專利名稱：齒輪組件和齒輪油成分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)總體涉及包括齒輪組件和齒輪油的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
齒輪油通常用于汽車、卡車和其他機(jī)器中的變速器、分動(dòng)箱和差速器。齒輪油通常具有較高的粘度以便更好地保護(hù)齒輪免受磨損、腐蝕和熱損傷。由于沒(méi)有油泵，可通過(guò)浸在油槽中的最低齒輪的一部分汲取齒輪油并且通過(guò)齒輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作傳送齒輪油至輪系的其余部分。另一方面，高粘度的齒輪油產(chǎn)生導(dǎo)致車輛運(yùn)轉(zhuǎn)低效的粘性阻力和攪動(dòng)損失。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)實(shí)施方式可包括包含烴類油基和冷卻劑的齒輪油混合物，所述冷卻劑在齒輪油的高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間的溫度下具有吸熱(液態(tài)到汽態(tài))相位轉(zhuǎn)變。在另一個(gè)實(shí)施方式中，齒輪油混合物可包括性能添加劑組分，所述性能添加劑組分可包括抗磨損化合物、抗氧化劑、粘度調(diào)節(jié)劑、去泡劑和其他類似的性能改善添加劑。齒輪油混合物的粘度總體低于油基的粘度。另一個(gè)實(shí)施方式可包括齒輪組件，所述齒輪組件包括位于齒輪箱內(nèi)的至少一對(duì)嚙合齒輪，所述齒輪箱具有油槽部分和壁部分。齒輪油混合物至少設(shè)置在油槽部分中。至少一個(gè)齒輪至少部分浸入齒輪油混合物中。齒輪油混合物包含冷卻劑，所述冷卻劑在齒輪組件的低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間具有吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變。另一個(gè)實(shí)施方式包括一種方法，所述方法包括提供包括至少一對(duì)嚙合齒輪以及具有油槽部分和壁部分的齒輪箱的齒輪組件；將包含冷卻劑的齒輪油設(shè)置在油槽部分內(nèi)， 所述冷卻劑在齒輪組件的高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間具有吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變；以及將齒輪的至少一部分浸入齒輪油中。方案1. 一種齒輪油混合物，所述齒輪油混合物包含烴類油基和冷卻劑，所述冷卻劑在所述齒輪油的高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間的溫度下具有吸熱相位轉(zhuǎn)變，其中所述混合物的粘度低于所述油基的粘度。方案2.如方案1所述的齒輪油混合物，其中所述低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度在大約一 40°C與大約一 10°C之間，而所述高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度在大約100°C與大約200°C之間。方案3.如方案1所述的齒輪油混合物，其中所述冷卻劑具有一 40°C或更低的熔點(diǎn)、大約190°C或更低的吸熱沸點(diǎn)以及在沸點(diǎn)下至少0. 25kJ/g的汽化熱量。方案4.如方案1所述的齒輪油混合物，其中所述冷卻劑以大約0. 1%至大約20% 的重量存在于所述混合物中。方案5.如方案1所述的齒輪油混合物，還包括至少一種抗磨損和/或極限壓力添加劑。方案6.如方案1所述的齒輪油混合物，其中所述冷卻劑包括具有極性基團(tuán)和親脂性基團(tuán)的分子。
方案7.如方案6所述的齒輪油混合物，其中所述冷卻劑包括有機(jī)醇。方案8.如方案7所述的齒輪油混合物，其中所述有機(jī)醇包括下列各項(xiàng)中的至少一種甲氧基三甘醇、二乙醇單丁醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、1，2 —丁二醇、壬醇、 二丙二醇正丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇單丙醚、丙二醇甲醚、丙二醇正丁醚、丙二醇丙醚、異丁醇、1 一丁醇、2 —氯乙醇、1 一己醇、1，2 一丙二醇、丙二醇苯基醚、乙二醇單丙醚、二乙二醇甲醚、4 一甲基一 2 —戊醇、1 一甲基環(huán)乙醇、2 —甲基一 1 一戊醇、或正戊醇。方案9.如方案7所述的齒輪油混合物，其中所述有機(jī)醇包括丙二醇甲醚或二乙二醇甲醚中的至少一種。方案10.如方案7所述的齒輪油混合物，其中所述有機(jī)醇具有至少0. 3kJ/g的汽化熱量和大約80°C至大約150°C之間的沸點(diǎn)。方案11. 一種齒輪組件，該齒輪組件包括至少一對(duì)位于齒輪箱內(nèi)的嚙合齒輪， 所述齒輪箱具有油槽部分和壁部分；以及設(shè)置在所述油槽部分中的齒輪油混合物；所述齒輪中的至少一個(gè)至少部分浸入所述混合物中，而所述混合物包含冷卻劑，所述冷卻劑在所述齒輪組件的低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間具有吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變。方案12.如方案11所述的齒輪組件，其中所述嚙合齒輪中的至少一個(gè)是準(zhǔn)雙曲面或螺旋齒輪類型。方案13.如方案11所述的齒輪組件，還包括熱交換器和/或一組翼片，所述翼片設(shè)置在所述壁部分中并且構(gòu)造成將所述冷卻劑的蒸汽凝結(jié)成液體并使所述液體返回油槽部分。方案14.如方案11所述的齒輪組件，其中所述吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)诖蠹s80°C 至大約200°C之間的溫度下發(fā)生。方案15.如方案11所述的齒輪組件，其中所述壁部分的至少一部分由導(dǎo)熱金屬制成，所述導(dǎo)熱金屬構(gòu)造成凝結(jié)所述冷卻劑的蒸汽、將熱量從所述齒輪組件傳走、并且使凝結(jié)的液態(tài)冷卻劑返回所述油槽部分。方案16.如方案11所述的齒輪組件，還包括壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器構(gòu)造成調(diào)節(jié)所述齒輪箱內(nèi)的壓力。方案17.如方案11所述的齒輪組件，該齒輪組件為汽車差速齒輪箱、后軸齒輪箱或變速器齒輪箱。方案18. —種方法，包括提供包含至少一對(duì)嚙合齒輪和齒輪箱的齒輪組件，所述齒輪箱具有油槽部分和壁部分并且?guī)в许敳靠臻g；將包含冷卻劑的齒輪油設(shè)置在所述油槽部分中，所述冷卻劑在所述齒輪組件的高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間具有吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變；以及將所述齒輪中的至少一個(gè)浸入所述齒輪油中。方案19.如方案18所述的方法，還包括運(yùn)轉(zhuǎn)所述齒輪組件以允許所述齒輪和/ 或油槽部分的至少一部分達(dá)到接近所述吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的溫度，從而使所述冷卻劑汽化進(jìn)入所述齒輪箱的頂部空間；使冷卻劑蒸汽在頂部空間中凝結(jié)；使凝結(jié)的冷卻劑液體返回油槽部分；以及通過(guò)所述齒輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作將所述凝結(jié)的冷卻劑液體與所述油槽部分中的所述齒輪油混合物混合。方案20.如方案18所述的方法，其中所述壁部分由導(dǎo)熱金屬制成，所述導(dǎo)熱金屬構(gòu)造成凝結(jié)所述冷卻劑的蒸汽、將熱量從齒輪組件傳走、并且使凝結(jié)的冷卻劑液體返回所CN 102533397 A
述油槽部分。方案21.如方案18所述的方法，其中所述冷卻劑是具有至少0. 3kJ/g的汽化熱量的有機(jī)醇。方案22.如方案18所述的方法，其中所述齒輪組件為汽車差速齒輪箱、后軸齒輪箱或變速器，并且所述嚙合齒輪中的至少一個(gè)是準(zhǔn)雙曲面或螺旋齒輪類型。通過(guò)下面提供的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他示例性實(shí)施方式將變得清楚。應(yīng)該理解的是，所提供的詳細(xì)描述和具體示例，雖然公開(kāi)了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，但其僅用于說(shuō)明目的，而非用以限制本發(fā)明的范圍。


通過(guò)詳細(xì)描述和附圖將會(huì)更充分地理解本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，附圖中 圖1是包括小齒輪和齒圈的示例性齒輪組件的示意圖2是包括熱交換器和翼片部分的示例性齒輪組件的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)實(shí)施方式的描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，決非用于限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。一個(gè)實(shí)施方式可包括包含至少一對(duì)嚙合齒輪的齒輪組件，所述嚙合齒輪被封閉在包含油槽部分和壁部分的齒輪箱中。齒輪油混合物可至少設(shè)置于油槽部分中。組件的一個(gè)或多個(gè)齒輪至少部分浸入齒輪油。齒輪油混合物包含冷卻劑，所述冷卻劑在齒輪組件的低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間具有吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變。在汽車的后軸部分中，推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)軸連接至與封閉在齒輪箱中的其他齒輪嚙合的齒輪。所述齒輪直接連接或聯(lián)接至后輪的車軸。通過(guò)這種示例性齒輪組件，推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)軸能夠傳送必需的扭矩來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的后輪。包含冷卻劑的齒輪油混合物設(shè)置在齒輪箱內(nèi)以便為齒輪提供潤(rùn)滑和保護(hù)。齒輪組件還構(gòu)造成如下所述的構(gòu)造以便允許進(jìn)行有效的熱管理從而獲得改進(jìn)的能量效率、較輕的重量和對(duì)齒輪較少的磨損或損壞。齒輪組件內(nèi)的齒輪和小齒輪可為準(zhǔn)雙曲面、螺旋或其他螺旋傘齒輪類型。準(zhǔn)雙曲面齒輪可為下述類型的螺旋傘齒輪，所述螺旋傘齒輪的軸線不與嚙合齒輪的軸線交會(huì)。準(zhǔn)雙曲面齒輪的形狀通?？梢允腔剞D(zhuǎn)雙曲面。準(zhǔn)雙曲面齒輪可將小齒輪相對(duì)于冠齒輪(齒圈) 的軸線偏置地放置，所述冠齒輪(齒圈)允許小齒輪具有更大的直徑和更多的接觸面積。小齒輪可偏置到冠齒輪的底部。這提供了更長(zhǎng)的齒接觸，并且允許驅(qū)動(dòng)小齒輪的推動(dòng)器軸設(shè)置得更低。準(zhǔn)雙曲面齒輪不僅牢固，而且運(yùn)轉(zhuǎn)更安靜且可用于更高的減速比。具有錐形或其他設(shè)計(jì)的螺旋傘齒輪也可用于齒輪組件。具有螺旋齒設(shè)計(jì)的螺旋傘齒輪可比具有直齒的常規(guī)直齒圓柱齒輪或正齒輪產(chǎn)生更小的振動(dòng)和噪音。在螺旋齒輪中，齒的前緣不與旋轉(zhuǎn)軸線平行，而是成一定角度。因?yàn)辇X輪是曲線形，所以這種角度使齒形成為螺旋的一部分。有角的齒結(jié)合得更平緩。這使螺旋齒輪運(yùn)行得更平順和安靜。螺旋和準(zhǔn)雙曲面齒輪組件可用于高速和大功率變速器、車輛后軸差速器、手動(dòng)變速器或需要減小噪音的機(jī)器。然而，螺旋和準(zhǔn)雙曲面齒輪中的嚙合齒之間具有更大程度的滑動(dòng)摩擦和極限壓力，因此這些齒輪需要高水平的保護(hù)。下面描述的齒輪油混合物和齒輪箱的結(jié)構(gòu)為齒輪組件提供了改進(jìn)的熱保護(hù)和機(jī)械保護(hù)。齒輪油是一種混合物，所述混合物可包含烴類油基、性能添加劑組分和冷卻劑，所述冷卻劑在齒輪油的高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間的溫度下具有吸熱相位轉(zhuǎn)變。油混合物和冷卻劑的粘度低于油基和性能添加劑的組合或無(wú)冷卻劑的類似常規(guī)齒輪油的粘度?；旌衔锏挠突ǔＪ歉哒扯鹊摹Ｊ蜔N類油基或合成油基可用于油混合物。石油油基可包括從原油中提取的礦物油基原料。石油油基可包含具有相對(duì)較高的沸點(diǎn)的脂肪族和/或芳香烴分子。油基的沸點(diǎn)通?？筛哂诖蠹s150° — 200°C的溫度。合成油基可用于需要更好地避免剪切損壞的情況。 合成油基可從第三族礦物基油、第四族或第五族非礦物基油中提取。另外，合成油基還可包括類似合成脂的潤(rùn)滑劑種類以及類似GTL (汽液轉(zhuǎn)變甲烷)(第三族)和聚α烯烴(第四族) 的其他種類。烴類齒輪油基在低溫下可具有從幾千至幾十萬(wàn)厘泊(cP)的粘度。在一些情況下，已知的是小齒輪會(huì)在高于150000cP的齒輪油粘度下發(fā)生故障。各種粘度級(jí)別在從一 12°C至一 55°C的溫度范圍內(nèi)都達(dá)到了 150000cP的粘度值。齒輪油混合物中的冷卻劑可包括在齒輪油或齒輪組件的低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間的溫度下具有吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變的任何化合物。冷卻劑通常具有比油基低的粘度。冷卻劑的粘度可低于25°C時(shí)使用Brookfield粘度計(jì)測(cè)量的大約100厘泊(cP)的粘度。在25°C時(shí)冷卻劑的典型粘度可在從大約IcP至大約30cP的范圍內(nèi)。所述冷卻劑可具有低于大約一 40°C的熔化溫度或者在一 40°C與200°C之間或一 40°C與150°C之間可在油基中完全溶解。冷卻劑在它的吸熱轉(zhuǎn)變溫度下通常具有至少0. 25千焦每克(kj/g)的汽化熱量(ΔΗ)。具有大于大約0. 3或0. 4kJ/g的Δ H值的冷卻劑可在保護(hù)齒輪組件以免過(guò)熱和極限壓力方面具有更高的效率。冷卻劑可包括任何具有強(qiáng)分子間偶極交互作用力和/或氫鍵交互作用力的極性分子。另外，親脂性基團(tuán)，例如脂肪族或芳香族的烴類基團(tuán)，可被包括在冷卻劑分子中以提供烴類油基中的溶解性或與烴類油基的混溶性。冷卻劑可包含具有強(qiáng)極性基團(tuán)和親脂性基團(tuán)的分子。極性基團(tuán)可包括，但是不限于，羥基、硫醇、羰基、羧基、磺酸鹽、氨基、酰胺和/或酰亞胺基團(tuán)。例如，具有至少一個(gè)羥基基團(tuán)的有機(jī)醇化合物或有機(jī)化合物可用作冷卻劑。有機(jī)醇的分子結(jié)構(gòu)中還可包括至少一個(gè)乙醚基團(tuán)。適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)醇化合物的示例可包括，但不限于，甲氧基三甘醇、二乙醇單丁醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、1，2 一丁二醇、壬醇、二丙二醇正丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇單丙醚、丙二醇甲醚、丙二醇正丁醚、丙二醇丙醚、異丁醇、1 一丁醇、2 —氯乙醇、1 一己醇、1，2 —丙二醇、丙二醇苯基醚、乙二醇單丙醚、二乙二醇甲醚、4 一甲基一 2 —戊醇、1 一甲基環(huán)乙醇、2 —甲基一 1 一戊醇和/或正戊醇。下面的表格列出了一些有機(jī)醇以及它們的熔化溫度、沸騰溫度和在吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變溫度下的汽化熱量。
權(quán)利要求
1.一種齒輪油混合物，所述齒輪油混合物包含烴類油基和冷卻劑，所述冷卻劑在所述齒輪油的高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間的溫度下具有吸熱相位轉(zhuǎn)變，其中所述混合物的粘度低于所述油基的粘度。
2.如權(quán)利要求1所述的齒輪油混合物，其中所述低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度在大約一40°C與大約一 10°C之間，而所述高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度在大約100°C與大約200°C之間。
3.如權(quán)利要求1所述的齒輪油混合物，其中所述冷卻劑具有一40°C或更低的熔點(diǎn)、大約190°C或更低的吸熱沸點(diǎn)以及在沸點(diǎn)下至少0. 25kJ/g的汽化熱量。
4.如權(quán)利要求1所述的齒輪油混合物，其中所述冷卻劑以大約0.1%至大約20%的重量存在于所述混合物中。
5.如權(quán)利要求1所述的齒輪油混合物，還包括至少一種抗磨損和/或極限壓力添加劑。
6.如權(quán)利要求1所述的齒輪油混合物，其中所述冷卻劑包括具有極性基團(tuán)和親脂性基團(tuán)的分子。
7.如權(quán)利要求6所述的齒輪油混合物，其中所述冷卻劑包括有機(jī)醇。
8.如權(quán)利要求7所述的齒輪油混合物，其中所述有機(jī)醇包括下列各項(xiàng)中的至少一種 甲氧基三甘醇、二乙醇單丁醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、1，2 —丁二醇、壬醇、二丙二醇正丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇單丙醚、丙二醇甲醚、丙二醇正丁醚、丙二醇丙醚、異丁醇、1 一丁醇、2—氯乙醇、1 一己醇、1，2 —丙二醇、丙二醇苯基醚、乙二醇單丙醚、二乙二醇甲醚、4 一甲基一 2 —戊醇、1 一甲基環(huán)乙醇、2 —甲基一 1 一戊醇、或正戊醇。
9.一種齒輪組件，該齒輪組件包括至少一對(duì)位于齒輪箱內(nèi)的嚙合齒輪，所述齒輪箱具有油槽部分和壁部分；以及設(shè)置在所述油槽部分中的齒輪油混合物；所述齒輪中的至少一個(gè)至少部分浸入所述混合物中，而所述混合物包含冷卻劑，所述冷卻劑在所述齒輪組件的低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間具有吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變。
10.一種方法，包括提供包含至少一對(duì)嚙合齒輪和齒輪箱的齒輪組件，所述齒輪箱具有油槽部分和壁部分并且?guī)в许敳靠臻g；將包含冷卻劑的齒輪油設(shè)置在所述油槽部分中， 所述冷卻劑在所述齒輪組件的高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間具有吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變；以及將所述齒輪中的至少一個(gè)浸入所述齒輪油中。
全文摘要
本發(fā)明涉及齒輪組件和齒輪油成分。具體而言，一個(gè)實(shí)施方式可包括齒輪組件，該齒輪組件包括至少一對(duì)位于齒輪箱內(nèi)的嚙合齒輪，所述齒輪箱具有油槽部分和壁部分。齒輪油混合物可至少設(shè)置在油槽部分中。至少一個(gè)齒輪部分或全部浸入所述油混合物中。所述油混合物包含烴類油基和冷卻劑，所述冷卻劑在齒輪組件的低與高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度之間的溫度下具有吸熱液態(tài)/汽態(tài)轉(zhuǎn)變。
文檔編號(hào)F16H57/04GK102533397SQ201110364948
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者A.M.曼斯, G.莫爾杜霍維奇, J.L.林登 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司