CN1918404A - 用于汽车的传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车用传动装置(10)。这里的汽车优选为工业用或者农用载货车。传动装置(10)可至少部分地用润滑剂油底壳的润滑剂(24)进行润滑，并且具有至少两个传动段(20、22)。每个传动段(20、22)具有一个传动机构外壳件(44、46)，其中两个传动段(20、22)的传动机构外壳件(44、46)彼此相邻，并且形成润滑剂油底壳的一部分。尤其在正常运行模式下，通常可以驱动一个或者另一个传动段(20、22)。为了至少在汽车的多数运行状态下减少传动装置(10)的造涡损失，其中不应该显著提高用于传动装置(10)的结构空间，在此建议，在两个传动段(20、22)之间设置一种隔离机构(42)，利用该隔离机构可以将这两个传动段(20、22)至少部分地彼此隔离开。由此，润滑剂(24)可以保留在传动机构外壳件(44、46)中，传动机构外壳件(44、46)的传动段(20、22)在当前运行状态下未被驱动或者以很小的转速驱动。

Description

用于汽车的传动装置
本发明涉及一种用于汽车的传动装置。这种汽车优选为一种工业用或农用载货车。该传动装置可以至少部分地用润滑剂油底壳的润滑剂进行润滑。该传动装置具有至少两个传动段。每个传动段具有一个传动机构外壳件，其中这两个传动段的传动机构外壳件彼此相邻，并且形成润滑剂油底壳的一部分。尤其在正常运行模式下，通常可以驱动一个或者另一个传动段。
很久以来，根据现有技术已知开头所述种类的传动装置。例如，本申请人的用于拖拉机的传动机构具有多个传动段，它们彼此紧邻并且形成一个润滑剂油底壳。对于按本发明的传动段尤其应该理解为传动机构的功能区段，比如差速机构区段或者动力输出箱区段。对于按本发明的传动机构外壳件尤其应理解为整个传动机构外壳的一部分，它将一个传动段纳入其中。一个传动机构外壳件不必一定可以从另一个传动机构外壳件上拆下，或者不必是双件式或多件式部件，传动机构外壳件也可以由一个连续的外壳件所组成。作为润滑剂，这里使用常见的变速器油。在与传动段在空间上分开的另一个传动段中-它比如具有一个负载控制传动机构-设置了一台空气泵。在汽车行驶时，而后被驱动的空气泵就使得处于另一个传动段中的润滑剂通过一个相应设置的润滑剂通道输进该传动段中，具体来说输进一个差速机构和一个动力输出箱中。
由此，就会导致在动力总成系统的动力输出箱范围内、差速机构范围内、也就是在其它传动段内的润滑剂液位上升，这一点尤其在汽车高速行驶时导致在传动装置的差速机构范围内的造涡损失(Plantschverlust)加大。由此，主要在高速行驶时降低了传动装置的效率，这一点是不利的。
现在可以设置一种附加的外壳件，比如在汽车高速行驶时，可以向该外壳件中送入润滑剂，这如同例如在DE 1 801 917中所设置的外壳件的一样。在DE 1 801 917中将润滑剂如此送入附加的外壳件中，即设置一个浸入润滑剂油底壳中的从动锥齿轮，利用该从动锥齿轮，润滑剂沿着切线方向甩向上方，并且在上传动机构外壳壁上反射后进入该附加的外壳件中。但这种附加的外壳件需要额外的结构空间，而该空间并非可以容易地提供。
因此，本发明以这样的任务为基础，即对开头所述种类的传动装置进行说明并加以改进，以此克服前述问题。尤其应该至少在大多数汽车运行状态下减少传动装置的造涡损失，其中不应该明显提高用于传动装置的结构空间。
按照本发明，该任务通过权利要求1的技术方案得以解决。本发明的其它有利的结构方案以及改进方案可由从属权利要求中获得。
按照本发明，开头所述种类的传动装置的特征在于，在两个传动段之间设置了一隔离机构，利用该隔离机构可以至少部分地将这两个传动段彼此隔离开。由此，润滑剂可以保留在传动机构外壳件中，传动机构外壳件的传动段在当前运行状态下未被驱动或者以很小的转速驱动。
按照本发明，首先已经发现，没有必要将附加的外壳件作为润滑剂的存储器，因为可以通过该隔离机构将该传动段用作润滑剂的存储器，该传动段在汽车的当前运行状态下未被驱动或者以极小的速度驱动。由此，在汽车当前运行状态下以很高的转速驱动的传动段中，润滑剂液位可以降低或减少，由此就可以用特别有利的方式至少对该传动段显著降低造涡损失。因为不需要设置任何附加的外壳件作为存储器，所以在按本发明的传动装置中不必扩大结构空间。在此，润滑剂可以从以很高的转速驱动的传动段、比如通过一个浸入润滑剂油底壳中的从动锥齿轮甩向另一传动段和/或者越过隔离机构甩向另一个传动段。与此相对应，在间接送入润滑剂这个示例中，不必设置额外的泵或者类似机构用于将润滑剂直接和/或主动地从一个传动段送入另一个传动段中。通过该隔离机构，两个传动段的表面会隔离开。由此，首先可以用有利的方式相对于所期望的润滑剂量明显降低在两个传动段中的其中一个传动段中有待转移的润滑剂量。
在一种优选的实施方式中，这种隔离机构具有间壁。该间壁设置在两个传动段之间，并且优选从传动机构外壳件的底板向上延伸，但没有延展到传动机构外壳件的传动机构外壳壁体的上部内侧。就这一点而言，这两个传动段通过保留的间隙或者通过保留的开孔进行空气连接。通过保留的间隙或者通过保留的开孔，也可以借助于浸在润滑剂油底壳中的在运行中旋转的从动锥齿轮将润滑剂相应地甩入另一个传动段中。
特别优选的是，间壁从传动装置的底板至少一直延展到一个设置在传动机构外壳件中的传动机构输入轴或传动机构输出轴的高度。具体来讲，其中一个传动段是差速机构，而另一个则是动力输出箱。在这种情况下，间壁从传动机构的底板大致延展到动力输出箱的驱动轴的高度。必要时，间壁还可以更高一些，更确切地说尤其在两个传动段的可以用于存放润滑剂的容积具有显著差别时，更是如此。也就是说，在这种情况下，由于具有更高一些的间壁，该具有较小的空间体积份额的传动段可以保留较多量的、通常可以容纳在具有较大容积的传动段中的润滑剂。如果间壁以其上端部延展超过动力输出箱的驱动轴，那么可以在间壁中为动力输出箱的驱动轴设置一个凹处或一个钻孔。
必要时，间壁可以具有一种密封件，间壁可以借此相对于传动机构输入轴或传动机构输出轴密封，更确切地说，当间壁的上部边缘处于传动机构输入轴或者传动机构输出轴的上方时应该如此。由此，可以减少或者避免可能出现的非人所愿的润滑剂通过在相关的传动轴和间壁之间的间隙进行回流的现象。
在一种特别优选的实施方式中，隔离机构可以借助于其它密封件相对于传动机构外壳件密封。这样，这种隔离机构比如可以由一个早已存在于传动装置中的轴承盖在必要时结合使用一个或多个附加的壁体板材件构成，该轴承盖支承着一个动力输出箱的前轴颈。轴承盖或壁体板材件比如可以借助于弹性弹簧钢带相对于传动装置的底板和侧壁密封，其中弹簧钢带一方面固定在轴承盖上或壁体板材件上，且另一方面紧贴在设置在传动装置的外壳壁上的倒角的区域上。这里取代弹簧钢带也可以使用由橡胶或塑料制成的密封元件。由此，虽然在两个传动段之间没有得到任何不透气的密封效果，不过这也不是非要如此，因为润滑剂中有一部分由于其它密封件的可能的不密封性而从其中一个传动段到达另一个传动段，这部分润滑剂在不注意的情况下成为润滑剂的另一部分，此部分比如由一个旋转的从动锥齿轮从其中一个传动段输送到另一个传动段。以一种特别有利的方式，可以通过弹簧钢带的设置将对铸造件或板材件的加工公差的要求保持在很小的范围内，从而可以用较低成本生产按本发明的传动装置。
特别优选如此构造隔离机构，使得通常存在于两个传动段中的润滑剂的一半以上可以保留在其中一个传动机构外壳件中。尤其可以规定，隔离机构不仅仅通过一个平坦的间壁构成，而且通过相应的设计延展到一个传动段的一部分中，这部分未受到传动机构外壳件的阻碍。就这一点而言，隔离机构可以以另一种几何形状使两个彼此相邻的传动段的内部容积彼此分开，这种几何形状不同于比如由相应的传动段的外壳所确定的形状。优选如此构造这种隔离机构，使得通常存在于两个传动段中的润滑剂的大约一半到三分之二的体积可以保留在这两个传动段的其中一个里面。
原则上，润滑剂的一部分可以借助于润滑剂泵、空气泵或类似部件-可以这样说主动地-从高速转动的传动段送入另一个传动段中。由此，比如就可实现润滑剂液位调节。但优选将这些部件设置在传动装置中，由此在生产中就会产生额外的费用。因此，特别优选在一个传动机构外壳件中设置至少一个导向件，利用该导向件可以将由一个设置在一个传动机构外壳件中的旋转的传动件-比如一个从动锥齿轮-甩出的润滑剂导入另一个传动机构外壳件中。按照这种有利的实施方式，通过一个旋转的传动件的离心作用将润滑剂从一个传动段送入另一个传动段中。导向件的设置可以改善或优化输送作用。作为导向件可以设置导向板，它例如固定在传动装置的底板附近的传动机构外壳上，并且至少部分地与旋转的传动件同中心设置。另一种导向件可以由一种弓形导向板构成，它设置在传动装置的上外壳壁上，并且将来自斜下方的一个传动段的润滑剂液体射流以规定的角度反射或引导到另一个传动段中。
在一种特别优选的实施方式中设置一种导回件，利用导回件可以将润滑剂从一个传动机构外壳件导回另一个传动机构外壳件中。在最简单的情况下，该导回件设置在隔离机构上-尤其设置在靠近底板的区域中-并且优选为直通开孔形式。直通开孔的直径使得来自具有更高润滑剂液位的传动段的润滑剂回流不会太慢，从而在高速驱动的传动段中总是有足够量的润滑剂，从而就能对这些传动机构部件进行充分润滑，并且同时在所有的运行条件下保证由润滑剂泵可靠地从润滑剂油底壳中抽出润滑剂。另一方面，润滑剂从具有更高润滑剂液位的传动段中的回流不会太快，这样在高速驱动的传动段中的造涡损失就不会太大。不过，作为导回件也可以考虑使用一个设置在传动装置中的润滑剂通道，在该通道中润滑剂-必要时也要用一个润滑剂泵-可以输进另一个传动段中。
由此可以实现一种动态的润滑剂或油位调节，该调节在隔离机构及导回件具有合适构造及尺寸时可在一定程度上自控制地作业。
如上所述，具体来讲，其中一个传动段具有一个差速机构，而另外一个传动段则具有一个动力输出箱，如在本申请人的用于农用载货车的传动装置中就是这种情况。若行驶速度很高，差速机构就会高速驱动，这样润滑剂就会从差速机构中甩进动力输出箱中。如果降低行驶速度并且接通动力输出箱，差速机构就会以较低的转速驱动，而动力输出箱则以较高的转速驱动。在这种情况下，存在于动力输出箱中的润滑剂被甩入该差速机构中。在这两种情况下，导回件负责使预先可以规定的-有时候少量的润滑剂-可以从其中一个传动段流回到另一个传动段中。由此可以实现动态的润滑剂液位调节，这一点在农用载货车具有很高的行驶速度比如50km/h时特别有好处。在这种情况下，润滑剂从差速机构甩进动力输出箱中，从而在此几乎不会出现造涡损失，并且可以在动力总成系统中避免大约4kW的功率损失。如果农用载货车在动力输出箱运行时工作，行驶速度通常很小，从而在差速机构低速旋转时几乎不会出现造涡损失。相反，高速驱动的动力输出箱则将润滑剂甩进该差速机构中，从而在动力输出箱中几乎不会出现造涡损失。对于载货车高速行驶的动力输出箱这种情况来说，会出现造涡损失，这种损失在传统的传动装置中如不采取额外的结构措施同样无法避免。在测量技术上已经证实，动力输出箱在50km/h的行驶速度时，即使使用按本发明的传动装置也具有由造涡损失引起的损耗功率，但与此相比，在差速机构中的损耗功率明显下降，从而通过按本发明的传动装置可以在总体上以极其有利的方式降低损耗功率。
现在有不同的方案以优选的方式对本发明的技术方案进行设计和改进。为此，一方面应该参照列权利要求1的从属权利要求，另一方面应该参照借助于附图对本发明的优选的实施例进行的下述解释。根据借助于附图对本发明的优选的实施例进行的解释，同样对所述技术方案优选的改进方案进行了一般地解释。在附图中以简图示出：
图1示出了一种按本发明的传动装置的第一实施例在汽车第一运行状态下的侧视图，
图2示出了图1的实施例在汽车第二运行状态下的侧视图，
图3示出了图1和图2的按本发明的实施例的两个传动段在汽车第二运行状态下的放大侧视图，
图4示出了图3的这两个传动段在汽车第三运行状态下的侧视图，
图5示出了图3的这两个传动段在汽车第四运行状态下的侧视图，
图6示出了图3的这两个传动段的俯视图，
图7示出了图3的这两个传动段的各个部件的透视图，
图8示出了隔离机构的局部剖面图，该隔离机构借助于密封件相对于传动机构外壳内侧进行密封。
相同的或类似的部件则使用相同的附图标记表示。图1示出了一个未在图1到图8中进一步示出的汽车的传动装置10。在图1中所示出的传动装置10处于汽车的内燃机12已关闭的运行状态。传动装置10包括一个传动机构输入轴14，该输入轴通过万向轴16与内燃机12耦合。传动装置10包括一个主传动部分18，在其中设置了汽车的未详细示出的变速器。在主传动部分18的外壳上设置了第一传动段20，在其中设置了汽车的差速机构。第二传动段22则接纳了汽车的动力输出箱。
不仅仅在主传动部分18中，而且在两个传动段20、22中都有润滑剂24。在内燃机12的关闭状态下，在传动装置10中的润滑剂液位得到平衡，对此请参见图1。这一点通过设置在传动装置10的底板区域中的连接通道26来实现，该通道将相对于两个传动段20、22气密分隔的主传动部分18与两个传动段20、22相连接。
图2示出的传动装置10处于汽车内燃机12已接通的状态下。相应地，通过万向轴16驱动传动机构输入轴14。由此来驱动空气泵28，该空气泵将空气从两个传动段20、22输进主传动部分18中。由此，在主传动部分18中就产生过压，该过压将润滑剂24通过连接通道26挤入这两个传动段20、22中。与此相对应，在主传动部分18中润滑剂液位几乎已完全下降，而在两个传动段20、22中则相反，润滑剂液位根据容积关系明显上升。润滑剂泵30通过抽吸通道32抽吸润滑剂24，并通过润滑剂输送通道34持续不断地将润滑剂24输送到在主传动部分18中未进一步示出的传动件中。就这方面来说，在主传动部分18中就不会出现造涡损失。
图3以一个放大的侧视图示出了两个传动段20、22，其中在这两个传动段20、22中的润滑剂液位基本上相当于图2中的润滑剂液位。输入轴36在图3所示的运行状态下以很小的转速转动设置在传动段20中的差速器从动锥齿轮38。差速器从动锥齿轮38在图3所示的润滑剂液位下几乎有一半浸入润滑剂24中，这显然在差速器从动锥齿轮38高速转动时会导致很高的造涡损失。差速器从动锥齿轮38按切线方向斜向上方甩出一些润滑剂24，这一点用箭头24表示。
图4示出了在差速器从动锥齿轮38以更高速度转动的汽车运行状态下的两个传动段20、22。差速器从动锥齿轮38现在按切线方向斜向上方甩出多得多的润滑剂24，这一点用箭头40表示。向上甩出的润滑剂24在上外壳壁上进行反射并导入传动段22中。与此相对应，在汽车的这种运行状态下，在传动段20中出现的造涡损失几乎可以忽略不计。达到这一点的方法是，按照发明设置一种隔离机构42，该隔离机构设置在传动段20和传动段22之间。利用隔离机构42由此可以使两个传动段20、22部分地彼此隔开，由此即使在传动段20的设置在传动机构外壳件46中的差速器从动锥齿轮38高速旋转时也可以将润滑剂24保留在传动段22的传动机构外壳件44中。
图5示出了在汽车的另一种运行状态下的两个传动段20、22。在这种运行状态下，差速器从动锥齿轮38低速旋转，换句话说，汽车的行驶速度低于约15km/h。相反设置在传动机构外壳件44中的动力输出箱高速转动，从而将润滑剂24从传动段22甩进传动段20中，更确切地说原则上按照相同的原理通过浸入可转动设置的齿轮，该齿轮首先将润滑剂24斜向上方甩到传动装置10的上外壳壁上，润滑剂24在那里反射到传动段22里面。就这一点而言，在汽车的这种运行状态下在传动段22中的造涡损失几乎可以忽略不计，其中差速机构的造涡损失-如果说存在的话-处于很小的损失范围内。尽管浸入润滑剂24中的齿轮明显地会将一部分润滑剂24垂直向上甩出，并且据此不会将润滑剂24输进传动段20中，但润滑剂24会斜着朝向传动段20的方向进行输送，因为在接通动力输出箱的状态下一个-未示出的-用于动力输出轴耦合器48的润滑剂冷却器被起动，并且流经动力输出轴耦合器48的润滑剂24具有一个朝传动段20方向的水平分量，对此请参见图7中的箭头49。由此，由于一方面-由箭头51指明的-垂直的以及另一方面水平的润滑剂甩出方向的叠加，总体上产生一个斜向上延伸的润滑剂组成。按照箭头51的输送作用不是来自于在图7中所示出的、在此视图中向右旋转的、动力输出轴离合器48的离合器鼓盘与之相连接的齿轮，因为该齿轮没有伸入到润滑剂油底壳的下方。更确切地说，输送作用来自于一个与该齿轮相啮合的未示出的齿轮，它与动力输出轴70同轴设置。
图6示出了两个传动段20、22的俯视图。在此可以看出，隔离机构42在一个区域中延伸入传动段20中，此区域用附图标记50表示。由此，就扩大了用于将润滑剂24保留在传动段22中可用的容积。这一点在图7中同样可以看出，其中这里仅仅以透视图形式示出传动段20的差速器从动锥齿轮38以及传动段22的动力输出箱的各个传动件。在图6和7中，示出了传动段22的铸造件形式的轴承盖52，它支撑着动力输出箱的前轴颈。隔离机构42装到轴承盖52上并由此螺纹拧紧。
在隔离机构42上，用一个固定件56比如用铆钉固定着弹簧钢带54，这一点从图8中可以看出。隔离机构42再次用螺纹件58固定在轴承盖52上。在这种状态下，将弹簧钢带54压紧在一个设置在传动机构外壳壁上的倾斜连接片60上。由此就可以使传动段20、22对润滑剂24彼此密封地隔离开，其中可以用有利的方式对铸造件或板材件的由生产引起的或多或少的变形进行补偿，上述弹簧钢带54紧贴在这里的铸造件或板材件上。
从图3到5中可以看出，隔离机构42从传动装置10的底板一直延伸到动力输出箱的驱动轴62之上。在此，动力输出箱的驱动轴62可以穿过隔离机构42延伸，其中应该设置一种密封件，它具有与轴承64相类似的作用，利用其可以使驱动轴62相对于隔离机构42进行密封。但图7示出一个区域65，在此区域中，隔离机构42仅仅延伸到动力输出箱的驱动轴62以下。与此相对应，在此处隔离机构42不必具有密封件。
在图3到7中示出了导向板形式的导向件66。利用导向件66，提高了差速器从动锥齿轮38的输送效率，从而在差速机构高速旋转时对润滑剂24到传动段22中的输送进行了优化。
在传动装置10的近底板区域中，在隔离机构42中设置了一个导回件68，具体来讲它是直径约为8mm的钻孔形式。这一点比如可从图1、2和7中获知。以此保证润滑剂液位的动态调节，这种调节在汽车高速行驶时将润滑剂24从传动段20转移到传动段22中，并且由此明显降低旋转的差速器从动锥齿轮38的造涡损失，但在汽车低速行驶时，则对润滑剂液位没有明显影响，因为少量被甩出的润滑剂24可以毫不费力地从传动段22流回到传动段20中，参见图2中的箭头69。
如果动力输出轴70在运行之中-通常只有在行驶速度15km/h以下才是这种情况-就会产生另一项优点，方法是，现在通过动力输出箱的旋转的齿轮机构的输送作用，相对于比如在图1和3中所示状态降低传动段22中的润滑剂液位，并且由此减小动力输出箱的损耗功率。
按本发明的传动装置10即使在拖拉机的极端工作模式下同样有效，尤其在极端倾斜位置时以及在润滑剂加注量严重减少的情况下。当外部消耗器-比如液压驱动的工作设备-从传动装置10中取用润滑剂24并且由此在总体上降低润滑剂液位时，这一点同样适用。
根据润滑剂液位动态调节的工作原理，可以使传动段20中不低于保持润滑且向不同的泵进行供给所需要的最小润滑剂液位，因为在润滑剂液位严重下降的情况下，自然地由差速器从动锥齿轮38大量降低或者完全中止润滑剂供给。
最后应该特别地指出，前面所阐述的实施例仅仅用于对要求权利保护的技术方案进行描述，但所要求保护的技术方案并不局限于这些
实施例。

Claims (10)

1.用于汽车、优选用于农用或工业用载货车的传动装置，其中该传动装置(10)可以至少部分地用润滑剂油底壳的润滑剂(24)进行润滑，并且具有至少两个传动段(20、22)，其中每个传动段(20、22)都具有一个传动机构外壳件(44、46)，其中这两个传动段(20、22)的传动机构外壳件(44、46)彼此相邻并且形成润滑剂油底壳的一部分，其中尤其在正常运行模式下通常可以驱动一个或另一个传动段(20、22)，其特征在于，在所述两个传动段(20、24)之间设置了一种隔离机构(42)，利用该隔离机构，所述两个传动段(20、22)可以至少部分地隔离开，由此可以将润滑剂(24)保留在传动机构外壳件(44、46)中，后者的传动段(20、22)在当前运行状态下没有驱动或以很小的转速进行驱动。
2.按权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述隔离机构(42)具有一个间壁，该间壁优选不延伸到传动机构外壳件(44、46)的上部内壁。
3.按权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述间壁从传动装置(10)的底板至少延伸到一个设置在传动机构外壳件(44、46)之一中的传动机构输入轴(62)或传动机构输出轴的高度。
4.按权利要求3所述的传动装置，其特征在于，所述间壁具有一种密封件，如果该间壁一直伸展到超过传动机构输入轴(62)或传动机构输出轴的高度，利用该密封件可以使所述间壁相对于传动机构输入轴(62)或传动机构输出轴密封。
5.按权利要求1到4中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述隔离机构(42)可以借助于另外的密封件(54)相对于传动机构外壳件(44、46)密封，这些密封件优选具有弹簧钢带。
6.按权利要求1到5中任一项所述的传动装置，其特征在于，如此构造所述隔离机构(42)，使得通常处于两个传动段(20、22)中的润滑剂(24)的一半以上的量可以保留在其中一个传动机构外壳件(44、46)中，优选为通常处于两个传动段(20、22)中的润滑剂(24)的大约1/3到2/3的体积。
7.按权利要求1到6中任一项所述的传动装置，其特征在于，在传动机构外壳件(20)中设置了至少一个导向件(66)，利用该导向件可以将由一个设置在传动机构外壳件(20)中的旋转的传动件(38)-比如由一个从动锥齿轮-甩出的润滑剂(24)导入另一个传动机构外壳件(22)中。
8.按权利要求1到7中任一项所述的传动装置，其特征在于，设置了一个导回件(68)，利用该导回件可以将润滑剂(24)从一个传动机构外壳件(20)导回到另一个传动机构外壳件(22)中。
9.按权利要求8所述的传动装置，其特征在于，所述导回件(68)设置在隔离机构(42)上，尤其设置在近底板区域中，并且优选为直通孔形式。
10.按权利要求1到9中任一项所述的传动装置，其特征在于，其中一个传动段(20)具有一个差速机构，并且/或另一个传动段(22)具有一个动力输出箱。
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