CN107289117A - 有摩擦接触部的装置和运行有摩擦接触部的装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有摩擦接触部（10）的装置（1），其中，所述润滑剂供应部（16）具有润滑剂路径（18），该润滑剂路径具有第一区域（18a）和具有第二区域（18b），在所述第一区域中能够通过所述润滑剂（17）吸收在该第一区域中释放的热量（W），在所述第二区域中能够输出通过所述润滑剂（17）所吸收的热量（W）。本发明还涉及一种用于运行具有摩擦接触的装置的方法。

Description

有摩擦接触部的装置和运行有摩擦接触部的装置的方法

技术领域

本发明涉及一种具有摩擦接触部的装置。本发明还涉及一种用于运行具有摩擦接触部的装置的方法。

背景技术

为了冷却接触部或摩擦的接触部，已知对流的冷却机制、例如冷却体，在其中，通过较大的表面来改善对周边环境流体、一般空气的热量输出。此外，作为已知适用的是热管，该热管把较大的热流从热的地方输送至冷的地方。这些热管基于蒸发原理/凝结原理并且因此必须被完全闭合。一般，在极为不同的用途中，已知冷却回路，该冷却回路包括冷却介质的回引部。

在摩擦接触部中，摩擦功率最大部分地转化为热量。这一点导致接触伙伴（摩擦接触部和润滑物质）的温度升高，其中，所述温度升高在不带有技术用途的大多数的使用情况中在许多使用情况中在技术上不利。例如，材料能够熔化、软化或者以其它方式在热学上经受损害。此外，经过马兰戈尼效应能够破坏摩擦接触部的润滑剂供应部，直到系统失效。

热量主要通过固体接触部产生，当摩擦体彼此相对地运动并且在此至少接触至粗糙部（Asperiten）时。当然，热量也通过所参与的润滑物质的剪切以及通过所参与的体部的弹性形变产生。理想地，最小化所述热量产生。如果这碰触到技术经济上的边界，则导出热量。这主要经过导热或者对流来产生。

对周边环境空气的热传输（至少在摩擦接触部的紧邻附近中）在实际的构件中在大多情况下被限定。在摩擦接触部中产生的热量的导出因此一般主要经过所参与的固体的导热来进行，尤其当这些固体具有高的单位导热性时。具有显著较低的热导率的材料位于常用的润滑物质的导热性的范围中或者附近。在该情况中，在所述润滑物质中的导热在与在所述接触体中的类似的程度中贡献于散热。

EP 25 08 778 A2公开了一种齿轮，该齿轮支承在转动轴中并且在其周部处优选地布置有多个齿，以用于把扭矩传输给与所述齿轮配合作用的配合元件，其中，在齿面表面处的在一个齿和配合元件之间的摩擦区域设有润滑剂。设置的是，在所述齿面表面处构造了纵槽，以用于把润滑剂向着摩擦片的方向供入。

发明内容

本发明建立了一种具有摩擦接触部的装置，其中，润滑剂供应部具有润滑剂路径，该润滑剂路径具有第一区域和具有第二区域，在所述第一区域中能够通过所述润滑剂吸收在该第一区域中释放的热量，在所述第二区域中能够输出通过所述润滑剂所吸收的热量。

本发明还建立一种用于运行具有摩擦接触部的装置的方法。所述方法包括：通过在所述润滑剂供应部的润滑剂路径的第一区域中的润滑剂，吸收所释放的热量。所述方法还包括：在所述润滑剂路径的第二区域中输出通过所述润滑剂所吸收的热量。

本发明的一个想法是，相对于现有技术提高在所述摩擦接触部处的润滑剂-体积流量，并且由此利用润滑剂实现通过所述摩擦接触部所释放的热量的经改善的散热。通过所述润滑剂的经提高的体积流量，此外以有利的方式能够减少在所述摩擦接触部处的缺乏润滑状态。由于通过所述润滑剂进行的散热，此外优选地导致在所述摩擦接触部处的较小的温度发展、较少的磨损、较高的效率、较高的寿命以及较少的失效。此外，以有利的方式能够移动当前的设计界限，这涉及结构大小和材料。从而，能够例如较小地选择所述接触体的结构大小，或较轻质地构造所述接触体。此外，所使用的材料具有较小的耐温性或耐磨性。由此，以有利的方式能够减少制造成本。

有利的实施方式和改型方案从优选实施例和其它实施例中以及从参照附图的说明中得出。

按照一个优选的改型方案设置的是，润滑剂路径的第一区域在摩擦接触部处和相邻于该摩擦接触部布置，并且润滑剂路径的第二区域布置在润滑剂路径的基本上与所述摩擦接触部相距地布置的区段处。由此以有利的方式能够保证的是，通过所述摩擦接触部释放的和通过所述润滑剂吸收的热量在所述润滑剂路径的与所述摩擦接触部相距布置的第二区域中能够输出。

按照另一个优选的改型方案设置的是，润滑剂在润滑剂路径的第一区域中具有第一温度并且在润滑剂路径的第二区域中具有第二温度，该温度小于所述第一温度。由于在所述润滑剂路径的第一区域和第二区域之间的温度差，能够由此以有利的方式把通过所述润滑剂所吸收的热量从所述第一区域输送到所述第二区域中并且在那里输出。

按照另一个优选的改型方案设置的是，所述润滑剂路径具有在所述第二接触体的表面处至少以区段的方式构造的各向同性的或者各向异性的结构化部，其中，所述结构化部具有至少一个微通道。通过设置所述至少一个微通道，能够以有利的方式实现所述润滑剂在所述润滑剂路径中的经改善的和有利于流动的输送。

按照另一个优选的改型方案设置的是，在所述润滑剂路径的第一区域和所述润滑剂路径的第二区域之间布置有各一个中间区域，其中，在所述润滑剂路径的第一区域和第二区域中的所述至少一个微通道具有在30000和250000000 m^-1之间的表面与体积比例。通过设置具有在30000和250000000 m^-1之间的表面与体积比例的所述至少一个微通道，所述微通道以有利的方式具有相对于体积的较大的表面，经过该表面能够输出热量，其中，比例于所述表面的大小来进行所述冷却。所述热量例如能够输出至周边环境空气和/或至接触体，微通道嵌入到该接触体中。

按照另一个优选的改型方案设置的是，在所述润滑剂路径的相应的中间区域中，所述至少一个微通道具有在500和600000 m^-1之间的表面与体积比例。通过设置相比于第一和第二区域的具有相对于体积较小的表面的中间区域，由此润滑剂能够以有利的方式输送通过所述相应的中间区域，而在这里不导出许多热量。在体积增大时，所述表面与体积比例在所有的体部中减小，因为所述表面平方地、但是所述体积立方地增大。对于不同大小的质量的冷却速度而言，这是重要的。所述冷却比例于所述表面的大小来进行，但是该表面在大小变化时相比于体积较慢地增大，从而较大的质量相比于较小的质量较缓慢地冷却。这点例如此时有利：即当在所述润滑剂路径的相应的中间区域中构造了其它的组件时，该组件不应被加温。

按照另一个优选的改型方案设置的是，至少在所述润滑剂路径的第一区域中和所述润滑剂路径的第二区域中，所述至少一个微通道具有多个在轴向方向上布置的连通地构造的分部。通过设置所述微通道的分部，能够由此获得所述微通道的毛细管效应的改善。

按照另一个优选的改型方案设置的是，摩擦接触部通过第一接触体与第二接触体的相对运动能够利用润滑剂来供应，其中，通过粘附在所述第一接触体处的润滑剂能够把与之相连的、布置在所述润滑剂路径中的润滑剂流体柱在所述相对运动的方向上进行供送。由此，摩擦接触部通过所述第一接触体与第二接触体的相对运动自润滑地构造，并且由此以有利的方式不需要外置的装置，以用于通过在所述润滑剂路径中输送所述润滑剂来产生运动。

按照另一个优选的改型方案设置的是，所述摩擦接触部能够通过在所述第二接触体的表面处至少以区段的方式构造的用于容纳润滑剂的结构化部的毛细管效应而利用润滑剂来供应。由此，以有利的方式能够提供备选的自润滑的摩擦接触部。在使用所述毛细管效应时尤其有利的是，在通过所述毛细管效应使得所述流体柱裂开时，还能够实现流体柱的向着所述摩擦接触部的延续的输送。

按照另一个优选的改型方案设置的是，布置在所述润滑剂路径的第二区域中的润滑剂的温度通过碰触到所述润滑剂路径的第二区域上的空气流能够冷却。由此，以有利的方式不仅使用用于冷却所述润滑剂的润滑剂路径，而是同样使用另外的外置的冷却介质。由此，能够获得润滑剂的温度的冷却的额外的改善。

按照另一个优选的改型方案设置的是，在所述第一区域中释放的热量通过所述摩擦接触部能够释放。由此，通过所述摩擦接触部所释放的热量以有利的方式能够通过所述润滑剂来吸收。

按照另一个优选的改型方案设置的是，润滑剂供应部构造为经闭合的润滑剂回路。由此，所述润滑剂能够通过在所述经闭合的润滑剂回路中的循环来冷却并且接下来再提供给所述摩擦接触部。

所描述的设计方案和改型方案可以任意互相结合。

本发明的其它的可能的设计方案、改型方案和施行方案也包括未明确提到的、先前或者在下文中在实施例方面被描述的本发明的特征或实施方式的组合。

附图说明

所附的附图应会介绍本发明的实施方式的另外的理解。

所述附图展示了多个实施方式并且结合说明而用于解释本发明的方案和原则。

参照附图得出其它实施方式和很多所提到的优点。附图的所示的元件并不需要比例正确地彼此示出。

图示：

图1是按本发明的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的横截面视图；

图2是按本发明的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的示意图；

图3是按本发明的一个另外的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的示意图；

图4a是按本发明的一个另外的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的润滑剂路径的微通道的横截面视图；

图4b是按本发明的一个另外的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的润滑剂路径的微通道的横截面视图；

图4c是按本发明的一个另外的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的润滑剂路径的微通道的横截面视图；

图5是用于运行按照本发明的前文提到的实施方式的具有摩擦接触部的装置的方法的流程图。

具体实施方式

只要没有作相反说明，则图示的附图中相同的附图标记表示相同的或功能相同的元件、构件或部件。

图1示出了按本发明的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的横截面视图。

所述装置1优选具有带有第一接触体12和第二接触体14的摩擦接触部10。第一接触体12优选地相对于第二接触体14能够调节。第一接触体12与第二接触体14的相对运动在当前的实施方式中是旋转的。作为备选方案，所述第一接触体12与第二接触体14的相对运动能够例如是平移的。

第一接触体12优选地具有基本上圆形的横截面。第二接触体14优选地具有基本上平整的横截面。相邻于所述摩擦接触部10布置有该摩擦接触部的向着所述摩擦接触部10导引的用于利用润滑剂17供应所述摩擦接触部10的润滑剂供应部16。所述润滑剂供应部16优选地构造为经闭合的润滑剂回路。作为备选方案，所述润滑剂供应部16能够例如构造为敞开的润滑剂路径。

所述润滑剂供应部16在摩擦接触部10处和相邻于该摩擦接触部10具有润滑剂路径18的第一区域18a，并且在润滑剂路径18的基本上与所述摩擦接触部10相距地布置的（在图1中未示出的）区段处具有第二区域。

润滑剂路径18的第一区域18a构造用于：通过所述摩擦接触部10所释放的热量W通过所述润滑剂17来吸收。润滑剂路径18的（在图1中未示出的）第二区域构造用于：把通过所述润滑剂17吸收的热量W输出给周边环境。

摩擦接触部10优选地通过第一接触体12与第二接触体14的相对运动能够利用润滑剂17来供应。粘附在所述第一接触体12处的润滑剂17在此构造用于：把润滑剂17的与所述润滑剂17相连的、布置在所述润滑剂供应部16中的流体柱在所述相对运动的方向上供送。

润滑剂供应部16优选地构造在所述第二接触体14的表面14a的区段处。作为备选方案，所述润滑剂供应部16能够例如构造在所述第二接触体16的整个表面处或者具有分别按照润滑剂流的体积方面的要求而匹配的尺度。

第二接触体14的表面14a为了构造所述润滑剂供应部16而优选地具有以区段的方式构造的结构化部20。第二接触体14的表面14a的以区段的方式的结构化部20优选地具有多个微通道21。作为备选方案，能够例如设置单个的微通道21直到任意数量的微通道21。多个微通道21优选彼此并行地布置并且在所述摩擦接触部10的输进部23处结束。润滑剂供应部16的多个微通道21此外优选地布置在润滑剂17的通过摩擦接触部10的流动F的延长部中。

润滑剂17的布置在所述润滑剂供应部16中的流体柱优选地连同粘附在第一摩擦体12处的润滑剂17构造了关联的流体柱。从（在图1中未示出的）与所述润滑剂供应部16相连的润滑剂储存部中优选地能够补充供送润滑剂17。作为备选方案，所述润滑剂储存部能够例如通过布置在所述润滑剂供应部16的润滑剂路径18中的润滑剂来构造。

通过第一接触体12与第二接触体14的相对运动，由此以有利的方式能够将润滑剂在该相对运动的方向上进行供送。所述摩擦接触部10还优选地具有用于供入润滑剂17的输进部23和用于导出润滑剂17的输出部24。由此，通过所述第一接触体12与第二接触体14的相对运动，能够把必要量的润滑剂17向着所述摩擦接触部供入并且从所述摩擦接触部10导出。

作为对前文提到的实施方式的备选方案或附加方案，所述摩擦接触部10能够例如通过在所述第二接触体14的表面14a处以区段的方式构造的用于容纳润滑剂17的结构化部的毛细管效应而利用润滑剂17来供应。

图2示出了按本发明的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的示意图。

所述润滑剂供应部16优选地构造为经闭合的润滑剂回路。作为备选方案，所述润滑剂供应部16能够例如构造为敞开的润滑剂路径。

所述润滑剂供应部16具有润滑剂路径18。所述润滑剂路径18具有第一区域18a，在该第一区域中，通过所述摩擦接触部10释放的热量W能够通过所述润滑剂17吸收。润滑剂路径18还具有第二区域18b，在该第二区域中，通过所述润滑剂17吸收的热量W能够被输出。

润滑剂路径18的第一区域18a优选地在所述摩擦接触部10处和相邻于该摩擦接触部10布置。润滑剂路径18的第二区域18b优选地布置在所述润滑剂路径18的基本上从所述摩擦接触部10相距布置的区段处。润滑剂17优选地在润滑剂路径18的第一区域18a中具有第一温度T1并且在润滑剂路径18的第二区域18b中具有第二温度T2，该温度小于所述第一温度T1，因为在所述第二区域中不再有热量被提供给润滑剂17，并且所述润滑剂能够在所述第二区域中冷却。

在所述润滑剂路径18的第一区域18a和所述润滑剂路径18的第二区域18b之间布置有各一个中间区域18c、18d。在图2中未示出所述润滑剂路径18的微通道21的表面。在所述润滑剂路径18的第一区域18a和第二区域18b中的微通道21的表面与体积比例优选地计为30000和250000000 m^-1之间。在所述润滑剂路径18的中间区域18c、18d中，所述微通道21的表面与体积比例优选地计为500和600000 m^-1之间。由此，在所述中间区域中能够利用润滑剂17输送被存储在润滑剂17中的热能量并且在所述润滑剂路径18的第一和第二区域18a、18b中输出热量。

此外，布置在所述润滑剂路径18的第二区域18b中的润滑剂17的温度T2通过碰触到所述润滑剂路径18的第二区域18b上的空气流Ls能够冷却。作为备选方案，也能够考虑其它的冷却机制或装置，以用于冷却布置在所述润滑剂路径18的第二区域18b中的润滑剂。

图3示出了按本发明的一个另外的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的示意图。

所述润滑剂供应部16优选地构造为经闭合的润滑剂回路。作为备选方案，所述润滑剂供应部16能够例如构造为敞开的润滑剂路径。

在当前的实施方式中，所述第一接触体12相对于所述第二接触体14如此地布置：使得第一接触体12的端面接触所述第二接触体14的端面。

所述摩擦接触部10在当前的实施方式中由此构造在所述第一接触体12的端面的区域中和所述第二接触体14的与此端面形成接触的端面的区域中。

第一接触体12优选地在转动方向R上能够转动地支承。多个微通道21正如也在参照图2所示的实施方式中那样在第二接触体14的表面14a处走向并且构造了所述润滑剂路径18。

所述润滑剂供应部16在摩擦接触部10处和相邻于该摩擦接触部10具有润滑剂路径18的第一区域18a，并且在润滑剂路径18的基本上与所述摩擦接触部10相距地布置的区段处具有第二区域18b。

润滑剂路径18的第一区域18a构造用于：通过所述摩擦接触部10所释放的热量W通过所述润滑剂17来吸收。

润滑剂路径18的第二区域18b构造用于：把通过所述润滑剂17吸收的热量W输出给周边环境。

润滑剂17优选地在润滑剂路径18的第一区域18a中具有第一温度T1并且在润滑剂路径18的第二区域18b中具有第二温度T2，该温度小于所述第一温度T1，因为在所述第二区域中不再有热量被提供给润滑剂17，并且所述润滑剂能够在所述第二区域中冷却。

图4a示出了按本发明的一个另外的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的润滑剂路径的微通道的横截面视图。在当前的示意中，示出了单个的微通道21，该微通道具有多个在轴向方向上布置的连通地构造的分部。作为备选方案，相邻于所述单个的微通道21例如能够布置另外的微通道。所述微通道21在当前的实施方式中具有优选30000和250000000 m^-1的表面与体积比例。作为备选方案，能够例如设置其它合适的表面与体积比例。由此，布置在所述微通道21中的润滑剂17以有利的方式具有相对于体积V较大的表面O，这有利于所述润滑剂17的冷却效果。

图4b示出了按本发明的一个另外的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的润滑剂路径的微通道的横截面视图。所述微通道21在当前的实施方式中具有优选500至600000 m^-1的表面与体积比例。作为备选方案，能够例如设置其它合适的表面与体积比例。所述微通道21的这种构造方案以有利的方式应用在所述润滑剂路径18的中间区域18c、18d的区域中。

图4c示出了按本发明的一个另外的优选的实施方式的具有摩擦接触部的装置的润滑剂路径的微通道的横截面视图。微通道21在当前的实施方式中具有不规律的横截面几何特征。所述表面与体积比例优选地计为500至600000 m^-1。

作为备选方案，能够例如设置其它合适的表面与体积比例。因此有利的是，把带有当前所示的横截面形状的所述微通道21装入到润滑剂路径18的相应的中间区域18c、18d中，以用于把存储在所述润滑剂中的热能量输送至第二区域18b。通过设置相比于第一和第二区域18a、18b的具有相对于体积V较小的表面O的中间区域18c，由此润滑剂能够以有利的方式输送通过所述相应的中间区域18c，而在这里不导出许多热量。

图5示出了用于运行按照本发明的前文提到的实施方式的具有摩擦接触部的装置的方法的流程图。

用于运行具有所述摩擦接触部的装置的所述方法包括：调动S1摩擦接触部的第一接触体到相对于所述摩擦接触部的第二接触体的运动中，而所述摩擦接触部借助于润滑剂供应部利用润滑剂来供应。所述方法关于这点包括：通过润滑剂在所述润滑剂供应部的润滑剂路径的第一区域中，吸收S2所释放的热量。所述方法还包括：在所述润滑剂路径的第二区域中输出S3通过所述润滑剂所吸收的热量。

虽然本发明借助于优选的实施例在前文得以描述，但是本发明不局限于此，而是能够变化到多种形式和方式上。尤其，本发明可以按多种方式改变或变化，而不偏离于本发明的核心。

例如，第二接触体的表面的结构化部的几何特征能够匹配至摩擦接触部的或所述第一接触体的和第二接触体的结构上的要求。

Claims (13)

1.一种具有摩擦接触部（10）的装置（1），该装置具有第一接触体（12）和第二接触体（14），其中，所述第一接触体（12）能够相对于所述第二接触体（14）调节，并且所述装置具有摩擦接触部（10）的润滑剂供应部（16），借助于该润滑剂供应部能够利用润滑剂（17）供应所述摩擦接触部（10），其特征在于，所述润滑剂供应部（16）具有润滑剂路径（18），该润滑剂路径具有第一区域（18a）和具有第二区域（18b），在所述第一区域中能够通过所述润滑剂（17）吸收在该第一区域中释放的热量（W），在所述第二区域中能够输出通过所述润滑剂（17）所吸收的热量（W）。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，润滑剂路径（18）的第一区域（18a）在摩擦接触部（10）处和相邻于该摩擦接触部布置，并且润滑剂路径（18）的第二区域（18b）布置在润滑剂路径（18）的基本上与所述摩擦接触部（10）相距地布置的区段处。

3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，润滑剂（17）在润滑剂路径（18）的第一区域（18a）中具有第一温度（T1）并且在润滑剂路径（18）的第二区域（18b）中具有第二温度（T2），该第二温度小于所述第一温度（T1）。

4.按前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述润滑剂路径（18）具有在所述第二接触体（14）的表面（14a）处至少以区段的方式构造的各向同性的或者各向异性的结构化部（20），其中，所述结构化部（20）具有至少一个微通道（21）。

5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述润滑剂路径（18）的第一区域（18a）和所述润滑剂路径（18）的第二区域（18b）之间布置有各一个中间区域（18c、18d），其中，在所述润滑剂路径（18）的第一区域（18a）和第二区域（18b）中的所述至少一个微通道（21）具有在30000和250000000 m^-1之间的表面与体积比例。

6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述润滑剂路径（18）的相应的中间区域（18c、18d）中，所述至少一个微通道具有在500和600000 m^-1之间的表面与体积比例。

7.按照权利要求4至6中任一项所述的装置，其特征在于，至少在所述润滑剂路径（18）的第一区域（18a）中和所述润滑剂路径（18）的第二区域（18b）中，所述至少一个微通道（21）具有多个在轴向方向上布置的连通地构造的分部（22）。

8.按前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，摩擦接触部（10）通过第一接触体（12）与第二接触体（14）的相对运动能够利用润滑剂（17）来供应，其中，通过粘附在所述第一接触体（12）处的润滑剂（17）能够把与之相连的、布置在所述润滑剂路径（18）中的润滑剂（17）流体柱在所述相对运动的方向上供送。

9.按照权利要求4至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述摩擦接触部（10）能够通过在所述第二接触体（14）的表面（14a）处至少以区段的方式构造的用于容纳润滑剂（17）的结构化部（20）的毛细管效应而利用润滑剂（17）来供应。

10.按前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，布置在所述润滑剂路径（18）的第二区域（18b）中的润滑剂（17）的温度（T2）通过碰触到所述润滑剂路径（18）的第二区域（18b）上的空气流（Ls）能够冷却。

11.按前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述第一区域（18a）中通过所述摩擦接触部（10）释放的热量能够被释放。

12.按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述润滑剂供应部（16）构造为经闭合的润滑剂回路。

13.一种用于运行具有摩擦接触部（10）的装置的方法，具有步骤：

调动（S1）所述摩擦接触部（10）的第一接触体（12）到相对于所述摩擦接触部（10）的第二接触体（14）的运动中，而所述摩擦接触部（10）借助于润滑剂供应部（16）利用润滑剂（17）来供应；其特征在于：

在所述润滑剂供应部（16）的润滑剂路径（18）的第一区域（18a）中，通过润滑剂（17）吸收（S2）所释放的热量（W）；并且

把通过所述润滑剂（17）吸收的热量（W）在所述润滑剂路径（18）的第二区域（18b）中进行输出（S3）。