CN111173915A - 具有新型轴承配置方式的轨道车辆的齿轮箱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轨道车辆的齿轮箱，属于齿轮传动技术领域。本发明的齿轮箱包括主动轴、从动轴、第一轴承座和第二轴承座；所述齿轮箱还包括：被布置在所述第一轴承座和所述主动轴之间的第一滚子轴承、球轴承、轴承内挡圈和用于引流的轴承外挡圈；其中，所述轴承内挡圈和轴承外挡圈沿所述主动轴的轴向而被布置在第一滚子轴承和球轴承之间，并且所述轴承外挡圈上设置有第一引流通道，所述第一轴承座上设置有第二引流通道；其中，润滑油能够依次通过所述第二引流通道和所述第一引流通道从所述第一轴承座外部引导进入所述第一滚子轴承和球轴承中。本发明能够大大提高齿轮箱的主动轴上的第一滚子轴承和球轴承的润滑性能，尤其适合于低温工况。

Description

具有新型轴承配置方式的轨道车辆的齿轮箱
技术领域
本发明属于轨道车辆的齿轮传动技术领域，涉及一种轨道车辆的齿轮箱，尤其涉及轨道车辆的齿轮箱的主动轴承的轴承配置。
背景技术
齿轮箱是轨道车辆中的关键传动部件，其可以实现将牵引电机输出的动力传递给车轮，从而驱动轨道车辆行驶。
齿轮箱内部一般地设置有与车轮的轮轴对应的从动轴以及与电机的输出轴对应的主动轴，主动轴一般地选择为齿轮轴，其上具有小齿轮并且在传动过程中转速比较快，从动轴上配置有直径相对较大的从动齿轮，也可以称为大齿轮，大齿轮可以与小齿轮啮合并且转速相对较慢。在有些情况下，还可以在主动轴和从动轴之间配置中间轴以及中间级的传动齿轮。
对于主动轴来说，其一般是通过轴承座安装在齿轮箱的箱体上，轴承座与主动轴之间配置有轴承组件。由于主动轴是相对高速转动部件，特别是在齿轮箱应用于高速动车组上时，轴承的转动也非常快，轴承的润滑变得非常重要，因此，主动轴的轴承布置方式需要关注并考虑轴承的润滑性能，尤其是在全天候条件下的润滑性能。
发明内容
本发明的目的之一在于，提高轨道车辆的齿轮箱的主动轴上的轴承的润滑性能。
为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。
按照本发明的一方面，提供一种轨道车辆的齿轮箱，其包括主动轴、从动轴、用于安装固定所述主动轴的第一轴承座、用于安装固定所述从动轴的第二轴承座，所述主动轴通过齿轮传动方式带动所述从动轴转动；所述齿轮箱还包括：
被布置在所述第一轴承座和所述主动轴之间的第一滚子轴承、球轴承、轴承内挡圈和用于引流的轴承外挡圈；
其中，所述轴承内挡圈和轴承外挡圈沿所述主动轴的轴向而被布置在第一滚子轴承和球轴承之间，并且所述轴承外挡圈上设置有第一引流通道，所述第一轴承座上设置有第二引流通道；
其中，润滑油能够依次通过所述第二引流通道和所述第一引流通道从所述第一轴承座外部引导进入所述第一滚子轴承和球轴承中。
根据本发明一实施例的齿轮箱，其中，所述第一轴承座上还设置有所述第三引流通道，其中，所述第一滚子轴承和球轴承中的润滑油能够通过所述第三引流通道排出至所述齿轮箱中。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述第一轴承座和/或齿轮箱的箱体上设置有集油槽，所述第二引流通道的一端的开口朝向所述集油槽，所述集油槽用于收集在所述从动轴上的大齿轮转动时从齿轮箱中带起的润滑油。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述第三引流通道在所述第一轴承座上被布置在与所述第二引流通道相对的一侧。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述第二引流通道的另一端的开口大致朝向所述轴承外挡圈，设置所述第二引流通道的倾斜方向和/或角度以使所述集油槽中的润滑油自动流入所述轴承外挡圈的第二引流通道中。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述轴承内挡圈和轴承外挡圈同心地布置，其中，所述轴承内挡圈与所述第一滚子轴承的内圈和所述球轴承的内圈对应布置并将它们隔离，所述轴承外挡圈与所述第一滚子轴承的外圈和所述球轴承的外圈对应布置并将它们隔离。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述轴承内挡圈与所述第一滚子轴承的内圈和所述球轴承的内圈都固定在所述主动轴上并随所述主动轴同步地转动。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述轴承外挡圈的第一引流通道包括多个引流孔；所述轴承内挡圈上还设置有分流槽，其用于将从所述第二引流通道流过来的润滑油大致均匀地分流进入所述多个引流孔中。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述多个引流孔在所述轴承外挡圈的圆周方向上大致均匀地分布。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述分流槽为在所述轴承外挡圈的外周表面上设置的槽。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，安装在所述主动轴上的所述第一滚子轴承和球轴承在径向方向上基本等高地布置。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述轴承内挡圈固定在所述第一轴承座的靠近车辆一侧的第一端上。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述球轴承相对所述第一滚子轴承在沿所述主动轴的轴向上布置在外侧。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，在所述主动轴的靠近电机一侧的第二端对应布置有第二滚子轴承。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述第一滚子轴承和第二滚子轴承为圆柱滚子轴承。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，还包括：
主动轴的第一端和第二端的外侧分别布置的轴承密封组件。
根据本发明又一实施例或前述任一实施例的齿轮箱，其中，所述轨道车辆为高速动车组。
按照本发明的又一方面，提供一种轨道车辆，其使用以上任一所述的齿轮箱。
本发明的齿轮箱相对现有技术能大大提高齿轮箱的主动轴上的第一滚子轴承和球轴承的润滑性能，尤其适合于低温工况。
根据以下描述和附图本发明的以上特征和操作将变得更加显而易见。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1是按照本发明一实施例的齿轮箱的立体结构示意图；
图2是图1所示的齿轮箱的主视图；
图3是图2所示的齿轮箱的A-A截面图；
图4是图2所示的齿轮箱的B-B截面图；
图5示意图1所示的齿轮箱的轴承配置的局部放大图；
图6是图1示例的齿轮箱中使用的用于引流的轴承外挡圈的结构图；
图7是图6所示的轴承外挡圈的主视图；
图8是图7所示的轴承外挡圈的C-C截面图。
具体实施方式
下面通过参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，从而使对本发明保护范围的理解更为全面和准确。
诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的部件以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它部件的情形。
诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元或部件在时间、空间、大小等方面的顺序，而仅仅是作区分各单元或部件之用。
为方便说明，附图中定义了x方向、y方向和z方向，其中，将齿轮箱的高的方向定义为z方向，齿轮箱的主动轴的轴向定义为y方向（y方向的正向为从电机侧指向车轮侧的方向），x方向垂直于y方向和z方向，其中，主动轴和从动轴的中心轴线在xy平面上（x方向的正向为从主动轴的中心轴线指向从动轴的中心轴线的方向）。需要理解的是，这些方向的定义是用于相对于的描述和澄清，其可以根据齿轮箱的方位和/或形状的变化而相应地发生变化。
图1所示为按照本发明一实施例的齿轮箱的立体结构示意图；图2所示为图1所示的齿轮箱的主视图；图3所示为图2所示的齿轮箱的A-A截面图；图4所示为图2所示的齿轮箱的B-B截面图；图5示意图1所示的齿轮箱的轴承配置的局部放大图；图6所示为图1示例的齿轮箱中使用的用于引流的轴承外挡圈的结构图；图7所示为图6所示的轴承外挡圈的主视图；图8所示为图7所示的轴承外挡圈的C-C截面图。以下结合图1至图8示例说明本发明一实施例的齿轮箱10。
以下示例的轨道车辆的齿轮箱10用于在轨道车辆中实现传动，其可以将牵引电机输出的动力传递给车轮，齿轮箱10可以安装在轮对装置中，例如通过借助齿轮箱10的吊杆组件191等实现齿轮箱的固定安装；其中，牵引电机相对具有非常快的转速，特别是在轨道车辆为高速动车组中应用时。
齿轮箱10包括箱体110，其内部布置有相对复杂的结构和部件，为方便清楚地描述本发明实施例的齿轮箱10的改进，仅对其中涉及本发明的主要改进指出的零部件及其布置方式进行详细示例说明。
齿轮箱10中可以设置有主动轴120和从动轴180，主动轴120和从动轴180沿y方向平行地设置，并可以贯穿箱体110，主动轴120与位于齿轮箱10的电机侧的牵引电机耦合并被其带动而同步地转动，从动轴180与位于齿轮箱10的车辆侧的轮轴耦合并能够带动车轮的轮轴而同步地转动；主动轴120具体可以为齿轮轴，齿轮轴上一体地设置有小齿轮121，从动轴180上固定安装有大齿轮181；小齿轮121与大齿轮181啮合传动，从而主动轴120通过齿轮传动方式带动从动轴180转动。
小齿轮121与大齿轮181之间的具体齿轮传动比不是限制性的。在其他替换实施例中，还可以在小齿轮121与大齿轮181中间布置中间轴以及中间齿轮，它们可以用于中间传动。
如图3至图5所示，齿轮箱10中还固定设置有第一轴承座169、第二轴承座183；其中，第一轴承座169是对应主动轴120设置，其用于安装固定主动轴120。例如，第一轴承座169的轴承座169a对应主动轴120的第一端（靠近车轮侧的一端）布置并用于支撑相应的轴承组件和主动轴120的第一端，第一轴承座169的轴承座169b对应主动轴120的第二端（靠近电机侧的一端）布置并用于支撑相应的轴承组件和主动轴120的第二端；第二轴承座183的轴承座183a对应从动轴180的第一端（靠近车轮侧的一端）布置并用于支撑相应的轴承组件和从动轴180的第一端，第二轴承座183的轴承座183b对应从动轴180的第二端（靠近电机侧的一端）布置并用于支撑相应的轴承组件和从动轴180的第二端。
继续如图3至图5所示，主动轴120和从动轴180都具有相应的轴承配置方式，特别是对于转速相对较快的主动轴120。对应主动轴120，其轴承配置包括第一滚子轴承150、球轴承130，尤其地还包括轴承内挡圈149和用于引流的轴承外挡圈140。其中，第一滚子轴承150、球轴承130、轴承内挡圈149和轴承外挡圈140被布置在轴承座160a和主动轴120的第一端之间，轴承内挡圈149和轴承外挡圈140沿主动轴120的轴向（即y方向）而被布置在第一滚子轴承150和球轴承130之间，这样，轴承内挡圈149和轴承外挡圈140可以在y方向上将主动轴120上的第一滚子轴承150和球轴承130隔离。
具体地，如图4和图5所示，轴承内挡圈149的内径小于轴承外挡圈140的内径，轴承内挡圈149和轴承外挡圈140相对主动轴120同心地布置。轴承内挡圈149可以与第一滚子轴承150的内圈151（或称为“内挡圈”）和球轴承130的内圈131对应布置并将它们隔离，例如，轴承内挡圈149的两侧面分别与第一滚子轴承150的内圈151和球轴承130的内圈131的端面相抵；这样，在主动轴120转动时，在主动轴120上沿y方向依次布置的内圈151、轴承内挡圈149和内圈131将与主动轴120同步转动。轴承外挡圈140可以与第一滚子轴承150的外圈153和球轴承130的外圈153对应布置并将它们隔离，例如，轴承外挡圈140的两侧面分别与第一滚子轴承150的外圈153和球轴承130的内圈133的端面相抵；这样，在主动轴120转动时，沿主动轴120y方向依次布置的外圈153、轴承外挡圈140和外圈133将固定在轴承座160a上，此时，轴承内挡圈149也相对轴承外挡圈140转动。
轴承内挡圈149和轴承外挡圈140可以具有基本相同的宽度，也即在y方向上的宽度相同，示例地，轴承内挡圈149和轴承外挡圈140的宽度可以大于或等于5mm小于或等于15mm（例如10mm）。
如图3和图4所示，在主动轴120的第二端对应布置有第二滚子轴承170、轴承座160b，第二滚子轴承170被布置在轴承座160b和主动轴120之间，并且，其内圈与主动轴120一起同步转动、其外圈固定在轴承座160b上。
需要说明的是，第一滚子轴承150和第二滚子轴承170可以主要地承受径向力，球轴承130可以主要地承受轴向力。第一滚子轴承150和第二滚子轴承170具体地可以但不限于为圆柱滚子轴承，球轴承130例如可以但不限于是四点接触球轴承。
对于从动轴180的轴承布置方式，从动轴180的两端分别对应布置有圆锥滚子轴承182和183，圆锥滚子轴承182通过车轮侧的第二轴承座183a安装固定，圆锥滚子轴承183通过电机侧的第二轴承座183b安装固定。
需要理解的是，从动轴180的轴承以及主动轴承120的轴承在齿轮箱10工作过程中都存在润滑需求，特别是对于高速转动的主动轴承120的轴承，其润滑要求极高。为此，在本发明一实施例中，如图5所示，第一轴承座160a上设置有第二引流通道162，如图6至图8所示，轴承外挡圈140上设置有第一引流通道。如图5中虚线箭头示意，润滑油能够依次通过第一轴承座160a上的第二引流通道162和轴承外挡圈140上的第一引流通道从第一轴承座160a的外部引导进入第一滚子轴承150和/或球轴承130中。
在一实施例中，对应第二引流通道162还设置有集油槽161，其用于收集将被引导进入轴承中的润滑油，集油槽161可以设置第一轴承座160a上，在又一替换实施例中，集油槽161也可以设置在齿轮箱10的箱体110上。通过布置集油槽161的位置，使其可以自动地收集在从动轴180上的大齿轮181转动时从齿轮箱10中带起的润滑油，例如，从齿轮箱10的底部带起的润滑油。第二引流通道162的一端的开口朝向集油槽161，这样集油槽161中收集的润滑油可以被引导进入第二引流通道162中。第二引流通道162的另一端的开口大致朝向轴承外挡圈140，例如，其可以与轴承外挡圈140的第一引流通道的入口大致对准。
通过设置第二引流通道162的倾斜和/或角度，以使集油槽161中的润滑油至少部分能够自动流入轴承外挡圈140的第一引流通道中。具体地，可以将第二引流通道162构造为，其一端倾斜至能够收集到润滑油的集油槽161内部，另一端以对准轴承外档圈140的角度来倾斜。将理解，第二引流通道162的具体布置方式不是限制性的；在其他实施例中，第二引流通道162也可以与集油槽161一体地设置。
在一实施例中，如图6至图8所示，轴承外挡圈140的第一引流通道包括多个引流孔141，具体地，多个引流孔141可以在轴承外挡圈140的圆周方向上均匀地分布，从而有助在轴承的圆周方向上实现均匀地润滑。在一实施例中，在轴承外挡圈140的外周表面上设置有分流槽142，分流槽对应多个引流孔141的入口设置，从而可以将从第二引流通道162流过来的润滑油大致均匀地分流进入多个引流孔141中。具体地，在润滑油从第二引流通道162流至轴承外挡圈140时，分流槽142将引导润滑油沿圆周方向流动，使润滑油进入在圆周方向上均布的多个引流孔141中。并且，在实际运用时，还可以将第一滚子轴承150和球轴承130在径向方向上等高地布置，这将有利于使润滑油按预定比例分流至第一滚子轴承150和球轴承130中，例如，将引入的润滑油大致均匀地分流至轴承外挡圈140的两侧的第一滚子轴承150和球轴承130中。
在一实施例中，轴承内挡圈149上可以不设置任何孔等结构，从而可以阻止引流进入的润滑油流出，轴承内挡圈149也相对可以低成本地实现。轴承内挡圈149的转动也可以引导集油槽161一侧流入的润滑油在圆周方向流动，从而使润滑油在轴承的圆周方向上基本均匀地分布，第一滚子轴承150和球轴承130在圆周方向上也均匀地被引入有润滑油。
在一实施例中，继续如图5所示，第一轴承座160a上还设置有第三引流通道163，其中，第一滚子轴承150和球轴承130中的润滑油（例如多于的润滑油）能够通过第三引流通道163排出至齿轮箱10内部。这样，结合第一引流通道和第二引流通道162对润滑油的引入、第三引流通道163对润滑油的排出，其可以至少部分润滑油可以在第一滚子轴承150或球轴承130中循环，可以更多地带走第一滚子轴承150或球轴承130在高速转动工作过程中产生的热量，润滑效果更佳。
具体地，第三引流通道163在第一轴承座160a上被布置在与第二引流通道162相对的一侧，这样，润滑油可以从靠近大齿轮181一侧流入、从远离大齿轮181一侧流出。
以上示例的针对第一滚子轴承150和球轴承130的润滑方式可以极大地改善第一滚子轴承150和球轴承130的润滑性能，特别是在齿轮箱10处于低温启动的工况下，可以保证流动的润滑油及时进入第一滚子轴承150和球轴承130中，防止低温启动中第一滚子轴承150和球轴承130中润滑油流动性降低等因素导致润滑不良而烧损齿轮。因此，以上实施例的齿轮箱10在高低温工况下第一滚子轴承150和球轴承130均能够被充分润滑，第一滚子轴承150和球轴承130的温升和轴承状态均表现良好，尤其适用于高速的工况，例如，安装应用于时速超过200公里/小时的高速动车组上。
继续如图3至图5所示，主动轴120的第一端和第二端的外侧分别布置有轴承密封组件，例如，对应主动轴120的第一端的轴承座160a布置有密封盖169a，对应主动轴120的第二端的轴承座160b布置有密封压盖169b，它们可以防止轴承中的润滑油从齿轮箱10内部流出。当然，对应从动轴180的两端的外侧也可以分别设置轴承密封组件，它们的具体布置方式不是限制性的。
需要说明的是，尽管以上是主动轴120的第一滚子轴承150和球轴承130的润滑方式进行示例说明的，这是由于第一滚子轴承150和球轴承130对润滑的性能相对要求更高并且可以方便地利用它们之间的间隙布置轴承内挡圈149和轴承外挡圈140。在其他实施例中，如果主动轴120的第二端（靠近电机侧的一端）也需要按照其第一端布置轴承时，也可以按照相同或相似的方式布置轴承内挡圈149、轴承外挡圈140和第二引流通道162等，从而也获得相同或相似的润滑效果。
需要说明的是，润滑油可以是各种可以应用于齿轮箱中的液体润滑剂。
以上例子主要说明了本发明的齿轮箱和使用其的轨道车辆。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (18)

1.一种轨道车辆的齿轮箱，包括主动轴、从动轴、用于安装固定所述主动轴的第一轴承座、用于安装固定所述从动轴的第二轴承座，所述主动轴通过齿轮传动方式带动所述从动轴转动；其特征在于，所述齿轮箱还包括：
被布置在所述第一轴承座和所述主动轴之间的第一滚子轴承、球轴承、轴承内挡圈和用于引流的轴承外挡圈；
其中，所述轴承内挡圈和轴承外挡圈沿所述主动轴的轴向而被布置在第一滚子轴承和球轴承之间，并且所述轴承外挡圈上设置有第一引流通道，所述第一轴承座上设置有第二引流通道；
其中，润滑油能够依次通过所述第二引流通道和所述第一引流通道从所述第一轴承座外部引导进入所述第一滚子轴承和球轴承中。
2.如权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述第一轴承座上还设置有所述第三引流通道，其中，所述第一滚子轴承和球轴承中的润滑油能够通过所述第三引流通道排出至所述齿轮箱中。
3.如权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述第一轴承座和/或齿轮箱的箱体上设置有集油槽，所述第二引流通道的一端的开口朝向所述集油槽，所述集油槽用于收集在所述从动轴上的大齿轮转动时从齿轮箱中带起的润滑油。
4.如权利要求2所述的齿轮箱，其特征在于，所述第三引流通道在所述第一轴承座上被布置在与所述第二引流通道相对的一侧。
5.如权利要求3所述的齿轮箱，其特征在于，所述第二引流通道的另一端的开口大致朝向所述轴承外挡圈，设置所述第二引流通道的倾斜方向和/或角度以使所述集油槽中的润滑油自动流入所述轴承外挡圈的第二引流通道中。
6.如权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述轴承内挡圈和轴承外挡圈同心地布置，其中，所述轴承内挡圈与所述第一滚子轴承的内圈和所述球轴承的内圈对应布置并将它们隔离，所述轴承外挡圈与所述第一滚子轴承的外圈和所述球轴承的外圈对应布置并将它们隔离。
7.如权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述轴承内挡圈与所述第一滚子轴承的内圈和所述球轴承的内圈都固定在所述主动轴上并随所述主动轴同步地转动。
8.如权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述轴承外挡圈的第一引流通道包括多个引流孔；所述轴承内挡圈上还设置有分流槽，其用于将从所述第二引流通道流过来的润滑油大致均匀地分流进入所述多个引流孔中。
9.如权利要求8所述的齿轮箱，其特征在于，所述多个引流孔在所述轴承外挡圈的圆周方向上大致均匀地分布。
10.如权利要求8所述的齿轮箱，其特征在于，所述分流槽为在所述轴承外挡圈的外周表面上设置的槽。
11.如权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，安装在所述主动轴上的所述第一滚子轴承和球轴承在径向方向上基本等高地布置。
12.如权利要求1或6所述的齿轮箱，其特征在于，所述轴承内挡圈固定在所述第一轴承座的靠近车辆一侧的第一端上。
13.如权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述球轴承相对所述第一滚子轴承在沿所述主动轴的轴向上布置在外侧。
14.如权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，在所述主动轴的靠近电机一侧的第二端对应布置有第二滚子轴承。
15.如权利要求14所述的齿轮箱，其特征在于，所述第一滚子轴承和第二滚子轴承为圆柱滚子轴承。
16.如权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，还包括：
主动轴的第一端和第二端的外侧分别布置的轴承密封组件。
17.如权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述轨道车辆为高速动车组。
18.一种轨道车辆，其特征在于，其使用如权利要求1至17中任一所述的齿轮箱。
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