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Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit besonders für Kippen einer Fahrerkabine eines Fahrzeugs, sowie die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Fahrerkabine betrifft.
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Auf einigen Fahrzeugen und Bau- und Landmaschinen ist die Fahrerkabine kippbar über dem Motorraum montiert. Die Fahrerkabine ist in der Regel mit der unteren Kante der Front direkt oder indirekt an dem Chassis des Fahrzeugs angelenkt. Hydraulikbasierte Antriebseinheiten umfassend Hydraulikzylinder werden typischerweise für das Kippen der Fahrerkabine verwendet. Dieses ist auf seine Art und Weise praktisch, da die meisten Fahrzeuge mit kippbarer Fahrerkabine auf andere Ursachen schon mit Hydraulik ausgestattet sind. Ein Beispiel eines solchen Fahrzeugs ist beispielsweise aus
EP 2 384 956 A1 , Actuant Corp. bekannt und aus
DE 10 2004 027 202 A1 , Komatsu Hanomag GmbH ist ein Frontlader mit einer kippbaren Fahrerkabine bekannt. Ein Beispiel eines Lastkraftwagens ist aus
US 4,366,879 Nordell bekannt, worin sowohl eine auf Hydraulikzylindern basierte Lösung als auch eine Lösung, wo die Antriebseinheit sich auf einem elektrisch getriebenen Linearantrieb basiert, angeführt sind.
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Um genügend Zugang zum Motor- oder Maschinenraum bereitzustellen muss die Fahrerkabine oft über einem großen Winkel, typischerweise 90°, gekippt werden. Wenn die Antriebseinheit an der Rückseite der Fahrerkabine platziert ist, ist eine große Wanderung von dieser erforderlich. Zusätzlich dazu, dass die Antriebseinheit eine große Wanderung ausüben muss, ist es auch notwendig eine große Kraft zu leisten, da die Fahrerkabine relativ schwer ist. Hierzu kommt, dass die Fahrerkabine auf seiner Wanderung Totpunkte, die extra große Kraft erfordern, überwinden muss.
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Ein anderer Aspekt ist, dass es für sämtliche Fahrzeuge und Maschinen gilt, dass diese für große Verdrehungen in der Konstruktion ausgesetzt sind. Dieses gilt wenn sie auf unbefahrbarem Terrain fahren, bei Löcher im Weg, wenn ein Rad außerhalb einer asphaltierten Fahrbahn fährt, bei Rampen für Be- und Abladen usw. Hierzu kommen dynamische Belastungen verschiedener Art. Wenn er läuft setzt der Motor allein die Konstruktion für dynamische Belastungen aus, so wie das bloße Fahren auf einer asphaltierten Fahrbahn zu den dynamischen Belastungen mitwirkend ist. Laden und Ausladen eines Fahrzeugs resultiert auch in dynamischen Belastungen auf der Konstruktion. Wenn nicht alle dann viele von diesen Belastungen tragen sich auf die Antriebseinheiten für Kippen der Fahrerkabine über.
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Ziel der Erfindung ist es eine elektrische Antriebseinheit für Kippen von Fahrerkabinen bereitzustellen, die sowohl eine große Kraft als auch eine große Wanderung leisten kann. Die elektrische Antriebseinheit sollte ferner auch die Verdrehungen und dynamischen Belastungen, der die Konstruktion ausgesetzt sind, wiederstehen können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer elektrischen Antriebseinheit der im Anspruch 1 genannten Art gelöst, umfassend zwei Linearantriebe, wo jeder Linearantrieb ein Außenrohr, eine in dem Außenrohr axial verlaufenden Spindel, einen elektrischen Motor und eine Zahnradtransmission für Treiben der Spindel, eine auf der Spindel platzierte Spindelmutter, welsche Spindelmutter sich die Spindel entlang bewegt wenn die Spindel getrieben ist, ein Innerrohr, das als einen Stempel axial von der Spindelmutter sich verschieben lässt, umfasst und wo die zwei Linearantriebe gegenüber einander arrangiert sind, so dass die Innerrohre sich auseinander bewegen wenn sie auswärts geschoben werden. Hierdurch ist eine elektrische Antriebseinheit mit guter Leistungsfähigkeit und großer Hublänge bereitgestellt.
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In einer weiteren Ausführungsform sitzt das Innerrohr mindestens in einer der Linearantrieben los über die Spindel und ist nicht an der Spindelmutter befestigt und ein Vorderende, d. h. das das Innerrohr zugewandte Ende, der Spindelmutter ist als einen Presskopf ausgeformt, der für Schieben des Innerrohrs, wenn der Presskopf (12a) mit einem hinteren Ende, d. h. das die Spindelmutter (12) zugewandte Ende, des Innerrohrs (17), in Kontakt kommt, vorgesehen ist. Dass das Innerrohr sich frei in seiner Axialrichtung verschieben kann, bewirkt dass die in der Konstruktion des Fahrzeugs während des Betriebs entstehenden Belastungen und Verdrehungen, sich nicht auf die Antriebseinheit übertragen.
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In einer konkreter Ausführungsform wird das Innerrohr in einer Buchse in einem Vorderende des Außenrohrs nebst mittels eine Buchse auf der Spindel gesteuert, welsche Buchse in einem hinteren Ende des Innerrohrs befestigt ist und auf den Rücken der Gewinde der Spindel gleitet. Zweckmäßig sind die Buchsen oder mindestens das Teil davon, das in Kontakt mit dem Innerrohr und der Spindel ist, aus Kunststoff gemacht. Die Buchse in dem Außenrohr kann ferner mit einer Dichtung für Abdichten zwischen dem Außenrohr und dem Innerrohr versehen sein.
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Da ziemlich große Kräfte involviert sind, ist ein hinteres Ende der Buchse auf dem Innerrohr mit einem Anschlag für den Presskopf auf der Spindelmutter versehen, so dass das Risiko für Beschädigung von dem Ende des Innerrohrs und dem Presskopf reduziert wird.
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Zweckmäßig sind die zwei Linearantriebe so arrangiert, dass die respektive Spindeln mit ihren Längsachsen im Anschluss an einander liegen. Dieses ist vorteilhaft dadurch dass es eine Anordnung ermöglicht, wo die Belastungen auf den Antrieben direkt von den vorderen Befestigungen auf dem äußeren Ende der Innerrohre durch Spindeln geleitet werden können. D. h. dass die auf der Antriebseinheit auftretenden axialen Belastungen nicht die übrigen Bestandteile der Antriebseinheit belastet wie z. B. ein Gehäuse, das die Antriebseinheit oder die Transmission der Antriebseinheit umschließt.
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In einer Ausformung sind die zwei Linearantriebe mit jedem seinem Gehäuse versehen, die mittels eines Mittelstücks sich mit einander verbinden lassen. Dieses hat u. a. den Vorteil, dass die zwei Linearantriebe separat hergestellt werden können und danach mit dem Zwischenstück sich sammeln lassen. Wenn die zwei Linearantriebe Rücken an Rücken gesammelt werden und die respektive Spindeln mit ihrer Längsachsen im Anschluss an einander liegen, kann es in dem Mittelstück so arrangiert sein, dass die Kräfte von einer Spindel axial an die andere Spindel geführt werden.
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In einer besonderen Ausformung sind die zwei Gehäuse der Linearantriebe L-förmig und die Außenrohre sind in dem Winkel der L-förmigen Gehäusen platziert und sind mit einem hinteren Ende in dem senkrechten Teil der L-förmigen Gehäuse befestigt. Hierdurch ist eine gute Befestigung der Außenrohre an den Gehäusen erreichbar, da die Außenrohre sich zugleich auf dem waagerechten Teil der Gehäuse befestigen lassen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einer Fahrerkabine, die über eine Achse schwenkbar ist, wo die Achse vorzugsweise eine Seite der Fahrerkabine entlang verläuft und wo das Fahrzeug eine Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–7 für Kippen der Fahrerkabine umfasst.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei:
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1 eine nach oben gezeigte perspektivische Darstellung einer Antriebseinheit nach der Erfindung,
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2, eine Längsschnitt durch die Antriebseinheit von 1 zeigt,
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3, den Linearantrieb auf der linken Seite der Antriebseinheit nach oben gezeigt und wo ein Teil des Außenrohrs entfernt ist und wo das Innerrohr in einer willkürlichen Zwischenstellung gezeigt ist,
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4, dasselbe als 3, wo der Linearantrieb von vorne und mit dem Innerrohr in seiner völlig herausragenden Position gezeigt ist,
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5, den Linearantrieb auf der linken Seite der Antriebseinheit nach oben und von vorne gezeigt und wo die Spindelmutter das Innerrohr ein Stück nach vorne geschoben hat, und
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6, dasselbe als 5, aber wo die Spindelmutter das Innerrohr zu seiner völlig herausragenden Position geschoben hat zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst die Antriebseinheit einen ersten und einen zweiten elektrisch getriebenen Linearantrieb A, B. Der Linearantrieb A, der auf der rechten Seite der Figuren gezeigt ist, umfasst ein L-förmiges Gehäuse 1 und ein Außenrohr 2, das eine extrudierte Rohrlänge mit einem quadratischen Querschnitt ist. Das Außenrohr 2 ist in dem Winkel des L-förmigen Gehäuses platziert und ist mit einem hinteren Ende in einem senkrechten Teil 1a des L-förmigen Gehäuses 1 befestigt. Das Außenrohr 2 umfasst eine Spindel 3, die mit einem Lager 4 auf einem hinteren Ende in dem senkrechten Teil 1a des Gehäuses 1 montiert ist. Die Spindel 3 ist von einem reversierbaren Elektromotor über einer Zahnradtransmission getrieben. Der reversierbaren Elektromotor ist in einem waagerechten Teil 1b des Gehäuse 1 platziert. Die Zahnradtransmission steht in Eingriff mit einem Zahnrad 5, das an dem hinteren Ende der Spindel 3 befestigt ist. Es sei noch erwähnt, dass eine andere Typ von Transmission als die Zahnradtransmission sich verwenden lässt. Somit lassen Zahnriemen- oder Kettebasierte Transmissionen sich auch verwenden. Die Spindel 3 ist mit einer gegen Rotation festgehaltenen Spindelmutter 6 versehen. In dieser Hinsicht ist die Spindelmutter 6 mit Vorsprüngen versehen, die in längslaufenden Spuren in dem Außenrohr 2 geführt werden. Mit einem hinteren Ende ist ein Innerrohr 7 an der Spindelmutter 6 befestigt, welsche Innerrohr als eine Kolbenstange funktioniert. Abhängig von der Rotationsrichtung der Spindel 3 wird die Spindelmutter 6 sich in der eine oder der andere Richtung auf die Spindel bewegen, wobei das Innerrohr 7 auf entsprechender Weise aus- bzw. einwärts geschoben wird. Für Montage der Antriebseinheit ist das Vorderende des Innerrohrs 7 mit einem sphärischen Lager 8 als eine Montagevorrichtung versehen. Es ist zu verstehen, dass andere Formen von Montagevorrichtungen sich verwenden lassen so wie ein Auge oder eine Gabelbefestigung, aber das sphärische Lager weist jedoch den Vorteil aus, dass es automatisch sich an Bewegung in der Aufhängewelle passt, so dass die Antriebseinheit nicht für Verdrehungen und Schiebbelastungen ausgesetzt wird.
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Gegenüber dem Linearantrieb A auf der rechten Seite der 1 und 2 liegt einen zweiten Linearantrieb B. Dieser Linearantrieb B umfasst ebenfalls ein L-förmiges Gehäuse 10 und ein Außenrohr 12. Dieses Außenrohr 12 ist von zwei U-förmigen Schienen 12a, 12b hergestellt, wo eine Schiene 12a ein Bodenstück ausmacht, worin die einzelne Teile montiert werden, und die andere Schiene 12b einen Deckel ausmacht, der an der Schiene 12a festgeschraubt wird. In dem Außenrohr 12 ist eine Spindel 13 versehen, die mit einem Lager 14 auf einem hinteren Ende in dem senkrechten Teil 10a des Gehäuses 10 montiert ist. Die Spindel 13 ist von einem reversierbaren Elektromotor über einer Zahnradtransmission getrieben. Der reversierbaren Elektromotor ist in einem waagerechten Teil 10b des Gehäuses 10 platziert. Die Zahnradtransmission steht in Eingriff mit einem Zahnrad 15, das an dem hinteren Ende der Spindel 13 befestigt ist. Die Spindel 13 ist mit einer gegen Rotation festgehaltenen Spindelmutter 16 versehen. In dieser Hinsicht ist die Spindelmutter 16 mit Vorsprüngen versehen, die in längslaufenden Spuren in dem Außenrohr 12 geführt werden. Die Spindelmutter 16 ist hier mit einem quadratischen Querschnitt ausgeformt, der in einer damit übereinstimmenden, viereckigen, quadratischen Führung in dem Außenrohr 12 passt. Ferner ist ein Innerrohr 17 versehen, das als eine Kolbenstange funktionieren kann. Für Montage ist das vordere Ende des Innerrohrs 17 mit einem sphärischen Lager 18 versehen. Das Innerrohr 17 ist hier nicht an der Spindelmutter 12 befestigt und das vordere Ende der Spindelmutter 16 ist ferner als einen Presskopf (16a) ausgeformt. Das Innerrohr 17 ist in einer Buchse 9 in dem vorderen Ende des Außenrohrs 12 nebst mit einer Buchse 11 auf der Spindel 13 gesteuert. Die Buchse 11 ist in dem hinteren Ende des Innerrohrs 17 befestigt und gleitet auf den Rücken der Gewinde der Spindel 13. Das hintere Ende der Buchse 11 ist mit einem Anschlag 11a für den Presskopf 16a auf der Spindelmutter 16 ausgeformt. Der Anschlag 11a auf der Buchse 11 kann von einem stoß-dämpfend Material, z. B. Gummi sein.
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Die zwei L-förmige Gehäuse 1, 10 der zwei Linearantriebe A, B sind mit den hinteren Enden um ein Zwischenstück 19 in der Form eines kurze, hole Profilstück gesammelt. Die zwei Linearantriebe A, B sind mit ihren Spindeln 3, 13 auf einer gemeinsamen Längsachse arrangiert, oder anders gesagt laufen die zwei Spindeln im Anschluss an einander.
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Wenn die Fahrerkabine in der Ausgangsstellung ist, sind die beide Linearantriebe A, B eingezogen, d. h. die Spindelmutter 6, 16 sind in ihrer völlig eingefahrenen Stellung und damit ist das Innerrohr 7 des Linearantriebs A auf der rechten Seite völlig in seiner Innerposition gezogen, während das Innerrohr 17 des Antriebs auf der linken Seite B über seiner ganzen Länge frei beweglich ist d. h. von seiner maximal eingezogenen Stellung zu seiner maximal ausgeschobenen Stellung. Dieses gewährleistet dass die Belastungen, die die Fahrerkabine während des Betriebs ausgesetzt sind, sich nicht auf die Antriebseinheit übertragen. In der Ausgangsstellung ist die Fahrerkabine übrigens direkt oder indirekt mit Verschlüsse an dem Chassis des Fahrzeugs befestigt. Wenn es gewünscht ist die Fahrerkabine zu kippen, um Zugang zu dem Motorraum zu ermöglichen, werden die zwei Antriebe A, B aktiviert. Bei Antrieb A auf der linken Seite der Zeichnung wird das Innerrohr 7 nach vorne geschoben in gleichem Maße wie die Spindelmutter 6 sich auswärts auf der Spindel 3 bewegt, da das Innerrohr 7 fest mit der Spindelmutter 6 verbunden ist. Bei dem Linearantrieb B auf der linken Seite der Zeichnung, wird die Spindelmutter 16 sich ebenfalls auswärts auf der Spindel 13 bewegen, wobei diese mit seinem Presskopf 16a in Kontakt mit dem Anschlag 11a auf dem hinteren Ende des Innerrohrs 17 kommt und dieses nach vorne gegen seine völlig ausgefahrene Stillung schiebt. Falls unbeabsichtigte Belastungen auf dem Fahrzeug in dieser Situation entstehen, werden sie sich nicht auf die Antriebseinheit übertragen, da das Innerrohr 17 sich auch in dieser Situation frei bewegen kann.
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Es sei bemerkt, dass in dem Text bezüglich auf den Enden der verschiedenen Elementen sind die Bezeichnungen Vorderende und hinteres Ende derart benutzt, dass die die Mitte der Antriebseinheit zugewandten Enden als hinteres Ende bezeichnet sind und die die Mitte der Antriebseinheit abgewandten Enden, Vorderende bezeichnet sind.
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In dem Text wird die Bezeichnung Motorraum in seiner breitesten Bedeutung verwendet, so dass sie auch die Bezeichnung Maschinenraum umfasst. Beispielsweise hat ein selbstfahrender Rübenheber sowohl einen Motor für Vortrieb davon als auch einen anderen Motor für Antrieb der eigentlichen Hebereinheit. Diese Motoren können in jedem seinen Motor- oder Maschinenraum arrangiert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2384956 A1 [0002]
- DE 102004027202 A1 [0002]
- US 4366879 [0002]
