本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于非公路用車輛的輪驅(qū)動(dòng)組件，并且更特定而言，涉及用于這樣的輪驅(qū)動(dòng)組件中的圓柱滾子軸承。

背景技術(shù)：
非公路用車輛(“OHV”)，例如用于拖運(yùn)從露天礦挖掘的較重有效負(fù)載的礦車，通常采用機(jī)動(dòng)輪用于以節(jié)能方式使車輛推進(jìn)或減速。特別地，OHV通常使用結(jié)合交流發(fā)電機(jī)的較大馬力的柴油機(jī)、主牽引逆變器和容納于車輛的后輪胎內(nèi)的一對(duì)輪驅(qū)動(dòng)組件。柴油機(jī)與交流發(fā)電機(jī)直接相關(guān)聯(lián)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)繼而向主牽引逆變器供電，主牽引逆變器向兩輪驅(qū)動(dòng)組件的電動(dòng)馬達(dá)供應(yīng)具有受控制的電壓和頻率的電力。各個(gè)輪驅(qū)動(dòng)組件容納行星齒輪傳動(dòng)裝置，行星齒輪傳動(dòng)裝置將相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)能量的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成供應(yīng)到后輪的高扭矩低速旋轉(zhuǎn)能量輸出。由于OHV的重量帶來針對(duì)這樣的車輛的操作和維護(hù)的挑戰(zhàn)，迫切地期望減小總體車輛重量。因此，通常期望提供盡可能輕的輪組件部件，例如，滾子軸承。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在一實(shí)施例中，圓柱滾子軸承包括環(huán)形外座圈、環(huán)形內(nèi)座圈、俘獲于內(nèi)座圈與外座圈之間的多個(gè)滾子、以及保持架，保持架將多個(gè)滾子操作地連接在一起用于滾子在內(nèi)座圈與外座圈之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。內(nèi)座圈相對(duì)于待支承的徑向負(fù)載而具有擴(kuò)大的內(nèi)徑和減小的厚度。在另一實(shí)施例中，一種用于非公路用車輛的輪組件，包括：輪框；具有環(huán)形齒輪的扭矩管；輪轂，其固定到扭矩管并且支承于輪框上；以及在輪框內(nèi)花鍵連接到電動(dòng)馬達(dá)的軸的太陽(yáng)齒輪軸，太陽(yáng)齒輪軸具有太陽(yáng)齒輪，太陽(yáng)齒輪與承載于行星齒輪軸上的多個(gè)行星齒輪嚙合，行星齒輪軸具有與扭矩管的環(huán)形齒輪接合的小齒輪并且被多個(gè)推力軸承和至少一個(gè)圓柱滾子軸承支承于輪框。至少一個(gè)圓柱滾子軸承具有：環(huán)形外座圈；環(huán)形內(nèi)座圈，其具有比外座圈減小的厚度和擴(kuò)大的內(nèi)徑以便允許組裝于行星齒輪軸的小齒輪上；俘獲于外座圈與內(nèi)座圈之間的多個(gè)滾子；以及保持架，其將多個(gè)滾子操作地連接在一起。在另一實(shí)施例中，用于在非公路用車輛的輪驅(qū)動(dòng)組件內(nèi)支承徑向負(fù)載的圓柱滾子軸承包括：環(huán)形外座圈、環(huán)形內(nèi)座圈、俘獲于內(nèi)座圈與外座圈之間的多個(gè)滾子、以及保持架，保持架將多個(gè)滾子操作地連接在一起用于滾子在內(nèi)座圈與外座圈之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。內(nèi)座圈具有大約228毫米的內(nèi)徑和大約11毫米的厚度，并且滾子軸承具有大約217000磅(98636kg)的動(dòng)態(tài)額定負(fù)載。附圖說明參考附圖，通過閱讀非限制性實(shí)施例的下文的描述，本發(fā)明將會(huì)被更好地理解，在附圖中：圖1示出了OHV的透視圖。圖2示出了局部透視剖視圖，示出了圖1所示的OHV的輪驅(qū)動(dòng)組件。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而用于與圓柱滾子軸承一起使用的圖2所示的輪驅(qū)動(dòng)組件的透視圖。圖4示出了圖2所示的輪驅(qū)動(dòng)組件的側(cè)視截面圖，包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圓柱滾子軸承。圖5示出了自圖4的細(xì)節(jié)圖，包括圓柱滾子軸承。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖4至圖5所示的圓柱滾子軸承的透視圖。圖7示出了圖4至圖6所示的圓柱滾子軸承的側(cè)視截面詳細(xì)視圖。圖8示出了圖4所示的輪驅(qū)動(dòng)組件的輪框的透視圖。具體實(shí)施方式在下文中將詳細(xì)地參考本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其示例在附圖中示出。在可能的情況下，在所有附圖中使用的相同參考標(biāo)號(hào)始終指代相同或相似部件。發(fā)明性軸承的實(shí)施例如圖1和圖2所描繪被構(gòu)造成用于與OHV10的輪組件16一起使用。如圖所示，OHV10被支承于成對(duì)的雙后驅(qū)動(dòng)輪胎組件12上和單個(gè)前轉(zhuǎn)向輪胎組件14上。每對(duì)后驅(qū)動(dòng)輪胎組件12安裝于輪組件16上。這種OHV的規(guī)?？蔀辇嫶?。例如，OHV10可在空載的情況下重達(dá)超過兩百六十(260)噸。參考圖3，各個(gè)輪組件16包括輪框18、扭矩管20和輪轂22，輪轂22被緊固到扭矩管并且支承于輪框上。在實(shí)施例中，扭矩管栓接到輪轂22，輪胎組件12可栓接到輪轂22，如在本文中進(jìn)一步論述的那樣。與輪轂22在軸向相鄰，制動(dòng)組件24也安裝到輪框18上，但并不緊固到輪轂。與制動(dòng)組件24在軸向相反，齒輪罩48安裝到輪框18上。各個(gè)輪組件16可通過設(shè)于輪框18上的安裝凸緣28而栓接到車輛10。輪框18從安裝凸緣28徑向地漸擴(kuò)，穿過大致圓錐形或雙曲線形的過渡部30而到主圓筒形或?qū)嵸|(zhì)圓筒形的筒體部32(在圖4中示出)。扭矩管20包括與輪框18的安裝凸緣28相鄰的環(huán)形齒輪34，并且還包括管筒體36，管筒體36從環(huán)形齒輪34沿著輪框而延伸到輪轂凸緣38。參考圖4，環(huán)形齒輪34與行星小齒輪40接合，行星小齒輪40容納于輪框18中并且經(jīng)過輪框18而突出。輪轂凸緣38為輪轂22的整體部分。通過將扭矩管20附連到輪轂22并通過使扭矩管20與行星小齒輪40接合，從而繞輪框18的筒體部32支承扭矩管20。如圖4所示，內(nèi)側(cè)輪胎組件12a和外側(cè)輪胎組件12b可栓接到輪轂22上。在輪轂22內(nèi)，輪框18的筒體部32從過渡部30延伸到環(huán)形輪轂端表面42，制動(dòng)組件24安裝到環(huán)形輪轂端表面42。與輪轂端表面42相鄰，電牽引馬達(dá)44容納于輪框18內(nèi)。從電馬達(dá)44起，軸46沿著輪框18在中心朝向靠近安裝凸緣28的第一端突出并且朝向制動(dòng)組件24內(nèi)的第二端突出。在制動(dòng)組件24內(nèi)，制動(dòng)轉(zhuǎn)子48安裝到軸46的第二端上。在輪框18的過渡部30內(nèi)，太陽(yáng)齒輪軸50被花鍵連接到軸46的第一端?？拷X輪罩26而布置的太陽(yáng)齒輪軸50的端形成為太陽(yáng)齒輪52。太陽(yáng)齒輪52與多個(gè)行星齒輪54嚙合，各個(gè)行星齒輪54被承載于帶有行星小齒輪40之一的共同輪軸56上，行星小齒輪40與扭矩管環(huán)形齒輪34的內(nèi)齒嚙合。在實(shí)施例中，存在三個(gè)行星齒輪54、三個(gè)行星輪軸56和三個(gè)小齒輪40。如上文所論述的那樣，扭矩管20支承于小齒輪40與輪轂22之間。在實(shí)施例中，太陽(yáng)齒輪、行星齒輪、行星小齒輪和環(huán)形齒輪提供從牽引馬達(dá)44到扭矩管20的高傳動(dòng)比?，F(xiàn)轉(zhuǎn)至圖5至7，各個(gè)行星輪軸56由成對(duì)的推力軸承58并由圓柱滾子軸承60支承于輪框18。各個(gè)圓柱滾子軸承60組裝到所附連的行星小齒輪40上的行星輪軸之一上。特別地，如圖6所示，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各個(gè)滾子軸承60包括外座圈62、內(nèi)座圈64、保持環(huán)66和由保持環(huán)俘獲于外座圈與內(nèi)座圈之間的多個(gè)滾子68。各個(gè)圓柱滾子軸承60的內(nèi)座圈64具有尺寸定制成在小齒輪40上經(jīng)過的內(nèi)徑，而各個(gè)滾子軸承的外座圈62具有尺寸定制成裝配到輪框18內(nèi)的外徑，如在下文中進(jìn)一步論述。在一些實(shí)施例中，通過提供擴(kuò)大的內(nèi)徑和減小的內(nèi)座圈厚度的內(nèi)座圈64而滿足在圓柱滾子軸承60上的尺寸約束。在選定實(shí)施例中，內(nèi)座圈64被全部硬化來實(shí)現(xiàn)針對(duì)其減小厚度的增強(qiáng)的疲勞強(qiáng)度。參考圖5并且也參考圖8，輪框18形成為一體的或無(wú)接頭的結(jié)構(gòu)，例如通過鑄造工藝。輪框18的過渡部30與安裝凸緣28且與筒體部32一體地形成。輪框18的過渡部30限定從輪框18的徑向朝向內(nèi)的表面延伸到過渡部30的徑向朝向外的表面的多個(gè)行星小齒輪開口或孔口70。在實(shí)施例中，三個(gè)小齒輪孔口70設(shè)于適合接納行星齒輪的小齒輪40的位置，行星齒輪被設(shè)置為容納于輪框18內(nèi)。各個(gè)小齒輪孔口70限定用于接納圓柱滾子軸承60之一的徑向軸承安裝部72，并且包括徑向向外凹入的杯形部74，杯形部74針對(duì)徑向軸承安裝部72提供結(jié)構(gòu)剛度，同時(shí)也提供小齒輪40與安裝于輪框18上的環(huán)形齒輪34的內(nèi)齒的接合。用于接納推力軸承58的推力軸承安裝部76，與各個(gè)小齒輪孔口70相鄰，與相對(duì)應(yīng)徑向軸承安裝部72在軸向相對(duì)并且對(duì)準(zhǔn)，形成為整體輪框18的顯著增厚部。因此，徑向軸承安裝部72和推力軸承安裝部76一起吸收輪框18與各個(gè)行星輪軸56之間轉(zhuǎn)移的負(fù)載。在實(shí)施例中，推力軸承安裝部76周向地間隔開，而非形成為繞輪框18的持續(xù)增厚環(huán)的部分。備選地或附加地，小齒輪孔口70和推力軸承安裝部76在周向?qū)ΨQ間隔開并且在軸向相互對(duì)準(zhǔn)。備選地或附加地，凹入杯形部74的邊緣由與安裝凸緣28實(shí)質(zhì)共面布置的支承環(huán)78聯(lián)結(jié)。備選地或附加地，支承環(huán)78繼而通過由徑向軸承安裝部72形成的中間環(huán)80聯(lián)結(jié)到安裝凸緣28。由于滾子軸承安裝部72、凹入杯形部74、推力軸承安裝部76和支承環(huán)78的相互布置，因而行星輪軸56上的負(fù)載轉(zhuǎn)移，使得圓柱滾子徑向軸承60相對(duì)于針對(duì)類似設(shè)計(jì)的軸負(fù)載的先前規(guī)定的滾子軸承而能夠具有減小的內(nèi)座圈直徑和厚度，并因此具有減小的總體直徑。因此，也能夠在比先前可能的輪框過渡部30和安裝凸緣28更小并且更輕的輪框過渡部30和安裝凸緣28內(nèi)包裝三個(gè)行星輪軸56和相關(guān)聯(lián)的齒輪裝置40、54。按照本發(fā)明，為了實(shí)現(xiàn)充分高的傳動(dòng)比，增加輪組件內(nèi)小齒輪40的行星小齒輪齒距直徑并因此增加小齒輪外徑。然而，為了將滾子軸承60裝配于擴(kuò)大的小齒輪40上，滾子軸承60的內(nèi)座圈的內(nèi)徑將通常必須增加，其不期望地轉(zhuǎn)變?yōu)檩S承總體增加的尺寸(因此增加了輪組件的尺寸和重量)。因此，本發(fā)明的實(shí)施例提供用于與擴(kuò)大的小齒輪40一起使用的圓柱滾子軸承，其中，維持滾子軸承60的所有尺寸和額定負(fù)載，但是其中，內(nèi)徑或內(nèi)座圈64擴(kuò)大，并且減小了內(nèi)座圈64的橫截面厚度，以使得滾子軸承60裝配于擴(kuò)大的小齒輪40上。在一實(shí)施例中，圓柱滾子軸承60各具有大約217000lbs(98636kg)的動(dòng)態(tài)額定負(fù)載、大約389000lbs(176818kg)的靜態(tài)額定負(fù)載和大約42900lbs(19500kg)的疲勞負(fù)載極限。在一實(shí)施例中，在帶有這些額定負(fù)載的情況下，滾子軸承具有大約228毫米的內(nèi)徑和大約11毫米的厚度的內(nèi)座圈64以及具有大約299毫米的內(nèi)徑和大約20.5毫米的厚度的外座圈62。在一實(shí)施例中，外座圈的厚度與內(nèi)座圈的厚度之比為大約1.86：1，并且內(nèi)座圈直徑與內(nèi)座圈厚度之比為大約10：1。因此，本發(fā)明提供一種圓柱滾子軸承，其具有內(nèi)座圈，內(nèi)座圈相對(duì)于待支承的徑向負(fù)載而具有擴(kuò)大的內(nèi)徑和減小的厚度。特別地，內(nèi)座圈的擴(kuò)大的內(nèi)徑和減小的厚度排除了利用標(biāo)準(zhǔn)滾子軸承的需要，標(biāo)準(zhǔn)滾子軸承具有內(nèi)座圈而該內(nèi)座圈具有增加的厚度和因此總體上增加的尺寸和重量，以裝配于輪組件的擴(kuò)大的小齒輪40上，這將不期望地總體上轉(zhuǎn)變?yōu)檩喗M件16增加的尺寸和重量。在使用中，本發(fā)明的實(shí)施例可包括減小重量的圓柱滾子軸承，用于在非公路用車輛上所用的輪驅(qū)動(dòng)組件內(nèi)支承徑向負(fù)載。圓柱滾子軸承包括環(huán)形外座圈、環(huán)形內(nèi)座圈、俘獲于內(nèi)座圈與外座圈之間的多個(gè)滾子、以及保持架，保持架將多個(gè)滾子操作地連接在一起用于滾子在內(nèi)座圈與外座圈之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。內(nèi)座圈相對(duì)于待支承的徑向負(fù)載而具有減小的直徑和厚度。特別地，內(nèi)座圈具有比預(yù)期用于與高比例行星齒輪裝置一起使用的內(nèi)座圈更小的直徑。在一實(shí)施例中，提供一種圓柱滾子軸承。圓柱滾子軸承包括環(huán)形外座圈、環(huán)形內(nèi)座圈、俘獲于內(nèi)座圈與外座圈之間的多個(gè)滾子、以及保持架，保持架將多個(gè)滾子操作地連接在一起用于滾子在內(nèi)座圈與外座圈之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。內(nèi)座圈相對(duì)于待支承的徑向負(fù)載而具有擴(kuò)大的內(nèi)徑和減小的厚度。內(nèi)座圈的內(nèi)徑可為大約228毫米并且內(nèi)座圈的厚度可為大約11毫米。外座圈的厚度可為大約20.5毫米。因此，外座圈的厚度與內(nèi)座圈的厚度之比可為大約1.86：1。根據(jù)這些技術(shù)條件，滾子軸承可具有大約217000磅的動(dòng)態(tài)額定負(fù)載、大約389000磅的靜態(tài)額定負(fù)載和大約42900磅的疲勞負(fù)載極限(分別為98636kg、176818kg和19500kg)。在另一實(shí)施例中，一種用于非公路用車輛的輪組件，包括：輪框；具有環(huán)形齒輪的扭矩管；輪轂，其固定到扭矩管并且支承于輪框上；以及在輪框內(nèi)花鍵連接到電動(dòng)馬達(dá)的軸的太陽(yáng)齒輪軸，太陽(yáng)齒輪軸具有太陽(yáng)齒輪，太陽(yáng)齒輪與承載于行星齒輪軸上的多個(gè)行星齒輪嚙合，行星齒輪軸具有與扭矩管的環(huán)形齒輪接合的小齒輪并且被多個(gè)推力軸承和至少一個(gè)圓柱滾子軸承支承于輪框。至少一個(gè)圓柱滾子軸承具有：環(huán)形外座圈；環(huán)形內(nèi)座圈，其具有比外座圈減小的厚度和擴(kuò)大的內(nèi)徑以便允許組裝于行星齒輪軸的小齒輪上；俘獲于外座圈與內(nèi)座圈之間的多個(gè)滾子；以及保持架，其將多個(gè)滾子操作地連接在一起。輪組件也可包括制動(dòng)組件，其與輪轂在軸向相鄰并且安裝到輪框上。內(nèi)座圈的內(nèi)徑可為大約228毫米并且內(nèi)座圈的厚度可為大約11毫米。外座圈的厚度可為大約20.5毫米。因此，外座圈的厚度與內(nèi)座圈的厚度之比可為大約1.86：1。根據(jù)這些技術(shù)條件，滾子軸承可具有大約217000磅的動(dòng)態(tài)額定負(fù)載、大約389000磅的靜態(tài)額定負(fù)載以及大約42900磅的疲勞負(fù)載極限(分別為98636kg、176818kg和19500kg)。在另一實(shí)施例中，用于在非公路用車輛的輪驅(qū)動(dòng)組件內(nèi)支承徑向負(fù)載的圓柱滾子軸承包括：環(huán)形外座圈、環(huán)形內(nèi)座圈、俘獲于內(nèi)座圈與外座圈之間的多個(gè)滾子、以及保持架，保持架將多個(gè)滾子操作地連接在一起用于滾子在內(nèi)座圈與外座圈之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。內(nèi)座圈具有大約228毫米的內(nèi)徑和大約11毫米的厚度，并且滾子軸承具有大約217000磅(98636kg)的動(dòng)態(tài)額定負(fù)載。此外，滾子軸承可具有大約389000磅(176818kg)的靜態(tài)額定負(fù)載和大約42900磅(19500kg)的疲勞負(fù)載極限。滾子軸承的內(nèi)座圈可被全部硬化。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“大約”限定為表示給定值的正或負(fù)的百分之五。應(yīng)理解上文描述旨在說明性而非限制性。例如，上述實(shí)施例(和/或其方面)可彼此組合地使用。此外，可做出許多修改以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下使特定情形或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容。雖然本文所述的材料的尺寸和類型旨在限定所公開的主題的參數(shù)，但它們無(wú)限制意義且為示例性實(shí)施例。通過閱讀上文的描述，本發(fā)明的許多其它實(shí)施例將對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見。因此，應(yīng)參考所附權(quán)利要求，以及所附權(quán)利要求授權(quán)的等效物的全部范圍來確定發(fā)明性主題的范圍。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“在其中”用作相應(yīng)術(shù)語(yǔ)“包含”和“其中”的簡(jiǎn)要英語(yǔ)等效物。此外，在所附權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等僅用作標(biāo)簽，且并不旨在對(duì)其目標(biāo)加以數(shù)值需求。所撰寫的說明書使用了示例來公開本發(fā)明的若干實(shí)施例，包括最佳模式，并能夠使本領(lǐng)域的任何普通技術(shù)人員實(shí)踐發(fā)明的實(shí)施例，包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)且執(zhí)行任何所合并的方法。發(fā)明的可專利的范圍由權(quán)利要求限定，并可包括本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員想到的其他示例。如果這樣的其他示例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒有區(qū)別的結(jié)構(gòu)要素，或者如果這樣的其他示例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同的結(jié)構(gòu)元件，那么，這樣的其他示例將在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。當(dāng)結(jié)合附圖來閱讀時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的某些實(shí)施例的前文的描述。附圖在某種程度上示出了各種實(shí)施例的功能框圖，功能框未必表示硬件電路之間的劃分。因此，例如，功能框中的一個(gè)或多個(gè)(例如，處理器或存儲(chǔ)器)可實(shí)施于單件硬件中(例如，通用信號(hào)處理器、微控制器或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、硬盤等)。類似地，程序可為獨(dú)立的程序，可作為子程序而合并于操作系統(tǒng)中，可在安裝軟件包中起作用等。各種實(shí)施例并不限于附圖所示的布置和手段。如本文所使用，以單數(shù)形式陳述且前面有詞“一”或“一個(gè)”的元件或步驟應(yīng)被理解為并不排除多個(gè)所述元件或步驟，除非明確地聲明了這種排除。另外，對(duì)本發(fā)明的“一個(gè)實(shí)施例”的提及不旨在解釋為排除也合并所陳述的特征的額外實(shí)施例的存在。此外，除非明確地聲明為相反情況，則“包括”、“包含”或“具有”具有特定性質(zhì)的元件或多個(gè)元件的實(shí)施例可包括不具有該性質(zhì)的額外的這樣的元件。由于在不偏離本文所涉及的本發(fā)明的要旨和范圍的情況下，可對(duì)上述圓柱滾子軸承裝置和方法做出某些變化，因而意味著上文描述或附圖所示的所有主題將僅被解釋為說明本文的發(fā)明性理念的示例并且不應(yīng)釋作限制本發(fā)明。