JP6743140B2 - 円筒歯車伝動機構 - Google Patents

Description

本発明は、歯列が切られた少なくとも２つの円筒歯車を備える円筒歯車伝動機構、詳細には請求項１の上位概念部に記載の円筒歯車伝動機構に関する。

この種の円筒歯車伝動機構は、例えば国際公開第２０１２／０２８２３１号（WO 2012/028231 A1）において公知である。このような円筒歯車伝動機構は、例えば高回転数型の伝動機構、例えばターボ伝動機構（Ｔｕｒｂｏｇｅｔｒｉｅｂｅ）として構成されている。

特にターボ伝動機構等のこのような高回転数型の伝動機構の場合、伝動機構ケーシングの内室内の空気−オイル−混合物の渦動により、望ましくない損失が生じる。この損失を減じる様々な方策が公知である。１つの方策は、伝動機構ケーシングの内室を真空ポンプにより吸引し、内室内の圧力を伝動機構ケーシング外の周囲の圧力より低くすることである。

伝動機構ケーシングのこのような吸引を行わない別の方策は、冒頭で述べた国際公開第２０１２／０２８２３１号（WO 2012/028231 A1）に記載されており、すなわち円筒歯車周りに密接に位置するジャケット壁を設けている。ジャケット壁は、円筒歯車の外周の外側に配置された入口間隙および場合によっては出口間隙を除いて、円筒歯車を周方向で囲繞している。ジャケット壁を用いた円筒歯車のこのカプセル化も、円筒歯車の外径の領域あるいは円筒歯車の歯列の領域に、損失を減じる負圧を発生させるべくなされたものである。

これにより、公知の両方策は、損失出力を減じるには、できる限り低い圧力、すなわち、できる限り強い真空を、円筒歯車の回転する歯列の領域に発生させねばならないという考えに基づいている。それゆえ、真空をできる限り最適化すべく、十分な封止を行う相応に手間あるいはコストのかかる手段、あるいは比較的高出力の、ひいては高価で、エネルギを多く消費する真空ポンプが設けられていた。これらの方策は、望ましくないコストに結び付いてしまう。

独国特許発明第１９８６０３５３号明細書（DE 198 60 353 C１）が開示する円筒歯車伝動機構の場合、円筒歯車は、主ケーシング内に取り付けられた付加的な内ケーシングにより囲繞される。内ケーシングの内室内には、ポンプにより部分真空が発生される。内ケーシングと主ケーシングとの間の空間は、大気圧にある。円筒歯車は、外向きに内ケーシングから突出せず、間隔を置いて内ケーシングにより囲繞されるので、移行し合う環状間隙も生じない。

独国特許出願公開第１０２００６０２２９６４号明細書（DE 10 2006 022 964 A1）には、流体補償容器と、流体補償容器を具備した伝動機構とが記載されている。流体補償容器は、円筒歯車を側方で円筒歯車の周の一部にわたって囲繞している。

独国特許出願公開第１０２００７０４１３１８号明細書（DE 10 2007 041 318 A1）には、歯車ポンプを備える変速伝動機構が記載されており、歯車ポンプは、外接歯車ポンプであり、互いに噛み合う２つの歯車を有し、そのうちの一方の歯車は、伝動機構内の歯車セットの１つに属している。ポンプ間隙を形成すべく、歯車の下には、付加的なケーシングが設けられており、この付加的なケーシングは、部分的に歯車の周にわたって延在している。

英国特許出願公告第２９２５４０号明細書（GB 292 540 A）には、ケーシング内で高い回転数をもって回転する歯車が記載されており、歯車には、歯車の潤滑を改善すべく、特別なガイドが配設されている。ガイドは、歯車を部分的に囲繞しており、下面にて少なくとも歯車がガイドから突出しないように閉鎖されている。

英国特許出願公告第１４２６３５２号明細書（GB 1 426 352 A）に記載の歯車用の潤滑装置の場合、同様に部分的に開放された内ケーシングが設けられており、内ケーシングは、歯車をその下面および側面において密接に囲繞している。

英国特許出願公告第４５８３７９号明細書（GB 458 379 A）は、伝動機構内に統合された空気ポンプを開示している。空気ポンプは、ガイドアーチを有し、ガイドアーチは、歯車の端面を取り囲んでいる。

米国特許出願公開第２０１４／００５４１１４号明細書（US 2014/0054114 A1）は、伝動機構用の潤滑オイル供給を開示しており、ここでは、カバーが、２つの円筒歯車のうちのピニオンを完全に囲繞し、両円筒歯車のうちの他方の歯車を半周にわたって囲繞している。

米国特許第５９５０５０１号明細書（US 5 950 501 A）には、円筒歯車伝動機構が示されており、この円筒歯車伝動機構の内ケーシングは、円筒歯車を所定の間隔を置いて囲繞しており、ポンプにより排気されるか、またはガスが充填される。移行し合う環状間隙は、設けられておらず、円筒歯車は、内ケーシングから突出していない。

米国特許第２６４５３０５号明細書（US 2 645 305 A）には、伝動機構の円筒歯車用の潤滑装置が記載されており、この潤滑装置は、円筒歯車の側方の遮蔽を備え、遮蔽は、円筒歯車の外周の小さな部分にわたってしか突出していない。

欧州特許出願公開第２５３５６１８号明細書（EP 2 535 618 A1）は、ケーシングにより囲繞される円筒歯車を開示しているが、円筒歯車は、ケーシングから突出していない。

国際公開第２０１２／０２８２３１号（WO 2012/028231 A1）は、ジャケット壁を備える歯車伝動機構を開示しており、ジャケット壁は、互いに協働する２つの歯車のうちの少なくとも一方を囲繞し、囲繞された内室を部分的にまたは完全に周囲に対して遮断している。歯車は、ジャケット壁から突出していない。

特開２０１１−１６３３６５号公報（JP 2011-163365 A）は、オイルチャネルを備える歯車伝動機構を開示しており、オイルチャネルは、部分的に歯車の形状に添っている。

独国特許出願公開第３３３１１３１号明細書（DE 33 31 131 A1）は、アクスル伝動機構の二重壁のケーシングを開示しており、ケーシングは、冷却媒体回路に接続されることができ、ケーシング内には、冷却ジャケットが実現可能である。

ハイブリッド伝動機構用に、独国特許出願公開第１０２００６０４４４９８号明細書（DE 10 2006 044 498 A1）から、管をステータの外周にわたって案内し、ステータを管からの散布により冷却することが公知である。

米国特許第２２１４４８５号明細書（US 2,214,485）に記載の一形態では、伝動機構ケーシング内に、潤滑のために使用されるオイル−空気−混合物が発生される。

この種のすべての公知の円筒歯車伝動機構では、運転中、歯列内で生じる損失熱は、大部分、潤滑媒体により導出される。同時に潤滑媒体は、互いに噛み合う歯列の歯係合領域の潤滑に用いられ、これにより、歯列の摩耗を最小化することができる。円筒歯車伝動機構の周囲が、円筒歯車周りの領域より相応に低い温度を有していれば、加えて、当然のことながら自由な対流によりある程度の熱導出が生じる。しかし、この熱導出は、潤滑媒体により導出される熱と比べれば些少である。

原則、より多くの潤滑媒体を歯列あるいはその噛み合い係合部に供給すればするほど、より多くの熱を潤滑媒体により歯列の領域から導出することができる。しかし、特に、本発明の一実施の形態に関するターボ伝動機構等の高回転数型の伝動機構の場合、歯列に供給される潤滑媒体の体積が増大するとともに、損失出力は明らかに上昇してしまう。これにより、より大量の潤滑媒体流を供給して構成部材の温度負荷を減少させることは、同時に損失出力の増大を意味している。

それゆえ本発明の根底にある課題は、冒頭で述べた形態の円筒歯車伝動機構を、高い効率と、構成部材の低い温度負荷とが達成されるように発展させることである。

本発明の課題は、請求項１の特徴を備える、トルク／回転数変換装置、特に少なくとも１つの駆動軸および被動軸間の回転数／回転数変換装置とも称呼可能な円筒歯車伝動機構により解決される。従属請求項には、本発明の有利な、そして特に合目的な構成を記載してある。

本発明に係る円筒歯車伝動機構は、互いに噛み合い係合する歯列が切られた少なくとも２つの円筒歯車を備え、円筒歯車、特に両円筒歯車は、それぞれ１つの回転軸線を介して回転可能である。円筒歯車伝動機構は、円筒歯車、特に互いに係合する少なくとも２つの円筒歯車を少なくとも部分的に周方向および回転軸線方向で囲繞するジャケット壁を備え、ジャケット壁は、円筒歯車の外径に適合された内側輪郭を有し、ジャケット壁と円筒歯車との間、特にジャケット壁と、互いに係合する２つの円筒歯車との間に、移行し合う２つの環状間隙が生じ、各環状間隙は、各回転軸線に関して少なくとも略同心に配置されている。

本発明により、円筒歯車伝動機構は、潤滑媒体流を円筒歯車の歯列内に導くように構成された潤滑装置に加え、ジャケット壁内を延びる単数または複数の冷却チャネルを通してかつ／またはジャケット壁外をジャケット壁に沿って冷却媒体流を案内するように構成された冷却装置を備える。これにより本発明により、大きな熱流を潤滑媒体によりジャケット壁から導出することはもはや不要であり、通常、少なくとも同じ大きさの熱流か、または有利には、より大きな、特に明らかにより大きな熱流が、冷却装置により、すなわち、冷却媒体流によりジャケット壁から導出され得る。このことは、他方、潤滑媒体流を比較的小さくすることを可能にし、その結果、損失出力は減じられる。これにより、特に潤滑媒体流は、冷却媒体流より小さい。特に冷却媒体流は、潤滑媒体流の何倍も大きい、例えば少なくとも２倍、５倍または１０倍も大きい。

本発明の特に有利な一構成によれば、冷却装置は、冷却媒体流を外からジャケット壁に散布可能または吹き付け可能な散布装置を有する。

ジャケット壁は、ジャケット壁の外面に、側方、具体的には、ジャケット壁の外面にわたる冷却媒体流の流動方向に関して側方への冷却媒体流の流動経路を制限するランドを有していると、特に有利である。これらのランドは、第１の実施の形態によれば、インテグラルにジャケット壁に形成されていることができるか、またはしかし、第２の実施の形態によれば、別体の構成部材により形成され、ジャケット壁に結合されていることができる。この結合は、力結合、形状結合または素材結合によりなされ、分離可能または分離不能に構成されていることができる。

例えば冷却装置は、ジャケット壁の外面に沿って延びる少なくとも１つ、有利には２つの冷却媒体案内用の管を有し、管は、（それぞれ）、冷却媒体流を分配してジャケット壁の外面に供給すべく、互いに間隔を置いて配置された多数の流出開口を有する。

円筒歯車伝動機構の潤滑および冷却を一様に最適化すべく、冷却装置の冷却媒体流および潤滑装置の潤滑媒体流の質量流量および／または体積流量は、有利には、互いに別々に、特に互いに独立的に調整可能であり、その結果、両媒体流の各々は、別々の一定の値に、または制御可能な、すなわち、特に運転中に変更可能な値に調整可能である。

本発明の一発展形において、冷却媒体として潤滑媒体とは別の媒体を使用すること、例えば冷却媒体として水または水混合物を使用し、潤滑媒体としてオイルを使用することも可能である。

本発明の別の一実施の形態によれば、冷却媒体流は、第１のオイル体積流量を有し、潤滑媒体流は、第２のオイル体積流量を有し、第１のオイル体積流量と第２のオイル体積流量とは、１つの共通のオイル貯留部、特に円筒歯車伝動機構内のオイル溜めからか、または互いに別々のオイル貯留部から圧送される。

本発明の有利な一実施の形態によれば、ジャケット壁は、少なくとも１つの冷却チャネルを有し、冷却チャネルは、少なくとも部分的に回転軸線方向で、かつ／または回転軸線に対して角度をなして、特に回転軸線に対して垂直に、ジャケット壁内を延び、冷却チャネルの延びは、少なくとも部分的にジャケット壁の内側輪郭にしたがう。

本発明の一実施の形態によれば、ジャケット壁は、内側輪郭を形成する熱伝導性の、特に中実に構成される部分と、熱伝導性の部分の外側に接続されるまたは熱伝導性の部分にインテグラルに接続する熱交換器とを有し、熱交換器内には、少なくとも１つの冷却チャネルが形成されている。

熱交換器は、例えば板形熱交換器として構成されていることができる。別の構造の熱交換器、例えば管形熱交換器も可能である。

ジャケット壁の外面、すなわち、冷却媒体流が越流する外表面における冷却媒体流の流速を減じるべく、有利には、ジャケット壁の外面は、冷却媒体流が越流する領域に、輪郭が付与された表面を有する。表面への輪郭付与は、例えば階段もしくは段部および／または凹部により形成され得る。階段状の構成とした場合、冷却媒体流は、階段に沿って段階的にジャケット壁の外面を上から下に流れる。段部は、ダムのように機能し、ダムの頂点に達したとき、越流される。

特に冷却媒体流が少なくともジャケット壁の外面にも供給される構成となっている場合、冷却媒体流は、ジャケット壁の下方に配置されるオイル溜めに自由に流れ落ちると、特に好都合である。しかし、原則、冷却媒体は、ジャケット壁内に設けられた少なくとも１つの冷却チャネルから自由にオイル溜めに流下してもよい。

有利にはジャケット壁に設けられるランドは、例えば、ジャケット壁の、回転軸線方向を向いた端面を冷却媒体が越流しないように、回転軸線の半径方向で、ジャケット壁の、冷却媒体流が越流する外面より突出していてもよい。このことは、冷却媒体が円筒歯車伝動機構の回転する領域に達し得ないという利点を有している。冷却媒体がこの領域に達することになれば、相応の損失出力を生じてしまう。

本発明の一構成によれば、冷却媒体流が越流する領域でジャケット壁の外面に保守開口が設けられており、保守開口は、外面から突出するシャフト状の側壁により囲繞され、冷却媒体流が保守開口内に流入することは、側壁により防止される。ジャケット壁の外面を延び、流出開口を有する少なくとも１つの冷却媒体案内用の管が設けられている場合は、側壁は、有利には、少なくとも管の上面まで、すなわち、管の上部外径まで延出している。ランドがジャケット壁に設けられている場合は、シャフト状の側壁は、有利には、少なくともランドの上側の端部まで延出している。

一実施の形態によれば、保守開口は、閉鎖可能、特に取り外し可能なまたは開閉自在に旋回可能なカバーにより閉鎖可能である。しかし、このことは必須ではない。

冷却装置は、有利には、ジャケット壁を、またはジャケット壁の外面の少なくとも一部を冷却媒体で一様に濡らすことを保証する。複数の流出開口を有する少なくとも１つの管が設けられている場合、流出開口は、一実施の形態によれば、互いに一定の間隔、例えば１０〜４０ｍｍ、特に１５〜２５または２０ｍｍの間隔を有している。開口の直径は例えば３ｍｍである。代替的な一実施の形態によれば、流出開口の間隔および／または流出開口の横断面は、ジャケット壁の外面の対応する位置におけるそれぞれの局所的な発熱に応じて変動する。

ジャケット壁に少なくとも１つの、または有利には多数の冷却チャネルを設けるために、有利な一実施の形態によれば、ジャケット壁は、中空プロフィルから製造されている。このような中空プロフィルにおいて、少なくとも１つの冷却チャネルの横断面積は、有利には、ジャケット壁の、少なくとも１つの冷却チャネルを包囲する壁の横断面積より大きい、すなわち、ジャケット壁の「中実」な材料の横断面積より大きい。しかし、このことは必須ではない。例えば少なくとも１つの冷却チャネルは、ジャケット壁の、比較的良好に熱を伝導する中実な領域に接続していてもよい。

特に有利な一実施の形態によれば、ジャケット壁は、両円筒歯車を周方向で両円筒歯車の周の一部にわたってのみ囲繞し、両円筒歯車または両円筒歯車のうちの少なくとも一方の円筒歯車の外周の一部は、外向きにジャケット壁から突出する。これにより、外向きにジャケット壁から突出する周のこの部分は、ジャケット壁の周囲に対して、例えば円筒歯車伝動機構の伝動機構ケーシングの内室に対して露出している。それゆえ、上述の従来技術の場合のような円筒歯車の完全なカプセル化は行われていない。外向きにジャケット壁から突出する周のこの部分は、両円筒歯車が相並んで配置されているとき、円筒歯車の回転軸線に対して垂直な横断面であって、ジャケット壁の、円筒歯車の外周に沿って配置される部分を通る横断面により形成される投影面外に位置する。換言すれば、ジャケット壁は、ジャケット壁の周囲から円筒歯車への視線を通す開口を円筒歯車の周にわたって有しているだけではなく、円筒歯車は、ジャケット壁の対応する開口から実際に突出し、この開口を越えて張り出している。両円筒歯車が上下に配置されている場合、相応に下側の円筒歯車は、上側の円筒歯車から下側の円筒歯車に向かって下向きに延在するジャケット壁が終端する水平の一平面から下向きに突出している。

両円筒歯車または一方の円筒歯車の、ジャケット壁から突出する一部は、有利には、円筒歯車の下面に、すなわち、円筒歯車伝動機構の運転中、重力により円筒歯車伝動機構内の下に集まるオイル溜めに向かって配置されている。その反対側の上面では、円筒歯車は、これに対して有利には完全にジャケット壁により、特にそれぞれの円筒歯車の周の少なくとも上半部にわたって囲繞され、このとき、上半部は、下向きに特に水平線で終わっている。すなわち、ジャケット壁の下面は、水平の一平面内で終端している。円筒歯車が上下に配置されており、特にまさに２つの円筒歯車が設けられていて、そのうちの一方の円筒歯車が他方の円筒歯車の上方に配置されているとき、例えば下側の円筒歯車は、少なくとも略その回転軸線の高さで、またはその回転軸線よりも下で始まって少なくとも略９０°の弧にわたって囲繞されていることができ、かつ上側の円筒歯車は、この場合、有利には、ジャケット壁により１８０°より大きく、特に略２７０°囲繞されており、両歯列の係合領域の横から始まって、その後の延びに関して上向きに、上側の円筒歯車の頂点を越えて反対側に向かい、再び下向きに、少なくとも略上側の円筒歯車の回転軸線の高さまで囲繞されている。

円筒歯車の、下向きにジャケット壁から突出する部分（円筒歯車が上下に配置されている場合は、下側の円筒歯車の、下向きに突出する部分）は、有利には、伝動機構内のオイル溜めの上方に露わに、特にオイル溜めあるいは伝動機構ケーシングの下側の壁に対して間隔を置いて配置されており、この間隔は、有利には、ジャケット壁と、単数または複数の円筒歯車の囲繞される領域との間の間隔より何倍も大きい。

しかし、本発明は、適当な方策を用いれば、オイル溜めが伝動機構ケーシング外に設けられている伝動機構や、対応するオイル溜めが別の好適な潤滑手段により省略され得る伝動機構でも使用可能である。

例えば、往々にして同じく密接に囲繞され、互いに噛み合う２つの歯車を有する歯車ポンプの構成とは異なり、本発明の場合、互いに噛み合う歯車は、有利には、液面、特にオイル面あるいは相応の液体貯留部またはオイル貯留部内に潜らないように配置されている。

両円筒歯車の回転軸線は、有利には、円筒歯車伝動機構の水平方向で相並んで配置されており、回転軸線は、特に１つの共通の水平の平面内を延びている。この平面は、特に円筒歯車伝動機構内の下方にあるオイル溜めの表面に対して平行にある。しかし、水平面に対して傾きをもった一平面内に回転軸線を配置することも可能である。

有利には、ジャケット壁は、円筒歯車の回転軸線に対して垂直な、鉛直方向の平面を通る横断面で見て、両円筒歯車をその上半部にわたって完全に囲繞し、さらに下半部の一部を囲繞している。上半部を越えるジャケットの両部分は、特にその自由端部においてその横断面が先細りするように構成されていてもよい。

円筒歯車を周方向で部分的にのみ囲繞するジャケット壁の有利な実施の形態の有利な一形態によれば、ジャケットと、円筒歯車の外径との間の間隙あるいは環状間隙は、ジャケットの少なくとも１つの自由端部において先細りする、特にくさび形に先細りするように構成されている。この先細りは、ジャケットの一方または両方の自由端部に設けられていることができる。環状間隙の残りの領域に対する環状間隙のこのような減少は、封止を生じ、封止は、環状間隙内へのオイルの望ましくない流入および／または流出を防止するまたは減少させる。

一形態によれば、円筒歯車の歯係合の領域、特に両円筒歯車の上面における円筒歯車の歯係合の領域は、ジャケットが省かれているか、または相応の窓がジャケット内に管理目的で設けられている。

説明する実施の形態の根底には、回転する円筒歯車の歯列の領域に負圧あるいは真空を発生させることにより、損失出力の減少が実現され得るだけではなく、実際の使用時には、潤滑媒体、特にオイルが遠心力により外向きに加速されるため、円筒歯車周りに、潤滑媒体、特に潤滑オイルに乏しい媒体からなる薄い層が形成されるという認識がある。このような層または成層は、ジャケット壁により安定化され、環状間隙の幅を好適に選択することで、ジャケット壁外に比較的オイルに富んだ媒体が存在していることができる一方で、ジャケット壁内、すなわち、円筒歯車とジャケット壁との間の環状間隙内には、オイルに乏しい媒体が存在しているようにすることができる。これにより、完全にカプセル化せずとも、あるいは真空とせずとも、潤滑媒体に富んだ媒体が円筒歯車に達することは、防止される。円筒歯車に達した媒体は、加速されねばならず、これにより円筒歯車の消費エネルギを増大させてしまう。

付加的に、ジャケット壁を囲繞する伝動機構ケーシングの内室を負圧にする可能性、すなわち、この内室内を支配する圧力を伝動機構ケーシングの周囲の圧力より低くする可能性を排除しない。このような負圧は、例えば外部のまたは統合された真空ポンプにより発生されることができ、真空ポンプの吸引側は、内室に接続されている。ジャケット壁の周囲圧力がこのように減じられている場合、消費エネルギは、部分カプセル化された内ケーシングにより、すなわち、本発明によるジャケット壁により、さらに減じられることができる。円筒歯車をカプセル化せずに、すなわち、ジャケット壁を設けずに、伝動機構ケーシングの内室を吸引する実施の形態と比較しても、円筒歯車を部分的にまたは完全にカプセル化し（後者についてはさらに後述する）、付加的に伝動機構ケーシングの内室を減圧する本発明の実施の形態の損失出力は、低い。それというのも、すなわち従来は、上述したように、伝動機構ケーシング内の媒体のより低い密度により、より低い程度でしか成層されず、これにより、オイルに富んだ媒体が、円筒歯車の歯列へとより容易に到達し得るからである。本発明により設けられるジャケット壁により、媒体の成層は、人工的に調整され、伝動機構ケーシングの内室内に周囲圧力を下回る圧力があるときも、強化される。

本発明の一実施の形態によれば、円筒歯車伝動機構は、互いに噛み合い係合する歯列が切られた少なくとも２つの円筒歯車を備え、両円筒歯車は、それぞれ１つの回転軸線を介して回転可能である。本実施の形態でも、両円筒歯車を回転軸線方向で囲繞するジャケット壁が設けられており、ジャケット壁は、円筒歯車の外径に適合された内側輪郭を有し、ジャケット壁と円筒歯車との間に、移行し合う２つの環状間隙が生じ、各環状間隙は、各回転軸線に関して少なくとも略同心に配置されている。而るにジャケット壁は、両円筒歯車を周方向で一緒に完全に囲繞しても、部分的にのみ囲繞してもよい（後者は、本発明の上述の実施の形態である）。しかし、いずれにしても、別の有利な実施の形態によれば、ジャケット壁を設けることに加えて、円筒歯車がジャケット壁とともに配置されている伝動機構ケーシングの内室には、周囲圧力、すなわち、伝動機構ケーシング外の、円筒歯車伝動機構の外側の周囲の圧力に対して減じられた圧力がかけられている。

特に伝動機構ケーシングと、ジャケット壁の一部または全周との間には、内室により形成される間隔が設けられている。内室内には、少なくとも円筒歯車伝動機構の運転中、空気−潤滑媒体−混合物、特に空気−オイル−混合物が存在しており、この混合物の圧力は、例えば外部のまたは統合された真空ポンプにより減圧される。

部分カプセル化された円筒歯車を備える本発明の有利な一形態によれば、両円筒歯車の外周の、ジャケット壁から突出する部分は、それぞれ１０°ないし１８０°、特に９０°ないし１８０°の弧にわたって延在する。境界値は、含んでも含まなくてもよい。

例えば、円筒歯車の、ジャケット壁から突出する部分は、円筒歯車伝動機構が規定通りに使用されている状態に関して、円筒歯車の下面に配置されている。

環状間隙は、少なくとも、ジャケット壁の内側輪郭と円筒歯車の外径とが互いに等間隔あるいは同心となっている部分に、例えば１ないし１０ｍｍの幅を有していることができる。周方向でのジャケット壁の自由端部領域において、円筒歯車周りの半径方向で見てくさび形に先細りするように間隙が設けられていると、間隙幅は、この領域で上述の領域に対して減じられるか、またはそれどころか間隙は回避される。

ジャケット壁は、軸方向で、好ましくは、部分的に環状間隙を形成しつつ囲繞すべき円筒歯車の軸方向の延在に相当する少なくとも１つの延在を有する。軸方向でこれを越える延在も可能である。

ジャケット壁が、第１の形態において、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、側方で開いて形成されていると、特に有利である。この場合、ジャケット壁は、円筒歯車の外径に対して間隔を置いて周方向で配置される壁として形成されている。すなわち、ジャケット壁は、円筒歯車に関して軸方向で見て配置される側面またはサイドカバーであって、ジャケット壁の、それぞれの円筒歯車周りに周方向で延びる部分に連結される側面またはサイドカバーから分離可能である。

ジャケット壁が、少なくとも部分的に側方で開いて形成されている場合、ジャケット壁は、それぞれの円筒歯車周りに周方向で延びる壁領域と、周方向で延びる壁領域に連結またはインテグラルに形成される側方の壁領域とにより形成され得る。而して側方の壁領域は、それぞれの円筒歯車周りに周方向で延びる壁領域から半径方向でそれぞれの円筒歯車の回転軸線に向かって、好ましくは一部領域にのみわたってそれぞれの円筒歯車の外径の領域において延在している。側方の壁領域は、それぞれ円筒歯車の端面に対して間隔を置いて配置されている。その際、側方の壁領域は、それぞれの円筒歯車周りに周方向で延びる壁領域と一体に形成されているか、またはしかし、別体の構成部材として形成されており、周方向で延びる壁領域に結合されてジャケット壁を形成することができる。結合は、力結合、形状結合または素材結合を介して実施可能である。両事例では、歯車近傍でのオイルの案内が回避され、側方でのケーシング内への浸入が許容される。

有利な一発展形において、それぞれの円筒歯車周りに周方向で延びる壁領域に対して軸方向で間隔を置いて、ひいては、ジャケット壁が周方向で部分的に囲繞すべき円筒歯車自体に対して軸方向で間隔を置いて、いわゆるサイドプレートが設けられてもよく、サイドプレートは、それぞれの円筒歯車周りに周方向で延びる壁領域と結合あるいは連結されていない。これらのサイドプレートの役割は、主として、潤滑媒体が、歯車の軸受領域からジャケット壁内、特に歯車とジャケット壁との間の間隙に浸入しないようにすることにある。これらのサイドプレートは、好ましくは、歯車の半径方向で見て、それぞれの円筒歯車の外周の、ジャケット壁から突出する部分も、その端面においてカバーするように構成されている。このことは、突出する部分が円筒歯車の下面に配置されているとき、単数または複数のサイドプレートが下向きにジャケット壁よりもさらに遠くまで延在していることを意味している。

これに対して第２の代替的な形態では、ジャケット壁に、円筒歯車の各端面において、端面をカバーするサイドカバーが接続されていてもよく、サイドカバーは、特に、それぞれの円筒歯車の外周の、ジャケット壁から突出する部分も、その端面においてカバーしている。このことは、突出する部分が円筒歯車の下面に配置されているとき、単数または複数のサイドカバーが下向きにジャケット壁よりもさらに遠くまで延在していることを意味している。

サイドカバーを備えるこの代替的な形態では、各円筒歯車は、サイドカバーの少なくとも１つを貫通する少なくとも１つの駆動軸または被動軸を有していることができる。

サイドカバーを備えるこの代替的な形態のさらなる実施可能性によれば、少なくとも一方のサイドカバーまたは両方のサイドカバー内に、両円筒歯車の歯列が互いに係合する領域に開口が設けられている。この開口は、例えば潤滑媒体を、円筒歯車の、ジャケット壁により囲繞される領域あるいは環状間隙から導出するために利用可能である。

円筒歯車用の潤滑媒体は、例えば互いに噛み合う歯列の噛み合いが始まるところまたは好ましくは終わるところに噴射されてもよい。このためにそこに対応するノズルが設けられていてもよい。

部分カプセル化がなされた実施の形態の有利な一形態によれば、ジャケット壁は、少なくとも一方の周端部または両方の周端部において、円筒歯車の周方向でくさび形に先細りするように構成されている。くさび体を周端部に形成したことで、空気−潤滑媒体−混合物の流動は、半径方向で円筒歯車の歯列から遠ざかるように案内される。これにより、潤滑媒体に富む媒体が環状間隙内に吸い込まれることは、防止される。くさび体は、いわばシールとして用いられ、これにより、環状間隙を周囲あるいは伝動機構ケーシングの内室に対して封止することができる。ここで留意すべきことは、円筒歯車が、通常、円筒歯車の、ジャケット壁によりカバーされる周領域で、互いに接近するように回転し、ジャケット壁によりカバーされない周領域で、互いに離反するように回転することである。

環状間隙の幅は、有利には、環状間隙内を流動する媒体の半径方向の速度成分が減じられるように選択されている。既に周方向で加速された媒体は、ジャケット壁の内側輪郭の形状により、できる限り一定の速度を有することが望ましい。同時に環状間隙の幅は、過度に小さく選択されるべきではない。それというのも、幅が減少するにつれ、媒体中の相対速度が増し、ひいては損失が増えてしまうからである。

円筒歯車伝動機構は、２軸または多軸の円筒歯車伝動機構として形成されていることができる。後者の場合、それぞれ１つの回転軸線を中心に回転可能な複数の円筒歯車が設けられている。複数の円筒歯車の各々は、この複数の円筒歯車のうちの少なくとも１つの他の円筒歯車と噛み合い係合している。ジャケット壁は、円筒歯車の各々の少なくとも１つの部分領域周りを延びるように形成されており、個々のまたはすべての円筒歯車の回転軸線は、伝動機構ケーシングの１つの共通の継ぎ目内に配置されている。この場合、ジャケット壁は、好ましくは、伝動機構の組み込み状態において軸方向で見て、軸方向で外側の第１の円筒歯車から、円筒歯車構成の外周周りに、ジャケット壁の内周と個々の円筒歯車との間の環状間隙を形成しつつ、軸方向で外側の第２の円筒歯車へと延在している。

その際、ジャケット壁は、伝動機構構成に応じて１つまたは複数のパーツから形成されていることができ、ジャケット壁の個々のパーツは、力結合、形状結合または素材結合を介して互いに結合されている。

代替的な一形態において、ジャケット壁は、複数のパーツから形成されるケーシングから形成されており、ケーシングは、少なくとも２つのケーシングパーツを有し、ケーシングパーツは、間隙を形成しつつ互いに間隔を置いて理論上の継ぎ目に沿って配置されており、それぞれ別々に、円筒歯車伝動機構を収容する伝動機構ケーシング内に／伝動機構ケーシングに接して、機能ユニットとしてジャケット壁を形成しつつ支持されている。この場合、ケーシングは、好ましくは、少なくとも１つの上側部分と下側部分とを有し、上側部分と下側部分とは、理論上の継ぎ目の領域で互いに間隔を置いて間隙を形成しつつ、互いに結合されることなく配置されており、理論上の継ぎ目は、部分的にまたは完全に略一平面内を延在し、この平面内を、両回転軸線の一方または両方が延びている。

これらの形態において、円筒歯車は、オイル溜め内で回転していない。すなわちこの伝動機構構成は、円筒歯車をオイル溜めと直接的に接触させていない。多軸の形態でも、円筒歯車の少なくとも１つは、少なくとも部分的にジャケット壁から突出している。

有利な応用形態では、本発明に係る円筒歯車伝動機構は、駆動ユニットおよび／または被動ユニットを、円筒歯車に結合される個々の軸との結合により統合して１つの機械トレインを形成し、ギヤドターボ機械（Ｇｅｔｒｉｅｂｅｔｕｒｂｏｍａｓｃｈｉｎｅ）を形成している。駆動ユニットとしては、蒸気タービン、ガスタービン、エキスパンダおよびモータがそれ自体単独でまたは互いに組み合わされて可能であり、被動ユニットとしては、コンプレッサおよびジェネレータがそれ自体単独でまたは互いに組み合わされて可能である。これによりギヤドターボ機械は、ギヤド圧縮機（Ｇｅｔｒｉｅｂｅｖｅｒｄｉｃｈｔｅｒ）もしくはエキスパンダ装置または両者の組み合わせとして形成されている。一般に、１つの完全なギヤドターボ機械がトレインとして形成されており、伝動機構を介して、ギヤドターボ機械の構成に応じて駆動ユニットおよび被動ユニット、特に蒸気タービン、ガスタービン、エキスパンダおよびモータならびにコンプレッサが、互いにプロセス技術的に協働する。

以下に、本発明について実施例を基に図面を参照しながら例示的に説明する。

部分カプセル化がなされた本発明による構成の円筒歯車伝動機構の概略軸方向断面図である。 図１に示した部分カプセル化された円筒歯車であるが、本図では、任意選択的なサイドカバーが付加された円筒歯車の斜視図である。 円筒歯車の可能な部分カプセル化を、円筒歯車を囲繞する伝動機構ケーシングとともに示す概略図である。 図３とは異なり、円筒歯車を上下に配置した代替的な実施の形態を示す図である。 円筒歯車あるいはその歯列の冷却と潤滑との切り離しを示す概略図である。 ジャケット壁に設けられたランドと散布装置とを有する冷却装置の実施例を示す図である。 図６に示した構成であるが、伝動機構ケーシングなしに示す図である。 ジャケット壁を斜め下から見た３次元図である。 保守開口の領域でジャケット壁を切断した断面図である。 ジャケット壁、伝動機構ケーシングおよび円筒歯車の別の断面図である。 冷却媒体流の流速を減じる１つの可能性としての輪郭を付与したジャケット壁の表面を示す図である。 冷却チャネルをジャケット壁内に形成すべく、中空プロフィルにより構成したジャケット壁を示す図である。 ジャケット壁内に熱交換器を統合した構成を示す図である。 ３軸構成の円筒歯車伝動機構を示す図である。 ４軸構成の円筒歯車伝動機構を例示する図である。 円筒歯車を鉛直方向でずらした図１５に示した形態を示す図である。 ギヤドターボ機械内の内蔵型伝動機構（Ｉｎｔｅｇｒａｌｇｅｔｒｉｅｂｅ）として形成された円筒歯車伝動機構を示す図である。 部分カプセル化がなされた多軸の円筒歯車伝動機構の別の形態を例示する図である。

図１は、第１の円筒歯車１と第２の円筒歯車２とを備える円筒歯車伝動機構を示しており、第１の円筒歯車１および第２の円筒歯車２は、例えばはずばまたはやまばの円筒歯車として構成されている。看取可能であるように、両円筒歯車１，２の歯列は、互いに噛み合い係合しており、その結果、第１の円筒歯車１が、第１の円筒歯車１の回転軸線３周りに回転すれば、第１の円筒歯車１は、第２の円筒歯車２を第２の円筒歯車２の回転軸線４周りに駆動する（またその逆も然りである）。円筒歯車１，２の回転方向は、矢印で示してある。

円筒歯車１，２を密接に囲繞するジャケット壁５が設けられている。しかし、ジャケット壁５は、両円筒歯車１，２の周の一部にわたって延在するにすぎないため、円筒歯車１，２の外周の一部は、図１に概略的にのみ示した伝動機構ケーシング１３の内室１４に対して露出している。図示の実施例では、両円筒歯車１，２の外周のこの部分は、円筒歯車１，２の下面でジャケット壁５から突出している。

両円筒歯車１，２の周の残余の領域では、ジャケット壁５の内側輪郭が、円筒歯車１，２の外径と相俟って、移行し合う２つの環状間隙６，７を形成しており、環状間隙６，７は、歯列の係合領域１５を除いて一定の幅を円筒歯車１，２の周にわたって有している。

図示の実施例では、両円筒歯車１，２の外周の、ジャケット壁５から突出する部分は、約１８０°のそれぞれ１つの弧にわたって延在しており、１８０°からの差分は、ジャケット壁５の両周端部に設けられた２つのくさび体１６，１７によりカバーされている。すなわち、ジャケット壁５は、ジャケット壁５の両周端部においてくさび形に先細りするように構成されている。円筒歯車１，２の図示の回転方向から想像がつくように、このくさび形の先細りは、円筒歯車１，２がジャケット壁５内に回転して入り込む領域で、周囲の流動を円筒歯車１，２から半径方向で遠ざけるように案内している。

破線と、断面図で示したジャケット壁５とにより画定された投影面から、両円筒歯車１，２は突出している。看取可能であるように、これによりジャケット壁５は、単に下面に、外部から円筒歯車１，２を覗き見ることが可能な開口を有しているだけではなく、円筒歯車１，２は、その外周でもってジャケット壁５から突出している。

内室１４内には、伝動機構ケーシング１３内の下方に、潤滑媒体溜めあるいはオイル溜めが設けられていてもよい。潤滑媒体溜めあるいはオイル溜めは、図１にはその詳細を示していない。それというのも、潤滑媒体溜めあるいはオイル溜めは、円筒歯車１，２の下面から相応の間隔を置いているからである。さらに吸引装置、すなわち真空ポンプが設けられていてもよい。吸引装置の吸引側は、内室１４を吸引すべく、内室１４に接続されている。このような真空ポンプは、概略的に示しただけであり、符号１８を付してある。しかし、本発明は、このような真空ポンプなしに構成されてもよい。

図１に示した構成では、特に、ジャケット壁５に接続されるサイドカバーは設けられていない。むしろ、円筒歯車１，２は、ジャケット壁５により円筒歯車１，２の外周でのみ囲繞される。図２に示した構成では、図１に示した構成のジャケット壁５と、サイドカバー８，９とが組み合わされているが、このことは必須ではない。

図２は、部分カプセル化がなされた形態の斜視図であり、ジャケット壁５の側方に接続されるサイドカバー８，９を例示するものである。看取可能であるように、サイドカバー８，９は、円筒歯車１，２の外周の、ジャケット壁５から下向きに突出する部分もカバーしている。

しかし、図２には示さない特に有利な形態において、図６ないし１３に例示し、図３ないし５でも想定されるように、ジャケット壁５をこれらのサイドカバー８，９なしに形成してもよいし、これらのサイドカバー８，９を、上述の外径の領域においてジャケット壁５の半径方向内周から円筒歯車１，２の半径方向の延在の部分領域にわたってのみ延在するように形成してもよい。サイドカバー８，９は、後者の場合、別体の構成部材として形成されているか、またはしかし、半径方向の壁領域と統合して形成されている。

これによりジャケット壁５は、１つまたは複数のパーツから形成される少なくとも１つの壁領域をなしており、この壁領域は、周方向で円筒歯車１，２を少なくとも部分的に周方向で間隙を形成しつつ囲繞している。この壁領域は、それぞれ囲繞すべき円筒歯車１，２の回転軸線の延び方向に関する軸方向の延在により特徴付けられており、この軸方向の延在は、少なくともそれぞれの円筒歯車の軸方向の延在に相当する。軸方向で張り出すようにジャケット壁５を構成することも、同様に可能であり、このことは、側方の壁領域を設ける際には、必要でもある。

第１の円筒歯車１は、駆動軸１０を、第２の円筒歯車２は、被動軸１１を有する。両軸１０，１１は、サイドカバー８を貫通している。第２の円筒歯車２が第１の円筒歯車１を駆動するときは、軸１０，１１の関係は相応に置き換えられる。

さらに、図２に示した形態では、サイドカバー８内に、特にサイドカバー９内にも、両円筒歯車１，２の歯列が互いに係合する領域に、開口１２が設けられている。開口１２は、冷却媒体を導出するために用いられる。

図２からは、図示の実施例では、各円筒歯車１，２が２つの歯列を有し、両歯列が、軸方向で相並んでかつ特に互いに間隔を置いて配置されていることも看取可能であり、これにより、二重歯列、特にやまば歯列を形成することが可能である。

図３は、再度、概略的に、部分カプセル化がなされた好ましい構成による本発明に係る円筒歯車伝動機構の一実施の形態を示している。本実施の形態では、ジャケット壁５は、それぞれ、両円筒歯車１，２の上半部を囲繞しており、これにより、回転軸線３，４を通る水平の平面（破線参照）内で終端している。

両円筒歯車１，２およびジャケット壁５を囲繞する伝動機構ケーシング１３内の下方には、オイル溜め１９が略示されている。円筒歯車１，２の、ジャケット壁５から突出する部分２０、すなわち、破線により示した、ジャケット壁５が終端する平面より下に配置されている部分２０が、伝動機構ケーシング１３に対して間隔Ｄを有するとともに、オイル溜め１９のオイル面に対しても間隔ｄを有することが看取可能であり、両円筒歯車１，２は、この領域でオイル溜め１９に対して露わに、特に円筒歯車１，２をカバーする構成部材の介在なしに配置されている。これにより潤滑オイルは、容易に円筒歯車１，２の歯列からオイル溜め１９内に、特に自由な飛散により導出され得る。

図４は、代替的な一実施の形態を図３の実施の形態と類似の図で示している。図３の実施の形態とは異なり、図４の実施の形態では、円筒歯車１，２が上下に配置されている。図示の構成部材については、図３および対応する符号を参照されたい。

図４では、上側の円筒歯車、ここでは第２の円筒歯車２が、４分の３、すなわち約２７０°にわたってジャケット壁５により囲繞されており、下側の円筒歯車、ここでは第１の円筒歯車１は、下側の円筒歯車の周の４分の１、すなわち約９０°にわたってジャケット壁５により囲繞されている。それゆえ第１の円筒歯車１の下半部は、ジャケット壁５から下向きに突出している（図４でも、再度、上方から延びるジャケット壁５が終端している平面を示す破線参照）。オイル溜め１９あるいは伝動機構ケーシング１３に対する下側の円筒歯車１の間隔ｄ，Ｄも、図３に示した実施の形態と同様、円筒歯車１，２と、円筒歯車１，２を囲繞あるいはカプセル化している領域におけるジャケット壁５との間の間隔よりも遙かに大きい。

図５は、本発明の重要な一態様、すなわち、円筒歯車１，２の冷却と、円筒歯車１，２の潤滑との切り離しを示している。而して第１のオイル体積流量が、円筒歯車１，２の冷却のためにジャケット壁５を通して案内される。この第１のオイル体積流量には、符号２１を付してある。この第１のオイル体積流量２１を圧送する第１のオイルポンプ２２は、概略的に示してある。第１のオイルポンプ２２は、オイル溜め１９からオイルを圧送する。しかし、このことは必須ではない。而して別の冷却媒体または別の圧送手段が設けられていてもよい。これに加えてまたはこれに代えて、破線により暗示したように、第１のオイル体積流量２１を散布することでジャケット壁５を冷却してもよい。本実施の形態では、ジャケット壁５内を延びる冷却チャネル２８を略示してある。看取可能であるように、冷却チャネル２８の延びは、ジャケット壁５の内側輪郭の延びに準じているが、このことは必須ではない。このような冷却チャネル２８を完全に省略し、冷却媒体を専らジャケット壁５の外表面に沿って案内することも可能である。

円筒歯車１，２を潤滑すべく、第２のオイル体積流量２３が、円筒歯車１，２の歯列内、有利には、歯列の係合領域１５内に、例えば図２に示した単数または複数の開口１２を通して導かれる。この第２のオイル体積流量２３は、例えば第２のオイルポンプ２４によりオイル溜め１９から圧送される。しかし、これについても、別の圧送手段または別の源が使用されてもよい。

円筒歯車１，２の潤滑に関する構成部材あるいは特徴は、潤滑装置２６を形成する一方、ジャケット壁５の冷却、ひいては間接的には円筒歯車１，２の冷却に関する構成部材および特徴は、冷却装置２７を形成する。

第１のオイル体積流量２１と第２のオイル体積流量２３とは、１つの共通のオイルポンプにより圧送されてもよいが、いずれにせよ、有利には、第１のオイル体積流量２１は、第２のオイル体積流量２３より大きい、特にその何倍も大きい。

第２のオイル体積流量２３は、有利には、円筒歯車１，２から自由に飛散可能である一方、第１のオイル体積流量２１は、通常、少なくとも１つの相応の開口よりジャケット壁５から流出するか、またはジャケット壁５に散布する場合は、ジャケット壁５から流れ落ちるあるいは滴り落ちる。

ジャケット壁５の能動的な冷却により、円筒歯車１，２は、直接的な冷却とは異なり、環状間隙６，７を介したジャケット壁５への熱伝達により間接的に冷却され得る。このことは、環状間隙６，７および／または歯列の係合領域１５を通して圧送される潤滑オイル体積流量、ここでは第２のオイル体積流量２３を比較的小さくすることを可能にし、このことは、損失を減じる。

さらに図示の実施例では、ジャケット壁５の外側に設けられた冷却リブ２５によるジャケット壁５の冷却が略示されている。

図６ないし１３では、図示のジャケット壁５が、少なくとも円筒歯車１または２の軸方向の延在に相当する軸方向の延在を有して形成されており、ジャケット壁５は、軸方向で見て円筒歯車１あるいは２の延在領域内に配置されている。側方において軸方向で迫り出すことも可能である。ジャケット壁５は、半径方向でそれぞれの円筒歯車１または２の外周に対して間隔を置いて配置されている。

図６は、再度、伝動機構ケーシング１３（下側部分のみ図示）内でのジャケット壁５の配置を示している。種々の構成部材に対し、対応する符号を再使用することで、繰り返しとなる説明は省略する。

図６に示した実施例において、冷却装置は、ジャケット壁５の外面に沿って延びる冷却媒体案内用の２つの管３０を有している。両管３０は、図示の実施例では、平行に対向しているが、このことは必須ではない。有利には、管３０は、両側で円筒歯車１，２の端面の略半径方向外側を延びている。管３０は、流出開口３１を有し、流出開口３１を介して冷却媒体は、ジャケット壁５の外周に吹き付けられ得るまたは散布され得る。管３０および流出開口３１の配置に基づいて、ジャケット壁５の外周は、一様に濡らされ、吹き付けられた冷却媒体は、外周に沿ってジャケット壁５外表面を流れ落ち、このときジャケット壁５の熱を奪う。

冷却媒体が、ジャケット壁５の側方から円筒歯車１，２の端面を越えて、回転する部分、特に軸１０，１１上に流下または滴下しないように、ランド２９が設けられている。ランド２９は、これを防止する。ランド２９は、一方では、ジャケット壁５に安定性を与え、他方では、ジャケット壁５外表面を流動する冷却媒体の障壁をなしている。有利には、ランド２９の高さは、ランド２９が少なくとも管３０と同じ高さであるように、すなわち、管３０の上面まで達しているように寸法設定されている。

歯列の係合領域の上方の領域には、ジャケット壁５内に保守開口３２が設けられており、保守開口３２は、側壁３３により囲繞され、ジャケット壁５の外面を流動する冷却媒体が保守開口３２内に流入し得ないようになっている。保守開口３２は、図６には示していないものの、カバーによって閉鎖可能であってもよい。しかし、このことは必須ではない。

さらに図６には、遮蔽板としてのサイドプレート３７が看取可能である。サイドプレート３７は、円筒歯車１，２の端面に対して間隔を置いて配置され、特に下側のケーシング半部内に装入または装着されている。

図７は、再度、図６の構成を伝動機構ケーシングなしに示している。特に、保守開口３２が歯列の係合領域の上方に設けられており、係合領域においてジャケット壁５が環状間隙を形成すべく凹形の輪郭を有することが看取可能である。

図８からは、再度、ランド２９を下面にも有するジャケット壁５が、円筒歯車１，２を完全には囲繞しないことが看取可能である。同時に、図６および７に示した管３０が、ジャケット壁５の下面までは延在せず、ジャケット壁５の上側の領域でしか延在しないことが看取可能である。

図９および１０は、円筒歯車伝動機構、特にジャケット壁５の断面図である。

図９には、再度、ランド２９および保守開口３２の側壁３３が看取可能である。看取可能であるように、ランド２９は、有利には、ジャケット壁５から半径方向内向きにも突き出していてよい。

図１０は、円筒歯車２の、ただし保守開口外の領域における相応の、ただし包括的な断面を示している。さらに本実施例では、ランド２９は、半径方向外向きにのみジャケット壁５から凸出している。しかし、これとは違う構成としてもよい。

さらにサイドプレート３７が看取可能であり、サイドプレート３７は、円筒歯車２に対して、特に円筒歯車２の端面に対して、間隔を置いて配置されており、伝動機構を軸受から遮蔽するために用いられる。軸受オイルがジャケット壁５内あるいはジャケット壁５と円筒歯車１，２との間に形成される環状間隙内に浸入することは、確実に回避される。

図１１は、ジャケット壁５の外表面に沿った冷却媒体の流速を減じるために講じ得る、ジャケット壁５の外表面の１つの可能な構成を示している。例えば突出部または段部３４が設けられており、噴射された冷却媒体は、突出部または段部３４を越えて流動しなければならない。また、ジャケット壁５の、冷却媒体で濡らされた外表面は、特に粗面に、例えば１２．５以上の算術平均粗さＲａを有して構成されている。

図１２に示した実施例では、ジャケット壁５は、単数または複数の中空プロフィル（中空成形体）３５により形成されており、中空プロフィル３５の各々は、単数または複数の冷却チャネル２８を有している。而して、単一の冷却チャネル２８を有する単一の中空プロフィル３５が、ジャケット壁５、少なくともジャケット壁５の冷却すべき部分を形成するために設けられていることができる。しかし、複数の冷却チャネル、特に互いに平行に方向付けられた複数の冷却チャネルを有する１つの中空プロフィル３５が設けられていてもよい。最終的には、それぞれ単数または複数の冷却チャネルを有する複数の中空プロフィルが、ジャケット壁５を形成するために組み合わされていてもよい。

図１２に示した実施例では、これによりジャケット壁５が、いわば熱交換器をなしている。代替的には、図１３に示したように、熱交換器がジャケット壁５外に接続され、これにより、ジャケット壁５の、内側輪郭を形成する特に中実な部分を介して、熱伝導により熱を熱交換器３６に供給し、続いて、冷却チャネル２８を通流する冷却媒体により導出するようにしてもよい。

冷却オイル圧送と、周方向で円筒歯車を部分カプセル化したジャケット壁における案内という本発明による可能性は、円筒歯車１，２に対して側方に配置される壁領域、すなわち、周方向で延びる壁領域に統合して形成されているか、またはしかし結合されているサイドプレート８，９を有して、または有さずに、ジャケット壁５を形成するために、特に有利である。

図１ないし１０は、互いに係合する２つの円筒歯車１，２を備える円筒歯車伝動機構の本発明による形態を示しているところ、冷却オイル案内を伴うこの種の部分カプセル化が、より多くの円筒歯車を備える円筒歯車伝動機構の形態に同様に使用可能であることは、自明である。この種の多軸の円筒歯車伝動機構は、特に有利な用途では、「内蔵型伝動機構」として構成されており、ギヤドターボ機械もしくはいわゆるギヤド圧縮機で使用される。少なくとも３つの円筒歯車を備える多軸の円筒歯車伝動機構の例は、図１４ないし１６ａおよび１７に概略的に簡略化して示してある。ギヤドターボ機械４７の一例は、図１６ｂに示してある。これらの伝動機構構造は、冷却媒体案内の上述の構成を備えて構成されていることができる。繰り返しを避けるため、これについての図示と説明は省略し、例示的な伝動機構構造についてのみ説明する。

例示的に図１４は、３軸の円筒歯車伝動機構を備える形態を示しており、本形態では、ピニオンの形態の２つの円筒歯車が、１つの大歯車と係合している。大歯車は、円筒歯車２により形成される一方、円筒歯車１は、大歯車と係合するピニオンにより形成されている。大歯車と係合する別の円筒歯車４０は、同様にピニオンとして構成されている。この場合、これらのピニオンは、駆動ピニオンまたは被動ピニオンであってもよい。またはしかし、両ピニオンは、大歯車を介して駆動されてもよい。円筒歯車４０の外周と、ジャケット壁５の内周との間に形成される環状間隙には、符号４１を付してある。個々の円筒歯車の回転軸線は、一平面内に配置されている。それゆえ軸支は、伝動機構ケーシング１３の１つの平らな継ぎ目内で行うことができる。ジャケット壁５は、ピニオンが、そして大歯車も、鉛直方向で見て下向きにあるいはオイル溜め１９に向かってジャケット壁５から突出するように、個々の円筒歯車１，２，４０のそれぞれの外周の部分領域を周方向で囲繞している。

図１５は、多軸の円筒歯車伝動機構の円筒歯車の回転軸線が、ケーシング１３の１つの継ぎ目内に配置されている、図１４に示した形態の発展形を示している。図示の事例では、ピニオンの形態の円筒歯車４０と、大歯車として形成される円筒歯車２との間に、中間歯車の形態の別の円筒歯車４２が設けられている。この中間歯車は、好ましくは駆動軸に連結されている。両ピニオンは、被動ピニオンとして機能する。その他の配置構成も、使用事例に合わせて可能である。

図１６ａは、図１５に示した形態の発展形を示しており、大歯車の回転軸線は、組み込み状態で見て鉛直方向で、円筒歯車１，４０，４２（ピニオンおよび中間歯車）を軸支する継ぎ目に対してずらされて配置されている。図１６ｂは、この種の伝動機構構成のためにギヤドターボ機械４７内での使用を示している。ギヤドターボ機械４７は、円筒歯車伝動機構を介して駆動ユニットおよび／または被動ユニットを統合して１つの機械トレインを形成している。駆動ユニットとしては、蒸気タービン、ガスタービン、エキスパンダおよびモータが、それ自体単独でまたは互いに組み合わされて可能であり、被動ユニットとしては、コンプレッサおよびジェネレータが、それ自体単独でまたは互いに組み合わされて可能である。これによりギヤドターボ機械は、ギヤド圧縮機もしくはエキスパンダ装置または両者の組み合わせとして形成されている。図示の事例では、被動ユニットとして、ピニオンに結合されるピニオン軸の各々に連結される圧縮機Ｖ１ないしＶ４が設けられている一方、原動機４４は、中間歯車の形態の円筒歯車４２を介して圧縮機Ｖ１ないしＶ４を駆動する。

図１７は、図１４に示した形態の発展形を例示しており、本発展形では、鉛直方向でその他の円筒歯車１，４０および２に対してずらされた、ピニオンの形態の別の円筒歯車４５が、円筒歯車２と係合している。これにより、個々の円筒歯車の回転軸線は、複数の異なる平面内に配置されている。本発展形でも、ジャケット壁５は、円筒歯車列を囲繞しており、それぞれ組み込み状態において鉛直方向で見て下側の円筒歯車は、これらの円筒歯車の部分領域がオイル溜め１９に向かって突出するように、ジャケット壁５により周方向で囲繞される。

１ 円筒歯車
２ 円筒歯車
３ 回転軸線
４ 回転軸線
５ ジャケット壁
６ 環状間隙
７，７．１，７．２ 環状間隙
８ サイドカバー
９ サイドカバー
１０ 軸
１１ 軸
１２ 開口
１３ 伝動機構ケーシング
１４ 内室
１５ 歯列の係合領域
１６ くさび体
１７ くさび体
１８ 真空ポンプ
１９ オイル溜め
２０ 突出する部分
２１ 第１のオイル体積流量
２２ 第１のオイルポンプ
２３ 第２のオイル体積流量
２４ 第２のオイルポンプ
２５ 冷却リブ
２６ 潤滑装置
２７ 冷却装置
２８ 冷却チャネル
２９ ランド
３０ 管
３１ 流出開口
３２ 保守開口
３３ 側壁
３４ 段部
３５ 中空プロフィル
３６ 熱交換器
３７ サイドプレート
４０ 円筒歯車、特にピニオン
４１ 環状間隙
４２ 円筒歯車、特に中間歯車
４３ 環状間隙
４４ 原動機
４５ 円筒歯車、特にピニオン
４６ 環状間隙
４７ ギヤドターボ機械

Claims (16)

1. 互いに噛み合い係合する歯列が切られ、それぞれ１つの回転軸線（３，４）を介して回転可能な少なくとも２つの円筒歯車（１，２）を備える円筒歯車伝動機構であって；
   前記円筒歯車伝動機構は、両前記円筒歯車（１，２）を少なくとも部分的に周方向および前記回転軸線（３，４）方向で囲繞するジャケット壁（５）を備え；
   前記ジャケット壁（５）は、前記円筒歯車（１，２）の外径に適合された内側輪郭を有し、前記ジャケット壁（５）と前記円筒歯車（１，２）との間、特に前記ジャケット壁（５）と、互いに係合する２つの前記円筒歯車との間に、移行し合う２つの環状間隙（６，７）が生じ、各環状間隙（６，７）は、各回転軸線（３，４）に関して少なくとも略同心に配置されており；
   前記円筒歯車伝動機構は、潤滑媒体流を前記円筒歯車（１，２）の前記歯列内に導くように構成された潤滑装置（２６）を備える；
   円筒歯車伝動機構において、
   付加的に前記円筒歯車伝動機構は、前記ジャケット壁（５）内を延びる単数または複数の冷却チャネル（２８）を通してかつ／または前記ジャケット壁（５）の外面を前記ジャケット壁（５）に沿って冷却媒体流を案内するように構成された冷却装置（２７）を備え、
   前記ジャケット壁（５）は、前記内側輪郭を形成する熱伝導性の部分と、前記熱伝導性の部分の外側に接続されるまたは前記熱伝導性の部分に一体的に接続する熱交換器（３６）とを有し、前記熱交換器（３６）内には、前記少なくとも１つの冷却チャネル（２８）が形成されている
   ことを特徴とする円筒歯車伝動機構。
2. 前記冷却装置（２７）の前記冷却媒体流および前記潤滑装置（２６）の前記潤滑媒体流の質量流量および／または体積流量は、互いに別々に、特に互いに独立的に調整可能であることを特徴とする、請求項１記載の円筒歯車伝動機構。
3. 前記冷却媒体流は、第１のオイル体積流量（２１）を有し、前記潤滑媒体流は、第２のオイル体積流量（２３）を有し、前記第１のオイル体積流量（２１）と前記第２のオイル体積流量（２３）とは、１つの共通のオイル貯留部、特に前記円筒歯車伝動機構内のオイル溜め（１９）からか、または互いに別々のオイル貯留部から圧送されることを特徴とする、請求項１または２記載の円筒歯車伝動機構。
4. 前記ジャケット壁（５）は、少なくとも１つの冷却チャネル（２８）を有し、前記冷却チャネル（２８）は、少なくとも部分的に前記回転軸線（３，４）方向で、かつ／または前記回転軸線（３，４）に対して角度をなして、特に前記回転軸線（３，４）に対して垂直に、前記ジャケット壁（５）内を延び、前記冷却チャネル（２８）の延びは、少なくとも部分的に前記ジャケット壁（５）の前記内側輪郭にしたがうことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の円筒歯車伝動機構。
5. 前記内側輪郭を形成する前記熱伝導性の部分は、中実に構成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の円筒歯車伝動機構。
6. 前記熱交換器（３６）は、板形熱交換器または管形熱交換器として構成されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の円筒歯車伝動機構。
7. 前記冷却媒体流は、前記ジャケット壁（５）の下方に配置されるオイル溜め（１９）に自由に流れ落ちることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の円筒歯車伝動機構。
8. 前記ジャケット壁（５）は、両前記円筒歯車（１，２）を周方向で両前記円筒歯車（１，２）の周の一部にわたってのみ囲繞し、両前記円筒歯車（１，２）または両前記円筒歯車（１，２）のうちの少なくとも一方の円筒歯車（１，２）の外周の一部は、外向きに前記ジャケット壁（５）から突出し、両前記円筒歯車（１，２）または一方の前記円筒歯車（１，２）の、前記ジャケット壁（５）から突出する前記一部は、前記円筒歯車（１，２）の下面側に配置されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の円筒歯車伝動機構。
9. 両前記円筒歯車（１，２）の前記外周の、前記ジャケット壁（５）から突出する前記一部は、それぞれ１０°ないし１８０°、特に９０°ないし１８０°の弧にわたって延在することを特徴とする、請求項８記載の円筒歯車伝動機構。
10. 前記ジャケット壁は、少なくとも部分的に囲繞すべき前記円筒歯車の軸方向の延在に少なくとも相当するか、または前記円筒歯車の前記軸方向の延在より大きい軸方向の延在を有することを特徴とする、請求項８または９記載の円筒歯車伝動機構。
11. 前記ジャケット壁は、前記円筒歯車に関して軸方向で見て配置されるサイドカバーであって、前記ジャケット壁の、それぞれの前記円筒歯車周りに周方向で延びる部分に結合されるサイドカバーから分離可能であるか、または
    前記ジャケット壁は、それぞれの前記円筒歯車周りに周方向で延びる壁領域と、前記周方向で延びる壁領域に結合または一体的に形成され、かつ軸方向で前記円筒歯車に対して間隔を置いて配置されるサイドプレートとにより形成され、個々の前記サイドプレートは、半径方向で見て、それぞれの前記円筒歯車の前記外径の領域に半径方向の延在領域を有して形成されている、
    ことを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか１項記載の円筒歯車伝動機構。
12. 前記環状間隙（６，７）は、１ないし１０ｍｍの幅を有することを特徴とする、請求項８から１１までのいずれか１項記載の円筒歯車伝動機構。
13. 前記ジャケット壁（５）は、少なくとも一方の周端部または両方の周端部において、前記円筒歯車（１，２）の周方向でくさび形に先細りするように構成されている、かつ／またはそれぞれの前記円筒歯車（１，２）の前記歯列に対して、前記ジャケット壁（５）により覆われる前記周の残余の領域におけるよりも小さい間隔を置いて配置されていることを特徴とする、請求項８から１２までのいずれか１項記載の円筒歯車伝動機構。
14. 前記円筒歯車伝動機構は、それぞれ１つの回転軸線を中心に回転可能な複数の円筒歯車を備え、前記円筒歯車の各々は、前記円筒歯車のうちの少なくとも１つの他の円筒歯車と噛み合い係合し、前記ジャケット壁は、前記円筒歯車の各々の少なくとも１つの部分領域周りを延びるように形成されており、個々のまたはすべての前記円筒歯車の前記回転軸線は、一平面内、特に前記伝動機構ケーシングの１つの共通の継ぎ目内に配置されていることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載の円筒歯車伝動機構。
15. ギヤドターボ機械（４７）であって、請求項１から１４までのいずれか１項記載の円筒歯車伝動機構を介して、駆動ユニットおよび／または被動ユニット（４４，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）が、前記円筒歯車に結合される個々の軸との結合により統合されて、１つの機械トレインを形成している、ギヤドターボ機械（４７）。
16. 駆動軸および／または被動軸の少なくとも１つに結合される前記駆動ユニットおよび／または前記被動ユニット（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）は：
    −コンプレッサ段のインペラ
    −エキスパンダ段のインペラ、
    の要素群より選択される要素であることを特徴とする、請求項１５記載のギヤドターボ機械（４７）。

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