DE4424305C2 - Aus E-Motor und Getriebe bestehende Antriebseinheit für ein Flurförderzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aus einem E-Motor und einem Getriebe bestehende Antriebseinheit, wie sie im Oberbegriff des Haupt­ anspruchs angegeben ist.

Aus der DE 31 33 027 C2 ist eine aus einem E-Motor und einem Getriebe bestehende Antriebseinheit für ein Flurförderzeug be­ kannt, deren Getriebe ein über einen Drehkranz um eine vertikale Achse schwenkbar im Flurförderzeug aufnehmbares Getriebegehäuse aufweist, das in ein eine Stirnradstufe aufnehmendes oberes Gehäuse und ein eine Kegelradstufe aufnehmendes unteres Gehäuse mit einer gemeinsamen Teilfuge unterteilt ist. Dabei ist das Ritzel der Stirnradstufe auf einem freien Ende der zweifach im Motorgehäuse gelagerten Motorwelle des koaxial mit der Schwenk­ achse auf dem oberen Gehäuse aufgesetzten E-Motors angebracht, während das Zahnrad auf der die Teilfuge durchdringenden verti­ kalen Ritzelwelle der Kegelradstufe angebracht ist. Das Teller­ rad sitzt auf einer horizontalen Abtriebswelle, deren eines Ende aus dem Getriebegehäuse herausragt und das Antriebsrad aufnimmt. Nachteilig an dieser Bauart ist mitunter der ein Durchbiegen der Motorwelle begünstigende verhältnismäßig große Abstand zwischen dem als A-Lager bezeichneten unteren Lager der Motorwelle und dem Ritzel.

Zum internen Stand der Technik gehört auch eine ebenfalls für ein Flurförderzeug, beispielsweise einen Dreirad-Gegengewicht­ stapler, bestimmte Antriebseinheit, bei der zwecks Vermeidung dieses Nachteils das A-Lager der Motorwelle unmittelbar oberhalb des Ritzels im oberen Gehäuse angeordnet ist. Aus Montagegründen sitzt dabei der Außenring des A-Lagers in einer Büchse, die mit einem Gleitsitz im oberen Gehäuse aufgenommen ist. Zwar ist der E-Motor hier kein für sich funktionsfähiges Teil, aber das wird durch die wesentlich steifere Lagerung der Motorwelle und die geringe Gefahr ihrer Durchbiegung mehr als wett gemacht. Es hat sich allerdings herausgestellt, daß im Fahrbetrieb, insbes. im unbelasteten Zustand, z. B. beim Ausrollen des Fahrzeugs, mit­ unter als unangenehm empfundene (Klapper-)Geräusche auftreten. Dabei handelt es sich nicht um ein Qualitätsproblem, sondern die ganze Antriebseinheit und das Fahrzeug geraten durch ungünstige Massenträgheitsmomente im Antriebsstrang in Schwingung, wodurch das Geräusch in Abhängigkeit von der Größe des Verdrehflanken­ spiels in der Stirnradstufe des Getriebes erzeugt wird.

Die Massen der Antriebseinheit können aus naheliegenden Gründen nicht wesentlich geändert werden. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Antriebseinheit der zuletzt genannten Bauart das Verdrehflankenspiel so zu beeinflussen, daß das Geräusch nicht mehr auftreten kann.

Je nach dem Ist-Maß der in der Toleranzkette zwischen der das Zahnrad tragenden Kegelritzelwelle und der das Ritzel tragenden Motorwelle liegenden Bauteile einerseits und dem Ist-Maß der Zahndicke von Ritzel und Zahnrad andrerseits ergab sich bisher nach der Montage ein bestimmter Achsabstand und damit ein be­ stimmtes Verdrehflankenspiel, das zwischen etwa zwischen 0,1 und 0,3 mm liegen konnte. In Versuchen wurde ermittelt, daß das Ver­ drehflankenspiel noch kleiner als 0,1 mm sein muß, wenn die Geräusche mit Sicherheit vermieden werden sollen. Es scheint naheliegend zu sein, durch Einengen der Toleranzen an den ver­ schiedenen Bauteilen den genannten Wert zu erreichen. Bei Nach­ rechnungen wurde jedoch herausgefunden, daß das erforderliche geringe Verdrehflankenspiel mit einer wirtschaftlich noch ver­ tretbaren Reduzierung der Fertigungstoleranzen nicht zu erreichen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe gemäß dem Hauptanspruch wird zwischen der Büchse und dem oberen Gehäuse (bzw., wenn keine Büchse vorgesehen ist, zwi­ schen dem Außenring des A-Lagers und dem Gehäuse) ein größerer Spalt als bisher vorgesehen, der von zwei die Zentrierung und die Abdichtung übernehmenden elastischen Gummiringen überbrückt wird. Außerdem ist wenigstens eine einstellbare Feder vorgese­ hen, mit der die Büchse bzw das A-Lager so zum Zahnrad der Stirnradstufe hin verlagert werden kann, daß durch den dann geringfügig verringerten Achsabstand nach der Montage und bei stillgesetztem Antrieb kein Verdrehflankenspiel mehr vorhanden ist. Unter Last dagegen, d. h. infolge der im Betrieb auftreten­ den Zahnkräfte, kann die Motorwelle radial ausweichen, und zwar vorzugsweise bis zu einer durch die Spaltbreite festgelegten Grenze, bei der ein gewünschter Achsabstand und damit ein aus­ reichendes Verdrehflankenspiel vorhanden sind.

In den Unteransprüchen werden zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung aufgezeigt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Einbaubeispiels näher beschrieben, das in fünf Figuren dargestellt ist. Dabei zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Antriebseinheit teils im Schnitt und teils in einer Ansicht,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, und

Fig. 3, 4 und 5 eine schematische Darstellung der Lage der Büchse relativ zum Gehäuse bei verschiedenen Montage- bzw. Betriebszuständen.

Die in Fig. 1 gezeigte Antriebseinheit für ein Flurförderzeug besteht im wesentlichen aus einem senkrecht angeordneten E-Motor 2, einem Stirn-/Kegelradgetriebe 3 und einem nicht dargestellten Antriebsrad. Das komplette Getriebe 3 einschließlich des An­ triebsrades ist mittels eines Schwenklagers 6 um eine vertikale Achse 4 schwenkbar im Fahrzeug aufgenommen. Die zum Schwenken notwendigen Einrichtungen sind bekannt und, da sie mit der Erfindung in keinem Zusammenhang stehen, nicht dargestellt. Ein Zentrierring 5 und der Außenring 7 des Schwenklagers 6 sind mittels Schrauben 9 am Rahmen 1 des Flurförderzeugs befestigt. Der Innenring 8 des Schwenklagers 6 ist in ein oberes Gehäuse 11 integriert, das zusammen mit einem unteren Gehäuse 12 ein Ge­ triebegehäuse 10 bildet. Die Gehäuse 11, 12 weisen eine gemein­ same Teilfuge 13 auf und sind in bekannter Weise mittels nicht dargestellter Schrauben miteinander verbunden. Der E-Motor 2 ist im Zentrierring 5 aufgenommen und mittels Schrauben 14 an diesem befestigt. Die Motorwelle 15, deren Achse in der Schwenkachse 4 liegt und auf deren Lagerung noch eingegangen wird, trägt an ihrem freien unteren Ende das Ritzel 17 einer Stirnradstufe 16. Das Ritzel 17 kämmt mit einem Zahnrad 18, das auf dem freien oberen Ende einer zu einem Kegeltrieb 20 gehörenden Kegel­ ritzelwelle 21 befestigt ist, die im unteren Gehäuse 12 gelagert ist und mit einem nur angedeuteten Tellerrad 22 kämmt. Das Tellerrad 22 ist an dem einen Ende einer ebenfalls im unteren Gehäuse gelagerten, horizontalen Abtriebswelle 23 drehfest mit dieser verbunden. Das andere Ende der Abtriebswelle 23 ragt aus dem unteren Gehäuse 12 heraus und geht in einen Flansch 24 über, der mit Radbolzen 25 versehen ist zur Aufnahme des nicht dar­ gestellten Antriebsrades.

Die Motorwelle 15 ist an ihrem dem Getriebe 3 abgewendeten Ende im Gehäuse des E-Motors 2 gelagert (sog. B-seitiges Lager), an ihrem dem Getriebe 3 zugewendeten Ende dagegen im oberen Gehäuse 11 (Fig. 2). Zu diesem Zweck ist unmittelbar über dem Ritzel 17 ein Wälzlager 30 vorgesehen (sog. A-seitiges Lager), dessen Innenring auf der Motorwelle 15 sitzt. Den Außenring des Lagers 30 nimmt eine Büchse 31 auf, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der zugehörigen Aufnahmebohrung im oberen Gehäuse 11, so daß ein radialer Spalt 32 entsteht. Dieser Spalt 32 wird von zwei beiderseits der radialen Mittelebene 38 des Wälzlagers 30 angeordneten elastischen Gummiringen 33 über­ brückt, die in Ringnuten 34 des oberen Gehäuses 11 aufgenommen sind und an der Büchse 31 anliegen. (Die Gummiringe 33 könnten ebensogut in äußeren Ringnuten der dann entsprechend dimensio­ nierten Büchse 31 aufgenommen sein und unter Überbrückung des Spalts 32 an der entsprechenden Bohrung des oberen Gehäuses 11 anliegen.) Im oberen Gehäuse 11 ist in der Mittelebene 38 mindestens eine Druckfeder 40 mit einer Einstellschraube 39 angeordnet, die über einen Druckstift 41 oder eine nicht dar­ gestellte Kugel auf die Büchse 31 wirkt. Dabei verläuft die Wirkrichtung der Federkraft F (bzw. bei der Anordnung mehrerer Federn die Richtung ihrer gemeinsamer Kraftkomponente) zur Achse 19 des Stirnrads 18 hin.

Die Wirkungsweise dieser Lagerung ist wie folgt: Bei der Montage besteht zwischen dem Ritzel 17 und dem Zahnrad 18 zunächst ein Achsabstand a, bei dem die beiden Verzahnungen Verdrehflanken­ spiel haben (Fig. 3). Sodann wird durch Anstellen der Einstell­ schraube 39 die Büchse 31 über die mindestens eine Druckfeder 40 und den Druckstift 41 radial so weit verlagert, bis bei einem Achsabstand a1 kein Verdrehflankenspiel in den Verzahnungen mehr besteht. Dabei werden die Gummiringe 33 elastisch verformt (Fig. 4). Im Betrieb, d. h. unter Last, weicht die Motorwelle 15 im Bereich des A-seitigen Lagers 30 durch die Verzahnungskräfte, die größer sind als die von der mindestens einen, relativ schwa­ chen Feder 40 aufgebrachte Federkraft F, aus, wobei sich ein zumindest angenähert dem ursprünglichen Achsabstand a entspre­ chender Betriebsachsabstand einstellt (Fig. 5), bei dem die Zahnräder den optimalen Zahneingriff haben, d. h. gerade so viel Verdrehflankenspiel vorhanden ist, daß keine Geräusche ent­ stehen. Auch bei diesem Ausweichen der Motorwelle 15 werden die Gummiringe elastisch verformt, aber in einer anderen, von der Drehrichtung der Motorwelle und den Verzahnungsdaten abhängigen Richtung. Es ist sinnvoll, die Breite b des radialen Spalts so zu wählen, daß die Büchse 31 beim optimalen Zahneingriff an der Aufnahmebohrung zur Anlage kommt, vgl. Pos. 36 in Fig. 5. (Der kreuzschraffierte Bereich in den Fig. 3 bis 5 zeigt keinen Schnitt durch einen Gummiring 33, sondern symbolisiert - stark vergrößert und unmaßstäblich - den Spalt 32 bei Stillstand (Fig. 3 bzw. 4) und im Betrieb (Fig. 5); der kreuzschraffierte Bereich kann somit auch als der durch den Spalt sichtbare Be­ reich des einen Gummiringes 33 angesehen werden.)

Dadurch, daß die Motorwelle am B-seitigen Lager nicht ausweichen kann, kommt es im Betrieb zu einer ganz geringen Schrägstellung der Motorwelle 15, die jedoch so klein ist, daß sie ohne nach­ teilige Folgen für die Verzahnung ist, insbes. dann, wenn die Zähne vom Ritzel und/oder vom Stirnrad ballig ausgeführt sind.

Wenn ein Wälzlager 30 zur Anwendung kommt, dessen Außendurch­ messer größer ist als der Außendurchmesser der Verzahnung des Ritzels 17, dann kann die Büchse 31 u. U. entfallen. Die Gummi­ ringe 33 und der mind. eine Druckstift 41 liegen dann direkt am Außenring des Wälzlagers 30 an, ohne daß sich am Prinzip oder an der Wirkung der erfindungsgemäßen Lagerung etwas ändern würde. Nur ein - im Ausführungsbeispiel von der Büchse 31 aufgenommener - Wellendichtring 37 müßte dann direkt vom oberen Gehäuse 11 aufgenommen werden und mit einer Schulter od. dgl. der Motor­ welle 15 zusammenwirken.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Druckfeder(n) 40 und Ein­ stellschraube(n) 39 ermöglicht es, das Verdrehflankenspiel bei der Montage und bei Stillstand bzw. im lastlosen Betrieb, z. B. beim Auslauf des Fahrzeugs, herauszunehmen, ohne dabei besondere Fertigungstoleranzen einhalten oder spezielle Anforderungen an die Gummiringe stellen zu müssen. Letztere haben nur eine Dicht- und Zentrierfunktion.

Wenn nur eine Druckfeder 40 mit Einstellschraube 39 und Druckstift 41 verwendet wird, dann liegen diese in der Zeichen­ ebene der Fig. 1 und 2, werden mehrere verwendet, dann müssen sie symmetrisch vor und hinter der Zeichenebene verteilt sein, damit die Federkraft F bzw. die Kraftkomponente immer senkrecht zur Motorwelle 15 und zur Achse 19 des Zahnrads 18 verläuft; andernfalls würden sich unterschiedliche Auslenkungen der Motor­ welle 15 bei entgegengesetzten Drehrichtungen ergeben. Die Druckfedern können Schrauben-, Teller- oder Blattfedern sein.

Bezugszeichenliste

1

Rahmen

2

E-Motor

3

Getriebe

4

Schwenkachse

5

Zentrierring

6

Schwenklager

7

Außenring von

6

8

Innenring von

6

9

Schraube

10

Getriebegehäuse

11

oberes Gehäuse

12

unteres Gehäuse

13

Teilfuge

14

Schraube für

2

15

Motorwelle

16

Stirnradstufe

17

Ritzel

18

Zahnrad

19

Achse von

18

20

Kegeltrieb

21

Kegelritzelwelle

22

Tellerrad

23

Abtriebswelle

24

Flansch

25

Radbolzen

26

27

28

29

30

Wälzlager

31

Büchse

32

Spalt

33

Gummiring

34

Ringnut

35

Aufnahmebohrung in

11

36

Anlage

37

Wellendichtring

38

Mittelebene von

30

39

Einstellschraube

40

Druckfeder

41

Druckstift
a(Betriebs-)Achsabstand
a1Achsabstand im Stillstand
bBreite von

32

Claims (4)

1. Aus E-Motor (2) und Getriebe (3) bestehende Antriebseinheit für ein Flurförderzeug, deren Getriebe (3) ein über einen Dreh­ kranz (6) um eine vertikale Achse (4) schwenkbar im Flurförder­ zeug aufnehmbares Getriebegehäuse (10) aufweist, das in ein eine Stirnradstufe (16) enthaltendes oberes Gehäuse (11) und ein eine Kegelradstufe (20) enthaltendes unteres Gehäuse (12) mit einer gemeinsamen Teilfuge (13) unterteilt ist,
wobei das Ritzel (17) der Stirnradstufe (16) auf der Motorwelle (15) des koaxial mit der Schwenkachse (4) auf dem oberen Gehäuse (11) aufgesetzten E-Motors (2) und das Zahnrad (18) auf der die Teilfuge (13) durchdringenden vertikalen Ritzelwelle (21) der Kegelradstufe (20) angebracht sind,
und wobei das Tellerrad (22) auf einer horizontalen Abtriebs­ welle (23) angebracht ist, deren eines Ende aus dem Getriebe­ gehäuse (10) herausragt und das Antriebsrad aufnimmt,
und wobei die Motorwelle (15) an ihrem B-seitigen, d. h. dem Getriebe (3) abgewendeten Ende im Motorgehäuse und an ihrem A- seitigen, d. h. dem Getriebe (3) zugewendeten Ende im oberen Gehäuse (11) des Getriebes (3) gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenring des A- seitigen Lagers (30) bzw. einer diesen Außenring aufnehmende Büchse (31) und der entsprechenden Aufnahmebohrung (35) im oberen Gehäuse (11) ein radialer Spalt (32) vorhanden ist, der von zwei beiderseits der radialen Mittelebene (38) des A- seitigen Lagers (30) angeordneten elastischen Gummiringen (33) überbrückt wird,
und daß das A-seitige Lager (30) bzw. die seinen Außenring aufnehmende Büchse (31) mittels einer einstellbaren Federkraft (F) unter Verringerung des radialen Spalts (32) und unter exzentrischer Verformung der Gummiringe (33) derart zur Achse (19) des Zahnrads (18) hin verlagerbar ist, daß die Verzahnung der Stirnradstufe (16) bei Stillstand kein Verdrehflankenspiel aufweist, im Betrieb unter Last aber das A-seitige Ende der Motorwelle (15) durch die die Federkraft (F) zumindest teilweise überwindenden Verzahnungskräfte und unter exzentrischer Verfor­ mung der Gummiringe (33) radial auswandert und sich an der Ver­ zahnung ausreichendes Flankenspiel einstellt.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiringe (33) in Ringnuten (34) des oberen Gehäuses (11) gehalten sind.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiringe (33) in Ringnuten der den Außenring des A-seiti­ gen Lagers (30) aufnehmenden Büchse (31) gehalten sind.

4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch eine derartige Breite (b) des radialen Spalts (32), daß der Außenring des A-seitigen Lagers (30) bzw. die ihn aufnehmende Büchse (31) bei einer solchen radialen Auslenkung der Motorwelle (15), die einem optimalen Verdrehflankenspiel der Verzahnung und/oder einem Betriebsachsabstand (a) entspricht, an der Wand der Aufnahmebohrung (35) im oberen Gehäuse (11) anliegt (Anlage 36).