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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug für einen fahrerlosen Transport, aufweisend ein Tragteil und mehrere Rollen, die am Tragteil angeordnet sind. Das Tragteil ist beispielsweise zur Aufnahme und zum Transport von Gütern eingerichtet. Ein solches Fahrzeug ist auch als fahrerloses Transportsystem (FTS) oder als automated guided vehicle (AGV) bekannt.
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Beispielsweise offenbart die
DE 10 2012 025 152 A1 ein Fahrzeug mit Tragteil, wobei das Fahrzeug an dem Tragteil angeordnete Lenkrollen aufweist und als fahrerloses Transportsystem oder automated guided vehicle ausgebildet ist. Eine Antriebseinheit weist zumindest ein von einem Elektromotor angetriebenes Rad auf, wobei die Antriebseinheit über einen am Tragteil abgestützten Linearaktor relativ zum Tragteil bewegbar ist, insbesondere in Richtung oder entgegen der Richtung der Normale der Verfahrebene, entlang derer das Fahrzeug mittels der Rollen bewegbar ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein alternatives Fahrzeug mit einem Tragteil zu schaffen, insbesondere die Funktionalität eines solchen Fahrzeugs zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug für einen fahrerlosen Transport umfasst ein Tragteil, eine Steuervorrichtung, mindestens eine Lenkvorrichtung, mindestens eine Antriebsmaschine, eine Bremsvorrichtung sowie mindestens drei Rollen, die jeweils zumindest über einen Rollenträger am Tragteil angeordnet sind, wobei mindestens eine Rolle lenkbar ist, wobei mindestens eine Rolle antreibbar ist, wobei mindestens eine Rolle abbremsbar ist, und wobei mindestens eine Rolle sowohl lenkbar als auch abbremsbar ist, wobei die Bremsvorrichtung mindestens eine Bremse zum Abbremsen der jeweiligen Rolle aufweist, wobei die jeweilige Bremse über eine jeweilige Bremsleitung mit einem Bremskraftverteiler wirksam verbunden ist, wobei die jeweilige Bremsleitung durch eine koaxial zu einer jeweiligen Lenkachse ausgebildeten sowie am Tragteil drehbar gelagerten Lenkwelle hindurchgeführt ist, wobei die jeweilige Lenkwelle drehfest mit dem jeweiligen Rollenträger verbunden ist.
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Unter einem Tragteil ist ein Bauteil zu verstehen, das dazu eingerichtet ist, mindestens einen Gegenstand, vorzugsweise mehrere Güter aufzunehmen, also zu tragen und von einem Standort zu einem anderen Standort zu transportieren. Zwischen einem von dem Fahrzeug befahrenen Untergrund und dem Tragteil sind die Rollen über die jeweiligen Rollenträger am Tragteil angeordnet.
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Insbesondere ist auch der Bremskraftverteiler der Bremsvorrichtung am Tragteil angeordnet und über eine jeweilige Bremsleitung mit der jeweiligen Bremse verbunden. Vorzugsweise ist die jeweilige Bremse in oder an einer jeweiligen Rolle angeordnet, um diese nach Maßgabe der Steuervorrichtung abzubremsen. Dazu ist die Steuervorrichtung signalübertragend mit der Bremsvorrichtung verbunden.
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Die mindestens eine Lenkvorrichtung ist dazu eingerichtet, mindestens ein Rolle zu lenken, also derart zu positionieren, dass eine Fahrtrichtung eingestellt wird. Beispielsweise ist genau eine Lenkvorrichtung für jede Rolle vorgesehen und zumindest mittelbar mit der Rolle verbunden. Unter einer mittelbaren Verbindung ist zu verstehen, dass die Lenkvorrichtung entweder direkt, also unmittelbar oder mittelbar über weitere Bauteile, beispielsweise über Zugmittel oder Zahnräder mit der Rolle verbunden ist. Die jeweilige Lenkvorrichtung wird nach Maßgabe der Steuervorrichtung betrieben. Dazu ist die Steuervorrichtung signalübertragend mit der jeweiligen Lenkvorrichtung verbunden.
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Die mindestens eine Antriebsmaschine ist dazu eingerichtet, mindestens eine Rolle anzutreiben, also ein Antriebsdrehmoment und eine Antriebsdrehzahl zu erzeugen, um das Fahrzeug nach Maßgabe der Steuervorrichtung anzutreiben. Dazu ist die Steuervorrichtung signalübertragend mit der jeweiligen Antriebsmaschine verbunden. Beispielsweise ist eine Antriebsmaschine mit mehreren Rollen oder nur mit einer einzigen Rolle antriebswirksam verbunden.
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Eine lenkbare Rolle ist zumindest über einen jeweiligen Rollenträger drehbar an dem Tragteil gelagert, sodass über die Lenkvorrichtung ein Lenkwinkel und somit die Fahrtrichtung des Fahrzeug eingestellt wird. Beispielsweise sind mehrere Rollen, alternativ nur eine einzige Rolle sowohl lenkbar als auch abbremsbar, also jeweils mit der Lenkvorrichtung und der Bremsvorrichtung wirksam verbunden. Um diese Verbindungen kompaktbauend und funktional auszubilden, ist die jeweilige Bremsleitung durch eine koaxial zu einer jeweiligen Lenkachse ausgebildeten sowie am Tragteil drehbar gelagerten Lenkwelle hindurchgeführt. Insbesondere ist die jeweilige Lenkachse als Hochachse ausgebildet und somit orthogonal zu den Fahrtrichtungsvektoren der Rollen. Die jeweilige Lenkwelle ist drehfest mit dem jeweiligen Rollenträger verbunden. Über die Lenkwelle wird von der Lenkvorrichtung der Lenkwinkel an der lenkbaren Rolle eingestellt.
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Beispielsweise sind eine oder mehrere Rollen des Fahrzeugs lenkbar, antreibbar und abbremsbar, also jeweils sowohl mit der Lenkvorrichtung, mit der Bremsvorrichtung und mit der Antriebsmaschine wirksam verbunden. Insbesondere umfassen die Rollen eine Felge mit einem daran angeordneten Reifen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die jeweilige Bremsleitung einen Stecker und eine Steckbuchse auf, die im Wesentlichen koaxial zur jeweiligen Lenkachse ausgebildet sind, wobei der Stecker zumindest teilweise in die Steckbuchse hineinragt, wobei die Steckbuchse an der Lenkwelle angeordnet ist, wobei die Steckbuchse und der Stecker relativ zueinander verdrehbar sind. Vorzugsweise ist die Steckbuchse drehfest mit der Lenkwelle verbunden, wobei der Stecker axialfest mit der Steckbuchse verbunden ist. Beispielsweise ist die Steckbuchse drehfest und axialfest mit der Lenkwelle verbunden. Bevorzugt ist die Steckbuchse formschlüssig mit der Lenkwelle verbunden. Beispielsweise ist die Steckbuchse über ein Gewinde mit der Lenkwelle verbunden. Der Stecker ist derart ausgebildet, dass dieser zumindest teilweise oder vollständig in die Steckbuchse eindringt und dort axialfest jedoch relativ drehbar zur Steckbuchse angeordnet ist. Durch diese Ausbildung der Bremsleitung mittels Stecker und Steckbuchse, die im Wesentlichen koaxial zur jeweiligen Lenkachse angeordnet sind, kann die jeweilige lenkbare Rolle drehrichtungsunabhängig unbegrenzt rotiert werden, sodass eine Rotation ohne Anschlagpunkt möglich ist. Dies verbessert nicht nur die Funktionalität des Fahrzeugs, sondern erleichtert auch den Betrieb und die Wartung des Fahrzeugs. Unter einer Anordnung von Stecker und Steckbuchse, die im Wesentlichen koaxial zur jeweiligen Lenkachse ist, ist zu verstehen, dass diese wenige Grad oder wenige cm von der Lenkachse abweichen können. Beispielsweise ist eine relative Abweichung von höchstens 5% von der Lenkachse denkbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bremsvorrichtung für einen hydraulischen Betrieb eingerichtet, wobei eine Dichtung zwischen dem Stecker und der Steckbuchse angeordnet ist. Mithin ist die jeweilige Bremsleitung zur Durchführung eines hydraulischen Fluids, insbesondere eines Öls oder eines Ölgemisches eingerichtet, wobei der Bremskraftverteiler die jeweilige Bremsleitung nach Maßgabe der Steuervorrichtung mit dem hydraulischen Fluid beaufschlagt, um die Bremse zu betätigen und die jeweilige Rolle abzubremsen. Vorzugsweise ist die Dichtung als Ringdichtung ausgebildet und in einer dafür vorgesehenen Nut am Stecker angeordnet. Insbesondere kommt die Dichtung zur fluidischen Abdichtung am Stecker und an der Steckerbuchse umlaufend zur Anlage.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Antriebsmaschine als Radnabenmotor ausgebildet und an einer zum Antrieb eingerichteten Rolle angeordnet. Insbesondere ist die mindestens eine Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet und umfasst einen drehbeweglichen Rotor und einen stationär festgelegten Stator. Beispielsweise ist jeweils eine Antriebsmaschine in einer antreibbaren Rolle des Fahrzeugs integriert. Dadurch erhöht sich die Kompaktheit des Fahrzeugs, wobei insbesondere Wellen und andere Getriebeteile durch den direkten Antrieb der jeweiligen Rolle entfallen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die mindestens eine Lenkvorrichtung einen an dem Trägerteil angeordneten elektrischen Motor auf, der antriebswirksam mit der Lenkwelle verbunden ist, um die Lenkwelle um die Lenkachse zu verdrehen. Beispielsweise sind alle Rollen des Fahrzeugs als Lenkrollen ausgebildet, wobei jede Rolle mit einer jeweiligen Lenkvorrichtung verbunden ist. Vorzugsweise ist eine Rotorwelle des jeweiligen elektrischen Motors parallel zu der jeweiligen damit zumindest mittelbar verbundenen Lenkwelle angeordnet. Die Rotorwelle ist beispielsweise über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zahnrad antriebswirksam mit der Lenkwelle verbunden, um den jeweiligen Lenkwinkel der jeweiligen Rolle einzustellen. Beispielsweise ist ein Riementrieb zwischen der jeweiligen Lenkwelle und der Rotorwelle der jeweiligen Lenkvorrichtung angeordnet. Dadurch werden die Kompaktheit des Fahrzeugs erhöht und die Herstellungskosten verringert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lenkwelle über mindestens ein Kugellager am Trägerteil drehbar gelagert. Insbesondere sind für jede Lenkwelle zwei Kugellager an dem Trägerteil angeordnet. Dies ermöglicht eine zuverlässige und effiziente Lagerung der jeweiligen Lenkwelle, wobei die jeweilige Lenkwelle von der Lenkvorrichtung verschleißarm und energiesparend verdreht werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuervorrichtung signalübertragend mit einer externen Rechnereinheit verbindbar. Beispielsweise umfasst die Steuervorrichtung eine Kommunikationseinrichtung, die zum Austausch von Sensorsignalen und Steuersignalen mit der Rechnereinheit verbunden ist. Bevorzugt ist das Fahrzeug zum teilautomatisierten oder vollautomatisierten Betrieb eingerichtet. Beispielsweise kann das Fahrzeug von einem Benutzer, der die Rechnereinheit bedient, angesteuert werden. Alternativ kann das Fahrzeug autonom mittels der erfassten Sensorsignale gesteuert werden, sodass der Benutzer nur bei Bedarf, insbesondere in einem Notfall oder Problemfall eingreifen kann. Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug oder die Steuervorrichtung eine Sensorvorrichtung mit mehreren Sensoren, die zumindest zur Erfassung eines Umfelds des Fahrzeugs eingerichtet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Fahrzeug vier Rollen, vier Lenkvorrichtungen, eine Bremsvorrichtung mit vier Bremsen und mindestens zwei, vorzugsweise vier Antriebsmaschinen auf, wobei die vier Bremsen über eine jeweilige Bremsleitung mit dem Bremskraftverteiler verbunden sind. Mit anderen Worten sind bevorzugt alle Rollen des Fahrzeugs lenkbar, abbremsbar und antreibbar ausgebildet.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der drei Figuren näher dargestellt, wobei gleiche Bauteile und Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt
- 1 einen vereinfachte schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
- 2 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts des erfindungsgemäßen Fahrzeugs gemäß 1, und
- 3 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Bremsleitung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs gemäß den 1 und 2.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 für einen fahrerlosen Transport von Gütern vereinfacht dargestellt. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Tragteil 2 mit vier Rollen 7, wobei aufgrund der perspektivischen Darstellung eine der vier Rollen 7 durch das Tragteil 2 vollständig verdeckt und somit nicht sichtbar ist. Die Darstellung des Fahrzeugs 1 ist zur Vereinfachung auf die bevorzugten Erfindungsgegenstände beschränkt, sodass ein optionaler Aufbau, insbesondere weitere Fahrzeugbestandteile, die an dem Tragteil 2 angeordnet sind, vorliegend nicht dargestellt sind.
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Das Fahrzeug 1 umfasst ferner eine Steuervorrichtung 3, vier Lenkvorrichtungen 4, vier Antriebsmaschinen 5, die vorliegend in den Rollen 7 integriert sind, und eine Bremsvorrichtung 6 mit vier Bremsen 9, die vorliegend in den Rollen 7 integriert sind. Die Rollen 7 sind jeweils über einen Rollenträger 8 und einer Lenkwelle 13 am Tragteil 2 angeordnet. Vorliegend sind alle vier Rollen 7 mittels der jeweiligen Lenkvorrichtung 4 lenkbar, mittels der jeweiligen Antriebsmaschine 5 antreibbar und mittels der jeweiligen Bremse 9 abbremsbar. Die Steuervorrichtung 3 ist signalübertragend mit einer externen Rechnereinheit 19 verbunden. Über die externe Rechnereinheit 19 kann das Fahrzeug 1 teilautomatisiert oder vollautomatisiert betrieben werden. Ferner kann ein Benutzer über die Rechnereinheit 19 das Fahrzeug 1 ansteuern. Die Steuervorrichtung 3 umfasst eine nicht näher dargestellte Sensorvorrichtung mit einer Vielzahl von Sensoren, die das Umfeld des Fahrzeugs 1 und weitere Fahrzeugkomponenten überwachen.
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Jede Bremse 9 ist über eine jeweilige Bremsleitung 10 mit einem Bremskraftverteiler 11, der vorliegend zentral an dem Tragteil 2 angeordnet ist wirksam verbunden. Die Bremsvorrichtung 6 ist für einen hydraulischen Betrieb eingerichtet, sodass der Bremskraftverteiler 11 nach Maßgabe der Steuervorrichtung 3 ein hydraulisches Fluid durch die jeweilige Bremsleitung 10 zu der jeweiligen Bremse 9 fördert, um diese zu betätigen und die jeweilige Rolle 7 abzubremsen.
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Die jeweilige Antriebsmaschine 5 ist als elektrischer Radnabenmotor ausgebildet und in der jeweiligen Rolle 7 integriert. Zur Vereinfachung wurde auf die Darstellung eines Energiespeichers zur Speisung der Antriebsmaschinen 5 verzichtet. Die Antriebsmaschinen 5 werden nach Maßgabe der Steuervorrichtung 3 betrieben, um die jeweilige Rolle 7 und somit das Fahrzeug 1 zu beschleunigen oder zu verzögern.
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Die jeweilige Lenkvorrichtung 4 umfasst jeweils einen an dem Trägerteil 2 angeordneten elektrischen Motor 17, der antriebswirksam über einen jeweiligen Zugmitteltrieb 20 mit der jeweiligen Lenkwelle 13 verbunden ist, um die jeweilige Lenkwelle 13 nach Maßgabe der Steuervorrichtung 3 um die jeweilige Lenkachse 12 zu verdrehen und dadurch die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 einzustellen.
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In 2 ist eine der vier Rollen 7 und ein Teil des Tragteils 2 geschnitten dargestellt. Die Rolle 7 umfasst eine Felge an der ein Reifen aufgenommen ist. Aus 2 wird ersichtlich, dass die jeweilige Bremsleitung 10 durch die koaxial zu der jeweiligen Lenkachse 12 ausgebildeten sowie am Tragteil 2 drehbar gelagerten Lenkwelle 13 hindurchgeführt ist. Die Lenkwelle 13 ist über zwei Kugellager 18 am Trägerteil 2 drehbar gelagert und drehfest mit dem Rollenträger 8 verbunden. Die Bremse 9 ist auf einer ersten Stirnseite der Rolle 7 angeordnet und die Antriebsmaschine 5 ist auf einer zweiten Stirnseite der Rolle 7 angeordnet. Vorliegend sind die Bremse 9 und die Antriebsmaschine 5 durch ein jeweiliges Rechteck vereinfacht dargestellt. Insbesondere kann die elektrische Antriebsmaschine 5 das Fahrzeug 1 im Generatorbetrieb verzögern, also abbremsen, wobei die Bremse 9 erst bei unzureichender Verzögerung betätigt wird, wodurch die Effizienz des Fahrzeugs 1 erhöht und der Verschleiß der Bremse 9 verringert wird. Zwischen einer Rotorwelle 21 des elektrischen Motors 17 der Lenkvorrichtung 4 und der Lenkwelle 13 ist ein Riemen 22 gespannt, der eine Stellbewegung der Lenkvorrichtung 4 über die Lenkwelle 13 auf den Rollenträger 8 und somit auf die Rolle 7 überträgt.
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3 zeigt eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Bremsleitung 10 aus 2. Jede Bremsleitung 10 weist einen Stecker 14 und eine Steckbuchse 15 auf, die im Wesentlichen koaxial zur jeweiligen Lenkachse 12 ausgebildet sind. Der Stecker 14 ist an der Steckbuchse 15 angeordnet und ragt teilweise in die Steckbuchse 15 hinein. Die Steckbuchse 15 ist an der Lenkwelle 13 angeordnet und ragt teilweise in die Lenkwelle 13 hinein. Die Steckbuchse 15 und der Stecker 14 sind relativ zueinander verdrehbar. Vorliegend ist die Steckbuchse 15 über ein Gewinde 23 drehfest mit der Lenkwelle 13 verbunden, wobei der Stecker 14 mittels eines Federrings 24 axialfest mit der Steckbuchse 15 verbunden ist. Zwischen dem Stecker 14 und der Steckbuchse 15 ist eine ringförmige Dichtung 16 angeordnet, die umlaufend an dem Stecker 14 und an der Steckbuchse 15 zur Anlage kommt, um diese fluidisch abzudichten. Der Stecker 14 und die Steckbuchse 15 sind Teil der Bremsleitung 10, also zur Fluidführung eingerichtet, sodass das hydraulische Fluid beim Bremsen aus dem Bremskraftverteiler 11 durch die jeweilige Bremsleitung 10, somit auch durch den jeweiligen Stecker 14 und die jeweilige Steckbuchse 15 zu der jeweiligen Bremse 9 in der jeweiligen Rolle 7 gefördert wird. Die Rollen 7 können durch diese Ausbildung und Anordnung von Bremsvorrichtung 6, insbesondere Bremsleitungen 10 und Lenkwellen 13 ohne einen Anschlagpunkt aus jeder Drehrichtung in jede Drehposition bewegt werden. Dadurch wird die Funktionalität des Fahrzeugs 1 verbessert. Beispielsweise ist die Bremsleitung 10 größtenteils aus Gummi ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Tragteil
- 3
- Steuervorrichtung
- 4
- Lenkvorrichtung
- 5
- Antriebsmaschine
- 6
- Bremsvorrichtung
- 7
- Rolle
- 8
- Rollenträger
- 9
- Bremse
- 10
- Bremsleitung
- 11
- Bremskraftverteiler
- 12
- Lenkachse
- 13
- Lenkwelle
- 14
- Stecker
- 15
- Steckbuchse
- 16
- Dichtung
- 17
- elektrischer Motor
- 18
- Kugellager
- 19
- externe Rechnereinheit
- 20
- Zugmitteltrieb
- 21
- Rotorwelle
- 22
- Riemen
- 23
- Gewinde
- 24
- Federring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012025152 A1 [0002]
