Rad

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Radantriebsmodul mit einem zumindest abschnitts- weise in dem Radantriebsmodul aufgenommenen Rad.

Im Stand der Technik sind bereits eine Vielzahl von Radantriebsmodulen und Radantriebskonzepten für die verschiedensten Anwendungsgebiete bekannt. Sollen die Radantriebskonzepte in einem einzelnen Modul gebündelt werden, ist es vorteilhaft, wenn dieses kompakt aufgebaut ist und folglich nur einen geringen Platzbedarf aufweist. Insbesondere bei der Verwendung eines der artigen Radantriebsmoduls für Logistikanwendungen, beispielsweise bei Transportschlitten, sind ein geringer Bauraumbedarf und eine verbesserte Lenkbarkeit vorteilhaft. Bei den im Stand der Technik bekannten Konzepten wird ein Rad meist um eine Lenkachse rotiert und damit gelenkt. Ein Getrie be zur Übertragung einer Rotation eines Motors auf das Rad ist zumeist versetzt und beabstandet zu dem Rad angeordnet, was zu einem hohen Bau- raumbedarf führt. Hinzukommt, dass das Rad bei den im Stand der Technik bekannten Konzepten einen eingeschränkten Lenkwinkel hat und bei einer Lenkbewegung beispielsweise nicht um 360° gedreht bzw. gelenkt werden kann. Daraus ergibt sich, dass der Bauraumbedarf im Stand der Technik meist hoch und der mögliche Lenkwinkel bzw. Rotationswinkel um die Lenk- achse beschränkt sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nach teile zu überwinden und ein Radantriebsmodul bereitzustellen, das einen er höhten Lenkwinkel des Rades sowie einen geringen Bauraumbedarf aufweist und das als eine kompakte und kostengünstige Baueinheit hergestellt wer- den kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein Radantriebsmodul mit einem Rad und mit einem Getriebe vorgeschlagen. Das Getriebe des Radantriebsmoduls weist einen ersten und einen zweiten Antriebszahnkranz auf. Die Antriebszahnkränze sind um eine gemeinsame Rotationsachse drehbar und entlang der Rotationsachse beabstandet zueinander angeordnet, wobei sie unabhängig vonei nander um ihre Rotationsachse rotieren können und hierfür beispielsweise durch jeweils einen Antriebsmotor angetrieben sind. Das Rad ist durch eine jeweilige Rotation des ersten Antriebszahnkranzes und des zweiten An triebszahnkranzes lenkbar und antreibbar. Ferner ist zur Bauraumersparnis und zur Erweiterung des Lenkwinkels zwischen dem ersten Antriebszahnkranz und dem zweiten Antriebszahnkranz ein sich entlang der Rotation- sachse erstreckender und insbesondere zylinderförmiger Radaufnahmeraum bestimmt, in welchem das Rad zumindest abschnittsweise angeordnet ist. Das Rad ist zudem vorzugsweise mit seiner zu der Rotationsachse orthogo nalen Breitenerstreckung mittig auf der Rotationsachse angeordnet. Der erste und der zweite Antriebszahnkranz sind vorzugsweise jeweils als ein Planrad ausgebildet, das eine erste zu dem Abtriebszahnrad weisende und in das Abtriebszahnrad eingreifende Verzahnung aufweist und eine zweite Antriebsverzahnung, über welches das jeweilige Planrad antreibbar ist. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Radantriebsmodul zudem eine Abtriebswelle mit einem daran fixierten Abtriebszahnrad umfasst. Zur Übertragung der Rotationen des ersten und zweiten Antriebszahnkran- zes auf das Rad ist die Abtriebswelle drehfest mit dem Rad verbunden und weist auf einer von dem Rad in Längsrichtung der Abtriebswelle

beabstandeten Seite das Abtriebszahnrad auf, welches ebenfalls drehfest an der Abtriebswelle fixiert ist. Die Baueinheit aus der Abtriebswelle mit dem Rad und dem Abtriebszahnrad ist um eine orthogonal zur Rotationsachse verlaufende Radachse drehbar gelagert und von dem ersten und dem zweiten Antriebszahnkranz antreibbar. Die Drehung der Baueinheit aus

Abtriebswelle mit dem Rad und dem Abtriebszahnrad um die Rotationsachse der Antriebszahnkränze führt zu einer Verdrehung des Rades um die Rotati onsachse und somit zu einer Lenkbewegung des Rades um die Rotation sachse, wobei die Rotationsache der Antriebszahnkränze als Lenkachse dient. Eine von dem ersten Antriebszahnkranz auf das Abtriebszahnrad übertragene erste Rotation und/oder eine von dem zweiten Antriebszahnkranz auf das Abtriebszahnrad übertragene zweite Rotation versetzt das Abtriebszahnrad in eine dritte Rotation um die Radachse, wodurch das Rad über die Abtriebswelle um die Radachse in Rotation versetzt und somit angetrieben wird. Ferner kann es durch eine erste Rotation des ersten Antriebszahnkranzes und eine zweite Rotation des zweiten Antriebszahnkranzes um die Rotationsachse des ersten und zweiten Antriebszahnkranzes auch zu einer Dre- hung der Baueinheit aus dem Abtriebszahnrad, der Abtriebswelle und dem Rad um die Rotationsachse und somit zu der Lenkbewegung kommen, so dass das Rad durch die Rotationen des ersten und zweiten Antriebszahn kranzes lenkbar ist.

Rotieren der erste Antriebszahnkranz und der zweite Antriebszahnkranz um ihre gemeinsame Rotationsachse mit gleicher Rotationsgeschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen, wird das Abtriebszahnrad um die Radachse rotiert, ohne dass es zu einer Rotation bzw. Drehung des Abtriebszahnrades, der Abtriebswelle oder des Rades um die Rotationsachse der Antriebszahn- kränze kommt. Durch die einander entgegengesetzten und betragsmäßig gleichen Rotationen der Antriebszahnkränze wird ein Antrieb des Rades oh ne Lenkbewegung umgesetzt.

Rotieren der erste Antriebszahnkranz und der zweite Antriebszahnkranz um ihre Rotationsachse mit gleicher Rotationsgeschwindigkeit in eine gleiche Richtung, wird das Abtriebszahnrad nicht um die Radachse und ausschließ- lieh um die Rotationsachse der Antriebszahnkränze rotiert, so dass eine

Lenkbewegung des Rades ohne Antrieb des Rades um die Radachse erfolgt.

Rotieren der erste Antriebszahnkranz und der zweite Antriebszahnkranz um ihre Rotationsachse mit unterschiedlicher Rotationsgeschwindigkeit in entgegengesetzte oder gleiche Richtungen um ihre Rotationsachse oder steht ein Antriebszahnkranz still, kommt es an dem Rad gleichzeitig zu einer Lenkbe wegung um die Rotationsachse der Antriebszahnkränze und zu einem An trieb um die Radachse.

Eine alternative und ebenfalls vorteilhafte Weiterbildung des Radantriebsmo- duls sieht vor, dass die Antriebszahnkränze nicht unmittelbar die

Abtriebswelle über das Abtriebszahnrad antreiben, sondern mittelbar über eine Zwischenwelle, die gegenüber der Abtriebswelle entlang der Rotation sachse der Antriebszahnkränze versetzt ist. Hierzu umfasst das Radan- triebsmodul zusätzlich eine Zwischenwelle, ein Antriebszwischenrad und ein Abtriebszwischenrad. Die Zwischenwelle erstreckt sich entlang einer Zwi schenachse, um welche die Zwischenwelle mit dem Antriebs- und

Abtriebszwischenrad rotierbar gelagert ist. Das Antriebszwischenrad und das Abtriebszwischenrad sind entlang der Zwischenachse auf einander gegen- überliegenden Seiten der Zwischenwelle angeordnet und zumindest drehfest mit ihr verbunden. Ferner sind das Antriebs- und das Abtriebszwischenrad jeweils als ein Zahnrad ausgebildet, wobei das Antriebszwischenrad in den ersten und zweiten Antriebszahnkranz und das Abtriebszwischenrad in das Abtriebszahnrad eingreift. Die erste und zweite Rotation der Antriebszahn- kränze sind als eine Rotation der Zwischenwelle über die Zwischenwelle auf die Abtriebswelle übertragbar und das Rad um die Radachse antreibbar. Die Rotation der Zwischenwelle erzeugt dabei die dritte Rotation der

Abtriebswelle. Durch die Zahnradpaarung aus Abtriebszahnrad und

Abtriebszwischenrad ist zudem eine Übersetzung zwischen Zwischenwelle und Abtriebswelle realisierbar. Die Zwischenwelle und die Abtriebswelle sind in ihrer relativen Position bezüglich der Rotationsachse der Antriebszahnkränze fest, wodurch eine Drehung der Zwischenwelle um die Rotationsachse zu einer Drehung der Abtriebswelle um die Rotationsachse führt und eine Lenkbewegung des Rades um die Rotationsachse ausgeführt wird. Die Zwi- schenachse und die Radachse sind vorzugsweise zueinander parallel. Ferner erstreckt die Radachse durch den Versatz gegenüber der Zwischenachse vorzugsweise außerhalb des Zwischenraums, der zwischen den Antriebszahnkränzen liegt.

Der erste Antriebszahnkranz und/oder der zweite Antriebszahnkranz weisen bzw. weist bei einer vorteilhaften Variante des Radantriebsmoduls eine achszentrale Kranzöffnung auf, welche sich jeweils entlang der gemeinsa men Rotationsachse des ersten Antriebszahnkranzes und des zweiten Antriebszahnkranzes durch den jeweiligen bzw. den ersten Antriebszahnkranz und/oder den zweiten Antriebszahnkranz erstreckt. Die Kranzöffnung erwei- tert bzw. die Kranzöffnungen erweitern den Radaufnahmeraum entlang der Rotationsachse.

Weist das Radantriebsmodul bzw. zumindest einer der Antriebszahnkränze eine solche Kranzöffnung auf, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante vor, dass das Rad sich durch die Kranzöffnung des ersten Antriebszahnkran- zes und/oder die Kranzöffnung des zweiten Antriebszahnkranzes hindurch und entlang der Rotationsachse über den ersten Antriebszahnkranz und/oder den zweiten Antriebszahnkranz hinaus erstreckt.

Die Kranzöffnung des ersten Antriebszahnkranzes und/oder die Kranzöff nung des zweiten Antriebszahnkranzes sind bzw. ist vorzugsweise zu der Rotationsachse konzentrisch ausgebildet.

Ferner sieht eine vorteilhafte Weiterbildung vor, dass das Radantriebsmodul eine Abdeckplatte umfasst, welche an dem ersten Antriebszahnkranz oder dem zweiten Antriebszahnkranz angeordnet ist und die jeweilige Kranzöffnung abdeckt bzw. verschließt. Erstreckt sich das Rad durch die Kranzöff- nungen beider Antriebszahnkränze, steht es an einer Seite mit einem Boden oder einer Lauffläche in Berührung. Auf der gegenüberliegenden Seite des Rades ragt dieses über den Antriebszahnkranz dieser Seite hinaus. Das Rad kann auf der Seite, auf welcher es nicht mit dem Boden in Berührung ist, durch die Abdeckplatte abgedeckt werden, so dass beispielsweise Schmutz nicht in den Radaufnahmeraum eindringen kann. Alternativ ist die Abdeck platte nicht mit einem der Antriebszahnkränze verbunden, sondern an der Abtriebswelle gelagert, so dass beispielsweise durch den Boden auf das Rad wirkende Kräfte über die Abtriebswelle und die Abdeckplatte abgestützt wer- den können.

Um das Eindringen von Schmutz in den Radaufnahmeraum durch eine Kranzöffnung auf der Seite des Bodens zu minimieren oder zu verhindern, sieht eine vorteilhafte Ausbildung ferner vor, dass das Radantriebsmodul ei- ne Schutzplatte umfasst, welche an dem ersten Antriebszahnkranz oder dem zweiten Antriebszahnkranz zu dem Boden weisend angeordnet ist. Die Schutzplatte ist zusammen mit dem Rad um die Rotationsachse rotierbar angeordnet und unabhängig von dem ersten und zweiten Antriebszahnkranz rotierbar aufgenommen. Zudem weist die Schutzplatte eine vorzugsweise schlitzförmige Schutzplattenöffnung auf, durch welche sich das Rad hindurch erstreckt.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Be- schreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Radantriebsmoduls mit den die Antriebszahnkränze antreibenden Antriebsmotoren;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Radantriebsmoduls mit

Zwischenwelle; Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines ersten Radantriebsmoduls; Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines zweiten Radantriebsmoduls.

Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.

In Figur 1 ist das Radantriebsmodul 1 zusammen mit den Antriebsmotoren 11, 21 dargestellt, welche den ersten und den zweiten Antriebszahnkranz 15,

25 antreiben. Der erste Antriebsmotor 11 ist entgegengesetzt zu dem zwei- ten Antriebsmotor 21 angeordnet, wobei die Antriebsmotoren 11 , 21 jeweils ein eigenes Motorgetriebe umfassen können. Über jeweils eine Motorwelle 12, 22 sind die Antriebsmotoren 11 , 21 mit jeweils einem Ritzel 13, 23 verbunden. Das erste Ritzel 13 greift mit seiner Verzahnung in eine Verzahnung eines ersten Zwischenrades 14 ein, welches mit seiner Verzahnung in eine Antriebsverzahnung des ersten Antriebszahnkranzes 15 eingreift, so dass durch eine Rotation des ersten Ritzels 13 der erste Antriebszahnkranz 15 von dem ersten Antriebsmotor 11 angetrieben um die Rotationsachse R rotierbar ist. Analog gilt das gleiche für den zweiten Antriebszahnkranz 25. Das zweite Ritzel 23 greift mit seiner Verzahnung in eine Verzahnung eines zweiten Zwi- schenrades 24 ein, welches mit seiner Verzahnung in eine Antriebsverzah nung des zweiten Antriebszahnkranzes 25 eingreift, womit durch eine Rotati on des zweiten Ritzels 23 der zweite Antriebszahnkranz 25 von dem zweiten Antriebsmotor 21 angetrieben um die Rotationsachse R rotierbar ist.

Zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebszahnkranz 15, 25 ist ein Abtriebszahnrad 32 angeordnet, welches mit seiner Verzahnung sowohl in eine zu dem Abtriebszahnrad 32 weisende Verzahnung des ersten Antriebs zahnkranzes 15 als auch in eine zu dem Abtriebszahnrad 32 weisende Ver- zahnung des zweiten Antriebszahnkranzes 25 eingreift. Die Rotation des Abtriebszahnrades 32 (dritte Rotation) ist folglich sowohl von der Rotation des ersten Antriebszahnkranzes 15 (erste Rotation) als auch von der Rotati on des zweiten Antriebszahnkranzes 25 (zweite Rotation) bestimmt.

Von dem Abtriebszahnrad 32 erstreckt sich eine mit dem Abtriebszahnrad 32 drehfest verbundene Abtriebswelle 31 entlang einer Radachse A in Richtung der Rotationsachse R der Antriebszahnkränze 15, 25. An einer von dem Abtriebszahnrad 32 entlang der Radachse A beabstandeten Seite ist das Rad 30 drehfest mit der Abtriebswelle 31 verbunden, wodurch eine Rotation (dritte Rotation) des Abtriebszahnrades 32 über die Abtriebswelfe 31 auf das Rad 30 übertragen wird. Das Rad 30 ist wie dargestellt abschnittsweise zwi schen dem ersten Antriebszahnkranz 15 und dem zweiten Antriebszahnkranz 25 aufgenommen, welche entlang ihrer Rotationsachse R beabstandet sind und zwischen sich einen Radaufnahmeraum 20 aufspannen. Beide Antriebszahnkränze 15, 25 weisen eine sich entlang der Rotationsachse R durch den jeweiligen Antriebszahnkranz 15, 25 erstreckende Kranzöffnung 15‘, 25‘ auf. Das Rad 30 erstreckt sich zumindest auf seiner dem Boden B zugewandten Seite durch die jeweilige Kranzöffnung 15‘, 25‘, womit das Rad 30 im Wesentlichen fünf Abschnitte aufweist. Ein erster Abschnitt, mit wel chen das Rad 30 zwischen den Antriebszahnkränzen angeordnet ist, zwei zweite Abschnitte, mit welchen das Rad 30 in den Kranzöffnungen 15‘, 25' der Antriebszahnkränze 15, 25 angeordnet ist, und zwei dritte Abschnitte, mit welchen das Rad 30 entlang der Rotationsachse R außerhalb der Antriebs- Zahnkränze 15, 25 liegt. Die Anordnung des Rades 30 in dem Radaufnahme raum 20 führt zu drei vorteilhaften Effekten. Der Bauraum des Radantriebsmoduls wird deutlich reduziert, da das Rad 30 bei einer Lenkbewegung die Antriebszahnkränze 15, 25 nicht umlaufen muss, und der mögliche Lenkwinkel wird erweitert, da das Rad 30 in den Antriebszahnkränzen 15, 25 um 360° rotiert werden kann, ohne dass die Lenkbewegung bzw. Rotation um die Rotationsachse R durch die Zwischenräder 14, 24 begrenzt ist. Hinzukommt, dass das Rad 30 von dem Radantriebsmodul 1 bzw. von dem ersten und zweiten Antriebszahnkränzen 15, 25 geschützt wird, da diese einen Kä fig um das Rad 30 bilden. Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsvariante des Radantriebsmoduls 1 weist zusätzlich im Vergleich mit dem Radantriebsmodul 1 der Figur 1 eine Zwischenwelle 34, ein Antriebszwischenrad 33 und ein Abtriebszwischenrad 35 auf. Die Zwischenwelle 34 erstreckt sich entlang einer Zwischenachse Z und ist um diese rotierbar. An einer ersten Seite entlang der Zwischenachse Z ist das Antriebszwischenrad 33 und an einer gegenüberliegenden zweiten Seite entlang der Zwischenachse Z das Abtriebszwischenrad 35 an der Zwi schenwelle 34 befestigt bzw. mit ihr verbunden. Das Antriebszwischenrad 33 ist als ein Zahnrad ausgebildet und greift in den ersten und zweiten Antriebs zahnkranz 15, 25 ein, wodurch die Zwischenwelle 34 mit dem Antriebszwi- schenrad 33 und dem Abtriebszwischenrad 35 über das Antriebszwischenrad 33 um die Zwischenachse Z durch die erste und zweite Rotation der Antriebszahnkränze 15, 25 rotierbar ist. Das Abtriebszwischenrad 35 ist eben falls als Zahnrad ausgebildet und greift mit seiner Verzahnung in die Verzah nung des Abtriebszahnrads 32 ein. Die Rotation der Zwischenachse Z wird über das Abtriebszwischenrad 35 auf das Abtriebszahnrad 32, auf die

Abtriebswelle 31 und das Rad 30 übertragen, wodurch das Rad 30 um die Radachse A antreibbar ist. Die Zwischenachse Z und die Radachse A sind entlang der Rotationsachse R zueinander versetzt bzw. beabstandet und bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zueinander parallel. Die Bodenfreiheit wird so ohne eine Vergrößerung eines Raddurchmessers des Rades 30 vergrößert und zugleich weiterhin die Bauhöhe reduziert, da ein Abschnitt des Rades 30 weiterhin zwischen den Antriebszahnkränzen 15, 25 angeordnet ist.

Das in Figur 3 dargestellte Radantriebsmodul 1 ist in einem entlang der Rota- tionsachse R geschnittenen Teilschnitt abgebildet. Das Rad 30 bzw. die Abtriebswelle 31 wird in Figur 3 wie bei dem in Figur 1 gezeigten Radantriebsmodul 1 über das Abtriebszahnrad 32 direkt von dem ersten und zwei ten Antriebszahnkränzen 15, 25 angetrieben und weist keine Zwischenwelle 34 auf. Die Abtriebswelle 31 mit dem Abtriebszahnrad 32 und dem Rad 30 werden an einem Innenring 33 gehalten, der sich entlang der Rotationsachse R rohrförmig durch den Radaufnahmeraum 20 erstreckt. Der Innenring 33 stützt sich über einen Außenlagerring, der insbesondere als Kugellager aus geführt sein kann, an einem Außenring 34 ab. An dem Innenring 33 sind der erste Antriebszahnkranz 15 und der zweite Antriebszahnkranz 25 jeweils über einen zusätzlichen Innenlagerring gelagert. Gegenüber der Ausführungsform, wie sie in Figur 3 dargestellt ist, weist das Radantriebsmodul 1 in Figur 4 eine Abdeckplatte 16 und Schutzplatte 26 auf.

Die Abdeckplatte 16 ist mit schematisch angedeuteten Schrauben mit dem ersten Antriebszahnkranz 15 verbunden und mit diesem rotierbar. Die Ab- deckplatte schließt den Radaufnahmeraum 20 auf der von dem Boden B ab gewandten Seite des Radantriebsmoduls 1 ab, wodurch keine Verschmutzung oder Fremdkörper von der dem Boden B abgewandten Seite in das Radantriebsmodul 1 bzw. in den Radaufnahmeraum 20 eindringen kann. Flinzukommt, dass auch keine an dem Rad 30 anfallende oder von der dem Boden B zugewandten Seite des Radaufnahmeraums 20 eingebrachte Ver schmutzung in Baugruppen eindringen kann, die an der von dem Boden B abgewandten Seite des Radantriebsmoduls 1 angeordnet sind. Die Abdeckplatte 16 kann in einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform auch an dem Innenring 33 fixiert sein, wodurch sie mit dem Rad 30 um die Rotati- onsache R drehbar ist. Ist die Abdeckplatte 16 an dem Innenring 33 fixiert, kann eine auf das Rad 30 wirkende Kraft zudem über die Abdeckplatte 16 abgestützt werden.

Die Schutzplatte 16, die auf der dem Boden B zu gewandten Seite des Rad antriebsmoduls 1 angeordnet ist und weist eine schlitzförmige Schutzplatten- Öffnung 26‘ auf, durch welche sich das Rad 30 aus dem Radaufnahmeraum 20 zu dem Boden B erstreckt. Ferner ist Schutzplatte 16 an dem Innenring 33 verschraubt und mit diesem um die Rotationsachse R rotierbar. Durch die Schutzplatte 16 wird die zu dem Boden B gewandte Öffnung des Radan triebsmoduls 1 bzw. des Radaufnahmeraums 20 nahezu verschlossen, so dass im Wesentlichen kein Schmutz in den Radaufnahmeraum eindringen kann.