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Die Erfindung betrifft ein Lastumschlag-Fahrzeug mit einem Chassis, das mehrere Achsen trägt, von denen zumindest eine Achse als Lenkachse ausgebildet ist, wobei die Lenkachse zumindest zwei Lenkräder aufweist, die innerhalb eines vorgegebenen Lenkwinkelbereichs verstellbar sind, mit zumindest einem Sensor zur Erfassung von Betriebszuständen des Lastumschlag-Fahrzeugs und mit einem hydraulisch verstellbaren Lasttragarm mit einem Lastaufnahmemittel zur Aufnahme einer Last. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines entsprechenden Lastumschlag-Fahrzeugs.
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Ein derartiges Lastumschlag-Fahrzeug, wie es in der
DE 10 2009 036 306 A1 beschrieben ist, dient insbesondere zum Stapeln und umschlagen des Transport-Containern oder sonstigen großen Lasten und wird auch als Reach-Stacker bezeichnet. Das Lastumschlag-Fahrzeug besitzt ein rahmenartiges Chassis, an dem jeweils Vorder- bzw. Hinterräder angebracht sind, so dass das Chassis über die Räder am Erdboden abgestützt ist. Eine der Achsen und üblicherweise die Hinterachse ist als Lenkachse ausgebildet, so dass die an der Lenkachse angebrachten Hinter- oder Lenkräder in üblicherweise von einem Benutzer mittels eines Lenkrades aus der gerade ausgerichteten Stellung für eine Geradeaus-Fahrt nach rechts oder nach links eingeschlagen werden können, um dem Lastumschlag-Fahrzeug eine Kurvenfahrt zu ermöglichen. Der Bereich zwischen den beiden maximalen Lenkwinkeln (maximaler Lenkwinkel für Kurvenfahrt nach rechts und maximaler Lenkwinkel für Kurvenfahrt nach links) wird als Lenkwinkelbereich bezeichnet.
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Auf dem Chassis ist ein teleskopartiger Lasttragarm um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert, der an seinem vorderen Ende ein Lastaufnahmemittel trägt, mit dem eine Last aufgenommen werden kann. Der Lasttragarm besitzt dabei üblicherweise eine feste Ausrichtung in Lenkrichtung des Lastumschlag-Fahrzeugs, d. h. er ist nicht um eine vertikale Achse drehbar.
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Es hat sich gezeigt, dass es beim Umsetzen von großen Lasten manchmal zu Unfällen und insbesondere zu einem Umkippen des Lastumschlag-Fahrzeugs kommt. Dies kann darin begründet sein, dass die vom Lastumschlag-Fahrzeug aufgenommene Last zu groß ist, d. h. eine Überlast darstellt, und/oder dass der Lasttragarm für die aufgenommene Las zu weit ausgefahren ist, so dass sich daraus ergebende Last- oder Kippmoment vom Lastumschlag-Fahrzeug bzw. von dessen Chassis nicht aufgenommen und in den Erdboden abgeleitet werden kann.
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Es ist bekannt, das Chassis eines Lastumschlag-Fahrzeugs aus zwei Chassis-Grundteilen aufzubauen, die verschieblich aneinandergesteckt und in einer vorbestimmen Relativstellung relativ zueinander fixiert werden können. Wenn Sensoren an der Last und/oder am Lasttragarm ein hohes oder zu hohes Kippmoment feststellen, können die beiden Chassis-Grundteile relativ zueinander verstellt werden, so dass der Radstand des Lastumschlag-Fahrzeugs vergrößert wird. Dadurch vergrößert sich auch der Abstand zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern, so dass von dem Lastumschlag-Fahrzeug ein größeres Moment aufgenommen und abgeleitet werden kann. Dabei ist jedoch nicht berücksichtigt, dass die Belastungen auf das Chassis des Lastumschlag-Fahrzeugs während der Fahrt infolge dynamischer Einflüsse wesentlich höher sind und dass die Stabilität des Fahrzeugs insbesondere bei einer engen Kurvenfahrt, d. h. wenn die Lenkräder sehr stark eingeschlagen sind, gegenüber einer geraden Ausrichtung der Lenkräder bei einer Geradeausfahrt wesentlich reduziert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lastumschlag-Fahrzeug der genannten Art zu schaffen, bei dem das Kipprisiko des Fahrzeugs verringert ist. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Steuerung eines entsprechenden Lastumschlag-Fahrzeugs geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lastumschlag-Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass der Lenkwinkelbereich, in dem die Lenkräder verstellt werden können, in Abhängigkeit von erfassten Betriebszuständen des Lastumschlag-Fahrzeugs veränderbar ist.
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Erfindungsgemäß wird von der Grundüberlegung ausgegangen, verschiedene Betriebszustände des Fahrzeugs insbesondere hinsichtlich der Last, des Lasttragarms und des Radstandes zu erfassen und auf der Grundlage dieser Betriebszustandsdaten zu ermitteln, wie weit die Lenkräder maximal eingeschlagen werden dürfen, ohne dass das Risiko besteht, dass das Lastumschlag-Fahrzeug umkippt. Bei einem relativ großen aktuellen Lenkwinkel, d. h. wenn die Lenkräder stark eingeschlagen sind und das Lastumschlag-Fahrzeug eine enge Kurve mit relativ kleinem Radius fährt, ist die Gefahr des Umkippens des Lastumschlag-Fahrzeugs wesentlich größer als bei einer Geradeaus-Fahrt oder einer Kurvenfahrt mit einem relativ großen Radius, d. h. einem nur kleinen Lenkwinkel. Als Lenkwinkel wird der Winkel der Lenkräder zwischen der geraden Ausrichtung für die Geradeaus-Fahrt des Fahrzeugs und der eingeschlagenen, um eine vertikale Achse verdrehten aktuellen Lenkstellung für eine Kurvenfahrt bezeichnet.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in die Ermittlung des maximal zulässigen Lenkwinkels der aktuelle Radstand des Lastumschlag-Fahrzeugs und/oder die aktuelle Last und/oder die aktuelle Stellung des Lasttragarms eingeht.
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Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Chassis aus mehreren Chassis-Teilen besteht, die unter Änderung des Radstandes relativ zueinander verstellbar sind, und dass ein Radstandsensor zur Erfassung des aktuellen Radstands vorgesehen ist, wobei der Lenkwinkelbereich in Abhängigkeit von dem aktuellen Radstand veränderbar ist. Je größer der Radstand ist, d. h. je länger das Chassis in Fahrtrichtung ist, desto größer kann der maximal zulässige Lenkwinkel und somit auch der Lenkwinkelbereich sein, den der Fahrer des Lastumschlag-Fahrzeugs einstellen darf, ohne dass das Risiko des Umkippens des Fahrzeugs gegeben ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein Lastsensor zur Erfassung der aktuellen Last vorgesehen sein, wobei der Lenkwinkelbereich in Abhängigkeit von der aktuellen Last veränderbar ist. Wenn die Last relativ hoch ist, darf das Lastumschlag-Fahrzeug keine zu engen Kurven fahren, d. h. der maximal zulässige Lenkwinkel und die Größe des Lenkwinkelbereichs sind bei einer hohen Last kleiner als bei einer geringen Last.
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Desweiteren kann erfindungsgemäß ein Tragarmsensor zur Erfassung der aktuellen Stellung des Lasttragarms vorgesehen sein, wobei der Lenkwinkelbereich in Abhängigkeit von der aktuellen Stellung des Lasttragarms veränderbar ist. Der Abstand der Last vom Schwerpunkt des Lastumschlag-Fahrzeugs hängt von der Länge des Lasttragarms, der üblicherweise als Teleskoparm ausgebildet ist, und von dessen Schwenkstellung ab. Wenn der Lasttragarm so eingestellt ist, dass die Last relativ weit vom Schwerpunkt des Lastumschlag-Fahrzeugs entfernt ist, ist der maximal zulässige Lenkwinkel geringer als wenn die Last relativ nahe am Schwerpunkt des Lastumschlag-Fahrzeugs angeordnet ist.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Betriebszustand des Lastumschlag-Fahrzeugs erfasst und ein entsprechendes Signal einer Steuervorrichtung zugeführt wird, dass in der Steuervorrichtung in Abhängigkeit von den erfassten Betriebszuständen ein maximal zulässiger Lenkwinkel ermittelt wird, dass der maximal zulässige Lenkwinkel mit dem aktuellen Lenkwinkelbereich verglichen wird und dass der Lenkwinkelbereich in Abhängigkeit von dem maximal zulässigen Lenkwinkel verändert wird.
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Das Lastumschlag-Fahrzeug besitzt vorzugsweise einen elektronisch einstellbaren Lenkwinkelbereich, d. h. die maximalen Lenkwinkel oder Lenkstellungen der Lenkräder sind nicht durch mechanische Anschläge, sondern durch elektronische Grenzen bestimmt, die von der Steuervorrichtung verändert werden können. Aus den erfassten Betriebszuständen des Fahrzeugs, d. h. beispielsweise aus dem aktuellen Radstand und/oder der aktuellen Last und/oder der aktuellen Stellung des Lasttragarms wird in der Steuervorrichtung ein maximal zulässiger Lenkwinkel ermittelt, bei dem noch keine Gefahr des Umkippens des Lastumschlag-Fahrzeugs gegeben ist. Dieser maximal zulässige Lenkwinkel wird mit dem aktuell vorgegebenen Lenkwinkelbereich verglichen. Wenn der maximal zulässige Lenkwinkel außerhalb des aktuell vorgegebenen Lenkwinkelbereichs liegt, d. h. die Lenkräder an sich stärker eingeschlagen werden könnten, als es der vorgegebene Lenkwinkelbereich zulässt, kann der bisher vorgegebene Lenkwinkelbereich beibehalten oder vergrößert werden, wobei dann der maximal zulässige Lenkwinkel als Grenzwert für den veränderten Lenkwinkelbereich verwendet werden kann.
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Wenn der aktuell festgestellte maximale zulässige Lenkwinkel innerhalb des vorgegebenen Lenkwinkelbereichs liegt, bedeutet dies, dass der Fahrer des Lastumschlag-Fahrzeugs die Lenkräder in eine Lenkstellung bringen könnte, in der diese einen Lenkwinkel besitzen, der größer als der maximal zulässige Lenkwinkel ist. Dies muss vermieden werden, so dass dann der Lenkwinkelbereich verändert bzw. verkleinert wird, wobei auch hier der maximal zulässige Lenkwinkel als Grenzwert für den veränderten Lenkwinkelbereich dienen kann.
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Vorzugsweise wird der aktuelle Radstand mittels eines Radstandssensors erfasst und ein entsprechendes Radstand-Signal wird an die Steuervorrichtung abgegeben und bei der Ermittlung des maximal zulässigen Lenkwinkels berücksichtigt.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Gewicht der Last mittels eines Lastsensors erfasst werden, wobei ein entsprechendes Last-Signal an die Steuervorrichtung abgegeben und bei der Ermittlung des maximal zulässigen Lenkwinkels berücksichtigt wird.
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Desweiteren kann alternativ oder zusätzlich dazu vorgesehen sein, dass die Stellung des Lasttragarms mittels eines Tragarmssensors erfasst wird und das ein entsprechendes Tragarm-Signal an die Steuervorrichtung abgegeben und bei der Ermittlung des maximal zulässigen Lenkwinkels berücksichtigt wird.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
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1 Eine Seitenansicht eines Lastumschlag-Fahrzeugs,
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2 eine schematische Darstellung eines Chassis mit relativ kleinen Lenkwinkel und
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3 eine schematische Darstellung des Chassis gemäß
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2 mit verlängertem Radstand und vergrößertem Lenkwinkel.
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Ein in 1 dargestelltes Lastumschlag-Fahrzeug 10 besitzt ein rahmenförmiges Chassis 11, an dessen vorderen Ende eine Vorderachse 20 gelagert ist, die über Vorderräder 21 am Erdboden abgestützt ist. Am hinteren Ende trägt das Chassis eine hintere Lenkachse 18, die über hintere Lenkräder 19 am Erdboden abgestützt ist. Auf dem Chassis 11 ist eine Fahrerkabine 16 angeordnet, hinter der am Chassis 11 senkrecht nach obenstehende Laschen 17 befestigt sind. Ein als Teleskop-Träger ausgebildeter Lastragarm 12 ist an seinem hinteren Ende im oberen Bereich der Laschen gelenkig angeschlossen und trägt an seinem vorderen Ende ein Lastaufnahmemittel 14, mit dem eine umzusetzende Last 13 beispielsweise in Form eines in 1 dargestellten Containers aufgenommen werden kann. Der Lasttragarm 11 ist zusätzlich über Hydraulikzylinder 15 am Chassis 11 abgestützt. Durch Aktivierung der Hydraulikzylinder 15 kann der Lasttragarm 12 um eine Horizontalachse geschwenkt und dadurch angehoben und abgesenkt werden. Zusätzlich kann der Lasttragarm 12 aufgrund seiner teleskopischen Ausgestaltung in nicht dargestellter Weise verlängert oder verkürzt werden. Der Lasttragarm 12 erstreckt sich in feststehender Ausrichtung zum Chassis 11 in Fahrtrichtung F des Lastumschlag-Fahrzeugs 10, d. h. er kann nur in der Zeichenebene der 1 geschwenkt und verstellt werden.
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Wie 1 zeigt, befindet sich die Last 13 im angehobenen Zustand vor der Vorderachse 20 bzw. vor den Vorderrädern 21 des Lastumschlag-Fahrzeugs 10, so dass um die Vorderachse 20 bzw. um die Aufstandsfläche der Vorderräder 21 ein gemäß 1 in Gegenuhrzeigerrichtung wirkendes Lastmoment erzeugt wird. Demgegenüber steht ein in Gegenrichtung, d. h. gemäß 1 in Uhrzeigerrichtung wirkendes Rückstellmoment infolge des Eigengewichts des Lastumschlag-Fahrzeugs 10. Bei einer Kurvenfahrt kommen neben dynamischen Effekten auch noch quer zur Fahrtrichtung wirkende Belastungen hinzu, die von dem Lastumschlag-Fahrzeug 10 aufgenommen und abgeleitet werden müssen.
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An oder nahe dem hinteren Schwenklager des Lasttragarms 12 ist ein Tragarmsensor 27 angeordnet, der die Schwenkstellung des Lasttragarms 12 und auch dessen Länge, d. h. dessen Teleskop-Stellung erfasst. Der Tragarmsensor 27 steht über eine Leitung 28 mit einer Steuervorrichtung 26 in Verbindung und gibt über diese an die Steuervorrichtung 26 ein Tragarmsignal ab.
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In oder an dem Lastaufnahmemittel 14 ist ein Lastsensor 24 angeordnet, der das Gewicht bzw. die Masse der Last 23 erfasst und über eine Leitung 25 ein entsprechendes Last-Signal an die Steuervorrichtung 26 abgibt.
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Das Chassis besteht aus einem vorderen Chassis-Grundteil 11a und einem hinteren Chassis-Grundteil 11b, die in Längsrichtung des Lastumschlag-Fahrzeugs 10 relativ zueinander verstellbar sind, so dass der Radstand, d. h. der in Fahrtrichtung gemessene Abstand zwischen der Vorderachse 20 und der hinteren Lenkachse 18 verändert werden kann. Ein Chassis-Sensor 22 erfasst die Relativposition zwischen dem vorderen Chassis-Grundteil 11a und dem hinteren Chassis-Grundteil 11b und gibt ein entsprechendes Radstand-Signal über eine Leitung 23 an die Steuervorrichtung 26.
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In der Steuervorrichtung 26 wird aus dem Last-Signal und/oder dem Tragarm-Signal und/oder dem Radstand-Signal ein maximal zulässige Lenkwinkel errechnet, um den die Lenkräder 19 relativ zur geraden Ausrichtung (Geradeaus-Fahrt) eingeschlagen werden dürfen.
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2 zeigt beispielhaft eine Situation, bei dem die Chassis-Grundteile 11a und 11b weit ineinander geschoben sind, so dass das Lastumschlag-Fahrzeug 10 ein relativ geringen Radstand besitzt. Daraus ergibt sich ein maximal zulässiger Lenkwinkel α, der in 2 beispielhaft mit ca. 45° eingetragen ist.
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Wenn der Radstand durch Verfahren der beiden Chassis-Grundteile 11a und 11b vergrößert wird, erhält das Lastumschlag-Fahrzeug 10 eine größere Kipp-Stabilität, so dass sich ein größerer maximal zulässiger Lenkwinkel α ergibt der in 3 beispielhaft mit ca. 70° eingetragen ist.
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In die Berechnung des maximal zulässigen Lenkwinkels können neben dem Radstand auch die Last und die aktuelle Stellung des Lasttragarms eingehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009036306 A1 [0002]
