CN101003255A - 用于地面运输工具的轮子的驱动和转向单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于地面运输工具的轮子的驱动和转向单元，其中一个行驶马达和一个转向马达相互同轴地设置并且分别经由一个行驶传动机构或一个转向传动机构与轮子的一个轴或者与一个支承该轮子的转盘联接，其中一个轴构成为空心轴，而另一个轴穿过该空心轴延伸，其中对于转向传动机构设置一个单级的或多级的有级行星齿轮传动机构或者一个行星齿轮连接传动机构或者偏心传动机构或者减速的行星齿轮连接传动机构，并且转盘的以至少一个滚动轴承形式的支承装置设置在转向传动机构内。

Description

用于地面运输工具的轮子的驱动和转向单元
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1或权利要求2的用于地面运输工具的轮子的驱动和转向单元。
背景技术
由DE 199 49 351已知一种开头所述类型的驱动和转向单元。用于被驱动的和转向的轮子的转盘(Drehschemel)具有一个叉形件，该叉形件支承用于轮子的水平轴。驱动马达和转向马达相互同轴地设置。在驱动马达与转向马达之间设置一个第一传动机构，该传动机构经由一个轴作用到一个锥齿轮传动机构上用于驱动轮轴。马达轴延伸穿过转向马达的一个空心轴。空心轴经由一个转向传动机构作用到转弯转盘上，以便使该转弯转盘按转向角传感器的信号的尺度以期望的转向角发生旋转。
由DE 103 28 651已知一种类似的驱动和转向单元，其中转向传动机构构成为偏心传动机构(Exzentergetriebe)并且转向传动机构位于一个用作为四点支承的转盘轴承的内部。
由WO 2005/077695或WO2005/077696已知一种用于地面运输工具的转向和轮子驱动装置，其中转向传动机构构成为多级的行星齿轮传动机构(Planetengetriebe)并且传动机构设置在转盘支承装置内。在后一文献中转向传动机构构成为所谓的沃尔夫罗姆传动机构(Wolfrom-Getriebe)并且一个制动器设置在行驶马达与转向马达之间。
发明内容
本发明的目的是实现一种用于地面运输工具的轮子的驱动和转向单元，它结构较小、具有改善的效率并且可以相对不昂贵地制造。
该目的通过权利要求1或2的特征实现。
在按权利要求1的驱动和转向单元中，对于转向传动机构设置一个单级的或多级的有级行星齿轮传动机构(Stufenplanetengetriebe)或者一个行星齿轮连接传动机构(Planetenkoppelgetriebe)，并且转盘的以至少一个滚动轴承形式的支承装置设置在转向传动机构内。另外也可以设置一个偏心传动机构或者一个减速的行星齿轮连接传动机构。
在按权利要求2的方案中，对于转向传动机构同样设置一个单级的或多级的有级行星齿轮传动机构或者行星齿轮连接传动机构，并且对于转盘的支承装置设置一个四点支承。该四点支承具有一个与转盘连接的具有内齿的内部部分，该内部部分构成转向传动机构的输出件。
按本发明的方案具有多种优点。转向传动机构的效率得到改善。因此转向马达和转向传动机构的结构尺寸可以变小。用于制造和装配按本发明的单元的费用总体上较小。
按本发明的一种结构，一个与转盘连接的行星齿轮架用于容纳转盘支承装置。在这种关系中本发明的另一结构设定，一个第一滚动轴承设置在第一行星齿轮传动机构级的第一行星齿轮架与一个第一框架部段之间，并且一个第二滚动轴承与第一滚动轴承轴向间隔开地设置在第一行星齿轮架与一个第二框架部段或第二级的一个与框架固定的行星齿轮架之间。两个滚动轴承优选为圆锥滚子轴承因此支持在活动的行星齿轮架上。
按本发明的另一结构，行星齿轮传动机构的输出端由一个固定在转盘上的行星齿轮架和一个与该转盘连接的、与行星件的一个级啮合的空心轮构成。按本发明的另一结构，在该空心轮与一个用于本发明单元的壳体的设置于该空心轮上方的部分之间设置一个接触的密封件，以便防止污染物侵入该单元的内部。
按本发明的另一结构，在转向传动机构构成为有级行星齿轮传动机构的情况下，一个与转盘连接的销可以用于支持转盘支承装置，例如以两个轴向间隔开的圆锥滚子轴承的形式。在有级行星齿轮传动机构的情况下，两个级的行星件通过一个连接轴相互处于作用连接。在权利要求2的教导的一种结构中，转向传动机构是一个带有有级行星件的两级的行星齿轮连接传动机构。按本发明的另一结构，输出端可以通过一个固定在转盘上的行星齿轮架以及通过四点支承的一个设有内齿的内部部分构成。
按本发明的一种结构，在转向传动机构例如构成为两级的有级行星齿轮传动机构的情况下，输出端由四点支承的一个设有内齿的内部部分构成。
按本发明的另一结构，在行星齿轮连接传动机构或有级行星齿轮传动机构前面设置一个行星齿轮传动机构。另一种结构设定，行星齿轮架与转盘的连接在轴向方向上进行并且可以从转盘壳体的外侧或者通过转盘壳体的一个可封闭的开口松开。
按本发明的另一结构，一个在行驶马达轴上可松开地安装的小齿轮可以经由一个在转盘壳体中的可封闭的开口松开。
按本发明的另一结构，行星齿轮架与转盘在切向方向上可松开地相互连接。为此目的通过合适的切向开口可以导入一些杆，以便建立旋转连接。一个接近口又可以经由一个在转盘壳体中的可封闭的开口进行。与第一行星齿轮架相互作用的滚动轴承必须在轴向方向上和径向方向上进行支持。为此本发明的一种结构设定一个环形的框架部段，该框架部段在切向方向上可松开地与一个另外的框架部段连接。另外一个环形板可以构成为两件式的，其中下面的部分用于朝下支持滚动轴承。
附图说明
下面借助于附图详细解释本发明的实施例。
图1示出用于按本发明的驱动和转向单元的行星齿轮连接传动机构的剖面图。
图2示出用于按本发明的驱动和转向单元的有级行星齿轮传动机构。
图3显示用于按本发明的驱动和转向单元的带有四点支承的行星齿轮连接传动机构。
图4示出用于按本发明的驱动和转向单元的带有四点支承的有级行星齿轮传动机构。
图5示出按图1的在用于支持滚动轴承的另一视图中的放大剖视图。
图6示出按图7视图的沿着线6-6的剖面图。
图7示出一类似于图5的视图，但是具有滚动轴承的不同支持。
图8示出类似于图1至4的视图，但是具有一个单件式的壳体。
图9同样示出一个类似于图1至4的视图，包括单级的有级行星齿轮传动机构和前置的行星齿轮传动机构。
具体实施方式
在各图中描述的驱动和转向单元具有类似的结构。首先描述共同的部分。
用于在图1至4描述的驱动和转向单元的壳体具有多个部段。第一壳体部段10容纳一个制动器12和一个行驶马达14。朝后相连的一个壳体部段16容纳一个转向马达18。上面的壳体部段10朝上通过一个盖子20封闭，而在下面的壳体部段16上在下面连接一些包含一个传动机构的部段，下面对此还要继续探讨。
行驶马达14具有一个驱动轴22，该驱动轴朝上向制动器12延伸(制动器不要详细地说明，因为它是已知的结构)。轴22向下延伸穿过转向马达18的空心轴24至一个未进一步描述的行驶传动机构，该行驶传动机构通过在一个转盘26内的一个正齿轮级和一个锥齿轮级构成。在转盘26上支承一个转向的驱动轮28。驱动轴22通过多个滚动轴承支承在各壳体部段内，下面不另外探讨。
所述单元支持在一个框架部段30上，对此不详细探讨。
在图1中描述的在转向马达18与转盘26之间的转向传动机构是一个两级的行星齿轮连接传动机构。它具有一个活动的行星齿轮架32以及一个与框架固定的行星齿轮架34。行星齿轮架32在上面的区域内有一个直径较小的部段，在该部段上支持一个圆锥滚子轴承33，该圆锥滚子轴承在另一侧支持在一个环形盘36的内侧上。环形盘36设置在壳体部段16与固定的行星齿轮架34之间并且因此与框架固定。空心轴24具有齿38，齿的直径略小于携带滚动轴承33的行星齿轮架部段的内直径。该齿与行星齿轮40的直径较大的级相互作用。直径较小的行星齿轮级与一个环形齿轮42的一个部段啮合，该环形齿轮的圆周横截面近似是Z形的。环形轮32的直径较大的环形部段与行星齿轮40的较小的级啮合。环形轮42的直径较小的部段与另外的行星齿轮44的直径较大的级啮合，所述行星齿轮支承在行星齿轮架34上。行星齿轮44的直径较小的级与一个空心轮48的齿46啮合，该空心轮一方面固定地与转盘26连接，另一方面与行星齿轮架32连接。在空心轮48的上面的端面上的密封件50从底侧接触固定的行星齿轮架34，以便形成该单元的整个壳体内部的密封。
与第一圆锥滚子轴承33轴向间隔开的另一个圆锥滚子轴承52同样支持在行星齿轮架32上并且用外面的环支持在固定的行星齿轮架34上。如可见的那样，因此转盘26的通过滚动轴承33和52构成的支承装置位于所示的转向传动机构内部。所示的结构的优点总体上在于转向传动机构的良好的效率以及转向马达18和所示的转向传动机构的较小的结构尺寸。
按图2的实施形式与按图1的实施形式的区别在于，设有一个两级的有级行星齿轮传动机构作为转向传动机构。用于两级行星齿轮62的第一行星齿轮架60固定地与壳体部段16连接，而用于两级行星齿轮66的第二行星齿轮架64位于框架部段30与第一行星齿轮架60之间。行星齿轮62的直径较大的级又与空心轮24的齿38啮合，而行星齿轮62的直径较小的级与一个环形轮68的直径较大的环形部段啮合，该环形轮类似于按图1的环形轮42。环形轮68的直径较小的部段与行星齿轮66的直径较大的级啮合。行星齿轮66的直径较小的级在行星齿轮架64的对置的那一侧上并且与空心轮48的内齿46啮合。一个从空心轮48延伸的并且与该空心轮连接的销70在直径上从空心轮48朝上减小，其中一个中间的部段形成锥形的。销70支持一个上面的直径相对较小的圆锥滚子轴承72，而下面的部段支持一个第二圆锥滚子轴承74。两个圆锥滚子轴承72、74在对置的侧面上支持在与框架固定的行星齿轮架64上，该行星齿轮架以一个轴向的环形凸肩朝上伸出。在这种结构中，用于转盘26的支承装置位于所示的转向传动机构内。
在按图3的实施形式中，又采用一个行星齿轮连接传动机构作为转向传动机构，而且是一个两级的行星齿轮连接传动机构。一个与本身固定地连接于转盘76的空心轮82连接的活动的行星齿轮架80支承有级的第一行星齿轮84，其中直径较大的级与空心轴24的齿38相互作用，并且直径较小的级与环形轮68的外环相互作用。一个与框架固定的行星齿轮架86与框架部段30固定地连接并且支承有级的行星齿轮88，其中直径较大的级与环形轮68的直径较小的部段相互作用，而直径较小的级与空心轮82的内齿相互作用。内齿在图3中用90表示。空心轮82是一个四点支承的内部部分，该四点支承的外部部分92固定地与框架部段30的底面连接。在当前情况下，环形轮68用作为联接轴，而转向传动机构的输出一方面经由固定在转盘26上的行星齿轮架80且另一方面通过四点支承94的设有内齿90的内部部分82进行。
在按图3的实施形式中，壳体的内部也完全密封防止污染物从外部入侵。
在按图4的实施形式中，采用一个两级的有级行星齿轮传动机构作为转向传动机构。环形轮68用作为连接轴。与框架固定的第一行星齿轮架96支承有级的行星齿轮98，所述行星齿轮的直径较大的级经由空心轮的齿38与该空心轮24相互作用，而直径较小的级与环形轮68的直径较大的部段相互作用。第二行星齿轮架100支承有级的行星齿轮102，其中行星齿轮102的直径较大的级与环形轮68的直径较小的部段相互作用，而位于行星齿轮架100另一侧上的直径较小的级与一个四点支承108的内部部分106的内齿104相互作用，该四点支承的外部部分110固定地与框架部段30的底面连接。四点支承108的内部部分106固定地与一个盘112连接，该盘本身固定地与转盘26连接。
因此所示转向传动机构的输出由四点支承108的设有内齿104的内部部分进行。
不言而喻，在所有实施形式中空心轴24经由合适的轴承支承在第二壳体部段26中或者一起支承在与框架固定的行星齿轮架上，并且驱动轴同样在转盘附近再次通过一个合适的滚动轴承相对于一个与转盘固定的部段进行支承。
在按图5的实施形式中，在环形盘36下面设置一个与该环形盘36连接的另外的环形盘36a。环形盘36a在内下方具有一个环形的突出部37，在该突出部上朝下支持滚动轴承33，该滚动轴承通常在外圆周上与盘36a的内圆周相互作用。滚动轴承33的内圆周与行星齿轮架32的轴向的环形凸肩39相互作用，其中一个弹簧环41朝上固定滚动轴承33。
在按图6和7的实施形式中，在环形盘36的一个环形的凹槽内在内侧容纳一个环43，该环在内圆周上在下面具有一个突出部45。该突出部45如突出部32那样容纳滚动轴承33，该滚动轴承从上面借助于弹簧环41固定。如由图6可见，一些切向的平行的孔延伸穿过环形盘36和环43，这些孔穿过引导杆47、49，以便将两个部件相互连接。
这种切向的连接也可以在行星齿轮架32与转盘之间进行，例如经由按图1的空心轮48。但是这在附图中没有描述。
按图8的视图原则上基本上相同于按图1至4的视图，只要是相同的部分，不再重新说明。图8中的特别之处一方面在于设置一个单件式的壳体用于行驶马达和转向马达。行驶马达标记为2，转向马达标记为4。转向传动机构包含一个行星齿轮连接传动机构，在其前面设置一个行星齿轮传动机构。在共同的壳体1内在转向马达4与行驶马达2之间设置一个隔间，在该隔间内设置一个控制装置3，而且不仅用于行驶马达2，而且用于转向马达4。带有控制装置3的隔间位于这两个马达之间。
图9同样基本上与按图1至4的描述一致。但是在此设置一个单级的有级行星齿轮传动机构8作为转向传动机构，在该有级行星齿轮传动机构前面设置一个行星齿轮传动机构7。
在图1至4中马达轴标记为22。这也是图8和9中的情况。在马达轴上抗旋转地安装一个小齿轮9，该小齿轮与转盘26内的正齿轮传动机构级和锥齿轮传动机构级的一个相应的正齿轮相互作用。

Claims (27)

1.用于地面运输工具的轮子的驱动和转向单元，其中一个行驶马达和一个转向马达相互同轴地设置并且分别经由一个行驶传动机构或一个转向传动机构与轮子的一个轴或者与一个支承该轮子的转盘联接，其中一个轴构成为空心轴，而另一个轴穿过该空心轴延伸，其特征在于：对于转向传动机构设置一个单级的或多级的有级行星齿轮传动机构或者一个行星齿轮连接传动机构或者偏心传动机构或者减速的行星齿轮连接传动机构，并且转盘(26)的以至少一个滚动轴承形式的支承装置设置在转向传动机构内。
2.用于地面运输工具的轮子的驱动和转向单元，其中一个行驶马达或一个转向马达相互同轴地设置并且分别经由一个行驶传动机构或一个转向传动机构与轮子的一个轴或者与一个支承该轮子的转盘联接，其中一个轴构成为空心轴，而另一个轴穿过该空心轴延伸，其特征在于：对于转向传动机构设置一个单级的或多级的有级行星齿轮传动机构或者行星齿轮连接传动机构，并且转盘(26)的支承装置具有一个四点支承(94、108)并且该四点支承的与转盘(26)连接的部分具有内齿(90、104)，该内齿构成转向传动机构的输出件。
3.按权利要求1的驱动和转向单元，其特征在于：一个与转盘(26)连接的行星齿轮架(32)用于容纳转盘支承装置。
4.按权利要求3的驱动和转向单元，其特征在于：一个第一滚动轴承(33)设置在第一行星齿轮传动机构级的第一行星齿轮架(32)与一个第一框架部段之间，并且一个第二滚动轴承(52)与第一滚动轴承(33)轴向间隔开地设置在第一行星齿轮架(32)与一个第二框架部段或第二行星齿轮传动机构级的一个与框架固定的第二行星齿轮架(34)之间。
5.按权利要求4的驱动和转向单元，其特征在于：第一行星齿轮架与转盘(26)的一个部段(48)连接。
6.按权利要求4或5的驱动和转向单元，其特征在于：第一框架部段(36)由一个环形板构成，该环形板的内圆周支持第一滚动轴承(33)。
7.按权利要求3至6之一的驱动和转向单元，其特征在于：行星齿轮传动机构的输出端由一个固定在转盘(26)上的行星齿轮架(32)和一个与该转盘(26)连接的、与行星齿轮的一个级啮合的空心轮(48)构成。
8.按权利要求1或权利要求3至7之一的驱动和转向单元，其特征在于：在一个转盘部段与一个用于马达(14、18)和转向传动机构的壳体之间设置一个接触的密封件(50)。
9.按权利要求7或8的驱动和转向单元，其特征在于：接触密封件(50)设置在空心轮(48)上。
10.按权利要求4至9之一的驱动和转向单元，其特征在于：一个与框架固定的环形板(36)和一个与框架固定的行星齿轮架(34)重叠地在一侧贴靠在一个框架部段(30)上并且在对置的那一侧贴靠在用于所述单元的壳体的一个转向的壳体部分(16)的端部上。
11.按权利要求1或权利要求3至10之一的驱动和转向单元，其特征在于：在构成为有级行星齿轮传动机构的情况下，一个与转盘(26)连接的销(70)用于容纳转盘支承装置。
12.按权利要求11的驱动和转向单元，其特征在于：在所述销(70)上设置两个轴向间隔开的圆锥滚子轴承(72、74)。
13.按权利要求1或权利要求3至11之一的驱动和转向单元，其特征在于：在构成为有级行星齿轮传动机构的情况下，两个级的行星齿轮架通过一个连接轴(68)相互处于作用连接。
14.按权利要求2的驱动和转向单元，其特征在于：转向传动机构是一个优选带有有级行星件的两级的行星齿轮连接传动机构(88)。
15.按权利要求2和14的驱动和转向单元，其特征在于：输出端通过一个固定在转盘(26)上的行星齿轮架(80)以及通过四点支承(94)的一个设有内齿(90)的内部部分构成。
16.按权利要求2的驱动和转向单元，其特征在于：转向传动机构由一个单级的或多级的有级行星齿轮传动机构(102)构成。
17.按权利要求16的驱动和转向单元，其特征在于：输出端由四点支承(108)的一个设有内齿(104)的内部部分(106)构成。
18.按权利要求1或2的驱动和转向单元，其特征在于：在行星齿轮连接传动机构(6)前面设置一个行星齿轮传动机构(5)。
19.按权利要求1或2的驱动和转向单元，其特征在于：在有级行星齿轮传动机构(8)前面设置一个行星齿轮传动机构(7)。
20.按权利要求1至17之一的驱动和转向单元，其特征在于：行星齿轮架与转盘的连接在轴向方向上进行并且可以从转盘壳体的外侧或者通过转盘壳体的一个可封闭的开口松开。
21.按权利要求1至20之一的驱动和转向单元，其特征在于：行驶传动机构的一个小齿轮(9)可以在行驶马达轴(22)上可松开地固定。
22.按权利要求21的驱动和转向单元，其特征在于：行驶马达轴(22)的小齿轮的连接可以通过转盘壳体(26)中的一个可封闭的开口松开。
23.按权利要求3至22之一的驱动和转向单元，其特征在于：行星齿轮架与转盘的连接在切向方向上进行并且可以从转盘壳体的外侧或者通过转盘壳体的一个可封闭的开口松开。
24.按权利要求1至23之一的驱动和转向单元，其特征在于：第二滚动轴承(33)的径向力接收和轴向力接收通过一个环形的框架部段(43)进行，该框架部段在切向方向上可松开地与一个另外的框架部段(36)连接。
25.按权利要求1至23之一的驱动和转向单元，其特征在于：一个环形板(36)和转向马达(18)的传动机构侧的轴承(33)的支持件是分开的或者一体的。
26.按权利要求1至25之一的驱动和转向单元，其特征在于：行驶马达和转向马达(14、18)容纳在一个多件式的壳体内，该壳体另外包含其它的组件如传感器、控制装置等。
27.按权利要求1至25之一的驱动和转向单元，其特征在于：行驶马达和转向马达容纳在一个共同的壳体(1)内，该壳体包含其它的组件如传感器或控制装置(3)。
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