包括轴向紧凑双速行星齿轮驱动组件的从动轮单元

摘要

从动轮单元包括联接到双速三级行星驱动组件的电动马达，并且具有尺寸形成为用于在作物行之间行进的宽度。轮毂通过大直径轮轴承被支撑在固定壳体的外表面上，所述大直径轮轴承围绕包含马达的腔以及包含第一行星级和第二行星级的邻近腔。两个SAHR盘形离合器径向地嵌套并且围绕这两个行星级，并且包括与紧凑的活塞引导构件的内表面和外表面接合的活塞。第三级行星架限定盖，并且固定到轮毂的轴向外端部。第三级环形齿轮具有与轮轴承的外径近似相等的外径，并且具有通过平坦的环形轮轴承保持板固定到壳体的内径，所述平坦的环形轮轴承保持板固定到壳体的端部。

说明书

技术领域

本发明涉及包括双速行星驱动组件的从动轮单元，并且更具体地涉及以下从动轮单元，所述从动轮单元包括多个减速行星级并且特别适合用于行栽作物拖拉机或喷洒机，所述行栽作物拖拉机或喷洒机旨在容易地在具有约20英寸(508毫米)的间隔的作物行之间被驱动而未辗过作物。

背景技术

行星驱动装置通常用于车辆从动轮单元中，以用于提供高、低运行速度以及分级减速，分级减速是通过将由(例如，静液压或电动)驱动单元马达所传送的动力传输通过多个行星齿轮级而实现的。尽管熟悉驱动轮单元的技术人员早已经认识到以下苛刻的限制，即，这些设计着重于驱动马达和这种轮单元的行星齿轮装置的组成构件定位在其中的可用空间，技术人员将认同的是，当轮单元用于驱动旨在在以接近20英寸(508毫米)的间隔种植的作物行之间被驱动的行栽作物拖拉机的轮时并且当轮单元由电动马达驱动时，这些空间限制条件甚至是更严厉的。在驱动单元的这种特定用途中，鉴于拖拉机所拉动或携带的机具的不断增加的尺寸，对于驱动单元重要的是轴向紧凑，同时保持需要的转矩输出和可靠性。因此，所需要的是尤其针对与将在以20英寸(508毫米)狭窄间隔隔开的作物行之间被驱动的行栽作物拖拉机一起使用而设计的从动轮单元。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供行栽作物拖拉机的从动轮单元，其中从动轮单元包括双速行星驱动组件，所述双速行星驱动组件包括定位在固定壳体中的至少两个行星级，其中固定壳体具有圆筒形外表面，主支撑轴承组件被安装在该圆筒形外表面上，主支撑轴承组件支撑轮毂用于转动，其中该驱动组件包括径向外摩擦离合器和径向内摩擦离合器，所述径向外摩擦离合器和径向内摩擦离合器径向地定位在主支撑轴承组件的直径范围中并且被以紧凑的径向嵌套方式布置以占据最小的轴向宽度。

根据本发明的第二方面，上述内盘形离合器和外盘形离合器中的每一个都是弹簧加载的液压释放(SAHR)式摩擦离合器，每个所述弹簧加载的液压释放式摩擦离合器都包括环形活塞和紧凑的环形活塞支撑和引导构件，所述紧凑的环形活塞支撑和引导构件固定到固定壳体，具有被外SAHR摩擦离合器接合的径向外表面，并且具有被内SAHR摩擦离合器接合的径向内表面。

根据本发明的第三方面，每个环形摩擦离合器都具有L形的横截面，其中径向外SAHR摩擦离合器的支柱与环形活塞引导和支撑构件协作，以限定第一环形工作流体腔，所述第一环形工作流体腔适于选择性地接收加压流体以用于使径向外SAHR摩擦离合器脱离接合，并且其中径向内SAHR摩擦离合器的支柱与环形活塞引导和支撑构件协作，以限定第二环形工作流体腔，所述第二环形工作流体腔适于选择性地接收加压流体以用于使径向内SAHR摩擦离合器脱离接合。

根据本发明的第四方面，内SAHR摩擦离合器和外SAHR摩擦离合器成环形布置中，所述环形布置围绕整个第一行星级并且围绕第二级太阳和行星架，并且其中外离合器盘组联接在第二级环形齿轮的外圈形表面和固定壳体之间，并且其中内离合器盘组联接在第二级环形齿轮的内圈形表面和第二级行星架的外圈形表面之间。

根据本发明的第五方面，行星环形保持板可释放地固定到固定壳体的环形轴向向外面向的端面，并且接合主支撑轴承组件的第一轴承并在壳体上将主支撑轴承组件的第一轴承保持在合适的位置，保持板具有带齿的外径部，所述带齿的外径部与第三级环形齿轮接合并且将第三级环形齿轮直接地固定到固定壳体。

根据本发明的第六方面，浮动面密封组件被定位在固定壳体的外圆筒形表面上，位于主支撑轴承组件的与保持板相反的一侧，并且除了用来密封存在于轮毂和固定壳体之间的界面处的间隙之外，该面密封组件与主支撑轮轴承装置的第二轴承进行偏压接合并且用来在壳体上将第二轴承保持在合适的位置。

根据本发明的第七方面，行星齿轮装置包括三个级，其中第一级中心齿轮、第二级中心齿轮和第三级中心齿轮沿着轮单元的旋转轴线以彼此端对端的关系连续地定位，并且其中每个中心齿轮都被安装成相对于每个其它中心齿轮转动。

通过研读随后的描述连同附图，本发明的这些方面和其它方面将变得显而易见。

附图说明

图1是示出根据本公开的原理构造的轮驱动单元的局部分解图。

图2是穿过图1的驱动轮单元截取的竖直截面图。

图3是图2的驱动单元的左侧正面透视图，但是为了清楚起见，省略了轮胎、轮圈和一些传动构件，并且其中示出了分解的电动马达和传动外离合器摩擦盘组。

图4是图3示出的驱动单元构件的右侧正面透视图，但是省略了电动马达并且主轴承保持板和第三级行星架被包括和分解地示出。

图5是图4示出的结构的一部分的放大视图。

图6是图5示出的构件的放大的左侧正面透视图。

具体实施方式

现在参照图1和2，示出了包括固定壳体12的驱动轮单元10的示例性实施例，其中该壳体的轴向外端部具有相对于转动轴线X同轴设置的径向外圆筒形表面14。环形轮毂16通过主轮支撑轴承组件被支撑在圆筒形表面14上，以用于围绕转动轴线X转动，主轮支撑轴承组件包括一对轴向隔开的滚柱止推轴承18。环形金属面密封组件20定位在环形腔中，该环形腔由轮辋16的环形内壁和固定壳体12的环形外壁14限定并且在轮辋16的环形内壁和固定壳体12的环形外壁14之间延伸，如图2所示，环形金属表密封组件20紧接地(immediately)定位在左侧滚柱止推轴承18的左边。面密封组件20被定位成抵靠左侧止推轴承18的左侧表面并且保持左侧止推轴承18的外部环抵靠由轮毂16的内表面限定的肩部定位。

轮圈22包括径向向内延伸的环形安装板24，安装板24以直角连接到轮圈20的内表面并且通过多个紧固件(未示出)分别地被固定到毂16的多个径向向外突出的轮辐26。轮胎28安装在轮圈20上并且具有约16.75英寸(425毫米)的宽度，所述宽度适合于在与彼此隔开窄至20英寸(508毫米)的农业植株行之间行进，而未辗过植株。

驱动轮单元10包括被驱动的驱动组件30，驱动组件30被中心地定位在毂16中并且被联接用于驱动毂16。驱动组件30包括电动马达32和双速多级行星齿轮装置34。重要地，驱动组件30具有与轮胎26的宽度W近似相等的宽度，从而在轮胎26在植株行之间行进时，不扰乱成行种植的植株。

还参照图3，可以看到，电动马达32包括分别具有左侧环形端壁38和右侧环形端壁40的大致圆筒形壳体36。马达壳体36的轴向外端部区域被紧贴地容纳在轴向向内开口的圆筒形腔42中，所述轴向向内开口的圆筒形腔42以与转动轴线X同轴的关系形成在固定壳体12中，并且包括环形右侧端壁44，马达壳体36的右侧端壁40抵接腔端壁44。马达32具有输出轴46，所述输出轴46沿着轴线X设置并且可转动地支撑在马达壳体端壁40中并且突出到马达壳体端壁40右侧的位置。

三个行星齿轮级构成行星齿轮装置34的多级，并且在马达壳体端壁40处开始沿着的轴线X轴向向右地隔开。第一级中心齿轮48形成为马达输出轴46的一体式部件并且与三个第一级行星齿轮50啮合(如图4和5所示)，这三个第一级行星齿轮50又与具有环形竖直凸缘54的第一级环形齿轮52啮合，其中环形齿轮52通过排成环形阵列的紧固件(未示出)被固定成抵抗转动，所述紧固件延伸穿过凸缘54并且延伸到设置在马达壳体36的右侧端壁40中的配合螺纹孔中。第一级行星架56包括三个主轴58，三个第一级行星齿轮50分别地被安装在所述三个主轴58上以用于转动。

中间短轴60具有被接收在马达输出轴46的直径减小的右端部上的左端部，并且能够相对于轴46转动。轴60是外部带花键的并且这些花键的左端部区域与第一级行星架56的带花键的径向内表面接合，使得架56的转动被传递到轴60。第二级中心齿轮62也与中间轴60花键式连接，如图6最佳所示，第二级中心齿轮62与行星架56一起转动并且与四个第二级行星齿轮64啮合，第二级行星齿轮64又与第二级环形齿轮66啮合。第二级环形齿轮66被安装成相对于固定壳体12转动，但是适于以下文描述的方式被选择性地联接或固定到固定壳体，以改变行星齿轮装置34的驱动速度。

还参照图4，可以看到，环形齿轮66的轴向向外运动被平坦的环形保持板68限制或阻止，平坦的环形保持板68通过多个安装螺栓72固定到固定壳体12的环形轴向向外面向的最外侧端面70，保持板68具有与轴向外主轴承18的外表面接合的径向外区域，并且具有台阶形径向内部，该台阶形径向内部将引导环74限制在保持板68和一肩部之间，该肩部由形成在第二级环形齿轮66的外圆周上的台阶部限定并位于该环形齿轮的轴向外区域处。环形齿轮66的向内轴向运动由环形引导盘或衬垫76限制或阻止，所述环形引导盘或衬垫76被宽松地夹在第二级环形齿轮66的轴向向内面向的表面和环形离合器活塞引导构件78的轴向向外面向的表面之间。活塞引导构件78包括轴向向内突出的环形安装肋部80，环形安装肋部80具有轴向向内面向的环形表面，环形安装肋部80的轴向向内面向的环形表面与固定壳体12的轴向向外突出的安装肋部82的轴向向外面向的环形表面接合，其中引导构件78通过排成环形阵列的安装螺栓83被固定到主轴壳体12，安装螺栓83突出穿过设置在引导构件的安装肋部80中的孔并且被拧入设置在壳体安装肋部82中的对准螺纹孔中。

第二级行星架84被设置有主轴86，行星齿轮64分别地被安装在所述主轴86上以用于转动。此外，行星架84具有内部带齿的轴向外部，所述内部带齿的轴向外部与第三级中心齿轮88的齿的轴向内侧区域啮合，第三级中心齿轮88形成为一短输出轴的一体式部件，所述短输出轴具有分别地被支撑在中间轴60的右端部中并被支撑在一环形端壁或板中以用于转动的轴向内端部和轴向外端部，所述环形端壁或板由第三级行星架90限定并且通过环形布置的螺栓(未示出)固定到轮安装毂16的轴向向外面向的环形表面92，环形表面92定位在主轴承18的径向外侧。第三级中心齿轮88与三个第三级行星齿轮94啮合，所述三个第三级行星齿轮94分别地被安装成围绕行星架90的三个主轴96转动。行星齿轮94与第三级环形齿轮98啮合，其中环形齿轮98的每个齿的轴向内侧区域100被修改并且与形成在保持板68的径向外圆周上的齿102(见图4)分别地接合，以防止环形齿轮98和固定壳体12之间的相对转动。

嵌套的弹簧加载的液压释放(SAHR)式径向内盘形离合器104和弹簧加载的液压释放式(SAHR)径向外盘形离合器106，分别以围绕整个第一行星级的方式被安装在壳体12中并且被安装在与第二级环形齿轮66和行星架84协作的位置处。

外离合器104包括位于环状梯形异径圆筒形腔110(见图6)的大直径部处的环形盘组108，环状梯形异径圆筒形腔110被设置在主轴壳体12中，并紧接地位于保持板68的轴向内侧，或者正好位于保持板68的左侧。盘组108定位在第二级环形齿轮66的径向外侧，并且包括交错的第一组摩擦板和第二组摩擦板。第一组摩擦板被固定而避免转动，并且为此目的，具有包括径向突出的半圆形突出部的外周边，所述突出部彼此等间距地隔开并且被安装成在形状互补的轴向延伸的狭槽109中轴向地移动，狭槽109被设置在固定壳体12的梯形异径腔110的大直径部中。第二组摩擦板被安装以用于与第二级环形齿轮66一起转动，并且为此目的，第二组摩擦板中的每个摩擦板都具有带齿的径向内圈形表面，所述带齿的径向内圈形表面被接合成用于沿着配合齿67滑动，配合齿67沿着第二级环形齿轮66的外径轴向地形成。

如图6最佳所示，外离合器104进一步地包括环形外离合器活塞112，环形外离合器活塞112的横截面是L形状的，该L形状的长支柱轴向地延伸并且分别具有圆筒形外表面114和内表面116，其中外表面114被安装成用于在梯形异径腔110的小直径部中轴向地滑动，并且其中内表面116被安装成用于沿着离合器活塞引导构件78的外圆筒形表面118轴向地滑动。L形状的短支柱从L形状的长支柱向内径向地延伸，并且限定相对狭窄的内圆筒形表面120，所述相对狭窄的内圆筒形表面120被安装成用于沿着引导构件78的安装肋部80的径向外圆筒形表面122轴向地滑动。活塞引导构件78和活塞112协作以限定环形工作流体腔124，通过活塞112的向左运动和向右运动，环形工作流体腔124分别地扩展和收缩，如图2所示。第一密封环126被安装在设置在活塞引导构件84的外圆筒形表面116内的环形沟槽中，并且第二密封环128被设置在活塞112的L形状的短支柱的内圆筒形表面118中。第一密封环126和第二密封环128因而用来防止压力流体沿着活塞内表面116和引导构件外表面118之间以及活塞内表面120和引导构件外表面122之间的相应界面从工作流体腔124泄漏。

如图2所示，外盘形离合器104处于脱离接合状态中，其中腔124中的流体压力作用在外离合器活塞112的径向延伸支柱上，以向左抵抗位于环形弹簧腔132中的环形螺旋压缩弹簧阵列130偏压力来保持活塞，环形弹簧腔132形成在主轴壳体12中并且邻近环形外离合器活塞112的左端部。在该状态下，盘组108的交错的第一组摩擦板和第二组摩擦板彼此未压抵。因而，在第二级中心齿轮68被驱动的任意时间内，第二级环形齿轮72自由转动。一旦从工作流体腔124断开压力流体的供应，则被加载的压缩弹簧130将轴向地延伸并且用来向外轴向地移动活塞112，以将外圈形盘组108的第一组摩擦板和第二组摩擦板挤压到一起，从而导致第二级环形齿轮66固定到主轴壳体12并且防止第二级环形齿轮66相对于主轴壳体12转动。

内盘形离合器106以类似于外盘形离合器104的方式被构造，并且包括定位在第二级环形齿轮66的内直部和第二级行星架84的外圈形表面136之间的环形盘组134。盘组134包括与第二组摩擦板交错的第一组摩擦板。第一组摩擦板被安装成用于与第二级环形齿轮66一起转动，并且为此目的，第一组摩擦板中的每个都包括带齿的外径部，所述带齿的外径部被接收以用于沿着设置在第二级环形齿轮66的内径部处的配合齿轴向地滑动。第二组摩擦板被安装成用于与第二级行星架84一起转动，并且为此目的，第二组摩擦板中的每个都具有带齿的外径部，所述带齿的外径部被接收以用于沿着第二级行星架84的带齿的外圈形表面136轴向地滑动。

如图5最佳所示，具有平坦环形构造的环形止推轴承137具有定位在环形台阶部中的轴向内部，所述环形台阶部被设置在活塞引导构件78的径向内侧位置处，轴承137具有定位在内离合器盘组134的轴向内摩擦板旁边或旁侧(beside)的轴向外表面。

再次参照图2、5和6，可以看到，内盘形离合器106进一步地包括环形离合器活塞138，所述环形离合器活塞138的横截面是L形状的，并且该L形状的长支柱轴向延伸并且分别具有圆筒形外表面140和圆筒形内表面142，其中外表面140被安装成用于沿着活塞引导构件78的内径部轴向地滑动，并且其中内表面142被安装成用于沿着第一级环形齿轮52的外圆筒形表面轴向地滑动。该L形状的短支柱从L形状的长支柱向外径向地延伸，并且限定相对狭窄的外圆筒形表面146，所述相对狭窄的外圆筒形表面146被安装成用于沿着活塞引导构件78的安装肋部80的径向内圆筒形表面轴向地滑动。活塞引导构件78和活塞138协作以限定环形工作流体腔148(图5)，通过活塞138的向左运动和向右运动，环形工作流体腔148分别地扩展和收缩，如图1和5所示。第一密封环150安装在设置在活塞引导构件78的内圆筒形表面内的环形沟槽中，并且第二密封环152被设置在活塞138的L形状的短支柱的外圆筒形表面146中，以防止压力流体分别地沿着活塞内表面142和引导构件内表面142之间以及活塞外表面146和引导构件78的安装肋部80的内表面之间的界面从工作流体腔148泄漏。

在图2中，内盘形离合器106被示出处于脱离接合状态中，其中离合器活塞138被保持向左远离止推轴承137并且抵抗定位在环形弹簧腔156中的环形螺旋压缩弹簧阵列154的偏压力，环形弹簧腔156的一部分由径向地定位在安装肋部82内的主轴壳体壁44的环形部分形成并且一部分由第一级环形齿轮52的环状凸缘54形成。在该状态下，盘组134的交错的第一组摩擦板和第二组摩擦板未被挤压成彼此接合而在第二级行星架84和第二级环形齿轮66之间建立驱动连接。因而，在第二级中心齿轮62被驱动的任意时间内，第二级环形齿轮66被第二级行星齿轮64自由地转动。一旦从工作流体腔124断开压力流体的供应，则被加载的压缩弹簧130将轴向地延伸并且用来向外轴向地按压内离合器活塞138，以促使止推轴承137将内圈形盘组134的第一组摩擦板和第二组摩擦板挤压到一起，以在第二级行星架84和第二级环形齿轮66之间建立驱动连接。

由于离合器104和106用来将第二级环形齿轮66选择性地联接到固定壳体12，同时三个级的所有环形齿轮因此被联接到固定壳体，因而行星齿轮装置34将在没有再循环动力损耗的情况下操作，如环形齿轮释放轮时的情况一样。相关操作的重要益处是以下事实，即，例如，相对于开启和关断第一行星级，由于内离合器104和外离合器106的作用是开启和关断三级行星装置的第二级，因而将在低档出现高的离合器速度和中心齿轮速度，因而取得电动马达32的最大速度的优点。

同样重要的是以下事实，即，内离合器104和外离合器106被径向地嵌套，并且活塞引导构件78包括密封部件，所述密封部件为两个离合器所共用，以允许在这种更小、坚固的部件上，而不是在两个部件上或在大的壳体上，进行复杂的机加工操作。

已经描述了一个或多个示例性实施例，显然可以在没有脱离附随权利要求的范围的情况下，进行多种修改。