал отвода, который отводит гидравлическое масло из гидравлического привода, и сообщающая секция может включать сообщающую секцию подачи, которая связывается с каналом подачи, и сообщающую секцию отвода, которая связывается с каналом отвода.
Дополнительно, согласно настоящему изобретению создано уплотнительное устройство для гидравлического контура, в котором масляный канал, который подает гидравлическое масло в или отводит гидравлическое масло из гидравлического привода, работающего под действием гидравлического давления, образован над по меньшей мере двумя элементами, которые относительно перемещаются, и уплотнительный элемент, который уплотняет зазор между двумя элементами непроницаемым для жидкости образом, расположен во внутренней области секции канавки, которая образована в по меньшей мере одном из двух элементов, и в котором масляный канал включает канал подачи, который подает гидравлическое масло в гидравлический привод, и канал отвода, который отводит гидравлическое масло из гидравлического привода, при этом уплотнительное устройство дополнительно включает: сообщающую секцию подачи, которая обеспечивает сообщение между секцией канавки и каналом подачи; и сообщающую секцию отвода, которая обеспечивает сообщение между секцией канавки и каналом отвода.
Два элемента могут быть элементом вала и вращательным элементом, который установлен на внешней периферийной стороне элемента вала и имеет гидравлический привод, канал подачи может быть образован с возможностью проходить через внутреннюю область элемента вала с возможностью открываться на внешней периферийной поверхности элемента вала и дополнительно с возможностью проходить через секцию вращательного элемента так, чтобы обеспечивать сообщение между отверстием и гидравлическим приводом, канал отвода может быть образован с возможностью проходить через внутреннюю область элемента вала с возможностью открываться в положении, которое смещено от отверстия канала подачи в периферийном направлении, и дополнительно с возможностью проходить через секцию вращательного элемента так, чтобы обеспечивать сообщение между отверстием и гидравлическим приводом, и уплотнительный элемент может быть расположен между элементом вала и вращательным элементом.
Дополнительно, канал подачи и канал отвода могут быть образованы в симметричных положениях вокруг центра элемента вала во внешней периферийной секции элемента вала, сообщающая секция подачи может быть образована с возможностью примыкать к каналу подачи и сообщающая секция отвода может быть образована с возможностью примыкать к каналу отвода.
Вращательный элемент может быть барабаном муфты, вмещающим внутрь себя поршень, который перемещается в аксиальном направлении под действием гидравлического давления.
С одной стороны, гидравлический привод может включать цилиндрическую секцию, которая образована внутренней цилиндрической секцией, внешней цилиндрической секцией и секцией боковой стенки, причем секция боковой стенки соединяет внутреннюю цилиндрическую секцию и внешнюю цилиндрическую секцию; и поршень, который помещен во внутреннюю область цилиндрической секции с возможностью возвратно-поступательного перемещения непроницаемым для жидкости образом, внутренняя цилиндрическая секция может быть установлена на полой секции вала, в которой гидравлическое масло течет через полую секцию на внутренней периферийной стороне, масляный канал может быть образован с возможностью проходить через полую секцию вала и внутреннюю цилиндрическую секцию в радиальном направлении, и секция канавки может быть образована на обеих сторонах поперечно масляному каналу во внешней периферийной секции полой секции вала.
С другой стороны, сообщающая секция может быть образована со сквозным отверстием, которое обеспечивает сообщение между секцией канавки и полой секцией. Альтернативно, сообщающая секция может быть образована с выемкой, в которую вставлена секция боковой стенки на стороне масляного канала секции боковой стенки, которая определяет секцию канавки, чтобы обеспечивать сообщение между секцией канавки и масляным каналом.
Дополнительно, уплотнительное устройство для гидравлического контура может дополнительно включать клапан увеличения давления, который выборочно обеспечивает сообщение между каналом подачи и источником гидравлического давления, и клапан уменьшения давления, который выборочно обеспечивает сообщение между каналом отвода и предусмотренным дренажным участком.
В такой конфигурации уплотнительное устройство для гидравлического контура может быть выполнено так, что когда оценено, что температура гидравлического масла, контактирующего с уплотнительным элементом, увеличивается до заданного значения или выше, по меньшей мере один из клапана увеличения давления и клапана уменьшения давления открывается и возникает поток гидравлического масла в масляном канале и секции канавки, которая связывается с масляным каналом с помощью сообщающей секции.
Дополнительно, уплотнительное устройство для гидравлического контура может быть выполнено так, что оба из клапана увеличения давления и клапана уменьшения давления открываются для отведения части гидравлического масла в масляном канале в дренажный участок с помощью секции канавки.
В добавление, уплотнительное устройство для гидравлического контура может быть выполнено так, что оценка того, что температура гидравлического масла, контактирующего с уплотнительным элементом, увеличивается до заданного значения или выше, выполняется согласно энергии выделения тепла за счет фрикционного скольжения уплотнительного элемента или обнаруженной температуре периферии уплотнительного элемента.
Уплотнительное устройство для гидравлического контура может быть выполнено так, что величину потока гидравлического масла, отводимого в дренажный участок, получают согласно результату оценки.
Когда величина потока получена таким образом, клапан увеличения давления и клапан уменьшения давления могут быть открыты так, чтобы получать величину потока, полученную согласно результату оценки. Управление открытием клапана увеличения давления и клапана уменьшения давления может быть выполнено управлением одним из областей открытия и времени открытия клапана увеличения давления и клапана уменьшения давления.
В настоящем изобретении зазор между двумя элементами, которые выполняют относительное движение, такое как вращение и прямолинейное перемещение, уплотнен уплотнительным элементом непроницаемым для жидкости образом. Соответственно, когда между элементами возникает относительное движение, уплотнительный элемент скользит на по меньшей мере одном из элементов и трением создается тепло. Дополнительно, когда гидравлическое масло подается в гидравлический привод или гидравлическое масло отводится из гидравлического привода, гидравлическое масло течет через масляный канал. Секция канавки, которая вмещает уплотнительный элемент, связывается с масляным каналом с помощью сообщающей секции, и гидравлическое масло в секции канавки, таким образом, течет вместе с потоком гидравлического масла через масляный канал. В частности, гидравлическое масло в секции канавки заменяется. В связи с этим тепло, созданное трением между уплотнительным элементом и одним из элементов, уводится от периферии уплотнительного элемента или секции канавки. Другими словами, эффект охлаждения возникает благодаря потоку гидравлического масла. В результате, увеличение температуры уплотнительного элемента и гидравлического масла может быть ограничено, и вместе с ним может быть ограничено уменьшение долговечности по меньшей мере одного из уплотнительного элемента и гидравлического масла. Дополнительно, так как эффект охлаждения может быть вызван вместе с работой гидравлического привода, ненужное отведение гидравлического масла и увеличение потери энергии вместе с ним может быть исключено или ограничено.
Более того, в настоящем изобретении в случае, когда канал подачи и сообщающая секция подачи, сообщающаяся с ним, и канал отвода и сообщающая секция отвода, сообщающаяся с ним, обеспечены независимо друг от друга, поток гидравлического масла в секции канавки может быть активно вызван. В результате, отвод тепла и эффект охлаждения могут быть дополнительно облегчены.
В добавление, в случае, когда канал подачи имеет возможность сообщаться с источником гидравлического давления через клапан увеличения давления, и канал отвода имеет возможность сообщаться с дренажным участком через клапан уменьшения давления, клапан увеличения давления и клапан уменьшения давления открываются или закрываются соответственно, тем самым поток гидравлического масла в периферии уплотнительного элемента может быть создан, чтобы вызывать эффект охлаждения. В частности, клапан увеличения давления и клапан уменьшения давления регулируются с возможностью открываться или закрываться, пока оценивается увеличение температуры гидравлического масла на уплотнительном элементе и в его периферии, и тем самым может быть ограничено чрезмерное увеличение температуры. Такое управление открытием-закрытием может быть выполнено управлением областями открытия и временем открытия клапана увеличения давления и клапана уменьшения давления согласно величине потока на основе этой оценки. Соответственно, может быть достигнута правильная степень эффекта охлаждения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематическая диаграмма, показывающая пример уплотнительного устройства в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2 - вид в поперечном сечении, показывающий пример, в котором настоящее изобретение применяется к уплотнительному устройству для гидравлического контура в механизме реверсивного переключения;
Фиг.3 - вид в поперечном сечении, показывающий секцию муфты этого механизма;
Фиг.4 - вид в поперечном сечении, показывающий пример, в котором выемки обеспечены в качестве сообщающих секций;
Фиг.5 - вид в поперечном сечении по линии А-А с фиг.4;
Фиг.6 - вид в поперечном сечении, подобный фиг.5 и показывающий другую форму выемки;
Фиг.7 - блок-схема для иллюстрации примера управления, выполняемого уплотнительным устройством в соответствии с настоящим изобретением; и
Фиг.8 - блок-схема для иллюстрации другого примера управления, выполняемого уплотнительным устройством в соответствии с настоящим изобретением.
Способы осуществления изобретения
Один пример уплотнительного устройства в соответствии с настоящим изобретением будет описан подробно со ссылкой на чертежи. Фиг.1 схематически показывает уплотнительное устройство, в котором элемент 2 корпуса, соответствующий вращательному элементу в настоящем изобретении, установлен с возможностью вращения на внешней периферийной стороне неподвижного вала 1. Неподвижный вал 1 представляет собой, например, втулку, образованную в качестве секции картера 3 трансмиссии или вала, установленного на втулке, во внутренней области которого вдоль аксиального направления образованы масляные каналы. Масляные каналы представляют собой канал 4 подачи и канал 5 отвода в примере, показанном на фиг.1. Канал 4 подачи и канал 5 отвода определены независимо друг от друга. Соответственно, неподвижный вал 1 соответствует элементу вала или полой секции вала в настоящем изобретении. Масляный канал, связывающийся с каналом 4 подачи, и масляный канал, связывающийся с каналом 5 отвода, образованы независимо друг от друга во внутренней области секции внешней стенки картера 3 трансмиссии.
Элемент 2 корпуса представляет собой вращательный элемент, такой как барабан муфты, соединительный барабан или тормозной барабан. Цилиндрическая секция 6, имеющая внутренний диаметр в общем такой же, как внешний диаметр неподвижного вала 1, образована в качестве секции элемента 2 корпуса. Цилиндрическая секция 6 установлена с возможностью вращения на внешней периферийной стороне неподвижного вала 1 с незначительным зазором, который обеспечивает относительное перемещение. Дополнительно, уплотнительный элемент 7 расположен между внутренней периферийной поверхностью цилиндрической секции 6 и внешней периферийной секцией неподвижного вала 1. Уплотнительный элемент 7 представляет собой традиционно известное уплотнительное кольцо и установлен в кольцеобразной канавке 8, образованной во внешней периферийной секции неподвижного вала 1. В примере, показанном на фиг.1, уплотнительный элемент 7 представляет собой лентообразный материал или проводообразный материал с прямоугольным поперечным сечением, который образован в кольцеобразной форме. При этом секция 8 канавки образована с возможностью иметь прямоугольное поперечное сечение с ненамного большей шириной, чем ширина уплотнительного элемента 7. Дополнительно, вся внешняя периферийная поверхность уплотнительного элемента 7 плотно устанавливается на внутренней периферийной поверхности элемента 2 корпуса. Уплотнительный элемент 7 вдавливается во внутреннюю периферийную поверхность на стороне низкого давления (левая сторона на фиг.1) внутренних периферийных поверхностей секции 8 канавки для плотной установки на ней. В результате, уплотнительный элемент 7 уплотняет зазор между неподвижным валом 1 и элементом 2 корпуса непроницаемым для жидкости образом.
Канавка 8 размещена на внешней периферийной стороне выше описанного канала 4 подачи и канала 5 отвода. Отверстия 9а, 9b сообщения, которые позволяют нижней части секции 8 канавки сообщаться с каналом 4 подачи и каналом 5 отвода, соответственно, образованы с возможностью проходить через неподвижный вал 1 в радиальном направлении. Отверстия 9а, 9b сообщения соответствуют сообщающим секциям в настоящем изобретении. Соответственно, внутренняя область канавки 8 связывается с масляными каналами через отверстия 9а, 9b.
Дополнительно, канал 4 подачи представляет собой масляный канал для подачи гидравлического масла в гидравлический привод 10. Канал 5 отвода представляет собой масляный канал для отвода гидравлического масла из гидравлического привода 10. Масляные каналы связываются с заданными участками гидравлического привода 10. То есть гидравлический привод 10 представляет собой гидравлическое устройство, которое выполнено работающим на подачу или отвод гидравлического масла, и его примером является камера гидравлического давления подвижного шкива в гидравлической муфте, гидравлическом тормозе или ременной бесступенчатой трансмиссии. В примере, показанном на ФИГ. 1, элемент 2 корпуса, описанный выше, образует секцию гидравлического привода 10. Соответственно, канал 4 подачи и канал 5 отвода, которые соответствуют масляным каналам в настоящем изобретении, открываются на внешней периферийной поверхности неподвижного вала 1 и образованы над двумя элементами, которые представляют собой неподвижный вал 1 и элемент 2 корпуса, которые вращаются относительно неподвижного вала 1. Таким образом, канал 4 подачи и канал 5 отвода пересекают зазор на правой стороне (так называемой стороне высокого давления) уплотнительного элемента 7 на фиг.1 в зазоре между неподвижным валом 1 и элементом 2 корпуса и тем самым связываются с зазором. Так как зазор между неподвижным валом 1 и элементом 2 корпуса уплотнен уплотнительным элементом 7, канал 4 подачи и канал 5 отвода не связываются с внешней областью или дренажным участком. Другими словами, канал 4 подачи и канал 5 отвода выполнены так, что гидравлическое масло не вытекает из канала 4 подачи и канала 5 отвода наружу или в дренажный участок.
Далее будет описана конфигурация гидравлического контура, включающая канал 4 подачи и канал 5 отвода для подачи гидравлического масла в или отвода гидравлического масла из гидравлического привода 10. Канал 4 подачи соединен с источником 13 гидравлического давления с помощью клапана 12 увеличения давления. В примере, показанном на фиг.1, источник 13 гидравлического давления выполнен с масляным насосом 14 и клапаном 15 регулирования давления, который регулирует давление отвода до давления в трубопроводе, в качестве главных компонентов и выполнен с возможностью подачи давления трубопровода, регулируемого клапаном 15 регулирования давления, в канал 4 подачи через клапан 12 увеличения давления. Давление дренажа от клапана 15 регулирования давления подается в секцию низкого давления, такую как смазанные участки и преобразователь крутящего момента, который не показан.
Клапан 12 увеличения давления представляет собой электромагнитный клапан, который электрически регулируется с возможностью открываться или закрываться и выполнен с возможностью открываться для примера, когда находится под током, и закрываться, когда электрический ток блокируется. Клапан, который просто открывается или закрывается, клапан, в котором открывание является регулируемым, клапан, который может управлять скоростью потока, режимный клапан, который может изменять отношение между открытием и закрытием, или т.п. могут быть применены в качестве клапана 12 увеличения давления. Клапан обычного закрывающегося типа, который закрывается, когда находится под током, и открывается, когда электрический ток блокируется, может быть использован для клапана 12 увеличения давления вместо клапана обычного закрывающегося типа, который открывается, когда находится под током, и закрывается, когда электрический ток блокируется. Датчик 16 давления трубопровода соединен с входной стороной клапана 12 увеличения давления, а датчик 17 давления управления соединен с выходной стороной. Другими словами, гидравлическое давление в гидравлическом приводе 10 обнаруживается датчиком 17 давления управления.
При этом канал 5 отвода сообщается с предусмотренным дренажным участком 19 с помощью клапана 18 уменьшения давления. Дренажный участок 19 представляет собой внутреннюю область картера трансмиссии, масляного поддона или т.п., то есть участок, открытый для внешней атмосферы. Дополнительно, клапан 18 уменьшения давления представляет собой, подобно вышеописанному клапану 12 увеличения давления, электромагнитный клапан, который электрически регулируется с возможностью открываться или закрываться и выполнен с возможностью открываться, например, когда находится под током, и закрываться, когда электрический ток блокируется. Клапан, который просто открывается или закрывается, клапан, который может регулировать открывание, клапан, который может управлять скоростью потока, режимный клапан, который может изменять отношение между открытием и закрытием или т.п., могут быть применены в качестве клапана 18 уменьшения давления. Клапан обычного закрывающегося типа, который закрывается, когда находится под током, и открывается, когда электрический ток блокируется, может быть использован для клапана 18 уменьшения давления вместо клапана обычного закрывающегося типа, который открывается, когда находится под током, и закрывается, когда электрический ток блокируется.
Далее будет описана функция уплотнительного устройства, описанного выше и показанного на фиг.1. Масляный насос 14 приводится в действие двигателем, двигательной установкой или т.п., которая не показана, для отвода гидравлического масла, и его гидравлическое давление регулируется до давления трубопровода клапаном 15 регулирования давления. Когда клапан 12 увеличения давления открывается в состоянии, в котором создается давление трубопровода, гидравлическое масло подается в гидравлический привод 10 через канал 4 подачи. Когда гидравлическое давление достигает конечного заданного давления в приводе 10, клапан 12 увеличения давления закрывается. Так как гидравлическое масло поступает в участки, которые связываются с каналом 4 подачи в процессе подачи, гидравлическим маслом заполняется не только внутренняя область гидравлического привода 10, но и канал 5 отвода, секция 8 канавки и отверстия 9а, 9b сообщения. В этом состоянии участки, которые сообщаются с масляными каналами вышеописанного зазора между неподвижным валом 1 и корпусом 2 элемента, то есть участки на правой стороне уплотнительного элемента 7 на фиг.1, заполняются гидравлическим маслом и при высоком давлении. С другой стороны, сторона, открытая для внешней атмосферы, то есть участок на левой стороне уплотнительного элемента 7 на фиг.1 находится при низком давлении. Соответственно, внешняя периферийная поверхность уплотнительного элемента 7 контактирует с возможностью скольжения с внутренней периферийной поверхностью элемента 2 корпуса непроницаемым для жидкости образом и вдавливается в и контактирует с поверхностью боковой стенки на стороне низкого давления в секции 8 канавки непроницаемым для жидкости образом. Другими словами, зазор между неподвижным валом 1 и элементом 2 корпуса уплотнен уплотнительным элементом 7 непроницаемым для жидкости образом, тем самым препятствуя просачиванию гидравлического масла из вышеописанных масляных каналов, гидравлического привода 10 и т.п.
Когда гидравлический привод 10 снабжается заданным гидравлическим маслом и функционирует, устройство, такое как трансмиссия, включающая гидравлический контур, находится в рабочем состоянии, и элемент 2 корпуса, таким образом, вращается относительно неподвижного вала 1. В таком случае поддерживается уплотненное состояние, полученное уплотнительным элементом 7. Так как уплотненное состояние поддерживается скользящим контактом уплотнительного элемента 7 с неподвижным валом 1 и корпусом 2 элемента, на его поверхностях скольжения трением создается тепло.
При этом требуемое гидравлическое давление в гидравлическом приводе 10 изменяется согласно рабочему состоянию устройства, такого как трансмиссия, и клапан 12 увеличения давления и клапан 18 уменьшения давления открываются или закрываются так, чтобы получать требуемое гидравлическое давление. Другими словами, для того, чтобы увеличивать давление управления, клапан 12 увеличения давления открывается, тогда как клапан 18 уменьшения давления закрывается. С другой стороны, для того, чтобы уменьшать давление управления, клапан 18 уменьшения увеличения давления открывается, тогда как клапан 12 увеличения давления закрывается. Такое управление открытием-закрытием может быть выполнено управлением с обратным сообщением клапаном 12 увеличения давления и клапаном 18 уменьшения давления согласно отклонению между конечным гидравлическим давлением и гидравлическим давлением, обнаруженным датчиком 17 давления управления. Когда гидравлическое давление в гидравлическом приводе 10 увеличивается или уменьшается, как описано выше, гидравлическое масло течет через вышеописанный канал 4 подачи и канал 5 отвода. Так как канал 4 подачи и канал 5 отвода связываются с секцией 8 канавки через отверстия 9а, 9b, поток гидравлического масла, который проходит через секцию 8 канавки через отверстия 9а, 9b сообщения, создается вместе с потоком гидравлического масла через канал 4 подачи и канал 5 отвода. Другими словами, гидравлическое масло, которое застоялось во внутренней области секции 8 канавки, вытекает, и гидравлическое масло заменяется. В результате, гидравлическое масло при увеличенной температуре в секции 8 канавки вытекает и уносит тепло, и далее в секцию 8 канавки подается гидравлическое масло при пониженной температуре. Такой заменой гидравлического масла тепло уводится с периферий секции 8 канавки и уплотнительного элемента 7, тем самым вызывая эффект охлаждения гидравлического масла.
В уплотнительном устройстве в соответствии с настоящим изобретением, так как тепло от трения уносится, как описано выше, и таким образом обеспечивается эффект охлаждения, чрезмерное увеличение температуры уплотнительного элемента 7 и гидравлического масла может быть предотвращено или ограничено. В результате, долговечность уплотнительного элемента 7 и гидравлического масла может быть улучшена или уменьшение долговечности может быть предотвращено или ограничено. Дополнительно, эффект охлаждения в уплотнительном устройстве в соответствии с настоящим изобретением вызывается потоком гидравлического масла в ответ на изменение давления управления, но не простым просачиванием гидравлического масла. В связи с этим просачивание гидравлического масла и потеря энергии из-за просачивания могут быть предотвращены или ограничены.
Уплотнительное устройство в соответствии с настоящим изобретением может быть широко применено в общеизвестных гидравлических контурах в трансмиссиях для транспортного средства и различных промышленных машин. В качестве примера такого применения будет описан пример, где уплотнительное устройство применено к механизму реверсивного переключения в трансмиссии для транспортного средства. Фиг.2 показывает пример, где настоящее изобретение применяется в гидравлическом контуре в механизме реверсивного переключения, выполненном с механизмом планетарной передачи (конкретнее, механизмом планетарной передачи со сдвоенным сателлитом) в качестве главного компонента. Механизм реверсивного переключения имеет солнечную шестерню 20 в качестве входного элемента, водило 21 в качестве выходного элемента и кольцевую шестерню (не показана) в качестве элемента силы противодействия. Солнечная шестерня 20 и водило 21 соединены муфтой 22 переднего хода для установки состояния перемещения вперед, и кольцевая шестерня фиксируется тормозом, который не показан, для установки состояния перемещения назад. Другими словами, как показано на фиг.3, солнечная шестерня 20 установлена на турбинном валу (или входном валу) 23, объединенном с рабочим колесом турбины преобразователя крутящего момента (ни показаны). Турбинный вал 23 вставлен в и проходит через внутреннюю область вала 24 статора, который представляет собой неподвижный вал, удерживающий статор (не показан) преобразователя крутящего момента. Турбинный вал 23 и вал 24 статора соответствуют элементу вала в настоящем изобретении.
Дополнительно, вал 24 статора вставлен во внутренней периферийной стороне крышки 25 масляного насоса и плотно установлен в крышке 25 масляного насоса. Крышка 25 масляного насоса должна закрывать одну боковую секцию масляного насоса 14, который принимает мощность от крыльчатки насоса (не показана) преобразователя крутящего момента для вращения и тем самым создает гидравлическое давление, и прикреплена к опорной секции, образованной за одно целое с картером трансмиссии (ни показан), болтами 26.
Муфта 22 переднего хода расположена между крышкой 25 масляного насоса и механизмом планетарной передачи, образуя механизм реверсивного переключения. Муфта 22 переднего хода представляет собой механизм зацепления многодискового типа, который оказывается в зацепленном состоянии, когда подается гидравлическое масло, и поршень 27 двигается вперед, и оказывается в расцепленном состоянии, когда гидравлическое масло отводится, поршень 27 двигается обратно. Обеспечен барабан 28 муфты, который вмещает поршень 27 и позволяет ему двигаться вперед и обратно. Барабан 28 муфты соответствует вращательному элементу в настоящем изобретении и выполнен с внутренней цилиндрической секцией 29, которая установлена на втулке 25а, образованной в крышке 25 масляного насоса, и соединена с турбинным валом 23, внешней цилиндрической секцией 30, которая образована в цилиндрической форме, имеющей больший диаметр, чем внутренняя цилиндрическая секция 29, и секцией 31 боковой стенки, которая соединяет внутреннюю цилиндрическую секцию 29 и внешнюю цилиндрическую секцию 30 вместе на одних концах их аксиальных направлений. Как показано на фиг.2 и 3, барабан 28 муфты образован в полой кольцеобразной форме, которая открывается по направлению к стороне механизма планетарной передачи. Поршень 27 вмещен внутрь полой кольцеобразной цилиндрической секции, образованной внутренней цилиндрической секцией 29, внешней цилиндрической секцией 30 и секцией 31 боковой стенки. Уплотнительное кольцо 32 надето на внутреннюю периферийную секцию и внешнюю периферийную секцию поршня 27 для обеспечения непроницаемости для жидкости между поршнем 27 и цилиндрической секцией. Другими словами, пространство между поршнем 27 и секцией 31 боковой стенки служит в качестве камеры 33 гидравлического давления.
Держатель 34, прикрепленный к внутренней цилиндрической секции 29, расположен на передней стороне (стороне, противоположной секции 31 боковой стенки) поршня 27. Возвратная пружина 35, которая давит на поршень 27 по направлению к стороне секции 31 боковой стенки, расположена между держателем 34 и поршнем 27. Дополнительно, множество пластин 36 муфты посажены на шлицах на участки, смежные открытому концу внутренней периферийной поверхности внешней цилиндрической секции 30. Стопорное кольцо 37 предотвращает пластины 36 муфты от падения. Более того, множество дисков 38 муфты размещено между пластинами 36 муфты. Диски 38 муфты посажены на шлицах на ступицу 39 муфты, которая образована за одно целое с водилом 21. Таким образом, муфта 22 переднего хода выполнена так, что поршень 27 двигается вперед для вдавливания пластин 36 муфты и дисков 38 муфты в стопорное кольцо 37, тем самым пластины 36 муфты и диски 38 муфты приводятся во фрикционный контакт друг с другом, и солнечная шестерня 20 и водило 21 соединяются вместе для обеспечения передачи крутящего момента.
Муфта 22 переднего хода или камера 33 гидравлического давления соответствует гидравлическому приводу в настоящем изобретении. Гидравлическое масло подается и отводится из камеры 33 гидравлического давления с помощью крышки 25 насоса и вала 24 статора. В особенности, два сквозных отверстия 40а, 40b, служащие в качестве масляных каналов, которые проходят от внутренней периферийной поверхности внутренней цилиндрической секции 29 до камеры 33 гидравлического давления, образованы во внутренней цилиндрической секции 29, которая установлена на втулке 25а крышки 25 насоса. Сквозные отверстия 40а, 40b образованы в положениях (симметричных положениях вокруг центра внутренней цилиндрической секции 29), которые смещены на заданный угол (например, 180°) друг от друга в периферийном направлении внутренней цилиндрической секции 29. Дополнительно, во втулке 25а два сквозных отверстия 41а, 41b образованы с возможностью проходить от внешней периферийной поверхности до внутренней периферийной поверхности в качестве масляных каналов, которые сообщаются со сквозными отверстиями 40а, 40b. Таким образом, сквозные отверстия 41а, 41b также образованы в положениях (симметричных положениях вокруг центра втулки 25а), которые смещены на заданный угол (например, 180°) друг от друга в периферийном направлении втулки 25а. Дополнительно, полые секции 42а, 42b, которые углублены на заданную длину в аксиальном направлении, образованы на двух участках во внешней периферийной секции вала 24 статора, которая плотно установлена на внутренней периферийной стороне втулки 25а. Одна полая секция 42а сообщается с одним сквозным отверстием 41а во втулке 25а. Другая полая секция 42b сообщается с другим сквозным отверстием 41b во втулке 25а. Полые секции 42а, 42b образованы в положениях (симметричных положениях вокруг центра втулки 24), которые смещены на заданный угол (например, 180°) в периферийном направлении вала 24 статора. Канал 43 подачи, который открывается на внутренней периферийной поверхности крышки 25 насоса и сообщается с одной полой секцией 42а, образованной во внутренней области крышки 25 насоса. Источник 13 гидравлического давления соединен с каналом 43 подачи с помощью вышеописанного клапана 12 увеличения давления. Дополнительно, канал 44 отвода, который открывается на внутренней периферийной поверхности крышки 25 насоса и сообщается с другой полой секцией 42b, образован на участке во внутренней области крышки 25 насоса, который отличен от участка, где образован канал 43 подачи. Канал 44 отвода сообщается с заданным дренажным участком 19 с помощью вышеописанного клапана 18 уменьшения давления.
В конфигурации, показанной на фиг.2 и 3, одна пара сквозных отверстий 40а, 41а и одна полая секция 42а, которые сообщаются друг с другом, служат в качестве масляных каналов для подачи гидравлического масла в камеру 33 гидравлического давления. Другая пара сквозных отверстий 40b, 41b и другая полая секция 42b, которые сообщаются друг с другом, служат в качестве масляных каналов для разгерметизации камеры 33 гидравлического давления. Соответственно, масляные каналы образованы над втулкой 25а и барабаном 28 муфты (особенно внутренней цилиндрической секцией 29) в качестве двух элементов, которые относительно перемещаются (вращаются), и пересекают незначительный зазор между двумя элементами. Уплотнительные элементы (уплотнительные кольца) 45а, 45b обеспечены для предотвращения просачивания гидравлического масла через зазор. Другими словами, секции 46а, 46b канавки в конфигурации, подобной вышеописанной секции 8 канавки, показанной на фиг.1, образованы на обеих сторонах поперечно концам сквозных отверстий 41а, 41b во внешней периферийной секции втулки 25а, и уплотнительные элементы 45а, 45b расположены на соответственных секциях 46а, 46b канавки. Дополнительно, отверстие 47а сообщения, которое обеспечивает сообщение между секцией 46а, 46b канавки и одной полой секцией 42а, образованной в валу 24 статора, образовано с возможностью проходить через втулку 25а в ее радиальном направлении. Более того, отверстие 47b сообщения, которое обеспечивает сообщение между секцией 46а, 46b канавки и одной полой секцией 42b, образованной в валу 24 статора, образовано с возможностью проходить через втулку 25а в ее радиальном направлении. Отверстие 47а сообщения из отверстий 47а, 47b, которое связывается с полой секцией 42а, функционирующей в качестве масляного канала для подачи гидравлического масла, соответствует сообщающей секции подачи в настоящем изобретении. Отверстие 47b сообщения, которое связывается с полой секцией 42b, функционирующей в качестве масляного канала для отвода гидравлического масла, соответствует сообщающей секции отвода в настоящем изобретении.
В уплотнительном устройстве для гидравлического контура в соответствии с настоящим изобретением, которое выполнено, как показано на фиг.2 и 3, масляный канал, который подает гидравлическое масло в камеру 33 гидравлического давления, которая представляет собой гидравлический привод, и масляный канал, которые отводит гидравлическое масло из камеры 33 гидравлического давления, образованы над втулкой 25а и барабаном 28 муфты в качестве двух элементов, которые относительно вращаются и пересекают зазор между этими элементами. Однако зазор уплотнен вышеописанными уплотнительными элементами 45а, 45b непроницаемым для жидкости образом. Масляные каналы заблокированы от так называемой открытой для атмосферы секции или дренажного участка непроницаемым для жидкости образом. В связи с этим просачивание гидравлического масла может быть предотвращено или ограничено. Дополнительно, когда гидравлическое масло подается в камеру 33 гидравлического давления или гидравлическое масло отводится из камеры 33 гидравлического давления, гидравлическое масло, которое течет по направлению к камере 33 гидравлического давления, или гидравлическое масло, которое отводится из камеры 33 гидравлического давления, проходит не только через каждый из вышеописанных масляных каналов, но проходит и через секции 46а, 46b канавки и отверстия 47а, 47b сообщения из зазора между втулкой 25а и барабаном 28 муфты (особенно внутренней цилиндрической секцией 29) в качестве двух элементов, которые относительно перемещаются. Другими словами, гидравлическое масло во внутренних областях секций 46а, 46b канавки и в перифериях уплотнительных элементов 45а, 45b заменяется, и тепло, созданное трением уплотнительных элементов 45а, 45b, тем самым уводится гидравлическим маслом, таким образом, вызывая эффект охлаждения за счет потока гидравлического масла. В результате, чрезмерное увеличение температуры уплотнительных элементов 45а, 46b и гидравлического масла предотвращается или ограничивается, таким образом обеспечивая им хорошую долговечность. Такой эффект охлаждения может быть вызван без просачивания гидравлического масла, и потеря гидравлического давления или энергии, таким образом, может быть ограничена.
В настоящем изобретении сообщающая секция, которая вызывает перемещение гидравлического масла в перифериях уплотнительного элемента вместе с подачей гидравлического масла в или отвода гидравлического масла из гидравлического привода не ограничено вышеописанными отверстиями сообщения, она может иметь различные конструкции. Например, как показано на фиг.4 и 5, выемки 48, образованные в секции боковой стенки на сторонах масляного канала (стороны сквозных отверстий 41а, 41b) секции боковой стенки, которая образует секции 46а, 46b канавки, могут обеспечивать сообщение между секциями 46а, 46b канавки и масляными каналами. Так как секция боковой стенки остается в незначительно выступающем состоянии из-за образования выемок 48, когда во втулке 25а образованы выемки по всей периферии с постоянной высотой, как показано на фиг.5, секции боковой стенки с постоянной высотой остаются по всей периферии втулки 25а. Однако высота выемок может быть изменена согласно положениям во втулке 25а в периферийном направлении. Например, как показано на фиг.6, выемки 48 могут быть образованы так, что секция боковой стенки немного остается в четырех положениях в периферийном направлении, а в других положениях секция боковой стенки не остается. В конфигурации, показанной на фиг.6, область для сообщения между секциями 46а, 46b канавки и масляными каналами, становится большой, и перемещение (поток) гидравлического масла в перифериях секций 46а, 46b канавки или уплотнительных элементов 45а, 45b и сопровождающий эффект охлаждения, таким образом, могут быть облегчены.
out
sum
out
sum
К тому же в настоящем изобретении эффект охлаждения возникает вместе с подачей или отводом гидравлического масла для обеспечения функционирования гидравлического привода. Однако подача или отвод гидравлического масла могут быть выполнены для создания эффекта охлаждения. Такие подача и отвод гидравлического масла могут быть выполнены соответственно открытием или закрытием вышеописанных клапана 12 увеличения давления и клапана 18 уменьшения давления. Пример такого управления открытием-закрытием будет описан со ссылкой на фиг.7. Фиг.7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример управления, которое выполнено так, что увеличение температуры оценивается суммированием созданной тепловой энергии, и клапан 12 увеличения давления и клапан 18 уменьшения давления регулируются на основе результатов этой оценки. Это управление повторно выполняется в каждое заданное короткое время. В примере управления вычисляют давление управления P, количество оборотов N и суммарное время t (этап S1). Давление управления P представляет собой гидравлическое давление в гидравлическом приводе 10 или камере 33 гидравлического давления и обнаруживается вышеописанным датчиком 17 давления управления. Дополнительно, количество оборотов N представляет собой количество относительных оборотов между двумя элементами, в которых образованы вышеописанные масляные каналы, представляет собой количество оборотов барабана 28 муфты или водила 21 в выше описанной муфте 22 переднего хода, они могут быть получены на основе скорости транспортного средства, передаточного отношения или количества оборотов турбины. Более того, суммарное время tпредставляет собой время, истекшее после начала вращения барабана 28 муфты, или время, истекшее после начала поддержания вращения барабана 28 муфты с момента предыдущей операции охлаждения, и представляет собой время, посчитанное таймером.
sum
out
sum
out
sum
Далее вычисляют суммарную энергию выделения тепла E(этап 2). Тепло создается трением уплотнительных элементов 7, 45а, 45b и сдвигового движения гидравлического масла. Таким образом, давление управления P, количество оборотов N и выделение тепла за единицу времени заранее получают с помощью эксперимента или т.п., и суммарная энергия выделения тепла E может быть вычислена на основе экспериментальных значений или коэффициентов, полученных в эксперименте, давления управления P, количества оборотов N и суммарного времени t, которое вычисляют на этапе S1.
sum
th
th
sum
th
Вычисленную суммарную энергию выделения тепла E сравнивают с заданным пороговым значением E (этап S3). Пороговое значение E представляет собой пороговое значение энергии для определения переходит ли управление в режим управления отводом масла для охлаждения гидравлического масла в уплотнительных элементах 7, 45а, 45b или в их перифериях, и может быть задано на основе результатов и т.п. оценочного испытания долговечности действующего устройства. Если на этапе S3 определено «ДА», так как суммарная энергия выделения тепла Eпревосходит пороговое значение E, то есть, если оценено, что температура гидравлического масла в уплотнительных элементах 7, 45а, 45b или в их перифериях превосходит допустимую температуру, управление переходит в режим управления отводом масла (этап S4). Управление на этапе 4 представляет собой управление, такое как включение управляющего индикатора или запуск соответствующей подпрограммы.
L
out
ex
L
out
ex
ex
В режиме управления отводом масла вычисляют давление трубопровода P, давление управления P и требуемое количество отвода V (этап S5). Давление трубопровода P может быть обнаружено вышеописанным датчиком 16 давления трубопровода, а давление управления P может быть обнаружено датчиком 17 давления управления. Дополнительно, требуемое количество отвода V представляет собой величину потока гидравлического масла, которая требуется для поддержания температуры уплотнительных элементов 7, 45а, 45b или их периферий на заданном верхнем или нижнем пределе температуры, и может быть задано на основе результатов оценочного испытания действующего устройства. Требуемое количество отвода V может быть определено для каждого из условий, таких как наружная температура, время работы устройства, температура масла в масляном поддоне.
ex
apl
rel
ex
apl
rel
ex
ex
apl
rel
ex
ex
ex
ex
apl
rel
Далее вычисляют показатели управления клапаном 12 увеличения давления и клапаном 18 уменьшения давления для обеспечения потока гидравлического масла в требуемом количестве отвода V и выполняют управление отводом на основе этих показателей управления (этап S6). Количество гидравлического масла, которое течет через клапан 12 увеличения давления и клапан 18 уменьшения давления по существу определяют по их областям открытия A, A и времени открытия t. Таким образом, одно из областей открытия A, A и времени открытия t принимается в качестве заданного постоянного значения, а другое получают. В примере, показанном на ФИГ. 7, в случае, когда определяется время открытия t, на основе этого вычисляют области открытия A, A. Другими словами, так как требуемое количество отвода V и время открытия tизвестны, может быть получена величина потока за единицу времени Q. Отношение между величиной потока за единицу времени Q и областей открытия A, A для клапана 12 увеличения давления получают с помощью уравнения:
ex
ex
ex
apl
L
out
1/2
Q=V/t=c A{2(P-P)/ρ}
Отношение для клапана 18 уменьшения давления получают с помощью уравнения:
ex
ex
ex
rel
out
1/2
Q=V/t= c A(2P)/ρ)
apl
rel
Соответственно, области открытия A, A могут быть получены на основе расчета этих отношений. В каждом из уравнений c - коэффициент величины потока, который определяется состоянием потока гидравлического масла, а ρ - плотность.
apl
rel
ex
Клапан 12 увеличения давления и клапан 18 уменьшения давления регулируются с возможностью получать области открытия A, A, полученные, как описано выше, и это состояние удерживается в течение заданного времени открытия t. Соответственно, тепло в уплотнительных элементах 7, 45а, 45b и в их перифериях уводится с отведенным гидравлическим маслом. Таким образом, такой эффект охлаждения предотвращает или ограничивает увеличение температуры гидравлического масла в уплотнительных элементах 7, 45а, 45b и их перифериях до допустимой температуры или выше. Это приводит к хорошей долговечности уплотнительных элементов 7, 45а, 45b или гидравлического масла.
sum
th
После этапа 6 управления восстанавливают нормальный режим управления гидравлическим давлением (этап S7), и управление возобновляется. Нормальный режим управления гидравлическим давлением представляет собой режим, в котором управление отводом гидравлического масла для возникновения эффекта охлаждения не выполняют, но выполняют управление установкой гидравлического давления, требуемого гидравлическим приводом 10 или камерой 33 гидравлического давления. Дополнительно, если в вышеописанном этапе S3 определено «НЕТ», другими словами, суммарная энергия выделения тепла E равна пороговому значению E или ниже, поддерживают нормальный режим управления гидравлическим давлением (этап S8).
sum
seal
Управление обеспечением отвода или потока гидравлического масла путем открывания клапана 12 увеличения давления и клапана 18 уменьшения давления для охлаждения может быть выполнено, пока оценивают увеличение температуры, как описано выше. Эта оценка может быть выполнена на основе температуры периферий уплотнительных элементов 7, 45а, 45b в отличие от вышеописанной суммарной энергии выделения тепла E. Пример такого управления показан на фиг.8. Температуру T периферий уплотнительных элементов (уплотнительных колец) 7, 45а, 45b получают первой (этап S11). Это может быть выполнено размещением подходящего датчика температуры в перифериях вышеописанных уплотнительных элементов 7, 45а, 45b и обнаружением температуры этим датчиком температуры.
seal
th
th
seal
th
ex
seal
th
Определение выполняют независимо от того, равна или выше температура T заданной опорной температуры T или нет (этап S13). Опорная температура T представляет собой опорную температуру определения для определения, перешло ли управление в режим управления отводом масла для охлаждения гидравлического масла на уплотнительном элементе 7, 45а, 45b или в их перифериях, и может быть задана на основе результатов и т.п. оценочного испытания долговечности действующего устройства. Если на этапе S13 определено «ДА», так как обнаруженная температура T превосходит опорную температуру T, выполняют управление, подобное этапу S4 или этапу S7, которые описаны выше и показаны на фиг.7, и обеспечивают поток гидравлического масла в требуемом количестве отвода V. Дополнительно, если на этапе S13 определено «НЕТ», так как обнаруженная температура T равна или ниже опорной температуры T, управление переходит к этапу S8, на котором поддерживают нормальный режим управления гидравлическим давлением.
ex
apl
rel
ex
apl
rel
ex
ex
В примерах управления, показанных на фиг.7 и 8, задают время открытия t, и области открытия A, A получают на основе требуемого количества отвода V. Однако, когда задают области открытия A, A клапана 12 увеличения давления и клапана 18 уменьшения давления, время открытия t может быть вычислено на основе требуемого количества отвода V. Дополнительно, в каждом из конкретных примеров масляный канал для подачи и масляный канал для отвода обеспечены отдельно и независимо друг от друга. Однако в настоящем изобретении конфигурация обеспечена так, что подача и отвод гидравлического масла выполняются с помощью одного и того же масляного канала. Так как такая конфигурация создает поток гидравлического масла в секции канавки, соединенной с масляным каналом с помощью сообщающей секции, может быть вызван эффект охлаждения, и чрезмерное увеличение температуры в по меньшей мере одном из уплотнительных элементов и гидравлического масла может быть предотвращено или ограничено. Более того, когда создается поток гидравлического масла для того, чтобы вызывать эффект охлаждения, управление может быть выполнено с возможностью открывать один из клапана увеличения давления и клапана уменьшения давления вместо открытия их обоих.