用于机器的最终驱动系统、车轴组件及机器的制作方法

本实用新型涉及一种用于机器的驱动系统。更具体地，本实用新型涉及一种用于选择性地驱动机器的地面接合构件的最终驱动系统。

背景技术：

现有运土机采用了用于选择性地驱动存在于机器上的一个或多个地面接合构件的最终驱动系统。这些最终驱动系统通常包括利于地面接合构件旋转且利于在地面接合构件上施加制动力的部件。在一些情况下，这些最终驱动系统可以包括若干部件，其中每个部件可以配置成实现独特功能，例如但不限于地面接合构件的旋转，在地面接合构件上施加制动力等等。在其他情况下，最终驱动系统可能需要更长的和/或大直径的车轴以将驱动动力从差速器组件传递到机器的地面接合构件。各部件的这种配置可能使得部件需要更大的空间要求。此外，这些部件可能是笨重的和/或由于它们庞大的几何结构和/或除了形成最终驱动系统所涉及的大量部件之外的其他设计参数导致制造昂贵。

美国专利4,213,514（下文被称为“‘514专利”）公开了一种用于一件构造设备等的车轮驱动装置。‘514专利的车轮驱动装置具有安装在车轮支撑装置中的液压马达，在所述车轮支撑装置上的是可旋转车轮承载轮毂。马达的输出轴连接到离合器的一个构件上，离合器的其他构件连接到两级行星齿轮传动装置上，两级行星齿轮传动装置的输出齿轮为整体形成在轮毂中的环形齿轮。离合器通过轴向延伸穿过马达轴的通道液压地驱动。

然而，‘514专利的各部件可能不是尺寸紧凑和/或配置后的部件。此外，‘514专利没有公开利于将制动力传递给轮毂的任何部件。因此，需要一种构造简单同时还能够利于传递驱动动力以及利于将制动力传递给机器的轮毂的系统。

技术实现要素：

在本实用新型的一方面，一种用于机器的最终驱动系统，包括静止侧壳体，在该静止侧壳体中设置了行星齿轮组件和细长制动毂构件。行星齿轮组件包括环形齿轮、行星齿轮托架、多个行星齿轮以及太阳齿轮。环形齿轮设置在静止侧壳体的内表面上。行星齿轮托架至少部分地设置在静止侧壳体内并由静止侧壳体可旋转地支撑。行星齿轮中的每一个都可旋转地联接到行星齿轮托架并且设置成与环形齿轮啮合。行星齿轮配置成与行星齿轮托架一致地旋转。太阳齿轮设置成与行星齿轮啮合，从而可旋转地驱动多个行星齿轮。

细长制动毂构件从太阳齿轮轴向延伸出，从而与太阳齿轮整体地设置。细长制动毂构件限定一组内花键和一组外花键，所述一组外花键在远端方向上远离整体形成的太阳齿轮定位，所述一组内花键和所述一组外花键设置成彼此同心。所述一组内花键配置成与来自车轴的一组外花键啮合，同时该组外花键配置成与机器的制动组合件啮合。

所述环形齿轮、所述多个行星齿轮以及所述太阳齿轮包括下列各项之一：正齿轮齿或螺旋式切割的齿轮齿。

所述组内花键和所述组外花键沿着所述细长制动毂构件的长度方向部分地延伸。

所述行星齿轮托架包括：

第一部分，其可旋转地支撑在所述静止侧壳体内；以及

第二部分，其从所述第一部分向外延伸，所述第二部分配置成与所述机器的轮辋可拆卸地联接。

进一步包括至少一个轴承构件，其设置在所述静止侧壳体与所述行星齿轮托架的所述第一部分之间，其中所述轴承构件配置成允许所述行星齿轮托架相对于所述静止侧壳体旋转。

在本实用新型的另一方面，一种用于机器的车轴组件包括：限定至少一对侧开口的车轴壳体，该至少一对侧开口设置成彼此相对；设置在车轴壳体内的差速器组件，该差速器组件包括从限定在车轴壳体中的一对侧开口横向延伸的一对车轴；以及一对静止侧壳体，它们被定位成与所述对侧开口相邻并且可拆卸地联接到车轴壳体。车轴组件进一步包括与本实用新型的各实施例一致的一对最终驱动系统，其中一个最终驱动组件与差速器组件的给定车轴相关联。

在本实用新型的又一方面，本文所公开的实施例还涉及一种机器，其具有原动机以及可旋转地联接到原动机的驱动轴。该机器采用车轴组件，车轴组件与本实用新型的各实施例一致，用于将动力从驱动轴传递到存在于机器上的一对地面接合构件上。

本实用新型具有结构紧凑且成本低廉等优点。此外，本实用新型在降低部件的整体数量同时还增加最终驱动系统中使用的部件的功率密度方面同样具有优点。

通过以下的说明和附图，本实用新型的其他特征和方面将清晰可见。

附图说明

图1是可以实施本实用新型的各实施例的示例性机器的侧视图；

图2是根据本实用新型的各实施例所述的图1的示例性机器可以采用的车轴组件的示意图；

图3是根据本实用新型的一个实施例所述的图2的车轴组件所采用的最终驱动系统的剖视图；

图4是示出了行星齿轮系统和其中的制动毂构件的图3的最终驱动系统的部分装配视图；以及

图5是带来自图4的行星齿轮系统的一体化的制动毂构件的太阳齿轮的剖视图。

具体实施方式

在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的参考标记来指示相同或类似的部件。此外，当可能存在一个以上的相同类型的元件时，可以共同或分别对本文描述的各个元件进行标记。然而，这参考标记本质上仅仅是示例性的。可以注意到，任何对元件单数形式的引用还可以被解释为与复数形式有关，反之亦然，而不将本实用新型的范围限定为确切数量或类型的这些元件，除非所附权利要求中明确叙述。

图1示出了具体化为轮式车辆，例如矿用卡车（未示出）形式的示例性机器100。机器100可以用于各种应用中，包括采矿、采石、道路建设、建筑工地准备等。例如，可以采用本实用新型的矿用卡车用于拖运土料，例如土壤、碎屑或来自工地的其他自然生成的沉积物。尽管图1描绘了矿用卡车，但是可以采用其他类型的移动机器（例如但不限于大轮装载机、非公路用卡车、铰接式卡车、公路用卡车等等）来代替矿用卡车。

参照图1，机器100包括例如发动机的原动机102。本文所公开的发动机能够通过燃烧自然资源（例如汽油、液化天然气或其他石油产品）为机器100提供动力。同样地，发动机可以具体化为汽油发动机、柴油发动机、双燃料发动机或者利用燃料的燃烧产生动力的任何其他类型的发动机。

可以注意到，尽管公开了原动机102用作发动机，但是可以使用电动机来代替发动机。此外，电动机可以是独立的电动机，或者是可以与发动机结合使用的电动机。因此，电动机可以具体化为使用电能用于推进的任何系统的形式。

进一步地，可以附加地或可选地借助于集电弓104和设置用于向电动机提供电流的架空接触网106（图1所示）对电动机进行供电。此外，如图1示出的实施例所示，机器100还可包括配置成调节从架空接触网106供应到电动机的电力的量的电子控制模块（ECM）（未示出）。

机器100进一步包括多个地面接合构件（例如车轮108），使用本文稍后将加以解释的各种部件将所述多个地面接合构件选择性地联接到原动机102。地面接合构件配置成从原动机102接收驱动动力。尽管本文已经公开了车轮，但是可以使用本领域已知的其他适当类型的地面接合构件来代替车轮。同样地，在本实用新型的可选实施例中，机器100可以可选地被具体化为履带式车辆（例如采用履带或履带轮的车辆）的形式。

此外，机器100可以为手动操作的机器100、自动机器100或在手动和自动模式两者下都可操作的机器100。因此，尽管此文献公开了若干特定类型或配置的机器100，但是本领域的技术人员可以理解的是，本文公开的系统可以同样应用于本领域公知的的其他类型的机器而不偏离本实用新型的实质。

如图1中所示，机器100还包括驱动轴110，其可旋转地联接至原动机102以从原动机102接收驱动动力。图2提供了根据本实用新型的实施例的车轴组件200的示意性示图。当车轴组件200典型地位于机器100的后轮108之间，图2中示出的车轴组件200在平行于一组后轮108（参见图1）设置的平面A-A’中剖切，以显示位于车轴组件200内的部件。仍然参考图1，车轴组件200包括限定了中心开口204的车轴壳体202，该中心开口204配置为贯穿其中接纳驱动轴110。在本实用新型的一实施例中，车轴壳体202的中心开口204可以以本领域技术人员公知的任何方式可选地配置或设计为接纳与驱动轴110典型地相关联的小齿轮（未示出）。此外，如图2中所示，车轴壳体202还配置为限定一对以彼此相对关系设置的侧开口206。

车轴组件200还包括差速器组件208，其设置在车轴壳体202内并可旋转地联接至驱动轴110。差速器组件208包括一对车轴210，其由限定在车轴壳体202中的该对侧开口206横向延伸。形成位于驱动轴110和该对车轴210之间的差速器组件208的部分的传动装置的一种类型和/或配置实质上仅是示例性而并非限制本实用新型。任何类型的传动装置布置可以用来形成本文所公开的差速器组件208的部分。因此，可以注意到的是差速器组件208的范围不限于如图2所示的在驱动轴110和该对车轴210之间的传动装置的确定类型和配置，而是差速器组件208的范围可以扩展为包含在驱动轴110和该对车轴210之间的传动装置的任何类型和/或配置而不偏离本实用新型的实质。

车轴组件200还包括一对与该对侧开口206相邻的静止侧壳体212。每个静止侧壳体212使用紧固件（未示出）可拆卸地联接至车轴壳体202。车轴组件200还包括具有行星齿轮组件216的最终驱动系统214，对其的解释将结合图3和图4在下文中提出。

行星齿轮组件216设置在静止侧壳体212内并包括环形齿轮218，该环形齿轮218刚性地设置在静止侧壳体212的内表面220上。行星齿轮组件216包括行星齿轮托架222，其至少部分设置在静止侧壳体212内并可旋转地由静止侧壳体212支撑。如图3中所示，行星齿轮托架222包括使用一对轴承构件226可旋转地支撑在静止侧壳体212内的第一部分224，轴承构件226配置为利于行星齿轮托架222相对于静止侧壳体212的旋转。本文所公开的轴承构件226可以为，例如，滚珠轴承。可以注意到的是，虽然本文公开的是滚珠轴承，其他类型的轴承构件可以用来代替滚珠轴承，例如推力轴承、球轴承、轴颈轴承，诸如此类。行星齿轮托架222还包括从第一部分224轴向延伸的第二部分228。行星齿轮托架222的第二部分228配置为使用紧固件（未示出）与机器100的轮辋（未示出）可拆卸地联接。

参考图3和图4，行星齿轮组件216还包括多个行星齿轮230，其可旋转地联接至行星齿轮托架222并设置为与静止环形齿轮218啮合。每个行星齿轮230使用典型地为本领域技术人员公知的诸如滚轮销232或其他机械元件可旋转地固定至行星齿轮托架222。行星齿轮230由此配置为使得行星齿轮托架222围绕轴线B-B'旋转。行星齿轮组件216还包括设置为与每个行星齿轮230啮合的太阳齿轮234。太阳齿轮234配置为可旋转地驱动并由此致使每个行星齿轮230围绕其对应的轴线C-C'旋转。

在图3和图4中所示的实施例中，环形齿轮218、行星齿轮230和太阳齿轮234可以包括在其上的正齿轮齿。在另一实施例中，环形齿轮218、行星齿轮230和太阳齿轮234可以包括螺旋切割的齿轮齿。可以注意到的是，在每个齿轮218、230和234上使用的齿轮齿的类型取决于动力传递应用的特定需要。因此，应该理解的是，对于使用本文公开的实施例，在行星齿轮230、环形齿轮218和太阳齿轮234上使用的齿轮齿的类型可以有益地配置为适合应用的特定需要。

参考图3、图4和图5，最终驱动系统214还包括细长制动毂构件236，其从太阳齿轮234轴向延伸从而与太阳齿轮234整体地设置。制动毂构件236限定了一组内花键238和一组外花键240，所述组内花键238和所述组外花键240在远端方向上远离整体地形成的太阳齿轮234定位。此外，一组内花键238和一组外花键240部分地沿细长制动毂构件236的长度L延伸（参考图5）。一组内花键238配置为与来自对应的车轴210的一组外花键242啮合。制动毂构件236上的一组外花键240配置为与机器100的制动组合件244啮合。

在图3、图4和图5示出的实施例中，一组内花键238和一组外花键240彼此同心地设置。然而，在其他实施例中，一组内花键238和一组外花键240可以以非同心的方式设置，即彼此偏移而不偏离本实用新型的实质。

本文公开的制动组合件244包括至少一个可旋转的摩擦板246和至少一个静止反应板248。在图3-图4示出的实施例中示出了三个摩擦板246和三个反应板248。然而，在其他实施例中，取决于应用的特定需要可以使用更少或更多数量的摩擦板和反应板。此外，如图3至图4中所示，摩擦板246和反应板248以可选的方式协同定位为围绕制动毂构件236的一组外花键238。

车轴组件200还包括环形制动垫250，其围绕制动毂构件236设置并位于制动组合件244的一端252。环形制动垫250刚性地联接至静止侧壳体212并由此配置为与静止侧壳体212一起保持静止。此外，车轴组件200还包括制动活塞254，其设置在静止侧壳体212内并位于制动组合件244的另一端256。制动活塞254可操作用于选择性地在制动组合件244上施加制动力，以使得防止制动毂构件236相对于静止侧壳体212的旋转。

尽管属于车轴组件200和/或最终驱动系统214的一些部件从图4省略，可以注意到的是，除了图4的示图中示出的那些外，车轴组件200和/或最终驱动系统214可以附加地或可选地包括其他部件。例如，如本文先前公开的，本实用新型的最终驱动系统214包括轴承构件226（在图3中所示），其配置为利于行星齿轮托架222相对于静止侧壳体212的旋转。因此，在图4的示图中省略的部件不应以任何方式被解释成对本实用新型的限制。更确切地说，在图4的示图中有意对于部件的这种省略是为了更加清楚和帮助读者对本实用新型的理解。

下文将描述机器100的工作和运行的方式。建议本实用新型的读者参照附图，即图1至图5，以便更好地理解本文所公开的各实施例。然而，应当注意到的是，本文所公开的工作和运行的方式不应被理解为以任何方式限定本实用新型，因为给出这些解释仅仅是帮助读者理解本实用新型。

在机器100的运行期间，原动机102通过燃烧燃料、或通过将电能转换成机械动力或者通过这两种方式来产生驱动动力。这种驱动动力可以传递到驱动轴110中以使驱动轴110围绕轴线X-X’旋转（参见图1）。驱动轴110进而使得存在于差速器组件208中的传动元件协作地啮合旋转。与一对车轴210相关联的传动元件因此旋转以将扭矩施加到相应的车轴210中。相对于位于相应的制动毂构件236上的一组内花键238，存在于车轴210中的每一个上的一组外花键242进而能够使相应的制动毂构件236和所结合的太阳齿轮234旋转。

设置成与行星齿轮230啮合的太阳齿轮234进而使行星齿轮230中的每一个围绕它们相应的轴C-C’旋转。行星齿轮230在静止环形齿轮218上的旋转可以使得行星齿轮230中的每一个围绕太阳齿轮234回转，从而使得行星齿轮托架222围绕轴线B-B’旋转。行星齿轮托架222的旋转接着可以将旋转传递给机器100的车轮108并可以使得机器100在前后方向上推进。

当需要施加制动力以例如减慢机器100的车轮速度或使机器100停止时，流体地，即液压地、气动地或其组合地致动制动活塞254。使用位于制动活塞254附近的流体通道引导加压流体以使制动活塞254朝向制动组合件244和静止致动垫250偏置（参见图3）。当将制动活塞254朝向制动组合件244偏置时，制动组合件244被压靠在静止致动垫250上。抑制驱动动力的制动力被从静止致动垫250传递到制动组合件244，并且相对于制动组合件244上的一组内花键和制动毂构件236上的一组外花键240传送这一制动力以阻止制动毂构件236和车轴210相对于静止侧壳体212的旋转。

本文所公开的各种实施例意在用于说明和解释，并且绝不应当被理解为限制本实用新型。所有连接引用（例如，附接、固接、联接、接合、连接等）只是用于帮助读者理解本实用新型，并且可以不形成限制，尤其不对本文所公开的位置、方位或系统和/或方法的使用形成限制。因此，如果需要，连接引用应被广义地解释。此外，这种连接引用不一定是指两个元件直接彼此相连。

另外，所有数字用语，例如但不限于“第一”、“第二”、“第三”或任何其他普通和/或数字用语，同样应该只被理解为帮助读者理解本实用新型的各种元件、实施例、变型和/或修改的标识符，并且可以不形成限制，尤其不对任何元件、实施例、变型和/或修改相对于或相比于另一个元件、实施例、变型和/或修改的顺序或优先性形成限制。

应当理解的是，针对一个实施例所示或所描述的各个特征可以与针对另一个实施例所示或所描述的各个特征相结合。以上描述的实现方式不以任何方式限制本实用新型的范围。因此，应当理解的是，尽管为了说明本实用新型的用途在功能部分上下文中示出或描述了一些特征，但是这些特征可以从本实用新型的范围中省略，而不脱离所附权利要求书中限定的本实用新型的精神。

工业实用性

本实用新型的各实施例对于在生产紧凑且成本低廉的最终驱动系统方面的使用和实现具有实用性。此外，本实用新型的各实施例在降低部件的整体数量同时还增加最终驱动系统中使用的部件的功率密度方面同样具有实用性。

关于本实用新型的最终驱动系统214，由于相对于制动毂构件236上的一组内花键238，可以通过车轴210上的一组外花键242传递驱动动力，车轴210的长度可以有利地减少以增加车轴210的硬度并且还增加车轴210的扭矩传递能力。此外，尽管所述组外花键240被定位在与太阳齿轮234整体形成的制动毂构件236上，但是可以选择形成在太阳齿轮234上的齿轮齿、环形齿轮218，以及行星齿轮230中的每一个的类型，而无论所述结合是否适合动力传递应用的具体需求。

因此，本文所公开的各实施例的使用可以帮助最终驱动系统的制造商处理掉更长的和/或大直径的车轴以便将驱动动力从差速器组件传递到机器的地面接合构件。此外，本文所公开的各部件的构造可以降低各部件所要求的整体空间。进一步地，由于可以使用传统的已知方法（例如车削、铣削、滚削等）制造这类部件；所以本文所公开的各实施例的使用可以有利地帮助制造商降低先前与传统的最终驱动系统的制造相关联的成本、时间和劳力。

尽管已经参照以上实施例具体示出并描述了本实用新型的各方面，但是本领域的技术人员将理解的是，可以通过修改所公开的机器、系统、方法和过程想到各种其他实施例，而不脱离所公开的内容的精神和保护范围。这些实施例应该被理解为落在如根据权利要求书机器任何等同物所确定的本实用新型的保护范围内。