(57)【要約】  車両用車輪フレームが、単体の円筒型ボディを備え、単体の円筒型ボディは、径方向内側対向面と径方向外側対向面とを有し、これら対向面は、車軸を囲み、一体形成された取付フランジから開口ハブ端部まで延びる。ボディの径方向内側対向面は、ボディのハブ端部に隣接する部分であって、電動モータ・アセンブリの少なくとも一部を受け入れるために広げられた部分を備える。【選択図】図１
2014511303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用車輪フレームであって、円筒型ボディを備え、前記円筒型ボディは、径方向内側対向面と径方向外側対向面とを有し、これら対向面は、車軸を囲み、一体形成された取付フランジから開口ハブ端部まで延び、前記ボディの前記径方向内側対向面は、前記ボディの前記ハブ端部に隣接する部分であって、電動モータ・アセンブリの少なくとも一部を受け入れるために広げられた部分を備える、車輪フレーム。
【請求項２】
前記ボディは、前記取付フランジに隣接する前記径方向内側対向面から前記径方向外側対向面まで開口された複数のピニオン歯車アパーチャを画定する請求項１に記載の車輪フレーム。
【請求項３】
前記取付フランジと前記ハブ端部との間に設けられた移行部分であって、前記取付フランジから前記ハブ端部に向かって径方向に細くなる移行部分をさらに備え、
前記複数のピニオン歯車アパーチャは、円周方向に対称的な箇所において前記車輪フレームの前記移行部分を通って延び、複数の遊星回転軸マウントが、前記複数のピニオン歯車アパーチャに隣接しそれらと位置合わせされている前記車輪フレームの部分上に形成されている請求項２に記載の車輪フレーム。
【請求項４】
前記移行部分は、前記取付フランジと前記複数のピニオン歯車アパーチャとの間に、取り付け可能なオイル・シールを受け入れるように構成された環状ランドを備える請求項３に記載の車輪フレーム。
【請求項５】
前記フレームは、前記各ピニオン歯車アパーチャの凹形カップ状部分と構造的に関連付けられた支持リングを備える請求項３に記載の車輪フレーム。
【請求項６】
前記移行部分から前記車軸の周りを前記車輪フレームの前記ハブ端部まで延びるバレル部分であって、少なくとも１つのベアリング・ランドを備えるバレル部分をさらに備える請求項５に記載の車輪フレーム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのベアリング・ランドは、前記移行部分に隣接する前記バレル部分の径方向外側対向面上に形成された第１の外側ベアリング・ランドと、前記ハブ端部に隣接する前記バレル部分の前記径方向外側対向面上に形成された第２の外側ベアリング・ランドとを含む請求項６に記載の車輪フレーム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのベアリング・ランドは、前記移行部分に隣接する前記バレル部分の径方向内側対向面内に形成された第１の内側ベアリング・ランドを含む請求項６に記載の車輪フレーム。
【請求項９】
単体の円筒型車輪フレームであって、径方向内側対向面と径方向外側対向面とを有し、これら対向面は、車軸を囲み、一体形成された取付フランジから開口ハブ端部まで延び、前記車輪フレームの前記径方向内側対向面は、前記ハブ端部に隣接する箇所に、電動モータ・アセンブリを収容するように構成された部分を備える、単体の円筒型車輪フレームと、
単体の円筒型車輪ハブであって、前記車輪フレームの前記ハブ端部の周りに配置され、前記車輪フレームに対して回転するように動作可能に接続され、前記車輪ハブを少なくとも第１の車輪リムに固定するボルトを受け入れるように構成された少なくとも１つの穴を含む単体の円筒型車輪ハブと、を備える車両用車輪アセンブリ。
【請求項１０】
前記単体の円筒型車輪ハブは、ベアリング・ハウジングを受け入れるように構成された少なくとも１つの肩部分を備える円筒型内部を有する請求項９に記載の車輪アセンブリ。
【請求項１１】
前記単体の円筒型車輪ハブはフランジ部分を有し、前記少なくとも１つの穴は、前記フランジ部分に形成された第１の複数の穴であって、前記車輪ハブをトルク・チューブに固定する留め具を受け入れるように構成された第１の複数の穴と、前記フランジ部分に形成された第２の複数の穴であって、前記車輪ハブを前記第１の車輪リムに固定するように構成された第２の複数の穴と、を備える請求項９に記載の車輪アセンブリ。
【請求項１２】
前記単体の円筒型車輪ハブは、前記フランジ部分と反対側の前記ハブの遠位端に端部を有し、前記端部は、前記車輪ハブを第２の車輪リムに固定するように構成された第３の複数の穴を備える請求項１１に記載の車輪アセンブリ。
【請求項１３】
単体の円筒型車輪ハブは一体鋳造物である請求項９に記載の車輪アセンブリ。
【請求項１４】
前記ボルトを前記少なくとも１つの穴に受け入れた状態で前記単体の円筒型車輪ハブに取り外し可能に固定された前記第１の車輪リムをさらに備える請求項９に記載の車輪アセンブリ。
【請求項１５】
前記車輪フレームの前記ハブ端部内に設置された電動モータ・アセンブリをさらに備える請求項９に記載の車輪アセンブリ。
【請求項１６】
車両用車輪ハブであって、単体の円筒型鋳造ボディを備え、前記単体の円筒型鋳造ボディは、一体形成されたフランジを伴う第１の端部と、第１の端部と反対側の第２の端部とを有し、前記単体の円筒型鋳造ボディは、前記車輪ハブを少なくとも第１の車輪リムに固定する留め具を受け入れるように構成された少なくとも第１の複数の穴を有する車両用車輪ハブ。
【請求項１７】
単体の円筒型鋳造ボディは、ベアリング・ハウジングを受け入れるように構成された少なくとも１つの肩部分を備える内側を有する請求項１６に記載の車輪ハブ。
【請求項１８】
前記第１の複数の穴は、フランジを通って軸方向に形成され、前記単体の円筒型鋳造ボディはまた、前記第１の端部に形成された第２の複数の穴であって、前記車輪ハブをトルク・チューブに固定する留め具を受け入れるように構成された第２の複数の穴を有する請求項１６に記載の車輪ハブ。
【請求項１９】
前記単体の円筒型鋳造ボディの前記第２の端部は、前記車輪ハブを第２の車輪リムに固定する留め具を受け入れるように構成された第３の複数の穴を備える請求項１８に記載の車輪ハブ。
【請求項２０】
車両車輪を組み立てるための方法であって、
トルク・チューブを単体の鋳造車輪フレームのハブ端部に設置することと、
単体の鋳造車輪ハブのフランジ部分を前記トルク・チューブに固定することと、
第１の車輪リムを前記単体の鋳造車輪ハブの前記フランジ部分にボルト締めすることと、を含む方法。
【請求項２１】
第２の車輪リムを、前記単体の鋳造車輪ハブの端部であって、前記フランジ部分と反対側の端部にボルト締めすることをさらに含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つのベアリングを前記単体の鋳造車輪ハブ内に配置することを、前記車輪ハブのフランジ部分を前記トルク・チューブに固定する前に行なうことをさらに含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
走行用モータおよびシャフトを前記車輪フレーム内に設置することと、
少なくとも１つの歯車を前記車輪フレーム内に、前記シャフトとはめ合い嵌合した状態で配置することと、をさらに含む請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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・ハイウェイ車両の車輪駆動アセンブリで用いる車輪フレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
大型オフ・ハイウェイ車両（「ＯＨＶ」）（たとえば露天掘鉱山から掘り出された大重量の荷重を運搬するのに用いられる採鉱車）は良く知らており、通常、モータ装着車輪を用いて、エネルギー効率の良い方法で車両を進めるかまたは遅らせることを図っている。この効率は通常、大馬力のディーゼル・エンジンとともに、交流発電機、メイン走行インバータ、および一対の車輪駆動アセンブリ（車両の後輪内に収容されている）を用いることによって達成される。ディーゼル・エンジンは交流発電機に直接連結されて、ディーゼル・エンジンが交流発電機を駆動するようになっている。交流発電機は、メイン走行インバータにパワー供給する。メイン走行インバータは、電圧および周波数が制御された電力を、２つの車輪駆動アセンブリの電気駆動モータに供給する。各車輪駆動アセンブリには遊星歯車式変速機が収容されている。遊星歯車式変速機は、関連する駆動モータ・エネルギーの回転を高トルク低速回転エネルギー出力に変換し、この出力は後輪に供給される。
【０００３】
オフ・ハイウェイ車両（ＯＨＶ）における典型的な運転荷重は１００トンを超える場合があり、一方で、車両および荷重の総重量は数百トンとなる場合がある。単一の車輪駆動アセンブリの重量は、数１０トンを超える可能性があり、車輪駆動アセンブリの慣性は、全体として車両の動作に影響する可能性がある。したがって、車輪駆動アセンブリ重量を減らす一方で、大型車両全体を支持して動かす強度を維持することが望ましい。
【０００４】
ＯＨＶ車輪駆動アセンブリ内の大型部品は、溶接物として作製されている。すなわち、部品は、別個のピースとして鍛造され、曲げられ、または押圧された後、それらは溶接によって接合されている。このような溶接物としては、たとえば、車輪駆動アセンブリをＯＨＶフレームまたは軸箱に結合する車輪フレームとともに、タイヤが取り付けられる車輪ハブを挙げることができる。溶接物は、非常に複雑な形状に比較的低コストで作ることができるため、負荷を伝えるのに必要な場所にのみ材料を配置することができて好ましいものであるが、非常に大きな溶接継手を適切に熱処理することが困難であることが時々あり、このような継ぎ手を作製することは難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第３，８９２，３００号明細書
【発明の概要】
【０００６】
したがって、溶接加工が必要になるほど複雑ではなく、無負荷材料が最小限になるように成形された単体の車輪アセンブリ部品を提供することが望ましい。
【０００７】
本発明の一実施形態においては、車両用車輪フレームが単体の円筒型ボディを有する。車輪フレームのボディは、径方向内側対向面と径方向外側対向面とを備え、これら対向面は、車軸を囲み、一体形成された取付フランジから開口ハブ端部まで延びている。ボディの径方向内側対向面は、ボディのハブ端部に隣接する部分であって、電動モータ・アセンブリの少なくとも一部を受け入れるために広げられた部分を備える。
【０００８】
本発明の別の実施形態においては、車両用車輪アセンブリが、単体の円筒型車輪フレームと、車輪フレームに対して回転するように動作可能に接続された単体の円筒型車輪ハブとを備えている。単体の車輪フレームは、径方向内側対向面と径方向外側対向面とを有し、これら対向面は、車軸を囲み、一体形成された取付フランジから開口ハブ端部まで延び、車輪フレームの径方向内側対向面は、ハブ端部に隣接する箇所に、電動モータ・アセンブリを収容するように構成された部分を備える。単体の車輪ハブは、車輪フレームのハブ端部の周りに配置され、車輪ハブを車輪リムに固定するボルトを受け入れるように構成された少なくとも１つの穴を備える。
【０００９】
本発明の別の実施形態においては、車両用車輪ハブが、単体の円筒型ボディを有し、単体の円筒型ボディは、一体形成されたフランジを伴う第１の端部と、第１の端部と反対側の第２の端部とを有する。単体のボディは、車輪ハブを車輪リムに固定する留め具を受け入れるように構成された複数の穴を備える。
【００１０】
本発明のさらなる実施形態においては、車両車輪を組み立てることを、トルク・チューブを単体の鋳造車輪フレームのハブ端部上に設置することと、単体の鋳造車輪ハブのフランジ部分をトルク・チューブに固定することと、第１の車輪リムを単体の鋳造車輪ハブのフランジ部分にボルト締めすることと、によって行なうことができる。
【００１１】
本発明に関連して、「単体」は、モノリシックであるかそうでなければ単一片の材料で作られた部品を指す。「一体形成された」は、単一片で作られたモノリシックまたは継ぎ目なしの部品を指すが、部品は異なる機能または物理構成を有する場合がある。
【００１２】
本発明は、非限定の実施形態の以下の説明を、添付図面を参照して読むことによって、より良好に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＯＨＶの斜視図である。
【図２】図１に示すＯＨＶの車輪駆動アセンブリを示す部分的な切り欠き斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による車輪フレームおよび車輪ハブ・アセンブリとともに用いるための図２に示す車輪駆動アセンブリの部分的な側面斜視図である。
【図４】本発明の実施形態による車輪フレームおよび車輪ハブ・アセンブリとともに用いるための図２に示す車輪駆動アセンブリの部分的な端部斜視図である。
【図５】図３〜４に示す車輪駆動アセンブリの側断面図であり、本発明の実施形態による車輪フレームおよび車輪ハブ・アセンブリを示す図である。
【図６】図５に示す車輪フレームのハブ端部の斜視図である。
【図７】観測面７−７に沿って切断された図６に示す車輪フレームの側断面図である。
【図８】図６〜７に示す車輪フレームの取り付け端部の斜視図である。
【図９】図５に示す車輪駆動アセンブリの外側端部車輪ハブの斜視図である。
【図１０】図９の車輪ハブの内側端部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、典型的な本発明の実施形態について詳細に参照する。その実施例が添付図面に例示されている。可能な限り、図面の全体に渡って用いられる同じ参照数字は、同じかまたは同様の部分を指している。
【００１５】
本発明の車輪フレーム１８および車輪ハブ２２の実施形態が、図１および２に示すＯＨＶ１０の車輪アセンブリ１６とともに用いるように構成されている。ＯＨＶ１０は、対になったデュアル後輪駆動タイヤ・アセンブリ１２と、単一の前輪ステアリング・タイヤ・アセンブリ１４との上に支持されている。図２に示すように、後輪駆動タイヤ・アセンブリ１２の各対は、車輪アセンブリ１６上に取り付けられている。
【００１６】
図３および４を参照して、本発明の各車輪アセンブリ１６は、車輪フレーム１８、トルク・チューブ２０、および車輪ハブ２２を備えている。車輪ハブ２２は、トルク・チューブに対しては固定され、車輪フレーム上には回転可能に支持されている。いくつかの実施形態においては、トルク・チューブは車輪ハブ２２にボルト締めされている。車輪ハブ２２に対して、タイヤ・アセンブリ１２をボルト締めすることができる。これについては、本明細書でさらに説明する。トルク・チューブ２０と車輪ハブ２２とは、車輪フレーム１８に遊星歯車対（後にさらに説明する）によって動作可能に接続されて、車輪ハブ２２と車輪フレーム１８とが相互に回転可能となっている。使用時、車輪フレーム１８はＯＨＶ１０に固定して取り付けられて、車輪ハブ２２がＯＨＶ１０に対して回転するようになっている。車輪ハブ２２に軸方向に隣接する箇所に、ブレーキ・アセンブリ２４が車輪フレーム１８に固定して取り付けられているが、車輪ハブには固定されていない。ブレーキ・アセンブリ２４の軸方向の反対側に、歯車カバー２５が車輪フレーム１８上に取り付けられている。
【００１７】
各車輪アセンブリ１６は、車両１０に、車輪フレーム１８上に設けられた取付フランジ２６によってボルト締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、メインの円筒型または実質的に円筒型のバレル部分（図５に示す）まで、径方向に細くなっている。「略」によって意味するのは、移行部分２８が、通常の製造業務の結果として起こる表面欠陥または誤差を除いて円錐状または双曲線状の形状を有し、一般的形状から外れた意図的な特徴部が含まれるということである。たとえば、移行部分２８には、ランド、溝、ノッチ、穿孔、貫通、および他の機能的特徴であって、理想的な円錐状または双曲線状の形状とは異なるものが含まれていても良い。これについては、後にさらに説明する。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に固定されている。トルク・チューブ２０は、車輪フレーム１８のバレル部分の径方向外側対向面の周りに配置されている。図示したように、トルク・チューブ２０は輪歯車３４を備えている。輪歯車３４は、車輪フレーム１８の移行部分２８に隣接するピニオン歯車と嵌合している。またトルク・チューブ２０は、チューブ部分３６を備えている。チューブ部分３６は、輪歯車３４から車輪フレームに沿ってハブ・フランジ３８まで延びている。ハブ・フランジ３８は、車輪ハブ２２にボルト締めされている。その結果、トルク・チューブ２０はピニオン歯車（図５に示す）上および車輪ハブ２２上に支持されている。オイル・シール・リング３０に隣接する輪歯車３４の端部上で、相補的シール・ボディ３２が、トルク・チューブ２０に固定され、それとともに回転する。
【００１８】
本発明の車輪ハブ２２の実施形態には、リブ４６を伴うバレル４４が含まれている。バレル４４は、内側端部４０から外側端部４８まで延びている。内側端部４０は、トルク・チューブ２０のハブ・フランジ３８にボルト締めされている。また車輪ハブ２２は、リム・フランジ４２を備えている。リム・フランジ４２は、車輪ハブの内側端部４０の周りで径方向外側に突き出ている。
【００１９】
図５は、車輪アセンブリ１６の複数部品と、それらの、本発明の車輪ハブ２２および車輪フレーム１８の実施形態に対する関係とを例示する側断面図である。図示したように、車輪ハブ２２の内側および外側端部４０、４８において、内側および外側ベアリング５１ａ、５１ｂが、車輪フレーム１８のバレル部分５２上の車輪ハブを支持するために、それぞれ設けられている。車輪フレーム１８のバレル部分５２は、移行部分２８から環状のハブ端部表面５３まで延びている。環状のハブ端部表面５３には、ブレーキ・アセンブリ２４が取り付けられている。ハブ端部表面５３に隣接して、電動モータ５４が車輪フレーム１８の内部に収容されている。電動モータ５４は、ステータ５６およびロータ５８を備えている。ロータ５８から、シャフト６０が、車輪フレーム１８の取付フランジ２６に隣接する第１の端部に向かって、およびブレーキ・アセンブリ２４内の第２の端部に向かって、突き出ている。ブレーキ・アセンブリ２４内で、ブレーキ・ロータ６２がシャフト６０の第２の端部上に取り付けられている。車輪フレーム１８内で、太陽歯車シャフト６４がシャフト６０の第１の端部にスプライン結合されている。太陽歯車シャフト６４は、歯車カバー２５内の中心に収容された太陽歯車６６を含むように形成されている。太陽歯車６６は、ピニオン歯車７０を伴う共通回転軸上に保持された複数の遊星歯車６８と噛み合わされている。ピニオン歯車７０は、トルク・チューブ輪歯車３４の内部歯と噛み合っている。厳選した実施形態においては、３つの遊星歯車６８と３つのピニオン歯車７０とが存在する。トルク・チューブ２０は、ピニオン歯車と車輪ハブ２２との間に支持されている。
【００２０】
車輪ハブ２２を参照して、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にボルト締めされている。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にボルト締めされ、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にボルト締めされている。
【００２１】
図６〜８に、本発明の車輪フレーム１８の実施形態を詳細に示す。車輪フレーム１８は、単体または継ぎ目なし構造として、たとえば、鋳造プロセスによって形成される。車輪フレーム１８の移行部分２８は、取付フランジ２６およびバレル部分５２と一体的に形成されているとともに、取り付け可能なオイル・シール・リング３２をたとえばボルト締め取り付けによって受け入れるように構成された環状ランド７４を含む。任意的に、ガスケットを、オイル・シール・リング３２と環状ランド７４との間に設置しても良い。移行部分２８とハブ端部表面５３との間で、バレル部分５２は円周および厚さが略一定である。しかし、ハブ端部表面５３に隣接した箇所で、車輪フレーム１８の径方向内側対向面の一部を、電気走行用モータ５４を受け入れるために広げても良い。ハブ端部表面５３において、複数のネジ孔８０が、図５に示すようなブレーキ・アセンブリ２４を取り付けるボルトを受け入れるために形成されている。
【００２２】
また車輪フレーム１８の移行部分２８によって、複数のピニオン歯車開口部またはアパーチャ８２が画定されている。複数のピニオン歯車アパーチャ８２は、車輪フレーム１８の径方向内側対向面から移行部分２８の径方向外側対向面まで及んでいる。いくつかの実施形態においては、３つのピニオン歯車アパーチャ８２が、図５に示すように、車輪フレーム１８に収容されるべき遊星歯車セットのピニオン７０の受け入れに適した箇所に設けられている。各ピニオン歯車アパーチャ８２は、遊星回転軸ベアリング・マウント８４を画定しているとともに、径方向外側に凹形のカップ状部分８６を備えている。凹形カップ状部分８６によって、遊星回転軸ベアリング・マウント８４に対する径方向の構造剛性が得られる一方で、図５に示すように、車輪フレーム１８上に取り付けられた輪歯車３４の内部歯とピニオン歯車７０との嵌合も実現される。各ピニオン歯車アパーチャに隣接しそれらと位置合わせされた状態で、遊星回転軸マウント８８が、モノリシック車輪フレーム１８の著しく厚くされた部分として形成されている。
【００２３】
特に図７に示すように、遊星回転軸マウント８８を、車輪フレーム１８の周りの厚くされた連続的なリング部分として形成するのではなくて、円周方向に離間に配置することができる。厳選した実施形態においては、ピニオン歯車アパーチャ８２と遊星回転軸マウント８８とは、対称的に円周方向に離間に配置され、相互に軸方向に位置合わせされている。しかし、本発明のいくつかの実施形態においては、ピニオン歯車アパーチャを、対称的に位置合わせされた箇所からずれた位置に形成することができる。カップ状部分８６と遊星回転軸マウント８８とを円周方向に離間に配置すると、鋳造金属を置くのに必要な時間が短くなることで、車輪フレーム１８の鋳造に役立つ場合がある。しかし、カップ状部分８６が円周方向に離間に配置されていることによって、遊星回転軸ベアリング・マウント８４に対する捩り剛性が、連続的な厚いリングがピニオン歯車アパーチャ８２を収容している場合から得られるものよりも、小さい場合がある。そのため、支持リング９０（図８に最良に見られる）が、複数のピニオン歯車アパーチャ８２を封入する凹形カップ状部分８６のそれぞれに構造的に関連付けられた状態で設けられている。支持リング９０によって、車輪フレーム１８に収容された遊星歯車セットと位置合わせされた状態で歯車カバー２５を支持するのに好都合な構造が得られる。
【００２４】
図６に示す車輪フレーム１８のバレル部分５２を再び参照して、第１および第２の外部ベアリング表面９２および９４が、遊星回転軸マウント８８の付近にまたはそれに隣接して、およびハブ端部表面５３の付近に、それぞれ形成されている。いくつかの実施形態においては、第１の外部ベアリング表面９２は、バレル部分５２の第１の軸方向領域（遊星回転軸マウント８８に隣接する）内に形成されている。第１の軸方向領域は、遊星回転軸マウント８８からハブ端部５３に向かって軸方向に、バレル部分５２の約１／３に沿って延びている。いくつかの実施形態においては、第２の外部ベアリング表面９４は、バレル部分５２の第２の軸方向領域（ハブ端部表面５３に隣接する）内に形成されている。第２の軸方向領域は、ハブ端部表面５３から遊星回転軸マウント８８に向かって軸方向に、バレル部分５２の約１／３に沿って延びている。図７の側断面図を参照して、車輪フレーム１８のバレル部分５２は、径方向内側対向面９６を備えている。径方向内側対向面９６の、ハブ端部表面５３に隣接する部分の寸法は、図５に示すような電動モータ５４の設置用に定められている。
【００２５】
図９および１０を参照して、本発明の車輪ハブ２２の実施形態を示す。図示したように、車輪ハブ２２のバレル４４およびリブ４６は、内側端部４０から外側端部４８まで延びている。本発明の実施形態においては、車輪ハブ２２は、単体またはモノリシック鋳造ボディとして形成されている。バレル４４は、円筒型または実質的に円筒型である。バレル４４の径方向内側対向面は、車輪フレーム１８のバレル部分５２の周りの狭い隙間（非締まり、非滑り）嵌めが得られるように選択された内径に配置されている。内側端部４０の径方向内側対向面は、バレル４４の内径から外側に広がっていて、図５を参照して前述したように内側ベアリング５１ａを受け入れるための環状の内側ベアリング・スペース４５ａをもたらしている。同様に、外側端部４８の径方向内側対向面も、外側に広がっていて、図５を参照して前述したような外側ベアリング５１ｂを受け入れるための環状の外側ベアリング・スペース４５ｂをもたらしている。
【００２６】
ネジ孔４１が、内側端部４０内に外側端部４８に向かって軸方向に切られていて、トルク・チューブ２０の車輪ハブ２２とのボルト締め取り付けを図っている。穴４３がリム・フランジ４２を通って軸方向に延びていて、内側車輪１２ａのボルト締め取り付けを図っている。穴４３にネジ山を付けて、ネジ部品の接続を図っても良いし、穴４３を滑らかにして、ネジ部品または非ネジ部品が貫通できるようにしても良い。本発明のある特定の実施形態においては、刻み付きスタッドの刻み付き端部が穴４３に嵌り、ネジ付き端部が外側端部４８に向かって突き出ている。ネジ孔４９が、外側端部４８内に内側端部４０に向かって軸方向に切られていて、ハブ・アダプタ７２のボルト締め取り付けを図っている。いくつかの実施形態においては、孔および穴４１、４３、４９は、対称的な方法で円周方向に離間に配置され、厳選した実施形態においては、相互に位置合わせされてはいない。
【００２７】
重量を減らすために、バレル部分の厚さを薄くしているために、径方向に突き出ているリブ４６が、ねじりおよび曲げ負荷の相当な部分を内側および外側端部４０、４８の間で伝えている。厳選した実施形態においては、リブ４６によって、ねじり負荷のほぼ大部分および曲げ負荷のほぼ大部分が伝えられる。ある実施形態においては、リブ４６によって、ねじりおよび曲げ負荷のほぼ７５％を超える量が伝えられる。「ほぼ」によって意味するのは、オフ・ハイウェイ車両部品に対する製造および測定の慣習的な許容範囲内で、リブ４６が、特定の負荷率においてまたはそれを超えて伝えるということである。
【００２８】
使用時、本発明の実施形態には、車輪フレームであって、径方向内側対向面と径方向外側対向面とを伴う単体の円筒型ボディを有し、これら対向面は、車軸を囲み、一体形成された取付フランジから開口ハブ端部まで延びる、車輪フレームが含まれていても良い。ボディの径方向内側対向面は、ボディのハブ端部に隣接する部分であって、電動モータ・アセンブリの少なくとも一部を受け入れるために広げられた部分を備えていても良い。本発明のボディは、取付フランジに隣接する径方向内側表面から径方向外側表面まで開口された複数のピニオン歯車アパーチャを備えていても良い。ボディは、取付フランジからハブ端部に向かって径方向に細くなる移行部分を備え、複数のピニオン歯車アパーチャは、円周方向に対称的な箇所において移行部分を通って延びていても良い。複数の遊星回転軸マウントを、複数のピニオン歯車アパーチャに隣接しこれらと位置合わせされている車輪フレームの部分上に形成しても良い。また移行部分は、ピニオン歯車アパーチャから径方向外側に、またはピニオン歯車アパーチャと取付フランジとの間に、取り付け可能なオイル・シールを受け入れるように構成された環状ランドを備えていても良い。フレームは、各ピニオン歯車アパーチャの凹形カップ状部分と構造的に関連付けられた支持リングを備えていても良い。また、移行部分とハブ端部との間に、フレームは、車輪フレームから車軸の周りを延びるバレル部分であって、少なくとも１つのベアリング・ランドを備えるバレル部分を備えていても良い。たとえばバレル部分は、移行部分に隣接するバレル部分の径方向外側対向面上に形成された第１の外側ベアリング・ランドと、ハブ端部に隣接するバレル部分の径方向外側対向面上に形成された第２の外側ベアリング・ランドと、を備えていても良い。その代わりにまたはそれに加えて、バレル部分は、移行部分に隣接するバレル部分の径方向内側対向面内に形成された第１の内側ベアリング・ランドを備えていても良い。
【００２９】
他の実施形態においては、本発明の装置はまた、車両用車輪アセンブリであって、単体の円筒型車輪フレームと単体の円筒型車輪ハブとを備える車輪アセンブリを備えていても良い。本発明の車輪フレームは、径方向内側対向面と径方向外側対向面とを有し、これら対向面は、車軸を囲み、一体形成された取付フランジから開口ハブ端部まで延び、車輪フレームの径方向内側対向面は、ハブ端部に隣接する箇所に、電動モータ・アセンブリを収容するように構成された部分を備える。本発明の車輪ハブは、単体の円筒型バレルを有するとともに、車輪フレームのハブ端部の周りに取り付けられ、車輪フレームに対して回転するように動作可能に接続されている。単体の車輪ハブは、車輪ハブを車輪リムに固定するボルトを受け入れるように構成された少なくとも１つの穴を備える。単体の車輪ハブの円筒型内部は、ベアリング・ハウジングを受け入れるように構成された少なくとも１つの肩部分またはベアリング・スペースを備えていても良い。また単体の車輪ハブは、フランジ部分であって、車輪ハブをトルク・チューブに固定する留め具を受け入れるように構成された第１の複数の穴と、車輪ハブを第１の車輪リムに固定するように構成された第２の複数の穴とを備えていても良いフランジ部分を備えている。また単体の車輪ハブは、フランジ部分と反対側のハブの遠位端に端部を有する。車輪ハブの端部は、車輪ハブを第２の車輪リムに固定するように構成された第３の複数の穴を備えていても良い。いくつかの実施形態においては、単体の車輪ハブは一体鋳造物である。また本発明の車輪アセンブリは、単体の車輪ハブのフランジにボルトによって取り外し可能に固定された少なくとも１つの車輪リムを備えていても良い。また本発明の選択された実施形態には、車輪フレームのハブ端部内に設置された電動モータ・アセンブリが含まれていても良い。
【００３０】
他の実施形態においては、本発明の装置は、モノリシックまたは一体形成の車両用車輪ハブを備えていても良い。この車輪ハブは、単体の円筒型鋳造ボディであって、一体形成されたフランジを伴う第１の端部と、第１の端部と反対側の第２の端部とを備えるボディを備えている。単体の円筒型鋳造ボディは、車輪ハブを車輪リムに固定する留め具を受け入れるように構成された複数の穴を備えている。単体の円筒型鋳造ボディの内側には、ベアリング・ハウジングを受け入れるためのベアリング・スペースを画定するように構成された少なくとも１つの肩部分が備わっていても良い。単体の車輪ハブ上のフランジは、車輪ハブをトルク・チューブに固定する留め具を受け入れるように構成された第１の複数の穴とともに、車輪ハブを第１の車輪リムに固定する留め具を受け入れるように構成された第２の複数の穴を備えていても良い。単体の円筒型鋳造ボディの第２の端部は、車輪ハブを第２の車輪リムに固定する留め具を受け入れるように構成された第３の複数の穴を備えていても良い。
【００３１】
別の実施形態は、トルク・チューブを単体の鋳造車輪フレームのハブ端部に設置することと、単体の鋳造車輪ハブのフランジ部分をトルク・チューブに固定することと、によって車両車輪を組み立てるための方法に関する。また本発明の方法は、第１の車輪リムを単体の鋳造車輪ハブのフランジ部分にボルト締めすることを含む。さらに加えて、組立方法は、第２の車輪リムを、単体の鋳造車輪ハブの端部であってフランジ部分の反対側にある端部に、ボルト締めすることを備えていても良い。本方法の選択された実施形態は、少なくとも１つのベアリングを単体の鋳造車輪ハブ内に配置することを、車輪ハブのフランジ部分をトルク・チューブに固定する前に行なうことを含む。また本発明の方法は、走行用モータおよびシャフトを車輪フレーム内に設置することと、少なくとも１つの歯車を車輪フレーム内に、シャフトとはめ合い嵌合した状態で配置することと、を含んでいても良い。
【００３２】
本明細書において、ある特定の実施形態は鋳造車輪部品に言及している。鋳造は、液体材料が通常、型の中に注がれ（型には所望形状の空洞が含まれている）、そして固まる製造プロセスである。固まる部分は、鋳造物としても知られており、型から取り出されるかまたは壊して取り外されて、プロセスが終了する。
【００３３】
当業者であれば分かるように、前述の記載は、例示的であることが意図されており、限定的ではない。たとえば、前述した実施形態（および／またはそれらの態様）は、互いに組み合わせて用いても良い。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ことを、その範囲から逸脱することなく行なうために、多くの変更を施しても良い。本明細書で説明した材料の寸法およびタイプは、本発明のパラメータを規定することが意図されているが、それらは、決して限定するものではなく、典型的な実施形態である。前述の記載を再考することによって、他の多くの実施形態が当業者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項とともに、このような請求項に認められている均等物の全範囲を参照することによって、決定される。添付の請求項では、用語「含むおよび「ｉｎｗｈｉｃｈ」は、対応する用語「備える」および「ｗｈｅｒｅｉｎ」の平易な英語の等価物として用いている。また、以下の請求項では、用語「第１」、「第２」、「第３」、「上方」、「下方」、「最下部」、「最上部」などは、単に標示として用いており、数値的または位置的要求をそれらの目的語に課すことは意図されていない。さらに、以下の請求項の限定は、ミーンズ・プラス・ファンクションの形式では書かれておらず、米国特許法第１１２条第６段落に基づいて解釈されることは意図されていない。ただし、このような請求項の限定が、語句「ための手段」を明白に使用していて、それに続いて、付加的構造がない機能が記載されている場合は別である。
【００３４】
この書面の説明では、実施例を用いて、本発明の複数の実施形態を、ベスト・モードも含めて開示するとともに、どんな当業者も発明の実施形態を実施できるように、たとえば任意の装置またはシステムを作りおよび用いること、ならびに取り入れた任意の方法を実施することができるようにしている。本発明の特許可能範囲は、請求項によって規定され、当業者に想起される他の実施例を含んでいても良い。このような他の実施例は、請求項の文字通りの言葉使いと違わない構造要素を有する場合、または請求項の文字通りの言葉使いとの違いが非実質的である均等な構造要素を含む場合には、請求項の範囲内であることが意図されている。
【００３５】
本明細書で用いる場合、要素またはステップを単数形で記載して、その前に用語「ａ」または「ａｎ」がある場合には、複数の前記要素またはステップを排除していないものと理解しなくてはならない。ただし、このような排除が明確に記載されている場合は除く。さらに、本発明の「一実施形態」に言及する場合、記載された特徴をやはり取り入れているさらなる実施形態の存在を排除するものと解釈することは意図されていない。また、反対のことが明確に述べられていない限り、特定の特性を有する要素または複数の要素を「備える」、「含む」、または「有する」実施形態には、その特性を有さないさらなる要素が含まれていても良い。
【００３６】
前述した単体の車輪フレーム、単体の車輪ハブ、アセンブリ、および組立方法において、本明細書に含まれる本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、ある変形を施しても良いため、前述の記載のまたは添付図面に示すすべての主題は、単に本明細書における本発明の考え方を例示する実施例として解釈されるものとし、本発明を限定するとは解釈されないものとすることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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