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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Flurförderzeug mit lenkbaren Hinterrädern, das zwei Antriebseinheiten, von denen jede jeweils einem Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnet ist, und eine Steuer-/Regeleinheit umfasst, welche mit den beiden Antriebseinheiten gekoppelt und dazu eingerichtet ist, ihren Betrieb zu steuern/regeln.
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Fahrzeuge, insbesondere Flurförderzeuge, können mit verschiedenen Antriebs- und Lenksystemen ausgerüstet sein, die je nach benötigter Leistungscharakteristik und Einsatzzweck des Fahrzeugs vom Fachmann entsprechend ausgewählt werden können.
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Beispielsweise sind Flurförderzeuge mit einem gelenkten Paar von Hinterrädern bekannt, in denen lediglich die Vorderräder angetrieben werden. Eine solche Konfiguration erlaubt zwar einen einfachen Aufbau, da insbesondere der Antrieb und die Lenkung des Flurförderzeugs voneinander weitgehend unabhängig sind. Allerdings sind derartige Flurförderzeuge bezüglich ihrer maximalen Anhängelast und ihrer Fähigkeit, Steigungen zu bewältigen, sowie in ihrer Geländegängigkeit deutlich eingeschränkt. Hierbei ist es nicht relevant, ob die Vorderräder elektrisch oder mittels wenigstens eines Verbrennungsmotors angetrieben werden.
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Zur Erhöhung der maximalen Anhängelast, der Fähigkeit, Steigungen zu bewältigen, sowie der Geländegängigkeit des Flurförderzeugs ist es in einer derartigen Konfiguration allerdings lediglich möglich, die auf die Vorderräder wirkende Antriebsleistung durch Vorsehen stärkerer Motoren zu erhöhen, was aber in der Regel unwirtschaftlich ist und auch bezüglich des benötigten Bauraums Nachteile mit sich bringen kann. Des Weiteren kann eine Erhöhung des Antriebsmoments auf die Vorderräder dazu führen, dass die sichere Übertragung dieses Antriebsmoments auf die Straße erschwert wird.
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Ferner sind allradbetriebene Flurförderzeuge bekannt, die von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Hierbei wird in bekannter Weise die Antriebsleistung des Motors über Verteilergetriebe, Differenziale, Klauenkupplungen oder Ähnliches auf die zwei oder mehr Achsen verteilt, entweder permament auf alle Achsen oder schaltbar auf eine oder mehrere der Achsen. Wenngleich derartige Flurförderzeuge für viele Aufgaben geeignet sind, da sie eine hohe Anhängelast und eine gute Geländegängigkeit aufweisen, so haben sie doch den Nachteil, dass sie am Einsatzort nicht emissionsfrei betrieben werden können und daher beispielsweise für überdachte Logistikeinrichtungen oder andere Einrichtungen, in denen Verbrennungsmotoren nicht einsetzbar sind, nicht geeignet sind.
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Zuletzt ist beispielsweise aus der
CN 204095492 U ein Flurförderzeug bekannt, das einen rein elektrischen Allradantrieb aufweist und in dem alle vier Räder lenkbar sind. Hierbei sind jedoch die Elektromotoren als Radnabenmotoren vorgesehen, was einerseits die maximale Leistung der einzelnen Motoren begrenzt, da durch den geringen verfügbaren Bauraum in der Radnabe die Motoren relativ klein gewählt werden müssen, und andererseits die Spurbreite des Fahrzeugs zwangsläufig erhöht. Ferner ist in dem Fahrzeug aus der CN 204095492 U auch damit zu rechnen, dass das Lenken der Räder durch die das hohe Gewicht der in den Radnaben angeordneten Elektromotoren erschwert wird, beziehungsweise dass leistungsfähigere Lenkmotoren vorgesehen werden müssen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des oben genannten Stands der Technik zu überwinden und ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Flurförderzeug, bereitzustellen, das einerseits das Fahrzeug in die Lage versetzt, größere Anhängelasten zu ziehen, größere Steigungen zu überwinden und eine verbesserte Geländegängigkeit aufzuweisen und das andererseits durch seinen elektrischen Betrieb flexibel auch dort eingesetzt werden kann, wo mit Verbrennungsmotoren ausgerüstete Flurförderzeuge nicht einsetzbar sind. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die beiden den jeweiligen Hinterrädern des Fahrzeugs zugeordneten Antriebseinheiten jeweils einen Drehschemelantrieb mit jeweils wenigstens einem Elektromotor umfassen. Hierbei ist unter dem genannten Elektromotor ein Antriebsmotor zu verstehen, dessen Antriebsleistung auf das jeweilige Rad zum Antreiben des Fahrzeugs wirkt.
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Derartige Drehschemelantriebe zeichnen sich dadurch aus, dass in ihnen ein Getriebe, der Elektromotor und eventuell eine zugeordnete Bremse vertikal über dem anzutreibenden Rad angeordnet sind. Eine derartige Konstruktion erlaubt große Einschlagwinkel des jeweiligen Rads bei relativ kleinen Spurbreiten, da im Gegensatz zu Radnabenmotoren die Drehschemelantriebe bei einem Lenkvorgang selbst ortsfest verbleiben.
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Andererseits erlaubt das Vorsehen von Drehschemelantrieben allerdings auch, leistungsfähigere Motoren einzusetzen, da der Bauraum vertikal oberhalb der jeweiligen Räder wesentlich weniger Beschränkungen unterworfen ist, verglichen beispielsweise mit den genannten Radnabenmotoren, die durch den Durchmesser der entsprechenden Radfelgen engen baulichen Grenzen unterliegen.
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Zwar werden derartige Drehschemelantriebe bereits für Flurförderzeuge wie Kommissionierstapler und Dreiradgegengewichtsstapler eingesetzt, alle derartigen Fahrzeuge besitzen bisher jeweils allerdings nur einen einzigen Drehschemelantrieb, der nicht gemeinsam mit anderen Antrieben an einem einzelnen Fahrzeug betrieben wird.
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Dadurch, dass in dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ferner eine Steuer-/Regeleinheit vorgesehen ist, die mit den beiden vorgesehenen Drehschemelantrieben gekoppelt ist und deren Betrieb koordiniert, ist es möglich, die beiden gelenkten Hinterräder eines Fahrzeugs in vorteilhafter Weise anzutreiben, wodurch die Fahrleistungen des so eingerichteten Fahrzeugs in einer relativ einfachen Weise deutlich hinsichtlich Anhängekraft und Geländegängigkeit verbessert werden können.
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In einer Weiterbildung kann das erfindungsgemäße Antriebssystem ferner wenigstens eine Antriebseinheit für wenigstens eines der Vorderräder des Fahrzeugs umfassen, deren Betrieb ebenfalls von der Steuer-/Regeleinheit gesteuert/geregelt wird. Mit dieser Weiterbildung kann beispielsweise ein vollelektrischer Allrad-Gegengewichtsstapler realisiert werden, in dem jedes der Räder von einem leistungsfähigen Elektromotor betrieben wird, wobei die einzelnen Elektromotoren koordiniert von einer einzelnen Steuer-/Regeleinheit gesteuert/geregelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, Flurförderzeug mit einer hervorragenden maximalen Anhängelast und Geländegängigkeit rein elektrisch zu betreiben, was wie angesprochen eine hohe Flexibilität bezüglich des Einsatzorts des Fahrzeugs erlaubt. Andererseits wäre es selbstverständlich auch möglich, die Vorderräder des Fahrzeugs beispielsweise durch einen Verbrennungsmotor oder auf eine beliebige andere Art anzutreiben.
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Ferner kann das Antriebssystem derart eingerichtet sein, dass jeder der einzelnen Drehschemelantriebe jeweils eine Bremseinheit, eine Lenkmotoreinheit und eine Sensoreinheit zur Erfassung des Lenkwinkels des entsprechenden Rads umfasst. Durch die Verwendung derartiger Baugruppen kann unter optimaler Platzausnutzung pro Rad sowohl der elektrische Antrieb als auch die Lenkung des Rads sichergestellt werden. Ferner kann durch das Vorsehen der Sensoreinheit zur Erfassung des Lenkwinkels in dem jeweiligen Drehschemelantrieb mit nur geringem Mehraufwand der Steuereinheit diese Information zur Verfügung gestellt werden, um die Steuerung/Regelung des Antriebssystems im Zusammenwirken mit der Lenkung des Fahrzeugs zu koordinieren.
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Zusätzlich zu dem Antriebssystem betrifft die vorliegende Erfindung ebenfalls ein Fahrzeug, insbesondere ein Flurförderzeug mit lenkbaren Hinterrädern, das ein Antriebssystem der oben genannten Art umfasst. Hierbei kann es sich wie bereits angesprochen beispielsweise um einen sogenannten Gegengewichtsstapler handeln, in dem sich schwergewichtige Komponenten möglichst nah an der Hinterachse, beziehungsweise möglichst weit hinten in dem Fahrzeug befinden, um ein Gegengewicht zu einer auf der Lastaufnahmevorrichtung des Gegengewichtsstaplers getragenen Last zu bilden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform eines derartigen Fahrzeugs können die den Hinterrädern zugeordneten Antriebseinheiten von einem beweglichen Achsträger, beispielsweise einem Pendelachsträger getragen sein. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt das Ausgleichen von Bodenunebenheiten durch die Hinterräder in einer konstruktiv einfachen Weise. Es ist auch denkbar, die mit den beiden Drehschemelantrieben vorgesehene Achseneinheit durch elastische oder visko-elastische Elemente pendelnd zu lagern. Auf diese Weise kann mit einer relativ einfachen Konstruktion eine ausreichende Dämpfung des Schwingungsverhaltens des Fahrzeugs erreicht werden. Alternativ kann allerdings beispielsweise die mit den beiden Drehschemelantrieben vorgesehene Achseneinheit über Wälz- oder Gleitlager gelagert sein.
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Sofern es sich bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug um einen Gegengewichtsstapler handelt, können die den Hinterrädern zugeordneten Antriebseinheiten jeweils einen Teil des Gegengewichts bilden. Auf diese Weise wird einerseits der bereits angedeuteten Gewichtsverteilung des Gegengewichtsstaplers entsprochen, die eine Aufnahme größerer Lasten auf der Lastaufnahmevorrichtung erlaubt, und andererseits kann mit einer derartigen Auslegung des Fahrzeugs auf bereits bekannte Komponenten zurückgegriffen werden, da die den Hinterrädern zugeordneten Antriebseinheiten in Form von Modulen in bereits bestehenden Ausgestaltungen von Gegengewichtsstaplern verwendet werden können.
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Auf vorteilhafte Weise kann hierbei dann der Pendelachsträger ebenfalls einen Teil des Gegengewichts bilden.
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Zuletzt kann selbstverständlich auch die Steuer-/Regeleinheit ebenfalls einen Teil des Gegengewichts bilden.
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Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden mittels der in den folgenden schematischen Figuren dargestellten Ausführungsformen exemplarisch näher erläutert. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische schräge Hinteransicht eines Gegengewichtsstaplers mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit, wobei die Abdeckung des Gegengewichts entfernt ist;
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2 eine Hinteransicht einer mit zwei Drehschemelantrieben gebildeten Achseneinheit;
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3 eine schematische schräge Vorderansicht eines Gegengewichts eines Gegengewichtsstaplers, in dem die Achseneinheit aus 2 angeordnet ist; und
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4 ein Schaltungsblockdiagramm eines erfindungsgemäßen Antriebssystems.
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In 1 ist in schematischer schräger Hinteransicht ein Gegengewichtsstapler 10 gezeigt, bei dem die Abdeckung des Gegengewichts entfernt ist. Der Gegengewichtsstapler 10 umfasst bekannte Bauelemente, wie beispielsweise ein Fahrerschutzdach oder eine Fahrerkabine 12, ein Lastaufnahmemittel 14 und eine Vorderachsanordnung 16. Im Heckbereich des Fahrzeugs 10 sind die beiden Hinterräder 20 zu erkennen, denen jeweils ein Drehschemelantrieb 22 zugeordnet ist. Hierbei umfassen die Drehschemelantriebe 22 jeweils eine Motor-/Getriebebaugruppe 24 und einen Lenkmotor 26 (siehe 2 und 3), der mit dem Schemel 30 drehfest verbunden ist. Dieser Lenkmotor 26 kann im Betrieb die jeweilige Radaufhängung 20a und damit das jeweilige Rad 20 schwenken, um einen Lenkvorgang des Gegengewichtsstaplers 10 auszulösen. Dieser Schwenkvorgang kann beispielsweise über einen Zahnradeingriff oder eine andere andere Verstellvorrichtung übertragen werden. Ebenfalls fest mit dem Schemel 30 verbunden ist ein Pedelachsträger 32, der für die pendelnde Lagerung der mit den beiden Drehschemelantrieben 22 vorgesehene Achseneinheit sorgt.
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In den 2 und 3 ist jeweils die Achseneinheit in schräger Hinter- bzw. Vorderansicht gezeigt, wobei in 3 ferner ebenfalls die Abdeckung 40 des die Drehschemelantriebe umfassenden Gegengewichts zu sehen ist. In 2 ist zu erkennen, dass durch die einzelne Aufhängung der beiden Räder 20 und das vertikale Vorsehen der Drehschemelantriebe 22 eine äußerst schmale Bauform der gesamten Anordnung erreicht werden kann, und dass es praktisch keine Beschränkung des Lenkwinkels der beiden Räder 20 durch diese Anordnung gibt. Andererseits kann durch die vertikale Anordnung der Drehschemelantriebe 22 auch auf durchaus leistungsfähige Elektromotoren zurückgegriffen werden, da diese sich in einem Bereich des Fahrzeugs 10 befinden, der praktisch keinen baulichen Einschränkungen unterworfen ist. Dies lässt sich insbesondere anhand von 3 nachvollziehen, in welcher zu erkennen ist, dass die gesamte Anordnung aus 2 ohne Weiteres in der Abdeckung 40 des Gegengewichts aufgenommen werden kann. Auf diese Weise bildet die Baugruppe mit den beiden elektrisch betriebenen und lenkbaren Hinterrädern 20 ein Modul, das in der Fertigung von Gegengewichtsstaplern als konfektionierte Baugruppe verwendet werden kann.
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In 4 ist zuletzt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Antriebssystems skizziert, in dem eine Steuer-/Regeleinheit 100 über ein Bussystem 100a mit ersten Steuerelementen 102a und 102b kommuniziert, die jeweils den jeweiligen linken und rechten Lenkmotor 26 steuern/regeln. Die Lenkmotoren 26 werden hierbei koordiniert betrieben, um das gewünschte Fahrverhalten des Fahrzeugs zu erreichen, und die ersten Steuerelemente 102a und 102b können ihrerseits auch Signale über den Bus 100a an die Steuer-/Regeleinheit 100 senden, beispielsweise Statusinformationen oder ähnliches.
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In gleicher Weise kommuniziert die Steuer-/Regeleinheit 100 mit einem zweiten Steuerelement 104, das wiederum die beiden Antriebsmotoren 24 koordiniert steuert/regelt. Das zweite Steuerelement 104 erhält ferner Signale von den Drehschemelantrieben zugeordneten Drehzahlmessern 106 und Lenkwinkelsensoren 108, die es dann ebenfalls über das Bussystem 100a zurück an die Steuer-/Regeleinheit 100 liefern kann.
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Die Steuer-/Regeleinheit 100 kann ferner mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs gekoppelt sein, wie beispielsweise einem Motor, der die Vorderräder des Fahrzeugs antreibt, um in koordinierter Weise das Fahrzeug wie gewünscht zu betreiben.
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Wenngleich in der gesamten Anmeldung die Rede von einem Fahrzeug mit zwei Hinterrädern war, so ist dem Fachmann klar, dass die vorliegende Erfindung auch in Fahrzeugen mit anderen Konfigurationen eingesetzt werden kann, beispielsweise in mehrachsigen Fahrzeugen, wobei dann entsprechend mehr als zwei Rädern jeweils eine Antriebseinheit mit einem Drehschemelantrieb zugeordnet sein kann. Auch in einem solchen Fahrzeug können dann die einzelnen Antriebseinheiten von einer einzelnen Steuer-/Regeleinheit gesteuert/geregelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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