-
Die Erfindung betrifft eine Lenkachse für ein lenkbares Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Flurförderzeug.
-
Im Stand der Technik sind unterschiedliche Ausbildungsformen von Servolenkeinheiten bekannt, welche entweder eine manuelle Lenkvorgabe eines Fahrers unterstützen oder auf ein elektrisches Signal hin selbsttätig einen gewünschten Lenkwinkel einstellen. Als Aktuator dient dabei regelmäßig entweder ein Hydraulikzylinder oder ein Elektromotor. Da Flurförderfahrzeuge regelmäßig auf engem Raum rangieren müssen, können ihre lenkbaren Räder zudem vergleichsweise große Lenkeinschläge einstellen.
-
Aus der
DE 10 2019 116 644 A1 ist in diesem Zusammenhang eine Servolenkeinheit für Fahrzeuge bekannt, die eine Lenksäule mit einem Sockel sowie einen elektrisch unterstützten Lenkapparat mit einem Gehäuse und einem Elektromotor umfasst.
-
Die 10 2017 222 887 A1 beschreibt eine Pendelachse für ein Flurförderzeug, deren lenkbare Räder über einen Lenkantrieb angetrieben werden, der im Fahrzeugrahmen angeordnet ist.
-
Die 10 2017 222 334 A1 offenbart eine Achsenanordnung für ein Flurförderzeug mit zwei Radanordnungen, einer Kopplungsvorrichtung und einer Antriebseinheit zur Einstellung von Lenkwinkeln mittels eines Antriebsmoments. Die Radanordnungen sind an der Kopplungsvorrichtung angeordnet und um eine Lenkachse schwenkbar. Zum Schwenken der Radanordnungen ist ein Zugmitteltrieb vorgesehen.
-
Die bekannten Lenkachsen sind jedoch aus verschiedenen Gründen nachteilbehaftet. Einerseits erfordern sie aufgrund ihrer typischerweise säulenartigen Bauform einen hohen Platzbedarf und andererseits weisen sie in aller Regel Lenkwinkelfehler auf, was bedeutet, dass die gelenkten Räder während der Kurvenfahrt nicht optimal zueinander stehen und deshalb nicht nur über den Untergrund rollen, sondern auch seitlich zu ihrer Rollbewegung über den Untergrund gezogen bzw. gerieben werden.
-
Insbesondere bei großen Lenkeinschlägen weisen die Räder der bekannten Achsen zunehmend Abweichungen vom sog. Ackermann-Winkel auf. Dies führt zu einem erhöhtem Reifenverschleiß sowie zu einem erhöhten Energiebedarf.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lenkachse für ein lenkbares Fahrzeug vorzuschlagen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lenkachse für ein lenkbares Fahrzeug gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
-
Die Erfindung betrifft eine Lenkachse für ein lenkbares Fahrzeug, umfassend ein Achsgehäuse, einen ersten Achsschenkel, einen zweiten Achsschenkel, einen Lenkmotor und ein Lenkgetriebe, wobei der erste Achsschenkel und der zweite Achsschenkel lenkbar im Achsgehäuse gelagert sind. Die erfindungsgemäße Lenkachse zeichnet sich dadurch aus, dass die Lenkachse weiterhin einen ersten Zugmitteltrieb und einen zweiten Zugmitteltrieb umfasst, wobei der erste Zugmitteltrieb einen ersten Abtrieb des Lenkgetriebes mit dem ersten Achsschenkel trieblich verbindet und wobei der zweite Zugmitteltrieb einen zweiten Abtrieb des Lenkgetriebes mit dem zweiten Achsschenkel trieblich verbindet, so dass eine Drehzahl des Lenkmotors in einer Lenkbewegung des ersten Achsschenkels und des zweiten Achsschenkels resultiert.
-
Es ist also eine Lenkachse vorgesehen, d.h. eine Achse mit insbesondere zwei lenkbaren Rädern, die zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich bevorzugt um ein Nutzfahrzeug wie eine Landmaschine, eine Arbeitsmaschine oder ein Flurförderzeug.
-
Die Lenkachse umfasst, wie beschrieben, zunächst ein Achsgehäuse, an welchem vorteilhaft alle weiteren Bauteile der Lenkachse angeordnet sind. Das Achsgehäuse stellt somit eine Art Grundgerüst der Lenkachse dar. Bevorzugt ist die Lenkachse als Portalachse ausgebildet. Portalachsen weisen neben anderen Vorzügen oftmals ein vergleichsweise flächiges Achsgehäuse auf, so dass alle Bauteile zuverlässig darin oder daran angeordnet werden können.
-
Weiterhin umfasst die Lenkachse einen Lenkmotor und ein Lenkgetriebe, wobei der Lenkmotor zur Aktuierung der lenkbaren Räder der Lenkachse vorgesehen ist, in dem Sinne, dass der Lenkmotor über das Lenkgetriebe und die Zugmitteltriebe einen Lenkwinkel der lenkbaren Räder einstellen kann.
-
Bevorzugt sind der Lenkmotor und das Lenkgetriebe zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
-
Die lenkbaren Räder können vorteilhaft auch angetrieben Räder sein, wobei in diesem Fall ein Antriebsaggregat vorgesehen ist, welches insbesondere jedoch nicht Teil der Lenkachse sein muss.
-
Bei dem Lenkmotor handelt es sich bevorzugt um einen Elektromotor, insbesondere um einen dreiphasigen, bürstenlosen Elektromotor. Dadurch weist der Lenkmotor eine wesentlich höhere Energieeffizienz auf als bei einer Ausbildung als Hydraulikmotor bzw. Hydraulikzylinder.
-
Bevorzugt ist der Elektromotor drehfest gegenüber dem Achsgehäuse angeordnet, so dass seine elektrischen Anschlussleitungen nicht bei jeder Lenkbewegung einer Verdrehung und damit einer mechanischen Belastung ausgesetzt sind. Das Lenkgetriebe kann jedoch beispielsweise gegenüber dem Elektromotor verdrehbar sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Motormoment im Verhältnis zum Lenkmoment vergleichsweise gering ist.
-
Sofern der Lenkmotor und das Lenkgetriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, kann das gemeinsame Gehäuse z.B. eine Drehlagerung aufweisen, welche eine Verdrehung des dem Lenkgetriebe zugeordneten Gehäuseteils gegenüber dem dem Lenkmotor zugeordneten Gehäuseteil zulässt.
-
Außerdem umfasst die Lenkachse den bereits erwähnten ersten Achsschenkel und den bereits erwähnten zweiten Achsschenkel, die beide lenkbar, d.h. verschwenkbar um die jeweilige Lenkachse, im Achsgehäuse gelagert sind. Am ersten Achsschenkel kann dabei ein erstes lenkbares Rad drehbar angeordnet sein und am zweiten Achsschenkel kann ein zweites lenkbares Rad drehbar angeordnet sein. Eine Lenkbewegung des ersten Achsschenkels kann somit auf das erste Rad übertragen werden. Ebenso kann eine Lenkbewegung des zweiten Achsschenkels auf das zweite Rad übertragen werden.
-
Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass die Lenkachse weiterhin einen ersten Zugmitteltrieb und einen zweiten Zugmitteltrieb umfasst, wobei der erste Zugmitteltrieb einen ersten Abtrieb des Lenkgetriebes mit dem ersten Achsschenkel trieblich verbindet und wobei der zweite Zugmitteltrieb einen zweiten Abtrieb des Lenkgetriebes mit dem zweiten Achsschenkel trieblich verbindet. Eine Drehzahl des Lenkmotors resultiert damit in einer entsprechenden Lenkbewegung des ersten Achsschenkels und des zweiten Achsschenkels.
-
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die beiden lenkbaren Achsschenkel bzw. die beiden lenkbaren Räder - zumindest in einem begrenzten Rahmen - nicht synchron voneinander angesteuert werden, nämlich derart sich zwei Orthogonalen zu den Rotationsachsen der beiden lenkbaren Räder stets in einem Schnittpunkt schneiden, welcher auf einer Geraden liegt, die deckungsgleich mit einer Vorderachse des lenkbaren Fahrzeugs ist. Somit ist vorteilhaft jederzeit die sog. Ackermann-Bedingung vollständig erfüllt, was wiederum bedeutet, dass die Räder bei einer Kurvenfahrt nicht über den Boden rutschen bzw. gezogen werden, sondern sich jederzeit ausschließlich rollend fortbewegen. Dadurch wiederum können der Reifenverschleiß und der Energiebedarf bei Kurvenfahrten deutlich reduziert werden.
-
Indem erfindungsgemäß zwei Riementriebe verwendet werden, kann zudem vorteilhaft auf ein vergleichsweise aufwändiges und bauraumerforderndes Lenkgestänge, wie beispielsweise Lenkhebel und Spurstangen, verzichtet werden. Die erfindungsgemäße Lenkachse ist somit auch vergleichsweise kompakt.
-
Der Lenkmotor kann zudem - beispielsweise abhängig von den Eigenschaften bzw. den Bauraummöglichkeiten eines spezifischen Fahrzeugs - flexibel an einer geeigneten Stelle zwischen den zwei Achsschenkeln angeordnet werden, also etwa mittig oder auch außermittig und insbesondere auch innerhalb des Achsgehäuses. Indem der Lenkmotor innerhalb des Achsgehäuses angeordnet ist, ist die Lenkachse nochmals kompakter ausgebildet.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Abtrieb als erste Antriebsscheibe des ersten Zugmitteltriebs ausgebildet ist und der zweite Abtrieb als zweite Antriebsscheibe des zweiten Zugmitteltriebs ausgebildet ist, dass der erste Achsschenkel eine erste Abtriebsscheibe des ersten Zugmitteltriebs aufweist, welche drehfest mit dem ersten Achsschenkel verbunden ist und dass der zweite Achsschenkel eine zweite Abtriebsscheibe des zweiten Zugmitteltriebs aufweist, welche drehfest mit dem zweiten Achsschenkel verbunden ist. Somit können ein Drehmoment und eine Drehzahl des Lenkmotors bzw. des Lenkgetriebes also mittels des ersten Zugmitteltriebs auf einfache Weise zum ersten Achsschenkel übertragen werden und mittels des zweiten Zugmitteltriebs auf ebenso einfache Weise zum zweiten Achsschenkel übertragen werden. Dazu sind der erste Abtrieb und der zweite Abtrieb jeweils als eine Antriebsscheibe mit einer Lauffläche und ggf. mit Mitnehmern für den Zugmitteltrieb ausgebildet, so dass vorteilhaft ein schlupffreier Antrieb ermöglicht wird. Der erste Achsschenkel und der zweite Achsschenkel weisen entsprechend jeweils eine Abtriebsscheibe auf, welche ihrerseits ebenfalls jeweils eine Lauffläche aufweist, ggf. auch mit Mitnehmern für den Zugmitteltrieb. Der erste Zugmitteltrieb umfasst somit die erste Antriebsscheibe, die erste Abtriebsscheibe und ein erstes Zugmittel. Der zweite Zugmitteltrieb umfasst entsprechend die zweite Antriebsscheibe, die zweite Abtriebsscheibe und ein zweites Zugmittel.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass mindestens die erste Antriebsscheibe, die zweite Antriebsscheibe, die erste Abtriebsscheibe oder die zweite Abtriebsscheibe eine von einer Kreisform abweichenden Lauffläche aufweisen, wobei die von der Kreisform abweichende Lauffläche derart ausgebildet ist, dass der erste Achsschenkel und der zweite Achsschenkel bei jedem einstellbaren Lenkwinkel zueinander in einem Ackermannwinkel ausgerichtet sind und/oder dass mindestens die erste Antriebsscheibe, die zweite Antriebsscheibe, die erste Abtriebsscheibe oder die zweite Abtriebsscheibe derart außermittig gelagert sind, dass der erste Achsschenkel und der zweite Achsschenkel bei jedem einstellbaren Lenkwinkel zueinander in einem Ackermannwinkel ausgerichtet sind.
-
Im Sinne der Erfindung wird unter einer „von einer Kreisform abweichenden Lauffläche“ des Zugmitteltriebs eine Lauffläche verstanden, die nicht durch eine kreisförmige Scheibe oder einen kreisförmigen Ring gebildet wird, sondern durch eine hiervon abweichende Geometrie, beispielsweise ein Oval. Die Lauffläche ist dabei die Stirnfläche einer solchen Scheibe, über die das Zugmittel läuft.
-
Unter einer „außermittigen Lagerung“ wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass die erste Antriebsscheibe, die zweite Antriebsscheibe, die erste Abtriebsscheibe bzw. die zweite Abtriebsscheibe derart am ersten bzw. zweiten Abtrieb bzw. am ersten bzw. zweiten Achsschenkel angeordnet sind, dass sie bei einer Drehbewegung des ersten bzw. zweiten Abtriebs oder des ersten bzw. zweiten Achsschenkels nicht um ihren geometrischen Mittelpunkt rotieren.
-
Indem die Lauffläche beispielsweise der ersten und der zweiten Antriebsscheibe von der üblichen Kreisform abweicht, ergibt sich beim Einstellen eines Lenkwinkels am ersten und zweiten Rad ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen einer Drehung der jeweiligen Antriebsscheibe gegenüber der zugehörigen Abtriebsscheibe. Indem die Antriebsscheiben bzw. die Abtriebsscheiben zueinander entsprechend ausgebildet sind, kann somit auf einfache Weise sichergestellt sein, dass für jeden Lenkwinkel stets die Ackermann-Bedingung eingehalten wird. Der gleiche Effekt lässt sich auch durch eine entsprechende außermittige Lagerung erreichen, wenn die erste Antriebsscheibe, die zweite Antriebsscheibe, die erste Abtriebsscheibe bzw. die zweite Abtriebsscheibe eine kreisförmige Lauffläche aufweisen.
-
In anderen Worten bedeutet dies, dass bei einer von einer Kreisform abweichenden Lauffläche die Lauffläche laufend ihre Krümmung verändert. Die Änderung der Krümmung bewirkt vorteilhaft, dass einerseits für jeden Lenkwinkel die Ackermann-Bedingung erfüllt ist und dass andererseits insbesondere auch für jeden Lenkwinkel das Zugmittel gleich stark gespannt bleibt, so dass es weder zu einem Durchhängen des Zugmittels noch zu einer übermäßigen Spannung des Zugmittels bei Veränderung des Lenkwinkels kommt. Ein Nachstellmittel zum Nachstellen der Spannung des Zugmittels ist somit nicht zwingend erforderlich.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Antriebsscheibe und die zweite Antriebsscheibe jeweils elliptische oder rechteckige Laufflächen aufweisen, wobei Kanten der rechteckigen Laufflächen abgerundet sind. Insbesondere ist es bevorzugt, dass sich je zwei diagonal gegenüberliegende Kanten einer rechteckigen Lauffläche gleich stark abgerundet sind und sich in ihrer Abrundung von den anderen zwei sich diagonal gegenüberliegenden Kanten unterscheiden. Da eine Ellipse zwei unterschiedliche Radien aufweist und ein Rechteck zwei unterschiedlich lange Seitenflächen aufweist, kann somit lenkwinkelabhängig, d.h., abhängig von einer Ausrichtung der Ellipse bzw. des Rechtecks, ein stärkeres oder schwächeres Einlenken eines Achsschenkels gegenüber dem jeweils anderen Achsschenkel gewährleistet werden.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Antriebsscheibe gegenüber der zweiten Antriebsscheibe einen festen Drehversatz aufweist. Der Drehversatz ist nur feststellbar, wenn die erste Antriebsscheibe und die zweite Antriebsscheibe nicht kreisförmig ausgebildet sind, sondern beispielsweise elliptisch. Der Drehversatz stellt dann denjenigen Winkel dar, um den die jeweils längeren Radien der beiden Ellipsen voneinander abweichen. Da die erste Antriebsscheibe und die zweite Antriebsscheibe vorteilhaft zueinander drehfest sind, ist entsprechend auch der Drehversatz fest.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Abtriebsscheibe und die zweite Abtriebsscheibe jeweils elliptische oder rechteckige Laufflächen aufweisen, wobei Kanten der rechteckigen Laufflächen abgerundet sind. Zusätzlich oder alternativ zur ersten und zur zweiten Antriebsscheibe, können also auch die erste Abtriebsscheibe bzw. die zweite Abtriebsscheibe elliptische oder rechteckige Laufflächen aufweisen.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Zugmitteltrieb und der zweite Zugmitteltrieb als Riementrieb oder als Kettentrieb ausgebildet sind. Ein Riementrieb ist vergleichsweise leichtgewichtig und kostengünstig. Zudem läuft ein Riementrieb geräuscharm. Insbesondere kann der Riementrieb auch als Zahnriementrieb ausgebildet sein, so dass das Auftreten von Schlupf vermieden werden kann. Ein Kettentrieb ist dabei demgegenüber vergleichsweise belastbarer als ein Riementrieb und eignet sich zum Übertragen vergleichsweise höherer Drehmomente. Zudem kann auch bei einem Kettentrieb das Auftreten von Schlupf zuverlässig vermieden werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Lenkgetriebe als mindestens zweistufiges Planetengetriebe ausgebildet ist. Die mindestens zwei Planetenstufen sind trieblich zwischen dem Lenkmotor und dem ersten sowie dem zweiten Abtrieb angeordnet ist. Eine Motorwelle des Lenkmotors treibt eine erste Planetenstufe an und eine Ausgangswelle der letzten Planetenstufe treibt dann den ersten und zweiten Abtrieb an. Somit kann über die mindestens zwei Planetenstufen eine vergleichsweise hohe Untersetzung der Drehzahl erzielt werden, was wiederum die Verwendung eines schnelldrehenden und somit üblicherweise kompakten elektrischen Lenkmotors begünstigt.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Zugmitteltrieb und der zweite Zugmitteltrieb Bestandteil des Lenkgetriebes sind, indem eine Lauffläche der ersten Antriebsscheibe und eine Lauffläche der zweiten Antriebsscheibe kleiner sind als eine Lauffläche der ersten Abtriebsscheibe und eine Lauffläche der zweiten Abtriebsscheibe. Somit ergibt sich eine weitere Drehzahluntersetzung aufgrund der unterschiedlichen Größen der Antriebsscheiben gegenüber den Abtriebsscheiben. Entsprechend sind die Antriebsscheiben und die Abtriebsscheiben in diesem Fall ein funktionaler Bestandteil des Getriebes.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Abtrieb und der zweite Abtrieb drehfest mit einem Hohlrad oder einem Planetenträger des Lenkgetriebes verbunden sind. Insbesondere sind der erste Abtrieb und der zweite Abtrieb drehfest mit einer Außenseite des Hohlrads verbunden. Das Hohlrad oder der Planetenträger stellt dann vorzugsweise den Abtrieb des Lenkgetriebes dar, welches insbesondere als mindestens zweistufiges Planetengetriebe ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist das Hohlrad dabei ein gemeinsames Hohlrad für alle Planetenstufen des Lenkgetriebes.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Lenkachse dazu ausgebildet ist, eingestellte Lenkwinkel radindividuell zu überwachen. Somit kann gewährleistet werden, dass auftretende Lenkwinkelfehler unmittelbar erkannt werden. Als Reaktion auf einen erkannten Lenkwinkelfehler kann beispielsweise eine Warnung ausgegeben werden oder das lenkbare Fahrzeug kann vorübergehend stillgesetzt werden bis eine Reparatur oder Wartung erfolgt.
-
Bevorzugt werden die Lenkwinkel mittels elektronischer Sensorik überwacht.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine erste Nachstelleinheit vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, eine Spannung des ersten Zugmitteltriebs selbsttätig nachzustellen und dass eine zweite Nachstelleinheit vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, eine Spannung des zweiten Zugmitteltriebs selbsttätig nachzustellen. Eine derartige Nachstelleinheit kann beispielsweise als sog. Steuerkettenspanner ausgebildet sein, ggf. in Kombination mit Andrückrollen bzw. Andrückrädern. Die Nachstelleinheiten können entweder eine Rücklaufsperre aufweisen, so dass eine einmal nachgestellte Länge des Zugmittels nicht mehr freigegeben werden kann, oder sie können ohne Rücklaufsperre ausgebildet sein und bedarfsweise die jeweils erforderliche Länge des Zugmittels aufnehmen oder freigeben. Die letztere Ausführungsform eignet sich besonders bei der Verwendung von nicht-kreisförmigen Antriebsscheiben bzw. Abtriebsscheiben, die abhängig von der Drehstellung der Antriebsscheiben bzw. Abtriebsscheiben mehr oder weniger Länge des Zugmittels benötigen. In jedem Fall kann somit sichergestellt werden, dass die Lenkung spielfrei und präzise ansteuerbar ist.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Lenkmotor im Achsgehäuse oder unterhalb des Achsgehäuses angeordnet ist. Wenn der Lenkmotor unterhalb des Achsgehäuses angeordnet ist und fest mit dem Lenkgetriebe verbunden ist, kann das Lenkgetriebe beispielsweise über einen Flanschbereich seinerseits fest mit dem Achsgehäuse verbunden sein. Sowohl die Anordnung des Lenkmotors unterhalb des Achsgehäuses als auch die Anordnung im Achsgehäuse spart Bauraum insbesondere in der Höhe. Der Lenkmotor ist vorzugsweise in beiden Ausführungsformen drehfest gegenüber dem Achsgehäuse.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Flurförderzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Lenkachse. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lenkachse genannten Vorteile auch für das erfindungsgemäße Flurförderzeug.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
-
Es zeigt:
- 1 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Lenkachse für ein lenkbares Fahrzeug, beispielsgemäß für ein Flurförderzeug, (nicht dargestellt in 1) in einer perspektivischen Ansicht,
- 2 die Lenkachse der 1 in einer Ansicht von oben,
- 3 zeigt schematisch und ausschnittweise den Lenkmotorund das Lenkgetriebe auf dem Achsgehäuse in einem gemeinsamen Gehäuse und
- 4 schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Lenkachse für ein lenkbares Fahrzeug im Querschnitt.
-
Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
-
1 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Lenkachse 20 für ein lenkbares Fahrzeug (nicht dargestellt in 1), beispielsgemäß für ein Flurförderzeug, in einer perspektivischen Ansicht. Die Lenkachse 20 ist beispielsgemäß als Portalachse 20 ausgebildet und umfasst ein Achsgehäuse 1, einen Lenkmotor 6, ein Lenkgetriebe 16, einen ersten Achsschenkel 4 und einen zweiten Achsschenkel 5. Der erste Achsschenkel 4 und der zweite Achsschenkel sind jeweils lenkbar im Achsgehäuse 1 gelagert ist. Am ersten Achsschenkel 4 ist ein erstes lenkbares Rad 2 angeordnet und am zweiten Achsschenkel 5 ist ein zweites lenkbares Rad 3 angeordnet. Der Lenkmotor 6 und das Lenkgetriebe 16 sind beispielsgemäß in einem gemeinsamen Gehäuse 9 am Achsgehäuse 1 angeordnet. Der das Lenkgetriebe 16 aufweisende Teil des gemeinsamen Gehäuses 9 ist dabei gegenüber dem den Lenkmotor 6 aufweisenden Teil des gemeinsamen Gehäuses 9 drehbar gelagert. Der den Lenkmotor 6 aufweisende Teil des gemeinsamen Gehäuses 9 ist drehfest gegenüber dem Achsgehäuse 1.
-
Der Lenkmotor 6 ist beispielsgemäß als Elektromotor 6 ausgebildet und das Lenkgetriebe 16 ist als zweistufiges Planetengetriebe 16 ausgebildet, bei dem ein beiden Planetenstufen gemeinsames Hohlrad den Abtrieb bildet.
-
Die Lenkachse 20 umfasst weiterhin einen ersten Zugmitteltrieb 21 und einen zweiten Zugmitteltrieb 22, wobei der erste Zugmitteltrieb 21 einen ersten Abtrieb 12 des Lenkgetriebes 16 mit dem ersten Achsschenkel 4 trieblich verbindet und wobei der zweite Zugmitteltrieb 22 einen zweiten Abtrieb 13 des Lenkgetriebes 16 mit dem zweiten Achsschenkel 5 trieblich verbindet, so dass eine Drehzahl des Lenkmotors 6 in einer Lenkbewegung des ersten Achsschenkels 4 und des zweiten Achsschenkels 5 resultiert.
-
Der erste Zugmitteltrieb 21 ist beispielsgemäß als Kettentrieb 21 ausgebildet und umfasst eine erste Antriebsscheibe 12, die mit dem ersten Abtrieb 12 identisch ist. Außerdem umfasst der erste Zugmitteltrieb 21 eine erste Abtriebsscheibe 14 sowie eine erste Kette 15. Der erste Abtrieb 12 bzw. die erste Antriebsscheibe 12 ist beispielsgemäß drehfest mit dem Hohlrad des Planetengetriebes 16 verbunden und die erste Abtriebsscheibe 14 ist drehfest mit dem ersten Achsschenkel 4 verbunden.
-
Der zweite Zugmitteltrieb 22 ist beispielsgemäß ebenfalls als Kettentrieb 22 ausgebildet und umfasst eine erste Antriebsscheibe 13, die mit dem zweiten Abtrieb 13 identisch ist. Außerdem umfasst der zweite Zugmitteltrieb 22 eine zweite Abtriebsscheibe 17 sowie eine zweite Kette 18. Der zweite Abtrieb 13 bzw. die erste Antriebsscheibe 13 ist ebenfalls drehfest mit dem Hohlrad des Planetengetriebes 16 verbunden und die zweite Abtriebsscheibe 17 ist drehfest mit dem zweiten Achsschenkel 5 verbunden.
-
Die erste Antriebsscheibe 12 ist dabei oberhalb der zweiten Antriebsscheibe 13 angeordnet.
-
Wie zu sehen ist, weisen die erste Antriebsscheibe 12 und die zweite Antriebsscheibe 13 eine im Wesentlichen rechteckige Form mit abgerundeten Ecken auf, wobei an jeder Antriebsscheibe 12, 13 je zwei sich diagonal gegenüberliegende Kanten stark bzw. schwächer abgerundet sind als die beiden anderen sich diagonal gegenüberliegenden Kanten. Die Lauffläche für die erste Kette 15 bzw. die zweite Kette 18 folgt dieser rechteckigen Form mit abgerundeten Kanten. Daraus ergibt sich ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen einer Drehung der jeweiligen Antriebsscheibe 12, 13 gegenüber der zugehörigen Abtriebsscheibe 14, 17. Durch diese unterschiedliche Ansteuerung des ersten Achsschenkels 4 und des zweiten Achsschenkels 5 kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass für jeden Lenkwinkel stets die Ackermann-Bedingung eingehalten wird. Somit ergibt sich bei Kurvenfahrten gleichermaßen ein reduzierter Reifenverschleiß wie ein reduzierter Energiebedarf.
-
Wie weiterhin zu sehen ist, weist die erste Antriebsscheibe 12 gegenüber der zweiten Antriebsscheibe 13 einen festen Drehversatz auf. Der Drehversatzwinkel trägt ebenso wie die geometrische Abweichung der ersten Antriebsscheibe 12 und die geometrische Abweichung der zweiten Antriebsscheibe 13 von der Kreisform dazu bei, bei jedem Lenkeinschlag die Ackermann-Bedingung zu erfüllen. Über die Wahl des Drehversatzes und die genaue geometrische Ausbildung der Laufflächen der ersten Antriebsscheibe 12 sowie der zweiten Antriebsscheibe 13 von der Kreisform, kann die Ackermann-Bedingung für unterschiedliche Spurweiten und Radstände jeweils eingestellt werden.
-
Die erste Abtriebsscheibe 14 und die zweite Abtriebsscheibe 17 hingegen weisen beispielsgemäß eine kreisförmige Lauffläche auf.
-
2 zeigt die Lenkachse 20 der 1 in einer Ansicht von oben. Wie zu sehen ist, sind die lenkbaren Räder 2, 3 der Lenkachse 20 eingeschlagen. Um bei einer Kurvenfahrt ein Rutschen der Räder 2, 3 zu vermeiden, weisen die Räder 2, 3 zueinander den sog. Ackermann-Winkel auf, d.h., dass sich zwei Orthogonalen 23, 24 zu den Rotationsachsen der lenkbaren Räder 2, 3 stets in einem Schnittpunkt 25 schneiden, welcher auf einer Geraden liegt, die deckungsgleich mit einer Vorderachse (nicht dargestellt) des lenkbaren Fahrzeugs ist. Da somit die Ackermann-Bedingung vollständig erfüllt ist, können sich die Räder 2, 3 jederzeit ausschließlich rollend fortbewegen. Dadurch wiederum werden der Reifenverschleiß und der Energiebedarf bei Kurvenfahrten deutlich reduziert.
-
3 zeigt schematisch und ausschnittweise den Lenkmotor 6 und das Lenkgetriebe 16 auf dem Achsgehäuse 1 in einem gemeinsamen Gehäuse 9. Eine Motorwelle 110 des als Elektromotor 6 ausgebildeten Lenkmotors 6 treibt ein erstes Sonnenrad 111 an, welches mit ersten Planetenrädern 112 kämmt. Diese treiben wiederum den ersten Planetenträger 113 an, der mit einem zweiten Sonnenrad 114 drehfest verbunden ist. Das zweite Sonnenrad 114 kämmt mit zweiten Planetenrädern 115, die einen zweiten Planetenträger 116 antreiben. Dieser ist mit einem dritten Sonnenrad 117 drehfest verbunden, wobei das dritte Sonnenrad 117 mit dritten Planetenrädern 118 kämmt. Die dritten Planetenräder 118 treiben den dritten Planetenträger 119 an, welcher drehfest mit der Achsbrücke 1 verbunden ist. Beispielsgemäß ist er mit dem Achsgehäuse 1 verschraubt. Alle Planetenräder 112, 115, 118 kämmen mit dem Hohlrad 120, so dass dieses um seine eigene Achse rotiert. Das Hohlrad 120 ist drehfest mit dem Hohlradträger 121 verbunden, an welchem wiederum die beiden Antriebsräder 12, 13 drehfest angeordnet sind. Beispielsgemäß greifen die runden Planetenträgerbolzen 129 direkt in das Achsgehäuse 1 ein und gewährleisten dadurch eine kostengünstige und zuverlässige Ausrichtung und Verdrehsicherung des dritten Planetenträgers 119 bzw. der dritten Planetenräder 118 relativ zur Achsgehäuse 1.
-
4 zeigt schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Lenkachse 20 für ein lenkbares Fahrzeug im Querschnitt. Wie zu sehen ist, ist gemäß der Ausbildungsform der 4 der Lenkmotor 6 unterhalb des Achsgehäuses 1 angeordnet und das Lenkgetriebe 16 ist innerhalb des Achsgehäuses 1 angeordnet. Der Hohlradträger 121 ist dabei über einen Flanschbereich drehfest mit dem Achsgehäuse 1 verbunden und die erste Antriebsscheibe 12 und die zweite Antriebsscheibe 13 sind mit dem dritten Planetenträger 119 fest verschraubt. Der Lenkmotor 6 ist somit drehfest mit dem Achsgehäuse 1 verbunden. Dadurch wird die Bauhöhe der Lenkachse 20 gering gehalten.
-
Weiterhin zu sehen ist ein elektronischer Lenkwinkelsensor 122, der einen eingestellten Lenkwinkel berührungslos erfasst.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Achsgehäuse
- 2
- erstes Rad
- 3
- zweites Rad
- 4
- erster Achsschenkel
- 5
- zweiter Achsschenkel
- 6
- Lenkmotor
- 9
- gemeinsames Gehäuse
- 12
- erste Antriebsscheibe
- 13
- zweite Antriebsscheibe
- 14
- erste Abtriebsscheibe
- 15
- erstes Zugmittel, erste Kette
- 16
- Lenkgetriebe, Planetengetriebe
- 17
- zweite Abtriebsscheibe
- 20
- Lenkachse, Portalachse
- 21
- erster Zugmitteltrieb, erster Kettentrieb
- 22
- zweiter Zugmitteltrieb, zweiter Kettentrieb
- 23
- Orthogonale
- 24
- Orthogonale
- 25
- Schnittpunkt
- 110
- Motorwelle
- 111
- erstes Sonnenrad
- 112
- erste Planetenräder
- 113
- erster Planetenträger
- 114
- zweites Sonnenrad
- 115
- zweite Planetenräder
- 116
- zweiter Planetenträger
- 117
- dritte Sonnenrad
- 118
- dritter Planetenräder
- 119
- dritter Planetenträger
- 120
- Hohlrad
- 121
- Hohlradträger
- 122
- elektronischer Lenkwinkelsensor
- 129
- Planetenträgerbolzen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102019116644 A1 [0003]
