DE10351162A1

DE10351162A1 - Vorrichtung für eine elektro-hydraulische oder elektrische Lenkung eines Flurförderzeugs

Info

Publication number: DE10351162A1
Application number: DE10351162A
Authority: DE
Inventors: Henrik Dipl.-Ing. Schröder; Michael von Dipl.-Ing. Forstner
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2003-11-03
Filing date: 2003-11-03
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2023-11-04
Also published as: CN1613707B; DE10351162B4; US7278509B2; CN101157368A; EP1527980A1; EP1527980B1; US20050199436A1; DE502004010440D1; CN1613707A

Abstract

Vorrichtung für eine elektro-hydraulische oder elektrische Lenkung mindestens eines Rades eines Flurförderzeugs, vorzugsweise eines Gegengewichtsstaplers, mit einem Lenker, der mittels eines Wellenabschnitts um eine Achse drehbar gelagert ist, wobei der maximale Lenkausschlag des Lenkers zu beiden Seiten einer Neutralstellung (Geradeaus-Stellung) kleiner als 180 DEG und durch feste Anschläge begrenzt ist und in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Flurförderzeugs die Lenkübersetzung veränderbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für eine elektro-hydraulische oder elektrische Lenkung mindestens eines Rades eines Flurförderzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Elektrische oder elektro-hydraulische Lenkvorrichtungen für Flurförderzeuge sind seit längerem bekannt. Mit Hilfe eines Lenkrades oder eines ähnlichen Lenkelementes, das vom Fahrer betätigt wird und das mit Hilfe eines Wellenabschnitts in mindestens einem Lager des Flurförderzeugs drehbar gelagert ist, wird ein Lenkgeber betätigt. Der Lenkgeber arbeitet zumeist elektrisch und ist in der Regel ein Potentiometer. Die elektrischen Signale werden auf eine Lenksteuerung übertragen, die den Lenkerausschlag in einen entsprechenden Lenkausschlag des zu lenkenden Rades umsetzt. Bei einer hydraulischen Lenkvorrichtung wird z. B. eine Pumpe betätigt, welche über ein Lenkventil auf einen Lenkzylinder wirkt, der den Einschlag der Räder bewirkt.

Im Zusammenhang mit derartigen Lenkvorrichtungen ist aus EP 0 597 167 bekannt geworden, die Übersetzung zwischen Lenkrad und Lenkmotor variabel zu machen, und zwar in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Flurförderzeugs. Vorzugsweise wird die Lenkung um so „indirekter" je größer die Geschwindigkeit ist. Dadurch wird ein stabiles Fahrverhalten erhalten. Aus EP 0 722 878 ist ferner bekannt geworden, die Übersetzung nicht nur entlang einer vorgegebenen Kennlinie in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zu ändern, sondern eine Kennlinienschar in einer Steuervorrichtung abzulegen, um das Übersetzungsverhältnis bzw. die Übersetzungskennlinie wählbar zu gestalten, z. B. je nach Erfahrung und Geschicklichkeit des Fahrers einzustellen. Aus DE 100 08 984 ist bekannt geworden, die Lenkbewegung des lenkbaren Rades nicht nur von der Fahrgeschwindigkeit abhängig zu machen, sondern auch von der Masse und/oder von der Hubhöhe von einer mit dem Flurförderzeug aufgenommenen Last zu ändern.

Generell weisen elektro-hydraulische oder elektrische Lenksysteme erhebliche Vorteile auf. Die Lenkkräfte werden reduziert und im Kniebereich des Fahrers wird größerer Freiraum erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrihtung für eine elektrohydraulische oder elektrische Lenkung mindestens eines Rades eines Flurförderzeugs, vorzugs weise eines Gegengewichtsstaplers, zu schaffen, mit welcher die Lenkbarkeit und die Fahrsicherheit des Flurförderzeugs verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Lenker verwendet, der nur einen geringen maximalen Lenkausschlag zu beiden Seiten der Neutralstellung aufweist, wobei der maximale Lenkausschlag durch feste Anschläge begrenzt ist. Der maximale Lenkausschlag ist kleiner als 180°, vorzugsweise etwa 110° zu jeder Seite. Der Lenker ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung in die Neutralstellung vorgespannt, vorzugsweise mit Hilfe einer geeigneten Federanordnung. Erfindungswesentlich ist somit die Kombination dieses Lenkers mit einer geschwindigkeitsabhängigen Verstellung der Lenkübersetzung, so daß mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit der maximale Anschlag der gelenkten Räder bzw. des gelenkten Rades begrenzt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist Vorteile auf. So ist z. B. eine aktive Kraftrückkoppelung für den Fahrer wegen der festen Lenkanschläge nicht erforderlich. Darüber hinaus bedarf es keiner Lenkwinkelanzeige. Die reduzierte Drehbewegung des Lenkers verbessert die Handhabung beim Lenken. Die geschwindigkeitsabhängige Verstellung der Lenkübersetzung erhöht die Sicherheit des Flurförderzeugs bei höheren Geschwindigkeiten. Die Anschläge begrenzen den maximalen Lenkausschlag zunehmend mit wachsender Geschwindigkeit. Dadurch werden enge Kurvenfahrten vermieden, die sonst die Gefahr eines Umkippens bergen. Durch den eingeschränkten Drehwinkel können Bedienelemente des Flurförderzeugs in den Lenker integriert werden und sind dennoch immer gut erreichbar.

Bei elektrischen oder elektro-hydraulischen Lenkvorrichtungen ist üblicherweise eine Übersetzung zwischen Lenker und Lenkmotor vorgesehen. Diese Übersetzung kann linear sein. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Lenkübersetzung progressiv. Sie ist insbesondere vorteilhaft bei stark eingeschränktem Drehwinkel des Lenkers. Dem Lenker kann ein geeigneter Drehkörper zugeordnet werden: Dessen Wirkung kann vorteilhafterweise von Betriebsbedingungen des Fahrzeugs abhängig gemacht werden, um die Kippsicherheit zu erhöhen Ferner können Lenkwinkel, Gierrate, Hubhöhe der Last, Gewicht der Last, Neigungswinkel des Hubgerüsts usw. Einfluß auf die Dampfeinwirkung haben, um die Sicherheit zu gewährleisten.

Wie bei bekannten Lenkvorrichtungen ist es bei der Erfindung von Vorteil, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung die maximale Lenkgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Flurförderzeugs verändert wird, wodurch eine zusätzliche Sicherheit im Fahrbetrieb erhalten wird.

Aus DE 100 24 455 A1 ist ein besonderer Lenker für Flurförderzeuge bekannt geworden, dessen äußerer Umriß annähernd dreieckförmig ist mit stark abgerundeten Ecken, wobei der Basisabschnitt dieses Dreiecks dem Fahrer zugekehrt ist und in der Neutralstellung des Lenkers quer zur Blickrichtung des Fahrers verläuft. In den Schenkelabschnitten, die die Enden des Basisabschnitts mit dem Scheitel der Dreieckskontur verbinden, sind ringförmige Bedienelemente angeordnet, die um eine Achse begrenzt verdrehbar sind, die annähernd mit der Achse des zugeordneten Schenkelabschnitts zusammenfällt. Die Schaltringe betätigen im bekannten Fall die Fahrsteuerung. Die Verbindung des Lenkers mit einem Wellenabschnitt, an dem auch ein Lenkwinkelgeber sitzt, erfolgt bei dem bekannten Lenker über eine Mittelspeiche, welche den Scheitel der Dreieckskontur mit annähernd der Mitte des Basisabschnitts verbindet. Eine Ausgestaltung der Erfindung geht von der beschriebenen Lenkerkonfiguration aus und sieht darüber hinaus vor, daß auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelspeiche Bedienelemente für Funktionen des Flurförderzeugs angeordnet sind, die entweder an der Mittelspeiche oder am Mittelabschnitt des Basisabschnitts gelagert sind. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hierzu ist vorgesehen, daß das tastenartige Bedienelement an den Enden eines Queransatzes der Mittelspeiche angeordnet ist. Beispielsweise können diese Bedienelemente dazu dienen, daß Lasttragmittel gegenüber dem Mast des Flurförderzeugs zu neigen bzw. seitlich zu verschieben.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind weitere winkelförmige Bedienelemente im Innenraum zwischen Mittelspeiche und Schenkelabschnitt angeordnet, wobei der eine Schenkel der Bedienelemente am Fuß der Mittelspeiche oder am verbreiterten Mittelabschnitt des Basisabschnitts gelagert ist und der andere Schenkel sich zum Scheitel des Lenkers hin erstreckt, annähernd parallel zum zugeordneten Schenkelabschnitt. Derartige Bedienelemente können z. B. zur Hup-Betätigung dienen oder als Schalter für einen Fahrtrichtungswechsel eingesetzt werden.

Bei der beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung sind mithin Bedienelemente in den Lenker integriert, wodurch die Ergonomie im Hinblick auf die Handhabung des Flurförderzeugs verbessert wird, was zugleich zu einer höheren Produktivität führt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im scheitelnahen Bereich der Mittelspeiche ein Anzeigenfeld oder ein Display angeordnet. Im Anzeigenfeld können Kontrolleuchten vorgesehen werden, und in einem Display können verschiedene Anzeigen erfolgen zur Überwachung von Funktionen des Flurförderzeugs.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
1 zeigt schematisch eine Lenkvorrichtung nach der Erfindung.
2 zeigt die Draufsicht auf einen Lenker der Lenkvorrichtung nach der Erfindung.
3 zeigt Kennlinien für die Übersetzung bei der Lenkvorrichtung nach der Erfindung.
4 zeigt Kennlinien für die Begrenzung des maximalen Lenkausschlags des Lenkers nach den 1 und 2.
In 1 sind zwei Räder 10, 12 eines Flurförderzeugs angedeutet, beispielsweise eines Gegengewichtsstaplers. Die Räder 10, 12 werden gemeinsam gelenkt mit Hilfe eines hydraulischen Lenkzylinders 14. Der Lenkzylinder 14 wird von einer Pumpe 16 versorgt, die von einem Lenkmotor 18 angetrieben ist. Die Pumpe 16 ist über ein Elektromagnet-Steuerventil 20 mit dem Lenkzylinder 14 verbunden.
Die hydraulische Lenkvorrichtung wird betätigt von einem Lenker 22, der mit einem nicht gezeigten Wellenabschnitt im Flurförderzeug verbunden ist zwecks Drehung um eine Achse, wobei mit dem Wellenabschnitt ein Lenkgeber gekoppelt ist, beispielsweise ein Potentiometer zwecks Erzeugung eines winkelabhängigen Lenksignals. Dieses Signal wird auf eine progressive Lenkübersetzung 24 gegeben, deren Signal auf eine weitere Lenkübersetzung 26 gegeben ist, die die Übersetzung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit ändert. Die Fahrgeschwindigkeit wird von einem Geschwindigkeitsgeber 28 auf die variable Lenkübersetzung 26 gegeben. In einem Soll-Ist-Wert-Vergleich 30 erfolgt ein Vergleich des aus dem Block 26 kommenden Sollwertes mit einem Ist-Wert, der von einem Sensor 32 geliefert wird, der den Lenkeinschlag der Räder 10, 12 detektiert. Entsprechend der Regelabweichung geht ein Regelsignal auf einen Positionsregler 34, der ein Stellsignal erzeugt für den Pumpenmotor 18 über eine Pumpenmotorsteuerung 36.
Das Lenkventil 20 ist kein einfaches Schaltventil, sondern öffnet proportional in Abhängigkeit von den Steuersignalen, welche vom Positionsregler 34 auf die zugehörigen Elektromagneten 38 bzw. 40 gegeben werden. Dadurch wird die Geschwindigkeit der Lenkbewegung beeinflußt.
In 3 ist auf der Ordinate des Diagramms der Verstellweg des Lenkzylinders 14 nach 1 aufgetragen und auf der Abszisse der Weg des Lenkers 22, jeweils ausgehend von der Mittelstellung zu einer beliebigen Seite. In durchgezogener Linie ist eine Gerade eingezeichnet, welche eine lineare Übersetzung zwischen Lenker 22 und hydraulischer Lenkung wiedergibt. Gestrichelt gezeichnet ist eine progressive Kennlinie, die etwa die Kennlinie wiedergibt, welche im Block 24 nach 1 zur Wirkung gelangt.
Der Lenker 22 nach 1 hat einen begrenzten maximalen Drehwinkel, vorzugsweise 110° zu beiden Seiten einer Neutralstellung, welche der Geradeaus-Fahrt entspricht. Die Übersetzung vom Lenker zu den gelenkten Rädern wird mit der Fahrgeschwindigkeit verstellt. Dieser Zusammenhang ist in 4 dargestellt. Auf der Ordinate ist wiederum der Verstellweg des Lenkzylinders 14 zu einer Seite aufgetragen und auf der Abszisse der Drehwinkel des Lenkers 12 zu einer Seite. Die Kennlinien zeigen die geschwindigkeitsabhängige Lenkübersetzung, wobei der Lenkeinschlag der Räder 10, 12 um so stärker begrenzt wird, je größer die maximale Geschwindigkeit ist. Die progressive Kennlinie aus 3 ist in den Kennlinien aus 4 bereits enthalten.
In 2 ist der Lenker 22 detailliert dargestellt. Er weist im Umriß annähernd Dreiecksform auf mit stark abgerundeten Ecken. Ein Basisabschnitt 44, der sich in der Neutralstellung des Lenkers 12 quer zum Fahrer erstreckt und diesem zugewandt ist, weist einen verbreiterten Mittelabschnitt 46 auf. Zu den Enden zu beiden Seiten ist der Basisabschnitt 44 zunehmend verjüngt und in Verbindung mit Schenkelabschnitten 46, 48, die zu einem Scheitelabschnitt 50 konvergieren. Die genannten Abschnitte liegen in etwa in einer Ebene. Die Lage der Ebene richtet sich nach der Sitz- oder Stehposition des Fahrers in der Fahrerkabine bzw. im Fahrerstand. Die Außenkontur der Schenkelabschnitte 46, 48, des Basisabschnitts 44 und des Scheitelabschnitts 50 ist bogenförmig gerundet. Im Verlauf der Schenkelabschnitte 46, 48 sind tonnenförmige Bedienelemente 52, 54 angeordnet, die um eine Achse begrenzt verdrehbar sind, welche annähernd mit der Achse des zugehörigen Schenkelabschnitts 46, 48 zusammenfällt. Unterhalb der Bedienelemente 52, 54 bilden die Schenkelabschnitte 46, 48 Griffabschnitte 56, 58, die in der Ansicht nach 2 von oben und seitlich ergriffen werden, wobei die Bedienelemente 52, 54 mit dem Daumen betätigt werden können, welcher in Mulden 60 bzw. 62 eingreift. Das rechte Bedienelement 54 dient z. B. zum Heben und Senken des Lasttragmittels am Mast des nicht gezeigten Flurförderzeugs. Das linke Bedienelement 52 dient z. B. für nicht genannte Zusatzfunktionen.
Ein Speichenabschnitt 64 verbindet Scheitelabschnitt 50 mit Mittelabschnitt 46. Der Speichenabschnitt 64 weist nahe dem Mittelabschnitt 46 eine Verbreiterung 66 auf, welche sich in den Raum hineinerstreckt, welcher von den Schenkelabschnitten 46, 48, dem Basisabschnitt 44 und dem Speichenabschnitt 64 gebildet ist.
Die freien Enden der Verbreiterung 46 sind konkav geformt. Wie erkennbar, sind an den freien Enden der Verbreiterung 46 tastenförmige Bedienelemente 68, 70 angeordnet, die an der Verbreiterung 66 gelagert sind und in ihrer Kontur an die konkave Endkontur der Verbreiterung 66 angepaßt sind. Dadurch ergibt sich eine segmentartige Konfiguration. Die Bedienelemente 68, 70 sind vorzugsweise kippbar, indem mit einem Finger entweder am oberen oder am unteren Ende ein Druck ausgeübt wird. Dadurch erfolgt mit Hilfe des Bedienelements 68 eine Seitenverschiebung des Lasttragmittels und durch Betätigung des Bedienelements 70 ein Kippen des Lasttragmittels bzw. des zugehörigen Mastes.
Winkelförmige weitere Bedienelemente 72, 74 befinden sich ebenfalls im Raum zwischen den Schenkelabschnitten 46, 48 und der Speiche 64. Der eine Schenkel der Be dienelemente 72, 74 ist am Mittelabschnitt 46 gelagert und der andere Schenkel erstreckt sich in den genannten Raum hinein annähernd parallel zu den Griffabschnitten 56, 58 und den Bedienelementen 68, 70. Das Bedienelement 72 dient etwa zur Betätigung einer Hupe und braucht daher lediglich mit dem Finger nach unten gedrückt zu werden, wozu eine Schwenklagerung am Mittelabschnitt 46 ausreicht. Das rechte Bedienelement 74 dient etwa zum Fahrtrichtungswechsel. Es wird ebenfalls durch Fingerdruck betätigt und führt zur Umkehr der Fahrtrichtung. Da es auch zur Vorgabe der Fahrtrichtung dienen kann, muß eine kippbare Lagerung vorgesehen werden, damit die jeweilige Fahrtrichtungsvorgabe durchgeführt werden kann.
Die Lagerung der einzelnen Bedienelemente 68 bis 74 kann von einem Fachmann in beliebiger Weise ausgeführt werden und wird daher nicht im einzelnen beschrieben.
Im Bereich des Scheitelabschnitts 50 befindet sich im Speichenabschnitt 64 ein Display 76 zur Anzeige verschiedener Funktionen des nicht gezeigten Flurförderzeugs. Statt dessen können in dem Feld des Displays 76 auch lediglich Warn- und Kontrolleuchten vorgesehen werden.
Der Lenker 22 ist, wie bereits erwähnt, mit einem Wellenabschnitt verbunden, der in geeigneten Lagern des Flurförderzeugs drehbar gelagert ist. Der Wellenabschnitt ist mit dem Speichenabschnitt 64 auf der in 2 gegenüberliegenden Seite verbunden. Die einzelnen Bedienelemente des Lenkers 22 erfordern elektrische Leitungen zur Verbindung mit den einzelnen Funktionen des Flurförderzeugs. Statt jedes der Bedienelemente über eine eigene Leitung mit einer Zentralsteuerung im Flurförderzeug zu ver binden, kann auch eine CAN-BUS-Verbindung erfolgen, so daß in dem Wellenabschnitt lediglich eine Busverbindung hergestellt ist. Im Lenker 22 kann ein Prozessor integriert sein, um die einzelnen Signale von den Bedienelementen über den Bus zur Zentralsteuerung zu übertragen.

Claims

Vorrichtung für eine elektro-hydraulische oder elektrische Lenkung mindestens eines Rades eines Flurförderzeugs, vorzugsweise eines Gegengewichtsstaplers, mit einem Lenker, der mittels eines Wellenabschnitts um eine Achse drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Lenkausschlag des Lenkers (22) zu beiden Seiten einer Neutralstellung (Geradeaus-Stellung) kleiner als 180° und durch feste Anschläge begrenzt ist und in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Flurförderzeugs die Lenkübersetzung veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkausschlag kleiner als 180°, vorzugsweise etwa 110°, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (22) mittels einer Federanordnung in die Neutralstellung vorgespannt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkübersetzung progressiv ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Lenkgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Flurförderzeugs veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (22) annähernd Dreiecksform mit stark abgerundeten Ecken aufweist, wobei der Basisabschnitt (44) dem Fahrer zugewandt und in der Neutralstellung annähernd quer zur Blickrichtung des Fahrers erstreckt ist, eine mit dem Wellenabschnitt verbundene Mittelspeiche (64) den Scheitel (50) mit einem Mittelabschnitt (46) des Basisabschnitts (44) verbindet, wobei die dem Scheitel (50) mit den Enden des Basisabschnitts (44) verbindenden Schenkelabschnitte (46, 48) ringförmige Schaltelemente (52, 54) aufweisen, deren Drehachse annähernd mit der Achse der Schenkelabschnitte (44, 48) zusammenfällt und auf den gegenüberliegenden Seiten der Mittelspeiche (64) Bedienelemente (68 bis 74) für Funktionen des Flurförderzeugs angeordnet sind, die entweder an der Mittelspeiche (64) oder dem Mittelabschnitt (46) gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß tastenartige Bedienelemente (68, 70) an den Enden eines Queransatzes (66) der Mittelspeiche (64) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß winkelförmige Bedienelemente (72, 74) im Zwischenraum zwischen der Mittelspeiche (64) und den Schenkelabschnitten (46, 48) angeordnet sind, von denen jeweils ein Schenkel am Fuß der Mittelspeiche oder dem verbreiterten Mittelabschnitt (46) des Basisabschnitts (44) gelagert ist, während der jeweils andere Schenkel zum Scheitel (50) hin erstreckt ist, annähernd parallel zum zugehörigen Schenkelabschnitt (46, 48).
Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Schenkel der winkelförmigen Bedienelemente (72, 74) auf der Außenseite des tastenförmigen Bedienelements (68, 70) liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im scheitelnahen Bereich der Mittelspeiche (64) ein Anzeigenfeld oder ein Display (76) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lenker (22) eine Drehdämpfungsvorrichtung zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehdämpfungsvorrichtung in der Wirkungsstärke verstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Wirkungsstärke abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs und/oder der Drehrichtung oder -position des Lenkers ist.