CN102859254A - 具有流体冷却罩壳的传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露了具有改进的散热部件的传动装置。该传动装置包括外壳（12）和转动的输入轴（14），外壳（12）具有形成内部腔室（30）的外壳壁（18、20、22），而输入轴（14）通过其中一个外壳壁（20）延伸入内部腔室。动力传输部件（29）设置在内部腔室内，并被输入轴转动地驱动。输出轴（16）通过一个外壳壁（22）伸出内部腔室之外，并被动力传输部件转动地驱动。润滑流体（32）放置在内部腔室内并润滑动力传输部件。冷却罩壳（40）包围着外壳并包括与内部腔室流体地连通的冷却通道。润滑流体流出内部腔室而流入冷却通道内，通过冷却通道流回到内部腔室内。

Description

具有流体冷却罩壳的传动装置

相关申请的相互参照

无可应用的

联邦政府资助的研究或发展的声明

无可应用的

背景技术

本发明涉及具有外部流体冷却器的传动装置。

诸如工业上用的齿轮驱动器那样的传动装置能够传递大量的机械动力。但遗憾的是，某些被传递的功率转化为热量，热量会把传递温度升高到不可接受的高水平。如此的温度可造成传动装置外壳内的润滑流体很快地变劣，最终导致部件磨损或失效。

这样，许多传动装置包括防止过热用的散热部件。例如，某些传动装置简单地包括风扇，通过在传动装置外壳的外表面上鼓吹空气来提供对流方式的冷却。然而，这些散热系统尽管结构简单和成本相对便宜，但是散热系统要不是远大于传动装置本身的话，通常就不能有效地显著降低传动装置的温度。

作为另一实例，某些传动装置包括外部散热器或传热管，它们具有容纳润滑流体的内部腔室，并允许冷却传动装置外壳的外面。与上述的风扇系统一样，相对大的散热器，例如，具有相当大表面的散热器能最有效地冷却传动装置。这样，最有效的散热部件会显著地增大传动装置所需要的空间。

考虑到前述设计的缺点，需要有具有改进的散热部件的传动装置。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种传动装置，该传动装置包括外壳和转动的输入轴，外壳具有形成内部腔室的外壳壁，而输入轴通过其中一个外壳壁延伸入内部腔室。动力传输部件设置在内部腔室内，并被输入轴转动地驱动。输出轴通过一个外壳壁伸出内部腔室之外，并被动力传输部件转动地驱动。润滑流体放置在内部腔室内并润滑动力传输部件。冷却罩壳包围着外壳并在至少一个外壳壁之间形成间隙。该冷却罩壳包括与内部腔室流体地连通的冷却通道。润滑流体流出内部腔室而流入冷却通道内、通过冷却通道、流回到内部腔室内。传动装置还包括排出空气通过间隙的风扇，用以冷却至少一个外壳壁和流过冷却通道的润滑流体。

在某些实施例中，冷却罩壳包括包围风扇的风扇罩壳和包围外壳的外壳罩壳。

以上所述和本发明的优点将会出现在以下的详细描述中。在该详细描述中，可参照图示出本发明优选实施例的附图。

附图说明

以下将参照附图来描述本发明，其中，相同的附图标记表示相同的元件，附图中：

图1是根据本发明的包括冷却罩壳的传动装置的立体图；

图2是显示图1传动装置的风扇的分解立体图；

图3是图1传动装置的前视图，其中，风扇和风扇罩壳已移去；

图4是外壳罩“展平”后的示意图，显示流体流过其中的路径；

图5是沿图2的线5-5截取的风扇罩的俯视剖视图；

图6是沿图2的线6-6横截的详细剖视图；

图7是沿图2的线7-7横截的详细剖视图；

图8是根据本发明的包括风扇罩壳的传动装置的第二实施例的立体图；

图9是沿图8的线9-9截去的风扇罩壳的俯视剖视图；

图10是根据本发明传动装置第三实施例的前视图，其中，风扇和风扇罩壳已移去；

图11是图10传动装置的详细剖视图。

具体实施方式

这里所示的详情只是举例而已，仅是为了示例性地讨论本发明的实施例。给出本文所示细节是对本发明的原理和概念方面提供可认为是最有用和最容易理解的描述。在该方面，并不企图显示比基本理解本发明所必要的还更详细的本发明结构细节。结合附图所作的描述应使本技术领域内的技术人员明白到，本发明的几种形式如何可在实践中实施。

参照图1-2，根据本发明的传动装置10包括外壳12，该外壳12可转动地支承输入轴14和由输入轴14驱动的输出轴16。外壳12包括外壳壁18，外壳壁18具有前表面20和右侧表面22，输入轴14和输出轴16分别从该两表面伸出。这样，传动装置10是直角轴型式的传动装置。输出轴16也可从外壳12的左侧表面24伸出。此外，输出轴16还可从与前表面20相对的表面（即，外壳12的后表面26）伸出，从而提供平行轴型式的传动装置，这不脱离本发明的范畴。外壳壁18还包括具有可移去的检查盖（未示出）的上表面28。上表面28毗连前表面20、右侧表面22、左侧表面24和后表面26。如这里所使用的，术语“毗连”意指两个表面享有同一边缘。相比之下，如这里采用的术语“相对”意指两个表面不享有同一边缘。

输入轴14支承风扇27，当输入轴14转动时，风扇27抽取空气朝向传动装置外壳12。风扇27也可由输出轴16驱动，或可完全独立于轴14和16，这都不脱离本发明的范畴。不管哪种具体结构，风扇27总沿着外壳壁18排出空气来冷却外壳12，由此，防止传动装置10过热。进一步消散传动装置10的热量的其它部件将在下面详细描述。

如图2中清楚地所示，外壳壁18形成放置动力传输部件29的内部腔室30。动力传输部件29例如可以是斜齿轮和螺旋齿轮。然而，也可使用其它类型的齿轮，例如，正齿轮、蜗轮齿轮、行星齿轮、螺旋齿轮，以及这些齿轮的组合，或者，甚至可使用其它类型的动力传输部件，这都不脱离本发明的范畴。无论如何，动力传输部件提供了输入轴14和输出轴16之间的驱动关系。

外壳12的内部腔室30还容纳了润滑流体32，润滑流体吸收了传输部件产生的热量，因而减小了传输磨损。这样，内部腔室30最好还容纳泵34，泵向外壳输出端口36提供润滑流体32，以便随后进行冷却。然而，也可用其它方法，例如，重力，将润滑流体32引到输出端口36，这不脱离本发明的范畴。任何情况下，冷却之后，润滑流体32通过外壳输入端口38返回到内部腔室30。

现参照图1-7，传动装置外壳12支承具有冷却回路或通道的散热器外套或冷却罩壳40，润滑流体32流过该冷却回路或通道进行冷却。冷却罩壳40的形状有利地密切匹配于传动装置外壳12的外形，因此，冷却罩壳40不会显著增加传动装置10所需要的空间。即，冷却罩壳40包括风扇罩壳42和外壳罩壳60，风扇罩壳42包围着输入轴14和风扇27，而外壳罩壳60包围着外壳12。在以下的段落中将会进一步详细地描述风扇罩壳42和外壳罩壳60，但应该指出的是，如这里所使用的，术语“包围”和其变体，意指罩壳设置在另一物体的至少两个相对表面的附近。

风扇罩壳42具有大致开口的碗形，风扇27抽取空气通过该碗形并朝向外壳壁18引导。即，通过空气输入口43来抽取空气，并引导空气朝向靠近外壳12前表面20的空气输出口45。空气输入口43和空气输出口45被对角延伸的壁分开，这样的壁提供了风扇罩壳42的开口碗形。风扇罩壳42的开口碗形还由右半部47和左半部49形成，两个半部一起包围输入轴14和风扇27。两个半部47和49可用紧固件互相连接在一起，或如图所示那样，用对角延伸的焊缝线66连接。

如图5清楚地所示，半部47和49的壁由内层44和外层46形成，它们较佳地是由金属板成形的部分，但也可采用其它的材料，这不会脱离本发明的范畴。任何情况下，内层42和外层46都分开以在其间形成冷却通道。当然，内层44和外层46的边缘是密封的，例如，用焊缝线48来密封，以防止润滑流体32泄漏。

风扇罩壳42的右和左半部47和49各形成可让润滑流体32通过的单独的冷却通道部分。例如，润滑流体32通过罩壳输入端口54进入右半部47，该罩壳输入端口54设置在传动装置外壳12的上表面28附近。罩壳输入端口54将润滑流体32提供到形成在右半部47的内外层44和46之间的冷却通道的输入通道56上。输入通道56将润滑流体32提供到风扇罩壳输出端口58，该风扇罩壳输出端口58设置在传动装置外壳12的前表面20和右侧表面22的底角附近。风扇罩壳输出端口58将润滑流体32提供给外壳罩壳60。

同样地，来自外壳罩壳60的润滑流体32通过风扇罩壳输入端口62进入左半部49，该风扇罩壳输入端口62设置在传动装置外壳12的前表面20和左侧表面24的底角附近。风扇罩壳输入端口62将润滑流体32提供给冷却通道的输出通道64，输出通道64形成在左半部49的内和外层44和46之间。输出通道64将润滑流体32提供给罩壳输出端口68，该罩壳输出端口68设置在传动装置外壳12的上表面28附近并连接到外壳输入端口38。

风扇罩壳42的右和左半部47和49可以各种方式连接到传动装置外壳12、外壳罩壳60，或连接两者。例如，风扇罩壳42的边缘可焊接到外壳罩壳60上。然而，如图中所示，外金属片层46最好形成几个安装脚50，它们容纳紧固件52，例如是螺栓和间隔件，以将风扇罩壳42连接到传动装置外壳12。

现参照图2-7，如以上简要地描述的，外壳罩壳60从风扇罩壳42接收润滑流体32，以便进一步消散来自传动装置10中的热量。外壳罩壳60具有大致的马鞍形（即，外壳罩壳60定位在外壳12的上表面28和侧表面22和24附近），该马鞍形延伸在传动装置外壳12的前表面20和后表面26之间。此外，冷却通道在外壳罩壳60的大致马鞍形上循着蜿蜒（蛇形）的路径，这样，外壳罩壳60具有相对大的表面面积，润滑流体32可在该大面积的表面上散热。此外，外壳罩壳60与传动装置外壳12的表面22、24和28间距开以在其间形成间隙75。由风扇27排出的空气通过该间隙75，以对流方式冷却外壳壁18和外壳罩壳60内的润滑流体32。

与风扇罩壳42一样，外壳罩壳60由内层70和外层72形成（例如，通过焊接线74连接的分开的金属板层），内层70和外层72形成其间的冷却通道。内和外层70和72还形成三块板76、92和106，它们提供蜿蜒形（蛇形）的冷却通道。如图所示，板76、92和106最好彼此连成一体（即，由同一内和外层70和72形成）。然而，板76、92和106可由各个单独的层来形成，这不会脱离本发明的范畴。

每个罩壳板76、92和106形成冷却通道的蜿蜒形的部分，该部分在外壳12的前表面20和后表面26之间前后地引导润滑流体32。例如，设置在外壳12右侧表面22附近的第一或右侧表面罩壳板76，形成蜿蜒形流动路径的S形部分。该S形部分由第一板76的如下部件和特征形成。

第一或右侧表面罩壳输入端口78设置在传动装置外壳12的前表面20和右侧表面22的底角附近。输入端口78从风扇罩壳42接收润滑流体32，并对冷却通道的第一腿80提供润滑流体32。该第一腿80连接到冷却通道的靠近传动装置外壳12的后表面26的第二腿82。内部壁，例如连接外壳罩壳内和外层70和72的焊接线84，分离开第一腿80和第二腿82的大部分。

第二腿82连接到冷却通道的靠近传动装置外壳12前表面20的第三腿86。第一罩壳开口88分离开第二腿82和第三腿86的大部分。输出轴16延伸通过第一罩壳开口88，当然，空气可从空气间隙75通过第一罩壳开口88跑逸。第三腿86向靠近传动装置外壳12的后表面26和右侧表面22的顶角设置的第一或右侧表面罩壳输出端口90提供润滑流体32。

第一板76连接到靠近外壳12上表面28的第二或上表面罩壳板92。第二板92形成蜿蜒流动路径的U形部分。该U形部分由第二板92的以下部件和特征形成。

第二或上表面罩壳输入端口94靠近传动装置外壳12的后表面26和右侧表面22的顶角设置。第二或上表面罩壳输入端口94连接到第一输出端口90并从其中接收润滑流体32。第二端口94也将润滑流体32提供到冷却通道的第四腿96。第四腿96较佳地通过内部壁，例如，连接外壳罩壳内和外层70和72的焊接线98，与第一板76的第三腿86分离开。

第四腿96连接到靠近传动装置外壳12的前表面20的第五腿100。第二罩壳开口102分离开第四腿96和第五腿100的大部分。可移去的检查盖可通过第二罩壳开口102进入，当然，空气可从空气间隙75通过第二罩壳开口102跑逸。第五腿100向靠近传动装置外壳12的后表面26和左侧表面24的顶角设置的第二或上表面罩壳输出端口104提供润滑流体32。

第二板92连接到靠近外壳12左侧表面24的第三或左侧表面罩壳板106。第三板106形成蜿蜒流动路径的倒置S形部分。该倒置S形部分由第一板106的以下部件和特征形成。

第三或左侧表面罩壳输入端口108靠近传动装置外壳12的后表面26和左侧表面24的顶角设置。第三输入端口108连接到第二罩壳输出端口104并从其中接收润滑流体32。第三输入端口108将润滑流体32提供到冷却通道的第六腿110。第六腿110较佳地通过内部壁，例如，连接外壳罩壳内和外层70和72的焊接线111，与第二板92的第五腿100分离开。

第六腿110连接到冷却通道的靠近传动装置外壳12的前表面20的第七腿112。第三罩壳开口114分离开第六腿110和第七腿112的大部分。输出轴16可延伸通过第三罩壳开口114，当然，空气可从空气间隙75通过第三罩壳开口114跑逸。

第七腿112连接到冷却通道的靠近传动装置外壳12的后表面26的第八腿116。内部壁，例如，连接外壳罩壳内和外层70和72的焊接线118，分离开第七腿112和第八腿116的大部分。第八腿116向靠近传动装置12的前表面20和左侧表面24的底角设置的第三或左侧表面罩壳输出端口120提供润滑流体32。

如前简要地描述的，第三输出端口120连接到风扇罩壳输入端口62，以将润滑流体32提供到风扇罩壳左半部49的输出通道64。然后，输出通道64将润滑流体32引导到连接于外壳输入端口38的罩壳输出端口68，以将流体32返回到传动装置外壳12的内部腔室30。

与风扇罩壳42相同，外壳罩壳60可以各种方式连接到传动装置外壳12、风扇罩壳42，或它们两者。例如，外壳罩壳60可焊接到风扇罩壳42。然而，如图中所示，外壳罩壳60较佳地通过紧固件52连接到外壳12，其中某些紧固件还将风扇罩壳42连接到外壳12。在该情形中，紧固件52的间隔件使板76、92和106与外壳壁18分开，以在其间形成间隙75。

在操作中，润滑流体32通过外壳输出端口36从传动装置外壳12的内部腔室30流出，并流入风扇罩壳右半部47的输入通道56内。然后，润滑流体32流过由外壳罩壳板76、92和106形成的冷却通道的蜿蜒部分。外壳罩壳60将润滑流体32提供给风扇罩壳左半部49的输出通道64。润滑流体32然后通过外壳输入端口38流回到外壳12的内部腔室30内。当然，风扇27同时将空气排入到空气间隙75内，以冷却外壳壁18和流过由冷却罩壳40提供的冷却通道的润滑流体32。

冷却罩壳40的结构可不同于以上所描述的，而不会脱离本发明的范畴。例如，外壳罩壳60可提供用于润滑流体32的流动路径，该流动路径具有不同于以上所述的蜿蜒流动路径的形状。然而，如此的外壳罩壳60较佳地具有相对大的表面面积，润滑流体32可在该表面面积上散热。

作为另一实例，焊接线98和118以及罩壳开口88、102和114可短于以上所述的。然而，这些特征较佳地延伸在前和后表面20和26之间的大部分长度上，以提供相对大表面面积，用于与空气间隙75相对高的传热。

作为还有另一实例，风扇罩壳42的右和左半部47和49可由共同的内和外层44和46形成。在该情形中，风扇罩壳42的输入通道56和输出通道64可被内壁分开，例如是连接内和外层44和46的焊接线66。

作为还有另一实例，现参照图8和9，根据本发明的传动装置210的第二实施例包括风扇罩壳242，从上面观看，该风扇罩壳242具有大致U形。像上述的风扇罩壳42一样，风扇罩壳242包括内层244和外层246（例如，金属板的成形部分），它们其间形成流体冷却通道256和264，然而，风扇输入243包括多个小的输入狭槽247，空气通过这些狭槽进入风扇罩壳242。

作为还有另一实例，现参照图10和11，根据本发明的传动装置310的第三实施例包括外壳罩壳360，其具有进一步消散传动装置310的热量的附加板。即，外壳罩壳360包括如上所述的板376、392和406，以及设置在邻近于传动装置外壳壁318的空气间隙375内的内板376’、392’和406’。该内板376’、392’和406’可提供与以上所述的外板376、392和406相同的大致马鞍形。这样，在给定时间内，内板376’、392’和406’几乎可使外壳罩壳360内的润滑流体32的量翻一倍。此外，内板376’、392’和406’包括内和外端口422和424，它们分别接收和提供（传递）润滑流体32，这样，内板376’、392’和406’提供了第二条蜿蜒冷却路径。替代地，内板376’、392’和406’可包括在不同部位处的多个端口，它们在内板376’、392’和406’和外板376、392和406之间提供了更大量的流体交换。不管怎样，由风扇排出的空气冷却了内板376’、392’和406’和外板376、392和406内的润滑流体32。

以上相当详细地描述了本发明的示范实施例。本技术领域内的技术人员将会明白，对于所述实施例还可作出许多修改和变化。因此，本发明不应局限于所述的实施例，却应由附后的权利要求书予以定义。

Claims (17)

1.一种传动装置，该传动装置包括：

外壳，外壳具有形成内部腔室的若干外壳壁，外壳包括输出端口和输入端口；

可转动的输入轴，所述输入轴通过其中一个所述外壳壁延伸入所述内部腔室；

动力传输部件，设置在所述内部腔室内，并被所述输入轴转动地驱动；

输出轴，通过其中一个所述外壳壁伸出所述内部腔室之外，并被所述动力传输部件转动地驱动；

润滑流体，放置在所述内部腔室内并润滑所述动力传输部件；

冷却罩壳，包围着所述外壳并在至少一个所述外壳壁之间形成间隙，所述冷却罩壳包括与所述输出端口和所述输入端口流体地连通的冷却通道，其中，所述润滑流体流出所述内部腔室而流过所述输出端口流入所述冷却通道内、流过所述冷却通道、并且通过所述输入端口流回到所述内部腔室内；以及

排出空气通过所述间隙的风扇，用以冷却所述至少一个所述外壳壁和流过所述冷却通道的所述润滑流体。

2.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述风扇由所述输入轴和所述输出轴之一支承，当所述输入轴和所述输出轴中的所述一个转动时，所述风扇排出空气通过所述间隙，冷却所述外壳壁中的所述至少一个和流过所述冷却通道的所述润滑流体。

3.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述冷却罩壳包括包围所述风扇的风扇罩壳，所述风扇罩壳部分地形成所述冷却通道。

4.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述冷却罩壳包括包围所述外壳的外壳罩壳，所述外壳罩壳包括第一罩壳板和第二罩壳板以及第三罩壳板，第一罩壳板部分地形成所述冷却通道，第二罩壳板部分地形成所述冷却通道并连接到所述第一罩壳板，第三罩壳板部分地形成所述冷却通道并连接到与所述第一罩壳板相对的所述第二罩壳板，所述外壳设置在所述第一罩壳板和所述第三罩壳板之间。

5.如权利要求4所述的传动装置，其特征在于，所述第一罩壳板、所述第二罩壳板以及所述第三罩壳板形成所述冷却通道的蜿蜒形状。

6.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述冷却罩壳包括内金属板层和外金属板层，两者形成它们之间的所述冷却通道。

7.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，还包括设置在所述外壳的所述内部腔室内的泵，所述泵输送所述润滑流体通过所述输出端口并流入所述冷却通道内、流过所述冷却通道、并且通过所述输入端口返回到所述内部腔室内。

8.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，还包括多个将所述冷却罩壳固定到所述外壳上的紧固件，所述多个紧固件的每个包括设置在所述间隙内的间隔件。

9.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述外壳壁形成第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述冷却通道包括第一腿，用来引导靠近所述第一表面的润滑流体朝向所述第二表面。

10.如权利要求9所述的传动装置，其特征在于，所述冷却通道包括与所述第一腿流体地连通的第二腿，所述第二腿引导润滑流体从所述第一腿朝向所述第一表面。

11.如权利要求9所述的传动装置，其特征在于，所述输入轴从所述第一表面延伸出。

12.一种传动装置，该传动装置包括：

外壳，外壳具有形成内部腔室的外壳壁，所述外壳包括输出端口和输入端口；

可转动的输入轴，输入轴通过其中一个所述外壳壁延伸入所述内部腔室；

动力传输部件，设置在所述内部腔室内，并被所述输入轴转动地驱动；

输出轴，通过其中一个所述外壳壁伸出所述内部腔室之外，并被所述动力传输部件转动地驱动；

润滑流体，放置在所述内部腔室内并润滑所述动力传输部件；

冷却罩壳，包括风扇罩壳和包围所述外壳的外壳罩壳，所述外壳罩壳形成至少一个所述外壳壁之间的间隙，所述外壳罩壳和所述风扇罩壳一起形成蜿蜒的冷却通道，该冷却通道与所述输出端口和所述输入端口流体地连通，其中，所述润滑流体流出所述内部腔室而流过所述输出端口流入所述冷却通道内，、流过所述冷却通道、并且通过所述输入端口流回到所述内部腔室内；以及

设置在所述风扇罩壳内的风扇，所述风扇排出空气通过所述间隙，用以冷却所述外壳壁中的所述至少一个和所述流过所述冷却通道的所述润滑流体。

13.如权利要求12所述的传动装置，其特征在于，所述外壳罩壳包括内金属板层和外金属板层，它们部分地形成它们之间的所述冷却通道，所述内金属板层和所述外金属板层的至少某些边缘彼此密封。

14.如权利要求13所述的传动装置，其特征在于，所述内金属板层和所述外金属板层的所述至少某些边缘彼此通过焊接线密封。

15.如权利要求12所述的传动装置，其特征在于，所述风扇罩壳包括内金属板层和外金属板层，它们部分地形成其间的所述冷却通道。

16.如权利要求12所述的传动装置，其特征在于，所述外壳罩壳包括第一罩壳板和第二罩壳板以及第三罩壳板，第一罩壳板部分地形成所述冷却通道，第二罩壳板部分地形成所述冷却通道并连接到所述第一罩壳板，第三罩壳板部分地形成所述冷却通道并连接到与所述第一罩壳板相对的所述第二罩壳板，所述外壳设置在所述第一罩壳板和所述第三罩壳板之间。

17.如权利要求16所述的传动装置，其特征在于，所述第一罩壳板包括第一罩壳开口，所述输出轴延伸通过该开口。

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