CN109153326A - 行星架和行星齿轮变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动车轮的行星齿轮变速器的行星架(10)。行星架(10)包括用于容纳行星齿轮变速器的太阳轮和行星轮的外壳(11)。外壳(11)具有内端(12)和相反的外端(13)。所述外壳的内端设有内端壁(14)，该内端壁具有开口(15)，以接收用于驱动太阳轮的驱动轴。所述外壳的外端设有外端壁(16)，该外端壁具有通孔(17)，用于在从外端(13)朝着内端(12)的方向上将行星轮沿轴向安装到外壳(11)内。

Description

行星架和行星齿轮变速器
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的行星架和包括这种行星架的行星齿轮变速器。
本发明适用于用来驱动车辆的车轮的不同行星齿轮变速器，尤其是布置在轮毂驱动单元中的行星齿轮变速器。本发明能够应用于工业建筑机械领域中的工程机械，例如轮式装载机和铰接式运输车。
虽然在下文中将针对轮式装载机来描述本发明，但本发明不限于这种特定的机械，而是也可用在任何其它车辆或行星齿轮变速器中。
背景技术
工程机械设有铲斗、车斗或其它类型的器具，用于挖掘、提升、搬运和/或运输物料。工程机械可以在没有道路的区域中以大而重的负荷运行，例如用于与道路或隧道修建、沙坑、矿井和类似环境相关的运输。
轮式装载机或铰接式运输车的车轮通常设有被布置在驱动轴和车轮之间的减速齿轮装置(reduction gear)。该减速齿轮装置能够通过靠近车轮布置的行星齿轮变速器来实现。车轮能够由原动机(例如内燃机，其中动力经由传动系传递到相应的车轮)驱动，或者由为每个车轮布置的一个轮毂马达驱动。
除了向驱动轮传递动力之外，该行星齿轮变速器通常还包括用于制动车轮的制动器，优选是所谓的湿式制动器。存在两种主要类型的制动器：驱动轴速度制动器和车轮速度制动器。驱动轴速度制动器被布置成制动驱动轴，即，处于行星齿轮变速器之前，而车轮速度制动器被布置成制动以车轮速度旋转的部件，即，处于行星齿轮变速器之后。
对于现有技术的行星齿轮变速器(其行星架将齿轮扭矩以及车轮速度制动器的制动扭矩传递给车轮)，设计具有足量材料的行星架以传递所需扭矩是一个问题。这在可用空间非常有限的轮毂驱动单元中尤其成问题。
通常，制动盘布置在必须传递制动扭矩的、突出的行星轮轴上。这种解决方案的缺点在于，由于行星轮轴中的高弯曲应力，能够传递的扭矩量是有限的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在引言部分中限定的行星架，该行星架具有提高的强度和/或减轻的重量。
该目的通过根据权利要求1所述的行星架来实现。
通过提供一种行星架(其中，外壳的外端设有外端壁，该外端壁具有通孔，这些通孔用于在从外端朝着内端的方向上将行星轮沿轴向安装到外壳中)，与沿径向安装行星轮的现有技术方案相比，行星架外壳在行星轮之间的“腿部”中的材料量能够增加。另外，可以从外部接触所述行星轮和行星轮轴。这将提高可维护性。例如，当应用于在车辆的轮毂驱动单元中使用的行星齿轮变速器时，行星轮和行星轮轴能够在车辆被支撑在当前车轮上的同时被组装或拆卸。
根据本发明的一个实施例，所述外壳的内端设有制动毂，该制动毂具有用于连接至一个或多个制动盘的装置。通过具有这种制动毂的行星架，车轮速度制动器的制动扭矩能够以有利的方式传递，而不在行星轮轴中引入任何非期望的应力。
根据本发明的另一实施例，所述行星架设有可移除盖，用于覆盖外端壁的通孔，并且所述盖设有用于接收行星轮的行星轮轴，并且优选地，所述盖和行星轮轴被一体地制成。因此，由于行星轮能够预先安装在行星轮轴上且然后所有行星轮及其轴能够通过将所述盖组装到外壳而定位在外壳中，所以，能够促进将行星齿轮变速器例如组装在轮毂驱动单元中。
在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1是示出了轮式装载机的侧视图，该轮式装载机在每个驱动轮处都具有轮毂驱动单元和根据本发明的行星齿轮变速器，
图2a以透视图示出了根据本发明的行星架，
图2b从不同的透视角度示出了图2a所示的行星架，
图3a示出了图2a和2b所示的行星架，其中安装了行星轮和行星轮轴，并且行星架还包括用于覆盖行星架的通孔的盖，
图3b示出了图3a所示的行星架，其中，所述盖被安装在外壳的外端壁处，
图3c是示出了图3a所示的行星架的剖视图，
图3d是图3c所示的剖视图的放大部分，
图3e是示出了图3a所示的行星架的分解图，
图4a以透视图示出了根据本发明的行星架的另一实施例，
图4b以透视图示出了用于覆盖图4a所示的行星架的通孔的盖，其中，该盖设有行星轮轴，
图4c示出了图4b所示的盖，其中示意性地指示的行星轮被安装在行星轮轴上，
图5以透视图示出了根据本发明的行星架的另一实施例，
图6a是包括根据本发明的行星齿轮变速器的轮毂驱动单元的透视图，并且
图6b是图6a所示的轮毂驱动单元的剖视图。
具体实施方式
图1是轮式装载机形式的工程机械1的视图。轮式装载机是能够应用本发明的工程机械的示例。
该轮式装载机具有器具2。术语“器具”旨在包括通过液压控制的任何类型的工具，例如铲斗、货叉或抓取工具。所示出的器具是铲斗3，该铲斗3布置在用于提升和降低铲斗3的负载臂4上，并且该铲斗还能够相对于负载臂枢转或倾斜。在图1所示的示例性实施例中，该轮式装载机的液压系统包括用于操作负载臂4的两个液压缸5、6以及用于使铲斗3相对于负载臂4倾斜的一个液压缸7。
该轮式装载机的液压系统还包括布置在轮式装载机1的相反两侧上的两个液压缸8、9，用于通过前车身部分100和后车身部分110的相对运动而使轮式装载机转向。
换句话说，该轮式装载机是通过转向缸8、9转向的铰接车架转向式的。存在将轮式装载机1的前车身部分100和后车身部分110连接的枢转接头，使得这些部分彼此枢转地连接，以绕大致竖直轴线枢转。
该轮式装载机在每个车轮120处都设置有行星齿轮变速器。这种行星齿轮变速器优选构成减速齿轮装置。该行星齿轮变速器且因此车轮能够由一个驱动单元(例如ICE)和向所有驱动轮提供动力的传动系或者由所谓的轮毂驱动单元驱动，其中，在每个驱动轮处布置有一个轮毂驱动单元40，用于向当前车轮提供动力。作为示例，根据本发明的行星架和行星齿轮变速器能够用在这种轮毂驱动单元40中，用于驱动轮式装载机1的车轮120。
图2a和2b以透视图示出了用于行星齿轮变速器的行星架10，该行星齿轮变速器用于驱动车轮120。行星架10包括外壳11，该外壳11用于容纳行星齿轮变速器的太阳轮和行星轮(图2a和2b中省略了太阳轮和行星轮)。外壳11具有内端12和相反的外端13。内端12旨在面向内，朝向包括驱动轴的驱动机构，该驱动轴连接到驱动源或另一个齿轮，用于驱动该行星齿轮变速器。外端13旨在面向外，朝向车轮120。外壳11的内端12设有内端壁14，该内端壁14具有开口15，以接收用于驱动太阳轮的驱动轴(未示出)。
外壳11的外端13设有外端壁16，该外端壁16具有通孔17，用于在从外端13朝着内端12的方向上将行星轮沿轴向安装到外壳11中。通孔17的数量由该行星齿轮变速器的行星轮的数量决定。所述通孔优选是圆形的，并且对应于行星轮的形状和尺寸。通孔17的直径必须略大于行星轮的直径。在图2a和2b所示的实施例中，存在三个通孔17，用于收容三个行星轮和对应的行星轮轴。另外，外端壁16具有与太阳轮的位置相对应的中心开口18。由于该中心开口18和通孔17彼此重叠，它们一起形成一个连续的更大开口。
外壳11还具有在纵向方向(即轴向方向)上延伸的中间部分19，该中间部分19包围行星轮和太阳轮，并将内端壁14和外端壁16彼此连接。中间部分19可以设计为中空的筒。外壳11的中间部分19的尺寸(半径)适合于行星轮尺寸和太阳轮尺寸，以便包围行星轮但也为行星轮提供径向开口20。行星轮能够穿过中间部分19的径向开口20径向地突出，由此与该行星齿轮变速器的齿圈接合。因而，当安装行星轮时，每个行星轮的一部分都将突出到外壳11外部，以与齿圈接合。
由于只有一小部分(远小于行星轮的一半)必须突出到外壳10外部以与齿圈接合，并且行星轮能够通过通孔17沿轴向(而不是沿径向)安装，所以，开口20能够被制造得小于行星轮的直径。这又允许“腿部”36(即，外壳11的在开口20之间的部分)尽可能地大。
能够适当地通过使通孔17继续进入中间部分19达到适合行星轮长度的深度来实现这些径向开口20。
在本示例性实施例中，外壳11的内端12设有制动毂21，该制动毂21具有用于连接至一个或多个制动盘的装置22。连接装置22(例如花键、楔块等)被布置成用于接收制动盘，并将制动盘锁定以防相对于制动毂21旋转。制动毂21可以是布置在内端壁14处的环形或中空圆筒的形状。制动毂21围绕该行星齿轮变速器的纵向驱动轴线布置。在本示例性实施例中，制动毂21设有花键22，用于与待安装在制动毂21上的制动盘接合。花键22在轴向方向上沿制动毂21的长度延伸。外壳11和制动毂21优选被一体地制成，例如通过铸造。
外壳11的外端13具有用于连接到轮毂的凸缘23。外壳11和轮凸缘23优选被一体地制成，例如通过铸造。由于制动器被布置成通过所述轮凸缘23降低连接到车轮120的行星架10的速度，所以该制动器构成所谓的车轮速度制动器。
从图3a和3b中可以看出，行星架10适当地设有可移除盖24，用于覆盖外端壁16的通孔17以及用于太阳轮的任何孔。在示例性实施例中，盖24也布置成用于将行星轮轴25锁定以防相对于彼此和相对于外壳11旋转。盖24能够具有用于与行星轮轴25接合的至少一个突起26。突起26优选被沿着行星齿轮变速器的轴向轴线基本同心地布置。突起26在从外壳11的外端13朝着内端12的轴向方向上从盖24的其余部分突出。每个行星轮轴25的外端37都具有用于收容突起26的至少一部分的凹部27，因此能够在所述盖安装时实现锁定效果。尽管上文已经描述了其中使用一个突起来锁定所有行星轮轴的实施例，但其它实施例也是可能的。例如，所述盖可以设有用于每个行星轮轴的突起。
在图3a中，盖24被从行星架10移除，并且可以看到行星轮轴25的外端37位于外端壁16的通孔17中。除了允许行星轮通过之外，各个通孔17的形状和尺寸优选适于收容相应的行星轮轴25的外端，并且外端壁16适当地适于支撑行星轮轴25。在本示例性实施例中，行星轮轴25的外端壁37由外端壁16沿径向支撑。尽管图3a所示的示例性实施例中的行星轮轴25被通过所述盖旋转地支撑和锁定，但在替选实施例中，行星轮轴能够由外端壁旋转地支撑。
行星轮轴25的外端37优选具有孔51，该孔51可以带有螺纹，以便于将行星轮轴25和行星轮35安装到行星架10。
盖24优选具有通孔28，以接收用于将盖24安装到外端壁16的螺钉。用于将盖24连接到外壳11的螺钉接头位置与用于将凸缘23连接到轮毂的位置是分开的。还参见图6b，用于将盖24连接到外壳11的螺钉接头位置也优选与用于将行星架连接到轮轴承42的轴承外圈44的位置是分开的。在图3b中，盖24通过布置在盖24的通孔28处的螺钉接头29安装在外壳11的外端壁16上。
从图2a、3c和图3d可见，外壳11的内端壁14的内部30具有相应的凹部31，用于收容相应的行星轮轴25的内端32。因而，内端壁14适于支撑行星轮轴25。此外，内端壁14的在相应的行星轮轴凹部31附近的圆周部分33适于在从内端12朝着外端13的轴向方向上支撑行星轮轴承34。
图3e是分解图，示出了盖24、行星轮轴25、行星轮35、行星架10、以及设有旨在与行星轮35接合的太阳轮41的驱动轴。
在图4a、4b和4c中，示出了根据本发明的行星架10b的另一个实施例。将仅详细描述行星架10b的本示例性实施例独有的特征和功能。与先前图中使用的相同的附图标记将表示已经参考这些先前的附图描述的相同或相似的部件，并且在下文中将仅简要描述或完全不描述这些部件中的一些部件。如图4b可见，盖24b设有用于接收行星轮的行星轮轴25b。盖24b和行星轮轴25b能够通过焊接、螺钉接头或任何合适的接合方法彼此连接，或者所述盖和行星轮轴能够优选被一体地制成，例如通过铸造。
虽然能够使用不同数量的行星轮，但在本示例性实施例中，行星架10b被铸造而成并且被设计用于四个行星轮。在图4c中，示出了行星轮轴25b与盖24b成一体，其中行星轮35安装在行星轮轴25b上。当行星轮35和行星轮轴25b安装在行星架10b中时，行星轮轴25b在行星轮轴25b的外端37处由盖24b支撑，但也可以相应地改变行星轮轴25的外端37以最靠近盖24和外端壁16，使得行星轮轴由外端壁径向地和/或旋转地支撑。
在图4a-4c所示的本示例性实施例中，在每个行星轮轴25b中都设有通孔49，用于将行星轮轴附接到行星架10b的外壳11。还参见图6b中的剖视图，其中行星轮轴25b通过螺钉50被附接。
图5示出了根据本发明的行星架10c的另一示例性实施例。该行星架10c类似于上文中已经描述的行星架，不同之处在于它没有布置在外壳11的内端壁14处的制动毂。由此，能够减小该行星架10c的长度。对于某些应用，这对于实现紧凑的行星齿轮变速器是重要的。这种没有行星架10c的任何集成制动器的行星齿轮变速器适合与驱动轴速度制动器一起使用。
在图6a和6b中，示出了轮毂驱动单元40的示例。如图6b中的剖视图可见，轮毂驱动单元40包括行星齿轮变速器38。该行星齿轮变速器包括根据本发明的行星架10。在本示例性实施例中，根据图4a、4b和图4c的行星架被包括在该行星齿轮变速器中。轮毂驱动单元40还包括轮毂马达(未示出)，用于驱动设有太阳轮41的驱动轴39。太阳轮41又布置成驱动行星轮35。行星轮35又与齿圈45接合。行星架10由轮轴承42支撑。轮轴承42的轴承内圈43布置在轮毂驱动单元40的外壳中，并通过在其内侧上设有齿而构成齿圈45。轮轴承42的轴承外圈44通过轮凸缘连接到行星架10以及连接到轮毂。
该行星齿轮变速器还包括制动器46。制动器46是车轮速度制动器。行星架10设有制动毂21，并且第一组制动盘47布置在制动毂21上。第二组制动盘48布置在轮毂驱动单元40的外壳中。因而，第一组制动盘47与行星架10一起旋转，而第二组制动盘48静止地布置在驱动轮毂单元40的外壳中。静止装置被旋转锁定，但制动盘能够在轴向方向上移位，从而允许一系列制动盘被压在一起而实现制动力。当在轴向方向上观察时，制动盘47、48被布置成相对于彼此重叠，并且这两组制动盘优选以一个第一组制动盘、一个第二组制动盘、一个第一组制动盘…的方式交替地(在轴向方向上)布置。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将意识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。例如，可以使用不同数量的行星轮以及不同尺寸的行星轮和/或太阳轮。

Claims (17)

1.一种用于行星齿轮变速器的行星架(10)，所述行星齿轮变速器用于驱动车轮，所述行星架(10)包括用于容纳行星齿轮变速器的太阳轮和行星轮的外壳(11)，所述外壳(11)具有内端(12)和相反的外端(13)，所述外壳的所述内端(12)设有内端壁(14)，所述内端壁(14)具有开口(15)，以接收用于驱动所述太阳轮的驱动轴，其特征在于，所述外壳的所述外端(13)设有外端壁(16)，所述外端壁(16)具有通孔(17)，用于在从所述外端(13)朝着所述内端(12)的方向上将所述行星轮沿轴向安装到所述外壳(11)内。
2.根据权利要求1所述的行星架，其特征在于，所述外壳(11)的所述内端(12)设有制动毂(21)，所述制动毂(21)具有用于连接至一个或多个制动盘(47)的装置(22)。
3.根据权利要求2所述的行星架，其特征在于，所述连接装置(22)包括花键。
4.根据权利要求2或3所述的行星架，其特征在于，所述外壳(11)和所述制动毂(21)被一体地制成。
5.根据任一前述权利要求所述的行星架，其特征在于，所述外壳(11)的所述外端(13)具有用于连接至轮毂的凸缘(23)。
6.根据权利要求5所述的行星架，其特征在于，所述外壳(11)和所述凸缘(23)被一体地制成。
7.根据任一前述权利要求所述的行星架，其特征在于，所述行星架设有可移除盖(24)，用于覆盖所述外端壁(16)的所述通孔(17)。
8.根据权利要求7所述的行星架，其特征在于，所述盖(24)布置成用于将行星轮轴(25)锁定以防相对于彼此和相对于所述外壳(11)旋转。
9.根据权利要求8所述的行星架，其特征在于，所述盖(24)具有用于与所述行星轮轴(25)接合的至少一个突起(26)，所述突起在从所述外端(13)朝着所述内端(12)的轴向方向上从所述盖(24)突出。
10.根据权利要求7所述的行星架，其特征在于，所述盖(24b)设有用于接收所述行星轮的行星轮轴(25b)。
11.根据权利要求10所述的行星架，其特征在于，所述盖(24b)和所述行星轮轴(25b)被一体地制成。
12.根据权利要求5和7所述的行星架，其特征在于，用于将所述盖(24)连接至所述外壳(11)的位置与用于将所述凸缘(23)连接至所述轮毂的位置是分开的。
13.根据任一前述权利要求所述的行星架，其特征在于，所述外壳(11)的所述内端壁(14)的内部(30)具有相应的凹部(31)，用于收容相应的行星轮轴(25)的内端(32)，所述内端壁(14)适于支撑所述行星轮轴(25)。
14.根据权利要求13所述的行星架，其特征在于，所述内端壁(14)的在相应的行星轮轴内端凹部(31)附近的圆周部分(33)适于在从所述内端(12)朝着所述外端(13)的轴向方向上支撑行星轮轴承(34)。
15.根据任一前述权利要求所述的行星架，其特征在于，各个所述通孔(17)的形状和尺寸适于收容相应的行星轮轴(25)的外端(37)，所述外端壁(16)适于支撑所述行星轮轴。
16.一种行星齿轮变速器(38)，其包括根据权利要求1-15中的任一项所述的行星架(10)。
17.一种用于工程机械(1)的轮毂驱动单元(40)，所述轮毂驱动单元包括根据权利要求16所述的行星齿轮变速器(38)。
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