具有獨立的驅動端軸承潤滑的牽引馬達的製作方法

2023-04-29 13:31:06

本發明總體上涉及機車並且更具體地涉及用於機車的牽引馬達。

背景技術：

某些類型的機車經常依靠多個牽引馬達來驅動附接到一個或多個車軸的一個或多個輪，以便推動機車。典型的北美洲機車具有6到8個車軸並且每個車軸通常都附接到兩個輪上。工作期間，各個牽引馬達可使用由一個或多個發電機所產生的電能，發電機由機車的一個或多個發動機提供動力。牽引馬達使用電能以產生被傳遞到驅動馬達軸和一組減速齒輪的機械旋轉。最普遍地，一組減速齒輪包括小齒輪與大齒輪。驅動馬達軸具有附接到軸的與馬達相對的端部的小齒輪。小齒輪與位於齒輪箱內部的大齒輪接合。這種從驅動馬達軸到小齒輪和大齒輪的旋轉的傳遞產生了必要的轉矩以推動機車並且可能推動一個或多個沿著軌道附接到機車的車輛。

牽引馬達工作期間，驅動馬達軸可融合驅動端軸承以方便旋轉。另外，驅動馬達軸、驅動端軸承和減速齒輪所經歷的高速旋轉可需要潤滑以便保持零件正確地運行。典型的牽引馬達設置可包含位於齒輪箱內的共用潤滑劑槽。槽中潤滑劑可用於潤滑驅動端軸承、減速齒輪以及牽引馬達的其他部件。大齒輪封裝在齒輪箱中並且旋轉通過潤滑劑槽，該潤滑劑槽在輪齒中拾取潤滑劑並將潤滑器濺入齒輪箱。一些潤滑劑濺入接收器，該接收器饋送從齒輪箱途經驅動端軸承的潤滑劑。進入接收器的潤滑劑移動穿過驅動端軸承以向軸承提供潤滑劑，並且任何多餘的潤滑劑通過返回管道返回到齒輪箱的槽內。

然而，這種類型的潤滑劑設置具有一些局限性。在某些情況下，驅動馬達軸的旋轉速度可突破由驅動端軸承和減速齒輪共享的共用潤滑劑的限制。在這些工作條件下，驅動馬達軸增加的旋轉速度可能需要用於驅動端軸承的較低粘度潤滑劑的使用。然而，較低粘度潤滑劑的使用對於減速齒輪適當潤滑而言並不理想。另外，將較低粘度潤滑劑放入齒輪箱槽為齒輪箱防漏的確保造成了額外的困難。典型的齒輪箱設計具有多種接口和其它特徵並且使用較低粘度潤滑劑使得齒輪箱防漏的確保更加困難。因此，尋求替代的牽引馬達設計，其可為驅動端軸承和減速齒輪提供單獨的潤滑劑源。

美國專利第5038631號(『631專利)描述了另一種潤滑裝置。『631專利公開了一種用於牽引馬達驅動齒輪組件的潤滑劑限制裝置，其位於安裝板和小齒輪背面之間。限制裝置由彈性或半彈性材料模製而成。該裝置具有基座和由唇緣或一系列唇緣形成的阻擋結構。基座的形狀為圓形，並且唇緣由間隔開的同心圓形成。為減少小齒輪和安裝板之間的潤滑劑流，唇緣延伸以和小齒輪接觸。

雖然在某些應用中『631專利中所描述的潤滑裝置可有助於牽引馬達齒輪箱中潤滑劑的流分流，但該裝置不提供用於驅動馬達軸承的獨立潤滑裝置。相反地，該裝置試圖限制小齒輪和齒輪箱的安裝板之間的潤滑劑流，以最小化對流入電樞軸軸承組件的齒輪潤滑劑的抑制。此外，『631專利所述裝置沒有公開用於驅動馬達軸承的額外潤滑劑源，也沒有公開用於驅動馬達軸承潤滑劑的循環路徑。

本發明的獨立潤滑裝置針對解決如上提出的一個或多個問題和/或與現有技術相關聯的其它問題。

技術實現要素：

本發明的一個實施例公開了一種用於牽引馬達的潤滑裝置。該潤滑裝置可包括內蓋，內蓋具有第一側和第二側，第二側具有第一配合表面。此外，潤滑裝置可包括外蓋，外蓋具有第一側和第二側，第一側具有第二配合表面。潤滑裝置也可包括槳輪，內蓋的第一配合表面和外蓋的第二配合表面裝配在一起以形成殼體，槳輪嵌套在位於內蓋和外蓋之間的殼體內。

本發明的另一個實施例公開了一種牽引馬達組件。該牽引馬達組件可包括牽引馬達驅動軸、驅動端軸承、軸承外殼和驅動端軸承潤滑裝置，驅動端軸承利於牽引馬達驅動軸旋轉，軸承外殼布置為包含驅動端軸承，驅動端軸承潤滑裝置用於潤滑所述驅動端軸承。另外，該牽引馬達組件可包括驅動端軸承裝置，該驅動端軸承裝置具有內蓋，內蓋具有第一側和第二側，第二側具有第一配合表面。此外，牽引馬達組件可包括外蓋，外蓋具有第一側和第二側，第一側具有第二配合表面。另外，該牽引馬達組件可包括槳輪，內蓋的第一配合表面和外蓋的第二配合表面裝配在一起以形成殼體，槳輪嵌套在位於內蓋和外蓋之間的殼體內。殼體和槳輪可具有延伸通過內蓋、外蓋和槳輪的中心開口，並且牽引馬達驅動軸可延伸通過在殼體和槳輪內的所述開口。

在本發明的另一個實施例中，公開了一種潤滑牽引馬達驅動端軸承的方法。該潤滑牽引馬達驅動端軸承的方法可包括：在牽引馬達驅動軸上提供牽引馬達驅動端軸承潤滑裝置，該馬達驅動端軸承潤滑裝置具有內蓋，內蓋具有第一配合表面。該方法可進一步提供包括外蓋的潤滑裝置，外蓋具有第二配合表面。此外，該方法可提供包括槳輪的潤滑裝置，槳輪具有第一側和第二側,並且該槳輪具有至少一個槳狀特徵，所述至少一個槳狀特徵沿著槳輪的第一側徑向放置。另外，該方法可提供潤滑裝置，該潤滑裝置包括內蓋第一配合表面和外蓋第二配合表面，該內蓋第一配合表面和外蓋第二配合表面裝配在一起以形成殼體，槳輪嵌套在殼體內，槳輪的第一側面向內蓋的第二側，槳輪在殼體內自由旋轉，可在內蓋第一配合表面和外蓋第二配合表面之間放置密封部件以形成基本上不透流體的密封，並且旋轉槳輪可使得潤滑劑在牽引馬達驅動端軸承內循環。

當參考附圖閱讀以下詳細說明時，本發明的上述方面和其他方面將更易於理解。

附圖說明

圖1為根據本發明的示例性機車的剖面示意圖。

圖2是如在圖1的機車中所示的示例性轉向架的透視圖。

圖3為根據本發明的在驅動端軸承外殼旁邊的獨立驅動端軸承潤滑裝置的分解透視圖。

圖4為根據本發明的示例性的獨立驅動端軸承潤滑裝置的透視圖。

圖5是根據本發明在驅動端軸承外殼旁邊的獨立驅動端軸承潤滑裝置的剖視圖。

圖6是示出了可以根據本發明進行實踐的步驟的取樣序列的流程圖。

具體實施方式

現在參考附圖並具體參考圖1，根據本發明的實施例的機車總體上由附圖標記100來表示。儘管示出了機車100，但包括牽引馬達的任何類型的車輛和機器可受益於本發明。在一些實施例中，機車100可推動或拉動其後的一個或多個機動軌道車(未示出)，比如：勤務車、客車、貨物集裝車或其他類型的車。機車100可構造成包括包含控制裝置(未示出)的駕駛室102。機車操作員可使用控制裝置來操作機車100和置於框架106上的車身104。此外，框架106通過第一和第二轉向架108支撐在相對端處。每個轉向架108可以配置為通過多個車輪112接合軌道110，以及還支撐機車100的框架106。此外，一個或多個發動機114可安裝到框架106上，且一個或多個發動機114可驅動發電機116產生電力。由發電機116產生的電力可以通過電傳輸路徑120輸送到牽引馬達118。在一個實施例中，電傳輸路徑120可以採用電纜、電線或任何其他已知的電傳輸裝置來構造。牽引馬達118配置成驅動包含在每個轉向架108內的多個車輪112。此外，多個車輪112可設置成組，其中每組車輪112經由轉向架108安裝在框架106上。牽引馬達118可使用從發電機116接收的電功率來驅動車輪112並沿軌道110向下推動機車100。

圖2更詳細地示出了首先在圖1中示出的機車轉向架108之一的示例性實施例。通常還稱為轉向車架的轉向架108被配置成提供可包括推車框架202的子組件底盤200，該推車框架202可配置成支撐車輪112中的一者或多者、車軸204中的一者或多者、牽引馬達118中的一者或多者以及機車100需要的其他部件。此外，轉向架108可附接至機車100的框架106(圖1)。此外，轉向架108可包括一個或多個彈簧206以在機車100沿軌道110向下推動時輔助吸收從車輪112中的一者或多者傳遞到框架106(圖1)和車身104(圖1)的振動。

如圖2進一步所示出的那樣，在一些實施例中，牽引馬達118可附接至推車框架202。每個牽引馬達118可在第一附接點208剛性地附接至推車框架202並在第二附接點210剛性地附接至車軸204。每個牽引馬達118可使用包括螺栓、螺母、銷、安裝支架或其他已知方法的附接方法附接在第一和第二附接點208和210處。每個牽引馬達118在附接點208和210處附接本質上可以是剛性或柔性的。

每個牽引馬達118還可包含遠離牽引馬達118的端部橫向延伸的牽引馬達驅動軸212，並可通過齒輪箱(未示出)中的第一開口(未示出)進入鄰近牽引馬達118的齒輪箱(未示出)。在齒輪箱內部，第一較小齒輪214(例如，小齒輪)可以剛性地聯接至和/或以其他方式安裝至牽引馬達驅動軸212的遠端。小齒輪214附接至牽引馬達驅動軸212可以通過過盈配合、摩擦配合、收縮配合、一對螺母(未示出)和/或其他已知安裝方法來實現。當與牽引馬達驅動軸212的外徑相比小齒輪214的內徑較小時可以產生示例性過盈配合或摩擦配合。可以通過加熱或冷卻小齒輪214或牽引馬達驅動軸212使得小齒輪214滑入牽引馬達驅動軸212來實現示例性收縮配合，且一旦小齒輪214和牽引馬達驅動軸212達到環境溫度時；兩個部件剛性地聯接。在示例性實施例中，由於小齒輪214和牽引馬達驅動軸212之間的剛性聯接，故牽引馬達驅動軸212的旋轉可引起小齒輪214與牽引馬達驅動軸212一起旋轉和/或與牽引馬達驅動軸212以相同速率旋轉。

在一些實施例中，小齒輪214可包含一系列齒輪齒216，該一系列齒輪齒216可與第二大齒輪220(例如，大齒輪)上的相應系列齒輪齒218嚙合，該第二大齒輪220還可設置在齒輪箱(未示出)內。在示例性實施例中，由於小齒輪齒216與大齒輪齒218嚙合，故小齒輪214可驅動大齒輪220。在一些實施例中，小齒輪214和大齒輪220可需要潤滑劑(未示出)以使小齒輪214和大齒輪220的磨損最小化。所使用潤滑劑(未示出)可以是油脂、油或其他已知潤滑劑，且該潤滑劑可以存儲在位於齒輪箱(未示出)中或上的儲存槽中。此外，在齒輪箱(未示出)內側，大齒輪220可以經由過盈配合、摩擦配合、收縮配合、一對螺母(未示出)和/或其他已知安裝方法安裝到車輪軸222。當與車輪軸222的外徑相比大齒輪220的內徑較小時可以實現示例性過盈配合。此外，示例性收縮配合可以通過充分地加熱或冷卻小齒輪220和/或車輪軸222使得大齒輪220滑到或裝配到車輪軸222上來實現。當大齒輪220和車輪軸222均達到環境溫度時，二者結構剛性地附接。在示例性實施例中，由於大齒輪220和車輪軸222之間的剛性聯接，大齒輪220可與車輪軸222一起旋轉。車輪軸222可通過齒輪箱(未示出)的第二開口(未示出)離開齒輪箱(未示出)。在齒輪箱(未示出)外側，車輪112可以以任何方法，例如過盈配合、摩擦配合、收縮配合、一對螺母(未示出)和/或其他已知安裝方法安裝到車輪軸222。

回到圖3和4，描述了獨立驅動端軸承潤滑裝置的示例性實施例並由附圖標記300表示。如所示，軸承潤滑裝置300可包括內蓋302、槳輪304和外蓋306。在一些實施例中，內蓋302和外蓋306可由塑料、不鏽鋼、鋁或者任何其他合適的材料構造而成。同樣地，在一些實施例中，槳輪304可由塑料、不鏽鋼、鋁或者任何其他合適的材料構造而成。在示例性實施例中，內蓋302、槳輪304、外蓋306形狀可以為具有內徑和外徑的環形。如所示，中心開口308可存在於內蓋302、槳輪304和外蓋306中。開口308可提供牽引馬達118的驅動軸212的入口。在一些實施例中，驅動軸212的直徑可以小於內蓋302、槳輪304和外蓋306中的開口308的直徑。此外，在其他實施例中，驅動軸212的直徑可以大致等於、略小於或略大於內蓋302、槳輪304和外蓋306中的開口308的直徑。

此外，內蓋302可包括第一側310和第二側312。在一些實施例中，內蓋302在第一位置處可具有延伸通過第一側310到達第二側312的至少一個孔314。此外，內蓋302在第二位置處可具有延伸通過第一側310到達內蓋302的第二側312的至少一個孔316。在一些實施例中，孔314和316可以為狹槽、一系列狹槽、孔洞、一系列孔洞或可知道的任何其他這種開口。此外，在一些實施例中，孔314和316可在內蓋302上彼此偏移。在一個示例性實施例中，內蓋302可具有相對於彼此偏移約180度的孔314和316。孔314和316的其他布置是可能的。此外，內蓋302可具有沿內蓋302的第二側312的配合表面318。

如圖3和4中進一步所示，槳輪304可以包括第一側320和第二側322並且在槳輪304的第一側320上具有至少一個槳狀特徵324。在某些實施例中，槳狀特徵324可以是槳輪304的第一側320上的凸起結構。另外，在某些實施例中，槳狀特徵324可以由槳輪304的第一側320上的缺口形成。另外，在某些實施例中，槳狀特徵324可以沿槳輪304的第一側320組織成圓形陣列，且槳狀特徵324可以從槳輪304的內徑徑向地延伸至槳輪304的外徑。替代地，至少一個槳狀特徵324可以沿槳輪304的第一側320隨機地分布，槳狀特徵324的其它布置是可行的。

同樣地，外蓋306還可以具有第一側326和第二側328。另外，外蓋306可以具有沿外蓋306的第一側326的配合表面330。在某些實施例中，環形唇緣332可以被添加至外蓋306的周邊且環形唇緣332可以包括配合表面330。另外，外蓋306和內蓋302可以一起分別配合在外蓋配合表面330和內蓋配合表面318處以產生殼體331。另外，在某些實施例中，外蓋306上的配合表面330可以並有密封元件或部件(未示出)，諸如墊圈、o環或密封元件的其它已知組合以產生基本上不透流體的密封。另外，在某些實施例中，內蓋302上的配合表面318可以並有密封元件以產生基本上流體緻密密封。在某些實施例中，內蓋302和外蓋306配合在一起並且形成基本上不透流體的密封可能是有利的。

另外，槳輪304可以被配置為駐留或嵌套在由內蓋302和外蓋306形成的殼體331內。在某些實施例中，槳輪304可能能夠在由內蓋302和外蓋306形成的殼體331內自由地旋轉。另外，槳輪304可以被定向使得具有至少一個槳狀特徵324的第一側320面向內蓋302的第二側312。而在某些實施例中，內蓋302、槳輪304和外蓋306可以配合在一起並且形成獨立潤滑裝置300。

圖5示出了其中獨立驅動端軸承潤滑裝置300可以被定位為具有延伸穿過獨立潤滑裝置300的開口308的牽引馬達驅動軸212的實施例。內蓋302可以是獨立潤滑裝置300的非旋轉構件，並且可以剛性地附接至驅動端軸承殼體336的第二側334。在某些實施例中，內蓋302可以用作潤滑裝置300的內壁。另外，內蓋302至軸承殼體336的附接可以通過使用附接裝置337(諸如螺釘、銷、粘附劑或任何其它已知附接方法)而完成。在其它實施例中，獨立驅動端軸承潤滑裝置300的內蓋302部分可以放置成鄰近於並且非剛性地附接至軸承殼體336的第二側334。

另外，槳輪304可以使用過盈配合、摩擦配合、收縮配合和/或其它已知安裝方法剛性地附接至牽引馬達驅動軸212。示例性過盈配合或摩擦配合可以通過在槳輪304中製造具有小於牽引馬達驅動軸212的外徑的內徑的開口308而實現。另外，示例性收縮配合可以通過將槳輪304或牽引馬達驅動軸212充分地加熱或冷卻，使得槳輪304滑動或配合至牽引馬達驅動軸212上而完成，且當槳輪304和牽引馬達驅動軸212二者均達到環境溫度時，該兩種結構剛性地附接。另外，槳輪304和牽引馬達驅動軸212的剛性聯接可以允許槳輪304結合牽引馬達驅動軸212並且以與牽引馬達驅動軸212相同的速率旋轉。另外，槳輪304和牽引馬達驅動軸212的剛性聯接可以在槳輪304與牽引馬達驅動軸212之間產生基本上不透流體的密封。

在某些實施例中，外蓋306還可以是獨立驅動端軸承潤滑裝置300的非旋轉構件，且外蓋可以在徑向和軸向方向與槳輪304基本上不接觸。在某些實例中，外蓋306可以用作潤滑裝置300的外壁。另外，外蓋306可以幫助產生基本上不透流體的密封，其中外蓋的配合表面330和內蓋的配合表面318連結在一起。

另外，在某些實施例中，外蓋306可以並有多個磨耗類型的密封元件(未示出)以防止潤滑劑行進超出槳輪304。密封元件(未示出)可以由諸如聚四氟乙烯(PTFE)的低摩擦材料或其它已知的低摩擦力材料構造而成。另外，密封元件(未示出)可以是具有內徑和外徑並且以同心圓形圖案配置的環形形狀。在某些實施例中，密封元件可以具有介於0.005英寸與0.020英寸之間的厚度，然而其它厚度也是可行的。另外，多個密封元件可以使用膠水、壓敏粘附劑或其它已知的附接方法固定或附接至外蓋306的第一側326。

另外，在某些實施例中，低摩擦塗層(未示出)可以塗敷至槳輪304的第二側332。低摩擦塗層(未示出)可以由諸如PTFE的材料組成，但是具有低摩擦性質的其它已知材料的使用也是可行的。低摩擦塗層可以通過蒸氣、液體、加熱或其它已知的塗敷方法來塗敷。另外，槳輪304上的低摩擦塗層可以對應於附接至外蓋306的多個密封元件(未示出)以防止潤滑劑沿向外方向行進超出槳輪。

另外，在某些實施例中，獨立驅動端軸承潤滑裝置300可以聯接至軸承殼體336。在一個實例中，如圖3和5中所示，附接至軸承殼體336可以沿內蓋302的第一側310和軸承殼體336的第二側334使用諸如螺釘、螺栓、銷、粘附劑或其它已知的粘附技術而實現。在某些實施例中，潤滑裝置300可以被配置使得內蓋302被定位成面向並且鄰近於軸承殼體336的第二側334。另外，軸承殼體336可以具有延伸穿過軸承殼體336的至少一個孔338。

在附接至驅動端軸承殼體336期間，獨立潤滑裝置300可以被定向使得內蓋302的第一側304面向軸承殼體336且內蓋302上的孔314至少部分與軸承殼體336上的孔338重疊。另外，內蓋302和外蓋306可以具有多個對應的附接裝置孔339，其可促進獨立潤滑裝置300附接至驅動端軸承殼體336。另外，放置在附接裝置孔339中的附接裝置337可以幫助促進內蓋302與外蓋306的連結以形成殼體331。

另外，在某些實施例中，貯存器340可以放置成鄰近於或在其它情況中可以固定地附接至驅動端軸承殼體336的第一側342。貯存器340可以含有諸如油脂、油的潤滑劑或其它已知潤滑材料。在某些實施例中，用於驅動端軸承344的潤滑劑可以具有低於用於小齒輪214和/或大齒輪220的粘度的潤滑劑。另外，在某些實施例中，用於驅動端軸承344的潤滑劑可以供應自不同於用於小齒輪214和大齒輪220的來源。

工業實用性

在操作中，牽引馬達可以用作電動車輛中的推進源。更具體地說，牽引馬達可以發現用於柴油電動、混合電動和電池電動車輛(諸如機車、汽車、大客車、卡車、電動車組等)中。

圖6中示出了用於潤滑如本發明中所述的牽引馬達驅動端軸承的方法400。方法400的第一步驟402可能需要提供馬達驅動端軸承潤滑裝置300。如本發明中所述的此裝置可以由多個部件組成。例如，潤滑裝置300可以具有內蓋302、槳輪304和外蓋306，且內蓋302和外蓋306可以裝配在一起並且形成殼體331。另外，槳輪304可以嵌套在殼體331內側且槳輪可以自由旋轉。

根據方法400的下一步驟404，潤滑裝置300的可旋轉元件可以聯接至牽引馬達驅動軸212。在方法400的一個示例性實施例中，可旋轉元件可以是槳輪且槳輪304可以直接聯接至牽引馬達驅動軸212。因此，步驟406可以進一步描述牽引馬達驅動軸212的旋轉可以如何導致驅動端軸承潤滑裝置300的槳輪304結合牽引馬達驅動軸212旋轉。槳輪304的此旋轉可以產生如步驟408中所述的循環路徑以供潤滑劑遵循。可以通過軸承殼體336中的孔338從貯存器340中汲取潤滑劑。另外，潤滑劑可以繼續行進通過至少一個孔338並且藉助於內蓋302的開口或孔314進入獨立潤滑裝置300。另外，具有至少一個槳狀特徵324的槳輪304的旋轉可以幫助促進潤滑劑在驅動端軸承內的循環。隨著潤滑劑通過內蓋302的第一位置處的孔314排出至獨立潤滑裝置300中，具有至少一個槳狀特徵324的槳輪304將會使潤滑劑傳送至鄰近於內蓋302上的第二位置處的孔316的位置並且允許潤滑劑流入驅動端軸承中。潤滑裝置300內的潤滑劑的此傳送和循環可以幫助使牽引馬達驅動端軸承保持適當地潤滑。

將明白的是，電動車輛中的牽引馬達的使用可提供高速供應高扭矩的能力。然而，這些條件下的操作可能要求牽引馬達並有可能需要潤滑以進行適當運作的大型驅動端軸承。通常，牽引馬達被配置為使用位於齒輪箱中的公共油箱以對驅動端軸承和一組減速齒輪二者提供潤滑。不幸的是，傳統的潤滑方法在某些應用中可能是不適合的，因為驅動端軸承的大尺寸和速度可推動傳統潤滑劑(例如，油脂)的限制。因此，本發明的某些實施例可以獲益於或甚至需要對驅動端軸承使用較低粘度的潤滑劑(例如，油)。然而，在傳統的潤滑方法下使用較低粘度的潤滑劑可產生附加問題，諸如對齒輪箱施加非所需要求以充當較低粘度的潤滑劑的防漏油箱。典型的牽引馬達齒輪箱在具有多個接口和其它特徵之後變得越來越複雜，且這些配置可能使其更難以確保齒輪箱防漏。

因此，本申請公開了一種用於牽引馬達的驅動端軸承的獨立潤滑裝置。潤滑裝置可以包括內蓋，所述內蓋具有第一側、第二側和沿第二側的第一配合表面。另外，用於驅動端軸承的潤滑裝置可以包括外蓋，所述外蓋具有第一側、第二側和沿第一側的第二配合表面。另外，用於驅動端軸承的潤滑裝置可以具有槳，其具有第一側和第二側。另外，內蓋的第一配合表面和外蓋的第二配合表面可以裝配在一起以形成殼體，且槳輪可以嵌套在殼體內側使得槳輪的第一側面向內蓋的第二側。

以上描述僅僅意味著代表性的，因此在不脫離本發明的範圍的情況下可以對所公開實施例作出修改和變動。在考慮到本說明書之後，本領域技術人員將明白本發明的其它實施例。因此，希望這些修改落在本發明的範圍內並且落在所附權利要求書的範圍內。