Portalhubwagen mit elektrischem Radnabenantrieb

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Portalhubwagen entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
Die Erfindung ist geeignet für den Transport für Container, die auf engstem Raum gelagert werden und enge Gassen bilden, die vom Portalhubwagen durchfahren werden müssen, um die Container aufzunehmen oder abzusetzen.

[0002] Portalhubwagen, sogenannte "Straddle-Carrier", weisen eine U-förmige Bauweise auf. In der Regel sind vier Stützen an zwei unteren Rahmenteilen angeordnet, die durch die Stützen mit einen oberen Rahmen verbunden sind, an dem sich ein Hubgerüst befindet, mit dem Container erfaßt, angehoben und transportiert werden. Da Container in der Regel auf sehr engem Raum gestapelt werden müssen, muß der untere Teil des Portalhubwagens möglichst schmal ausgeführt sein. Weiterhin besteht die Forderung, daß der Antrieb, von Portalhubwagen möglichst geräuscharm ist und eine gute Manövrierfähigkeit des Portalhubwagens gewährleistet ist. Das ist mit herkömmlichen Antrieben nicht erreichbar, da Bauteile wie diese durch Bremsen, Getriebe und Antriebe außerordentlich große Einheiten darstellen, so daß mit den Aufhängungen am Portalhubwagen Größen erreicht werden, die ungeeignet sind, um damit enge Gassen zwischen abgestellten Containern zu durchfahren.

[0003] Aus DE 197 14 210 A1 ist ein Portalhubwagen mit einem Unterrahmen und einem Oberrahmen bekannt, der mindestens zweiteilig und lenkig miteinander ausgebildet ist. Die Anordnung von lenkbaren Rädern erlaubt es, Container punktgenau anzufahren. Die Räder des Portalhubwagens sind beidseitig gelagert, was dazu führt, daß der Portalhubwagen im Radbereich eine Breite aufweist, die mehr als eine halbe Containerbreite beträgt. Damit müssen breite Gassen zwischen den Containern für die Fahrwerke freigehalten werden, was zur Folge hat, daß beidseitig eines Containers ebenfalls eine Containerbreite für die Breite der Räder verlorengeht, so daß der Käufer des Fahrzeuges aufgrund der Breite der Radeinheiten für das Betreiben des Portalhubwagens zusätzlichen Platz benötigt, der von der Lagerfläche für die Container verlorengeht.

[0004] Antriebe, bei denen sich in den Rädern lediglich die Brems- und Getriebeeinheiten befinden und die Zuleitung der Antriebskraft über eine Antriebswelle in die Räder erfolgt, haben zur Folge, daß Antriebseinheit am Fahrträger angeordnet ist und die Kraftübertragung über Gelenkwellen oder Ketten zum Rad erfolgt, so daß frei bewegliche Teile am Fahrzeug eine Gefahren- und Störquelle darstellen.

[0005] In EP 0 812 718 A2 ist ein elektrischer Einzelradantrieb für ein Arbeitsfahrzeug beschrieben, bei dem ein Elektromotor, dessen Antriebswelle eine die Drehzahl untersetzendes Endantriebsgetriebe und ein diesem nachgeordnetes Fahrzeugrad antreibt. Der Einzelradantrieb soll in der Lage sein, bei Verwendung handelsüblicher, kostengünstig herstellbarer Elektromotoren einen großen Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges zu realisieren, wobei der Ausgangspunkt des Elektromotors mit dem Hauptantriebsbereich des Fahrzeuges korrespondiert und dennoch relativ hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten möglich sind. Zwischen Elektromotor und Endantriebsgetriebe ist ein Übertragungsgetriebe angeordnet, welches zwischen wenigstens zwei Drehzahlübertragungsstufen umschaltbar ist. Das Übertragungsgetriebe stellt ein durch Kupplung und Bremsen umschaltbares Planetengetriebe dar. Dem Dokument ist kein Hinweis darauf zu entnehmen, daß der elektrische Einzelradantrieb für den Einsatz an Portalhubwagen geeignet sei. Die Anordnung von Motor, Getriebe und Bremse in der dargestellten Form führen auch zu keinem kompakten Antrieb, der als elektrischer Einzelradantrieb für einen Portalhubstapler geeignet ist, welcher ein Fahrzeuggewicht von über 100 Tonnen aufweist, und einem Leistungsbereich von mehr als 75 KW pro Antrieb aufweist und eine kompakte Bauweise des elektrischen Radantriebes in der Weise erfordert, daß ein sehr schmales Rad entsteht. Weiterhin weist der vorliegende Radantrieb auch keine dynamische Bremse im Zusammenhang mit einer federbelasteten Feststellbremse auf.

[0006] Aus US-A4 838 438 A1 geht ein Portalhubwagen, bestehend aus einem Ober- und Unterrahmen hervor, die durch Stützen miteinander verbunden sind, wobei zwei Unterrahmenteile mit Rädern vorhanden sind, die in den Gassen zwischen Containern verfahren und am Oberrahmen das Lastaufnahmemittel befestigt ist. Die Räder des Portalhubwagens werden über einen Motor betrieben, der am Unterrahmen befestigt ist und Übertragungselemente zu den Rädern aufweist. Diese Portalhubwagen hat den Nachteil, daß zusätzlicher Platz für das Einbringen des Motors benötigt wird und die Übertragungselemente die Betriebssicherheit mindern. Weiterhin kann dem Dokument nicht entnommen werden, auf welche Weise der Portalhubstapler gebremst wird. Da Portalhubstapler einerseits als Fahrzeuge gelten, deren Fahrt gebremst werden muß, und andererseits Maschinen darstellen, die bei Stromausfall aus Sicherheitsgründen zum Stillstand gebracht werden müssen, muß gewährleistet sein, daß verschiedene Bremsen an den Rädern vorhanden sind, wobei auch für den Fall, daß der Motor des Fahrzeuges weiterläuft, eine Bremsmöglichkeit vorhanden sein muß. Das Dokument offenbart nicht, wie dieses Problem gelöst ist.

[0007] Aus DE 199 04 552 A1 geht ein Radantrieb für Flurförderfahrzeuge hervor, bei dem ein angetriebenes Rad einen elektrischen Fahrmotor aufweist, der als Scheibenläufermotor ausgebildet ist, wobei die Bremse zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist. Diese Art von Bremse ist für die Anordnung an einem Fahrzeug nicht geeignet, da die sehr hohen Drehzahlen zwischen Motor und Getriebe abgebremst werden müssen und eine Feststellbremse, die für das Stillsetzen des Motors benötigt wird, nicht vorhanden ist. Nicht offenbart ist in diesem Dokument eine Bremse, die sich direkt am Rad befindet und die geringere Drehzahl des Rades abbremst und sowohl als die dynamische Bremse für den Fahrer als auch als Feststellbremse für das Stillsetzen des Motors als auch das Sichern des Fahrzeuges gegen ein Bewegen der Räder dient.

[0008] Nach dem bekannten Stand der Technik sind keine Portalhubwagen mit elektrischem Radantrieb bekannt, bei denen die Räder eine hohe Antriebsleistung pro Rad aufweisen, schmal ausgeführt sind, wobei ein elektrischer Motor, eine dynamische und eine Betriebsbremse und das Getriebe im Radantrieb so angeordnet sind, daß der Portalhubwagen bei hoher Leistung nur eine geringe Breite im Radbereich aufweist, ohne daß offene bewegliche Teile am Rad vorhanden sind und ein geräuscharmer Antrieb entsteht.

[0009] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Portalhubwagen zu entwickeln, mit dem ein Fahren in schmalen Gassen zwischen Containern möglich ist, der Antrieb geräusch- und schadstoffarm und ohne bewegliche Übertragungsteile zwischen dem Rahmen und den Rädern erfolgen soll, hohe Leistungen durch das Rad übertragen werden, wobei ein geeignetes Bremssystem im Rad vorhanden sein muß.

[0010] Diese Aufgabe wird durch einen Portalhubwagen mit Radantrieb nach den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.

[0011] Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

[0012] Die Erfindungsgemäße Lösung sieht einen Portalhubwagen vor, der einen kompakten elektrischen Radantrieb aufweist, bestehend aus Reifen auf einer Felge an einer lenkbaren Radgabel mit Öl- und Kühlkreisläufen, der Bremse, Dichtungen, einem Motor, einem Getriebe, Zu- und Abführen für Energie, Signalleitungen und Kühlmittel sowie dem Radlager, wobei der Elektromotor in flacher Bauform mit seinem Gehäuse verdrehfest mit der Radgabel verbunden ist. Die Welle des Elektromotors ist mit einer Eingangsstufe eines Reduziergetriebes, vorzugsweise eines Planetengetriebes, verbunden, auf dessen Endstufe ist die Felge des Rades aufgeschraubt wobei zwischen der Endstufe des Planetengetriebes und dem Gehäuse Bremsen angeordnet sind, die somit dicht am Rad wirken.

[0013] Die Bremsen sind als feststellbare und dynamische Bremse ausgeführt, wobei die Betriebsbremse für ein automotives Fahren hydraulisch betätigbar ist und die Feststellbremse federbelastet ist. Vorteilhaft ist es, die Betriebsbremse als Naßlamellenbremse auszuführen.

[0014] Es ist vorteilhaft, das Planetengetriebe zweistufig auszuführen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, das Radlager zwischen dem Planetengetriebe anzuordnen. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Radgabel lenkbar auszuführen. Um die Betriebssicherheit zu gewährleisten ist es vorteilhaft, am Radantrieb einen Thermofühler für das Kühlmittel anzuordnen. Der Portalhubwagen kann mit mehreren elektrischen Radantrieben ausgerüstet sein, vorteilhafter Weise mit wenigstens einem Antrieb auf jeder Seite.
Vorteilhaft ist es weiterhin Bremswiderstände an jedem Antrieb anzuordnen, mit denen die Bremsenergie abgeführt wird.
Durch den Erfindungsgemäßen Portalhubwagen mit elektrischem Radantrieb ist es möglich, den Portalhubwagen im Radbereich platzsparend auszuführen, geräuscharm anzutreiben, wobei hohe Kräfte übertragen werden können, ohne daß bewegliche Teile zwischen Rahmen und Rad zur Bewegungsübertragung zum Rad erforderlich sind.
Weiterhin ist es durch den elektrischen Antrieb möglich, die Bremsenergie zum Großteil über Bremswiderstände abzuleiten, was zu einem geringen Bremsverschleiß führt.

[0015] Der E-Motor hat einen besseren Wirkungsgrad, was zu einem geringen Kraftstoffverbrauch führt. Aufgrund der einfachen Bauweise ist der E-Motor langlebiger als andere vergleichbare Motoren. Durch geregelte Antriebsmotoren ist eine präzise Antriebsweise des Fahrzeugs möglich.
Im Folgenden wird die Erfindung an zwei Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Figuren zeigen:

Figur 1:

Erfindungsgemäßer Portalhubwagen mit kompaktem elektrischem Radantrieb an vier Rädern

Figur 2:

Einzelheit der Räder mit Radantrieb

Figur 3:

Radantrieb an einem Portalhubwagen in perspektivischer Darstellung.

Figur 4:

Radantrieb an einem Portalhubwagen in Prinzipdarstellung im Schnitt.

[0016] Die Figur 1 zeigt den Erfindungsgemäßen Portalhubwagen 16, der aus einem Oberrahmen 19 und zwei Unterrahmen 20 besteht. Am Oberrahmen 19 ist die Fahrerkabine 23 angeordnet. Zwischen Oberrahmen 19 und Unterrahmen 20 befinden sich vier Stützen 21. Am Unterrahmen 20 sind acht Räder 18 angeordnet, an deren Hinterseite sich der elektrische Radantrieb 17 befindet. Der elektrische Radantrieb 17 mit den Rädern 18 erlaubt es, daß der Portalhubwagen 16 in sehr schmale Gassen zwischen den Containern einfahren kann, so daß nur eine geringe Lager- und Arbeitsfläche benötigt wird.

[0017] Die Figur 2 zeigt die den Unterrahmen 20 auf der rechten Seite des Portalhubwagens 16 als Detail, wobei vier Räder 18 mit elektrischen Radantrieben 17 an zwei Rädern 18 angeordnet sind.

[0018] Die Figur 3 zeigt das Rad eines Portalhubwagen, bestehend aus dem Reifen 12 auf der Felge 1, die am Bremsträger 15 oder dem Getriebegehäuse 6 angeordnet ist. An der Radgabel 2 des Portalhubwagens ist die Befestigung 7 des Motors 8 angeordnet, die fest mit dem Bremsgehäuse 9 verbunden ist, in dem sich die Bremsen 10 befinden. Das Getriebegehäuse 6 bewegt sich mit der Felge 1 gegenüber dem feststehenden Bremsgehäuse 9. An der beweglichen und lenkbaren Radgabel 2 sind Zuleitungen 3 für den E-Motor 8, Zuleitungen 4 für die Kühlflüssigkeit für die Bremsen, Bremsleitungen 5 und ein Thermofühler 14 das Kühlmittel angeordnet. Zwischen der Befestigung 7 des Motors 8 und dem Bremsgehäuse 9 mit der innenliegenden hydraulisch betätigten Betriebsbremse und der federbetätigten Feststellbremse befindet sich ein Raum 11 c mit der ersten Planetenstufe. Weiterhin sind Bremswiderstände 24 angeordnet.

[0019] Die Figur 4 zeigt einen Schnitt durch den Radantrieb, in dem die Funktionsteile des Antriebes prinzipiell dargestellt sind. Das Gehäuse des Motors 8 ist über die Befestigung 7 mit der Radgabel 2 fest verbunden. Die Motorwelle 13 treibt die Eingangsstufe 11 a eines Planetengetriebes 11 und überträgt die Antriebskraft auf dessen Endstufe 11 b, wobei am Bauträger 15 oder dem Getriebegehäuse 6 die Felge 1 mit dem Reifen 12 angeordnet sind. Um den Portalhubwagen zu bremsen, ist zwischen der Endstufe 11 b des Planetengetriebes und dem Gehäuse 9 die Bremse 10 angeordnet. Die Bremse 10 ist als feststellbare und dynamische Bremse in Form einer Naßlamellenbremse ausgeführt. Gleitringdichtungen sorgen in bekannter Weise dafür, daß das Getriebeöl und die Kühlflüssigkeit nicht aus ihren Funktionsräumen entweichen können.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

[0020] 

1

Felge

2

Radgabel

3

Zuleitung für E-Motor

4

Zuleitung für Kühlflüssigkeit

5

Bremsleitung

6

Getriebegehäuse mit 2. Planetenstufe und Felgen am Schluß

7

Befestigung des Motors

8

E-Motor mit Gehäuse

9

Bremsgehäuse mit innenliegender hydraulisch betätigter Betriebs- und federbetätigter Feststellbremse 10

10

Bremse

11a

Planetengetriebe, Eingangsstufe

11b

Planetengetriebe, Ausgangsstufe

11c

Raum zwischen Motor und Bremse mit 1. Planetenstufe

12

Reifen

13

Motorwelle

14

Thermofühler für Kühlmittel

15

Befestigung der Felge 1 am Bremsträger

16

Portalhubwagen

17

elektrischer Radantrieb

18

Rad

19

Oberrahmen

20

Unterrahmen

21

Stütze zwischen 19 und 20

22

Lastaufnahmemittel

23

Fahrerkabine

24

Bremswiderstand

Ansprüche

1. Portalhubwagen (16), bestehend aus einem Ober- und Unterrahmen (19, 20), die durch Stützen (21) miteinander verbunden sind, wobei zwei Unterrahmenteile (20) mit Rädern (18) in den Gassen zwischen Containern verfahren und am Oberrahmen (19) das Lastaufnahmemittel (22) befestigt ist,
gekennzeichnet durch einen

- kompakten elektrischen Radantrieb (17) zwischen Felge (1) und Radgabel (2)
und dadurch, daß

- ein Elektromotor (8) mit einem Gehäuse verdrehfest mit der Radgabel (2) verbunden ist,

- die Welle des Elektromotors (8) mit einer Eingangsstufe (11a) eines Reduziergetriebes (11) verbunden ist, auf dessen Endstufe (11 b) ein Bremsträger (15) mit der Felge (1) des Rades aufgeschraubt ist, und

- zwischen dem Planetengetriebe (11) und einem dieses umgebenden Bremsgehäuse (9) eine hydraulisch betätigte Betriebsbremse und eine federbelastete Feststellbremse (10) angeordnet sind.

2. Portalhubwagen (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsbremse (10) als eine Naßlamellenbremse ausgeführt ist.

3. Portalhubwagen (16) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Planeten getriebe (11) als ein zweistufiges Planetengetriebe (11a, 11b) ausgeführt ist.

4. Portalhubwagen (16) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Radlager im Planetengetriebe (11) angeordnet ist.

5. Portalhubwagen (16) nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der E-Motor (8) flüssigkeitsgekühlt ist.

6. Portalhubwagen (16) nach den Ansprüchen 1 bis 5 gekennzeichnet dadurch, daß die Anzahl der kompakten elektrischen Radantriebe (17) auf beiden Seiten des Unterrahmens übereinstimmen.

7. Portalhubwagen (16) nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Großteil der Bremsenergie über Bremswiderstände (24) abgeführt wird.

Claims

1. A straddle lift truck (16) consisting of a top and of a bottom frame (19, 20) that are joined together by supports (21), two bottom frame parts (20) with wheels (18) traveling in the lanes between containers and the cargo receiving means (22) being fastened to said top frame (19),
characterized by a

- compact electric wheel drive (17) between rim (1) and wheel fork (2)
and in that

- an electric motor (8) with a housing is non-rotatably connected to said wheel fork (2),

- the shaft of the electric motor (8) is connected to an input stage (11a) of a reduction gear (11) on the end stage (11b) of which there is screwed a brake carrier (15) together with the rim (1) of the wheel, and that

- between the planetary gear (11) and a brake housing (9) surrounding said gear there are disposed one hydraulically actuated service brake and one spring loaded handbrake (10).

2. The straddle lift truck (16) as set forth in claim 1, characterized in that the service brake (10) is configured to be a wet-running disc brake.

3. The straddle lift truck (16) as set forth in claim 1 and 2, characterized in that the planetary gear (11) is configured to be a two-stage planetary gear (11a, 11b).

4. The straddle lift truck (16) as set forth in the claims 1 through 3, characterized in that the wheel bearing is disposed in the planetary gear (11).

5. The straddle lift truck (16) as set forth in the claims 1 through 4, characterized in that the electric motor (8) is liquid-cooled.

6. The straddle lift truck (16) as set forth in the claims 1 through 5, characterized in that the number of the compact electric wheel drives (17) coincides on either side of the bottom frame.

7. The straddle lift truck (16) as set forth in the claims 1 through 6, characterized in that a major part of the braking energy is dissipated through brake resistors (24).

Revendications

1. Chariot-cavalier (16), constitué d'un châssis supérieur et d'un châssis inférieur (19, 20) qui sont reliés ensemble par des supports (21), deux pièces (20) du châssis inférieur pourvues de roues (18) se déplaçant dans les allées entre les conteneurs et le moyen récepteur de la charge (22) étant fixé sur le châssis supérieur (19),
caractérisé par un

- entraînement de roues (17) électrique compact interposé entre la jante (1) et la chape (2) de la roue
et en ce que

- un moteur électrique (8) avec un carter est relié, immobile en rotation, à la chape (2) de la roue,

- l'arbre du moteur électrique (8) est relié à un étage d'entrée (11a) d'un engrenage de réduction (11) sur l'étage final (11b) duquel est vissé un porte-frein (15) avec la jante (1) de la roue, et

- entre l'engrenage planétaire (11) et un boîtier de frein (9) entourant celui-ci, sont disposés un frein principal de service actionné hydrauliquement et un frein de stationnement sollicité par un ressort (10).

2. Chariot-cavalier (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le frein principal de service (10) est réalisé sous forme de frein à disques humides.

3. Chariot-cavalier (16) selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'engrenage planétaire (11) est réalisé sous forme d'engrenage planétaire (11a, 11b) à deux étages.

4. Chariot-cavalier (16) selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le roulement de roue est disposé dans l'engrenage planétaire (11).

5. Chariot-cavalier (16) selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moteur électrique (8) est refroidi par un liquide.

6. Chariot-cavalier (16) selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le nombre des entraînements de roue (17) électriques coïncide des deux côtés du châssis inférieur.

7. Chariot-cavalier (16) selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'en freinage, une grande partie de l'énergie est dissipée dans des résistances (24).

Zeichnung