用于对扭矩传递机构的润滑油进行调温的装置的制作方法

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于对机动车用的扭矩传递机构的润滑油进行调温的装置。

背景技术：

在前轴以及在后轴上的车辆变速器以及差速器借助于油、特别是润滑油润滑。油在此具有不同任务：部分用于控制元件的操作、部分用于力传递(扭矩变换器)、部分用于接触的齿面的润滑以及部分用于在变速器内的热输送。油润湿金属表面以及在变速器中的齿轮对的金属表面的相应接触面。由此阻止接触面的冷焊。因此足够重要的是，将油携带到相应接触的齿面上。在浸入式润滑的变速器中，一个或多个齿轮在此位于所谓的油池中。齿轮在该油池/油底壳中的啮合也带动油并且因此使油到达接触的齿面。在此由于齿轮在油中啮合产生搅动损耗和在如下区域中产生油挤压损耗，在该区域中不同齿轮相互啮合。这种情况通过油被压离到齿面和齿中间空隙上引起。

由文献DE 10 2008 057 510A1已知一种这种类型的装置，其中加热集成有差速器的变速装置的润滑油，以便特别是在润滑油的冷的状态下降低传动元件的摩擦损耗和搅动损耗。环形加热元件在此环绕传动轴如此设置，使得该加热元件局部突入变速器的油池中并且再者通过相邻的齿轮喷溅的润滑油润湿。尽可能有效的加热作用在此如在其他已知装置中那样针对：整体上加热位于在油池中的润滑油。

技术实现要素：

本发明的任务在于，提出一种这种类型的装置，该装置在结构方面简单的构造的情况下能以特别快速应用的方式在扭矩传递机构中实现摩擦损耗和/或搅动损耗的减小。

该任务的解决方案利用在权利要求1中所述的特征成功实现。该装置有利的改进是从属权利要求的主题。

本发明基于如下事实，上述搅动损耗和挤压损耗在油与齿轮之间的直接接触中产生。本发明的基本构思在于，将一个或多个点状的加热元件——或者面加热元件——带到齿轮旁的加油流中。由此基于所应用的、在油中啮合的齿轮的强制性流动也有利于加热元件形成热发展。不需要泵用于热传输泵。此外可以因此有针对性地、高效地并且快速地加热加油流的自身的区域，该区域导致搅动损耗。通过在齿轮区域中油温升高而降低搅动损耗。因此现在再者有针对性地也将稀的、低粘性的油通过齿携带到齿轮连接处并且由此降低挤压损耗。因为再者加热的加油流具有相对于整个油腔比较小的体积，所以这个构思相比于现有技术是用于变速器的热效率改善的非常有效、节能的系统。

在该背景下，按照权利要求1的特征部分，至少一个加热元件直接设置在传动元件的加油流中。本发明的目标在于，通过相应设置至少一个加热元件不是一般地加热润滑油，而是直接加热在传动元件上的加油流；因此该加热当地地、直接地作用于传动元件并且在此以有效和快速应用的方式降低摩擦损耗和/或搅动损耗。扭矩传递机构在此特别是可理解为变速装置或每种结构类型的齿轮传动装置、差速传动装置、扭矩变换器等。

为了在强制性油流动内改善热输入也可以——环绕起作用的加热元件——安装导热良好的构件，借助于该构件在加油流内发生更均匀的热分布。该构思可用于全部变速器以及差速器。

附加地，通过将相应间断的或者小的能量输送给加热元件也可以在静止的变速器的情况下实现油的加热。这特别是在插电式驱动系统中是有利的，以便已经在起动开始时——特别是在低的润滑油温度下——确保变速器的效率优化的运行。用于有针对性地降低挤压损耗的另一实施形式，具有干式油池的变速器可以看起来如下。在干式油池变速器中借助于泵将润滑油从收集的油池中例如抽吸到位于更高处的容器(收集室)中。那么油通过相应存在的开口从上方滴到齿轮对上并且润滑啮合的齿面。在这种类型的润滑方式中，虽然通过降低油池降低搅动损耗，但是齿面上的挤压损耗保持不变。该构思在此又可应用该强制产生的油流——这次是由重力产生——并且在收集室中可安装一个或多个加热元件，流下的油在该加热元件上加热并且因此降低滴下的油的粘性。由此决定性地降低在彼此啮合的齿轮上的挤压损耗。在此收集室备选地也可以设有加热枪，油流到加热枪上、同时加热并且随后滴到相应的润滑点上。

以下再次详细突出各个发明方面：如此优选地，在具有至少一个浸入油池中的传动元件的齿轮变速器中，所述加热元件可以定位在形成在油池中强制性围绕传动元件的油流(加油流)中。特别是加热元件可以设置在所述传动元件在所述油池中的浸入区域中，由此通过加热元件加热的油有效地沿传动元件并且直接运输到啮合区域中。由此如果可能可以省去单独的泵。

此外提出，在具有浸入油池中的带有限定半径R的齿轮的齿轮变速器的情况下，加热元件定位在1.3×R的距离内，特别是以大约1.15×R的距离，以便确保将热作用有效地引入到润滑油流中。距离1.3×R在此限定如下区域，可以直至该区域产生搅动损耗并且该区域因此对于润滑油的局部加热是特别相关的。

在专业文献(参见博士论文Dipl.-Ing.Dirk Strasser Bochum 2005，和公开文本Mauz/M2)中对于搅动效果相关的环绕齿轮的齿的流动区域或加油流限定在直至1.3×R的区域中。在此R是浸入油池中的齿轮的半径。因此特别有意义的是，将加热元件安装在浸入的齿轮的该径向距离内。

此外特别优选地，可以电加热至少一个加热元件直至达到润滑油的限定的运行温度；可以有效地实现该快速进行的、电的加热，这是因为在此有目的地在加热元件的结构简单的设计中提供的热容量仅仅可引入到直接在传动元件上的润滑油流中，并且其次才加热整个油池。

在本发明的一有利的设计方案中，不仅在机动车用的具有浸入油池中的齿轮的差速器中(例如在前轴上和/或在后轴上)而且在具有浸入油池中的齿轮组的变速装置中可以如上所述设有一个或多个加热元件。

在一个结构特别简单的构造中，加热元件可以通过突入油池中的、基本上点状起作用的加热棒形成。

在本发明一个备选设计方案中，加热元件可以通过面式的、位于加油流中的并且流动有利地构成的加热体形成。这些加热元件优选可以通过平行于油流方向弯曲的并且在浸入的传动元件的周边区域的范围上延伸的导向叶片/导流叶片形成，导向叶片如果可能沿横截面看去可以具有流体力学方面有利的翼型轮廓。

本发明不限于具有油池的扭矩传递机构；在具有干式油底壳润滑和至少一个在传动元件上方的、将润滑油在啮合区域中输送给传动元件的加油机构的齿轮传动装置中，至少一个加热元件直接设置在输送机构上。在这样的变速器中虽然基本上不出现搅动损耗，然而冷的、粘稠的润滑油在啮合区域中以已知方式引起挤压损耗或摩擦损耗，通过直接在加油流中或在输送机构上以快速应用的方式局部地加热润滑油可有目的地降低该挤压损耗或摩擦损耗。

输送机构可以特别是从在传动元件之上的集油腔中分支的油管，所述油管构成为电加热元件。

最后在一结构特别简单的设计方案中，油管可以构成为加热枪，在该加热枪上输送的润滑油通过重力沿向下的方向流动并且在传动元件的啮合区域之上滴落在传动元件上。

附图说明

本发明的多个实施例在下文中根据示意性附图进一步阐明。其中：

图1示出具有浸入油池中的齿轮的、机动车变速装置的齿轮组的横截面，在该齿轮的浸入区域中设有电加热棒作为用于在加油流中局部加热润滑油的装置；

图2示出根据图1的装置，具有面式的、横截面构成为翼型轮廓的加热元件；

图3示出根据图1的装置的备选设计方案，具有作为加热元件的平行于齿轮的浸入的周围部段弯曲的导向叶片；

图4示出具有机动车用的锥形轮轴差速器的驱动小齿轮的冠状齿轮，具有在冠状齿轮在油池中的浸入区域中设置的加热元件用于局部加热润滑油；以及

图5示出用于局部加热在机动车用的具有干式油底壳润滑的变速装置的齿轮传动装置上的润滑油的装置的设置。

具体实施方式

在图1中仅仅就对于本发明的理解所需要而言示出扭矩传递机构或齿轮传动装置10，其具有两个相互啮合并且以可旋转的方式支承在变速器壳体12中的齿轮14、16，其中较大的齿轮16突入到位于在变速器壳体12中的具有限定的浸入深度的油池18中。

齿轮传动装置10可以是例如机动车用的变速装置(变速器)的传动装置或齿轮组。

通过润滑油(或者其他润滑剂)形成的油池18的液位高度18a如此设计，使得浸入的齿轮16带动足够的润滑油并且此外齿轮14、16的传动扭矩的齿的接触区域被足够地润滑。

除了在此特别是在粘稠的、冷的传动润滑油的情况下产生的挤压损耗和摩擦损耗外，在齿轮16位于油池18中时出现搅动损耗，其中——如通过流动箭头20所示——形成加油流，该加油流在齿轮传动装置10或齿轮16的转动方向正常的情况下位于齿轮16的齿的浸入点22与浮出处之间，并且随着径向远离齿轮16而逐渐减少。

在图1中通过虚线24限定引起搅动损耗的加油流的相关区域并且该相关区域的大小为齿轮16的约1.3×R。

在齿轮传动装置10的变速器壳体12中应用加热元件或电加热棒26，其可点状加热的尖端26a在浸入点22附近以距离1.15×R或者大约在中间突入到在径向上由线24限定的加油流中。

加热棒26——其在其构造上可以是商业标准结构方式——在位于在润滑油的限定运行温度之下的温度的情况下被电驱控并且在线24之内的区域中局部如此加热润滑油，使得通过其快速加热降低摩擦损耗、挤压损耗和搅动损耗或提高变速器10的效率。

图2和3示出其余部分未改变的齿轮传动装置10的加热元件的备选设计方案。功能相同的部分设有相同附图标记。

按照图2，在加热棒26’上、在其尖端26a上固定有导热的、面式的/扁的加热体26b，该加热体沿横截面看去构成为流动有利的翼型轮廓(或者水滴形)，并且可以具有例如相当于齿轮16的宽度的宽度。加热元件26’的由此实现的表面扩大的方式可以在加油流内或者在齿轮15处/旁的1.3×R(线24)区域内确保润滑油的更快的局部加热。

在图3中，在齿轮变速器10中应用导向叶片28形式的电加热元件代替加热元件26，该导向叶片位置固定地紧固地、大约平行地、在浸入油池18的齿轮16的限定的周向区域的范围上延伸并且同样如图1所述地在线24之内定位在加油流中。

图4示出在用于机动车的仅仅部分示出的差速传动装置30上的本发明的另一实施例。差速传动装置30可以例如是通常已知的锥形轮差速器，其啮合的并且在差速器壳体32中以可旋转的方式支承的齿轮或冠状齿轮34可通过驱动小齿轮36驱动。

为了润滑在冠状齿轮34与驱动小齿轮36(以及其他的传动元件)之间示出的啮合部，冠状齿轮34浸入到在差速壳体32中形成的具有液面高度38a的油池38中。

在此又如图1前述的那样构成加油流，该加油流从冠状齿轮34的浸入点22延伸到走出点并且大约在冠状齿轮34的1.3×R的径向距离中起作用。

类似于图1，在该通过线24限定的区域中并且在浸入点22附近位置固定地应用加热元件或加热棒26，借助于该加热元件或加热棒可以在加油流中点状地局部加热润滑油。

加热棒26也可以按照图2与加热体26b组合或者按照图3构成为导向叶片28。

图5仅仅示出在例如用于机动车的变速装置(或者例如用于内燃机的控制执行装置)的齿轮传动装置40上的本发明的一实施例，具有已知的干式油底壳润滑用于避免传动元件上的搅动损耗。

在此润滑油从变速器壳体42不断抽吸走并且抽吸到具有收集容器44的位于测地方面更高位置的输送机构中。

由那儿润滑油可以经由至少一个输送管路46输送给润滑位置或者在此为齿轮传动装置40的齿轮48、50的啮合区域。

输送管路46构成为加热元件，特别是电加热枪，润滑油可以沿着该加热枪从收集容器44中流出并且最后在所述齿啮合区域上方滴落。

因此又在向着齿轮48、50的加油流(沿着加热枪46)中实现润滑油的局部加热，并且特别是在冷的粘稠的润滑油的情况下快速和有效地实现润滑油的加热或在齿轮传动装置40中降低挤压损耗和摩擦损耗。

代替所述加热枪46，还可以设有可用于加热的油管等。此外可以在多个齿轮组48、50的情况下和/或用于供给其他润滑位置相应地设有多个从收集容器44开始的、可电加热的输送管路46。

补充地通过相应间断的或者小的能量输送，至少一个加热元件也可以在静止的扭矩传递机构的情况下实现润滑油的加热。这特别是在混合动力车辆的插电式驱动系统中(具有来自电网的充电方式)是有利的，以便已经在起动开始时——特别是在低的外部温度下——确保扭矩传递机构的效率优化的运行。