DE10219921A1

DE10219921A1 - Antriebsachse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10219921A1
Application number: DE2002119921
Authority: DE
Inventors: Egon Mann; Christian Stammberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2022-05-04
Also published as: DE10219921B4; ITMI20030874A1

Abstract

Es wird eine Antriebsachse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere für Flurförderfahrzeuge, mit einem Antriebsmotor, welcher mit einer Motorwelle über eine Stirnradstufe und ein Differential Planetenstufen antreibt, welche den Abtrieb mit angeschlossenen Abtriebswellen bilden, wobei zumindest eine Bremseinrichtung mit einer Betätigungseinheit für den Abtrieb vorgesehen ist, vorgeschlagen, wobei jede Bremseinrichtung über eine dazugehörige Betätigungseinheit (13, 13') mit einem Kugelrampenaktuator (12, 12') sowohl mechanisch als auch hydraulisch betätigbar ist, wobei die Bremseinrichtung direkt auf die jeweilige Abtriebswelle (6, 7) wirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsachse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere für Flurförderfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus dem Stand der Technik sind Antriebsachsen z. B. für Flurförderfahrzeuge, wie beispielsweise für Elektro- Gegengewicht-Gabelstapler mit Frontantrieb, bekannt.

Es ist möglich, dass bei den bekannten Antriebsachsen ein Elektromotor und ein Differential bzw. Verteilergetriebe vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung können z. B. zwei Bremseneinrichtungen vorgesehen sein, sodass an jeder Abtriebswelle eine Bremseinrichtung eingesetzt wird, die jeweils ein entsprechendes Bremsmoment auf die Abtriebswellen aufbringen kann, wie es beispielsweise in den Dokumenten DE 200 10 563 U1 und DE 298 20 349 U1 beschrieben ist. Dort weist die Betätigungseinheit jeder Bremseinrichtung einen einseitigen Hebel auf, welcher den Nachteil eines hohen konstruktiven Aufwandes im Getriebe und eines hohen Platzbedarfes hat.

Ferner besteht der Nachteil, dass bei einer hydraulischen Betätigung der Bremseinrichtung z. B. mit einem Ringkolben keine mechanische Betätigung ohne erheblichen zusätzlichen konstruktiven Aufwand möglich ist.

Des weiteren ist eine Antriebsachse für Flurförderfahrzeuge bekannt, bei der ein zweiseitiger Hebel zur Betätigung der Bremseinrichtung vorgesehen ist. Dieser kann jedoch nicht verwendet werden, wenn die Betätigungskraft im Zentrum der Bremseinrichtung angreifen muss.

Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass lediglich eine Bremseinrichtung bei der Antriebsachse eingesetzt wird, wobei diese Bremseinrichtung auf das Differential wirkt. Beim Bremsen wird dann der Motor abgebremst. Bei dieser Anordnung ist es möglich, dass durch den Differentialeffekt, wodurch das Antriebsmoment auf beide Abtriebwellen aufgeteilt wird, bei beiden Rädern kein ausreichendes Bremsmoment aufgebracht werden kann. Es ist zum Beispiel denkbar, dass ein Antriebsrad beim Bremsen auf einer Ölspur oder auf Eis schlupft. In diesem Fall kann auch das zweite Rad kein höheres Bremsmoment auf den Boden übertragen, sodass sicherheitskritische Situationen nicht ausgeschlossen sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsachse insbesondere für Flurförderfahrzeuge vorzuschlagen, welche eine Bremseinrichtung aufweist, die eine sichere Abbremsung in jeder Fahrsituation ermöglicht und bei der eine variable möglichst einfache Betätigung ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird eine erfindungsgemäße Antriebsachse vorgeschlagen, welche eine Bremseinrichtung für jede Abtriebseite aufweist, die sowohl mechanisch als auch hydraulisch mit einem Kugelrampenaktuator betätigbar ist. Diese Anordnung von jeweils einer Bremseinrichtung an jeder Abtriebswelle ohne Zwischenschaltung eines Verteilergetriebes ermöglicht in vorteilhafter ein sicheres Abbremsen des Fahrzeuges ohne das Auftreten eines Differentialeffektes.

Die Betätigungseinheit jeder Bremseinrichtung kann zumindest einen Kugelrampenaktuator aufweisen. Es ist auch möglich, andere geeignete Betätigungseinheiten zu verwenden, welche ebenfalls eine mechanische und hydraulische Betätigung der Bremseinrichtung zulassen. Bei der Verwendung von Kugelrampenaktuatoren ist es von Vorteil, dass diese mit der Betätigungseinheit komplett montiert bezogen werden können, sodass der Montageaufwand bei der erfindungsgemäßen Antriebsachse gering ist.

Eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass die Betätigungseinheit im Fall einer mechanischen Betätigung ein geeignet geführtes Bremsseil oder dergleichen aufweist, um die Bremseinrichtung der erfindungsgemäßen Antriebsachse zu betätigen. Im Fall einer hydraulischen Betätigung kann die Betätigungseinheit einen geeigneten Betätigungszylinder oder dergleichen umfassen. Es ist auch möglich eine hydraulische und mechanische Betätigung miteinander zu kombinieren.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bremseinrichtung direkt auf die Planetenstufe jedes Abtriebs wirkt. Auf diese Weise ist zwischen dem Abtrieb und der Bremseinrichtung kein Verteilergetriebe bzw. kein Differential geschaltet, sodass eine sichere Abbremsung des Fahrzeuges mit der Antriebswelle realisiert wird.

Im Zuge einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bremseinrichtung eine nasslaufende Lamellenbremse aufweist, wobei die Außenlamellen der Lamellenbremse an dem Hohlrad der Planetenstufe gehalten sind und wobei sich die Innenlamellen der Lamellenbremse an den jeweiligen Abtriebswellen abstützen. Es können auch andere Bremsen, wie z. B. Trommelbremsen oder dergleichen eingesetzt werden; jedoch hat sich gezeigt, dass Lamellenbremsen in vorteilhafter Weise wartungsfrei und von den Umgebungsbedingungen weitgehend unabhängig sind. Die jeweilige Lamellenbremse kann mittels einer einfachen Anordnung durch den Kugelrampenaktuator zusammengedrückt werden, sodass ein entsprechendes Bremsmoment auf die jeweilige Abtriebswelle wirkt.

Vorzugsweise kann ein koaxialer Antrieb nach der Erfindung bei einem frontgetriebenen Gegengewicht- Gabelstapler verwendet werden. Es ist auch denkbar, dass der Antrieb zumindest teilweise vorzugsweise an der der Fahrbahn abgewandten Seite der Antriebsachse in das Achsgehäuse der Antriebsachse integriert ist.

Es ist möglich, dass die Motorwelle eine direkt aufgebrachte Verzahnung aufweist und dass die Stirnradstufe als Doppelvorgelegestufe ausgebildet ist. Dies ist insbesondere für größere Übersetzungen z. B. bei AC-Motoren mit höherer Drehzahl erforderlich. Vorzugsweise kann der konstruktive Aufbau des Achsgehäuses und des Motorgehäuses drei Trennflächen aufweisen. Auf diese Weise kann ein Differential- Stirnrad-Gehäuse und jeweils ein Abtriebsgehäuse mit einem Planetentrieb und einer Bremseinrichtung realisiert werden.

Die erfindungsgemäße Konzeption schlägt eine Antriebsachse als Gesamt-Antriebssystem vor, bei der zumindest ein Motor, eine Stirnradstufe, ein Differential, eine nasslaufende Lamellenbremse als Bremseinrichtung und ein Planetengetriebe vorgesehen ist, wobei die Bremsbetätigung mittels Kugelrampenaktuator hydraulisch und/oder mechanisch erfolgt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine geschnittene Ansicht einer möglichen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Antriebsachse;
Fig. 2 eine schematische Teilansicht gemäß Fig. 1 mit einer Doppelvorgelegestufe;
Fig. 3 eine geschnittene Ansicht einer weiteren möglichen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Antriebsachse und
Fig. 4 eine quergeschnittene Ansicht gemäß Fig. 3 mit einer hydraulisch betätigten Bremseinrichtung.
In Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Antriebsachse dargestellt, bei der der Antriebsmotor 1 koaxial zu den Abtriebswelle 6, 7 angeordnet ist.
Der Antrieb erfolgt durch den Antriebsmotor 1, wobei ein Antriebsritzel 2 mit der Welle des Antriebsmotors 1 verbunden ist. Das Antriebsritzel 2 treibt über ein Zwischenrad 3 ein Stirnrad 4 der Stirnradstufe an. Die Achsabstände bei der Stirnradstufe sind derart gewählt, dass die Achsen des Antriebsritzels 2 und des Stirnrads 4 koaxial angeordnet sind. Das Stirnrad 4 treibt das Gehäuse des Differentials 5 an, wobei das Differential 5 das Antriebsmoment auf die beiden Abtriebswellen 6, 7 verteilt, welche gleichzeitig das Sonnenrad für die beiden Planetenradstufen 14, 14' bilden. Die beiden Planetenträger 18, 18' bilden jeweils den Abtrieb und treiben die Räder 16, 16' des Fahrzeuges an, wobei die Räder 16, 16' jeweils über einen Radflansch 19, 19' mit der jeweiligen Abtriebswelle 6, 7' verbunden sind.
Die Bremseeinrichtung ist als nasslaufende Lamellenbremse 10, 10' ausgeführt, wobei für jeden Abtrieb eine Lamellenbremse 10, 10' vorgesehen ist. Jede Lamellenbremse 10, 10' wirkt direkt auf die jeweilige Planetenradstufen 14, 14'. Die Außenlamellen 8, 8' jede Lamellenbremse 10, 10' werden im Hohlrad 11, 11' jeder Planetenstufe 14, 14' gehalten. Die Innenlamellen 9, 9' jede Lamellenbremse 10, 10' stützen sich in der Laufverzahnung der Abtriebswellen 6 und 7 ab. Jede Lamellenbremse 10, 10' kann mit Hilfe eines Kugelrampenaktuators 12, 12' zusammengedrückt werden. Dadurch entsteht das Bremsmoment an der jeweiligen Abtriebsseite bzw. an dem Jeweiligen Rad 16, 16' des Flurförderfahrzeuges. Jeder Kugelrampenaktuator 12, 12' kann durch jeweils eine Betätigungseinheit 13, 13' entweder mechanisch mittels eines Bremsseiles oder hydraulisch mittels eines Bremszylinders betätigt werden.
In Fig. 2 ist eine mögliche Variante hinsichtlich des Antriebs gemäß Fig. 1 gezeigt, bei der die Stirnradstufe als Doppelvorgelegestufe 21 ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für größere Übersetzungen z. B. bei AC-Motoren mit höherer Drehzahl von Vorteil.
In Fig. 3 ist eine weitere mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antriebsachse dargestellt, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet werden.
Auch diese Antriebsachse ist beispielsweise für frontgetriebene Gegengewicht-Gabelstapler geeignet. Der Antrieb erfolgt durch den Antriebsmotor 1, der teilweise in das Achsgehäuse 15 der Antriebsachse integriert ist. Ein Antriebsritzel 2 ist mit der Welle des Antriebmotors 1 verbunden und treibt das Stirnrad 4 an. Es ist möglich, dass zwischen dem Antriebsritzel 2 und dem Stirnrad 4 ein Zwischenrad 3 geschaltet ist, um den erforderlichen Achsabstand zu erreichen, ohne einen zu großen Durchmesser des Stirnrades 4 vorsehen zu müssen. Das Stirnrad 4 treibt, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung, das Gehäuse des Differentials 5 an, welches das Antriebsmoment auf die beiden Abtriebswellen 6 und 7 verteilt. Von den beiden Abtriebswellen 6, 7 wird jeweils ein Rad 16, 16' des Fahrzeuges angetrieben. Als Bremseinrichtung wird ebenfalls jeweils für jede Abtriebsseite eine Lamellenbremse 10, 10' verwendet.
In Fig. 4 wird eine quergeschnittene Ansicht gemäß Fig. 3 mit einer hydraulisch betätigten Lamellenbremse 10, 10' gezeigt. Die Betätigungseinheit 13 ist derart ausgestaltet, dass sowohl eine hydraulische, als auch eine mechanische Betätigung möglich ist.
Zur Betätigung der Lamellenbremse 10, 10' weist die Betätigungseinheit 13, 13' jeweils einen Kugelrampenaktuator 12, 12' auf. Der Kugelrampenaktuator 12, 12' umfasst eine feststehende Scheibe, eine drehbare Scheibe und zwischen den Scheiben angeordnete Kugeln. Beim Betätigen der Bremse wird die drehbare Scheibe verdreht, wodurch aufgrund einer Steigung der Kugellaufbahnen beide Scheiben auseinandergerückt werden, so dass durch die drehbare Scheibe eine axiale Kraft auf das Lamellenpaket ausgeübt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Betätigungseinheit 13, 13' mit dem Kugelrampenaktuator 12, 12' komplett montiert erhältlich ist. Dadurch reduziert sich der Montageaufwand. Bei der in Fig. 4 dargestellten hydraulischen Betätigung ist ein hydraulischer Betätigungszylinder 20, 10' vorgesehen, welcher von außen zugänglich ist, sodass dieser bei einem Dichtungsausfall auf einfachste Weise ausgetauscht werden kann.
Die erfindungsgemäße Konzeption mit einer Stirnradstufe als Standgetriebe, einem Hohlrad, einem Differential- bzw. Verteilergetriebe weist Lamellenbremsen auf, welche als Betätigungseinheit zur hydraulischen und mechanischen Betätigung einen Kugelrampenaktuator haben. Die erfindungsgemäße Anordnung von jeweils einer Bremse je Abtriebsseite lässt ein sicheres Abbremsen des Fahrzeuges ohne einen Differentialeffekt zu.
Ferner ist der konstruktive Aufbau mit vorzugsweise drei Gehäuse-Trennflächen, umfassend das Motorgehäuse ein zugleich tragendes Achsgehäuse mit Differential-Stirnrad- Gehäuse und Abtriebsgehäuse 17, 17' mit Planetenantrieb und Bremse, besonders vorteilhaft. Bezugszeichen 1 Antriebsmotor
2 Antriebsritzel
3 Zwischenrad
4 Stirnrad
5 Differential
6 Abtriebswelle
7 Abtriebswelle
8, 8' Außenlamelle
9, 9' Innenlamelle
10, 10' Lamellenbremse
11 Hohlrad
12, 12' Kugelrampenaktuator
13, 13' Betätigungseinheit
14, 14' Planetenstufe
15 Achsgehäuse
16, 16' Räder
17, 17' Abtriebsgehäuse
18, 18' Planetenträger
19, 19' Radflansch
20 Betätigungszylinder
21 Doppelvorgelegestufe

Claims

1. Antriebsachse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere für Flurförderfahrzeuge, mit einem Antriebsmotor, welcher mit einer Motorwelle über eine Stirnradstufe und ein Differential Planetenstufen antreibt, welche den Abtrieb mit angeschlossenen Abtriebswellen bilden, wobei zumindest eine Bremseinrichtung mit einer Betätigungseinheit für den Abtrieb vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Bremseinrichtung über eine dazugehörige Betätigungseinheit (13, 13') mit einem Kugelrampenaktuator (12, 12') sowohl mechanisch als auch hydraulisch betätigbar ist, wobei die Bremseinrichtung direkt auf die jeweilige Abtriebswelle (6, 7) wirkt.

2. Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (13, 13') bei einer hydraulischen Betätigung einen Betätigungszylinder (20) aufweist.

3. Antriebsachse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (13, 13') bei einer mechanischen Betätigung ein geeignet geführtes Bremsseil aufweist.

4. Antriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseeinrichtung direkt auf die jeweilige Planetenradstufe (14, 14') jeder Abtriebswelle (6, 7) wirkt.

5. Antriebsachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung eine nasslaufende Lamellenbremse (10, 10') aufweist, wobei die Außenlamellen (8, 8') jeder Lamellenbremse (10, 10') am Hohlrad (12) der Planetenstufe (14, 14') gehalten sind und wobei sich die Innenlamellen (9, 9') jeder Lamellenbremse (10, 10') an den jeweiligen Achswellen (6, 7) abstützen.

6. Antriebsachse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Lamellenbremse (10, 10') durch den zugeordneten Kugelrampenaktuator (13, 13') zusammendrückbar ist, sodass ein entsprechendes Bremsmoment auf die jeweilige Abtriebswelle (6, 7) wirkt.

7. Antriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein koaxialer Antrieb vorgesehen ist.

8. Antriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsritzel (2) mit der Motorwelle des Antriebsmotors (1) verbunden ist, welche über ein Zwischenrad (3) ein Stirnrad (4) der Stirnradstufe antreibt, wobei die Achsabstände der Stirnradstufe derart gewählt sind, dass die Achsen des Antriebsritzels (2) und des Stirnrads (4) koaxial angeordnet sind, wobei das Stirnrad (4) das Gehäuse des Differential (5) antreibt, welches das Antriebsmoment auf die beiden Abtriebswellen (6, 7) verteilt, welche das jeweilige Sonnenrad für die Planetenradstufen (14, 14') sind und wobei der Planetenträger (18) der Antrieb der Planetenstufen (14, 14') ist.

9. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb zumindest teilweise an der der Fahrbahn abgewandten Seite der Antriebsachse in das Achsgehäuse (15) der Antriebsachse integriert ist.

10. Antriebsachse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsritzel (2) mit der Motorwelle des Antriebmotors (1) verbunden ist und ein Stirnrad (4) antreibt, wobei das Stirnrad (4) das Gehäuse des Differentials (5) antreibt, das das Antriebsmoment auf die beiden Abtriebswellen (6, 7) verteilt, wobei die Abtriebswellen (6, 7) jeweils das Sonnenrad für die jeweilige Planetenradstufe (14, 14') bilden.

11. Antriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle eine direkt aufgebrachte Verzahnung aufweist.

12. Antriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnradstufe als Doppelvorgelegestufe (21) ausgebildet ist.

13. Antriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsgehäuse (15) und das Motorgehäuse drei Trennflächen aufweisen.

14. Verwendung einer Antriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese bei einem frontgetriebenen Gegengewicht-Gabelstapler verwendet wird.