DE10103635A1 - Radlastabhängige Drehmomentensteuerung eines Fahrantriebes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine radlastabhängige Drehmomentensteuerung eines Fahrantriebes für Katzen und Kranen, vorzugsweise Maschinenhauskatzen von Containerkranen, bestehend aus den Fahrantrieb, den Katzrädern, den Fahrbahnen und Übertragungselementen, dadurch gekennzeichnet, dass die Radlast eines jeden Rades ermittelt wird und das Drehmoment des Antriebes für das betreffende Rad immer so eingestellt wird, dass ausreichend Haftreibung zwischen dem Rad und seiner Lauffläche vorhanden ist. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass auch bei schwingenden Lasten und niedrigen Reibungswerten zwischen den Rädern der Katze und der Schiene immer ein ausreichendes Drehmoment ohne Schlupf am angetriebenen Rad vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung eines Fahrantriebes von Einrichtungen (im weiteren Fahrzeuge) auf Fahrbahnen, bei denen die Räder, auf die sich das Fahrzeug abstützt, angetrieben werden entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Die Erfindung ist geeignet für Fahrantriebe von Katzen oder Kranen, insbesondere von Maschinenhauskatzen von Containerkranen ist es wünschenswert, dass die Be- und Entladung in hoher Geschwindigkeit wetterunabhängig durchgeführt werden kann. Hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen führen aber zum Durchrutschen der Antriebsräder von Fahrwerken, insbesondere bei widrigen Witterungsbedingungen, bei einem großen Abstand des Massenschwerpunktes des Fahrzeuges von der Fahrbahn oder bei stark pendelnder Last.

Entsprechend dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, ein Durchrutschen der Räder zu verhindern. Eine Möglichkeit besteht darin, dass Pendeln der Last zu verhindern oder zu minimieren, um auf diese Weise zu erreichen, dass alle Räder des Katzantriebes gleichmäßig belastet sind. Eine derartige Methode ist aus DE 199 18 449 durch ein Verfahren und Lasthebesystem zur Feinpositionierung und aktiven Pendeldämpfung von Lasten beim Stapeln von Behältern bekannt. Durch die vorgeschlagene Lösung ist aber ein ungleichmäßiges Belasten der Räder durch Horizontalkräfte nicht zu vermeiden.

Eine weitere Möglichkeit, das Kraftschlussverhalten zwischen angetriebenem Rad und Fahrbahn bei Fahrantrieben zu verbessern, ist die Auswahl geeigneter Werkstoffe. Insbesondere bei Nässe durch Regen, die bei Hafenkranen immer vorkommen wird, ist aber ein Rutschen des einzelnen Rades, der nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen nicht zu vermeiden.

Das an das Rad angelegte Drehmoment bewirkt in der Kontaktfläche zwischen Rad und Fahrbahn eine zur Kontaktfläche parallel wirkende Antriebskraft welche von der Reibzahl zwischen Rad und Fahrbahn abhängig ist. Geht durch Überschreiten der übertragbaren Antriebskraft infolge der Entlastung des Rades die Haftreibung verloren, ist die Antriebskraft nun begrenzt auf die durch Gleitreibung zu übertragende, gegenüber der Haftreibung wesentlich niedrigere Reibkraft. Das Rad rutscht durch.

Beispielsweise aus der Kraftfahrzeugtechnik ist bekannt, Antriebe so zu regeln, dass ein Durchrutschen der Räder bei sich ändernden Fahrbahnbedingungen vermieden wird. So wird in DE 196 03 677 A1 ein Verfahren zur Antriebsschlupfregelung beschrieben, bei dem ohne Anwendung von Kennfeldern oder zusätzlichen Sensoren der Antriebsschlupf derartig geregelt werden soll, dass er an die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche angepasst ist. Dabei soll insbesondere ein Fahrbahnschlupfsollwert automatisch an verschiedene Fahrbahnzustände und Kraftschlussbeiwerte angepasst werden. Ein Anwendungsgebiet dieser Erfindung ist insbesondere Antiblockiersysteme von Kraftfahrzeugen.

Für Fahrantriebe von Katzen für Krane sind derartige Verfahren nicht bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Fahrantrieb für Katzen von Kranen zu entwickeln, die die Räder so antreiben, dass auch bei ungleichmäßiger Verteilung der Last beispielsweise durch Pendeln oder durch auf das Fahrzeug wirkende Horizontalkräfte das an das Rad angelegte Drehmoment eine Antriebskraft bewirkt, welche nicht größer als die durch die Radlast bedingte Haftreibkraft ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Fahrantrieb nach den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.

Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass die Radlast eines jeden Rades ermittelt wird und das Drehmoment des Antriebes für das betreffende Rad immer so eingestellt wird, dass ausreichend Haftreibung zwischen dem Rad und seiner Lauffläche vorhanden ist. Das Ermitteln der Radlast an den einzelnen Rädern kann durch geeignete Sensoren, beispielsweise durch Dehnmessstreifen oder aber durch Errechnen erfolgen. Das Bestimmen der Radlast erfolgt an jedem einzelnen Rad kontinuierlich. Ein aus der Ermittlung gewonnenes Signal wird an einen Rechner weitergegeben, der, sofern eine bestimmte Radlast unterschritten wird, eine Drehmomentbegrenzung des Fahrantriebes für das betreffende Rad vornimmt. Damit besteht die Möglichkeit, dass anliegende Drehmoment an die Radlast und den Haftreibwert anzupassen, so dass ein Durchrutschen des einzelnen Rades vermieden wird und eine höhere Grenzkraft für die Übertragung eines größeren Drehmomentes, und somit für eine höhere Antriebskraft genutzt werden kann.

Der Vorteil der Erfindung gegenüber bisherigen Lösungen besteht darin, dass auch Werkstoffpaarungen mir relativ niedrigem Reibwert möglich sind und andere zusätzliche Einrichtungen zur Erhöhung des Reibwertes entfallen können. Die Erfindung funktioniert auch bei einem Einzelradantrieb bei dem die Räder nicht mechanisch oder hydraulisch gekoppelt sind.

Im weiteren soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die radlastabhängige Drehmomentsteuerung wurde an einer Maschinenhauskatze einer Containerbrücke eingesetzt, bei der das Verhältnis Abstand Katzschwerpunkt/Katzfahrbahn zu Radabstand etwa 4 : 5 beträgt, und die Last, die etwa im Katzschwerpunkt angreift, im Betrieb bis zu 20° pendelt. Damit werden die vorderen und hinteren Räder unterschiedlich belastet, was die entlasteten Räder regelmäßig zum Durchrutschen bringt. Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden an allen Rädern die Radlasten ermittelt. Die daraus gewonnenen Signale werden an einen Rechner weitergegeben, der nun in Abhängigkeit von der Radlast das Drehmoment auf jedes Rad so begrenzt, dass ein Durchrutschen der Räder nicht mehr möglich ist.

Claims (3)

1. Radlastabhängige Drehmomentensteuerung eines Fahrantriebes für Katzen von Kranen vorzugsweise Maschinenhauskatzen von Containerkranen bestehend aus den Fahrantrieb, den Katzrädern, den Fahrbahnen und Übertragungselemten, dadurch gekennzeichnet, dass die Radlast eines jeden Rades ermittelt wird und das Drehmoment des Antriebes für das betreffende Rad immer so eingestellt wird, dass ausreichend Haftreibung zwischen dem Rad und seiner Lauffläche vorhanden ist.

2. Fahrantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radlast des Rades kontinuierlich gemessen wird, ein Signal über die Größe der Radlast an einen Rechner übermittelt wird, der radlastabhängig ein Signal an den Fahrantrieb zur Drehmomentbegrenzung des Rades weitergibt

3. Fahrantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Radlast eines jeden Rades in hinreichend kurzen Zeitabständen berechnet wird, woraus das aktuelle Drehmoment so gesteuert wird, dass ein Durchrutschen des betreffenden Rades nicht möglich ist.