專利名稱：具有內(nèi)制動器的齒輪減速器電動馬達(dá)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于向車輛的驅(qū)動輪提供動力和扭矩的扭矩輪轂(torque hub)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
小型懸臂起重機(例如那些車輛總重量小于15,000磅的懸臂起重機) 通常是僅在室內(nèi)使用的以電池為動力的兩輪驅(qū)動機器。這些機器上的車 輪主要通過該機器非轉(zhuǎn)向軸上的電動馬達(dá)與行星變速箱來驅(qū)動。因為電 動馬達(dá)延伸得太遠(yuǎn)，并由于與車輛的框架接合而干涉車輛的操作，因此 該電驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)太長，從而不可能驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪。另外，由于這些電 動馬達(dá)通常位于室內(nèi)機器上的非轉(zhuǎn)向軸中，因此它們不具有(或不需要) 任何類型的環(huán)境保護(hù)。 '
在本文描述和要求保護(hù)的發(fā)明之前，將混合電系統(tǒng)放入車輛總重量 較大的機器中的主要障礙在于，在小型懸臂起重機上使用的相同類型的 電驅(qū)動組件不能用于大型懸臂起重機中。因此，需要使電驅(qū)動組件具冇 較高的功率密度且能得以環(huán)境保護(hù)。本發(fā)明解決了該問題并滿足了此需 要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為包括高速電動馬達(dá)、內(nèi)制動器和三級齒輪減速器的電動車 輪驅(qū)動組件。其可用于航空操作平臺(懸臂起重機、大型剪式起重機)、遠(yuǎn)程運送機、大型叉式起重機、農(nóng)用車輛等上。該驅(qū)動裝置將三相電力 供給到感應(yīng)交流馬達(dá)。馬達(dá)軸的前端由容納在電磁制動器內(nèi)的軸承支撐， 該電磁制動器施加有彈簧并進(jìn)行電磁釋放。所述制動器包括摩擦盤，該 摩擦盤與馬達(dá)軸連接(花鍵連接)，以提供停車制動與緊急制動。馬達(dá)軸 與齒輪減速比范圍為90: 1至160: 1的三行星齒輪變速箱的恒星齒輪連 接。兩個第一行星齒輪級套入主輪支撐軸承的直徑內(nèi)。輸出行星齒輪級 朝向罩端定位并輸出到驅(qū)動輪轂的齒圈。該罩容納通過兩個螺栓固定的 蓋，這兩個螺栓可被移除，然后該蓋可被翻轉(zhuǎn)作用于桿113和109上， 以將組件從馬達(dá)和制動器拆下。桿抵抗彈簧的力而推厶組件中，因此斷 開花鍵連接。
本發(fā)明提供的商業(yè)上的優(yōu)點在于電動車輪驅(qū)動裝置可用于較重型機 器。以懸臂起重機類型機器作為例子進(jìn)行描述。然而，本發(fā)明不局限于
這樣的機器。車輛總重量大于15,000磅的大型懸臂起重機通常適于在室
外操作，它們可以是兩輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動。這些機器上的車輪通常通過 液壓馬達(dá)和行星齒輪變速箱驅(qū)動。由于液壓系統(tǒng)通常由所需要的峰值功 率和扭矩超出機器范圍的內(nèi)燃機驅(qū)動，因此推進(jìn)車輪所需的液壓系統(tǒng)存 在問題。懸臂機器極少在其峰值功率下操作，例如，當(dāng)爬陡坡時(通常 在裝載于拖車上期間)在其峰值功率下操作。不論車輪或其它系統(tǒng)所需 要的輸出功率如何，液壓系統(tǒng)經(jīng)常需要超出內(nèi)燃機范圍的峰值功率，因 而使其成為效率非常低的機器。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，消費者正考 慮將他們的懸臂起重機轉(zhuǎn)換成采用混合電系統(tǒng)的機器。.
本文公開并要求保護(hù)一種具有內(nèi)制動器的小型齒輪減速器電動馬達(dá) 組件，其中高速電動馬達(dá)與具有大齒輪減速比的齒輪減速器互連。通過
使用每分鐘最大速度為6000轉(zhuǎn)的高速交流馬達(dá)與非常緊湊的高減速齒輪 箱以及基本套入該馬達(dá)的繞組內(nèi)的制動器來產(chǎn)生高功率密度。該組件包 括基本安裝在高速電動馬達(dá)內(nèi)的主軸和制動器。制動器的工作方式為， 由彈簧對制動器施加偏壓，使得制動器對抗該彈簧而與磨擦板接合。制 動器被電致動，使壓力板與摩擦板或盤分離，以允許馬達(dá)軸旋轉(zhuǎn)并向齒 輪減速器傳遞能量。齒輪減速器包括輸入行星齒輪級、中間行星齒輪級與輸出行星齒輪 級。輸入級和中間級位于主軸內(nèi)，輸出行星齒輪級驅(qū)動輸出齒圈。用于 從制動器釋放輸出齒圈的釋放裝置允許輸出齒圈旋轉(zhuǎn)，使得機器可移動 或被牽引。
本發(fā)明包括將高速行星齒輪級(例如輸入和中間級)封裝在主支撐 軸承內(nèi)。傳統(tǒng)上，行星輪傳動齒輪箱中的高速傳動裝置朝向罩端。通過 將高速級容納在軸承內(nèi)，將三個行星齒輪級支撐在較短的軸向長度中。
在本發(fā)明的一個實施例中，將制動器"套入"或容納在電動馬達(dá)的 繞組端匝內(nèi)。交流感應(yīng)馬達(dá)的長的繞組端匝通常正好占用空間。本發(fā)明 利用該空間作為制動器外殼的處所，從而使馬達(dá)-制動器-齒輪減速器的軸 向長度減少了大約l英寸。 .
制動器為馬達(dá)軸的端部提供了軸承支撐。在馬達(dá)軸與制動器之間插 設(shè)軸承。小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件包括高速電動馬達(dá)，該高速電動 馬達(dá)與齒輪減速比范圍為1:卯至l: 160的齒輪減速器互連。齒輪減速 器包括主軸和斷開軸。斷開軸將高速電動馬達(dá)的能量傳遞到齒輪減速器。 內(nèi)制動器包括外殼和安裝在外殼中的彈簧以及外殼中的電磁線圈。
內(nèi)制動器包括固定到主軸的摩擦板。內(nèi)制動器還包括外殼與第一和 第二壓力板。第一和第二壓力板均包括貫通的通路。間隔件位于第一和 第二板之間。摩擦板固定到馬達(dá)軸并可隨之旋轉(zhuǎn)。摩擦板通常為具有第 一和第二側(cè)面的盤形，并包括固定到其第一和第二側(cè)面上的摩擦材料。
制動器的彈簧可在制動器外殼與第一壓力板之間操作。壓力板為鐵 磁體，并可在線圈通電時被制動器的線圈吸引。當(dāng)線圈斷電時，彈簧向 第一壓力板施力，使其與摩擦板接合。內(nèi)制動器基本位于高速電動馬達(dá) 內(nèi)。
制動器被電致動，以允許向齒輪減速器傳遞能量。齒輪減速器包括 輸入行星齒輪級、中間行星齒輪級以及輸出行星齒輪級。所述輸入級和 中間級位于所述主軸內(nèi)。所述輸出行星齒輪級驅(qū)動輸出齒圈。所述電動 馬達(dá)包括一軸，所述電動馬達(dá)包括與所述軸徑向間隔開的電動繞組，以 在所述軸與所述繞組之間產(chǎn)生空隙或空間。所述電動制動器基本位于所述軸與所述繞組之間的空間內(nèi)。所述輸入行星齒輪級包括一輸入恒星齒 輪和多個行星齒輪。所述輸入級的所述行星齒輪具有第一寬度，所述中 間行星齒輪級包括一中間恒星齒輪和多個中間行星齒輪。所述中間行星 齒輪具有第二寬度。所述輸入級齒輪的第一寬度小于具有第二寬度的所 述中間行星齒輪寬度的二分之一。
其它實施例采用不同的制動組件取向和不同構(gòu)造的行星齒輪級。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有高速電動馬達(dá)、內(nèi)制動器以及容 積小的齒輪減速器的扭矩輪轂。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有高速電動馬達(dá)的扭矩輪轂，該高 速馬達(dá)通過傳動減速裝置提供大扭矩，以使車輛抵抗重負(fù)載運動。
本發(fā)明的另一目的是提供一種扭矩輪轂，該扭矩輪轂與液壓驅(qū)動馬 達(dá)相比較短，從而能夠使車輛轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的另一目的是提供一種扭矩輪轂，該扭矩輪轂包括基本位于 電動馬達(dá)內(nèi)的制動器。
本發(fā)明的另一目的是提供一種短而緊湊的扭矩輪轂。
本發(fā)明的另一目的是提供一種利用變速箱的扭矩輪轂，其中其第一 和第二級位于主軸內(nèi)，第三級位于外齒圈內(nèi)，從而提供一種大減速比的 靜音變速箱。
本發(fā)明的另一目的是提供一種短而緊湊的扭矩輪轂，該扭矩輪轂采 用寬度小于中間行星齒輪寬度的二分之一的恒星齒輪。


圖1是制動器外殼基本位于電動馬達(dá)內(nèi)的馬達(dá)-制動器-齒輪減速器 的優(yōu)選實施例的組裝剖視圖。
圖1A是圖1的示出輸入行星齒輪與中間行星齒輪的部分的放大圖。
圖1B是圖1的示出制動器的一部分的部分的放大圖。
圖ic是馬達(dá)-制動器-齒輪減速器的優(yōu)選實施例的組裝立體圖。
圖2是馬達(dá)-制動器-齒輪減速器的另一實施例的組裝剖視圖。
圖2A是圖2的示出輸入行星齒輪與中間行星齒輪的部分的放大圖。圖3是馬達(dá)-制動器-齒輪減速器的又一實施例的組裝剖視圖。
圖3A是圖3的示出輸入行星齒輪與中間行星齒輪的部分的放大圖。
圖3B是圖3和圖3A所示的實施例的外部立體圖。
圖4是馬達(dá)-制動器-齒輪減速器的再一實施例的組'裝剖視圖。
圖4A是圖4的示出輸入行星齒輪與中間行星齒輪的部分的放大圖。
圖4B是圖4和圖4A所示的實施例的外部立體圖。
具體實施例方式
圖1是制動器外殼基本位于電動馬達(dá)內(nèi)的馬達(dá)-制動器-齒輪減速器 的優(yōu)選實施例的組裝剖視圖100。參照圖1，附圖標(biāo)記101A為容納多個 行星齒輪級的鋼制主軸/輸入齒圈。唇形密封件101B密封主軸/輸入齒圈 與輪轂101D之間的間隙。主軸承101C支撐輪轂101D與輸出齒圈101E， 以相對于主軸101A旋轉(zhuǎn)。軸承螺母101F與固定螺栓101G將軸承101C 縱向固定在合適位置。內(nèi)齒輪與變速箱部件由鋼或不銹鋼制成。主軸101A 為鋼或鋼合金。 .
圖1A是圖1的示出輸入行星齒輪102F與中間行星齒輪103F的部分 的放大圖IOOA。輸入齒架102A與止推板102B —起在圖1A中示出。輸 入行星齒輪銷102E將輸入行星齒輪102F固定到輸入行星齒輪齒架 102A。輸入行星齒輪102F通過輸入行星齒輪銷保持環(huán)102G固定。輸入 行星齒輪102E通過輸入恒星齒輪IIO驅(qū)動(180)，輸入恒星齒輪110通 過花鍵連接(172)的斷開軸109驅(qū)動。保持環(huán)112保持中間恒星齒輪與 輸入行星齒輪齒架。
還參照圖1A，輸入行星齒輪102F包括35個滲碳齒，并通過具有19 個齒的滲碳輸入恒星齒輪110驅(qū)動。輸入止推板102B將輸入行星齒輪 102F固定到輸入行星齒輪銷102E。輸入/中間行星齒輪襯套103C支撐輸 入行星齒輪102F和中間行星齒輪103F。輸入行星齒輪銷保持環(huán)102G將 止推板102B固定在合適位置，以保持輸入行星齒輪銷102E。輸入恒星 齒輪110被馬達(dá)軸141和中間恒星齒輪116限制縱向運動。類似地，輸 入止推墊圈103B將中間行星齒輪103F固定到中間行星齒輪銷103E。輸入齒架102A通過輸入行星齒輪銷102E驅(qū)動，并被花鍵連接(173)到中 間恒星齒輪116。中間恒星齒輪116包括19個滲碳齒并驅(qū)動(180)中間 行星齒輪103F，中間行星齒輪103F與主軸101A的內(nèi)齒圈188的齒相互 接合并抵抗所述齒。 -
中間恒星齒輪保持環(huán)112保持輸入齒架102A。止推間隔件120位于 輸入齒架102A與中間齒架103A之間。中間齒架滾銷103G將中間齒架 103A固定到中間齒輪銷103E。中間齒架103A用于將止推墊圈103B保 持并固定在合適位置。輸出恒星齒輪111上的肩部(未編號)將中間齒 架103A固定在合適位置，因此也將中間齒輪固定在合適位置。參見圖1， 輸出齒架104A花鍵連接(174A)到主軸IOIA的內(nèi)齒圈199并靜止(固 定或安放)。應(yīng)注意，允許輸入行星齒輪、輸入齒架、中間行星齒輪和中 間齒架縱向運動一小段距離，該距離受保持環(huán)、止推間隔件以及與其緊 鄰的元件的其它結(jié)構(gòu)的限制。
圖1B是圖1的示出制動器108A的一部分100B的部分的放大圖。 Inertia Dynamics Incorporated(下文稱為"IDI")制造施加有彈簧的線圈， 該線圈通電而釋放本文所述的制動器。IDI制動器適于沿與法向相反的方 向安裝到齒輪減速器的主軸IOIA，以經(jīng)濟(jì)地使用主軸與電動馬達(dá)內(nèi)的可 用空間197。制動器的法向可在圖2至圖4中看出。制動器180A中的通 電線圈130抵抗彈簧164的力吸引鐵磁致動板126 (有時也稱為止回件 (clapper))并使其離開摩擦板125，以允許摩擦板125隨馬達(dá)軸141/141A 旋轉(zhuǎn)。參見圖l。當(dāng)線圈130被致動時，板126抵接外殼的本體108A， 圖1B中所示的間隙169消失。線圈130為可在80V直流、27W下操作 的直流線圈。
摩擦板125包括固定至其上的摩擦材料125A。利用粘合劑將摩擦材 料固定到摩擦板。摩擦材料位于摩擦板125的周向范圍附近。當(dāng)施加制 動時，彈簧164推動致動板126抵靠摩擦板125，具體抵靠固定到摩擦板 125的摩擦材料125A。如圖1B所示，摩擦材料125A示出為抵靠板126 和124并與之接合。當(dāng)間隔件或隔開件161被限制在制動器的本體108A 與壓力板124之間時，板124示出為銷接(162)到主軸IOIA。間隔件或隔開件161包括用于螺栓199的貫通通路163。類似地，板126包括用 于放置間隔件的通路163P。壓力板124包括用于放置螺栓199的通路 163Q。螺栓199將外殼108A固定到主軸101A，并防止板124、 126旋 轉(zhuǎn)。螺栓199、外殼108A以及間隔件161使板124抵靠主軸101A固定 并與之接合。螺栓199示出為將本體108A壓靠間隔件161，而間隔件161 壓靠壓力板124，壓力板124又壓靠主軸IOIA。在該組件中使用了三個 螺栓199和多個彈簧164。制動器108A抵靠主軸IOIA密封(108C)。
圖1C是馬達(dá)-制動器-齒輪減速器的優(yōu)選實施例的組件的立體圖 IOOC，示出了馬達(dá)(先進(jìn)的72V交流馬達(dá)，IP67防護(hù)等級)107A的外 部、主軸IOIA、輪轂101D以及輸出齒圈101E的外部。馬達(dá)107A是支 持IP67防護(hù)等級的先進(jìn)的72V交流馬達(dá)。IP代表進(jìn)入保護(hù)，"6"是用于 防護(hù)灰塵滲入的最高等級，"7"是當(dāng)該封閉件浸入15cm到lm的水中30 分鐘時的水滲入的等級。
參照圖1和圖1C，馬達(dá)107A具有大體筒形的錐形外部。馬達(dá)軸 141/141A為干涉配合。彈簧140支承在斷開軸109上。通過使未編號的 蓋的取向反向而實現(xiàn)機器的牽引，該反向包括移除未編號的螺栓。 一旦 將蓋的取向反向并將其栓接到合適位置，其就向左推壓未編號的桿，該 桿向左推壓桿113和109。 一旦移除了該分離蓋，則將該蓋的取向反向， 使得該蓋的底部反向(向左取向)而推動未編號的桿，該桿作用于斷開 桿113和斷開軸109使它們向左運動，從而使得軸109與恒星齒輪UO 分開。用螺栓(未編號)將按鈕保持在罩106A上。從而反向取向的按鈕 使馬達(dá)與變速箱分離，以將其置于牽引模式。襯套189支撐內(nèi)斷開桿113。 馬達(dá)軸141/141A由大致位于馬達(dá)左端的軸承142支撐，并由大致位于該 馬達(dá)右端的軸承190支撐。軸承位于靜止的制動器108A與軸141A之間。 制動器108A通過螺栓199栓接到主軸IOIA。馬達(dá)107A通過O形環(huán)密 封(107C)，以防止在主軸與馬達(dá)的結(jié)合處的水或灰塵的進(jìn)入。馬達(dá)107A 通過圖1C中未編號的螺栓固定到主軸101A。馬達(dá)107A密封成使得向該 馬達(dá)和線圈供電的電線以及與傳感器128通信的電線在它們密封成防止 灰塵和水進(jìn)入的情況下穿過馬達(dá)封閉體。制動器108A沿使得線圈130突出到馬達(dá)的繞組123與馬達(dá)軸 141/141A之間的空腔或容積197中的方向安裝。制動器108A位于主軸 101A —端的徑向孔196中。軸承190通過彈簧108E張緊并保持在合適 位置，彈簧108E可在位于制動器的內(nèi)徑孔的槽中的環(huán)108D與軸承190 之間操作。彈簧108E推動軸承190抵靠軸141A的外部上的肩部。主軸 101A形成中間齒圈188。
參照圖1A，輸入恒星齒輪110經(jīng)滲碳并具有19個齒。輸入恒星齒 輪110與斷開軸109花鍵連接(172)。輸入齒架102A與中間恒星齒輪 116花鍵連接(173)，而中間恒星齒輪116驅(qū)動中間行星齒輪103F。中 間恒星齒輪116和中間行星齒輪103F彼此互相嚙合(181)。注意，圖l 和圖1A示出輸入行星齒輪102F的寬度小于中間行星齒輪103F的寬度的 一半，這可將第一級和第二級行星齒輪定位在主軸101A內(nèi)的齒圈188內(nèi)， 因此節(jié)省變速箱內(nèi)的軸向空間，同時經(jīng)濟(jì)有效地傳遞動力和扭矩。
參照圖1和圖1A，輸入密封件108F和制動器O形環(huán)108C將變速 箱與馬達(dá)分開密封，以防止馬達(dá)中進(jìn)入不需要的潤滑油。輪轂101D通過 螺栓101M固定到輸出齒圈IOIE。主唇形密封件101B密封在輸出齒圈 101E、輪轂101D以及主軸/輸入齒圈101A之間。主軸承IOIC與輪轂101D 和主軸101A相互接合，因此使輪轂101D能夠相對于主軸101A旋轉(zhuǎn)， 主軸101A固定到車輛并且不可旋轉(zhuǎn)。軸承螺母101F和固定螺栓101G 確保軸承IOIC抵靠主軸101A固定。必要時在變速箱中使用例如彈性體 0形環(huán)密封件118的密封件。 '
仍參照圖1和圖1A，中間齒輪103F驅(qū)動與輸出恒星齒輪111花鍵 連接(174)的中間齒架103A。中間級行星齒輪具有35個齒。滲碳輸出 恒星齒輪111包括25個齒，并驅(qū)動(182)與輸出齒圈101E的齒188A 互相接合的輸出行星齒輪104F。盡管有4個輸出行星齒輪，但可使用不 同數(shù)量的輸出行星齒輪，例如使用3個或5個。輸出齒架104A將輸出行 星齒輪104F和輸出行星齒輪銷104E定位成遠(yuǎn)離第一級(輸入級)齒輪 和第二級(中間級)齒輪，并位于輸出齒圈IOIE內(nèi)。由于本發(fā)明具有通 過改變在輸入級和中間級中的齒組合而采用不同比例的靈活性，所以輸入行星齒輪、中間行星齒輪和輸出行星齒輪所采用的齒數(shù)僅為例示的方 式。
還參照圖1和圖1A，輸出行星齒輪齒架104A靜止。輸出行星齒輪 齒架的花鍵174A與主軸的內(nèi)齒圈188互連。因此，輸出齒架104A靜止。 輸出行星齒輪銷104E固定在輸出行星齒輪齒架104A內(nèi)。輸出行星齒輪 104F繞靜止的輸出行星齒輪銷104E旋轉(zhuǎn)，并與輸出內(nèi)齒圈嚙合(188A)， 使得輸出內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動由柱頭螺栓101M和螺母(未示出)固定的 車輪(未示出)。輸出行星齒輪止推墊圈104B抵接輸出齒架104A，并阻 止輸出行星齒輪104F的側(cè)向移動。輸出行星齒輪滾針104C由輸出行星 齒輪間隔件104D分開，并使輸出齒輪104F能夠相對于輸出行星齒輪銷 104E旋轉(zhuǎn)。輸出行星齒輪滾銷104G將輸出行星齒輪銷104E固定到輸出 行星齒輪齒架104A。
雙重壁中間齒架103A與輸出恒星齒輪111花鍵連接。中間行星齒輪 止推墊圈103B縱向固定中間行星齒輪103F，襯套103C插設(shè)在輸入行星 齒輪和輸入行星齒輪銷102E之間。襯套103C插設(shè)在中間行星齒輪103F 和中間行星齒輪銷103E之間。中間齒架滾銷103G將中間齒架103A固 定到中間行星齒輪銷而由行星齒輪驅(qū)動。止推間隔件120位于輸入齒架 與中間齒架之間。參見圖1A。
還參照圖1和圖1A，行星齒輪輸出齒架104A通過銷104G固定到 行星齒輪輸出銷104E。輸出行星齒輪止推墊圈104B固定輸出行星齒輪 104F以防止其縱向運動。輸出行星齒輪間隔件104D將插設(shè)在輸出行星 齒輪104F的內(nèi)部與輸出銷104E之間的輸出行星齒輪滾針軸承分開，以 使輸出齒輪能夠相對于輸出銷旋轉(zhuǎn)。罩組件106A由罩保持環(huán)106G保持。 罩止推墊圈106B與由中間齒架103A驅(qū)動的輸出恒星齒輪111互相接合。
先進(jìn)的72V交流電動馬達(dá)107A具有IP67防護(hù)等級(防水至1米)， 并驅(qū)動花鍵連接的斷開軸109，而斷開軸109驅(qū)動輸入恒星齒輪110，輸 入恒星齒輪110又驅(qū)動輸入行星齒輪102F。當(dāng)然馬達(dá)外殼107A固定到 主軸IOIA，如圖1C所示。
仍參照圖1， O形環(huán)密封件107C插設(shè)在馬達(dá)外殼107A與主軸101A之間。電動制動器108A通過制動器安裝螺栓199固定到主軸IOIA，密 封件108C位于制動器與主軸101A之間。制動器組件包括壓力板124、 靜止板126以及摩擦板125。摩擦板125固定到(178:花鍵連接到)馬 達(dá)軸141/141A，并隨電動馬達(dá)軸141/141A旋轉(zhuǎn)。當(dāng)外殼108A中的線圈 130通電時，壓力板124被拉離摩擦板125并與摩擦板125分離，從而使 制動器失去作用。彈簧164迫使壓力板126與摩擦板125接合而阻止軸 141/141A旋轉(zhuǎn)。軸承預(yù)加載彈簧108E作用于位于制動器108A的內(nèi)孔的 凹部中的卡環(huán)108D上。示出的所用馬達(dá)傳感器128與馬達(dá)的速度控制相 關(guān)。還示出了用于電線(未編號)的水封件129。制動器外殼108A安裝 在電動馬達(dá)的線圈繞組123內(nèi)。這樣，節(jié)省了空間且使馬達(dá)-變速箱組件 的總長度最小。
輸入行星齒輪102F不與中間行星齒輪103F—樣寬。如圖l、 1A和 1B所示的優(yōu)選實施例中所闡述的齒輪布置由于其長度短、減速比高并且 較為防水和灰塵從而優(yōu)于其它布置。
本文所述的機器包括容納用于向一組電池充電的發(fā)電機組的混合系 統(tǒng)。電池為所有機器功能(包括車輪驅(qū)動組件)提供動力。當(dāng)電池達(dá)到 某一放電級時，發(fā)動機組將啟動并向電池充電。這會自動地消除牽引功 率的波峰和波谷。結(jié)果，發(fā)動機僅提供機器所需要的功率，從而形成排 放少且運行較安靜的明顯更加有效的系統(tǒng)。
如圖1所示，本發(fā)明的軸向長度足夠短，使其能夠被放置在車輛的 轉(zhuǎn)向輪上，而不向車輛下架的外部突出得太遠(yuǎn)，也不向車輛下架的內(nèi)部 突出得太遠(yuǎn)。本發(fā)明的功率密度是由于利用具有非常緊湊的高減速變速 箱和制動器的高速交流馬達(dá)(最大6000RPM)的結(jié)果。對于給定的馬力 來說，高速馬達(dá)比低速馬達(dá)更為緊湊。該組件還能夠在室外環(huán)境中操作。 馬達(dá)變速箱組件設(shè)計成IP67的等級(可浸入達(dá)至lm的水中)。
本發(fā)明包括下列特征。高速馬達(dá)、高減速變速箱和電磁制動器的緊 湊布置使得空間利用最小。以下是本發(fā)明的一些附加特征。
將高速(第1和第2級)行星齒輪級封裝在主輪支撐軸承內(nèi)節(jié)省了 空間。傳統(tǒng)上，行星輪傳動變速箱中的高速傳動裝置朝向罩端。通過移動軸承內(nèi)的高速級，三個行星齒輪級(輸入行星齒輪級102F、中間行星
齒輪級103F以及輸出配合級104F)比傳統(tǒng)的兩個行星齒輪級組件的軸向 長度短。另外，在高速傳動裝置遠(yuǎn)離罩的情況下，傳向外部環(huán)境的噪聲 大大降低。
圖1、 1A、 1B和1C中所示的本發(fā)明包括將制動器套入馬達(dá)107A的 繞組端匝123內(nèi)，這也節(jié)省了空間。感應(yīng)交流馬達(dá)傳統(tǒng)上具有通常正好 占用空間的長的繞組端匝。第一個實施例通過將制動器外殼108A套入端 匝內(nèi)而利用了該軸向長度。這導(dǎo)致軸向長度減少大約1英寸。
利用制動器108A作為馬達(dá)支撐件節(jié)省了空間。制動器為馬達(dá)軸 141/141A提供了軸承支撐，并且將馬達(dá)與變速箱組件(其容納有油)分 開密封。
使導(dǎo)線129以密封的方式引出允許在潮濕的環(huán)境中使用。電源(高 電流)導(dǎo)線和使電源與馬達(dá)外的控制信號通信的低電流導(dǎo)線在不損壞密 封件的情況下離開馬達(dá)封閉件。低電流電線通過包覆成型的墊環(huán)離開。
在功率損失的情況下，制動器108A將接合。如果機器需要被牽引， 則不必使操作者移除馬達(dá)來接近并機械地釋放制動器。斷開件113/109使 得比較容易地從制動器釋放。當(dāng)從圖l觀察時，斷開桿113被向內(nèi)/向左 推動，因此抵抗彈簧140的力推動斷開花鍵109，這又釋放斷幵件109與 輸入恒星齒輪之間的花鍵互連，使輪轂?zāi)軌蜃杂赊D(zhuǎn)動，從而使車輛運動。
圖2是馬達(dá)-制動器-齒輪減速器的另一實施例的組裝剖視圖200。參 照圖2所示的實施例，內(nèi)制動器安裝成使得制動器的外殼208A中的吸引 板224的線圈230定位成靠近主軸201A。在圖1、 1A和1B的優(yōu)選實施 例中，內(nèi)制動器安裝成使得線圈230基本安裝在電動馬達(dá)內(nèi)，從而節(jié)省 空間。
圖2A是圖2的示出輸入行星齒輪202F和中間行星齒輪203F的一部 分的放大圖200A。在圖2和圖2A所示的實施例中，注意，輸入行星齒 輪202F與中間行星齒輪203F的寬度相同。
唇形密封件201B密封主軸/輸入齒圈與輪轂101D之間的間隙。主軸 承201C支撐輪轂201D和輸出齒圈201E，以相對于主軸201A旋轉(zhuǎn)。軸承螺母201F和固定螺栓201G將軸承201C縱向固定在合適位置。
圖2A是示出輸入行星齒輪202F和中間行星齒輪203F的圖2的一部 分的放大圖200A。輸入齒架202A與止推板202B —起在圖2中示出。輸 入行星齒輪銷202E將輸入行星齒輪202F固定到輸入行星齒輪齒架 202A。輸入行星齒輪202F通過板202B固定到輸入行星齒輪銷202E。襯 套203C位于輸入行星齒輪與銷202E之間。輸入恒星齒輪210由花鍵連 接(272)的斷幵軸209驅(qū)動。輸入恒星齒輪210的齒與輸入行星齒輪202F 的齒互相嚙合(280)，以驅(qū)動輸入行星齒輪。保持環(huán)212保持中間恒星 齒輪216。
還參照圖2A，輸入行星齒輪202F包括35個滲碳齒，并由具有19 個齒的滲碳輸入恒星齒輪210驅(qū)動。輸入止推板202B將輸入行星齒輪 202F固定到輸入行星齒輪銷202E。輸入/中間行星齒輪襯套203C支撐輸 入行星齒輪202F和中間行星齒輪203F。輸入行星齒輪銷保持環(huán)202G將 止推板202B固定到輸入行星齒輪銷202E。類似地，輸入止推板203B將 中間行星齒輪203F固定到中間行星齒輪銷203E。輸入齒架202A由輸入 行星齒輪銷202E驅(qū)動，輸入齒架與中間恒星齒輪216花鍵連接(273)。 中間恒星齒輪216包括19個滲碳齒，并驅(qū)動(281)—間行星齒輪，中 間行星齒輪與主軸201A的內(nèi)齒圈288的齒互相接合并且抵抗該內(nèi)齒圈 288的齒。參見圖2A。
中間恒星保持環(huán)212保持輸入恒星齒輪202F和輸入齒架203A。扣 環(huán)220和輸出齒架204A保持中間齒架203A。
圖2示出了制動器208A。 Inertia Dynamics Incorporated(下文稱為 "IDI")制造施加有彈簧的線圈，該線圈通電而釋放本文所述的制動器。 IDI制動器適于安裝到齒輪減速器的主軸。制動器208A中的通電線圈230 抵抗彈簧264的力吸引鐵磁致動板226 (有時也稱為止回件)并使其離開 摩擦板225，以允許摩擦板225隨斷開軸209旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈230被致動時， 板226抵接外殼的本體208A，以允許軸241和變速箱內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)。線圈 230為可在80V直流、27W的功率下操作的直流線圈.。在圖2或圖2A 中未示出向線圈230供電的電線。摩擦板225包括固定至其上的摩擦材料。利用粘合劑將摩擦材料固
定到摩擦板。摩擦材料位于摩擦板225的周向范圍附近。當(dāng)施加制動時， 彈簧264推動致動板226抵靠摩擦板225，具體為抵靠固定到摩擦板的摩 擦材料以阻止軸241旋轉(zhuǎn)。制動器抵靠主軸201A密封(208C)。參見圖 2A來觀察密封件(208C)。
參照圖2，馬達(dá)207A具有大體筒形的錐形外部。馬達(dá)207A通過未 示出的螺栓固定到主軸201A。彈簧240支承在斷開軸'209上，以能夠通 過移除罩組件206A、罩止推墊圈206B以及罩保持環(huán)206G來拆卸該裝置。 一旦移除罩206A、止推墊圈206B以及罩保持環(huán)206G，則可向里推動內(nèi) 斷開桿213，并且可以將罩反向或翻轉(zhuǎn)并且重新安裝，從而向左推動分離 桿213、 209，而將馬達(dá)與變速箱彼此分離。斷開桿213通常用于支撐輸 出恒星齒輪。馬達(dá)軸241通過大致位于該馬達(dá)左端的軸承242支撐，并 通過大致位于該馬達(dá)右端的軸承2卯支撐。軸承2卯位于靜止的制動器 外殼208A與軸241之間，以允許軸相對于軸承外殼旋轉(zhuǎn)。制動器208A 通過螺栓261固定到主軸201A。馬達(dá)207A通過O形環(huán)密封(208C)， 以防止在主軸與馬達(dá)的連接處的水或灰塵的進(jìn)入。
制動器208A位于主軸201A —端的徑向孔296中。軸承290通過彈 簧208E張緊并保持在合適位置，彈簧208E可在位于制動器的內(nèi)徑孔的 槽中的環(huán)208D與軸承290之間操作。彈簧208E推動軸承2卯抵靠軸241 的外部上的肩部。主軸201A包括中間齒圈288。
輸入恒星齒輪210經(jīng)滲碳并具有19個齒。輸入恒星齒輪210與斷幵 軸209花鍵連接(272)。輸入齒架202A與中間恒星齒輪216花鍵連接 (273)，中間恒星齒輪216又驅(qū)動中間行星齒輪203F。注意，圖2示出 的輸入行星齒輪202F的寬度與中間行星齒輪203F的寬度相等，這使得 將第一和第二行星齒輪級定位在主軸201A內(nèi)的齒圈288內(nèi)。這節(jié)省了變 速箱內(nèi)的軸向空間，同時經(jīng)濟(jì)有效地傳遞動力和扭矩。
輸入密封件208F和制動器0形環(huán)208C將變速箱與馬達(dá)分開密封， 以防止馬達(dá)中進(jìn)入不需要的潤滑油。輪轂201D通過螺栓201M固定到輸 出齒圈201E。主唇形密封件201B密封在輸出齒圈201E、輪轂201D以及主軸/輸入齒圈201A之間。主軸承201C與輪轂201D和主軸201A互 相接合，使輪轂201D能夠相對于主軸201A旋轉(zhuǎn)，主軸201A固定到車 輛并且不可旋轉(zhuǎn)。軸承螺母201F和固定螺栓201G確保軸承201C抵靠 主軸201A固定。必要時在變速箱中使用例如0形環(huán)密封件218的密封 件。
中間齒輪203F驅(qū)動與輸出恒星齒輪211花鍵連接(274)的中間齒 架203A。滲碳的輸出恒星齒輪211包括25個齒，并驅(qū)動(282)輸出行 星齒輪204F，輸出行星齒輪204F與輸出齒圈201E的齒288A互相接合。 具有4個輸出行星齒輪。輸出齒架204A將輸出行星齒輪204F和輸出行 星齒輪銷204E定位成遠(yuǎn)離第一級(輸入級)和第二級(中間級)，并位 于輸出齒圈201E內(nèi)。
輸出行星齒輪齒架204A靜止。輸出行星齒輪204F與輸出內(nèi)齒圈的 齒互相嚙合(288A)，使得輸出內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動由柱頭螺栓201M和螺 母(未示出)固定的車輪(未示出)。輸出行星齒輪止推墊圈/板204B限 制輸出行星齒輪的側(cè)向運動。輸出行星齒輪間隔件204D和輸出行星齒輪 滾針204C支撐輸出行星齒輪，并使輸出行星齒輪能夠相對于輸出行星齒 輪滾銷204E旋轉(zhuǎn)。輸出行星齒輪銷204G將輸出行星齒輪滾銷204E固 定到靜止的輸出行星齒輪齒架。
中間齒架203A與輸出恒星齒輪211互相接合。中間行星齒輪止推板 203B縱向固定中間行星齒輪203F。襯套203C插設(shè)在輸入行星齒輪202F 與輸入行星齒輪銷202E之間。襯套203C插設(shè)在中間行星齒輪203F與巾 間行星齒輪銷203E之間。
行星齒輪輸出齒架204A通過銷204G固定到行星齒輪輸出銷204E。 輸出行星齒輪止推墊圈/板204B固定輸出行星齒輪204F以防止其縱向運 動。輸出行星齒輪間隔件204D將插設(shè)在輸出行星齒輪204F的內(nèi)部與輸 出銷204E之間的輸出行星齒輪滾針軸承分開，以使輸出齒輪能夠相對于 輸出銷旋轉(zhuǎn)。罩組件206A由罩保持環(huán)保持。罩止推墊圈206B與由中間 齒架203A驅(qū)動的輸出恒星齒輪211互相接合。
Sauer交流電動馬達(dá)207A驅(qū)動花鍵連接的斷開軸209，斷開軸209又驅(qū)動輸入恒星齒輪210，輸入恒星齒輪210又驅(qū)動輸入行星齒輪202F。 當(dāng)然，馬達(dá)外殼207A固定到主軸201A。
圖1和圖2的實施例不同。圖2示出了大間隔件/罩269S的開口中的 位于馬達(dá)207A與鍛造的主軸/輸入齒圈269之間的間隔件269和"L"形 套筒。圖1利用了等級為IP67的不同的馬達(dá)107A。注意，制動器208A 部分容納在主軸201A端部的徑向孔296內(nèi)。圖1中，板124、 126和摩 擦板125容納在主軸101A端部的徑向孔196內(nèi)，外殼108A主要位于馬 達(dá)繞組123和馬達(dá)軸141A之間。圖1還采用了窄的輸入行星齒輪102F， 該輸入行星齒輪102F與制動器的反向取向一起提供長度較短的馬達(dá)-制 動器-減速器組合。較窄的輸入級的優(yōu)點在于中間級傳動裝置可以較寬。 中間級傳動裝置在第一個實施例中較寬。在申請人的翻試中導(dǎo)致樣機過 早失效。主軸101A和主軸201A外形相同。
由于馬達(dá)繞組223外部的制動器的取向和較寬的輸入行星齒輪 202F，因此圖2示出的馬達(dá)-制動器-減速器組合比圖1的馬達(dá)-制動器-減 速器組合長。由于制動器不裝配在馬達(dá)內(nèi)，因此在馬達(dá)207A與鍛造的主 軸/輸入齒圈269之間的間隔件269和"L"形套筒位于大間隔件/罩269S 中的靠近通向馬達(dá)外部的線束的開口中。圖2示出了間隔件269和"L" 形套筒269A， "L"形套筒269A沿該裝置的軸線縱向延伸，延伸距離大 約為壓力板224、 226和摩擦板225的厚度。
圖3是馬達(dá)-制動器-齒輪減速器的另一實施例的組裝剖視圖300，其 在許多方面與圖2和圖2A中所示的實施例相同。除了這里所述的以外， 圖2和圖2A的200系列的附圖標(biāo)記表示與圖3、 3A和_ 3B中的300系列 的附圖標(biāo)記相同的結(jié)構(gòu)。圖3A是圖3的示出輸入行星齒輪301F和中間 行星齒輪303F的一部分的放大圖300。圖3A是為了完整性而提供并與 圖2相同。圖3示出的馬達(dá)-制動器-減速器組合比圖1所示的實施例略長， 這是由于馬達(dá)繞組323外部的制動器的取向并且由于使用了 Sauer 207A 馬達(dá)。由于制動器不裝配在馬達(dá)307A內(nèi)，因此一體的間隔件369與"L" 形套筒369A位于馬達(dá)307A與鍛造的主軸/輸入齒圈369之間，并且在大 間隔件/罩369S中靠近通向馬達(dá)外部的線束存在開口。馬達(dá)307A通過圖3B中未編號的螺栓固定到主軸301A。圖3示出一體的間隔件369和"L" 形套筒369A， "L"形套筒369A沿裝置的軸線縱向延伸，延伸距離大約 為壓力板324、 326和摩擦板325的厚度。圖3B是圖3和圖3A所示的 實施例的外部立體圖。Sauer交流電動馬達(dá)307A驅(qū)動花鍵連接的斷開軸 309，該斷開軸309又驅(qū)動輸入恒星齒輪310，該輸入恒星齒輪310又驅(qū) 動輸入行星齒輪302F。當(dāng)然，馬達(dá)外殼307A固定到主軸301A。
圖4是馬達(dá)-制動器-齒輪減速器的另一實施例的組裝剖視圖400。圖 4A是圖4的示出制動器408A的一部分的部分的放大圖400。圖4B是圖 4和圖4A中所示的實施例的外部立體圖400B。圖4是許多方面均與圖2 和圖3所示的實施例相同的馬達(dá)-制動器-減速器的另一個實施例的組裝 剖視圖400。除了這里所述的以外，對于相應(yīng)的圖2、 2A和圖3、 3A和 3B的200和300系列的附圖標(biāo)記與圖4、 4A和4B中的400系列的附圖 標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)。圖4A是圖4的示出輸入行星齒輪401F和中間行 星齒輪403F的一部分的放大圖400。圖4A是為了完整性而提供，并且 與圖2A和圖3A相同。由于馬達(dá)繞組423外部的制動器408A和Danaher 馬達(dá)408A的取向，因此圖4示出的馬達(dá)-制動器-減速器組合比圖1所示 的略長。由于制動器不裝配在馬達(dá)內(nèi)，因此間隔件469和"L"形套筒469A 位于馬達(dá)407A和鍛造的主軸/輸入齒圈401A之間。馬達(dá)407A通過圖4B 中未編號的螺栓固定到主軸401A。并且示出大間隔件/罩469S中的靠近 通向馬達(dá)外部的線束而未編號的開口 。圖4示出一體的間隔件469和"L" 形套筒469A， "L"形套筒469A沿裝置的軸線縱向延伸，延伸距離大約 與壓力板424、 426和摩擦板425的厚度相同。圖4B是圖4和圖4A所 示的實施例的外部立體圖400B。 Danaher交流電動馬達(dá)407A驅(qū)動花鍵連 接的斷開軸409，該斷開軸409又驅(qū)動輸入恒星齒輪4io，該輸入恒星齒 輪410又驅(qū)動輸入行星齒輪402F。當(dāng)然，馬達(dá)外殼407A固定到主軸401A。
除了這里所述的之外，圖2、 3和4的齒輪組和制動器的操作與結(jié)合 圖1的實施例所述的操作相同。圖1是優(yōu)選實施例，由于各個部件的幾 何形狀，因此它們的設(shè)置是最為緊湊且有效的馬達(dá)-制動器-齒輪減速器。
圖1的實施例從左側(cè)馬達(dá)覆蓋件179到右側(cè)馬達(dá)覆蓋件179A的總長度近似為16英寸。類似地，圖2和圖3的實施例從左側(cè)馬達(dá)覆蓋件279、 379到右側(cè)馬達(dá)覆蓋件279A、 379A的總長度近似為16.3英寸。類似地， 圖4的實施例從左側(cè)馬達(dá)覆蓋件479到右側(cè)馬達(dá)覆蓋件479A的總長度近 似為16.6英寸。
Danaher交流電動馬達(dá)407A驅(qū)動花鍵連接的斷開軸409，該斷開軸 又驅(qū)動輸入恒星齒輪410，該輸入恒星齒輪410又驅(qū)動輸入行星齒輪 402F。當(dāng)然，馬達(dá)外殼407A固定到主軸401A。所有的馬達(dá)107A、 207A 和307A均為6馬力馬達(dá)。
通常，所有的傳動裝置、軸承、行星齒輪軸均由滲碳鋼制成，而齒 架和外殼由球墨鑄鐵或鋼制成。輸入級齒架由完全硬化鋼制成。主軸由 灰鑄鐵/鑄鋼/鋼合金制成，并且馬達(dá)外殼為鋁材料。
通常，基于本申請所需要的變速箱等級具有三個輸入行星齒輪、三 個中間行星齒輪以及三個或四個輸出行星齒輪。但對于每級齒輪個數(shù)可 使用其它構(gòu)造。
附圖標(biāo)記 '
100:制動器部分位于電動馬達(dá)內(nèi)的扭矩輪轂的剖視圖
100A:圖1的部分放大圖
100B:圖1A的部分放大圖
100C:圖ic的部分放大圖
101A:鍛造的主軸/ll入齒圈
101B:主唇形密封件
101C:系列主軸承
101D:輪轂
101E:輸出齒圈
101F:系列軸承螺母
101G:軸承螺母固定螺栓
101M:柱頭螺栓
102A:輸入齒架
102B:輸入止推板102D:輸入行星齒輪襯套 102E:輸入行星齒輪銷
102F: 35個齒的滲碳輸入行星齒輪
102G:輸入行星齒輪銷保持環(huán) 103A:雙重壁中間齒架 103B:中間行星齒輪止推墊圈 103C:輸入/中間行星齒輪襯套 103E:中間行星齒輪銷 103F:中間行星齒輪 103G:中間齒架滾銷 104A:行星齒輪輸出齒架 104B:輸出行星齒輪止推墊圈 104C:輸出行星齒輪滾針 104D:輸出行星齒輪間隔件 104E:輸出行星齒輪銷
104F: 46齒的輸出行星齒輪
104G:輸出行星齒輪滾銷 106A:罩組件 106B:罩止推墊圈 106G:罩保持環(huán)
107A:先進(jìn)的72V交流馬達(dá)，IP67防護(hù)等級
107C:馬達(dá)O形環(huán)
108A:電動制動器
108C:制動器O形環(huán)
108D:制動器保持環(huán)
108E:軸承預(yù)加載彈簧
108F:輸入密封件
109:花鍵連接斷開軸
110: 19個齒的滲碳輸入恒星齒輪111: 25個齒的滲碳輸出恒星齒輪 112:中間恒星齒輪保持環(huán) 113:內(nèi)斷開桿
116: 19個齒的滲碳中間恒星齒輪 118:輸出齒圈O形環(huán)
120:輸入齒架與中間齒架之間的止推間隔件 123:電動馬達(dá)繞組端匣 ， 124:壓力板 125:摩擦板
125A:通過粘合劑固定到摩擦板的摩擦材料
126:致動板 128:馬達(dá)速度控制件 129:電線的水封件 130:制動器中的線圈 140:止推彈簧 141:馬達(dá)軸 141A:馬達(dá)軸 142:軸承
160:用于將制動器固定到鍛造的主軸/輸入齒圈的帶螺紋的螺栓 161:電磁線圈與壓力板之間的間隔件，三個中的一個 162:壓力板抵靠鍛造的主軸/輸入齒圈的互接
163:摩擦板125中的通路 163A:與主軸101A的螺紋互連 163P:鐵磁體板126中的通路 163Q:板124中的通路 164:彈簧，三個中的一個
169:當(dāng)線圈斷電時內(nèi)線圈殼體108A與內(nèi)板126之間的間隙
17h將馬達(dá)軸與斷開軸互連的花鍵
172:將斷開軸109/輸出恒星齒輪IIO互連的花鍵173:將輸出齒架102A互連的花鍵
174:將中間齒架103A與輸出恒星齒輪111互連的花鍵
178:花鍵連接
179、 279、 379、 479:左側(cè)馬達(dá)覆蓋件
179A、 279A、 379A、 479A:右側(cè)馬達(dá)覆蓋件
180:輸入恒星齒輪與輸入行星齒輪互相嚙合
181:中間恒星齒輪116與中間行星齒輪103F互相嚙合
182:輸出恒星齒輪與輸出行星齒輪互相嚙合 '
188:主軸IOIA的內(nèi)齒圈
189:在斷開桿113與輸出恒星齒輪111之間操作的襯套 190:支撐馬達(dá)軸141A的軸承 196:主軸IOIA端部中的徑向孔
197:馬達(dá)繞組123的端部與馬達(dá)軸141/141A之間的空間
199:將制動器108A的本體、間隔件與板124固定到主軸101A的
200:具有制動器的扭矩輪轂的剖視圖
200A:圖2的部分放大圖
201A、 301A、 401A:主軸/輸入齒圈(鍛造)
201B、 301B、 401B:主唇形密封件
201C、 301C、 401C:主軸承
201D、 301D、 401D:輪轂
201E、 301E、 401E:輸出齒圈
201F、 301F、 401F:軸承螺母
201G、 301G、 401G:軸承螺母固定螺栓
201M、 301M、 401M:柱頭螺栓
202A、 302A、 402A:輸入齒架
202B、 302B、 402B:輸入止推板
202E、 302E、 402E:輸入行星齒輪銷
202F、 302F、 402F: 35個齒的滲碳輸入行星齒輪202G、302G、402G:輸入行星齒輪銷保持環(huán)
203A、303A、403A:雙重壁中間齒架
203B、303B、403B:中間行星齒輪止推板
203C、303C、403C:輸入/中間行星齒輪襯套
203E、303E、403E:中間行星齒輪銷
203F、303F、403F:中間行星齒輪
203G、303G、403G:中間齒架滾銷
204A、304A、404A:行星齒輪輸出齒架
204B、304B、404B:輸出行星齒輪止推墊圈/板
204C、304C、404C:輸出行星齒輪滾針
204D、304D、404D:輸出行星齒輪間隔件
204E、304E、404E:輸出行星齒輪銷
204F、304F、404F:46齒的輸出行星齒輪
204G、304G、404G:輸出行星齒輪滾銷
206A、306A、406A:罩組件
206B、306B、406B:罩止推墊圈
206G、306G、 G:罩保持環(huán)
207A、307A、407A:Sauer馬達(dá)
208A、308A、408A:電動制動器
208C、308C、概C:制動器0形環(huán)
208D、308D、408D:制動器保持環(huán)
208E、308E、權(quán)E:軸承預(yù)加載彈簧
208F、308F、408F:輸入密封件
208G、308G、408G:外板226與電制動器208A/線圈230
之間的隔開/互連
209、 309、 409:花鍵連接的斷開軸
210、 310、 410: 19個齒的滲碳輸入恒星齒輪
211、 311、 411: 25個齒的滲碳輸出恒星齒輪
212、 312、 412:中間恒星齒輪保持環(huán)213、313、413:內(nèi)斷開桿
216、316、416:19個齒的滲碳中間恒星齒輪
218、318、418:輸出齒圈o形環(huán)
220、320、420:輸入齒架與中間齒架之間的止推間隔件
221、321、421:斷開保持環(huán)
222、322、422:斷開墊圈，外徑0.524;內(nèi)徑0.286;厚度0.047
223、323、423:電動馬達(dá)繞組端匝
224、324、424:壓力板
225、325、425:制動器摩擦
226、326、426:板
230、330、430:制動器中的線圈
240、340、440:彈簧
241、341、441:馬達(dá)軸
242、342、442:馬達(dá)軸承
261:電磁線圈與壓力板之間的間隔件，三個中的一個264、364、464:彈簧
269、469:鍛造的主軸/輸入齒圈的延伸部(鍛造)269A、 369A、 469A: "L"形套筒 269S、 369S、 469S:大間隔件/罩
272、 372、 472:將斷開軸209/309/409與輸入恒星齒輪210/310/410 互連的花鍵
273、 373、 473:將輸入齒架202A互連的花鍵
274、 374、 474:將中間齒架203A/303A/403A .與輸出恒星齒輪 211/311/411互連的花鍵
274A、 374A、 474A:將輸出齒架與主軸互連的花鍵
281、 381、 481:中間輸入恒星齒輪與中間行星齒輪互相嚙合
288、 388、 488:主軸201A/301A/401A的內(nèi)齒圈
290、 390、 490:支撐馬達(dá)軸的軸承
296、 396、 496:主軸201A/301A/401A的內(nèi)徑300:扭矩輪轂的剖視圖
300A:圖3的部分放大圖 300B:扭矩輪轂的立體圖 369:主軸的一體延伸部
400:扭矩輪轂的剖視圖
400A:圖4的部分放大圖 400B:扭矩輪轂的立體圖
已經(jīng)通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行了闡述。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易認(rèn)識到， 在不脫離所附的權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行改 變。
權(quán)利要求
1、一種小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，該小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件包括內(nèi)制動器；高速電動馬達(dá)，該高速電動馬達(dá)與具有大齒輪減速比的齒輪減速器互連；所述齒輪減速器包括主軸；所述內(nèi)制動器基本安裝在所述高速電動馬達(dá)內(nèi)，并可抵抗彈簧而操作，該彈簧將所述制動器偏壓成與基面接合；所述制動器被電致動以允許向所述齒輪減速器傳遞能量；所述齒輪減速器包括輸入行星齒輪級、中間行星齒輪級以及輸出行星齒輪級；所述輸入行星齒輪級和所述中間行星齒輪級位于所述主軸內(nèi)；并且所述輸出行星齒輪級驅(qū)動輸出齒圈。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，該小型齒 輪減速器電動馬達(dá)組件還包括釋放裝置，該釋放裝置用于從所述制動器 釋放所述輸出齒圈以允許該輸出齒圈旋轉(zhuǎn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，其中，所 述釋放裝置包括電磁線圈。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，其中，所 述電動馬達(dá)包括軸，且所述電動馬達(dá)包括與所述軸徑向間隔開的電繞組， 以在所述軸與所述繞組之間產(chǎn)生空隙或空間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，其中，所 述電動制動器基本位于所述軸與所述繞組之間的所述空間內(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，其中，所 述輸入行星齒輪級包括一個輸入恒星齒輪與多個輸入行星齒輪，所述輸 入行星齒輪級的所述行星齒輪具有第一寬度，所述中間行星齒輪級包括 一個中間恒星齒輪和多個中間行星齒輪，所述中間行星齒輪具有第二寬度，所述輸入行星齒輪級的第一寬度小于具有第二寬度的所述中間行星 齒輪的寬度的二分之一。
7、 一種小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，該小型齒輪減速器電動馬達(dá) 組件包括高速電動馬達(dá)，該高速電動馬達(dá)與具有齒輪減速比的齒輪減速器互 連，所述齒輪減速比的范圍為1: 90至1: 160;所述齒輪減速器包括主軸和斷開軸，所述斷開軸將所述高速電動馬 達(dá)的能量傳遞到所述齒輪減速器；內(nèi)制動器，所述內(nèi)制動器包括外殼，所述內(nèi)制動器的所述外殼還包 括電磁線圈和安裝在所述外殼中的彈簧；所述內(nèi)制動器固定到所述主軸，所述內(nèi)制動器還包括外殼；第一 和第二壓力板，所述第一和第二壓力板均包括貫通的通路；位于所述第 一和第二板之間的間隔件；以及固定到所述斷開軸并隨之旋轉(zhuǎn)的摩擦板；所述摩擦板大致為具有第一和第二側(cè)面的盤形，并包括固定到所述 摩擦板的所述第一和第二側(cè)面上的摩擦材料；所述制動器的所述彈簧可在所述制動器的所述外i與所述第一壓力 板之間操作，所述壓力板是鐵磁性的，并可在所述制動器的所述線圈通 電時被所述線圈吸引，當(dāng)所述線圈斷電時，所述彈簧推動所述第一壓力 板與所述摩擦板接合；所述內(nèi)制動器基本位于所述高速電動馬達(dá)內(nèi)；所述制動器被電致動以向所述齒輪減速器傳遞能量；所述齒輪減速器包括輸入行星齒輪級、中間行星齒輪級以及輸出行 星齒輪級；所述輸入行星齒輪級和所述中間行星齒輪級位于所述主軸內(nèi)；并且 所述輸出行星齒輪級驅(qū)動輸出齒圈。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，其中，所 述電動馬達(dá)包括軸，且所述電動馬達(dá)包括與所述軸徑向間隔開的電繞組， 以在所述軸與所述繞組之間產(chǎn)生空隙或空間。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，其中，所述電動制動器基本位于所述軸與所述繞組之間的所述空間內(nèi)。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，其中，所述輸入行星齒輪級包括一個輸入恒星齒輪與多個輸入行星齒輪，所述 輸入行星齒輪級的所述行星齒輪具有第一寬度，所述中間行星齒輪級包 括一個中間恒星齒輪和多個中間行星齒輪，所述中間行星齒輪具有第二 寬度，所述輸入行星齒輪級的所述第一寬度小于具有第二寬度的所述中 間行星齒輪的寬度的二分之一。
全文摘要
公開并要求保護(hù)一種具有內(nèi)制動器的小型齒輪減速器電動馬達(dá)組件，其中，高速電動馬達(dá)與具有大齒輪減速比的齒輪減速器互連。該組件包括主軸；制動器，該制動器基本安裝在所述高速電動馬達(dá)內(nèi)，并可抵抗彈簧而操作，該彈簧將所述制動器偏壓成與基面接合。制動器被電致動以允許向齒輪減速器傳遞能量。齒輪減速器包括輸入行星齒輪級、中間行星齒輪級以及輸出行星齒輪級。輸入級和中間級位于所述主軸內(nèi)，并且所述輸出行星齒輪級驅(qū)動輸出齒圈。釋放裝置用于從制動器釋放輸出齒圈以允許輸出齒圈旋轉(zhuǎn)。
文檔編號H02K7/116GK101615824SQ20091014597
公開日2009年12月30日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者本杰明·沃倫·朔恩 申請人:費爾菲爾德制造公司