JP5927262B2 - 一体型トルク伝達／回転シール用のシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、車輪駆動アセンブリに関し、より詳細には、オフ・ハイウェイ車両用の車輪駆動アセンブリに関する。

オフ・ハイウェイ車両（「ＯＨＶ」）（例えば、重量積載物を運搬するために使用される採掘車両）は、通常、エネルギー効率の良い方式で車両を推進または減速させるために電動車輪を利用する。この効率は通常、交流発電機、主牽引インバータ、および（車両の後輪内に収容された）一対の車輪駆動アセンブリと併せて、大馬力のディーゼルエンジンを利用することにより達成される。ディーゼルエンジンは交流発電機を駆動し、次に、交流発電機が主牽引インバータに給電し、これにより、車輪駆動アセンブリの電気駆動モータに電圧および周波数の制御された電力が供給される。各車輪駆動アセンブリは、関連する駆動モータの回転エネルギーを車輪に供給される高トルク低速回転エネルギー出力に変換する遊星歯車式変速機を収容する。

遊星歯車式変速機は、一般的に湿式潤滑状態で動作する。分かるように、車輪駆動アセンブリからの潤滑剤（例えばオイル）の漏れは分解、検査、および修理のための車両のダウンタイムにつながるので、そのような漏れを最小化または防止することが一般に望ましい。

上記に関連して、ＯＨＶ車輪アセンブリは通常、トルク伝達とシールの両方の役割を果たすトルクチューブシール構造を含む。特に、典型的な車輪アセンブリは、ＯＨＶの車輪へのトルク伝達を容易にするトルクチューブと、摩擦嵌合または干渉嵌合によりかつ多数のクランプ板、ボルト、およびワッシャを介してトルクチューブに取り付けられた（オイルシール本体または「フリンガ（ｆｌｉｎｇｅｒ）」と称される）シール部品とを含んでもよい。トルクチューブは、一端には歯車歯を有し、他端には車輪ハブにボルト留めするためのフランジを有する鋼製バレルの溶接加工により製造された略円筒状部品である。これらの歯車歯は、歯車装置から車輪ハブへトルクを伝達するために車輪内の遊星歯車装置と噛み合う。ＯＨＶのタイヤは車輪ハブに装着され、トルクチューブを通してトルクを車輪ハブへ伝達することにより、タイヤを回転させ、したがって、ＯＨＶを前進させる。

フリンガは、フィンガに類似した幾何学形状をなす多くの軸方向溝を含む円筒状の鋼製部品である。これらのフィンガは、ＯＨＶの車輪アセンブリ内にオイルを収容するためのラビリンスシールを共に形成する、車輪モータの固定フレームに装着される同様であるが鏡面対称の部品と噛み合う。

この種のトルクチューブシール構造を利用するＯＨＶの動作中に、トルクチューブに動力を伝達する遊星歯車装置は、トルクチューブにおける三角形形成（ｔｒｉａｎｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）および変形作用の一因となる場合がある。このトルクチューブの変形は、トルクチューブに取り付けられるフリンガに付与される可能性がある。特に、フリンガはθ方向においてトルクチューブに機械的に固定されないので、トルクチューブに対するフリンガの同期回転の維持は、干渉嵌合ならびにクランプ板、ボルトおよびワッシャにより発生する摩擦に純粋に依存する。しかしながら、トルクチューブの潜在的な変形は、フリンガの内部にせん断力を発揮する作用があり、フリンガをトルクチューブと共に回転させる代わりにトルクチューブと相対回転させる。また一方で、これにより、シール本体の内部にせん断力が発揮される可能性があり、シール本体をトルクチューブと共に回転させるのではなくトルクチューブと相対回転させる。この相対回転は、歳差運動と称され、時間の経過と共にトルクチューブとフリンガとの間の干渉嵌合に潜在的に悪影響を及ぼす可能性があり、結果として、オイルの漏れに十分な表面間の隙間が生じる。

上記を考慮すると、周期的な歳差運動が抑制されるトルクチューブシール構造を提供することが望ましい。既存のトルク伝達／シール構造よりも堅牢でありかつ部品の少ないトルクチューブシール構造を提供することもまた望ましい。

本発明の一実施形態において、トルク伝達／シールアセンブリは、第１の軸方向端部と、第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む内面と、第１の軸方向端部における軸方向対向面とを有するリング歯車と、リング歯車の第２の軸方向端部に連結されたバレル部分と、リング歯車と一体に形成されるとともに、軸方向対向面から延びる複数の環状の軸方向に延びるフィンガとを含む。

本発明の別の実施形態は、トルク伝達／シール装置に関する。装置は、軸線を画定するとともに、第１の軸方向端部と、第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む径方向内側対向面と、第１の軸方向端部と第２の軸方向端部との中間の径方向外側対向面とを有するリング歯車と、径方向外側対向面の径方向位置より内側の径方向位置でリング歯車の第２の軸方向端部に連結されるとともに、リング歯車から軸方向に離れてフランジ状部分に延びるバレル部分と、リング歯車と一体に形成されるとともに、リング歯車から離れてバレル部分とは反対側の方向に延びる少なくとも１つの環形状の軸方向フィンガとを含む。

本発明の更に別の実施形態は、トルク伝達／シール装置を製造する方法に関する。方法は、リング歯車をバレル部分に連結するステップであって、リング歯車が、第１の軸方向端部と、第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む径方向内側対向面と、第１の軸方向端部と第２の軸方向端部との中間に形成された径方向外側対向面とを有する、連結するステップを含む。リング歯車は、リング歯車の第２の軸方向端部付近でバレル部分に連結され、外側対向面の径方向位置より内側の径方向位置において、バレル部分がリング歯車から軸方向に離れて延びる。方法はまた、複数の軸方向に延びる環状突起をリング歯車と一体に形成することであって、環状突起がリング歯車からバレル部分とは反対側の方向に延びる、上記一体に形成することを含む。

本発明は、添付図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の説明を読むことでより良く理解されるであろう。

ＯＨＶの斜視図である。 図１に示すＯＨＶの車輪駆動アセンブリを示す一部切欠斜視図である。 本発明の実施形態に係るトルクチューブが組み込まれた、図２に示す車輪駆動アセンブリの部分側面斜視図である。 本発明の実施形態に係るトルクチューブが組み込まれた、図２に示す車輪駆動アセンブリの部分端面斜視図である。 図３および図４に示す車輪駆動アセンブリの側断面図である。 図５に示す車輪駆動アセンブリにおける本発明の実施形態に係るトルクチューブ／シールアセンブリの端面斜視図である。 図６に示すトルクチューブ／シールアセンブリの側断面図である。 図７のトルクチューブ／シールアセンブリの領域Ａの拡大詳細図である。 図５に示す車輪駆動アセンブリのオイルシールリングおよび車輪フレームを組み付けた、図６〜図８に示すトルクチューブ／シールアセンブリの部分側断面図である。

本発明の代表的な実施形態について以下に詳細に言及し、その例を添付図面に例示する。可能な限り、図面全体を通して使用される同じ参照番号は同じまたは同様の部品を指す。

本発明のトルクチューブ／シールアセンブリ２０の実施形態は、図１〜図５に描くようなＯＨＶ１０の車輪アセンブリ１６と共に使用するように構成される。図示のように、ＯＨＶ１０は、対の二重後輪駆動タイヤアセンブリ１２および単一前輪操舵タイヤアセンブリ１４で支持される。各二重後輪駆動タイヤアセンブリ１２は、車輪フレーム１８と、トルクチューブ２０と、（車輪フレームで支持され、トルクチューブ２０に締結された）車輪ハブ２２とを含む車輪駆動アセンブリ１６に装着される。タイヤアセンブリ１２は、更に後述するように、車輪ハブ２２にボルト留めすることができる。車輪フレーム１８はまた、車輪ハブ２２の外側端部に隣接して配置されるが車輪ハブ２２に締結されないブレーキアセンブリ２４を支持する。

各車輪アセンブリ１６は、車輪フレーム１８上に設けられた取付フランジ２６を介して車両１０にボルト留めすることができる。車輪フレーム１８は、取付フランジ２６から、略円錐状または双曲線状の移行部分２８を通って、後述する（図５に示す）主に円筒状または実質的に円筒状のチューブ部分まで径方向に先細になっている。トルクチューブ２０は、車輪フレーム１８のチューブ部分の径方向外側対向面の周囲に配置される。車輪フレーム１８の移行部分２８上で、オイルシールリング３０が車輪フレーム１８に固定される。

本発明のトルクチューブ２０の実施形態は、オイルシールリング３０に隣接するリング歯車３４を含み、リング歯車３４から車輪フレームに沿ってハブフランジ３８に延びるバレル部分３６を更に含む。実施形態では、リング歯車３４とバレル部分３６が一体に形成される。別の実施形態では、リング歯車とバレル部分とハブフランジが一体に形成される。オイルシールリング３０に隣接するリング歯車３４の端部には、以下に詳細に述べるように、フィンガに類似した幾何学形状をなす複数の同心の環状突起３２が形成される。

図５は、車輪アセンブリ１６の多数の部品と、車輪ハブ２２および車輪フレーム１８に対するそれら多数の部品の関係とを例示する側面断面図である。図示のように、車輪ハブ２２の内側端部および外側端部４０、４８において、内側ベアリングおよび外側ベアリング５１ａ、５１ｂがそれぞれ設けられ、車輪ハブを車輪フレームバレル５２で支持する。車輪フレームバレル５２は、移行部分２８から環状ハブ端面５３に延び、この環状ハブ端面５３にはブレーキアセンブリ２４が装着される。ハブ端面５３に隣接して、電気モータ５４が車輪フレーム１８の内部に収容される。電気モータ５４はステータ５６とロータ５８とを含み、このロータ５８から、車輪フレーム１８の取付フランジ２６に近接する第１の端部に向かって、かつブレーキアセンブリ２４内の第２の端部に向かって軸６０が突出している。ブレーキアセンブリ２４内で、ブレーキロータ６２が軸６０の第２の端部に装着される。車輪フレーム１８内で、太陽歯車軸６４が軸６０の第１の端部にスプライン結合される。太陽歯車軸６４は、歯車カバー５０内の中心に収容された太陽歯車６６を支持する。太陽歯車６６は、ピニオン歯車７０と共通軸線上に担持された複数の遊星歯車６８と噛み合わされ、このピニオン歯車７０は、トルクチューブリング歯車３４の内歯と噛み合う。いくつかの実施形態では、３つの遊星歯車６８と３つのピニオン歯車７０が存在する。トルクチューブ２０は、ピニオン歯車と車輪ハブ２２との間に支持される。

車輪ハブ２２を参照すると、内側タイヤアセンブリ１２ａ（部分的に示す）が、リムフランジ４２にボルト留めされている。車輪ハブ２２の外側端部４８において、ハブアダプタ７２が車輪ハブ２２にボルト留めされ、外側タイヤアセンブリ１２ｂ（部分的に示す）がハブアダプタ７２にボルト留めされる。

図６〜図８は、環状フィンガ３２と、リング歯車３４と、バレル部分３６と、ハブフランジ３８とを含む、トルクチューブアセンブリ２０の実施形態を例示している。特に図６および図７を参照すると、環状フィンガ３２は、トルクチューブアセンブリ２０のリング歯車３４の軸方向対向シール面７６と一体に形成されるとともに、軸方向対向シール面７６から軸方向に延び、それら環状フィンガ間に複数の環状溝を画定する。それら図６および図７にも示すように、リング歯車３４は、軸方向対向環状シール面７６からリング歯車３４の径方向内側対向面に沿ってバレル部分３６の滑らかな内側対向面７８に延びる内歯７４を含む。

更に図７を参照すると、リング歯車３４は肩部８８で終端し、この肩部８８から円錐台形部分９０がバレル部分３６まで連続する。バレル部分３６は、トルクチューブアセンブリ２０の円錐台形部分９０からハブ端面９２に延びる。ハブフランジ３８は、円錐台形部分９０とハブ端面９２との間のほぼ真ん中でバレル部分３６から径方向外側に突出する。

次に図８を参照すると、トルクチューブアセンブリ２０のリング歯車端部の拡大詳細図が示されている。その図８に示すように、複数の環状フィンガ３２は、実質的に同心であり、最も内側の第１の環状フィンガ３２ａと、中間の環状フィンガ３２ｂと、最も外側の環状フィンガ３２ｃとを含む。環状フィンガ３２ａ〜３２ｃは、それら環状フィンガ間に環状溝８０を画定し、環状溝８０は、第１の環状溝８０ａと、第１の環状溝８０ａから径方向外側に間隔を置いて配置された第２の環状溝８０ｂと、第２の環状溝８０ｂから径方向外側に間隔を置いて配置された第３の環状溝８０ｃと、第３の環状溝８０ｃから径方向外側に間隔を置いて配置された第４の環状溝８０ｄとを含む。実施形態において、最も外側の第４の環状溝８０ｄは、リング歯車３４の外側対向面８４からおよそ０．２５インチ（６〜７ｍｍ）窪んでおり、環状溝８０ｃは、径方向の幅がおよそ１．６１インチ（４０．５〜４１．５ｍｍ）であり、環状溝８０ｂは、径方向の幅がおよそ２．３１５インチ（５８．５〜５９．５ｍｍ）である。

実施形態において、最も内側の第１の環状フィンガ３２ａは、径方向厚さがおよそ７／８インチ（０．８７５インチ、２２〜２３ｍｍ）であり、軸方向対向シール面７６から軸方向におよそ１インチ（２５〜２６ｍｍ）延びる。実施形態において、第２の環状フィンガ３２ｂは、径方向厚さがおよそ０．５インチ（１２〜１３ｍｍ）であり、軸方向におよそ１．１２インチ（２８〜２９ｍｍ）延び、その一方で、最も外側の第３の環状フィンガ３２ｃは、径方向厚さがおよそ１．０インチ（２５〜２６ｍｍ）であり、軸方向におよそ１．１２インチ（２８〜２９ｍｍ）延びる。したがって、容易に分かるように、一体の環状フィンガ３２ａ〜３２ｃは、既存のフリンガ上のフィンガに比べて、断面においてより堅牢であり、それにより損傷の可能性が低減される。本明細書における実施形態は３つのフィンガを有するものとして例示されているが、本発明のより広範な態様から逸脱することなく、３つよりも多いかまたは少ないフィンガを利用してもよいことが容易に分かるであろう。

動作時に、リング歯車３４の内歯７４は、図５に示すように、ピニオン歯車７０各々の歯と係合する。トルクは、軸６０、６４および歯車６６、６８、７０を介して電気モータロータ５８からリング歯車３４へ伝達される。トルクチューブ２０は更に、リング歯車３４からハブフランジ３８へ、次いで、車輪ハブ２２へとトルクを伝達する。車両１０などのＯＨＶにおいて、トルク伝達は、１〜２万フィートポンド程度であってもよい。

図７を再び参照すると、トルクチューブアセンブリ２０のバレル部分３６は、円錐台形部分９０を介してリング歯車３４に連結され、この円錐台形部分９０は、リング歯車３４から径方向内側に配置された径方向位置でリング歯車肩部８８と一体化する。リング歯車３４の内側の径方向位置でバレル部分３６をリング歯車３４に連結することにより、車輪駆動アセンブリ１６の動作時の剛性が高められる。その上、別個のフリンガ本体をリング歯車３４の軸方向端部に機械的に締結するのではなく、環状フィンガ３２をリング歯車３４の軸方向端部と一体に形成することにより、フィンガの歳差運動が排除される。

図９は、図５の詳細図を示しており、アセンブリ２０ならびにオイルシールリング３０、環状フィンガ３２、環状溝８０、およびリング歯車３４の相互作用をより明確に例示している。より具体的には、環状溝８０ａ〜８０ｄおよび環状フィンガ３２ａ〜３２ｃは、シールリング３０の対応するフィンガおよび溝に係合して、ラビリンスシールを形成する。環状フィンガ３２とリング歯車３４の一体性、ならびにシールリング３０に形成された相補的な溝と環状フィンガ３２との相補係合は、オイル漏れの可能性を制限するように働く。

オイル漏れの可能性を更に制限するために、シール要素８２をシールリング３０とトルクチューブアセンブリ２０との中間に配置してもよい。特に、シール要素８２は、最も外側のフィンガ３２ｃの周囲に円周方向に延び、最も外側の環状溝８０ｄ内に着座する。ある実施形態において、シール要素８２は、Ｏリングまたは排除用シール（ｅｘｃｌｕｄｅｒ ｓｅａｌ）などの変形可能なシール要素であってもよい。実施形態では、シール性を高めるために、シールリング３０と１つまたは複数のフィンガ３２ａ〜３２ｃとの間にフェルトパッキン８６を配置してもよい。その上、実施形態において、ロックブロック９４は、排除用シール８２を保護しかつ交換可能な犠牲部品として働くように、シールリング３０の一部に装着してもよい。

本質的にフリンガとトルクチューブを統合して単一の一体トルクチューブアセンブリにすることにより、フリンガの歳差運動が実質的に排除される。特に、フィンガ３２ａ〜３２ｃが、リング歯車３４にボルト留めされる別体の部品ではなく、リング歯車３４と一体に形成されるため、トルクチューブ／シールアセンブリ全体が単一ユニットとして回転する。この単体設計により、本発明のトルクチューブ／シールアセンブリ２０は、トルク伝達とシールの両方の役割を果たすことができる。その上、トルクチューブ／シールアセンブリは単一の一体部品として形成されるので、この設計では、フリンガをトルクチューブに装着するために既存の設計で必要な多数のクランプ、ボルト、およびワッシャが不要となる。その結果、組立、分解、および保守に必要とされる労力が大幅に削減される。加えて、フリンガの歳差運動が実質的に排除されるため、トルクチューブ／シールアセンブリ２０、ならびに車輪アセンブリ全体の耐用年数が実質的に増加する。

使用に際しては、本発明の実施形態は、ＯＨＶ（例えば、２００トンの採掘用運搬トラック）に使用するトルクチューブを含んでもよい。ＯＨＶは、少なくとも２つの車輪アセンブリを備える。各車輪アセンブリは、トルク伝達機構を含み、この機構は、本発明の一体化型トルク伝達／シールアセンブリを含む。トルク伝達／シールアセンブリは、第１の軸方向端部と、第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む内面と、第１の軸方向端部における軸方向対向面とを有するリング歯車と、リング歯車の第２の軸方向端部に連結されたバレル部分と、リング歯車と一体に形成されるとともに、軸方向対向面から延びる複数の環状の軸方向に延びるフィンガとを含む。

実施形態において、バレル部分は、リング歯車の外面の径方向位置より内側の径方向位置でリング歯車の第２の軸方向端部に連結される。

実施形態において、複数の軸方向に延びるフィンガは３つであり、フィンガの各々が同心である。

実施形態において、フィンガの少なくとも１つは、径方向厚さが７／８インチ以上である。実施形態において、フィンガは、軸方向対向面から少なくとも１インチ延びる。

実施形態において、複数のフィンガは、シールリングの相補的な形状の特徴部と噛み合うように構成される。

実施形態において、アセンブリは、複数のフィンガのうちの少なくとも１つのフィンガの外周を取り囲む周縁の排除用シールを含む。

実施形態において、アセンブリはまた、シールリングに装着されるとともに、排除用シールを破片による衝撃から保護するように構成されたロックブロックを含んでもよい。

本発明の別の実施形態は、トルク伝達／シール装置に関する。装置は、軸線を画定するとともに、第１の軸方向端部と、第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む径方向内側対向面と、第１の軸方向端部と第２の軸方向端部との中間の径方向外側対向面とを有するリング歯車と、径方向外側対向面の径方向位置より内側の径方向位置でリング歯車の第２の軸方向端部に連結されるとともに、リング歯車から軸方向に離れてフランジ状部分に延びるバレル部分と、リング歯車と一体に形成されるとともに、リング歯車から離れてバレル部分とは反対側の方向に延びる少なくとも１つの環形状のフィンガとを含む。

実施形態において、少なくとも１つのフィンガは、車輪フレームのシールリングにおける相補的な形状の溝に受け入れられるように構成してもよく、その結果、少なくとも１つのフィンガおよび溝が、オイルの漏れを防止するように構成されたラビリンスシールを画定する。

実施形態において、少なくとも１つのフィンガは、径方向厚さが７／８インチ以上である。

実施形態において、少なくとも１つのフィンガは、リング歯車から少なくとも１インチ延びる。

実施形態において、装置はまた、少なくとも１つの環状フィンガの外周に沿って延びる周縁の排除用シールを含んでもよい。

実施形態において、装置は、シールリングに装着されるとともに、排除用シールを破片による衝撃から保護するように構成されたロックブロックを更に含んでもよい。

本発明の別の実施形態は、リング歯車をバレル部分に連結することであって、リング歯車が、第１の軸方向端部と、第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む径方向内側対向面と、第１の軸方向端部と第２の軸方向端部との中間に形成された径方向外側対向面とを有する、上記連結することにより、トルク伝達／シール装置を製造する方法に関する。リング歯車は、リング歯車の第２の軸方向端部付近でバレル部分に連結され、外側対向面の径方向位置より内側の径方向位置において、バレル部分がリング歯車から軸方向に離れて延びる。方法はまた、複数の軸方向に延びる環状突起をリング歯車と一体に形成することであって、フィンガがリング歯車からバレル部分とは反対側の方向に延びる、上記一体に形成することを含む。

実施形態において、方法は、複数の環状突起のうちの１つの環状突起の外周に排除用シールを外嵌するステップを含んでもよい。

実施形態において、方法は、車輪フレームのシールリングにおける相補的な形状の溝に複数の環状突起を挿入し、その結果、少なくとも１つのフィンガおよび溝が、オイルの漏れを防止するように構成されたラビリンスシールを画定するステップを含んでもよい。

実施形態において、複数の環状突起は、３つの環状突起（例えば、３つ以上または３つのみ）を含む。

実施形態において、複数の環状突起のうちの最も外側の環状突起は、外側対向面からおよそ０．２５インチだけ内側にある。

一態様によれば、図７を参照するに、トルクチューブの軸線（軸方向）は、回転中心軸線の方向、すなわち、図７で見ると水平方向であり、これに対して、トルク伝達／シールアセンブリの半径（径方向）は、リング歯車により画定される円の半径または直径の方向、すなわち、図７で見ると垂直方向である。

別の実施形態において、トルク伝達／シールアセンブリは、リング歯車と、バレル部分と、複数の環状の軸方向に延びるフィンガとを含む。リング歯車は、第１の軸方向端部と、第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む内面と、第１の軸方向端部における軸方向対向面とを有する。バレル部分は、リング歯車の第２の軸方向端部に連結される。フィンガは、リング歯車と一体的に形成されるとともに、第１の軸方向端部の軸方向対向面から（例えば、バレル部分とは反対側の方向に）延びる。リング歯車は環状であるとともに中心軸線を有し、かつリング歯車の軸方向対向面は環状であるとともにリング歯車の内面に直交する。複数のフィンガは、最も内側の第１の環状フィンガと、第１の環状フィンガと同心の中間の第２の環状フィンガと、第１および第２の環状フィンガと同心の最も外側の第３の環状フィンガとを備える。（例えば、各環状フィンガの本体は、それぞれの半径でそれぞれの大円（すなわち、本体の形状により画定される最も大きな円）を画定することができ、最も外側の第３の環状フィンガの半径は、中間の第２の環状フィンガの半径よりも大きく、この第２の環状フィンガの半径は、最も内側の第１のフィンガの半径よりも大きい。）第１の環状フィンガ、第２の環状フィンガ、および第３の環状フィンガの各々は、リング歯車の中心軸線と同軸である。第１の環状フィンガ、第２の環状フィンガ、および第３の環状フィンガの各々は、リング歯車の中心軸線に直交する径方向にそれぞれの厚さを有するとともに、リング歯車の中心軸線の軸方向に（いくつかの実施形態では、それぞれの厚さよりも長い）それぞれの長さを有する。軸方向は、リング歯車の軸方向対向面に直交する方向である。第１の環状フィンガは、第１環状フィンガと第２の環状フィンガとの間に同心に位置する第１の環状溝により第２の環状フィンガから分離され、第２環状フィンガは、第２の環状フィンガと第３の環状フィンガとの間に同心に位置する第２の環状溝により第３の環状フィンガから分離される。第１および第２の環状溝は、互いに同心である。環状溝は、径方向断面が矩形であってもよい。

別の実施形態は、オイルシールリングアセンブリと、トルク伝達／シールアセンブリとを含む車輪システムに関する。トルク伝達／シールアセンブリは、リング歯車と、バレル部分と、複数の環状の軸方向に延びるフィンガとを含む。リング歯車は、第１の軸方向端部と、第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む内面と、第１の軸方向端部における軸方向対向面とを有する。バレル部分は、リング歯車の第２の軸方向端部に連結される。フィンガは、リング歯車と一体的に形成されるとともに、軸方向対向面から延びる。リング歯車は環状であるとともに中心軸線を有し、リング歯車の軸方向対向面は環状であるとともにリング歯車の内面に直交する。複数のフィンガは、最も内側の第１の環状フィンガと、第１の環状フィンガと同心の中間の第２の環状フィンガと、第１および第２の環状フィンガと同心の最も外側の第３の環状フィンガとを備える。（例えば、各環状フィンガの本体は、それぞれの半径でそれぞれの大円（すなわち、本体の形状により画定される最も大きな円）を画定することができ、最も外側の第３の環状フィンガの半径は、中間の第２の環状フィンガの半径よりも大きく、この第２の環状フィンガの半径は、最も内側の第１のフィンガの半径よりも大きい。）第１の環状フィンガ、第２の環状フィンガ、および第３の環状フィンガの各々は、リング歯車の中心軸線と同軸である。第１の環状フィンガ、第２の環状フィンガ、および第３の環状フィンガの各々は、リング歯車の中心軸線に直交する径方向にそれぞれの厚さを有するとともに、リング歯車の中心軸線の軸方向にそれぞれの厚さよりも長いそれぞれの長さを有する。軸方向は、リング歯車の軸方向対向面に直交する方向である。第１の環状フィンガは、第１環状フィンガと第２の環状フィンガとの間に同心に位置する第１の環状溝により第２の環状フィンガから分離され、第２環状フィンガは、第２の環状フィンガと第３の環状フィンガとの間に同心に位置する第２の環状溝により第３の環状フィンガから分離される。第１および第２の環状溝は、互いに同心である。環状溝は、径方向断面が矩形であってもよい。オイルシールリングアセンブリは、トルク伝達／シールアセンブリの溝／フィンガに対応する溝／フィンガ（例えば、トルク伝達／シールアセンブリのフィンガは、オイルシールリングアセンブリの対応する形状の溝内に嵌合する）を備えたオイルシールリング本体を備える。オイルシールリングアセンブリは、オイルシールリング本体とトルク伝達／シールアセンブリのリング歯車との間の境界面をシールするための１つまたは複数のシール部材を更に備える。

別の実施形態において、トルク伝達／シールアセンブリは、リング歯車と、バレル部分と、トルク伝達／シールアセンブリと隣接するオイルシールリングとの間にシール接続を確立するためのシール手段とを備える。リング歯車は、第１の軸方向端部と、第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む内面と、第１の軸方向端部における軸方向対向面とを有する。バレル部分は、リング歯車の第２の軸方向端部に連結される。シール手段は、リング歯車の軸方向対向面に取り付けられる。例えば、シール手段は、２つの環状フィンガ、または３つの環状フィンガなどの、本明細書で説明する環状フィンガと、フィンガ間の関連する溝（単数または複数）とを備えてもよい。

本発明の態様によれば、一体的に形成された特徴部は、鋳造、機械加工などを通じて、同じ材料片で作られたものである。別の態様において、一体的に形成された特徴部は、例えば、特徴部が同じ材料片で作られた場合に（特徴部がその部品である機械の通常動作などで）機能する仕方と同じように（または少なくとも同様に）機能するように、溶接または他の接着により互いに恒久的に取り付けられるものである。

本明細書では、一体化型トルク伝達／回転シール用のシステムおよび方法について電動ＯＨＶに関連して説明してきたが、システムおよび方法は、一般に機械駆動車両などを含む、車両に等しく適用可能である。

本明細書で使用する場合、「実質的な」、「実質的に」、または「約」などの用語は、構成部品またはアセンブリの機能的な目的を達成するのに適した理想的な所望の条件に対して、合理的に達成可能な製造および組立公差の範囲内の条件を表すことが意図されている。一例として、「実質的に」平坦な面に、小さな、顕微鏡でしか見えない、または認知できるほどの粗さ、突起、または窪みがあっても、そのような非平坦な特徴部が実質的に平坦な面の本来の目的を妨げないのであればそれでもよい。同様に、別の例として、共通の回転軸線に「実質的に」位置合わせされる構成部品のアセンブリは、全ての構成部品がアセンブリの機能的な目的を達成するように意図した通りに回転できるのであれば、完全な同軸位置合わせから外れていてもよい。

圧入嵌合または摩擦嵌合としても知られる、「干渉嵌合」は、本明細書で使用する場合、２つの部品間の締結であり、任意の他の取付機構によるものではなく、部品間の摩擦によって達成される。特に金属部品に関して、それらの部品を共に保持する摩擦が、一方の部品を他方の部品に圧接することによってしばしば大幅に増大するが、これは部品が作られる材料の引張強度および圧縮強度に依存する。干渉嵌合は、一般に２つの嵌め合い部品を、一方もしくは他方（または両方）の大きさが公称寸法から僅かに外れるように成形することにより達成される。干渉という語は、一方の部品が他方の部品の必要とする空間に僅かに干渉することを指す。

当業者であれば、上記の説明が例示的であって限定的ではないように意図されていることを理解するであろう。例えば、上で説明した実施形態（および／またはそれらの態様）は、互いに組み合わせて使用してもよい。加えて、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの修正を行うことができる。本明細書で説明した材料の寸法および種類は本発明のパラメータを規定するように意図されているが、これらは決して限定的なものではなく、代表的な実施形態である。上記の説明を検討することにより、多くの他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求を、かかる特許請求の範囲が権利を与えられる等価物の全範囲と共に参照して、決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「ようになった（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語を、「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「であるところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という対応する用語に対する平易な英語での等価表現として使用している。その上、以下の特許請求の範囲では、「第１」、「第２」、「第３」、「上部」、「下部」、「底部」、「頂部」などの用語を単に標示として使用しており、それらの対象に対して数値的要件または位置的要件を課すことを意図するものではない。更に、以下の特許請求の範囲の限定は手段プラス機能形式で記載されておらず、また米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されるように意図したものでもない（ただし、本特許請求の範囲の限定によって「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」の表現に続いて追加的な構造に関する機能排除の記述を明示的に用いる場合を除く）。

本明細書では、例を使用して、最良の形態を含む本発明のいくつかの実施形態を開示するとともに、更に、任意の装置またはシステムの製造および使用ならびに任意の包含される方法の実行を含む本発明の実施を当業者が行うことを可能にする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により定義され、当業者が想到する他の例を含んでもよい。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図される。

本明細書で使用する場合、単数形で列挙され、「ａ」または「ａｎ」という語で始まる要素またはステップは、複数の要素またはステップを除外しないものと理解されるべきである（ただし、かかる除外が明示的に述べられている場合を除く）。更に、本発明の「一実施形態」への言及は、列挙された特徴も組み込まれる更なる実施形態の存在を除外するものとして解釈されることは意図されていない。その上、反対に明示的に述べられている場合を除き、特定の特性を有する１つの要素または複数の要素「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、または「を有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その特性を有さないそのような更なる要素を含んでもよい。

本明細書に含まれる本発明の精神および範囲から逸脱することなく、上で説明した一体化型トルク伝達／シールアセンブリ、トルク伝達／シール装置、ならびにトルク伝達／シール装置を製造するための方法において、ある種の変更を行うことができるので、上記の説明のまたは添付の図面に示す主題の全てが、単に本明細書における本発明の概念を例示する例として解釈されなければならず、本発明を限定するものとして解釈されてはならないことが意図されている。

１０ 車両
１２ 二重後輪駆動タイヤアセンブリ
１２ａ 内側タイヤアセンブリ
１２ｂ 外側タイヤアセンブリ
１４ 単一前輪操舵タイヤアセンブリ
１６ 車輪アセンブリ
１８ 車輪フレーム
２０ トルクチューブ／シールアセンブリ
２２ 車輪ハブ
２４ ブレーキアセンブリ
２６ 取付フランジ
２８ 移行部分
３０ オイルシールリング
３２ 環状フィンガ（環状突起）
３２ａ 第１の環状フィンガ
３２ｂ 第２の環状フィンガ
３２ｃ 第３の環状フィンガ
３４ リング歯車
３６ バレル部分
３８ ハブフランジ
４０ 内側端部
４２ リムフランジ
４８ 外側端部
５０ 歯車カバー
５１ａ 内側ベアリング
５１ｂ 外側ベアリング
５２ 車輪フレームバレル
５３ 環状ハブ端面
５４ 電気モータ
５６ ステータ
５８ ロータ
６０ 軸
６２ ブレーキロータ
６４ 太陽歯車軸
６６ 太陽歯車
６８ 遊星歯車
７０ ピニオン歯車
７２ ハブアダプタ
７４ 内歯
７６ 軸方向対向シール面
７８ 内側対向面
８０ 環状溝
８０ａ 第１の環状溝
８０ｂ 第２の環状溝
８０ｃ 第３の環状溝
８０ｄ 第４の環状溝
８２ シール要素（排除用シール）
８４ 外側対向面
８６ フェルトパッキン
８８ 肩部
９０ 円錐台形部分
９２ ハブ端面
９４ ロックブロック

Claims (17)

1. 第１の軸方向端部と、前記第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む内面と、前記第１の軸方向端部における軸方向対向面とを有するリング歯車（３４）と、
   前記リング歯車（３４）の前記第２の軸方向端部に連結されたバレル部分（３６）と、
   前記リング歯車（３４）と一体に形成されるとともに、前記軸方向対向面から延びる複数の環状の軸方向に延びるフィンガと、
   複数の前記フィンガのうちの最も外側のフィンガの外側の表面に配置された排除用シール（８２）と、
   を備える、トルク伝達／シールアセンブリ。
2. 前記バレル部分（３６）が、前記リング歯車（３４）の外面の径方向位置より内側の径方向位置で前記リング歯車（３４）の前記第２の軸方向端部に連結される、請求項１に記載のトルク伝達／シールアセンブリ。
3. 前記複数の軸方向に延びるフィンガが３つであり、前記３つのフィンガが互いに同心である、請求項１または２に記載のトルク伝達／シールアセンブリ。
4. 前記フィンガの少なくとも１つは、径方向厚さが７／８インチ以上である、請求項１から３のいずれかに記載のトルク伝達／シールアセンブリ。
5. 前記フィンガが、前記軸方向対向面から少なくとも１インチ延びる、請求項１から４のいずれかに記載のトルク伝達／シールアセンブリ。
6. 前記複数のフィンガが、シールリングの相補的な形状の特徴部と噛み合うように構成される、請求項１から５のいずれかに記載のトルク伝達／シールアセンブリ。
7. 前記シールリングに装着されるとともに、前記排除用シール（８２）を破片による衝撃から保護するように構成されたロックブロック（９４）を更に備える、請求項６に記載のトルク伝達／シールアセンブリ。
8. 前記リング歯車（３４）が環状であるとともに中心軸線を有し、かつ前記リング歯車（３４）の前記軸方向対向面は環状であるとともに前記リング歯車（３４）の前記内面に直交し、
   前記複数のフィンガが、最も内側の第１の環状フィンガ（３２ａ）と、前記第１の環状フィンガ（３２ａ）と同心の中間の第２の環状フィンガ（３２ｂ）と、前記第１および第２の環状フィンガ（３２ａ、３２ｂ）と同心の最も外側の第３の環状フィンガ（３２ｃ）とを備え、
   前記第１の環状フィンガ（３２ａ）、前記第２の環状フィンガ（３２ｂ）、および前記第３の環状フィンガ（３２ｃ）の各々が、前記リング歯車（３４）の前記中心軸線と同軸であり、
   前記第１の環状フィンガ（３２ａ）、前記第２の環状フィンガ（３２ｂ）、および前記第３の環状フィンガ（３２ｃ）の各々が、前記リング歯車（３４）の前記中心軸線に直交する径方向にそれぞれの厚さを有するとともに、前記リング歯車（３４）の前記中心軸線の軸方向にそれぞれの長さを有し、前記軸方向が、前記リング歯車（３４）の前記軸方向対向面に直交する方向であり、
   前記第１の環状フィンガ（３２ａ）が、前記第１の環状フィンガ（３２ａ）と前記第２の環状フィンガ（３２ｂ）との間に同心に位置する第１の環状溝（８０ａ）により前記第２の環状フィンガ（３２ｂ）から分離され、前記第２の環状フィンガ（３２ｂ）が、前記第２の環状フィンガ（３２ｂ）と前記第３の環状フィンガ（３２ｃ）との間に同心に位置する第２の環状溝（８０ｂ）により前記第３の環状フィンガ（３２ｃ）から分離され、第１および第２の環状溝（８０ａ、８０ｂ）は、互いに同心である、
   請求項１から７のいずれかに記載のトルク伝達／シール装置。
9. 前記第１の環状フィンガ（３２ａ）、前記第２の環状フィンガ（３２ｂ）、および前記第３の環状フィンガ（３２ｃ）の各々のそれぞれの長さが、前記第１の環状フィンガ（３２ａ）、前記第２の環状フィンガ（３２ｂ）、および前記第３の環状フィンガ（３２ｃ）の各々のそれぞれの厚さよりも長い、請求項８に記載のトルク伝達／シール装置。
10. 軸線を画定するとともに、第１の軸方向端部と、前記第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む径方向内側対向面と、前記第１の軸方向端部と前記第２の軸方向端部との中間の径方向外側対向面とを有するリング歯車（３４）と、
    前記径方向外側対向面の径方向位置より内側の径方向位置で前記リング歯車（３４）の前記第２の軸方向端部に連結されるとともに、前記リング歯車（３４）から軸方向に離れてフランジ状部分に延びるバレル部分（３６）と、
    前記リング歯車（３４）と一体に形成されるとともに、前記リング歯車（３４）から離れて前記バレル部分（３６）とは反対側の方向に延びる複数の環形状のフィンガと、
    前記複数のフィンガのうちの最も外側のフィンガの外側の表面に配置された排除用シール（８２）と、
    を含む、トルク伝達／シール装置。
11. 前記複数の環状フィンガが、車輪フレーム（１８）のシールリングにおける相補的な形状の溝に受け入れられるように構成され、前記複数のフィンガおよび前記溝がオイルの漏れを防止するように構成されたラビリンスシールを画定する、請求項１０に記載のトルク伝達／シール装置。
12. 前記複数のフィンガのうちの少なくとも１つのフィンガは、径方向厚さが７／８インチ以上である、請求項１０または１１に記載のトルク伝達／シール装置。
13. 前記複数のフィンガのうちの少なくとも１つのフィンガが、前記リング歯車（３４）から少なくとも１インチ延びる、請求項１０から１２のいずれかに記載のトルク伝達／シール装置。
14. 前記シールリングに装着されるとともに、前記排除用シールを破片による衝撃から保護するように構成されたロックブロック（９４）を更に備える、請求項１１に記載のトルク伝達／シール装置。
15. リング歯車（３４）をバレル部分（３６）に連結するステップであって、前記リング歯車（３４）が、第１の軸方向端部と、前記第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部と、複数の歯を含む径方向内側対向面と、前記第１の軸方向端部と前記第２の軸方向端部との中間に形成された径方向外側対向面とを有し、前記リング歯車（３４）が、前記リング歯車（３４）の前記第２の軸方向端部付近で前記バレル部分（３６）に連結され、前記外側対向面の径方向位置より内側の径方向位置において、前記バレル部分（３６）が前記リング歯車（３４）から軸方向に離れて延びる、前記連結するステップと、
    複数の軸方向に延びる環状突起を前記リング歯車（３４）と一体に形成するステップであって、前記突起が前記リング歯車（３４）から前記バレル部分（３６）とは反対側の方向に延びる、前記一体に形成するステップと、
    前記複数の環状突起のうちの最も外側の環状突起の外側の表面に、排除用シール（８２）を外嵌するステップと、
    を含む、トルク伝達／シール装置を製造する方法。
16. 車輪フレーム（１８）のシールリングにおける相補的な形状の溝に前記複数の環状突起を挿入し、その結果、前記突起および前記溝が、オイルの漏れを防止するように構成されたラビリンスシールを画定するステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記複数の環状突起のうちの最も外側の環状突起が、前記外側対向面からおよそ０．２５インチだけ内側にある、請求項１５または１６に記載の方法。