DE19612582A1

DE19612582A1 - Antriebseinheit für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE19612582A1
Application number: DE19612582A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Ritter
Original assignee: MIAG FAHRZEUGBAU GmbH
Current assignee: MIAG FAHRZEUGBAU GmbH
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Für Gabelstapler ist es bekannt, die Pumpe eines Hydraulikan triebes für die Hubbewegung in einem Hydrauliktank unterzu bringen, weil damit besondere Anschlüsse zur Ansaugöffnung überflüssig werden, vielmehr die Ansaugöffnung als bloßes Loch am Pumpengehäuse ausgebildet werden kann.

Es sind auch schon Flurfahrzeuge bekannt, welche von minde stens einem Elektromotor, gegebenenfalls von je einem Elek tromotor pro Rad, für ihre Fahr- und ihre Hubbewegung, ge gebenenfalls auch für die Lenkung angetrieben werden.

Zur Erzielung eines Explosionsschutzes werden meist besondere, insbesondere druckfest gekapselte, relativ teure Elektromoto ren eingesetzt. Es ist auch bekannt, solche explosionsge schützten Elektromotoren für den Antrieb der genannten Pumpe zu verwenden, die über den Hydraulikantrieb im allgemeinen die geforderte Hubarbeit leistet.

Bekannt ist auch die Erzielung eines Explosionsschutzes durch Betrieb des Motors unter Öl. Anderseits ist es bekannt, eine Pumpe an einem Elektromotor anzuflanschen, wobei der Elek tromotor (zusammen mit der Pumpe) auf den Deckel eines Be hälters bzw. Öltanks geschraubt wird, wobei sich eine gleich mäßige Verteilung der Massen zu beiden Seiten des Deckels er gibt.

Mit zunehmenden Anforderungen an die Nutzleistung solcher Fahrzeuge werden auch die Elektromotore immer größer, und es ergibt sich damit gegebenenfalls eine gewisse Geräuschent wicklung, die durch dämpfende Lagerung des Motors an der zugehörigen, ihn tragenden Wandung gemildert werden könnte. Anderseits bestehen die oben bereits erwähnten konstruktiven Einschränkungen, wenn man einen Explosionsschutz erzielen will.

Unter Explosionsschutz wird dabei verstanden, daß das Fahrzeug mit seiner Antriebseinheit gefahrlos in explosionsgefährdeten Umgebungen, z. B. im Bereiche von explosiven Lösungsmittel dämpfen oder staubexplosionsgefährdeten Bereichen, eingesetzt werden kann.

Ein nicht zu unterschätzendes weiteres Problem, das sich besonders auch bei explosionsgeschützten Nutzfahrzeugen ergibt, ist das Problem der Kühlung. Häufig wird dies bei einem herkömmlichen Antrieb mit Elektromotor durch einen Lüfter bzw. über Gehäuse mit Kühlrippen gelöst, doch wäre damit verbunden, daß der Elektromotor der äußeren Kühlluft frei zugänglich ist, was der geforderten Kapselung für den Explosionsschutz widerspricht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben aufgezeigten Problemkreise anzugehen und einer Lösung zuzu führen. Diese Aufgabe wird in überraschend einfacher Weise durch die Maßnahmenkombination nach Anspruch 1 gelöst.

Überraschend ist dabei, daß alle drei Probleme in unerwartet einfacher Weise gelöst werden können und sich auch noch ein unerwarteter Vorteil hinsichtlich einer größeren konstruktiven Freiheit bei der Auswahl und beim Aufbau explosionsgeschützter Elektromotoren ergibt. Denn das vollständige Eintauchen des Elektromotors in die Hydraulikflüssigkeit gewährleistet eine hervorragende Isolation, die jegliche Funkenbildung an der Luft verhindert, während gleichzeitig nicht nur die Schall frequenzen rund um die Baueinheit von Pumpe und Elektromotor gedämpft werden, sondern auch der von der Wandung des Hy drauliktankes ausgehende Körperschall verringert wird. Gleichzeitig wird das sowieso vorhandene Hydrauliköl auch noch für die Abführung der Wärme ausgenützt, so daß die Motoren nicht mehr überdimensioniert werden müssen und kleinere und kostengünstigere Elektromotore angewandt werden können.

Die besondere Dämpfungswirkung hat ihren Grund offensichtlich auch darin, daß die Wandung des Tanks einer nicht unerhebli chen Schwingung ausgesetzt war und diese in Form von Schall frequenzen nach außen abgab. Nun aber muß zwar die Baueinheit ebenfalls an der Wand abgestützt werden, aber praktisch nur von jener Seite her, die durch die Flüssigkeit gedämpft ist, und es hat sich in der Praxis gezeigt, daß dies - zusätzlich zum hervorragenden und verbesserten Explosionsschutz - auch zu einer signifikanten Schalldämpfung führt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von erfindungsgemäßen Ausführungs beispielen an Hand der Zeichnung, in welcher:

Fig. 1 einen Gabelstapler zeigt, an dem die Erfindung zum Einsatz kommen soll;

Fig. 2 ein erstes schematisches Ausführungsbeispiel veran schaulicht; und

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform darstellt.

Gemäß Fig. 1 ist ein Gabelstapler 1, dessen Gabel 2 in üb licher Weise mittels eines Hydraulikantriebsaggregates 3 heb- und senkbar ist, mit einem Antriebs- und Steuerkasten 4 ver sehen. In diesem Kasten 4 sind ein, z. B. auf ein (nicht dar gestelltes) Differentialgetriebe wirkender zentraler Motor 5 sowie ein Hydrauliktank 6 für eine hydraulische Antriebsein heit zur Belieferung des Aggregates 3 vorgesehen. Es versteht sich, daß das Aggregat 3 und der Tank 6 untereinander durch entsprechende, hier nicht dargestellte Flüssigkeitsleitungen verbunden sind.

Fig. 2 zeigt den von einer Wandung 7 gebildeten Tank 6 in einem ersten Ausführungsbeispiel im einzelnen in einem Quer schnitt. Dieser Tank 6 beinhaltet eine Hydraulikflüssigkeit, deren Maximalniveau durch eine Linie M und deren Minimalniveau durch eine Linie m angedeutet ist. Eine Variation des Niveaus kann sich durch den Transport der Flüssigkeit zum Aggregat 3 (Fig. 1) ergeben, sowie allenfalls durch Verluste.

Innerhalb des Hydrauliktanks 6 ist eine Baueinheit 8 unterge bracht, die aus einem Elektromotor 9, z. B. einem Asynchronmo tor oder einem Gleichstrommotor mit Permanentmagneten, und einer unmittelbar daran bzw. an die entlang einer Achse A verlaufenden Motorwelle angebauten Hydraulikpumpe 10, insbe sondere einer Zahnradpumpe, besteht. Diese Pumpe 10 saugt Hy draulikflüssigkeit über eine Ansaugöffnung, vorzugsweise über einen Ansaugstutzen 11 mit der Ansaugöffnung 12, an, setzt sie unter Druck und gibt den Druck an der anderen Umfangsseite über eine nach außerhalb des Tankes 6, zum Aggregat 3 (Fig. 1) geführte Druckleitung 20 an dieses direkt oder indirekt (z. B. über einen Ventilblock oder einen Druckakkumulator) an den jeweiligen Verbraucher (Zylinder, Hydromotor etc.) ab. Von dort rückströmende Hydraulikflüssigkeit wird über eine Rück führleitung 13 an den Tank 6, nötigenfalls über einen Kühler und/oder über ein Filter, zurückgeführt. Befüllt wird der Tank 6 über einen Einfüllstutzen 14 mit einem Filter 15.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist es vorteilhaft, wenn die Ansaugöffnung 12 am Ansaugrohr 11 um ein vorbestimmtes Maß über die Oberseite mindestens des Elektromotors 9, zweckmäßig auch der Pumpe (diese könnte teilweise oder gänzlich außerhalb angeordnet sein und eine nach unten unter das Flüssigkeitsni veau reichende Ansaugleitung besitzen, was natürlich nicht bevorzugt ist), der Baueinheit 8 ragt. Auf diese Weise wird das Minimalniveau m gesichert, denn sobald die Hydraulikflüs sigkeit, aus welchem Grunde immer, bis auf dieses Minimalni veau m abgesunken ist, kann die Pumpe 10 keine weitere Flüs sigkeit über die Öffnung 12 mehr ansaugen, so daß das Niveau m erhalten bleibt. Dieses Minimalniveau m ist ebenso wie die noch zu erläuternden Minimalabstände s um den Motor 9 herum zur Wandung des Tanks hin aus Gründen des Explosionsschutzes unter allen Betriebsbedingungen einzuhalten.

Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß die Baueinheit 8 nur ein Minimum an Verbindungsstellen (vgl. bei 19) mit der Wan dung 7 hat, um die Übertragung von Körperschall möglichst einzuschränken. Vorteilhaft ist es zu diesem Zwecke, wenn die Baueinheit an der Wandung 7 des Hydrauliktankes 6 über einen die (für einen Drehstrommotor: drei) elektrischen Anschlüsse 16 des Elektromotors 9 tragenden Tragteil 17 angeschlossen ist, weil die elektrischen Anschlüsse 16 sowieso nach außen geführt werden müssen, wie in Fig. 2 links zu ersehen ist, und so der Tragteil 17 auch zur Verbesserung der Abdichtung aus gebildet sein kann. Es ist zweckmäßig, wenn zwischen den Tragteil 17 und die Wandung 7 unter Zwischenschaltung minde stens eines Dämpfungsgliedes 18, wie von Filz- oder Kunst stoffscheiben oder anderen elastischen Elementen, angeschlos sen ist, so daß auch dadurch die Übertragung von Körperschall minimiert wird.

Es kann, besonders bei der gezeigten horizontalen Anordnung der Achse A bzw. der Motorwelle zweckmäßig sein, an dem der Wandung 7 mit dem Tragteil 17 gegenüberliegenden Endbereich der Baueinheit 8 eine weitere, insbesondere elastische, Ab stützung 19 vorzusehen, um das an diesem Endbereich, besonders bei horizontaler Achse A, wirkende Moment abzudämpfen, min destens aber die dort wirkenden Kräfte aufzunehmen. Zudem wird so ein vorbestimmter, der Schalldämpfung dienender Abstand s gesichert, der vorteilhaft nach allen Seiten der Baueinheit 8, auch gegen die Niveaulinie m hin, vorgesehen ist.

Es versteht sich, daß die Niveausicherung für das Minimalni veau m auch auf andere Weise ausgeführt sein könnte. Bei spielsweise könnte in den Hydrauliktank 6 ein Niveausensor eingebaut sein, der den Motor 9 und/oder die Pumpe 10 über einen Schalter oder eine Kupplung (im Falle nur der Pumpe 10) dann abschaltet, wenn das Niveau der Hydraulikflüssigkeit auf das Minimalniveau m abgesunken ist. In jedem Falle könnte ein Niveausensor (mit oder ohne weiterer Steuerfunktion) mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden sein, die beispielsweise am Steuerkasten 4 vorgesehen sein mag. Es ist aber ersichtlich, daß die gezeigte Lösung gegenüber einer Abschaltung über einen Niveausensor einfacher, betriebssicherer und kostengünstiger ist.

Fig. 3 zeigt grob schematisch einen bevorzugten Aufbau des Hydrauliktankes 6′, der beispielsweise dann zur Anwendung kommt, wenn das Fahrzeug 1 (Fig. 1) nicht unbeträchtliche Steigungen zu überwinden hat. In diesem Falle kann nämlich das Niveau der Hydraulikflüssigkeit durch Schrägstellung des Fahrzeuges 1 an einer Seite absinken, so daß das Minimalniveau m unter Umständen sogar unterschritten wird. Um diese zu vermeiden, weist der Tank 6′ eine Vertiefung 6′′ auf, in der die Baueinheit 8 untergebracht ist, so daß sie von Niveau schwankungen der Hydraulikflüssigkeit kaum betroffen ist. Insofern spielt die Vertiefung hier also auch die Rolle einer Niveausicherungseinrichtung, die allerdings zusätzlich durch eine der oben besprochenen Maßnahmen ergänzt werden kann.

Es wurde oben bereits erwähnt, daß die Dimensionierungen und Abstände m und s für einen Explosionsschutz einzuhalten sind, und es ist ersichtlich, daß die Vertiefung 6′′ aus diesem Grunde so bemessen ist, daß der Elektromotor 9 um schon er wähnte Maß s unter ihrer Oberkante 21 liegt. Es ist aber vorteilhaft, das Minimalniveau m auf eine der oben besproche nen Arten so zu sichern, daß auch die Pumpe 10, die in diesem Ausführungsbeispiel eine unmittelbar an ihrem Gehäuse ange brachte Ansaugöffnung 12 besitzt, unter allen Umständen un terhalb dieses Hydraulikspiegels m liegt.

Des weiteren läßt sich aus Fig. 3 ersehen, daß bei der ge zeigten vertikalen Anordnung der Motorachse A bzw. -welle die auf den Tragteil 17 wirkenden Momente natürlich viel ausge glichener sind, so daß gegebenenfalls eine zusätzliche Un terstützung, wie die Abstützung 19 in Fig. 2, und damit eine weitere Möglichkeit der (wenn auch gedämpften) Übertragung von Körperschall entfallen kann.

Eine weitere Maßnahme, die sich aus Fig. 3 ersehen läßt, be steht darin, die Baueinheit 8 in der Mitte des sie tragenden Wandungsabschnittes 7′ (d. h. des wenigstens in einer Richtung von Kante zu Kante gemessenen Wandteiles) zu befestigen bzw. abzustützen. Da die Kanten des Wandungsabschnittes 7′ Schall impedanzen darstellen, an denen sich der vom Tragteil 17 auf den Wandungsabschnitt 7′ übertragene Körperschall in sich selbst reflektiert, kommt es zu Auslöschungen der Schallwellen und damit zu einer nicht unerheblichen Geräuschdämpfung, ohne daß eine weitere Dämpfungsmaßnahme erforderlich wäre. Eine analoge Anordnung wird im Falle der Fig. 2, allerdings wohl nur in der zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung, bezüglich der Abstützung durch den Tragteil 17 vorgesehen sein. Diese Art der Abstützung trifft aber im wesentlichen auf die ela stische Abstützung 19 zu, die etwa mittig bezüglich des un teren Wandungsabschnittes des Tankes 6 angeordnet ist.

Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, ergibt sich durch die erfindungsgemäße Anordnung eine ausgezeichnete Isolation für den Explosionsschutz, aber auch eine äußerst wirksame Schalldämpfung und Kühlung des Motors 9 durch eine einzige, einfach zu verwirklichende Maßnahme. Es versteht sich aber, daß im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen möglich sind; beispielsweise können Einzelmerkmale aus den gezeigten Ausführungsformen miteinander oder mit Merkmalen des Standes der Technik kombiniert werden. Auch wurde die Erfindung zwar an Hand eines Gabelstaplers erläutert, doch ließe sie sich auch an jedem anderen Nutzfahrzeug mit Hydraulikantrieb, z. B. für einen Greifer, eine Baggerschaufel od. dgl., verwirklichen, besonders aber für Fahrzeuge, die im Explosionsschutz einge setzt werden.

Denkbar ist im Rahmen der Erfindung auch die Anwendung auf einen elektrischen Fahrmotor innerhalb eines Ölvolumens, das beispielsweise samt dem Motor unmittelbar an einer Antriebs achse des Radantriebes bzw. an der Radwelle angeordnet ist. Denkbar wäre allerdings auch eine Anordnung an der Antriebs welle eines zwei Räder antreibenden Differentialgetriebes. Derartige Anordnungen ergeben auch bei Fahrzeugen für den Personentransport Vorteile.

Die Pumpe kann zur Umwälzung der Hydraulikflüssigkeit für seine Abkühlung (z. B. über einen Wärmetauscher) oder für an dere Zwecke (Lenkung etc.) eingesetzt werden, und es kann in jedem Falle bei entsprechender Wärmeabfuhr ein kleinerer Elektromotor gewählt werden.

Claims

1. Antriebseinheit für ein Fahrzeug (1) mit einem Elektromotor (9) sowie einer Hydraulikpumpe (10) mit einer Ansaugöffnung (12) und einer Druckleitung (20) für einen am Nutzfahrzeug (1) angebrachten Hydraulikantrieb (3), welche Pumpe (10) über eine Welle (A) vom Elektromotor (9) antreibbar ist und für die Ansaugung von Hydraulikflüssigkeit in einem von Wandungen (7) gebildeten Hydrauliktank (6; 6′) unterge bracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schalldämpfung Kühlung und/oder zum gleichzeitigen Explosionsschutz Elektro motor (9) und Pumpe (10) als Baueinheit (8) gemeinsam in dem Hydrauliktank (6; 6′) untergebracht sind.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Niveausicherungseinrichtung (11, 12; 6′′) zur Einhaltung eines vorbestimmten Minimalniveaus (m) an Hydrau likflüssigkeit oberhalb der Oberseite mindestens des Elek tromotors (9) der Baueinheit (8) vorgesehen ist.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ansaugöffnung (12) an einem Ansaugrohr (11) um ein vorbestimmtes Maß (s) über die Oberseite mindestens des Elektromotors (9) der Baueinheit (8) ragt.

4. Antriebseinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Baueinheit (8) zur Niveausicherung, insbesondere für den Explosionsschutz, innerhalb einer Ver tiefung (6′′) des Hydrauliktankes (6′) untergebracht ist.

5. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vertiefung (6′′) eine Oberkante (21) besitzt, die wenigstens um ein vorbestimmtes Maß (s) oberhalb des Elektromotors (9) liegt.

6. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (8) an der Wandung (7) des Hydrauliktankes (6; 6′) über einen die elek trischen Anschlüsse (16) des Elektromotors (9) tragenden Tragteil (17) angeschlossen ist.

7. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (8) an der Wandung (7) des Hydrauliktankes (6; 6′) über einen Tragteil (17) unter Zwischenschaltung mindestens eines Dämpfungsgliedes (18) angeschlossen ist.

8. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (8) im Hydrauliktank (6′) jeweils in einem vorbestimmten Abstand (s) zur Wandung (7) angeordnet ist.

9. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (8) im Hydrauliktank (6′) in der, wenigstens in einer Richtung ge messenen, Mitte des sie tragenden Wandungsabschnittes (7′) abgestützt ist.

10. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (8) im Hydrauliktank (6′) mit vertikaler Welle (A) untergebracht ist.

11. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (9) ein Wechselstrommotor, z. B. ein Asynchronmotor, ist.

12. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (9) samt Hydrauliktank (6; 6′) mit einer Radantriebswelle verbunden, insbesondere unmittelbar an einer Antriebsachse eines Radan triebes angeordnet, ist.

13. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (10) in einem Kühlkreislauf zur Umwälzung der Hydraulikflüssigkeit liegt, der vorzugsweise einen Wärmetauscher umfaßt.

14. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (10) in einem der Lenkung zugehörigen Kreislauf liegt.

15. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (10) im Kreislauf eines Huborganes (3) liegt.