DE10211193A1

DE10211193A1 - Antriebsachse mit einem Fahrmotor und einem Differentialgetriebe

Info

Publication number: DE10211193A1
Application number: DE10211193A
Authority: DE
Inventors: Franz Forster; Armin Steigerwald
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-09-25
Also published as: FR2837140A1; FR2837140B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse mit einem Fahrmotor (1), einem dazu benachbarten Differentialgetriebe (2) und zwei, jeweils an einem der Achsenden angeordneten Radnaben (3; 4). Es ist eine gemeinsame Rotationsachse (R) vorgesehen und der Fahrmotor (1) weist eine hohle Antriebswelle (1a) auf, die mit dem Eingang des Differentialgetriebes (2) gekoppelt und von einer Abtriebswelle (7) zentrisch durchsetzt ist. Die Abtriebswelle (7) ist mit einem ersten Ausgang (Kegelrad 2b) des Differentialgetriebes (2) verbunden. Um den Bauraum in einer mit der gattungsgemäßen Antriebsachse ausgerüsteten Arbeitsmaschine besser ausnutzen zu können, ist erfindungsgemäß ein zweiter Ausgang (Kegelrad 2c) des Differentialgetriebes (2) mit einem Umgehungsgetriebe (9) verbunden, durch das der Kraftfluss in der Antriebsachse auf einen zur Rotationsachse (R) parallelen Triebstrang übertragen, weitergeleitet und axial beabstandet zur Überleitungsstelle wieder auf einen zur Rotationsachse (R) koaxialen Triebstrang zurückgeführt wird. Dadurch kann z. B. ein elektrischer Antriebsmotor für eine Arbeitshydraulik der Arbeitsmaschine im Bereich des Umgehungsgetriebes auf oder direkt neben der Rotationsachse (R) angeordnet werden. Das Umgehungsgetriebe (9) ist bevorzugt als Stirnradgetriebe ausgebildet. Hierbei ist der zweite Ausgang (Kegelrad 2c) des Differentialgetriebes mit einer dazu benachbarten ersten Getriebestufe (9a) des Umgehungsgetriebes (9) gekoppelt, das eine von der Rotationsachse ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse mit einem Fahrmotor, einem dazu benachbarten Differentialgetriebe und zwei, jeweils an einem der Achsenden angeordneten Radnaben, wobei eine gemeinsame Rotationsachse vorgesehen ist und der Fahrmotor eine hohle Antriebswelle aufweist, die mit dem Eingang des Differentialgetriebes gekoppelt und von einer Abtriebswelle zentrisch durchsetzt ist, die mit einem ersten Ausgang des Differentialgetriebes verbunden ist.
Gattungsgemäße Antriebsachsen, wie sie beispielsweise aus der DE 44 10 074 A1 bekannt sind, können z. B. in Flurförderzeugen verwendet werden. Beim Einsatz der Antriebsachse in solchen Arbeitsmaschinen ist aufgrund der koaxialen Anordnung der genannten Bauelemente der Platzbedarf für die Antriebsachse minimiert. Für andere Komponenten der Arbeitsmaschine ist dementsprechend mehr Bauraum vorhanden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsachse der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, durch die eine weiter verbesserte Ausnutzung des Bauraums in einer mit der gattungsgemäßen Antriebsachse ausgerüsteten Arbeitsmaschine möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein zweiter Ausgang des Differentialgetriebes mit einem zum Differentialgetriebe benachbarten Umgehungsgetriebe verbunden ist, durch das der Kraftfluss in der Antriebsachse auf einen zur Rotationsachse parallelen Triebstrang übertragen, weitergeleitet und axial beabstandet zur Überleitungsstelle wieder auf einen zur Rotationsachse koaxialen Triebstrang zurückgeführt wird.
Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, axial benachbart zum Differentialgetriebe die zur gemeinsamen Rotationsachse koaxiale Anordnung der im Kraftfluss befindlichen Komponenten der Antriebsachse zu verlassen und den Kraftfluss so umzuleiten, dass der Bereich der Rotationsachse frei wird. Es können daher in diesem frei gewordenen Bereich Bauteile auf oder direkt neben der Rotationsachse angeordnet werden, die sonst an anderen Stellen der Arbeitsmaschine untergebracht werden müssten. Dadurch kann der in der Antriebsachse zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden und es steht außerhalb der Antriebsachse mehr Platz in der Arbeitsmaschine zur Verfügung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Umgehungsgetriebe als Stirnradgetriebe ausgebildet, wobei der zweite Ausgang des Differentialgetriebes mit einer dazu benachbarten ersten Getriebestufe des Umgehungsgetriebes gekoppelt ist, das eine von der Rotationsachse beabstandete Parallelwelle und eine von der Parallelwelle angetriebene zweite Getriebestufe aufweist, die abtriebsseitig mit einem zur Rotationsachse koaxialen, rotierenden Ausgangselement gekoppelt ist, wobei die Getriebestufen axial voneinander beabstandet sind.
Dieser Aufbau benötigt nur wenige Einzelelemente, die einfach und kostengünstig gefertigt und montiert werden können.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in einem von den Getriebestufen axial begrenzten Bereich, durch den sich die Rotationsachse erstreckt, mindestens ein Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromotor, angeordnet ist.
Sofern dabei der Antriebsmotor senkrecht zur Rotationsachse angeordnet und mit mindestens einer hydraulischen Pumpe verbunden ist, wird der in der Antriebsachse zur Verfügung stehende Bauraum besonders gut ausgenutzt. Dadurch ist es auch möglich, in axialer Verlängerung des Antriebsmotors Komponenten anzuflanschen, die sich außerhalb der Antriebsachse befinden.
Bei dem Antriebsmotor kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor handeln, der eine/mehrere hydraulische Pumpe(n) antreibt, die eine Arbeitshydraulik speist/speisen. Ein mögliches Anwendungsgebiet ist der Einsatz in einem Elektrostapler. Hierbei ist der in der erfindungsgemäßen Antriebsachse angeordnete Fahrmotor als Elektromotor ausgebildet. Die Arbeitshydraulik, deren Pumpe(n) mit dem in der Antriebsachse befindlichen Antriebsmotor gekoppelt ist/sind, versorgt z. B. die Hub- und/oder Neigezylinder eines Hubgerüstes und/oder eine Lenkung.
Der Bauraum für die Komponenten der Antriebsachse kann noch besser ausgenutzt werden, wenn gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung den beiden Ausgängen des Differentialgetriebes jeweils ein Untersetzungsgetriebe nachgeschaltet ist, wobei das dem zweiten Ausgang des Differentialgetriebes nachgeschaltete Untersetzungsgetriebe in das Umgehungsgetriebe integriert ist. Es kann dadurch ein klein bauender Fahrmotor mit hoher Drehzahl zum Einsatz kommen, wobei die Momentenverstärkung nach dem Differentialgetriebe stattfindet, das ebenfalls platzsparend ausgeführt ist.
Hierbei ist zweckmäßigerweise das dem ersten Ausgang des Differentialgetriebes zugeordnete Untersetzungsgetriebe im Bereich der zum Fahrmotor benachbarten Radnabe angeordnet und als Planetengetriebe ausgebildet.
Das Differentialgetriebe kann als Kegelrad-Differentialgetriebe ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, das Differentialgetriebe als Planetenrad-Differentialgetriebe auszubilden.
In beiden Fällen kann zwischen der Antriebswelle des Fahrmotors und dem Eingang des Differentialgetriebes ein Vorschaltgetriebe angeordnet ist. Dadurch lässt sich die Eingangsdrehzahl des Differentialgetriebes verringern.
Zweckmäßigerweise ist das Vorschaltgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn auch das Differentialgetriebe als Planetengetriebe ausgeführt ist. Die beiden Getriebe lassen sich dann leicht zusammen fassen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Bereich jeder Radnabe jeweils eine Bremse, insbesondere eine Federspeicher-Lamellenbremse, angeordnet ist.
Sofern die Antriebsachse in einem Gegengewichts-Gabelstapler frontseitig angeordnet und im Bereich des Differentialgetriebes mit einer Einschnürung an der Außenseite versehen ist, kann dort eine Schlauchtrommel für Hydraulikleitungen hineinragen.
Fertigungs- und montagetechnisch günstig ist es, wenn der Fahrmotor, das Differentialgetriebe, das Umgehungsgetriebe und der Antriebsmotor in einem gemeinsamen Achsgehäuse angeordnet sind.
Im Bereich des Fahrmotors und im Bereich des Antriebsmotors ist mit Vorteil jeweils ein zugeordnetes Leistungssteuermodul an die Antriebsachse angeflanscht. Die elektrischen Verbindungsleitungen können dann kurz gehalten werden. Ferner können die Leistungsmodule die während des Betriebs entstehende Wärme an das Achsgehäuse abgeben.
Hierbei ist es günstig, wenn zumindest im Bereich des Fahrmotors von Flüssigkeit durchströmte Kühlkanäle vorgesehen sind. Dadurch können sowohl der Fahrmotor als auch das Leistungsmodul gekühlt werden, beispielsweise durch Hydrauliköl aus der Arbeitshydraulik.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den Antriebsmotor und dessen Leistungssteuermodul auf diese Weise zu kühlen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsachse,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erste Variante der Antriebsachse gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Variante der Antriebsachse gemäß Fig. 1.
Die in den Figuren dargestellten Längsschnitte sind horizontal ausgeführt, d. h. die Darstellung der Antriebsachse ergibt sich aus der Sicht von oben. Die Antriebsachse ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einen Gabelstapler eingebaut.
Die erfindungsgemäße Antriebsachse weist einen elektrischen Fahrmotor 1, ein Differentialgetriebe 2 und zwei Radnaben 3, 4 mit jeweils einer Bremse 5 bzw. 6 (Federspeicher-Lamellenbremse) auf. Die genannten Komponenten verfügen über eine gemeinsame Rotationsachse R.
Eine hohle Antriebswelle 1a des Fahrmotors 1 ist mit einem Differentialkorb 2a des zu dem Fahrmotor 1 axial benachbarten Differentialgetriebes 2 gekoppelt, also mit dessen Eingang. Das Differentialgetriebe 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kegelrad-Differential ausgebildet.
Ein als erster Ausgang dienendes Kegelrad 2b des Differentialgetriebes 2 ist mit einer Abtriebswelle 7 drehsynchron verbunden, die konzentrisch durch die hohle Antriebswelle 1a des Fahrmotors 1 hindurch geführt ist und in einem als Planetengetriebe ausgebildeten Untersetzungsgetriebe 8 mündet, das der Radnabe 3 vorgeschaltet ist.
Ein Kegelrad 2c, das den zweiten Ausgang des Differentialgetriebes 2 bildet, ist mit einem axial beabstandeten Umgehungsgetriebe 9 verbunden. Das Umgehungsgetriebe 9 ist als Stirnradgetriebe ausgebildet, das über eine erste und eine zweite Getriebstufe 9a bzw. 9b (mit jeweils zwei Zahnrädern 91, 92 bzw. 93, 94) sowie über eine Parallelwelle 9c verfügt. Die erste Getriebestufe 9a des Umgehungsgetriebes 9 ist mit dem Kegelrad 2c des Differentialgetriebes 2 gekoppelt. Die zweite Getriebestufe 9b treibt ausgangsseitig die Radnabe 4 an.
Durch das Umgehungsgetriebe 9 wird der Kraftfluss auf einen zur Rotationsachse R parallelen Triebstrang (Parallelwelle 9c) übertragen und weitergeleitet. Axial beabstandet zur Überleitungsstelle (erste Getriebestufe 9a) wird der Kraftfluss wieder auf einen zur Rotationsachse R koaxialen Triebstrang (Radnabe 4) zurückgeführt.
Axial zwischen der Überleitungsstelle (erste Getriebestufe 9a) und der Rückführungsstelle (zweite Getriebstufe 9b) des Umgehungsgetriebes 9 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein elektrischer Antriebsmotor 10 angeordnet, der zur Rotationsachse R senkrecht ist. Der Antriebsmotor 10 dient dem Antrieb mindestens einer hydraulischen Pumpe, die beispielsweise eine Arbeitshydraulik einer Arbeitsmaschine speist. Diese, in den Figuren nicht dargestellte Pumpe, kann außerhalb der Antriebsachse angeordnet sein, beispielsweise unterhalb der Antriebsachse (siehe strichpunktierte Pumpenflansch), was eine gute Füllung zur Folge hat. Es ist jedoch auch möglich, die Pumpe oberhalb der Antriebsachse anzuordnen, um eine Zugänglichkeit von oben zu erzielen.
Durch geschickte Wahl der Übersetzungsverhältnisse in den beiden Getriebestufen 9a und 9b ist in das Umgehungsgetriebe 9 ein Untersetzungsgetriebe integriert, das der Radnabe 4 vorgeschaltet ist und dessen Funktion der des Untersetzungsgetriebes 8 der Radnabe 3 entspricht. Es bedarf daher keines gesonderten Untersetzungsgetriebes für die Radnabe 4. Anders herum ausgedrückt: Das der Radnabe 4 vorgeschaltete Untersetzungsgetriebe ist bezüglich seiner Bauweise so ausgebildet, dass es axial zwischen dem Differentialgetriebe 2 und der Radnabe 4 einen Freiraum im Bereich der Rotationsachse R schafft, in dem bestimmte Bauteile der Arbeitsmaschine angeordnet sind, hier der Antriebsmotor 10 für eine Arbeitshydraulik. Dieses Umgehungsgetriebe 9 "umgeht" also die Rotationsachse R und den Antriebsmotor 10.
Die Abmessungen des Umgehungsgetriebes 9 radial zur Rotationsachse R sind so gewählt, dass im wesentlichen kein größerer Platzbedarf entsteht als durch die radialen Abmessungen des Fahrmotors 1 vorgegeben, der den Durchmesser der Antriebsachse 1 festlegt.
Der Fahrmotor 1, das Differentialgetriebe 2 und das Umgehungsgetriebe 9 sind in einem gemeinsamen Achsgehäuse 11 angeordnet, das beispielsweise mittels gummielastischer Lager 12, 13 an einem Fahrzeugrahmen des Gabelstaplers befestigt werden kann. Im Bereich des Fahrmotors 1 und des Antriebsmotors 10 ist jeweils auf der Außenseite des Achsgehäuses 11 ein zugeordnetes Leistungssteuermodul 14 bzw. 15 angeflanscht.
Es ist zweckmäßig, wenn radial zwischen dem Fahrmotor 1 und dem umgebenden Achsgehäuse 11 Kühlkanäle K angeordnet sind. Dadurch lassen sich sowohl der Fahrmotor 1 als auch das zugehörige Leistungssteuermodul 14 kühlen. Sofern erforderlich, können auch der Antriebsmotor 10 und sein Leistungssteuermodul 15 auf die beschriebene Weise gekühlt werden.
Im Bereich des Differentialgetriebes 2 weist die Antriebsachse bzw. das Achsgehäuse 11 eine Einschnürung E auf, in die beim Einsatz der erfindungsgemäßen Antriebsachse in einem Gabelstapler eine hinter der Antriebsachse angeordnete Schlauchtrommel eintauchen kann, auf der hydraulische Leitungen aufgewickelt sind (strichpunktiert angedeutet). Diese Leitungen sind an hydraulische Verbraucher angeschlossen, die an einem im Bereich der Vorderachse befestigten Hubmast auf- und abbewegbar sind.
Bei der in Fig. 2 dargestellten ersten Variante der erfindungsgemäßen Antriebsachse ist zwischen der Antriebswelle 1a des Fahrmotors 1 und dem Differentialgetriebe 2 ein Vorschaltgetriebe 16 angeordnet. Dieses ist als einstufiges Planetengetriebe ausgeführt und weist einen an dem Differentialkorb 2a angeformten Planetenträger 16a auf. Die hohle Antriebswelle 1a des Fahrmotors 1 ist an demjenigen Ende, das dem Differentialgetriebe 2 benachbart ist, als Sonnenrad des Vorschaltgetriebes 16 ausgebildet. Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Variante der erfindungsgemäßen Antriebsachse ist das Differentialgetriebe 2 als Planetenrad-Differentialgetriebe ausgebildet.
Auch hier ist es möglich, durch ein integriertes Vorschaltgetriebe eine Untersetzung zu erzielen.

Claims

1. Antriebsachse mit einem Fahrmotor, einem dazu benachbarten Differentialgetriebe und zwei, jeweils an einem der Achsenden angeordneten Radnaben, wobei eine gemeinsame Rotationsachse vorgesehen ist und der Fahrmotor eine hohle Antriebswelle aufweist, die mit dem Eingang des Differentialgetriebes gekoppelt und von einer Abtriebswelle zentrisch durchsetzt ist, die mit einem ersten Ausgang des Differentialgetriebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Ausgang (Kegelrad 2c) des Differentialgetriebes (2) mit einem zum Differentialgetriebe (2) axial benachbarten Umgehungsgetriebe (9) verbunden ist, durch das der Kraftfluss in der Antriebsachse auf einen zur Rotationsachse (R) parallelen Triebstrang übertragen, weitergeleitet und axial beabstandet zur Überleitungsstelle wieder auf einen zur Rotationsachse (R) koaxialen Triebstrang zurückgeführt wird.

2. Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgehungsgetriebe (9) als Stirnradgetriebe ausgebildet ist, wobei der zweite Ausgang (Kegelrad 2c) des Differentialgetriebes mit einer dazu benachbarten ersten Getriebestufe (9a) des Umgehungsgetriebes (9) gekoppelt ist, das eine von der Rotationsachse (R) beabstandete Parallelwelle (9c) und eine von der Parallelwelle (9c) angetriebene zweite Getriebestufe (9b) aufweist, die abtriebsseitig mit einem zur Rotationsachse (R) koaxialen, rotierenden Ausgangselement (Radnabe 4) gekoppelt ist, wobei die Getriebestufen (9a, 9b) axial voneinander beabstandet sind.

3. Antriebsachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem von den Getriebestufen (9a, 9b) axial begrenzten Bereich, durch den sich die Rotationsachse (R) erstreckt, mindestens ein Antriebsmotor (10), insbesondere ein Elektromotor, angeordnet ist.

4. Antriebsachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (10) senkrecht zur Rotationsachse (R) angeordnet und mit mindestens einer hydraulischen Pumpe verbunden ist.

5. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Ausgängen (Kegelrad 2b, Kegelrad 2c) des Differentialgetriebes (2) jeweils ein Untersetzungsgetriebe (8, 9) nachgeschaltet ist, wobei das dem zweiten Ausgang (Kegelrad 2c) des Differentialgetriebes (2) nachgeschaltete Untersetzungsgetriebe in das Umgehungsgetriebe (9) integriert ist.

6. Antriebsachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dem ersten Ausgang (Kegelrad 2b) des Differentialgetriebes (2) zugeordnete Untersetzungsgetriebe (8) im Bereich der zum Fahrmotor (1) benachbarten Radnabe (3) angeordnet und als Planetengetriebe ausgebildet ist.

7. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (2) als Kegelrad-Differentialgetriebe ausgebildet ist.

8. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (2) als Planetenrad-Differentialgetriebe ausgebildet ist.

9. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebswelle (1a) des Fahrmotors (1) und dem Eingang (2a) des Differentialgetriebes (2) ein Vorschaltgetriebe (16) angeordnet ist.

10. Antriebsachse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgetriebe (16) als Planetengetriebe ausgebildet ist.

11. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich jeder Radnabe (3; 4) jeweils eine Bremse (5; 6), insbesondere eine Federspeicher-Lamellenbremse, angeordnet ist.

12. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse in einem Gegengewichts-Gabelstapler frontseitig angeordnet und im Bereich des Differentialgetriebes (2) mit einer Einschnürung (E) an der Außenseite versehen ist.

13. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrmotor (1), das Differentialgetriebe (2), das Umgehungsgetriebe (9) und der Antriebsmotor (10) in einem gemeinsamen Achsgehäuse (11) angeordnet sind.

14. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Fahrmotors (1) und im Bereich des Antriebsmotors (10) jeweils ein zugeordnetes Leistungssteuermodul (14, 15) an die Antriebsachse angeflanscht ist.

15. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich des Fahrmotors (1) von Flüssigkeit durchströmte Kühlkanäle (K) vorgesehen sind.