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Die
Erfindung betrifft ein Flurförderzeug,
insbesondere Gabelstapler, mit einer Antriebsachse, die mindestens
einen elektrischen oder hydraulischen Antriebsmotor für den Fahrantrieb
sowie mindestens eine Bremsvorrichtung zum Abbremsen einer Fahrbewegung
des Gabelstaplers aufweist.
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Antriebsachsen
in gattungsgemäßen Flurförderzeugen
sind entweder als elektrische oder als hydraulische Antriebsachsen
ausgeführt.
Der Antriebsachse wird von außen
elektrische bzw. hydraulische Energie zugeführt, die dann in dem elektrischen
oder hydraulischen Antriebsmotor in Bewegungsenergie umgesetzt wird.
An den beiden Stirnseiten der Antriebsachse ist jeweils ein Rad
angeordnet. Bekannt ist es, jedem Rad einen eigenen Antriebsmotor
zuzuordnen. Ebenfalls bekannt ist es, in der Antriebsachse nur einen
einzigen Antriebsmotor anzuordnen, dessen Ausgangswelle sich über ein
Differentialgetriebe auf die beiden Räder verzweigt.
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Ebenfalls
Bestandteil der Antriebsachse ist eine direkt oder indirekt auf
die Räder
wirkende Bremsvorrichtung zum Abbremsen einer Fahrbewegung des Gabelstaplers.
Bekannt ist hier der Einsatz von mechanischen Reibungsbremsen. Häufig werden
mechanische Reibungsbremsen auch in Kombination mit einer vom Antriebsmotor
selbst gebildeten Betriebsbremse eingesetzt. In der Funktion als
Betriebsbremse arbeitet ein elektrischer Antriebsmotor als Generator,
bzw. ein hydraulischer Antriebsmotor als Pumpe. Die bei dem Betrieb
des elektrischen Antriebsmotors als Generator gewonnene elektrische Energie
stützt
sich über
eine weitere elektrische Maschine an einem Verbrennungsmotor ab
und/oder wird in einem Bremswiderstand verheizt. Analog hierzu wird
während
des Einsatzes des hydraulischen Antriebsmotors als Pumpe die gewonnene
hydraulische Energie über
eine weitere hydraulische Maschine am Verbrennungsmotor abgestützt und/oder
in einer Drossel in Wärme
umgesetzt.
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Das
Abstützen
der Bremslast am Verbrennungsmotor führt während des Bremsens zu einer starken
Erhöhung
der Verbrennungsmotordrehzahl. Dies bedingt eine starke Geräuschentwicklung
durch den Verbrennungsmotor und einen erhöhten Verschleiß.
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Hingegen
erfordert das Umsetzen von Bremsenergie in Wärme mittels eines elektrischen
Bremswiderstands oder mittels einer hydraulischen Drossel eine besondere
Kühlvorrichtung,
um ein Überhitzen des
Bremswiderstands bzw. der Hydraulikflüssigkeit zu verhindern.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Flurförderzeug
mit einer Antriebsachse zur Verfügung
zu stellen, welche eine besonders zweckmäßige Bremsvorrichtung aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Bremsvorrichtung eine Wirbelstrombremse umfasst. Wirbelstrombremsen
werden in anderen technischen Gebieten, beispielsweise bei Lastkraftwagen,
bereits erfolgreich eingesetzt. Bei einer Wirbelstrombremse wird
ein Metallkörper
ein einem Magnetfeld bewegt, sodass in dem Metallkörper Wirbelströme induziert
werden. Die Ströme
erzeugen selbst wieder ein Magnetfeld, das dem äußeren Magnetfeld entgegengesetzt
ist. Der elektrische Widerstand des Metallkörpers bildet für die Wirbelströme einen
ohmschen Verbraucher, wodurch die Bewegungsenergie in Wärme umgesetzt
wird. Die die Wirbelstrombremse umfassende Bremsvorrichtung befindet
sich innerhalb der Antriebsachse. Die während des Bremsens entstehende
Wärme wird
von den Bauteilen der Antriebsachse, insbesondere von einem Achsgehäuse aufgenommen
und an die Umgebung abgegeben.
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Die
Vorteile einer Wirbelstrombremse kommen insbesondere dann zur Geltung,
wenn der Gabelstapler mindestens einen Verbrennungsmotor aufweist.
Das Bremsmoment wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht an dem
Verbrennungsmotor abgestützt.
Dies vermindert den Verschleiß des
Verbrennungsmotors. Darüber
hinaus kann der Kühlkreislauf
des Verbrennungsmotors kleiner ausgelegt werden und die Geräuschentwicklung
des Gabelstaplers während
des Abbremsens ist vermindert.
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Als
Antriebsmotor ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung mindestens ein
Elektromotor vorgesehen, der ausschließlich als Motor, nicht aber
als Generator betrieben wird. Der Elektromotor dient folglich nicht
zur Aufnahme eines Bremsmoments. Die Wirbelstrombremse stellt die
alleinige Betriebsbremse dar. Die Stromversorgung der Wirbelstrombremse,
welche zum Aufbau des Magnetfelds elektrische Energie benötigt, erfolgt
durch die ohnehin vorhandene Fahrzeugelektrik, welche eine Fahrzeugbatterie
umfasst.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform ist
als Antriebsmotor mindestens ein Elektromotor vorgesehen, der wahlweise
als Motor oder als Generator betrieben wird, wobei die während des
Betriebs als Generator erzeugte elektrische Energie zur Versorgung
der Wirbelstrombremse verwendet wird. Der Generatorbetrieb des Elektromotors
dient in erster Linie dazu, die Wirbelstrombremse mit Strom zu versorgen.
Der weit überwiegende
Teil des Bremsmoments wird dann von der Wirbelstrombremse erzeugt.
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Bei
einem so genannten dieselelektrischen Antrieb, der auch als serieller
Hybridantrieb bezeichnet wird, treibt der Verbrennungsmotor einen
elektrischen Generator an, der den Elektromotor mit elektrischer
Energie versorgt.
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Zwischen
dem Generator und dem Elektromotor ist eine Leistungselektronikeinheit
angeordnet, die derart ausgeführt
ist, dass sie während
des Fahrens den Elektromotor mit der von dem Generator bereitgestellten
elektrischen Energie ansteuert. Die Leistungselektronikeinheit umfasst
in der Regel einen Umrichter, der es erlaubt, die Frequenz und die Spannung
am elektrischen Antriebsmotor einzustellen. Bei modernen Gabelstaplern
ist der elektrische Antriebsmotor meist als Drehstrom-Asynchronmotor ausgeführt.
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Die
erfindungsgemäße Bremsanordnung
mit einer Wirbelstrombremse ermöglicht
es, die Leistungselektronikeinheit derart auszuführen, dass sie zur Übertragung
von elektrischer Energie ausschließlich in Richtung vom Generator
zum Elektromotor geeignet ist. Dies bedeutet, dass die Leistungselektronikeinheit
besonders einfach aufgebaut werden kann.
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Bei
einem Gabelstapler mit hydrostatischem Fahrantrieb ist als Antriebsmotor
mindestens ein hydraulischer Motor vorgesehen.
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Der
Verbrennungsmotor treibt dann eine hydraulische Pumpe an, die den
hydraulischen Motor mit hydraulischer Energie versorgt.
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Die
erfindungsgemäße Bremsvorrichtung
mit einer Wirbelstrombremse ermöglicht
es, dass der hydraulische Motor ausschließlich als Motor, nicht aber als
Pumpe betrieben wird. Der hydraulische Motor wird also nicht eingesetzt,
um ein Bremsmoment abzustützen.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 einen
Fahrantriebsstrang mit einer Antriebsachse mit zwei Antriebsmotoren
und zwei Wirbelstrombremsen,
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2 einen
Fahrantriebsstrang mit einer Antriebsachse mit zwei Antriebsmotoren
und einer Wirbelstrombremse,
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3 einen
Fahrantriebsstrang mit einer Antriebsachse mit einem Antriebsmotor
und einer Wirbelstrombremse.
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1 zeigt
einen Antriebsstrang eines Gabelstaplers mit seriellem Hybridantrieb
(dieselelektrischer Antrieb), bei dem mittels einer Baueinheit 1 aus Verbrennungsmotor
und Generator die elektrische Energie für den Fahrantrieb erzeugt wird.
Eine Antriebsachse 2, in der Regel die Vorderachse des
Gabelstaplers, besitzt ein durchgehendes, sich zwischen den beiden
Rädern 3 erstreckendes
Gehäuse.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist jedes der Räder 3 über ein
Getriebe 4 an einen elektrischen Antriebsmotor 5 gekoppelt.
Die Drehzahl jedes Rads 3 und das auf das Rad 3 wirkende
Antriebsmoment werden dabei durch den jeweiligen Antriebsmotor 5 vorgegeben.
Die Versorgung der Antriebsmotoren 5 mit der vom Generator
erzeugten elektrischen Energie erfolgt über jeweils eine Leistungselektronikeinheit 6,
die hier von zwei Konvertern gebildet ist. Bei der Leistungselektronikeinheit 6 kann
es sich beispielsweise um einen Umrichter handeln, mit dem die Frequenz
und die Spannung des mit dem Generator erzeugten Drehstroms eingestellt
werden können. Gesteuert
wird die Leistungselektronikeinheit 6 von einer zentralen
Fahrzeugsteuerung 7, unter anderem in Abhängigkeit
von der von einer Bedienperson vorgegebenen Fahrpedalstellung und
von diversen Betriebsparametern des Gabelstaplers, beispielsweise dem
aktuellen Lenkeinschlag und dem Gewicht einer aufgenommenen Last.
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Erfindungsgemäß umfasst
die Antriebsachse 2 auch eine dem linken Rad 3 und
eine dem rechten Rad 3 zugeordnete Wirbelstrombremse 8.
Die Wirbelstrombremsen 8 bilden die Betriebsbremse des
Gabelstaplers und werden ebenfalls von der Fahrzeugsteuerung 7 angesteuert.
Hierbei kann das Bremsmoment an jedem Rad 3 individuell
eingestellt werden. Das von jeder Wirbelstrombremse 8 zu
erzeugende Bremsmoment wird in der Fahrzeugsteuerung 7 in
Abhängigkeit
von der Stellung eines Bremspedals und/oder eines Fahrpedals des
Gabelstaplers sowie in Abhängigkeit
von weiteren Betriebsparametern, beispielsweise der aktuellen Fahrgeschwindigkeit,
dem Lenkeinschlag und dem Gewicht einer aufgenommenen Last ermittelt.
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Dadurch,
dass die Wirbelstrombremsen 8 als Betriebsbremse dienen,
müssen
die Antriebsmotoren in keiner Betriebssituation generatorisch betrieben
werden. Die Leistungselektronikeinheit 6 muss deshalb keine
elektrische Energie von den Fahrmotoren 5 abführen, weshalb
die Leistungselektronikeinheit 6 besonders einfach ausgeführt werden kann.
Das Bremsmoment der Antriebsachse 2 wird weder direkt noch
indirekt an dem Verbrennungsmotor abgestützt, sodass sich die Drehzahl
des Verbrennungsmotors während
des Bremsens nicht verändert.
Dies reduziert die Geräuschentwicklung
am Verbrennungsmotor während
des Abbremsens und vermindert darüber hinaus den Verschleiß des Verbrennungsmotors.
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Auch 2 zeigt
einen Antriebsstrang eines Gabelstaplers mit seriellem Hybridantrieb.
Der Unterschied zu 1 besteht darin, dass die Achse 2a nur eine
einzige Wirbelstrombremse 8a aufweist, die von der Fahrzeugsteuerung 7a angesteuert
wird. Bei dieser Anordnung übt
die Wirbelstrombremse 8a auf beide Räder 3 stets das gleiche
Bremsmoment aus.
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In 3 ist
schließlich
ein Antriebsstrang eines Gabelstaplers mit seriellem Hybridantrieb
dargestellt, der nur einen elektrischen Antriebsmotor 5a und
nur eine Wirbelstrombremse 8a aufweist. Das Getriebe 4a umfasst
hier ein Differential, das die Abtriebswelle des Antriebsmotors 5a mit
beiden Rädern 3 verbindet.
Die Verbindung des Getriebes mit dem in der Zeichnung rechten Rad 3 kann
beispielsweise mittels einer Welle erfolgen, die durch eine hohle
Abtriebswelle des Antriebsmotors 5a geführt ist. Die Wirbelstrombremse 8a wirkt
zentral auf die Abtriebwelle des Antriebsmotors. Die Stromversorgung
des einzigen Fahrmotors 6a erfolgt über die in dieser Ausführung besonders
einfach ausgeführte
Leistungselektronikeinheit 6a, die nur einen einzigen Konverter
umfasst. Gesteuert werden die Leistungselektronikeinheit 6a und
die Wirbelstrombremse 8a durch die Fahrzeugsteuerung 6b.