CN110603163A - 轴端装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其用于多用途车辆的包括定子单元(2)和转子单元(4)的轴端装置，其中，所述定子单元能够以被防止相对于车轴末端(6)围绕短轴(A)旋转的方式进行固定，其中，所述转子单元能够间接地或直接地固定在轮毂(7)上，其中，所述定子单元具有线圈装置(22)，当所述转子单元旋转时在所述线圈装置中产生电压，其中，所述转子单元具有相对于所述短轴垂直地测量的最大外半径(R₄)，所述外半径小于轮毂上的用于车轮的紧固区域(72)距所述短轴的最小距离(R₇₂)。

Description

轴端装置

技术领域

本发明涉及用于多用途车辆的轴端装置(Achsendanordnung)。

背景技术

特别地，术语“轴端装置”涉及在车轮的可旋转轴承区域中安装在车辆(优选为多用途车辆)的车轴端部或车轴末端(Achsstummels)处的系统。这种轴端装置已经在现有技术中使用。因此，例如已知的是，在车轮上布置静液压辅助马达并与车轴末端连接。在这种情况下也建议在轴端区域中布置电动马达。然而，在现有技术已知的轴端装置的情况下，它们非常复杂的结构被证明存在问题。在现有技术中，轴端装置的安装以及尤其拆卸总是存在问题，其中，轴端装置自身必须经常被拆解，以能够被拆卸，其中，污物和异物可穿透到轴端装置的内部区域中。此外，为了安装和拆卸现有技术的轴端装置，也经常需要拆卸车辆，由此增加了安装工作量。

发明内容

本发明的目的是提供一种确保高操作可靠性并且同时能够安装在车辆上且使用少量操作步骤再次轻松移除的轴端装置。

该目的通过如权利要求1所述的轴端装置实现。本发明的其他优点和特征从从属权利要求中给出。

根据本发明，轴端装置具有定子单元和转子单元，其中，定子单元能够以防止相对于车轴末端围绕短轴旋转的方式进行固定，其中，转子单元能够间接地或直接地固定在轮毂上，其中，定子单元具有线圈装置，当转子单元旋转时在线圈装置中产生电压，其中，转子单元具有相对于短轴垂直地测量的最大外半径，外半径小于轮毂上的用于车轮的紧固区域距短轴的最小距离。换言之，轴端装置具有作为静止部件的定子单元以及作为与轮毂和车辆的车轮共同旋转的部件的转子单元。转子单元具有外半径，其中，该外半径小于用于车轮的紧固区域，并且特别优选小于设置在车轮上的凹槽。以此方式，可以以越过转子单元的方式将车轮引导至轮毂并固定在轮毂上。此外，优选地，定子单元具有线圈装置，线圈装置用于在转子单元旋转时感应出电压。在本说明书中明显的是，当将电压施加到定子单元的线圈装置时，也可以将驱动扭矩传递到转子单元。优选地，车轴末端是例如在转向轴的情况下使用的单个车轴末端。替代地，车轴末端优选是其上固定有车轮轴承(尤其优选，锥形滚子轴承)的刚性轴管的轴端。优选地，车轴末端被实施为中空，以便能够引导电线穿过线圈装置并减少车轴装置的重量。形成彼此固定的联合单元的定子单元和转子单元的组合及其在车辆的轮毂上的布置使得车轮也可以以越过轴端装置的方式从轮毂上拆下，由于不必打开或部分拆卸轴端装置，所以确保了高操作可靠性。由此，由于不必为了更换车轮而从车辆上拆卸轴端装置，因此进一步确保了安装的简化。此外，优选地，也不必为了拆卸轴端装置而拆除车轮。

优选地，转子单元具有至少一个磁体。优选地，为了在定子单元的线圈装置中感应出电压，在转子单元上设置有磁体。特别优选地，在线圈装置内各自旋转的组件的圆周上均匀分布地布置有多个磁体。相比于线圈，永磁体的使用的优点在于，不必向永磁体提供电压，而是永久地产生磁场或电场，其中，在旋转时，磁场或电场因而在线圈装置中感应出电压。

特别优选地，转子单元具有第一转子元件和第二转子元件，其中，第一转子元件能够固定或者优选地固定在轮毂上，其中，第二转子元件基本上布置在第一转子元件和线圈装置内。因此，转子单元包括主要用于在轮毂上的固定的第一转子元件和在线圈装置内旋转以便在线圈中感应出电压的第二转子元件。优选地，第一转子元件形成为罐形，并且同时与轮毂共同围出封闭空间，从而防止污物和异物以及液体渗入轴端装置的内部。

优选地，第一转子元件和第二转子元件通过传动机构彼此耦接。在该优选情况下，第二转子元件由此布置为能够相对于第一转子元件旋转，其中，传动机构设置在这些转子元件之间。优选地，可以将齿轮装置用作传动机构，其中，该齿轮装置将第一转子元件的较低转速转变为第二转子元件的较高转速。以此方式，由第二转子元件和线圈装置形成的发电机的功率输出增加。优选地，在轴端装置的作为车轮驱动装置的替代用途的情况下，如在由线圈装置和第二转子元件形成的电动机上施加少量电能的情况下，还优选可以向车轮传输大扭矩，以便尤其在车轮的低转速的情况下为车辆的继续运动提供额外的支持。特别优选地，这种针对性地向车轮传输扭矩的可能性适于在崎岖地形上行驶的多用途车辆。

特别优选地，传动机构的传动比处于2和12之间，优选4和10之间，并且特别优选大约为6至8，其中，在第二转子元件处比在第一转子元件处存在更高的转速。换言之，车辆的轮毂因而与第一转子元件一起比由传动机构驱动的第二转子元件更慢地旋转。以此方式，轴端装置可以特别地用于感应式制动过程，原因在于在线圈装置上去除了足够高的电输出。具有至少为2且优选为4至6的传动比的传动机构确保了第二转子元件的转速是车轮转速的倍数。归因于由第二转子元件和线圈装置定义的发电机中的高转速，可以在低电压范围内提供所需的输出。低电压范围(即优选在12V和60V之间的电压范围)的特征在于，电气系统上的工作仅需要非常有限的安全预防措施，这是因为在这些电压下工作时受伤的风险很低。特别优选地，发电机产生48V的电压，该电压无需在多用途车辆辆的电气系统中做进一步变换就可以被有利地使用。使用超过4的传送比的传动机构的结果是，车轮布置可以被构造为特别紧凑，因为通过高发动机转速实现高功率密度。由此一方面减重并因此直接降低车轮悬架的簧下质量。此外，可以减少轴端装置的安装空间需求。优选的6至8的传动比代表在高发动机转速与传动机构中的低摩擦损失之间的最佳折中。

特别优选地，传动机构形成为行星齿轮传动机构，其中，传动机构的内齿轮形成或固定在定子单元上，其中，至少一个行星齿轮可旋转地固定在第一转子元件上，并且其中，行星齿轮连接到第二转子元件或者能够通过齿与第二转子元件啮合。行星齿轮传动机构(也被称为行星传动机构)尤其在缓慢旋转或静止的外转子部件和车轴优选地相对于该外部转子同轴地布置的情况下适用于紧凑且安全的传递力。行星齿轮传动机构的优点在于，第一转子元件和第二转子元件的两个旋转轴在这种情况下可以彼此同轴，其中，一个或多个行星齿轮被设置为用于传递力。具有内齿的内齿轮有利地形成在定子单元上，其中，可旋转地安装在第一转子元件上的行星齿轮啮合在内齿轮的内齿中。行星齿轮类似地通过齿与第二转子元件啮合，使得第一转子元件相对于定子单元的内齿轮的旋转导致第二转子元件的旋转。特别优选地，高达10至12的高传动比可以在具有行星齿轮传动机构的特别紧凑设计的情况下实现。

特别优选地，第二转子元件包括盘元件和转子轴，其中，转子轴具有用于与行星齿轮啮合的外齿。优选地，如上所述的多个永磁体固定在第二转子元件的盘元件上。特别优选地，永磁体可以被盘元件的优选金属的制造材料封装。在行星齿轮的啮合区域和形成在线圈装置内的可旋转地安装有盘元件的区域之间，转子轴跨越沿着短轴的轴向位移。转子轴的长度有利地只是如上所述的转子单元的最大外半径的0.5倍至0.8倍。由于转子轴的这种紧凑的结构，总体上可以实现整个轴端装置的紧凑结构。

特别优选地，第二转子元件通过耐磨轴承可旋转地安装在定子单元和/或第一转子元件上。特别优选地，为了确保特别稳定地安装第二转子元件，第二转子元件可旋转地安装在定子单元和第一转子元件二者上。特别地，为此优选使用耐磨轴承，特别优选使用滚珠轴承。除垂直于短轴的支撑力外，耐磨轴承尤其也适于传递沿着短轴的轴向力分量，以将转子轴保持在相对于第一转子元件且相对于定子单元的正确轴向位置。

优选地，第一转子元件包括法兰部分，其中，法兰部分具有用于(可以与轮毂接合的)紧固件的接合的凹槽或接合区域。特别优选地，第一转子元件上的法兰部分由此具有通过轮毂上的可以与螺母啮合的螺钉或螺栓来固定第一转子元件的合适接合形状。特别优选地，法兰部分具有外半径，该外半径小于轮毂的紧固区域的最小内半径的0.9倍。法兰部分有利地形成在优选罐形的第一转子元件的开放侧上，使得用于紧固第一转子元件的螺栓的长度相对较短。

特别优选地，第一转子元件与轮毂一起形成壳体，其中，定子单元和第二转子元件布置在壳体内。特别优选地，第一转子元件和轮毂的组合形成密闭壳体或密闭腔，在密闭壳体或密闭腔内设置传动机构和定子单元以及线圈装置和转子单元的其他旋转部件。以此方式，因为可以有效防止污物和异物的进入，所以轴端装置的使用寿命可以提高。板状密封件有利地设置在轴承区域和被第一转子元件和轮毂跨越的壳体之间，以避免轴端装置和轴承区域之间的润滑剂交换，其中，轴承区域也布置在轮毂内并且在轴承区域中固定车轮轴承。

特别优选地，车轴末端具有孔，可通过孔引导或放置通往线圈装置的电线。车轴末端的孔一方面确保电线可以放置在轴端装置的非旋转部分中，并且另一方面确保车轴末端处的重量最小化。相对于滑动接触传输，使用电线用于线圈装置的电连接的优点在于较低的摩擦损耗和磨损。

定子单元可以有利地与车轴螺母强制锁定接合，使得防止定子单元围绕短轴旋转。以特别简单的方式，定子单元可以与车轮轴承系统的已存在的车轴螺母强制锁定接合，其中，防止定子单元和车轴螺母被一起防止旋转。有利地，车轴螺母的拧紧扭矩是从转子单元传递到定子单元的扭矩的优选5至50倍。特别优选地，第二转子元件在定子单元内沿着车轴螺母的拧紧方向旋转，其中，在第二转子元件和定子单元之间传递的扭矩可以因此优选地不会导致车轴螺母意外打开或松开。然而，优选地，利用现有技术已知的手段防止车轴螺母相对于车轴末端旋转。

特别优选地，定子单元包括具有内六边形几何形状的保持区域。特别地，为了与车轴螺母接合，定子单元包括具有内六边形几何形状的保持区域。替代地，具有相应的六边形突起的保持区域的内六边形几何形状接合在车轴末端自身上，使得定子单元不固定在车轴螺母上，而是直接固定在车轴末端上。替代地，优选地在车轴末端的横向侧处设置内六边形或星形凹槽，定子单元利用相应的六边形或星形保持区域接合在该凹槽中。

特别优选地，基本上通过转子单元防止定子单元相对于车轴末端沿着短轴位移。换言之，定子单元因此被推挤到车轴末端上，或者车轴螺母仅沿着短轴被推挤，其中，确保定子单元通过转子单元和定子单元的相应接合几何形状被防止沿着短轴位移。特别地，在本情况下，该轴向维持力通过布置在第一转子单元、第二转子单元和定子单元之间的耐磨轴承传递。然而，也可以想到的是，使用轴向滚子轴承，以将沿着短轴的支撑力从转子单元传递到定子单元。因此，优选地，在轴端装置的轴向方向上的保持力由第一转子元件至轮毂的连接产生。

在线圈装置中有利地产生低电压范围的电压。由于第二转子单元相比于车轮转速具有非常高的转速，在相同的输出的情况下，可以有利地在线圈装置中产生低电压。换言之，与现有技术已知的轴端装置相比，在相同的低电压的情况下，可以在低电压范围内产生更大的输出。

下面参考附图作出的说明给出了本发明的其他优点和特征。

具体实施方式

图1示出根据本发明的轴端装置的优选实施例的剖视图。轮毂7通过锥形滚子轴承安装在车轴末端6上。轮毂7具有用于车轮的紧固区域72，其中，例如，将车轮螺栓通过相应的法兰部分推挤到所述紧固区域72中，可以将车轮螺母固定地螺接在所述法兰部分上，以便将车轮(未示出)固定在轮毂7上。紧固区域72具有距短轴(Stummelachse)A的最小距离R₇₂，其中在当前情况下，由于紧固区域72旋转对称地形成，所以最小距离优选是紧固区域72的内半径。有利地设置转子单元4，转子单元4由第一转子元件41和第二转子元件42组成。转子单元4具有最大外半径R₄，最大外半径R₄小于紧固区域72距短轴A的最小距离R₇₂。因此，一方面，可以以越过转子单元4的方式将车轮引导到车轴，并且再从车轴上取下车轮，另一方面也可以在已安装车轮的情况下从轮毂7上拆卸转子单元。优选地，传动机构45设置在第一转子元件41内，其中，该传动机构45形成为行星齿轮传动机构。内齿轮45A形成在定子单元2上，行星齿轮45B通过齿啮合在内齿轮45A中。行星齿轮45B可旋转地安装在第一转子元件41上，其中，第一转子元件41与轮彀7共同的旋转因此导致行星齿轮45B相对于第一转子单元41的旋转运动。行星齿轮45B通过齿与第二转子元件42的转子轴42B啮合。转子轴42B通过耐磨轴承(优选，滚珠轴承)可旋转地安装在第一转子元件41和定子单元2二者上。此外，转子轴42B通过外齿以旋转接合的方式连接到盘元件42A，使得转子轴42B的旋转直接转变为盘元件42A的旋转。在盘元件42A上布置并固定有优选一个磁体，特别优选多个永磁体。优选地，盘元件42A在由线圈装置22围出的圆筒形腔内旋转。优选地，盘元件42A和永磁体在线圈装置22内的旋转感应出电压，电压可以经由电线24通过车轴末端处的凹槽释放，并因此可以特别优选地用于为电池充电或为多用途车辆的附加设备供电。第一转子元件41包括法兰部分43，优选被构造为螺栓的紧固件可以接合在法兰部分43中。显然地，均匀地分布在第一转子元件41的圆周上的多个紧固件可以分别在法兰部分43处被引入到相应的孔中并且与轮毂7接合。特别优选地，通过保持区域26以强制锁定的方式(formschlüssig)防止定子单元2相对于车轴螺母62和车轴末端6旋转。优选地，定子单元2只在朝向轴螺母62的图中右侧的方向上沿着短轴被推挤，并且仅通过轴向保持力防止其相对于车轴末端6和轮毂7的位移，其中，轴向保持力由第一转子元件和在转子轴42B和定子单元2之间形成为滚珠轴承的相应耐磨轴承传递。

附图标记列表

2 定子单元

22 线圈装置

24 电线

26 保持区域

4 转子单元

41 第一转子元件

42 第二转子元件

42A 盘元件

42B 转子轴

43 法兰部分

45 传动机构

45A 内齿轮

45B 行星齿轮

6 车轴末端

62 车轴螺母

7 轮毂

72 紧固区域

8 壳体

A 短轴

R₄ 转子单元的最大外半径

R₇₂ 紧固部分的最小距离

Claims (11)

1.一种尤其用于多用途车辆的轴端装置，所述轴端装置具有定子单元(2)和转子单元(4)，

其中，所述定子单元(2)能够以被防止相对于车轴末端(6)围绕短轴(A)旋转的方式进行固定，

其中，所述转子单元(4)能够间接地或直接地固定在轮毂(7)上，

其中，所述定子单元(2)具有线圈装置(22)，当所述转子单元(4)旋转时在所述线圈装置(22)中产生电压，

其中，所述转子单元(4)具有相对于所述短轴(A)垂直地测量的最大外半径(R₄)，所述外半径(R₄)小于所述轮毂(7)上的用于车轮的紧固区域(72)距所述短轴(A)的最小距离(R₇₂)。

2.如权利要求1所述的轴端装置，

其中，所述转子单元(4)具有第一转子元件(41)和第二转子元件(42)，

其中，所述第一转子元件(41)能够固定在所述轮毂(7)上，

其中，所述第二转子元件(42)安装在所述第一转子元件(41)内，并且布置在所述线圈装置(22)内。

3.如权利要求2所述的轴端装置，

其中，所述第一转子元件(41)和所述第二转子元件(42)通过传动机构(45)彼此耦接。

4.如权利要求3所述的轴端装置，

其中，所述传动机构(45)的传动比处于2和12之间，优选4和10之间，并且特别优选地约为6至8，

其中，在所述第二转子元件(42)处比在所述第一转子元件(41)处存在更高的转速。

5.如权利要求3或4中任一项所述的轴端装置，

其中，所述传动机构(45)形成为行星齿轮传动机构，

其中，所述传动机构(45)的内齿轮(45A)形成或固定在所述定子单元(2)上，

其中，至少一个行星齿轮(45B)可旋转地固定在所述第一转子元件(41)上，

其中，所述行星齿轮(45B)连接到所述第二转子单元(42)或者能够借助齿与所述第二转子单元(42)啮合。

6.如权利要求5所述的轴端装置，

其中，所述第二转子元件(42)包括盘元件(42A)和转子轴(42B)，

其中，所述转子轴(42B)具有用于与所述行星齿轮(45B)啮合的外齿。

7.如权利要求2至6中任一项所述的轴端装置，

其中，所述第一转子元件(41)具有法兰部分(43)，

其中，所述法兰部分(43)包括用于紧固件的接合的凹槽，所述紧固件能够与所述轮毂(7)接合。

8.如权利要求2至7中任一项所述的轴端装置，

其中，所述第一转子元件(41)与所述轮毂(7)一起形成壳体(8)，

其中，所述定子单元(2)和所述第二转子元件(42)布置在所述壳体(8)内。

9.如前述权利要求中任一项所述的轴端装置，

其中，所述定子单元(2)能够与车轴螺母(62)强制锁定接合，从而防止所述定子单元(2)围绕所述短轴(A)旋转。

10.如前述权利要求中任一项所述的轴端装置，

其中，基本上通过所述转子单元(4)防止所述定子单元(2)相对于车轴末端(6)沿着所述短轴(A)位移。

11.如前述权利要求中任一项所述的轴端装置，

其中，在所述线圈装置(22)中产生低电压范围内的电压。