DE19826067A1

DE19826067A1 - Getriebe für ein lenkbares Antriebsrad eines Flurförderfahrzeugs

Info

Publication number: DE19826067A1
Application number: DE19826067A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kruse
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2018-06-13
Also published as: ITMI990860A1; US6349781B1; IT1312213B1; DE19826067B4; US20020023796A1

Abstract

Bei einem um eine vertikale Achse (8) schwenkbaren Getriebe für ein lenkbares Antriebsrad (4) eines Flurförderfahrzeugs, das eine Stirnradstufe (24, 26) und eine aus einer Ritzelwelle (28, 30) und einem Tellerrad (36) gebildete zweite Übersetzungsstufe enthält, ist die zweite Übersetzungsstufe als Hypoidradsatz (30, 36) mit Plus-Achsversetzung ausgebildet. Hierdurch wird im Vergleich zu bekannten Bauformen unter Einhaltung von vorgegebenen Grenzen der Außenabmessungen und eines vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses eine tragfähigere Verzahnung und eine dickere Ritzelwelle (28) ermöglicht, so daß die Belastungen der Zahnflanken zurückgehen und eine tragfähigere Bauform eines hochbelasteten Ritzellagers (34) verwendet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein lenkbares Antriebsrad eines Flurförderfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Derartige Getriebe sind aus der DE 31 33 027 A1 oder aus der DE 44 24 305 bekannt. Die Ge triebe sind über ein Schwenklager um eine vertikale Achse im Flurförderfahrzeug schwenkbar. Die Getriebe weisen eine Stirnradstufe und eine zweite Übersetzungsstufe auf. Das Ritzel der Stirnradstufe ist von einem aufsetzbaren E-Motor antreibbar und treibt ein auf einer Ritzelwelle sitzendes Stirnrad an. Die Verzahnung des Ritzels der zweiten Über setzungsstufe befindet sich in der Regel direkt auf der vertikalen Ritzelwelle. Die vertikale Ritzelwelle ist mit tels Wälzlager im Getriebegehäuse gelagert, wobei das Wälz lager im Bereich des Ritzels der zweiten Übersetzungsstufe als Ritzellager bezeichnet wird. Das Tellerrad der zweiten Übersetzungsstufe ist über eine horizontale Abtriebswelle drehfest mit dem Antriebsrad verbunden.

Das hohe erforderliche Übersetzungsverhältnis der zweiten Übersetzungsstufe bewirkt sehr hohe Reaktionskräfte am Ritzellager beim Beschleunigen oder Abbremsen des Flur förderfahrzeugs. Bei steigenden Belastungsanforderungen wird die maximale Belastbarkeit des Ritzellagers und der Verzahnung erreicht. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es aufgrund von nichtvorhandenem Einbauraum nicht möglich, das Getriebe insgesamt entsprechend größer zu dimensionie ren. Grenzen in den Außenabmessungen sind gegeben durch den Hüllkreis beim Schwenken des Getriebes sowie durch das Ge häuse im Bereich des Tellerrads, welches unten nicht über die Felge des Antriebsrads hinausragen darf, damit bei de fekter Reifenbandage des Antriebsrads eine Beschädigung des Getriebes ausgeschlossen werden kann.

Ausgehend von den bekannten Getrieben liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe für höhere Bela stungsanforderungen zu schaffen, wobei vorgegebene Grenzen der Außenabmessungen sowie ein vorgegebenes Übersetzungs verhältnis eingehalten werden sollen. Insbesondere soll durch die Erfindung eine höhere Belastbarkeit der Ritzella gerung und der Verzahnung erzielt werden. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zweite Übersetzungsstufe als Hypoi dradsatz mit Plus-Achsversetzung ausgebildet ist.

Bei einem als solchem bekannten Hypoidradsatz, der beispielsweise in Niemann, "Maschinenelemente", Band 3, 1983 beschrieben ist, schneidet die Ritzelachse die Teller radachse nicht. Sie ist um den sogenannten Kreuzungsabstand oder Hypoidversatz versetzt. Bei Plus-Versetzung wird der Durchmesser des Hypoidritzels (bei gleichem Tellerraddurch messer und gleicher Übersetzung) größer als beim entspre chenden Kegelradgetriebe. Der größere Ritzeldurchmesser ermöglicht eine dickere Ritzelwelle und damit eine größere Bauform des Ritzellagers. Diese größere Bauform des Ritzel lagers ist bei den bekannten Getrieben aufgrund des kleine ren Ritzeldurchmessers nicht einsetzbar. Die Plus-Verset zung bedingt einen größeren Schrägungswinkel des Ritzels, was eine größere, am Eingriff beteiligte Flankenlänge pro Zahn und eine größere Sprungüberdeckung bewirkt. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Belastbarkeit aus.

Wenn das Ritzellager axial unmittelbar an die Verzah nung des Hypoidritzels angrenzt, wird der Vorteil erzielt, daß die Lagerkräfte minimiert werden.

Die maximale Dicke der Ritzelwelle wird erzielt, wenn der Durchmesser der Ritzelwelle gleich dem Fußkreisdurch messer des Hypoidritzels am Übergang zwischen Verzahnungs bereich und zylindrischem Teil der Ritzelwelle ist.

Ein besonders ruhiger Getriebelauf und eine hohe Bel satbarkeit wird erzielt, wenn die Zahnräder des Hypoidrad satzes spiralverzahnt sind.

Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die bei liegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei

Fig. 1 eine Schnitt-Darstellung eines erfindungsge mäßen Getriebes;

Fig. 2 den Hypoidradsatz des erfindungsgemäßen Ge triebes in Seitenansicht

Fig. 3 eine Draufsicht zeigen.

Das in Fig. 1 gezeigte Getriebe für ein Flurförder fahrzeug stellt die triebliche Verbindung zwischen dem nur teilweise dargestellten E-Motor 2 und dem Antriebsrad 4 her. Das Getriebe einschließlich des Antriebsrads 4 ist mittels eines Schwenklagers 6 um die vertikale Motorwel lenachse 8 schwenkbar im Flurförderfahrzeug aufgehängt. Die zum Schwenken notwendigen Einrichtungen sind bekannt und, da sie mit der Erfindung in keinem Zusammenhang stehen, nicht dargestellt. Der Innenring 10 des Schwenklagers 6 ist in ein oberes Gehäuseteil 12 integriert, das zusammen mit einem unteren Gehäuseteil 14 das Getriebegehäuse bildet. Die Gehäuseteile sind an der Teilfuge 16 durch Schrauben 18 und Zentrierstifte 20 miteinander verbunden. Auf der Motor welle 22 ist das Ritzel 24 einer Stirnradstufe befestigt. Das Ritzel 24 kämmt mit einem Stirnrad 26, das auf dem freien oberen Ende einer zum Hypoidradatz gehörenden verti kalen Ritzelwelle 28, 30 befestigt ist. Der Verzahnungsbe reich des Hypoidritzels 30 befindet sich am freien unteren Ende der Ritzelwelle 28. Die Ritzelwelle ist durch zwei Wälzlager, ein oberes 32 und ein unteres, als Ritzella ger 34 bezeichnetes Wälzlager, im unteren Gehäuseteil 14 gelagert. Das Tellerrad 36 des Hypoidradsatzes ist mittels einer Formschlußverzahnung 38 drehfest mit einer horizonta len Abtriebswelle 40 verbunden. Die Abtriebswelle 40 ist mittels zweier Wälzlager 42, 44 im unteren Gehäuseteil 14 gelagert und mit der Felge 46 des Abtriebsrads 4, welche die Reifenbandage 48 trägt, verbunden.

Das Ritzellager 34 erfährt beim Beschleunigen oder Abbremsen des Flurförderfahrzeugs erhebliche Kräfte, insbe sondere in radialer Richtung. Das Ritzellager 34 grenzt axial unmittelbar an den Verzahnungsbereich des Hypoidrit zels 30 an, um den Abstand der Wirkungslinien der Verzah nungskraft und der Lagerkraft möglichst gering zu halten. Durch diese Maßnahme wird die Lagerkraft des Ritzella gers 34 minimiert. Diese Anordnung begrenzt aber auch den maximalen Durchmesser der Ritzelwelle 28 bzw. des Lagerin nenrings des Lagers 34, da die Ritzelwelle 28 im Bereich des Lagersitzes aus Fertigungs- und Haltbarkeitsgründen keine vom Verzahnen herrührenden Einfräsungen aufweisen darf.

Gegenüber bekannten Getrieben mit gleichen Außenabmes sungen und gleichen Übersetzungsverhältnissen ist der Durchmesser der Ritzelwelle 28 und damit die Baugröße des Ritzellagers 34 größer und tragfähiger. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die zweite Übersetzungsstufe als Hypoidrad satz mit Plus-Achsversetzung ausgebildet ist.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des aus Hypoidrit zel 30 und Tellerrad 36 bestehenden Hypoidradsatzes. Die Plus-Achsversetzung 38 bewirkt, daß der Schrägungswinkel des schräg- oder spiralverzahnten Ritzels um den Berührwin kel α größer als der Schrägungswinkel des Tellerrades ist. Dadurch wird der Durchmesser des Ritzels (bei gleichem Tel lerraddurchmesser und gleicher Übersetzung) größer als beim entsprechenden Kegelradgetriebe. Die Pressung auf den Zahn flanken und damit die Neigung zur Grübchenbildung fällt deutlich geringer aus. Der größere Schrägungswinkel des Ritzels bewirkt einen größeren Stirnmodul und damit bei gleicher Zähnezahl einen größeren Durchmesser. Damit wird ein größerer Durchmesser der Ritzelwelle 28 und des Lage rinnenrings des Ritzellagers 34 ermöglicht. Die größere Bauform des Ritzellagers 34 erlaubt eine höhere Belastbar keit.

Ein weiterer Vorteil der dickeren Ritzelwelle ergibt sich aus der größeren Steifigkeit und der damit geringeren Durchbiegung der Ritzelwelle bei Belastung, wodurch ein gleichmäßigeres Tragen an der Verzahnung erzielt wird.

Insgesamt wird das erfindungsgemäße Getriebe mit der als Hypoidradsatz ausgebildeten zweiten Übersetzungsstufe höheren Belastungsanforderungen gerecht, wobei vorgegebene Grenzen der Außenabmessungen sowie ein vorgegebenes Über setzungsverhältnis eingehalten werden. In Fig. 2 ist auch deutlich zu sehen, daß ein größerer Winkel α auch eine grö ßere am Eingriff beteiligte Flankenlänge pro Zahn und eine größere Sprungüberdeckung bewirkt. Vorteilhafte Werte für die Achsversetzung 38 liegen im Bereich des siebten bis dreizehnten Teils des Tellerraddurchmessers bei Schrägungs winkeln des Hypoidritzels von 44° und des Tellerrads von 31°.

In der Draufsicht gemäß Fig. 3 ist die Flanschfläche des unteren Gehäuseteils 14 schematisch dargestellt. Die Stirnradstufe, bestehend aus Ritzel 24 und Stirnrad 26, ist lediglich durch Umrißlinien dargestellt. Deutlich erkennbar ist der Achsversatz 38 in Fahrtrichtung. Ausgehend von ei ner Bauform des Getriebes ohne Hypoidradsatz wurde die Achsversetzung dadurch hergestellt, daß die Ritzelwelle 28 samt Hypoidritzel 30 und Stirnrad 26 (Fig. 1) entlang einer Kreisbahn 50 um die Motorwellenachse 8 bzw. Schwenkachse verschoben wurde. Hierdurch konnte eine Vergrößerung des Hüllkreises im kritischen Bereich des Stirnrads 26 und eine Änderung des Achsabstandes 52 bzw. des Übersetzungsverhält nisses zwischen Ritzel 24 und Stirnrad 26 vermieden werden.

Bezugszeichenliste

2

E-Motor

4

Antriebsrad

6

Schwenklager

8

Motorwellenachse (= Schwenkachse)

10

Innenring

12

oberes Gehäuseteil

14

unteres Gehäuseteil

16

Teilfuge

18

Schraube

20

Zentrierstift

22

Motorwelle

24

Ritzel

26

Stirnrad

28

Ritzelwelle

30

Hypoidritzel

32

Wälzlager

34

Ritzellager

36

Tellerrad

38

Achsversetzung

40

Abtriebswelle

42

Wälzlager

44

Wälzlager

46

Felge

48

Reifenbandage

50

Kreisbahn

52

Achsabstand

Claims

1. Getriebe für ein lenkbares Antriebsrad eines Flur förderfahrzeugs mit einem um eine vertikale Achse (8) schwenkbar im Fahrzeugrahmen aufnehmbaren Getriebegehäu se (12, 14) auf das ein E-Motor (2) koaxial zur Schwenkach se (8) aufsetzbar ist, mit einer aus einem Ritzel (24) und einem Stirnrad (26) bestehenden Stirnradstufe und einer aus einer Ritzelwelle (28, 30) und einem Tellerrad (36) beste henden zweiten Übersetzungsstufe, wobei das Ritzel (24) der Stirnradstufe drehfest mit der Abtriebswelle (22) des E- Motors (2) verbindbar ist, das Stirnrad (26) drehfest mit der vertikalen Ritzelwelle (28) der zweiten Übersetzungs stufe verbunden ist, und das Tellerrad (36) der zweiten Übersetzungsstufe über eine horizontale Abtriebswelle (40) drehfest mit dem Antriebsrad (4) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Überset zungsstufe als Hypoidradsatz (30, 36) mit Plus-Achsver setzung (38) ausgebildet ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ritzellager (34) axial unmit telbar an die Verzahnung des Hypoidritzels (30) angrenzt.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zahnräder (30, 36) des Hypoidradsatzes spiralverzahnt sind.