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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug für den Transport von Lasten bzw. eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug bzw. ein Verfahren zur Ausgabe eines Betätigungssignals für eine Schutzvorrichtung für ein solches Fahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
US 5,368,434 ist ein selbstangetriebener Portalhubwagen bekannt, der zum Bewegen von schweren Lasten, die direkt unter der Struktur des Fahrzeugs sich befinden, vorgesehen ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug für den Transport von Lasten bzw. die erfindungsgemäße Steuervorrichtung für ein solches Fahrzeug bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausgabe eines Betätigungssignals für eine Schutzvorrichtung für dieses Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass nunmehr für solche Fahrzeuge, die eine Masseverteilung aufweisen, die mehr Masse im jeweiligen Bereich von den beiden vertikalen Enden des Fahrzeugs als in der Mitte zwischen diesen beiden Enden aufweist, wobei die wenigstens eine Fahrgastzelle sich zumindest teilweise in der oberen Hälfte des Fahrzeugs befindet, eine Sensorik zur Erfassung eines Unfallvorgangs und eine Schutzvorrichtung für die wenigstens eine Fahrerzelle vorgesehen ist und dass eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von einem Signal dieser Sensorik ein Betätigungssignal an die Schutzvorrichtung ausgibt, so dass die Schutzvorrichtung betätigt wird. Damit wird erfindungsgemäß ein Schutz bei Unfällen von solchen Fahrzeugen, wie es beispielsweise Portalhubwagen oder Kräne sind, vorgeschlagen, um den Fahrern bzw. Operateuren solcher Fahrzeuge in solchen Unfallsituationen einen Schutz zu bieten. Insbesondere neigen solche Fahrzeuge aufgrund dieser beschriebenen Masseverteilungen zu einem Umkippen, die zu Verletzungen des Fahrzeugführers führen könnten. Solch ein Umkippen könnte entweder durch schnelle Richtungswechsel während der Fahrt verursacht werden, als auch durch ein Überfahren von Schwellen oder Schlaglöchern. Die anspruchsgemäß definierte Masseverteilung sorgt für eine ungünstige Schwerpunktlage, die ein solches Umkippen bei solchen Fahrereignissen begünstigt. Solche Fahrzeuge können bis zum 70 Tonnen schwer sein, wobei vorzugsweise schwere Antriebskomponenten im oberen Fahrzeugrahmen eingebaut sind, so dass eine kopflastige Struktur entsteht. Die vorliegende Erfindung sorgt dafür, dass die Folgen eines solchen Umkippers für den Fahrer vermindert werden.
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Wie aus den abhängigen Ansprüchen hervorgeht, kann es sich bei dem Fahrzeug um einen sogenannten Portalhubwagen handeln. Es sind jedoch auch andere Fahrzeuge möglich, die eine anspruchsgemäß beschriebene Masseverteilung aufweisen und damit eine Neigung zum Umkippen. Solche Fahrzeuge werden auch als Flurfördermittel bezeichnet. Als Lasten sind beispielsweise Container zu sehen, die den Einsatz solcher Fahrzeuge notwendig machen, beispielsweise in Hafenanlagen oder anderen Umschlagplätzen für solche Container.
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Mit der Masseverteilung wird eine Eigenschaft des Trägheitsmoments solcher Fahrzeuge beschrieben, die das Umkippen begünstigt. Der Schwerpunkt wird durch diese Masseverteilung bestimmt und liegt dabei, wenn es sich um eine kopflastige Struktur handelt, vorzugsweise in der oberen Hälfte dieses Fahrzeugs. Dies verdeutlicht die Neigung solcher Fahrzeuge bei den oben beschriebenen Fahrerereignissen zum Umkippen.
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Mit dem jeweiligen Bereich der beiden vertikalen Enden ist der obere und der untere Bereich des Fahrzeugs gemeint, wobei zwischen diesen beiden Bereichen ein Abstand besteht, der üblicher Weise größer ist, als die horizontale Länge eines solchen Fahrzeugs. In der Mitte befindet sich üblicher Weise lediglich ein Teil der Fahrzeugrahmenkonstruktion, die sehr viel weniger Masse aufweist als im oberen Bereich des Fahrzeugs oder im unteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet sind. Im oberen Bereich sind üblicher Weise, wie oben beschrieben, die Antriebskomponenten angeordnet und auch die Fahrerzelle, in der die Bedienelemente zum Betreiben dieses Fahrzeugs angeordnet sind, während im unteren Bereich dieses Fahrzeugs die Reifen und die Aufnahme für die Container sowie der untere Teil des Fahrzeugsrahmen sich befinden.
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Die Fahrerzelle befindet sich üblicher Weise in der oberen Hälfte des Fahrzeugs, vorzugsweise im oberen Drittel.
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Bei der Sensorik zur Erfassung eines Unfallvorgangs handelt es sich um eine Sensorik, die wenigstens einen Messwert liefert, der einen solchen Unfallvorgang charakterisiert. Dies wird näher in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt. Bei einer Sensorik handelt es sich üblicher Weise um einen Umsetzer, der eine physikalische Größe wie eine Drehrate, eine Beschleunigung oder einen Abstand in ein elektrisches Signal wandelt.
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Bei dem Unfallvorgang handelt es sich um alle möglichen Vorgänge, die als Unfall bezeichnet werden können, so z. B. wie oben beschrieben ein Umkippen aber auch eine Kollision oder andere mögliche dem Fachmann bekannte Unfallvorgänge.
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Bei der Schutzvorrichtung handelt es sich üblicher Weise um einen oder mehrere Airbags, die die Folgen eines Aufpralls beispielsweise bei einem Umkippen des Fahrzeugs lindern. Es sind jedoch auch andere Schutzvorrichtungen möglich wie Gurte oder Elemente, um die Position des Fahrers zu stabilisieren beispielsweise Sitzelemente, wobei die Airbags sich innerhalb und/oder außerhalb der Fahrerzelle befinden können.
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Bei der Steuervorrichtung handelt es sich üblicher Weise um ein Steuergerät wie es aus dem PKW-Bereich bekannt ist. D. h. die Grundstruktur ist ähnlich. Es muss eine Auswerteschaltung vorgesehen sein, die die Sensorsignale auswertet und eine Ansteuerungsschaltung, die das Betätigungssignal an die Schutzvorrichtung ausgibt, so dass die Schutzvorrichtung betätigt wird. Üblicher Weise weisen solche Steuervorrichtungen eine parallele Auswertung durch einen Sicherheitscontroller zu der Auswerteschaltung auf, so dass Fehlauslösungen effizient vermieden werden. Die Komponenten von Steuervorrichtungen wie die Schnittstellen für ausgelagerte Sensoren der Sicherheitscontroller, sowie die Ansteuerschaltung sind heutzutage mehr und mehr integriert. Sie können jedoch auch in separaten Bausteinen im Steuergerät angeordnet sein. Die Sensorik kann zumindest teilweise sich innerhalb des Steuergerät bzw. Steuervorrichtung befinden, d. h. die Steuervorrichtung weist auch ein eigenes Gehäuse auf. Dies kann aus Metall und/oder Kunststoff sein.
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Bei dem ersten Signal der Sensorik kann es sich um digitale oder analoge Signale handeln. Es kann sich insbesondere auch um Multiplex von Signalen handeln.
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Das Betätigungssignal, das an die Schutzvorrichtung übertragen wird, ist üblicher Weise ein Zündstrom, insbesondere wenn es sich um Airbags oder andere pyrotechnisch aktivierbare Schutzvorrichtungen handelt. Bei beispielsweise induktiv betätigbaren Schutzvorrichtungen wird ebenfalls ein entsprechender Betätigungsstrom gesendet. Daher ist die Ansteuerschaltung üblicher Weise zur Handhabung solcher Zündströme geeignet und weist daher Leistungstransistoren auf, die in der Lage sind solche Zündströme zu schalten.
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Bei der Auswerteschaltung handelt es sich üblicher Weise um einen Mikrocontroller. Dabei sind Einkernrechner oder auch Mehrkernrechner, insbesondere Zweikernrechner möglich. Die Übertragung von der Auswerteschaltung zur Ansteuerungsschaltung um die Ansteuerungsschaltung anzusteuern, geschieht üblicher Weise über die SPI-Schnittstelle, das ist eine serielle Schnittstelle und die Abkürzung steht für Serial Peripherial Interface und besteht üblicher Weise aus fünf separaten Leitungen denen unterschiedliche Funktionen zugeordnet sind.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Fahrzeugs für den Transport von Lasten angegeben.
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Vorteilhaft ist, dass die Sensorik zur Erfassung eines Kippvorgangs ausgebildet ist, da dies die bevorzugte Unfallart bzw. bevorzugte Unfallvorgang bei solchen Fahrzeugen ist. Daher ist die Sensorik zur Erfassung des Kippvorgangs besonders geeignet einen solchen Unfallvorgang zu erkennen. Dafür bietet sich beispielsweise eine Inertialsensorik, beispielsweise eine Drehbewegungssensorik, eine Drehratensensorik oder ein Drehbeschleunigungs- oder Drehwinkelsensorik an oder auch eine entsprechende Beschleunigungssensorik, die ebenfalls zumindest angenähert solche Kippvorgänge messen kann. Solch eine Sensorik ist üblicher Weise elektronisch ausgebildet, es ist jedoch auch möglich, eine makroskopische Ausbildung beispielsweise über ein Pendel vorzusehen. Ein Kippvorgang kann auch durch eine entsprechende Rundumsicht bzw. eine Abstandssensorik erkannt werden, da über einen sich veränderten Abstand zum Boden oder anderen Strukturen eine Kippbewegung des Fahrzeugs erkennbar ist. Als eine solche Abstandssensorik bietet sich beispielsweise eine Radar-, Lidar- oder Ultraschallsensorik an oder auch ein sogenanntes Photonic Mixing Device. Wie oben bereits angegeben kann als Intertialsensorik vor allem eine Beschleunigungs- und/oder Drehratensensorik verwendet werden.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Steuervorrichtung sich in Abhängigkeit von einem zweiten Signal der Inertialsensorik in einem Bereitschaftszustand befindet, wenn das zweite Signal der Intertialsensorik dies anzeigt. Dies kann beispielsweise durch eine Schwellwertabfrage oder eine andere Art der Klassifizierung dieses zweiten Signals der Intertialsensorik erfolgen. In Abhängigkeit von diesem Bereitschaftszustand und einem dritten Signal der Abstandssensorik wird dann letztlich das Betätigungssignal mittel des Zündstroms erzeugt. Dabei wird das dritte Signal der Abstandssensorik üblicher Weise ebenfalls einer Schwellwertabfrage oder einen anderen Art der Klassifizierung unterzogen, um den Betätigungsfall für die Schutzvorrichtung zu erkennen. Der Bereitschaftszustand zeigt demnach eine Erleichterung für die Erzeugung des Betätigungssignals an. Es ist möglich, dass auch ohne, dass der Bereitschaftszustand vorliegt, aber dennoch das dritte Signal der Abstandssensorik einen gewissen Abstand anzeigt, das Betätigungssignal erzeugt wird.
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Wie oben bereits angegeben, kann die Masseverteilung derart sein, dass mehr Masse im Bereich des oberen vertikalen Endes als im Bereich des unteren vertikalen Endes ist, da die Antriebskomponenten vor allem im oberen Bereich bei solchen Fahrzeugen sich befinden und diese Antriebskomponenten üblicher Weise die schwersten Komponenten sind.
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Wie oben bereits angegeben kann die Sensorik zur Erfassung des Kippvorgangs vorzugsweise eine Drehratensensorik sein. Ebenfalls oben angegeben wurde, dass die Abstandssensorik beispielsweise eine Ultraschallsensorik oder eine Lidar- oder eine Radarsensorik ist, die derart angebracht ist, dass die Abstandssensorik während des Kippvorgangs einen Abstand zum Boden misst. Die Anordnung kann dabei sein, dass nur ein korrekter Abstand zum Boden gemessen wird, wenn das Fahrzeug sich kurz vor dem Aufschlagen befindet oder dass die Abstandssensorik auch in unterschiedlichsten Richtungen empfindlich ist und so immer ein aktueller Abstand der Fahrerzelle zum Boden messbar ist. Auch eine Nachführung, beispielsweise auch in Abhängigkeit von der Sensorik zur Erfassung des Kippvorgangs dieser Abstandssensorik zur Messung des Abstands zum Boden, ist vorliegend möglich. Diese Nachführung kann mechanisch und/oder elektronisch erfolgen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen
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1 eine vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
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2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung mit angeschlossenen Komponenten,
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3 ein Blockdiagramm der Signalverarbeitung,
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4 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, die
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5 bis 8 ein Kippvorgang eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
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1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung einen Portalhubwagen PHW mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ST und der erfindungsgemäßen Sensorik S, die sich in der Fahrerzelle FZ befinden. Die Fahrerzelle FZ befindet sich in der oberen Hälfte des Fahrzeugs und ist an dem Fahrzeuggestell G angebracht. Dargestellt ist auch wie ein Container C sich in dem Portalhubwagen PHW befindet. Es ist vorteilhaft, die Steuervorrichtung ST und die Sensorik an der Fahrgastzelle anzubringen, da die Fahrerzelle FZ der zu schützende Bereich des Portalhubwagens PHW ist.
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2 zeigt in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ST mit angeschlossenen Komponenten. An die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ST, die ein eigenes Gehäuse aufweist, ist über eine erste Schnittstelle IF1 eine Inertialsensorik IS angeschlossen, die das Signal S2 an diese Schnittstelle IF1 überträgt. Die Schnittstelle IF1 stellt damit dieses Signal S2 beispielsweise nach einer Vorverarbeitung bereit, so dass der Microcontroller μC als Auswerteschaltung dieses Signal erfindungsgemäß verarbeiten kann. An eine zweite Schnittstelle IF2 ist eine Abstandssensorik AS angeschlossen, die das Signal S3 zu dieser zweiten Schnittstelle IF2 überträgt, so dass diese zweite Schnittstelle das Signal der Abstandssensorik bereitstellt, so dass der Microcontroller μC auf dieses Signal in der erfindungsgemäßen Art und Weise verarbeiten kann. Um eine Fehlauslösung zu vermeiden, wird vorliegend eine Untersuchung der Signale S2 und S3 auch durch einen Safety Controller SCON durchgeführt. Der Safety Controller SCON führt eine vereinfachte Verarbeitung dieser beiden Signale durch, beispielsweise durch eine Abfrage dieser Signale mit festen Schwellen. Der Safety Controller SCON kann auch eine weitere Vorverarbeitung dieser Signale durchführen. Der Safety Controller SCON führt auch weitere Aufgaben, wie beispielsweise eine Watchdogfunktion für den Microcontroller μC durch und gibt, wenn die Signale S2 und S3 einen Ansteuerungsfall anzeigen, die Ansteuerungsschaltung FLIC frei. Der Microcontroller μC steuert die Ansteuerungsschaltung FLIC an, wenn er erkennt, dass ein Ansteuerungsfall vorliegt. Dies wird im Folgenden näher erläutert. Vorliegend ist es möglich, dass die Schnittstellen IF1, IF2 sowie der Safety Controller sowie die Ansteuerungsschaltung FLIC auf einem einzigen integrierten Schaltkreis SCON sich befinden. Die Ansteuerungsschaltung FLIC überträgt, wenn der Microcontroller μC sie ansteuert, und der Safety Controller die Ansteuerungsschaltung freigibt, der Schutzvorrichtung AB vorzugsweise wenigstens ein Airbag das Betätigungssignal BS. Bei dem Betätigungssignal BS handelt es sich wie bereits angegeben beispielsweise um einen Zündstrom. Weitere Komponenten, die nicht unbedingt notwendig sind, um die Erfindung zu verstehen, sind der Einfachheit halber vorliegend weggelassen worden. Dies gilt auch für die anderen Darstellungen.
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3 zeigt in einem Blockschaltbild wie die Sensorsignale der Inertialsensorik IS und der Abstandssensorik AS verarbeitet werden. Das Sensorsignal der Inertialsensorik IS S1 wird zunächst einem Integrator 300 zugeführt. Dies dient zur Glättung des Signals. Aber auch eine andere Filterung ist vorliegend möglich. Es ist auch möglich diesen Schritt wegzulassen. Im Verfahrensschritt 301 wird durch eine Schwellwertabfrage geprüft, ob beispielsweise ein Kippvorgang vorliegt. Dies kann beispielsweise bei einem entsprechenden Drehwinkel angezeigt sein. Liegt ein solcher Kippvorgang vor, dann beeinflusst das Signal, das aus dem Block 301 kommt, eine Kennlinie K im Block 302. D. h. dass Signal S1 führt letztlich zu einer Kennlinienverschiebung im Block 302, bei dem das Signal der Abstandssensorik AS mit dieser Kennlinie K verglichen wird um den Betätigungsfall zu erkennen. Das Signal S3 der Abstandssensorik AS wird beispielsweise einer Vorverarbeitung VV, beispielsweise auch einer Glättung oder einer Bestimmung von bestimmten Parametern unterzogen, wobei dabei der Abstand aus dem Signal S3 ermittelt wird, wobei dann dieser Abstand A dem Block 302 zugeführt wird. Der Abstand A bezeichnet den Abstand von der Abstandssensorik AS zum Boden. Liegt der Abstand A unter der Kennlinie K, dann liegt ein Betätigungsfall vor und in Block 303 wird dann das Betätigungssignal BS erzeugt.
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In 4 wird ein Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren beschreiben. Zunächst wird das Signal der Sensorik zur Erfassung eines Unfallvorgangs in Verfahrensschritt 400 bereitgestellt. Dieses Signal wird einer Auswerteschaltung zugeführt, um zu erkennen ob ein Unfallvorgang vorliegt. Ist das der Fall erfolgt im Verfahrensschritt 402 die Erzeugung des Betätigungssignals durch die Ansteuerschaltung, so dass die Schutzvorrichtung betätigt werden kann.
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5 zeigt den Portalhubwagen PHW im aufrechten Zustand. Das Fahrzeuggestellt G ist dargestellt, sowie die Fahrerzelle FZ und der Container C.
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In 6 beginnt nun sich der Portalhubwagen PHW zu neigen. Gleiche Elemente sind vorliegend mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Sensorik zur Erkennung des Kippvorgangs führt dazu, dass die Kennlinie K abgesenkt wird, so dass die Betätigung der Schutzvorrichtung wahrscheinlicher wird.
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In 7 ist der Kippvorgang weiter fortgeschritten und mit der Abstandssensorik wird über die Signale 70 der Abstand zum Boden gemessen.
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In 8 ist der Abstand so gering, dass der Airbag ausgelöst wird, um den Fahrer zu schützen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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