一种模块化变速箱电动油泵
技术领域
本发明涉及汽车结构技术领域，具体地指一种模块化变速箱电动油泵。
背景技术
在各类自动变速箱和新能源混动变速箱的应用场合中，越来越广泛地应用到电动油泵，其可以给液压系统中诸如离合器或液压驻车机构提供油压控制源，还可以给湿式离合器摩擦片的散热、或混动变速箱内大功率的发电机/驱动电机的散热提供主动冷却流量，同时也可以给变速箱内依靠常规方法难以通过飞溅方式接触到变速箱油的轴承等提供主动润滑功能。
在变速箱内的液压和冷却应用场合中，通常液压作动机构诸如离合器和液压驻车机构中均包含液压活塞缸，其活塞和缸体之间依靠橡胶密封圈提供密封功能，因此对工作用油液的清洁度有较高要求；另外，在湿式离合器摩擦片的散热场合，冷却油液中的杂质颗粒会造成摩擦片的纸基摩擦材料在短期内失效，同样冷却油液中的杂质可能会附着在发电机/驱动电机的定转子气隙表面，对电机的性能造成较大的影响，油液杂质也会造成轴承摩擦副之间产生早期磨损，从而影响轴承和变速箱内轴齿运转的平稳。因此上述场合均要求工作油液具备较高的清洁度，通常的设计方案是将电动油泵和过滤器分开设计，作为两个部件安装到变速箱壳体内，因此既需要在变速箱内设置两个部件的安装接口，还需要在过滤器和油泵之间加工复杂的壳体油道，不利于提高设计集成度。
另外，在常规的电动油泵设计方案中，通常一种电动油泵总成产品设计出来后，只能具备特定的工作参数：诸如电机功率、油泵排量、转速范围等，特定的工作参数不利于在不同的变速箱应用环境中推广使用，如果要满足多个应用场合，则整个电动油泵总成需全部重新设计，不利于成本管控。因此，需要一种可以模块化的电动油泵技术方案以降低开发和制造成本。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术提到的技术问题，提供一种模块化变速箱电动油泵。
本发明的技术方案为：一种模块化变速箱电动油泵，其特征在于：包括集成于一体的过滤模块、油泵模块、电机模块和控制模块；所述控制模块与电机模块电连接；所述电机模块与油泵模块连接用于驱动油泵模块运转；所述油泵模块的进油口与过滤模块的出油口连通；所述过滤模块包括沿油液流动方向依次布置的粗过滤的第一道过滤结构和精过滤的第二道过滤结构，所述过滤模块内设置有在第二道过滤结构因堵塞导致流动阻力大于设定压力时容许油液经过第一道过滤结构后直接从过滤模块的出油口流出的单向通道结构。
进一步的所述单向通道结构包括进口一端延伸至第一道过滤结构和第二道过滤结构之间、出口一端位于第二道过滤结构的后方的流道所述流道进口一侧设置有一开设有过油孔的挡板；所述过油孔内设置有在油液压力大于设计压力时开启过油孔、在油液压力不大于设计压力时关闭过油孔的阀门结构。
进一步的所述阀门结构包括设置于流道出口一侧的挡片；所述挡片上设置有一沿油液流动方向延伸的弹簧；所述弹簧一端固定在挡片上、另一端设置有在流经流道内的油压小于弹簧压力时堵塞过油孔的钢球。
进一步的还包括用于连接油泵模块和过滤模块的支撑板；所述支撑板一端与过滤模块的过滤盖板密封连接、另一端与油泵模块的中间板密封连接，支撑板内设置有进油通道和出油通道；所述进油通道一端进入到过滤模块内、另一端与油泵模块连通；所述出油通道一端与油泵模块连通。
进一步的所述出油通道的另一端设置有用于衰减油泵模块输出油压波动大小的阻尼结构。
进一步的所述阻尼结构包括设置于出油通道内侧的阻尼调节环；所述出油通道内侧开设有容纳阻尼调节环的环形槽；所述阻尼调节环为卡接在环形槽内可随油压变化产生形变的弹性环状结构。
进一步的所述油泵模块包括一开设有转子安装槽的中间板；所述中间板的转子安装槽内安装有内转子和套接在内转子外侧的外转子，内、外转子之间设置有油液流动的间隙；所述中间板底部开设有连通间隙的进油孔和出油孔；所述进油孔和出油孔分别与进油通道和出油通道连通。
进一步的所述转子安装槽底部布置有用于调节油泵排量的调节结构。
进一步的所述调节结构包括放置于转子安装槽内的调节板；所述调节板上开设有分别与进油孔和出油孔连通的吸油口和出油口；所述内、外转子搁置在调节板上，内、外转子之间的间隙与吸油口和出油口连通。
进一步的所述电机模块包括固定在中间板上的电机壳体、设置于电机壳体内的驱动轴、安装在驱动轴上的转子磁钢和环绕在转子磁钢外侧的定子线圈总成；所述转子磁钢的圆周面上开设有多个沿轴向布置的卡槽；所述卡槽内镶嵌有块状的永磁体；所述内转子的轴心位置开设有与驱动轴端部连接的通孔。
进一步的所述电机壳体与中间板之间设置有若干个支架；所述电机壳体固定在支架上；所述支架通过螺栓结构固定在中间板上。
进一步的所述控制模块包括与电机模块电连接的电机控制器；所述电机控制器上设置有与外部电源连接的接插件。
进一步的所述第一道过滤结构为安装在过滤盖板内侧的金属网；所述第二道过滤结构为安装在过滤盖板内侧的弯折波浪形滤纸。
本发明的优点有：1、本发明将过滤模块、油泵模块、电机模块和控制模块集成在一起形成整体化的模块结构，便于安装布置，模块结构的集成度高，简化了变速箱壳体内的布置结构，便于变速箱的快速组装，且通过集成两道过滤结构分别进行粗过滤和精过滤，能够有效提高油液的纯净度，且本发明通过设置单向通道结构应对长期使用下由于精过滤结构堵塞造成的油路不通的问题，使得即便是第二道过滤结构堵塞，整个系统仍能够正常运行；
2、本发明的单向通道结构极为简单，通过改变弹簧刚度即可适应不同的油压设计要求，即当第二道过滤结构堵塞失效程度达到设计油压时，经过第一道过滤结构的油液可以挤压钢球迫使弹簧压缩从而打开过油孔，实现油液的流动，结构简单，完全根据第二道过滤结构的运行情况来适应；
3、本发明在油泵模块和过滤模块之间设置支撑板，通过支撑板将油泵模块和过滤模块固连为整体结构，支撑板上还设置有连通油泵模块和过滤模块的油路结构，并在油路结构中布置有阻尼结构，用于衰减油泵模块输出油压波动大小，支撑板结构简单，用于衔接两个模块单元，并通过油路结构将油液输入到后续的液压系统或是冷却系统；
4、本发明的阻尼结构是通过阻尼调节环来实现阻尼变化的，阻尼调节结构为弹性环状构件，可根据油压的变化从而产生形变，改变油泵泵出的油压波动得以衰减，为后续设备提供油压稳定的油液；
5、本发明的油泵模块结构简单，通过内外转子的组合结构就可以实现油液的快速流动，且油液从过滤模块进入到油泵模块的油路结构简单，油液流动阻力小，提高了油液在整个系统中的运转效率；
6、本发明通过在转子安装槽内设置调节板，可通过调节板改变油泵排量，针对不同的需求，通过不同高度的调节板就可以达到设计要求，整个系统的适配程度极高，应用广泛；
7、本发明的电机模块包括驱动轴、转子磁钢和永磁体，通过调整永磁体的磁体宽度，同时调整转子磁钢的卡槽宽度，或改变转子磁钢的卡槽数量和永磁体的使用数量，即可实现电机定子和转子之间不同的电磁力特性组合，使得电机模块可实现模块化的输出功率，拓宽了使用范围；
8、本发明通过多个支架将电机模块固定在油泵模块上，安装固定结构极为简单，使电机模块和油泵模块集成为一体，方便将电机模块和油泵模块作为整体安装在变速箱壳体上，减少了连接点，无论是安装还是拆卸都极为方便；
9、本发明的控制模块上集成了接插件，通过接插件能够实现与外部电源的快速连接，安装接插都极为方便；
10、本发明的过滤结构分别为耐用的金属网和过滤效果好的折纸滤纸，两道过滤能够实现油液的快速过滤，使用的材质额结构为常见结构，成本低廉。
本发明结构简单，集成度高，极大程度方便了安装和拆卸，优化了变速箱壳体内的空间布置，具有极大的推广应用价值。
附图说明
图1：本发明的轴视图；
图2：本发明的过滤模块结构示意图；
图3：本发明的第一道过滤结构和第二道过滤结构布置示意图；
图4：本发明的过滤模块断面示意图；
图5：本发明的单向通道结构示意图；
图6：本发明的支撑板结构示意图；
图7：本发明的出油通道结构示意图；
图8：本发明的油泵模块装配结构示意图；
图9：本发明的油泵模块的俯视图；
图10：本发明油泵模块的断面示意图；
图11：本发明的油泵模块的爆炸示意图；
图12：本发明过滤模块和油泵模块装配示意图(出油通道一侧)；
图13：本发明过滤模块和油泵模块装配示意图(进油通道一侧)
图14：本发明的电机模块与油泵模块装配结构示意图；
图15：本发明电机模块的爆炸示意图；
其中：1—过滤模块；11—过滤盖板；12—流道；13—挡板；14—过油孔；15—挡片；16—弹簧；17—钢球；18—第一道过滤结构；19—第二道过滤结构；
2—油泵模块；21—中间板；22—转子安装槽；23—内转子；24—外转子；25—进油孔；26—出油孔；27—调节板；28—吸油口；29—出油口；210—通孔；
3—电机模块；31—电机壳体；32—驱动轴；33—转子磁钢；34—卡槽；35—永磁体；36—定子线圈总成；
4—控制模块；41—电机控制器；42—接插件；
5—支撑板；51—进油通道；52—出油通道；53—阻尼调节环；54—环形槽；55—耳板；
6—支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1～15所示，本实施例的油泵是一种用于变速箱上的高度集成式模块化结构，包括集成于一体的过滤模块1、油泵模块2、电机模块3和控制模块4，过滤模块1用于对油液进行过滤，避免杂质进入到后续设备造成不良影响，油泵模块2驱动油液在管路系统中流动，电机模块3驱动油泵模块2运转，控制模块4负责控制电机模块3的运行。
如图2～5所示，为本实施例的过滤模块2结构示意图，过滤模块2包括过滤盖板11，过滤盖板11是中空的箱体结构，过滤盖板11内设置有两道过滤结构，如图3～4所示，包括沿油液流动方向依次布置的粗过滤的第一道过滤结构18和精过滤的第二道过滤结构19。第一道过滤结构18为安装在过滤盖板11内侧的金属网，第二道过滤结构19为安装在过滤盖板11内侧的弯折波浪形滤纸(本实施例的过滤结构并不限与金属滤网和折牙滤纸)。第一道过滤结构18和第二道过滤结构1沿油液流动方向间隔布置，将过滤盖板11内部空间分隔为三个部分，如图3～4所示的下部腔体A、中部腔体B和上部腔体C，其中没有经过过滤的油液首先进入到下部腔体A中，然后经过第一道过滤结构18完成粗过滤进入到中部腔体B内，再通过第二道过滤结构19进行精过滤，进入到上部腔体C。正常情况下，油液经过两道过滤后进入到上部腔体C内，然后进入到油泵模块2内。当第二道过滤结构19长时间使用后出现堵塞情况，油液不容易通过第二道过滤结构19时，处于中部腔体B内的油液经过过滤盖板11内的单向通道结构直接进入到油泵模块2中。
如图4～5所示，单向通道结构包括设置于过滤盖板11上的流道12，流道12的进口一端延伸至第一道过滤结构18和第二道过滤结构19之间、出口一端位于第二道过滤结构19的后方，流道12进口一侧设置有一开设有过油孔14的挡板13，流道12出口一侧设置有挡片15，挡片15上设置有一弹簧16，弹簧16一端固定在挡片15上、另一端设置有钢球17，钢球17在流经流道12内的油压小于弹簧16压力时堵塞过油孔14。流道12的进口处于中部腔体B(实际上流道12的进口位于第一道过滤结构18的后方)内，出口处于上部腔体C内，当第二道过滤结构19出现堵塞问题时，油液通过第一道过滤结构18后不再通过第二道过滤结构19进入到上部腔体C内，而是进入到流道12内，油液驱动钢球17压缩弹簧16打开过油孔14，通过流道12进入到上部腔体C内，然后进入到油泵模块2内。
如图6～7所示，本实施例在过滤模块1和油泵模块2之间设置有支撑板5，所述支撑板5为上端敞口下端封闭的盒体结构，支撑板5的下端与过滤盖板11的上端密封连接，支撑板5内设置有进油通道51和出油通道52，进油通道51一端进入到上部腔体C内(如图13)、另一端与油泵模块2连通，出油通道52一端与油泵模块2连通，另一端设置有用于衰减油泵模块2输出油压波动大小的阻尼结构。
如图7所示，阻尼结构包括设置于出油通道52内侧的阻尼调节环53，出油通道52内侧开设有容纳阻尼调节环53的环形槽54，阻尼调节环53为卡接在环形槽54内可随油压变化产生形变的弹性环状结构，阻尼调节环53根据流经出油通道52内的油压变化产生形变，从而减小油泵模块2输出油压的波动大小。
本实施例的油泵模块2包括中间板21，如图8～14所示，中间板21与支撑板5的上端密封连接，中间板21的中间设置有一转子安装槽22，转子安装槽22内安装有内转子23和套接在内转子23外侧的外转子24，内转子23为齿轮状结构，外转子24为与内转子23配合的环状结构，且内、外转子之间设置有油液流动的间隙，当转子转动时，内、外转子之间的间隙出现压差，油液在间隙内流动。
其中，本实施例在中间板21底部开设有连通转子安装槽22的进油孔25和出油孔26，支撑板5上的进油通道51一端伸入到上部腔体C内、另一端与进油孔25连通，出油通道52一端与出油孔26连通，另一端向液压系统或是冷却系统供油。
另外，本实施例在转子安装槽22内设置有一块调节板27，如图10～13所示，调节板27上开设有分别与进油孔25和出油孔26连通的吸油口28和出油口29，内、外转子搁置在调节板27上，内、外转子之间的间隙与吸油口28和出油口29连通，调节板27通过若干个螺栓固定在安装槽22的底部。
中间板21的内部高度等于油泵内转子23和外转子24的厚度与调节板27的厚度之和，因此若要实现不同排量的油泵模块化设计，即可通过调整调节板27的厚度，油泵内、外转子的厚度随之变化，在电动油泵其他部件不变的前提下，可以实现不同的油泵排量参数组合，拓宽了该电动油泵的使用范围。同时，也可以在不改变内、外转子厚度的前提下，通过改变油泵内转子23和外转子24的配合齿数，或修改齿形轮廓的方式，改变油泵的排量，实现不同的油泵排量参数组合，拓宽了该电动油泵的使用范围。
本实施例的电机模块3通过支架6固定在油泵模块2上，如图8所示，电机壳体31与中间板21之间设置有若干个支架6，中间板21的上端设置有一块上盖板，上盖板和中间板21上均设置有对应支架6的螺孔，支架6通过螺栓结构将上盖板和中间板21固连为一体。
电机模块3固定在支架6上。
如图14～15所示，电机模块3包括固定在支架6上的电机壳体31、设置于电机壳体31内的驱动轴32、安装在驱动轴32上的转子磁钢33和环绕在转子磁钢33外侧的定子线圈总成36，转子磁钢33的圆周面上开设有多个沿轴向布置的卡槽34，卡槽34内镶嵌有块状的永磁体35，驱动轴32两端与电机壳体31之间设置有轴承结构。内转子23的轴心位置开设有与驱动轴32端部连接的通孔210，使用时，驱动轴32端部伸入到通孔210内，与内转子23固定连接，驱动轴32旋转带动内转子23旋转。
为了配合由于油泵排量变化和转速需求变化造成的油泵电机功率需求的变更，可通过调整永磁体35的磁体宽度，同时调整转子磁钢33的开槽宽度，或改变转子磁钢33的开槽数量和永磁体35的使用数量，即可实现电机定子和转子之间不同的电磁力特性组合，使得电机模块3可实现模块化的输出功率，拓宽了该电动油泵的使用范围。
另外，如果电机模块3的输出功率有更多的模块化设计需求，也可以通过调整定子线圈总成36的导电线线径，或是变更电机控制器41内部的功率器件选型来实现。上述的模块化设计方案可通过调整少数零部件的设计，在保证大多数零部件可以沿用的前提下实现电动油泵总成的模块化设计，极大的拓宽了产品适用范围并降低产品新开发和新制造的成本。
如图1所示，本实施例的控制模块4包括与电机模块3电连接的电机控制器41，电机控制器41上设置有与外部电源连接的接插件42。
另外，本实施例的多个模块固定在一起，在支撑板5的外侧设置有耳板55，耳板55上开设有螺孔，便于将整个装置固定在变速箱壳体上，如图6所示。
实际使用时，接插件42连接外部电源，电机控制器41发出运行指令，电机模块3供电后，驱动轴32开始旋转，驱动轴32端部伸入到通孔210内驱动内转子23旋转，内、外转子之间产生压差，油路中产生压强，驱使油液在管路中流动，油液经过第一道过滤结构18进行初步过滤后进入到中部腔体B内，然后经过第二道过滤结构19过滤进入到上部腔体C内，上部腔体C内的油液经过支撑板5进入到油泵模块2内，然后通过支撑板5上的出油通道52流入到液压系统或是冷却系统中。
当第二道过滤结构19出现堵塞时，中部腔体B内的油液通驱动钢球17压缩弹簧16，打开过油孔14，油液经过流道12进入到上部腔体C内，后续流动过程与上述流动过程一致。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
