DE19954590A1 - Antriebsanordnung mit einem Elektromotor - Google Patents

Abstract

Eine Antriebsanordnung weist einen Elektromotor und ein Differentialgetriebe (10) auf, das ausgangsseitig mit zwei Abtriebsrotoren (11, 12) verbunden ist. Der Elektromotor umfaßt einen Ständer (4) und einen Läufer (5), der mit dem Differentialgetriebe (10) in Wirkverbindung steht. Die Mittelachsen der Abtriebsrotoren (11, 12) sind zueinander und zur Mittelachse (M) des Läufers (5) koaxial. Erfindungsgemäß ist zwecks Erzielung kompakter Abmessungen und vielseitiger Verwendbarkeit das Differentialgetriebe (10) in den Läufer (5) integriert. Der Elektromotor kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung als Mittelteil einer Radachse ausgebildet sein. Es ist auch möglich, den Elektromotor in einem Pendeldrehschemel anzuordnen. Das Differentialgetriebe (10) ist bevorzugt als Stirnrad-Differentialgetriebe und der Elektromotor als Permanentmagnet-Elektromotor ausgebildet. Der Elektromotor weist ein Motorgehäuse (1) mit zwei seitlichen Abschlußdeckeln (2, 3) auf, wobei in oder auf jedem Abschlußdeckel (2, 3) jeweils einer der Abtriebsrotoren (11, 12) gelagert ist. Die Abtriebsrotoren (11, 12) können als Wellen ausgebildet sein, die jeweils an ihrem Außenende mit einem Flansch (11a, 12a) versehen sind. Es ist auch möglich, die Abtriebsrotoren (11, 12) als Steckwellen auszubilden, die jeweils mit Mitteln (19a, 20b) zur Drehmomentübertragung versehen sind. Jedem Abtriebsrotor (11; 12) ist eine Bremse (15; 16), insbesondere eine elektro-magnetisch lösbare Bremse, zugeordnet und/oder ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einem Elektromotor, der einen Ständer und einen Läufer aufweist, und mit einem in Wirkverbindung mit dem Läufer stehenden Differentialgetriebe, das ausgangsseitig mit zwei Abtriebsrotoren verbunden ist, deren Mittelachsen zueinander und zur Mittelachse des Läufers koaxial sind.

Eine gattungsgemäße Antriebsanordnung ist in der DE 43 00 445 A1 als Bestandteil einer selbsttragenden Antriebsachse offenbart.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung der eingangs genann­ ten Art mit kompakten Abmessungen und vielseitiger Verwendbarkeit zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Differentialgetriebe in den Läufer integriert ist. Infolgedessen kann die Baulänge der Antriebsanordnung ver­ kürzt werden, was einerseits deren Aufbau vereinfacht und die Herstellkosten reduziert und andererseits zu neuen Anwendungen führt. So sind bei Verwendung der erfin­ dungsgemäßen Antriebsanordnung als Achse infolge der verkürzten Abmessungen sehr kleine Spurweiten realisierbar. Bei Achsen mit lenkbaren Rädern und/oder bei Einzelradaufhängung können verlängerte Gleichlauf-Gelenkwellen zum Einsatz kom­ men. Dabei ergibt sich ein kleinerer Beugewinkel der Gelenkwellen, was deren Lebensdauer erhöht.

Sofern das Differentialgetriebe abgedichtet ist, wird vermieden, daß Schmiermittel aus dem Differentialgetriebe in den elektrischen Teil der Antriebsanordnung gelangt.

Zweckmäßigerweise ist der Elektromotor als Mittelteil einer Radachse ausgebildet. Dadurch kann die erfindungsgemäße Antriebsanordnung im Prinzip in jeder Achs- und Fahrzeugart verwendet werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, den Elektromotor in einem Pendeldrehschemel anzuordnen. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Antriebsanordnung beispielsweise in drehschemelgelenkten Flurförderzeugen zum Einsatz kommen, bei denen Tandemräder die Antriebskraft zur Fahrbahn übertragen.

Bei solchen drehschemelgelenkten Arbeitsmaschinen werden bisher Antriebe ohne Differential verwendet. Hierbei wird dann entweder nur eines der beiden außermittig angeordneten Tandemräder angetrieben, was ein Moment um die Hochachse der Deichsel erzeugt, oder es werden beide, auf einer gemeinsamen Welle angeordneten und drehstarr miteinander verbundenen Tandemräder angetrieben, was bei Kurven­ fahrt zu unerwünschtem Zwangsschlupf führt. Durch die erfindungsgemäße Antriebs­ anordnung wird eine nur geringe Lenkkraft an der Deichsel und ein verminderter Rad­ verschleiß gegenüber einer Anordnung mit nur einem angetriebenen Rad erzielt.

Als Differentialgetriebe kann beispielsweise ein Kegelrad-Differentialgetriebe verwen­ det werden. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, das Differentialgetriebe als Stimrad-Differentialgetriebe auszubilden.

Eine im Hinblick auf eine kompakte Bauweise vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Elektromotor als Permanentmagnet-Elektromotor ausgebildet ist. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der Ständer mit einem Wicklungssystem und der Läufer mit einem Permanentmagnetsystem verbunden ist.

Sofern der Elektromotor ein Motorgehäuse mit zwei seitlichen Abschlußdeckeln auf­ weist, wobei in oder auf jedem Abschlußdeckel jeweils einer der Abtriebsrotoren ge­ lagert ist, werden weitere Vorteile im Hinblick auf kompakte Abmessungen und einen einfachen Aufbau erzielt.

Die Abtriebsrotoren können als Wellen ausgebildet sein, die jeweils an ihrem Außen­ ende mit einem Flansch versehen sind. Es ist aber auch möglich, die Abtriebsrotoren als Steckwellen auszubilden, die jeweils mit Mitteln zur Drehmomentübertragung ver­ sehen sind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedem Abtriebsrotor eine Bremse, insbesondere eine elektro-magnetisch lösbare Bremse zugeordnet und/oder ein Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe vor- oder nachgeschaltet. Die ge­ nannten Bauelemente können unmittelbar im Bereich des Elektromotors angeordnet sein, beispielsweise in dessen Gehäuse. Es ist bei Verwendung der erfindungs­ gemäßen Antriebsanordnung in einer Achse aber auch möglich, diese Bauelemente in den Radfelgen anzuordnen, wodurch die Verbindungswellen zur Antriebsanordnung (Achsmittelstück) kurz gehalten werden können.

Sofern die Abschlußdeckel und/oder die Bremsen und/oder die Getriebe spiegel­ symmetrisch zu einer senkrecht zur Mittelachse angeordneten Mittelebene des Elektromotors sind, ergibt sich ein hoher Gleichteilegehalt. Dies vereinfacht den Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung und verringert die Herstellkosten.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung, die als Mittelstück einer Achse ausgebildet ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erste Variante der Antriebsanordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Variante der Antriebsanordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung, die in einem Pendeldrehschemel angeordnet ist, und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Antriebsanordnung gemäß Fig. 4.

Grundelement der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist ein Elektromotor. Dieser weist ein Motorgehäuse 1 und zwei seitliche Abschlußdeckel 2 und 3 auf. In dem Gehäuse 1 sind ein Ständer 4 und ein Läufer 5 angeordnet. Der Ständer 4 besteht aus einem Wicklungssystem 6, 7 mit dazwischen angeordnetem Ständerblechpaket 8. Der Läufer 5 ist auf den Abschlußdeckeln 2 und 3 gelagert und auf seiner Außenseite mit einem Permanentmagnetsystem 9 verbunden.

In den Läufer 5 ist ein Differentialgetriebe 10 integriert, das ausgangsseitig mit zwei Abtriebsrotoren 11 und 12 verbunden ist. Die Abtriebsrotoren 11 und 12 sind im vor­ liegenden Ausführungsbeispiel als Wellen ausgebildet, die in den Abschlußdeckeln 2 und 3 gelagert sind und jeweils am Außenende mit einem Flansch 11a, 12a versehen sind. Der Läufer 5 dient als Differentialkorb des hier als Stirnrad-Differentialgetriebe ausgebildeten Differentialgetriebes 10. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Differentialgetriebe 10 als Kegelrad-Differentialgetriebe auszuführen. Der weitere Auf­ bau des Differentialgetriebes 10 wird an anderer Stelle ausführlicher beschrieben.

Das Differentialgetriebe 10 ist mittels zweier Wellendichtringe 13, 14 abgedichtet. Die Wellendichtringe sind zwischen dem Läufer 5 und den Abschlußdeckeln 2 und 3 an­ geordnet. Es wird dadurch vermieden, daß Schmiermittel aus dem Diffferentialgetriebe 10 in den elektrischen Teil der Antriebsanordnung gelangt.

Die in Fig. 2 dargestellte erste Variante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung weist im Prinzip den gleichen Grundaufbau auf, wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1. Darüber hinaus ist jedoch jedem Abtriebsrotor 11, 12, jeweils eine elektromagne­ tisch lösbare Bremse 15 bzw. 16 mit einer Bremswicklung 17 bzw. 18 zugeordnet.

Die in Fig. 3 dargestellte zweite Variante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung weist im Prinzip den gleichen Grundaufbau auf wie die Ausführungsform gemäß Fig. 2. Die Abtriebsrotoren 11, 12 sind jedoch als Steckwellen ausgebildet, denen jeweils ein als Planetengetriebe ausgebildetes Getriebe 19 bzw. 20 nachgeschaltet ist. Aus­ gangselement jedes Planetengetriebes ist jeweils ein Steg 19a bzw. 20a, der im Abschlußdeckel 2 bzw. 3 gelagert ist. Zur Drehmomentübertragung zwischen den Ab­ triebsrotoren 11, 12 und den Getrieben 19, 20 weisen die Außenenden der Abtriebs­ rotoren (Steckwellen) Drehmomentübertragungsmittel in Form von Sonnenrädern 19b, 20b der Planetengetriebe auf.

In den Fig. 4 und 5 ist eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung gezeigt, die in einen Pendeldrehschemel eingebaut ist, der beispielsweise in einem deichselgelenkten Flurförderzeug zum Einsatz kommen soll. Der Aufbau der Antriebsanordnung ent­ spricht im Prinzip der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Die ausgangsseitigen Stege 19a, 19b der Planetengetriebe (in diesem Fall zweistufig) sind jeweils mit einer Felge 21 bzw. 22 verbunden, auf denen jeweils ein Tandemrad 23 bzw. 24 angeordnet ist.

Das Gehäuse 1 des Elektromotors ist mit Hilfe zweier zueinander koaxialer Zapfen 25, 26 (siehe Fig. 5) um eine Pendelachse P pendelnd in einer jochförmigen Halterung 27 gelagert. Die Pendelachse P befindet sich im fahrbahnnahen Bereich, d. h. deutlich unterhalb der Mittelachse M des Elektromotors und damit der gemeinsamen Mittel­ achsen der Tandemräder 23 und 24. Dies hat den Vorteil, daß sich bei einer durch das einseitige Überfahren eines Hindernisses verursachten Pendelbewegung nur eine geringe Seitwärtsbewegung der Antriebsanordnung und damit des Flurförderzeugs ergibt.

Die Halterung 27 ist mittels einer vertikalen Tragzapfenanordnung 28 um eine Hoch­ achse H schwenkbar. Der Schwenkvorgang kann durch eine Deichsel erfolgen - wie in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet - oder durch einen motorischen Antrieb, beispiels­ weise einen elektrischen Antrieb mit Permanentmagnetmotor und nachgeschaltetem Untersetzungsgetriebe.

Der Aufbau des Differentialgetriebes 10 läßt sich aus der Zusammenschau der Fig. 4 und 5 erkennen: Jeder Abriebsrotor 11 bzw. 12 ist an seinem inneren Ende mit einem Planetenrad 29 bzw. 30 versehen. Das Planetenrad 29 des Abtriebsrotors 11 steht in Eingriff mit einem ersten Differentialrad 31, das auf einem ersten Differential­ zapfen 32 des Läufers 5 gelagert ist. Das erste Differentialrad 31 steht in Eingriff mit einem zweiten Differentialrad 33, das auf einem in Umfangsrichtung von dem ersten Differentialzapfen 32 beabstandeten zweiten Differentialzapfen 34 gelagert ist und mit dem Planetenrad 30 des Abtriebsrotors 12 in Eingriff steht.

Die gleiche Anordnung ist um 180 Grad in Umfangsrichtung versetzt noch einmal vor­ handen, d. h. das Planetenrad 30 des Abtriebsrotors 12 steht in Eingriff mit einem dritten Differentialrad 35, das auf einem dritten Differentialzapfen 36 des Läufers 5 gelagert ist; das dritte Differentialrad 35 steht in Eingriff mit einem vierten Differential­ zahnrad 37, das auf einem in Umfangsrichtung von dem dritten Differentialzapfen 36 beabstandeten vierten Differentialzapfen 38 gelagert ist und mit dem Planetenrad 29 des Abtriebsrotors 11 in Eingriff steht.

Der beschriebene Aufbau des Differentialgetriebes 10 bewirkt bei Geradeausfahrt die gleiche Abtriebsdrehzahl der Abtriebsrotoren 11 und 12. Dabei gibt es keine Dreh­ bewegung der Differentialräder. Bei Kurvenfahrt ermöglicht das Differentialgetriebe 10 einen Drehzahlausgleich zwischen den beiden Abtriebsrotoren 11 und 12 und damit zwischen den beiden Tandemrädern 23 und 24.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Abschlußdeckel 2, 3, die Bremsen 15, 16 und die Getriebe 19, 20 spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Mittelachse M angeordneten Mittelebene des Elektromotors. Es ergibt sich dadurch vorteilhafter­ weise ein hoher Gleichteilegehalt.

Claims (12)

1. Antriebsanordnung mit einem Elektromotor, der einen Ständer und einen Läufer aufweist, und mit einem in Wirkverbindung mit dem Läufer stehenden Differential­ getriebe, das ausgangsseitig mit zwei Abtriebsrotoren verbunden ist, deren Mittel­ achsen zueinander und zur Mittelachse des Läufers koaxial sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (10) in den Läufer integriert ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diffe­ rentialgetriebe (10) abgedichtet ist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor als Mittelteil einer Radachse ausgebildet ist.

4. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor in einem Pendeldrehschemel angeordnet ist.

5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (10) als Stimrad-Differentialgetriebe ausgebildet ist.

6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor als Permanentmagnet-Elektromotor ausgebildet ist.

7. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (4) mit einem Wicklungssystem (8) und der Läufer (5) mit einem ' Permanentmagnetsystem (9) verbunden ist.

8. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor ein Motorgehäuse (1) mit zwei seitlichen Abschlußdeckeln (2, 3) aufweist, wobei in oder auf jedem Abschlußdeckel (2, 3) jeweils einer der Abtriebsrotoren (11, 12) gelagert ist.

9. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsrotoren (11, 12) als Wellen ausgebildet sind, die jeweils an ihrem Außenende mit einem Flansch (11a, 12a) versehen sind.

10. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsrotoren (11, 12) als Steckwellen ausgebildet sind, die jeweils mit Mitteln (19a, 20b) zur Drehmomentübertragung versehen sind.

11. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß jedem Abtriebsrotor (11; 12) eine Bremse (15; 16), insbesondere eine elektro-magnetisch lösbare Bremse zugeordnet und/oder ein Getriebe (19, 20), insbesondere ein Planetengetriebe vor- oder nachgeschaltet ist.

12. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abschlußdeckel (2, 3) und/oder die Bremsen (15, 16) und/oder die Getriebe (19, 20) spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Mittelachse (M) angeordneten Mittelebene des Elektromotors sind.