DE102013019726B4

DE102013019726B4 - Fahrzeug, insbesondere AGV oder FTS

Info

Publication number: DE102013019726B4
Application number: DE102013019726.0A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Manz; Frank Schönung; Andreas Tuskan; Michael Herr
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2033-11-28
Also published as: DE102013019726A1

Abstract

Fahrzeug, mit einem Gestell (2) und zumindest einer Lenkeinheit (20),wobei die zumindest eine Lenkeinheit (20) drehbar gelagert ist an dem Gestell (2) des Fahrzeugs mittels einem Drehkranz,der Drehkranz einen Außenring (68) und einen hierzu drehbar gelagerten Innenring (85) aufweist,wobei die zumindest eine Lenkeinheit (20) ein Antriebsrad aufweist, dessen Radachse (70) drehbar gelagert ist in einem Radachsträger (83), welcher mittels einer Pendelachse (65) drehbar gelagert ist an dem Innenring (85) des Drehkranzes,wobei der Außenring (68) drehfest verbunden ist mit dem Gestell (2) des Fahrzeugs,der Außenring (68) an einer Flanschplatte (69) befestigt ist, welche am Gestell (2) des Fahrzeugs befestigt ist,das Antriebsrad ein Trägerrad (71) aufweist, das drehfest mit einer Zahnriemenscheibe (61) verbunden ist,das Antriebsrad über einen Riementrieb von einem Elektromotor (63) antreibbar ist,wobei ein Ritzel oder Zahnrad mit einer Rotorwelle des Elektromotors (63) drehfest verbunden ist,wobei die Rotorwelle in einem Gehäuse des Elektromotors (63) drehbar gelagert ist,wobei das Gehäuse des Elektromotors (63) mit dem Radachsträger (83) verbunden ist,die Zahnriemenscheibe (61) in oder entgegen einer Radachsrichtung neben einem Laufbelag (67) des zugeordneten Trägerrads (71) angeordnet ist, undwobei der Drehkranz zwischen dem Elektromotor (63) und einer Berührfläche des Laufbelags (67) mit einer Verfahrfläche angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere AGV oder FTS, mit einem Gestell und zumindest einer Lenkeinheit.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Fahrzeug eine Lenkung aufweist, wobei die Radachse der Lenkräder verschwenkbar ist gegen das Fahrzeuggestell.
Aus der US 4,529,052 A ist ein gattungsgemäßes Fahrzeug bekannt, welches ein Gestell und eine Lenkeinheit aufweist. Dabei ist die Lenkeinheit an dem Gestell des Fahrzeugs mittels einem Drehkranz drehbar gelagert.
Aus der US 7,789,175 B2 ist eine Antriebseinheit bekannt, welche zwei Antriebsräder aufweist. Die Antriebsräder werden individuell von Motoren angetrieben.
Aus der US 6,540,039 B1 ist ein omnidirektionales Fahrzeug bekannt. Das Fahrzeug umfasst eine Plattform, an welcher mehrere Radeinheiten angeordnet sind. Jede Radeinheit weist dabei zwei Räder auf.
Aus der US 2011/0168474 A1 ist eine Vorrichtung zum Antreiben und Steuern einer Last bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinheit und eine Antriebseinheit.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes einfaches Fahrzeug auszubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Fahrzeug nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Fahrzeug, insbesondere AGV oder FTS, sind, dass es mit einem Gestell und zumindest einer Lenkeinheit, insbesondere zum Verfahren auf einer Verfahrfläche, ausgeführt ist, wobei die zumindest eine Lenkeinheit drehbar gelagert ist an dem Gestell des Fahrzeugs mittels einem Drehkranz.
Von Vorteil ist dabei, dass kein zusätzlicher Aktuator für das Einstellen des Lenkwinkels notwendig ist, sondern nur die beiden Trägerräder entsprechend zu bewegen sind. Außerdem muss nicht das komplette Fahrzeuggestell gedreht werden, sondern nur die Lenkeinheit. Die Lenkeinheit ist quasiomnidirektional und verfahrflächenangepasst beweglich ausführbar und bestimmt somit nicht nur die Fahrtrichtung, sondern treibt das Fahrzeug auch an. Die Lenkeinheit hat ein Lenkverhalten wie ein einzelnes gelenktes Rad bei sehr kleiner Störkontur.
Erfindungsgemäß weist der Drehkranz einen Außenring und einen hierzu drehbar gelagerten Innenring auf,
wobei die zumindest eine Lenkeinheit ein Antriebsrad aufweist, dessen Radachse drehbar gelagert ist in einem Radachsträger, welcher mittels einer Pendelachse drehbar gelagert ist an dem Innenring des Drehkranzes,
wobei der Außenring drehfest verbunden ist mit dem Gestell des Fahrzeugs. Von Vorteil ist dabei, dass der Radachsträger verschwenkbar um die Pendelachse ist und somit eine Anpassung an Bodenunebenheiten ausführbar ist.
Erfindungsgemäß ist der Außenring an einer Flanschplatte befestigt, welche am Gestell des Fahrzeugs befestigt, insbesondere schraubverbunden, ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine stabile Befestigung der Lenkeinheit ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf der Radachse ein weiteres Antriebsrad angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Lenkeinheit zwei Antriebsräder aufweist und somit als differential-Antrieb wirksam machbar ist. Somit ist durch den Schlupf, also Drehzahlunterschied, der beiden Räder der Lenkwinkel auf seinen Sollwert hin regelbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein jeweiliges Antriebsrad von einem jeweiligen Elektromotor antreibbar. Von Vorteil ist dabei, dass ein hohes Drehmoment erreichbar ist.
Erfindungsgemäß weist das Antriebsrad ein Trägerrad auf, das drehfest mit einer Zahnriemenscheibe verbunden ist, insbesondere einstückig mit der Zahnriemenscheibe ausgeführt ist,
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Trägerrad von einem drehfest mit dem Trägerrad verbundenen jeweiligen Laufbelag radial umgeben. Von Vorteil ist dabei, dass ein kompakter Antrieb ermöglicht ist
Erfindungsgemäß ist das Antriebsrad über einen Riementrieb, insbesondere Zahnriementrieb, von einem Elektromotor antreibbar,
wobei ein Ritzel oder Zahnrad mit einer Rotorwelle des Elektromotors drehfest verbunden ist,
wobei die Rotorwelle in einem Gehäuse des Elektromotors drehbar gelagert ist,
wobei das Gehäuse mit dem Radachsträger verbunden ist, insbesondere mittels einer Motorhalterung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bestimmt eine Motorhalterung den Achsabstand zwischen der Rotorwelle und der Radachse zumindest mit. Von Vorteil ist dabei, dass ein hohes Drehmoment aufbringbar ist.
Erfindungsgemäß ist die Zahnriemenscheibe in oder entgegen einer Radachsrichtung neben einem Laufbelag des zugeordneten Trägerrads angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass Laufbelag und Zahnriemen sich nicht stören.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Elektromotoren auf der zur Berührfläche des Laufbelags mit einer Verfahrfläche gegenüberliegenden Seite des Antriebsrades und/oder des Radachsträgers angeordnet,
Erfindungsgemäß ist der Drehkranz zwischen dem Elektromotor und der Berührfläche des Laufbelags mit einer Verfahrfläche angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor im Innenbereich des Fahrzeugs anordenbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Fahrzeug zumindest eine Rolle, wie Lenkrolle, Bockrolle oder Stützrolle, auf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Rolle an dem Gestell des Fahrzeugs angeordnet und leitet eine Gewichtskraft auf die Verfahrfläche ab.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Rolle von einem weiteren Elektromotor angetrieben. Von Vorteil ist dabei, dass zwei Lenkeinheiten in denselben Lenkwinkel ausrichtbar sind und eine Abstützung des Fahrzeuggewichts über die Rolle oder über die Rollen ausführbar ist.
Von Vorteil ist dabei, dass am Fahrzeug ein Mittel zur Erfassung des Lenkwinkels angeordnet ist, wobei das Mittel abgestützt ist am Gestell des Fahrzeugs.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mittel ein Winkellagensensor. Von Vorteil ist dabei, dass der Istwert des Lenkwinkels erfassbar ist.
Von Vorteil ist dabei, dass Pendelachse und Radachse senkrecht zueinander ausgerichtet sind und voneinander beabstandet sind, insbesondere mittels des Radachsträgers. Von Vorteil ist dabei, dass ein stabiles Fahrverhalten erreichbar ist und ein Anpassen an Unebenheiten des Bodens erreichbar ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der 1 sind mögliche Einbaupositionen einer erfindungsgemäßen Lenkeinheit 20 an einem Gestell 2 eines Fahrzeugs, insbesondere eines AGV oder FTS, gezeigt, wobei das Fahrzeug vorzugsweise zum intralogistischen Transport geeignet ausgeführt ist.
In der 2 ist ein erstes erfindungsgemäßes Fahrzeug in Draufsicht auf die Unterseite des Fahrzeugs gezeigt, das vier Lenkeinheiten in Rechteckanordnung aufweist.
In der 3 ist ein erstes erfindungsgemäßes Fahrzeug in Draufsicht auf die Unterseite des Fahrzeugs gezeigt, das zwei Lenkeinheiten 20 und zwei Lenkrollen 30 in Rechteckanordnung aufweist, wobei die Lenkrollen 30 an der Vorderseite des Rechtecks angeordnet sind und die Lenkeinheiten 20 an der Hinterseite.
In der 4 sind im Unterschied zur 3 die Lenkeinheiten 20 sich am Rechteck diagonal gegenüberstehend angeordnet und die Lenkrollen 30 ebenso.
In der 5 ist mittig zu jeder Seite des Fahrzeugs eine Lenkeinheit 20 angeordnet.
6 zeigt eine erfindungsgemäße Lenkeinheit 20 in Schrägansicht.
7 zeigt einen abstrahierten Querschnitt durch die Lenkeinheit 20
8 zeigt die Lenkeinheit 20 in explodierter Darstellung.

Wie in den 1 bis 5 gezeigt, an welchen Positionen 1 des Gestells 2 eines Fahrzeugs, wie AGV oder FTS, eine Lenkeinheit 20 anordenbar ist. Hierbei sind die Lenkeinheiten 20 mit Antriebsrädern ausgestattet und drehbar gelagert am Gestell 2 des Fahrzeugs.
Jede Lenkeinheit weist einen Winkellagensensor 82 auf, so dass die Winkellage der Lenkeinheiten 20 parallel ausrichtbar ist. Außerdem sind die Antriebsräder synchron antreibbar.
Wie in den 6 bis 8 gezeigt, weist jede Lenkeinheit mindestens ein Trägerrad 71 auf, das radial von einem Laufbelag 67 umgeben ist und mit dem das Drehmoment auf die Verfahrfläche übertragen wird. Vorzugsweise sind Trägerrad 71 und Laufbelag 67 als Verbundteil ausgeführt.
Das Trägerrad 71 ist mit einer koaxial an ihm angeordneten Zahnriemenscheibe 61 verbunden, insbesondere zusammen einstückig, also einteilig, ausgeführt.
Das Zahnriemenscheibe 61 ist über einen Zahnriemen 62 von einem von einem Elektromotor 63 angetriebenen Ritzel angetrieben.
Der jeweilige Elektromotor 63 ist vorzugsweise als Synchronmotor ausgeführt und mit einer Motorhalterung, 64 verbunden, die an einem Radachsträger 83 fest verbunden ist, insbesondere mit diesem Radachsträger 83 schraubverbunden ist.
Die mit dem Antriebsrad, insbesondere also mit dem Trägerrad 71 verbundene Radachse 70, ist im Radachsträger 83 mittels Lager 84, insbesondere Gleitlager oder Kugellager, gelagert.
Der Radachsträger 83 ist drehbar gelagert an einer Pendelachse 65, insbesondere welche durch eine Ausnehmung des Radachsträgers 83 geführt ist. Vorzugsweise ist die Pendelachse 65 im Radachsträger 83 gelagert, insbesondere Mittels Gleitlager gelagert.
Die Pendelachse 65 ist senkrecht zur Radachse 70 ausgerichtet und beabstandet zur Radachse 70. Die Pendelachse 65 ist in einem Tragteil 66 drehbar gelagert, welches mit dem Innenring 85 eines Drehkranzlagers verbunden ist. Der Drehkranz weist einen Außenring 68 auf, in welchem der Innenring 85 drehbar gelagert ist.
Der Außenring 68 des Drehkranzlagers ist mit einer Flanschplatte 69 verbunden, die am Gestell 2 des Fahrzeugs fest verbunden ist, insbesondere mit dem Gestell 2 des Fahrzeugs schraubverbunden ist. Alternativ ist der Außenring 68 direkt mit dem Gestell 2 des Fahrzeugs verbunden.
Mittels des Winkellagensensors 82 ist der Lenkwinkel der Lenkeinheit relativ zum Gestell 2 des Fahrzeugs bestimmbar. Hierzu ist eine in einem Gehäuseteil des Winkellagensensors 82 drehbar gelagerte Welle des Winkellagensensors 82 mit der Lenkeinheit verbunden und das Gehäuseteil des Winkellagensensors 82 am Gestell 2 des Fahrzeugs abgestützt.
Somit ist die gesamte Vorrichtung nach 8 als Lenkeinheit mit dem Gestell 2 des Fahrzeugs verbindbar. Wahlweise sind mehrere solcher gleichartig aufgebauten Lenkeinheiten an dem Gestell 2 vorsehbar, wie in den 1 bis 5 gezeigt.
Die Zahnriemenscheibe 61 ist mittels Lager 81 auf der Radachse gelagert und axial gesichert mittels Sicherungsringen 80.
Die Elektromotoren 63 der Lenkeinheit 20 werden vorzugsweise synchron betrieben. Somit werden über die Zahnriementriebe die jeweiligen Räder mit im Wesentlichen gleicher Umdrehungszahl angetrieben. Da die Laufbeläge 67 gleichen Außendurchmesser aufweisen, ist auch dieselbe Geschwindigkeit vorhanden und somit der Lenkwinkel konstant. Eine Lenkwinkeländerung ist durch entsprechend unterschiedliche Ansteuerung der Elektromotoren 63 bewirkbar. Dabei wird der Istwert des mittels des Winkellagensensors 82 erfassten Winkellagenwertes auf einen vorgegebenen Sollwert hin geregelt, indem die Drehzahldifferenz zwischen den beiden Elektromotoren 63 entsprechend von einem Regler gestellt wird. Bei Erreichen des Sollwertes wird also diese Differenz auf Null gebracht und somit Geradeausfahrt ermöglicht.
Mittels der Pendelachse 65 ist es ermöglicht, beide Laufbeläge 67 in Kontakt zu halten mit dem Boden, auch wenn der Boden, also die Verfahrfläche, uneben ist. Die Lenkeinheit 20 wird dabei entsprechend der Neigung der Verfahrfläche um die Pendelachse 65 geschwenkt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird das jeweilige Trägerrad nicht von einem jeweiligen Zahnriementrieb angetrieben, sondern direkt, beispielsweise von einem Radnabenantrieb oder einem anderen im Trägerrad integriert angeordneten Antrieb.
Bezugszeichenliste

1: mögliche Einbauposition für Lenkeinheit
2: Gestell des Fahrzeugs, insbesondere des AGV oder FTS
20: Lenkeinheit
30: Lenkrolle
61: Zahnriemenscheibe
62: Zahnriemen
63: Elektromotor
64: Motorhalterung
65: Pendelachse
66: Tragteil
67: Laufbelag
68: Außenring des Drehkranzlagers
69: Flanschplatte
70: Radachse
71: Trägerrad
80: Sicherungsring
81: Lager
82: Winkellagensensor
83: Radachsträger
84: Lager, insbesondere Gleitlager
85: Innenring des Drehkranzlagers

Claims

Fahrzeug, mit einem Gestell (2) und zumindest einer Lenkeinheit (20), wobei die zumindest eine Lenkeinheit (20) drehbar gelagert ist an dem Gestell (2) des Fahrzeugs mittels einem Drehkranz, der Drehkranz einen Außenring (68) und einen hierzu drehbar gelagerten Innenring (85) aufweist, wobei die zumindest eine Lenkeinheit (20) ein Antriebsrad aufweist, dessen Radachse (70) drehbar gelagert ist in einem Radachsträger (83), welcher mittels einer Pendelachse (65) drehbar gelagert ist an dem Innenring (85) des Drehkranzes, wobei der Außenring (68) drehfest verbunden ist mit dem Gestell (2) des Fahrzeugs, der Außenring (68) an einer Flanschplatte (69) befestigt ist, welche am Gestell (2) des Fahrzeugs befestigt ist, das Antriebsrad ein Trägerrad (71) aufweist, das drehfest mit einer Zahnriemenscheibe (61) verbunden ist, das Antriebsrad über einen Riementrieb von einem Elektromotor (63) antreibbar ist, wobei ein Ritzel oder Zahnrad mit einer Rotorwelle des Elektromotors (63) drehfest verbunden ist, wobei die Rotorwelle in einem Gehäuse des Elektromotors (63) drehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse des Elektromotors (63) mit dem Radachsträger (83) verbunden ist, die Zahnriemenscheibe (61) in oder entgegen einer Radachsrichtung neben einem Laufbelag (67) des zugeordneten Trägerrads (71) angeordnet ist, und wobei der Drehkranz zwischen dem Elektromotor (63) und einer Berührfläche des Laufbelags (67) mit einer Verfahrfläche angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Radachse (70) ein weiteres Antriebsrad angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Antriebsrad von einem jeweiligen Elektromotor (63) antreibbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerrad (71) von einem drehfest mit dem Trägerrad (71) verbundenen jeweiligen Laufbelag (67) radial umgeben ist.
Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorhalterung (64) den Achsabstand zwischen der Rotorwelle und der Radachse (70) zumindest mitbestimmt.
Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren (63) auf der zur Berührfläche des Laufbelags (67) mit einer Verfahrfläche gegenüberliegenden Seite des Antriebsrades und/oder des Radachsträgers (83) angeordnet sind.
Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug zumindest eine Rolle, wie Lenkrolle (30), Bockrolle oder Stützrolle, aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle an dem Gestell (2) des Fahrzeugs angeordnet ist und eine Gewichtskraft auf die Verfahrfläche ableitet.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle von einem weiteren Elektromotor (63) angetrieben ist.
Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrzeug ein Mittel zur Erfassung des Lenkwinkels angeordnet ist, wobei das Mittel abgestützt ist an dem Gestell (2) des Fahrzeugs.
Fahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel ein Winkellagensensor (82) ist.
Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Pendelachse (65) und Radachse (70) senkrecht zueinander ausgerichtet sind und voneinander beabstandet sind.