用於牽引馬達齒輪箱的小齒輪密封件的製作方法

2023-06-08 01:33:01 2

用於牽引馬達齒輪箱的小齒輪密封件的製作方法
【專利摘要】提供一種與牽引馬達一起使用的齒輪箱密封件。該密封件可具有弧形主體，弧形主體具有形成沿其長度延伸的中心定位的通道的外部環形層以及沿相反的軸向邊緣粘結到外部環形層以便閉合中心定位的通道的內部環形層。主體還可具有中間層，其位於中心定位的通道內並由不同於內部和外部層材料的材料製成。
【專利說明】用於牽引馬達齒輪箱的小齒輪密封件

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種密封件，更具體而言，涉及一種用於牽引馬達齒輪箱的小齒輪密封件。

【背景技術】
[0002]機車包括多個不同的牽引馬達，這些馬達驅動單獨的輪組來推進機車。每個牽引馬達都從通過機車的一個或多個發動機提供動力的發電機獲得電力。牽引馬達將電力轉換為機械轉動，並將該轉動經由軸和減速齒輪組傳遞至相應的輪組。
[0003]減速齒輪容納在齒輪箱中，軸經過位於齒輪箱第一側壁中的開口。小齒輪連接到與馬達相對的軸的一端並與齒輪箱內的大齒輪接合。大齒輪連接到相應的輪軸，該輪軸延伸經過位於齒輪箱相對的第二側壁上的開口。密封件位於第一和第二側壁處的馬達軸和輪軸周圍以幫助將潤滑流體保留在齒輪箱內。馬達軸周圍的密封件眾所周知為小齒輪密封件。
[0004]歷史上，小齒輪密封件已由粘合劑製造。特別是，將粘合劑施加到齒輪箱和牽引馬達的表面並且允許其凝固(set)，以便圍繞馬達軸形成流體密封。然而，這種類型的密封往往由於機加過程中留在表面上的殘餘油或者碎屑而不能與齒輪箱和/或牽引馬達正確地粘合。為了設法改進粘合劑的粘合，已經採用嚴格的清洗規範。粘合劑密封仍舊被證明在一定條件下會失效，從而允許潤滑劑從齒輪箱洩漏，並且嚴格的清洗規範增加了密封件製造成本。
[0005]備選的小齒輪密封件記載在美國專利US5，123，297中，該專利在1992年6月23日授予Renk等人(「』 297專利」)。具體地說，』 297專利公開了一種由可變形的彈性體材料模製而成的潤滑劑保留裝置。該裝置具有底座、帶有可壓縮唇的邊緣、連接邊緣和底座的立柱和從底座伸出的可變形腿。邊緣被配置為接收牽引馬達軸環，唇徑向向內伸到軸環槽內。底座的腿被配置為在相反方向上(即徑向向外)延伸到相關齒輪箱的保持通道(holdingchannel)內。當安裝時,唇和腿在槽和通道內形成輕微的幹涉配合，由此形成抑制潤滑劑從齒輪箱洩漏的密封。
[0006]雖然』 297專利中公開的潤滑劑保留裝置已經相對於如上論述的傳統粘合劑改進了密封，但仍舊是有問題的。特別是，由於需要唇和腿在相應槽和通道內的精確放置，該裝置易於在組裝期間不當組裝和/或損壞。另外，由於該裝置依賴單一手段的密封(即幹涉配合)，該裝置具有較低的實用性(例如，只適用於低壓應用和/或高粘性應用)。
[0007]本發明的小齒輪密封旨在解決在前提出的一個或多個問題和/或本領域中的其他問題。


【發明內容】

[0008]一方面，本申請涉及一種用於牽引馬達齒輪箱的密封件。該密封件包括弧形主體，弧形主體具有形成沿其長度延伸的中心定位通道的外部環形層以及沿相反的軸向邊緣粘結到外部環形層以便閉合(close off)中心定位通道的內部環形層。主體還可具有中間層，其位於中心定位通道內並由不同於內部層和外部層材料的材料製成。
[0009]另一方面，本發明涉及一種牽引馬達齒輪箱組件。牽引馬達齒輪箱組件可包括牽引馬達軸、安裝到牽引馬達軸遠端的小齒輪和被配置為支撐牽引馬達軸轉動的軸承。牽引馬達齒輪箱組件還可具有軸承支撐結構，其被配置為容納軸承並且具有在小齒輪處徑向向外延伸的環形法蘭。牽引馬達齒輪箱組件還可包括被配置為容納小齒輪的齒輪箱。該齒輪箱可具有帶有環形槽的壁，該環形槽總的與軸承支撐結構的環形法蘭同心，並且密封件可設置在軸承支撐結構和齒輪箱之間。該密封件具有外部環形層和外部突出部，該外部環形層由合成的含氟聚合物製成並且形成沿其長度延伸的第一中心定位通道，並且該外部突出部被配置為接收在齒輪箱壁的環形槽內。該密封件還具有內部環形層，其由合成的含氟聚合物製成，沿相反的軸向邊緣粘結到外部環形層以便閉合中心定位通道，並且形成被配置為接收軸承支撐件的環形法蘭的第二中心定位通道。該密封件可另外具有閉孔發泡料的中間層，其位於第一中心定位通道內並且環狀粘結到內部和外部環形層上。內部和外部環形層可在相對的軸向邊緣處一起形成遠離中心定位通道延伸的腿。主體在中心定位通道處可被配置為形成徑向壓縮密封而腿可被配置為形成間隙密封。
[0010]另一方面，本發明涉及一種形成用於牽引馬達齒輪箱的小齒輪密封的方法。該方法可包括由合成的含氟聚合物模製外部弧形層以形成沿其長度延伸的第一中心定位通道，以及由合成的含氟聚合物模製內部弧形層以形成沿其長度延伸的第二中心定位通道。該方法還可包括將具有粘合底布的閉孔發泡料中間層敷設到外部弧形層的第一中心定位通道內、將粘合底布施加到內部弧形層以及將內部弧形層放置在外部弧形層和閉孔發泡料中間層上面。該方法可進一步包括滾動內部弧形層、外部弧形層和閉孔發泡料中間層以將閉孔發泡料中間層粘合到內部和外部弧形層上以及將內部和外部弧形層的軸向邊緣相互粘合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是示例性公開的機車的等距視圖；
[0012]圖2和3分別是可與圖1中所示的機車結合使用的示例性牽引馬達齒輪箱組件的等距視圖和橫截面視圖；和
[0013]圖4-7分別是可與圖2和3中的牽引馬達齒輪箱組件結合使用的示例性密封件的側視圖、端視圖、橫截面視圖和放大視圖。

【具體實施方式】
[0014]圖1圖示出示例性機車10，其包括通過多個貨車14 (例如兩個貨車14)支撐在相對端部的車身12。每個貨車14都被配置為接合軌道(未示出)並且支撐車身12的底座平臺16。任何數量的發動機可安裝到底座平臺16並被配置為驅動包括在每個貨車14內的多個輪18。在圖1所示的示例性實施例中，機車10包括在機車10的行進方向上縱向排列在底座平臺16上的第一發動機20和第二發動機22。然而，本領域普通技術人員應當認識，第一發動機20和第二發動機22可橫向或者以任何其他取向排列在底座平臺16上和/或可包括不同數量的發動機。
[0015]每個貨車14都可具有兩個或更多個輪軸26，每個輪軸都被配置為在其相對端部剛性支撐輪18，因此輪18和輪軸26 —起轉動。牽引馬達28，例如利用由第一發動機20和/或第二發動機22產生的動力驅動的馬達(參見圖1)，可設在各個輪軸26的縱向中心處，連接到貨車14的機架上並且被配置為經由輪軸26驅動成對的輪18。
[0016]如圖2和3所示，齒輪箱組件30可與每個牽引馬達28相關，並被配置為影響牽引馬達28的動力輸出的速度-扭矩比。例如，齒輪箱組件30可設在牽引馬達28的馬達軸32 (僅在圖3中示出)和輪18的輪軸34 (僅在圖2中示出)之間。其中，齒輪箱組件32可尤其包括外殼36、連接到馬達軸32遠端的第一齒輪(例如僅在圖3中示出的小齒輪)38和連接到輪軸34 —端的第二齒輪(例如僅在圖2中示出的大齒輪)40。第一齒輪38被配置為與第二齒輪40嚙合並驅動第二齒輪40。外殼36可被配置為保護第一齒輪38和第二齒輪40免受環境中的灰塵和碎屑的影響，以及將潤滑流體保留在第一齒輪38和第二齒輪40的交界面處。
[0017]外殼36可被分為沿分型線46彼此相連的第一半部42和第二半部44。分型線46可經過與馬達軸32相關的小齒輪孔48的軸向中心(參見圖3)並且經過與輪軸34相關的大齒輪孔50的軸向中心。第一半部42和第二半部44 一起可形成大體空心的結構,其限定容納第一齒輪38和第二齒輪40的至少部分封閉的空間。環形唇51可在第一齒輪38處形成在外殼36的側壁60中以幫助密封外殼36到牽引馬達28。外殼36可配備有通用的大齒輪密封件(未示出)和小齒輪密封件54，大齒輪密封件在側壁52處接合輪軸34，小齒輪密封件54在側壁60處接合唇51和牽引馬達28的軸承支撐件56 (即，被配置為安裝和容納軸承58的支撐結構)。
[0018]正如圖3的放大部分所不,小齒輪密封件54可被配置為在其外周邊處密封外殼36的唇51，並且在內周邊處密封軸承支撐件56的法蘭62。具體地說，法蘭62可在第一齒輪38處徑向向外延伸並且大體上與位於唇51的內表面內的環形槽64同心；小齒輪密封件54可插入到槽64內並被配置為內部接收法蘭62。正如接下來更詳細論述的，小齒輪密封件54可以兩種不同方式形成密封交界面。特別是，小齒輪密封件54可在法蘭62和槽64之間形成徑向壓縮密封，以及在存在於軸承支撐件56的徑向表面和位於法蘭62和槽64的軸向端部上的唇51之間的間隙內形成間隙密封。
[0019]正如圖4-7所示，小齒輪密封件54可大體為弧形並且包括一個圓形主體或者兩個基本上相同的半圓形主體(圖示於圖4中)，這兩個半圓形主體被配置為首尾相連安裝以形成環繞馬達軸32的完整圓形。在某些應用中，兩件式設計可以可比一件式設計更簡單地進行組裝。然而，在其他應用中，一件式設計可更堅固和/或具有增強的密封特性。
[0020]小齒輪密封54可由三個不同的層製成，包括外部環形層66、內部環形層68和位於內部和外部環形層66，68之間的中間層70。內部和外部環形層66，68中的每一個都可包括沿其長度延伸的中心定位通道72，74，並且通道72，74彼此大體同心並且形成基本上充滿中間層70的封閉環形空間。內部和外部環形層66，68的相對軸向邊緣76，78可在製造期間彼此粘結，因此封閉的環形空間基本上與環境密封。
[0021]在外部環形層68內形成通道74可在其外表面處形成相應的環形突出部，具有大體匹配通道72的內表面輪廓的輪廓。內部環形層66的通道72可被配置為接收牽引馬達28的法蘭62，同時通道74的環形突出部可被配置為被接收在齒輪箱組件30的外殼36的槽64內。當小齒輪密封件54安裝在法蘭62和槽64之間時，通道72，74和中間層70的環形部分可通過法蘭62和槽64的相對表面壓在一起，由此密封牽引馬達28和齒輪箱組件30之間的交界面。
[0022]中間層70可包括不同於內部和外部環形層66，68的材料的填充材料。在所公開的實施例中，內部和外部環形層66，68由合成的含氟聚合物製成，而中間層70由閉孔發泡料製成。例如，內部和外部層66，68可由研磨聚四氟乙烯製成，而中間層70可由矽酮泡沫製成。內部和外部層70，72的材料可允許小齒輪密封件54彈性變形並填充法蘭62和/或槽64內的空隙，而中間層70的材料可允許組裝期間填充其間空間的壓縮和膨脹。中間層70可分別粘結到內部和外部層66，68的通道72，74的表面上。
[0023]在所公開的實施例中，當小齒輪密封件54未壓縮時，環形空間80存在於中間層70的軸向端部(僅在圖6中示出)。這些空間80可允許發泡材料在組裝期間受到壓縮時在軸向方向上膨脹。當小齒輪密封件54被壓縮時，空間80可基本上充滿中間層70的發泡材料。
[0024]以類似方式，當小齒輪密封件54未壓縮時，中間層70的弧長可小於內部和外部環形層66，68的弧長。利用這種結構，在小齒輪密封件54被壓縮時，發泡材料可在其端部被擠入位於內部和外部層66，68之間的空間82。當小齒輪密封件54被安裝(並且中間層70被壓縮)時，中間層70的安裝弧長可大致與內部和外部層66，68的弧長一樣。
[0025]內部和外部層66，68的軸向邊緣76，78可形成在相反的軸向方向上遠離通道72，74延伸的腿84。在所公開的實施例中，經過通道72，74和腿84的小齒輪密封件54的橫截面具有大體W形。也就是說，每個腿84都可相對於其側壁以傾斜角(例如，大約45° )徑向向內並且軸向遠離通道72，74延伸，腿84的遠端可以大約等於通道72，74的內部寬度的距離遠離側壁設置，並且腿84的遠端可比其中點徑向更靠近通道74設置。在特定實施例中，腿84的厚度大約為0.030英寸，小齒輪密封件54在未壓縮時具有大約1:3的腿與主體厚度比。在同一結構中，通道72的內部寬度可大約等於內部高度。這種結構可通過抑制腿84在通道72和/或位於法蘭62和槽64之間的不希望的空間內的束縛或者摺疊來幫助確保小齒輪密封件54的正確組裝，同時仍能確保正確的壓縮和間隙密封。應當注意到，如有需要，腿84可具有相同的總體結構(即形狀和尺寸)或者不同的結構(圖示於圖6中)以匹配牽引馬達28和外殼36之間的相應的空隙幾何形狀。可以預期的是，許多不同的形狀和結構都是可能的。
[0026]工業實用件
[0027]所公開的密封件可用於需要保持潤滑劑的任何應用中。在示例性實施例中，所公開的密封件被用來密封牽引馬達和齒輪箱組件之間的交界面，具體地說是圍繞位於齒輪箱組件的小齒輪處的馬達軸。在該應用中，所公開的密封件形成徑向壓縮密封和間隙密封，兩者都有助於保留高壓和/或低粘度流體。
[0028]小齒輪密封件54可通過模製內部和外部層66，68以形成通道72，74進行製造。第一粘合底布可隨後施加到中間層70的一側，然後中間層70可被敷設到外部環形層68的通道74內，因此第一粘合底布位於其間。第二粘合底布可隨後施加到內部環形層66的外表面上，內部環形層66可被敷設到中間層70的頂部，因此第二粘合底布位於其間。得到的合成物可隨後進行滾動以使中間層70在通道72，74處粘結到內部和外部層66，68上，以及使內部和外部層66，68的軸向邊緣76，78彼此粘結。
[0029]小齒輪密封件54的設計可以改進齒輪箱組件30的製造。特別是，腿84的形狀和結構可有助於防止不正確的組裝並且降低小齒輪密封件54(即腿84的)在組裝過程期間在通道72，74內摺疊或者束縛的可能性。另外，因為小齒輪密封件54可以提供兩種形式的密封，小齒輪密封件54的應用可增加。
[0030]對本領域技術人員來說顯而易見的是在不脫離本發明的本質和範圍的情況下可以對所公開的密封進行各種改進和變動。考慮說明書和在此公開的系統的實際應用，該密封的其它實施例對本領域技術人員來說是顯而易見的。說明書和實施例被認為僅僅是示例性的，本發明的真實範圍由接下來的權利要求及其等效物來表示。
【權利要求】
1.一種用於牽引馬達齒輪箱的密封件，包括弧形主體，該弧形主體具有: 外部環形層，其形成沿其長度延伸的中心定位通道； 內部環形層，其沿相反的軸向邊緣粘結到外部環形層以便閉合中心定位通道；和 中間層，其設置於中心定位通道內並由不同於內部和外部層材料的材料製成。
2.如權利要求1所述的密封件，其中: 內部環形層和外部環形層是由合成的含氟聚合物製成的；以及 中間層具有閉孔發泡料結構。
3.如權利要求2所述的密封件，其中: 合成的含氟聚合物是研磨的聚四氟乙烯；以及 中間層是矽酮泡沫體。
4.如權利要求1所述的密封件，其中，中間層環狀地粘結到內部環形層和外部環形層。
5.如權利要求4所述的密封件，其中，當密封件未被壓縮時，空間存在於中心定位通道內的中間層的軸向端部。
6.如權利要求5所述的密封件，其中，在密封件被壓縮時，所述空間充滿填充材料。
7.如權利要求1所述的密封件，其中: 弧形主體是第一弧形主體； 密封件進一步包括基本上與第一弧形主體相同的第二弧形主體；以及 第一弧形主體和第二弧形主體能夠首尾相連安裝以完全環繞相關的馬達軸。
8.如權利要求7所述的密封件，其中，當密封件未被壓縮時，中間層的弧長小於內部環形層和外部環形層的弧長。
9.如權利要求8所述的密封件，其中，當密封件被壓縮時，中間層的弧長大約與內部環形層和外部環形層的弧長相同。
10.如權利要求1所述的密封件，其中: 內部環形層也形成沿其長度延伸的中心定位通道，其與外部環形層的中心定位通道大體同心； 外部環形層的中心定位通道形成在內表面處； 具有與內表面處的中心定位通道的輪廓相對應的輪廓的環形突出部形成在外部環形層的外表面處； 內部環形層的中心定位通道能夠接收牽弓丨馬達的法蘭；以及 環形突出部能夠接收在齒輪箱的環形槽內。
【文檔編號】F16H57/029GK104373565SQ201410403123
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】S·A·米施拉, M·C·康博伊 申請人:電動內燃機公司