专利名称：用油润滑的、特别是用于装在壳体内的牵引电机的高速传动箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用油润滑的、特别是用于装在壳体内的牵引电机的高速传动箱，其中回油从非接触轴密封装置的迷宫密封腔通向传动箱壳体的油池。
通常现代高速牵引电机的润滑系统基于，在起动时大齿轮借助于其齿按浸入式润滑方式从传动箱壳体的油池中取油，并使主动小齿轮润湿。由于随着转速的增加使油分裂产生细的、分布在整个传动箱内的油气混合物，从而也给传动箱壳体内的驱动轴的轴承部位供油。
在这个轴承的非接触轴密封装置处的可靠、无磨损和完全的对外油、气密封对于带有高速运转的大齿轮的驱动装置来说是一个大问题。通常采用迷宫式密封装置，其功能建立在缝隙压力节流的基础之上。在那里冷凝的油雾通过一虹吸系统不断地从密封装置的迷宫腔中分离出去，并通过回路中的回油管道回流到密封的传动箱壳体中，由此应该防止大量的漏油通过迷宫密封装置的外侧的污物排出腔向外流出。为此回流通道具有一坡度并通入油池的上方。
在非常快速运转的传动箱中出现这样的现象油气混合物作为所谓的拖曳流以接近于大齿轮的角速度在传动箱壳体内跟随运动，并由于内部摩擦产生很大热量和膨胀，因此使迷宫密封装置受到很大载荷。这就要求特别顺畅地从密封装置的迷宫腔中回油，以防止油渗出。
此外为了将油雾的摩擦热减小到可以承受的程度，必须力求使传动箱壳体内的油量和油气混合物的粘滞性尽可能小，并在传动箱壳体内创造尽可能无干扰的流动特性。另一方面必须保证，传动箱无论如何不允许干运转，否则会咬死，因此为了可靠地运行不能低于绝对必要的油量，由此造成非常小的油面波动公差，必须对它加以可靠的监控。
因此特别是对于牵引电机，但是也对于可用于其他场合的高速运转传动箱提出了这样的任务，改进油从缝隙密封装置中的排出，以完全避免漏油，造成尽可能可靠的、也就是说灵敏的和位置偏差的油面显示，而对传动箱壳体内的流动特性没有大的干扰。
按照本发明这个任务通过在权利要求1和8中所规定的特征来解决。附带的从属权利要求规定了优良的结构造型。
按本发明利用在运转的传动箱中的贝努利效应在回油管的入口处产生一负压，它有效地支持油从非接触轴密封装置的迷宫腔中流出。按照贝努利原理在快速流动流体中的静压小于在静止的或慢速流动流体中的静压，而且流速差越大，静压越小。也就是说人为地将传动箱壳体的有拖曳流流过的区域变窄，从而使在这个区域内提高拖曳流的速度，在这个部位相对于整个系统静压下降。如果回流通道通入这个区域，那么在运行期间在回油管道内形成抽吸，它明显地有利于在密封系统内冷凝的油流出。因此所述结构在物理上起类似于文杜里喷嘴的作用，尽管它是用于其他的目的。狭窄部位适宜于放在传动箱壳体内出现拖曳流最大速度的区域内，也就是在大齿轮外圆附近。在充分利用回油管道斜坡的情况下特别合适的部位是紧靠油池的上方。如果通过在这个区域内传动箱壳体壁材料的加厚造成狭窄部位，那么它同时还可以优选地用来容纳用于大齿轮轴承的回油管道的孔。材料加厚最好做成这样，使得在两个旋转方向拖曳流的横截面变化尽可以不形成旋涡。此外在紧靠它旁边设置的另一个孔内还可以安装一浮标，它可以通过视孔玻璃看到，以读出液面高度。这种布局的浮标在壳体薄的加厚区内还有利于不管在狭窄部位还是在其他流动灵敏的区域都不干扰油气混合物的流动特性；其次取消了通常情况下常用的、费用高的浮标管道。不管是否例如由于路面倾斜使传动箱壳体处于倾斜状态，如果这个区域在本发明一种优选的改进结构中与允许的油池液面的面重心相重合的话，则可以读出这个区域内的油面高度。尤其是通入这里的回油管为传动箱静止时的浮标提供足够大的油量。
为了利用将油从主动小齿轮的轴承中的排出抽吸效果，其回油管道同样可以通入人为变窄的区域内。
按本发明的传动箱的结构的费用和位置需求小到可以忽略不计，其加工也毫无问题。该装置本身无需保养，也绝不需要外加能量。除了在某些情况下利用浮标，以使油面观察更清晰之外，决不需要机械的运动件。其他有益的结构从从属权利要求中得到。
借助于一实施例对本发明作较详细的说明。在所附图形中表示
图1通过牵引电机传动箱壳体在按图3的大齿轮轴线平面内的A-A剖视，图2按图3的平行于剖面A-A的在油面重心平面内的B-B剖视，图3传动箱壳体的沿轴方向的侧视图。
在图1和2中用1表示牵引电机的大齿轮，它由一未详细画出的小齿轮带动。大齿轮1与一大齿轮体2螺钉连接，大齿轮体热压在机车的一个未详细画出的轴上。用3表示传动箱壳体1大齿轮1和主动小齿轮借助于滚柱轴承4支承在此壳体内。传动箱壳体3下面用一油池5密封，该油池装灌工作油至约大齿轮1的齿轮分度圆处。传动箱壳体3和大齿轮体2之间的密封借助于迷宫密封装置6进行。这种非接触缝隙密封装置允许较高的相对速度，原则上是不磨损的。然而由于在高速旋转运行中形成油雾压力无法完全避免迷宫密封装置6的漏油，因此通过一虹吸系统7滤出泄漏的油，并在通过回油管道8的回路中几乎完全回输到油池5内。只有极少量的、不再在回路内的油和来自外界的积聚污物颗粒一起通过较外部的污物排出腔9排出。
传动箱壳体3具有一流体技术最佳的轮廓，如图1和2中虚线所示。这种轮廓允许无摩擦和无涡流地带动拖曳流，拖曳流由油气混合物组成，因此不再导致油雾的过热。但是在大齿轮1最低的齿轮和齿根区域内传动箱壳体3侧壁的轮廓设计成这样，使它成为最窄区域10。为此壳体壁这样地连续加厚，使得在材料加厚的峰值区域内传动箱壳体3的内壁垂直伸展直至油池5之下，由此在大齿轮齿根的下齿冠区内形成希望的狭窄部位。大齿轮8的回油通过一通向虹吸系统7的横孔8a和一与之相连的垂直孔8b实现，它们加工在壳体壁的材料加厚部位内。垂直孔8b在大齿轮1下部轮齿区域高度通入材料加厚的峰值区内，也就是正好在区域10内，在这个区域内在传动箱运转时不管向哪个方向旋转都建立一相对于封闭的传动箱壳体3内的整个系统而言比较大的负压。此负压引起一抽吸作用，它明显地加强泄漏油从密封装置6的迷宫腔或虹吸系统7中的排出。由于抽吸作用几乎不再有传动箱油漏出，这减轻了环境负担并保证在长时间内传动箱壳体3内有恒定的油量。
特别是后者对于传动箱的使用寿命非常重要，因为在高速运转传动箱中必须以尽可能少的油量运行，以使形成的油气混合物的粘滞性、从而还有其易发热性保持尽可能小，而另一方面不致因为缺油而使传动箱损坏。因此对于高速驱动准确地控制油面而对流动特性没有干扰影响是另一个必要条件。
为此图2和3指出了一个实施例。据此在传动箱壳体3的壁内紧靠材料的厚峰值的前后设有一垂直的浮标孔11，它下面与油池5连通，上面与一水平孔12相交，水平孔向外用一视孔玻璃密封。借助于浮标14观察高度提高到传动箱壳体3和油池5接缝之上，它大致和油面重合，不需要其他附加的零件，这些零件使油面显示成本提高或者在传动箱内腔的流动灵敏区内造成其他干扰影响。
如由图3所见，在本发明的优良的改进结构中油面的面积重心和油面显示的地点重合，由此可完全与传动箱壳体3可能出现的倾斜状态无关地看到油面。
其次由图3可以非常好地看到，小齿轮轴承16的回油管道15也通向大齿轮轴承17之下的流动狭窄区域10之内，由此油也利用贝努利效应从小齿轮轴承16中吸出。
图形标记表1大齿轮 2大齿轮体3传动箱壳体 4滚柱轴承5油池 6轴密封装置7虹吸系统 8a,8b大齿轮轴承的回油通道9污物排出腔 10狭窄区域11浮标孔12孔13视孔玻璃 14浮标15小齿轮轴承回油通道16小齿轮轴承17大齿轮轴承
权利要求
1．用油润滑的、特别是用于装在壳体内的牵引电机的高速运转传动箱，其中从非接触轴密封装置的迷宫腔出来的回油通道通向传动箱壳体的油池，其特征在于回油通道(8,15)通入区域(10)内，在该区域内在连续运行时并和传动箱的旋转方向无关地自动建立一相对的负压。
2．按权利要求1的高速运转传动箱，其特征在于负压区(10)由大齿轮(1)的齿部区域和传动箱(3)相邻的壁之间的轴向狭窄部位构成。
3．按权利要求2的高速运转传动箱，其特征在于狭窄部位由传动箱壳体(3)壁上的材料突起构成。
4．按权利要求3的高速运转传动箱，其特征在于材料突起做成这样，使拖曳流在两个方向没有涡流。
5．按权利要求1的高速运转传动箱，其特征在于轴密封装置(6)的迷宫腔通过一虹吸系统(7)连接在回油通道(8,15)上。
6．按权利要求3的高速运转传动箱，其特征在于大齿轮轴承的回油通道(8)通过材料突起内的孔(8a,8b)实现。
7．按权利要求3的高速运转传动箱，其特征在于小齿轮轴承的回油路径(15)由做在传动箱壳体(3)壁内的回油管道构成。
8．用于按权利要求3的高速运转传动箱的油面指示器，其特征在于在材料突起的峰值附近做一与油池(5)连通的孔(11)，它用于可通过视孔玻璃(13)看到的浮标(14)。
9．按权利要求8的油面指示器，其特征在于孔(11)位于允许油面的面积重心处。
全文摘要
本发明涉及一种用油润滑的高速运转传动箱,其中回油通道(8)从非接触轴密封装置(6)的迷宫腔通向传动箱壳体(3)的油池(5)。按照本发明回油通道(8)通入区域(10)内,在该区域内在连续运转时不管传动箱向哪个方向旋转都自动建立负压。
文档编号F16H57/04GK1308713SQ99808131
公开日2001年8月15日 申请日期1999年6月18日 优先权日1998年7月4日
发明者迪特尔·霍尔曼, 埃尔温·斯库麦维兹 申请人:戴姆勒-克莱斯勒股份公司