CN101073985B - 工业载重车用的轮毂传动装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于工业载重车的、带有驱动发动机及传动齿轮系统的轮毂传动装置，其特征在于：传动齿轮系统的驱动和输出轴线、轮的转动轴线和驱动发动机的驱动轴线同轴设置；传动齿轮系统是单级或多级行星步进齿轮系统或是两级或多级行星联接机构齿轮系统；两个水平间隔设置的轮轴轴承位于传动齿轮系统的里面，其中第一轮轴轴承设置在与轮毂连接的一个第一轴承部分和一个车架固定的行星齿轮架之间，而第二轮轴轴承设置在所述第一轴承部分和一个车架固定的第二轴承部分或车架固定的行星齿轮架之间。

Description

工业载重车用的轮毂传动装置
技术领域
本发明涉及一种用于工业载重车的、带有驱动发动机及传动齿轮系统的轮毂传动装置。
背景技术
轮毂传动装置常用于工业载重车的移动式传动装置。这些轮毂传动装置是轮轴轴承和用于传送驱动转矩和转数的齿轮系统的组合。轮毂传动装置用在工业载重车中用于非转向轮及转向轮。齿轮系统把驱动转矩从驱动发动机传送到驱动轮。轮轴轴承用来支承轮的垂直力。结构的空间通常是相当局限的，因此要求有紧凑的结构。
在现有技术中，已知一系列的轮毂传动装置。在EP 1167140B1或DE 10258913A1中，轮毂传动装置已成为已知，其中成O形安排的两个斜滚柱轴承形成轮轴轴承，并且设成一个行星齿轮系统的传动齿轮系统与轮的中心轴线同轴地设置。斜滚柱轴承的外径基本上是与行星齿轮系统的空心轮的部分圆直径相同。在DE 10061221A1中说明了类似结构的轮毂传动装置，其中传动齿轮系统径向容纳在轮轴轴承中，并且一个制动器及一个驱动发动机设在轮毂传动装置中。
DE 19633071C2公开了一个用于轮毂传动装置的一级行星齿轮系统，其中行星齿轮架用于容纳轮轴轴承，轮轴轴承包括在行星级侧面的行星齿轮架的转矩导向侧的一个滚柱轴承和在非转矩导向侧的一个滚柱轴承。为了达到传动齿轮系统要求的齿轮比，行星齿轮系统还补充有一个平行的轴齿轮系统，因此驱动发动机设成与轮中心轴线偏轴。
在DE 19911458A1中公开了一个由电动机转向的轮的轮毂传动装置，其中轮轴轴承和传动齿轮系统并排设置。轮驱动单元的第五轮通过四点轴承可转动地安装在车架中，具体为wolfrom齿轮系统的转向齿轮系统径向容纳在四点轴承的里面。在所述的文件中，也公开了一个安排，其中由两个滚柱轴承形成的第五轮轴轴承及具体为行星齿轮系统的转向齿轮系统与驱动轴线同轴地设成一个在另一个的上面。
在DE 10132319A1、DE 10062315A1和DE 10334939A1中说明了用于转向轮的轮毂传动装置，其中驱动发动机或传动齿轮系统径向地设在轮轴轴承的至少一个滚柱轴承的里面，第五轮借助四点轴承可转动地安装在车架中。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于工业载重车的轮毂传动装置，其中包括传动齿轮系统和轮轴轴承的单元制成特别紧凑。一个具有尽可能小的外径及局限的宽度的安排被特别地提供，这种安排把最大的转矩传送到驱动轮。
在本发明的轮毂传动装置中，传动齿轮系统的驱动和输出轴线、轮的转动轴线和驱动发动机的驱动轴线同轴设置。传动齿轮系统是单级或多级行星步进齿轮系统或是两级或多级行星联接机构齿轮系统。两个水平间隔设置的轮轴轴承位于传动齿轮系统的里面，其中第一轮轴轴承设置在与轮毂连接的一个第一轴承部分和一个与车架固定的行星齿轮架之间，而第二轮轴轴承设置在所述第一轴承部分和一个与车架固定的第二轴承部分或与车架固定的行星齿轮架之间，其中所述第一轴承部分是由所述行星联接机构齿轮系统的第一级的第二行星齿轮架形成，或者对于单级行星步进齿轮系统，与轮毂连接的轴承销形成所述轮轴轴承的两个轴承部分，该两个轴承在另一侧支承在所述车架固定的行星齿轮架上。
在本发明中，得到了一个成同轴结构的、紧凑的传动装置，该传动装置可用于驱动非转向轮(作为一个单个的传动装置或作为一个轴线的一部分)以及用于驱动转向轮(手动转向轮或加力转向轮)。在行星联接机构齿轮系统中，发生两个齿轮系统级的功率的分配，因此在同样的结构空间中实现了更高的最大转矩。内置的轮轴轴承允许相对轮的尺寸有最大的齿轮系统直径，不这样，则轴向结构长度明显地增加。通过使用小的轮轴轴承，轮轴轴承的花费减小。
驱动发动机是一个电动机或液压发动机。
按照本发明的一个实施例，设置了一个两级行星联接机构齿轮系统，并且第一轴承部分是由行星联接机构齿轮系统的第一级的第二行星齿轮架形成。或者，按照本发明的另一个实施例，设有一个一级行星步进齿轮系统，其中与轮毂连接的轴承销形成轮轴轴承的两个轴承部分，该两个轴承部分在另一侧支承在与车架固定的行星齿轮架上。优选地，轮轴轴承是斜滚柱轴承。
根据本发明的一个实施例，当成空心轮的轮毂构成行星联接机构齿轮系统的第二级或行星步进齿轮系统的最后一级的输出元件时，对上述最后两个实施例是有利的。
如已经提到的，按照本发明的轮毂传动装置也可以用于与可绕垂直轴线转动的第五轮连接的转向轮。为了做到这一点，本发明的一个实施例设成车架由用于轮毂传动装置的转向轮的转向第五轮形成，该转向第五轮在一个壳体中把驱动发动机支承在轴承中，并且在这情形下可还支承一个制动器。按照本发明的另一个实施例，所述第五轮通过在工业载重车的车架上的一个四点轴承绕着一垂直轴线可转动地安装。或者，设成第五轮通过一个垂直的轴承销及在车架上的垂直间隔的轴承支承在轴承上。
当应用到转向轮时，按照本发明的另一个实施例，优选地，传动齿轮系统、驱动发动机和制动器设置成在一个壳体中的一个单元，该壳体由轮毂、第五轮和盖形成，其中所述盖设在与轮毂相对的侧上。
第五轮可由转向发动机致动。在这方面，本发明的一个实施例设成：转向发动机通过转向齿轮系统、行星联接机构齿轮系统或特别是一个单级或多级行星步进齿轮系统与第五轮连接，并且第五轮的轴承设在转向齿轮系统的里面。即使这样，也得到具有最大的转矩传送的、用于第五轮的紧凑的传动安排。
一个角度传感器与转向传动装置的壳体连接，转向传动装置的壳体设在转向发动机的轴线上。一个轴分别与第五轮或与和第五轮连接的一个轴承销或行星齿轮架连接，所述轴朝向所述角度传感器同轴地延伸穿过转向发动机的转子。借助这种角度传感器，可进行角度测量，其中用一个增量传感器进行进一步的或替代的角度测量，该增量传感器扫描与第五轮连接的一个组件部分上的轮廓。
下面借助一些实施例更详细地说明本发明。
附图说明
图1示出通过带有行星连接机构齿轮系统的本发明的轮毂传动装置的剖面图；
图2示出通过带有行星步进齿轮系统的本发明的轮毂传动装置的剖面图；
图3示出带有行星连接机构齿轮系统作为移动式传动齿轮系统的、用于转向轮的轮毂传动装置；
图4示出通过带有行星步进齿轮系统作为移动式传动齿轮系统的、用于转向轮的轮毂传动装置的剖面图；
图5示出通过带有行星连接机构齿轮系统作为移动式传动齿轮系统和行星连接机构齿轮系统作为转向齿轮系统的、用于转向轮的本发明轮毂传动装置的剖面图；
图6示出通过带有行星连接机构齿轮系统作为移动式传动齿轮系统和行星连接机构齿轮系统作为转向齿轮系统的、用于转向轮的本发明轮毂传动装置的剖面图；
图7示出通过带有行星步进齿轮系统作为移动式传动齿轮系统和行星步进齿轮系统作为转向齿轮系统的、用于转向轮的本发明的轮毂传动装置的剖面图；
图8示出通过带有行星步进齿轮系统作为移动式传动齿轮系统和行星步进齿轮系统作为转向齿轮系统的、用于转向轮的本发明的轮毂传动装置的剖面图；
图9示出通过带有用于移动式传动装置和转向装置的转向齿轮系统的、用于转向轮的本发明的轮毂传动装置的剖面图。
具体实施方式
在图1中，轮胎13装在轮圈12上。所示的轮是例如一个四轮叉车之类的工业载重车的从动轮。该轮通过传动轴11由未示出的驱动发动机(可以是电动机或液压发动机)驱动。传动轴11通过轴承11a可转动地安装在工业载重车的车架部分13a中。护罩14a与车架13a固定地连接。
链轮6设在传动轴11的端部，但是链轮6也可分开地、通过键槽设在传动轴11上。链轮6与行星轮4b啮合，行星轮4b保持及安装在行星齿轮架1中的轴承中。行星齿轮架1与轮毂8固定联接，轮毂是近似的杯形，轮毂的边缘部分形成其中有内齿系统7的空心轮。行星轮4b与连接轴9的一部分啮合，连接轴9的另一部分与行星轮4a配合，行星轮4a安装在行星齿轮架3的轴承中，行星齿轮架3依次又固定地联接到护罩14a。行星轮4a与空心轮的内齿系统7配合，空心轮的内齿系统7形成用于转动所示的轮的输出部分。
第一斜滚柱轴承2a设在邻近轮毂8的行星齿轮架1和行星齿轮架3之间，而第二斜滚柱轴承2b设在直径比较小的、行星齿轮架1的一部分和护罩14a之间。滚柱轴承2a、2b用于把轮的垂直力传到支架13a。
可以明白，有行星联接机构齿轮系统作为传动齿轮系统，轴承2a、2b位于传动齿轮系统的里面。为了达到高的齿轮比，行星齿轮4a、4b也可以用步进行星轮。附加的行星齿轮系统也可以安装在齿轮系统的前面，并且在传动轴11上可安装制动器，例如湿运行的多板制动器或电磁制动器。
可以明白，驱动发动机和主动轴的轴线以及轮轴线和传动齿轮系统的轴线分别是同轴的。为了容纳轴承2a，行星齿轮架1形成为可接受高的力的、在轴承区域中的圆柱部分。在各情形下，轴承2a、2b径向显著地在行星轮4a、4b的轴的里面。总之，形成了一个很紧凑的传动齿轮系统，相对于轮子尺寸，具有最大的齿轮系统直径。轴承的直径很小，因此轴承的花费较小。
由于在图2实施例中示出一些元件与图1的实施例相同，这些元件将注以图1中的相同的附图标记。与图1实施例不同在于在图2实施例中，设有带有行星齿轮4a、4b的行星步进齿轮系统，行星齿轮4b与小齿轮6啮合。行星齿轮4a、4b通过轴15联接。行星齿轮架16与车架部分13a固定连接。轴承销15与轮毂8固定连接，轴承销15包括第一圆柱部分、锥形部分和小直径的第二圆柱部分。斜滚柱轴承2a装在第一圆柱部分上，该轴承2a的外面支承在行星齿轮架16上。第二斜滚柱轴承装在轴承销15的第二圆柱部分上，与链轮6邻近。第二斜滚柱轴承的外面也支承在行星齿轮架16的一部分上。输出部分也由带内齿系统7的轮毂8的空心轮形成，行星齿轮4a与内齿系统7啮合。
在轮毂8的边缘部分和车架部分13a之间设有接触密封装置14。之外，其它情况与图1实施例相同。
在图3的实施例中，如图1所示的传动齿轮系统设置用于转向轮，并设在壳体里面，该壳体由轮毂8a、第五轮22和壳体盖22a限定。所示的行星联接机构齿轮系统与图1的类似，因此相同的元件用相同的附图标记。电动机21a也设在所指的壳体中，电动机的驱动轴通过轴承23a、24a分别安装在第五轮22的壁部分25a及在电动机21a的相对侧的安装护罩部分26a中。护罩26a夹持一个电制动磁铁27a，该磁铁27a与制动盘21配合，制动盘21可沿轴向部分移动，又是通过键槽设在发动机轴11上。制动器、发动机21a和传动齿轮系统，就它们的轴而言是同轴的、并与轮及第五轮形成一个整体。第五轮22有一个销28a，销28a有垂直轴线25，第五轮22可绕该轴线25转动。在该实施例中传动装置需要的空间由图3中虚线画的圆29a指示。第五轮22借助所谓的四点轴承23绕着垂直轴线25可枢转地安装在车架部分24中。第五轮22的转动通过例如拉杆实施。
在图4的实施例中，示出带有图2所示的行星步进齿轮系统及图3所示的带有制动器的驱动发动机的、用于转向轮的轮毂传动装置。因此，与图2及图3相同的元件标以这些图中相同的附图标记。从图4中可进一步明白，垂直轴承销33与第五轮31的较上部分连接，第五轮31通过车架部分32中的下斜滚柱轴承30a和上斜滚柱轴承30b绕着垂直轴线25可枢转地安装。套筒33上的转向运动可通过例如拉杆，或甚至由一个未示出的转向驱动发动机(如一个电动机或液压发动机)来实施。
在图5中示出的轮毂传动装置用于转向轮，传动齿轮系统与图1的类似，而驱动发动机及制动器类似于图3或图4的安排。因此，与图1、3或4中相同的元件标以这些图中相同的附图标记。图5所示的传动装置的转向运动由转向发动机60产生，转向发动机60通过一个两步行星联接机构齿轮系统作用在第五轮40上。与第五轮40连接的行星齿轮架41用于容纳第五轮轴轴承，第五轮轴轴承由在所示的情形下是斜滚柱轴承的两个滚柱轴承42a、42b形成。第一滚柱轴承42a容纳在固定行星齿轮架43的相对侧，第二轴承42b设在转向齿轮系统壳体52的、固定在车架53上的部分上。两级行星联接机构齿轮系统的行星齿轮44a、44b通过联接轴49相互有效地连接。转向齿轮系统由转向发动机轴51驱动。传动链轮46设在发动机轴51上，或传动链轮46设成发动机轴的一部分。转向齿轮系统的输出一方面通过固定在第五轮40上的行星齿轮架41及另一方面通过与第五轮连接的空心轮47来实施。接触密封装置54相对传动装置的壳体密封第五轮40。在所示的情形下，转向发动机60是一个电动机。但是也可以是液压发动机。
图6实施例与图5实施例的不同实质在于转向传动装置的轴承。其余部分，与图5实施例相同的元件标以图5中相同的附图标记。转向运动通过转向发动机70和设成与转向发动机轴71同轴的一个两级行星联接机构齿轮系统实施。为了达到高的传动比，行星齿轮4a、62b、62a用步进行星齿轮。这些行星齿轮装在用键槽与第五轮60连接的行星齿轮架61中或装在与车架部分60固定连接的行星齿轮架63中。两级行星连接机构齿轮系统的行星齿轮62a、62b通过联接轴69有效地连接。转向发动机轴71的传动链轮66与行星齿轮62b的较大步幅配合。转向齿轮系统的输出一方面通过固定在第五轮60上的行星齿轮架61及另一方面由设有内齿系统67的四点轴承62的内部分67a来实施。四点轴承的外部分与车架部分64固定连接。转向发动机70是一个电动机。
图7实施例与图4实施例的不同在于由一个发动机驱动转向来实施。其余方面，与图4相同的元件标以图4相同的附图标记。此外，传动齿轮系统类似图2的实施例。转向运动由转向发动机90产生，其中转向发动机轴91通过一个二级行星步进齿轮系统作用在第五轮80上。与第五轮连接的轴承销81用来容纳第五轮轴轴承，第五轮轴轴承由两个垂直间隔开的斜滚柱轴承82a、82b形成。在相对侧，滚柱轴承82a、82b由转向齿轮系统壳体的零件容纳。行星步进齿轮系统的两级的行星轮通过连接轴83有效地连接。在发动机轴91上的传动链轮86与第一齿轮系统级的步进行星轮的较大步幅配合。转向齿轮系统的输出由与第五轮80连接的空心轮84实施。一个接触密封件94相对转向传动装置的壳体密封第五轮80。
图8实施例与图7实施例的不同在于转向传动装置。因此，与图7相同的部件标以图7相同的标号。转向运动由转向发动机110产生，并且通过一个二级行星步进齿轮系统传送到第五轮100。一个四点轴承设置作为第五轮轴轴承，分别地，该轴承的活动的内部分与第五轮连接，而外部分与一个壳体105或车架102连接。行星步进齿轮系统的两级的行星轮通过连接轴103有效地连接。转向齿轮系统由固定在转向发动机轴11上或从该轴形成的驱动链轮106驱动。转向齿轮系统的输出由设有内齿系统104的、四点轴承101的内部分实施。转向发动机是一个电动机。
就轮毂传动单元的实现及转向传动单元而言，图9的实施例实质上与图5实施例类似。因此，与图5相同的零件标以图5的相同的附图标记。但在图9中，设置空心轴123代替图5中的转向发动机轴51。与行星齿轮架41固定连接的转向角度传感器轴122延伸通过空心轴123。转向角度传感器轴122朝着其上装有转向角度传感器120的、转向传动装置的壳体延伸。转向角度传感器120测量第五轮40的转向角，是对转向发动机的转向角度获取的备份。备份的转向角度检测也可用增量传感器124，该增量传感器124扫描与第五轮40连接的装配零件(这里也就是空心轮齿系统125)的外形。

Claims (24)

1.一种用于工业载重车的、带有驱动发动机及传动齿轮系统的轮毂传动装置，其特征在于：
传动齿轮系统的驱动和输出轴线、轮的转动轴线和驱动发动机的驱动轴线同轴设置；
传动齿轮系统是两级行星联接机构齿轮系统；
两个水平间隔设置的轮轴轴承位于传动齿轮系统的里面，其中
第一轮轴轴承(2a)设置在与轮毂(8)连接的一个第一轴承部分和一个与车架固定的行星齿轮架(3、16)之间，而第二轮轴轴承(2b)设置在所述第一轴承部分和一个与车架固定的第二轴承部分或所述与车架固定的行星齿轮架(3、16)之间，其中所述第一轴承部分是由所述行星联接机构齿轮系统的第一级的第二行星齿轮架(1)形成。
2.一种用于工业载重车的、带有驱动发动机及传动齿轮系统的轮毂传动装置，其特征在于：
传动齿轮系统的驱动和输出轴线、轮的转动轴线和驱动发动机的驱动轴线同轴设置；
传动齿轮系统是单级行星步进齿轮系统；
两个水平间隔设置的轮轴轴承位于传动齿轮系统的里面，其中
第一轮轴轴承(2a)设置在与轮毂(8)连接的一个第一轴承部分和一个与车架固定的行星齿轮架(3、16)之间，而第二轮轴轴承(2b)设置在所述第一轴承部分和一个与车架固定的第二轴承部分或所述与车架固定的行星齿轮架(3、16)之间，其中与轮毂(8)连接的轴承销(15)形成所述轮轴轴承的两个轴承部分，该两个轮轴轴承在另一侧支承在所述车架固定的行星齿轮架(16)上。
3.按照权利要求1或2的轮毂传动装置，其特征在于成空心轮的轮毂(8、8a)分别形成行星联接机构齿轮系统的第二级或行星步进齿轮系统的最后一级的输出元件。
4.按照权利要求1或2的轮毂传动装置，其特征在于所述轮轴轴承由斜滚柱轴承构成。
5.按照权利要求1或2的轮毂传动装置，其特征在于车架由用于轮毂传动装置的转向轮的转向第五轮形成，该转向第五轮在一个壳体中把驱动发动机支承在轴承中。
6.按照权利要求5的轮毂传动装置，其特征在于所述第五轮(22)通过在工业载重车的车架(24)上的一个四点轴承(23)绕着一垂直轴线可转动地安装。
7.按照权利要求5的轮毂传动装置，其特征在于所述第五轮(31)具有一垂直的轴承销(33)，该轴承销(33)通过两个垂直间隔的轴承(30a、30b)支承在车架(32)上。
8.按照权利要求5或6的轮毂传动装置，其特征在于传动齿轮系统、驱动发动机(21a)和制动器(21、27a)设置成在所述壳体中的一个单元，该壳体由轮毂(8a)、第五轮(31)和盖(22a)形成，其中所述盖设在与轮毂(8a)相对的侧上。
9.按照权利要求5-7中任一项的轮毂传动装置，其特征在于设有一个转向发动机(60、70、90、110)，该转向发动机(60、70、90、110)通过一转向齿轮系统与所述转向第五轮(40，60，80，100)连接，并且第五轮的轴承设在所述转向齿轮系统的里面。
10.按照权利要求8的轮毂传动装置，其特征在于第五轮的轴承是一个四点轴承。
11.按照权利要求8的轮毂传动装置，其特征在于设有一行星联接机构齿轮系统作为转向齿轮系统，带有与车架固定的第一行星齿轮架(43)和固定在第五轮上的第二行星齿轮架(41)，并且第一第五轮轴轴承(42b)设在车架和第二行星齿轮架(41)之间，以及第二第五轮轴轴承(42a)设在第二和第一行星齿轮架(43、41)之间。
12.按照权利要求9的轮毂传动装置，其特征在于设有一行星联接机构齿轮系统作为转向齿轮系统，带有与车架固定的第一行星齿轮架(43)和固定在第五轮上的第二行星齿轮架(41)，并且第一第五轮轴轴承(42b)设在车架和第二行星齿轮架(41)之间，以及第二第五轮轴轴承(42a)设在第二和第一行星齿轮架(43、41)之间。
13.按照权利要求9的轮毂传动装置，其特征在于所述第五轮的轴承是一个四点轴承。
14.按照权利要求8的轮毂传动装置，其特征在于设有一个两级步进行星齿轮系统作为转向齿轮系统，带有一个与车架固定的行星齿轮架，一个固定在第五轮上的轴承销(81)延伸入所述转向齿轮系统，并且两个第五轮轴轴承(82a、82b)设在轴承销(81)和行星齿轮架之间。
15.按照权利要求11的轮毂传动装置，其特征在于所述第五轮的轴承是一个四点轴承。
16.按照权利要求12的轮毂传动装置，其特征在于所述第五轮的轴承是一个四点轴承。
17.按照权利要求5的轮毂传动装置，其特征在于与第五轮(60)连接的四点轴承(62)的内部分形成行星齿轮系统的空心驱动轮。
18.按照权利要求5-7中任一项的轮毂传动装置，其特征在于一个角度传感器(120)与转向传动装置的壳体连接，转向传动装置的壳体设在转向发动机(60)的轴线上，一个轴(122)分别与第五轮(40)或与和第五轮连接的一个轴承销或行星齿轮架(41)连接，所述轴朝向所述角度传感器(120)同轴地延伸穿过所述转向发动机(60)的一空心驱动轴(123)。
19.按照权利要求15的轮毂传动装置，其特征在于一个增量传感器扫描所述第五轮的外形。
20.按照权利要求1或2的轮毂传动装置，其特征在于所述驱动发动机是电动机或液压发动机。
21.按照权利要求9的轮毂传动装置，其特征在于所述转向发动机是电动机或液压发动机。
22.按照权利要求5的轮毂传动装置，其特征在于转向第五轮在所述壳体中还把一个制动器支承在轴承中。
23.按照权利要求9的轮毂传动装置，其特征在于转向齿轮系统是一行星联接机构齿轮系统或一个单级或多级行星步进齿轮系统。
24.按照权利要求15的轮毂传动装置，其特征在于一个增量传感器扫描与第五轮连接的空心轮齿系统的外形。
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