CN106458018B - 驱动轴装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于重型车辆的驱动轴装置。该驱动轴装置包括空心轮毂(2)，能旋转地支承在空心轮毂(2)的外圆周上的轮体(6)和具有第一行星传动级(10)和第二行星传动级(20)的行星齿轮传动装置，行星传动级分别包括太阳轮(12，22)、空心轮(18，28)和具有在其中能旋转地支承的行星齿轮(16，26)的行星架(14，24)，行星齿轮既与太阳轮(12，22)啮合，还与空心轮(18，28)啮合。驱动轴装置还包括轴向地穿引过空心轮毂(2)和第二级(20)的太阳轮(22)的驱动轴(4)，在驱动轴的远离车辆的外部端部处抗扭地布置第一级(10)的太阳轮(12)。在此，第一级(10)的行星架(14)、第二级(20)的空心轮(28)和轮体(6)抗扭地互相连接。第一级(10)的空心轮(18)与第二级(20)的太阳轮(22)抗扭地连接。第二级(20)的行星架(24)与空心轮毂(2)抗扭地连接。驱动轴装置还具有环形盘(30)，其借助于螺旋销连接与空心轮毂(2)抗扭地连接。

Description

驱动轴装置
技术领域
本发明涉及一种用于重型车辆，特别是矿用卡车的驱动轴装置。
背景技术
1984年3月20日的US 4437530A(Euclid公司，美国俄亥俄州，克利夫兰)描述了一种用于重型车辆的驱动轴装置。其包括空心轮毂和能旋转地支承在空心轮毂的外圆周上的轮体、以及具有第一和第二行星传动级的行星齿轮传动装置，行星传动级分别包括太阳轮、空心轮和具有在其中能转动地支承的行星齿轮的行星架。具有在外部布置的第一级160和内部布置的第二级162的行星齿轮传动装置将驱动轴36的马达驱动的旋转转换为轮缘22的慢速旋转。第一级160的太阳轮164抗扭地位于驱动轴36的外部的端部上，驱动轴轴向地穿引过不旋转的空心轮毂。第一级160的行星齿轮169既与第一级160的太阳轮164啮合，还与第一级160的空心轮172啮合。第一级160的行星架174既与轮体22，还与第二级162的空心轮186抗扭地连接。第一级160的空心轮172与第二级162的太阳轮180抗扭地连接。第二级162的行星架184具有内齿部190，其抗扭地移动到空心轮毂相应的外齿部120上。因为第一级160的行星架174、第二级162的空心轮186和轮体20互相连接，驱动轴36的驱动力经由两条路径通过行星齿轮传动装置传输给车轮16。
2007年4月17日的US 7204782B2(Euclid-Hitachi重型设备有限公司，美国俄亥俄州，克利夫兰)公开了一种与上文提及的US 4437530A类似的驱动轴装置。在此，第二级16b的行星架66借助于双齿形的连接环(载体适配器)与空心轮毂10a抗扭地连接。借助于在其外圆周处布置的第一齿部，该环与行星架66连接，借助于在其内圆周处布置的第二齿部，该环与空心轮毂10a连接。
2009年8月27日的US 2009/215569A1(日立)公开了一种驱动轴装置。其包括空心轮毂和能旋转地支承在空心轮毂的外圆周上的轮体、以及具有第一和第二行星传动级的行星齿轮传动装置，行星传动级分别包括太阳轮、空心轮和具有在其中能转动地支承的行星齿轮的行星架。在此，行星齿轮分别既与太阳轮啮合还与空心轮啮合。驱动轴装置还包括轴向地穿引过空心轮毂和第二级的太阳轮的驱动轴，在驱动轴的外部的远离车辆的端部处抗扭地布置第一级的太阳轮。此外，第一级的行星架、第二级的空心轮和轮体抗扭地互相连接。第一级的空心轮与第二级的太阳轮抗扭地连接。此外，第二级的行星架与空心轮毂抗扭地连接。
1998年02月05日的DE 29616952Ul(O&K Orenstein和Koppel股份公司)描述了一种具有集成的行星齿轮传动装置3的轮毂，其例如能够用于车轮轴承或移动挖掘机。行星架7设计为固定的传动构件，并且无间隙地与轴2的轴颈9连接。这种连接在此经由螺栓10结合实现了压配合的套筒11产生。
1980年8月20日的GB 2040015A(GKN Axles)描述了一种行星齿轮传动机构，其中行星柱销通过在行星架的槽中的弹簧环抗扭地并且抵抗沿着至少一个方向的轴向运动地固定。
1990年11月1日的WO 90/12970A1(Komatsu)描述了一种具有两级的行星齿轮传动机构的液压的马达。
1986年9月5日的FR 2578302AI(O&K Orenstein和Koppel股份公司)描述了一种车轮轮毂驱动装置，其具有构造长度更小的行星齿轮传动机构，其带有用于小齿轮轴的移动轴承、行星齿轮、行星架壳体和车轮轮毂以及经由耦合齿轮实现的空心轮与轴壳体的固定连接，其中耦合齿轮经由端侧的形状配合且力配合的齿部固定地法兰连接在轴壳体处。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种改进的轴向轮毂传动装置。
驱动轴装置适用于重型车辆、特别是矿用卡车。其包括空心轮毂和能旋转地支承在空心轮毂的外圆周上的轮体、以及具有第一和第二行星传动级的行星齿轮传动装置，行星传动级分别包括太阳轮、空心轮和具有在其中能转动地支承的行星齿轮的行星架。在此，行星齿轮分别既与太阳轮啮合还与空心轮啮合。驱动轴装置还包括轴向地穿引过空心轮毂和第二级的太阳轮的驱动轴，在驱动轴的外部的远离车辆的端部处抗扭地布置第一级的太阳轮。此外，第一级的行星架、第二级的空心轮和轮体抗扭地互相连接。第一级的空心轮与第二级的太阳轮抗扭地连接。此外，第二级的行星架与空心轮毂抗扭地连接。驱动轴装置为此具有环形盘，其借助于螺旋销连接与空心轮毂抗扭地连接。环形盘具有由钻孔构成的布置，钻孔径向地环绕环形盘的轴向开口、即环形孔，并且环形盘借助于销抗扭地与空心轮毂连接，销穿过钻孔插入到布置在空心轮毂中的钻孔中。
在此，销能够将环形盘的转矩传输到空心轮毂上。在此可行的是，销一半位于环形盘的孔中，并且另一半位于空心轮毂的钻孔中。优选地，钻孔沿着轴向方向延伸。
空心轮毂也能够称为主轴(英语“spindle”)。包括轮缘和轮胎的车轮抗扭地与轮体连接；替选地、轮体自身构成车轮的一部分，优选构成轮缘的至少一部分。
空心轮毂具有两个端部，一个端部靠近车辆的纵轴线，接下来称为“内部”或“内侧”；与其相反的端部靠近车辆的轮，接下来称为“外部”或“外侧”。
由上述专利文件US 7204782B2已知一种解决方案，第二级的行星架借助于双齿形的连接环与空心轮毂抗扭地连接，也就是说，借助于两个花键连接允许在空心轮毂和与其直接连接的部件、即双齿形连接环之间的小幅运动，所谓的微运动(“micro-movements”)，这能够导致前侧磨损。
发明者认识到，这种运动因此造成具有不同的公差要求的连接环应满足两个功能，即：一方面连接环应当在空心轮毂上锚定第二级的行星架；另一方面应借助于连接环调整在US 7204782B2中图1示出的用于空心轮毂上的轮体的旋转支撑的滚动轴承11a和11b的预应力。
本发明通过利用具有螺旋销连接部的环形盘替代双齿形的连接环避免了前述缺点。此外通过放弃花键连接成本节约地生产驱动轴装置。
此外，本发明的驱动轴装置在第二级的行星架到空心轮毂处的连接区域中比目前的解决方案构造地更短，即其轴向长度更短。这允许了在反向拉伸时，用于将轮体支承在空心轮毂上的滚动轴承彼此的间距设计为更大的而无需使驱动轴装置的总长度比现今的更大。滚动轴承彼此间的间距的扩大导致了峰值负载的减少和由此使得滚动轴承具有更长的使用寿命。
此外，本发明需要比迄今为止的解决方案更少的部件。
优选的是，环形盘借助于花键连接与第二级的行星架抗扭地连接。在此有利的是，花键连接、与齿轮耦合装置类似地能够在一定的公差内补偿在第二行星级的行星架和空心轮毂之间内由运行决定的位置变化。因为该花键连接仅应满足该唯一的功能，为此所需要的公差能够如下地设定，即不出现不期待的微运动。
优选的是，花键连接布置在环形盘的外圆周处。在此有利的是，因此利用相应的齿部在第二级的行星架的内圆周处能够产生可靠的连接、并且是轴向方向上的连接。
优选的是，环形盘具有由贯通的钻孔构成的布置，其环绕环形盘的轴向开口，即环形孔。这些钻孔用于将环形盘在端面侧固定在空心轮毂处。这借助于螺栓实现，螺栓穿过钻孔旋入到螺孔中，螺孔布置在空心轮毂的端侧中。在此有利的是，实现在环形盘和空心轮毂之间的固定连接，这基于螺栓的良好的可触及性而能够简单地拆卸。
可行的是，柱形的环形盘具有轴向的环形开口。优选地，环形盘在此在朝向第二级的行星架的端侧处具有同轴的盘形的凹进部，在该凹进部中的是在环形盘和行星架之间的螺栓的螺栓头。
优选的是，驱动轴装置包括围绕空心轮毂的外圆周放置的张紧环。该张紧环在此利用第一端侧抵靠在环形盘处，并且利用第二端侧抵靠在滚动轴承的内环处，滚动轴承用于在空心轮毂的外圆周上能旋转地支承轮体。在此有利的是，能够调整用于在空心轮毂上旋转支承轮体的滚动轴承的预应力。
此外有利的是，具有如上描述的驱动轴装置的重型车辆。
此外有利的是，在重型车辆、特别是在矿用卡车中使用如上描述的驱动轴装置。
附图说明
本发明的上述特征、特点和优点以及如何实现其的方式和方法借助于接下来联系附图描述的对实施例的说明更加清楚易懂。在此示意性地示出：
图1示出了驱动轴装置的纵剖面，
图2示出了第二行星传动级的纵剖面，
图3示出了穿过环形盘的轴向的剖面，
图4示出了根据第一设计方案的环形盘的示意图，和
图5示出了根据另外的设计方案的环形盘的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于重型车辆、例如矿用卡车的驱动轴装置。具有凸肚状部段和更窄的柱形部段的钟形的空心轮毂2在凸肚状部段的正端部处具有环绕的法兰61，环绕的法兰带有法兰孔60。横向于车辆的纵轴线布置的空心轮毂2能够穿过法兰孔与车辆的驱动系连接，例如与差动传动装置壳体连接。因此空心轮毂2具有两个部段：凸肚状的部段靠近车辆的纵轴线并且接下来称为“内部”或“内侧”，更窄的部段与其相反地靠近车辆的轮并且接下来称为“外部”或“外侧”。驱动轴4能够旋转地支承在空心轮毂2的更窄的部段中，驱动轴在它的内端部处具有用于与传动系的轴连接的接口、优选在中间接入耦合器的情况下进行连接，其中该传动系轴线自身由车辆马达、例如电动机或内燃机旋转驱动。
在空心轮毂2的外圆周上布置两个滚动轴承50a和50b，轮体6利用这两个滚动轴承围绕空心轮毂2能旋转地支承。包括了轮缘和轮胎的车轮抗扭地与轮体6连接；替选地、轮体6自身构成车轮部分。
二级的行星齿轮传动装置10、20与驱动轴4耦合，行星齿轮传动装置将驱动轴4的马达传动的旋转转换为车轮的慢速旋转。行星齿轮传动装置包括在外部布置的第一级10和在内部布置的第二级20，使得第二行星级20轴向地布置在第一行星级10和空心轮毂2之间。
驱动轴4轴向地穿引过空心轮毂2和第二级20的太阳轮22。第一级10的太阳轮12抗扭地位于驱动轴4的、从第二级20的太阳轮22向外伸出的外部端部。在第一级10的行星架14中能旋转地受支承的第一级10的行星齿轮16既与第一级10的太阳轮12啮合，还与第一级10的空心轮18啮合。第一级10的行星架14既与轮体6还与第二极20的空心轮28抗扭地连接。第一级10的空心轮28与第二级20的太阳轮22抗扭地连接。
第二级20的行星架24通过环形盘30与空心轮毂2抗扭地连接。在此，环形盘30一方面借助于花键连接25、32与第二级20的行星架24抗扭地连接，花键连接包括在环形盘30的径向外圆周处布置的外齿部32和第二级20的行星架24的相对应的内齿部25。另一方面，环形盘30经由螺旋销连接与空心轮毂2抗扭地连接。
如在图4和图5中示出的，环形盘30具有由第一钻孔33构成的圆形布置37a，第一钻孔环绕环形盘30的轴向开口31，即环形孔。空心轮毂2在其外部的端侧具有螺纹孔，其与环形盘30的第一钻孔33对中心。螺栓37通过第一钻孔33插入并旋入到布置在空心轮毂2端侧的螺纹孔中。
此外，环形盘30具有由第二钻孔33构成的至少一个圆形布置36a、36b，第二钻孔环绕环形盘30的轴向开口31，即环形孔。空心轮毂2在其外部的端侧优选具有设计为盲孔的钻孔，其与环形盘30的第二钻孔33对中心。环形盘30和空心轮毂2通过销36抗扭地互相连接，其利用其一个端部插入到环形盘30的第二钻孔33中并且利用其另外的端部插入到在端侧布置在空心轮毂2中的钻孔34中。
通过从环形盘30传递到空心轮毂2上的销36的转矩和将环形盘30压到空心轮毂2的端侧的螺栓37，在环形盘30和空心轮毂2之间构成螺旋销连接。
图4在此示出了环形盘30的第一设计方案，其中内部的圆形的螺栓布置37a径向地由圆形的销布置36a环绕。
图5在此示出了环形盘30的另外的设计方案，其中在内部的圆形的销布置36a和外部的圆形的销布置36b之间径向地有圆形的螺旋布置37a。通过传输转矩的销37的数量能够确定哪些最大的转矩能够通过螺旋销布置传输。
环形盘30在此具有带有轴向的环开口31的柱形形状。如在图3中示出的，环形盘30在此在朝向第二级20的行星架24的端侧处具有同轴的盘形凹进部38，在该凹进部中螺栓37的螺栓体位于环形盘30和行星架24之间。
环绕空心轮毂2的外圆周地放置有张紧环40，张紧环一方面抵靠在环形盘30的内端侧处，另一方面抵靠在内环51的外端侧处，其中内环51配属于滚动轴承对50的外部的滚动轴承50，其用于使轮体6支撑在空心轮毂2上。通过这种方式能够通过环形盘30间接调节滚动轴承50的预张紧。
图2示出了包括太阳轮22、空心轮28和具有能旋转支承在其中的行星齿轮26的行星架24的第二行星传动级20的轴向剖面，其既与太阳轮22啮合，还与空心轮28啮合。在朝向内部的端侧，行星架24具有环形的法兰27。法兰27在内圆周处具有齿部，没有示出的环形盘的相对应的外齿部能够推入到其中，以便在行星架24和环形盘之间形成抗扭的花键连接。

Claims (9)

1.一种用于重型车辆的驱动轴装置，包括：
-空心轮毂(2)和能旋转地支承在所述空心轮毂(2)的外圆周上的轮体(6)，
-具有第一行星传动级(10)和第二行星传动级(20)的行星齿轮传动装置，所述第一行星传动级和所述第二行星传动级分别包括太阳轮(12，22)、空心轮(18，28)和行星架(14，24)，所述行星架具有在所述行星架中能旋转地支承的行星齿轮(16，26)，所述行星齿轮既与所述太阳轮(11，22)啮合还与所述空心轮(18，28)啮合，
-轴向地穿引过所述空心轮毂(2)和第二行星传动级(20)的所述太阳轮(22)的驱动轴(4)，在所述驱动轴的、远离所述车辆的外部的端部处抗扭地布置第一行星传动级(10)的所述太阳轮(12)，
其中，所述第一行星传动级(10)的所述行星架(14)、所述第二行星传动级(20)的所述空心轮(28)和所述轮体(6)抗扭地互相连接，
其中，所述第一行星传动级(10)的所述空心轮(18)与所述第二行星传动级(20)的所述太阳轮(22)抗扭地连接，并且其中，所述第二行星传动级(20)的所述行星架(24)与所述空心轮毂(2)抗扭地连接，
其特征在于，
所述驱动轴装置具有环形盘(30)，所述环形盘借助于螺旋销连接与所述空心轮毂(2)抗扭地连接，
其中，所述环形盘(30)具有由钻孔(33)构成的布置，所述钻孔在径向上环绕所述环形盘(30)的轴向的开口(31)，并且所述环形盘借助于销(36)抗扭地与所述空心轮毂(2)连接，所述销穿过所述钻孔(33)插入到布置在所述空心轮毂(2)中的钻孔(34)中。
2.根据权利要求1所述的驱动轴装置，其中，所述环形盘(30)借助于花键连接(25，32)与所述第二行星传动级(20)的所述行星架(24)抗扭地连接。
3.根据权利要求2所述驱动轴装置，其中，所述花键连接(25，32)布置在所述环形盘(30)的外圆周处。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动轴装置，其中，所述环形盘(30)通过至少一个螺栓(37)在端面侧固定在所述空心轮毂(2)处。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动轴装置，包括围绕所述空心轮毂(2)的外圆周放置的张紧环(40)，所述张紧环一方面抵靠在所述环形盘(30)处并且另一方面抵靠在滚动轴承(50)的内环(51)处，所述滚动轴承用于在所述空心轮毂(2)的外圆周上能旋转地支承所述轮体(6)。
6.根据权利要求4所述的驱动轴装置，包括围绕所述空心轮毂(2)的外圆周放置的张紧环(40)，所述张紧环一方面抵靠在所述环形盘(30)处并且另一方面抵靠在滚动轴承(50)的内环(51)处，所述滚动轴承用于在所述空心轮毂(2)的外圆周上能旋转地支承所述轮体(6)。
7.根据权利要求1所述的驱动轴装置，其特征在于，所述重型车辆是矿用卡车。
8.一种重型车辆，具有根据前述权利要求中任一项所述的驱动轴装置。
9.根据权利要求8所述的重型车辆，其特征在于，所述重型车辆是矿用卡车。
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