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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem mit zumindest einem Antriebsrad, das an seinem außenliegenden Radumfang eine zylindrische oder ballige Lauffläche trägt, wobei dem Antriebsrad oder jedem Antriebsrad jeweils ein elektrischer und als bürstenloser Gleichstrom-Außenläufer ausgebildeter Antriebsmotor zugeordnet ist, und wobei der Antriebsmotor als getriebeloser Direktantrieb ausgestaltet ist, der eine Motorglocke hat, die an ihren Außenumfang die Lauffläche trägt.
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Man hat bereits verschiedene Antriebssysteme geschaffen, die für fahrerlose Transportsysteme bestimmt und kompakt ausgestaltet sind (vgl. Newsletter 2020-03 der Firma Ott GmbH & Co. KG unter wwww.ac-dc-motor.eu/neuheiten/newsletter/). Die vorbekannten Antriebssysteme weisen einbaufertig vorgefertigte Antriebseinheiten auf, die jeweils ein Antriebsrad umfassen. Dabei ist jedem Antriebsrad ein bürstenloser Gleichstrommotor zugeordnet, der über ein in die Nabe des Antriebsrades integriertes Planetengetriebe mit dem Antriebsrad in Antriebsverbindung steht. Am Außenumfang jedes Antriebsrades ist eine Lauffläche vorgesehen, die meist aus einem gummiartigen Material hergestellt ist. Die Herstellung der vorbekannten Antriebssysteme und die Montage der dazu erforderlichen Antriebsmotoren, deren Anbindung an das Planetengetriebe und die Kopplung mit dem die Lauffläche tragenden Antriebsrad ist mit einem vergleichsweise hohen Aufwand verbunden.
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Aus der
DE 94 14 054 U1 ist ein Antriebssystem der eingangs erwähnten Art vorbekannt, das als elektrischer Energiesparantrieb für Kleinfahrzeuge und insbesondere für Rollstühle bestimmt ist. Das vorbekannte Antriebssystem weist Antriebsräder auf, die jeweils einen Gleichstrommotor als Nabenmotor in jedem Antriebsrad haben. Die in den Antriebsrädern vorgesehenen Gleichstrommotoren sind als Außenläufermotoren ausgebildet, wobei der innenliegende Stator mit einer zentralen Lagernabe versehen ist, in welcher der Außenläufer über eine Radnabenwelle drehbar gelagert ist. Zur zentrierten Befestigung des Außenläufers weist dieser eine Radscheibe auf, welche statorseitig mit einer entsprechenden Ausnehmung annähernd spielfrei auf einem Montageflansch der Radnabenwelle aufgeschraubt ist. Die Radscheibe weist bremsgehäuseseitig eine umlaufende, koaxial zur Drehachse des Außenläufers verlaufende Ringwand auf, welche den Stator vollständig radial umschließt und deren äußere Mantelfläche zur Aufnahme eines Gummireifens als Felge ausgebildet ist.
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Aus der US 2019 / 0 125 046 A1 kennt man bereits ein selbstfahrendes Antriebssystem, das beispielsweise als Verfahrantrieb in einen Reisekoffer integriert sein kann. Dieses vorbekannte Antriebssystem weist einen Radnabenmotor in zumindest einem Antriebsrad auf, welches Antriebsrad mithilfe des Radnabenmotors den Reisekoffer in eine vorbestimmte Richtung verfahren kann. Dabei lässt sich mithilfe eines Radorientierungssensors die Laufrichtung des Antriebrades erfassen und mittels eines Radorientierungsmotors kann die Laufrichtung des Antriebsrades derart verändert werden, dass sich der Reisekoffer in die gewünschte Richtung bewegt. Der Rotor des Radnabenmotors ist von einem Gehäuse umgeben, dessen Gehäuseaußenumfang gleichzeitig die Lauffläche des Antriebsrades bildet. Die Verwendung des Gehäuseaußenumfangs als Lauffläche ist bei schwereren, zu transportierenden Lasten aber eher weniger gut geeignet.
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Aus der US 2018 / 0 278 190 A1 ist bereits ein Antriebssystem mit zumindest einem Antriebsrad vorbekannt, dessen elektrischer Antriebsmotor als getriebeloser Direktantrieb ausgebildet ist, auf dessen Rotor eine Lauffläche aufgeklebt oder angeformt ist. Ein Auswechseln der Lauffläche ohne einen Austausch auch des Rotors ist bei diesem vorbekannten Antriebssystem nicht ohne weiteres möglich, was die Montage und Demontage des vorbekannten Antriebssystems und dessen Reparatur nicht unwesentlich erschwert.
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Aus der US 2006 / 0 272 871 A1 ist ein Antriebssystem mit einem separaten Antriebsrad vorbekannt, dessen Antriebsmotor ebenfalls als getriebelose Antriebsmotor ausgebildet ist, wobei der außenlaufende Rotor dieses Antriebsmotors umfangseitig ein Felgenbett zum Aufziehen eines Reifens trägt. Dieses aus
US 2006/0272871 A1 vorbekannte Antriebssystem ist für schwerere zu transportierende Güter und insbesondere für Elektrofahrzeuge bestimmt, wo der mit dem vorbekannten Antriebssystem verbundene hohe konstruktive Aufwand auch gerechtfertigt erscheint.
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Aus der US 2010 / 0 163 323 A1 ist ein ebenfalls für Elektrofahrzeuge bestimmtes vergleichbares Antriebssystem vorbekannt.
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In der
DE 195 00 589 A1 ist ein Antriebssystem vorbeschrieben, bei dem eine Radnabenmotor ohne Getriebe direkt auf ein Antriebsrad wirkt. Der Radnabenmotor des vorbekannten Antriebssystems, das insbesondere zum Antrieb von Rollstühlen und anderen Kleinfahrzeugen bestimmt ist, hat einen außenlaufenden Rotor mit elektromagnetisch belüfteter Federdruckbremse. Durch Fortfall eines Getriebes in Verbindung mit elektronischer Kommutierung wird ein hoher Wirkungsgrad des Radnabenmotors zur Verlängerung der Ladeintervalle und der Lebensdauer der Batterien erreicht. Der außenlaufende Rotor des Antriebsrades weist eine Scheibenfelge auf, an die ein Reibbelag geklebt oder über Schrauben oder Nieten austauschbar befestigt sein kann. Auch dieses vorbekannte Antriebssystem ist mit einem vergleichsweise hohen Herstellungs- und Montageaufwand verbunden.
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Es besteht daher die Aufgabe, ein Antriebssystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das sich durch einen geringen Herstellungs- und Montageaufwand auszeichnet.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem Antriebssystem der eingangs erwähnten Art insbesondere darin, dass auf die Motorglocke des zumindest einen Antriebsrades ein hülsenförmiger Laufflächen-Träger aufsetzbar oder aufschiebbar ist, der an seinem Außenumfang die Lauffläche trägt, dass die Motorglocke eine kegelstumpfförmige Kontur hat und der Laufflächen-Träger an seinem Hülseninnenumfang eine dazu komplementäre Formgebung aufweist, dass der Laufflächen-Träger bis zu einem Schiebe- oder Aufsetzanschlag auf die Motorglocke aufschiebbar oder aufsetzbar ist, dass der Laufflächen-Träger einen Hülsenboden oder einen Ringflansch als Schiebeanschlag aufweist, und dass der Laufflächen-Träger des zumindest einen Antriebsrades derart auf die Motorglocke aufschiebbar oder aufsetzbar ist, dass der als Schiebeanschlag ausgebildete Ringflansch in einen stirnseitigen Ringabsatz an der Motorglocke angreift.
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Das erfindungsgemäße Antriebssystem weist zumindest ein Antriebsrad auf, das an seinem außenliegenden Radumfang eine Lauffläche trägt. Mit dieser Lauffläche kann das Antriebsrad auf einem Fahruntergrund abrollen. Dabei ist jedem Antriebsrad des erfindungsgemäßen Antriebssystems jeweils ein elektrischer Antriebsmotor zugeordnet, der mit dem Antriebsrad in Antriebsverbindung steht. Der Antriebsmotor des im erfindungsgemäßen Antriebssystem vorgesehenen zumindest einen Antriebsrades ist als drehmomentstarker bürstenloser Gleichstrom-Außenläufer ausgebildet. Der Antriebsmotor ist als getriebeloser Direktantrieb ausgestaltet, der eine außenliegende und die Magnete tragende Motorglocke hat, die an ihrem Außenumfang direkt oder indirekt die Lauffläche trägt. Da der Antriebsmotor des zumindest einen Antriebsrades als bürstenloser Gleichstrom-Außenläufer ausgebildet ist, da der Antriebsmotor als getriebeloser Direktantrieb ausgestaltet ist und da bei dem zumindest einen Antriebsmotor somit auf ein Getriebe verzichtet wird, zeichnet sich das erfindungsgemäße Antriebssystem durch einen vergleichsweise geringen Herstellungs- und Montageaufwand aus.
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Um das erfindungsgemäße Antriebssystem möglichst langlebig zu gestalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf die Motorglocke des zumindest einen Antriebsrades ein hülsenförmiger Laufflächen-Träger aufsetzbar oder aufschiebbar ist, der an seinem Außenumfang die Lauffläche trägt. Ist die Lauffläche abgenutzt, kann der hülsenförmige Laufflächen-Träger von der Motorglocke abgezogen und gegen einen Laufflächen-Träger mit neuer oder erneuerter Lauffläche ausgewechselt werden.
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Um den mit der Montage des erfindungsgemäßen Antriebssystems verbundenen Aufwand noch zusätzlich zu reduzieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Motorglocke eine kegelstumpfförmige Kontur hat, und dass der Laufflächen-Träger an seinem Hülseninnenumfang eine dazu komplementäre Formgebung aufweist. Somit ist der Laufflächen-Träger auf die Motorglocke leicht aufsetzbar oder aufschiebbar, bis der Laufflächen-Träger mit seinem Hülseninnenumfang an der kegelstumpfförmigen Kontur der Motorglocke anliegt.
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Um den die Lauffläche tragenden Laufflächen-Träger in einer definierten Position auf der Motorglocke zu befestigen, ist bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem vorgesehen, dass der Laufflächen-Träger bis zu einem Schiebe- oder Aufsetzanschlag auf die Motorglocke aufschiebbar oder aufsetzbar ist. Dieser Schiebe- oder Aufsetzanschlag begrenzt die Schiebe- oder Aufsetzbewegung des Laufflächen-Trägers auf die Motorglocke. Dabei weist der Laufflächen-Träger einen Hülsenboden oder einen Ringflansch als Schiebeanschlag auf.
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Da der Laufflächen-Träger des zumindest eines Antriebsrades derart auf die Motorglocke aufschiebbar oder aufsetzbar ist, dass der als Schiebeanschlag ausgebildete Ringflansch in einen stirnseitigen Ringabsatz an der Motorglocke eingreift, wird bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem die Position des Laufflächen-Trägers auf der Motorglocke definiert festgelegt und gesichert.
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Möglich ist es, dass der Laufflächen-Träger auf die Motorglocke aufgepresst und dadurch fixiert wird. Eine einfach handhabbare und leicht zu montierende beziehungsweise zu demontierende Ausführung gemäß der Erfindung sieht demgegenüber vor, dass am Hülsenboden oder am Ringflansch des Laufflächen-Trägers Schraubenöffnungen vorgesehen sind, die jeweils eine Befestigungsschraube durchsetzt, und dass die Befestigungsschrauben in Gewindeöffnungen an der Motorglocke einschraubbar sind.
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Um auch die Demontage des Laufflächen-Trägers an der Motorglocke zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, wenn am Hülsenboden oder am Ringflansch des Laufflächen-Trägers zumindest zwei Abdrück-Gewindeöffnungen vorgesehen sind, in welche Abdrück-Gewindeöffnungen jeweils ein Abdrück-Gewindestift oder eine Abdrück-Gewindeschraube derart einschraubbar ist, dass sich die Abdrück-Gewindestifte oder die Abdrück-Gewindeschrauben stirnseitig an der Motorglocke abstützen. Durch Einschrauben der Abdrück-Gewindestifte oder Abdrück-Gewindeschrauben stützen sich diese derart an der Stirnseite der Motorglocke ab, dass der Laufflächen-Träger von der Motorglocke abgedrückt wird und entfernt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Antriebssystem kann überall dort eingesetzt werden, wo zumindest ein Antriebsrad für den erforderlichen Vorschub eines verfahrbaren Gegenstandes oder Fahrzeuges zu sorgen hat. Eine bevorzugte Anwendung gemäß der Erfindung sieht aber vor, dass das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein fahrerloses Transportsystem bestimmt ist.
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Weiterbildungen gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Zeichnung. Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles noch näher beschrieben:
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Es zeigt:
- 1 ein Antriebsrad eines Antriebssystems in einer perspektivischen Darstellung, wobei in das Antriebsrad ein bürstenloser Gleichstrom-Außenläufer als Antriebsmotor integriert ist, der an seiner außenliegenden Motorglocke außenumfangsseitig eine Lauffläche trägt, und wobei die Lauffläche mit der Motorglocke über einen hülsenförmigen Laufflächen-Träger verbunden ist, welcher Laufflächen-Träger auf die Motorglocke aufsetzbar oder aufschiebbar ist,
- 2 das Antriebsrad aus 1 in einer auseinandergezogenen Einzelteildarstellung seiner wesentlichen Bestandteile, und
- 3 das Antriebsrad aus den 1 und 2 in einem schematischen Längsschnitt.
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In den 1 bis 3 ist das Antriebsrad 1 eines ansonsten nicht weiter gezeigten Antriebssystems dargestellt. Das Antriebssystem weist zumindest ein solches Antriebsrad 1 auf, das an seinem außenliegenden Radumfang eine zylindrische oder ballige Lauffläche 2 trägt. Mit dieser Lauffläche 2 kann das Antriebsrad 1 auf einem geeigneten Fahruntergrund abrollen. Dabei ist jedem Antriebsrad 1 des Antriebssystems jeweils ein elektrischer Antriebsmotor zugeordnet, der mit dem Antriebsrad 1 in Antriebsverbindung steht. Dieser Antriebsmotor ist als drehmomentstarker bürstenloser Gleichstrom-Außenläufer ausgebildet. Der Antriebsmotor ist als getriebeloser Direktantrieb ausgestaltet, der eine außenliegende und die Magnete tragende Motorglocke 3 hat, die an ihrem Außenumfang direkt oder indirekt die Lauffläche 2 trägt.
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In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf die Motorglocke 3 des Antriebsrades 1 ein hülsenförmiger Laufflächen-Träger 4 aufsetzbar oder aufschiebbar, auf den die Lauffläche 2 direkt aufgetragen ist und der die Lauffläche 2 mit der Motorglocke 3 verbindet.
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Während die Motorglocke 3 eine kegelstumpfförmige Kontur hat, weist der Laufflächen-Träger 4 an seinem Hülseninnenumfang eine dazu komplementäre Formgebung auf. Dabei ist der Laufflächen-Träger 4 bis zu einem Schiebe- oder Aufsetzanschlag auf die Motorglocke 3 aufschiebbar oder aufsetzbar. Der Schiebeanschlag kann als Hülsenboden des Laufflächen-Trägers 4 oder auch - wie hier - als ein am Laufflächen-Träger 4 innenumfangsseitig vorstehender Ringflansch 5 ausgebildet sein. Dabei ist der Laufflächen-Träger 4 derart auf die Motorglocke 3 aufschiebbar oder aufsetzbar, dass der als Schiebeanschlag ausgebildete Ringflansch 5 in einen stirnseitigen Ringabsatz 10 an der Motorglocke 3 eingreift.
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Am Hülsenboden oder - wie hier - am Ringflansch 5 des Laufflächen-Trägers 4 sind Schraubenöffnungen 6 vorgesehen, die in Gebrauchsstellung des Antriebsrades 1 jeweils eine Befestigungsschraube 7 durchsetzt. Diese Befestigungsschrauben 7 sind in Gewindeöffnungen 11 an der Motorglocke lösbar eingeschraubt.
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Um den auf die kegelstumpfförmige Motorglocke 3 aufgeschobenen Laufflächen-Träger 4 bei Bedarf auch wieder von der Motorglocke 3 abheben und entfernen zu können, sind am Hülsenboden oder am Ringflansch 5 des Laufflächen-Trägers 4 zumindest zwei Abdrück-Gewindeöffnungen 8 vorgesehen, in welche Abdrück-Gewindeöffnungen 8 jeweils ein Abdrück-Gewindestift oder eine hier ebenfalls nicht dargestellte Abdrück-Gewindeschraube derart einschraubbar ist, dass sich die Abdrück-Gewindestifte oder die Abdrück-Gewindeschrauben stirnseitig an der Motorglocke 3 abstützen.
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Wie aus den 1 und 2 deutlich wird, sind sowohl die Schraubenöffnungen 6 als auch die Abdrück-Gewindeöffnungen 8 über den Umfang des Antriebsrades 1 gleichmäßig verteilt und jeweils auf einer gemeinsamen Umfangslinie angeordnet.
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Da das Motorgehäuse beziehungsweise die Motorglocke 3 des Antriebsmotors kegelstumpfförmig ausgebildet ist und da der auf die Motorglocke 3 aufgeschobene Laufflächen-Träger 4 eine komplementäre Form hat, entsteht zwischen der Motorglocke 3 und dem Laufflächen-Träger 4 eine zentrische Verbindung. Aufgrund des entstehenden Formschlusses ergibt sich eine nahezu symmetrische Kraftverteilung auf die Motorlager des als bürstenloser Gleichstrom-Außenläufer ausgebildeten Antriebsmotors. Da die Motorglocke 3 eine kugelstumpfförmige Kontur aufweist, ist für das Aufschieben oder Aufsetzen des an seinem Hülseninnenumfang komplementär geformten Laufflächen-Trägers 4 nur ein kurzer translatorischer Weg zur Fügebewegung notwendig. Die notwendige Fugenpressung wird durch die gleichmäßig verteilten Befestigungsschrauben 7 auf der Stirnfläche des Antriebsrades 1 aufgebracht. Zum Lösen der Verbindung zwischen der Motorglocke 3 und dem Laufflächen-Träger 4 kann über die hier drei Abdrück-Gewindeöffnungen 8 eine entgegengesetzte Axialkraft aufgebracht werden, welche das schnelle und einfache Lösen des hülsenförmigen Laufflächen-Trägers 4 von der Motorglocke 3 des Antriebsmotors ermöglicht. Zur Montage und Demontage der Motorglocke 3 und des die Lauffläche 2 tragenden Laufflächen-Trägers 4 sind daher nur die erforderlichen Schrauben sowie Innensechskantschlüssel oder dergleichen Drehwerkzeuge notwendig. Die Stromversorgung des in das Antriebsrad 1 integrierten Antriebsmotors erfolgt über zumindest eine Leitung 9, die vorzugsweise an der innenliegenden Stirnseite des Antriebsrades 1 vorsteht.
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Das hier dargestellte Antriebsrad 1 ist Bestandteile eines Antriebssystems, das vorzugsweise für ein fahrerloses Transportsystem bestimmt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsrad
- 2
- Lauffläche
- 3
- Motorglocke
- 4
- Laufflächen-Träger
- 5
- Ringflansch
- 6
- Schraubenöffnung
- 7
- Befestigungsschraube
- 8
- Abdrück-Gewindeöffnung
- 9
- elektrische Leitung
- 10
- Ringabsatz
- 11
- Gewindeöffnung
