CN104080634B - 用于重型工业交通工具的驱动轴组件及包括该驱动轴组件的重型工业交通工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于工业交通工具的驱动轴组件，其包括包含差速器的支撑结构。该单元包括通过减速齿轮(20’)连接至差速器的第一从动轴(9’)的第一轮轴(10’)和通过第二减速齿轮(20”)连接至差速器的第二从动轴(9”)的轮轴(10’)。这样的减速齿轮(20’、20”)被配置为采取至少第一运行状况和第二运行状况，在第一运行状况和第二运行状况中其分别促动或不促动减速。

Description

用于重型工业交通工具的驱动轴组件及包括该驱动轴组件的 重型工业交通工具

发明领域

本发明属于重型工业交通工具的生产领域。更准确地说，本发明涉及用于重型工业交通工具的驱动轴组件。本发明还涉及包括这种驱动轴组件的重型工业交通工具。

现有技术描述

在用于货物运输的交通工具领域，一类重要的交通工具被称为“重型”工业交通工具，即被设计为承载特别中的工作载荷的交通工具。对这些交通工具的选择具有影响的主要参数之一为这些交通工具将行驶的道路的类型。确实，正如所已知的，重型交通工具可以在“路上”行驶，即在道路上和公路上行驶，或者“越野”，即在未铺路面的道路上行驶。取决于不同的情况，交通工具对从发动机至驱动轮对的传动采取不同方案。当然，这导致交通工具在速度、牵引力以及燃料消耗方面的不同的性能。

一般来说，每个重型工业交通工具包括传动系，该传动系将交通工具发动机的输出连接至一个或多个驱动轴组件，该驱动轴组件包括支撑对应的驱动轮的两个轮轴。每个驱动轴组件传统地包括中央主体，差速器组件被置于该中央主体内，且设置有两个驱动轴，每个驱动轴被连接至两个轮轴之一。传统地，该差速器包括通过传动系统连接至交通工具发动机的驱动元件，该驱动元件一般地以斜齿轮的形式。

被设计为在路上行驶的重型交通工具一般地设置有两个或更多的轮对，多个轮对中仅有一对用于驱动。这意味着其仅包括一个上文所描述的驱动轴组件。例如，在6x2路上交通工具的情况下，存在三对轮(6个轮)，其中仅有一对用于驱动(2个轮)。这种交通工具典型地包括一个前轴、一个后驱动轴组件以及根据不同情况可以在前部或中部的另一个轴。而在8x2重型交通工具的情况下，存在两个前轴、一个驱动轴组件以及另一个轴。

一般而言，“路上”工业交通工具仅具有一个驱动轴组件，这是由于这些交通工具在速度和燃料消耗方面被要求具有最优性能，但不在可用牵引力方面被要求具有最优性能。与之相反，被设计为用于“越野”的重型交通工具在牵引力方面需要具有最优性能。由于这个原因，这样的交通工具具有两个或更多的驱动轴组件，可能设置有与驱动轮对应的减速齿轮，以增加可用于轮本身的扭矩。例如，越野交通工具可以为6x4类型，即其可以装备有6个轮，其中4个为驱动轮，该4个驱动轮由两个驱动轴组件驱动。

在一些情形中，这样的交通工具包括一对减速齿轮，其中每个减速齿轮被置于驱动轮与对应的轮轴的端部之间，轮本身通过花键连接至对应的轮轴。设置有这样的技术方案的交通工具非常适合于越野行驶，但如果用于路上则其过于昂贵，尤其是在效率和燃料消耗方面。确实，较高数量的驱动轴组件的存在大大增加了交通工具的重量。

但是，在多种情况下，重型工业交通工具通常既用于路上也用于越野。所呈现的第一个示例为用于运输如挖掘土方、骨料、灰泥、斑岩、大理石等原材料的交通工具。在这种情况下，该材料在建筑场地或采石场被装载，因此交通工具必须在越野路径上行驶。这样的路径通常是不平整的，且在许多情况下其具有陡坡的特征。该装载物随后被运输至其目的地，这种运输通常在“路上”路径上，即在道路和/或公路上。所呈现的“混合”使用(即部分越野、部分路上)的第二示例为用于垃圾收集和垃圾排放的交通工具。在这种情况下，垃圾收集发生在城市区域(因此“路上”)，而排放发生在废弃物处理场，在大多数情况下，废弃物处理场仅能通过未铺路面的道路而到达(因此“越野”)。并且，所呈现的“混合”使用的另一个示例为用于装载和运输农产品的交通工具，尤其是在大农场主中，例如美国或非洲的种植园。

已经观察到，对于在“混合”路径上运输的目前的解决方案完全不能令人满意。确实，目前，当“混合”路径大部分为“路上”时，选择通常倾向于更轻型的交通工具(例如，4x2)，但需要注意的是，在减少的公里数之后，分别的驱动轴组件将需要被更换。与之相反，如果“混合”路径大部分为“越野”，那么适合于这些路径的交通工具被选择。因此，在这种情况下，更加昂贵的交通工具是优选的，并且在燃料消耗方面也更加昂贵，有益之处在于驱动轴组件的更长的寿命，即有益之处在于减少的维护。

但是，在任何情况下，目前市面上的重型工业交通工具并不足够地通用，即当其被用于路上时，其不能确保优良的速度和低的燃料消耗，且当其被用于越野时，其不能确保最优的牵引力。因此明显对于允许克服该现有的局限的替代性的技术方案存在需求，即其增加工业交通工具的通用性，允许其在路上和越野均有效地使用(在速度、燃料消耗和扭矩方面)。

发明概述

本发明的主要任务在于提供用于重型工业交通工具的驱动轴组件，其允许获得比通过本领域已知的类型的重型工业交通工具所获得的多功能性更高的多功能性。在本任务的领域，本发明的第一个目的为提供用于适合于在道路上和公路上(路上)和在未铺路面的和/或不平整的地面上(越野)行驶的工业交通工具的驱动轴组件。本发明的另一个目的为提供用于工业交通工具的驱动轴组件，当交通工具越野使用时，该驱动轴组件允许在牵引力方面最优的性能，且当交通工具路上使用时，该驱动轴组件允许在速度和燃料消耗方面最优的效率。

本发明的进一步的目的为提供高效且易于在有竞争力的成本下制造的用于工业交通工具的驱动轴组件。

本任务和这些目的是通过这样的用于工业交通工具的驱动轴组件来实现的：一种用于重型工业交通工具的驱动轴组件(1)，所述单元包括：

-包括中央主体的支撑结构；

-沿横向方向对齐的第一轮轴和第二轮轴；

-差速器组件，所述差速器组件被容纳在所述中央主体中并包括：

-至少第一从动轴和至少第二从动轴；

-与所述第一从动轴成整体的第一侧齿轮和与所述第二从动轴成整体的第二侧齿轮；

-均通过花键连接在中心销上的第一行星齿轮和第二行星齿轮，所述中心销与所述准双曲面轮成整体，所述行星齿轮中的每个与所述侧齿轮中的每个啮合；

-与所述轮轴共轴的准双曲面轮以及与所述准双曲面轮啮合的小齿轮，所述小齿轮被可操作地可连接至所述工业交通工具的发动机，所述准双曲面齿轮和所述小齿轮界定所述驱动轴组件的第一减速级，

所述驱动轴组件包括：

-由被置于所述第一从动轴与所述第一轮轴之间的第一减速齿轮和被置于所述第二从动轴与所述第二轮轴之间的第二减速齿轮界定的第二减速级，所述减速齿轮适合于采取第一运行状况和第二运行状况，在所述第一运行状况下，对应的轮轴的速度根据预定的减速齿轮比而小于对应的从动轴的速度，在所述第二运行状况下，对应的轮轴的速度等于对应的从动轴的速度；

-所述减速齿轮的运行状况的切换工具，以将所述减速齿轮的运行状况从所述第一运行状况切换至所述第二运行状况并且反之亦然，

并且所述第一减速级总是活动的，而所述第二减速级能够根据交通工具的使用的状况被激活。

根据本发明，对于每个轮轴和差速器的下游，驱动轴组件因此装备有能够被从第一运行状况和第二运行状况切换的减速齿轮，在第一运行状况中该减速齿轮实际上进行对速度的减速，而在第二运行状况中并不进行这样的减速。根据本发明，这样的减速齿轮可以根据交通工具行驶的道路的状况而被激活/停用。当交通工具必须“路上”行驶时，该减速齿轮可以被有益地停用，以确保在较低的燃料消耗下的更高的速度。与之相反，当交通工具“越野”行驶时，该减速齿轮可以被激活，以有益地改进送至驱动轮的扭矩，即以有益地增加交通工具可用的牵引力。

附图说明

通过下述对根据本发明的用于工业交通工具的驱动轴组件的实施方式的详细描述，其他的特性和优势将变得更加明显，本发明仅以说明性而非限制性的形式在附图中被示出，其中：

-图1示出根据本发明的驱动轴组件的截面图；

-图2和图3示出根据本发明的驱动轴组件的减速齿轮以及用于切换这样的减速齿轮的运行状况的工具的可能的实施方式的图示；

-图4示出了图1的驱动轴组件的减速齿轮的第一放大图；

-图5示出了图1的驱动轴组件的减速齿轮的第二放大图；

-图6示出了涉及根据本发明的密封单元的减速齿轮的运行状况的激活工具的图解；

-图7示出了比较通过本领域已知的类型的两个驱动轴组件所获得的以及通过根据本发明的驱动轴组件所获得的齿轮比的值的表。

具体实施方式

参考前述附图，因此本发明涉及用于重型工业交通工具的驱动轴组件1，该重型工业交通工具意在既用于路上(即在道路上或在公路上)也用于越野。驱动轴组件1包括中央主体5，差速器组件6被置于中央主体5内(下文中也称为“差速器6”)，差速器组件6具有本身已知的结构和功能。在下文更加详细地描述的这样的差速器6包括机械传动驱动元件8，其适合于被可操作地连接至工业交通工具的发动机。表述语“驱动元件8”是指差速器6的元件，该元件从交通工具发动机接收驱动扭矩并将其传递至差速器的其他部件。

差速器6还包括第一从动轴9’以及第二从动轴9”，第一从动轴9’以及第二从动轴9”意在被分别地连接至第一轮轴10’以及第二轮轴10”，第一轮轴10’以及第二轮轴10”沿横向方向101共轴地布置。从传动的观点来看，驱动元件8大体上代表差速器6中的运动的输入元件，而两个从动轴9’、9”代表差速器的运动的输出。根据本发明，驱动元件8被准双曲面齿轮(由标记8所指示)所界定，该准双曲面齿轮与两个轮轴10’、10”的横向的对齐方向101共轴。

准双曲面齿轮8在主体5内与小齿轮7啮合，小齿轮7意在被可操作地连接至推进轴(未示出)，该推进轴进而由工业交通工具的“动力单元”所驱动，动力单元是指由交通工具本身的发动机和手动或自动传动系统所形成的单元。

准双曲面齿轮8和小齿轮7界定驱动轴组件1的第一减速级并且其结构和尺寸被设计为使得其在交通工具的任何运行状况下恒定地实现减速。换句话说，第一减速级总是“活动的”，即准双曲面齿轮8与小齿轮7啮合使得准双曲面齿轮8的转速总是低于小齿轮7的转速。在下文中，由准双曲面齿轮8和小齿轮7所形成的组件还将通过表述语“锥齿轮副”来指示。

如上文所述，两个轮轴10’、10”被布置为使得其轴线沿横向方向101(在图1中指示)对齐。在下文中，这样的方向还将被指示为驱动轴组件1的轴线101。每个轮轴10’、10”意在将运动传递至工业交通工具的一个或多个轮，驱动轴组件1被安装于该工业交通工具之上。

根据本发明的驱动轴组件的特征在于，其包括由一对外摆线减速齿轮20’、20”所界定的第二减速级，该对外摆线减速齿轮20’、20”被置于锥齿轮副(小齿轮7和准双曲面齿轮8)的下游，且能够根据交通工具的使用状况被激活/停用。

两个减速齿轮20’、20”中的每个被可操作地置于差速器的从动轴9’、9”之一与其对应的轮轴10’、10”之间。在实践中，每个减速齿轮20’、20”将差速器6的两个输出中的一个可操作地连接至对应的轮轴10’、10”。更精确的说，第一减速齿轮20’被可操作地置于第一从动轴9’与第一轮轴10’之间，而第二减速齿轮20”被可操作地置于第二从动轴9”与第二轮轴10”之间。不同于传统的方案，从传动的观点来看，对于每个轮轴，驱动轴组件1包括被置于差速器6的下游以及对应的轮轴10’、10”的上游的减速齿轮20’、20”。

还是根据本发明，每个减速齿轮20’、20”适合于具有第一运行状况，在第一运行状况中每个减速齿轮20’、20”界定大于1的第一(减速)齿轮比，即使得对应的轮轴10’、10”的转速低于对应的从动轴9’、9”的转速。这样的第一状况大体上对应于减速齿轮20’、20”的“激活”状况。因此，在第一运行状况中，减速齿轮20’、20”活动地插入传动系统中。

每个减速齿轮20’、20”还适合于具有第二运行状况，该第二运行状况界定等于1的第二齿轮比，即使得轮轴10’、10”的转速等于对应的从动轴9’、9”的转速。这样的第二齿轮比因此等于1。第二运行状况因此对应于减速齿轮20’、20”的“停用”状况，使得减速齿轮20’、20”不产生任何速度降低，所以仅具有传递运动的功能。

当减速齿轮处于“激活”状况时，驱动轴组件1的传动系统实现双级减速比。确实，第一减速比由锥齿轮副恒定地界定，该锥齿轮副总是关于传动系统为激活的(即其总是使用这样的第一减速比)。而第二减速比由外摆线减速齿轮20’、20”的激活的状况所界定。确实，在该假设中，锥齿轮副和外摆线减速齿轮串联地起作用。在交通工具的使用的更多的需求状况中，通过激活这样的串联的功能，作用在锥齿轮副(准双曲面8和小齿轮7)上的应力为受限的，为有益于完整性，在持续时间和形成该齿轮副本身的两个元件的正确的运行上为受限的。

在减速的程度方面，由锥齿轮副(准双曲面8和小齿轮7)形成的第一减速比高于由减速齿轮20’、20”的激活的状况所界定的第二减速比。

根据本发明，驱动轴组件1还包括减速齿轮20’、20”的运行状况的切换工具。这样的工具允许将减速齿轮20’、20”的运行状况由“激活”的第一运行状况(其中对应的轮轴10’、10”的速度实际上被减小)切换至“停用”的第二运行状况(其中实际上没有发生减速)并且反之亦然。

根据本发明的驱动轴组件1允许其所安装至的工业交通工具获得路上和越野的最优性能。事实上，减速齿轮20’、20”的运行状况的变化导致了安装在两个轮轴10’、10”的自由端的轮的可用扭矩的变化。具体来说，当越野行驶时，切换工具允许将减速齿轮20’、20”切换至“激活”状况，使得减速齿轮20’、20”可以降低轮轴10’、10”的转速。这样的减速导致了可用于交通工具的轮的更高的扭矩，并因此导致了由交通工具本身所提供的更高的牵引力。与之相反，当路上行驶时，此时需要更高的速度，减速齿轮20’、20”可以有益地被切换至“停用”状况，以降低可用于轮的扭矩，以有益于轮轴10’、10”的更高的转速。

图1示出了根据本发明的驱动轴组件1的截面图。如上文所示，驱动轴组件1的支撑结构包括第一容纳臂30’，第一容纳臂30’被连接至主体5的第一侧并且适合于容纳第一轮轴10’和第一减速齿轮20’。第一驱动轴组件1还包括第二容纳臂30”，第二容纳臂30”被连接至主体5的与第一侧相反的第二侧。类似于第一容纳臂30’，这样的第二容纳臂30”为中空的，以便其能够容纳第二轮轴10”和第二减速齿轮20”。主体5和上文指出的两个臂30’、30”大体上形成驱动轴组件1的容纳“固定结构”，该容纳“固定结构”包覆允许从差速器6至两个轮轴10’、10”的机械传动的所有部件。根据本发明，如上文所指出的，减速齿轮20’、20”的运行状况的切换工具也有益地被置于上面指示的两个臂30’、30”之内。

差速器组件6包括第一行星齿轮6’以及第二行星齿轮6”，第一行星齿轮6’以及第二行星齿轮6”均通过花键连接在中心销12上，中心销12与准双曲面轮8成整体，使得准双曲面轮8的旋转导致中心销12围绕对应于准双曲面轮8本身的旋转轴线，即与驱动轴组件的轴线101一致的旋转轴线的对应的旋转。

差速器6还包括与第一从动轴9’成整体的第一侧齿轮13’以及与第二从动轴9”成整体的第二侧齿轮13”。两个侧齿轮13’、13”在结构(锥度)和尺寸(特征直径)方面大体上相当，且其均与上文界定的行星齿轮6’、6”啮合。因此，由于准双曲面轮8的旋转引起的中心销12的旋转伴随有行星齿轮6’、6”的旋转，行星齿轮6’、6”的旋转又决定侧齿轮13’、13”的旋转，即从动轴9’、9”的旋转。如图1所示，侧齿轮13’、13”与驱动轴组件1的轴线101共轴，每个侧齿轮13’、13”被花键连接至其对应的从动轴9’、9”。

根据可能的实施方式，用于锁定/解锁差速器的装置11可以有益地被容纳在主体5中，装置11具有本身已知的结构和功能。这样的装置(在图1中由虚线指示)大体上具有这样的功能：当交通工具为静止且在缺乏抓地力的情况下，避免没有抓地力的轮打滑，在常规差速器的情况下，没有抓地力的轮将从有抓地力的轮提取扭矩，因此有抓地力的轮将保持静止。

再次参考图1，如上文所指出的，准双曲面轮8包括与驱动轴组件1的轴线101共轴的圆柱部8’。这样的圆柱部8’朝向第一减速齿轮20’延展。

根据本发明，驱动轴组件1优选地包括第一轴承支撑工具18，第一轴承支撑工具18与所述圆柱部8’对应地支撑准双曲面齿轮8。更精确地说，这样的第一工具18包括轴承，优选地包括滚动轴承，该轴承被置于所述圆柱部8’与驱动轴组件1的主体5的一部分之间。在实践中，这样的第一工具18被置于包括在差速器组件6与第一减速齿轮20’之间的位置。第一工具18的这样的位置必须意在沿横向方向(101)被评估。

再次参考图1，驱动轴组件1优选地包括圆柱套筒17，圆柱套筒17外部地花键连接至差速器组件6的第二侧齿轮13”，第二侧齿轮13”与第二从动轴9”成整体。这样的圆柱套筒17大体上与第二从动轴9”共轴。根据本发明，驱动轴组件1包括第二轴承支撑工具18’，第二轴承支撑工具18’被置于所述圆柱套筒17与驱动轴组件1本身的主体5之间。这样的第二工具18’位于沿驱动轴组件的轴线101评估的位置，该位置被包括在差速器组件6与第二减速齿轮20”之间。

通过上文所述的内容，可以看出，第一轴承工具18与第二轴承工具18’中的每个被置于差速器组件6与对应的减速齿轮20’、20”之间。这种沿轴线101评估的特定布置已经被证实具有特别的益处，这是由于其防止了锥齿轮副与减速齿轮20’、20”的齿轮装置的可能的不对齐的传动，因此保护了本身形成减速齿轮的部件。图2和3为关于第一减速齿轮20’和第二减速齿轮20”的第一可能的优选实施方式的示意图，第一减速齿轮20’和第二减速齿轮20”为所谓的“外摆线”类型。在下文中，这样的减速齿轮的结构具体地参考第一减速齿轮20’而被描述。应当预期的是，对于在结构上和功能上与第一减速齿轮20’相同的第二减速齿轮20”，类似的考量必须也被认为是有效的。

因此参考图2，第一减速齿轮20’包括冠部元件21(下文简称为冠部21)，冠部21与第一从动轴9’成整体，即与差速器6的第一侧齿轮13’成整体。冠部21与第一从动轴9’优选地制造为一件式(还如下文描述的图4中示出的方案所示)。第一减速齿轮20’还包括行星齿轮架元件22(下文简称为“行星齿轮架22”)，行星齿轮架22花键连接至第一轮轴10’的端部。行星齿轮架22支撑多个行星齿轮25，例如支撑五个行星齿轮25。每个行星齿轮25通过连接销25’连接至行星齿轮架。

每个行星齿轮25同时与冠部21的内齿21’以及太阳轮23的外部有齿的冠部23’啮合。太阳轮23与第一轮轴10’共轴，并且保持相对于容纳太阳轮23的固定结构(即相对于第一容纳臂30’)的固定的轴向位置(即沿两个轮轴10’、10”的对齐轴线101测量的)。

当太阳齿轮23与第一臂30’成整体时，即与驱动轴组件1的固定结构成整体时，第一减速齿轮20’的第一运行状况(即当第一减速齿轮20’活动地插入传动系统中时)被决定。在这种状况下，作为冠部21的旋转的结果，行星齿轮25在太阳轮23的外冠部23’上旋转，从而驱动行星齿轮架22的旋转，即驱动与行星齿轮架22成整体的第一轮轴10’的旋转。因此，根据减速比，第一轮轴10’的转速将低于冠部21的转速，即差速器的第一从动轴9’的转速，例如，该减速比可以通过下述公式计算：

τ＝(1+Z_太阳轮)/Z_冠部

其中τ为减速比、Z_太阳轮为太阳轮23的齿数且Z_冠部为冠部21的齿数。在本发明的优选实施方式中，减速比的值被选择为等于1.6667，该值使用Z_太阳轮等于64的太阳轮和Z_冠部等于96的冠部21而得出。

当太阳齿轮23与第一轮轴10’成整体时，即与行星齿轮架22成整体时，第一减速齿轮20’的第二运行状况(即当第一减速齿轮20’消极地插入传动系统中时)被界定。在这种状况下，外摆线减速齿轮实现等于1的齿轮比，即不进行减速。确实，在这种状况下，第一外摆线减速齿轮20’的所有部件(即冠部21、行星齿轮架22、行星齿轮25以及太阳轮23)以相同的角速度绕驱动轴组件的轴线101旋转。

再次参考图2和3，根据本发明的优选的实施方式，对于每个所述减速齿轮20’、20”，减速齿轮20’、20”的运行状况的切换工具包括控制元件40、140，控制元件40、140能够由第一轴向位置(在图2中示出)和第二轴向位置移动，第一轴向位置为对应的减速齿轮20’、20”的“激活”状况的特征，第二轴向位置为对应的减速齿轮20’、20”的“停用”状况的特征。每个控制元件40、140作用在对应的减速齿轮20’、20”的太阳轮23上。考虑到例如第一减速齿轮20’的第一控制元件40，当这样的元件40居于第一轴向位置时，那么其干涉第一减速齿轮20’的太阳轮23，将太阳轮23约束至固定结构。与之相反，当第一控制元件40居于第二轴向位置时，那么其作用在太阳轮23上，以将太阳轮23约束至第一轮轴10’。类似的考量可以对于第二控制元件140而做出，第二控制元件140作用在第二减速齿轮20”的太阳轮23上。

对于每个控制元件40、140，减速齿轮20’、20”的运行状况的切换工具还包括激活工具60、160，激活工具60、160适合于在前文界定的第一轴向位置与第二轴向位置之间移动每个控制元件。具体来说，这样的工具同时作用在两个控制元件40、140上，这样使得控制元件40、140在同一时间位于相同的轴向位置。因此，两个减速齿轮20’、20”将总是在相同的操作状况中，即其将被同时地激活或停用。

根据本发明，每个控制元件40、140由与第一轮轴10’共轴的套筒而形成。在下文中，每个控制元件40、140还将由表述语“控制套筒40、140”所指示。为了简洁的缘故，在下文中，描述将涉及第一减速齿轮20’的控制元件40。对于第二减速齿轮20”的第二控制元件140，下面的考量必须被认为也是有效的。

第一套筒形控制元件40包括至少第一联接部分41，第一联接部分41适合于当套筒40本身位于第一轴向位置时与固定的联接部分33联接，联接部分33与第一容纳臂30’成整体。套筒40还包括第二部分42，第二部分42与太阳轮23的部分23”联接，以获得两个元件(套筒40和太阳轮23)之间的轴向滑动的联接。表述语“轴向滑动”是指使得在套筒40从第一轴向位置向第二轴向位置移动的过程中两个部分42和23”仍保持联接的联接状况。换句话说，即使往复的轴向位置变化，但在套筒40的轴向移动之前、之后及期间，套筒40的第二部分42以及太阳轮23的部分23”保持联接。因此，套筒40总是以与太阳轮23成整体的方式移动。

再参考图2和3，套筒40还包括第三联接部分43，当套筒位于第二轴向位置(第一减速齿轮20’未接合)时，第三联接部分43与联接部分14联接，联接部分14与第一轮轴10’成整体。

比较图2和3，可能看出，由于激活工具的影响，套筒40从第一轴向位置(图2)向第二轴向位置(图3)的轴向移动决定了套筒40的第一部分41从固定位置33的联接解除以及套筒40的第三部分43与部分14的联接，部分14与第一轮轴10’成整体。因此太阳轮23被从第一臂30’分离并以整体的方式与第一轮轴10’连接。如前文所述，这相当于第一减速齿轮20’的停用，即相当于齿轮比等于1的传动。

如图2和3所示，从构造的观点来看，套筒40的第一部分41和固定的联接部分33可以形成具有径向的齿的第一牙嵌式离合器(dog clutch)。因此，第一部分41和固定部33被配置为轴向滑动的有齿的冠部(分别为内齿啮合和外齿啮合)。

以相同的方式，套筒40的第二部分42和太阳轮23的联接部分23”也可以形成具有径向的齿的第二牙嵌式离合器。但是在这种情况下，套筒40的第二部分将优选地由具有内齿啮合的有齿的冠部所界定，而联接部分23”将由具有外齿啮合的圆柱形有齿的冠部所界定。就这一点而言，这样的外部有齿的冠部的直径将小于与行星齿轮25啮合的外部冠部的直径。

类似于上文所描述的，套筒40的第三部分43和与第一轮轴10’成整体的联接部分14也可以形成具有径向的齿的第三牙嵌式离合器。更精确地说，其可以被分别配置为内部有齿的冠部和外部有齿的冠部，其能够通过套筒40的轴向平移而被互相轴向地联接。

图4示出了图1的驱动轴组件1的第一减速齿轮20’的放大图并允许观察第一外摆线减速齿轮20’和减速齿轮本身的第一控制元件40的激活工具的优选实施方式。这样的激活齿轮在下文描述的图5的放大图以及图6的回路示意图中进一步被示出。

图4和5中示出的方案与图2和3中示的方案的不同之处在于控制元件40的不同配置。具体来说，在图4和5的方案中，套筒40的第一部分41和固定部33界定具有前齿的第一牙嵌式离合器。根据该配置，第一部分41由第一系列齿41’所界定，第一系列齿41’从套筒40的前表面40’在轴向方向(即以平行于横向方向101的方式)延展。这样的齿41’被界定，以与界定固定部33的第二系列齿33’联接。第二系列的齿被界定在固定部35上，固定部35通过传统的连接工具35(例如，双头螺柱)与第一容纳臂30’成整体。第一部分41的齿41’与固定部的齿33’被界定，以由于轴向滑动(即由于套筒40从上文描述的第二运行位置向第一运行位置的移动)而联接。

类似地，在图4和5中的方案中，还有套筒40的第三部分43和与第一轮轴10’成整体的连接部14优选地界定具有前齿的牙嵌式离合器。在这种情况下，第一径向离合器以稳定的且整体的方式连接第一轮轴10’上的圆柱体16，圆柱体16的前表面16’界定第一轮轴10’的连接部分14。这样的部分14由一系列齿14’所界定，该一系列齿14’朝向套筒40轴向地延展。当套筒40采取上文界定的第二轴向位置时，这样的齿14’接合对应的系列齿43’，系列齿43’界定第一套筒40的第三部分43。第三部分43从第一套筒40的第二前表面40”朝向圆柱体16延展。

在图1至5中示出的实施方式中，因此，控制元件40、140有助于具有径向齿或前齿的牙嵌式离合器的配置。这要求当交通工具为静止或在低速行驶时减速齿轮20’、20”被切换。但是，例如通过使用适合的离合器工具作为控制元件40、140的激活工具，可能还允许当交通工具移动时减速齿轮20’、20”的激活/停用。

如上文所指示的，根据优选的实施方式，控制元件40、140的激活工具为油压型且包括第一油压促动器60和第二油压促动器160，第一油压促动器60和第二油压促动器160可操作地分别连接至第一减速齿轮20’的第一控制元件40和第二减速齿轮20”的第二控制元件140。激活工具还包括用于控制油压促动器60、160的油压回路，以允许促动，使得根据不同的情况，控制元件40、140同时地达到上文所界定的第一轴向位置或第二轴向位置。

每个油压促动器60、160包括环形活塞，该环形活塞被置于对应的环形体67内，环形体67与对应的轮轴共轴。图5例如示出了第一油压促动器60，第一油压促动器60的环形体67与第一轮轴10’共轴。每个促动器60、160的环形体67被连接至油压回路(在图6中示出)，该油压回路允许其被填充以及被排空。活塞66的运行端部66’作用在对应的控制元件40、140上，以根据是否需要第一减速齿轮20’的激活而改变其轴向位置。如图5所示，对于每个控制元件40、140，激活工具还包括复位弹簧(repositioning spring)95，复位弹簧95被置于控制元件40、140本身与对应的减速齿轮20’、20”的太阳轮23之间。这样的弹簧95具有这样的功能：当对应的油压促动器的环形体67内的油的压力停止时，将控制元件40、140从第一轴向位置带回至第二轴向位置。

图6示出用于激活控制元件40、140的电动液压激活回路的可能的实施方式的视图。这样的回路包括第一电磁阀81’，第一电磁阀81’意在控制第一减速齿轮20’的第一控制元件40的第一促动器60。而第二电磁阀81”意在控制第二减速齿轮20”的第二控制元件140的第二促动器160。

两个阀81’、81”被电气地连接至控制单元CPU，该控制单元CPU控制其运作。两个阀81’、81”优选地为三位三通型。对于每个阀81’、81”，第一供应通路V1通过油压泵60’连接至供油箱90，油压泵60’由电动机M驱动，其由控制单元CPU激活/停用。第二“排放”通路V2被连接至排放箱91，而第三输送通路V3将每个电磁阀81’、81”连接至对应的油压促动器60、160并具体地连接至对应的环形柱67。

因此，该阀适合于：

-(V3->V1)在第一位置，用于连接电动促动器与排放箱91，并且用于断开向油压泵60’供油；

-(V1->V2)在第二位置，用于连接对油压泵60’的供油与排放箱91，并且用于断开向油压促动器60、160的输送通路V3；

-(V1->V3)在第三位置，用于连接对油压泵60’的供油与向油压促动器60、160的输送通路V3，并且用于断开排放通路V2。

对于每个促动器60、160，控制元件40、140的激活工具还可以包括位置传感器70，以探测对应的活塞66所达到的轴向位置。这样的传感器70，如果存在的话，电气地连接至控制单元CPU，以当对应的控制元件40、140达到第一轴向位置时发出至少第一行程止点电信号。

在图6中，两个电磁阀81’、81”在对应于减速齿轮20’、20”的停用状况的位置被示出，其中每个控制元件40、140位于图4和5中所示出的位置。当必须再次激活减速齿轮20’、20”时，在向控制单元CPU 90的输入中的激活命令之后，每个电磁阀81’、81”被切换以使得第一供应通路V1被连接至第三输送通路V3。

(V1->V3)。同时，控制单元CPU的命令激活油压泵60’的电动机M。这增加了油的流量并因此也使得每个油压促动器60、160的环形体67内的压力增加，以引起活塞66的运动，这导致每个控制元件40、140朝向第一轴向位置的运动。在图5示出的实施方式中，活塞66的运动将每个套筒40、140从圆柱体分离并在那之后将相同的套筒40、140与支撑结构的固定部33接合。

对于每个油压促动器60、160，当分别的活塞66的行程被完成(对应于套筒40到达第一轴向位置)时，对应的行程止点传感器70向控制单元CPU发出第一行程止点电信号，在那之后，控制单元本身停用油压泵60’的电动机M，将两个电磁阀81’、81”切换至图6中示出的初始状况。因此，促动器60、160的环形体67内的油压力被保持，以稳定地将两个控制元件40、140保持在第一轴向位置。

当再次停用两个减速齿轮20’、20”的需求出现时，由于对控制单元CPU 90的第二手动激活命令，每个电磁阀81’、81”被切换，使得第一供应通路V1被阻挡并且使得第三输送通路V3被连接至前文提及的排放箱91。因此，促动器60、160中的油压力停止。在这些情况下，每个控制元件40、140受制于对应的预先压缩的弹簧95的动作。弹簧95朝向第二轴向位置推动对应的控制元件40、140，引起活塞66在环形体67内的返回行程，环形体67引起该环形体本身的排空。

并且在这种情况下，当活塞66的返回行程被完成(对应于分别的套筒40、140到达第二轴向位置)时，对应的行程止点传感器70向控制单元CPU发出第二行程止点电信号，在那之后，控制单元本身停用对应的电磁阀81’、81”，将电磁阀81’、81”带回到图6中所示的状况。

本发明还涉及包括至少根据前述内容的驱动轴组件的重型工业交通工具。如前文所述，根据本发明的驱动轴组件的存在允许交通工具在路上和越野使用中均为非常高效的。驱动轴组件1的两个减速齿轮20’、20”的激活事实上允许交通工具达到这样的性能，该性能与目前通过专门提供的用于越野应用的交通工具而给出的性能相当。而两个减速齿轮20’、20”的停用相反地允许交通工具达到这样的速度和燃料消耗，该速度和燃料消耗与为路上应用而设计的交通工具的速度和燃料消耗相当。

这样的表允许比较系列的工业交通工具中的两个交通工具(在下文中称为“STRALIS SR”和“STRALIS HR”)与包括根据本发明的驱动轴组件1的相同系列的可能的型号(称为“STRALIS HRD”)。称为STRALIS SR的型号为用于路上应用而设计并使用的型号。这样的交通工具包括十六个挡位(在表中通过数字I至XVI指示)且因此在变速箱(称为SR变速箱)中包括十六个减速齿轮。对于这样的型号，五个可能的“驱动轴组件的减速齿轮比”被提供(2.6-2.9-3.1-3.4-3.7)，其中的每一个通过锥齿轮副而形成，该锥齿轮副由准双曲面轮和小齿轮形成。图7中的表因此提供了对于每个挡位以及对于在驱动轴组件处的每个可能的减速齿轮比的齿轮比的值，该齿轮比为通过从发动机至驱动轮的交通工具传动系统而总体地形成的齿轮比。

与之相反，STRALIS HR型号为用于越野应用的高性能交通工具。这样的交通工具包括具有两个减速齿轮的驱动轴组件，该两个减速齿轮中的每个被安装在与驱动轮对应的轮轴的端部。并且这样的交通工具包括十六个挡位，且每个挡位由在变速箱(称为HR变速箱)处的减速齿轮比所确定。具体来说，与STRALIS SR型号的挡位的减速相比，在该型号的变速箱处的减速具有更高的值。对于STRALIS HR型号，在驱动轴组件处的三个可能的减速(3.8-4.2-4.7)为可能的，其通过在差速器的输入部处的冠部轮和小齿轮以及通过驱动齿轮的两个减速齿轮而形成。并且对于STRALISHR型号，表7提供了对于每个挡位以及对于在驱动轴组件处的每个可能的减速齿轮比的(减速)齿轮比的值，该(减速)齿轮比为通过从变速箱至驱动轮的传动系统而总体地形成的齿轮比。

图7中的表还示出了可以通过STRALIS HRD型号获得的齿轮比，STRALIS HRD型号与其他型号不同，这是由于其包括根据图1、4和5中示出的方案的驱动轴组件。STRALIS HRD型号被提供有对应于型号STRALIS SR的变速箱配置的可能的变速箱配置(通过SR变速箱所指示)以及对应于型号STRALIS HR的变速箱配置的替代性配置(通过HR变速箱所指示)。STRALIS HRD型号包括在驱动轴组件处的等于2.64的减速齿轮(由准双曲面轮8和小齿轮7形成)，而当驱动轴组件1的减速齿轮20’、20”被激活时，其产生等于1.7的齿轮比，即等于1.7的速度降低。

图7中的表的“HR-关”栏示出了总的齿轮比值(即从变速箱至驱动轮)，当两个减速齿轮20’、20”被停用时，该总的齿轮比值能够通过变速箱SR和变速箱HR的16个挡位而获得，而“HR-开”栏示出了当减速齿轮20’、20”被激活时能够获得的齿轮比值。

通过考察该表，能够观察到的是，当驱动轴组件1的减速齿轮20’、20”被插入时，通过型号STRALIS HRD所获得的总的齿轮比的值大体上与能够通过STRALIS HR型号获得的齿轮比的值一致，STRALIS HR型号为其性能在牵引力方面较高的型号，即具有在驱动轴组件处的减速等于4.7的型号。这意味着提供变速箱2(已经在STRALIS HR型号中被使用)并激活两个减速齿轮20’、20”可能获得具有与越野交通工具相同的性能的交通工具。

通过该表可能观察到的是，总是使用变速箱2，当驱动轴组件的两个减速齿轮20’、20”被停用时(即当仅有差速器上游的冠部轮和小齿轮起作用时)，在型号STRALIS HRD的驱动轴组件1处获得的齿轮比大体上与可以通过STRALIS SR型号而获得的齿轮比一致，在速度和燃料消耗方面提供了良好的性能。这意味着提供已经在STRALIS HR型号中使用的变速箱2并停用两个减速齿轮20’、20”可能获得具有与路上交通工具相同的性能的交通工具。

基于这些考量，因此明显的是，根据本发明的驱动轴组件允许满足上文列出的目的。具体来说，该驱动轴组件允许获得极其多功能的交通工具，其在任意应用中均有最优性能。

根据本发明的驱动轴组件可能受到很多种改变或调整，而不偏离本发明的范围；并且所有的细节可以被其他技术上的等同的细节所替换。

在实践中，使用的材料以及尺寸和形状可以为根据需要和根据技术水平的任意的材料以及尺寸和形状。

Claims (15)

1.一种用于重型工业交通工具的驱动轴组件(1)，所述驱动轴组件包括：

-包括中央主体(5)的支撑结构；

-沿横向方向(101)对齐的第一轮轴(10’)和第二轮轴(10”)；

-差速器组件(6)，所述差速器组件(6)被容纳在所述中央主体(5)中并包括：

-至少第一从动轴(9’)和至少第二从动轴(9”)；

-与所述第一从动轴(9’)成整体的第一侧齿轮(13’)和与所述第二从动轴(9”)成整体的第二侧齿轮(13”)；

-均通过花键连接在中心销(12)上的第一行星齿轮(6’)和第二行星齿轮(6”)，所述第一行星齿轮(6’)和所述第二行星齿轮(6”)中的每个与所述第一侧齿轮(13’)和所述第二侧齿轮(13”)中的每个啮合；

-与所述第一轮轴(10’)和所述第二轮轴(10”)共轴的准双曲面轮(8)以及与所述准双曲面轮(8)啮合的小齿轮(7)，所述小齿轮(7)被可操作地可连接至所述工业交通工具的发动机，所述准双曲面轮(8)和所述小齿轮(7)界定所述驱动轴组件(1)的第一减速级，所述中心销(12)与所述准双曲面轮(8)成整体，

其特征在于，所述驱动轴组件(1)包括：

-由被置于所述第一从动轴(9’)与所述第一轮轴(10’)之间的第一减速齿轮(20’)和被置于所述第二从动轴(9”)与所述第二轮轴(10”)之间的第二减速齿轮(20”)界定的第二减速级，所述第一减速齿轮(20’)和所述第二减速齿轮(20”)适合于采取第一运行状况和第二运行状况，在所述第一运行状况下，对应的轮轴(10’、10”)的速度根据预定的减速齿轮比而小于对应的从动轴(9’、9”)的速度，在所述第二运行状况下，对应的轮轴(10’、10”)的速度等于对应的从动轴(9’、9”)的速度；

-所述第一减速齿轮(20’)和所述第二减速齿轮(20”)的运行状况的切换工具，以将所述第一减速齿轮(20’)和所述第二减速齿轮(20”)的运行状况从所述第一运行状况切换至所述第二运行状况或者将所述第一减速齿轮(20’)和所述第二减速齿轮(20”)的运行状况从所述第二运行状况切换至所述第一运行状况，

并且所述第一减速级总是活动的，而所述第二减速级能够根据交通工具的使用的状况被激活。

2.根据权利要求1所述的驱动轴组件(1)，其中所述第一减速齿轮(20’)和所述第二减速齿轮(20”)的第二运行状况使得对应的轮轴(10’、10”)的转速高于或等于所述差速器组件(6)的对应的从动轴(9’、9”)的转速。

3.根据权利要求1或2所述的驱动轴组件(1)，其中所述驱动轴组件(1)包括被连接至所述中央主体(5)的第一侧的第一容纳臂(30’)以及被连接至所述中央主体(5)的与所述第一侧相反的第二侧的第二容纳臂(30”)，所述第一容纳臂(30’)容纳所述第一轮轴(10’)和所述第一减速齿轮(20’)，所述第二容纳臂(30”)容纳所述第二轮轴(10”)和所述第二减速齿轮(20”)。

4.根据权利要求1或2所述的驱动轴组件(1)，其中所述第一减速齿轮(20’)以及所述第二减速齿轮(20”)为外摆线型，包括：

-与对应的从动轴(9’、9”)成整体的冠部元件(21)，所述冠部元件(21)界定有内齿的冠部(21’)；

-通过花键连接至对应的轮轴(10’、10”)的一个端部(16)的行星齿轮架元件(22)，所述行星齿轮架元件(22)支撑多个行星齿轮(25)；

-与对应的轮轴(10’、10”)成整体的太阳轮(23)，所述太阳轮界定有外齿的冠部(23’)；

其中所述行星齿轮架元件(22)支撑多个行星齿轮(25)，每个行星齿轮(25)同时地与所述冠部元件(21)的所述有内齿的冠部(21’)和所述太阳轮(23)的所述有外齿的冠部(23’)啮合。

5.根据权利要求4所述的驱动轴组件(1)，其中对于所述第一减速齿轮(20’)和所述第二减速齿轮(20”)中的每个，用于切换所述第一减速齿轮(20’)和所述第二减速齿轮(20”)的运行状况的所述切换工具包括控制元件(40、140)，所述控制元件(40、140)能够在第一轴向位置和第二轴向位置之间运动，所述第一轴向位置和第二轴向位置分别为所述第一减速齿轮(20’)和所述第二减速齿轮(20”)的所述第一运行状况和所述第二运行状况的特征，每个控制元件(40、140)干涉一个对应的减速齿轮(20’、20”)的所述太阳轮(23)，以当所述控制元件(40、140)位于所述第一轴向位置时将所述太阳轮(23)约束至所述支撑结构，且当所述控制元件(40、140)位于所述第二轴向位置时将所述太阳轮(23)约束至对应的轮轴(10’、10”)。

6.根据权利要求5所述的驱动轴组件(1)，其中对于每个所述控制元件(40、140)，所述切换工具包括激活工具(60、160)，所述激活工具(60、160)适合于在所述第一轴向位置和所述第二轴向位置之间移动所述控制元件(40、140)。

7.根据权利要求6所述的驱动轴组件(1)，其中每个所述控制元件(40、140)被配置为与一个对应的轮轴(10’、10”)共轴的套筒，所述控制元件(40、140)包括：

-第一联接部分(41)，其适合于与固定联接部分(33)联接，所述固定联接部分(33)与所述支撑结构成整体；

-第二部分(42)，其与所述太阳轮(23)的联接部分(23”)联接，以获得所述控制元件(40、140)与所述太阳轮(23)之间的轴向的滑动联接；

-第三联接部分(43)，其适合于当所述控制元件(40、140)位于所述第二轴向位置时与和对应的轮轴(10’、10”)成整体的联接部分(14)联接。

8.根据权利要求7所述的驱动轴组件(1)，其中所述第一联接部分(41)和所述固定联接部分(33)界定径向的牙嵌式离合器或前向的牙嵌式离合器。

9.根据权利要求7所述的驱动轴组件(1)，其中所述第二部分(42)和所述太阳轮(23)的所述联接部分(23”)界定径向的牙嵌式离合器或前向的牙嵌式离合器。

10.根据权利要求7所述的驱动轴组件(1)，其中所述控制元件(40)的所述第三联接部分(43)和与对应的轮轴(10’、10”)成整体的所述联接部分(14)界定径向的牙嵌式离合器或前向的牙嵌式离合器。

11.根据权利要求7所述的驱动轴组件(1)，其中所述激活工具包括：

-第一油压促动器(60)和第二油压促动器(160)，其可操作地分别连接至所述第一减速齿轮(20’)的控制元件(40)和所述第二减速齿轮(20”)的控制元件(140)；

-油压回路，其用于控制所述第一油压促动器(60)和所述第二油压促动器(160)，以允许激活，使得所述控制元件(40、140)同时地达到所述第一轴向位置和所述第二轴向位置中的一个。

12.根据权利要求11所述的驱动轴组件(1)，其中所述第一油压促动器(60)和所述第二油压促动器(160)中的每个包括被置于环形体(67)内的环形活塞(66)，所述环形体(67)被连接至所述油压回路，所述活塞(66)的运行端部(66’)作用在所述控制元件上，以改变其轴向位置。

13.根据权利要求1所述的驱动轴组件(1)，其中所述准双曲面轮包括与所述驱动轴组件(1)的轴线(101)共轴的圆柱部(8’)，所述驱动轴组件(1)包括支撑所述准双曲面轮(8)的第一轴承支撑工具(18)，所述第一轴承支撑工具位于包括在所述差速器组件(6)和所述第一减速齿轮(20’)之间的位置，所述第一轴承支撑工具(18)的所述位置被沿所述横向方向(101)而评估。

14.根据权利要求13所述的驱动轴组件(1)，其中所述驱动轴组件(1)包括圆柱套筒(17)，所述圆柱套筒(17)外部地花键连接至所述差速器组件的所述第二侧齿轮(13”)，所述圆柱套筒与所述第二从动轴(9”)共轴，所述驱动轴组件(1)包括第二工具(18’)，所述第二工具(18’)位于包括在所述差速器组件(6)和所述第二减速齿轮(20”)之间的位置，所述第二工具(18’)的所述位置被沿所述横向方向(101)而评估。

15.一种工业交通工具，其特征在于，所述工业交通工具包括一个或多个根据权利要求1至14中任一项所述的驱动轴组件(1)。