用于动力系统的连接组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于动力系统的连接组件。该连接组件可以具有壳体，该壳体被构造成连接到发电机的静止部分；以及轴承，该轴承可操作地连接到壳体。该连接组件还可以具有由轴承支撑并配置为连接到发电机的转子的轴。该连接组件还可具有适配器，该适配器连接到所述壳体并被构造成连接到发动机。所述轴可以延伸通过壳体中的开口以及所述适配器内的开口，以与所述发动机的曲轴连接。本实用新型公开的连接组件可应用于任何动力系统，使得扭矩可以从一个部件传递到另一部件。当用于将电动机连接到发电机上时，可以实现更换后的发动机与现有发电机的连接，以减少将被替换的零件的数量，降低更新动力系统的成本。
【专利说明】用于动力系统的连接组件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种连接组件，且特别涉及一种用于动力系统的连接组件。
【背景技术】
[0002]动力系统通常包括发动机，该发动机可操作地连接到一个或多个发电机(例如，交流发电机)。发电机将机械能转换成电能，其可以被存储并且随后用于提供功率到动力系统的另一部分(例如，牵引电机)。例如，发动机的曲轴可以可旋转地连接到发电机的转子，所述发电机的转子通过在定子内旋转而产生电力。在一些动力系统应用中，可能需要用另一个发动机，如更有效的发动机更换当前正在使用的发动机，以产生更低的排放等，然而，替代发动机可能不容易地连接到现有的发电机部件。可能需要修改以将替代发动机与现有的发电机连接。
[0003]连接到发动机的发电机的一个例子是公开于Wolff等人的美国专利申请公开第2010/0295005号(以下简称“’ 625公开文件”)中。特别地，该’ 625公开文件公开了一种动力系统，其包含电转换装置和“再供能”部分，所述再供能部分包括替代内燃机。该再供能部分还包括齿轮箱和一对连接结构，所述一对连接结构可操作地将所述内燃机的输出构件连接到齿轮箱，并将齿轮箱连接到电转换装置的输入构件。发动机输出构件从而通过变速箱和连接结构驱动电动转换装置的输入构件。单独的支撑件刚性地安装到支撑框架，以向电转换装置的被驱动端提供支撑。
[0004]虽然’625公开文件公开了一种改进的发动机和发电机之间的连接，其仍不是最佳的。具体而言，连接发动机与发电机的两个连接结构和齿轮箱可能体积较大，尤其是要考虑到在典型的动力系统应用中可用的有限的空间量。类似地，使用安装到所述支撑框架的单独的支撑件对于在发动机和发电机之间存在有限的空间的应用中不实际。另外，发电机的输入轴可能不易于连接到连接结构。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种用于动力系统的连接组件，旨在克服现有技术中的一个或多个上述问题和/或其他问题。
[0006]在一个方面，本实用新型提供了一种用于动力系统的连接组件，所述动力系统具有发动机和发电机，所述连接组件包括:壳体、轴承、轴和适配器；所述壳体配置为连接到发电机的静止部分；所述轴承可操作地连接到所述壳体；所述轴由所述轴承支撑，并被配置为连接到发电机的转子；所述适配器连接到所述壳体并被构造成连接至发动机；所述轴延伸通过壳体中的开口以及在所述适配器内的开口以与所述发动机的曲轴连接。
[0007]进一步的，所述连接组件还包括轴承壳体，所述轴承壳体连接到壳体和适配器，其中，所述轴承被设置在轴承壳体中；且所述轴承壳体包括第一突起，所述第一突起被构造为装配在所述壳体中的开口内并导引轴承壳体向所述壳体的安装。
[0008]又进一步的，所述轴承壳体还包括第二突起，所述第二突起被构造成装配到适配器中的开口内，并引导所述适配器向所述壳体的安装。
[0009]另外，所述连接组件还包括第一流体通路，其连接到所述适配器；和第二流体通路，其形成在所述轴承壳体中，所述第二流体通路连接到所述第一流体通路，以允许润滑剂从贮存器引导到所述轴。
[0010]此外，所述连接组件还包括连接板，所述连接板安装到所述轴的端部并被配置成与所述转子的连接表面连接。
[0011]其中，所述适配器包括圆形面板和圆形边缘，所述圆形面板连接到所述壳体；所述圆形边缘被构造成连接至所述发动机。
[0012]其中，所述圆形面板的外径大于所述圆形边缘的外径。
[0013]进一步的，所述适配器还包括加强构件，所述加强构件连接在所述圆形面板和圆形边缘之间。
[0014]优选的，所述连接组件还包括固定构件，所述固定构件连接于所述轴的端部并被配置成接合发动机的飞轮。
[0015]优选的，所述连接组件还包括公共底座，其设置成在发电机和发动机下方延伸，其中，所述公共底座的运动导致发动机相对于发电机的移动。
[0016]在另一个方面，本实用新型还提供了一种用于连接组件的轴延伸部，该轴延伸部可包括连接板，所述连接板被配置为连接到现有发电机的连接表面上；所述轴延伸部还可包括从连接板延伸的轴，所述轴配置为连接到发动机上的固定构件；所述轴延伸部可被配置为支撑轴承，以将现有发电机从单轴承发电机转变为双轴承发电机。
[0017]在另一个方面，本实用新型还提供了一种连接动力系统的部件的方法，该方法可包括将轴连接到发电机的转子和将壳体连接到发电机的静止部分，使得上述轴穿过壳体中的开口 ；该方法还可以包括用连接到所述壳体的轴承支撑所述轴；该方法可另外包括移动发动机以使固定构件限定的轴线与由所述轴限定的轴线对准。
[0018]本实用新型公开的连接组件可应用于任何动力系统，使得扭矩可以从一个部件传递到另一部件。当用于将电动机连接到发电机上时，可以实现更换后的发动机与现有发电机的连接，以减少将被替换的零件的数量，降低更新动力系统的成本。此外，连接组件可适用于引入额外的轴承来支承旋转部件，例如，可以用来将单轴承发电机转变成双轴承发电机。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型所提出的动力系统的一种实施例的结构示意图；
[0020]图2-3示出了可以与图1的动力系统I结合使用的连接组件的一种实施例的分解视图；
[0021]图4示出了可以与图2-3的连接组件结合使用的延伸轴的一种实施例的的结构示意图；
[0022]图5A-5B示出了可以与图2_3的连接组件结合使用的轴承壳体的一种实施例的结构示意图；
[0023]图6示出了可以与图2-3的连接组件结合使用的适配器的一种实施例的结构示意图。【具体实施方式】
[0024]图1示出了根据所公开的特定实施例的示例性动力系统10。动力系统10可包括发动机12，发动机12通过连接组件16连接到发电机14。发动机12可以是内燃机，如柴油发动机、汽油发动机或气体燃料动力发动机，其燃烧燃料和空气混合物。例如，发动机12可以是四冲程柴油燃料发动机，具有16个气缸。然而，本领域的技术人员将认识到，发动机12可为能产生机械能输出的任何其它类型的燃烧发动机或非燃烧发动机。发电机14可以是，例如交流(AC)感应发电机、永磁发电机、交流同步发电机、或开关磁阻发电机，其由发动机12机械地驱动以产生电能。连接组件16可将发动机12的输出构件连接到发电机14的输入构件。例如，连接组件16可以可操作地将发动机12的曲轴(未示出)连接到发电机14的转子(未示出)以将旋转运动从发动机12传递到发电机14。
[0025]连接组件16可包括被配置为提供支撑并保持发动机12和发电机14之间对准的部件。这些部件尤其可包括连接到发电机14的壳体22和连接到发动机12的飞轮壳体64的适配器24。在示例性实施例中，连接组件16可以是被配置成将最初连接到另一个发动机的发电机14固定到替代发动机12的改造组件。
[0026]如进一步示于图1的，动力系统10可包括公共底座72，其在发动机12和发电机14下方延伸。公共底座72可布置成支承发动机12使得公共底座72的运动导致发动机12运动。发电机14可以通过底座支脚74支撑。底座支脚74可以延伸穿过公共底座72内的开口 76 (仅示出一个)，以连接到公共底座72下方的支撑表面。这样，公共底座72可以调节，以相对于发电机14移动发动机12，这是因为在公共底座72的移动不会导致底座支脚74的运动。
[0027]如图2-3所示，连接组件16可以包括(例如，除壳体22和适配器24外)轴延伸部18和轴承组件19。轴延伸部18可包括轴26和连接器28。连接器28可以被配置来将轴延伸部18连接到发电机14的转子上的连接表面30，以使轴延伸部18可与转子一起旋转。
[0028]在一个示例性实施例中，轴延伸部18和轴承组件19可以是添加到现有的发电机14的部件，以将发电机14从单轴承发电机转变成双轴承发电机。例如，发电机14的转子可以被设置在发电机14的非连接端(即，发电机14远离发动机12的端部)原始轴承(未示出)支撑。连接组件16可提供轴承组件19，包括作为附加轴承的轴承20，所述轴承20在发电机14的连接端(即靠近发动机12的发电机14的端部)，用于进一步支撑动力系统10的旋转部件，特别是轴延伸部18。尽管轴承20在本文中描述为滚珠轴承，应当理解的是，轴承20可以是另一种类型的轴承，例如轴颈轴承，磁轴承，或本领域已知的任何其它类型的轴承。
[0029]轴承组件19可包括轴承20、轴承壳体32、盖42、端盖52和垫圈54。轴承20可以被支撑在轴延伸部18的轴26上并保持在轴承壳体32内。轴承壳体32可包括外表面34、第一突起36、在与第一突起36相对的侧上的第二突起38、和通孔40。轴承20可以是尺寸适合于装配在轴承壳体32内。例如，轴承20可以是环形的球轴承的情况，其外径设置成配合在轴承壳体32的通孔40内且其内径的尺寸可容纳轴26。盖42可以紧固到轴承壳体32以封闭通孔40的一侧。端盖52和垫圈54可放置在通孔40的另一侧，用于将轴承20密封在轴承壳体32内。盖42、端盖52和垫圈54可以各自包括开口，轴26通过该开口延伸。
[0030]轴承壳体32可固定于壳体22以将轴承组件19连接到发电机14。在一个示例性实施例中，壳体22可以是与之前连接到发电机14的发动机相关联的初始的壳体。例如，壳体22可以是初始与替代发动机相关联的飞轮壳体。壳体22可包括圆形开口 44、外表面46和边缘部分50。轴承壳体32的第一突起36可以配置成延伸到壳体22中的圆形开口 44内部，以引导轴承壳体32向壳体22的安装。紧固件(例如螺栓)可穿过壳体22的外表面46内的孔以及轴承壳体的外表面34内的孔32以将部件固定在一起。壳体22被延伸穿过发电机14的外边缘48和壳体22的边缘部分50内的孔的紧固件固定到发电机14的静止部分。虽然贯穿本公开内容插入穿过相应的孔的紧固件被描述为连接构件，应该理解，其它类型的紧固方法，例如粘合、焊接等可被使用。利用连接到发电机14的壳体22和轴承壳体32，轴26可以延伸穿过圆形开口 44、通孔40和轴承20。
[0031]适配器24可以设置成将壳体22固定到发动机12。适配器24可以包括配置为固定于壳体22的安装构件56，以及延伸部分60，该延伸部分60构造为固定到发动机12。安装构件56可以包括多个孔，所述多个孔布置成与壳体22的外表面46内的孔对准，用于容纳紧固件穿过其中。轴承壳体32的第二突起38可以配置成延伸到圆形开口 58内，以引导将安装构件56安装到壳体22的外表面46上。延伸部分60可以包括环形边缘62，该环形边缘62被构造为固定到发动机12上，如固定到飞轮壳体64的边缘上。
[0032]发动机12的部件可被配置为装配在由延伸部分60限定的开口内。例如，飞轮部件68可被配置成装配在延伸部分60中以允许固定构件70固定在轴延伸部18的轴26的端部上，所述轴延伸通过适配器24的安装构件56限定的开口。在一个示例性实施例中，固定部件70可以是压配合的盖子，其固定到轴延伸部18的轴26的端部，用于将扭矩从发动机12的飞轮传递到轴26。固定部件70可以直接或间接地固定到发动机12的飞轮，使得飞轮的转动导致固定部件70的相应旋转。该飞轮可连接到发动机12的曲轴，从而曲轴的旋转导致飞轮的转动，其被传递到轴延伸部18并最终到发电机14的转子。这样，连接组件16可被用于传递扭矩和可旋转地驱动发电机14的转子。轴承20可以为连接组件16提供支撑以助于防止由于连接部件16围绕做圆周运动和/或振动而可能损坏动力系统10的部件和阻止有效的能量传递。
[0033]图4进一步示出了轴延伸部18。轴26可具有大致圆柱形状，包括多个直径，每个直径限定了可容纳轴延伸部18支撑的一个或多个部件(例如，轴承20，盖42，端盖52，固定部件70)。例如，轴26可包括:第一部分90，其尺寸确定成容纳及支撑端盖52和轴承20 ；第二部分92，其尺寸确定成可容纳和支撑盖42 ;和第三部分94，所述第三部分94尺寸确定成容纳并固定固定部件70。在示例性实施方式中，轴26和连接器28可以单独地形成并通过紧固件连接在一起。例如，轴26可以包括凸缘78，其被配置成与连接器28的表面邻接并对齐，用于通过其接收紧固件81的孔80。在一个替代实施例中，轴26和连接器28可以整体地形成为一体。在任一实施例中，连接器28可以为连接板30，该连接板30配置为与发电机14的转子上的连接表面30相匹配。轴延伸部18可以通过紧固件固定到发电机14，该紧固件通过连接器28内的孔82和连接表面30内的孔插入。
[0034]图5A-5B还示出轴承壳体32。外表面34可以是大体平坦的表面，其远离第一和第二突起36、38延伸。外表面34可包括孔，用于接收紧固件，以将轴承壳体32连接到壳体22的外表面46。第一和第二突起36、38可以分别是圆柱突起，其配置成延伸到壳体22和适配器24的圆形开口 44、58中。轴承壳体32还可包括流体通路39，其被配置为允许润滑剂被引导到轴承20。例如，流体通路39可包括形成在轴承壳体32中的通道，该通道通过孔40与轴承壳体32的外部连通。
[0035]图6还示出了适配器24。安装构件56可以是环形面板，其具有孔，用于容纳紧固件，以将适配器24连接到壳体22的外表面46。圆形边缘62也可以是环形面板，其具有孔，用于容纳紧固件，以将适配器24连接到发动机12的飞轮壳体64。在示例性实施例中，安装构件56的外径可以大于圆形边缘62的外径。这种尺寸的差异可以提供在壳体22的外表面46与飞轮壳体64之间的牢固连接，其可以具有比壳体22小的直径。延伸部分60还可以包括多个加强构件66，所述加强构件连接在圆形边缘62和安装构件56之间，以给适配器24提供强度和刚性。流体通路67 (例如软管或管)可被连接到适配器24并流体连接到流体通路39，以允许润滑剂从贮液器(未示出)通过流体通路67，39被引导到轴承20。
[0036]工业实用性
[0037]本实用新型公开的连接组件16可应用于任何动力系统10，其中扭矩是从一个部件传递到另一部件。当用于将动力源(例如，发动机12)连接到发电机/交流发电机(例如发电机14)时，该连接组件16尤其有益。此外，连接组件16可适用于引入额外的轴承20来支承旋转部件。例如，所公开的连接组件16可以用来将单轴承发电机转变成双轴承发电机。用于转变这种发电机的示例性方法将在下面描述。
[0038]现有动力系统10可包括现有的发动机(未示出)，其可操作地连接到发电机14。现有的发动机可以用发动机12来更换，以通过包括例如更高效、具有更高功率、产生更低排放的动力源等来更新动力系统10。继续使用发电机14作为动力系统10的一部分是有益的，以便例如减少将被替换的零件的数量，降低更新动力系统10的成本等。
[0039]在示例性公开的实施例中，发电机14可以是单个轴承在发电机14的远端支撑的机车交流发电机，其通过壳体22连接到现有的发动机。例如，壳体22可以是现有发动机的飞轮壳体。在用新的发动机替换现有发动机12过程中，飞轮壳体64可能对直接连接到发电机14不相容。连接组件16可实施，以适应新发动机12的曲轴/飞轮和现有的发电机14的转子之间的操作性连接。
[0040]在现有的发动机已从动力系统10分离之后，发电机14可以被修改以适应与新的发动机12的连接。首先，轴延伸部18可连接到发电机14的转子的连接表面30。在连接器28和连接表面30之间的连接可被调节，以防止轴26随着它与转子一起旋转而回转和/或振动。例如，用垫片填的过程可以被用来逐渐地调整连接器28 (例如，调节连接器28相对于连接表面30的对准，由紧固件施加于连接器28的张力等)直到获得正确对准(即，回转和/或振动在阈值水平以下的旋转)。
[0041]在轴延伸部18已经被固定到转子之后，壳体22可以重新连接到发电机14。例如，发电机14的外边缘48可以通过延伸通过对准的孔的紧固件固定到壳体22的边缘部分50。在壳体22固定到发电机14的情况下，轴延伸部18可以由发电机14和壳体22封闭，除了从壳体22的外表面46中的圆形开口 44伸出的轴26。
[0042]轴承20和轴承壳体32可固定于壳体22以为轴延伸部18的轴26提供进一步的支撑。轴承20可以被固定在轴承壳体32中，其可在轴承壳体32固定到壳体22和/或适配器24之前或之后完成。轴承20可以在一侧(例如靠近发动机12侧)上被盖42且在相对侧(例如，靠近发电机14侧)通过端盖52和垫圈54固定在轴承壳体32的通孔40中。[0043]在壳体22固定到发电机14之前或之后,轴承壳体32可固定于壳体22。第一突起36可插入开口 44中，以引导轴承壳体32向壳体22的安装。在第一突起36插入到开口 44中的情况下，紧固件可插入轴承壳体32的外表面34和壳体22的外表面46中的孔。在轴承壳体32安装于壳体22且壳体22连接到发电机14的情况下，轴延伸部18的轴26可延伸通过圆形开口 44和通孔40，使得轴承20支撑轴26。在这些部件就位时，轴26可设置成延伸超出盖42。
[0044]接下来，适配器24可以被连接到壳体22上。轴承壳体32的第二突起38可以被插入到开口 58，以引导适配器24向壳体22的安装。在第二突起38插入到开口 58中的情况下，紧固件可插入适配器24的安装构件56和壳体22的外表面46内的孔。在适配器24连接到壳体22的情况下，轴26可以延伸穿过延伸部分60的开口 58。
[0045]在适配器24设置到位的情况下，更换发动机12可由公共底座72支撑并移动就位，以可操作地连接到发电机14。发动机12可置于公共底座72，且发动机12的飞轮壳体64大致布置成使得通过固定构件70的中心的轴线与通过轴26的中心的轴线大致对准。可以利用调整过程，以调节发动机12的位置来精修这些轴线的对准，使得固定构件70可以固定在轴26的端部，且圆形边缘62可以固定到飞轮壳体64。例如，公共底座72可以在一个或多个方向(例如，向上或向下和/或并排)上被递增地调整，以调节发动机12的位置。由于发电机14由底座支脚74支撑，其未附着到公共底座72，公共底座72的移动可导致发动机12相对于发电机14运动，允许逐渐对准。
[0046]在固定构件70已经与轴26大致对准之后，发动机12可以向发电机14移动，直到固定构件70被固定在轴26的端部上。此后，适配器24可以连接到飞轮壳体64，例如通过将紧固件穿过圆形边缘62和飞轮壳体64的外边缘部分内的对准的孔。在所有部件被连接之后，发动机12可以设置为将旋转能量从曲轴传递到发电机14的转子。在初始操作(例如，测试运行)之后，发动机12位置的额外调节可能是必要的，以实现轴26与发动机12的转动部件的充分对准。如果需要，通过公共底座72的额外增量运动可实现正确对准。
[0047]在所有部件就位并充分地对准的情况下，动力系统10可以进行操作。动力产生(例如，自发动机12的气缸中的燃烧事件)可能导致发动机12的曲轴旋转，这可导致飞轮在飞轮壳体64内转动。飞轮的旋转可以产生固定构件70的相应的旋转，其可将转矩传递到轴延伸部18的轴26。随着所传递的扭矩使轴延伸部18转动，轴承20可以支承轴26，从而可有助于防止轴26回转和/或振动超出允许的程度。轴延伸部18的连接器28的旋转可导致发电机14的转子和风扇31的转动。转子在发电机14的定子内的旋转可将机械旋转能转换为电能，其可以存储并转移到动力系统10的另一部件，如用于驱动牵引装置的牵引电机。
[0048]由于更换发动机12可以比被更换的发动机产生更高的功率和扭矩，轴承20(当与原始远端轴承相组合时)提供的双轴承布置可能是必要的，以支撑动力系统10的相关部件的旋转。例如，双轴承布置可防止回转和/或振动，或者会对发动机12、发电机14、和/或连接组件16造成损害或发动机12、发电机14、和/或连接组件16的低效操作。此外，使用轴延伸部18和适配器24可允许壳体22从飞轮壳体到连接构件被略微改动，连接构件支撑轴承壳体32与轴承20。另外，公共底座72的布置通过允许发动机12相对于发电机14容易地移动而可允许旋转部件更简单地对准。[0049]本领域技术人员可以清楚的是，在不背离本实用新型公开的范围的前提下，可以对本实用新型公开的连接组件进行各种修改和变型。鉴于在此公开的说明书和实施例的实践，其它实施例对于本领域的技术人员来说是显而易见的。意图是说明书和实施例仅被认为是示例性的，本实用新型的真实保护范围由权利要求指示。
【权利要求】
1.一种用于动力系统的连接组件，所述动力系统具有发动机和发电机，其特征在于，所述连接组件包括: 壳体，所述壳体配置用于连接到发电机的静止部分； 轴承，所述轴承可操作地连接到所述壳体； 轴，所述轴由轴承支撑并配置为连接到发电机的转子；和 适配器，所述适配器连接到所述壳体并被构造成连接到发动机； 其中，所述轴延伸穿过所述壳体中的开口和适配器中的开口以与所述发动机的曲轴连接。
2.如权利要求1所述的用于动力系统的连接组件，其特征在于，还包括轴承壳体，所述轴承壳体连接到壳体和适配器，其中，所述轴承被设置在轴承壳体中；且 所述轴承壳体包括第一突起，所述第一突起被构造为装配在所述壳体中的开口内并引导轴承壳体安装到所述壳体上。
3.如权利要求2所述的用于动力系统的连接组件，其特征在于，所述轴承壳体还包括第二突起，所述第二突起被构造成装配到适配器中的开口内，并引导所述适配器安装到所述壳体上。
4.如权利要求2所述的用于动力系统的连接组件，其特征在于，还包括: 第一流体通路，其连接到所述适配器；和 第二流体通路，其形成在所述轴承壳体中，所述第二流体通路连接到所述第一流体通路，以允许润滑剂从贮存器引导到所述轴承。
5.如权利要求1所述的用于动力系统的连接组件，其特征在于，还包括:连接板，所述连接板安装到所述轴的端部并被配置成与所述转子的连接表面连接。
6.如权利要求1所述的用于动力系统的连接组件，其特征在于，所述适配器包括: 圆形面板，所述圆形面板连接到所述壳体；和 圆形边缘，所述圆形边缘被构造成连接至所述发动机。
7.如权利要求6所述的用于动力系统的连接组件，其特征在于，所述圆形面板的外径大于所述圆形边缘的外径。
8.如权利要求6所述的用于动力系统的连接组件，其特征在于，所述适配器还包括加强构件，所述加强构件连接在所述圆形面板和圆形边缘之间。
9.如权利要求1所述的用于动力系统的连接组件，其特征在于，还包括固定构件，所述固定构件连接于所述轴的端部并被配置成接合发动机的飞轮。
10.如权利要求1所述的用于动力系统的连接组件，其特征在于，还包括公共底座，其设置成在发电机和发动机下方延伸，其中，所述公共底座的运动导致发动机相对于发电机的移动。
【文档编号】H02K7/18GK203813598SQ201420255716
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2013年5月21日
【发明者】S·C·霍尔德 申请人:铁路发展服务公司