DE102021204110A1

DE102021204110A1 - Lenkantrieb für einen um eine vertikale Lenkachse schwenkbaren Radantrieb

Info

Publication number: DE102021204110A1
Application number: DE102021204110.8A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mauritz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2022-10-27

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lenkantrieb für einen um eine vertikale Lenkachse 3 schwenkbaren Radantrieb eines Transportgeräts, mit einer an einem Bauteil des Transportgeräts fest angeordneten Anschlussplatte 2, an der ein von einem Lenkmotor um die Lenklachse 3 schwenkbar antreibbares Nabenträgergehäuse 5 eines Rades 7 mittels einer Lageranordnung 4 schwenkbar gelagert ist. Die Lageranordnung 4 weist ein erstes Kegelrollenlager 11 und ein zweites Kegelrollenlager 12 auf, die konzentrisch zur Lenkachse 3 in O-Anordnung angeordnet sind. Dabei ist die Anschlussplatte 2 vertikal nach unten an dem Innenring 13 des ersten Kegelrollenlagers 11 abgestützt, der radial nach innen direkt oder indirekt an einer ersten Ringwand der Anschlussplatte 2 abgestützt ist. Der Innenring 13 des ersten Kegelrollenlagers 11 wiederum ist über die Kegelrollen und den Außenring 15 des ersten Kegelrollenlagers 11 vertikal nach unten an dem Nabenträgergehäuse 5 abgestützt, wobei der Außenring 15 des ersten Kegelrollenlagers 11 an einer radial umlaufenden zweiten Ringwand des Nabenträgergehäuses 5 abgestützt ist. Mit einem Innenring 25 des zweiten Kegelrollenlagers 12, der vertikal nach oben gegen die Anschlussplatte 2 verspannt und radial nach innen an der Anschlussplatte 2 oder einem mit der Anschlussplatte 2 verbundenen Bauteil abgestützt ist und dessen Außenring 27 von dem Nabenträgergehäuse 5 vertikal nach unten belastet sowie radial nach außen abgestützt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lenkantrieb für einen um eine vertikale Lenkachse schwenkbaren Radantrieb eines Transportgerätes, mit einer an einem Fahrzeugbauteil fest angeordneten Anschlussplatte, an der ein von einem Lenkmotor um die Lenkachse schwenkbar antreibbares Nabenträgergehäuse eines Rades mittels einer Lageranordnung schwenkbar gelagert ist.
Derartige Transportgeräte werden z.B. benutzt, um mit Nutzfahrzeugen mittransportiert und zum Transportieren der von dem Nutzfahrzeug transportierten Waren wie z.B. Getränkekästen nach Erreichen eines Ziels zu einem Lagerplatz bewegt zu werden. Während der Fahrt des Nutzfahrzeugs hängt das Transportgerät z.B. an dem Heck des Nutzfahrzeugs und wird nach dem Erreichen des Ziels zu Boden gelassen um die von dem Nutzfahrzeug mitgeführten Waren zu ihrem Lagerplatz weiter zu transportieren. Dabei ist zum Lenken das Nabenträgergehäuse und mit ihm das Rad durch einen motorischen Antrieb um eine vertikale Lenkachse schwenkbar antreibbar und mittels der Lageranordnung schwenkbar gelagert. Bei dem Transport der Waren zum Lagerplatz ist die Lageranordnung von dem Aufbau des Transportgeräts sowie der transportierten Waren vertikal nach unten belastet. Hängt das Transportgerät aber an dem Nutzfahrzeug, so muß die Lageranordnung das nach unten wirkende Gewicht von Nabenträgergehäuse und Rad aufnehmen, was sich durch Erschütterungen während des Fahrbetriebs vervielfachen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Lenkantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei geringer Baugröße und wenigen Bauteilen die auf seine Lageranordnung einwirkenden Belastungen beschädigungsfrei aufnehmen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lageranordnung ein erstes Kegelrollenlager und ein zweites Kegelrollenlager aufweist, die konzentrisch zur Lenkachse in O-Anordnung angeordnet sind, wobei die Anschlussplatte vertikal nach unten an dem Innenring des ersten Kegelrollenlagers abgestützt ist, der radial nach innen direkt oder indirekt an einer ersten Ringwand der Anschlussplatte abgestützt ist, wobei der Innenring des ersten Kegelrollenlagers wiederum über die Kegelrollen und den Außenring des ersten Kegelrollenlagers vertikal nach unten an dem Nabenträgergehäuse abgestützt ist, wobei der Außenring des ersten Kegelrollenlagers an einer radial umlaufenden zweiten Ringwand des Nabenträgergehäuses abgestützt ist, mit einem Innenring des zweiten Kegelrollenlagers, der vertikal nach oben gegen die Anschlussplatte verspannt und radial nach innen an der Anschlussplatte oder einem mit der Anschlussplatte verbundenen Bauteil abgestützt ist und dessen Außenring von dem Nabenträgergehäuse vertikal nach unten belastet sowie radial nach außen abgestützt ist.
Durch diese Ausbildung werden die vertikal von oben auf die Anschlussplatte wirkenden Kräfte bei Schwenkbarkeit von Nabenträgergehäuse und Rad über das erste Kegelrollenlager an dem Nabenträgergehäuse und dem Rad abgestützt.
Die vertikal von unten durch das Rad und das Nabenträgergehäuse wirkenden Kräfte werden wiederum über das zweite Kegelrollenlager von der Anschlussplatte aufgenommen.
Darüber hinaus sind auch die im Arbeitsbetrieb des Transportgeräts radial auf das Nabenträgergehäuse einwirkenden Kräfte durch die Lageranordnung gut abgestützt.
Die Ausbildung der Lageranordnung mit Kegelrollenlager ermöglicht nicht nur eine Schwenkbarkeit von Nabenträgergehäuse und Rad um die vertikale Lenkachse sondern auch eine Abstützbarkeit hoher nach unten und von oben auf die Anschlussplatte wirkender Kräfte sowie einen axial kompakten und leicht montierbaren Aufbau des Lenkantriebs.
Die Kegelrollenlager können Standart-Wälzlager mit guter Verfügbarkeit und guter Berechenbarkeit sein.
Die Anschlussplatte kann eine zur Lenkachse konzentrische Aufnahmebohrung aufweisen, in die eine Buchse verschiebbar eingesetzt ist, die an ihrem oberen Ende mit einem Außengewinde versehen ist, auf das eine Mutter aufgeschraubt ist, die an der Anschlussplatte vertikal nach unten in Anlage ist, wobei die Buchse an ihrem unteren Ende einen radial umlaufenden und hervorstehenden Kragen aufweist, der mit Vorspannung an dem unteren Ende des Innenrings des zweiten Kegelrollenlagers in Anlage ist.
Damit ist der Innenring des zweiten Kegelrollenlagers spielfrei mit der Anschlussplatte verbindbar, so dass eine in axialer Richtung der Lenkachse vorbestimmte Lage des zweiten Kegelrollenlagers zum ersten Kegelrollenlager mit hinreichender Genauigkeit erreicht wird.
Der Innenring des zweiten Kegelrollenlagers kann radial nach Innen an der zylindrischen Außenwand der Buchse abgestützt sein.
Vorzugsweise ist auch die Buchse spielfrei in der zur Lenkachse konzentrischen Aufnahmebohrung der Anschlussplatte angeordnet. Dabei kann auch die Buchse radial spielfrei in der Aufnahmebohrung der Anschlussplatte vorgespannt sein. Dies kann z.B. durch eine konische Verbindung zwischen Buchse und Aufnahmebohrung erfolgen.
Zur Aufnahme der vertikal von unten durch das Rad und das Nabenträgergehäuse wirkenden Kräfte kann an dem Nabenträgergehäuse konzentrisch ein Ringelement fest angeordnet sein, über das der Außenring des zweiten Kegelrollenlagers radial nach außen an dem Nabenträgergehäuse abgestützt ist und das einen radial umlaufenden, nach innen ragenden Kragen aufweist, über den der Außenring von dem Nabenträgergehäuse vertikal nach unten belastet ist.
Dabei kann zu einer zur Lenkachse exakten koaxialen Anordnung das Ringelement konzentrisch zur Lenkachse in einer Ringöffnung des Nabenträgergehäuses geführt sein. Dadurch werden die von dem Nabenträgergehäuse einwirkenden Radialkräfte auf das zweite Kegelrollenlager übertragen und von diesem aufgenommen.
Ist dabei das Ringelement axial zur Lenkachse verstellbar am Nabenträgergehäuse angeordnet, so kann eine spielfreie und vorzugweise vorgespannte Anordnung des Außenrings des zweiten Kegelrollenlagers am Nabenträgergehäuse erfolgen.
Dazu kann in einfacher Weise das Ringelement axial zur Lenkachse verschraubbar am Nabenträgergehäuse angeordnet sein.
Wenig radialer Bauraum ist erforderlich, wenn die auf die Buchse aufgeschraubte Mutter und/oder das Ringelement Nutmuttern sind.
Zum Schutz der Lageranordnung vor Verschmutzung von außen kann zwischen der Anschlussplatte und dem Nabenträgergehäuse eine zur Lenkachse koaxiale, axial vorgespannte Ringdichtung aus einem elastischen Werkstoff angeordnet sein, die die Lageranordnung umschließt.
Vorzugsweise ist dabei die Ringdichtung eine Lippendichtung, die den Außenring des ersten Kegelrollenlagers umschließt und axial an einer ersten radialen Ringfläche der Anschlussplatte sowie axial an einer zweiten radialen Ringfläche des Nabengehäuses in Anlage ist.
Dabei kann die Lippendichtung durch einen Führungsring der Anschlussplatte ganz oder teilweise umschlossen sein und so in einer konzentrischen Position gehalten werden.
Axial liegt die Lippendichtung vorzugsweise mit einer Vorspannung an der zweiten radialen Ringfläche des Nabengehäuses an, um die Dichtwirkung sicherzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen Lenkantrieb.
Der in der Figur dargestellte Lenkantrieb weist eine an einem Fahrzeugrahmen 1 eines Transportgeräts fest angeordnete Anschlussplatte 2 auf, an der mittels einer Lageranordnung 4 ein Nabenträgergehäuse 5 um eine vertikale Lenkachse 3 schwenkbar angeordnet ist.
Dazu weist das Nabenträgergehäuse 5 einen radial umlaufenden Lenkzahnkranz 6 auf, in den ein nicht dargestelltes Antriebsritzel eines an der Anschlussplatte 2 angeordneten Lenkantriebs eingreift.
An dem Nabenträgergehäuse 5 ist ein Rad 7 um eine zur Lenkachse 3 rechtwinklig sich erstreckende Radachse 8 drehbar gelagert, wobei die Radachse 8 ein Zahnrad 9 trägt, das von einem nicht dargestellten Radantrieb über einen zur Lenkachse koaxialen, an dem Fahrzeugrahmen 1 angeordneten Antriebsstrang 10 drehbar antreibbar ist.
Die Lageranordnung weist ein erstes Kegelrollenlager 11 und ein zweites Kegelrollenlager 12 auf, die koaxial zur Lenkachse 3 in O-Anordnung zueinander angeordnet sind.
An dem Innenring 13 des ersten Kegelrollenlagers 11 ist die Anschlussplatte 2 vertikal nach unten an einer zur Lenkachse 3 rechtwinkligen ersten Abstützfläche 17 abgestützt. Radial nach innen ist der Innenring 13 des ersten Kegelrollenlagers 11 an einer zur Lenkachse 3 koaxialen radial umlaufenden ersten Ringfläche 14 der Anschlussplatte abgestützt.
Der Außenring 15 des ersten Kegelrollenlagers 11 ist radial nach außen an einer zur Lenkachse 3 koaxialen radial umlaufenden zweiten Ringfläche 16 sowie vertikal nach unten an einer zur Lenkachse 3 rechtwinkligen radial umlaufenden zweiten Abstützfläche 18 des Nabenträgergehäuses 5 abgestützt.
Die Anschlussplatte 2 weist eine zur Lenkachse 3 konzentrische Aufnahmebohrung 19 auf, in die eine Buchse 20 radial spielfrei vorgespannt eingesetzt ist. An ihrem oberen Endbereich weist die Buchse 20 ein Außengewinde 21 auf, auf das eine erste Nutmutter 22 aufgeschraubt ist, die sich axial nach unten auf einer dritten Abstützfläche 23 abstützt. Die dritte Abstützfläche 23 ist an der Anschlussplatte 2 rechtwinklig und koaxial zur Lenkachse 3 ausgebildet.
Die Buchse 20 weist an ihrem unteren Ende einen radial umlaufenden und hervorstehenden Kragen 24 auf, an dem der Innenring 25 mit seinem unteren Ende des zweiten Kegelrollenlagers 12 nach unten abgestützt ist,
Durch die erste Nutmutter 22 kann der Innenring 25 des zweiten Kegelrollenlagers 12 über die Buchse 20 mit seinem oberen Ende spielfrei vertikal gegen eine radial umlaufende vierte Abstützfläche 26 der Anschlussplatte 2 verspannt werden, die sich rechtwinklig und koaxial zur Lenkachse 3 erstreckt.
In dem Nabenträgergehäuse 5 ist mit radialem Abstand zum Außenring 27 des zweiten Kegelrollenlagers 12 eine zur Lenkachse 3 koaxiale, nach oben offene radial umlaufende Stufenausnehmung 28 einer Ringöffnung 29 ausgebildet, in deren unterer zylindrischer Ringstufe 30 geringeren Durchmessers ein entsprechender Zylinder 32 einer zweiten Nutmutter 31 koaxial zur Lenkachse 3 geführt ist.
Die obere Stufe der Stufenausnehmung 28 ist mit einem Innengewinde 33 versehen, in die die zweite Nutmutter 31 mit an ihrem oberen Endbereich ausgebildeten Außengewinde 34 eingeschraubt ist.
Die zweite Nutmutter 31 weist einen radial umlaufenden nach innen ragenden zweiten Kragen 35 auf, über den der Außenring 27 des zweiten Kegelrollenlagers 12 vertikal nach unten belastet ist.
An der Anschlussplatte 2 ist eine Ringlippendichtung 36 angeordnet, die den Außenring 15 des ersten Kegelrollenlagers 11 radial umschließt und mit ihrer nach unten gerichteten Lippe an einer dritten Ringfläche 37 des Nabenträgergehäuses 5 mit leichter Vorspannung in Anlage ist.
Zum Schutz der Ringlippendichtung 36 gegen Beschädigungen und Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die Lageranordnung 4 ist die Ringlippendichtung 36 durch einen Führungsring 38 der Anschlussplatte 2 umschlossen und so die Ringlippendichtung 36 auch in einer konzentrischen Position gehalten.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugrahmen
2: Anschlussplatte
3: Lenkachse
4: Lageranordnung
5: Nabenträgergehäuse
6: Lenkzahnkranz
7: Rad
8: Radachse
9: Zahnrad
10: Antriebsstrang
11: erstes Kegelrollenlager
12: zweites Kegelrollenlager
13: Innenring erstes Kegelrollenlager
14: erste Ringfläche
15: Außenring erstes Kegelrollenlager
16: zweite Ringfläche
17: erste Abstützfläche
18: zweite Abstützfläche
19: Aufnahmebohrung
20: Buchse
21: Außengewinde
22: erste Nutmutter
23: dritte Abstützfläche
24: erster Kragen
25: Innenring zweites Kegelrollenlager
26: vierte Abstützfläche
27: Außenring zweites Kegelrollenlager
28: Stufenausnehmung
29: Ringöffnung
30: Ringstufe
31: zweite Nutmutter
32: Zylinder
33: Innengewinde
34: Außengewinde
35: zweiter Kragen
36: Ringlippendichtung
37: dritte Ringfläche
38: Führungsring

Claims

Lenkantrieb für einen um eine vertikale Lenkachse (3) schwenkbaren Radantrieb eines Transportgeräts, mit einer an einem Bauteil des Transportgeräts fest angeordneten Anschlussplatte (2), an der ein von einem Lenkmotor um die Lenklachse (3) schwenkbar antreibbares Nabenträgergehäuse (5) eines Rades (7) mittels einer Lageranordnung (4) schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (4) ein erstes Kegelrollenlager (11) und ein zweites Kegelrollenlager (12) aufweist, die konzentrisch zur Lenkachse (3) in O-Anordnung angeordnet sind, wobei die Anschlussplatte (2) vertikal nach unten an dem Innenring (13) des ersten Kegelrollenlagers (11) abgestützt ist, der radial nach innen direkt oder indirekt an einer ersten Ringwand der Anschlussplatte (2) abgestützt ist, wobei der Innenring (13) des ersten Kegelrollenlagers (11) wiederum über die Kegelrollen und den Außenring (15) des ersten Kegelrollenlagers (11) vertikal nach unten an dem Nabenträgergehäuse (5) abgestützt ist, wobei der Außenring (15) des ersten Kegelrollenlagers (11) an einer radial umlaufenden zweiten Ringwand des Nabenträgergehäuses (5) abgestützt ist, mit einem Innenring (25) des zweiten Kegelrollenlagers (12), der vertikal nach oben gegen die Anschlussplatte (2) verspannt und radial nach innen an der Anschlussplatte (2) oder einem mit der Anschlussplatte (2) verbundenen Bauteil abgestützt ist und dessen Außenring (27) von dem Nabenträgergehäuse (5) vertikal nach unten belastet sowie radial nach außen abgestützt ist.
Lenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussplatte (2) eine zur Lenkachse (3) konzentrische Aufnahmebohrung (19) aufweist, in die eine Buchse (20) verschiebbar eingesetzt ist, die an ihrem oberen Ende mit einem Außengewinde (21) versehen ist, auf das eine Mutter aufgeschraubt ist, die an der Anschlussplatte (2) vertikal nach unten in Anlage ist, wobei die Buchse (20) an ihrem unteren Ende einen radial umlaufenden und hervorstehenden Kragen (24) aufweist, der mit Vorspannung an dem unteren Ende des Innenrings (25) des zweiten Kegelrollenlagers (12) in Anlage ist.
Lenkantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (20) spielfrei in der zur Lenkachse (3) konzentrischen Aufnahmebohrung (19) der Anschlussplatte (2) angeordnet ist.
Lenkantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Nabenträgergehäuse (5) konzentrisch ein Ringelement fest angeordnet ist, über das der Außenring (27) des zweiten Kegelrollenlagers (12) radial nach außen an dem Nabenträgergehäuse (5) abgestützt ist und das einen radial umlaufenden, nach innen ragenden Kragen (35) aufweist, über den der Außenring (27) von dem Nabenträgergehäuse (5) vertikal nach unten belastet ist.
Lenkantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement konzentrisch zur Lenkachse (3) in einer Ringöffnung (29) des Nabenträgergehäuses (5) geführt ist.
Lenkantrieb nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement axial zur Lenkachse (3) verstellbar am Nabenträgergehäuse (5) angeordnet ist.
Lenkantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement axial zur Lenkachse (3) verschraubbar am Nabenträgergehäuse (5) angeordnet ist.
Lenkantrieb nach einem der Ansprüche 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Buchse (20) aufgeschraubte Mutter und/oder das Ringelement Nutmuttern (22, 31) sind.
Lenkantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Anschlussplatte (2) und dem Nabenträgergehäuse (5) eine zur Lenkachse (3) koaxiale, axial vorgespannte Ringdichtung aus einem elastischen Werkstoff angeordnet ist, die die Lageranordnung (4) umschließt.
Lenkantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringdichtung eine Lippendichtung (36) ist, die den Außenring (15) des ersten Kegelrollenlagers (11) umschließt und axial an einer ersten radialen Ringfläche der Anschlussplatte (2) sowie axial an einer zweiten radialen Ringfläche (37) des Nabengehäuses (5) in Anlage ist.