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Die
Erfindung betrifft eine Lagerung einer Antriebsachse in einem Rahmen
eines Fahrzeugs, wobei ein Achsgehäuse der Antriebsachse unter
Zwischenschaltung eines aus elastischem Material bestehenden und
das Achsgehäuse
umgebenden Federelements in einem Rahmen des Fahrzeugs angeordnet
ist und wobei die Innenfläche
des Federelements mit dem Achsgehäuse und die Außenfläche des
Federelements mit dem Rahmen in Anlage ist.
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Eine
Antriebsachse mit einer derartigen Lagerung ist bei Gabelstaplern
aus der
DE 36 13 925 A1 bekannt.
Zur Aufnahme des Achsgehäuses
in einem Rahmen des Fahrzeugs ist an jeder Fahrzeugseite eine mit
dem Rahmen verbundene Lagerhalbschale vorgesehen, die mit einer
zweiten Lagerhalbschale durch Schrauben verbunden wird, so daß eine Aufnahme
für das
Achsgehäuse
gebildet wird. Zwischen den halbkreisförmigen Lagerhalbschalen und dem
Achsgehäuse
sind zwei halbkreisförmige
Federelemente angeordnet, die aus einem elastischen Material bestehen,
das jeweils auf einer metallischen Tragschalenhälfte aufvulkanisiert ist. Durch
das elastische Material des Federelements ist der Fahrzeugrahmen
gegenüber
dem Achsgehäuse
schwingungsmäßig abgekoppelt.
Dadurch werden Schwingungen von der Antriebsachse nicht auf den
Fahrzeugrahmen übertragen.
Zur Abstützung
von Drehmomenten, beispielsweise des Antriebs- oder des Bremsmoments
des Fahrmotors der Antriebsachse ist bei einer derartigen Lagerung
eine Drehmomentstütze
erforderlich. Die Drehmomentstützte
dient bei einem Gegengewichtsgabelstapler, dessen Hubmast direkt
mit dem Achsgehäuse
verbunden ist, zudem zur Aufnahme von statischen Kräften, beispielsweise in
einem Betriebszustand mit einem voll beladenen Lastaufnahmemittel.
Die durch die Last am Achsgehäuse
auftretenden statischen Kräfte
bewirken am Achsgehäuse
der Antriebsachse ein Drehmoment, das durch die Drehmomentstütze am Rahmen
des Gabelstaplers abgestützt
wird. Die Drehmomentstütze
wird von zwei an jeder Seite des Achsgehäuses angeordneten Trägern gebildet,
die sich ausgehend vom Achsgehäuse in
Längsrichtung
des Fahrzeugs erstrecken. Diese Träger stehen im Aggregateraum mit
dem Rahmen des Fahrzeugs in Wirkverbindung und stützen die
auftretenden Drehmomente am Rahmen ab. Die Drehmomentstütze verhindert
somit, daß sich
die Antriebsachse gegenüber
dem Rahmen verdreht. Ein Nachteil dieser Lagerung besteht darin, daß durch
die Drehmomentstütze
zusätzliche
Bauteile am Achsgehäuse
und am Rahmen des Fahrzeugs erforderlich sind und das Achsgehäuse durch
die Drehmomentstützte
einen großen
Bauraum im Fahrzeug benötigt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung
für eine
Antriebsachse mit einer Schwingungsabkopplung zur Verfügung zu stellen,
die eine Drehmomentaufnahme bei einem geringeren Bauaufwand und
einem geringeren Platzbedarf der Antriebsachse ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Innenfläche
und die Außenfläche des
Federelements zur Übertragung
von Drehmomenten zwischen dem Achsgehäuse und dem Rahmen ausgebildet
sind. Das Federelement trennt somit nicht nur die Antriebsachse
vom Rahmen und verhindert das Übertragen
von Schwingungen auf den Rahmen, sondern stützt gleichzeitig das Drehmoment
des Fahrmotors oder das aus einer Last resultierende Drehmoment
am Rahmen ab, wodurch auf eine Drehmomentstütze am Achsgehäuse verzichtet
werden kann. Durch den Wegfall der Drehmomentstütze steht bei einem Fahrzeug,
beispielsweise einem Gabelstapler, mehr Bauraum im Aggregateraum
zur Verfügung,
der vom Antriebsmotor, den hydraulischen Aggregaten oder einer Batterie
genutzt werden kann. Ein weitere Vorteil besteht darin, daß der Einbau
der Antriebsachse in das Fahrzeug vereinfacht wird, da keine Drehmomentstütze am Rahmen
befestigt werden muß.
Zudem weist die Antriebsachse durch den Wegfall der Drehmomentstütze weniger
Bauteile auf, wodurch die Herstellkosten gesenkt werden können. Aufgrund
der Anordnung des Federelements zwischen dem Achsgehäuse und dem
Rahmen ist hierbei sowohl die Innenfläche als auch die Außenfläche des
Federelements derart auszuführen,
daß ein
Drehmoment übertragen
werden kann, da ein Drehmoment, beispielsweise beim Abbremsen, von
der Außenfläche des
Achsgehäuses auf
die Innenfläche
des Federelements und von der Außenfläche des Federelement auf die
Innenfläche des
Rahmens übertragen
werden muß.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Innen-
und/oder die Außenfläche des
Federelements als Polygonprofil ausgebildet ist. Ein Polygonprofil
besteht aus mehreren Kreisbögen,
die fließend
ineinander übergehen.
Das Drehmoment wird an den Übergängen der
einzelnen Kreisbögen übertragen.
Die Außenfläche des
Achsgehäuses
und die Innenfläche
des Rahmens weisen hierbei ebenfalls ein Polygonprofil auf, so daß sowohl an
den Berührflächen des
Federelements mit dem Achsgehäuse
als auch an denen des Federelements mit dem Rahmen keine scharfen
Kanten und Ecken vorhanden sind. Dadurch tritt bei einer derartigen formschlüssigen Verbindungen
keine Kerbwirkung auf, wodurch große Drehmomente und Kräfte übertragbar
sind.
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Mit
besonderem Vorteil ist das Polygonprofil als P4C-Profil ausgebildet.
Gegenüber
einem Polygonprofil mit beispielsweise drei Wirkflächen, einem sogenannten
P3- oder P3C-Profil, weist ein Polygonprofil mit vier Wirkflächen einen
geringeren Herstellaufwand auf, da die Nabe eines P4C-Profils leicht herstellbar
ist. Zudem treten an den Wirkflächen
eines P4C bei gleicher Umfangskraft, d.h. bei gleichem zu übertragenden
Drehmoment wie bei einem P3-Profil geringere Radial- und Normalkräfte auf. Das
Achsgehäuse
weist weiterhin einen nahezu quaderförmigen Querschnitt auf, wodurch
eine hohe Stabilität
der Antriebsachse erzielt wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Federelement
als Spannsatz mit jeweils mindestens einer bezüglich der Längsachse der Antriebsachse
geneigten Innen- und/oder Außenfläche ausgebildet
und mittels einer axial wirkenden Vorspannkraft drehstarr mit dem
Achsgehäuse
und dem Rahmen verbindbar. Die Außenfläche des Achsgehäuses und
die Innenfläche
des Rahmens sind hierbei kreisförmig
und weisen ebenfalls entsprechend geneigte Wirkflächen auf.
Die Übertragung
eines Drehmoments und statischer Kräfte erfolgt durch einen Reibschluß, wobei
das Federelement axial vorgespannt wird.
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Eine
weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht
vor, daß die
Innen- und/oder die Außenfläche des
Federelements als Vielnutprofil ausgebildet ist. Das Achsgehäuse und
der Rahmen sind ebenfalls mit einem entsprechenden Profil versehen.
Eine derartige formschlüssige
Verbindung weist große
Wirkflächen
zum Übertragung
eines Drehmoments auf.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Innen- und/oder
die Außenfläche des
Federelements als Kerbzahnprofil mit radial und/oder axial angeordneter
Kerbverzahnung ausgebildet. Ein Kerbzahnprofil weist gegenüber einem
Vielnutprofil eine geringere Kerbwirkung auf, da die Welle und die Nabe
einer derartigen formschlüssigen
Verbindung weniger geschwächt
werden. Das Drehmoment wird hierbei über den ganzen Umfang des Federelements übertragen.
Es ergibt sich somit eine gleichmäßige Belastung des Federelements.
Zudem kann ein Kerbzahnprofil nicht nur an kreisförmigen,
sondern auch an kegelförmigen
Oberflächen
angewendet werden. Weiterhin kann neben einer axialen Anordnung
der Kerbverzahnung eine radiale Anordnung vorgesehen werden. Die
Kerbverzahnung ist somit an einer Stirnfläche des Federelements angeformt. Durch
eine axiale Vorspannung kann bei dieser Anordnung ebenfalls ein
Drehmoment übertragen
werden.
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Eine
weitere zweckmäßige Ausgestaltung besteht
darin, daß das
Achsgehäuse
und der Rahmen als Bauteile einer Klauenkupplung ausgebildet sind,
wobei zwischen dem Achsgehäuse
und dem Rahmen das Federelement angeorndet ist. Das Achsgehäuse und
der Rahmen können
als Mitnehmer der Klauenkupplung ausgebildet werden. Das Federelement
ist hierbei zwischen dem Achsgehäuse
und dem Rahmen angeordnet. Zudem kann das Federelement als Mitnehmer
ausgestaltet werden. In diesem Fall ist das Federelement am Achsgehäuse oder
am Rahmen über
eine weitere drehmomentübertragende
Verbindung zu befestigen.
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Bei
den Ausgestaltungen der Erfindung ist es ebenfalls möglich, an
der Innenfläche
und der Außenfläche des
Federelements unterschiedliche drehmomentübertragende Verbindungen vorzusehen. Darüber hinaus
ist es denkbar, das Federelement am Achsgehäuse oder dem Rahmen aufzuvulkanisieren, so
daß es
stoffschlüssig
befestigt ist.
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Besonders
zweckmäßig ist
es, wenn das Achsgehäuse
in zwei miteinander lösbar
verbundenen Lagerhalbschalen aufgenommen ist, wobei eine Lagerhalbschale
mit dem Rahmen drehstarr verbunden ist und das elastische Material
des Federelements auf zwei Tragschalenhälften vorgespannt aufgebracht
ist. Dadurch kann die Antriebsachse ohne großen Aufwand in ein Fahrzeug
montiert werden.
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Die
Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden
anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 eine
Schnitt in Achsrichtung durch eine Lagerung einer Antriebsachse
mit Polygonprofil,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 1,
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3 eine
Lagerung mit einem Spannsatz in einer Darstellung gemäß 2,
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4 eine
Lagerung mit einem Vielnutprofil in einer Darstellung gemäß 1,
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5 eine
Lagerung mit einer Kerbverzahnung in einer Darstellung gemäß 2 und
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6 eine
Lagerung mit einer Klauenkupplung in einer Darstellung gemäß 2.
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Die 1 zeigt
die Lagerung eines Achsgehäuses 1 einer
Antriebsachse in einem Rahmen 2 eines Fahrzeugs. Eine erste
Lagerhalbschale 3 ist mit dem Rahmen 2 starr verbunden.
Die zweite Lagerhalbschale 4 ist an der Lagerhalbschale 3 mittels Schrauben 5 lösbar befestigt.
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An
der Innenfläche 6 der
Lagerhalbschalen 3 und 4 liegen zwei Tragschalenhälften 7 und 8 an.
Die Tragschalenschälften 7, 8 weisen
gemäß 2 eine radial
umlaufende Nut 9 auf, die mit einer Erhebung an den Lagerhalbschalen 2 und 3 in
Verbindung steht und die Tragschalenhälften gegen ein axiales Verschieben
sichert.
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An
den Innenflächen
der Tragschalenhälften 7, 8 ist
elastisches Material 11 aufgetragen, das direkt an der
Außenfläche des
Achsgehäuses 1 anliegt. Das
elastische Material 11 und die Tragschalenhälften 7, 8 bilden
ein Federelement 15, das verhindert, daß Schwingungen von der Antriebsachse
auf den Rahmen 2 des Fahrzeugs übertragen werden.
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Die
Außenfläche des
Achsgehäuses 1,
die an der Innenfläche 12 des
Federelements 15 anliegt, sowie die Außenfläche 13 des Federelements,
die an der Innenfläche
der Lagerhalbschalen 2, 3 anliegt, sind jeweils
als Polygonprofil ausgebildet. Die Polygonprofile sind als P4C-Profil
ausgestaltet und weisen vier Seitenflächen 14a–d auf,
die jeweils mit einem Radius versehen und somit nach außen gewölbt sind.
Der Übergang
einer Seitenfläche
zur benachbarten Seitenfläche
ist ebenfalls abgerundet, so daß das
Polygonprofil keine Kanten und Ecken aufweist, wodurch an einer
derartigen Verbindung nahezu keine Kerbwirkung auftritt. Das Achsgehäuse 1 ist
somit gegenüber
dem Rahmen 2 drehgesichert, wobei aufgrund der Ausgestaltung
des Federelements, des Achsgehäuses
und der Lagerschalen große
Drehmomente und Kräfte übertragbar
sind. Der Rahmen ist dabei über
das Federelement von Schwingungen der Antriebsachse entkoppelt.
Gleichzeitig können
durch die formschlüssige
Verbindung der Antriebsachse und des Rahmens Drehmomente und statische
Kräfte
aufgenommen werden.
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Die 3 zeigt
ein als Spannsatz ausgebildetes Federelement 15. Das Federelement 15 ist
in axialer Richtung in zwei Teile 15a und 15b getrennt und
weist mehrere umfangsseitig angeordnete Bohrungen 20 auf,
durch die die zwei Teile des Federelements 15 mittels jeweils
einer Schraube axial vorgespannt werden. Die Innenfläche 12 und
die Außenfläche 13 der
Federelemente 15a, b sind jeweils gegenüber der Längsachse 50 des Achsgehäuses 1 geneigt.
Durch die Vorspannkraft gelangt somit das Federelement 15 in
Anlage mit der Außenfläche des Achsgehäuses 1 und
der Innenfläche
des Rahmens 2, die von der jeweiligen Lagerhalbschale 7, 8 gebildet
ist, wobei eine kraftschlüssige
Verbindung hergestellt wird.
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Eine
Ausgestaltung des Federelements 15 als ein Vielnutprofil
zeigt die 4. An der Außenfläche des Achsgehäuses 1,
die mit der Innenfläche 12 des
Federelements 15, in Verbindung steht, sind mehrere Nuten 30 angeordnet,
die von dem elastischen Material 11 des Federelements 15 umgeben sind.
An der Außenfläche des
Federelements und somit an der Innenfläche der Lagerhalbschalen können entsprechend
Nuten vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, das Federelement an
die Lagerhalbschalen aufzuvulkanisieren.
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Die 5 zeigt
eine Drehmomentaufnahme und Kraftübertragung über eine Kerbverzahnung 35, die
beispielsweise an der Außenfläche des
Achsgehäuses 1 angeformt
ist und mit der Innenfläche 12 des
Federelement in Wirkverbindung steht. Entsprechend kann eine weitere
Kerbverzahnung am Außenumfang
des Federelements angeformt sein, die in entsprechende Ausnehmungen
des Rahmens oder zweier Lagerhalbschalen eingreift.
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Eine
Drehmomentübertragung
von der Antriebsachse auf den Rahmen eines Fahrzeugs mittels einer
Klauenkupplung 40 ist in der 6 gezeigt.
Die Klauenkupplung 40 besteht aus einem mit dem Achsgehäuse verbundenen
Bauteil 41, das mehrere umfangsseitig angeordnete Klauen 42 aufweist.
Die Klauen 42 greifen in Aussparungen eines Bauteils 43 ein,
das mit dem Rahmen des Fahrzeugs in Wirkverbindung steht. Das Bauteil 43 kann
beispielsweise von den Lagerschalenhälften 7, 8 gebildet
werden oder direkt an den Rahmen 2 angeformt sein. Das Bauteil 43 weist
ebenfalls mehrere Klauen 44 auf, die in Aussparungen des
Bauteils 41 eingreifen. Zwischen dem Achsgehäuse 1 und
dem Rahmen 2 ist das Federelement 15 angeordnet.
Das Federelement 15 liegt beispielsweise mit der Innenfläche 12 an
dem Achsgehäuse 1 an
und weist mehrere sternförmig angeordnete Mitnehmer 45 auf,
die zwischen den Berührflächen des
Achsgehäuses 2 mit
dem Rahmen 1 angeorndet sind. Hierbei ist es ebenfalls
möglich,
das Federelement 15 mit Klauen und Aussparungen zu versehen,
wodurch auf ein Bauteil 41 oder 43 verzichtet
werden kann. Das Federelement 15 ist in diesem Fall am
Achsgehäuse
oder dem Rahmen drehfest befestigt. Es wird somit mit dem Federelement 15 zum
einen eine Abkopplung von Schwingungen und zum anderen eine Übertragung
von Kräften
und Drehmomenten zwischen dem Achsgehäuse und dem Rahmen ermöglicht.