齿轮和车辆变速器布置的制作方法

1.本公开涉及一种齿轮，该齿轮能够连接到车辆齿轮变速器的变速器轴。本公开还涉及一种包括这种齿轮的车辆变速器布置。尽管将关于用于重型车辆的车辆变速器来描述齿轮，但是该齿轮也可以有效地结合在其它车辆变速器布置中，其中齿轮至少部分地布置在存在于润滑剂储存器中的润滑剂中。


背景技术：

2.与例如低、中和重型车辆(通常也称为卡车)有关地，变速器布置连接到原动机，用于控制从原动机到卡车推进轮的扭矩负载。变速器布置位于齿轮箱壳体中并且优选地包括多个变速器轴，其中第一轴通常包括至少一个齿轮，该至少一个齿轮与布置在第二轴上的齿轮啮合连接。
3.齿轮的润滑和冷却通常通过布置在齿轮箱壳体的润滑剂储存器中的润滑剂来实现。优选的润滑剂是油润滑剂并且润滑剂储存器通常被称为油底壳。当齿轮所连接的变速器轴旋转时，齿轮至少部分地位于润滑剂表面下方，齿轮将润滑剂输送到例如布置在齿轮箱壳体内的其它齿轮。
4.然而，由于润滑剂的固有惯性和摩擦，齿轮在润滑剂中的旋转代表了变速器布置的一个动力损失来源。因此需要进一步减少由这种类型的冷却和润滑装置产生的功率损失。


技术实现要素：

5.本公开的目的是描述一种至少部分地克服上述缺陷的齿轮。这通过根据本发明如下所述的齿轮实现。
6.根据第一方面，提供了一种齿轮，所述齿轮能够连接到布置在齿轮箱壳体中的车辆齿轮变速器的变速器轴，所述齿轮被构造成由在所述齿轮箱壳体的润滑剂储存器中的润滑剂润滑，其中，所述齿轮包括：第一轴向端面；第二轴向端面，所述第二轴向端面布置在所述齿轮的相对于所述第一轴向端面的相对侧上；以及多个齿轮齿，所述多个齿轮齿周向布置在所述齿轮上并且位于所述第一轴向端面与所述第二轴向端面之间；其中，所述第一轴向端面包括多个成角度间隔开的突起，所述多个成角度间隔开的突起从所述第一轴向端面沿所述第一轴向端面的表面法线的方向轴向地延伸。
7.措辞“突起”应该被解释为如第一轴向端面的几何形状的变化，其在突起之间产生交替的凹陷部。因此，在两个连续突起之间存在凹陷部。突起可以从第一轴向端面轴向地延伸，或者通过例如在第一轴向端面上移除材料而提供。在后一种情况下，突起由形成凹陷部时剩余的材料形成。因此，突起在与第一轴向端面的表面法线的方向相同的方向上(即在与第二轴向端面的表面法线相比相反的方向上)具有主要延伸部。
8.此外，第一轴向端面和第二轴向端面不必被解释为具有仅在轴向方向(即变速器轴的方向)上延伸的表面法线的相应表面。第一轴向端面和第二轴向端面可替代地具有圆
锥形状。在这种情况下，表面法线相对于轴向方向以稍微成角度的配置延伸。
9.本公开基于这样的认识，即当齿轮在润滑剂中旋转时，成角度间隔开的突起将产生多个气穴，其中每个气穴布置在两个连续的突起之间。一个优点是由于当在润滑剂中使齿轮旋转时的摩擦减少，因此车辆的总功率消耗将减少。已经出乎意料地认识到，在成角度间隔开的突起之间形成的凹陷部将基本上不含润滑剂，而是含有空气。人们认识到这是由于边界层中的惯性效应而发生的。而且，包含在所产生的气穴中的空气具有将气泡提供到存在于润滑剂储存器中的润滑剂中的附加优点，这使得润滑剂的粘性降低，从而降低了润滑剂的固有惯性。另一个优点是摩擦的减少将能够改进齿轮箱中的温度控制，从而延长使用寿命。
10.根据示例实施例，所述多个成角度间隔开的突起中的每一个可以包括相对于第一轴向端面倾斜的表面。突起的倾斜形式可以有效地有助于在突起之间形成气穴。根据示例实施例，所述倾斜的表面可以相对于所述第一轴向端面倾斜高达45度。然而，突起的其它设计也是可以想到的，例如以扭曲的锯齿形式形成多个突起。
11.根据示例实施例，所述倾斜的表面可以是平面倾斜的表面。“平面”应被解释为基本上平坦的。当使用平的表面时，润滑剂将会切向于该平的表面流动并“跨跃(jump across)”突起之间形成的凹陷部，从而有效地形成气穴。倾斜的表面也可以稍微弯曲等。
12.根据示例实施例，所述多个成角度间隔开的突起中的每一个可以包括沿着所述第一轴向端面的径向延伸部。由此，突起在齿轮的径向方向上沿着第一轴向端面延伸。优选地，并且根据示例实施例，所述多个成角度间隔开的突起中的每一个可以在至少部分的径向方向上，从第一轴向端面的径向内端部分延伸。优选地，该径向延伸部为了获得尽可能大的气穴，延伸至第一轴向端面的径向外端部分。
13.根据示例实施例，所述多个成角度间隔开的突起中的每一个可以布置在所述第一轴向端面的与齿轮齿的轴向端位置相对应的周向位置处。由此，也可以径向地延伸突起以布置在齿轮齿的轴向端位置上。
14.根据示例实施例，所述多个成角度间隔开的突起可以作为外部构件布置在所述第一轴向端面上。作为替代，并且根据示例实施例，所述多个成角度间隔开的突起可以替代地与所述第一轴向端面一体地形成。
15.根据示例实施例，所述多个成角度间隔开的突起中的每一个可以包括周向延伸部。
16.周向延伸部应该被解释为使得突起不仅在纯径向方向上延伸。因此，并且根据示例实施例，所述周向延伸部可以由所述突起的沿着所述第一轴向端面的倾斜而形成。因此，突起径向地并且周向地延伸，由此倾斜是相对于纯径向方向的。
17.根据示例实施例，所述多个成角度间隔开的突起中的每一个可以包括曲线形部分。因此，在该实施例中，该延伸部不是直线延伸部，而是包括沿着径向延伸部的一个或多个曲率。
18.根据示例实施例，所述齿轮可以包括第二多个成角度间隔开的突起，所述第二多个成角度间隔开的突起被布置在所述第二轴向端面上，并且在所述第二轴向端面的表面法线的方向上，从所述第二轴向端面轴向地延伸。由此，可以进一步减少恶性摩擦，从而进一步降低车辆的整体功耗。
19.根据示例实施例，所述成角度间隔开的突起中的每一个可以包括驱动端和尾端，所述尾端从所述第一轴向端面轴向突出的程度大于所述驱动端从所述第一轴向端面轴向突出的程度，其中，所述齿轮被构造成在旋转方向上旋转，在所述旋转方向上，所述驱动端被构造成在所述尾端到达所述润滑剂储存器中的润滑剂之前到达所述润滑剂。
20.根据第二方面，提供了一种布置在齿轮箱壳体中的车辆变速器布置，所述齿轮箱壳体包括带有润滑剂的润滑剂储存器，所述车辆变速器布置包括变速器轴和连接到所述变速器轴的齿轮，其中，所述齿轮至少部分地位于所述润滑剂储存器中以接收润滑，所述齿轮包括：第一轴向端面；第二轴向端面，所述第二轴向端面布置在所述齿轮的相对于所述第一轴向端面的相对侧上；以及多个齿轮齿，所述多个齿轮齿周向布置在所述齿轮上并且位于所述第一轴向端面与所述第二轴向端面之间；其中，所述齿轮包括多个成角度间隔开的突起，所述多个成角度间隔开的突起布置在所述第一轴向端面上，并且沿所述第一轴向端面的表面法线方向从所述第一轴向端面轴向地延伸。
21.根据示例实施例，所述成角度间隔开的突起中的每一个可以包括驱动端和尾端，所述尾端从所述第一轴向端面轴向突出的程度大于所述驱动端从所述第一轴向端面轴向突出的程度，其中，所述齿轮被构造成在旋转方向上旋转，在所述旋转方向上，所述驱动端在所述尾端到达所述润滑剂储存器中的润滑剂之前到达所述润滑剂。
22.根据示例实施例，车辆变速器布置可以还包括输入轴和输出轴，其中所述输入轴被布置成从车辆原动机接收扭矩，所述输出轴被布置成向车辆的车轮提供扭矩，其中，所述变速器轴是中间轴，所述中间轴被布置成将所述扭矩从所述输入轴传递到所述输出轴。
23.根据示例实施例，当所述齿轮箱连接到车辆时，所述中间轴可以布置在与所述齿轮箱壳体中的所述输入轴和所述输出轴的位置相比较低的位置处。
24.然而，应当容易理解的是，齿轮也可以布置在变速器布置的其它轴上，只要齿轮接收如上文关于第一方面所述的润滑剂即可。因此可以想到不包括上述中间轴的其它变速器布置。
25.第二方面的进一步效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一方面所描述的那些效果和特征。
26.当研究所附权利要求和以下描述时，进一步的特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以组合不同的特征来创建除以下描述的那些之外的实施例。
附图说明
27.通过以下示例性实施例的说明性和非限制性详细描述，将更好地理解上述以及另外的目的、特征和优点，其中：
28.图1是示出根据示例实施例的车辆的侧视图；
29.图2是根据示例实施例的车辆齿轮变速器的剖视图；
30.图3是根据示例实施例的至少部分地浸没在润滑剂中的齿轮的透视图；
31.图4是根据示例实施例的齿轮的成角度间隔开的突起的详细示意图；并且
32.图5是根据另一示例实施例的齿轮的透视图。
具体实施方式
33.现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开，其中示出了示例性实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底和完整。在整个描述中，相同的参考字符指的是相同的元素。
34.参考图1，图1是示出卡车形式的车辆1的侧视图。该车辆包括原动机10(例如用于推进车辆1的内燃机(ice)装置)，以及布置在ice 10和轮轴之间的车辆齿轮变速器20，用于在车辆1的操作期间可控地换挡。尽管原动机10被例示为ice，但是也可以想到用于连接到车辆齿轮变速器20的其它替代方案。这样的替代方案优选地是电动马达或电机。
35.为了更详细地描述车辆齿轮变速器20，参考图2。图2是根据示例实施例的车辆齿轮变速器20的剖视图。可以看出，车辆齿轮变速器20布置在齿轮壳体30内并且包括多个变速器轴40、50、60。变速器轴40、50、60各自包括至少一个用于传递扭矩的齿轮。特别地，车辆齿轮变速器20包括布置成从ice 10接收扭矩的输入轴40、布置成向车辆1的车轮提供扭矩的输出轴50。从输出轴50传递的扭矩大于或小于由输入轴从ice 10接收的扭矩。作为替代方案，也可以在来自ice的扭矩和提供给车轮的扭矩之间提供1:1的比率，以用于车辆齿轮变速器20的至少一个变速器挡位。
36.此外，图2中例示的车辆齿轮变速器20还包括中间轴60。中间轴60位于输入轴40和输出轴50下方并且布置成将来自输入轴40的扭矩传递到输出轴50。更详细地，来自输入轴40的扭矩经由齿轮级传递到中间轴60，其中该齿轮级包括输入轴40的第一齿轮42，该输入轴40的第一齿轮42与中间轴60的第一齿轮62啮合连接。此后，中间轴60上的扭矩经由齿轮级传递到输出轴50，该齿轮级包括中间轴60上的第二齿轮64，该中间轴60上的第二齿轮64与输出轴50上的第一齿轮54啮合连接。扭矩当然可以是以多种不同的方式从输入轴传递到输出轴，因此上述仅作为一种选择。
37.如图2进一步所示，齿轮箱壳体30包括在齿轮箱壳体30底部处的润滑剂储存器70。润滑剂储存器70包括润滑剂80，其布置成在操作期间润滑车辆齿轮变速器20的齿轮和变速器轴。润滑剂80也被布置为冷却剂以减少例如齿轮在操作期间产生的热量。可以看出，布置在中间轴60上的齿轮至少部分地浸没到润滑剂中。当中间轴上的齿轮转动时，润滑剂随着齿轮的转动而流动，并且润滑车辆齿轮变速器的部件。
38.下面将描述连接到中间轴的齿轮的各种示例实施例。因此参考图3至图5，其示出了根据各种示例实施例的中间轴的齿轮100。下面描述的齿轮的构造当然可以在中间轴的每个齿轮上实施，或者在车辆齿轮变速器中的至少部分浸没在润滑剂80中的任何齿轮上实施。因此，下面描述的齿轮不一定必须位于中间轴上。
39.从图3开始，图3是根据示例实施例的至少部分浸没在润滑剂80中的齿轮100的透视图。齿轮100包括第一轴向端面102和第二轴向端面104。第一轴向端面102和第二轴向端面104布置在齿轮100的相对侧上，如在中间轴(在图3中未示出)的方向上看到的那样。齿轮100还包括多个齿轮齿106，这些齿轮齿围绕齿轮100的周向表面布置并且位于第一轴向端面102和第二轴向端面104之间。因此，齿轮齿106在第一轴向端面102和第二轴向端面104之间延伸。在图3所示的示例性实施例中，齿轮齿106在第一轴向端面102和第二轴向端面104之间在轴向方向和周向方向上延伸。
40.如从齿轮100的第一轴向端面102的放大部分可以看出，第一轴向端面102包括多
个突起108。所述多个突起108在第一轴向端面102的周向方向上成角度间隔开。所述多个成角度间隔开的突起108中的每一个在轴向方向上突出。详细地，轴向突起应被视为远离第一轴向端面延伸。更详细地，轴向突起应被视为在第一轴向端面的表面法线的方向上延伸，即在第二轴向端面104的表面法线(未示出)的相反方向上延伸。应该容易理解的是，第二轴向端面104也可以包括与第一轴向端面102一样的多个成角度间隔开的突起108，尽管这在图3中没有描绘。
41.根据图3中描绘的示例实施例，第一轴向端面包括的成角度间隔开的突起108的数量等于齿轮100的齿轮齿106的数量。而且，成角度间隔开的突起108中的每一个可以沿着相应齿轮齿108的轴向端部分109延伸。
42.所述多个成角度间隔开的突起108可以形成第一轴向端面102的一体部分，即突起108在齿轮100的铸造/锻造/机加工过程中形成。作为替代，所述多个成角度间隔开的突起可以作为外部构件布置在第一轴向端面上。在这种情况下，突起108在齿轮100的铸造/锻造/机加工过程之后连接到第一轴向端面102。突起108在这里可以通过以下方式连接到第一轴向端面102，例如在第一轴向端面102中提供沟槽或迹线，其中，布置在突起108的背侧处的夹子或类似几何构造定位在所述迹线中，以用于将突起108连接到第一轴向端面102。其它替代方案也是可以想到的，诸如将突起108焊接到第一轴向端面102，或者使用螺栓连接，将突起108连接到第一轴向端面102等。
43.现在参考图4描述所述多个突起部分的功能。当使齿轮100旋转时，来自润滑剂储存器70的润滑剂80在周向方向上跟随齿轮的第一轴向端面102，由此车辆齿轮变速器20的部件从第一轴向端面102接收润滑剂。通过所述多个成角度间隔开的突起108，凹陷部401形成在两个连续的突起108之间。因此，在齿轮100旋转期间，润滑剂将不会到达突起108之间的区域，从而在这些凹陷部401处形成气穴402。简单来说，润滑剂80会沿着第一轴向端面102流动，并“跃过(jump over)”形成于突起之间的凹陷部，从而在突起之间形成气穴402。这些气穴中的空气随后被提供到润滑剂容器70内的润滑剂80中。
44.根据图4中描绘的实施例，所述多个成角度间隔开的突起中的每一个包括表面404，该表面相对于第一轴向端面102倾斜了倾斜角406。根据非限制性示例，倾斜的表面可以从第一轴向端面102倾斜高达45度。倾斜的表面404基本上是平坦的，由此润滑剂流可以容易地沿着倾斜的表面404滑动并引导越过凹陷部401。如图4所示，每个成角度间隔开的突起包括驱动端501和尾端502。突起的尾端502从第一轴向端面102轴向突出的程度大于驱动端501从第一轴向端面102轴向突出的程度。因此，更大的程度应理解为尾端502的轴向突起大于驱动端501的轴向突起。在齿轮100的旋转期间，润滑剂流将首先到达驱动端501，然后在在突起的表面404上沿周向方向和轴向方向流动，直到润滑剂流到达尾端502。因此，表面404从驱动端501到尾端502在轴向方向和周向方向上倾斜。在操作期间，如图4所示，齿轮在旋转方向601上旋转。尾端502在旋转方向上周向布置在驱动端501的前方，由此，在尾端502到达润滑剂储存器中的润滑剂到达之前，驱动端501先到达所述润滑剂。
45.现在转向图5，其示出了根据另一个实施例的齿轮100。在图5所示的实施例中，多个成角度间隔开的突起108以扭曲的锯齿形式形成。因此，多个成角度间隔开的突起108以锯齿的形式一起布置。上面关于图4描述的功能仍然通过突起108的这种构造获得。从图5可以进一步了解到，并且这对于图3和图4中描绘的实施例也是有效的，所述多个成角度间隔
开的突起包括沿第一轴向端面的径向延伸部，并且所述多个成角度间隔开的突起从第一轴向端面的径向内端部分延伸。所述多个成角度间隔开的突起108中的每一个还可以包括沿第一轴向端面在周向方向上延伸的部件。因此，突起在周向方向上沿着它们的径向延伸部略微倾斜。
46.尽管未在任何图中描绘，但所述多个成角度间隔开的突起可以包括曲线形部分。在这种情况下，突起以曲率径向地延伸。例如，这种曲率可以是c形、s形等。
47.应当理解，本公开不限于上述和附图所示的实施例；相反，技术人员将认识到在所附权利要求的范围内可以做出许多改变和修改。