CN112638685A - 用于车辆的驱动轮的轮毂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆(1)的驱动轮(2)的轮毂装置(10)，其中轮毂装置(10)设有行星齿轮系，其包括：布置在中心的太阳齿轮(11)，该太阳齿轮固定到沿轮毂装置(10)的轴向方向延伸的驱动轴(12)；一组行星齿轮(13)，它们围绕太阳齿轮(11)周向分布并与太阳齿轮(11)啮合；环形齿圈构件(14、15)，其围绕行星齿轮(13)周向延伸并设有与行星齿轮(13)啮合的环形齿圈(16)；固定的行星齿轮架(17)；环状滚动元件轴承(19)，其布置在环形齿圈构件(14、15)与行星齿轮架(17)之间；其中，环形齿圈构件(14、15)被构造成固定到车辆(1)的驱动轮(2)。装置(10)的特征在于行星齿轮架(17)设有环状凹陷部(17a)，该环状凹陷部形成用于滚动元件轴承(19)的滚动元件的内轴承座圈的至少一部分。本发明还涉及设有上述类型的轮毂装置(10)的车辆(1)。

Description

用于车辆的驱动轮的轮毂装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的驱动轮的轮毂装置，其中，该轮毂装置设有行星齿轮系。

本发明特别适用于工业建筑机械或建筑设备领域中的工程机械，例如轮式装载机。尽管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机械，而是还可以用在其它工程机械中，例如铰接式运输车、挖掘机和反铲装载机。

背景技术

行星齿轮系形式的、轮毂安装的减速齿轮对于诸如轮式装载机、铰接式运输车等的工程机械来说是常见的。这种齿轮系包括：布置在中心的太阳齿轮，该太阳齿轮与围绕太阳齿轮周向分布的一组行星齿轮啮合；以及环形齿圈，该环形齿圈围绕所述行星齿轮周向延伸并与所述行星齿轮啮合。太阳齿轮由连接到原动机(例如内燃机或电动马达)的驱动轴驱动，并且工程机械/车辆的驱动轮被旋转固定到环形齿圈。这种类型的齿轮装置还包括例如行星齿轮架(它可以是可旋转的或固定的)以及各种滚子轴承，这些滚子轴承例如在环形齿圈和径向布置在环形齿圈内侧的固定部件之间。US2014/0087913A1公开了包括固定的行星齿轮架的行星变速器的示例。

尽管轮毂安装的行星齿轮系已经使用了很长时间，但仍需要在重量、尺寸和成本效率方面进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮毂装置，该轮毂装置在重量、尺寸和成本效率方面提供了改进。所述目的通过根据权利要求1的装置来实现。在本发明的另一方面，所述目的通过设有这种装置的车辆来实现。

本发明涉及一种用于车辆的驱动轮的轮毂装置，其中，该轮毂装置设有行星齿轮系，该行星齿轮系包括：布置在中心的太阳齿轮，该太阳齿轮固定到沿轮毂装置的轴向方向延伸的驱动轴；一组行星齿轮，所述一组行星齿轮围绕太阳齿轮周向分布并与太阳齿轮啮合；环形齿圈构件，该环形齿圈构件围绕行星齿轮周向延伸，并且设有与行星齿轮啮合的环形齿圈；固定的行星齿轮架；以及环状滚动元件轴承，该环状滚动元件轴承布置在所述环形齿圈构件和行星齿轮架之间，其中，所述环形齿圈构件被构造成固定到所述车辆的驱动轮。

该轮毂装置的特征在于，所述行星齿轮架设有环状凹陷部(depression)，该环状凹陷部形成用于所述滚动元件轴承的滚动元件的内轴承座圈的至少一部分。

因此，内轴承座圈或其至少一部分直接设置在行星齿轮架中，即，内轴承座圈的此部分被集成在行星齿轮架部件中，而不是设置在通常用于形成滚动元件轴承组件中的内轴承座圈的单独的内轴承环中。这种设计的优点是不需要这种单独的内轴承环，这进而可以用于减少轴承部件的数量、成本和重量，并且这还使得能够简化用于组装该装置的过程。所述环状凹陷部可以形成整个内轴承壳，在这种情况下，如果要使用球形滚动元件(滚珠)，则所述环状凹陷部将具有半圆形形状的横截面，或者所述环状凹陷部可以仅形成内轴承壳的一部分，例如内轴承座圈的一半，在这种情况下，对于类似的滚动元件，其横截面将具有四分之一圆的形状。

行星齿轮架是“固定的”意味着行星齿轮架相对于作为整体的该装置被旋转固定/不可移动，从而允许每个行星齿轮仅围绕其自身轴线旋转，而不是围绕太阳齿轮旋转。

所述齿轮系中的每个齿轮(太阳齿轮、行星齿轮、环形齿圈)设有某些形式的齿，这些齿被构造成与另一齿轮的对应的齿接合/啮合。行星齿轮系本身是众所周知的。

一个部件“固定”到另一部件(例如太阳齿轮“固定”到驱动轴)意味着这些部件彼此固定/附接/连接，以便防止相对(旋转)运动。因此，这些部件以旋转锁定的方式连接，使得：如果一个部件旋转，则另一个部件也沿相同方向旋转(与啮合齿轮相反)。

在一个实施例中，环形齿圈构件设有对应的凹陷部，该凹陷部形成用于滚动元件轴承的滚动元件的外轴承座圈的至少一部分。这样，也可以省去对单独的外轴承环的需求，这导致部件的数量、成本和重量的进一步减少。

在一个实施例中，该轮毂装置包括环状延伸构件，该环状延伸构件相对于行星齿轮架轴向移位并且沿着周向延伸的第一配合表面固定到行星齿轮架，其中，该配合表面的边缘沿着内轴承座圈延伸，并且其中，该环状延伸构件设有另一凹陷部，该另一凹陷部形成内轴承座圈的其余部分，使得内轴承座圈在行星齿轮架与环状延伸构件之间是分体的。这样，这两个零件(即，行星齿轮架和环状延伸构件)可以在轮毂装置的组装期间保持轴向分离，以便在将这两个零件装在一起并形成内轴承座圈之前允许滚动元件被适当地定位在轴承中。优选地，第一配合表面的边缘在内轴承座圈的中间延伸。因此，这两个轴向移位的零件中的每一个都将提供内轴承座圈的一半。

作为将内轴承座圈分体的替代，外轴承座圈也可以被分体，即，环状延伸构件可以替代地沿着外轴承座圈/对应的凹陷部被固定到环形齿圈构件。但是，与行星齿轮架(内轴承座圈)的分体相比，环形齿圈构件(外轴承座圈)的分体可能在径向上需要更多空间。原则上，内和外部件/轴承座圈二者都分体是可能的。

在一个实施例中，所述环形齿圈构件包括环形齿圈部分和轴承部分，所述环形齿圈部分和轴承部分沿着周向延伸的第二配合表面彼此轴向移位并彼此固定，其中，所述环形齿圈布置在所述环形齿圈部分上，并且其中，形成外轴承座圈的所述凹陷部布置在所述轴承部分中。这提供了在环形齿圈构件的齿圈部分和轴承部分中使用不同材料的可能性，并因此使所述材料适合于齿圈部分和轴承部分的特定功能。进而，这提供了改进各个部分的功能(例如，第一材料可能更适合于形成环形齿圈中的齿，而另一材料可能更适合于形成轴承座圈)和/或降低成本或重量(例如，更重且更昂贵的第一材料可优选用于一个部分，而更轻且更便宜的第二材料可足以用于另一部分)的可能性。

在一个实施例中，行星齿轮架设有一组轴向突出的支撑件，所述支撑件用于保持行星齿轮。

在一个实施例中，行星齿轮架设有基本平坦的环状表面，该环状表面在轴向方向上背对着行星齿轮。优选地，用于保持行星齿轮的所述轴向突出的支撑件中的每一个支撑件的背侧形成这种基本平坦的环状表面的一部分。

在一个实施例中，所述装置设有制动装置，该制动装置包括制动活塞和一组制动盘，该制动活塞被布置成将这些制动盘一起压向制动支撑表面，其中行星齿轮架的平坦的环状表面形成该制动支撑表面。因此，行星齿轮架提供了三个功能，它承载行星齿轮/提供对行星齿轮的支撑，它提供了用于滚动元件轴承的滚动元件的内轴承座圈的至少一部分，并且它提供了制动支撑表面。这可以全都设置在一个一体部分中，这减少了部件的总数量。

根据本发明的另一方面，所述目的通过一种包括至少一个驱动轮的车辆来实现，其中，该驱动轮设有上述类型的轮毂装置。

在一个实施例中，该车辆是工程机械，例如轮式装载机或铰接式运输车。

在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。

附图说明

参考附图，以下是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。

在这些图中：

图1是设有根据本发明的轮毂装置的车辆的侧视图，

图2是根据本发明的轮毂装置的实施例的外侧的透视图，

图3是图2的实施例的内侧的透视图，

图4是图2的实施例的截面透视图，

图5是图2的实施例的分解图，

图6是图2的实施例的零件之一的透视图，并且

图7是图2的实施例的零件中的彼此连接的两个零件的侧视截面图。

具体实施方式

图1示出了轮式装载机形式的车辆1的侧视图，其具有驱动轮2，该驱动轮2设有根据本发明的轮毂装置。车辆1设有至少一个原动机(未示出)，其被布置成经由轮毂装置驱动所述驱动轮2。该原动机可以是内燃机或电动马达。

图2至图7示出了根据本发明的轮毂装置10的实施例的不同视图。

如图2至图7中所示，轮毂装置10设有行星齿轮系，该行星齿轮系包括：布置在中心的太阳齿轮11，该太阳齿轮11被可旋转地固定到沿轮毂装置10的轴向方向延伸的驱动轴12。太阳齿轮11和驱动轴12在图2至图3中未被示出，并且太阳齿轮11和驱动轴12在其它图中仅被示意性地示出。驱动轴12被可操作地连接到车辆(例如图1中所示的车辆1)的原动机。

一组行星齿轮13(在这种情况下为四个)围绕太阳齿轮11周向分布并与太阳齿轮11啮合(参见图4)。环形齿圈构件(该环形齿圈构件在这种情况下由环形齿圈部分14和轴承部分15构成)围绕四个行星齿轮13周向延伸。环形齿圈部分14设有与行星齿轮13啮合的环形齿圈16。

固定的(即，旋转固定/不可移动的)行星齿轮架17被布置成通过对应的一组轴向突出的支撑件22来保持行星齿轮13。在每个支撑件22处布置有行星齿轮轴承130(参见图4)。行星齿轮架17固定到相对于行星齿轮架17轴向移位的环状延伸构件18。行星齿轮架17和环状延伸构件18沿着周向延伸的第一配合表面20彼此固定(例如，参见图7)。

在这种情况下，齿轮系中的每个齿轮(太阳齿轮11、行星齿轮13、环形齿圈16)都设有规则的齿轮齿，所述规则的齿轮齿被构造成与另一齿轮的对应的齿接合/啮合。在环形齿圈16的情况下，齿是径向向内指向的。

所述环形齿圈构件(或者说是其环形齿圈部分14)被构造成固定到车辆1的驱动轮2。由此，旋转运动能够从驱动轴12经由太阳齿轮11、行星齿轮13和环形齿圈16传递到驱动轮2。参考附图，驱动轮2布置在装置10的左(外)侧，并且可以直接连接到环形齿圈部分14或经由中间零件(未示出)连接到环形齿圈部分14。通常，装置10包括布置在环形齿圈部分14处的盖子(未示出)以覆盖并保护这些齿轮等。

轮毂装置10还包括环状滚动元件轴承19，该环状滚动元件轴承19布置在环形齿圈构件的轴承部分15与行星齿轮架17之间。在这种情况下，轴承布置在由以下三个部件限定的空间中：轴承部分15、行星齿轮架17和环状延伸构件18。轴承19包括滚珠190形式的滚动元件和放置在滚珠190之间的中空圆柱体191(参见图5)。

行星齿轮架17设有环状凹陷部17a，该环状凹陷部17a形成用于滚动元件轴承19的滚动元件190的内轴承座圈的一半。在行星齿轮架17和环状延伸构件18之间的配合表面20的边缘20a沿着内轴承座圈的中间延伸。环状延伸构件18设有另一凹陷部18a，该另一凹陷部18a形成内轴承座圈的另一半。因此，内轴承座圈17a、18a在行星齿轮架17和环状延伸构件18之间均匀地分体(参见图7)。

所述环形齿圈构件的轴承部分15设有对应的凹陷部15a，该凹陷部15a形成用于滚动元件轴承19的滚动元件190的外轴承座圈(参见图4、以及图7中的指示)。

因此，在本示例中，轴承座圈15a、17a、18a形成了其它部件(轴承部分15、行星齿轮架17和环状延伸构件18)的一体部分。

当组装轮毂装置10时，在将行星齿轮架17和环状延伸构件18轴向完全结合到一起之前，将滚珠190一次一个地定位在轴承19中。

所述环形齿圈构件的环形齿圈部分14和轴承部分15通过紧固元件/螺栓和对应的孔140、150(参见图4)彼此连接。环形齿圈部分14和轴承部分15沿着周向延伸的第二配合表面21(参见图4)彼此轴向移位并彼此固定。由于环形齿圈16布置在环形齿圈部分14上，并且形成外轴承座圈15a的所述凹陷部布置在轴承部分15中，所以这两个部分14、15能够由适于不同目的不同材料制成。例如，环形齿圈部分14可以由齿轮钢(例如表面硬化钢)制成，而轴承部分15可以由轴承钢(例如感应硬化钢)制成。

配合表面20、21可以包括若干个配合子表面。

行星齿轮架17和环状延伸构件18通过紧固元件/螺栓171以及在行星齿轮架17和环状延伸构件18中的对应的孔彼此连接(参见图3、图4和图7)。

轮毂装置10可以通过围绕环状延伸构件18的外边沿周向分布的孔181连接到车辆1中的支撑件(参见图3、图4和图7)。这将装置10保持在适当位置，并使行星齿轮架17“固定”。

此外，行星齿轮架17设有基本平坦的环状表面23，该环状表面23在轴向方向上背对着行星齿轮13，例如参见图7。轮毂装置10还设有制动装置，该制动装置包括制动活塞(未示出)和一组制动盘24，该制动活塞被布置成将制动盘24一起压向制动支撑表面，其中行星齿轮架17的平坦的环状表面23形成该制动支撑表面。

这一组制动盘24包括定子盘25以及转子盘26，所述定子盘25由钢制成，并且(通过在定子盘25的周边处的切口和布置在固定部件中的销钉)固定到固定的行星齿轮架17或同样固定的环状延伸构件18中的任一者上，所述转子盘26设有摩擦涂层/衬里，并且(通过花键)固定到太阳齿轮11或驱动轴12。这样的一组制动盘24的原理结构是众所周知的，因此这里没有示出所有细节。例如，太阳齿轮11和驱动轴12在附图中仅被示意性地示出(如上所述)，所以未示出转子盘26到太阳齿轮11/驱动轴12的连接。这种连接的不同变型是可能的。

所述制动装置(即，制动活塞(未示出)和一组制动盘24)的原理功能如下：该制动活塞沿轴向朝着制动盘24移动(在图4中朝左)，并使用行星齿轮架17的“背侧”上的平坦的环状表面23作为支撑件将定子盘25和转子盘26压在一起。这减少或防止了太阳齿轮11/驱动轴12的旋转，因而减少或防止了固定到环形齿圈构件14、15的任何驱动轮2的旋转。这种原理功能也是众所周知的。本公开中的主要目的是，行星齿轮架17(或者说在其“背侧”上的平坦的环状表面23)用作制动支撑表面。

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，本领域技术人员将认识到，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，代替在两个轴向移位的部件之间使内轴承表面17a、18a分体，可以在外轴承表面15a中设置对应的分体。此外，行星齿轮13的数量不必一定是四个，所述一组制动盘24可以与上文所述不同地布置，等等。

Claims (10)

1.用于车辆(1)的驱动轮(2)的轮毂装置(10)，

其中，所述轮毂装置(10)设有行星齿轮系，所述行星齿轮系包括：

-布置在中心的太阳齿轮(11)，所述太阳齿轮(11)固定到沿所述轮毂装置(10)的轴向方向延伸的驱动轴(12)，

-一组行星齿轮(13)，所述一组行星齿轮(13)围绕所述太阳齿轮(11)周向分布并与所述太阳齿轮(11)啮合，

-环形齿圈构件(14、15)，所述环形齿圈构件(14、15)围绕所述行星齿轮(13)周向延伸，并且设有与所述行星齿轮(13)啮合的环形齿圈(16)，

-固定的行星齿轮架(17)，

-环状的滚动元件轴承(19)，所述滚动元件轴承(19)布置在所述环形齿圈构件(14、15)与所述行星齿轮架(17)之间，

其中，所述环形齿圈构件(14、15)被构造成固定到所述车辆(1)的所述驱动轮(2)，

其特征在于，

所述行星齿轮架(17)设有环状凹陷部(17a)，所述环状凹陷部(17a)形成用于所述滚动元件轴承(19)的滚动元件的内轴承座圈的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的轮毂装置(10)，其中，所述环形齿圈构件(14、15)设有对应的凹陷部(15a)，所述对应的凹陷部(15a)形成用于所述滚动元件轴承(19)的所述滚动元件的外轴承座圈的至少一部分。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的轮毂装置(10)，其中，所述轮毂装置(10)包括环状延伸构件(18)，所述环状延伸构件(18)相对于所述行星齿轮架(17)轴向移位，并沿着周向延伸的第一配合表面(20)固定到所述行星齿轮架(17)，其中，所述第一配合表面(20)的边缘(20a)沿着所述内轴承座圈(17a、18a)延伸，并且其中，所述环状延伸构件(18)设有形成所述内轴承座圈(17a、18a)的其余部分的另一凹陷部(18a)，使得所述内轴承座圈在所述行星齿轮架(17)和所述环状延伸构件(18)之间是分体的。

4.根据权利要求3所述的轮毂装置(10)，其中，所述第一配合表面(20)的所述边缘(20a)在所述内轴承座圈(17a，18a)的中间延伸。

5.根据权利要求2所述的轮毂装置(10)，其中，所述环形齿圈构件包括环形齿圈部分(14)和轴承部分(15)，所述环形齿圈部分(14)和所述轴承部分(15)沿着周向延伸的第二配合表面(21)彼此轴向移位并彼此固定，其中，所述环形齿圈(16)布置在所述环形齿圈部分(14)上，并且其中，形成所述外轴承座圈的所述凹陷部(15a)布置在所述轴承部分(15)中。

6.根据上述权利要求中的任一项所述的轮毂装置(10)，其中，所述行星齿轮架(17、18)设有用于保持所述行星齿轮(13)的一组轴向突出的支撑件(22)。

7.根据上述权利要求中的任一项所述的轮毂装置(10)，其中，所述行星齿轮架(17、18)设有基本平坦的环状表面(23)，所述平坦的环状表面(23)在轴向方向上背对着所述行星齿轮(13)。

8.根据权利要求7所述的轮毂装置(10)，其中，所述轮毂装置设有制动装置，所述制动装置包括制动活塞和一组制动盘(24)，所述制动活塞被布置成将所述制动盘(24)一起压向制动支撑表面，其中，所述行星齿轮架(17、18)的所述平坦的环状表面(23)形成所述制动支撑表面。

9.一种车辆(1)，其包括至少一个驱动轮(2)，其中，所述驱动轮(2)设有根据权利要求1至8中的任一项所述的轮毂装置(10)。

10.根据权利要求9所述的车辆(1)，其中，所述车辆(1)是工程机械，例如轮式装载机或铰接式运输车。

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