齿轮装置的制作方法

1.本发明涉及一种齿轮装置、齿轮组件、用于车辆的变速器、车辆的动力总成以及车辆。
2.本发明可应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。虽然将针对卡车来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可用在其它车辆中，例如公共汽车、挂车、轮式装载机、挖掘机、乘用轿车等。本发明特别适用于由一个或多个电机提供动力的电动车辆。


背景技术：

3.在车辆变速器中，对齿轮的冷却和润滑通常是通过在变速器的壳体中提供润滑剂池或润滑剂浴槽来实现的，其中一些齿轮的齿轮齿被浸在该润滑剂池或润滑剂浴槽中。齿轮齿之间的啮合接合确保润滑剂扩散到齿轮而不是浸没到润滑剂池中。另一种方法是从上方提供润滑剂，例如通过将润滑剂滴到或喷洒到齿轮齿上。这些都是在由内燃发动机驱动的车辆的变速器中提供有效冷却的简单而有效的方式。
4.然而，在设有用于推进车辆的一个或多个电机的电动车辆中，变速器中的齿轮的旋转速度常常明显高于在由内燃发动机提供动力的车辆的情况下的旋转速度，这是因为电机通常以比内燃发动机高的旋转速度运行。特别是，这对于其中需要大传动比的重型车辆是有效的。这导致齿轮的润滑和冷却问题，因为快速旋转的齿轮倾向于把例如通过润滑剂池提供的润滑剂向外抛出并妨碍齿轮的有效润滑。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是减轻上文限定的与齿轮润滑有关的问题。特别地，本发明的一个目的是提供一种齿轮装置，该齿轮装置适合用在电动力总成(electric powertrains)或部分电动力总成的变速器中，在该齿轮装置中，可以实现有效的齿轮润滑和冷却。
6.根据本发明的第一方面，至少所述主要目的是通过下文中描述的齿轮装置来实现的。
7.该齿轮装置包括：
[0008]-轴，该轴沿着纵向旋转轴线延伸，该轴包括用于引导润滑剂的内部轴向导管，以及
[0009]-齿轮，该齿轮包括以所述轴为中心的基部、以及围绕该齿轮的外周设置的多个齿轮齿。
[0010]
该齿轮装置还包括内部径向导管，该内部径向导管用于将润滑剂从所述内部轴向导管引导到齿轮齿。因此，该内部径向导管延伸到所述内部轴向导管中。
[0011]
通过提供用于将润滑剂从内部轴向导管引导到齿轮齿的内部径向导管，可以实现对齿轮齿的有效且均匀的润滑和冷却。润滑剂经由所述内部轴向导管、内部径向导管被引导到齿轮齿，并进一步引导到齿轮齿上。
[0012]
该内部径向导管从所述内部轴向导管向外延伸。该内部径向导管可以完全或部分地在所述齿轮的径向方向上延伸，和/或该内部径向导管可以完全或部分地在相对于径向方向形成一定角度的向外方向上延伸。该向外方向例如可以是具有径向分量和轴向分量的方向。
[0013]
润滑剂也可以用作冷却所述齿轮的冷却流体。该润滑剂可以是油基润滑剂或水基润滑剂。
[0014]
所述齿轮可以优选被构造成与所述轴一起绕纵向轴线旋转。在这种情况下，所述齿轮和轴可以成一体，以形成单个部件，或者所述齿轮可以安装在所述轴上并被固定，以与所述轴共同旋转。
[0015]
可选地，至少所述内部径向导管的径向内侧部分延伸穿过所述齿轮的基部。该径向内侧部分进一步延伸穿过所述轴并延伸到所述内部轴向导管中。
[0016]
可选地，所述内部径向导管的径向内侧部分被形成为孔洞，该孔洞延伸穿过所述基部并延伸到所述内部轴向导管中。所述内部径向导管可包括单个孔洞、或者绕所述纵向旋转轴线成角度地分布的多个孔洞。例如，所述内部径向导管可以包括在所述内部轴向导管的相反两侧处形成的两个孔洞。
[0017]
可选地，所述齿轮装置还包括齿轮盖，其中，所述内部径向导管至少部分地在设置于该齿轮盖与所述齿轮的轴向侧表面之间的空间内延伸。该轴向侧表面在此应理解为面向轴向方向的表面。该轴向侧表面可以垂直于轴向方向，或者相对于轴向方向倾斜。该轴向侧表面可以是所述齿轮的基部的侧表面。
[0018]
利用该齿轮盖，可以在不损害齿轮强度的情况下或者对强度只有有限影响的情况下实现所述内部径向导管。
[0019]
该齿轮盖例如可以由金属(例如铝或钢)板材形成。替代地，也可以使用合成材料。
[0020]
可选地，该齿轮盖包括用于收容所述轴的中心通孔。所述齿轮装置在此被构造成使得该齿轮盖一直延伸到所述轴，因此，所述内部径向导管一方面包括仅延伸穿过所述轴并延伸到所述内部轴向导管中的孔洞，另一方面包括设置在该齿轮盖与所述齿轮的轴向侧表面之间的空间。
[0021]
可选地，所述齿轮盖可替代地包括中心通孔，该中心通孔用于收容所述齿轮的基部的中心部分，所述内部径向导管的径向内侧部分延伸穿过该中心部分。在这种情况下，所述齿轮装置被构造成使得：所述内部径向导管的一部分在设置于齿轮盖和所述轴向侧表面之间的空间内延伸，而所述内部径向导管的径向内侧部分延伸穿过所述齿轮的基部并延伸到所述内部轴向导管中(例如经由孔洞)。
[0022]
可选地，在所述齿轮盖和所述轴之间和/或在所述齿轮盖与所述齿轮的基部之间设置有密封装置。该密封装置具有防止润滑剂从内部径向导管的在齿轮盖后方延伸的部分泄漏的功能。取决于所述齿轮的构造，该密封装置可以包括围绕所述基部的上述中心部分或围绕所述轴设置的密封圈。该密封圈可以是单独的或一体的径向密封件，其包括聚合物密封件和弹簧，该弹簧将此密封件压靠在所述基部或所述轴上。
[0023]
可选地,所述齿轮盖可以固定到所述齿轮，例如通过使用紧固构件，或通过将齿轮盖胶接或焊接到齿轮上。替代地，所述齿轮盖可以设有内螺纹，该内螺纹用于与所述基部的外螺纹进行螺纹接合。
[0024]
可选地，在所述齿轮盖与所述齿轮的轴向侧表面之间(例如在齿轮盖的径向最外侧部分处)可以设置有密封装置。特别地，如果所述齿轮盖不是一直延伸到所述齿轮齿，则这种密封装置是有用的。如果所述齿轮盖一直延伸到所述齿轮齿，则可以在所述齿轮盖和齿轮齿之间设置有密封装置(例如密封圈)，使得在相邻的齿轮齿之间自动提供出口。替代地，所述齿轮盖可以紧密地抵靠着所述齿轮齿的轴向侧表面装配。
[0025]
可选地，所述内部径向导管包括设置在所述多个齿轮齿中的相邻的齿轮齿之间的至少一个出口。优选设置有多个出口，例如在每一对相邻的齿轮齿之间均设置有出口。从而，实现了有效的润滑和冷却。所述内部径向导管可以被成形为与所述出口连接的喷嘴，以提高润滑剂的压力并在期望的方向上导引润滑剂。
[0026]
可选地，所述内部径向导管包括径向外侧部分，该径向外侧部分被形成为至少一个孔洞，该至少一个孔洞从所述至少一个出口延伸并延伸到设置于所述齿轮盖与所述齿轮的轴向侧表面之间的空间中。该径向外侧部分可以相对于所述内部径向导管的径向内侧部分和/或相对于所述轴向侧表面倾斜，如在沿着所述纵向轴线的截面中所见。因此，所述内部径向导管可以包括延伸到所述内部轴向导管中的径向内侧部分、在所述齿轮盖后方延伸的中间部分、以及以所述至少一个出口结束的径向外侧部分。
[0027]
可选地，所述至少一个出口被构造成用于在所述齿轮齿的延伸方向上排出经由所述内部径向导管提供的润滑剂。
[0028]
可选地，所述多个齿轮齿是斜齿轮齿，并且所述齿轮被构造成在绕所述纵向轴线的旋转方向上旋转，其中，所述至少一个出口被布置成使得：在所述齿轮在旋转方向上旋转期间，润滑剂被强制沿着所述齿轮齿流动。因此，由所述齿轮的旋转引起的力使经由所述内部径向导管提供的润滑剂从所述至少一个出口流动离开并流动到所述齿轮齿上。
[0029]
根据本发明的第二方面，至少还通过一种齿轮组件实现了所述主要目的，该齿轮组件包括：
[0030]-根据第一方面的齿轮装置，该齿轮装置的齿轮构成所述齿轮组件的第一齿轮，该第一齿轮包括第一啮合部，该第一啮合部包括第一齿轮的齿轮齿，
[0031]-第二齿轮，该第二齿轮包括第二啮合部，该第二啮合部被构造成用于与第一齿轮啮合接合，
[0032]
其中，第二啮合部在第一齿轮的轴向方向上延伸超过第一啮合部。在第一齿轮在旋转方向上旋转期间，润滑剂被沿着第一齿轮的齿轮齿引导并进一步引导到第二齿轮的第二啮合部上。由此实现了这两个齿轮的啮合部的有效润滑和冷却，而不必为第二齿轮提供任何单独的润滑系统。
[0033]
第二啮合部可以仅在所述齿轮组件的一侧处延伸超过第一啮合部，特别是如果设置有齿轮盖的话。在这种情况下，第二啮合部可以仅在所述齿轮组件的与齿轮盖相反的一侧处延伸超过第一啮合部。由此，在所述第二啮合部与所述齿轮盖之间设有间隙。这种间隙也可以通过降低第二齿轮的在齿轮盖侧的齿轮齿高来实现。
[0034]
所述齿轮组件还可包括另外的齿轮，所述另外的齿轮被构造成用于与第一齿轮和/或与第二齿轮啮合接合。
[0035]
可选地，如在轴向方向上测量的，第二啮合部比第一啮合部宽。这确保了第二齿轮捕获在旋转期间从第一齿轮抛出的润滑剂。
[0036]
可以从本发明的第一方面的以上描述中看出所述齿轮组件的进一步的优点和有利特征。
[0037]
根据本发明的第三方面，至少还通过一种用于车辆的变速器实现了所述主要目的，该变速器包括根据第一方面的齿轮装置和/或根据第二方面的齿轮组件。可以从本发明的第一和第二方面的以上描述中看出该变速器的优点和有利特征。
[0038]
根据本发明的第四方面，至少还通过一种车辆的动力总成实现了所述主要目的，该动力总成包括根据第三方面的变速器。
[0039]
可选地，所述动力总成还包括被配置成用于推进车辆的至少一个电机、和/或被配置成以相对高的旋转速度运行的至少一个其它推进单元。例如，这种推进单元可以是涡轮复合发动机，或是使用兰金循环从排气中回收热量的发动机。可以从本发明的第一、第二和第三方面的以上描述中看出所述动力总成的进一步的优点和有利特征。
[0040]
根据本发明的第五方面，至少还通过一种车辆实现了所述主要目的，该车辆包括根据第一方面的齿轮装置、和/或根据第二方面的齿轮组件、和/或根据第三方面的变速器、和/或根据第四方面的动力总成。可以从本发明的其它方面的以上描述中看出该车辆的优点和有利特征。
[0041]
可选地，该车辆可以是全电动车辆或混合动力车辆，该混合动力车辆除了一个或多个电机之外还包括至少一个燃烧式发动机。
[0042]
在以下描述中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。
附图说明
[0043]
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
[0044]
在这些图中：
[0045]
图1是可应用根据本发明的齿轮装置的车辆的侧视图，
[0046]
图2是示出了根据第一实施例的齿轮组件的多个部分的截面图，
[0047]
图3是示出了图2中的齿轮组件的齿轮装置的局部截面图，
[0048]
图4是根据第二实施例的齿轮装置的局部截面图，并且
[0049]
图5是根据实施例的齿轮装置的侧视图。
[0050]
这些图示出了本发明的图解的示例性实施例，因此不一定按比例绘制。应当理解，所示出和描述的实施例是示例性的，并且本发明不限于这些实施例。还应注意，为了更好地描述和示出本发明，图中的一些细节可能被放大。在整个说明书中，除非另有表述，否则相同的附图标记指代相同的元件。
具体实施方式
[0051]
图1中示意性地示出了根据本发明的实施例的、卡车形式的车辆100。车辆100包括动力总成40，该动力总成40具有用于推进车辆100的电机组件41。在所示的实施例中，电机组件41包括连接到变速器44的两个电机42、43。变速器44被布置成将扭矩从电机组件41传递到传动轴45，该传动轴45将变速器44连接到驱动桥46，该驱动桥46驱动车辆100的驱动轮47。因此，在所示的实施例中，车辆100是被构造成仅由电机组件41驱动的全电动车辆。车辆100可以被布置成具有不止一个驱动桥，例如两个或更多个驱动桥。
[0052]
虽然电机组件41在图1中被示出为位于车辆100的前部，但其它的动力总成构造也是可能的。在替代实施例中，车辆的动力总成可与车辆的驱动桥(例如一个或多个后桥)成一体，或者与驱动轮或轮毂成一体。
[0053]
车辆100的电机组件41可以仅包括一个电机，或者替代地，可以包括多于两个电机，例如三个或四个电机。该车辆还可以是混合动力车辆，该混合动力车辆除了电机组件41之外还设有燃烧式发动机。所述电机可以是电动机/发电机的形式。
[0054]
图2中示出了包括根据本发明的第一实施例的齿轮装置1的齿轮组件20。还参考图3，图3更详细地示出了齿轮装置1。
[0055]
齿轮组件20的第一齿轮4固定在第一轴2上，该第一轴2沿着纵向旋转轴线a延伸。换言之，第一齿轮4被布置成与所述第一轴一起绕纵向轴线a旋转。第一齿轮4包括：以第一轴2为中心的基部5；以及第一啮合部21，该第一啮合部21包括围绕第一齿轮4的外周设置的多个齿轮齿6。为简单起见，在图中仅示出了齿轮4的啮合半部(meshing half)。齿轮4可以绕纵向轴线a是对称的，或者至少该啮合部21可以是对称的。
[0056]
第一齿轮4被布置成与安装在第二轴15上的第二齿轮14的第二啮合部22啮合接合。在本实施例中，第一轴2和第二轴15平行延伸，但在替代实施例中，这两个轴可以不平行。
[0057]
在第一轴2中，设有内部轴向导管3，用于引导润滑剂穿过第一轴2。内部轴向导管3连接到润滑剂泵30，进而连接到润滑剂储存器31，例如油池或类似物。内部轴向导管3在此被示出为延伸穿过整个第一轴2，但在其它实施例中，它可以仅部分地延伸穿过第一轴。
[0058]
还设有延伸到内部轴向导管3中的内部径向导管7，用于将润滑剂从内部轴向导管3引导到第一齿轮4的齿轮齿6。内部径向导管7的径向内侧部分7a被形成为孔洞(bore)，该孔洞延伸穿过第一齿轮4的基部5的中心部分并延伸到内部轴向导管3中。
[0059]
齿轮装置1还包括环形盘形式的齿轮盖8。齿轮盖8通过第一密封圈10a抵靠着基部5的中心部分密封。该齿轮盖被定位成使得在齿轮盖8与齿轮4的轴向侧表面9之间设有空间7b。空间7b形成内部径向导管7的径向外侧部分。因此，径向内侧部分7a通往设置在齿轮盖8后方的空间7b中。齿轮盖8通过第二密封圈10b进一步抵靠着齿轮齿6密封。在每一对相邻的齿轮齿6之间形成有出口11，润滑剂可以通过该出口11被引导到齿轮齿6上。出口11被构造成用于在齿轮齿6的延伸方向d上排出经由内部径向导管7提供的润滑剂。齿轮盖8可以与第一啮合部21的轴向侧表面9直接接触，而不是提供第二密封圈10b。虽然未示出，但齿轮4和/或齿轮盖8(如果没有提供密封圈)和第二密封圈10b(如果提供了密封圈)二者中的一个可被成形为使得设置有具有锥形入口和直管道的喷嘴，该喷嘴用于朝向出口11引导润滑剂。因此，润滑剂可以导引到相邻的齿轮齿6上，并且润滑剂的压力增加，使得润滑剂在齿轮齿6上行进得足够远。
[0060]
第二啮合部22在齿轮齿6的延伸方向d上延伸超过第一啮合部21，即，在齿轮组件20的与齿轮盖8相反的一侧上延伸超过第一啮合部21。
[0061]
在齿轮组件20的运行期间，如图2中的虚线箭头所指示的，润滑剂被从润滑剂储存器31泵送到内部轴向导管3中，进一步泵送到内部径向导管7中，并到达所述齿轮齿6上。如图5中进一步示意性地示出的，齿轮齿6可以是斜齿轮齿，该斜齿轮齿被形成为使得：第一齿轮4在旋转方向r上的旋转会引起润滑剂沿着齿轮齿6流动(如虚线箭头所指示的)。为了说
明的目的，齿轮盖8和出口11在图5中已被省略。这些出口可以设置在相邻的齿轮齿6、6'之间。
[0062]
图4中示意性示出了根据第二实施例的齿轮装置1。本实施例与第一实施例的不同之处在于，内部径向导管7包括径向外侧部分7c。径向外侧部分7c被形成为孔洞7c，该孔洞7c从在齿轮4的相邻的齿轮齿6之间设置在啮合部21中的出口11延伸，并且延伸到设置在齿轮盖8后方的空间7b中。如图所示，在这种情况下，齿轮盖8可以具有比齿轮4的基部5小得多的径向延伸。如图所示，第二密封圈10b因此可以抵靠所述轴向侧表面9密封，在孔洞7c的入口的径向外侧。当然，齿轮4可以包括绕纵向轴线a成角度间隔开的多个孔洞7c。而且，在本实施例中，齿轮齿6可以是如上文参考图5描述的斜齿轮齿。
[0063]
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在本发明的范围内进行许多修改和变型。