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DE10219920A1 - Antrieb mit integrierter Bremse - Google Patents

Antrieb mit integrierter Bremse

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DE10219920A1
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drive
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electric motor
planetary
motor
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Egon Mann
Christian Stammberger
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Es wird ein Antrieb mit integrierter Bremse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere für Flurförderfahrzeuge, mit einem Einzelradantrieb für jedes der beiden Antriebsräder, wobei jeder Einzelradantrieb einen koaxial angeordneten Motor (1), ein Getriebe (3) und eine Bremseinrichtung (2) mit einem Aktuator (18) umfasst, vorgestellt, bei der der Aktuator als Kugelrampenaktuator (18) ausgebildet ist, dessen feststehende Scheibe (19) gleichzeitig das A-Lagerschild für den Motor (1) bildet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb mit integrierter Bremse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere für Flurförderfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Nach dem Stand der Technik werden heutzutage bei Flurförderfahrzeugen, beispielsweise bei Elektro-Gegengewichtstaplern mit Frontantrieb oft Einzelradantriebe verwendet, die paarweise eingesetzt werden. Die Antriebe werden üblicherweise unabhängig voneinander am Fahrzeugrahmen befestigt. Derartige Antriebssysteme umfassen zwei Elektromotoren, zwei Getriebe und zwei Bremsen mit entsprechenden Betätigungseinrichtungen.
  • Die paarweise einzusetzenden Einzelradantriebe werden vorzugsweise bei kleinen Flurförderfahrzeugen z. B. Gegengewichtstaplern mit Hublasten bis ca. 2000 kg verwendet und bieten den Vorteil einer hervorragenden Wendigkeit, da es möglich ist, die Antriebsräder gegenläufig anzutreiben.
  • Eine Weiterentwicklung dieses Konzeptes sieht vor, bei Beibehaltung eines paarweise einzusetzenden Einzelradantriebs, die zwei Antriebe fest miteinander zu verbinden (Motor-B-Seite mit Motor-B-Seite), so dass dadurch Fahrzeugkräfte aufgenommen werden können. Auch in diesem bekannten Antriebskonzept sind zwei Bremsbetätigungen, eine für jeden Motor, notwendig.
  • Des weiteren sind Antriebsachsen vorgeschlagen worden, welche einen Elektromotor und ein Differentialgetriebe aufweisen. In diesem Fall werden ebenfalls zwei Bremsen und zwei Betätigungseinrichtungen pro Antriebsachse eingesetzt, die auf die Antriebe der Achse wirken, wie es beispielsweise in den Dokumenten DE 200 10 563 U1 und DE 298 20 349 U1 beschrieben ist. Diese Konstruktionen weisen jedoch eine geringere Wendigkeit auf, als die Konstruktionen mit paarweise einzusetzenden Einzelradantrieben.
  • Es ist auch vorgeschlagen worden, lediglich eine Bremse mit einer Betätigungseinrichtung einzusetzen, wobei die Bremse auf das Differential wirkt. Hierdurch entsteht der Nachteil, dass beim Bremsen ein Differentialeffekt auftreten kann, wodurch ein zwangsläufig gleiches Drehmoment an beiden Antrieben bewirkt wird. Das bedeutet, dass, wenn ein Rad eine verminderte Traktion hat, das andere Rad nur ein vermindertes Bremsmoment übertragen kann. Außerdem kann sich das Fahrzeug bei 90° eingeschlagener Lenkung, was beispielsweise bei Gabelstaplern üblich ist, trotz angezogener Bremse um den Mittelpunkt der Antriebsachse drehen.
  • Die DE 40 10 742 C1 beschreibt ein zweistufiges Getriebe mit integrierter Bremse, bei dem an einem fest im Getriebegehäuse aufgenommenen Hohlrad einer als Planetengetriebe ausgeführten zweiten Getriebestufe ein erster Bremslamellenträger angeordnet ist, wobei ein zweiter mit dem ersten Lamellenträger als Lammelenbremse zusammenwirkender Bremslamellenträger an einem der Stirnräder der ersten Getriebestufe angebracht ist. Hierbei ist das den zweiten Lamellenträger aufnehmende Stirnrad über einen das Getriebegehäuse durchdringenden und von außen zu betätigenden Druckstift gegen die Kraft einer Feder axial verschiebbar, so dass die Lamellen zusammengedrückt werden. Diese Konstruktion setzt eine Geradverzahnung der Stirnräder voraus, was jedoch in signifikanter Geräuschentwicklung resultiert.
  • Des weiteren ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 93 09 732 U1 ein zweistufiges Getriebe mit integrierter Bremse bekannt, bei dem eine starre Verbindung zwischen dem Sonnenrad und dem axial fixierten Sonnenrad vorgesehen ist. Hierbei wird das Stirnrad mit einem in das Sonnenrad übergehenden Lamellenträger mittels der Betätigung einer axial verschiebbaren Druckscheibe verbunden.
  • Die DE 44 33 100 C2 beschreibt ein Getriebe für paarweise einzusetzenden Einzelradantriebe mit integrierter Bremse, mit einem Getriebegehäuse, einer aus einem Ritzel und einem Stirnrad bestehenden ersten Getriebestufe, einer aus einem Sonnenrad, mindestens einem Planetenrad und einem im Getriebegehäuse aufgenommenen Hohlrad bestehenden zweiten Getriebestufe und einer zwischen den beiden Getriebestufen angeordneten Lamellenbremse.
  • Hierbei weist die Lamellenbremse ein Druckelement auf, das über einen das Getriebegehäuse durchdringenden und von außen betätigbaren Druckstift gegen die Kraft einer Feder axial verschiebbar ist, so dass ein Aktivieren der Lamellenbremse ermöglicht wird. Zur Betätigung der in das Getriebe integrierten Bremse ist am Gehäuse ein zweiarmiger Hebel vorgesehen, dessen einer Hebelarm vom Fahrer des Fahrzeugs hydraulisch und/oder mechanisch betätigbar ist. Der zweite Hebelarm liegt an einem Ende des das Getriebegehäuse durchdringenden Druckstifts an und überträgt die Bewegung des ersten Hebelarmes auf den Druckstift und somit auf die Lamellenbremse.
  • Die oben genannte Konstruktion ist jedoch für eine koaxiale Anordnung des Motors nicht geeignet, da der Bremshebel die Betätigungskraft im Zentrum des Lamellenpaketes ausüben muss und bei einem koaxialen Antrieb dieser Bauraum für den Antriebsmotor benötigt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von paarweise einzusetzenden Einzelradantrieben eine Antriebsachse mit integrierter Bremse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere für Flurförderfahrzeuge mit insgesamt zwei Antrieben und zwei Bremsen anzugeben, welche für eine koaxiale Anordnung der Motoren bei einer gleichzeitig erzielten kompakten Bauweise geeignet ist. Des weiteren soll ein verschleiß- und wartungsarmer Bremsbetrieb ermöglicht und die Montage vereinfacht werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird ein Antrieb mit einem Einzelradantrieb für jedes der beiden Antriebsräder vorgeschlagen, bei der jeder Einzelradantrieb einen koaxial angeordneten Elektromotor, ein Getriebe, vorzugsweise ein Planetengetriebe und eine Bremseinrichtung mit einem Kugelrampenaktuator umfasst, bei der die feststehende Scheibe des Kugelrampenaktuators gleichzeitig das A-Lagerschild für den Elektromotor bildet.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine sehr kompakte Bauweise erzielt; des weiteren werden Handhabung, Wartung und Montage erleichtert.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsachse darstellt, näher erläutert.
  • Gemäß der Figur ist für jedes Antriebsrad ein Elektromotor 1 vorgesehen, der den Lamellenträger 4 und das Sonnenrad 5 einer ersten Planetenstufe 6 eines Planetengetriebes 3 antreibt. Das Hohlrad 8 der ersten Planetenstufe 6 ist mit dem Gehäuse 10 des Planetengetriebes 3 drehfest verbunden. An die erste Planetenstufe 6 schließt sich erfindungsgemäß eine zweite Planetenstufe 7 an, deren Planetenträger 11 abtriebsseitig mit der Radwelle 12 des Antriebsrads verbunden ist.
  • Die Bremseinrichtung 2 umfasst eine Betätigungseinheit 13, ein Bremselement - vorzugsweise ein in Öl laufendes Lamellenpaket 14 - und einen Aktuator, der als Kugelrampenaktuator 18 ausgebildet ist. Der Kugelrampenaktuator 18 besteht aus einer feststehenden Scheibe 19, die gemäß der Erfindung gleichzeitig das A-Lagerschild des Elektromotors 1 ist, einer drehbaren Scheibe 20 und Kugeln 21. Hierbei sind die Kugelrampenlaufbahnen im A-Lagerschild enthalten. Beim Betätigen der Bremseinrichtung 2 mittels der Betätigungseinheit 13 wird die drehbare Scheibe 20 gegenüber der Scheibe 19 verdreht, so dass sich aufgrund einer Steigung der Kugellaufbahnen beide Scheiben auseinander gedrückt werden. Dies bedeutet, dass während die Scheibe 19 ortsfest bleibt, die drehbare Scheibe 20 in Richtung des Lamellenpakets 14 radial geführt und gedrückt wird, wodurch eine axiale Betätigungskraft auf das Lamellenpaket 14 ausgeübt wird.
  • Das Lamellenpaket 14 weist eine Druckscheibe 15, mindestens eine Innenlamelle 16 und mindestens eine Außenlamelle 17 auf. Die Druckscheibe 15 sowie die Außenlamellen 17 sind mit dem Getriebegehäuse 10 drehfest verbunden. Wie aus der Figur ersichtlich, ist die Innenlamelle 16 mit der Abtriebswelle des Elektromotors 1 - vorzugsweise über den Lamellenträger 4 - drehfest verbunden, so dass bei einer Betätigung der Bremseinrichtung 2 ein Drehmoment von der Abtriebswelle des Elektromotors 1 in das Gehäuse 10 eingeleitet wird, um den Antrieb zu bremsen.
  • Da die Innenlamellen 16 mit der hohen Drehzahl des Elektromotors 1 umlaufen, ist das erforderliche Bremsmoment der Bremseinrichtung 2 relativ gering, so dass im Vergleich zum Stand der Technik wenige Reibstellen ausreichen, um eine gute Bremswirkung zu erzielen.
  • Vorteilhafterweise kann der Kugelrampenaktuator 18 auf dem Elektromotor 1 vormontiert werden, um den Montageprozess zu vereinfachen. Die Betätigungseinheit 13 ist zudem von außen zugänglich und kann ohne Demontage des Getriebes ausgewechselt oder gewartet werden. Um die Montage des Motors zu erleichtern, kann außerdem vorgesehen sein, das A- Schild des Motors mit dem Motorgehäuse einteilig auszubilden, so dass die Montage des Motors 1 über die Öffnung für das B-Lagerschild erfolgen kann.
  • Durch die erfindungsgemäße Konzeption muss die Druckscheibe 15 neben der axialen Bewegung nur radial im Gehäuse 10 geführt werden. Die Laufverzahnung der ersten Planetenstufe 6 und/oder die Mitnahmeverzahnung der Innenlamelle 16 können im Rahmen einer weiteren Ausführungsform direkt auf der Motorwelle aufgebracht sein.
  • Ein weiterer Vorteil der hier vorgestellten Lösung besteht darin, dass weniger Bauteile als bei Antriebsachsen nach dem Stand der Technik benötigt werden, bei einer insgesamt kürzeren Baulänge, was insbesondere bei der Realisierung des Einzelradantriebskonzeptes von Relevanz ist. Bezugszeichen 1 Elektromotor
    2 Bremseinrichtung
    3 Getriebe
    4 Lammelenträger
    5 Sonnenrad
    6 Erste Planetenstufe
    7 Zweite Planetenstufe
    8 Hohlrad
    10 Getriebegehäuse
    11 Planetenträger
    12 Radwelle
    13 Betätigungseinheit
    14 Lamellenpaket
    15 Druckscheibe
    16 Innenlamelle
    17 Außenlamelle
    18 Kugelrampenaktuator
    19 feststehende Scheibe
    20 drehbare Scheibe
    21 Kugeln

Claims (5)

1. Antrieb mit integrierter Bremse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere für Flurförderfahrzeuge, mit einem Einzelradantrieb für jedes der beiden Antriebsräder, wobei jeder Einzelradantrieb einen koaxial angeordneten Motor (1), ein Getriebe (3) und eine Bremseinrichtung (2) mit einem Aktuator (18) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator als Kugelrampenaktuator (18) ausgebildet ist, dessen feststehende Scheibe (19) gleichzeitig das A-Lagerschild für den Motor (1) bildet.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) als Planetengetriebe ausgebildet ist.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) als zweistufiges Planetengetriebe ausgebildet ist, welches eine erste Planetenstufe (6) und eine zweite Planetenstufe (7) aufweist und dass der Motor (1) einen Lamellenträger (4) und das Sonnenrad (5) der ersten Planetenstufe (6) antreibt, wobei das Hohlrad (8) der ersten Planetenstufe (6) mit dem Gehäuse (10) des Planetengetriebes (3) drehfest verbunden ist und wobei der Planetenträger (11) der zweiten Planetenstufe (7) abtriebsseitig mit der Radwelle (12) des Antriebsrads verbunden ist.
4. Antrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (2) eine Betätigungseinheit (13), ein als Lammelenpaket (14) mit zumindest einer Innenlamelle (16) und zumindest einer Außenlamelle (17) ausgebildetes Bremselement und eine Druckscheibe (15) umfasst, wobei die Druckscheibe (15) und die zumindest eine Außenlamelle (17) mit dem Getriebegehäuse (10) drehfest verbunden sind und die zumindest eine Innenlamelle (16) mit der Abtriebswelle des Elektromotors (1) drehfest verbunden ist, so dass eine Betätigung der Bremseinrichtung (2) eine Drehmomentübertragung von der Abtriebswelle des Elektromotors (1) in das Getriebegehäuse (10) bewirkt.
5. Antrieb nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufverzahnung der ersten Planetenstufe (6) und/oder die Mitnahmeverzahnung der zumindest einen Innenlamelle (16) direkt auf der Motorwelle aufgebracht sind.
DE10219920A 2002-05-03 2002-05-03 Antrieb mit integrierter Bremse Expired - Fee Related DE10219920B4 (de)

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