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Die Erfindung betrifft eine Lenkachse für ein lenkbares Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Flurförderzeug.
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Im Stand der Technik sind unterschiedliche Ausbildungsformen von Servolenkeinheiten bekannt, welche entweder eine manuelle Lenkvorgabe eines Fahrers unterstützen oder auf ein elektrisches Signal hin selbsttätig einen gewünschten Lenkwinkel einstellen. Als Aktuator dient dabei regelmäßig ein Hydraulikzylinder oder ein Elektromotor. Diese Lenkeinheiten umfassen in der Regel neben dem Aktuator ein Lenkgetriebe in konzentrischer Bauweise und weisen eine Welle als Abtrieb auf. Die Lenkeinheiten sind säulenartig aufgebaut mit einem Sockel im unteren Bereich, welcher zur Befestigung an einem Fahrgestell des Fahrzeugs dient. Der obere Bereich der Lenkeinheit ist gegen den unteren Bereich verdrehbar, um an den lenkbaren Rädern einen Lenkwinkel einzustellen.
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Aus der
DE 10 2019 116 644 A1 ist in diesem Zusammenhang eine Servolenkeinheit für Fahrzeuge bekannt, die eine Lenksäule mit einem Sockel sowie einen elektrisch unterstützten Lenkapparat mit einem Gehäuse und einem Elektromotor umfasst, wobei das Gehäuse bezüglich des Sockels in Bezug auf einen Freiheitsgrad beweglich ist. Die Lenksäule umfasst ihrerseits weiterhin eine untere Achse, welche drehbar mit dem Sockel verbunden ist und teilweise in ihm enthalten ist. Der Elektromotor ist so ausgebildet, dass er die untere Achse über eine Ausgangswelle in Drehung versetzen kann.
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Die bekannten Servolenkeinheiten sind jedoch dahingehend nachteilbehaftet, als dass sie aufgrund ihrer säulenartigen Bauform einen hohen Platzbedarf erfordern sowie ungünstigen mechanischen Belastungen unterliegen, welche wiederum zu erhöhtem Verschleiß und Ausfall der Servolenkeinheiten führen können.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Antrieb für eine Lenkachse eines Flurförderzeugs vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lenkachse für ein lenkbares Fahrzeug gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Die Erfindung betrifft eine Lenkachse für ein lenkbares Fahrzeug, umfassend ein Achsgehäuse und einen Lenkantrieb mit einem Elektromotor und einer Motorwelle, mit einer ersten Planetenstufe, umfassend ein erstes Sonnenrad, erste Planetenräder und einen ersten Planetenträger, mit einer letzten Planetenstufe, umfassend ein letztes Sonnenrad, letzte Planetenräder und einen letzten Planetenträger und mit einem Hohlrad, wobei der Lenkantrieb dazu ausgebildet ist, dass ein Kraftfluss von der Motorwelle über das erste Sonnenrad und die ersten Planetenräder zum ersten Planetenträger verläuft und dass der Kraftfluss weiterhin über das letzte Sonnenrad zu den letzten Planetenrädern verläuft. Die erfindungsgemäße Lenkachse zeichnet sich dadurch aus, dass der Kraftfluss weiterhin von den letzten Planetenrädern zum Hohlrad verläuft, wobei das Hohlrad gegenüber dem Achsgehäuse um eine Schwenkachse drehbar gelagert ist und wobei der letzte Planetenträger drehfest mit dem Achsgehäuse verbunden ist.
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Es ist also eine Lenkachse vorgesehen, d.h. eine Achse mit zwei lenkbaren Rädern, die zur Verwendung an einem Fahrzeug geeignet ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich bevorzugt um ein Nutzfahrzeug wie eine Landmaschine, eine Arbeitsmaschine oder ein Flurförderzeug.
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Die Lenkachse umfasst ein Achsgehäuse, an welchem alle weiteren Komponenten der Lenkachse angeordnet sind. Das Achsgehäuse stellt somit eine Art Grundgerüst der Lenkachse dar.
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Weiterhin umfasst die Lenkachse einen Lenkantrieb, wobei der Lenkanatrieb seinerseits einen Elektromotor mit einer Motorwelle umfasst. Bevorzugt handelt es sich um einen dreiphasigen, bürstenlosen Elektromotor.
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Der Lenkantrieb umfasst außerdem eine erste und eine letzte Planetenstufe, mit einem ersten bzw. letzten Sonnenrad, ersten bzw. letzten Planetenrädern, einem ersten bzw. letzten Planetenträger sowie einem Hohlrad.
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Der Elektromotor und die Planetenstufen sind derart angeordnet, dass der Kraftfluss vom Elektromotor über die Motorwelle zum ersten Sonnenrad verläuft. Bevorzugt sind die Motorwelle und das erste Sonnenrad dabei drehfest miteinander verbunden, beispielsweise über eine Steckverzahnung oder über eine Schweißverbindung. Besonders bevorzugt sind die Motorwelle und das erste Sonnenrad einstückig ausgebildet.
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Vom ersten Sonnenrad verläuft der Kraftfluss weiter zu den ersten Planetenrädern, wobei mindestens zwei erste Planetenräder vorgesehen sind. Die ersten Planetenräder kämmen mit dem ersten Sonnenrad. Die ersten Planetenräder werden vom ersten Planetenträger drehbar gehalten, so dass der Kraftfluss weiter zum ersten Planetenträger verläuft.
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Der erste Planetenträger wiederum ist - zumindest mittelbar - mit dem letzten Sonnenrad verbunden und der Kraftfluss verläuft dementsprechend vom ersten Planetenträger, ggf. über eine Anzahl Zwischenelemente, zum letzten Sonnenrad.
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Bevorzugt sind der erste Planetenträger und das letzte Sonnenrad drehfest miteinander verbunden, insbesondere sogar einstückig ausgebildet.
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Alternativ bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Lenkantrieb weiterhin mindestens eine mittlere Planetenstufe umfasst, welche ihrerseits ein mittleres Sonnenrad, mittlere Planetenräder und einen mittleren Planetenträger umfasst, wobei der Kraftfluss vom ersten Planetenträger über das mittlere Sonnenrad und die mittleren Planetenräder zum mittleren Planetenträger verläuft und wobei der Kraftfluss weiterhin vom mittleren Planetenträger zum letzten Sonnenrad verläuft. Der Kraftfluss in der mindestens einen mittleren Planetenstufe verläuft also in analoger Weise wie der Kraftfluss in der ersten Planetenstufe.
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Die mindestens eine mittlere Planetenstufe ist dabei trieblich zwischen der ersten Planetenstufe und der letzten Planetenstufe angeordnet, was bedeutet, dass der Kraftfluss vom ersten Planetenträger in eine erste mittlere Planetenstufe und ggf. eine zweite, dritte usw. Planetenstufe geführt wird.
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Sofern mindestens eine mittlere Planetenstufe vorgesehen ist, ist der erste Planetenträger bevorzugt drehfest mit dem mittleren Sonnenrad verbunden und der Kraftfluss verläuft dementsprechend vom ersten Planetenträger zum mittleren Sonnenrad.
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Bevorzugt sind der auch der erste Planetenträger und das mittlere Sonnenrad einstückig ausgebildet.
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Bei mehreren vorgesehenen mittleren Planetenstufen ist vorteilhaft jeweils der Planetenträger der vorausgehenden mittleren Planetenstufe mit dem Sonnenrad der nachfolgenden mittleren Planetenstufe drehfest verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet.
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Vom letzten Planetenträger der einzigen bzw. letzten mittleren Planetenstufe verläuft der Kraftfluss weiter in das letzte Sonnenrad der letzten Planetenstufe. Auch in diesem Fall ist die Verbindung zwischen dem mittleren Planetenträger und dem letzten Sonnenrad drehfest ausgebildet und insbesondere einstückig.
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Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass der Kraftfluss weiterhin von den letzten Planetenrädern zum Hohlrad verläuft. Das Hohlrad ist gegenüber dem Achsgehäuse um eine Schwenkachse drehbar gelagert, wobei die Schwenkachse koaxial zur ersten, zur letzten und ggf. zu allen mittleren Planetenstufen ist. Der letzte Planetenträger schließlich ist drehfest mit dem Achsgehäuse verbunden.
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Eine Drehung der Motorwelle resultiert somit in einer Drehbewegung des Hohlrads, wohingegen der letzte Planetenträger am Achsgehäuse festgesetzt ist.
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Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Lenkantrieb eine gegenüber dem Stand der Technik sehr kurze Bauform aufweist und dementsprechend die Lenkachse vergleichsweise raumsparend ausgebildet ist.
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Die Lenkachse umfasst außerdem bevorzugt auch zwei lenkbare Räder.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Hohlrad drehbar an einem Gehäuse des Lenkantriebs gelagert ist. Beispielsweise kann das Hohlrad das Gehäuse radial umfassen und drehbar auf dem Gehäuse gelagert sein. Ebenso kann das Hohlrad auch selbst ein Teil des Gehäuses des Lenkantriebs sein und gegenüber dem restlichen Gehäuse des Lenkantriebs drehbar gelagert sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Hohlrad aus einer Vielzahl von Einzelhohlrädern besteht, die konzentrisch angeordnet sind. Insbesondere besteht das Hohlrad aus zwei Einzelhohlrädern, von denen ein erstes Einzelhohlrad mit den letzten Planetenrädern kämmt. Ein zweites Einzelhohlrad kann beispielsweise mit den letzten Planetenrädern kämmen. Daraus ergibt sich der Vorteil einer einfacheren Montierbarkeit des Lenkantriebs am Lenkgehäuse.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Hohlrad an einer Außenseite mindestens einen Lenkhebel aufweist. Somit kann eine Drehbewegung des Hohlrads auf einfache Weise in eine Lenkbewegung der lenkbaren Räder der Lenkachse umgesetzt werden. Beispielsweise kann der Lenkhebel ein Lenkgestänge der Lenkachse betätigen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Hohlrad einen Nabenträger für ein lenkbares Rad der Lenkachse aufweist. In diesem Fall stellt die Achse des Hohlrads zugleich die Lenkdrehachse der Achsschenkellenkung dar. Eines der lenkbaren Räder ist somit direkt am Hohlrad angeordnet. Radkräfte werden über die Lagerungen des Hohlrads direkt ins Achsgehäuse übertragen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Elektromotor koaxial zur Schwenkachse angeordnet ist. In diesem Fall kann die Motorwelle vorteilhaft einstückig mit dem ersten Sonnenrad ausgebildet sein. Zudem ergibt sich eine vergleichsweise einfache Montierbarkeit des Lenkantriebs.
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Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Elektromotor parallel zur Schwenkachse angeordnet ist. Dadurch reduziert sich die Bauhöhe des Lenkantriebs, was Vorteile hinsichtlich der Verwendbarkeit und Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Lenkachse bietet. Insbesondere bei vergleichsweise kompakten Fahrzeugen wie z.B. Flurförderzeugen ergibt sich hier ein Vorteil.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Motorwelle und das erste Sonnenrad über einen Riementrieb, einen Kettentrieb oder ein Stirnradgetriebe trieblich verbunden sind. Dies ermöglicht neben einer zuverlässigen Übertragung des Kraftflusses gleichzeitig auch eine Untersetzung der Drehzahl bevor der Kraftfluss die erste Planetenstufe erreicht. Somit ergibt sich neben der verkürzten Bauform unter Umständen der weitere Vorteil, dass eine mittlere Planetenstufe entfallen kann.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Flurförderzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Lenkachse. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lenkachse genannten Vorteile auch für das erfindungsgemäße Flurförderzeug.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigt:
- 1 beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Lenkachse für ein lenkbares Fahrzeug.
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Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
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1 zeigt beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Lenkachse 1 (nur ausschnittweise dargestellt) für ein lenkbares Fahrzeug, beispielsgemäß für ein Flurförderzeug. Die Lenkachse 1 umfasst ein Achsgehäuse 18 und einen Lenkantrieb 24. Der Lenkantrieb 24 umfasst seinerseits einen Elektromotor 2 mit einer Motorwelle 3. Weiterhin umfasst der Lenkantrieb 19 beispielsgemäß eine erste Planetenstufe 20 mit einem ersten Sonnenrad 4, ersten Planetenrädern 5 und einem ersten Planetenträger 6. Der erste Planetenträger 6 ist drehfest mit dem mittleren Sonnenrad 7 verbunden, welches mit den mittleren Planetenrädern 8 kämmt, welche ihrerseits den mittleren Planetenträger 17 antreiben. Der mittlere Planetenträger 17 ist drehfest mit dem letzten Sonnenrad 9 verbunden, welches seinerseits mit den letzten Planetenrädern 10 kämmt und diese antreibt. Die letzten Planetenräder 10 sind vom letzten Planetenträger 16 gehalten. Der letzte Planetenträger 16 allerdings ist drehfest mit dem Achsgehäuse 18 verbunden und somit an einer Drehbewegung gehindert. Jedoch kämmen die letzten Planetenräder 10 auch mit dem Hohlrad 11, welches beispielsgemäß aus drei konzentrisch angeordneten Einzelhohlrädern 11', 11'', 11''' besteht. Das Hohlrad 11 ist drehbar um eine Achse 19 gelagert. Der Lenkantrieb 24 der 1 ist somit dazu ausgebildet, dass ein Kraftfluss von der Motorwelle 3 über das erste Sonnenrad 4 und die ersten Planetenräder 5 zum ersten Planetenträger 6 verläuft und dass der Kraftfluss weiterhin über das mittlere Sonnenrad 7 zu den die mittleren Planetenrädern 8 und von dort zum mittleren Planetenträger 17 verläuft. Vom mittleren Planetenträger 17 verläuft der Kraftfluss weiterhin zum letzten Sonnenrad 9, weiter zu den die letzten Planetenrädern 10 und schließlich zum Hohlrad 11. Wie zu sehen ist, ist die Motorwelle 3 über die Lagerung 23 und das Hohlrad über die Lagerung 13 in einem oberen Gehäuseteil 14 des Gehäuses 25 des Lenkantriebs 24 gelagert. Das Hohlrad 11 ist zudem über die Lagerung 15 am letzten Planetenträger 16 gelagert. Ein Lenkhebel 12 ermöglicht eine Ansteuerung eines in 1 nicht dargestellten Lenkgestänges über eine Drehbewegung des Hohlrads 11. Ebenso kann der Lenkhebel 12 als Nabenträger mit mindestens einem zylindrischen Bereich zur Aufnahme einer Nabenlagerung ausgebildet sein. Somit kann ein lenkbares Rad der Lenkachse 1 direkt über das Hohlrad 11 angelenkt werden. Die Schwenkachse 19 des Hohlrads 11 ist in diesem Fall zugleich die Lenkachse der Achsschenkellenkung. Radkräfte können dann über die Lagerungen 13 und 14 auf das Achsgehäuse 18 übertragen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkachse
- 2
- Elektromotor
- 3
- Motorwelle
- 4
- erstes Sonnenrad
- 5
- erste Planetenräder
- 6
- erster Planetenträger
- 7
- mittleres Sonnenrad
- 8
- mittlere Planetenräder
- 9
- letztes Sonnenrad
- 10
- letzte Planetenräder
- 11
- Hohlrad
- 11', 11'', 11'''
- Einzelhohlrad
- 12
- Lenkhebel
- 13
- Lagerung
- 14
- oberer Gehäuseteil
- 15
- Lagerung
- 16
- letzter Planetenträger
- 17
- mittlerer Planetenträger
- 18
- Achsgehäuse
- 19
- Schwenkachse des Hohlrads
- 20
- erste Planetenstufe
- 21
- mittlere Planetenstufe
- 22
- letzte Planetenstufe
- 23
- Lagerung
- 24
- Lenkantrieb
- 25
- Gehäuse des Lenkantriebs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019116644 A1 [0003]
