DE102016201271A1

DE102016201271A1 - Bremssystem für Achse

Info

Publication number: DE102016201271A1
Application number: DE102016201271.1A
Authority: DE
Inventors: Karsten Leipold; Klaus Schröder; Franz Wionzeck; Michael Hutter
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-08-03

Abstract

Achse mit einem einen Achsgehäuseflansch (14) aufweisenden Achsgehäuse (1) und mit einer Bremseinheit, welche in dem Achsgehäuse angeordnet ist, wobei die Achse zwei um eine gemeinsame Rotationsachse (20) rotierbare Wellen (2, 3) aufweist, wobei die Bremseinheit eine Elektromagneteinheit (4) mit mindestens einer Spule (5, 6) zur Erzeugung eines Magnetfeldes; mindestens ein Federelement (10, 11); je Welle (2, 3) mindestens einen Bremsrotor (12, 13), der mit der entsprechenden Welle (2, 3) drehfest verbunden ist, jedoch axial daran verschiebbar ist; und mindestens ein magnetisierbares Ankerelement (8, 9) umfasst, wobei die Elektromagneteinheit (4) positionsfest in dem Achsgehäuse (1) aufgenommen ist; das magnetisierbare Ankerelement (8, 9) und die Bremsrotoren (12, 13) zwischen der Elektromagneteinheit (4) und dem Achsgehäuseflansch (14) angeordnet sind; das magnetisierbare Ankerelement (8, 9) zwischen den Bremsrotoren (12, 13) und der Elektromagneteinheit (4) längs der Rotationsachse (20) axial verschieblich aber unverdrehbar in dem Achsgehäuse (1) angeordnet ist; und das Federelement (10, 11) so angeordnet und abgestützt ist, dass es das Ankerelement zu den Bremsrotoren (12, 13) hin zum Bereitstellen einer Bremskraft vorspannt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Achse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche Achse als Antriebsachse, deren rotierbare Wellen jeweils mit einem Antriebsmotor verbunden sind, wobei die Bremseinheit zwischen den Antriebsmotoren angeordnet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Flurförderzeug mit einer erfindungsgemäßen Achse zwischen zwei gegenüberliegenden Rädern mit Radantriebsmotoren.
Eine gattungsgemäße Achse ist aus der DE 10 2013 203 401 A1 und aus der DE 10 2012 015 389 A1 bekannt.
Diese bekannten Achsen mit Bremseinheit weisen hinsichtlich der Bremseinheit verschiedene Nachteile auf. So bilden die verschiedenen Elemente der Bremseinheit bei bekannten Achsen keine klare Einheit, wodurch der Aufbau einerseits komplex ist und andererseits ein hoher Montageaufwand erforderlich ist. Da die verschiedenen Elemente keine Einheit bilden, werden sie erst bei Montage geeignet zusammengesetzt, womit einerseits Montagefehler wahrscheinlicher sind und andererseits die Grenzen für die Fertigungstoleranz relativ eng sein müssen, um Ungenauigkeiten bei der Montage der einzelnen Elemente aneinander auszugleichen. Ferner ist die bei bekannten Bremseinheiten verwendete Magneteinheit axial verschiebbar. Dies ist aufgrund ihres großes Gewichts nachteilhaft, insbesondere sind Vibrationen möglich. Ferner weisen die bekannten Bremseinheiten nur zwei Einstellungen auf, nämlich entweder mit maximaler Kraft bremsend oder die rotierbaren Wellen vollständig freigebend. Dadurch treten bei Einschalten der Bremse und evtl. noch bestehender Bewegung in Kombination mit den möglichen Vibrationen, insbesondere der Magneteinheit, wiederholt große Kräfte auf, die insgesamt zu einem Locker, Verschieben oder Verziehen von Elementen führen können, womit insgesamt der Wartungsaufwand bei den bekannten Achsen mit Bremseinheiten relativ hoch ist.
Die vorliegende Erfindung hat somit als Aufgabe, eine Achse mit Bremseinheit und zwei rotierbaren Wellen anzugeben, bei der Herstellung, Montage und Wartung erheblich vereinfacht werden, insbesondere dass eine Wartung kaum oder gar nicht mehr erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Achse gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Achse umfasst dabei ein Achsgehäuse mit einem Achsgehäuseflansch und weist zwei um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbare Wellen auf. Die erfindungsgemäße Achse zeichnet sich dadurch aus, dass anders als im Stand der Technik die Elektromagneteinheit positionsfest in dem Achsgehäuse aufgenommen ist, also sich insbesondere nicht relativ zu dem Achsgehäuse beim Feststellen/Lösen der Bremse bewegt, wie dies im Stand der Technik der Fall ist. Diese positionsfeste Anordnung bei gleichzeitiger Realisierung einer ausreichenden Bremsfunktion wird erreicht, indem mindestens ein magnetisierbares Ankerelement und die Bremsrotoren der beiden Wellen zwischen der Elektromagneteinheit und dem Achsgehäuseflansch angeordnet sind, wobei das magnetisierbare Ankerelement zwischen den Bremsrotoren und der Elektromagneteinheit längs der Rotationsachse axial verschieblich aber unverdrehbar in dem Achsgehäuse angeordnet ist. Damit kann dann das Federelement so angeordnet und abgestützt werden, dass es das magnetisierbare Ankerelement zu den Bremsrotoren hin zum Bereitstellen einer Bremskraft vorspannt.
Solange die Elektromagneteinheit eine entsprechend ausreichende Kraft auf das magnetisierbare Ankerelement ausübt, sind die Bremsrotoren nicht kontaktiert und die rotierbaren Wellen können sich frei drehen. Sobald die Elektromagneteinheit keine bzw. eine entsprechend kleine Kraft auf das magnetisierbare Ankerelement ausübt, wird es durch das Federelement in Richtung der Bremsrotoren gedrückt, woraufhin die Bremsrotoren aufgrund des verringerten Abstands zwischen dem magnetisierbaren Ankerelement und dem Achsgehäuseflansch sich nicht mehr frei drehen können und dementsprechend aufgrund der festen Verbindung der Bremsrotoren mit den entsprechenden Wellen die Drehung der Räder gebremst ist.
Dabei wird die Bremswirkung dadurch gewährleistet, dass die Elemente der Bremseinheit, also insbesondere die Bremsrotoren, das magnetisierbare Ankerelement und der Achsgehäuseflansch so angeordnet sind, dass bei durch Abschaltung der Bestromung bedingter Verschiebung des magnetisierbaren Ankerelements die Bremsrotoren eine Kraft- bzw. Klemmwirkung erfahren. Dabei kann in einigen Ausführungsformen das magnetisierbare Ankerelement beim Bremsen direkt einen Bremsrotor kontaktieren und ihn dadurch Bremsen und verschieben (wodurch dann eine Kraft auch auf weitere Bremsrotoren ausgeübt wird) oder es können weitere im späteren noch beschriebene Reib- und/oder Kraftübertragungselemente zwischen geschaltet sein.
Dabei ist das Achsgehäuse nicht zwingend einteilig ausgebildet, sondern kann sich aus mehreren verschiedenen Gehäusen zusammensetzen, beispielsweise einem Gehäuse, das die Bremseinheit umgibt und daran anliegenden Motorgehäusen oder Radgehäusen. Insbesondere kann der Achsgehäuseflansch auch eine entsprechende Fläche sein, beispielsweise eine Seitenfläche eines Motorgehäuses.
Vorteilhaft ist hier insbesondere, dass die Elektromagneteinheit positionsfest gegenüber dem Achsgehäuse angeordnet werden kann, was Vibrationen sehr stark reduziert und sogar im Wesentlichen ausschließt. Ferner sind wesentliche Komponenten der Bremseinheit, nämlich die Elektromagneteinheit, das magnetisierbare Ankerelement und das Federelement nur längs einer der rotierbaren Wellen angeordnet, wodurch sie als eine Einheit ausgebildet werden können, was sowohl Montage als auch Herstellung erheblich vereinfacht.
Insbesondere treten im Gegensatz zu den bekannten Achsen, deren wesentlichen Bremselemente entlang beider rotierbarer Wellen angeordnet sein müssen, keine Querkräfte innerhalb des die Bremskraft ausübenden Systems auf, was im Stand der Technik vorkommen kann, wenn die beiden rotierbaren Wellen bei bestimmten Krafteinwirkungen oder alterungsbedingt nicht mehr exakt koaxial zueinander sind.
Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Achse eine Antriebsachse, insbesondere eine Antriebsachse eines Flurförderzeugs, denn bei Antriebsachsen von Flurförderzeugen sind entsprechende Bremssysteme erforderlich. Gleichzeitig sollten sie besonders wartungsarm sein. Bevorzugt ist dies entsprechend der üblichen Ausführung, nämlich dass die erfindungsgemäße Achse eine Antriebsachse ist, wobei jede der rotierbaren Wellen mit einem Antriebsmotor, insbesondere einem Radantriebsmotor eines Flurförderzeugs verbunden ist, wobei die Bremseinheit zwischen den Antriebsmotoren angeordnet ist.
Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Achse die Spule der Elektromagneteinheit so angeordnet und ausgebildet, dass bei Erzeugung eines Magnetfeldes durch eine Bestromung der Spule, dessen magnetisierbares Ankerelement eine Kraft hin zur Spule erfährt, die bevorzugt größer als die Rückstellkraft des Federelements ist, insbesondere bei maximaler Bestromung. Grundsätzlich ist eine solche Kraftwirkung auf das Ankerelement rein durch ein von einer stromdurchflossenen Spule erzeugtes Magnetfeld technisch am einfachsten und robustesten, wobei dies durch entsprechende Dimensionierung des Federelements, der Spule und der Strom-/Spannungsquelle der Spule so realisierbar ist, dass bei Bestromung der Spule die Federkraft des Federelements überwunden wird und das magnetisierbare Ankerelement entsprechend zur Elektromagneteinheit hingezogen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die auf die Bremsrotoren wirkenden Bremskraft mehrstufig einstellbar ist. Dies bedeutet insbesondere, dass die Kraft, die auf die Bremsrotoren ausgeübt wird, je nach Einstellung unterschiedlich groß sein kann. Dies bietet den Vorteil, dass starke Kraftwirkungen beim Abbremsen der rotierbaren Wellen vermieden bzw. verringert werden, wodurch die Abnutzung und damit die Wartung verringert ist. Ein weiterer Vorteil liegt in der sanften Abbremsung des Fahrzeugs. Die Stufen können einzeln angesteuert werden oder nacheinander einfallen, so dass die Verzögerungsrate entweder auf einem konstant niedrigen Niveau liegt oder stufenweise zunimmt. Somit kann bei einem Stopp ein Ladungsverlust verhindert werden. Je nach Anwendungsfall können so unterschiedliche Verzögerungsraten vorgesehen werden (langsame Abbremsung; progressiver Bremsvorgang; kürzestmöglicher Bremsweg).
Eine bevorzugte Ausführungsform ist, insbesondere hinsichtlich einer mehrstufigen Einstellbarkeit der Bremskraft, dass die Bremseinheit mehrere Federelemente und mehrere magnetisierbare Ankerelemente umfasst, wobei jedes magnetisierbare Ankerelement von mindestens einem der Federelemente hin zu den Bremsrotoren vorgespannt ist. Durch entsprechend unterschiedliche Dimensionierung und Ausbildung der magnetisierbaren Ankerelemente und der Federelemente kann damit erreicht werden, dass die verschiedenen Ankerelemente eine verschieden große Bremskraft ausüben und diese auch erst bei verschiedenen Werten der Anziehungskraft von der Elektromagneteinheit her diese Bremskräfte ausüben. Dadurch ist eine mehrstufige Einstellbarkeit der auf die Bremsrotoren wirkenden Bremskraft möglich, insbesondere indem die Spulen der Elektromagneteinheit mit entsprechend zu den unterschiedlichen Federelementen passenden Strömen bestromt werden.
Dabei überlappen sich die verschiedenen magnetisierbaren Ankerelemente in einer Ausführungsform bevorzugt nicht in radialer Richtung. Dies bedeutet, dass die magnetisierbaren Ankerelemente sich entlang den Richtung orthogonal zur Rotationsachse der rotierbaren Wellen in unterschiedlichen Abschnitte erstrecken. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die magnetisierbaren Ankerelemente bei Projektion auf eine Ebene entlang der Rotationsachse keinen Bereich mit Überlappung aufweisen. Dies ist vorteilhaft, da dann jedes magnetisierbare Ankerelement seine entsprechende Kraft ausüben kann, ohne die anderen magnetisierbaren Ankerelemente zu beeinflussen.
In anderen Ausführungsformen können aber auch einige oder alle der magnetisierbaren Ankerelemente überlappend ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass einige der magnetisierbaren Ankerelemente bei entsprechendem Abstellen des Stromes nicht nur selbst durch ihr zugehöriges Federelement bzw. ihre zugehörigen Federelemente verschoben werden, sondern selbst dann auch andere magnetisierbare Ankerelemente in Richtung Bremsrotoren verschieben.
Eine Weiterbildung ist hierbei ebenfalls, dass die Elektromagneteinheit mehrere Spulen umfasst und jedes der mit einem der Federelemente vorgespannten Ankerelemente so benachbart zu einer Spule angeordnet ist, dass bei Erzeugung eines Magnetfelds bei einer Bestromung dieser Spule dieses Ankerelement eine Kraft hin zur Spule erfährt. Diese ist entsprechend bevorzugt größer als die Rückstellkraft des entsprechenden Federelements. Damit lassen sich bestimmte magnetisierbare Ankerelemente durch Bestromung bzw. Nicht-Bestromung der entsprechenden Spulen präzise dahingehend ansteuern, ob sie eine Bremskraft ausüben oder nicht.
Dies ist insbesondere dann in vorteilhafter Weise realisiert, wenn die mehreren Spulen und die mehreren magnetisierbaren Ankerelemente so angeordnet sind, dass nur das entsprechende magnetisierbare Ankerelement bei Bestromung seiner entsprechenden Spule bzw. Spulen eine Kraft erfährt, während die anderen mit einem der Federelemente vorgespannten Ankerelemente so angeordnet sind, dass sie durch Bestromung dieser Spule keine Kraft erfahren oder nur eine Kraft kleiner als eine Federkraft des sie vorspannenden Federelements.
Damit lassen sich durch entsprechende Wahl von unterschiedlich starken Federelementen und unterschiedlich geformten Ankerelementen eine Vielzahl von möglichen Stufen realisieren. Wenn beispielsweise vier unterschiedliche magnetisierbare Ankerelemente mit vier unterschiedlich starken Federn verwendet werden, gibt es neben den beiden Einstellungen keine Bremskraft und maximale Bremskraft bis zu 62 verschieden starke Einstellungen der Bremskraft. Entsprechend den Anforderungen an die Einstellbarkeit der Bremskraft können bei verschiedenen Ausführungen der erfindungsgemäßen Achse eine entsprechend angepasste Zahl an magnetisierbaren Ankerelementen, Federelementen und Spulen vorgesehen sein.
Bevorzugt wird erreicht, dass die Elektromagneteinheit positionsfest zu dem Achsgehäuse ist, indem die Elektromagneteinheit mit dem Achsgehäuse fest verbunden ist, insbesondere kann sie mit dem Achsgehäuse verschraubt sein. Dabei sind unter einer festen Verbindung bzw. unter einer Verschraubung der Elektromagneteinheit mit dem Achsgehäuse auch solche Verbindungen zu verstehen, die über Zwischenelemente erfolgen. Beispielsweise kann die Elektromagneteinheit auch in einem eigenen Gehäuse angeordnet sein und mit diesem fest verbunden sein, wobei dieses Gehäuse dann mit dem Achsgehäuse verschraubt ist. Dies gilt ebenso umgekehrt, dass das Achsgehäuse noch ein weiter innen liegendes Gehäuse oder weitere Befestigungselemente umfasst, mit denen die Elektromagneteinheit verbunden bzw. verschraubt wird. Alle diese möglichen Verbindung bzw. Verschraubungen über Zwischenelemente sind im Rahmen der Erfindung als Verbindung bzw. Verschraubung der Elektromagneteinheit mit dem Achsgehäuse zu verstehen.
In einer Ausführungsform sind die Federelemente und die Elektromagneteinheit, was auch deren Spulen umfassen kann, an einem gemeinsamen Rahmen befestigt, der mit dem Achsgehäuse fest verbunden bzw. verschraubt ist. Dadurch ist eine besonders einfache Herstellung und Montage möglich, da die entsprechenden Elemente unmittelbar bei Herstellung geeignet miteinander verbunden werden können und bei der Montage lediglich der Rahmen mit dem Achsgehäuse verbunden werden muss. Gegebenenfalls können auch einige oder alle der magnetisierbaren Ankerelemente ebenfalls mit dem Rahmen verbunden sein. Ebenso können weitere Elemente der Elektromagneteinheit, beispielsweise entsprechende Eisenelemente, mit dem Rahmen verbunden sein.
Bevorzugt umfasst die Bremseinheit ferner magnetisierbare oder nicht-magnetisierbare axial bewegliche aber unverdrehbare Reibelemente, die zwischen dem magnetisierbaren Ankerelement und einem der Bremsrotoren und/oder einem der Bremsrotoren und einem anderen der Bremsrotoren und/oder einem der Bremsrotoren und dem Achsgehäuseflansch angeordnet sind. Dies ist für Bremskraft und Haltbarkeit vorteilhaft, da die entsprechenden Reibelemente hinsichtlich einer optimalen Reibwirkung ausgebildet sein können, wobei eine Magnetisierbarkeit nicht unbedingt erforderlich ist. Insbesondere erlaubt es auch, ein geeignetes Spiel zwischen den Elementen einzustellen, indem zwischen den oder dem magnetisierbaren Ankerelementen und dem Achsgehäuseflansch eine geeignete Anzahl und Positionierung von Bremsrotoren und Reibelementen vorgesehen wird, so dass entsprechend bei Ausstellung der Bestromung der Spulen die Federelemente die magnetisierbaren Ankerelemente gegen Reibelemente bzw. Bremsrotoren drücken, die wiederum gegen andere Reibelemente bzw. Bremsrotoren drücken, so dass die gesamte Anordnung aus Bremsrotoren und Reibelementen in ausreichender Weise zwischen dem oder den magnetisierbaren Ankerelementen und dem Achsgehäuseflansch eingeklemmt ist, so dass eine ausreichende Bremskraft auftritt.
Dies kann zwar durch geeignete Dimensionierung auch ohne Reibelemente erreicht werden, jedoch ist wie beschrieben die Übertragung der Bremskraft durch geeignet ausgebildete Reibelemente vorteilhaft.
Besonders vorteilhaft ist die Nutzung eines Reibelementes in der Ausführungsform mit mehreren magnetisierbaren Ankerelementen, indem das Reibelement als ein Kraftübertragungselement zwischen einem der Bremsrotoren und dem mit einem der Federelemente vorgespannten magnetisierbaren Ankerelementen so angeordnet ist, dass jedes der mit einem der Federelemente vorgespannten magnetisierbaren Ankerelemente durch das mindestens eine Federelement zur Anlage gegen das Kraftübertragungselement vorgespannt ist. Dadurch können auch kleinflächig ausgebildete magnetisierbare Ankerelemente genutzt werden, denn sie üben nicht direkt eine Bremskraft bzw. Reibkraft auf einen Bremsrotor aus, sondern durch Zwischenschaltung des Kraftübertragungselements kann ihre Bremskraft bzw. Reibkraft auf eine anders und insbesondere größer ausgebildete Fläche übertragen werden und diese Fläche kommt erst mit dem Bremsrotor in Kontakt. Dies erlaubt insbesondere eine gleichmäßigere Kraftwirkung auf die Bremsrotoren in der Ausführungsform mit mehrstufig einstellbarer Bremskraft.
In Ausführungsformen mit überlappenden magnetisierbaren Ankerelementen ist vorgesehen, auf das Kraftübertragungselement zu verzichten und stattdessen eines oder mehrere magnetisierbare Ankerelemente so auszubilden, dass sie zur Anlage an und Bremsung der Bremsrotoren selbst geeignet sind. Sie fungieren damit für magnetisierbare Ankerelemente, mit denen sie überlappen, als Kraftübertragungselement. Diese Bauweise benötigt längs der Rotationsachse weniger Platz und benötigt weniger Bauteile, verringert allerdings die Anzahl der einstellbaren unterschiedlichen Bremskräfte, da die Überlappung dazu führt, dass entsprechende magnetisierbare Ankerelemente nicht mehr unabhängig voneinander Bremskraft ausüben können.
Dabei ist anzumerken, dass in einer bevorzugten Ausführungsform bei Lösen der Bremse, also Bestromung der Spulen und entsprechender Freigabe durch Wegziehen der magnetisierbaren Ankerelemente bzw. des magnetisierbaren Ankerelements von den Bremsrotoren, die Bremsrotoren und ggf. Reibelemente nicht weiter beeinflusst werden und sich stattdessen infolge der Drehung der Wellen durch die untereinander wirkenden Kräfte so axial leicht verschieben, dass sie frei drehen können.
In anderen Ausführungsformen können aber auch die Bremsrotoren und ggf. auch die Reibelemente durch mindestens ein elastisches Element und/oder ein Federelement zu einer Nullposition vorgespannt sein, in der die Bremsrotoren nicht andere Bremsrotoren oder ggf. Reibelemente kontaktieren, womit sie freigegeben sind. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn die anfängliche Kraftwirkung zwischen Bremsrotoren bzw. Reibelementen unmittelbar nach Lösen der Bremse vermieden werden soll.
Anzumerken ist, dass unter elastischem Element und Federelement jeweils alle bekannten Körper zu verstehen sind, die unter Krafteinwirkung ihre Form verändern und dabei eine Kraft ausüben, die bei Wegfall der Krafteinwirkung eine Rückkehr in die Ursprungsform bewirkt. Alle Körper mit diesen Eigenschaften können als elastische Elemente oder Federelemente im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Dabei werden bevorzugt als Federelemente Federn verwendet, insbesondere Schraubenfedern, Spiralfedern, Evolutfedern, Tellerfedern, Elastomerfeder, aber auch Gasdruck- oder Luftdruckfedern.
Allgemein können Achsgehäuse und Achsgehäuseflansch sowohl mehrteilig als auch einstückig ausgebildet sein. Ebenfalls kann der Achsghäuseflansch auch gleichzeitig an einem Motorgehäuse befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet sein. Ebenfalls können Achsgehäuse und eine oder beide Motorgehäuse einstückig ausgebildet sein, wobei dabei der Achsgehäuseflansch durch das Motorgehäuse gebildet oder ein weiteres einstückiges oder angefügtes Element sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform, die insbesondere mit allen anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, umfasst die Bremseinheit eine manuell betätigbare Vorrichtung, bevorzugt einen Hebel, deren bzw. dessen Betätigung das oder die magnetisierbaren Ankerelemente gegen das bzw. die Federelemente hin zu der Elektromagneteinheit drückt. Alternativ kann die Betätigung der manuell betätigbaren Vorrichtung bzw. des Hebels das Kraftübertragungselement gegen das bzw. die magnetisierbaren Ankerelemente drücken. Dadurch kann mechanisch und insbesondere durch einen Benutzer, ohne dass eine Bestromung der Spulen, also das Bereitstellen elektrischer Energie, erforderlich ist, die Bremse freigegeben werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um ein Flurförderzeug bei abgeschalteten oder ausgefallenen Motorsystemen oder elektrischen Systemen zu verschieben.
Bevorzugt ist die manuell betätigbare Vorrichtung bzw. der Hebel mit einem außerhalb des Achsgehäuses angeordneten Betätigungsgriff versehen, welcher mit Exzenterscheiben in Wirkverbindung steht, über welche von dem Betätigungsgriff auf das magnetisierbare Ankerelement bzw. das Kraftübertragungselement Kräfte übertragbar sind. Dadurch ist eine besonders einfache Bedienbarkeit von außen gewährleistet.
Bevorzugt weist die Elektromagneteinheit mindestens eine Ausnehmung auf, in der das mindestens eine Federelement wenigstens teilweise aufgenommen ist. Insbesondere kann die Elektromagneteinheit für jedes Federelement eine entsprechende Ausnehmung aufweisen. Dies ist vorteilhaft, da damit gleichzeitig die seitliche Stabilisierung der Federelemente gewährleistet ist.
Bevorzugt ist allgemein, dass das magnetisierbare Ankerelement in einem zusammengedrückten Zustand des Federelements an der Elektromagneteinheit anliegt, da damit die von der Elektromagneteinheit zu erzeugende Kraft minimiert wird. Insbesondere kann in der Ausführungsform mit Ausnehmungen bei der Elektromagneteinheit die Abmessung der Federelemente und der Ausnehmungen so ausgelegt sein, dass in einem zusammengedrückten Zustand des Federelements dies vollständig in der Ausnehmung aufgenommen ist.
Vorzugsweise sind zum Bereitstellen einer Brems- bzw. Klemmkraft bzw. Klemmwirkung Abstand des magnetisierbaren Ankerelements und dem Achsgehäuseflansch und Kraftwirkung und Länge der Federn so ausgelegt, dass entsprechend eine Klemmwirkung bei Wegfall der anziehenden Kraft durch die Magneteinheit auftritt. Dafür ist abstrakt gesagt bevorzugt der Abstand zwischen einer kraftfreien Position und dem Achsgehäuseflansch gleich oder geringer als die Breite aller zwischen Achsgehäuseflansch und magnetisierbaren Ankerelement angeordneten Elemente. Unter der kraftfreien Position des magnetisierbaren Ankerelements ist dabei die Position zu verstehen, die es einnehmen würde, wenn die Spule nicht stromduchflossen ist und keine Hindernisse die durch das Federelement bedingte Bewegung stoppen würde. Gleichzeitig ist bevorzugt die Magneteinheit bzw. die entsprechende Spule so ausgelegt, dass sie eine ausreichende Kraft auf das magnetisierbare Ankerelement ausüben kann, um es gegen die Feder zurückzuholen.
Als weiterer Aspekt der Erfindung wird ein Flurförderzeug mit einer erfindungsgemäßen Achse vorgeschlagen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 erläutert, die einen Teillängsschnitt durch den Mittelbereich einer als zweimotorige Antriebsachse ausgebildeten erfindungsgemäßen Achse zeigt.
Die gezeigte Achse umfasst dabei das Achsgehäuse 1, wobei links und rechts des gezeigten Abschnitts jeweils Antriebsmotoren angeordnet sind, die mit den drehbaren Wellen 2 und 3 verbunden sind. Damit dient in diesem Ausführungsbeispiel als Achsgehäuseflansch 14 eines der Motorgehäuse 14. Gegenüberliegend zu dem Motorgehäuse 14 ist die Elektromagneteinheit 4 angeordnet, die durch Schrauben mit dem Achsgehäuse 1 fest verbunden sein kann oder wie im gezeigten Ausführungsbeispiel durch Schrauben mit dem Achsgeshäuseflansch 14 verbunden ist (ohne Bezugszeichen, Hohlraum unterhalb von Magneteinheit 4 dient der Aufnahme von Schrauben oder Bolzen, die in eine nicht gezeigte Öffnung des Achsgehäuseflansches 14 eingreifen). Damit ist in jedem Fall eine feste Verbindung mit dem Achsgehäuse 1 realisiert.
Die Elektromagneteinheit 4 umfasst dabei die Spulen 5 und 6 sowie Ausnehmungen für die Federelemente 10 und 11. Die Elektromagneteinheit 4 und somit auch die Spulen 5, 6 erstrecken sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dabei nicht nur in der gezeigten Schnittebene, sondern auch in Art eines Rings um die drehbare Welle 2 herum. Neben der Elektromagneteinheit 4 sind die magnetisierbaren Ankerelemente 8, 9 angeordnet, die sich ebenfalls in Art eines Rings um die Welle 2 herum erstrecken. Die Ankerelemente 8, 9 sind dabei axial entlang der Welle 2 verschieblich und drehen sich nicht mit dieser mit.
An die magnetisierbaren Ankerelemente schließt sich das Kraftübertragungselement 7 ebenfalls in Art eines Rings an. Das Kraftübertragungselement 7 ist ebenfalls axial beweglich und dreht sich nicht mit der Welle 2 mit. Es ist so ausgebildet, dass sowohl das magnetisierbare Ankerelement 8 als auch das magnetisierbare Ankerelement 9 an dem Kraftübertragungselement 7 anliegen bzw. anliegen können. Darauf hinzuweisen ist noch, dass die magnetisierbaren Ankerelemente 8, 9 sich dabei nicht radial überlappen, also dass sich sowohl das magnetisierbare Ankerelement 8 in Richtung des Kraftübertragungselements 7 verschieben kann, ohne dass das andere magnetisierbare Ankerelement 9 beeinflusst wird und umgekehrt.
Auf das Kraftübertragungselement 7 folgt der erste der Bremsrotoren 12, der mit der einen rotierbaren Welle 2 drehfest verbunden ist, jedoch axial daran verschiebbar ist. Darauf folgt das Reibelement 16, das im Wesentlichen gleich ausgebildet ist wie das Kraftübertragungselement 7. Beide sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nicht-magnetisierbar ausgebildet, jedoch könnte auch eines oder beide magnetisierbar ausgebildet sein.
Auf das Reibelement 16 folgt der Bremsrotor 13, der mit der anderen Welle 3 drehfest aber axial daran verschiebbar verbunden ist. Auf den Bremsrotor 13 folgt das Motorgehäuse 14.
Die gezeigte Stellung der Bremseinheit ist die Freigabestellung, d. h. die Spulen 5, 6 sind stromdurchflossen, wodurch die magnetisierbaren Ankerelemente 8, 9 angezogen werden, und zwar so stark, dass die Federelemente 10, 11 zusammengedrückt werden. Dadurch haben das Kraftübertragungselement 7, das Reibelement 16 und die beiden Bremsrotoren 12, 13 genug Spiel, dass sich bei Drehung der rotierbaren Wellen 2, 3 die Bremsrotoren 12, 13 ausreichend von dem Motorgehäuse 14, dem Reibelement 16 und dem Kraftübertragungselement 7 lösen bzw. entfernen, dass die rotierbaren Wellen 2, 3 ungebremst rotieren können.
Falls nun eine Bremskraft ausgeübt werden soll, wird der Stromdurchfluss durch eine oder beide der Spulen 5, 6 reduziert. Dadurch verringert sich die Anziehungskraft auf das entsprechende magnetisierbare Ankerelement 8, 9 bzw. auf beide magnetisierbaren Ankerelemente 8, 9. Ist diese Kraft ausreichend gering, also insbesondere wenn überhaupt kein Strom durch die Spulen 5, 6 fließt, wird das entsprechende magnetisierbare Ankerelement 8, 9 durch das entsprechende Federelement 10, 11 hin zu dem Kraftübertragungselement 7 gedrückt. Da dieses axial verschieblich ausgebildet ist, verschiebt es sich entsprechend hin zu dem Bremsrotor 12, der aufgrund seiner Verschiebbarkeit wiederum hin zu dem Reibelement 16 verschoben wird, welches aufgrund dessen Verschiebbarkeit wiederum zu dem Bremsrotor 13 hin verschoben wird, der aufgrund der ortsfesten Installierung des Motorgehäuses 14 nicht weiter ausweichen kann. Dadurch treten zwischen Motorgehäuse 14, Bremsrotor 13, Reibelement 16, Bremsrotor 12 und Kraftübertragungselement 7 entsprechende Reibungskräfte auf, die eine Bremsung und ggf. vollständige Blockierung der rotierbaren Wellen 2, 3 bewirken.
Soll die Bremse wieder gelöst werden, werden die Spulen 5, 6 wieder entsprechend bestromt, so dass die magnetisierbaren Ankerelemente 8, 9 wieder bezogen auf die Figur nach rechts gezogen werden und so für Kraftübertragungselement 7, Reibelement 16 und Bremsrotoren 12, 13 ausreichend Spiel vorhanden ist, dass sich diese Elemente wieder im Rahmen des Startens der Antriebsmotoren und des damit bedingten beginnenden Drehens der Wellen 2, 3 in Positionen verschieben, in denen sich die Bremsrotoren 12, 13 frei drehen können.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel lässt sich die Bremskraft in drei verschiedenen Stufen einstellen, nämlich je nachdem ob die eine Spule 5 oder die andere Spule 6 oder beide Spulen bestromt sind. Ist nur eine der Spulen 5, 6 bestromt, wirkt nur eine geringere Kraft auf das Kraftübertragungselement 7, nämlich nur die Kraft eines der Federelemente 10, 11, wodurch das Kraftübertragungselement 7 zwar immer noch verschoben wird und es immer noch zu einer Bremswirkung kommt, welche jedoch aufgrund dessen, dass die Stärke einer Reibungskraft von der sie auslösenden Nominalkraft abhängig ist, geringer ist, als wenn beide Spulen 5, 6 stromdurchflossen sind.
Sofern die Federelemente 10, 11 dabei unterschiedlich stark ausgebildet sind, beispielsweise das Federelement 10 eine Kraft 1 und das Federelement 11 eine Kraft 2 ausübt, lässt sich die die Bremskraft erzeugende Nominalkraft auf Kraft 1, Kraft 2 oder Kraft 1 plus Kraft 2 einstellen. Dadurch kann die Bremskraft auf drei Stufen eingestellt werden.
Anzumerken ist, dass in 1 ohne Bezugszeichen ausgehend von den Spulen 5 und 6 nach oben verlaufende Kabel bzw. Rohre für Kabel dargestellt sind. Diese dienen der Verbindung mit einer Strom- bzw. Spannungsquelle und können auch anderweitig geführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013203401 A1 [0002]
DE 102012015389 A1 [0002]

Claims

Achse mit einem einen Achsgehäuseflansch (14) aufweisenden Achsgehäuse (1) und mit einer Bremseinheit, welche in dem Achsgehäuse angeordnet ist, wobei die Achse zwei um eine gemeinsame Rotationsachse (20) rotierbare Wellen (2, 3) aufweist, wobei die Bremseinheit umfasst: – eine Elektromagneteinheit (4) mit mindestens einer Spule (5, 6) zur Erzeugung eines Magnetfeldes; – mindestens ein Federelement (10, 11); – je Welle (2, 3) mindestens einen Bremsrotor (12, 13), der mit der entsprechenden Welle (2, 3) drehfest verbunden ist, jedoch axial daran verschiebbar ist; und – mindestens ein magnetisierbares Ankerelement (8, 9); dadurch gekennzeichnet, dass – die Elektromagneteinheit (4) positionsfest in dem Achsgehäuse (1) aufgenommen ist; – das magnetisierbare Ankerelement (8, 9) und die Bremsrotoren (12, 13) zwischen der Elektromagneteinheit (4) und dem Achsgehäuseflansch (14) angeordnet sind; – das magnetisierbare Ankerelement (8, 9) zwischen den Bremsrotoren (12, 13) und der Elektromagneteinheit (4) längs der Rotationsachse (20) axial verschieblich aber unverdrehbar in dem Achsgehäuse (1) angeordnet ist; und – das Federelement (10, 11) so angeordnet und abgestützt ist, dass es das Ankerelement zu den Bremsrotoren (12, 13) hin zum Bereitstellen einer Bremskraft vorspannt.
Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse eine Antriebsachse ist, wobei bevorzugt jede der rotierbaren Wellen mit einem Antriebsmotor, insbesondere einem Radantriebsmotor verbunden ist, wobei die Bremseinheit zwischen den Antriebsmotoren angeordnet ist.
Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (5, 6) der Elektromagneteinheit (4) so angeordnet und ausgebildet ist, dass bei Erzeugung eines Magnetfeldes durch eine Bestromung der Spule (5, 6) das magnetisierbare Ankerelement (8, 9) eine Kraft hin zur Spule (5, 6) erfährt, die bevorzugt größer als die Rückstellkraft des Federelements (10, 11) ist.
Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Bremsrotoren (12, 13) wirkende Bremskraft mehrstufig einstellbar ist.
Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinheit mehrere Federelemente (10, 11) und mehrere magnetisierbare Ankerelemente (8, 9) umfasst, wobei sich letztere in radialer Richtung bevorzugt nicht überlappen, wobei jedes magnetisierbare Ankerelement (8, 9) von mindestens einem der Federelemente (10, 11) hin zu den Bremsrotoren (12, 13) vorgespannt ist.
Achse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneteinheit (4) mehrere Spulen (5, 6) umfasst und jedes der mit einem der Federelemente (10, 11) vorgespannten Ankerelemente (8, 9) so benachbart zu einer Spule (5, 6) angeordnet ist, dass bei Erzeugung eines Magnetfeldes durch eine Bestromung dieser Spule (5, 6) dieses Ankerelement (8, 9) eine Kraft hin zur Spule (5, 6) erfährt, die bevorzugt größer als die Rückstellkraft des mindestens einen Federelements (10, 11) ist, das dieses Ankerelement (8, 9) hin zu den Bremsrotoren (12, 13) vorspannt, wobei bevorzugt die anderen mit einem der Federelemente (10, 11) vorgespannten Ankerelemente (8, 9) so angeordnet sind, dass sie durch Bestromung dieser Spule (5, 6) keine Kraft erfahren oder nur eine Kraft kleiner als eine Federkraft des sie vorspannenden Federelements (10, 11).
Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneteinheit (4) mit dem Achsgehäuse (1) und/oder dem Achsgehäuseflansch (14) fest verbunden, insbesondere verschraubt ist.
Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (5, 6) die Elektromagneteinheit (4) und die Federelemente (10, 11) an einem gemeinsamen Rahmen befestigt sind, der mit dem Achsgehäuse (1) und/oder dem Achsegehäuseflansch (14) fest verbunden ist.
Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinheit ferner magnetisierbare oder nicht-magnetisierbare axial bewegliche aber unverdrehbare Reibelemente (7, 16) umfasst, die zwischen dem magnetisierbaren Ankerelement (8, 9) und einem der Bremsrotoren (12) und/oder einem der Bremsrotoren (12) und einem anderen der Bremsrotoren (13) und/oder einem der Bremsrotoren (13) und dem Achsgehäuseflansch (14) angeordnet sind.
Achse nach Anspruch 9 in seinem Rückbezug auf einen der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Reibelemente (7, 16) als Kraftübertragungselement (7) zwischen einem der Bremsrotoren (12) und den mit einem der Federelemente (10, 11) vorgespannten magnetisierbaren Ankerelementen (8, 9) so angeordnet ist, dass jedes der mit einem der Federelemente (10, 11) vorgespannten magnetisierbaren Ankerelemente (8, 9) durch das mindestens eine Federelement (10, 11) zur Anlage gegen das Kraftübertragungselement (7) vorgespannt ist.
Achse nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (7, 16) und/oder die Bremsrotoren (12, 13) durch elastische Elemente und/oder Federelemente zu einer Nullposition vorgespannt sind, in der die Bremsrotoren (12, 13) nicht von den Reibelementen (7, 16) und/oder anderen Bremsrotoren (12, 13) kontaktiert sind, womit sie freigegeben sind.
Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinheit mehrere Federelemente (10, 11) und mehrere magnetisierbare Ankerelemente (8, 9) umfasst, wobei sich letztere in radialer Richtung wenigstens teilweise überlappen, wobei jedes magnetisierbare Ankerelement (8, 9) von mindestens einem der Federelemente (10, 11) hin zu den Bremsrotoren (12, 13) vorgespannt ist, wobei bevorzugt ein magnetisierbares Ankerelement (8, 9) zur Anlage an einem der Bremsrotoren (12, 13) und Ausübung einer Bremskraft ausgebildet ist.
Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsgehäuse (1) und der Achsgehäuseflansch (14) einstückig oder mehrteilig ausgebildet sind und/oder dass das Achsgehäuse (1) mit einem Motorgehäuse (14) einstückig ausgebildet ist und/oder dass der Achsgehäuseflansch (14) durch einen Bereich eines Motorgehäuses (14) ausgebildet ist.
Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinheit eine manuell betätigbare Vorrichtung umfasst, dessen Betätigung das magnetisierbare Ankerelement (8, 9) gegen das Federelement (10, 11) hin zu der Elektromagneteinheit (4) drückt und/oder dessen Betätigung das Kraftübertragungselement (7) gegen das magnetisierbare Ankerelement (8, 9) drückt.
Achse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die manuell betätigbare Vorrichtung einen außerhalb eines Achsgehäuses (1) angeordneten Betätigungsgriff umfasst, welcher mit Exzenterscheiben in Wirkverbindung steht, über welche Kraft von dem Betätigungsgriff auf das magnetisierbare Ankerelement (8, 9) übertragbar ist.
Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisierbare Ankerelement (8, 9) in einem zusammengedrückten Zustand des Federelemente (10, 11) an der Elektromagneteinheit (4) anliegt.
Flurförderzeug umfassend eine Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche.