專利名稱:整體式主軸-齒架的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于用于較輕的中速車輛的小型電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件領(lǐng)域。
背景技術(shù):
Beltkowski的美國專利No. 7,455,616為齒架輸出裝置。該裝置包含主軸,該 主軸通常限定成支撐主軸承的內(nèi)滾道的軸類部件。錐形軸承內(nèi)圈安放在該軸部件上。該 No. 7,455,616專利是輪轂輸出裝置。主軸固定到機(jī)器框架,整個(gè)殼體繞主軸旋轉(zhuǎn)。輪與殼 體連接。Schoon(本申請(qǐng)的發(fā)明人)的美國專利No. 6,852,061在摘要中描述如下“公開 一種新型、實(shí)用且小型的車輪馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置,該車輪馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置用于施加在例如剪式升 降機(jī)的構(gòu)造設(shè)備上和其它類似的臺(tái)架設(shè)備上,這些設(shè)備過去使用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)向車輪提供 動(dòng)力,以移動(dòng)該設(shè)備。電動(dòng)馬達(dá)安裝到主軸齒架,該主軸齒架可樞轉(zhuǎn)地連接到設(shè)備的框架, 以允許該設(shè)備繞豎軸樞轉(zhuǎn),以進(jìn)行操縱。齒輪減速行星齒輪系統(tǒng)繞馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)軸安裝,并且 整體位于旋轉(zhuǎn)輪轂內(nèi)。行星齒輪系統(tǒng)的輸出齒圈一體形成到輪轂的內(nèi)部,從而通過行星齒 輪系統(tǒng)直接應(yīng)用于輪轂具有,以提供更大的效率?!毙枰糜谳^輕的中速車輛的清潔、環(huán)保、小型的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件。一些示例應(yīng)用為 零轉(zhuǎn)動(dòng)(zero turn)割草機(jī)、多用途車輛以及掃除機(jī)。當(dāng)前的無軸車輛通過直接連接到車 輪的低速液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。液壓系統(tǒng)具有許多不希望的特征,例如噪聲、泄漏和效率較低。
發(fā)明內(nèi)容
一種小型車輪驅(qū)動(dòng)組件包括可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)輸入恒星齒輪的電動(dòng)馬達(dá)。固定的驅(qū)動(dòng) 端殼體栓接到所述馬達(dá)殼體并包括輸入齒圈、輸入齒架和多個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝到輸入齒架的 輸入行星齒輪。輸入恒星齒輪驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)輸入行星齒輪,所述輸入行星齒輪與所述輸入 齒圈嚙合,以使所述輸入齒架旋轉(zhuǎn)。輸出恒星齒輪由所述輸入齒架驅(qū)動(dòng)。固定的主軸-齒 架殼體包括位于其內(nèi)部上的輸出齒圈。主軸-齒架和多個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在其上的輸出行星 齒輪位于所述固定的主軸-齒架殼體內(nèi)。兩個(gè)軸承位于所述主軸-齒架與所述固定的主 軸-齒架殼體之間。所述主軸-齒架用作軸承支撐件、車輪安裝件、用于輸出行星齒輪的安 裝件以及齒輪,并且用作轉(zhuǎn)矩倍增減速器。主軸-齒架大體為具有封閉驅(qū)動(dòng)端和部分打開 的輸入端的圓筒形,所述輸入齒架部分地套設(shè)在所述主軸-齒架的所述部分打開的輸入端 內(nèi)。固定的主軸-齒架殼體大體為圓筒形。所述輸出恒星齒輪驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)輸出行星齒輪,該多個(gè)輸出行星齒輪與所述固定 的主軸-齒架殼體的輸出齒圈嚙合,以使所述主軸-齒架旋轉(zhuǎn)。支撐車胎的車輪固定到所 述主軸-齒架并可隨之旋轉(zhuǎn)。所述車輪固定到所述主軸-齒架,并直接安裝在所述主軸-齒架上。所述主軸-齒 架包括至少一個(gè)螺栓,優(yōu)選為從所述主軸-齒架的表面突出的多個(gè)螺栓。所述螺栓插入穿 過所述車輪中的一個(gè)或多個(gè)孔,以將所述車輪附接到所述主軸-齒架。優(yōu)選的是,所述螺栓上包括螺紋,并且螺母旋擰在所述螺栓上,以將所述車輪固定到所述主軸-齒架。所述輸入 行星齒輪與所述輸入恒星齒輪和所述輸入齒圈嚙合,所述輸入齒圈允許所述輸入齒架徑向 移動(dòng)并且可調(diào)節(jié)地定位其實(shí)際旋轉(zhuǎn)中心,因此降低負(fù)載產(chǎn)生的噪聲。使用制動(dòng)器以允許將 所述車輪保持在合適位置,并因此將由所述車輪驅(qū)動(dòng)的車輛保持在合適位置。當(dāng)向制動(dòng)器 供應(yīng)電力時(shí),制動(dòng)器不被致動(dòng)。當(dāng)從制動(dòng)器取消電力時(shí),致動(dòng)器被致動(dòng),將馬達(dá)軸鎖定到馬 達(dá)殼體,進(jìn)而將該馬達(dá)殼體鎖定到車輛。車輪螺栓旋擰在齒架中。螺栓突出到行星齒輪開口之間的齒架壁(腹部)中。螺 栓為雙末端。一端具有螺紋并通過粘合劑粘接到主軸-齒架中,利用螺母將車輪附接到螺 紋露出端??墒褂闷渌Y(jié)構(gòu)(儲(chǔ)如焊接、聯(lián)接、磁吸引等)將所述車輪固定到主軸-齒架。馬達(dá)軸包括內(nèi)花鍵,所述輸入恒星齒輪包括齒,該齒與所述內(nèi)花鍵嚙合。所述輸入 齒架部分地位于固定驅(qū)動(dòng)端殼體內(nèi),并且部分地位于所述旋轉(zhuǎn)的主軸-齒架內(nèi),這導(dǎo)致車 輪驅(qū)動(dòng)組件的總長減小。所述馬達(dá)(優(yōu)選為AC馬達(dá))部分地位于所述馬達(dá)殼體內(nèi),并且部 分地位于固定的驅(qū)動(dòng)端殼體內(nèi),這導(dǎo)致車輪驅(qū)動(dòng)組件的總長減小。這里所示的驅(qū)動(dòng)組件的示例的長度近似為280mm(ll英寸)長,直徑近似為 154mm(6英寸)。通過將車輪固定到減速器-馬達(dá)組件,這里所示的示例近似為373mm(14. 7 英寸)長,直徑近似為234mm(9. 2英寸)。車輪自身長度近似為201英寸,具有234mm(9. 2 英寸)的直徑。本發(fā)明包括主軸-齒架輸出,固定的主軸-齒架殼體被固定,并且車輪附接到整體 式主軸-齒架。本發(fā)明將主軸的功能和輸出齒架的功能結(jié)合成單個(gè)小型部件,即,主軸-齒 架。主軸-齒架的主軸功能包括軸承支撐和車輪安裝。主軸-齒架的齒架功能包括安裝并 隔開行星齒輪、轉(zhuǎn)矩倍增并減速。傳統(tǒng)上,行星齒輪減速器的這些部件(即,主軸和輸出齒 架)是分離的,并且通常為行星變速箱中最昂貴的部件的其中兩個(gè)部件。使用該方案,可以 消除昂貴部件以及大大減小變速箱長度。因此,本發(fā)明適用于需要考慮空間的車輪中。本發(fā)明的其中一個(gè)目的是提供一種用于較輕的中速車輛的小型電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件。 一些示例應(yīng)用為零轉(zhuǎn)動(dòng)割草機(jī)、多用途車輛以及掃除機(jī)。本發(fā)明特別適用于不能使用傳統(tǒng) 軸驅(qū)動(dòng)的情況。目前無軸車輛用與車輪直接連接的低速液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。液壓系統(tǒng)具有許多 不希望的特征,例如噪聲、泄漏和效率較低。使用本發(fā)明的車輪驅(qū)動(dòng)組件允許用小型電動(dòng)馬 達(dá)、變速箱和制動(dòng)器組件取代液壓馬達(dá),并提供向車輪傳遞動(dòng)力的安靜、高效且無液壓的裝 置。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種主軸-齒架和固定的主軸-齒架殼體,其中,車輪附 接到整體式主軸-齒架。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于較輕的中速車輛的小型電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件。本發(fā)明的一個(gè)目的是利用主軸-齒架來執(zhí)行主軸的功能,即,軸承支撐和車輪安 裝,并且還執(zhí)行齒架的功能,即,安裝并隔開行星齒輪、轉(zhuǎn)矩倍增并減速。本發(fā)明的一個(gè)目的是利用輸入恒星齒輪、輸入行星齒輪和輸入行星齒架,該輸入 行星齒架與輸入齒圈協(xié)作而不由軸承支撐,其中,輸入行星齒輪與固定驅(qū)動(dòng)端殼體的輸入 齒圈嚙合,以使輸入齒架繞其實(shí)際中心旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的一個(gè)目的是其中輸入齒圈允許輸入齒架徑向移動(dòng)并降低負(fù)載產(chǎn)生的噪聲。
本發(fā)明的一個(gè)目的是將輸入行星齒架部分地套設(shè)在主軸-齒架內(nèi),以減小小型電 動(dòng)馬達(dá)齒輪減速器組件的軸向長度。本發(fā)明的一個(gè)目的是將電動(dòng)馬達(dá)部分地套設(shè)在驅(qū)動(dòng)端殼體內(nèi),以減小小型電動(dòng)馬 達(dá)齒輪減速器組件的軸向長度。通過針對(duì)下述的附圖簡要說明和本發(fā)明的說明進(jìn)行的說明,將最佳理解本發(fā)明的 這些和其它目的。
圖1是整體式主軸-齒架的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件的立體圖。圖IA是整體式主軸-齒架的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件的端視圖。圖IB是沿圖IA的線1B-1B剖取的整體式主軸-齒架的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件的剖視圖。圖IC是示出主軸-齒架組件、輸入齒架和驅(qū)動(dòng)端頭部的圖IB的部分的放大圖。圖ID是輸入齒架和輸入行星齒輪的立體圖。圖IE是從齒輪減速器側(cè)看去的驅(qū)動(dòng)端頭部的子組件的立體圖。圖IF是固定的主軸-齒架殼體的輸出齒圈的立體圖。圖IG是主軸-齒架129的立體圖。圖IH是圖IB的部分的放大圖。圖II是圖IH的部分的放大圖。圖IJ是與圖IB類似的剖視圖,具有附接到整體式主軸-齒架的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件 的輪轂。
具體實(shí)施例方式圖1是整體式主軸-齒架129的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件的立體圖100。參照?qǐng)D1,示出了 接線條101和線路端子101A、101B和101C。圖1還示出溫度傳感器連接器108、制動(dòng)器連 接器113以及速度傳感器連接器107A。馬達(dá)殼體115、驅(qū)動(dòng)端頭部114和主軸-齒架殼體 1 示出為通過長螺釘138連接在一起。馬達(dá)殼體115具有接收螺釘138的螺孔。螺栓136 示出為從主軸-齒架1 中的腹部位置延伸。如圖IJ中所示,螺栓136用于緊固車輪180。 驅(qū)動(dòng)端頭部114容納輸入恒星齒輪117、輸入行星齒架119和輸入行星齒輪118。附圖標(biāo)記 137表示用于連接到與車輛互連的樞轉(zhuǎn)或非樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的附接板。附接板137中包括帶螺栓 孔。圖IA是整體式主軸-齒架129的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件的端視圖100A,示出許多針對(duì)圖 1示出并描述的相同部件。圖IB是沿圖IA的線1B-1B剖取的整體式主軸-齒架的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件的剖視示 意圖100B。馬達(dá)殼體115部分包圍電動(dòng)馬達(dá)的軸104、定子繞組102和轉(zhuǎn)子103。未示出組 件的配線,以更好地表示結(jié)構(gòu),而不使具有配線結(jié)構(gòu)的圖IB雜亂。第一臺(tái)肩104A和第二臺(tái) 肩104B示出為分別與軸頸軸承105和106相關(guān)。第一(齒輪減速器側(cè))軸支撐軸承105 限制在臺(tái)肩104A與貝氏彈簧105A之間,第二(制動(dòng)器側(cè))軸支撐軸承106限制在馬達(dá)殼 體115的臺(tái)肩115A和軸104的中間。附圖標(biāo)記135表示位于可旋轉(zhuǎn)的主軸-齒架129與 固定的主軸-齒架殼體124的中間的密封件。
圖IH是圖IB的部分100H的放大圖。圖II是圖IH的部分1001的放大圖。參照 圖IB、IH和II,示出速度傳感器107位于旋轉(zhuǎn)目標(biāo)(光學(xué)、磁性或霍爾效應(yīng))107B附近。速 度傳感器107B壓配到軸104,或者其可被鍵連接到軸104。圖IH中清楚地示出制動(dòng)器殼體 109、磁體/線圈109A、以及將制動(dòng)器殼體109固定到馬達(dá)殼體115的螺釘109B。馬達(dá)殼體115的孔109C中的螺釘109D將制動(dòng)器109固定到馬達(dá)殼體115。制動(dòng) 器電樞110抵抗制動(dòng)器109中的彈簧IlOB操作,彈簧IlOB在不向線圈109供電時(shí)推動(dòng)制動(dòng) 器電樞板110與旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)器盤111接合。旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)器盤111與軸104花鍵聯(lián)接。摩擦 盤IllA用作旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)器盤111的支撐件。旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)器盤的摩擦表面IllB在彈簧IlOB 的力的作用下與電樞110相互接合。制動(dòng)器蓋112通過螺紋連接112A到馬達(dá)殼體115中的多個(gè)螺釘112C而固定到馬 達(dá)殼體115。制動(dòng)器蓋密封件112B被限制在制動(dòng)器蓋112與馬達(dá)殼體115之間。圖IC是圖IB的部分100C的放大圖,示出主軸-齒架129子組件、輸入齒架119 和驅(qū)動(dòng)端頭部114。參照?qǐng)DIB和1C,馬達(dá)密封件116防止變速箱的油泄漏到馬達(dá)殼體115中。軸104包括與輸入恒星齒輪117匹配的內(nèi)花鍵,以使輸入恒星齒輪隨之一起旋轉(zhuǎn)。 輸入恒星齒輪117與安裝在輸入行星齒架119中的輸入行星齒輪118匹配。圖ID是輸入 齒架119和輸入行星齒輪118的立體圖100D。銷120和軸承121用于將輸入行星齒輪118 安裝在輸入行星齒架119中。優(yōu)選的是具有三個(gè)輸入行星齒輪118。軸承121促進(jìn)輸入行 星齒輪繞銷120的順暢旋轉(zhuǎn)。圖IB和IC中示出的輸入行星齒輪墊圈122、122A防止輸入 行星齒輪與輸入齒架119碰撞。如附圖標(biāo)記160A所示,輸入行星齒輪118與輸入恒星齒輪 117嚙合。如附圖標(biāo)記163所示,輸入行星齒輪118還與輸入齒圈123嚙合。如附圖標(biāo)記162所示,輸出恒星齒輪125與齒架花鍵119嚙合。類似地,如附圖標(biāo) 記162A所示,輸出恒星齒輪125與輸出行星齒輪1 嚙合。輸入齒圈123位于驅(qū)動(dòng)端頭部114的內(nèi)周上。驅(qū)動(dòng)端頭部容納輸入恒星齒輪117、 輸入行星齒架119和輸入行星齒輪118。圖IE是驅(qū)動(dòng)端頭部114的子組件的立體圖100E。 輸入齒圈123可被加工在驅(qū)動(dòng)端頭部114中,或者其可以是固定到驅(qū)動(dòng)端頭部114的分離 部件。如圖IF所示,主軸-齒架殼體IM包括輸出齒圈164。圖IF是固定的主軸-齒架 殼體124的輸出齒圈164A的立體圖100F。輸出恒星齒輪125由輸入行星齒架119通過花 鍵聯(lián)接162驅(qū)動(dòng),進(jìn)而輸出恒星齒輪125驅(qū)動(dòng)輸出行星齒輪128。優(yōu)選的是具有四個(gè)輸出行 星齒輪128。輸出行星齒輪128中的每個(gè)均由周圍具有軸承131的輸出行星齒輪銷130支 撐。輸出行星齒輪墊圈132、132A防止輸出行星齒輪128因與主軸-齒架1 碰撞而發(fā)生 的損壞。止推墊圈126、127限制輸出恒星齒輪125與輸入齒架119的軸向移動(dòng)。當(dāng)輸入齒 架朝組件的馬達(dá)端軸向滑動(dòng)時(shí),輸入齒架的表面119A與止推墊圈127接合。圖IF中示出主軸-齒架殼體的具有貫通的螺栓孔129C的唇部129B。圖IG是大體圓筒形173的主軸-齒架129的立體圖。圖1和IB中示出大體圓 筒形的主軸-齒架的端部129A。圖IB中示出位于固定的主軸-齒架殼體124與主軸-齒 架129之間的軸承133、133A。位于主軸-齒架129的外表面中的周向槽173A中的止動(dòng) 134 (或等同物)和主軸-齒架殼體IM上的臺(tái)肩171限制位于主軸-齒架1 與固定的主軸-齒架殼體1 之間的兩個(gè)軸承133A中的一個(gè)。如圖IC中所示,另一個(gè)軸承133限制 在主軸-齒架129的臺(tái)肩170、172之間。圖IJ是與圖IB類似的剖視圖100J,具有附接到整體式主軸-齒架129的電動(dòng)輪 組件的輪轂180。螺母181旋擰在螺栓136上,以將轂180固定到主軸-齒架129,以隨之
一起旋轉(zhuǎn)。如圖1中所示,通過接線板110向馬達(dá)供電。接線條101包括線路101A、101B和 101C。電動(dòng)馬達(dá)包括安裝轉(zhuǎn)子103和定子102的軸104。示意地示出AC感應(yīng)馬達(dá),然而,可 使用任何類型的馬達(dá),只要其滿足車輛的需求即可。將交流電輸入馬達(dá)定子繞組102,該馬 達(dá)定子繞組102產(chǎn)生在轉(zhuǎn)子103中感生電流的移動(dòng)磁場和轉(zhuǎn)子103中的磁場。轉(zhuǎn)子102和 軸104以較高速度旋轉(zhuǎn)。所示的馬達(dá)以4800rpm旋轉(zhuǎn),并且形成220英寸磅的轉(zhuǎn)矩。馬達(dá)軸104由馬達(dá)軸承105、106支撐。電動(dòng)馬達(dá)102、103具有傳感器,傳感器提 供關(guān)于馬達(dá)性能的信息并將該信息反饋到馬達(dá)控制器(未示出)。圖1中示出速度傳感器 107和溫度傳感器連接器108。速度傳感器107可以是與旋轉(zhuǎn)盤107B協(xié)作使用的磁性、光 學(xué)或霍爾效應(yīng)傳感器107B。注意,為了清楚地表達(dá),圖IB中未示出溫度傳感器。在圖IB的右部,示出使馬達(dá)軸104止動(dòng)的電制動(dòng)器109,因此,車輛可在斜面上停 車制動(dòng)。制動(dòng)器109還用于緊急止動(dòng)。制動(dòng)器109包括環(huán)形電力線圈109A,該環(huán)形電力線 圈109A通過制動(dòng)器電連接器113通電。也是為了清楚的目的,注意,圖IB中未示出使線圈 109A通電的配線。當(dāng)通電時(shí),線圈109B產(chǎn)生磁場,該磁場抵抗套設(shè)在制動(dòng)器殼體109中的 孔IlOA中的彈簧IlOB而牽拉制動(dòng)器電樞板110。如圖IH中所示,這允許使花鍵聯(lián)接150 的制動(dòng)器盤111與軸104 —起自由旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)器盤111可通過鍵或其它類型的軸連接與馬 達(dá)軸104有選擇地連接。制動(dòng)器組件由制動(dòng)器蓋112覆蓋,以防止污染物影響制動(dòng)器性能。馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)端 頭部114與馬達(dá)殼體115連接,并為驅(qū)動(dòng)端馬達(dá)軸承105和馬達(dá)密封件116提供支撐。馬 達(dá)密封件116防止變速箱的油(未示出)進(jìn)入馬達(dá)殼體。最佳如圖IC中所示,油通過固定 的主軸-齒架殼體124中的油塞195進(jìn)入變速箱。馬達(dá)軸104的驅(qū)動(dòng)端上的內(nèi)花鍵160與輸入恒星齒輪117連接。作為選擇,可使 用鍵或傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的其它連接而不是花鍵來連接軸104與輸入恒星齒輪117。輸入恒星 齒輪117與輸入行星齒輪118嚙合,以傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。輸入行星齒輪118與包括銷120的 輸入齒架119互連在一起,銷120允許輸入行星齒輪118相對(duì)于輸入齒架119旋轉(zhuǎn)。行星 齒輪118包括軸承121,用于繞齒架銷120順暢地旋轉(zhuǎn)。止推墊圈122、122A保護(hù)旋轉(zhuǎn)輸入 行星齒輪118的側(cè)面免受輸入齒架119壁的損害。輸入行星齒輪118還與固定的輸入齒圈 123嚙合,固定的輸入齒圈123作為分離環(huán)而剛性地附接到驅(qū)動(dòng)端頭部114,或者其可被直 接加工到驅(qū)動(dòng)頭端部114中。輸入齒圈123內(nèi)的輸入行星齒輪118的旋轉(zhuǎn)將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力施加 至輸出恒星齒輪125,該輸出恒星齒輪125通過花鍵162、鍵或類似連接與輸入齒架119直 接連接。輸入齒架沿與輸入恒星齒輪117相同的方向旋轉(zhuǎn)。輸出恒星齒輪125中的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力比來自馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的轉(zhuǎn)矩大且速度小。轉(zhuǎn)矩 和速度的該變化是輸入恒星齒輪117和輸入齒圈123中的齒輪齒數(shù)的函數(shù)。當(dāng)輸入齒架 119旋轉(zhuǎn)時(shí),其不由軸承徑向支撐,而是允許懸浮在輸入齒圈123內(nèi)。齒輪嚙合的力施加分 離力,該分離力允許輸入齒架119確定其實(shí)際中心位置,這有助于降低負(fù)載產(chǎn)生的噪聲。輸入齒架119和輸出恒星齒輪125也可軸向懸浮,但是它們的軸向移動(dòng)受到輸出恒星止推墊 圈1 和輸入齒架止推墊圈127的控制。以與輸入恒星齒輪117類似的方式,輸出恒星齒輪125與輸出行星齒輪128嚙合。 輸出行星齒輪128與固定的主軸-齒架殼體124中的固定的輸出齒圈164A嚙合,并且向主 軸-齒架1 施加旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。輸出齒圈164A可被加工在主軸-齒架殼體124中,或者其可 以是固定在殼體124中的分離部件。輸出行星齒輪1 通過主軸齒架銷130與主軸-齒 架1 連接,該主軸齒架銷130允許輸出行星齒輪1 相對(duì)于主軸-齒架1 旋轉(zhuǎn)。繞輸 出行星銷130使用軸承,以確保輸出行星齒輪1 順暢地旋轉(zhuǎn)。止推墊圈132、132A保護(hù)旋 轉(zhuǎn)的輸入行星齒輪128的側(cè)面免于與主軸-齒架129的壁碰撞。以與輸入齒架119類似的 方式,主軸-齒架129的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力具有比輸出恒星齒輪125更大的轉(zhuǎn)矩和更小的速度。轉(zhuǎn) 矩和速度的該變化是主軸-殼體124的輸出齒圈與輸出恒星齒輪125中的齒數(shù)的函數(shù)。主 軸齒架1 通過滾珠軸承133、133A支撐在主軸-齒架殼體的輸出齒圈內(nèi)。軸承133、133A 還為車輪負(fù)載提供支撐。軸承通過保持環(huán)134、軸承螺母或類似裝置保持在主軸-齒架1 上。主密封件135被壓入主軸-齒架殼體IM與主軸-齒架1 之間的環(huán)形空間中,防止 變速箱的油泄漏。車輪180通過車輪螺栓136與主軸-齒架1 直接連接。關(guān)鍵的是,車 輪螺栓136放置在行星齒輪1 之間的主軸-齒架129中。傳統(tǒng)的車輪驅(qū)動(dòng)變速箱具有與輸出齒架連接并包含車輪支撐軸承、密封件、車輪 安裝特征螺栓、車輪導(dǎo)向器等的分離主軸部件。在本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)中,主軸-齒架1 用于典 型的輸出齒架和主軸的所有功能。這顯著地降低了變速箱的成本和大小。變速箱直徑較小, 這允許車輪的大部分包圍電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)組件。電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)組件通過馬達(dá)殼體上的安裝部 件137與車輛框架連接?;诰唧w車輛的需要,這些安裝部件可以呈多種構(gòu)造。車輪載重 通過主軸承回到主軸-齒架殼體124、馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)端頭部114中承載,并回到馬達(dá)殼體115 中承載。大負(fù)載螺釘138將主軸-齒架殼體124、驅(qū)動(dòng)端頭部114組件以及馬達(dá)殼體115結(jié) 合在一起,以形成用于承載車輪負(fù)載的剛性結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中可實(shí)現(xiàn)的減速比的示例為沈.6 1。第一級(jí)(輸入恒星齒輪、輸入行 星齒輪和輸入齒架)減速比為6. 2 1,第二級(jí)(輸出恒星齒輪、輸出行星齒輪和主軸齒架) 減速比為4.3 1。該減速比僅以示例的方式描述,顯而易見的是該減速比的范圍較大。對(duì) 于兩級(jí)行星齒輪系統(tǒng),通常可實(shí)現(xiàn)20 1至60 1的范圍內(nèi)的減速比。該電動(dòng)馬達(dá)能夠具有220in-lbs的最大轉(zhuǎn)矩和大約4800RPM的最大速度。變速箱 最大額度大約為8850in-lbs。圖II是圖IH的部分的放大圖,示出制動(dòng)器109的部分100H。InertiaDynamics hcorporated(下文稱為“IDI”)制造了為釋放本文所述的制動(dòng)器而通電的施加有彈簧的 線圈。IDI制動(dòng)器適于通過軸的花鍵聯(lián)接部150被安裝到軸104。旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器盤111包括 內(nèi)花鍵,該內(nèi)花鍵通過花鍵互聯(lián)150固定到軸104的外花鍵。圖II和IL中示出了摩擦盤 111A、旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器盤IllB的摩擦表面、制動(dòng)器蓋112、螺釘附接裝置112A、制動(dòng)器蓋密封件 112B和制動(dòng)器蓋附接螺釘112C。參照?qǐng)DIH和II,制動(dòng)器109中的通電線圈109A抵抗彈簧IlOB的力吸引鐵磁致動(dòng) 板/旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器盤111(有時(shí)也稱為舌板(Clapper))并離開致動(dòng)板/旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器盤111,以 允許板111隨馬達(dá)軸104旋轉(zhuǎn)。附圖標(biāo)記IlOA表示彈簧接收孔,附圖標(biāo)記IlOB表示制動(dòng)器109中的彈簧,該彈簧推動(dòng)制動(dòng)器電樞板110與制動(dòng)器盤111接合。附圖標(biāo)記IllB表示 旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器盤111的摩擦表面。參照?qǐng)DII,當(dāng)線圈109A被致動(dòng)時(shí),板111抵接制動(dòng)器殼體的主體109,電樞板110 與制動(dòng)器殼體109之間的未編號(hào)的小間隙消失。線圈109A為直流線圈,通過圖1中所示的 制動(dòng)器連接器113供應(yīng)操作該線圈的能量。因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員已理解,因此在所有附圖 中均未示出線圈的內(nèi)部配線。驅(qū)動(dòng)端殼體114可以由鐵、鋼或不銹鋼或任何其它高耐用材料制成。類似地,主 軸-齒架殼體1 可由鐵、鋼或不銹鋼或任何其它高耐用材料制成。齒輪和齒架優(yōu)選由鐵、 鋼或不銹鋼制成。作為選擇,齒輪和/或齒架可由硬而耐用的塑料制成。附圖標(biāo)記100 整體式主軸-齒架電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件的立體圖100A 整體式主軸-齒架的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件的端視圖100B 沿圖IA的線1B-1B剖取的整體式主軸-齒架的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)組件的剖視圖100C 示出整體式主軸-齒架子組件、輸入齒架和驅(qū)動(dòng)端頭部的圖IB的部分的放 大圖100D 輸入齒架和輸入行星齒輪的立體圖100E 驅(qū)動(dòng)端頭部的子組件的立體圖100F 固定的主軸-齒架殼體的輸出齒圈的立體圖100G 主軸-齒架129的立體圖100H 圖IB的部分的放大圖1001 圖IH的部分的放大圖100J 與圖IB類似的剖視圖,具有附接到驅(qū)動(dòng)組件的輪轂101 接線條IOlA 線路端子IOlB 線路端子IOlC 線路端子102 定子繞組103 轉(zhuǎn)子104 -M104A 軸104上的第一臺(tái)肩104B 軸104上的第二臺(tái)肩105 第一(齒輪減速器側(cè))軸支撐軸承105A 在驅(qū)動(dòng)端頭部114與軸支撐軸承105之間操作的貝氏彈簧106 位于馬達(dá)殼體115與軸104中間的第二(制動(dòng)器側(cè))軸支撐軸承107 速度傳感器107A 速度傳感器連接器107B 目標(biāo)(磁性、光學(xué)、霍爾效應(yīng))108 溫度傳感器連接器109 制動(dòng)器殼體
109々磁體/線圈109B 將制動(dòng)器殼體109固定到馬達(dá)殼體115的螺釘109C 制動(dòng)器殼體109中的孔109D 馬達(dá)殼體115中的螺釘109B的螺紋互連110 制動(dòng)器電樞IlOA 彈簧接收孔IlOB 制動(dòng)器中的彈簧,該彈簧推動(dòng)制動(dòng)器電樞板與制動(dòng)器盤接合111 旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器盤IllA 摩擦盤IllB 旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)器盤的摩擦表面112 制動(dòng)器蓋112A 螺釘112C與馬達(dá)115的螺紋互連112B:制動(dòng)器蓋密封件112C 制動(dòng)器蓋附接螺釘113:制動(dòng)器配線連接器114 容納輸入恒星齒輪117、輸入行星齒架119、輸入行星齒輪118和輸出恒星齒 輪125的驅(qū)動(dòng)端頭部115:馬達(dá)殼體116:馬達(dá)密封件117:輸入恒星齒輪118:輸入行星齒輪119:輸入行星齒架119A 輸入齒架的與止推墊圈127接合的表面120:輸入行星齒輪的銷121:輸入行星齒輪軸承122:輸入行星齒輪墊圈122A 輸入行星齒輪墊圈123:輸入齒圈124:主軸-齒架殼體125:輸出恒星齒輪126:輸出恒星止推墊圈127:輸入齒架止推墊圈128 輸出行星齒輪,共4個(gè)129 大體圓筒形的主軸-齒架129A 大體圓筒形的主軸-齒架的端部1 ^B:殼體的唇部129C 主軸-齒架殼體中的螺栓孔129D 驅(qū)動(dòng)端殼體114與主軸-齒架殼體124的唇部129B之間的密封件130:輸出行星齒輪銷
131 用于輸出行星齒輪128的軸承132、132A:用于輸出行星齒輪的止推墊圈133、133A:主軸/固定的齒圈124與主軸-齒架129之間的軸承134 止動(dòng)環(huán)135:密封件136 具有樂泰膠(Ioctite)的螺栓137 用于連接到樞轉(zhuǎn)或非樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的附接板138 將主軸-齒架殼體124、驅(qū)動(dòng)端頭部114和馬達(dá)殼體115互連在一起的螺釘150 驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)器盤111的軸104上的花鍵151 目標(biāo)160的壓配(干涉配合),以使輸入恒星齒輪117和軸104的內(nèi)齒嚙合160 輸入行星齒輪118與輸入恒星齒輪117的嚙合160A 軸104的內(nèi)花鍵與輸入恒星齒輪117的嚙合162 輸出恒星齒輪125與輸入齒架119的花鍵的嚙合162A 輸出恒星齒輪118與輸出行星齒輪的嚙合163 輸入行星齒輪118與輸入齒圈123的嚙合164 輸出行星齒輪128與輸出齒圈164A的嚙合164A:輸出齒圈170 固定的主軸-齒架殼體的內(nèi)部上的臺(tái)肩171 固定的主軸-齒架殼體的內(nèi)部上的臺(tái)肩172 主軸-齒架129的外部上的臺(tái)肩173 主軸-齒架129的圓筒表面173A 主軸-齒架129的外圓筒表面173中的周向槽180 車輪181 螺母195 潤滑油塞已通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了闡述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到,在不脫離所附的 權(quán)利要求的精神和范圍的情況下,可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件包括輸入恒星齒輪和馬達(dá),該馬達(dá)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述輸入恒星齒輪; 固定的驅(qū)動(dòng)端殼體,所述固定的驅(qū)動(dòng)端殼體包括輸入齒圈;輸入齒架和多個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝至該輸入齒架上的輸入行星齒輪,所述輸入恒星齒輪驅(qū) 動(dòng)所述多個(gè)輸入行星齒輪,所述輸入行星齒輪與所述輸入齒圈嚙合,以使所述輸入齒架旋 轉(zhuǎn);輸出恒星齒輪,該輸出恒星齒輪由所述輸入齒架驅(qū)動(dòng); 固定的主軸-齒架殼體;主軸-齒架,所述主軸-齒架位于所述固定的主軸-齒架殼體內(nèi),所述固定的主軸-齒 架殼體包括輸出齒圈;多個(gè)輸出行星齒輪,該多個(gè)輸出行星齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述主軸-齒架中,所述輸 出恒星齒輪驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)輸出行星齒輪,所述輸出行星齒輪與所述輸出齒圈嚙合,以使所 述主軸-齒架旋轉(zhuǎn); 車輪;并且所述車輪固定到所述主軸-齒架并可隨所述主軸-齒架旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件還包括軸承,所述軸承位于 所述主軸-齒架與所述固定的主軸-齒架殼體之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,其中,所述車輪中包括孔,所述主軸-齒架包 括用于插入穿過所述車輪中的所述孔的螺栓,以將所述車輪附接到所述主軸-齒架。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,其中,所述螺栓上包括螺紋,并且該車輪驅(qū)動(dòng) 組件還包括旋擰在所述螺栓上的螺母,以將所述車輪固定到所述主軸-齒架。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,其中,所述輸入行星齒輪與所述輸入恒星齒 輪和所述輸入齒圈嚙合,以允許所述輸入齒架徑向移動(dòng)并且可調(diào)節(jié)地定位實(shí)際旋轉(zhuǎn)中心, 因此降低負(fù)載產(chǎn)生的噪聲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,其中,所述馬達(dá)為電動(dòng)馬達(dá)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件還包括制動(dòng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件還包括馬達(dá)軸,所述馬達(dá)軸 包括內(nèi)花鍵,所述輸入恒星齒輪包括與所述內(nèi)花鍵嚙合的齒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,其中,所述輸入行星齒架部分地位于所述主 軸-齒架內(nèi)。
10.一種車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件包括電動(dòng)馬達(dá),該電動(dòng)馬達(dá)可旋轉(zhuǎn)地對(duì)輸入恒星齒輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng); 固定的驅(qū)動(dòng)端殼體,所述固定的驅(qū)動(dòng)端殼體包括輸入齒圈;輸入齒架和多個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述輸入齒架中的輸入行星齒輪,所述輸入恒星齒輪 驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)輸入行星齒輪,并與所述多個(gè)輸入行星齒輪嚙合,所述輸入行星齒輪與所述 輸入齒架的所述輸入齒圈嚙合,以使所述輸入齒架繞其實(shí)際中心旋轉(zhuǎn),所述輸入齒圈允許 所述輸入齒架徑向移動(dòng)并降低負(fù)載產(chǎn)生的噪聲;輸出恒星齒輪,該輸出恒星齒輪由所述輸入齒架驅(qū)動(dòng); 固定的主軸-齒架殼體,所述固定的主軸-齒架殼體包括輸出齒圈;主軸-齒架和多個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述主軸-齒架中的輸出行星齒輪,所述輸出恒星 齒輪驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)輸出行星齒輪,所述輸出行星齒輪與所述主軸-齒架殼體的所述輸出齒 圈嚙合,以使所述主軸-齒架旋轉(zhuǎn);所述輸入行星齒架部分地位于所述主軸-齒架內(nèi);車輪;并且所述車輪固定到所述主軸-齒架并可隨所述主軸-齒架旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件還包括第一和第二軸承, 所述第一和第二軸承夾設(shè)在所述主軸-齒架與所述固定的主軸-齒架殼體之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件還包括第一和第二軸承,所 述第一和第二軸承夾設(shè)在所述主軸-齒架與所述固定的主軸-齒架殼體之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件還包括用于安裝所述車輪 驅(qū)動(dòng)組件的連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件還包括用于安裝所述車輪 驅(qū)動(dòng)組件的連接。
15.一種車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件包括主軸-齒架和車輪,所述車輪固定到所述主軸-齒架; 固定的主軸-齒架殼體,所述主軸-齒架殼體包括輸出齒圈; 所述主軸-齒架大體位于所述主軸-齒架殼體內(nèi); 輸出行星齒輪;輸出恒星齒輪,所述輸出恒星齒輪與所述輸出行星齒輪相互接合并驅(qū)動(dòng)所述輸出行星 齒輪;并且所述輸出行星齒輪與所述固定的主軸-齒架殼體的所述輸出齒圈相互接合,驅(qū)動(dòng)所述 主軸-齒架和所述車輪,并使所述主軸-齒架和所述車輪隨之旋轉(zhuǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件還包括 固定的驅(qū)動(dòng)端殼體,所述固定的驅(qū)動(dòng)端殼體包括輸入齒圈;輸入齒架和多個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述輸入齒架中的輸入行星齒輪, 輸入恒星齒輪,所述輸入恒星齒輪驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)輸入行星齒輪,并與所述多個(gè)輸入行 星齒輪嚙合,所述輸入行星齒輪與所述固定的驅(qū)動(dòng)端殼體的所述輸入齒圈嚙合,以使所述 輸入齒架繞其實(shí)際中心旋轉(zhuǎn),所述輸入齒圈允許所述輸入齒架徑向移動(dòng)并降低負(fù)載產(chǎn)生的 噪聲;并且所述輸出恒星齒輪由所述輸入齒架驅(qū)動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,其中,所述輸入齒架部分地套設(shè)在所述主 軸-齒架內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件還包括馬達(dá)殼體,其中,電 動(dòng)馬達(dá)部分地位于所述固定的驅(qū)動(dòng)端殼體和所述馬達(dá)殼體內(nèi),所述電動(dòng)馬達(dá)可旋轉(zhuǎn)地對(duì)輸 入恒星齒輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,其中所述主軸-齒架大體為具有封閉驅(qū)動(dòng)端和部分打開的輸入端的圓筒形,所述輸入齒架 部分地套設(shè)在所述主軸-齒架的所述部分打開的輸入端內(nèi);并且 所述固定的主軸-齒架殼體大體為圓筒形。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,其中 所述殼體包括具有貫通螺栓孔的唇部;所述固定端驅(qū)動(dòng)殼體包括貫通螺栓孔; 所述馬達(dá)殼體中包括具有螺紋的螺栓孔;并且多個(gè)螺釘分別位于所述殼體和所述固定端驅(qū)動(dòng)殼體的所述螺栓孔中以及所述馬達(dá)殼 體的所述具有螺紋的螺栓孔中。
21.一種車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件包括主軸-齒架和車輪,所述車輪固定到所述主軸-齒架;固定的主軸-齒架殼體,所述主軸-齒架位于所述主軸-齒架殼體內(nèi),所述主軸-齒架 可旋轉(zhuǎn)并且所述車輪隨所述主軸-齒架旋轉(zhuǎn); 固定的驅(qū)動(dòng)端殼體; 馬達(dá)殼體;輸入齒架,該輸入齒架部分地位于所述固定的驅(qū)動(dòng)端殼體內(nèi),并且部分地位于所述主 軸-齒架內(nèi),所述輸入齒架自對(duì)中;并且馬達(dá),該馬達(dá)部分地位于所述馬達(dá)殼體內(nèi),并且部分地位于所述固定的驅(qū)動(dòng)端殼體內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的車輪驅(qū)動(dòng)組件,該車輪驅(qū)動(dòng)組件還包括第一和第二軸承, 所述第一和第二軸承夾設(shè)在所述主軸-齒架與所述固定的主軸-齒架殼體之間。
23.一種與固定的主軸-齒架殼體結(jié)合的主軸-齒架,該主軸-齒架包括所述主軸-齒架大體為圓筒形,并且大體位于所述固定的主軸-齒架殼體內(nèi);以及 軸承,所述軸承位于所述大體圓筒形的主軸-齒架和所述固定的主軸-齒架殼體的中 間,以允許所述主軸-齒架相對(duì)于所述固定的主軸-齒架殼體旋轉(zhuǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的與固定的主軸-齒架殼體結(jié)合的主軸-齒架,其中 所述固定的主軸-齒架殼體包括內(nèi)輸出齒圈;所述大體圓筒形的主軸-齒架包括封閉端部和部分打開的端部; 多個(gè)行星齒輪,該多個(gè)行星齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述大體圓筒形的主軸-齒架中; 恒星齒輪,所述恒星齒輪部分地位于所述大體圓筒形的主軸-齒架的所述部分打開的 端部中;所述恒星齒輪驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)行星齒輪;所述行星齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在與所述固定的主軸-齒架殼體的所述輸出齒圈嚙合的 所述主軸-齒架中,以使所述主軸-齒架相對(duì)于所述固定的主軸-齒架殼體旋轉(zhuǎn),從而驅(qū)動(dòng) 車輛的車輪。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輪驅(qū)動(dòng)組件,其包括固定到車輪的可旋轉(zhuǎn)的主軸-齒架。固定的殼體包括輸出齒圈,主軸-齒架大體位于該殼體內(nèi)。由輸入齒架驅(qū)動(dòng)的輸出恒星齒輪驅(qū)動(dòng)輸出行星齒輪,該輸出行星齒輪進(jìn)而與輸出齒圈相互接合,以驅(qū)動(dòng)并旋轉(zhuǎn)主軸-齒架。固定的驅(qū)動(dòng)端殼體包括輸入齒圈,并容納徑向懸浮降低噪音的輸入齒架和多個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在輸入齒架中的輸入行星齒輪。輸入恒星齒輪由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng),并驅(qū)動(dòng)多個(gè)輸入行星齒輪,該多個(gè)輸入行星齒輪與輸入齒圈嚙合,以使輸入齒架繞其實(shí)際中心旋轉(zhuǎn)。輸入齒架部分地套設(shè)在主軸-齒架內(nèi),馬達(dá)部分地套設(shè)在固定的驅(qū)動(dòng)端殼體內(nèi)。
文檔編號(hào)B60K7/00GK102085798SQ20101019840
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者本杰明·沃倫·朔恩 申請(qǐng)人:費(fèi)爾菲爾德制造公司