CN107031382A - 紧凑型多速行星驱动器组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及紧凑型多速行星驱动器组件，具体地，本发明涉及一种从可围绕轴线旋转的输入轴接收旋转动力的驱动器组件。该驱动器组件包括驱动器壳体，车轮安装件的车轮轴承支撑件安装至该驱动器壳体，该车轮安装件被构造成在车轮轴承组件上围绕所述旋转轴线旋转。行星齿轮组联接在所述输入轴和所述车轮安装件之间以选择性地使所述车轮安装件旋转。所述行星齿轮组基本上装配在所述车轮轴承支撑件的轴向边界内并且装配在所述车轮轴承支撑件的内部径向尺寸内。

Description

紧凑型多速行星驱动器组件

技术领域

本公开涉及驱动装置，具体而言涉及一种用于作业车辆的驱动器。

背景技术

在各种作业车辆应用中，可以利用驱动器组件向车辆的各种部件提供旋转动力。在一些轮式和履带式车辆(诸如自行式平地机)中，末级驱动器组件安装至车辆框架以在驱动器组件的车轮安装件处提供旋转动力以驱动车辆车轮或履带，并由此使车辆在地形上移动。这种驱动器组件(以及其它驱动器组件)可以包括用于提供旋转动力的液压马达以及用于调节旋转动力速度以在车轮安装件处输出的各种齿轮。

在一些情况下，马达可以以一种或多种不同速度运转。尽管在驱动器组件中使用多速能够显著降低相关马达、逆变器和电气装置的成本，但是电动马达的较高运转速度显著地增加了驱动器组件所要求的比率，并且同时可能导致总体驱动器组件的尺寸和成本增加。将诸如此类的复杂组件与齿轮系、变速组件、轴承、轴和其它驱动器组件一起布置并包装在可能相对紧密空间包络内特别是在轴向方向上可能会带来挑战。

发明内容

本公开提供了一种具有紧凑形状因数的具有多速变速组件的驱动器。

该公开的一个方面提供了一种从可围绕轴线旋转的输入轴接收旋转动力的驱动器组件。该驱动器组件包括驱动器壳体，车轮安装件的车轮轴承支撑件安装至该驱动器壳体，该车轮安装件被构造成在车轮轴承组件上围绕所述旋转轴线旋转。行星齿轮组联接在所述输入轴和所述车轮安装件之间以选择性地使所述车轮安装件旋转。所述行星齿轮组基本上装配在所述车轮轴承支撑件的轴向边界内并且装配在所述车轮轴承支撑件的内部径向尺寸内。

该公开的另一个方面提供了一种驱动器组件，该驱动器组件包括：驱动器壳体；马达，该马达安装至所述驱动器壳体并使输入轴围绕旋转轴线旋转；以及车轮安装件，该车轮安装件具有安装至所述驱动器壳体的车轮轴承支撑件并且被构造成在车轮轴承组件上围所述绕旋转轴线旋转。行星齿轮组联接在所述输入轴和所述车轮安装件之间以选择性地使所述车轮安装件以至少两种不同旋转速度中的至少一种速度旋转。所述行星齿轮组基本上装配在所述车轮轴承支撑件的轴向边界内并且装配在所述车轮轴承支撑件的内部径向尺寸内。

在附图和如下的描述中阐述一个或多个实施方式的细节。其它特征和优点将从该描述、附图和权利要求变得清楚。

附图说明

图1是可以结合该公开的驱动器组件的自行式平地机形式的作业车辆的立体图；

图2是根据本公开的示例驱动器组件的外部立体概要；

图3至图5是图示了根据各种实施方式的变速装置相对于轴承和轴承支撑件的位置的概念图；

图6是图2的示例驱动器组件的侧剖视图；

图6A是图6的驱动器组件的区域6A-6A的近距剖视图；

图7是沿着图6的平面7-7截取的示例变速行星组的前剖视图；

图8是另一个示例驱动器组件的剖视图；

图8A是图8的驱动器组件的区域8A-8A的近距剖视图；以及

图9是沿着图8的平面9-9截取的另一个示例变速行星组的前剖视图。

各种附图中的相同附图标记表示相同元件。

具体实施方式

下面描述如在以上简要描述的附图中所示的所公开的多速驱动装置的一个或多个示例实施方式。本领域技术人员可以想到示例实施方式的各种修改。

如以上提到的，用于多速驱动器组件的已知设计在许多方面可能都不令人满意。例如，这种驱动器可能表现出明显的复杂性，从而导致高制造成本，并且尺寸和重量显著增加。在越野和其它这种作业车辆诸如自行式平地机、自走式洒水车等中情况尤其如此，在这些车辆中，期望驱动器提供多种速度，而同时减少驱动器所需的空间包络。在某些串联驱动装置的情况下，诸如在末级驱动器中，关键的包络尺寸为轴向尺寸，一些驱动部件围绕该轴向尺寸旋转以驱动车轮或其它车辆部件。

在这方面，如这里使用的术语“轴向”是指大体平行于部件或多个部件的旋转轴线、对称轴线或中心线的方向。例如，在具有中心线和相对的圆形端的缸体中，“轴向”方向可以指大体平行于相对端之间的中心线延伸的方向。在某些情况下，可以相对于不是圆柱形(或以其它方式径向对称)的部件使用术语“轴向”。例如，用于容纳旋转轴的矩形壳体的“轴向”方向可以看作是大体平行于轴的旋转轴线的方向。此外，如这里使用的术语“径向”可以指部件相对于从共享中心线、轴线或类似基准垂直地向外延伸的线的方向或关系。例如，两个同心且轴向重叠的圆柱形部件可以看作在这两个部件的轴向重叠的部分上“径向”对准，但是在这两个部件的不轴向重叠的部分上不“径向”对准。在某些情况下，即使这些部件中的一个或多个部件可能不是圆柱形的(或以其它方式径向对称)，也可以将这些部件看作“径向”对准。

某些已知驱动器组件可以包括安装在驱动器组件的齿轮壳体的一端的马达。齿轮壳体可以一体地形成有毂，该毂可以附装至外部装置，诸如车轮或链轮，以便将旋转动力从马达提供给外部装置。与马达连通的一个或多个行星(“周转”)齿轮组可以布置在该齿轮壳体内，以相对于来自于马达的旋转动力提供各种速比的减速。驱动器可以结合各种复杂组件，诸如复合行星齿轮组，以提供各种速度和期望的高齿轮减速和扭矩。对于某些应用来说，这种驱动器齿轮组的轴向尺寸可能比期望的大。

所公开的驱动器的实施方式可以解决以上指出的各种问题，并且提供各种附加好处。一般来说，代替现有技术驱动器的大型变速组件，变速组件或该变速组件的至少行星齿轮组或离合器部件定位成使其基本装配在驱动器组件的车轮轴承支撑件内(或“下面”)，即，变速组件基本装配在车轮轴承支撑件的轴向边界内并且装配在车轮轴承支撑件的内部径向尺寸内。这样，可以更紧凑地布置该变速组件(例如包括一个或多个离合器和行星部件)，从而导致轴向尺寸减小。

在某些实施方式中，可以通过相对较大直径的弹簧和活塞装置来部分地促进变速组件的轴向紧凑特性，该弹簧和活塞装置提供弹簧施加的液压释放离合器增能以实现驱动器不同的操作模式。例如，变速组件可以包括一个或多个弹簧和活塞装置，该一个或多个弹簧和活塞装置接合和分离对应数目的离合器部件。弹簧的大小可以设置成使其可以位于离合器的不同径向位置(例如，径向向外)。这不仅减少了由变速组件占据的轴向空间，而且使用更大的弹簧还提供了在更短的轴向距离上施加至离合器部件的更大的轴向力。更健壮的弹簧进一步起作用而提高了变速组件的寿命，这是因为离合器部件的每次致动需要的偏转更少。

在另外其它实施方式中，变速组件可以采取简单的单行星组的形式，由此降低组件的成本和复杂性。例如，单行星组可以是二速太阳齿轮输入、托架输出构造。单行星布置还可以被构造成提供空挡和驻车模式。空挡模式防止车轮使马达反向驱动和超限(over-running)，而驻车模式将车辆车轮锁定而防止旋转。

现在参照附图，所公开的驱动器组件可以在各种范围的作业车辆的情况下使用，包括所提及的自行式平地机。在这方面，尽管这里图示并描述了自行式平地机作为示例作业车辆，但是本领域技术人员将认识到，这里公开的多速驱动装置的原理可以容易地适用于其它类型的作业车辆，例如，包括在建筑行业中使用的各种履带式推土机、装载机、反铲挖土机和滑移式机器以及在农业和林业行业中使用的各种机器，诸如拖拉机、喷雾机、集材机等。这样，本公开不应该局限于与自行式平地机或所示和描述的具体示例性自行式平地机相关的应用。

如图1所示，自行式平地机20可以包括支撑驾驶室24和动力装置26(例如，柴油发动机)的主框架22，该动力装置26被操作地联接以给驱动系供以动力。主框架22由位于机器前部的地面接合方向轮28和位于机器后部的一前一后两对驱动轮30而被支撑成离开地面。该动力装置可以给一个或多个液压泵(未示出)供以动力，该一个或多个液压泵给包括各种电液阀、液压驱动器和液压致动器(包括回转圈移位致动器32、提升致动器34、铲刀移位致动器(未示出)和回转圈旋转驱动器(未示出))的液压回路中的液压流体加压。在图示的示例中，主框架22具有位于驾驶室24和动力装置26之间的铰接接头(未示出)，该铰接接头例如在转弯操作过程中允许主框架22的前部区段从主框架22的后部区段的中心线偏离，以缩短自行式平地机20的有效轴距，且因而缩短机器的转弯半径。回转圈40和铲刀42组件通过挂钩44和升降器托架26在驾驶员24的前面安装至主框架22，在某些实施方式中，该升降器托架46可以相对于主框架22枢转。升降致动器34的缸体可以安装至升降器托架46，而升降致动器34的活塞可以连接至回转圈40，从而活塞的相对运动可以使回转圈40上升、下降和倾斜，并且由此使铲刀42上升、下降和倾斜。回转圈40经由回转圈驱动器和各种致动器而使铲刀42相对于竖直轴线旋转并且相对于主框架22和/或回转圈40侧向或横向移位。自行式平地机20的驱动轮30由驱动器组件(未在图1中示出)驱动，该驱动器组件被构造成安装至自行式平地机20的框架22的末级驱动器组件，以便向驱动轮30提供原动力。将理解的是，所公开的驱动器组件可以如图所示作为用于向车辆的地面接合元件(例如，车轮、履带等)提供原动力的末级驱动器组件来使用，或者可以用来向其它类型的装置提供旋转动力。

图2图示了可以用来使图1所示的驱动轮30转弯的示例驱动器组件200的外部。如图所示，该驱动器组件200总体上包括便于附装至自行式平地机20的框架22的安装组件212。安装组件212可以被包括为驱动器组件200的较大驱动器壳体(或简称为“壳体”)210的一部分，并且被构造成在驱动器组件200的运转过程中保持相对固定不动，如下面将进一步详细地描述的那样。驱动马达202可以在驱动器组件200的轴向端200A处(例如经由马达安装件(未示出))附装至驱动器壳体210，使得可以将驱动马达202保持在适当固定不同的方位，以向驱动器组件200输送旋转动力。驱动马达202可以实现为电动马达(或其它动力源，诸如液压马达)，该电动马达包括朝向驱动器组件200的另一个轴向端200B延伸的驱动轴(未在图2中示出)。在其它实施方式中，另选的构造也是可能的。驱动器组件200可以进一步包括车轮安装件220，该车轮安装件220可以被构造成直接接合自行式平地机20的车轮30，或者可以安装中间动力传输部件。在任何情况下，车轮安装件220的旋转都可以驱动车轮30运动，并由此驱动自行式平地机20运动。

如以上简要提及的，根据各种实施方式的驱动器组件被构造成使得它们的变速组件或者该变速组件的至少行星齿轮组和离合器部件基本位于它们的车轮轴承支撑件(在一些情况下为车轮轴承本身)“下面”或“内”，以使得驱动器组件的总体轴向尺寸最小化。在这方面，图3至图5示出了有助于从概念性抽象视点理解该特征的几何方面的各种构造。具体地说，图3至图5是示例驱动器组件的概念性剖视图，其中假定驱动器组件关于旋转轴线302旋转对称，仅示出了驱动器组件的(径向)一半。仅示出了三个部件，即，车轮轴承组件304、轴承支撑件305和变速组件306。将理解的是，这些各种部件的大体矩形形状并不是为了进行限制，而是仅仅是为了简化这些部件的大体相对位置的图示而选择的。因而，车轮轴承组件304可以包括以各种布置构成的一个、两个或更多个车轮轴承，如下面进一步详细地描述的那样。同样，轴承支撑件305可以具有被构造成向车轮轴承组件304提供结构支撑(例如，轴向、切向和/或径向支撑)的任何适当形状和结构。变速组件306可以包括各种部件，诸如离合器组件、致动器和齿轮(例如，下面描述的行星齿轮装置)，它们一起使驱动器组件(分别为300、400、500)实现各种模式，诸如“高”、“低”、“空挡”和“驻车”模式(这些分别简单地称为H、L、N和P模式)。在图3至图5的每幅图中，轴线302上的箭头指向“外侧”方向(即，朝向图2的端200B)，而相反的轴向方向对应于“内侧”方向(即，朝向图2的端200A)。图3至图5中的竖直轴线对应于径向方向，随着其从旋转轴线302延伸出来而增加。

图3描绘了变速组件306完全装配在车轮轴承支撑件的轴向边界内的情况。更具体地说，轴承支撑件具有位于轴向位置311的外侧边缘(或边界)以及位于轴向位置310的内侧边缘(或边界)。类似地，变速组件306具有位于轴向位置321的外侧边缘和位于轴向位置320的内侧边缘。因而，在该实施方式中，两个轴向位置320和321都位于、完全容纳于或以其它方式装配在轴承支撑件305的轴向位置310和311之间。图3还描绘了变速组件306完全装配在车轮轴承304的轴向边界内的情况。根据车轮轴承304的一般构造，在任何具体实施方式中都可以是这种情况或者可能不是这种情况。

注意，在图3至图5所示的所有示例(驱动器组件300、400和500)中，变速组件306也装配在轴承支撑件305的内部径向尺寸(331和332)内。在一些实施方式中，变速组件306的各种部件可以具有大于径向距离331的轴向位置。然而，在这种情况下，变速组件306作为整体可以说“基本上装配在”轴承支撑件305的内部径向尺寸331内。

与图3相反，图4描绘了其中变速组件306部分地位于轴承支撑件305的内侧的情况。也就是说，变速组件306的内侧边缘320位于轴承支撑件305的内侧边缘的左侧(在图4中)或者相对于轴承支撑件305的内侧边缘位于内侧。类似地，图5描绘了其中变速组件306部分地位于轴承支撑件305的外侧的情况。变速组件306的外侧边缘321相对于轴承支撑件305的外侧边缘311位于外侧。在每种情况(驱动器组件400和500)下，仍然可以说，变速组件306基本装配在车轮轴承支撑件305的轴向边界310、311内。

图6是可以用来实现图2的驱动器组件200的示例驱动器组件600的侧剖视图，而图7是图6的驱动器组件的一部分的近距剖视图。作为初步问题，将认识到，驱动器组件600的各种部件(或组件)可以总体上表现出径向对称性，从而对于这些部件来说，这里描绘的视图可以代表穿过驱动器组件600的任意数量的直径平面的视图。在图6中，内侧方向对应于向左方向，而外侧方向对应于向右方向。

驱动器组件600包括相对于安装框架或驱动器壳体610旋转的车轮安装件620。驱动器壳体610被构造成牢固地安装至自行式平地机20的框架22，而车轮安装件620被构造成牢固地安装至自行式平地机20的其中一个驱动车轮30。驱动器组件600包括轴承组件630，该轴承组件630包括如图所示的两个环形辊子轴承组件。轴承组件630的内径部安装至壳体毂622(即，由该壳体毂622径向和轴向支撑)，该壳体毂622安装(例如，螺栓连接)至驱动器壳体610。轴承组件630的外径部安装至轴承支撑件632，该轴承支撑件连接(例如，螺栓连接)至车轮安装件620并形成车轮安装件620的一部分。端面密封件634可以安装在形成于壳体毂622和轴承支撑件632的相对端面中的环状凹槽内，以保持流体(例如，液压流体、润滑剂、冷却剂等)并且阻挡外部碎屑和污染物。驱动马达602(例如电动马达)安装至驱动器壳体610的内侧(图6中的左侧)轴向端。

驱动器组件600包括三个行星齿轮组，包括减速行星齿轮组640、650和变速行星齿轮组660。驱动器组件600，具体地说是其范围变速组件，包括两个离合器部件(或“离合器组件”)672、674，离合器组件672、674连通地联接至变速行星齿轮组660。简单地说，当离合器组件672被接合(或供以能量)时，驱动器组件600以低速模式L操作。当离合器组件674被接合时，驱动器组件600以高速模式H操作。当离合器组件672、674都不被接合时驱动器组件600以空挡模式N操作，而当两个离合器组件672、674都被接合时，驱动器组件600以驻车模式P操作。下面进一步描述这些操作模式。

更详细地说，现在参照图6和图7，驱动器组件600包括由驱动马达602驱动的输入轴604，离合器组件672的一组摩擦盘或分离盘花键联接至输入轴604。另一组分离盘或摩擦盘在凹入的凹穴678的内径部处花键联接至离合器毂676。离合器组件672的接合和分离通过致动器组件680实现，该致动器组件680包括环状活塞板682、环状活塞腔室板684和弹簧686。在该实施方式中，致动器组件680的部件位于离合器组件672的径向外侧，从而进一步优化驱动器组件600的轴向紧凑性。类似的轴向空间节省可以通过其中致动器组件680相对于离合器组件672位于径向向内位置的可选布置来实现。在操作中，致动器组件680被构造成使得弹簧686施加(在图6中向右)作用在活塞板682上的力，从而使其中央部分688能够使交错的摩擦盘和分离盘紧密摩擦接触，从而接合离合器组件672并致使离合器毂676与输入轴604一起旋转。在活塞板682的环状活塞690和活塞腔室板684的活塞腔室692之间引入液压流体压力，从而施加(在图6中向左)作用在活塞板682上的力，该力足以克服弹簧力并足以将摩擦盘和分离盘分离，以将离合器组件672分离，并且使离合器毂676与输入轴604断开连接。在该示例中，活塞腔室板684(例如通过卡合环或花键)安装至离合器毂676并且轴向固定不动，然而，还可以设想其它构造。而且，在该实施方式中，弹簧686为贝尔维尔型(Belleville-type)弹簧，该弹簧装配在活塞板682的环状凹槽695内，并且被轴向捕获在离合器毂676的环状唇缘694和安装至活塞板682的卡合环696之间。

如图所示和所描述的，致动器组件680为离合器组件672提供弹簧施加、液压释放的作用，并且促进了驱动器组件600的轴向紧凑性。相对较大直径的弹簧和环状活塞装置位于离合器组件672的径向不同位置(例如，径向外部)处。而且，大弹簧686的使用在较短轴向距离上提供了施加至离合器组件672的较大轴向力，这提高了离合器组件672的能量供应和寿命，并由此提高了驱动器组件600的能量供应和寿命。

变速行星齿轮组660从两个动力路径中的一个动力路径从输入轴604接收旋转输入，即，经由输入轴604和太阳齿轮662的花键联接接口，以及经由离合器毂676和环形齿轮664的有齿接口。太阳齿轮662连续地从输入轴604接收旋转输入(除了在输入轴604(例如通过马达控制逻辑)保持固定不动时之外)。环形齿轮664仅在离合器组件672被接合时才接收旋转输入，而环形齿轮664仅在离合器组件674分离时旋转。变速行星齿轮组660包括多个行星齿轮666(例如，在该示例实施方式中为六个，不过在图6中仅示出了两个)，这些行星齿轮666被支撑在托架668的(图7中所示的)小齿轮轴上，托架668在轴承670上旋转。托架668花键联接至第二级太阳轴642。因而，在该示例实施方式中，变速行星齿轮组660是内太阳齿轮外托架的单行星齿轮组。变速行星齿轮组660(和离合器组件674)轴向装配在轴承支撑件632的轴向边界内(如图所示)并且径向装配在轴承支撑件632的内径部内。简单的单行星构造有助于驱动器组件600的轴向紧凑性。还有，变速行星齿轮组660提供了用于两个输出速度和空挡的齿轮比，并且方便根据两个离合器组件672、674的状态采取驻车制动特征。

离合器组件674径向地位于壳体毂622和变速行星齿轮组660的环形齿轮664之间，其中一组摩擦盘或一组分离盘花键联接至相应部件的内径部或外径部。离合器组件674的接合和分离通过另一个致动器组件681进行，该另一个致动器组件681安装至壳体毂622，该壳体毂622的一端形成了与环状活塞板683和弹簧687配合的活塞腔室板685。在该实施方式中，致动器组件681的部件与离合器组件674轴向相邻地定位，并且至少部分地位于变速行星齿轮组660的径向外侧，从而进一步优化驱动器组件600的轴向紧凑性。在操作中，致动器组件681被构造成使得弹簧687施加(在图6中向左)作用在活塞板683上的力，使得使其外周端面689能够使交错的摩擦盘和分离盘紧密摩擦接触，从而接合离合器组件674并致使环形齿轮664被固定成不与壳体毂622一起旋转。将液压流体压力引入活塞板683的环状活塞691和活塞腔室板685的活塞腔室693之间，这导致施加(在图6中向右)作用在活塞板683上的力，该力足以克服弹簧力并将摩擦盘和分离盘充分地分开以分离离合器组件674而使环形齿轮664与壳体毂633断开连接以允许其旋转。在该示例中，弹簧687是贝尔维尔型弹簧，该贝尔维尔型弹簧装配在壳体毂622的凹部内，并且被轴向地捕获在壳体毂622和活塞板683之间。

已经详细地描述了示例变速组件和变速行星齿轮组660，现在将继续参照图6、图6A和图7描述驱动器组件600的模式。用于低速模式L的动力流动路径大体以虚线箭头L示出。如上所述，驱动器组件600的低速模式L通过接合离合器组件672并分离离合器组件674来实现。当马达602通过弹簧686将离合器组件672偏压到接合位置而使输入轴604旋转时(如图6和图7所示)，离合器毂676使环形齿轮664旋转，这是通过施加至致动器组件681而将离合器组件674分离的液压压力允许的。在该状态下，环形齿轮664和太阳齿轮662一起旋转(有效地“锁定”)，从而变速行星齿轮组660作为整体以输入轴604的速度旋转。动力因而从托架668流动到第二级太阳轴642并流动到其它行星齿轮组，即，减速行星齿轮组640和650，以旋转车轮安装件620，并由此对驱动车轮30进行驱动，如下面描述的。

驱动器组件600的高速模式H通过分离离合器组件672并接合离合器组件674实现。液压压力克服弹簧686进行偏压以将离合器组件672释放，并因而将离合器毂676断开连接，并且弹簧687关闭离合器组件674以将环形齿轮664锁定至壳体毂622。在该状态下，输入轴604仅旋转太阳齿轮662，该太阳齿轮662驱动行星齿轮666以在固定的环形齿轮664内公转，并以与输入轴604旋转的速度不同的速度旋转托架668。同样，动力从托架668流动到第二级太阳轴642并流动到减速行星齿轮组640和650。用于高速模式H的动力流动路径大体上由实线箭头H表示。

驱动器组件600的空挡模式N和驻车模式P分别通过同时分离和接合离合器组件672、674来实现。在空挡模式N，离合器组件672、674的分离致使环形齿轮664既不是被锁定又不是被驱动而旋转，而是可自由旋转。结果，变速行星齿轮组660不转动托架668，因而不向第二级太阳轴642输出动力。相反，如何车辆移动，则作用在驱动车轮30上的力可能倾向于使减速行星齿轮组640和650反向旋转，并由此使第二级太阳轴642反向旋转，这又可能使托架668和变速行星齿轮组660反向旋转。为了防止反向驱动马达602，可以施加马达控制逻辑以通过发出零速度马达命令信号来保持输入轴604固定不动。在驻车模式P，通过将两个离合器组件672、674都锁定，输入轴604通过经由离合器毂676和环形齿轮664而与壳体毂622进行的固定机械连接而保持固定不动。驱动器组件600因而被制动。用于驻车模式P的机械路径大体上由点虚线P示出。

从变速行星齿轮组660到驱动车轮30的动力流在L和H模式中是相同的，并且大体上都以在第二级太阳轴642开始的实线箭头O示出。如图所示，轴642的旋转使一体地安装的第二级太阳齿轮641旋转，以接合减速行星齿轮组640的三个第二级行星齿轮644(图6中示出了两个)。这些行星齿轮644安装至第二级托架646的小齿轮轴(未示出)，该第二级托架也花键联接至减速行星齿轮组650的第三级太阳齿轮652。第二级环形齿轮648花键联接至形成车轮安装件620的第三级托架。第三级太阳齿轮652的旋转将安装至第三级托架的小齿轮轴(未示出)的三个第三级行星齿轮654(图6示出了两个)接合。第三级环形齿轮656固定至壳体毂622，该壳体毂622致使第三级行星齿轮654公转，并由此使第三级托架旋转。该构造致使动力遵从分离路径，从第二级环形齿轮648和第二级托架646二者流动到第三级托架，即，以对应的齿轮比部分地流动到车轮安装件620。车轮安装件620安装驱动车轮30并对驱动车轮30进行驱动。

图8和图9中示出了可以用来实现图2的驱动器组件200的第二示例驱动器组件800。与图6中所示的示例一样，图示的各种部件和组件可以大体表现出径向对称性，因此对于这些部件来说，所描绘的视图可以代表任意数量的直径平面的视图。在这些附图中，内侧方向对应于向左方向，而外侧方向对应于向右方向。

驱动器组件800包括相对于安装框架或驱动器壳体810旋转的车轮安装件820。驱动器壳体810被构造成牢固地安装至自行式平地机20的框架22，而车轮安装件820被构造成牢固地安装至自行式平地机20的其中一个驱动车轮30。驱动器组件800包括轴承组件830，该轴承组件830包括两个环形辊子轴承组件，如图所示。轴承组件830的内径部安装至壳体毂822(即，由该壳体毂822径向和轴向支撑)，该壳体毂822安装(例如，螺栓连接)至驱动器壳体810。轴承组件830的外径部安装至轴承支撑件832，该轴承支撑件832连接至(例如，螺栓连接至)车轮安装件820并形成该车轮安装件820的一部分。密封件834(例如，金属端面密封件)可以安装在形成于轴承支撑件832中的环状凹槽内，以保持流体(例如，液压流体、润滑剂、冷却剂等)，并阻挡外部碎屑和污染物。驱动马达802(例如，电动马达)安装至驱动器壳体810的内侧(图8中的左侧)轴向端。

驱动器组件800包括三个行星齿轮组，包括减速行星齿轮组840、850和变速行星齿轮组860。驱动器组件800具体地说是其范围变速组件包括两个离合器部件(或“离合器组件”)872、874，离合器组件872、874连通地联接至变速行星齿轮组860。简单地说，当离合器组件872被接合(或供以能量)时，驱动器组件800以低速模式L操作。当离合器组件674被接合时，驱动器组件600以高速模式H操作。当离合器组件672、674都不被接合时驱动器组件600以空挡模式N操作，而当两个离合器组件672、674都被接合时，驱动器组件600以驻车模式P操作。下面进一步描述操作模式。

仍然参照图8和图9，驱动器组件800包括由驱动马达802驱动的输入轴804，离合器毂876花键联接至该驱动马达802。离合器毂876的凹入的凹穴878的内径部花键联接有离合器组件872的一组摩擦盘或分离盘。离合器组件872的接合和分离通过致动器组件880进行，该致动器组件880包括环状活塞板882、由离合器毂876的一端形成的活塞腔室板884、以及弹簧886。在该实施方式中，致动器组件880的部件部分地位于离合器组件872的径向外侧，并且完全位于变速行星齿轮组860的径向外侧，从而进一步优化了驱动器组件800的轴向紧凑性。类似的轴向空间节省可以通过其中致动器组件880相对于离合器组件872或变速行星齿轮组860的环形齿轮位于径向向内位置的可选布置来实现。在操作中，致动器组件880被构造成使得弹簧886施加(在图8中向左)作用在活塞板882上的力，从而使其中央部分888能够使交错的摩擦盘和分离盘紧密摩擦接触，从而接合离合器组件872并致使离合器毂876利用输入轴804使变速行星齿轮组860的环形齿轮864旋转。将液压流体压力引入活塞板882的环状活塞890和活塞腔室892之间，这使得施加(在图8中向右)作用在活塞板882上的力，该力足以克服弹簧力，并将摩擦盘和分离盘充分地分离，以将离合器组件872分离并使离合器毂876与环形齿轮864断开连接。在该示例中，弹簧886为贝尔维尔型弹簧，该弹簧与活塞板882相邻地装配在离合器毂876的凹入的凹穴878内，并且被轴向捕获在活塞板882的环状唇缘894和安装至离合器毂876的卡合环896之间。

致动器组件880为离合器组件872提供弹簧施加液压释放的作用，并且促进了驱动器组件800的轴向紧凑性。相对较大直径的弹簧和环状活塞装置位于变速行星齿轮组860的径向不同位置(例如，径向外侧)处，并且部分地位于离合器组件872中。而且，大弹簧686的使用在较短轴向距离上提供了施加至离合器组件872的较大轴向力，这提高了离合器组件872的能量供应和寿命，并由此提高了驱动器组件800的能量供应和寿命。

变速行星齿轮组860从两个动力路径中的一个路径从输入轴804接收旋转输入，即，经由输入轴804与太阳齿轮862的一体连接，以及经由离合器毂876和环形齿轮864的离合接口。太阳齿轮862连续地从输入轴604接收旋转输入(除了在输入轴804(例如借助于马达控制逻辑)保持固定不动时以外)。环形齿轮864仅在离合器组件872被接合时才接收旋转输入，而环形齿轮864仅在离合器组件874分离时才旋转。变速行星齿轮组860包括多个行星齿轮866(例如，在该示例实施方式中为六个，不过在图8中仅示出了两个)，这些行星齿轮866被支撑在托架868的小齿轮轴(在图9中示出)上，托架868在轴承870上旋转。托架868花键联接至第二级太阳轴842。因而，在该示例实施方式中，变速行星齿轮组860为内太阳齿轮外托架的单行星齿轮组。变速行星齿轮组860(和离合器组件872、874)轴向装配在轴承支撑件832的轴向边界内(如图所示)并且径向装配在轴承支撑件832的内径部内。简单的单行星齿轮构造有助于驱动器组件800的轴向紧凑性。还有，变速行星齿轮组860提供了用于两种输出速度和空挡的齿轮比，并且方便根据两个离合器组件872、874的状态采取驻车制动特征。

离合器组件874径向位于壳体毂822和变速行星齿轮组860的环形齿轮864之间，其中，一组摩擦盘或一组分离盘花键联接至相应部件的内径部或外径部。离合器组件874的接合和分离通过另一个致动器组件881进行，该另一个致动器组件881安装至壳体毂822，该壳体毂822的一端形成了与环状活塞板883和弹簧887配合的活塞腔室板885。在该实施方式中，类似于致动器组件880，该致动器组件881的部件相对于变速行星齿轮组860和离合器组件674位于轴向和径向位置，也就是说，完全位于变速行星齿轮组860的径向外侧，并且部分地位于离合器组件874的径向外侧，从而进一步优化了驱动器组件800的轴向紧凑性。在操作中，致动器组件881被构造成使得弹簧887施加(在图8中向右)作用在活塞板883上的力，使得其中央部分889能够使交错的摩擦盘和分离盘紧密摩擦接触，从而接合离合器组件874并致使环形齿轮864被固定成不与壳体毂822一起旋转。将液压流体压力引入活塞板883的环状活塞891和活塞腔室板885的活塞腔室893之间，这施加了(在图8中向左)作用在活塞板883上的力，该力足以克服弹簧力，并将摩擦盘和分离盘充分地分开，以将离合器组件874分离，并使环形齿轮864与壳体毂822断开连接而允许其旋转。在该示例中，弹簧887为贝尔维尔型弹簧，该弹簧与活塞板883相邻地装配在壳体毂822内，并且被轴向捕获在活塞板883的环状唇缘895和安装至壳体毂822的卡合环897之间。

已经详细地描述了示例变速组件和变速行星齿轮组860，现在将继续参照图8、图8A和9描述驱动器组件800的模式。用于低速模式L的动力流动路径大体以虚线箭头L示出。如上所述，驱动器组件800的低速模式L通过接合离合器组件872并分离离合器组件874来实现。当马达802通过弹簧886将离合器组件872偏压到接合位置而使输入轴804旋转时(如图8和图9所示)，离合器毂876使环形齿轮864旋转，这是通过施加至致动器组件881而将离合器组件874分离的液压压力允许的。在该状态下，环形齿轮864和太阳齿轮862一起旋转(有效地“锁定”)，从而变速行星齿轮组860作为整体以输入轴804的速度旋转。动力因而从托架868流动到第二级太阳轴842并流动到其它行星齿轮组，即，减速行星齿轮组840和850，以旋转车轮安装件820，并由此对驱动车轮30进行驱动，如下面描述的。

驱动器组件800的高速模式H通过分离离合器组件872并接合离合器组件874实现。经由离合器毂876中的内部通道879的液压压力克服弹簧886进行偏压以将离合器组件872释放，并因而使离合器毂876与环形齿轮864断开连接，并且弹簧887关闭离合器组件874以将环形齿轮864锁定至壳体毂822。在该状态下，输入轴804仅旋转太阳齿轮862，该太阳齿轮862驱动行星齿轮866以在固定的环形齿轮864内公转，并以与输入轴804旋转的速度不同的速度旋转托架868。动力从托架868流动到第二级太阳轴842并流动到减速行星齿轮组840和650。用于高速模式H的动力流动路径大体上由实线箭头H表示。

驱动器组件800的空挡模式N和驻车模式P分别通过同时分离和接合离合器组件872、874来实现。在空挡模式N，离合器组件872、874的分离致使环形齿轮864既不是被锁定又不是被驱动而旋转，而是可自由旋转。结果，变速行星齿轮组860不转动托架668，因而不向第二级太阳轴842输出动力。相反，如果车辆移动，则作用在驱动车轮30上的力可能倾向于使减速行星齿轮组840和850反向旋转，并由此使第二级太阳轴842反向旋转，这又可能使托架868和变速行星齿轮组860反向旋转。为了防止反向驱动马达802，可以施加马达控制逻辑以通过发出零速度马达命令信号而保持输入轴804固定不动。在驻车模式P，通过将两个离合器组件872、874都锁定，输入轴804通过经由离合器组件876和环形齿轮864而与壳体毂622进行的固定机械连接而保持固定不动，这对驱动器组件800进行制动。用于驻车模式P的机械路径大体上由点虚线P示出。

从变速行星齿轮组860到驱动车轮30的动力流在L和H模式中是相同的，并且大体上都以在第二级太阳轴842开始的实线箭头O示出。如图所示，轴842的旋转使一体地安装的第二级太阳齿轮841转动，以接合减速行星齿轮组840的三个第二级行星齿轮844(图8中示出了两个)。这些行星齿轮844安装至第二级托架846的小齿轮轴(未示出)，该第二级托架也花键联接至减速行星齿轮组850的第三级太阳齿轮852。第二级环形齿轮848固定(花键联接或以其它方式安装)至壳体毂822，从而第二级太阳齿轮841的旋转将致使第二级行星齿轮844在第二级环形齿轮848内公转，以旋转第二级托架846，并由此旋转第三级太阳齿轮852。第三级太阳齿轮852的旋转将安装至第三级托架(该第三级托架部分地形成车轮安装件820)的小齿轮轴(未示出)的三个第三级行星齿轮854(图8中示出了两个)接合。第三级环形齿轮856固定至壳体毂822，该壳体毂822致使第三级行星齿轮854公转，并由此使第三级托架旋转。该构造致使动力以对应的齿轮比从第二级太阳齿轮841经过第二级托架846流动到第三级太阳齿轮852，并且经过第三级托架或车轮安装件820。车轮安装件820安装驱动车轮30并对该驱动车轮30进行驱动。

以上描述了紧凑驱动器组件的示例实施方式，该紧凑驱动器组件可以提供深度齿轮减速比和高扭矩。作为非限制性示例，以上描述的构造适合于提供齿轮减速比为大约100到150且输出扭矩为大约20,000到25,000Nm的驱动器组件。该功能能够在具有小形状因数的组件中实现，在这种小形状因数的组件中，例如，车轮安装件尺寸为大约500到600mm(例如，535mm)的直径以及大约300到400mm(例如370mm)的轴向尺寸。

这里使用的术语仅仅是为了描述具体实施方式，并不是为了对该公开进行限制。如这里使用的，单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解的是，在该说明书中的术语“包括”和/或“包含”的任何使用明确说明存在所阐述的特征、整数、步骤、操作元件和/或部件，但是不排除存在或添加其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合中的一个或多个。

已经为了图示和描述之目的提出了本公开的描述，但是该描述并不是穷尽性的或限于所公开的形式的公开内容。在不脱离该公开的范围和精神的情况下，许多修改和改动对本领域技术人员来说都是显而易见的。选择并描述这里明确参考的实施方式是为了最好地说明该公开的原理及其实际应用，并且使得本领域技术人员能够理解该公开并认识到所描述的示例的许多另选方案、修改和变动。因而，除了明确描述的那些实施方式之外的各种实现也在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种从能围绕旋转轴线旋转的输入轴接收旋转动力的驱动器组件，该驱动器组件包括：

驱动器壳体；

车轮安装件，该车轮安装件具有安装至所述驱动器壳体的车轮轴承支撑件并且被构造成在车轮轴承组件上围绕所述旋转轴线旋转；以及

行星齿轮组，该行星齿轮组联接在所述输入轴和所述车轮安装件之间以选择性地使所述车轮安装件旋转；

其中所述行星齿轮组基本上装配在所述车轮轴承支撑件的轴向边界内并且装配在所述车轮轴承支撑件的内部径向尺寸内。

2.根据权利要求1所述的驱动器组件，该驱动器组件进一步包括联接至所述行星齿轮组的第一离合器部件和第二离合器部件。

3.根据权利要求2所述的驱动器组件，其中所述第一离合器部件和所述第二离合器部件中的至少一者位于所述行星齿轮组的所述轴向边界内。

4.根据权利要求3所述的驱动器组件，其中所述第一离合器部件和所述第二离合器部件这二者都位于所述行星齿轮组的所述轴向边界内。

5.根据权利要求2所述的驱动器组件，其中所述第一离合器部件的接合对应于所述车轮安装件的第一旋转速度，并且所述第二离合器部件的接合对应于所述车轮安装件的大于所述第一旋转速度的第二旋转速度。

6.根据权利要求5所述的驱动器组件，其中所述第一离合器部件和所述第二离合器部件的接合对所述车轮安装件进行制动。

7.根据权利要求5所述的驱动器组件，其中所述第一离合器部件和所述第二离合器部件的分离实现所述车轮安装件的自由旋转。

8.根据权利要求5所述的驱动器组件，其中所述第一离合器部件的接合将所述输入轴联接至所述行星齿轮组的环形齿轮，以使所述环形齿轮与所述输入轴共同旋转；并且

其中所述第二离合器部件的接合将所述行星齿轮组的所述环形齿轮联接至所述驱动器壳体以将所述环形齿轮固定成抗旋转。

9.根据权利要求8所述的驱动器组件，该驱动器组件进一步包括被安装成与所述输入轴共同旋转的离合器毂；

其中所述离合器毂与所述环形齿轮机械地相互作用以在所述第一离合器部件被接合时实现所述环形齿轮与所述输入轴一起旋转。

10.根据权利要求9所述的驱动器组件，其中所述第一离合器部件部分地花键联接至所述输入轴并且部分地花键联接至所述离合器毂；并且

其中所述离合器毂包括与所述行星齿轮组的所述环形齿轮的有齿内径部接合的有齿外周。

11.根据权利要求9所述的驱动器组件，该驱动器组件进一步包括用于接合和分离所述第一离合器部件的离合器致动器组件；

其中所述离合器致动器组件包括以与所述第一离合器部件径向对准的方式布置的液压活塞和弹簧。

12.根据权利要求11所述的驱动器组件，其中所述离合器致动器组件的所述弹簧和液压活塞在所述第一离合器部件的轴向边界内布置在所述第一离合器部件的径向外侧。

13.根据权利要求11所述的驱动器组件，该驱动器组件进一步包括用于接合和分离所述第二离合器部件的第二离合器致动器组件；

其中所述第二离合器致动器组件包括在所述行星齿轮组的所述轴向边界内以与所述行星齿轮组径向对准的方式布置的液压活塞和弹簧。

14.根据权利要求13所述的驱动器组件，其中所述弹簧偏压相关的所述液压活塞以接合相关的所述第一离合器部件和第二离合器部件，并且液压压力偏压所述液压活塞以抗衡并克服相关的所述弹簧而分离相关的所述第一离合器部件和第二离合器部件。

15.根据权利要求1所述的驱动器组件，其中所述行星齿轮组是单行星齿轮组，该单行星齿轮组包括单个太阳齿轮、单个环形齿轮和单个托架，该单个托架承载与所述太阳齿轮和所述环形齿轮以可旋转的方式啮合的行星齿轮；并且

其中所述输入轴使所述太阳齿轮和所述环形齿轮中的至少一者旋转；并且

所述托架向所述车轮安装件提供旋转输出。

16.根据权利要求15所述的驱动器组件，其中所述行星齿轮组以两种速度中的一种速度来驱动所述车轮安装件；并且

其中所述两种速度中的一种速度通过从所述输入轴仅经过所述太阳齿轮而到达所述行星齿轮组的旋转输入实现；并且

其中所述两种速度中的另一种速度通过从所述输入轴经过所述太阳齿轮和所述环形齿轮而到达所述行星齿轮组的旋转输入实现。

17.一种驱动器组件，该驱动器组件包括：

驱动器壳体；

马达，该马达安装至所述驱动器壳体并使输入轴围绕旋转轴线旋转；

车轮安装件，该车轮安装件具有安装至所述驱动器壳体的车轮轴承支撑件并且被构造成在车轮轴承组件上围绕所述旋转轴线旋转；以及

行星齿轮组，该行星齿轮组联接在所述输入轴和所述车轮安装件之间以选择性地使所述车轮安装件以至少两种不同旋转速度中的至少一种速度旋转；

其中所述行星齿轮组基本上装配在所述车轮轴承支撑件的轴向边界内并且装配在所述车轮轴承支撑件的内部径向尺寸内。

18.根据权利要求17所述的驱动器组件，其中所述行星齿轮组是单行星齿轮组，该单行星齿轮组包括单个太阳齿轮、单个环形齿轮和单个托架，该单个托架承载与所述太阳齿轮和所述环形齿轮以可旋转的方式啮合的行星齿轮；并且

其中所述输入轴使所述太阳齿轮和所述环形齿轮中的至少一者旋转；并且

其中所述托架向所述车轮安装件提供旋转输出。

19.根据权利要求18所述的驱动器组件，其中所述两种速度中的一种速度通过从所述输入轴仅经过所述太阳齿轮而到达所述行星齿轮组的旋转输入实现；并且

其中所述两种速度中的另一种速度通过从所述输入轴经过所述太阳齿轮和所述环形齿轮而到达所述行星齿轮组的旋转输入实现。

20.根据权利要求19所述的驱动器组件，该驱动器组件进一步包括联接至所述行星齿轮组的第一离合器部件和第二离合器部件；

其中所述第一离合器部件的接合将所述输入轴联接至所述行星齿轮组的所述环形齿轮，以使所述环形齿轮与所述输入轴共同旋转；并且

其中所述第二离合器部件的接合将所述行星齿轮组的所述环形齿轮联接至所述驱动器壳体以将所述环形齿轮固定成抗旋转。