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Die Erfindung betrifft ein Nebenaggregat zur Ansteuerung von einem oder mehreren hydraulischen Antrieben, welche beispielsweise hydraulische Werkzeuge, Kompressoren oder Wasserpumpen antreiben.
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Derzeit sind Vorauslöschfahrzeuge bekannt, welche ein Gesamtgewicht von mehr als 3,5 t aufweisen und mit einer Führerscheinklasse C1 gefahren werden können. Solche Vorauslöschfahrzeuge weisen Nebenaggregate auf, die mit dem Kraftfahrzeugmotor gekoppelt sind, so dass diese Nebenaggregate mit dem Kraftfahrzeugmotor betrieben werden. Diese Nebenaggregate sind als Elektrogeneratoren oder Kompressoren ausgebildet, um über diese Antriebe einen Hydraulikdruck aufzubauen, so dass hydraulische Antriebe, für hydraulische Werkzeuge, wie beispielsweise Scheren, für Antriebe von Schaumlöschanlagen oder für Wasserpumpen, angetrieben werden können.
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Darüber hinaus ist ebenso ein Nebenaggregat bei solchen Fahrzeugen bekannt, welches einen Elektromotor umfasst, das von dem Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird, so dass dieser Elektromotor wiederum einen Hydraulikantrieb antreibt.
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Diese Vorauslöschfahrzeuge weisen sehr großbauende Nebenaggregate auf, die aufgrund der Größe von solchen Fahrzeugen zwar ihren Einbauraum finden, jedoch kann eine weitere Leistungserhöhung der Nebenaggregate nicht vorgesehen sein. Leistungsstärkere Nebenaggregate würden dann einen noch größeren Einbauraum benötigen, der nicht mehr zur Verfügung steht. Darüber hinaus weisen solche Vorauslöschfahrzeuge den Nachteil auf, dass diese bezüglich der Flexibilität im Einsatz und dem Vordringen bis zum Einsatzort aufgrund deren Größe und Gewicht beschränkt sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nebenaggregat zur Ansteuerung von einem oder mehreren hydraulischen Antrieben zu schaffen, welches einen geringen Bauraum benötigt, um insbesondere ein solches Nebenaggregat in einem Vorauslöschfahrzeug mit einem Eigengewicht unter 3,5 t einzubauen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Nebenaggregats, bei dem an einer stirnseitigen Gehäuseplatte des Gehäuses ein Elektromagnet der Kupplung befestigt ist, bei dem die Antriebswelle am stirnseitigen Ende einen Außenkonus aufweist, der eine Mitnehmerscheibe der Kupplung aufnimmt, wobei die Mitnehmerscheibe eine Hülse mit einem Innenkonus aufweist, der auf dem Außenkonus unter Formschluss zur Übertragung der Antriebskräfte von der Antriebsscheibe auf die Antriebswelle positioniert ist und bei dem die Mitnehmerscheibe eine dieser gegenüber axial zur Längsachse der Antriebswelle bewegbare Kupplungsscheibe aufnimmt, weist den Vorteil auf, dass ein kleinbauendes, insbesondere ein kurzbauendes, Nebenaggregat geschaffen wird, welches eine sichere Übertragung der Antriebskräfte von einem Antriebsstrang eines Antriebsmotors auf die Hydraulikpumpe ermöglicht. Darüber hinaus kann eine erhebliche Gewichtseinsparung durch eine Reduzierung der Bauteile erzielt werden.
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Bevorzugt ist die Kupplungsscheibe mittels Federelementen axial verschiebbar zur Mitnehmerscheibe gelagert. Dadurch kann ein einfacher und flachbauender konstruktiver Aufbau geschaffen werden. Hierfür sind insbesondere Federstreifen vorgesehen, die sich radial und/oder tangential von der Mitnehmerscheibe nach außen zur Aufnahme der Kupplungsscheibe erstrecken.
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Des Weiteren ist bevorzugt zwischen dem Innenkonus und dem Außenkonus eine Passfeder vorgesehen. Dadurch kann eine sichere rotatorische Kraftübertragung ermöglicht sein, wobei gleichzeitig eine einfache Montage und Demontage der Mitnehmerscheibe mit dem Federelement erhalten bleibt.
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Die Mitnehmerscheibe ist bevorzugt mit einem Befestigungsmittel lösbar an der Antriebswelle befestigt. Dadurch können ein einfacher Aufbau und auch ein leichter Austausch gegeben sein. Bevorzugt ist dabei das Befestigungsmittel auf einen Hub der Mitnehmerscheibe zur Antriebsscheibe einstellbar, der zum Greifen und Lösen der Kupplung erforderlich ist. Hierzu ist das bevorzugt als Sechskantschraube ausgebildete Befestigungsmittel mit einer Gegenfeder in einer stirnseitigen Bohrung der Antriebswelle, in welcher das Befestigungsmittel eingreift, auf Spannung gehalten.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Elektromagnet auf einer Aufnahme befestigt ist, welche lösbar an einer stirnseitigen Gehäuseplatte montiert ist. Bevorzugt wird dabei der Elektromagnet an die Aufnahme angegossen oder in die Aufnahme eingegossen. Beispielsweise kann ein Kaltmetallgießen vorgesehen sein.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass an einer äußeren Umfangsfläche der Hülse eine Radiallagerung vorgesehen ist, welche die Antriebsscheibe drehbar lagert. Dadurch kann eine kleinbauende Anordnung gegeben sein. Insbesondere ist dabei zwischen einer äußeren Umfangsfläche der Antriebsscheibe, an welcher ein Antriebselement, insbesondere ein Antriebsriemen angreift, und einem inneren Wandabschnitt der Antriebsscheibe, welche am Außenumfang der Radiallagerung angreift, eine U-förmige Ausnehmung vorgesehen, in welcher der Elektromagnet der Kupplung positioniert ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebswelle in einer stirnseitigen Gehäuseplatte des Gehäuses mit einer Radiallagerung gelagert ist. Dadurch kann auf das Anbringen von zusätzlichen Radiallagern zur Stützung der Welle außerhalb der Gehäuseplatte verzichtet werden.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Antriebswelle vor dem Austritt aus der stirnseitigen Gehäuseplatte mit einer Wellendichtung versehen ist. Dadurch kann des Weiteren eine kompakte Anordnung mit kurzer Bauhöhe in axialer Richtung ermöglicht sein.
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Die Antriebsscheibe ist bevorzugt als Riemenscheibe ausgebildet, welche mittels eines Riemens angetrieben wird, der über eine am Antriebsstrang eines Antriebsmotors angetriebene Riemenscheibe wiederum antreibbar ist. Dadurch kann durch das zusätzliche Anbringen einer Riemenscheibe zu einer bereits mit dem Antriebsstrang bzw. der Kurbelwelle des Antriebsmotors verbundenen Riemenscheibe eine einfache Nachrüstung ermöglicht werden.
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Die Pumpenleistung der Hydraulikpumpe, insbesondere die Arbeitsdrücke und/oder die Literleistung der Hydraulikpumpe, ist durch eine Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors einstellbar. Dadurch kann eine bedarfsgerechte Ansteuerung für den jeweiligen Betrieb des oder der hydraulischen Antriebe erzielt werden.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass mittels eines Potentiometers die Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors ansteuerbar ist, wobei insbesondere eine Leerlaufdrehzahl bis auf 3.000 U/min angesteuert werden kann.
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Bei Leerlaufdrehzahlen bis zu 3.000 U/min können die Arbeitsdrücke der hydraulischen Antriebe bis zu 250 bar erzeugen und/oder eine Durchflussmenge bis zu 65 l/min einstellbar sein. Solche Antriebsleistungen ermöglichen, dass sogenannte One-Seven-Schaumlöschanlagen betrieben werden können und dass solche One-Seven-Schaumlöschanlagen auch für Vorauslöschfahrzeuge mit einem Einsatzgewicht unter 3,5 t aufgrund der kleinbauenden Nebenaggregate einsetzbar sind. Dies weist den Vorteil auf, dass mit solchen ausgestatteten Vorauslöschfahrzeugen bis unmittelbar an den Einsatzort vorgedrungen werden kann.
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Durch das kleinbauende Nebenaggregat können Hydraulikleistungen erzielt werden, die > 20 kW und insbesondere bis 30 kW einstellbar sind.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Vorderansicht eines Antriebsmotors mit dem erfindungsgemäßen Nebenaggregat,
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2 eine schematische Seitenansicht des Nebenaggregats des weiteren hydraulischen Antriebs,
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3 eine schematische Ansicht im Teilschnitt des kompakt bauenden Nebenaggregats,
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4 eine schematische Ansicht von oben auf das Nebenaggregat gemäß 3 und
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5 eine schematische Ansicht im Teilschnitt einer alternativen Ausführungsform zu 3.
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In 1 ist schematisch in einer Vorderansicht ein Nebenaggregat 11 mit einem Antriebsmotor 12 in einer schematisch dargestellten Einbausituation dargestellt. 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht von 1, wobei zusätzlich noch weitere hydraulische Antriebe 14 dargestellt sind, welche durch das Nebenaggregat 11 wahlweise angetrieben werden können. Bei dem Antriebsmotor 12 kann es sich um einen mit Kraftstoff, Gas oder Elektrizität betriebenen Motor für ein Nutzfahrzeug oder Kraftfahrzeug handeln. Dieser Antriebsmotor 12 umfasst einen Antriebsstrang 16, insbesondere eine Kurbelwelle, welche beispielsweise eine Scheibe, insbesondere eine Riemenscheibe 17 antreibt, durch welche weitere Nebenaggregate, wie beispielsweise eine Lichtmaschine, angetrieben werden. Alternativ können auch Kettenantriebe oder Zahnradgetriebe vorgesehen sein. Auf dieser Riemenscheibe 17 ist bevorzugt eine weitere Scheibe, insbesondere eine Riemenscheibe 18 aufgesetzt. Alternativ kann auch eine Doppelriemenscheibe an dem Antriebsstrang 16 vorgesehen sein. Über diese zusätzliche Riemenscheibe 18 wird mittels eines Riemens 19 das Nebenaggregat 11 angetrieben. Hierzu umfasst das Nebenaggregat 11 eine als Riemenscheibe ausgebildete Antriebsscheibe 21.
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Das Nebenaggregat 11 kann über eine schematisch dargestellte Anschlussvorrichtung 22, wie beispielsweise eine Flanschplatte oder Anschlussplatte, zum Antriebsmotor 12 positioniert und fixiert werden. Dabei ist vorgesehen, dass diese Anschlussvorrichtung 22 mit Bohrungen versehen ist, um Befestigungsschrauben aufzunehmen, die vorzugsweise in bereits am Motorgehäuse vorgesehene Befestigungsbohrungen eingreifen können. Zusätzliche ist eine Justageeinrichtung oder Spannvorrichtung vorgesehen, um das Nebenaggregat 11 zum Antriebsmotor 12 derart zu positionieren, dass eine hinreichende Riemenspannung einstellbar ist.
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Solche Nebenaggregate 11 sind in einfacher Weise auch an bestehenden Fahrzeugen nachrüstbar. Hierzu ist es erforderlich, dass die Anschlussvorrichtung 22 an dem Antriebsmotor 12 befestigt wird. Ergänzend ist das Anbringen einer zusätzlichen Riemenscheibe 18 oder der Austausch der bisherigen Scheibe durch eine Doppelriemenscheibe erforderlich. Im Anschluss daran kann das Nebenaggregat 11 an der Anschlussvorrichtung 22 positioniert und über die Spannvorrichtung in einer Endlage fixiert werden. Ergänzend wird eine Verbindung zur Motorsteuerung geschaffen und zumindest ein Bedienelement im Fahrzeuginnenraum angebracht, um sicherzustellen, dass für den Betrieb des Nebenaggregates der Antriebsmotor 12 ausschließlich im Leerlauf betrieben wird und umgekehrt, dass bei einem laufenden Motor bzw. einer Fahrbewegung das Nebenaggregat 11 nicht zugeschalten werden kann. Das Nebenaggregat 11 kann durch eine nicht näher dargestellte Abdeckung, die an den Antriebsmotor 12 anschließt, umgeben und gegen äußere Einflüsse geschützt sein.
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Durch das Nebenaggregat 11 können ein oder mehrere hydraulische Antriebe 14 angetrieben werden, wobei beispielsweise ein erster hydraulischer Antrieb 14 eine Wasserpumpe 23, ein zweiter hydraulischer Antrieb 14 einen Kompressor 24 und ein dritter hydraulischer Antrieb 14 ein hydraulisches Werkzeug 25 antreiben oder einen hydraulisch angetriebenen Generator. Ebenso kann ein hydraulischer Antrieb 14 vorgesehen sein, der beim Einsatz des Nebenaggregats 11 als Vorauslöschfahrzeug eine Schaumlöschanlage, insbesondere eine One-Seven-Schaumlöschanlage, antreibt. Die hydraulischen Antriebe 14 sind wahlweise zu- oder abschaltbar. Somit bildet das Nebenaggregat 11 einen sogenannten Hauptantrieb, um die hydraulischen Antriebe 14 anzusteuern.
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In 3 ist ein schematischer Teilschnitt einer ersten Ausführungsform des Nebenaggregats 11 dargestellt. Das Nebenaggregat 11 umfasst eine Hydraulikpumpe 27, eine Antriebswelle 31 sowie die Antriebsscheibe 21 mit einer darin angeordneten Kupplung 29. Diese Komponenten sind in platzsparender Bauweise einander zugeordnet, so dass ein sehr kleinbauendes Nebenaggregat 11 ausgebildet ist.
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Die Antriebswelle 31 ist bevorzugt mit einer Radiallagerung 28 in einer stirnseitigen Gehäuseplatte 30 gelagert, welche Teil eines Gehäuses 34 oder als separate Platte ausgebildet ist. An dieser stirnseitigen Gehäuseplatte 30 ist des Weiteren ein Bereich vorgesehen, der zur Aufnahme einer Wellendichtung 33 dient, um die Hydraulikpumpe 27 gegen austretende Hydraulikflüssigkeit abzudichten.
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Im Gehäuse 34 der Hydraulikpumpe 27 sind Anschlüsse 40 für Hydraulikleitungen 41 vorgesehen, welche von der Hydraulikpumpe 27 zu den einzelnen Antrieben 14 hin und wieder zurück führen.
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Die Antriebswelle 31 weist an ihrem aus dem Gehäuse 34 heraus ragenden Ende 38 einen Außenkonus 47 auf, der vorteilhafterweise durch Abdrehen des stirnseitigen Endes 38 der Antriebswelle 31 hergestellt ist. Alternativ kann dieser Außenkonus 47 auch durch ein Aufsteckteil ausgebildet sein, welches auf eine zylindrische Antriebswelle aufsteckbar ist.
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An der stirnseitigen Gehäuseplatte 30 ist eine Aufnahme 49 lösbar durch Befestigungsmittel 50 befestigt. Diese Aufnahme 49 nimmt einen Elektromagnet 52 der Kupplung 29 auf beziehungsweise der Elektromagnet 52 ist in die Aufnahme 49 eingegossen. Durch diese Anordnung kann in einfacher Weise und sicher eine dauerhafte Befestigung des Elektromagneten 52 als ein Teil der Kupplung 29 zum Gehäuse 34 der Hydraulikpumpe 27 geschaffen werden.
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Ein zweiter Teil der Kupplung 29 stellt eine Mitnehmerscheibe 58 mit einer daran angeordneten Kupplungsscheibe 59 dar, welche beim Bestromen des Elektromagneten 52 auf eine Stirnseite 67 der Antriebsscheibe 21 zubewegt wird, damit die Stirnseite 67 der Antriebsscheibe 21 mit einer Reibfläche 68 der Kupplungsscheibe 59 einen Reibschluss erzeugt, um die Rotationsbewegung der Antriebsscheibe 21 über die Kupplungsscheibe 59 beziehungsweise die Mitnehmerscheibe 58 auf die Antriebswelle 31 zu übertragen.
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Die Mitnehmerscheibe 38 umfasst eine Hülse 62, welche einen Innenkonus 63 aufweist, dessen Steigung auf die Hülse des Außenkonus 47 der Antriebswelle 31 angepasst ist, so dass nach dem Aufsetzen der Hülse 62 beziehungsweise der Mitnehmerscheibe 58 auf der Antriebswelle 31 ein Formschluss gegeben ist. Zusätzlich kann zwischen dem Innenkonus 63 und dem Außenkonus 47 eine Passfeder 63 vorgesehen sein, um die Drehsicherung zu bilden.
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Die Hülse 62 des Mitnehmers 58 weist eine äußere Umfangsfläche 55 auf, die zylindrisch ausgebildet ist. Diese Umfangsfläche 55 nimmt das Radiallager 54 auf. Am äußeren Lagerring des Radiallagers 54 ist ein Wandabschnitt 53 der Antriebsscheibe 21 befestigt. Dadurch kann eine Drehlagerung der Antriebsscheibe 21 ermöglicht sein. Zwischen dem Wandabschnitt 53 und der Umfangsfläche der Antriebsscheibe 21 ist zumindest eine U-förmige beziehungsweise ringförmige Ausnehmung gegeben, in welcher der Elektromagnet 52 anordenbar ist.
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Die Mitnehmerscheibe 58 ist mit einem Befestigungsmittel 60 lösbar zur Antriebswelle 31 befestigt, wobei vorzugsweise an einem anschlussseitigen Ende 38 der Antriebswelle 31 eine Bohrung vorgesehen ist, in der insbesondere ein als Schraube ausgebildetes Befestigungsmittel 60 anordenbar ist. Bevorzugt ist in der Bohrung zusätzlich ein Federelement vorgesehen, um eine einfache Drehsicherung des Befestigungsmittels 60 zu ermöglichen.
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4 ist eine schematische Ansicht von oben auf das Nebenaggregat 11 gemäß 3. Die Mitnehmerscheibe 58 ist beispielsweise kreisförmig ausgebildet und nimmt zentrisch die Hülse 62 auf, die beispielsweise angeschweißt oder durch Reibschluss oder dergleichen fest mit der Mitnehmerscheibe 58 verbunden ist. Parallel zur Mitnehmerscheibe 58 ist die Kupplungsscheibe 59 ausgerichtet, auf deren Unterseite eine zur Antriebsscheibe 21 weisende Stirnfläche der Reibflächen 68 vorgesehen ist. Die Kupplungsscheibe 59 weist eine mittlere Durchgangsbohrung 69 sowie weitere Aussparungen 70 auf. Zwischen der Mitnehmerscheibe 58 und der Kupplungsscheibe 59 sind Federelemente 61, insbesondere Federstreifen, vorgesehen. Diese können beispielsweise gemäß 4 radial nach außen unter einem Winkel zur Tangentialen ausgerichtet sein. Beispielsweise können drei, aber auch mehrere Federelemente 61 vorgesehen sein. Dadurch ist die Kupplungsscheibe 59 axial gegenüber der Mitnehmerscheibe 58 bewegbar und kehrt selbständig durch die Federelemente 61 in eine Ausgangsposition zurück, nachdem beispielsweise die Bestromung des Elektromagneten 52 abgeschalten ist.
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Im Anschluss daran ist ein Freilauf für die Antriebsscheibe 21 gegeben.
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Diese kompakte Anordnung weist eine kurze Bauhöhe auf. Darüber hinaus wird gegenüber herkömmlichen Antrieben eine Gewichtsreduzierung um bis zu 50% ermöglicht.
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In 4 ist ein schematischer Teilschnitt einer zweiten Ausführungsform des Nebenaggregats 11 dargestellt.
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Die Antriebswelle 31 ist bei Standard-Hydraulikpumpen 27 axial im Gehäuse 34 gelagert. Zusätzlich ist außerhalb des Gehäuses 34 die Radiallagerung 28 vorgesehen, durch welche die Antriebswelle 31 radial gelagert aufgenommen ist. Die Radiallagerung 28 umfasst ein Wälzlager 36, wie beispielsweise ein Rollenlager oder dergleichen, welches durch eine Adapterplatte 37 gehalten ist. Die Adapterplatte 37 ist wiederum mit dem Gehäuse 34 fest verschraubt, wobei bevorzugt ein Passsitz vorgesehen ist, so dass das Wälzlager 36 exakt zur Rotationsachse der Antriebswelle 31 fluchtet. Die Radiallagerung 28 ist unmittelbar an einen Austrittsbereich 32 der Antriebswelle 31 angrenzend positioniert. Dadurch verbleibt ein anschlussseitiges freies Ende 38 der Antriebswelle 31 zum Anschluss der Kupplung 29. Hierfür ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Adapterelement 39, insbesondere ein Kegeladapter, auf das anschlussseitige Ende 38 der Antriebswelle 31 aufgesetzt wird. Bevorzugt ist eine Passfeder 43 vorgesehen, um eine axial wie auch radial gesicherte Aufnahme des Adapterelementes 39 auf der Antriebswelle 31 sicherzustellen. Dieses Adapterelement 39 greift in eine Nabe 42 der Kupplung 29 ein, wobei ein Passsitz zur zentrischen Aufnahme der Kupplung 29 ausgebildet ist. Die Kupplung 29 ist bevorzugt als Magnetkupplung ausgebildet, welche elektrisch ansteuerbar ist. Innerhalb der Antriebsscheibe 21 ist die Kupplung 29 vorgesehen, so dass wiederum eine raumsparende Anordnung gegeben ist.
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Durch die Anbringung der Radiallagerung 28 an der Hydraulikpumpe 27 kann die Antriebswelle 31 auch radial belastet werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Antriebsscheibe 21 ohne weitere Abstützung auf die Antriebswelle 31 aufsetzbar ist und mit dem Riemen 19 angetrieben werden kann. Sollte anstelle des Riemens 19 eine Kette oder Zahnräder vorgesehen sein, ist anstelle der Antriebsscheibe 21 ein entsprechendes Bauteil vorgesehen, um die Hydraulikpumpe 27 anzutreiben.
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Durch diese kleinbauende, platzsparende Ausgestaltung des Nebenaggregates 11 ist ermöglicht, dass innerhalb eines vorgesehenen Bauraums größere Hydraulikpumpen eingesetzt werden können, wodurch wiederum eine erhöhte Leistung des Nebenaggregates 11 bereitgestellt werden kann.
