圆柱齿轮传动器的制作方法

这种类型的圆柱齿轮传动器例如由文献WO 2012/028231 A1已知。这种圆柱齿轮传动器例如被设计为高速的传动器、例如齿轮传动式涡轮。

尤其在这种高速的传动器、例如齿轮传动式涡轮中，由于空气-油混合物的涡旋而在传动器壳体的内部空间中出现不期望的损耗。已知多种降低损耗的措施。其中一种措施规定，借助真空泵抽吸传动器壳体的内部空间，从而使内部空间的压力低于传动器壳体外部环境的压力。

在前述文件WO 2012/028231 A1中展示了另一种措施，该措施避免对传动器壳体进行抽吸，也即设置了围绕圆柱齿轮紧密贴靠的罩壁，罩壁在周向上除进口间隙和必要时出口间隙之外包围圆柱齿轮，出口间隙定位在圆柱齿轮的外圆周的外部。而且罩壁对圆柱齿轮的这种包封还规定，用以在圆柱齿轮的外部直径区域中或者说在圆柱齿轮的啮合区域中形成负压，该负压降低损耗。

这两种措施基于这样的设想，即，在圆柱齿轮的运转的啮合区域中必须形成尽可能低的压力、也即尽可能高度的真空，以便降低功率损耗。因此要设置相应复杂的用于广泛密封的措施或相对功率强大且由此昂贵和耗能的真空泵，以便尽可能优化真空。这种措施带来不期望的成本。

文献DE 198 60 353 C1公开了一种圆柱齿轮传动器，其中，通过固定在主壳体内部的辅助内壳体包围圆柱齿轮。在内壳体的内部空间内借助泵形成局部真空。内壳体与主壳体之间的空隙存在大气压力。圆柱齿轮不向外从内壳体中突伸出来，而是与内壳体保持间距地被包围，从而不形成相互过渡的环形间隙。

文献DE 10 2006 022 964 A1描述了一种流体补偿容器和具有流体补偿容器的传动器。流体补偿容器从侧向包围端部齿轮的部分圆周。

文献DE 10 2007 041 318 A1描述了一种具有齿轮泵的变速器，其中，齿轮泵是外部齿轮泵并且具有两个相互啮合的齿轮，其中一个齿轮属于传动器中的一个齿轮系。为了构成泵间隙，在车轮下方设置额外的壳体，该壳体在齿轮的周向上局部地延伸。

文献GB 292 540 A描述了一种在壳体中高速运转的齿轮，为齿轮配置了特殊的导引，以便改善对齿轮的润滑。导引部分地包围齿轮并且至少在底侧上是闭合的，从而使齿轮不会从导引中突伸出来。

文献GB 1 426 352 A描述了一种用于齿轮的润滑装置，其中，同样也设置了部分开放的内壳体，该内壳体在齿轮的底侧及其侧向面上贴近地包围齿轮。

文献GB 458 379 A公开了一种空气泵，空气泵集成在传动器中。空气泵具有导引弓形件，导引弓形件在齿轮的端侧上包围齿轮。

文献US 2014/0054114 A1公开了一种用于传动器的润滑油供给，其中，遮盖部完全包围两个圆柱齿轮的小齿轮并且包围两个圆柱齿轮中另一个齿轮的一半圆周。

文献US 5 950 501 A示出一种圆柱齿轮传动器，圆柱齿轮传动器的内壳体以一定间距包围圆柱齿轮并且借助泵抽真空或填充气体。没有设置相互过渡的环形间隙并且圆柱齿轮没有从内壳体中突伸出来。

文献US 2 645 305 A描述了一种用于传动器的圆柱齿轮的润滑装置，其具有圆柱齿轮的侧向润滑装置，该侧向润滑装置仅在圆柱齿轮的外圆周的小部分上突伸。

文献EP 2 535 618 A1公开了一种被壳体包围的圆柱齿轮，然而圆柱齿轮不从壳体中突伸出来。

文献WO 2012/028231 A1公开了一种带有罩壁的齿轮传动器，齿轮传动器包围两个相互共同作用的齿轮中的至少一个，并且包绕的内部空间部分或完全隔离周围环境。齿轮不从罩壁中突伸出来。

文献JP 2011-163365 A公开了一种具有油通道的齿轮驱动装置，油通道部分地符合齿轮的形状。

本发明所要解决的技术问题在于，进一步改进上述类型的圆柱齿轮传动器，从而在低制造成本和维修成本的情况下实现高效率，也就是说，所涉及的措施应该一方面有利于降低损耗，另一方面成本低廉。

所述技术问题根据本发明通过一种根据独立权利要求的圆柱齿轮传动器解决。在从属权利要求中给出本发明有利且特别符合目的的设计方式。

根据本发明的圆柱齿轮传动器具有至少两个相啮合的圆柱齿轮，所述圆柱齿轮的齿部处于相互咬紧的啮合状态，其中，两个圆柱齿轮能够分别围绕旋转轴线旋转。所述圆柱齿轮传动器具有罩壁，所述罩壁沿周向并且在旋转轴线的方向上围绕两个圆柱齿轮，其中，所述罩壁具有内轮廓，所述内轮廓与圆柱齿轮的外径相匹配，从而在所述罩壁和圆柱齿轮之间形成两个相互过渡的环形间隙，其中，每个环形间隙至少分别相对于相应旋转轴线基本上对中地布置。

根据本发明的第一实施方式，所述罩壁沿周向仅在两个圆柱齿轮的圆周的一部分上围绕两个圆柱齿轮，从而使两个圆柱齿轮的或两个圆柱齿轮中至少一个的外圆周的一部分从所述罩壁突伸出来。圆周的向外从罩壁突伸出来的部分由此相对于罩壁的周围环境敞露，例如相对于圆柱齿轮传动器的变速器壳体的内部空间敞露。据此没有像所述现有技术那样设置对圆柱齿轮的完全包封。当两个圆柱齿轮并排定位时，周向上向外从罩壁突伸出来的部分位于投影面的外部，所述投影面通过与圆柱齿轮的旋转轴线相垂直且穿过罩壁的沿圆柱齿轮外圆周定位的部分的横截面构成。换言之，罩壁不仅具有在圆柱齿轮周向上的开口，圆柱齿轮通过所述开口与罩壁的周围环境形成所谓的视觉连接，而且圆柱齿轮事实上从罩壁的相应的开口突伸出来而且超出所述开口。当两个圆柱齿轮上下相叠定位时，相应的下方的圆柱齿轮向下从一个水平面突伸出来，从上向下延伸至下方的圆柱齿轮的罩壁在所述水平面中结束。

两个圆柱齿轮或一个圆柱齿轮的从罩壁突伸出来的部分定位在该圆柱齿轮的底侧上、也就是说在圆柱齿轮传动器运行时朝向油槽的方向，油槽由于重力原因汇聚在圆柱齿轮传动器的下方。相对地，圆柱齿轮则有利地在其对置的顶侧上完全被罩壁包围、尤其在相应的圆柱齿轮的圆周的至少上半部上被包围，其中，所述上半部尤其在下方被水平线结束，也就是说罩壁在其底侧上结束于水平面。当多个圆柱齿轮上下相叠地定位，其中尤其设置恰好两个圆柱齿轮，其中一个圆柱齿轮定位在另一个圆柱齿轮上，则下方的圆柱齿轮例如可以从其旋转轴线甚至旋转轴线以下的高度开始在至少接近最少90°的圆弧上被包围，并且上方的圆柱齿轮则有利地通过罩壁以大于180°、尤其以基本上270°被包围，从两个圆柱齿轮的啮合区域旁开始并且继续向上经过上方的圆柱齿轮的顶点达到对置侧，直至又向下至少基本上到上方的圆柱齿轮的旋转轴线的高度。

圆柱齿轮的向下从罩壁突伸出来的部分、在圆柱齿轮上下相叠定位时下方的圆柱齿轮的向下突伸的部分有利地自由定位在传动器中油槽的上方，尤其与油槽或者传动器壳体的下部壁保持间距，其中有利地，所述间距是罩壁与圆柱齿轮的被包围区域之间间距的多倍。

然而本发明还能够通过相应的措施应用在这样的传动器中，在该传动器中将油槽设置在传动器壳体的外部或者可以通过其他合适的润滑省去相应的油槽。

两个圆柱齿轮有利地将其旋转轴线定位在圆柱齿轮传动器的水平方向上，其中，所述旋转轴线尤其在一个共同的水平的平面内部延伸。该平面尤其平行于圆柱齿轮传动器中下方的油槽的表面。

有利地，沿垂直于圆柱齿轮的旋转轴线且穿过垂直平面的横截面观察，罩壁完全包围两个圆柱齿轮的上半部且部分围绕下半部。包封部从上半部突伸出来的两个部分可以尤其设计为其横截面在其自由端部上变窄。

根据本发明的一种实施方式，包封部与圆柱齿轮的外径之间的间隙或者说环形间隙在包封部的自由端部上变窄地设计。这可以设置在包封部的一个自由端部或两个自由端部上。与环形间隙的其余区域相比，这种环形间隙的变小发挥了密封作用，所述密封避免或降低油在环形间隙处的不期望的排出和/或进入。

根据本发明的一种设计方式，圆柱齿轮的啮合区域、尤其在两个圆柱齿轮的顶侧上不存在包封部，或者在包封部中设置相应的窗口。

根据本发明的第一实施方式所基于的认识在于，不仅能通过在运转的圆柱齿轮的啮合区域中形成负压或真空实现功率损耗的降低，而且在实践中由少润滑剂的介质、尤其少润滑油的介质构成围绕圆柱齿轮的薄层，因为润滑剂、尤其润滑油通过离心力向外甩出。通过罩壁对这种层或层状物稳定化，其中，通过有目的地选择环形间隙的间距能够确定，在罩壁外部可以存在相对来说富含油的介质，相反在罩壁内部、也即在圆柱齿轮与罩壁之间的环形间隙中存在少油的介质。由此，即使没有完全包封或没有施加真空也能够避免富含润滑油的介质进入圆柱齿轮，富含油的介质必须被甩出并且会由此提高圆柱齿轮的输入功率。

根据本发明的第一技术方案并未排除在包围罩壁的传动器壳体的内部空间中施加负压，也就是说，在内部空间中具有比在传动器壳体的周围环境中更低的压力。这种负压例如可以借助外置或集成的真空泵实现，所述真空泵的抽吸侧连接在内部空间上。当罩壁的外部环境的压力降低时，可以通过对内壳体的部分包封、也即利用根据本发明的罩壁对内壳体的部分包封进一步降低功率损耗。而且与传动器壳体的内部空间被抽吸而圆柱齿轮不被包封、也即未设有罩壁的实施方式相比，根据本发明的对圆柱齿轮进行部分或全部包封(后者还将在以下阐述)且额外地降低传动器壳体的内部空间的压力的实施方式是损耗功率低的，因为传统上通过传动器壳体内较小的介质密度仅仅较低程度地形成如上所述的层状物，并且由此富含油的介质会更容易地到达圆柱齿轮的啮合部。通过根据本发明设置的罩壁，即使传动器壳体的内部空间的压力低于周围环境压力，也能人为地调整并增强介质的层。

根据本发明的相对于第一实施方式备选而且也能与第一实施方式组合的第二实施方式，圆柱齿轮传动器由此设有两个啮合的圆柱齿轮，所述圆柱齿轮的齿部形成相互咬紧的啮合，其中，两个圆柱齿轮分别绕旋转轴线可旋转。在此还设有罩壁，所述罩壁沿旋转轴线的方向包围两个圆柱齿轮，其中，罩壁具有内轮廓，所述内轮廓与圆柱齿轮的外径相匹配，从而在罩壁与圆柱齿轮之间形成两个相互过渡的环形间隙，其中，每个环形间隙都相对于各旋转轴线基本上对中地布置。罩壁可以沿周向整体上完全或仅部分包围两个圆柱齿轮(后者根据本发明的第一备选方案)。然而在第二备选方案中，除了设置罩壁之外，传动器壳体的内部空间还设有与环境压力相比、也即与圆柱齿轮传动器在传动器壳体外部的外部环境的压力相比降低的压力，圆柱齿轮与罩壁共同布置在传动器壳体中。

尤其在传动器壳体与罩壁的一部分或整个圆周之间设置间距，所述间距由内部空间构成。在内部空间中至少在圆柱齿轮传动器运行时具有空气-润滑剂混合物、尤其空气-油混合物，空气-润滑剂或空气-油混合物的压力通过外置或集成的真空泵降低。

根据本发明的一种有利的、具有被部分包封的圆柱齿轮的设计方式，两个圆柱齿轮的外圆周的从罩壁突伸出来的部分分别在10°至180°、尤其90°至180°的圆弧上延伸(包括或排除极限值)。

在根据规定使用圆柱齿轮传动器时，例如圆柱齿轮的从罩壁突伸出来的部分定位在圆柱齿轮的底侧上。

环形间隙可以例如具有1至10mm的距离，这至少适用于罩壁的内轮廓和圆柱齿轮的外径等距地或相互对中的部分中。

尤其有利的是，在所述罩壁上连接有在所述圆柱齿轮的每个端侧上覆盖该端侧的侧盖，其中，所述侧盖尤其还在所述圆柱齿轮的端侧上覆盖各个圆柱齿轮的外圆周的从罩壁突伸出来的部分。当突伸出来的部分定位在圆柱齿轮的底侧上时，这意味着，一个或多个侧盖继续向下作为罩壁延伸。

根据本发明的一种实施方式，每个圆柱齿轮具有至少一个驱动轴或从动轴，所述驱动轴或从动轴导引穿过至少一个侧盖。

根据本发明的一种实施方式，至少在一个侧盖中或在两个侧盖中，在两个圆柱齿轮的齿部相互啮合的区域中设有开口。所述开口例如用于将冷却油从圆柱齿轮的被罩壁包围的区域中或从环形间隙中导出。

用于圆柱齿轮的冷却油、总体来讲的冷却剂可以例如注入齿部入口或优选相互咬紧的齿部的齿部入口。为此可以在齿部入口这里设置相应的喷嘴。

当罩壁向下开放时，冷却油可以在此容易地从罩壁导出。

根据本发明的一种实施方式，所述罩壁沿圆柱齿轮的周向在至少一个周向端部上或在两个周向端部上楔形变窄地设计。在圆周端部上的楔形设计发挥的作用在于，空气-润滑剂混合物的流体沿径向从圆柱齿轮的齿部开始向外导引。由此避免富含润滑剂的介质吸入环形间隙中。楔形部可以发挥密封作用，以便使环形间隙相对于周围环境或相对于传动器壳体的内部空间被密封。在此要注意的是，圆柱齿轮通常在其被罩壁覆盖的圆周区域中相向旋转，并且在未被罩壁覆盖的圆周区域中相离旋转。

罩壁可以具有冷却装置。例如可以在罩壁的外侧上设置用于导通冷却介质的冷却穿孔和/或增大表面积的肋片，和/或设置冷却介质喷淋设备，以便自外部喷淋罩壁。

根据本发明的一种特别有利的实施方式(其中，以下描述的设计方式也与前述措施无关地实施，尤其不具有该技术特征，即，罩壁仅在圆柱齿轮的部分圆周上包围该圆柱齿轮，其中，具有圆柱齿轮的从罩壁突伸出来的部分尤其定位在圆柱齿轮的底侧上)，罩壁与圆柱齿轮之间的狭窄间距用于通过罩壁排出热量并且使对圆柱齿轮的冷却功能相对于对圆柱齿轮的润滑功能彼此分离。这样，例如可以设置利用冷却介质对罩壁的主动冷却和利用润滑介质对圆柱齿轮的齿部的润滑，其中，冷却介质体积流量大于润滑介质体积流量，这并不排除将相同的介质、尤其源自圆柱齿轮传动器的油槽中的油用作冷却介质和润滑介质。例如油槽的第一体积流量穿过罩壁和/或经过罩壁作为润滑介质流被导引，并且油的第二体积流量导引穿过齿部、尤其注入齿部咬合端和/或相互咬紧的齿部的齿部分离端，以便确保润滑，其中，第二体积流量小于第一体积流量。例如第一体积流量、即冷却介质体积流量至少是第二体积流量、也即润滑介质体积流量的2倍或3倍、尤其5倍至10倍。

在本发明的一种改进方式中可以规定，可以使用另一种不同于润滑介质的介质作为冷却介质，例如使用水或水基混合物作为冷却介质，并且使用油作为润滑介质。

环形间隙的尺寸有利地被选择，使得在环形间隙中流动的介质的径向速度分量减小。沿周向已被加速的介质应该通过罩壁的内轮廓的形状具有尽可能恒定的速度。同时，环形间隙的尺寸不应选择得过小，因为通过减小的尺寸会增加介质中的相对速度并且由此提高损耗。

以下借助实施例和附图示例性地阐述本发明。

在附图中：

图1示出根据本发明实施的具有部分包封的圆柱齿轮传动器的示意性轴向剖视图；

图2示出根据图1的被部分包封的圆柱齿轮的倾斜俯视图；

图3示出可能的圆柱齿轮的部分包封连同包围该圆柱齿轮的传动器壳体的示意图；

图4示出对于图3的备选实施方式，其中，圆柱齿轮上下相叠地布置；

图5示出圆柱齿轮或者说圆柱齿轮的齿部的冷却和润滑相互分离的示意图。

在图1中示出一种圆柱齿轮传动器，其具有第一圆柱齿轮1和第二圆柱齿轮2，所述圆柱齿轮例如被实施为斜齿啮合的或双斜齿啮合的圆柱齿轮。如图所示，这两个圆柱齿轮1、2的齿部相互咬紧地啮合，从而使第一圆柱齿轮1在绕第一圆柱齿轮的旋转轴线3运行时，对第二圆柱齿轮2绕第二圆柱齿轮的旋转轴线4进行驱动，或者反过来，第二圆柱齿轮在绕第二圆柱齿轮的旋转轴线运行时对第一圆柱齿轮绕第一圆柱齿轮的旋转轴线进行驱动。圆柱齿轮1、2的旋转方向通过箭头示出。

设置有贴近包围所述圆柱齿轮1、2的罩壁5，然而其中，罩壁5仅在两个圆柱齿轮1、2的部分圆周上延伸，从而使圆柱齿轮1、2的外圆周的一部分相对于在此仅示意性示出的传动器壳体13的内部空间14敞露。在所示实施例中，两个圆柱齿轮1、2的外圆周的突伸的部分在圆柱齿轮1、2的底侧上从罩壁5突伸出来。

在这两个圆柱齿轮1、2的圆周的其余区域中，罩壁5的内轮廓与圆柱齿轮1、2的外径构成两个相互过渡的环形间隙6、7，所述环形间隙除了齿部的啮合区域15的区域之外具有在圆柱齿轮1、2的圆周上恒定的距离。

在所示实施例中，两个圆柱齿轮1、2的外圆周从罩壁5突伸出来的部分分别沿接近180°的圆弧延伸，其中，与180°的差值通过罩壁5的两个周向端部上的两个楔形部16、17被补偿，也即，罩壁5在其两个周向端部上楔形地收窄地设计。如所示圆柱齿轮1、2的旋转方向可以想见，楔形的收窄部作用使得流体在圆柱齿轮1、2的伸入罩壁5的区域中沿径向从圆柱齿轮1、2向外远离地导流。

通过虚线和以横截面示出的罩壁5限定出投影面，两个圆柱齿轮1、2从所述投影面中突伸出来。如图所示，由此不仅罩壁5简单地在下方具有开口，通过所述开口能够自外部看到圆柱齿轮1、2，而且圆柱齿轮1、2以其外圆周从罩壁5突伸出来。

可以在内部空间14中在传动器壳体13的下方设置此处未详细示出的润滑剂槽或油槽，因为润滑剂槽或油槽具有相对于圆柱齿轮1、2的底侧端相应的间距、此外还设置抽吸设备、也即真空泵，所述抽吸设备将其抽吸侧连接内部空间14，以便进行抽吸。这种真空泵仅示意性示出并且被标注以附图标记18。然而本发明还可以被实施为不具有这种真空泵。

在图2中示出两个在从侧向连接在罩壁5上的侧盖8、9。如图所示，侧盖还遮盖了圆柱齿轮1、3的外圆周的从罩壁5向下突伸的部分。

第一圆柱齿轮1具有驱动轴10，并且第二圆柱齿轮2具有从动轴11。这两个轴10、11延伸穿过侧盖8。在第二圆柱齿轮2驱动第一圆柱齿轮1的情况下，则所述轴10、11相应地交换，即第一圆柱齿轮具有从动轴，而第二齿轮具有驱动轴。

此外，在侧盖8和尤其还在侧盖9中，在两个圆柱齿轮1、2的齿部的相互啮合的区域中还设置开口12。该开口用于冷却介质的导出。

此外由图2还示出，在所示实施例中每个圆柱齿轮1、2都具有两个齿部，所述齿部沿轴向相邻地且相互保持间距地定位，以便构成双啮合、尤其双斜齿啮合。

在图3中再次示意性示出根据本发明的优选设计方案的根据本发明的圆柱齿轮传动器的实施方式。在此，罩壁5分别包围两个圆柱齿轮1、2的上半部，并且由此结束于由旋转轴线4、5延伸出的平面中，见虚线所示。

传动器壳体13包围两个圆柱齿轮1、2和罩壁5，在圆柱齿轮传动器中的下方示意性示出油槽19。如图所示，圆柱齿轮1、2的从罩壁5突伸出来的部分20、也即定位在由虚线所示的且与罩壁5齐平的平面下方的部分20相对于传动器壳体13具有间距D，并且相对于油槽19具有间距d，其中，两个圆柱齿轮1、2在该区域中相对于油槽19自由定位，尤其不具有中间连接的、覆盖圆柱齿轮1、2的构件。由此，润滑油可以轻松地从圆柱齿轮1、2的齿部导出至油槽19，尤其通过自由喷洒被导出。

在图4中示出与图3的视图类似的备选实施方式。在此不同的在于，圆柱齿轮1、2上下相叠地定位。在所示构件方面引用图3和相应的附图标记。

在图4中，上部的圆柱齿轮、在此也即第二圆柱齿轮2的圆周的四分之三、也即接近270°被罩壁5包围，下方的圆柱齿轮、在此也即第一圆柱齿轮1的圆周的四分之一、也即接近90°被罩壁5包围。据此，第一圆柱齿轮1的下半部从罩壁5向下突伸出来，在此也可见示出平面的虚线，罩壁5结束于该平面中。如在图3中所示的实施方式，下方的圆柱齿轮1相对于油槽19和传动器壳体13的间距d、D也为在包围或包封的区域中圆柱齿轮1、2与罩壁5之间间距的多倍。

在图5中示出本发明的一个方面，也即对圆柱齿轮1、2的冷却与对圆柱齿轮1、2的润滑的分离。这样，用于对圆柱齿轮1、2进行冷却的第一油体积流量穿过罩壁5被导通。所述第一油体积流量被标注为21。示意性地示出用于输送第一油体积流量21的第一油泵22，所述第一油泵输送源自油泵19的油。然而这也不一定是必要的，其实也可以设置其他冷却介质或其他输送。作为补充或备选，如通过虚线所示，罩壁5也可以通过喷淋被第一油体积流量21冷却。

为了对圆柱齿轮1、2进行润滑，第二油体积流量23导入圆柱齿轮1、2的齿部，有利地通过一个或多个如图2所示的开口12导入齿部的啮合区域15中。例如借助第二油泵24输送源自油槽19的第二油体积流量23。然而在此也可以考虑其他输送或其他源头。

第一油体积流量21和第二油体积流量23能够借助共同的油泵被输送，然而其中，在所有情况下都优选第一油体积流量21大于第二油体积流量23、尤其是第二油体积流量的多倍。

第二油体积流量23可以有利地自由地从圆柱齿轮1、2喷洒，相较而言，第一油体积流量21通常从至少一个相应的开口自罩壁5排出，或者在喷淋罩壁5时从罩壁5流出或滴下。

与直接冷却不同，通过对罩壁5的主动冷却，圆柱齿轮1、2能够间接地通过经环形间隙6、7进入罩壁5中的热传导被冷却。相对于经过环形间隙6、7和/或齿部的啮合区域15输送较小的润滑油体积流量、在此为较小的第二油体积流量23，这样可以降低损耗。

此外在所示实施例中还示意性示出通过罩壁5外部的冷却肋片25对罩壁5的冷却。

根据本发明的实施方式，借助至少一个冷却肋片25就足以对罩壁5进行冷却，并且尽管如此，与通过或者说沿着齿部、尤其通过环形间隙6、7导通的冷却介质流、在此为第二油体积流量23相比，还通过罩壁5导出更大的热流。