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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein lenkbares Laufrad eines Fahrzeuges, welches um eine vertikale Schwenkachse über ein Drehkranzlager drehbar gelagert ist, umfassend einen Antriebsmotor mit einer Antriebswelle und einem abtriebseitigen Getriebe zum Antrieb des Laufrades, wobei der Antriebsmotor unter einem Winkel zur Vertikalen oberhalb des Antriebsrades angeordnet ist.
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Gattungsgemäße Antriebseinheiten werden hauptsächlich für Flurförderfahrzeuge verwendet, wobei das Flurförderfahrzeug im Heckbereich über ein lenkbares Laufrad verfügt, welches gegebenenfalls auch als Doppellaufrad ausgebildet sein kann. Mithilfe des lenkbaren Laufrades wird sowohl der Vortrieb des Flurförderfahrzeuges als auch die Lenkung übernommen. Zu diesem Zweck ist das lenkbare Laufrad über ein Drehkranzlager mit dem Fahrzeugrahmen verbunden. Somit kann das Laufrad über 360° verschwenkt werden. Als Antrieb wird hierbei ein Elektromotor eingesetzt, welcher sich oberhalb des Laufrades befindet und über ein Getriebe das Laufrad antreibt. Die gesamte Antriebseinheit mit Laufrad ist somit um eine vertikale Achse verschwenkbar, wodurch eine Lenkung des Fahrzeuges ermöglicht wird. Zur Übertragung des Drehmomentes besitzt das Getriebe der Antriebseinheit nach dem Stand der Technik eine erste Getriebestufe, welche aus einem Zahnradritzel der Antriebswelle des Antriebsmotors und einem Stirnrad der Getriebestufe besteht. Das Stirnrad ist auf einer Welle festgelegt, welche anderenends mit einem Kegelrad ausgestattet ist, welches mit einem weiteren Kegelrad kämmt, das unmittelbar mit einem Radträger des Laufrades verbunden ist. Somit kann das Drehmoment ausgehend von dem Antriebsmotor über die erste Getriebestufe und zweite Getriebestufe unmittelbar auf das Laufrad übertragen werden.
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Aus der
DE 102 30 100 A1 ist beispielsweise eine Antriebseinheit bekannt, welche für ein Flurförderfahrzeug eingesetzt wird. Die Antriebseinheit weist die wesentlichen Komponenten Antriebsmotor, Getriebe und Laufrad auf, wobei ein Stirnradgetriebe für das Stirnradritzel der Motorwelle und ein Winkelgetriebe für das lenkbare Laufrad in einem Getriebegehäuse angeordnet ist.
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Aus der
DE 10 2009 045 085 A1 ist eine Antriebsanordnung bekannt, bei der der Antriebsmotor schräg und gegebenenfalls versetzt zum Getriebe bzw. zum Abtrieb angeordnet ist. Über ein vorzugsweise zweistufiges Getriebe erfolgt hierbei mithilfe des Antriebsmotors ein Abtrieb auf zwei 90 Grad zueinander ausgerichtete Wellen.
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Aus der
DE 198 26 067 A1 ist ein Getriebe für ein lenkbares Antriebsrad eines Flurförderfahrzeuges bekannt. Dieses Getriebe arbeitet mit einer vertikal angeordneten Welle, die jeweils endseitig Verzahnungselemente aufweist, sodass ein zweistufiges Getriebe vorliegt. Der Antriebsmotor befindet sich hierbei in Verlängerung des Antriebsrades in vertikal ausgerichteter Position.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsgetriebe stellen den einschlägigen Stand der Technik dar, der im Beispiel der
DE 198 26 067 A1 von einem vertikal ausgerichteten Antriebsmotor ausgeht, während demgegenüber bei der
DE 10 2009 045 85 A1 ein schräg angeordneter Antriebsmotor eingesetzt wird. Die Schrägausführung erfolgt im Wesentlichen, um zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Antriebsachsen wahlweise anzutreiben.
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Obwohl sich diese Anordnungen in der Vergangenheit bestens bewährt haben, besteht die Notwendigkeit, weitergehende Verbesserungen vorzusehen. Die Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik besteht aus einem Getriebe mit einer Vielzahl von einzelnen Komponenten, welche in der Regel recht aufwändig hergestellt und verbaut werden müssen. Durch die Anzahl der verwendeten Teile bei zwei Getriebestufen ist eine sorgfältige Abstimmung und Dimensionierung erforderlich. Der hierbei betriebene Aufwand ist für kleinere Flurförderfahrzeuge zu hoch und führt insbesondere zu hohen Herstellungskosten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit für ein lenkbares Laufrad eines Fahrzeuges aufzuzeigen, welche mit deutlich geringerem Aufwand herstellbar ist und damit wesentlich kostengünstiger angeboten werden kann.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass das Getriebe nur eine Getriebestufe aufweist und eine verlängerte Antriebswelle in einem Drehkranzlagerinnenring abgestützt ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch den Verzicht auf die bisherige Anordnung eines Antriebsmotors rechtwinklig zur Laufradmittelachse besteht in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, die Getriebestufen zu reduzieren. Während bei den Getriebestufen nach dem Stand der Technik immer ein zweistufiges Getriebe zum Einsatz kommen muss, besteht durch die geneigte Anordnung des Antriebsmotors gegenüber der Vertikalen die Möglichkeit, eine Antriebseinheit mit nur einer Getriebestufe vorzusehen. Durch den Wegfall einer zweiten Getriebestufe können hierbei die Kosten zur Herstellung der Antriebseinheit deutlich gesenkt werden. Wie beim Stand der Technik wird die gesamte Antriebseinheit über ein Drehkranzlager mit dem Fahrzeugrahmen verbunden, sodass die Verschwenkbarkeit über 360° aufrechterhalten wird. Der hierbei zum Einsatz kommende Antriebsmotor weist eine Neigung auf, die sich ausgehend von dem freien Ende der Antriebswelle des Antriebsmotors, die annähernd rechtwinklig zur Laufradmittelachse angeordnet ist in Richtung zum Drehkranzlager erstreckt. Somit kommt das andere Ende der Antriebswelle seitlich gegenüber dem Laufrad versetzt zu liegen. Durch den Drehkranzlagerinnenring wird der Antriebsmotor insoweit abgestützt und führt im unteren Bereich eine Bewegung auf einer Kreisbahn bei einer Lenkung des Laufrades aus, während das obere Ende des Antriebsmotors annähernd gegenüber dem Laufrad bzw. der Laufradmittelachse in einer senkrechten Position verbleibt.
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Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dass gegenüber herkömmlichen Antriebseinheiten ein Getriebe mit nur einer Getriebestufe eingesetzt wird. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine Kegelradstufe die durch eine Antriebswelle des Antriebmotors, und zwar eine verlängerte Antriebswelle einerseits und einem Kegelrad andererseits gebildet wird. Die verlängerte Antriebswelle des Antriebmotors greift hierbei unmittelbar in das Kegelrad ein, sodass keine weitere Getriebestufe erforderlich ist.
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Der Antriebsmotor ist vorzugsweise axial versetzt zum Mittelpunkt des Laufrades im unteren Ende angeordnet und kommt mit seiner Antriebswelle somit seitlich am Laufrad zu liegen, sodass die Möglichkeit geschaffen wird, mithilfe der Antriebswelle unmittelbar den Laufradträger anzutreiben. Zu diesem Zweck besitzt der Antriebsmotor eine verlängerte Antriebswelle mit einer Verzahnung, die unmittelbar in die Verzahnung eines Kegelrades eingreift. Der Neigungswinkel des Antriebsmotors wird hierbei so gewählt, dass die Verzahnungen, wie bei zwei Kegelrädern ineinandergreifen können, sodass der besondere Vorteil entsteht, dass auf die obere Getriebestufe, welche in der Regel als Ritzel der Antriebswelle und Stirnrad ausgebildet ist, verzichtet werden kann. Der Laufradträger und damit auch das Laufrad sind hierbei über Lagerelemente gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützt, sodass die auftretenden Kräfte unmittelbar in das Getriebegehäuse eingeleitet werden können. Die gesamte Anordnung lässt sich aufgrund des verwendeten Drehkranzlagers um 360° verschwenken, sodass die normale Funktionalität wie bei herkömmlichen Antrieben gewährleistet ist.
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Die Schwenkbewegung wird insbesondere dadurch sichergestellt, dass ein Drehkranzlager, bestehend aus einem Drehkranzlagerinnenring und einem Drehkranzlageraußenring verwendet wird. Der Drehkranzlageraußenring ist in diesem Fall mit dem Fahrzeugrahmen fest verbunden, sodass die gesamte Antriebseinheit bestehend aus Antriebsmotor mit Antriebswelle, Getriebegehäuse und Laufrad verschwenkbar ist.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die verlängerte Antriebswelle des Antriebsmotors in dem Drehkranzlagerinnenring abgestützt ist. Dies bedeutet, dass das gesamte Gewicht des Antriebsmotors unmittelbar über den Drehkranzlagerinnenring auf den Drehkranzlageraußenring und damit auf den Fahrzeugrahmen übertragen werden kann. Zu diesem speziellen Zweck ist der Drehkranzlagerinnenring vorzugsweise einstückig ausgebildet und weist eine Aufnahmeschale für den Antriebsmotor auf. Die Aufnahmeschale stellt gleichzeitig ein unteres Lagerschild des Antriebsmotors dar, wobei ein oberes Lagerschild mit Motorwandung unmittelbar fest mit dem Drehkranzlagerinnenring über Schraubbolzen verschraubt wird. Zur Aufnahme der verlängerten Antriebswelle des Antriebsmotors ist ein rohrförmiger Stutzen für die Antriebswelle vorgesehen, welcher unter einem Winkel zur Horizontalen verläuft und somit mit der Antriebswelle des Antriebsmotors fluchtet. Die Antriebswelle selbst wird über zumindest ein, vorzugweise mehrere Lagerelemente in dem Stutzen aufgenommen, sodass das Drehmoment unmittelbar durch die Verzahnung der Antriebswelle auf das Kegelrad übertragen werden kann.
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Der besondere Vorteil dieser Anordnung besteht somit darin, dass weitere Komponenten der Antriebseinheit eingespart werden können. Beispielsweise bildet der Drehkranzlagerinnenring bereits das untere Lagerschild des Antriebmotors aus und gleichzeitig erfolgt durch einen Stutzen die Führung für die Antriebswelle. Hierbei stellt im Weiteren der Drehkranzlagerinnenring den Abschluss des Getriebegehäuses dar, sodass keine weiteren zusätzlichen Komponenten erforderlich sind und mithilfe des Drehkranzlagerinnenrings einerseits eine sichere Abstützung des Antriebmotors erfolgen kann, aber darüber hinaus auch der Abschluss des Getriebegehäuses gebildet wird, sodass die Anzahl der einzelnen Komponenten des Getriebegehäuses deutlich reduziert ist, wobei der Drehkranzlagerinnenring gegenüber dem Drehkranzlageraußenring mit dem Fahrzeugrahmen in der Art verbunden ist, dass eine Drehbeweglichkeit des gesamten Antriebes über das Drehkranzlager gewährleistet ist. Hierbei ist besonders hervorzuheben, dass diese einstückige Ausbildung des Drehkranzlagerinnenrings mit gleichzeitiger Integration des Motorantriebschildes und teilweiser Ausbildung als Getriebegehäuse die Möglichkeit geschaffen wird Bauteile einzusparen und damit ein kostenoptimiertes Produkt herzustellen.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebswelle an ihrem freien Ende eine Hypoidverzahnung aufweist. Ebenso weist das Kegelrad eine Hypoidverzahnung auf, um hohe Drehmomente übertragen zu können. Die Antriebswelle mit Hypoidverzahnung und das zugehörige Kegelrad bilden somit die einzige Getriebestufe, wodurch beispielsweise die Geräuschentwicklung positiv beeinflusst werden kann. Die gesamte Anordnung ist darüber hinaus äußerst kompakt ausgeführt, sodass der benötigte Bauraum in der Höhe deutlich reduziert und ein Einbau auch in kleineren Flurförderfahrzeugen möglich wird. Durch die einstückige Verbindung eines ersten Lagerschildes des Antriebsmotors mit dem Drehkranzlagerinnenring wird insbesondere eine sichere Befestigung und Abstützung des gesamten Antriebsmotors erreicht, wobei das zweite Lagerschild über Schraubbolzen mit dem ersten Lagerschild verbunden ist. Durch die seitliche Vorbeiführung der Antriebswelle des Antriebsmotors hin zum Kegelrad und die geneigte Anordnung des Antriebsmotors wird die Bauhöhe der gesamten Antriebseinheit deutlich reduziert, dies unter anderem weil auf eine weitere Getriebestufe vollständig verzichtet wird.
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In weiterer besonderer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Getriebestufe aus einer achsversetzten Hypoidplusverzahnung besteht, welche die Übertragung eines besonders hohen Drehmomentes ermöglicht.
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Zur Abstützung des Laufrades ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Kegelrad und der Radträger einstückig ausgebildet über zumindest ein Lagerelement gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützt ist. Das auf das Laufrad aufzubringende Drehmoment wird somit unmittelbar über das Kegelrad und den Radträger übertragen, wobei dieser preisgünstig aufgrund der Einstückigkeit hergestellt werden kann und darüber hinaus wesentlich einfacher gegenüber dem Getriebegehäuse durch Lagerelemente abstützbar ist. Das Kegelrad und der Radträger können hierbei auf einem Gehäuseteil gelagert oder durch ein Lagerelement gegenüber der Gehäuseglocke abgestützt sein.
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Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Anzahl der notwendigen Teile für das Getriebe deutlich reduziert werden können, aufgrund der Tatsache, dass der Drehkranzlagerinnenring einerseits den Abschluss des Getriebegehäuses und gleichzeitig auch ein unteres Lagerschild für die Motorwandung des Antriebmotors bildet. Hierdurch können die Kosten aufgrund dieser einstückigen Ausbildung deutlich reduziert werden, wobei gleichzeitig weiterhin sichergestellt ist, dass ein hohes Drehmoment übertragen werden kann.
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Die Erfindung wird im Nachfolgenden anhand zweier Figuren nochmals erläutert.
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Es zeigt
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1 in einer Seitenansicht die gesamte Antriebseinheit und
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2 in einer geschnittenen Seitenansicht entlang der Schnittlinie A-A nochmals die Antriebseinheit.
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1 zeigt in einer Seitenansicht die gesamte Antriebseinheit 1, welche aus einem Antriebsmotor 2, einem Getriebegehäuse 3 und einem Laufrad 4 besteht. Die Antriebseinheit 1 ist über ein Drehkranzlager 5 gegenüber einem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen abgestützt, sodass sich die gesamte Antriebseinheit 1 innerhalb des Fahrzeugs um 360° verschwenken lässt. Der Antriebsmotor 2 ist gegenüber dem Radmittelpunkt 6 seitlich versetzt, sodass die Antriebswelle 7 des Antriebsmotors 2 mit einer Hypoidverzahnung 8 unmittelbar in die Hypoidverzahnung 9 des Kegelrades 10 eingreifen kann. Eine detaillierte Darstellung hierzu ist aus der Schnittzeichnung A-A gemäß 2 ersichtlich. Die Hypoidverzahnung 8, 9 der Antriebswelle 7 und des Kegelrades 10 ist in dieser Seitenansicht durch einen Durchbruch des Getriebegehäuses 3 ersichtlich. Der Antriebsmotor 2 ist unmittelbar mit dem Drehkranzlagerinnenring des Drehkranzlagers 5 fest verbunden. Hierbei besitzt der Antriebsmotor 2 ein unteres Lagerschild 11 und ein oberes Lagerschild 12. Die beiden Lagerschilde 11, 12 sind über Schraubbolzen 13 miteinander verschraubt. Die Schraubbolzen 13 sind in entsprechenden Durchbrüchen der beiden Lagerschilde 11, 12 aufgenommen bzw. eingeschraubt und umfangsverteilt um den Antriebsmotor 2 herum angeordnet. Zwischen den Lagerschilden 11, 12 befindet sich die Motorwandung 14, die durch die Lagerschilde 11, 12 gehalten wird. Der besondere Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass der Drehkranzlagerinnenring des Drehkranzlagers 5 nicht nur den Abschluss des Getriebegehäuses 3 bildet, sondern darüber hinaus auch das untere Lagerschild 11 für den Antriebsmotor 2.
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2 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht gemäß der Schnittlinie A-A nochmals die Antriebseinheit 1 gemäß 1. Aus dieser geschnittenen Ansicht wird deutlich, wie der Antriebsmotor 2 gegenüber der Vertikalen geneigt angeordnet ist. Der Antriebsmotor 2 besteht hierbei aus einem unteren Lagerschild 11 und einem oberen Lagerschild 12, welche über Schraubbolzen gemäß 1 miteinander verbunden sind und die Motorwandung 14 des Antriebsmotors 2 aufnehmen. Innerhalb der Motorwandung 14 ist der Anker 15 mit Spulenwicklung 16 angeordnet. Die Antriebswelle 7 des Antriebsmotors 2 ist für den vorgesehenen Einsatzzweck insoweit verlängert, dass die Hypoidverzahnung 8 der Antriebswelle 7 unmittelbar in die Hypoidverzahnung 9 des Kegelrades 10 eingreifen kann. Das untere Lagerschild 11 ist einstückig mit dem Drehkranzlagerinnenring 5a verbunden und über Lagerelemente 17 gegenüber dem Drehkranzlageraußenring 5b abgestützt. Zur Aufnahme der Antriebswelle 7 weist das untere Lagerschild 11 bzw. der Drehkranzlagerinnenring 5a einen Stutzen 18 auf, in dem die Antriebswelle 7 über Lagerelemente 19, 20 abgestützt ist. Durch diese Anordnung ist eine sichere Abstützung des gesamten Antriebsmotors 2 in der zur vertikalen geneigten Position gewährleistet, wobei durch den Drehkranzlagerring 5 gleichzeitig die Abstützung gegenüber dem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen erfolgt. Somit kann der Antriebsmotor 2 freischwebend der Schwenkbewegung des Laufrades 4 folgen. Hierbei führt das verlängerte Ende der Antriebswelle 7 bei einer Verschwenkung des Drehkranzlagerinnenrings 5a eine Bewegung auf einer Kreisbahn aus, während das hintere Ende der Antriebswelle 7 nahezu die Position gegenüber dem Laufrad 4 beibehält.
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Der Stutzen 18 des Drehkranzlagerinnenrings 5a ist im Weiteren mit dem Getriebegehäuse 3 verschraubt, welches darüber hinaus zur Aufnahme des Kegelrades 10 und des Radträgers 21 vorgesehen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Radträger 21 mit dem Kegelrad 10 einstückig ausgebildet und durch Lagerelemente 22 gegenüber dem Gehäuse 3 abgestützt. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Radträger 21 und das Kegelrad 10 in einer einstückigen Variante auf einem Stutzen oder einem Gehäusevorsprung des Getriebegehäuses 3 gelagert wird. Das Getriebegehäuse 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Dichtungselement 23 verschlossen, welches zwischen dem Radträger 21 und dem Gehäuse 3 aufgenommen ist. Das Laufrad 4 wird durch Schraubbolzen 24 unmittelbar mit dem Radträger 21 verschraubt.
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Das durch den Antriebsmotor 2 erzeugte Drehmoment wird über die verlängerte Antriebswelle 7 durch die Hypoidverzahnung 8 unmittelbar auf die Hypoidverzahnung 9 des Kegelrades 10 übertragen. Durch die Einstückigkeit des Kegelrades 10 mit dem Radträger 21 erfolgt somit die unmittelbare Drehmomentübertragung auf das Laufrad 4. Somit kann die Antriebseinheit 1 zum Vortrieb des Flurförderfahrzeuges eingesetzt werden und gleichzeitig durch eine Verschwenkung des Drehkranzlagerinnenrings 5a gegenüber dem Drehkranzlageraußenring 5b eine Lenkbewegung ausgeführt werden. Hierzu dient eine weitere Antriebseinheit, die in dieser Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinheit
- 2
- Antriebsmotor
- 3
- Getriebegehäuse
- 4
- Laufrad
- 5
- Drehkranzlager
- 5a
- Drehkranzlagerinnenring
- 5b
- Drehkranzlageraußenring
- 6
- Radmittelpunkt
- 7
- Antriebswelle
- 8
- Hypoidverzahnung
- 9
- Hypoidverzahnung
- 10
- Kegelrad
- 11
- Lagerschild
- 12
- Lagerschild
- 13
- Schraubbolzen
- 14
- Motorwandung
- 15
- Anker
- 16
- Spulenwicklung
- 17
- Lagerelement
- 18
- Stutzen
- 19
- Lagerelement
- 20
- Lagerelement
- 21
- Radträger
- 22
- Lagerelement
- 23
- Dichtungselement
- 24
- Schraubbolzen
