專利名稱：用油潤滑的、特別是用于裝在殼體內的牽引電機的高速傳動箱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用油潤滑的、特別是用于裝在殼體內的牽引電機的高速傳動箱，其中回油從非接觸軸密封裝置的迷宮密封腔通向傳動箱殼體的油池。
通?，F(xiàn)代高速牽引電機的潤滑系統(tǒng)基于，在起動時大齒輪借助于其齒按浸入式潤滑方式從傳動箱殼體的油池中取油，并使主動小齒輪潤濕。由于隨著轉速的增加使油分裂產(chǎn)生細的、分布在整個傳動箱內的油氣混合物，從而也給傳動箱殼體內的驅動軸的軸承部位供油。
在這個軸承的非接觸軸密封裝置處的可靠、無磨損和完全的對外油、氣密封對于帶有高速運轉的大齒輪的驅動裝置來說是一個大問題。通常采用迷宮式密封裝置，其功能建立在縫隙壓力節(jié)流的基礎之上。在那里冷凝的油霧通過一虹吸系統(tǒng)不斷地從密封裝置的迷宮腔中分離出去，并通過回路中的回油管道回流到密封的傳動箱殼體中，由此應該防止大量的漏油通過迷宮密封裝置的外側的污物排出腔向外流出。為此回流通道具有一坡度并通入油池的上方。
在非常快速運轉的傳動箱中出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象油氣混合物作為所謂的拖曳流以接近于大齒輪的角速度在傳動箱殼體內跟隨運動，并由于內部摩擦產(chǎn)生很大熱量和膨脹，因此使迷宮密封裝置受到很大載荷。這就要求特別順暢地從密封裝置的迷宮腔中回油，以防止油滲出。
此外為了將油霧的摩擦熱減小到可以承受的程度，必須力求使傳動箱殼體內的油量和油氣混合物的粘滯性盡可能小，并在傳動箱殼體內創(chuàng)造盡可能無干擾的流動特性。另一方面必須保證，傳動箱無論如何不允許干運轉，否則會咬死，因此為了可靠地運行不能低于絕對必要的油量，由此造成非常小的油面波動公差，必須對它加以可靠的監(jiān)控。
因此特別是對于牽引電機，但是也對于可用于其他場合的高速運轉傳動箱提出了這樣的任務，改進油從縫隙密封裝置中的排出，以完全避免漏油，造成盡可能可靠的、也就是說靈敏的和位置偏差的油面顯示，而對傳動箱殼體內的流動特性沒有大的干擾。
按照本發(fā)明這個任務通過在權利要求1和8中所規(guī)定的特征來解決。附帶的從屬權利要求規(guī)定了優(yōu)良的結構造型。
按本發(fā)明利用在運轉的傳動箱中的貝努利效應在回油管的入口處產(chǎn)生一負壓，它有效地支持油從非接觸軸密封裝置的迷宮腔中流出。按照貝努利原理在快速流動流體中的靜壓小于在靜止的或慢速流動流體中的靜壓，而且流速差越大，靜壓越小。也就是說人為地將傳動箱殼體的有拖曳流流過的區(qū)域變窄，從而使在這個區(qū)域內提高拖曳流的速度，在這個部位相對于整個系統(tǒng)靜壓下降。如果回流通道通入這個區(qū)域，那么在運行期間在回油管道內形成抽吸，它明顯地有利于在密封系統(tǒng)內冷凝的油流出。因此所述結構在物理上起類似于文杜里噴嘴的作用，盡管它是用于其他的目的。狹窄部位適宜于放在傳動箱殼體內出現(xiàn)拖曳流最大速度的區(qū)域內，也就是在大齒輪外圓附近。在充分利用回油管道斜坡的情況下特別合適的部位是緊靠油池的上方。如果通過在這個區(qū)域內傳動箱殼體壁材料的加厚造成狹窄部位，那么它同時還可以優(yōu)選地用來容納用于大齒輪軸承的回油管道的孔。材料加厚最好做成這樣，使得在兩個旋轉方向拖曳流的橫截面變化盡可以不形成旋渦。此外在緊靠它旁邊設置的另一個孔內還可以安裝一浮標，它可以通過視孔玻璃看到，以讀出液面高度。這種布局的浮標在殼體薄的加厚區(qū)內還有利于不管在狹窄部位還是在其他流動靈敏的區(qū)域都不干擾油氣混合物的流動特性；其次取消了通常情況下常用的、費用高的浮標管道。不管是否例如由于路面傾斜使傳動箱殼體處于傾斜狀態(tài)，如果這個區(qū)域在本發(fā)明一種優(yōu)選的改進結構中與允許的油池液面的面重心相重合的話，則可以讀出這個區(qū)域內的油面高度。尤其是通入這里的回油管為傳動箱靜止時的浮標提供足夠大的油量。
為了利用將油從主動小齒輪的軸承中的排出抽吸效果，其回油管道同樣可以通入人為變窄的區(qū)域內。
按本發(fā)明的傳動箱的結構的費用和位置需求小到可以忽略不計，其加工也毫無問題。該裝置本身無需保養(yǎng)，也絕不需要外加能量。除了在某些情況下利用浮標，以使油面觀察更清晰之外，決不需要機械的運動件。其他有益的結構從從屬權利要求中得到。
借助于一實施例對本發(fā)明作較詳細的說明。在所附圖形中表示

圖1通過牽引電機傳動箱殼體在按圖3的大齒輪軸線平面內的A-A剖視，圖2按圖3的平行于剖面A-A的在油面重心平面內的B-B剖視，圖3傳動箱殼體的沿軸方向的側視圖。
在圖1和2中用1表示牽引電機的大齒輪，它由一未詳細畫出的小齒輪帶動。大齒輪1與一大齒輪體2螺釘連接，大齒輪體熱壓在機車的一個未詳細畫出的軸上。用3表示傳動箱殼體1大齒輪1和主動小齒輪借助于滾柱軸承4支承在此殼體內。傳動箱殼體3下面用一油池5密封，該油池裝灌工作油至約大齒輪1的齒輪分度圓處。傳動箱殼體3和大齒輪體2之間的密封借助于迷宮密封裝置6進行。這種非接觸縫隙密封裝置允許較高的相對速度，原則上是不磨損的。然而由于在高速旋轉運行中形成油霧壓力無法完全避免迷宮密封裝置6的漏油，因此通過一虹吸系統(tǒng)7濾出泄漏的油，并在通過回油管道8的回路中幾乎完全回輸?shù)接统?內。只有極少量的、不再在回路內的油和來自外界的積聚污物顆粒一起通過較外部的污物排出腔9排出。
傳動箱殼體3具有一流體技術最佳的輪廓，如圖1和2中虛線所示。這種輪廓允許無摩擦和無渦流地帶動拖曳流，拖曳流由油氣混合物組成，因此不再導致油霧的過熱。但是在大齒輪1最低的齒輪和齒根區(qū)域內傳動箱殼體3側壁的輪廓設計成這樣，使它成為最窄區(qū)域10。為此殼體壁這樣地連續(xù)加厚，使得在材料加厚的峰值區(qū)域內傳動箱殼體3的內壁垂直伸展直至油池5之下，由此在大齒輪齒根的下齒冠區(qū)內形成希望的狹窄部位。大齒輪8的回油通過一通向虹吸系統(tǒng)7的橫孔8a和一與之相連的垂直孔8b實現(xiàn)，它們加工在殼體壁的材料加厚部位內。垂直孔8b在大齒輪1下部輪齒區(qū)域高度通入材料加厚的峰值區(qū)內，也就是正好在區(qū)域10內，在這個區(qū)域內在傳動箱運轉時不管向哪個方向旋轉都建立一相對于封閉的傳動箱殼體3內的整個系統(tǒng)而言比較大的負壓。此負壓引起一抽吸作用，它明顯地加強泄漏油從密封裝置6的迷宮腔或虹吸系統(tǒng)7中的排出。由于抽吸作用幾乎不再有傳動箱油漏出，這減輕了環(huán)境負擔并保證在長時間內傳動箱殼體3內有恒定的油量。
特別是后者對于傳動箱的使用壽命非常重要，因為在高速運轉傳動箱中必須以盡可能少的油量運行，以使形成的油氣混合物的粘滯性、從而還有其易發(fā)熱性保持盡可能小，而另一方面不致因為缺油而使傳動箱損壞。因此對于高速驅動準確地控制油面而對流動特性沒有干擾影響是另一個必要條件。
為此圖2和3指出了一個實施例。據(jù)此在傳動箱殼體3的壁內緊靠材料的厚峰值的前后設有一垂直的浮標孔11，它下面與油池5連通，上面與一水平孔12相交，水平孔向外用一視孔玻璃密封。借助于浮標14觀察高度提高到傳動箱殼體3和油池5接縫之上，它大致和油面重合，不需要其他附加的零件，這些零件使油面顯示成本提高或者在傳動箱內腔的流動靈敏區(qū)內造成其他干擾影響。
如由圖3所見，在本發(fā)明的優(yōu)良的改進結構中油面的面積重心和油面顯示的地點重合，由此可完全與傳動箱殼體3可能出現(xiàn)的傾斜狀態(tài)無關地看到油面。
其次由圖3可以非常好地看到，小齒輪軸承16的回油管道15也通向大齒輪軸承17之下的流動狹窄區(qū)域10之內，由此油也利用貝努利效應從小齒輪軸承16中吸出。
圖形標記表1大齒輪 2大齒輪體3傳動箱殼體 4滾柱軸承5油池 6軸密封裝置7虹吸系統(tǒng) 8a,8b大齒輪軸承的回油通道9污物排出腔 10狹窄區(qū)域11浮標孔12孔13視孔玻璃 14浮標15小齒輪軸承回油通道16小齒輪軸承17大齒輪軸承
權利要求
1．用油潤滑的、特別是用于裝在殼體內的牽引電機的高速運轉傳動箱，其中從非接觸軸密封裝置的迷宮腔出來的回油通道通向傳動箱殼體的油池，其特征在于回油通道(8,15)通入?yún)^(qū)域(10)內，在該區(qū)域內在連續(xù)運行時并和傳動箱的旋轉方向無關地自動建立一相對的負壓。
2．按權利要求1的高速運轉傳動箱，其特征在于負壓區(qū)(10)由大齒輪(1)的齒部區(qū)域和傳動箱(3)相鄰的壁之間的軸向狹窄部位構成。
3．按權利要求2的高速運轉傳動箱，其特征在于狹窄部位由傳動箱殼體(3)壁上的材料突起構成。
4．按權利要求3的高速運轉傳動箱，其特征在于材料突起做成這樣，使拖曳流在兩個方向沒有渦流。
5．按權利要求1的高速運轉傳動箱，其特征在于軸密封裝置(6)的迷宮腔通過一虹吸系統(tǒng)(7)連接在回油通道(8,15)上。
6．按權利要求3的高速運轉傳動箱，其特征在于大齒輪軸承的回油通道(8)通過材料突起內的孔(8a,8b)實現(xiàn)。
7．按權利要求3的高速運轉傳動箱，其特征在于小齒輪軸承的回油路徑(15)由做在傳動箱殼體(3)壁內的回油管道構成。
8．用于按權利要求3的高速運轉傳動箱的油面指示器，其特征在于在材料突起的峰值附近做一與油池(5)連通的孔(11)，它用于可通過視孔玻璃(13)看到的浮標(14)。
9．按權利要求8的油面指示器，其特征在于孔(11)位于允許油面的面積重心處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用油潤滑的高速運轉傳動箱,其中回油通道(8)從非接觸軸密封裝置(6)的迷宮腔通向傳動箱殼體(3)的油池(5)。按照本發(fā)明回油通道(8)通入?yún)^(qū)域(10)內,在該區(qū)域內在連續(xù)運轉時不管傳動箱向哪個方向旋轉都自動建立負壓。
文檔編號F16H57/04GK1308713SQ99808131
公開日2001年8月15日 申請日期1999年6月18日 優(yōu)先權日1998年7月4日
發(fā)明者迪特爾·霍爾曼, 埃爾溫·斯庫麥維茲 申請人:戴姆勒-克萊斯勒股份公司