CN1613707B - 具有电液压或电气转向装置的平衡升降式装卸车 - Google Patents
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Abstract
具有用于以电液压或电气方式对平衡升降式装卸车的至少一个轮进行转向的装置的平衡升降式装卸车，具有转向器，转向器被设置为可借助于轴段绕一个轴旋转，其中转向器向中间位置(直线位置)两侧的最大转向偏角小于180°，并且由固定的制动器限制，转向传动比随着转向器转向偏角的增加而步进改变，并且转向传动比随着行驶速度的增加而越来越间接。
Description
技术领域
本发明涉及具有用于以电液压或电气方式使地面输送设备的至少一个轮转向的装置的平衡升降式装卸车(Gegengewichtsstapler)。
背景技术
用于地面输送设备的电气或电液压转向装置早已是公知的。借助于由驾驶员控制的、并且借助于轴段(Wellenabschnitt)可转动地设置在地面输送设备的至少一个轴内的方向盘或类似转向单元来控制转向传感器。转向传感器通常以电气方式工作，并且一般是电位计。在转向控制之上传输电信号，转向控制将转向偏角转化为要转向的轮的相应转向偏角。在液压转向装置中，控制例如一个泵，泵通过转向阀作用于转向汽缸，操纵汽缸使轮偏转。
与这种转向装置相关地，由EP 0 596 167已知使方向盘和转向电动机之间的传动比可变，并且与地面输送设备的速度有关。优选地，速度越快，控制越“间接”。这样就得到了稳定的行驶性能。另外，由EP 0722 878还已知，不仅根据行驶速度沿着给定的特征曲线改变传送比，而且在控制装置中存储特征曲线族，以便可选择地形成传动比以及传动比特征曲线，例如根据驾驶员的经验和技巧调整。由DE100 08 984已知使可转向的轮的转向运动不仅取决于行驶速度，而且还由地面输送设备上负载的质量和/或提升高度改变。
电液压或电气转向系统一般具有显著的优点。减小了转向力，并且在驾驶员的膝盖部位获得了更大的自由空间。另外，可以以很小的消耗在运行期间无级地调节转向传动比。
发明内容
本发明的任务在于，实现具有用于以电液压或电气方式使至少一个轮转向的装置的平衡升降式装卸车，借此改善地面输送设备的可操纵性和行驶安全。
根据本发明，这个任务这样来完成：
平衡升降式装卸车，具有
●驾驶室，
●前轮和后轮，其中后轮是可控的，
●提升支架，其倾斜度是可调节的，
●负载吊具，其引入所述提升支架中的高度是可调节的，
●驾驶室中的转向器，其借助于一个轴段绕一个轴旋转，并且与一个电转向传感器相耦合，其中转向器向中间位置两侧的最大转向偏角小于180°，并且由固定的制动器限制，其中所述转向器具有方向盘及轮毂，还具有至少两个设置在所述轮毂上的、用于调节负载吊具高度和提升支架倾斜度的操作单元，
●所述电转向传感器检测所述转向器相对于中间位置的转向偏角，并按照一个预定的转向特征曲线、由检测到的转向偏角生成一个转向信号，并将这个转向信号提供给一个乘法器，其中根据所述转向特征曲线，当转向器相对于中间位置的转向偏角较小时生成相对较小的转向信号，而当转向偏角增大时该转向信号步进地上升，
●用于检测所述装卸车的速度的行驶速度传感器，其提供一个速度信号，并按照一个预定的与速度相关的特征曲线、由所述速度信号生成一个与速度相关的因数，这个与速度相关的因数也被提供给所述乘法器，
●所述乘法器将所述转向信号和所述与速度相关的因数相乘后输出一个转向角额定值，这个转向角额定值与后轮发生偏转的实际值进行比较，得到一个调节偏差，
●一个定位调节器根据所述调节偏差生成一个控制信号，以驱动用于控制后轮的调节装置以电气或电液压的方式对后轮的偏转进行调节，使其转向偏角随速度的增加而减小。
在根据本发明的装置中，使用在中间位置两侧只具有很小的最大转向偏角的转向器，其中最大转向偏角由固定的制动器限制。最大转向偏角小于180°，最好是每侧约为110°。根据本发明的一种实施方式，转向器被预置在中间位置，最好借助于适当的弹簧结构来预置。因此，本发明的本质在于将转向器和与速度相关的转向传动调节结合起来，使得随着行驶速度的增加，一个或多个被转向的轮的最大转向偏角越来越小。
在电气或电液压转向装置中，通常规定了转向器和驱动电动机之间的传动方式。在本发明中，转向传动是步进式的，即在转向器的零位置范围内，转向相对温和，随着转向器的偏转增加，转向变得更加激烈和更直接。这在转向器的旋转角受到很强的限制时是有利的。
可以为转向器设置合适的阻尼器：具有优点的是可以使其作用取决于车辆的运行条件，以提高抗倾覆稳定性。另外，转向角、偏航率、负载提升高度、负载重量、提升支架(Hubgerüst)的倾角等也可对阻尼器作用产生影响，以确保安全。
根据本发明的装置具有优点。例如，由于转向制动器是固定的，所以驾驶员不需要主动的力反馈耦合。另外，只需要更小的转动角指示。转向器减小了旋转运动，改善了转向时的手部提升。与速度相关地调节转向传动提高了地面输送设备在较高速度时的安全性。转向器的固定的制动器和与速度相关地调节转向传动一起限制了被转向的轮的最大转向偏角随着速度增加而增加。从而避免了有翻倒危险的、狭窄的转弯行驶。通过受到限制的旋转角，地面输送设备的操作单元可以集成在转向器中，并且能很好地实现。与已知的转向装置相同，在本发明中，如果根据本发明的实施方式，根据地面输送设备的速度改变最大转向速度，由此获得车辆行驶中附加的安全性是有利的。
DE 100 24 455 A1公开了一种用于地面输送设备的特殊转向器，其近乎三角形的外形具有圆角，这个三角形的底段(Basisabschnitt)面向驾驶员，并且在转向器的中间位置处垂直地穿过驾驶员的视向。在将底段的末端与三角形的顶点相连的轴颈段(Schenkelabschnitt)中，设置可以受限制地围绕与相应轴颈段的轴几乎重合的轴旋转的、环形的操作单元。在已知情况下，开关环(Schaltring)操纵行驶控制装置。在已知的转向器中通过中间轮辐连接转向器与轴段，中间轮辐将三角形的顶点与底段的中点附近连接，在轴段上还有转向角传感器。 本发明的一种实施方式具有类似的转向器外形，并且还规定，在转向器轮毂的对立面上为地面输送设备的功能设置操作单元。根据本发明的另一种实施方式，设置按键式的操作单元。例如，这些操作单元可以用于使负载吊具(Lasttragmittel)相对于地面输送设备的杆(Mast)倾斜，或者侧向移动。
因此，在本发明的所述实施方式中，操作单元被集成在转向器中，由此对地面输送设备的操作而言改善了人机工程学条件，这同时实现了更高的生产率。
根据本发明的另一种实施方式，在轮毂区域内设置指示区或者显示器。在指示区中可以设置控制灯，并且在显示器中可以进行不同的显示，以监控地面输送设备的功能。
附图说明
下面借助于附图中所表示的实施例详细地介绍本发明。
图1图解地表示根据本发明的转向装置的第一实施方式。
图2表示根据本发明的转向装置的转向器的俯视图。
图3表示根据本发明的转向装置中的传动比特征曲线。
图4表示根据图1和2的转向器的最大转向偏角限制的特征曲线。
图5表示根据本发明的转向装置的第二实施方式的框图。
图6图解地以侧视图表示平衡升降式装卸车。
图7表示根据本发明的转向器的另一种实施方式的俯视图。
具体实施方式
图6示出了非常普通的一种四轮平衡升降式装卸车1，具有一对前轮2和一对后轮4。在车体6中设置了用于驱动升降式装卸车1的不同的组件，例如用于前轮2的驱动电动机、刹车装置、由转向器8所操作的转向装置，用于可沿着提升支架13调节高度的起重叉11的传动装置。这些组件是公知的，所以没有详细描述，而且也不必对细 节进行描述。
在图1中示出了地面输送设备、例如图6的平衡升降式装卸车1的两个后轮10，12。轮10，12其同由液压转向汽缸14控制。转向汽缸14由泵16提供液压，所述泵由驱动电机18驱动。泵16通过电磁控制阀20与转向汽缸14相连。
液压转向装置由转向器22操作，转向器与地面输送设备中的一个未示出的轴段相连，以围绕一个轴旋转，其中转向传感器、例如用于生成与角度相关的转向信号的电位计与轴段相耦合。这个信号被传送给步进的转向传动步骤24，转向传动步骤24的信号被传送给另一个转向传动步骤26，转向传动步骤26根据行驶速度改变传动比。步进传动步骤用于在转向器偏转角很小时使被转向的轮的响应很小。后者随着转向器偏转角的增加而增大。行驶速度由速度传感器28提供给可变的转向传动步骤26。在额定值与实际值比较步骤30中将来自方框26的额定值与由传感器32所获得的实际值进行比较，所述传感器检测轮10，12的转向偏角。相应于调节偏差，一个调节信号到达定位调节器34，定位调节器通过泵马达控制器36为泵马达18生成一个用于转向阀20的位置信号。
转向阀20不是简单的开关阀，而是与控制信号成比例地打开，所述控制信号由定位调节器34提供给相应的电磁铁38及40。由此影响轮10，12的转向运动速度。
在图3中，图的纵坐标是图1所示转向汽缸14的可调节冲程，横坐标是转向器22的路径，二者都是从中间位置向任意一侧延伸。在网格线中绘出了一条直线，表示转向器22和液压转向之间的线性传动比。下面是步进特征曲线，示出了在图1的方框24中起作用的特征曲线。
图1所示的转向器22具有受限的最大旋转角，最好是中间位置两侧各为110°，中间位置对应于直线行驶。转向器相对于被转向的轮的传动比由行驶速度来调节。在图4中示出了这个关系。在纵坐标上还是转向汽缸14向一侧的可调节冲程，在横坐标上是转向器12向 一侧的旋转角。该特征曲线示出了与速度相关的转向传动比，其中最大速度越大，越强烈地限制轮10，12的转向偏角。图3中的步进特征曲线已经包括在图4中的特征曲线中。
在图2中详细地示出了转向器。方向盘具有近似为椭圆形的轮廓。在转向器8的中间位置垂直于驾驶员延伸的、并且朝向驾驶员的方向盘的底段44在中心处与一个(未示出的)轮毂相连，轮毂在其侧面与一个轴9相连(见图6)。轮毂具有一个轮毂护板(Nabenabdeckung)42。底段44在末端以倒圆方式与短的侧段46，48相接，并且短的侧段46，48以倒圆方式与上部的较长的段50相接。上述的段基本位于一个平面内。该平面的位置取决于驾驶员在驾驶室或驾驶员站立台(Fahrerstand)中的座位或站立位置(见图6)。段46，48、底段44、以及段50的横截面近似为圆形。侧段46、48是手柄段，在图2的角度从上面及侧面握住所述手柄段。
在其相对立的两侧上，对称于轮毂护板42的中间平面，分别设置两个按键式操作单元60，62及64，66。操作单元60至66具有凹部(Mulden)68，并且通过以下方式操作：即握住段46及48的手的拇指作用在一个凹部48上，并且按下相应的操作单元。操作单元的开关触点以及可能具有的开关面板可以设置在护板42下面，操作单元60至66与相应控制装置之间的连接例如通过转向器8的轴9延伸到车体6中相应的控制装置(未示出)。
操作单元60至66用于操作地面输送设备的某些功能，最好是可连续操作，并且例如借助于弹簧结构被预置在中间的零位置处。按钮60用于例如使提升支架13倾斜(图6)。操作单元64例如用于提起或放下起重叉。例如，当从上面按下操作单元64时实现提起过程。当下面握住操作单元64并抬高时实现放下过程。操作单元66用于例如操作侧面滑板(Seitenschieber)。侧面滑板可以相对于地面输送设备1的纵轴横向调节起重叉11。操作单元62可以用于操作其他功能。护板42的上段也可以作为操作单元，例如作为按钮使用，例如用于喇叭。三个按钮70，72和74并排设置在底段44的区域内。按钮70例如用 于调节低速行驶模式。按钮72例如用于操作停车刹车器。按钮74用于操作其他没有具体指定的功能。
在图2中，桨状操作单元76，78位于护板2的相对的两侧上，与操作单元60至66相隔一段间距。它们用于限定地面输送设备1的行驶方向。根据所选择的方向，例如可以用手的一根手指或者拇指按它们，或者在相应的按钮方向上拉它们。
如上所述，在一只手或者双手握住转向器8的方向盘的段46，48时，示出的所有操作单元及按钮都能很容易地由驾驶员用手的拇指或一个另外的手指来操作。
在护板42的区域内还可以设置显示器。
在图5中为功能控制及液压操作示出了图6所示的用于驱动地面输送设备的框图。图2所示的转向器8根据偏转或角度向传动方框80提供信号，在传动方框中获取步进的转向特征曲线82。这意味着，转向器8的中间位置范围内的很小转向偏角生成了相对较小的信号，而这个信号随着越来越大的转向偏角步进地上升。随着转向器8的旋转角的增加，转向越来越直接。这个信号被提供给乘法器84，乘法器的输出信号规定了转向角额定值。这个额定值进入额定值与实际值比较步骤86，另外还将转向角实际值输入到额定值与实际值比较步骤86中。在方框88中表示出了用于被转向的轮的调节装置，例如电气或电液压调节，与图1中所述相同。然后，如上所述，轮的实际偏转被提供给额定值与实际值比较步骤。调节偏差到达定位调节器90，以通过适当的执行器相应地调节被转向的轮。
另一个来自方框90A的信号进入转向传动步骤84，在方框90A中存储有与速度相关的特征曲线。行驶速度传感器92测量地面输送设备1的行驶速度，并且从方框90A将相应值输入到乘法器方框84中。因此，转向角额定值取决于步进特征曲线82和一个与速度相关的因数。图4示出了对不同的示例性行驶速度所得到的转向传动比，其中在横坐标上示出了转向器从直线位置到制动器的归一化角度；纵坐标表示被转向的轮从直线位置到制动器的归一化止动。显然，在高速时， 尽管转向器被完全止动，但是被转向的轮没有达到完全止动。以这种方式提高了车辆的可操纵性和安全性。
图2所示的转向器8的按钮60，64和66用于控制液压装置，例如用于控制图6所示的起重叉11的提升传动。在图5中示出了提升控制94的方框。提升控制94与一个液压系统96相连，所述液压系统包括电动机和由电动机驱动的液压泵。另外，实现与液压阀98的控制连接，以控制提起和放下操作，以及图6所示地面输送设备的其他液压操作功能。
如上所述，转向器8与轴段9相连，轴段可旋转地设置在地面输送设备的适当的轴承内。轴段与转向器8在图2中的相对的侧面上的轮毂相连。转向器8的各个操作单元需要电气导线，以与地面输送设备的各个功能相连。除了每个操作单元及按键单元通过各自的导线与地面输送设备中的中央控制器连接以外，也可以设置CAN总线连接，使得在轴段中只形成总线连接。在转向器8中可以集成一个处理器，以便从操作单元通过总线将各个信号传输到中央控制器。
还要说明，借助于所描述的操纵，可以将转向器8以及轴段9设置在图6所示的升降式装卸车的驾驶室的中间位置附近。由于转向器信号是电气传输的，在驾驶室中的操纵需要的空间很小。因此还有足够的空间，例如在转向器8的侧面，用来设置某些的操作装置，例如车载计算机等。
在图7中详细地示出了转向器22a的另一种实施方式。它的外形是具有圆形角的近似三角形。在转向器22a的中间位置处垂直于驾驶员延伸的、并且朝向驾驶员的底段44a具有加宽的中间段46a。底段44a在两侧的末端逐渐变细，并且与轴颈段46a，48a相连，轴颈段46a，48a汇聚于顶点段50a。上述的段基本位于一个平面内。该平面的位置取决于驾驶员在驾驶室及驾驶员站立台中的座位或站立位置。轴颈段46a，48a、底段44a、以及顶点段50a的外轮廓是弧形的。沿着轴颈段46a，48a设置可受限地围绕一个轴旋转的、桶状操作单元52a，54a，这个轴与相应的轴颈段46a，48a的轴基本重叠。在操作单元52a，54a下面，轴颈段46a，48构成手柄段56a，58a，在图2的视图中从上面和侧面握住所述手柄段，其中操作单元52a，54a可以用拇指操作，拇指按在凹部60a及62a中。右侧的操作单元54a例如用于提起或放下未示出的地面输送设备的杆上的负载吊具。左侧的操作单元52a例如用于没有提到的附加功能。
轮辐段64a连接顶点段50a与中间段46a。轮辐段64a在靠近中间段处具有加宽处66a，加宽处延伸到由轴颈段46a，48a、底段件44a以及轮辐段64a所构成的空间内。
加宽处46a的自由端形成凹面。如图所示，在加宽处46a的自由端上设置按键式操作单元68a，70a，按键式操作单元位于加宽处66a上，并且其轮廓与加宽处66a的凹面端轮廓相匹配。由此得到分段式结构。操作单元68a，70a最好是可翻转的，以便用手指按其上端或下端。由此，借助于操作单元68a实现了负载吊具的侧向移动，并且通过操作操作单元70a实现了负载吊具以及相应的杆的翻转。
角状的其他操作单元72a，74a也位于轴颈段46a，48a和轮辐64a之间的空间内。操作单元72a，74a的一个轴颈位于中间段46a上，而其它轴颈在所述空间内近似平行于手柄段56a，58a和操作单元68a，70a延伸。操作单元72a用于控制喇叭，并且只需要用手指向下按，为此在中间段46a上设置一个转盘轴承就足够了。右侧的操作单元74a用于行驶方向转换。也通过手指按一下来操作，使得行驶方向反向。由于这个操作单元也用于限定行驶方向，所以必须具有可翻转的轴承结构，以便能够实现各个方向的限定。
各个操作单元68a到74a的轴承结构可以由本领域技术人员以任何方式实现，因此在这里不具体介绍。
在顶点段50a的区域内，显示器76a位于轮辐段64a中，用于显示未示出的地面输送设备的不同功能。或者，在显示器76a的区域内也可以只显示报警和控制灯。
如上所述，转向器22a与一个轴段连接，所述轴段可旋转地设置在地面输送设备的适当的轴承内。所述轴段与轮辐段64a在图7所示的相对的侧面上相连。转向器22a的各个操作单元需要电气导线，以与地面输送设备的各个功能相连。除了每个操作单元通过各自的导线与地面输送单元内的中央控制器相连外，也可以实现CAN总线连接，使得在轴段中只形成总线连接。在转向器22a中可以集成一个处理器，以便从操作单元通过总线将各个信号传输到中央控制器。
Claims (10)
1.平衡升降式装卸车，具有
●驾驶室，
●前轮和后轮，其中后轮是可控的，
●提升支架，其倾斜度是可调节的，
●负载吊具，其引入所述提升支架中的高度是可调节的，
●驾驶室中的转向器，其借助于一个轴段绕一个轴旋转，并且与一个电转向传感器相耦合，其中转向器向中间位置两侧的最大转向偏角小于180°，并且由固定的制动器限制，其中所述转向器具有方向盘及轮毂，还具有至少两个设置在所述轮毂上的、用于调节负载吊具高度和提升支架倾斜度的操作单元，
●所述电转向传感器检测所述转向器相对于中间位置的转向偏角，并按照一个预定的转向特征曲线、由检测到的转向偏角生成一个转向信号，并将这个转向信号提供给一个乘法器，其中根据所述转向特征曲线，当转向器相对于中间位置的转向偏角较小时生成相对较小的转向信号，而当转向偏角增大时该转向信号步进地上升，
●用于检测所述装卸车的速度的行驶速度传感器，其提供一个速度信号，并按照一个预定的与速度相关的特征曲线、由所述速度信号生成一个与速度相关的因数，这个与速度相关的因数也被提供给所述乘法器，
●所述乘法器将所述转向信号和所述与速度相关的因数相乘后输出一个转向角额定值，这个转向角额定值与后轮发生偏转的实际值进行比较，得到一个调节偏差，
●一个定位调节器根据所述调节偏差生成一个控制信号，以驱动用于控制后轮的调节装置以电气或电液压的方式对后轮的偏转进行调节，使其转向偏角随速度的增加而减小。
2.根据权利要求1的升降式装卸车，其特征在于，所述最大转向偏角为110°。
3.根据权利要求1的升降式装卸车，其特征在于，所述转向器借助于弹簧结构被预置在中间位置处。
4.根据权利要求1的升降式装卸车，其特征在于，转向器被设置在升降式装卸车的驾驶室的中间位置附近。
5.根据权利要求1的升降式装卸车，其特征在于，转向器为具有圆形角的近似三角形，其中底段朝向驾驶员，并且底段在转向器的中间位置处垂直于驾驶员的视向延伸，与所述轴段相连的中间轮辐将三角形的与底段相对的顶点与底段的一个中间段相连接，其中将所述顶点与底段的两个末端分别相连的两个轴颈段具有环形的开关单元，其旋转轴与相应的轴颈段重叠，并且在中间轮辐的相对的侧面上设置用于实现所述升降式装卸车的功能的操作单元。
6.根据权利要求5的升降式装卸车，其特征在于，所述操作单元为按键式的操作单元，被设置在中间轮辐的横向突起的末端。
7.根据权利要求6的升降式装卸车，其特征在于，所述转向器还包括角状操作单元(72，74)，被设置在中间轮辐(64)和所述轴颈段(46，48)之间的中间空间内，所述角状操作单元的一个轴颈位于所述中间段上，而其它轴颈在所述中间空间内近似平行于轴颈段所构成的手柄段和按键式操作单元延伸。
8.根据权利要求7的升降式装卸车，其特征在于，角状操作单元的自由轴颈位于按键式操作单元的外侧。
9.根据权利要求5的升降式装卸车，其特征在于，在中间轮辐的顶点附近区域内设置指示区域。
10.根据权利要求5的升降式装卸车，其特征在于，在中间轮辐的顶点附近区域内设置显示器。
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