DE19919655A1 - Flurförderzeug mit Kippsicherung - Google Patents

Abstract

Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, bei dem an einem Fahrzeugrahmen Vorder- und Hinterräder gelagert sind, von denen mindestens eines antreibbar ist, einem Lastaufnahmemittel, das mit Hilfe eines Kraftgerätes mindestens in der Höhe verstellbar ist und einer Sicherheitseinrichtung, die ein Kippen des Flurförderzeugs erfaßt und mindestens mit einem Warnsignalgeber in Wirkverbindung steht, wobei mindestens einem Rad ein Lastsensor zugeordnet ist und die Sicherheitseinrichtung eine Vergleichseinrichtung aufweist, die ein Signal auf den Warnsignalgeber gibt, wenn eine oder mehrere der gemessenen Radlasten einen vorgegebenen Wert unterschreiten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Während des Betriebs von Flurförderzeugen kann es last- und bauartbedingt zu Sta­ bilitätsproblemen kommen, welche durch statische und dynamische Ursachen hervor­ gerufen werden.

Bei Gabelstaplern liegt der Schwerpunkt der Last naturgemäß außerhalb der Stand­ fläche des Fahrzeugs. Je nach Größe der Last ändert sich die Schwerpunktlage des Gesamtsystems signifikant. Im Extremfall verschiebt er sich bis über die lastseitige Kippkante hinaus, was zu einem Umkippen des Fahrzeugs führt. Ist der Schwerpunkt der aufzunehmenden Last bezüglich der Längsachse des Fahrzeugs seitlich versetzt, so verschiebt sich der Schwerpunkt des Gesamtsystems in Richtung der seitlichen Be­ grenzung der Standfläche des Fahrzeugs und überschreitet diese im Extremfall. Hier­ aus resultiert dann ein seitliches Umkippen des Fahrzeugs.

Viele Flurförderzeuge sind mit Lastmanipulationsmitteln ausgerüstet, mit denen die Lage der Last nach Lastaufnahme verändert werden kann. So sind teleskopierbare, neigbare, verschiebbare und schwenkbare Hubeinrichtungen für Flurförderzeuge be­ kannt. Durch Betätigung der Einrichtungen zur Positionierung der Last kann die Lage des Lastschwerpunkts und damit auch die Lage des Gesamtschwerpunkts des Flurför­ derzeugs in jede beliebige Raumrichtung verschoben werden. Damit kann in Extrem­ fällen die Projektion des Gesamtschwerpunkts auf die Standebene der Begrenzungs­ linien der Standfläche des Fahrzeugs an beliebigen Orten überschreiten, was wie­ derum zur Instabilität des Fahrzeugs führt.

Zusätzlich zu einer ungewollten Verschiebung des Lastschwerpunkts mit den be­ schriebenen Folgen kann auch durch extreme Verformungen von Komponenten des Fahrzeugs oder der Lastmanipulationsmittel eine Schwerpunktverschiebung hervor­ gerufen werden. Schließlich kann ein Grund für statische Stabilitätsprobleme darin bestehen, daß sich das Fahrzeug auf einer schiefen Ebene befindet. Auch hier verläßt unter Umständen die Projektion des Gesamtschwerpunkts auf die Standebene in Ge­ wichtskraftrichtung die Standfläche an beliebigen Begrenzungslinien.

Als dynamische Ursache für Stabilitätsprobleme bei Flurförderzeugen ist zunächst ein starkes Abbremsen oder Beschleunigen des Flurförderzeugs zu nennen. Hierbei wird nicht die Schwerpunktlage bezüglich der Standflächenbegrenzung des Fahrzeugs ver­ ändert, sondern die am Massenschwerpunkt des Systems wirkenden Trägheitskräfte verursachen durch ihren Hebelarm zur Standfläche des Fahrzeugs ein dem Stand­ moment entgegenwirkendes Kippmoment. Wenn das Kippmoment die Größe des Standmoments überschreitet, resultiert hieraus wieder Instabilität und ein Kippen des Fahrzeugs. Nach dem gleichen Mechanismus kommt es bei Kurvenfahrt des Flur­ förderzeugs durch die am Systemschwerpunkt wirkende Zentrifugalkraft zur Insta­ bilität des Fahrzeugs. Außerdem kann Instabilität des Flurförderzeugs durch vertikale Beschleunigungsstöße an den Lastmassen hervorgerufen werden.

Naturgemäß ist man bestrebt, die beschriebenen instabilen Zustände des Flurförder­ zeugs zu erfassen und den Bediener durch eine Warnanzeige auf die kritische Situa­ tion aufmerksam zu machen. Aus DE-OS 21 32 842 ist bekannt, dem Hydraulikkreis des Hubzylinders von Flurförderzeugen einen Sensor zuzuordnen, der den Druck er­ mittelt und über den Druck die Größe der Last. Naturgemäß hängt der Schwerpunkt des Gesamtsystems von der Höhe der Last ab. Aus DE-PS 46 93 1 ist ferner bekannt­ geworden, neben den Drucksensoren im Hydraulikkreis auch Sensoren für die Erfas­ sung der Neigung des Hubgerüstes und für die Erfassung der Höhe des Lastauf­ nahmemittels in ein Kippsicherungssystem mit einzubeziehen.

Aus EP 0 465 838 ist ferner bekannt, die Relativbewegung zwischen einer Hinter­ achsbaugruppe und dem Fahrzeugrahmen des Flurförderzeugs zu sensieren, um auf diese Weise das beginnende Kippen des Fahrzeugs um die Vorderachse zu erfassen. Trotz der damit verbundenen aufwendigen Fahrwerkskonstruktion kann naturgemäß nur die Instabilität bezüglich einer Kippkante erfaßt werden.

Aus EP 0 483 493 ist ein Flurförderzeug mit einer Überwachungseinrichtung für den Belastungszustand bekanntgeworden. Eine Meßvorrichtung, beispielsweise mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen arbeitend, nimmt vertikale und parallel zur Fahrzeuglängs­ achse auftretende horizontale Lagerkräfte auf. Die Meßvorrichtung steht mit einer Meßdatenverrechnungseinheit in Verbindung, die an einem Belastungszustand-An­ zeigegerät angeschlossen ist. Mit Hilfe des bekannten Systems werden von außen auf das Flurförderzeug wirkende Lasten, z. B. Hublastmasse, Hublastmoment usw. und die aktuelle Konstellation des Fahrzeugs, z. B. Hubhöhe, Mastneigung usw. bestimmt und mit Hilfe der Daten die kritischen Zustände bestimmt. Da jedoch, wie erörtert, viele Ursachen für instabile Zustände des Fahrzeugs verantwortlich sein können, erfordert die Art der Überlasterfassung, daß eine Vielzahl von Zustandsdaten des Flurförder­ zeugs sensiert und überwacht werden müssen.

Aus EP 0 873 893 ist bekannt, zusätzlich dynamische Zustände, wie Fahrgeschwin­ digkeit und Lenkwinkel des Fahrzeugs zu erfassen, um auch dynamische Instabilitäts­ situationen zu erkennen. Auch hierfür ist erforderlich, eine Vielzahl von Daten zu er­ fassen und zu verarbeiten, um den gewünschten Sicherheitseffekt zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flurförderzeug mit einer Kippsiche­ rung zu schaffen, die besonders einfach ausgeführt ist und mit Sicherheit die verschie­ denen Instabilitäten des Fahrzeugs erfaßt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht von der Kenntnis aus, daß jede Art von Instabilität dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß die vertikalen Reaktionskräfte eines oder mehrerer Räder des Flurförderzeugs zu Null werden. Daher wird bei der Erfindung mindestens einem Rad ein Radlastsensor zugeordnet, dessen Signale auf eine Vergleichsvorrichtung gehen und die ein Warnsignal abgibt, wenn die gemessenen Radlasten einen vorgegebenen unteren Grenzwert unterschreiten.

Bei der Erfindung ist es völlig nebensächlich, welche der zahlreichen Ursachen für eine tatsächliche oder beginnende Instabilität maßgeblich sind. Entscheidend ist bei der Erfindung letztlich, daß die Instabilität erkannt bzw. die Annäherung des Fahr­ zeugs an einen instabilen Zustand rechtzeitig festgestellt wird. Bei der Erfindung wer­ den nicht nur statische, sondern auch dynamische Instabilitäten erkannt und auch sol­ che, welche durch eine Neigung der Aufstandsfläche hervorgerufen werden.

Durch Abgabe eines Warnsignals kann der Bediener des Flurförderzeugs rechtzeitig gewarnt werden. Es ist jedoch auch denkbar, auf eine oder mehrere Funktionen des Flurförderzeugs einzuwirken, nämlich auf die Höhe der Last, den Lenkeinschlag, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Mastneigung, die Verschiebung des Lastauf­ nahmemittels in Richtung der Längsachse und/oder auch quer dazu, auf die Höhenein­ stellung eines oder mehrerer Stoßdämpfer oder dergleichen mehr. In manchen Fällen können die Flurförderzeuge auch mit einer Stabilisierungseinrichtung versehen sein, mit deren Hilfe dem instabilen Zustand entgegengewirkt wird. Diese kann ebenfalls in geeigneter Weise angesteuert werden, um das Fahrzeug an einem Kippen zu hindern.

Manchmal kann es nicht ausreichend sein, die Annäherung der Radlast gegen Null durch einen bestimmten Einzelwert zu erfassen, weil die Verlagerung des Schwer­ punkts oft sehr schnell vonstatten geht, so daß Gegenmaßnahmen nicht mehr einge­ leitet werden können oder keine Wirkung mehr haben. Es ist daher nach einer Ausge­ staltung der Erfindung vorteilhaft, wenn der Gradient der gemessenen Radlastwerte mit einem gespeicherten Sollwert verglichen wird, um eine unerwünschte Annäherung an den Grenzwert oder ein Über- bzw. Unterschreiten desselben zu erfassen. Bei der transienten Erfassung und Auswertung der vertikalen Radlasten ist es möglich, mit ei­ nem geeigneten Prognoseverfahren den erweiterten zeitlichen Verlauf der Aufstands­ kräfte vorherzusagen. Damit wird eine flexible situationsbedingte Festlegung der zu­ lässigen Werte für die Untergrenzen der Radlasten ermöglicht.

Vorzugsweise werden bei Annäherung an die kritische Kippsituation sowohl der ab­ solute Radlastwert und der Gradient der Radlastwerte berücksichtigt. Bei ausreichen­ der Aufstandskraft ist ein großer Gradientwert unkritisch. Er wird es dann, wenn sich die Aufstandskraft einem unteren Grenzwert nähert.

Ein zusätzlicher Nutzen der erfindungsgemäßen Einrichtung kann aus dem Vergleich der Radlastsummen in beladenem und in unbeladenem Zustand des Fahrzeugs gezo­ gen und die Größe der aufgenommenen Last berechnet werden. Darüber hinaus ist die Lage des Schwerpunkts des Systems im Raum bestimmbar, wenn mit Hilfe einer Höhenmeßvorrichtung für das Lastaufnahmemittel deren Höhe erfaßt wird.

Die Messung der Radlasten kann in geeigneter Weise durch angebrachte Kraftauf­ nehmer durchgeführt werden. Als solche kommen zum Beispiel Dehnungsmeßstrei­ fen, Piezomeßeinrichtungen, Dünnfilmsensoren oder dergleichen in Frage. Eine an­ dere Möglichkeit besteht erfindungsgemäß darin, daß im Bereich der Räder der Ab­ stand zwischen Radnabe und der Bodenaufstandsfläche gemessen wird. Aus dem Ab­ stand und der Federsteifigkeit des Reifens läßt sich ebenfalls die Radlast berechnen. Für die Abmessung sind geeignete berührungslose Wegaufnehmer bekannt, die zum Beispiel mit einem Laser arbeiten.

Nachstehend wird kurz eine Systemzeichnung der Erfindung erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild der Kippsicherung nach der Erfindung.

In der Figur ist mit dem Kasten 10 ein Flurförderzeug angedeutet, das zwei Vorder­ räder und zwei Hinterräder aufweist sowie ein in der Höhe verstellbares Lastauf­ nahmemittel. Diese Teile sind in keiner Weise dargestellt, jedoch allgemein bekannt. Jedem Rad ist ein Radlastsensor 12 zugeordnet, der in bekannter Weise ausgeführt sein kann, beispielsweise als Dehnungsmeßstreifen, Piezoaufnehmer oder dergleichen. Die Radlastsensoren 12 geben ein Signal auf eine Auswertungseinheit 14, in der ge­ speichert ist, welche Werte die Signale der Radlastsensoren einzeln oder in Kombi­ nation nicht annehmen dürfen, damit Instabilität vermieden wird. Tritt ein solcher Zu­ stand jedoch ein, gibt die Auswertungseinheit ein Signal auf eine Warneinrichtung 16 und parallel auf eine Stabilisierungseinrichtung 18. Die Stabilisierungseinrichtung kann zum Beispiel darin bestehen, daß der Zustand von teleskopisch ausfahrbaren Stoßdämpfern geändert wird. Sie kann auch darin bestehen, daß die Lenkung des Fahrzeugs beeinflußt wird, wenn zum Beispiel der instabile Zustand durch einen zu großen Lenkeinschlag bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit eintritt. Die Stabilisie­ rungseinrichtung kann auch dafür sorgen, daß das Lastaufnahmemittel abgesenkt wird, wenn dadurch die Lage des Systemschwerpunkts verbessert werden kann.

Claims (7)

1. Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, bei dem an einem Fahrzeugrahmen Vorder- und Hinterräder gelagert sind, von denen mindestens eines antreibbar ist, einem Lastaufnahmemittel, das mit Hilfe eines Kraftgerätes mindestens in der Höhe verstellbar ist und einer Sicherheitseinrichtung, die ein Kippen des Flurför­ derzeugs erfaßt und mindestens mit einem Warnsignalgeber in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Rad ein Lastsensor (12) zu­ geordnet ist und die Sicherheitseinrichtung (14) eine Vergleichseinrichtung auf­ weist, die ein Signal auf den Warnsignalgeber (16) gibt, wenn eine oder mehrere der gemessenen Radlasten einen vorgegebenen Wert unterschreiten.

2. Flurförderzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Ver­ lauf (Gradient) der Radlast ausgewertet wird und ein Signal auf den Warnsignal­ geber gegeben wird, wenn Radlast und Gradient der Radlast vorgegebene Kombi­ nationen erreichen.

3. Flurförderzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lastmeßeinrichtung vorgesehen ist, die aus der Summe der Signale der Lastsen­ soren die Größe der aufgenommenen Last mißt.

4. Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwerpunktmeßeinrichtung vorgesehen ist, die aus den Signalen der einzel­ nen Lastsensoren die Lage der Bodenprojektion des Schwerpunkts mißt.

5. Flurförderzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lastauf­ nahmemittel eine Höhenmeßeinrichtung zugeordnet ist und die Schwerpunkt­ meßeinrichtung aus den Signalen der Lastsensoren und dem Signal der Höhen­ meßeinrichtung die Lage des Systemschwerpunkts bestimmt.

6. Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastsensoren einen Kraftaufnehmer aufweisen, wie einen Dehnungsmeßstrei­ fen, einen Piezoaufnehmer, einen Dünnfilmsensor usw.

7. Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastsensoren eine Abstandsmeßeinrichtung aufweisen, die den Abstand zwi­ schen Radnabe und Bodenaufstandsfläche messen und die Sicherheitseinrichtung aus dem gemessenen Abstand und der Federsteifigkeit des Radreifens und/oder ei­ ner federnden Aufhängung des Rades die Radlast bestimmt.