具有独立的驱动端轴承润滑的牵引马达的制作方法

本发明总体上涉及机车并且更具体地涉及用于机车的牵引马达。

背景技术：

某些类型的机车经常依靠多个牵引马达来驱动附接到一个或多个车轴的一个或多个轮，以便推动机车。典型的北美洲机车具有6到8个车轴并且每个车轴通常都附接到两个轮上。工作期间，各个牵引马达可使用由一个或多个发电机所产生的电能，发电机由机车的一个或多个发动机提供动力。牵引马达使用电能以产生被传递到驱动马达轴和一组减速齿轮的机械旋转。最普遍地，一组减速齿轮包括小齿轮与大齿轮。驱动马达轴具有附接到轴的与马达相对的端部的小齿轮。小齿轮与位于齿轮箱内部的大齿轮接合。这种从驱动马达轴到小齿轮和大齿轮的旋转的传递产生了必要的转矩以推动机车并且可能推动一个或多个沿着轨道附接到机车的车辆。

牵引马达工作期间，驱动马达轴可融合驱动端轴承以方便旋转。另外，驱动马达轴、驱动端轴承和减速齿轮所经历的高速旋转可需要润滑以便保持零件正确地运行。典型的牵引马达设置可包含位于齿轮箱内的共用润滑剂槽。槽中润滑剂可用于润滑驱动端轴承、减速齿轮以及牵引马达的其他部件。大齿轮封装在齿轮箱中并且旋转通过润滑剂槽，该润滑剂槽在轮齿中拾取润滑剂并将润滑器溅入齿轮箱。一些润滑剂溅入接收器，该接收器馈送从齿轮箱途经驱动端轴承的润滑剂。进入接收器的润滑剂移动穿过驱动端轴承以向轴承提供润滑剂，并且任何多余的润滑剂通过返回管道返回到齿轮箱的槽内。

然而，这种类型的润滑剂设置具有一些局限性。在某些情况下，驱动马达轴的旋转速度可突破由驱动端轴承和减速齿轮共享的共用润滑剂的限制。在这些工作条件下，驱动马达轴增加的旋转速度可能需要用于驱动端轴承的较低粘度润滑剂的使用。然而，较低粘度润滑剂的使用对于减速齿轮适当润滑而言并不理想。另外，将较低粘度润滑剂放入齿轮箱槽为齿轮箱防漏的确保造成了额外的困难。典型的齿轮箱设计具有多种接口和其它特征并且使用较低粘度润滑剂使得齿轮箱防漏的确保更加困难。因此，寻求替代的牵引马达设计，其可为驱动端轴承和减速齿轮提供单独的润滑剂源。

美国专利第5038631号(‘631专利)描述了另一种润滑装置。‘631专利公开了一种用于牵引马达驱动齿轮组件的润滑剂限制装置，其位于安装板和小齿轮背面之间。限制装置由弹性或半弹性材料模制而成。该装置具有基座和由唇缘或一系列唇缘形成的阻挡结构。基座的形状为圆形，并且唇缘由间隔开的同心圆形成。为减少小齿轮和安装板之间的润滑剂流，唇缘延伸以和小齿轮接触。

虽然在某些应用中‘631专利中所描述的润滑装置可有助于牵引马达齿轮箱中润滑剂的流分流，但该装置不提供用于驱动马达轴承的独立润滑装置。相反地，该装置试图限制小齿轮和齿轮箱的安装板之间的润滑剂流，以最小化对流入电枢轴轴承组件的齿轮润滑剂的抑制。此外，‘631专利所述装置没有公开用于驱动马达轴承的额外润滑剂源，也没有公开用于驱动马达轴承润滑剂的循环路径。

本发明的独立润滑装置针对解决如上提出的一个或多个问题和/或与现有技术相关联的其它问题。

技术实现要素：

本发明的一个实施例公开了一种用于牵引马达的润滑装置。该润滑装置可包括内盖，内盖具有第一侧和第二侧，第二侧具有第一配合表面。此外，润滑装置可包括外盖，外盖具有第一侧和第二侧，第一侧具有第二配合表面。润滑装置也可包括桨轮，内盖的第一配合表面和外盖的第二配合表面装配在一起以形成壳体，桨轮嵌套在位于内盖和外盖之间的壳体内。

本发明的另一个实施例公开了一种牵引马达组件。该牵引马达组件可包括牵引马达驱动轴、驱动端轴承、轴承外壳和驱动端轴承润滑装置，驱动端轴承利于牵引马达驱动轴旋转，轴承外壳布置为包含驱动端轴承，驱动端轴承润滑装置用于润滑所述驱动端轴承。另外，该牵引马达组件可包括驱动端轴承装置，该驱动端轴承装置具有内盖，内盖具有第一侧和第二侧，第二侧具有第一配合表面。此外，牵引马达组件可包括外盖，外盖具有第一侧和第二侧，第一侧具有第二配合表面。另外，该牵引马达组件可包括桨轮，内盖的第一配合表面和外盖的第二配合表面装配在一起以形成壳体，桨轮嵌套在位于内盖和外盖之间的壳体内。壳体和桨轮可具有延伸通过内盖、外盖和桨轮的中心开口，并且牵引马达驱动轴可延伸通过在壳体和桨轮内的所述开口。

在本发明的另一个实施例中，公开了一种润滑牵引马达驱动端轴承的方法。该润滑牵引马达驱动端轴承的方法可包括：在牵引马达驱动轴上提供牵引马达驱动端轴承润滑装置，该马达驱动端轴承润滑装置具有内盖，内盖具有第一配合表面。该方法可进一步提供包括外盖的润滑装置，外盖具有第二配合表面。此外，该方法可提供包括桨轮的润滑装置，桨轮具有第一侧和第二侧,并且该桨轮具有至少一个桨状特征，所述至少一个桨状特征沿着桨轮的第一侧径向放置。另外，该方法可提供润滑装置，该润滑装置包括内盖第一配合表面和外盖第二配合表面，该内盖第一配合表面和外盖第二配合表面装配在一起以形成壳体，桨轮嵌套在壳体内，桨轮的第一侧面向内盖的第二侧，桨轮在壳体内自由旋转，可在内盖第一配合表面和外盖第二配合表面之间放置密封部件以形成基本上不透流体的密封，并且旋转桨轮可使得润滑剂在牵引马达驱动端轴承内循环。

当参考附图阅读以下详细说明时，本发明的上述方面和其他方面将更易于理解。

附图说明

图1为根据本发明的示例性机车的剖面示意图。

图2是如在图1的机车中所示的示例性转向架的透视图。

图3为根据本发明的在驱动端轴承外壳旁边的独立驱动端轴承润滑装置的分解透视图。

图4为根据本发明的示例性的独立驱动端轴承润滑装置的透视图。

图5是根据本发明在驱动端轴承外壳旁边的独立驱动端轴承润滑装置的剖视图。

图6是示出了可以根据本发明进行实践的步骤的取样序列的流程图。

具体实施方式

现在参考附图并具体参考图1，根据本发明的实施例的机车总体上由附图标记100来表示。尽管示出了机车100，但包括牵引马达的任何类型的车辆和机器可受益于本发明。在一些实施例中，机车100可推动或拉动其后的一个或多个机动轨道车(未示出)，比如：勤务车、客车、货物集装车或其他类型的车。机车100可构造成包括包含控制装置(未示出)的驾驶室102。机车操作员可使用控制装置来操作机车100和置于框架106上的车身104。此外，框架106通过第一和第二转向架108支撑在相对端处。每个转向架108可以配置为通过多个车轮112接合轨道110，以及还支撑机车100的框架106。此外，一个或多个发动机114可安装到框架106上，且一个或多个发动机114可驱动发电机116产生电力。由发电机116产生的电力可以通过电传输路径120输送到牵引马达118。在一个实施例中，电传输路径120可以采用电缆、电线或任何其他已知的电传输装置来构造。牵引马达118配置成驱动包含在每个转向架108内的多个车轮112。此外，多个车轮112可设置成组，其中每组车轮112经由转向架108安装在框架106上。牵引马达118可使用从发电机116接收的电功率来驱动车轮112并沿轨道110向下推动机车100。

图2更详细地示出了首先在图1中示出的机车转向架108之一的示例性实施例。通常还称为转向车架的转向架108被配置成提供可包括推车框架202的子组件底盘200，该推车框架202可配置成支撑车轮112中的一者或多者、车轴204中的一者或多者、牵引马达118中的一者或多者以及机车100需要的其他部件。此外，转向架108可附接至机车100的框架106(图1)。此外，转向架108可包括一个或多个弹簧206以在机车100沿轨道110向下推动时辅助吸收从车轮112中的一者或多者传递到框架106(图1)和车身104(图1)的振动。

如图2进一步所示出的那样，在一些实施例中，牵引马达118可附接至推车框架202。每个牵引马达118可在第一附接点208刚性地附接至推车框架202并在第二附接点210刚性地附接至车轴204。每个牵引马达118可使用包括螺栓、螺母、销、安装支架或其他已知方法的附接方法附接在第一和第二附接点208和210处。每个牵引马达118在附接点208和210处附接本质上可以是刚性或柔性的。

每个牵引马达118还可包含远离牵引马达118的端部横向延伸的牵引马达驱动轴212，并可通过齿轮箱(未示出)中的第一开口(未示出)进入邻近牵引马达118的齿轮箱(未示出)。在齿轮箱内部，第一较小齿轮214(例如，小齿轮)可以刚性地联接至和/或以其他方式安装至牵引马达驱动轴212的远端。小齿轮214附接至牵引马达驱动轴212可以通过过盈配合、摩擦配合、收缩配合、一对螺母(未示出)和/或其他已知安装方法来实现。当与牵引马达驱动轴212的外径相比小齿轮214的内径较小时可以产生示例性过盈配合或摩擦配合。可以通过加热或冷却小齿轮214或牵引马达驱动轴212使得小齿轮214滑入牵引马达驱动轴212来实现示例性收缩配合，且一旦小齿轮214和牵引马达驱动轴212达到环境温度时；两个部件刚性地联接。在示例性实施例中，由于小齿轮214和牵引马达驱动轴212之间的刚性联接，故牵引马达驱动轴212的旋转可引起小齿轮214与牵引马达驱动轴212一起旋转和/或与牵引马达驱动轴212以相同速率旋转。

在一些实施例中，小齿轮214可包含一系列齿轮齿216，该一系列齿轮齿216可与第二大齿轮220(例如，大齿轮)上的相应系列齿轮齿218啮合，该第二大齿轮220还可设置在齿轮箱(未示出)内。在示例性实施例中，由于小齿轮齿216与大齿轮齿218啮合，故小齿轮214可驱动大齿轮220。在一些实施例中，小齿轮214和大齿轮220可需要润滑剂(未示出)以使小齿轮214和大齿轮220的磨损最小化。所使用润滑剂(未示出)可以是油脂、油或其他已知润滑剂，且该润滑剂可以存储在位于齿轮箱(未示出)中或上的储存槽中。此外，在齿轮箱(未示出)内侧，大齿轮220可以经由过盈配合、摩擦配合、收缩配合、一对螺母(未示出)和/或其他已知安装方法安装到车轮轴222。当与车轮轴222的外径相比大齿轮220的内径较小时可以实现示例性过盈配合。此外，示例性收缩配合可以通过充分地加热或冷却小齿轮220和/或车轮轴222使得大齿轮220滑到或装配到车轮轴222上来实现。当大齿轮220和车轮轴222均达到环境温度时，二者结构刚性地附接。在示例性实施例中，由于大齿轮220和车轮轴222之间的刚性联接，大齿轮220可与车轮轴222一起旋转。车轮轴222可通过齿轮箱(未示出)的第二开口(未示出)离开齿轮箱(未示出)。在齿轮箱(未示出)外侧，车轮112可以以任何方法，例如过盈配合、摩擦配合、收缩配合、一对螺母(未示出)和/或其他已知安装方法安装到车轮轴222。

回到图3和4，描述了独立驱动端轴承润滑装置的示例性实施例并由附图标记300表示。如所示，轴承润滑装置300可包括内盖302、桨轮304和外盖306。在一些实施例中，内盖302和外盖306可由塑料、不锈钢、铝或者任何其他合适的材料构造而成。同样地，在一些实施例中，桨轮304可由塑料、不锈钢、铝或者任何其他合适的材料构造而成。在示例性实施例中，内盖302、桨轮304、外盖306形状可以为具有内径和外径的环形。如所示，中心开口308可存在于内盖302、桨轮304和外盖306中。开口308可提供牵引马达118的驱动轴212的入口。在一些实施例中，驱动轴212的直径可以小于内盖302、桨轮304和外盖306中的开口308的直径。此外，在其他实施例中，驱动轴212的直径可以大致等于、略小于或略大于内盖302、桨轮304和外盖306中的开口308的直径。

此外，内盖302可包括第一侧310和第二侧312。在一些实施例中，内盖302在第一位置处可具有延伸通过第一侧310到达第二侧312的至少一个孔314。此外，内盖302在第二位置处可具有延伸通过第一侧310到达内盖302的第二侧312的至少一个孔316。在一些实施例中，孔314和316可以为狭槽、一系列狭槽、孔洞、一系列孔洞或可知道的任何其他这种开口。此外，在一些实施例中，孔314和316可在内盖302上彼此偏移。在一个示例性实施例中，内盖302可具有相对于彼此偏移约180度的孔314和316。孔314和316的其他布置是可能的。此外，内盖302可具有沿内盖302的第二侧312的配合表面318。

如图3和4中进一步所示，桨轮304可以包括第一侧320和第二侧322并且在桨轮304的第一侧320上具有至少一个桨状特征324。在某些实施例中，桨状特征324可以是桨轮304的第一侧320上的凸起结构。另外，在某些实施例中，桨状特征324可以由桨轮304的第一侧320上的缺口形成。另外，在某些实施例中，桨状特征324可以沿桨轮304的第一侧320组织成圆形阵列，且桨状特征324可以从桨轮304的内径径向地延伸至桨轮304的外径。替代地，至少一个桨状特征324可以沿桨轮304的第一侧320随机地分布，桨状特征324的其它布置是可行的。

同样地，外盖306还可以具有第一侧326和第二侧328。另外，外盖306可以具有沿外盖306的第一侧326的配合表面330。在某些实施例中，环形唇缘332可以被添加至外盖306的周边且环形唇缘332可以包括配合表面330。另外，外盖306和内盖302可以一起分别配合在外盖配合表面330和内盖配合表面318处以产生壳体331。另外，在某些实施例中，外盖306上的配合表面330可以并有密封元件或部件(未示出)，诸如垫圈、o环或密封元件的其它已知组合以产生基本上不透流体的密封。另外，在某些实施例中，内盖302上的配合表面318可以并有密封元件以产生基本上流体致密密封。在某些实施例中，内盖302和外盖306配合在一起并且形成基本上不透流体的密封可能是有利的。

另外，桨轮304可以被配置为驻留或嵌套在由内盖302和外盖306形成的壳体331内。在某些实施例中，桨轮304可能能够在由内盖302和外盖306形成的壳体331内自由地旋转。另外，桨轮304可以被定向使得具有至少一个桨状特征324的第一侧320面向内盖302的第二侧312。而在某些实施例中，内盖302、桨轮304和外盖306可以配合在一起并且形成独立润滑装置300。

图5示出了其中独立驱动端轴承润滑装置300可以被定位为具有延伸穿过独立润滑装置300的开口308的牵引马达驱动轴212的实施例。内盖302可以是独立润滑装置300的非旋转构件，并且可以刚性地附接至驱动端轴承壳体336的第二侧334。在某些实施例中，内盖302可以用作润滑装置300的内壁。另外，内盖302至轴承壳体336的附接可以通过使用附接装置337(诸如螺钉、销、粘附剂或任何其它已知附接方法)而完成。在其它实施例中，独立驱动端轴承润滑装置300的内盖302部分可以放置成邻近于并且非刚性地附接至轴承壳体336的第二侧334。

另外，桨轮304可以使用过盈配合、摩擦配合、收缩配合和/或其它已知安装方法刚性地附接至牵引马达驱动轴212。示例性过盈配合或摩擦配合可以通过在桨轮304中制造具有小于牵引马达驱动轴212的外径的内径的开口308而实现。另外，示例性收缩配合可以通过将桨轮304或牵引马达驱动轴212充分地加热或冷却，使得桨轮304滑动或配合至牵引马达驱动轴212上而完成，且当桨轮304和牵引马达驱动轴212二者均达到环境温度时，该两种结构刚性地附接。另外，桨轮304和牵引马达驱动轴212的刚性联接可以允许桨轮304结合牵引马达驱动轴212并且以与牵引马达驱动轴212相同的速率旋转。另外，桨轮304和牵引马达驱动轴212的刚性联接可以在桨轮304与牵引马达驱动轴212之间产生基本上不透流体的密封。

在某些实施例中，外盖306还可以是独立驱动端轴承润滑装置300的非旋转构件，且外盖可以在径向和轴向方向与桨轮304基本上不接触。在某些实例中，外盖306可以用作润滑装置300的外壁。另外，外盖306可以帮助产生基本上不透流体的密封，其中外盖的配合表面330和内盖的配合表面318连结在一起。

另外，在某些实施例中，外盖306可以并有多个磨耗类型的密封元件(未示出)以防止润滑剂行进超出桨轮304。密封元件(未示出)可以由诸如聚四氟乙烯(PTFE)的低摩擦材料或其它已知的低摩擦力材料构造而成。另外，密封元件(未示出)可以是具有内径和外径并且以同心圆形图案配置的环形形状。在某些实施例中，密封元件可以具有介于0.005英寸与0.020英寸之间的厚度，然而其它厚度也是可行的。另外，多个密封元件可以使用胶水、压敏粘附剂或其它已知的附接方法固定或附接至外盖306的第一侧326。

另外，在某些实施例中，低摩擦涂层(未示出)可以涂敷至桨轮304的第二侧332。低摩擦涂层(未示出)可以由诸如PTFE的材料组成，但是具有低摩擦性质的其它已知材料的使用也是可行的。低摩擦涂层可以通过蒸气、液体、加热或其它已知的涂敷方法来涂敷。另外，桨轮304上的低摩擦涂层可以对应于附接至外盖306的多个密封元件(未示出)以防止润滑剂沿向外方向行进超出桨轮。

另外，在某些实施例中，独立驱动端轴承润滑装置300可以联接至轴承壳体336。在一个实例中，如图3和5中所示，附接至轴承壳体336可以沿内盖302的第一侧310和轴承壳体336的第二侧334使用诸如螺钉、螺栓、销、粘附剂或其它已知的粘附技术而实现。在某些实施例中，润滑装置300可以被配置使得内盖302被定位成面向并且邻近于轴承壳体336的第二侧334。另外，轴承壳体336可以具有延伸穿过轴承壳体336的至少一个孔338。

在附接至驱动端轴承壳体336期间，独立润滑装置300可以被定向使得内盖302的第一侧304面向轴承壳体336且内盖302上的孔314至少部分与轴承壳体336上的孔338重叠。另外，内盖302和外盖306可以具有多个对应的附接装置孔339，其可促进独立润滑装置300附接至驱动端轴承壳体336。另外，放置在附接装置孔339中的附接装置337可以帮助促进内盖302与外盖306的连结以形成壳体331。

另外，在某些实施例中，贮存器340可以放置成邻近于或在其它情况中可以固定地附接至驱动端轴承壳体336的第一侧342。贮存器340可以含有诸如油脂、油的润滑剂或其它已知润滑材料。在某些实施例中，用于驱动端轴承344的润滑剂可以具有低于用于小齿轮214和/或大齿轮220的粘度的润滑剂。另外，在某些实施例中，用于驱动端轴承344的润滑剂可以供应自不同于用于小齿轮214和大齿轮220的来源。

工业实用性

在操作中，牵引马达可以用作电动车辆中的推进源。更具体地说，牵引马达可以发现用于柴油电动、混合电动和电池电动车辆(诸如机车、汽车、大客车、卡车、电动车组等)中。

图6中示出了用于润滑如本发明中所述的牵引马达驱动端轴承的方法400。方法400的第一步骤402可能需要提供马达驱动端轴承润滑装置300。如本发明中所述的此装置可以由多个部件组成。例如，润滑装置300可以具有内盖302、桨轮304和外盖306，且内盖302和外盖306可以装配在一起并且形成壳体331。另外，桨轮304可以嵌套在壳体331内侧且桨轮可以自由旋转。

根据方法400的下一步骤404，润滑装置300的可旋转元件可以联接至牵引马达驱动轴212。在方法400的一个示例性实施例中，可旋转元件可以是桨轮且桨轮304可以直接联接至牵引马达驱动轴212。因此，步骤406可以进一步描述牵引马达驱动轴212的旋转可以如何导致驱动端轴承润滑装置300的桨轮304结合牵引马达驱动轴212旋转。桨轮304的此旋转可以产生如步骤408中所述的循环路径以供润滑剂遵循。可以通过轴承壳体336中的孔338从贮存器340中汲取润滑剂。另外，润滑剂可以继续行进通过至少一个孔338并且借助于内盖302的开口或孔314进入独立润滑装置300。另外，具有至少一个桨状特征324的桨轮304的旋转可以帮助促进润滑剂在驱动端轴承内的循环。随着润滑剂通过内盖302的第一位置处的孔314排出至独立润滑装置300中，具有至少一个桨状特征324的桨轮304将会使润滑剂传送至邻近于内盖302上的第二位置处的孔316的位置并且允许润滑剂流入驱动端轴承中。润滑装置300内的润滑剂的此传送和循环可以帮助使牵引马达驱动端轴承保持适当地润滑。

将明白的是，电动车辆中的牵引马达的使用可提供高速供应高扭矩的能力。然而，这些条件下的操作可能要求牵引马达并有可能需要润滑以进行适当运作的大型驱动端轴承。通常，牵引马达被配置为使用位于齿轮箱中的公共油箱以对驱动端轴承和一组减速齿轮二者提供润滑。不幸的是，传统的润滑方法在某些应用中可能是不适合的，因为驱动端轴承的大尺寸和速度可推动传统润滑剂(例如，油脂)的限制。因此，本发明的某些实施例可以获益于或甚至需要对驱动端轴承使用较低粘度的润滑剂(例如，油)。然而，在传统的润滑方法下使用较低粘度的润滑剂可产生附加问题，诸如对齿轮箱施加非所需要求以充当较低粘度的润滑剂的防漏油箱。典型的牵引马达齿轮箱在具有多个接口和其它特征之后变得越来越复杂，且这些配置可能使其更难以确保齿轮箱防漏。

因此，本申请公开了一种用于牵引马达的驱动端轴承的独立润滑装置。润滑装置可以包括内盖，所述内盖具有第一侧、第二侧和沿第二侧的第一配合表面。另外，用于驱动端轴承的润滑装置可以包括外盖，所述外盖具有第一侧、第二侧和沿第一侧的第二配合表面。另外，用于驱动端轴承的润滑装置可以具有桨，其具有第一侧和第二侧。另外，内盖的第一配合表面和外盖的第二配合表面可以装配在一起以形成壳体，且桨轮可以嵌套在壳体内侧使得桨轮的第一侧面向内盖的第二侧。

以上描述仅仅意味着代表性的，因此在不脱离本发明的范围的情况下可以对所公开实施例作出修改和变动。在考虑到本说明书之后，本领域技术人员将明白本发明的其它实施例。因此，希望这些修改落在本发明的范围内并且落在所附权利要求书的范围内。