齿轮箱回油密封结构、齿轮箱和齿轮箱回油方法

摘要

本申请提供一种齿轮箱回油密封结构、齿轮箱和齿轮箱回油方法。回油密封结构包括箱体、轴体、挡油环、轴承、甩油环和密封组件，轴体与箱体可转动地配合，挡油环、轴承以及甩油环均套接于轴体外且依次抵接；密封组件包括同时与甩油环和箱体连接的第一迷宫透盖和第二迷宫透盖，第一迷宫透盖与轴承之间形成第一回油腔，第一迷宫透盖与箱体共同限定出油气分离腔；第一迷宫透盖、第二迷宫透盖以及箱体共同限定出与油气分离腔连通的第二回油腔；箱体设有进油孔、第一回油孔和第二回油孔，第一回油孔连通第一回油腔，第二回油孔连通油气分离腔。齿轮箱运行过程中，密封性好，不易渗油。

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮箱领域，具体而言，涉及一种齿轮箱回油密封结构、齿轮箱和齿轮箱回油方法。

背景技术

齿轮箱输入轴及输出轴系一般需要设置密封，防止润滑介质泄漏，常规的接触式密封(常见如毛毡圈、唇形密封圈、V形密封圈等)的密封性能较好，但其使用寿命相对较低；非接触式机械迷宫密封结构使用寿命更久、稳定可靠，但密封性能不佳。

在轨道交通齿轮箱领域，为满足长寿命、高可靠性的要求，现阶段轴系密封普遍采用多级非接触式机械迷宫密封结构，为获得更好的密封性能，一般通过增加迷宫组数，其缺点是占用轴向空间，结构复杂，又因迷宫组数增加，齿轮箱内部压力也会增加，这又需要设置透气帽释放齿轮箱内压来辅助多组迷宫结构发挥其密封的性能。轨道交通齿轮箱受设计空间限制，往往需要在密封性能和轴向空间两者之间权衡。

经发明人研究发现，现有的齿轮箱密封结构存在如下缺点：

在节能环保等设计要求下，新车型设计簧下空间越发紧凑，齿轮箱一般采用两组迷宫密封，既能实现透气帽的泄压作用，又起到齿轮箱的密封功能，但密封性能一般难以达到设计要求，齿轮箱运行过程中存在油气泄漏的风险，在迷宫口吸附较多油灰，污染环境，影响用户的体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿轮箱回油密封结构、齿轮箱和齿轮箱回油方法，其能够在不设置透气帽的前提下提高轴系密封结构的密封性能。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种齿轮箱回油密封结构，包括：

箱体、轴体、挡油环、轴承、甩油环和密封组件，所述轴体与所述箱体可转动地配合，所述挡油环、所述轴承以及所述甩油环均套接于所述轴体外且依次抵接；所述密封组件包括同时与所述甩油环和所述箱体连接的第一迷宫透盖和第二迷宫透盖，所述第一迷宫透盖与所述甩油环配合形成第一密封间隙，所述第二迷宫透盖与所述甩油环配合形成第二密封间隙；所述第一迷宫透盖与所述轴承之间形成第一回油腔，所述第一迷宫透盖与所述箱体共同限定出油气分离腔；所述第一迷宫透盖、所述第二迷宫透盖以及所述箱体共同限定出与所述油气分离腔连通的第二回油腔；所述箱体设有进油孔、第一回油孔和第二回油孔，所述第一回油孔连通所述第一回油腔，所述第二回油孔连通所述油气分离腔。

在可选的实施方式中，所述第一迷宫透盖上设置有连通所述油气分离腔的出气孔和第三回油孔，所述出气孔的高度高于所述第三回油孔的高度。

在可选的实施方式中，所述第一迷宫透盖包括一体式结构的环形体和密封环体，所述环形体与所述轴承的外圈端面以及所述箱体抵接，所述密封环体与所述甩油环配合形成所述第一密封间隙，所述密封环体与所述轴承之间形成所述第一回油腔；所述环形体和所述箱体共同限定出所述油气分离腔；

所述出气孔和所述第三回油孔均设于所述环形体上。

在可选的实施方式中，所述环形体靠近所述轴承的端面上设置有凹槽，所述油气分离腔形成于所述凹槽处；所述出气孔和所述第三回油孔均设于所述凹槽的槽底壁上。

在可选的实施方式中，所述密封环体与所述凹槽的槽底壁在所述环形体的轴向上具有间距，且所述密封环体位于所述凹槽的槽底壁靠近所述轴承的一侧。

在可选的实施方式中，所述第二回油孔的轴线、所述出气孔的轴线以及所述第三回油孔的轴线不共线。

在可选的实施方式中，所述箱体上还设置有节流孔，所述节流孔连通所述第二回油孔远离所述油气分离腔的一端，所述节流孔的孔径小于所述第二回油孔的孔径。

在可选的实施方式中，所述油气分离腔、所述第二回油孔或所述节流孔的数量为多个。

第二方面，本发明提供一种齿轮箱，所述齿轮箱包括：

前述实施方式中任一项所述的齿轮箱回油密封结构。

第三方面，本发明提供一种齿轮箱回油方法，所述齿轮箱回油方法适用于上述前述实施方式所述的齿轮箱，该方法包括：

从进油孔进入的润滑润滑油润滑轴承后经由第一回油腔和第一回油孔流回箱体内；

箱体内飞溅的油气混合物经由节流孔、第二回油孔进入油气分离腔，分离后的气体进入第二回油腔，通过第二密封间隙排出箱体外；并且在气体进入第二回油腔后，在重力作用下使第二回油腔内的润滑油回流到油气分离腔内，油气分离腔的润滑油再经由第二回油孔流回箱体内。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的齿轮箱回油密封结构，通过设置油气分离腔，在齿轮箱运行过程中，润滑油先进入到第一回油腔内，然后通过第一回油孔回流至箱体内。部分油气混合物会经过第一迷宫透盖与甩油环之间的间隙进入第二回油腔中。现有技术中，箱体内的油气混合物会从第二回油孔飞溅进入到第二回油腔内，继而直接冲击迷宫密封结构，并造成润滑油随气体一起逸出，造成润滑油泄漏。而本实施例中，在飞溅作用下，箱体内的油气混合物并未直接进入第二回油腔内，而是先通过节流孔、第二回油孔进入到油气分离腔中，在油气分离腔中，大部分油气实现分离，也即气体中的润滑油含量大大减少，被分离出来的气体进入到第二回油腔内，被分离出来的润滑油积留在油气分离腔中，并带着油气分离腔中的润滑油一起通过第二回油孔回流到箱体中，第二回油腔内的润滑油量减少，气体从第二回油腔排出箱体外时携带的润滑油少，在实现齿轮箱泄压的同时有效降低油气泄漏风险。

同时，本实施例提供的齿轮箱回油密封结构还具备如下优点：

1.通过在回油油路出口增加具有油气分离功能的结构，即设有油气分离腔，出气孔和回油孔独立，避免油气分离腔的出气孔的气体与第二回油腔的润滑油冲击混合，从而降低迷宫密封进口处油气中的润滑油含量，在实现齿轮箱泄压的同时有效降低油气泄漏风险；

2.在回油油路入口设置节流孔，降低箱体内部反冲进入回油腔内的油气的压力，降低迷宫密封结构进口压力，有效降低油气泄漏风险；

3.回油密封结构将油气分离腔、节流孔合理结合，使之占用空间极小，节流孔尺寸可调节、回油密封结构数量可组合，可满足齿轮箱不同设计参数(例如功率、速度和运行工况等)的需求；

4.该回油密封结构集成在既有常规零件上，不需要增加新零件，结构简单可靠，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的齿轮箱回油密封结构的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例的齿轮箱回油密封结构的部分结构示意图；

图3为本发明实施例的齿轮箱回油密封结构的第一回油孔的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例的齿轮箱回油密封结构的又一视角的剖视结构示意图；

图5为本发明实施例的箱体上节流孔和第二回油孔的结构示意图；

图6为本发明实施例的齿轮箱回油密封结构的一变形例的结构示意图；

图7为本发明实施例的齿轮箱回油密封结构的另一变形例的结构示意图。

图标:

001-第一回油腔；002-油气分离腔；003-第二回油腔；100-箱体；110-第一回油孔；120-节流孔；130-第二回油孔；140-进油孔；200-轴体；300-挡油环；400-轴承；500-甩油环；600-密封组件；610-第一迷宫透盖；611-环形体；612-密封环体；613-出气孔；614-第三回油孔；615-回油槽；616-凹槽；620-第二迷宫透盖。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请结合图1-图3，其中，图2中设有箭头的虚线表示润滑油的流动路径，设有箭头的实线表示气体的流动路径。本实施例中，齿轮箱回油密封结构包括箱体100、轴体200、挡油环300、轴承400、甩油环500和密封组件600。轴体200与箱体100可转动地配合，挡油环300、轴承400以及甩油环500均套接于轴体200外且依次抵接。密封组件600包括同时与甩油环500和箱体100连接的第一迷宫透盖610和第二迷宫透盖620，第一迷宫透盖610与甩油环500配合形成第一密封间隙，第二迷宫透盖620与甩油环500配合形成第二密封间隙。第一迷宫透盖610与甩油环500形成第一道密封，第二迷宫透盖620与甩油环500形成迷宫结构，作为第二道密封。第一迷宫透盖610与轴承400之间形成第一回油腔001，第一迷宫透盖610与箱体100共同限定出油气分离腔002。第一迷宫透盖610、第二迷宫透盖620以及箱体100共同限定出与油气分离腔002连通的第二回油腔003。箱体100设有进油孔140、第一回油孔110和第二回油孔130，第一回油孔110连通第一回油腔001，第二回油孔130连通油气分离腔002。

本实施例提供的齿轮箱回油密封结构的工作原理如下：

在齿轮箱运行过程中，润滑油先进入到第一回油腔001内，然后通过第一回油孔110回流至箱体100内。部分油气混合物会经过第一迷宫透盖610与甩油环500之间的间隙进入第二回油腔003中。在飞溅作用下，箱体100内的油气混合物并未直接进入第二回油腔003内，而是先通过节流孔120、第二回油孔130进入到油气分离腔002中，在油气分离腔002中，大部分油气混合物实现分离，也即气体中的润滑油含量大大减少，被分离出来的气体进入到第二回油腔003内，被分离出来的润滑油积留在油气分离腔002中，并带着油气分离腔002中的润滑油一起通过第二回油孔130回流到箱体100中，第二回油腔003内的润滑油量减少，气体从第二回油腔003排出箱体100外时携带的润滑油少，在实现齿轮箱泄压的同时有效降低油气泄漏风险。并且，回流的润滑油量大，参与润滑的润滑油量大，齿轮箱运行过程中各部件能够得到有效润滑，齿轮箱的运行稳定性高。

而在现有技术中，在飞溅作用下，箱体100内的油气混合物会从第二回油孔130直接进入到第二回油腔003内，从而阻碍第二回油腔003内的润滑油回流至箱体100内，第二回油腔003内的油气混合物逐渐增加，当气压较大时，油气混合物中的气体会从第二迷宫透盖620处溢出，而由于第二回油腔003内的润滑油回流受阻，润滑油量大，随着气体逸出的润滑油量较多，从而造成润滑油泄漏。

请结合图2，本实施例中，可选的，第一迷宫透盖610包括一体式结构的环形体611和密封环体612，密封环体612位于环形体611的内侧，密封环体612套接在甩油环500外，二者配合形成第一密封间隙，密封环体612远离环形体611的环形面与甩油环500密封配合形成第一道密封。并且，环形体611的一端面与轴承400的外圈密封配合，环形体611远离密封环体612的外环面与箱体100抵接。环形体611、密封环体612、甩油环500和轴承400共同限定出了第一回油腔001，环形体611和箱体100共同限定出了第二回油腔003。

请结合图2-图4，同时，在环形体611靠近轴承400的一端面设置有回油槽615和凹槽616。回油槽615与凹槽616在环形体611的周向上间隔排布。回油槽615在环形体611的径向上为通槽，通过回油槽615将第一回油腔001的润滑油导入第一回油孔110内。凹槽616沿环形体611的轴向延伸，且凹槽616的槽底壁位于密封环体612远离轴承400的一侧，也即密封环体612位于凹槽616的槽底壁靠近轴承400的一侧，如此，在凹槽616处形成了油气分离腔002，且合理利用环形体611的结构，不需要额外提供空间来形成油气分离腔002，整体结构紧凑，体积小，从而能够在有限的空间内实现油气分离功能。同时，凹槽616在环形体611的径向向外的一侧为敞口，进一步增大了油气分离腔002的容积，油气分离腔002的储存能力增强，能够更好的实现油气分离。进一步的，凹槽616的槽底壁上设置有出气孔613和第三回油孔614。出气孔613可以为圆孔，其数量按需设置。第三回油孔614的部分孔壁位于箱体100上，也即，可以先在凹槽616的槽底壁上设置缺口，当环形体611装配至箱体100后，箱体100封闭缺口，从而在缺口处形成了第三回油孔614，如此设计，不会在第三回油孔614处形成阻挡阶梯，不易影响第二回油腔003内的润滑油通过第三回油孔614进入油气分离腔002内。并且，出气孔613的高度高于第三回油孔614的高度。

油气混合物在飞溅作用下进入第二回油孔130内，然后进入到油气分离腔002中，油气分离腔002的体积大，油气混合物的速度降低，在重力作用下，油气混合物实现分离，也即润滑油位于下层，而气体位于上层，同时，出气孔613的高度高于第三回油孔614的高度，位于上层的气体从出气孔613进入到第二回油腔003内且首先填满第二回油腔003的上层空间，且随着第二回油腔003内气体的增加，第二回油腔003内气压增大第二回油腔003与油气分离腔002形成气压差，使得第二回油腔003底部的润滑油通过第三回油孔614进入到油气分离腔002中，并且，进一步使润滑油从油气分离腔002经第二回油孔130回流到箱体100中，第二回油腔003内的润滑油减少，气体逸出时，携带的润滑油少，不易造成润滑油的泄漏。同时，由于第三回油孔614的设计，可有效实现第二回油腔003在出气的同时，气流不再冲击到第二回油腔003中的润滑油，避免了油气的二次混合，进一步保证了油气的分离，提高油气分离效果。

可选的，第二回油孔130开设在箱体100上，一端连通箱体100内部，一端连通油气分离腔002，第二回油孔130与出气孔613以及第二回油孔130与第三回油孔614均不在同一路径上，使得从第二回油孔130反冲进入油气分离腔002的润滑油混合物不会直接进入出气孔613和第三回油孔614，进而不会直接进入到第二回油腔003内，而是撞击在构成油气分离腔002的壁面上，实现油气混合物中油滴状润滑油在重力作用下在油气分离腔002中充分分离，分离出来的润滑油能通过第二回油孔130回流至箱体100内，从而减少了第二回油腔003内润滑油的含量。换句话说，第二回油孔的轴线、出气孔的轴线以及第三回油孔的轴线不共线，也即，第二回油孔的轴线、出气孔的轴线以及第三回油孔的轴线可以平行或者相交；或者，第二回油孔的轴线、出气孔的轴线以及第三回油孔的轴线不在同一平面内。

例如，第二回油孔130的延伸方向与凹槽616的槽底壁相交，同时，第二回油孔130在其延伸方向上且位于槽底壁上的投影与出气孔613和第三回油孔614错开，也即第二回油孔130的出油路径与出气孔613和第三回油孔614均错开设置。

或者，在其他实施例中，第二回油孔130可以与槽底壁平行设置。

或者，在其他实施例中，第二回油孔130可以朝远离槽底壁的方向将油气混合物引入油气分离腔002中。

请结合图4和图5，本实施例中，可选的，箱体100上还设置有节流孔120，节流孔120连通第二回油孔130远离油气分离腔002的一端，节流孔120的孔径小于第二回油孔130的孔径。也即，节流孔120的孔径为φd2，第二回油孔130的空间为φd1，φd1＞φd2。

请结合图6-图7，通过设置节流孔120，节流孔120可以降低箱体内反冲进入第二回油孔130内的油气压力，从而降低进入到第二迷宫透盖620的入口处的压力，降低油气泄漏风险。应当理解，根据齿轮箱运营工况，可在轴系周向设置多组回油密封结构，油气分离腔002、第二回油孔130和节流孔120的数量可以为多个，按需设置即可，例如，一个油气分离腔002与一个节流孔120组合，也可以一个油气分离腔002与多个节流孔120组合，根据齿轮箱不同设计参数，回油密封结构和尺寸可在齿轮箱设计阶段进行计算确定。

本实施例提供的齿轮箱回油密封结构，通过在油气混合物进入第二回油腔003前实现油气分离，使第二回油腔003内的润滑油的含量大大减少，进而降低油液泄漏的风险。

本实施例还提供了一种齿轮箱，包括上述的齿轮箱回油密封结构，齿轮箱运行过程中可靠性高，运行成本低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。