密封体、设备及方法与流程

本发明的实施例涉及车轮驱动组件，并且更特别地，涉及用于非公路车辆的车轮驱动组件的油密封装置。

背景技术：
诸如例如用于拖运从露天矿挖掘的重的载重的采矿车辆的非公路车辆(“OHV”)通常使用机动化车轮，用于以能量高效的方式推进车辆或使车辆减速。典型地通过采用大马力柴油发动机结合交流发电机、主牵引换流器以及一对容纳在车辆的后轮胎内的车轮驱动组件来实现该效率。柴油发动机直接与交流发电机相关联，使得柴油发动机驱动交流发电机。交流发电机又对主牵引换流器提供动力，该主牵引换流器向两个车轮驱动组件的电驱动马达供应具有受控的电压和频率的电功率。各个车轮驱动组件容纳行星齿轮变速器，该行星齿轮变速器将相关联的驱动马达能量的旋转转化为被供应至后车轮的高转矩、低速度的转动能输出。行星齿轮变速器一般在湿润滑的状况下运行。如将理解的，最大程度地减少或防止诸如油的润滑剂从车轮驱动组件泄漏是合乎需要的，因为这种泄漏导致有用于拆卸、检查及修理的车辆停机时间。特别地，在包括位于车轮框架上的旋转式转矩管的OHV车轮驱动组件中，油密封环可被紧固至车轮框架，使得它接合安装在转矩管上的互补的密封体。虽然油密封环和密封体形成有效的迷宫式密封，但是转矩管和密封体的运行偏差能够在密封环和密封体之间产生磨损，使得密封功能可能潜在地随着时间推移而恶化。此外，密封体的重量被控制，这常常通过限制其轴向厚度来实现。另外，为了避免栓接凸缘的重量，密封体可干涉配合到转矩管上。然而，在密封体沿轴向相对较薄的设计中，干涉配合可能导致密封体朝向密封环的“杯突(cupping)”或“压印(coining)”偏差，这潜在地加剧磨损。因此，提供一种提供持久且可靠的密封而没有过大的重量或厚度的密封体是合乎需要的。

技术实现要素：
在本发明的一个实施例中，一种用于与转矩管一起使用的密封体包括第一部分和第二部分，第一部分具有附连机构，以将转矩管可释放地固定至第一部分，第二部分被构造成邻近第一部分。密封体的第二部分包括与转矩管的旋转轴线垂直且延伸跨过转矩管的基本单平面(uniplanar)的轴向端面的基本单平面的密封表面。在本发明的另一实施例中，一种油密封装置包括环形密封体、转矩管以及壳体。密封体限定了密封体轴线，并且包括基本上延伸跨过转矩管的轴向端面的单平面的密封表面。密封体还包括与单平面的密封表面相反的沿轴向朝向的接合表面。密封体的沿轴向朝向的接合表面包括一个或多个环形凹槽，同时壳体具有包括一个或多个密封环的密封面。壳体被操作性地连接至环形密封体，以随其共同旋转，并且壳体的密封环突出至在密封体的沿轴向朝向的接合表面中形成的环形凹槽中的至少一个中。在本发明的又一实施例中，可通过这样的方式形成油密封装置：将转矩管的配合端装配到在密封体中形成的腔中，使得在转矩管的配合端上形成的基本平坦的密封面邻接于在形成于密封体中的腔的底表面处形成的互补的基本平坦的密封面；以及压缩密封体的密封面和转矩管的密封面之间的密封部件。如本文中使用的，用语“基本”、“基本地”或“大约”意图表示相对于适于实现构件或组件的功能性目的的理想的期望状况而在可合理获得的制造及组装容差内的状况。虽然如此，借助于示例，“基本”平坦的表面可包括小的、微观的或可察觉的粗糙度、突起或者凹口，只要那些不平坦的特征不妨碍基本平坦的表面的所意图的目的。类似地，作为另一示例，与共同的旋转轴线“基本”对准的构件的组件可偏离完美的共轴对准，只要全部构件可如所意图的那样旋转，以实现组件的功能性目的。而且，如本文中使用并在下面进一步澄清的，用语“单平面的”意图表示没有在表面上形成与邻近的表面进行互锁接合的突起或凹槽或者其它特征。然而，在“单平面的”所意图的含义中，密封表面可包括可测量的粗糙度、周向隆脊或者制造所伴随的或有利于阻止流体渗漏的其它特征。附图说明通过参照附图阅读下面的非限制的实施例的描述，将更好地理解本发明，其中下面：图1显示OHV的透视图。图2显示局部透视剖面图，其显示了图1所示的OHV的车轮驱动组件。图3和图4显示用于与根据本发明的一个实施例的油密封装置一起使用的图2所示的车轮驱动组件的局部侧视图和端部透视图。图5显示图2所示的车轮驱动组件的侧视截面图，其示出了根据本发明的一个实施例的密封体。图6显示图5的密封体的局部侧视截面图。图7显示安装在图5的车轮驱动组件内的图6的密封体的局部侧视截面图。图8显示用于与图5-图7所示的密封体一起使用的根据本发明的一个实施例的夹板的细节侧表面视图。具体实施方式下面将详细地参照本发明的示例性实施例，示例性实施例的示例示出在附图中。在任何可能的情况下，在所有附图中使用的相同的参考标号表示相同或相似的部件。创造性的油密封装置32的一个实施例被构造成用于与OVH10的车轮组件16一起使用，如图1-图5所描绘。如图所示，OHV10被支承在成对的双后驱动轮胎组件12上和单前转向轮胎组件14上。各个双后驱动轮胎组件12被安装在车轮驱动组件16上，该车轮驱动组件16包括车轮框架18以及转矩管20和车轮毂22。车轮毂22被支承在车轮框架18上并被紧固至转矩管20。轮胎组件12可被栓接至车轮毂22，如下面进一步论述的。车轮框架18还支承制动组件24，该制动组件24被设置成邻近车轮毂22的外侧端但是未被紧固至车轮毂22。在轴向上与制动组件24相对地将齿轮盖50安装在车轮框架18上。各个车轮组件16可借助于设在车轮框架18上的安装凸缘26而被栓接至车辆10。车轮框架18通过大体圆锥形的或双曲线形的过渡部分28而从安装凸缘26向下面论述的图5所示的基本圆柱形的车轮框架筒状部分52沿径向渐缩。在车轮框架18的过渡部分28上，油密封壳体30被固定至车轮框架18。转矩管20包括邻近油密封壳体30的环形齿轮34，并且还包括沿着车轮框架从环形齿轮34向毂凸缘38延伸的管部分36。在环形齿轮34的邻近油密封壳体30的一端上，互补的密封体32被紧固至转矩管20。油密封壳体30和密封体32共同形成迷宫式密封，以抑制通过环形齿轮34和过渡部分28之间的旋转接头的油的泄漏。车轮毂22包括具有肋46的筒44，筒44从内侧端40延伸至外侧端48。内侧端40被栓接至转矩管20的毂凸缘38。车轮毂22还包括缘边凸缘42，其在车轮毂的内侧端40周围沿径向向外突出。图5是显示车轮组件16的若干部件及它们与密封体32的一个实施例的关系的侧视截面图。在车轮毂22的内侧端40和外侧端48处，内侧轴承51a和外侧轴承51b分别设置成在车轮框架18的筒状部分52上支承车轮毂。车轮框架筒状部分52从过渡部分28延伸至环形毂端面53，制动组件24被安装至该端面。邻近毂端面53，电动马达54被容纳在车轮框架18内部。电动马达54包括定子56和转子58，轴60从定子和转子朝向靠近车轮框架18的安装凸缘26的第一端并朝向制动组件24内的第二端突出。在制动组件24内，制动转子62被安装到轴60的第二端上。在车轮框架18的过渡部分28内，太阳齿轮轴64被花键联接至轴60的第一端。太阳齿轮轴64支承太阳齿轮66，该太阳齿轮66被居中地容纳在齿轮盖50内并与承载在与小齿轮70共同的轴上的多个行星齿轮68相啮合，小齿轮70与转矩管环形齿轮34的内齿相啮合。转矩管20被小齿轮70和车轮毂22支承。参照车轮毂22，内侧轮胎组件12a(部分显示)被栓接至缘边凸缘42。在车轮毂22的外侧端48处，毂转接器72被栓接至车轮毂22，并且外侧轮胎组件12b(部分显示)被栓接至毂转接器72。现在转到图6和图7，描绘了创造性的密封体32的一个实施例，以及油密封壳体30、密封体32及环形齿轮34的组装和相互作用。如图所示，密封体32的径向截面或轮廓包括径向外侧的第一部分74和径向内侧的第二部分76。第一部分74和第二部分76在沿径向朝向内侧的圆柱形接触表面78处联结。接触表面78包围由密封体32和转矩管20共享的共同的旋转轴线，并且限定了用于将密封体32附连到环形齿轮34上的圆柱形腔77。在第二部分76上，密封表面80从接触表面78沿径向向内延伸而形成附连腔77的底表面。在一个实施例中，第一部分74和第二部分76是环形的，并且共同限定了与转矩管的旋转轴线共轴的中心轴开口。密封表面80被设置成相对于接触表面78且相对于转矩管旋转轴线垂直或大约垂直。在一个实施例中，密封表面80在径向上是单平面的，并且在另一实施例中，密封表面80是平坦的或基本平坦的，以减小密封表面在运行载荷下的共同磨损。即，表面不包括被构造成与设于邻近的密封表面上的凹部相配合的互锁突起。然而，密封表面80的单平面的轮廓可包括凹入到表面80中的基本环形的密封元件凹槽82。密封元件凹槽82在由密封体32和环形齿轮34共享的共同的旋转轴线周围延伸。在使用中，密封元件凹槽82容纳密封元件84，该密封元件84可为可变形的密封元件，例如O形环。值得注意地，密封元件凹槽82不与毗邻表面的任何突起相接合。具体地参照图7，密封体第二部分76的密封表面80被组装成与在转矩管环形齿轮34的轴向端面上形成的互补密封表面86紧密邻接，该互补密封表面86是转矩管20的设置成邻近车轮框架过渡部分28和油密封壳体30的部分。在一个实施例中，环形齿轮34的轴向端面上的密封表面86在径向上是单平面的，并且在另一实施例中，密封表面86是平坦的或基本平坦的。此外，在一个实施例中，第二部分76的密封表面80延伸跨过转矩管环形齿轮34的基本单平面的轴向端面或密封表面(“延伸跨过”的意思是，当转矩管被固定至第一部分时，第二部分的单平面的密封表面沿着密封体和转矩管的周边与转矩管的单平面的轴向端面对准，并且在轴向上邻接或位于其附近)。为了维持相应的密封表面80、86之间的紧密邻接，密封体32借助于这样的机构而被附连至环形齿轮34：该机构可包括形成于密封体第一部分上的接触表面78和形成于环形齿轮34上的互补的沿径向朝向外侧的接触表面88之间的干涉配合。干涉配合，也被称为压配合或摩擦配合，是通过部件之间的摩擦力而不是通过任何其它的附连机构获得的在两个部件之间的紧固。特别地，对于金属部件，将部件保持在一起的摩擦力常常由于将一个部件压靠在另一部件上而大大增大，这依赖于制成部件的材料的拉伸强度和压缩强度。大体通过使两个配合的部件成形为使得一个或另一(或两者)在尺寸上稍微偏离标称尺寸而获得干涉配合。词语“干涉”指的是一个部件稍微干涉另一部件正占据的空间的事实。如图7所示，在本发明的一个实施例中，密封体32和环形齿轮34之间的干涉配合可使用多个夹板90和拧入至在密封体32的第一部分74中形成的孔或膛孔(bore)93中的多个螺栓92来建立。下面参照图8进一步论述的夹板90承座到在环形齿轮34的外表面周围形成的夹紧凹槽94中。螺栓92与膛孔93接合而将密封体32上拉至夹板90，从而在环形齿轮34的沿径向朝向外侧的接触表面88和密封体32的沿径向朝向内侧的接触表面78之间建立干涉配合。而且，即使在没有建立干涉配合的情况下，螺栓和夹板也可自行将环形齿轮34固定或附连至在密封体32中形成的腔77中，如下面进一步论述的。返回参照图6，密封体32的径向轮廓包括本文中称为环形地开槽的第三部分96的接合表面。第三部分96从限定了轴开口98的沿径向朝向内侧的最内侧周向表面向外延伸至最外侧周向表面100。密封体32的第三部分96在由密封表面80限定的径向密封平面P1处与第一部分74和第二部分76整体地联结，并且沿轴向远离第一和第二部分74、76而延伸至由内部周向表面98的边缘102限定的径向端平面P2。如图6和图7所示，油密封壳体30包括包围且封闭密封体32的密封面104和最外侧周向表面100的外部周向壁106。密封面104从周向壁106沿径向向内延伸至内部密封环108，该内部密封环108被装配在形成于第三部分96中的内部环形凹槽110中。在密封体32的第三部分96和油密封壳体30的密封面104之间，唇缘密封装置112被容纳在第三部分96的中间凹槽114中。在一个实施例中，唇缘密封装置112被紧固至形成于密封面104上的中间环116，并且包括与在第三部分96中形成的中间凹槽114的径向内表面118相摩擦的内部唇缘。唇缘密封装置112是故意设置的磨损构件，其由在不会不利地影响密封体32上的径向内表面118或油密封壳体30上的中间环116的情况下可与第三部分96和密封表面104相一致的材料制成。在中间环116和外壁106之间，外环120从油密封壳体30的密封面104突出至在第三部分96中形成的环形外部凹槽122中。为了最大程度地减小密封体32和第三部分96的偏差以及上述的在密封结构上导致的任何潜在的磨损，密封体32的接触表面78被设置在与内部周向轴开口98相比更靠近外部周向表面100的径向位置处。因此，一个实施例涉及一种用于与转矩管一起使用的密封体，该密封体包括具有第一部分和第二部分的密封体。第一部分包括附连机构，以将转矩管可释放地固定至密封体。第二部分邻近第一部分，并且包括与转矩管的旋转轴线垂直的基本单平面的密封表面。第一部分在与内部周向表面相比更靠近外部周向表面的径向位置处被联结至第二部分。而且，在一个实施例中，外部凹槽122是在第三部分96中形成的最深的凹槽，并且仅仅凹入到限定径向平面P3的底部凹槽表面124，该径向平面P3位于密封表面80的径向密封平面P1和由环形边缘102限定的径向端平面P2之间。为了减轻密封体32和环形齿轮34之间的旋转滑动，即使在转矩传递可能使环形齿轮34的接触表面88变形且从而使接触表面88和密封体32的互补的接触表面78之间的干涉配合松弛的情况下，也可在附连机构78、88、90、92、94中包括防旋转机构。参照图8，在防旋转机构的一个实施例中，四个夹板90中的各个在形状上大体是弧形的并在大约1/4圆周(大约90度)周围延伸。各个夹板90具有大体内凹的径向内表面130，在该径向内表面130上，平坦部分132与在环形齿轮34上的夹紧凹槽94中形成的平坦部分(未显示)相对应。当组装在一起时，夹板90的平坦部分132将夹板旋转地锁定至环形齿轮34。从而密封体32被锁定成抵抗相对于环形齿轮34的旋转。在一个实施例中，如在图8中显示的示例性实施例中所示，各个夹板90的平坦部分132可延伸跨过夹板的弧的大约1/4至1/3；在另一实施例中，跨过弧的大约25到35度。因此，可通过这样的方式来在环形齿轮34和密封体32之间的接头处建立油密封：将环形齿轮34装配到在密封体32中形成的腔77中，使得在环形齿轮34上形成的密封表面86紧密地邻接在密封体32上形成的密封面80。此外，可通过将密封表面86压靠在容纳于在密封表面80中形成的密封元件凹槽82中的环形密封元件或O形环来增强油密封。更特别地，环形齿轮34可以干涉配合的方式被装配到密封体32的腔77中。本发明的一个实施例涉及一种用于OHV(例如，用于采矿的吨位超过300吨的拖运卡车)的车轮组件的密封体。该密封体包括第一部分和第二部分。第一部分包括附连机构，以将车轮组件的转矩管可释放地固定至第一部分。第二部分被构造成邻近第一部分，并且包括基本单平面的密封表面，当转矩管被附连机构固定至第一部分时，该密封表面垂直于转矩管的旋转轴线。附连机构被构造成用于将转矩管相对于第二部分保持在一个方位，使得当转矩管借助于附连机构被固定至第一部分时，基本单平面的密封表面延伸跨过转矩管的基本单平面的轴向端面。本发明的另一实施例涉及一种用于与转矩管一起使用的密封体。该密封体包括第一部分和第二部分。第一部分包括附连机构，以将车轮组件的转矩管可释放地固定至第一部分。第二部分被构造成邻近第一部分，并且包括基本单平面的密封表面，当转矩管被附连机构固定至第一部分时，该密封平面垂直于转矩管的旋转轴线。附连机构被构造成用于将转矩管相对于第二部分保持在一个方位，使得当转矩管借助于附连机构被固定至第一部分时，基本单平面的密封表面延伸跨过转矩管的基本单平面的轴向端面。密封体是环形的，并且具有与转矩管的旋转轴线共轴的中心轴开口。另一实施例涉及一种用于OHV(例如，用于采矿的吨位超过300吨的拖运卡车)的车轮组件。车轮组件包括密封体和转矩管。密封体具有第一部分和第二部分。第一部分包括附连机构；转矩管被附连机构可释放地固定至第一部分。第二部分被构造成邻近(例如，位于附近)第一部分，并且包括与转矩管的旋转轴线垂直的基本单平面的密封表面。基本单平面的密封表面延伸跨过转矩管的基本单平面的轴向端面。另一实施例涉及一种具有至少两个车轮组件的OHV(例如，用于采矿的吨位超过300吨的拖运卡车)。该至少两个车轮组件中的各个包括密封体和转矩管。密封体具有第一部分和第二部分。第一部分包括附连机构；转矩管被附连机构可释放地固定至第一部分。第二部分被构造成邻近(例如，位于附近)第一部分，并且包括与转矩管的旋转轴线垂直的基本单平面的密封表面。基本单平面的密封表面延伸跨过转矩管的基本单平面的轴向端面。密封体的朝向内侧的接触表面适于与转矩管的邻近的朝向外侧的表面干涉配合。在所选择的实施例中，密封体是环形的并包括内部周向表面和外部周向表面，并且密封体的第一部分在与内部周向表面相比更靠近外部周向表面的径向位置处被联结至密封体的第二部分。在所选择的实施例中，单平面的密封表面包括被构造成接收可变形的密封部件的环形凹槽。可变形的密封部件可为O形环。在所选择的实施例中，与密封体的第一部分相关联的附连机构包括至少一个在第一部分中形成的膛孔，该膛孔被构造成可移除地接收紧固器。密封体可还包括在轴向上与第一部分和第二部分相对的第三部分。第三部分可被构造成用于与密封环接合，并且可包括至少一个环形凹槽，环形凹槽可具有由底部凹槽表面限定的深度。密封体的第三部分可与密封环一起形成迷宫式密封。在所选择的实施例中，第三部分具有限定了径向端平面的轴向最外侧表面，第二部分的单平面的密封表面限定了径向密封平面，并且第三部分中的环形凹槽的底部凹槽表面位于第二部分的径向密封平面和第三部分的径向端平面之间。另一实施例涉及通过这样的方式来形成油密封装置：将转矩管的配合端装配至在密封体中形成的腔中，使得在转矩管的配合端上形成的基本平坦的密封面邻接于在形成于密封体中的腔的底表面处形成的互补的基本平坦的密封面；以及压缩密封体的密封面和转矩管的密封面之间的密封部件。将密封体装配到转矩管可包括在转矩管的配合端和形成于密封体中的腔之间建立干涉配合。本领域的普通技术人员将会理解，上面的描述意图是说明性的，而不是限制性的。例如，上述的实施例(和/或其方面)可彼此组合地使用。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行许多修改，以使特定的情况或材料适应于本发明的教导。虽然本文中描述的材料的尺寸和类型意图限定本发明的参数，但是它们决不是限制性的而是示例性的实施例。通过回顾上面的描述，许多其它的实施例对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明的范围应当参照所附的权利要求以及这样的权利要求所要求保护的等效方案的全部范围来确定。在所附的权利要求中，用语“包括”和“其中”被用作相应的用语“包含”和“在其中”的简明语言的等同。此外，在所附权利要求中，用语“第一”、“第二”、“第三”、“上部”、“下部”、“底部”、“顶部”等仅被用作标记，而并未意图将数量的或位置的要求强加给它们的对象。此外，所附权利要求的限制未被写成器件加功能的格式，并未意图基于35U.S.C.§112第六段而作解释，除非并且直到这样的权利要求限制清楚地使用了随后是没有另外的结构的功能的陈述的短语“用于.......的器件”。本书面描述使用示例来公开本发明的若干实施例，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何普通技术人员能够实践本发明的实施例，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可专利性范围由权利要求进行限定，并且可包括本领域的普通技术人员可想到的其它示例。如果这种其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括具有与权利要求的字面语言无实质性区别的等效结构要素，那么这种其它示例意图落在权利要求的范围内。如本文中使用的，以单数形式叙述的和前面有词语“一”或“一个”的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述的元件或步骤，除非清楚地陈述了这样的排除。此外，对本发明的“一个实施例”的参照并不意图被解释为排除也结合了所叙述的特征的另外的实施例的存在。此外，除非清楚地有相反陈述，否则“包含”、“包括”或者“具有”具有特殊性质的一个元件或多个元件的实施例可包括不具有那个性质的另外的这种元件。由于可在上述的密封体、设备及方法中做出某些改变，因此在不脱离本文中涉及的本发明的要旨和范围的情况下，意图上述描述的或在附图中显示的全部主题应当仅仅被解释为示出了本文中的创造性概念的示例，而不应当被解释为限制本发明。