用于最终驱动装置的紧凑型行星装置的制作方法

本公开内容涉及一种驱动装置，特别地涉及一种用于作业车辆的具有行星齿轮组的主减速器或最终驱动装置(final drive)。

背景技术：

在各种应用中，驱动组件可用于向各种部件提供旋转动力。在各种轮式或履带式车辆中，例如，最终传动组件可被安装到车辆的框架上以在该驱动组件的输出毂处提供旋转动力，以驱动车辆的车轮或履带，并且由此移动车辆越过地形。该驱动组件(以及其他)可包括用于提供旋转动力的液压马达，以及为输出毂处的输出而调节旋转动力的速度的各种齿轮。在一些情况下，马达被以一个或多个不同的速度操作。驱动组件也可包括驻车制动装置，例如弹簧加载的、液压释放式制动器，以制动驱动马达。与齿轮传动链、轴承、轴和其他驱动组件一起设置和封装如这些复杂的组件在相对紧的空间包络中可能是个挑战，尤其在需要高的齿轮减速和转矩时。

技术实现要素：

本公开内容提供了具有两级行星齿轮装置的驱动装置，其能以紧凑的外形提供大的齿轮减速和高转矩。

在本公开内容的一个方面中，提供了一种驱动组件，用于接收来自输入轴的旋转动力，输入轴能够绕旋转轴线旋转，驱动组件包括驱动壳体以及第一和第二级行星齿轮组。第一级行星齿轮组包括第一级中心齿轮，第一级中心齿轮被构造成连接到输入轴以转动多个第一级行星齿轮，所述多个第一级行星齿轮可旋转地安装到第一级行星架上，第一级行星架相对于第一级环形齿轮旋转，第一级环形齿轮相对于驱动壳体固定。第二级行星齿轮组包括第二级中心齿轮，第二级中心齿轮被第一级行星架转动以转动多个第二级行星齿轮，所述多个第二级行星齿轮可旋转地安装到第二级行星架上，第二级行星架相对于驱动壳体固定，第二级环形齿轮围绕第二级行星架转动。通过第二级行星架上的第二级环形齿轮的旋转，输出毂被相对于驱动壳体绕所述旋转轴线旋转。

在本公开内容的另一方面中，提供了一种驱动组件，用于接收来自输入轴的旋转动力，输入轴能够围绕旋转轴线旋转，该驱动组件包括驱动壳体，驱动壳体限定作为驱动壳体的一体部件的第一环形腔和第二环形腔。第一级行星齿轮组被容纳在驱动壳体中并包括第一级中心齿轮，第一级中心齿轮连接到输入轴以转动多个第一级行星齿轮，所述多个第一级行星齿轮可旋转地安装到第一级行星架上，第一级行星架相对于第一级环形齿轮旋转，第一级环形齿轮相对于驱动壳体固定在第一环形腔处。第二级行星齿轮组被容纳到驱动壳体中并包括第二级中心齿轮，第二级中心齿轮被第一级行星架转动以转动多个第二级行星齿轮，所述多个第二级行星齿轮可旋转地安装到第二级行星架上，第二级行星架相对于驱动壳体在第二环形腔固定，第二级环形齿轮围绕第二环形腔转动。通过第二级行星架上的第二级环形齿轮的旋转，输出毂被相对于驱动壳体绕所述旋转轴线旋转。

一个或多个实施例的细节在以下的说明书和附图中被描述。其他的特征和优点由说明书、附图和权利要求变得明显。

附图说明

图1为示例性车辆的透视图，根据本公开内容的驱动组件可被应用在该车辆中。

图2为根据本公开内容的示例的驱动组件的透视的、外部总观视图。

图3为图2的示例的驱动组件的透视的截面图。

图4为图2的示例的驱动组件的侧视截面图；

图5为图4的示例的驱动组件的第一级行星齿轮组的截面图；

图6为图4描绘的示例的驱动组件的第二级行星齿轮组的截面图；

图7为图3描绘的示例的驱动组件的驱动壳体的透视图；

图8为图7的驱动壳体的侧视截面图。

图9是图3所描绘的驱动壳体中的各种行星齿轮组组件的透视图；以及

图10为图9描绘的第一级环形齿轮和驱动壳体的一部分的特写截面图。

不同的附图中的相同附图标记指示相同的元件。

具体实施方式

下面描述了所公开的驱动组件的一个或多个示例性实施例，如上面简要描述的附图所示。本领域技术人员可预期到对于示例性实施例的各种修改。

驱动组件的现有设计可能在多个方面令人不满意。例如，这种驱动可能表现出显著的复杂性，导致高制造成本以及尺寸和重量上的显著增加。在越野和其他这种车辆中尤其如此。在越野和其他这种车辆中期望驱动装置提供大的齿轮减速和高转矩，例如通过使用多级行星齿轮组装置，然而同时又降低驱动所需的空间包络。在某些串联驱动装置的情况下，例如最终驱动装置，一个重要的包络尺寸为轴向尺寸，某些驱动组件绕该轴向尺寸旋转以驱动车轮或其他车辆组件。

在该点上，如本文中使用的术语“轴向”指的是大体与旋转轴线、对称轴线或一个或更多组件的中心线平行的方向。例如，在具有中心线和相对的圆形端的圆柱体中，“轴向”方向可表示大体在两相反端之间平行于中心线延伸的方向。在某些示例中，术语“轴向”可被用于不是圆柱形(或其他径向对称)的组件。例如，包含旋转轴的矩形壳体的“轴向”方向可被视为大体平行于旋转轴的旋转轴线的方向。进一步地，如本文中使用的术语“径向”可表示部件相对于从共有的中心线、轴线或类似参照垂直地向外延伸的线的方向或关系。例如，两个同心并且轴向重叠的圆柱形组件可被视为在轴向重叠的组件部分上“径向”对齐，但是在未轴向重叠的组件部分上未“径向”对齐。在某些例子中，即使部件中的一个或两个可能不是圆柱形(或其他径向对称)，这些部件也可被视为“径向”对齐。

某些已知的驱动组件可能包括安装在驱动组件的齿轮箱的端部处的马达。齿轮箱可与毂整体形成，毂可被连接到外部装置，例如车轮或链轮，以从马达提供转动动力到外部装置。与马达连通的行星(或周转)齿轮组可被布置在齿轮箱内以对马达的转动动力提供多种比率的减速。行星齿轮组可包括多“级”(例如第一和第二级)，使得各级之间的连通以及，在有些情况下，与齿轮箱的连通，提供所需的齿轮减速和转矩。

这种类型的常包括大量的运动部件的多级行星齿轮组的组件，倾向于是复杂并且昂贵的。进一步地，对于某些应用来说这种齿轮组的轴向尺寸可能比期望中的要大。例如，在一些最终驱动装置设计中，齿轮组的第一级的环形齿轮用作旋转构件(即，不固定)和/或行星齿轮以复杂的方式组成。因此，在这种设计中，不通过极大地增加轴向尺寸和/或减小齿轮组的动力传递效率来实现在第一级行星组中的大的齿轮减速是困难的。事实上，行星齿轮组自身的复杂度通常限定驱动组件的轴向尺寸。

所公开的驱动组件可解决上述提到的各种问题，并且提供各种附加的益处。通常，取代已知装置的相对复杂的多级行星齿轮组(例如，那些合并了旋转的第一级环形齿轮构件和/或组合的行星齿轮的多级行星齿轮组)，所公开的驱动组件包括具有固定环形齿轮和输出毂装置的行星组，从而以紧凑的外形提供大的齿轮减速和高转矩。通过避免使用组合齿轮而实现对于齿轮减速和动力传递效率的进一步增强。

在某些实施例中，所公开的驱动组件可包括静止的驱动壳体(例如，单件壳体)，静止的驱动壳体同时起到第二级载架壳体(carrier housing)和用于第一级行星组的固定的环形齿轮或固定的环形齿轮底座的作用。此外，通过利用静止的驱动壳体做其他作用，驱动组件可提供其他优势。例如，驱动壳体可提供车轮轴承支撑、马达的安装支撑和驻车制动器的壳体。这种设计大幅度地降低了驱动组件的部件数，并且也可表现出更高的减速比、更大的动力传递效率以及尤其在轴向方向的降低的尺寸。在一些实施例中，例如，相对于已知的具有相似的或甚至更低的性能特性的驱动组件，该驱动组件的轴向尺寸可减小大约30％-40％。

现在参照附图，被公开的驱动组件可被用于许多各种不同的车辆的背景中，包括，例如，紧凑型履带装载机(“CTL”)100的形式的越野作业车辆。示例的CTL 100具有接合地面的履带112，以及示例的被构造为最终传动组件的驱动组件114，最终传动组件安装到CTL100的框架116上以向履带112提供动力。应当理解：所描述的CTL 100仅仅作为示例来呈现，所公开的驱动组件(例如驱动组件114)可被用于其他车辆或机械。进一步地，应当理解：所公开的驱动组件114可被用作最终传动组件，如示出的那样用于向CTL 100的地面接合元件(例如车轮、履带112等)提供动力，或可被用于向其他类型的装置提供回转动力。

图2示出可被用作图1所示的驱动组件114的应用的示例性驱动组件200的外观。如描述的那样，驱动组件200通常包括安装毂212，安装毂212沿着其边缘具有螺栓孔以用于连接到CTL 100的框架116上。如此，驱动组件200可被用作驱动CTL 100的履带112的最终传动组件。安装毂212可作为驱动组件200的更大的驱动壳体(或简称为“壳体”)210的一部分，并且被构造成在驱动组件200的操作中保持相对静止，如下面进一步详细描述。驱动马达202在驱动组件200的轴向端部200a处(例如通过马达底座，在图2中未示出)连接到驱动壳体210上，使得驱动马达202可被保持在合适的固定的方向以向驱动组件200传送旋转动力。驱动马达202可被应用为静液压马达和朝向驱动组件200的另一轴向端部200b延伸的驱动输入轴(图1未示出)。在其他实施例中，可替代的构造也是可行的。例如，在一些实施例中，驱动马达202可被应用为电动马达或借助其他动力源，例如外部动力源(例如发动机)。

驱动组件200可进一步包括输出毂220，输出毂220具有从输出毂220向驱动组件200的轴向端部200b延伸的环形安装面222。输出毂220可被构造为直接接合CTL 100的履带112，或可安装中间动力传输组件，例如与履带112接合的驱动链轮(未示出)。总之，输出毂220的旋转可驱动履带112的运动以及由此CTL 100的运动。驱动组件200可进一步包括靠近驱动壳体210的轴向端部200b的端盖204。在其他实施方式中，可利用其他输出接口与履带112或其他外部装置接合。

现在参考图3和图4，示出了示例性的不包括图2所示的驱动马达202的驱动组件200的透视、侧视截面图。作为初步事项，应当理解驱动组件200的不同的组件(或装配)可大体表现为径向对称，使得对于这些组件，图3和图4描绘的视图可代表任意数量的穿过驱动组件200的径向平面的视图。驱动组件200包括安装(例如，通过相关的轴承304和306)在驱动壳体210内并由马达102驱动绕旋转轴线301旋转的中心轴302，如下文所述。驱动组件200进一步包括示例性的两级行星齿轮组，该两级行星齿轮组具有被容纳在驱动壳体210内的第一级行星齿轮组310和第二级行星齿轮组320。

更具体地，第一级行星齿轮组310可包括第一级中心齿轮312，第一级中心齿轮312连接到中心轴302或是形成在中心轴302的端部上，以转动多个第一级行星齿轮314。行星齿轮314可旋转地安装到(例如，通过齿轮轴)相对于第一级环形齿轮318旋转的第一级行星架316，第一级环形齿轮318相对于驱动壳体210固定。行星齿轮314与中心齿轮312啮合并且与环形齿轮318啮合，如图4和5所示。类似地，第二级行星齿轮组320包括由第一级行星架316旋转的第二级中心齿轮322。行星架316旋转可旋转地安装到第二级行星架326(例如，通过齿轮轴)上的多个第二级行星齿轮324，第二级行星架326相对于驱动壳体210固定并且第二级环形齿轮328相对于第二级行星架326旋转。行星齿轮324与中心齿轮322和环形齿轮328啮合，如图4和6所示。因此，通过第二级环形齿轮308在第二级行星架326上的旋转，输出毂220由此相对于驱动壳体210(例如，通过轴承352和354)绕旋转轴线301旋转。

现在仍然参照图5，第一级行星齿轮组310可包括与行星齿轮314a、314b和314c啮合的中心齿轮312。被架316支撑的行星齿轮314a、314b和314c转而与环形齿轮318啮合。如上面所提到的，环形齿轮318相对于驱动壳体210固定。在这一点上，并且如下面进一步详细的描述，环形齿轮318可被形成为驱动壳体210的整体件(例如，作为相对于旋转轴线301同心的驱动壳体210的环形腔的一部分)。可替换地，环形齿轮318可为与驱动壳体210分开的单独部件，并且可通过合适的连接方法固定地安装到驱动壳体210上，这也在下面描述。

现在参照图6，第二级行星齿轮组320可包括与行星齿轮324a、324b和324c啮合的中心齿轮322。行星齿轮324a、324b和324c由行星架326保持，并且与环形齿轮318啮合。行星架326相对于驱动壳体210固定。如下文进一步地详细的描述，行星架326可形成为驱动壳体210的整体件(例如，相对于旋转轴线301同心的第二环形腔)。第二级环形齿轮318可被形成为单独部件或被形成为输出毂220的整体件。在一个实施例中，例如，第二级环形齿轮318形成为单独部件并且固定地安装到位于输出毂220的内部环形表面上的环形齿轮底座上。应当理解的是，尽管每一个示出的齿轮组被图示为包括三个行星齿轮，然而所公开的实施例并不限与此，并且可包括任意数量的行星齿轮。

根据一个实施例，驱动壳体210包括环形安装面222，驱动链轮(未示出)或其他驱动部件可在环形安装面222连接以与驱动组件200的输出毂220一起旋转。安装面222可提供相对于轴承352和354的旋转平面，驱动链轮或其他驱动部件相对于该旋转平面对称或基本对称地安装。驱动链轮或其他驱动部件可通过螺栓连接到链轮法兰221而使驱动链轮在旋转平面上居中的方式被固定到输出毂220上。以这种方式，来自驱动链轮或其他驱动部件的负载被有效地均匀分割，或者被轴承352和354分担，这减少了过早发生的磨损并且提高了轴承寿命。

图7示出了图3所描绘的示例性驱动组件的驱动壳体210的透视图。如示出的那样，驱动壳体210可为由一轴向端部210a延伸到另一轴向端部210b的整体构件。可使用多种材料和方法来形成驱动壳体210。合适的材料包括，例如，铸铁、钢合金、和/或其他能够承受操作中经受的压力的材料。

驱动壳体210可由此提供刚性支撑以固定第一级环形齿轮318和第二级行星架326(见图3)的角位置。如示出的那样，驱动壳体210可包括两个大体上环形的腔702和704。环形腔704被构造成使得第二级行星架328可被形成为相对于旋转轴线301同心的驱动壳体210的一体件。每个行星齿轮可通过齿轮等可旋转地安装到驱动壳体210上，齿轮等的端部安装在相应的开口720内。

环形腔702被构造成使得环形齿轮318(图3)可被固定地安装到相对于旋转轴线(见图9)同心的环形腔702或形成为相对于旋转轴线(见图9)同心的环形腔702的一体件。环形腔702可包括(与环形齿轮318中的相应的凹部结合)限定一个或多个凹处或容纳空间的一个或多个凹部710，所述一个或多个凹处或容纳空间用于接收一个或多个旋转固定销，例如装配在由环形齿轮318和驱动壳体210内的相应的凹部限定的一个或多个凹处或容纳空间内的旋转固定销503。图10为第一级环形齿轮318、驱动壳体210和一个旋转固定销503的一部分的特写截面图。可看出环形齿轮318和驱动壳体210的相关联的凹部在它们旋转地对准时形成接收相应的旋转固定销503的凹处或容纳空间。应当理解，尽管示出的实施例示出大体上圆柱形的或容纳空间和固定销，可能的实施例的范围不限于此。

如图4所示，驱动马达202通过马达底座402与驱动壳体210接合，并使用螺栓404或其他合适的连接部件固定到驱动壳体210的轴向端部200a。驱动马达202定位为使得其驱动输入轴410上的外部花键与联轴器420的内部花键紧密配合，联轴器420连接中心轴302以共同旋转，如示出的那样。截面图也示出了驻车制动器360，驻车制动器360连接到中心轴302并且装配在驱动壳体210的相应的制动腔中。如图8所示，驱动壳体210可限定相对于旋转轴线301同心的制动腔802，制动腔802在驱动壳体210的与第二级行星架相反的后侧804处开口(例如，与环形腔704成为一体)。制动腔802构造成接收驻车制动组件(例如，图3和图4所示的弹簧加载的液压释放式驻车制动组件360)。应当理解，图8所示的制动腔802的特殊形状意不在于限定，并且制动腔802可被形成为容纳多个驻车制动组件。

上文描述了紧凑型驱动组件的一个或多个示例性实施例，该紧凑型驱动组件可提供大的齿轮减速比和高转矩。在一个非限制性的示例中，上述描述的结构适于提供齿轮减速比为大约40∶1以及输出转矩为大约10000Nm的驱动组件。该功能可在具有小形状因子的组件中实现，例如在输出毂的尺寸为大约直径115mm并且轴向尺寸300mm的组件中实现。

用在本文中的术语只是为了描述特定实施例，并不试图限定本公开内容。如在本文中所使用的，单数形式“a”、“an”和“the”也试图包括复数形式，除非上下文明确其他规定。此外还应当理解：说明书中使用术语“包括”和/或“包含”表示出现所列出的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除出现或添加其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件中的一个或多个，和/或它们的组合。

本公开的说明书已经为了说明和描述的目的被示出，但是并不试图是排他性的或者将本公开限制在公开的内容中。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本公开内容的范围和精神的情况下，很多修改和改变是显而易见的。本文明确参考的实施例被选择和说明，是为了最好地解释本公开内容的原理和它们的实际应用，并且使得本领域的其他普通技术人员能够理解本公开内容，并且认识到所描述的示例的各种替代实施例、修改和改变。因此，除了那些已经明确说明的实施例和实施方式之外的各种实施例和实施方式位于权利要求的保护范围之内。