车辆车轮单元中的可转向轮与外壳之间的连接

技术领域

本公开涉及一种车轮单元，且具体来说，涉及车辆车轮单元的可转向轮与主外壳之间的分为两部分的连接(bifurcated coupling)。

发明内容

在一个方面中，本公开提供一种用于车辆的车轮单元。所述车轮单元包括被配置成连接到车辆的底盘的主外壳，所述主外壳包括第一控制臂和第二控制臂。变速器外壳包括主体，所述主体具有从主体延伸的第一突起和第二突起，所述第一突起部分地限定接收第一控制臂的一部分的第一空腔，并且所述第二突起部分地限定接收第二控制臂的一部分的第二空腔。第一销被连接在变速器外壳的第一突起与主外壳的第一控制臂之间。第二销被连接在变速器外壳的第二突起与主外壳的第二控制臂之间，第一销和第二销限定转向轴线。变速器外壳围绕转向轴线可枢转地连接到主外壳。变速器至少部分地被接收在变速器外壳内。轮辋相对于变速器外壳围绕旋转轴线可旋转地连接，所述轮辋可通过变速器围绕旋转轴线驱动。

在另一方面中，本公开提供一种用于车辆的车轮单元。车轮单元包括被配置成连接到车辆的底盘的主外壳。主外壳包括具有控制臂孔口的控制臂。变速器外壳包括主体，所述主体具有从主体延伸的突起，所述突起部分地限定接收腔，所述接收腔接收控制臂的一部分。突起包括突起孔口。销可通过变速器外壳的突起孔口插入，以至少部分地被接收在主外壳的控制臂孔口内，销限定转向轴线，变速器外壳围绕转向轴线可枢转地连接到主外壳。变速器至少部分地被接收在变速器外壳的主体内，所述变速器被配置成驱动轮辋，所述轮辋相对于变速器外壳围绕旋转轴线可旋转地连接。

在另一方面中，本公开提供一种用于车辆的车轮单元。车轮单元包括变速器外壳，所述变速器外壳包括主体，所述主体具有从主体延伸的突起。突起包括第一孔口并且主体包括第二孔口。变速器至少部分地被接收在变速器外壳的主体内，所述变速器被配置成驱动轮辋，所述轮辋相对于变速器外壳围绕旋转轴线可旋转地连接。销可通过突起的第一孔口插入以至少部分地被接收在主体的第二孔口内，其中销限定转向轴线，并且变速器外壳被配置成围绕转向轴线选择性地移动轮辋。

通过考虑实施方式和附图，本公开的其它方面将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的包括车轮单元的运输车辆的透视图。

图2是图1的车轮单元的透视图。

图3是图2的车轮单元的第一分解图。

图4是图2的车轮单元的第二分解图。

图5是沿着图2的车轮单元的线5-5截取的截面图。

图6是当车轮单元被直线操纵时沿着图2的车轮单元的线6-6截取的截面图。

图7是当车轮单元被枢转以转向运输车辆时沿着图2的车轮单元的线7-7截取的截面图。

具体实施方式

在详细地解释本公开的任何实施例之前，应当理解，本公开在其应用方面不限于以下描述中阐述的或以下附图中说明的构造细节和组件布置。本公开能够具有其它实施例且能够以各种方式实践或进行。而且，应当理解，本文所使用的措辞和术语是出于说明的目的，而不应当被视为是限制性的。本文中使用“包括”、“包含”或“具有”及其变型意在涵盖其后所列的各项以及其等效物以及附加项。术语“安装”、“连接”和“连接”广泛使用，涵盖直接安装、间接安装、连接和连接。此外，“连接”和“连接”不限于直接或间接的物理连接、机械连接或连接。例如“基本上”、“大约”、“大致”等程度术语由所属领域的技术人员理解为指代给定值之外的合理范围，例如与所描述的实施例的制造、装配和使用相关联的一般公差。

图1图示了车辆10，车辆10包括多个车轮单元14，多个车轮单元14相对于表面18支撑车辆10并且使车辆10移动。在所示的实施例中，车辆10是在采矿作业期间接收材料(例如，土壤、泥土、岩石等)的运输车辆(例如，梭式矿车)；然而，在其它实施例中，车辆10可以是与采矿作业相关或不相关的不同类型的车辆(例如，建筑车辆、农用车辆、林业车辆等)。所示的车辆10包括一个或多个原动机(例如，电动机22)，原动机可驱动地连接到四个车轮单元14(图1中仅示出两个车轮单元14)。具体地，每个电动机22被连接到位于车辆10的相应左侧或右侧上的一对车轮单元14。在其它实施例中，车辆10可以包括可驱动地连接到所有四个车轮单元14的一个电动机22，或每个车轮单元14可以由一个电动机22驱动。在另外的实施例中，车辆10可以包括少于或多于四个车轮单元14和/或原动机22可以是不同原动机(例如，内燃机、混合电源等)。在一些实施例中，原动机22通过主减速器或通过其它组件连接到四个车轮单元14。

每个车轮单元14基本上相同，因此下文详细地讨论车轮单元14中的一个，并且一个车轮单元14的特征同样适用于其它车轮单元14。参考图2至图4，每个车轮单元14包括固定到车辆10的底盘的主外壳26或悬架外壳26。在其它实施例中，主外壳26可以可枢转地连接到车辆10的底盘(例如，允许车轮单元14在基本上垂直于表面18的方向上移动)。所示的主外壳26包括空腔30，空腔30接收具有第一锥齿轮38和第二锥齿轮42的锥齿轮组件34。如图6所示，两个锥齿轮轴承46围绕旋转轴线54(图2)将第二锥齿轮42可旋转地支撑在主外壳26的中心孔口50内。

继续参考图2至图4，第一锥齿轮38与第二锥齿轮42啮合并且由传动轴58驱动。传动轴58被连接到从主外壳26的第一侧延伸的第一轭62以及从主外壳26的第二相对侧延伸的第二轭66。在所示的实施例中，传动轴58垂直于旋转轴线54。第一轭62和第二轭66被连接到电动机22或另一车轮单元14。例如，在一个配置中，第一轭62驱动地连接到电动机22的输出，并且第二轭66驱动地连接到第二相邻车轮单元14上的对应的第一轭62。换句话说，电动机22通过第一轭62和第二轭66中的一个驱动一个车轮单元14的锥齿轮组件34，并且轭62、66中的另一个驱动另一车轮单元14。连杆(例如，传动轴)被连接在相邻车轮单元14的轭62、66之间，以使一个车轮单元14驱动另一个车轮单元14。

如图3和图4最佳地示出，主外壳26包括主体70和从主体70延伸的一对控制臂74。该对控制臂74平行于旋转轴线54延伸并且包括上臂78和下臂82，上臂78和下臂82跨越旋转轴线54位于主体70的相对侧上。每个臂78、82包括延伸穿过其中的控制臂孔口86。在所示的实施例中，控制臂孔口86是同心的以限定垂直于旋转轴线54的主销或转向轴线90(图2和图5)。

参考图3和图4，变速器外壳94(即，枢轴外壳)围绕转向轴线90(图2和图5)可枢转地连接到主外壳26。变速器外壳94包括被连接到变速器102的部分的大体环形主体98和相对于旋转轴线54(图2)从主体98径向延伸的一对突起106(例如，枢轴轮毂)。一对突起106包括位于主体98的相对侧上的上突起110(例如，上轮毂)和下突起114(例如，下轮毂)。突起110、114中的每一个与主体98配合以限定接收腔118，接收腔118接收主外壳26的控制臂74中的一个。在所示的实施例中，上突起110的接收腔118接收上控制臂78，并且下突起114的接收腔118接收下控制臂82。如图6中所示，形成突起110、114和主体98以提供分为两部分的接收区来接收上臂78和下臂82。

参考图5和图6，上突起110和下突起114基本上相同，因此下文详细地讨论上突起110，并且上突起110的特征同样适用于下突起114。上突起110包括外臂122、一对侧壁126和后壁130，并且变速器外壳94的主体98包括位于侧壁126之间的平坦表面134(例如，外围表面)。外臂122、侧壁126、后壁130和平坦表面134配合以限定上突起110的接收腔118。具体地，平坦表面134形成接收腔118的径向向内表面138，并且外臂122形成接收腔118的径向向外表面140。外臂122相对于旋转轴线54径向地位于平坦表面134上方并且大体平行于平坦表面134延伸。径向向内表面138包括凹口(例如，接收孔口142)，凹口远离外臂122延伸到主体98中。接收孔口142包括位于主体98内的底表面146。在其它实施例中，接收孔口142可以是通孔。外臂122包括突起孔口150，突起孔口150延伸穿过外臂122以与上突起110的接收腔118连通。接收孔口142和突起孔口150是同心的。外臂122还包括外表面154，外表面154具有延伸穿过突起孔口150的狭槽158和包围突起孔口150的凹槽162。

参考图3至图5，主体98还包括凸缘210，凸缘210被连接到转向连杆(未示出)以控制变速器外壳94相对于主外壳26的枢转移动。在所示的实施例中，凸缘210位于一对突起106之间的主体98的侧面上并且包括多个孔口214，孔口214可以接收紧固件以将转向连杆连接到主体98。在其它实施例中，凸缘210中的一个可以被连接到转向连杆。

参考图3到图6，车轮单元14还包括一对销166(即，主销)，该对销166将主体98围绕转向轴线90可枢转地连接到主外壳26。该对销166限定转向轴线90并且包括上部销170和下部销174。销170、174基本上相同，因此下文详细地讨论上部销170，并且上部销170的特征同样适用于下部销174。所示的上部销170包括具有内端部分178和外端部分182的圆柱形主体176。上部销170还包括凹入到外端182中的横槽186。为了将上部销170连接在主体98与主外壳26之间，上部销170插入穿过上突起110的突起孔口150、穿过上控制臂78的控制臂孔口86，并进入与上突起110相关联的接收孔口142中。上部销170的内端178由接收孔口142接收，使得内端178邻接接收孔口142的底表面146。此外，上部销170的外端182相对于外臂122的外表面154凹入，使得横槽186与狭槽158对准。横杆190由横槽186和凹入槽158接收，并被固定到上突起110(例如，通过螺栓或其它紧固构件)，以阻止上部销170相对于主体98围绕转向轴线90旋转。另外，横杆190阻止上部销170沿着转向轴线90相对于旋转轴线54径向向外移动。卡环194被接收在突起孔口150的凹槽162内，以将横杆190也固定到主体98。在其它实施例中，可以省略横杆190并且卡环194阻止上部销170的径向移动。

继续参考图3至图6，下部销174以类似方式被连接在主体98与主外壳26之间。例如，下部销174被插入穿过下突起114的突起孔口150、穿过下控制臂82的控制臂孔口86，并进入与下突起114相关联的接收孔口142中。另一横杆190由下部销174的横槽186接收并被相对于主体98固定。

继续参考图5和图6，车轮单元14还包括设置在主外壳26与销166之间的接口处的多个润滑管线218。上臂78与上部销170之间的连接的润滑和下臂82与下部销174之间的连接的润滑基本上相同，因此仅描述上部连接的润滑。多个润滑管线218包括延伸穿过上部销170的销润滑管线222。在所示的实施例中，销润滑管线222包括轴向管线222a，轴向管线222a沿着转向轴线90从位于横槽186中的开口到上部销170的另一端纵向地延伸穿过销主体176(图5)。销润滑管线222还包括横向管线222b，横向管线222b与轴向管线222a连通并且垂直于转向轴线90延伸。多个润滑管线218还包括臂润滑管线226，臂润滑管线226可以大体上平行于旋转轴线54延伸穿过上臂78。多个润滑管线218可以包括用于用润滑剂填充管线的入口接管(未示出)。在一些实施例中，润滑管线218可以连接到润滑系统，润滑系统可以在操作期间供应润滑剂。多个润滑管线218将润滑剂供应到上部销170与上臂78之间的连接，以允许上部销170围绕转向轴线90容易地旋转并减少磨损。

继续参考图3至图6，变速器102由主外壳26和变速器外壳94支撑。变速器102包括输入传动轴198和太阳齿轮202，它们通过等速接头(constant velocity joint，即CVJ)206连接在一起以共同旋转。所示的输入传动轴198通过花键啮合连接到第二锥齿轮42以与其共同旋转。同样，太阳齿轮202通过花键啮合连接到CVJ 206。CVJ 206位于变速器外壳94的行星保持架234内。CVJ 206使输入传动轴198能够在太阳齿轮202(以及最终的变速器外壳94)围绕转向轴线90枢转时围绕旋转轴线54驱动太阳齿轮202。

继续参考图3至图6，所示的行星保持架234通过第一和第二滚柱轴承242围绕旋转轴线54可旋转地连接到主体98。行星保持架234还将太阳齿轮202接收在其中并且可旋转地支撑多个行星齿轮238。具体地，每个行星齿轮238通过销246可旋转地支撑在行星保持架234上。在所示的实施例中，每个销246被固定到行星保持架234，并且至少一个滚柱轴承250位于每个销246和与其相关联的行星齿轮238之间。在其它实施例中，行星齿轮238可以被固定到与其相关联的销246，其中销246通过至少一个滚柱轴承250可旋转地连接到行星保持架234。此外，行星齿轮238的一部分从形成于行星保持架234中的开口270延伸出以与环形齿轮274啮合。环形齿轮274被固定(例如，经由紧固件)到主体98。在其它实施例中，变速器102可以以不同方式被配置(例如，变速器102可以是多级行星变速器)。

继续参考图3至图7，行星保持架234包括凸缘294，凸缘294相对于旋转轴线54径向地延伸超过环形齿轮274。所示的凸缘294被选择性地固定到轮辋314的附接环310，以将轮辋314固定到行星保持架234。

返回参考图2，轮胎326被连接到轮辋314以与轮辋314共同旋转以接合表面18，从而向车辆10提供牵引力。在其它实施例中，轮胎326可以是被连接到多个车轮单元14的轮辋314的连续履带，连续履带接合表面18。

在同样适用于另一车轮单元14的一个车轮单元14的工作期间，电动机22驱动锥齿轮组件34，锥齿轮组件34驱动变速器102，变速器102又驱动轮胎326，从而提供车辆10的移动。具体地，锥齿轮组件34驱动CVJ 206，CVJ 206围绕旋转轴线54驱动太阳齿轮202，并且太阳齿轮202围绕其相应轴线驱动行星齿轮238。当环形齿轮274被固定到主体98时，行星齿轮238与环形齿轮274之间的接合使行星保持架234围绕旋转轴线54旋转(例如，当锥齿轮组件34驱动变速器102时，行星齿轮238围绕旋转轴线54移动)。行星保持架234又围绕旋转轴线54驱动轮辋314(以及最终的轮胎326)。如图6中所示，当希望车辆10被直线操纵时，输入传动轴198基本上与太阳齿轮202同轴。参考图7，当希望车辆10被向左或向右操纵时，变速器外壳94围绕转向轴线90枢转，使得CVJ 206外侧的所有组件也围绕转向轴线90在相同方向上枢转。具体地，连接到凸缘210的转向连杆可以将力施加到主体98，从而使变速器外壳94相对于主外壳26围绕转向轴线90枢转，且因此变速器外壳94相对于车辆10围绕转向轴线90枢转。当变速器外壳94围绕转向轴线90枢转时，CVJ 206继续驱动变速器102以最终使轮胎326围绕旋转轴线54旋转。

主外壳26与变速器外壳94之间的分为两部分的连接产生主销166、控制臂74和变速器外壳94之间增强的接合，这与常规的非两部分的连接设计相比增加了车轮单元14的操作寿命。例如，限定分为两部分的接收腔118的变速器外壳94允许销166由突起孔口150和接收孔口142支撑在相应的控制臂孔口86的任一侧上。因此，每个销166都经受双剪切条件(对比于常规设计的单剪切条件)以将转向载荷更均匀地分布在销166上。另外，一对突起106和狭槽158允许销166被固定到变速器外壳94，而不需要严重过盈配合或压配合。

尽管已经参考某些优选实施例对本公开进行了详细描述，但是在如所描述的本公开的一个或多个独立方面的范围和精神内存在变型和修改。在所附权利要求书中阐述了本公开的各种特征和优点。