CN1277703C - 带有双级减速齿轮组的车轮端部组件 - Google Patents

Abstract

一种用于公共交通车辆的车轮端部组件包括一个安装到一个轮毂的输出轴，用于驱动一个车轮。该输出轴由安装到一个机壳内的齿轮组件驱动并且可操作地连接到一个输入轴。该齿轮组件包括由上述输入轴驱动的一个输入齿轮，与上述输入齿轮啮合的一个第一减速齿轮，可操作地连接到上述第一减速齿轮以随其旋转的一个第二减速齿轮，以及与该第二减速齿轮啮合的一个输出齿轮。该第一和第二减速齿轮支撑在一个公共轴上，该轴位于上述输入轴和输出轴之间。上述输入齿轮和第一减速齿轮位于输出齿轮和相关的轴承的外侧。该双级减速配置允许保持车辆的通道宽度，同时提供更深的落差，允许车辆地板降低到一个更靠近地面的位置。

Description

带有双级减速齿轮组的车轮端部组件

技术领域

本发明涉及车轮端部组件，尤其涉及用于公共交通车辆的倒置门式车桥(inverted portal axle)，带有双级减速齿轮组的车轮端部组件。

背景技术

典型的公共交通车辆，例如有轨电车、公共汽车和类似的车辆，具有在车辆横向侧面排列的座椅，带有一个中央通道和沿着车辆延伸的地板。为了便于进入和离开车辆，需要车辆地板和通道相对于地面的位置较低。这样可以在车辆停止时循环时间更短，并且便于所有的乘客上车，尤其是老人和残疾人以及儿童。

典型的公共交通车辆具有几个支撑、驱动和转向车辆的车轴。一些这样的车辆提供一个刚性轴，该刚性轴具有输入位置远离中央靠近一个车轮端部以形成一种倒置门式车桥配置。该门式车桥的输入部分绕着一个纵轴线旋转并且该轴线典型地靠近地面以便允许车辆地板尽可能的低。到车轮的输出部分确定了在垂直方向上高于输入部分的纵向轴线的一个横向轴线。

该倒置门式车桥包括靠近上述输入部分(input)驱动车轮端部的一个短半轴件和一个驱动相对侧车轮端部的一个长半轴件。该倒置门式车桥还包括一对齿轮组件，一个齿轮组件位于每个车轮端部，将驱动输入从每个半轴向上传递到垂直方向在车轮上更高的输出位置。典型地，带有惰齿轮的螺旋齿轮组件被用来承担小齿轮更高的负荷。典型的这种齿轮组件包括一个机壳、一个由相应的半轴驱动的输入齿轮、一个用来驱动车轮的输出齿轮以及一对与输入齿轮和输出齿轮啮合的惰齿轮。

输出齿轮驱动一个轮轴，该轮轴被装入机壳的一个心轴封闭。一个轮毂相对于上述心轴旋转安装，并且从上述轮轴接收驱动输入。一个制动星轮(brake spider)也被安装到上述机壳，用以支撑一个制动输入件。

这种传统结构的一个缺点是倒置门式车桥至少结合三个螺栓连接点和四个轴承来支撑上述旋转部件。由于部件数量多以及这种结构的复杂性，所以装配时间和总的组件成本很高。而且，大量的部件和螺栓连接点所需的紧固件增加了车辆的总重，这极大地影响了燃油经济性。

这种传统结构的另一个缺点是尽可能靠近地面地布置车辆地板的能力受到了传统的带有惰齿轮的螺旋齿轮组件的限制。如上所述，倒置门式车桥得输入部分低于车轮端部驱动旋转轴线。螺旋齿轮组件用于将驱动扭矩从低的输入位置传递到高的输出位置，同时提供所需的齿轮减速。

传统地，螺旋齿轮组件包括一个螺旋小齿轮(输入齿轮)和一个螺旋从动齿轮(输出齿轮)，该螺旋小齿轮在驱动桥输入转矩(axle input)被操作连接到一个环形小齿轮，该螺旋从动齿轮驱动相应的轮毂。一对惰齿轮与上述螺旋小齿轮和从动齿轮均啮合。这种结构，利用两个惰齿轮，可以承担更高的负荷，因为有两个齿相互接触。但是，这种结构被限制在靠近中线处安装，因为螺旋小齿轮和两个惰齿轮都在同一条中线上。此外，这种结构只能在地板和车轮中心线之间提供最大约为150毫米的落差。

因此，需要提供一种带有所需的齿轮减速的齿轮组件，该组件可以容易地与一个带有非同轴的输入和输出部件的车轴结合。此外，需要将该改进的齿轮减速组件封闭到倒置门式车桥结构中，以提供一个改进的低地板外形，便于进入车辆。此外，需要提供一种用于倒置门式车桥结构的简化的车轮端部组件，以减少重量、成本和装配时间，同时克服上述现有技术中的其他缺陷。

发明内容

一种车轮端部组件包括一个带有一个齿轮组件的机壳，上述齿轮组件驱动一个输出轴。该输出轴被连接到驱动一个车轮的轮毂上。上述齿轮组件包括连接到一个输入轴的一个输入齿轮，一个由上述输入齿轮驱动的减速齿轮组，以及一个连接到上述输出轴的一个输出齿轮。上述输入齿轮在轮毂和输出齿轮之间的一个位置位于上述输出齿轮外侧。

上述输入齿轮绕着一个输入轴线旋转，上述输出齿轮绕着一个输出轴线旋转，且上述减速齿轮组绕着一个中间轴线旋转，该中间轴线位于垂直位置高于上述输入轴线且低于上述输出轴线处。输入轴线、输出轴线和中间轴线彼此平行。

在优选实施例中，该齿轮组件包括由绕着上述输入轴线的输入轴驱动的输入齿轮以及与绕着上述输出轴线旋转的输出轴驱动接合的输出齿轮。上述减速齿轮组包括与上述输入齿轮啮合的一个第一减速齿轮和与上述输出齿轮啮合的一个第二减速齿轮。上述第一和第二减速齿轮被安装到一个公共轴上，该轴安装在上述机壳中上述输入轴和输出轴之间的一个位置处。上述输入齿轮和第一减速齿轮位于上述第二减速齿轮和输出齿轮的外侧。

在一个公开的实施例中，一个第一轴承组件支撑输出齿轮相对于机壳旋转，一个第二轴承组件支撑轮毂相对于机壳旋转。上述第一减速齿轮和输入齿轮横向位于上述第一和第二轴承组件之间。

本发明提供一种减轻重量、减少装配时间和总成本的简化的车轮组件。此外，该双级减速齿轮结构在输入和输出轴线之间提供大约180到230毫米的间隔距离，允许公共交通车辆的地板降低到一个更靠近地面的位置。本发明的这些和其他特征可以由下面的说明和附图得到更好的理解，下面是简要的说明。

附图说明

附图1是结合一种现有技术中驱动单元组件的车辆的侧视图；

附图2是一种现有技术中倒置门式车桥的前视图；

附图3是现有技术中的车轮端部组件从附图2中轴线部分看去的横剖面图；

附图4是附图3中的车轮端部组件中的螺旋齿轮组件的横剖视图；

附图5是带有结合本发明的倒置门式车桥的车辆的侧视图；

附图6是结合本发明的一种车轮端部组件的剖视图；

附图7是附图6中所示的车轮端部组件中的齿轮组件的轴和齿轮布置示意图。

具体实施方式

附图1中示出包括一个传统的倒置门式车桥12的一个车辆10。该倒置门式车桥12包括一对车轮端部组件14，它们由一个车桥壳16相互连接，如图2所示。一个输入件(input)18位于靠近其中一个车轮端部组件14处，且一个半轴20将输入件18连接到另一个车轮端部组件14。一个螺旋齿轮减速组件22被安装到每个车轮端部组件14处，以便将负载从输入件18传递到车轮24。

上述倒置门式车桥12确定了在车辆地板26和地面28之间有一个高度H1的一个地板轮廓(floor profile)。目前，部件，例如车桥壳16和螺旋齿轮减速组件22限制该高度H1。如图2所示，该高度H1受落差(drop)D1的限制，该落差表示输入件18和在车轮24处的输出轴线30之间的距离。由于螺旋齿轮组件的这种结构，该落差D1的最大值约为150毫米。

在附图3中示出了带有传统的螺旋齿轮组件22的一个车轮端部组件14。该齿轮组件22包括一个机壳32、连接到一个输入轴36的一个输入齿轮34，以及用于驱动一个输出半轴40的输出齿轮38。上述齿轮组件22还包括一对惰齿轮42(见附图4)，它们作用在输入齿轮34和输出齿轮38之间，将驱动扭矩从输入轴36传递到半轴40。输入轴36从一个车辆发动机/变速箱在输入件18处以公知的方式接收驱动输入。

一个制动星轮44用第一多个紧固件46栓接到上述机壳32。该制动星轮44包括支撑一个凸轮轴48的部分，该凸轮轴在其一端带有一个凸轮50用于操纵一个鼓式制动组件52。应当理解，一个盘式制动组件可以代替上述鼓式制动组件52安装到车轮端部14。

一个心轴54用第二多个紧固件56栓接到上述制动星轮44。一个轮毂58被安装用于相对于上述心轴54在一对轴承60上旋转。上述鼓式制动组件52包括用第三多个紧固件64栓接到轮毂58的一个制动鼓62。

在一个外侧端部66，半轴40包括直接连接到上述轮鼓58的一个凸缘端部68。上述输出齿轮38通过花键或类似方式在一个内侧端部70固定到半轴40。一个第一轴承72在上述输出齿轮38和机壳32之间提供旋转支撑，且一个第二轴承74在上述输出齿轮38和制动星轮44之间提供旋转支撑。

上述输入齿轮34绕着一个输入轴线76旋转，且上述输出齿轮38绕着一个输出轴线78旋转，上述输出轴线在垂直方向上高于上述输入轴线76。如图4所示，上述惰齿轮42是非同心的，并且绕着单独的惰齿轮轴线80a、80b旋转。上述惰齿轮轴线80a、80b与上述输入轴线76相对于地面的垂直距离相同。此外，在输入轴34和输出轴40之间没有纵向偏移。如上所述，地板轮廓高度H1受到输入轴线76和输出轴线78之间的落差距离D1的限制。由于上述螺旋齿轮的配置，该距离D1在实际中不能增加到超过约150毫米。

为了便于从车辆，例如公共汽车、有轨电车等等进出，最好将地板轮廓设置在更靠近地面的位置。在附图5中示出了带有一个改进的驱动单元组件84的一个车辆82。该驱动单元组件84包括一个独特的齿轮减速组件(在附图6和7中示出)，该齿轮减速组件允许地板轮廓比传统的地板轮廓更低。本发明的驱动单元组件84确定了在车辆地板86和地面88之间的高度为H2的地板轮廓，高度H2小于H1。

本发明提供一种用于上述驱动单元组件84的车轮端部组件90，其增加输入轴线92和输出轴线94之间的落差D2，允许极大地降低地板轮廓高度。如图6所示，车轮端部组件90包括安装在机壳98中的一个齿轮组96。该齿轮组96驱动一个可操作地连接到一个轮毂102的输出半轴100，上述轮毂以公知的方式支撑一个车轮106。

上述改进的车轮端部组件90与传统的车轮端部设计相比由于省去了心轴和相关的栓接点而减少了栓接接点和部件的总数。该车轮端部组件90利用压入到机壳98的一个管108支撑车轮轴承110。该特征在同时待审的申请“带有支撑管的车轮端部组件”中详细描述，该申请转让给本申请的受让人，在此结合该申请作为参考。

在该实施例中，齿轮组96包括连接到一个输入轴114用于绕着输入轴线92旋转的一个输入齿轮112，以及用于绕着输出轴线94驱动输出半轴100的一个输出齿轮116。该齿轮组件96还包括用于将驱动力从输入齿轮112传递到输出齿轮116的一个减速齿轮组。该减速齿轮组包括与上述输入齿轮112啮合的一个第一减速齿轮118和与上述输出齿轮116啮合的一个第二减速齿轮120。

上述第一和第二减速齿轮118，120支撑在一个共同的中间轴122上，该轴在上述机壳98中位于上述输入轴114和输出轴100之间。上述第一和第二减速齿轮118，120被固定，随着上述中间轴122旋转。上述第一减速齿轮118最好花键连接到上述中间轴122的外侧端部且第二减速齿轮120最好用花键连接到上述中间轴122的内侧端部。上述第一和第二减速齿轮118，120是同心的，并且绕着由中间轴122确定的一个中间轴线124旋转。此外，上述第一减速齿轮118和输入齿轮112位于上述第二减速齿轮120和输出齿轮116的外侧。

在附图6和7所示的实施例中，上述第一减速齿轮118的直径最好大于上述第二减速齿轮120的直径。应当理解，在本领域，输入齿轮112、第一减速齿轮118、第二减速齿轮120和输出齿轮116的齿轮直径可以针对特定的车辆的应用如本领域所公知的根据所需的齿轮减速进行变化。

输入轴114驱动输入齿轮112绕着输入轴线92旋转。输入齿轮112与固定到中间轴122的第一减速齿轮118啮合，使中间轴122绕着中间轴线124旋转。第二减速齿轮120随着中间轴122的旋转而旋转。第二减速齿轮120与输出齿轮116啮合，上述输出齿轮驱动输出轴100。

输入轴线92、中间轴线124和输出轴线94相互平行，并且沿着横向穿过车辆的方向延伸。输入轴线92位于最靠近地面88的位置，中间轴线124相对于地面88垂直方向上高于输入轴线92，输出轴线94相对于地面88垂直方向上高于中间轴线124。这种结构允许落差D2至少是180毫米选择至230毫米，这使得车辆地板86移动到更加靠近地面88。

如图7所示，输出轴线94沿着纵向位于输入轴线92和中间轴线124之间。换句话说，输入轴线92位于输出轴线94的一侧，且中间轴线124位于输出轴线94的与输入轴线92相对的一侧。这种结构带来了输出轴100和输入轴114之间的纵向偏移量D3的益处。这个纵向偏移量D3允许差速器和输入小齿轮(未示出)的中心移动到更远离变速箱的位置，这就为更长的驱动轴提供了空间或者允许车辆82上有更短的后悬长度。

上述输出轮轴100在其外侧端部包括一个凸缘部分126且在其内侧端部包括一个花键接合的部分。上述输出齿轮116通过花键安装连接到输出轴100。上述轮毂102直接安装到上述凸缘部分126。一个制动组件128被固定到上述轮毂102外侧的外端面上，以便随着该轮毂102旋转。上述制动组件128最好是带有一个卡钳130和一个随着上述轮毂102旋转而安装的盘或转子132的盘式制动组件。上述机壳98包括连接到卡钳130的凸台136。

一个第一轴承140在上述输出齿轮116的内侧安装在上述机壳98和输出齿轮116之间。一个第二轴承142在上述输出齿轮116的外侧安装在上述机壳98和输出齿轮116之间。上述轴承140、142为驱动输出轴100的输出齿轮116提供旋转支撑。上述支撑管108为车轮轴承110提供轴承座。上述第一减速齿轮118和输入齿轮112轴向安装在输出齿轮轴承140、142和车轮轴承110之间。轴承110、140、142最好是圆锥滚子轴承，但是也可以采用本领域公知的其他类似的轴承件。

本发明提供一个双级减速齿轮组96，其带有位于靠近制动盘132外侧位置处的齿轮。这种配置保持了传统的通道宽度之外还提供了更低的地板86。如上所述，这种配置通过将上述第一减速齿轮118设置在上述第二减速齿轮120和输出齿轮116的外侧并且尽可能地靠近制动盘132来实现。上述第二减速齿轮120和输出齿轮116安装在内侧，以便允许外侧轴承142移动到更靠近内侧轴承140处，为卡钳130在机壳98上连接到凸台136提供空间。

本发明为倒置门式车桥提供了一个改进的车轮端部组件，除了使公共交通车辆的地板更靠近地面之外还提供双级减速。虽然已经公开了本发明的一个优选实施例，但是本领域的普通技术人员应当承认某些改变会落在本发明的范围内。为此，应当考虑下面的权利要求确定本发明真正的范围和内容。

Claims (19)

1.一种用于驱动车轮的齿轮组，包括：

一个输入齿轮，其可操作地连接到一个输入轴以便绕着一个输入轴线旋转；

一个第一减速齿轮，其支撑在一个中间轴上并有上述输入齿轮绕着一个中间轴线驱动；

一个第二减速齿轮，其可操作地连接到上述第一减速齿轮；以及

一个输出齿轮，其连接到一个输出轴以驱动一个车轮，上述输出齿轮由上述第二减速齿轮绕着一个输出轴线驱动，其中，上述输入轴线定位在上述输出轴线的一个纵向侧面，且上述中间轴线定位于上述输出轴线的与上述输入轴线相对的纵向侧面上。

2.如权利要求1所述的齿轮组，其特征在于，上述输入轴线、中间轴线和输出轴线相互平行。

3.如权利要求1所述的齿轮组，其特征在于，上述输入齿轮位于所述输出齿轮的外侧并处于车轮和所述输出齿轮之间的一个位置。

4.如权利要求1所述的齿轮组，其特征在于，上述输入轴线位于距离地面一第一垂直距离处，上述中间轴线位于距离地面一第二垂直距离处，上述输出轴线位于距离地面一第三垂直距离处，上述第二垂直距离大于上述第一垂直距离且上述第三垂直距离大于上述第二垂直距离。

5.如权利要求1所述的齿轮组，其特征在于，上述输入轴线和输出轴线彼此间隔范围为180至230毫米。

6.如权利要求1所述的齿轮组，其特征在于，上述输入齿轮和第一减速齿轮位于上述第二减速齿轮和输出齿轮的外侧。

7.如权利要求1所述的齿轮组，其特征在于，上述第二减速齿轮和上述第一减速齿轮同心。

8.如权利要求7所述的齿轮组，其特征在于，上述第二减速齿轮由上述中间轴支撑，以便绕着上述中间轴线旋转。

9.如权利要求8所述的齿轮组，其特征在于，上述第一和第二减速齿轮被固定，以便随着上述中间轴旋转，其中上述输入齿轮与上述第一减速齿轮啮合，使上述中间轴和第二减速齿轮旋转，上述第二减速齿轮与上述输出齿轮啮合。

10.如权利要求1所述的齿轮组，其特征在于，包括一个支撑上述车轮的轮毂，其可操作的连接到上述输出轴，该轮毂被至少一个轴承支撑，以便绕着上述输出轴线旋转。

11.一种车轮端部组件，包括：

一个输入轴，其绕着一个输入轴线可旋转；

一个齿轮组件，其可操作地连接到上述输入轴并安装到一个机壳内，该齿轮组件包括一个可操作地连接到上述输入轴的一个输入齿轮、由上述输入齿轮驱动的一个减速齿轮组、以及由上述减速齿轮组驱动的一个输出齿轮；

一个输出轴，由上述输出齿轮绕着一个输出轴线驱动；以及

一个轮毂，其可操作地连接到上述输出轴，以便绕着上述输出轴线驱动一个车轮，上述输入齿轮位于上述输出齿轮外侧在上述轮毂和输出齿轮之间的一个位置，并且其中上述输入轴线位于距离地面一第一垂直距离处，上述中间轴线位于距离地面一第二垂直距离处，上述输出轴线位于距离地面一第三垂直距离处，上述第二垂直距离大于上述第一垂直距离且上述第三垂直距离大于上述第二垂直距离。

12.如权利要求11所述的组件，其特征在于，上述输入和输出轴线相互平行，并且彼此间隔范围为180至230毫米。

13.如权利要求11所述的组件，其特征在于，上述减速齿轮组绕着一个中间轴线旋转，该轴线位于上述输入和输出轴线之间，并且与它们平行。

14.如权利要求13所述的组件，其特征在于，上述减速齿轮组包括与上述输入齿轮啮合的一个第一减速齿轮和与上述输出齿轮啮合的一个第二减速齿轮。

15.如权利要求14所述的组件，其特征在于，上述第一和第二减速齿轮安装在一个中间轴上，以便围绕该中间轴随着上述第一减速齿轮和第二减速齿轮旋转；上述第一减速齿轮安装在上述中间轴的一个外侧端部，上述第二减速齿轮安装在上述中间轴的一个内侧端部。

16.如权利要求15所述的组件，其特征在于，上述第一减速齿轮的直径大于上述第二减速齿轮的直径。

17.如权利要求15所述的组件，其特征在于，一个第一轴承副直接安装在上述机壳和输出齿轮之间，一个第二轴承副直接安装在上述轮毂和一个安装到上述机壳的轴承支架之间。

18.如权利要求17所述的组件，其特征在于，上述输入齿轮和第一减速齿轮位于上述第一和第二轴承副之间。

19.如权利要求15所述的组件，其特征在于，上述输入轴线定位在上述输出轴线的一个纵向侧面，且上述中间轴线定位于上述输出轴线的与上述输入轴线相对的纵向侧面上。

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