CN109416116B - 车辆传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆传动装置(1)，其具有驱动轴(2)、输出轴(3)和传动装置元件(4)，传动装置元件布置在车辆传动装置(1)的传动装置壳体(5)中用以实现驱动轴(2)与输出轴(3)之间的不同的传动比。输出轴(3)借助输出轴轴承(6)支承在传动装置壳体(5)中。此外，车辆传动装置(1)具有切换离合器(7)，利用切换离合器能够选择性地建立或分离传动装置元件(4)与输出轴(3)之间的驱动连接。在输出轴(3)上布置有运输轮(8)，利用运输轮(8)，使输出轴轴承(6)至少临时被供应润滑油。

Description

车辆传动装置
技术领域
本发明涉及一种车辆传动装置。
背景技术
由DE 102012216224 A1公知了一种车辆传动装置，其中，用于可切换地调节不同的转速比的变速传动装置和用于转动方向变向的换向组被一起布置在共同的传动装置壳体中。车辆传动装置为此包括驱动轴、输出轴以及多个形式为行星齿轮组和诸如离合器和制动器的切换元件的传动装置元件。在那里描述的实施方式在输出轴上设置有切换离合器。利用该切换离合器可以调节传动装置元件与输出轴之间的闭合的和中断的驱动连接。
在经由车辆传动装置进行的功率传递是不期望的或不需要的行驶状况下，尽管车辆还处于行驶中，但仍可以关断驱动马达。这例如被实际用于实现在临时关断的驱动马达的情况下的节约能量的行驶方式，或者用于对没有自己的驱动的车辆进行拖拽或调车。为此适宜地在车辆传动装置中的输出轴上分离驱动连接，以便避免由于一起旋转的齿轮和另外的传动装置元件所导致在车辆传动装置中的拖曳损失。由于传动装置元件与输出轴之间的被分离的驱动连接，使得车辆传动装置中的传动装置元件停息。在这种状况下，经由传动装置元件驱动的润滑油泵也将不再被驱动，由此，使车辆传动装置中的润滑油供应被取消。也许，由于传动装置元件的停息，使得由于传动装置元件被沉入车辆传动装置的油池中所引起的浸油润滑在这种状况下也不再是有效的。
然而，在车辆滚动或拖拽并且传动装置元件与输出轴之间的驱动连接分离的情况下，车辆传动装置的输出轴被输出侧的传动系继续驱动，并且在其输出轴支承部中进行旋转。在此，由于缺乏足够的润滑，使得尤其是在驱动轴支承部上会形成损伤。
发明内容
本发明的任务是如下这样地改进开头提到的车辆传动装置，即，在尽可能小的成本和能量耗费的情况下在所有行驶状况下都确保有足够的润滑油供应。
该任务的解决方案通过根据本发明的车辆传动装置实现。
因此提出一种车辆传动装置，其具有驱动轴、输出轴和传动装置元件，传动装置元件布置在传动装置壳体中用以实现驱动轴与输出轴之间的不同的传动比。用于实现不同的传动比的典型的传动装置元件是齿轮、轴、离合器、制动器、液力元件和行星齿轮组。
输出轴借助输出轴轴承支承在传动装置壳体中。术语输出轴被理解为如下每种可旋转地支承的构件，经由该构件，使驱动功率从传动装置壳体出来地传递到传动系的随后的元件上。输出轴的外部形状在此并不局限于简单的实心轴的形状。输出轴也可以由多个单元件构成，它们刚性地或至少抗相对扭转地相互连接，并且因此共同形成输出轴。因此，传动装置壳体内的牢固地与输出轴连接的离合器元件和布置在传动装置壳体外部的输出端法兰例如同样可以属于输出轴。
车辆传动装置此外还具有切换离合器，利用切换离合器能够选择性地建立或分离传动装置元件与输出轴之间的驱动连接。车辆的传动系因此可以借助尤其是紧邻输出轴之前的切换离合器来中断，从而在车辆滚动时从输出侧来驱动输出轴，然而并不驱动传动装置元件。
此外，在输出轴上布置有运输轮，利用运输轮，至少临时从油池给输出轴轴承供应润滑油。一旦输出轴旋转，那么在输出轴上布置的运输轮就转动。在此，运输轮根据公知的浸油润滑的原理从油池携带出润滑油，润滑油被运输至输出轴轴承。
以该方式，当输出轴旋转时，可以通过运输轮给输出轴轴承供应润滑油。因此确保了对输出轴轴承的润滑，更确切地说与车辆传动装置中的另外的润滑装置无关。其他的润滑装置，如借助油泵的压力润滑装置典型地经由车辆传动装置的驱动轴驱动。因此，其他的润滑装置在驱动轴停息时并不运行。驱动轴停息并且输出轴旋转的状况例如在车辆被拖拽时形成，如开头描述的那样。在该状况下，本发明防止了尤其是在输出轴轴承上的由于缺乏的或不足够的润滑所导致的轴承损坏。
如下每种布置在输出轴上的结构元件被理解为运输轮，该结构元件能够在输出轴旋转时运输润滑油。运输轮因此不必强制性地具有完整的轮的外部形状。替代地，运输轮例如可以具有十字形地或星形地布置的臂，这些臂至少临时沉入车辆传动装置中的油池中，并且由此在输出轴旋转时运输润滑油。
输出轴轴承例如可以实施为滚动轴承，尤其是实施为圆锥滚子轴承。由用于支承输出轴的多个单个的滚动轴承构成的更复杂的轴承系统在本文中也被称为输出轴轴承。
优选地，车辆传动装置也包括可经由驱动轴驱动的润滑装置，其在驱动轴旋转时给容纳体积填充润滑油，由此，降低了传动装置壳体内的油池的油位。该润滑装置在正常的行驶运行中可以给车辆传动装置的所有的润滑位置，包括输出轴轴承在内供应润滑油。此外在此设置的是，传动装置壳体内的油量和容纳体积如下这样地相互协调，即，使运输轮在驱动轴旋转时并不沉入油池中，而在驱动轴停息时沉入油池中。在驱动轴旋转时，即在车辆的正常的行驶运行中，因此，整个运输轮位于油位的上方，并且不运输油。在此没有形成由于运输轮所导致的搅油损失。因此可以节约能量。因为该润滑装置在驱动轴旋转时也给输出轴轴承供应足够的润滑油，所以在该时间内不需要通过运输轮进行的浸油润滑。
可经由驱动轴驱动的润滑装置例如可以实施为油循环润滑部或浸油润滑部。在具有浸油润滑部的实施方式中，其中各个所提到的传动装置元件，尤其是齿轮可以沉入油池中，并且在传动装置壳体内如下这样地运输或分配润滑油，即，使所有润滑位置充分被供应。以该方式在传动装置壳体内分配的润滑油在该情况下形成所提到的容纳体积。
然而优选地，润滑装置实施为压力润滑装置，其具有至少一个可经由驱动轴驱动的油泵。这种油泵可以要么直接由驱动轴驱动，要么经由车辆传动装置的一个或多个另外的轴驱动。在正常的行驶运行中，因此例如可以实现干式油池润滑。所提及的压力润滑装置的容纳体积尤其包括从油池到油泵的抽吸线路和从油泵到润滑位置的压力线路。因此，容纳体积由车辆传动装置中的不同的凹部和空腔组成，这例如是传动装置壳体内的油线路和钻孔以及压力缸中的或液力转换器中的空腔。
与油池的油位相关地，传动装置壳体的形状显然起到重要的作用，尤其是在对传动装置壳体在油池的区域内的内部空间进行设计和确定规格时。因此，进行传动装置壳体内和容纳体积内的油量的提到的协调的出发点在于，传动装置壳体的形状已经被确定。
因此在停息的情况下，将大量润滑油填充到传动装置壳体内，使得油池的油位位于运输轮上的最深的点的上方，也就是说，运输轮至少在如下程度中沉入油池中，即，使运输轮在输出轴旋转时发挥其运输作用。然而同时不再注入润滑油，使得油池的油位在驱动轴旋转和润滑装置的容纳体积被填充的情况下下降到运输轮的最低的点的下方，从而运输轮没有沉入油池中。由此，在正常的行驶运行中，车辆传动装置中的所有润滑位置(包括输出轴轴承在内地)通过润滑装置得到润滑，并且不形成搅油损失，这是因为运输轮没有沉入油池中。
应理解，油位在具有旋转的和停息的驱动轴的行驶情况之间没有突然地进行匹配，而是时间上延迟地进行匹配。也就是说，润滑装置的容纳体积在驱动轴的短暂的停息时并不立即且完全被排空，并且油位在驱动轴的短暂的旋转中断时仍保持在运输轮下方。然而，输出轴轴承上的润滑油供应可能被短暂中断是可以接受的，而不会由此担心不利的情况，这是因为位于输出轴轴承上和中的润滑油也没有突然流出。
特别优选地设置的是，切换离合器是车辆传动装置的换向切换组的一部分，其中，换向切换组具有向前行驶位置、向后行驶位置和空挡位置。切换离合器可以占据三个切换位置中任一个。在空挡位置中，传动装置元件与输出轴之间的驱动连接是分离的，也就是说是中断的。这种换向切换组例如在轨道车辆中或工程机械中使用，以便实现两个等效的行驶方向。也就是说，车辆能够沿两个行驶方向，即向前和向后在相同的速度范围或传动比内被驱动。
这种换向切换组例如可以实施为具有用于调节转动方向变向的切换离合器的行星齿轮组。为此，行星齿轮组的接片或者说行星架可以相对壳体固定地布置，并且借助切换离合器，使驱动功率要么经由行星齿轮组的元件，即太阳轮、行星齿轮和齿圈引导，由此导致转动方向变向，要么使驱动功率在没有转动方向变向的情况下直接从行星齿轮组的输入元件引导至输出轴。
因此，在切换离合器的第一切换位置中通过如下方式导致驱动轴与输出轴之间的转动方向变向，即，使驱动功率经由行星齿轮组的太阳轮、可旋转的行星齿轮和齿圈引导。在切换离合器的第二切换位置中通过如下方式不导致转动方向变向，即，使行星齿轮组的输入元件，例如太阳轮抗相对扭转地与输出轴连接。第三切换位置形成空挡位置，在空挡位置中，传动装置元件与输出轴之间的驱动连接是分离的。
切换离合器可以原则上实施为形状锁合的(formschlüssig)或摩擦锁合的(reibschlüssig)离合器。其优选包括可轴向移动的滑套。滑套具有离合器齿部，其至少可以与输出轴上的与之匹配的另外的离合器齿部耦联。这种滑套已证实为是可靠且耐用的切换元件。上面描述的空挡位置相对于滑套的轴向的移动方向优选位于第一与第二切换位置之间，也就是说其形成中间的切换位置。
运输轮优选是汲取轮，其在外圆周具有运输元件。运输元件例如可以呈叶片形地构造，或者可以构造为凹部用来将润滑油容纳在运输轮的外圆周上。运输元件可以径向侧和/或轴向侧地成形在运输轮的周边区域上。
为了支持运输轮的运输作用，在传动装置壳体内可以布置有至少一个相对壳体固定的油引导元件。这种油引导元件例如可以以围绕运输轮的圆周区域的包套的方式实施，从而使被运输元件容纳的油在运输轮旋转时通过包套按需要被一直或以一定程度被运输轮携带。因此，油引导元件可以确保油在通过运输轮传输期间没有提前向外离心分离。
这种油引导元件或多个油引导元件可以为此在油池中构造出进油开口，通过进油开口，使油从油池进入运输轮的运输元件中，以便由运输轮来携带。为了在期望的位置上又将油送出，可以在油池上方，在油引导元件上构造出出油开口，从而使由旋转的运输轮所携带的润滑油在那里从运输轮流出，那里是导致对输出轴轴承的最佳的供应的地方。出油开口可以为了更好的润滑剂供应例如利用至少一个通道与输出轴轴承连接。
运输轮的运输作用的进一步的提高可以通过布置在出油开口的区域中的相对壳体固定的刮抹元件来实现。这种刮抹元件在出油开口的区域中确保尽可能多的由旋转的运输轮所携带的润滑油在传动装置壳体内的期望的位置上从运输轮被刮抹离开，并且朝输出轴轴承的方向运输。
附图说明
下面借助附图示例性地详细阐述本发明。其中：
图1示出装备有根据本发明的车辆传动装置的传动系的示意图；
图2示出来自根据本发明的车辆传动装置的截段；并且
图3以穿过运输轮的剖平面示出车辆传动装置的剖图。
具体实施方式
根据图1的传动系通过驱动发动机13，例如内燃机驱动。驱动发动机13的发动机输出轴14与车辆传动装置1的驱动轴2连接。在一些实施例中，在发动机输出轴14与车辆传动装置1的驱动轴2之间也可以布置有起动离合器。
在车辆传动装置1的传动装置壳体5中，为了实现驱动轴2与输出轴3之间的不同的传动比而布置有相互协同作用的传动装置元件4。传动装置元件4为了清楚起见在图1中仅作为矩形示出。输出轴3借助输出轴轴承6支承在传动装置壳体5中。
输出轴3经由车轴传动装置15驱动车辆(当前是轨道车辆)的轮轴16。在轮轴16上紧固有两个轨道轮17和18，轨道车辆利用轨道轮在轨道上滚动并且被驱动。
车辆传动装置1包括切换离合器7，利用切换离合器能够选择性地建立或分离传动装置元件4与输出轴3之间的驱动连接。在图1中象征性地示出的切换离合器7具有三个切换位置，并且在中间的空挡位置中示出。在该空挡位置中，驱动连接是中断的，即是分离的。在两个另外的切换位置中建立起传动装置元件4与输出轴3之间的驱动连接。
在输出轴3上布置有运输轮8。利用运输轮8，输出轴轴承6可以至少临时从油池10被供应润滑油。油池10在其表面上在传动装置壳体5内构造出油位9。
在车辆传动装置1的驱动侧布置有润滑装置22。润滑装置22实施为压力润滑装置并且包括油泵19，其能够经由驱动轴2来驱动。油泵19可以要么直接由驱动轴2要么经由车辆传动装置1内的另外的轴来驱动。油泵19通过抽吸线路20将润滑油从油池10吸出，并且将其经由压力线路21运输至车辆传动装置1内的不同的润滑位置。抽吸线路20、油泵19内的空腔和压力线路21形成容纳体积的主要的部分，容纳体积在润滑装置22运行时被填充并且导致油池10内的油位9下降了特定的值。根据本发明的实施方式，润滑装置22在驱动轴2旋转时给容纳体积填充了大量的润滑油，使得油位9下降到使运输轮8没有沉入油池10中，并且因此也不导致搅油损失。而如果驱动轴2和润滑装置22停息，那么油就从容纳体积回流至油池，油池的油位9由此升高到使运输轮8至少以其运输元件12沉入油池10中。如果输出轴3在该油位9的情况下转动，那么随输出轴3旋转的运输轮8就将润滑油运输至输出轴轴承6。
在图2中示出了根据本发明的具有切换离合器7的车辆传动装置的输出侧的区域，利用切换离合器能够选择性地建立或分离传动装置元件4与输出轴3之间的驱动连接。输出轴3可围绕旋转轴线34旋转地支承在传动装置壳体5内。为了该目的，设置有两列的圆锥滚子轴承作为输出轴轴承6。
此外，在传动装置壳体5中布置有换向切换组11，其包括车辆传动装置1的传动装置元件4的一部分。换向切换组11实施为行星齿轮级，并且包括同轴于旋转轴线34布置的太阳轮轴35和紧固在上面的太阳轮36。太阳轮轴35形成行星齿轮组的输入元件，经由该输入元件输送驱动功率。此外，换向切换组11还包括相对壳体固定的行星架37和齿圈39，在行星架上可旋转地布置有多个行星齿轮38。每个行星齿轮38都与太阳轮36和齿圈39永久嵌接。行星齿轮39构造为多级行星齿轮。
切换离合器7基本上由滑套27构成，其借助移动齿部28抗相对扭转地并且可轴向移动地与输出轴3连接。输出轴3为此具有带有与移动齿部28的携动齿部30相匹配的携动部分29。滑套27能够借助压力介质操纵的活塞缸单元23操纵。在活塞缸单元23的活塞杆24上布置有切换拨叉25，其借助两个滑块嵌入滑套27的环绕槽26中。与切换离合器7相应地，活塞缸单元23同样具有三个切换位置，其中，在图2中示出了中间的空挡位置。在空挡位置中，滑套27的离合器齿部31没有与配属于两个另外的切换位置的离合器齿部32和33嵌接，从而驱动连接在该情况下是中断的。
借助切换离合器7，使两个传动装置元件4的其中一个，即要么是太阳轮轴35要么是齿圈39可以选择性地抗相对扭转地与输出轴3连接。如果滑套33从所示的中间的空挡位置出发轴向地向左移动到第一切换位置中，那么存在从太阳轮轴35经由行星齿轮38和齿圈39到输出轴3的驱动连接。滑套离合器齿部31在第一切换位置中与相对齿圈39抗相对扭转地布置的第一离合器齿部32嵌接。在切换离合器7的该第一切换位置中，在换向切换组11中发生转动方向变向，这是因为行星架37处于相对壳体固定。
如果滑套33从所示的中间的空挡位置出发轴向向右移动到第二切换位置中，那么存在太阳轮轴35与输出轴3之间的直接的驱动连接。滑套离合器齿部31在第二切换位置中与抗相对扭转地布置在太阳轮轴35上的第二离合器齿部33嵌接。在切换离合器7的该第二切换位置中，在换向切换组11中没有发生转动方向变向。
在传动装置壳体5的下方的区域中构造有具有油位9的油池10。油位9达到如下高度，在该高度中，被紧固在输出轴3上的运输轮8沉入油池10中。在图2中，在油位9下方画出了低的油位9a，其是很低的，从而运输轮8不再沉入油池10中。当润滑装置22如上面描述的那样通过旋转的驱动轴2被驱动并且填满容纳体积时，出现低的油位9a。
运输轮8在其外圆周上具有运输元件12。运输元件12在当前被构造为凹部或叶片，以便在沉入油池10中时容纳润滑油，润滑油在运输轮8的进一步的旋转的过程中又被送出并且输送至输出轴轴承6。
在图3的剖图中，剖平面垂直于旋转轴线34地穿过运输轮8。运输轮8可围绕旋转轴线34旋转地布置。运输轮8的圆周区域上的多个凹部形成运输元件12，其在沉入油池10中时容纳润滑油，在进一步旋转时润滑油被携带并且又被送出。在本发明的另外的实施方式中，运输元件12或者说凹部也可以并且以更大的数量且均匀地围绕整个圆周分布地布置在运输轮上。
在图3中也示出了两个油位。油位9(其中，运输轮8沉入油池10中)和低的油位9a(其中，运输轮8不再沉入油池10中)。当润滑装置22在正常的行驶运行中由驱动轴2来驱动并且由此填充容纳体积时，形成低的油位9a。
两个油引导元件35和36相对壳体固定地布置在传动装置壳体5中，并且如下这样地沿运输轮8的外圆周布置，即，提高运输作用。油引导元件35和36在一定的区域中包绕运输轮。在油池10的区域中，油引导元件35和36空出了进油开口37，通过该进油开口，润滑油可以从油池10顺利地流至运输轮8的凹部。在运输轮8的上面的区域中，即在油位9上方，油引导元件35和36空出了两个出油开口38，通过出油开口，润滑油可以从运输轮8朝润滑位置的方向，尤其是朝输出轴轴承6的方向流出。相对壳体固定的刮抹元件39布置在出口开口38的区域中，以便进一步改进运输作用。
附图标记列表
1 车辆传动装置
2 驱动轴
3 输出轴
4 传动装置元件
5 传动装置壳体
6 输出轴轴承
7 切换离合器
8 运输轮
9 油位
9a 油位
10 油池
11 换向切换组
12 运输元件
13 驱动发动机
14 发动机输出轴
15 车轴传动装置
16 轮轴
17 轨道轮
18 轨道轮
19 油泵
20 抽吸线路
21 压力线路
22 润滑装置
23 活塞缸单元
24 活塞杆
25 切换拨叉
26 环绕槽
27 滑套
28 移动齿部
29 携动部分
30 携动齿部
31 离合器齿部
32 离合器齿部
33 离合器齿部
34 旋转轴线
35 油引导元件
36 油引导元件
37 进油开口
38 出油开口
39 刮抹元件
40 油引导元件
41 太阳轮
42 行星架
43 行星齿轮
44 齿圈

Claims (9)

1.一种车辆传动装置(1)，其具有驱动轴(2)、输出轴(3)和传动装置元件(4)，所述传动装置元件布置在所述车辆传动装置(1)的传动装置壳体(5)中用以实现所述驱动轴(2)与所述输出轴(3)之间的不同的传动比，其中，所述输出轴(3)借助输出轴轴承(6)支承在所述传动装置壳体(5)中，并且其中，所述车辆传动装置(1)具有切换离合器(7)，利用所述切换离合器能够选择性地建立或分离所述传动装置元件(4)与所述输出轴(3)之间的驱动连接，
其特征在于，在所述输出轴(3)上布置有运输轮(8)，利用所述运输轮，使所述输出轴轴承(6)至少临时被供应润滑油，其中，所述运输轮(8)是汲取轮，所述运输轮在其外圆周具有运输元件(12)，并且其中，所述运输元件(12)构造为用于容纳润滑油的凹部，其中，所述切换离合器(7)包括滑套(27)，所述滑套借助移动齿部(28)抗相对扭转地并且能轴向移动地与输出轴(3)连接。
2.根据权利要求1所述的车辆传动装置，其特征在于，所述车辆传动装置(1)包括能经由所述驱动轴(2)驱动的润滑装置(22)，所述润滑装置在所述驱动轴(2)旋转时给容纳体积填充润滑油，由此，所述传动装置壳体(5)内的油池(10)的油位(9)下降，并且所述传动装置壳体(5)内的油量和容纳体积如下地相互协调，即，使所述运输轮(8)在驱动轴(2)旋转时没有沉入油池(10)中，相反地，所述运输轮(8)在驱动轴(2)停息时沉入所述油池(10)中。
3.根据权利要求2所述的车辆传动装置，其特征在于，所述润滑装置(22)实施为压力润滑装置，压力润滑装置具有至少一个能经由所述驱动轴(2)驱动的油泵(19)。
4.根据权利要求1或2所述的车辆传动装置，其特征在于，所述切换离合器(7)是所述车辆传动装置(1)的换向切换组(11)的一部分，其中，所述换向切换组(11)具有向前行驶位置、向后行驶位置和空挡位置，其中，在所述空挡位置中，所述传动装置元件(4)与所述输出轴(3)之间的驱动连接是分离的。
5.根据权利要求4所述的车辆传动装置，其特征在于，所述换向切换组(11)包括行星齿轮组。
6.根据权利要求2所述的车辆传动装置，其特征在于，在所述传动装置壳体(5)内布置有至少一个相对壳体固定的油引导元件，用于支持所述运输轮(8)的运输作用。
7.根据权利要求6所述的车辆传动装置，其特征在于，所述至少一个相对壳体固定的油引导元件在油池(10)中构造出进油开口(37)。
8.根据权利要求6或7所述的车辆传动装置，其特征在于，所述油引导元件在油池(10)上方构造出出油开口(38)。
9.根据权利要求8所述的车辆传动装置，其特征在于，在所述出油开口的区域中布置有相对壳体固定的刮抹元件(39)用于提高所述运输轮(8)的运输作用。
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