CN102466026A - 轴装置 - Google Patents

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Abstract

一种轴装置(12)，特别是用于机动车辆的变速器(10)的轴装置(12)，所述轴装置(12)具有轴(14)和至少一个部件(18；20；22)，所述至少一个部件(18；20；22)布置在所述轴(14)上并且借助于流体(35)被润滑和/或冷却，流体供给装置(32)设计成将流体(35)从外部径向地供给至所述轴装置(12)。这里，所述部件是轴密封环(18)，所述轴密封环(18)靠在所述轴(14)上并且固定于外壳(16)，挡板(36)靠近所述轴密封环(18)轴向地布置，所述挡板(36)与所述轴密封环(18)一起限定出流体隔挡室(42)，并且所述挡板(36)通过环形间隙(38)与所述轴(14)的外周(15)分开，并且所述流体供给装置(32)布置成使得流体(35)被供给到所述流体隔挡室(42)中。

Description

轴装置
技术领域
本发明涉及一种轴装置，特别是用于机动车辆的变速器的轴装置，其具有轴和至少一个部件，该至少一个部件布置在所述轴上并且借助于流体被润滑和/或冷却，流体供给装置设计成将流体从外部径向地供给至轴装置。
背景技术
例如，布置在这种轴装置上的部件可以是径向轴密封环、滚动轴承、滚针轴承或齿轮、或者同步啮合离合器的同步啮合装置。所谓的注射润滑是将流体供给至这种部件的一种已知方法。在此处，流体经由轴中的管道轴向地供给并且经由轴中的相应径向孔供给至相应的部件。该装置用于供给相对较大量的流体。因为通常从内部径向向外地供给流体，所以通常通过出现的任何离心力来引导流体供给。
另一方面，在变速器中，为部件供应流体的已知方法是通过所谓的飞溅式润滑。在此处，通常设置流体槽，诸如齿轮之类的转动构件浸入到流体槽中，并且在这种情况下抛起流体以用于流体供给。
利用该流体供给方法，难以将流体供给到靠近轴的外周的区域中。
径向向外抛起的流体通常被油滴盘等捕获并且接着直接返回到流体槽中或返回至用于注射润滑的泵。
如果将被供应流体的部件是轴密封环，则必须确保靠在轴上的其密封唇不干燥运行。为此，已知的设置形式是例如油脂沉积或所谓的迷宫密封件。
例如，如果部件是空转轮，则通常同样难以借助于飞溅式润滑向其空转轮轴承供应流体。
文献DE 2857678A1公开了一种具有油收集地点的、用于变速器的隐藏轴承的离心式作用润滑***，油从该油收集地点经由倾斜的油偏转板穿过两个油管被引导至隐藏轴承。然而，该润滑***仅在轴转动并且已经在收集储存器中收集了足够的油之后才起作用。
文献US-A-2,014,859公开了一种轴承密封件，该轴承密封件实施为具有轴向管道的迷宫密封件。
文献US-A-5,975,533公开了一种借助于通过迷宫密封件保持的油脂润滑径向轴密封件的装置，该迷宫密封件与US-A-2,014,859公开的构造相似。
最后，文献WO 2008/0317777A1涉及一种用于轴承的密封装置，其中转动轮廓设置在要被支撑的轴上以产生轴向方向上的供给动作。在该装置中，轴也必须转动以获得流体供给动作。
发明内容
据此，本发明的目的是指定一种改进的轴装置，特别地，该轴装置能够确保向相应部件的良好流体供给。
优选地，在甚至轴不转动的情况下也确保了这种流体供给。
根据本发明的第一方面，在前面指定的轴装置的情况下，实现了前述目的，其中，所述部件是轴密封环，该轴密封环靠在轴上并且固定于外壳，挡板轴向地靠近轴密封环布置，该挡板与轴密封环一起限定流体隔挡室并且通过环形间隙与轴的外圆周分开，并且流体供给装置布置成使得流体供给到流体隔挡室中。
这里，甚至在轴是静止的时，对于轴密封环的润滑而言必需的流体也能聚集在流体隔挡室中。使流体能够基本上仅经由环形间隙从流体隔挡室逸出的措施起到了确保流体由此接近轴密封环的密封唇的作用。还能够使得当轴刚从轴静止的状态开始起动轴密封环便立即被供应流体，以防止任何干燥运行。
由此完全实现了上述目的。
对于流体隔挡室而言，通常可行的是在重力方向上其在底部处不完全地密封。然而，泄漏流应当比流体供给装置供给的供油流小。
然而，对于流体隔挡室而言，特别有利的是在重力方向上在其底部处密封。
这确保所述室在所有操作模式中都充满流体。
此外，对于环形间隙而言，有利的是具有小于两毫米、特别是小于一毫米的宽度。
由此确保流体总是充分接近轴密封环的密封唇地存在。
总的来说，对于挡板而言，还有利的是将其轴向地布置在外壳(和/或轴密封环)与滚动轴承之间，使得流过环形间隙的流体被供给至滚动轴承。
该实施方式起到了确保从流体隔挡室流出的流体可以用于供给滚动轴承的作用。
此外，对于挡板而言，有利的是其被固定于外壳。
这提供了固定位置和方法的高度灵活性。
对于挡板而言，特别有利的是其被固定在外壳与滚动轴承之间。
这里，挡板例如可以布置在轴承座的区域中，尤其是布置在滚动轴承的轴承外圈与用于轴向固定轴承外圈的外壳凸缘之间。
挡板由此可以径向且轴向地固定。
根据又一个优选实施方式，挡板固定在滚动轴承的外圈的内周区域中。
这排除了对用于固定于外壳的特殊措施的需要。此外，许多滚动轴承已经具有位于外圈的内周区域中的凹部以用于夹紧密封环。挡板因此优选被***到外圈的内周区域中的用于该目的的凹槽中。在该实施方式中，具有密封环凹部的标准滚动轴承可以用作滚动轴承。
此外，对于所述部件而言，有利的是其为滚动轴承，该滚动轴承包括外圈和布置在轴上的内圈，其中外圈连接于流体输送套筒，该流体输送套筒包括远离滚动轴承径向地延伸的流体输送部。
与权利要求1的前序部分结合的该实施方式本身被认为是发明创新，并且形成本发明的第二方面。
这里，从滚动轴承出现的流体可以借助于流体输送套筒径向地保持，使得流体在从滚动轴承流出时不被离心力等直接径向向外排出。
因此，在该实施方式中，可以设置成向靠近滚动轴承布置的另一个部件供应流体。
流体输送套筒优选地布置在滚动轴承的远离轴密封环的轴向侧。
在该实施方式中，如果挡板根据第一方面布置在轴密封环与滚动轴承之间，则是另外优选的。
根据优选的实施方式，流体输送套筒固定在外圈的外周区域中。
这里，流体输送套筒可以例如牢固地夹紧在外圈与外壳部之间。
然而，可替代地，如果流体输送套筒固定在外圈的内周区域中，则是特别优选的。
这排除了改变外圈的外周的需要。此外，许多滚动轴承已经具有位于外圈的内周区域中的凹部以用于夹紧密封环。流体输送套筒优选被***到外圈的内周区域中的用于该目的的凹槽中。
利用该措施，标准滚动轴承因此可以用作滚动轴承。
在本发明的第二方面中，此外，对于具有轴向凹部(流体输送部伸到该凹部中)的另一个部件而言，有利的是其被轴向靠近滚动轴承地支撑。
从滚动轴承出现的流体由此可以借助于流体输送套筒沿轴向方向一直输送到所述另一个部件。
此外，对于所述部件、特别是对于所述另一个部件而言，有利的是在轴向凹部的区域中具有至少一个流体输送凹槽，所述凹槽形成和定向成随着所述部件转动，凹槽沿径向、尤其是径向向内地输送来自轴向凹部的流体。
与权利要求1的前序部分结合的该实施方式本身被认为是发明创新。
这里，随着所述部件转动，进入轴向凹部的流体能够径向地输送，尤其是径向向内地输送，即：与离心力相反。
这还使得能够向进一步径向向内地定位的部分供应流体。
这里，对于流体输送凹槽而言，特别有利的是其形成为基本径向定向的凹槽，该凹槽的输送轴线相对于源自轴的中心的径向方向倾斜。
在该实施方式中，流体输送凹槽因此能够在转动方向上径向向内地——即与离心力相反——输送流体。
总的来说，这里，如果所述另一个部件是空转轮，则是进一步优选的，该空转轮借助于空转轮轴承以可转动的方式支撑在轴上，使得通过流体输送凹槽输送的流体被供给至空转轮轴承。接着，流体因此可以经由流体输送套筒和流体输送凹槽从滚动轴承被供给到空转轮轴承或滚针轴承中。在从另一个轴向端出现时，流体可以随后被供给至分配给空转轮的离合器，例如尤其是同步啮合离合器，以便例如向存在于其中的摩擦环(锥形环)供应流体。
本发明还涉及具有这种轴装置的车辆变速器。
因此，总的来说，本发明使得能够从外部径向地供给流体，这使得能够将流体接连地供应至轴向并排布置的多个部件。
这里，不管轴是否转动，流体供应基本上是不变的。然而，为了流体供应，布置在轴上的空转轮可能必须转动，以使流体可以从收集装置被供给至流体隔挡室。
因此，总的来说，本发明能够为轴密封环、轴承、空转轮、同步啮合环以及变速拨叉爪提供全面流体供应概念。诸如泵、涡轮叶片等之类的单独驱动的输送装置在此处不是必需的。因此可以使用较少的部件来实施本发明。
轴装置可以使用在常规车辆变速器中。在该情况下，轴可以设计为实心轴。如果轴装置的轴设计为中空轴，则位于其中的腔可以设计为“干燥空间”。
因此，本发明的轴装置特别适于使用在必须干燥运行的另一个轴引导穿过中空轴的场合。例如，当引导穿过中空轴的干燥运行轴将交流发电机连接于内燃发动机时，例如所谓的增程器就是这样的情况。
在该情况下，两级或更多级变速器可以布置在中空轴上。
毋庸置疑，在不背离本发明的范围的情况下，前述特征和还将在下面说明的这些特征可以不仅使用在详细说明的特定组合中，还可以使用在其它的组合中或单独地使用。
附图说明
本发明的示例性实施方式表示在附图中并且更详细地说明在以下的描述中。在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施方式的轴装置的示意纵向截面图；
图1a示出了根据图1中示出的实施方式的变型的轴装置的一部分的示意纵向截面图；
图2示出了根据本发明的轴装置的空转轮的轴向方向上的示意平面图；
图3示出了根据本发明的轴装置的替代性实施方式的示意图；
图4示出了图3中的轴装置的示意轴向平面图；以及
图5示出了根据本发明的轴装置的替代性实施方式的轴轴承的纵向截面图。
具体实施方式
在图1中，变速器通常用10表示。变速器包括轴装置12。轴装置包括具有通常闭合的外周的轴14。轴14可以设计为实心轴或中空轴，就中空轴而言，可以将内部空间设计为干燥空间。
变速器10还包括外壳16，轴14支撑在外壳16上。
径向轴密封环18设置用于使轴14的出口区域与外壳密封。轴装置12还包括轴轴承，该轴轴承是轴向地靠近轴密封环18布置的滚动轴承20的形式。轴装置12还包括靠近滚动轴承20布置的空转轮22。
滚动轴承20包括牢固地连接于轴14的内圈24和固定于外壳16的外圈26。多个滚动元件28(例如滚珠)布置在内圈24与外圈26之间。
空转轮22借助于呈滚针轴承30的形式的空转轮轴承以可转动的方式支撑在轴14上。
借助于流体供给装置32向轴装置12供应流体。这里，从外部径向向内地供应流体。为此，例如，可以在外壳16上形成排出网34，已经被抛起的流体35在重力作用下从排出网34排出到轴上。
挡板36布置在轴密封环18与滚动轴承20之间。挡板36固定于外壳16。挡板36具有圆孔，轴14引导穿过该圆孔。环形间隙38设置在挡板36中的孔的内周与轴14的外周15之间。环形间隙具有间隙宽度40，间隙宽度40优选非常小，特别地具有小于两毫米的宽度，并且优选地具有小于一毫米的宽度。
挡板36相对于外壳16密封，使得在轴密封环18与挡板36之间建立起流体隔挡室42。流体供给装置32布置成使得供应的流体35进入流体隔挡室42中，流体35收集在流体隔挡室42中，至少达到挡板36中的凹部的水平。
环形间隙38的间隙宽度40非常小这一事实确保了即使轴14不转动或以非常高的速度转动时，轴密封环18的靠在轴14的外周15上的密封唇总是被流体充分地润湿。因此，当轴14开始转动时，由此可以防止干燥运行；另外，可以防止较高速度下的干燥运行。
经由环形间隙38从流体隔挡室42在轴向方向上出现的流体进入挡板36与滚动轴承20之间的空间。因此，流体被引导到内圈24与外圈26之间的区域中，并且因此还用于滚动轴承20的流体供应。
替代性的流体供给装置32’以44示意性地表示。该装置可以包括流体偏转板44，流体偏转板44轴向地布置在滚动轴承20与空转轮22之间的区域中，但是径向地位于滚动轴承20的外部。流体偏转板44用于捕获尤其是从空转轮22的与互相啮合的齿轮的齿啮合区域出现的流体。接着，被流体偏转板44捕获的流体可以被引导穿过示意性地表示的流体管道46，到达流体35从该处进入流体隔挡室42的区域。
进入滚动轴承20的来自轴密封环与挡板36之间的区域的流体在轴向相对侧从滚动轴承20出现。在该侧，流体输送套筒50装配于滚动轴承20。在该实施方式中，流体输送套筒50固定在外圈26的外径区域中并且包括远离滚动轴承20轴向延伸的流体输送部52。流体输送部52防止从滚动轴承20出现的流体被径向向外地抛出。
轴向凹部54形成在相邻的空转轮22中。流体输送部52延伸到该轴向凹部中，以使流体进入轴向凹部54中。因此，流体输送部52桥接滚动轴承20与轴向凹部54之间的轴向距离。
多个流体输送凹槽56形成在轴向凹部54的轴向基部处。这些凹槽形成并且定向成使得随着空转轮22转动，它们径向向内地输送进入轴向凹部54中的流体。
因此，流体进入空转轮轴承30的区域并且在轴向方向上进入其中。流体在径向相对侧从空转轮轴承30出现。
在流体出口侧，离合器组件的引导套筒57(如在图1中示意性地表示的)可以横向地靠近空转轮22布置。例如，离合器组件可以是同步啮合离合器组件的形式。因此，从空转轮轴承30出现的流体然后在空转轮22与引导套筒57之间的区域中径向向外地排出，由此其可以用于润滑离合器装置，尤其是其同步啮合单元或与其连接的变速套筒和变速拨叉等。
图1a示出了图1中示出的实施方式的变型，挡板36固定在外壳16与滚动轴承20的外圈26之间。更确切地说，挡板36定位在滚动轴承20与旨在轴向地固定轴承外圈26(并因此固定轴承)的外壳凸缘之间的外壳轴承座中。挡板36由此经由轴承座径向地固定并且轴向地固定在滚动轴承20与外壳凸缘之间。这里，可以例如借助于来自轴向被预加载的轴轴承的轴向力实现流体隔挡室42(未在图1a中示出)的充分密封。
图2示出了空转轮22的示例性实施方式的示意平面图。可以看到，两个沿直径方向相对的流体输送凹槽56形成在凹部54中。这些凹槽具有输送轴线58，输送轴线58相对于源自轴14的中心的径向方向60成一定角度。例如，输送轴线58与径向方向60之间的角度可以在3°到80°之间的范围内。
随着空转轮22转动(在转动的优选方向上)，流体输送凹槽56的该倾斜位置在轴向凹部54的区域中提供径向向内的径向输送方向。
图3和4示出了轴装置的替代性实施方式。关于其构造和操作模式，该轴装置基本对应于图1中的轴装置。因此，相同的元件设有相同的附图标记。以下主要描述其不同之处。
在图3和4的实施方式中，轴密封环18布置在连接于轴14的部件14a上，以使轴密封环18的密封唇径向地位于挡板36中的凹部的内周的外部。由于进一步径向向外地定位的部件14a的外周64(与挡板36中的凹部的内周62相比)，因此在该实施方式中能够确保轴密封环18的密封唇的永久润湿。
图5示出了滚动轴承20的替代性实施方式，其中，流体输送套筒50未装配在外圈26的外周区域中，而是装配在外圈26的内周区域中。更确切地说，流体输送套筒50能够***到外圈26的密封环凹部66中。
图5还示出了用于固定以上描述的挡板36的替代的可能性。如图5所示，挡板还可以设计成使得其被固定在外圈26的内周区域中。特别地，可以将挡板36***到外圈26的密封环凹部60中。

Claims (15)

1.一种轴装置(12)，特别是用于机动车辆的变速器(10)的轴装置(12)，所述轴装置(12)具有轴(14)和至少一个部件(18；20；22)，所述至少一个部件(18；20；22)布置在所述轴(14)上并且借助于流体(35)被润滑和/或冷却，流体供给装置(32)设计成将流体(35)从外部径向地供给至所述轴装置(12)，
其特征在于，
所述部件是轴密封环(18)，所述轴密封环(18)靠在所述轴(14)上并且固定于外壳(16)，挡板(36)靠近所述轴密封环(18)轴向地布置，所述挡板(36)与所述轴密封环(18)一起限定出流体隔挡室(42)，并且所述挡板(36)通过环形间隙(38)与所述轴(14)的外周(15)分开，并且所述流体供给装置(32)布置成使得流体(35)被供给到所述流体隔挡室(42)中。
2.根据权利要求1所述的轴装置，其特征在于，所述流体隔挡室(42)在重力方向上在底部被密封。
3.根据权利要求2所述的轴装置，其特征在于，所述环形间隙(38)具有小于2mm、特别是小于1mm的宽度(40)。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的轴装置，其特征在于，所述挡板(36)在轴向上布置在所述外壳(16)与滚动轴承(20)之间，使得流过所述环形间隙(38)的流体(35)被供给至所述滚动轴承(20)。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的轴装置，其特征在于，所述挡板(36)固定于所述外壳(16)。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的轴装置，其特征在于，所述挡板(36)固定在所述外壳(16)与滚动轴承(20)之间。
7.根据权利要求1至5中的一项所述的轴装置，其特征在于，所述挡板(36)固定在滚动轴承(20)的外圈(26)的内周区域(66)中。
8.根据权利要求1至7中的一项或根据权利要求1的前序部分所述的轴装置，其特征在于，所述部件是滚动轴承(20)，所述滚动轴承(20)包括外圈(26)和布置在所述轴(14)上的内圈(24)，所述外圈(26)连接于流体输送套筒(50)，所述流体输送套筒(50)包括远离所述滚动轴承(20)径向地延伸的流体输送部(52)。
9.根据权利要求8所述的轴装置，其特征在于，所述流体输送套筒(50)固定在所述外圈(26)的外周区域中。
10.根据权利要求8所述的轴装置，其特征在于，所述流体输送套筒(50)固定在所述外圈(26)的内周区域(66)中。
11.根据权利要求8至10中的一项所述的轴装置，其特征在于，具有轴向凹部(54)的另一个部件(22)轴向靠近所述滚动轴承(20)地被支撑，所述流体输送部(52)伸到所述轴向凹部(54)中。
12.根据权利要求11或根据权利要求1的前序部分所述的轴装置，其特征在于，所述部件(22)具有位于所述轴向凹部(54)的区域中的至少一个流体输送凹槽(56)，所述凹槽形成和定向成使得随着所述部件(22)转动，所述凹槽径向地、特别是径向向内地输送来自所述轴向凹部(54)的流体(35)。
13.根据权利要求12所述的轴装置，其特征在于，所述流体输送凹槽(56)形成为基本径向定向的凹槽，所述凹槽的输送轴线(58)相对于源自所述轴的中心的径向方向(60)倾斜。
14.根据权利要求12或13所述的轴装置，其特征在于，所述部件是空转轮(22)，所述空转轮(22)借助于空转轮轴承(30)以可转动的方式支撑在所述轴(14)上，使得借助于所述流体输送凹槽(56)输送的流体(35)被供给至所述空转轮轴承(30)。
15.一种车辆变速器(10)，其具有根据权利要求1至14中的一项所述的轴装置(12)。
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