DE19940924C2

DE19940924C2 - Lenkvorrichtung für Gabelstapler

Info

Publication number: DE19940924C2
Application number: DE19940924A
Authority: DE
Inventors: Gyou Ryeon Chung
Original assignee: Daewoo Heavy Industries and Machinery Ltd
Current assignee: Hyundai Doosan Infracore Co Ltd
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2019-08-28
Also published as: JP2000203797A; DE19940924A1; KR20000015283A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für Gabelstapler. Diese Lenkvorrichtung beinhaltet eine Servolenkung des Gabelstaplers, durch die Verstärkung der auf das Lenkrad ausgeübten manuellen Drehkraft und dann die Weiterleitung der verstärkten Kraft zu einem Fahrzeugrad erzielt wird, so dass letzteres um eine vertikale Lenkachse in eine von dem Gabelstaplerführer gewünschten Ausrichtung gedreht werden kann.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Gabelstapler sind entweder zum Anheben von relativ schweren Gegenständen in eine erhöhte Position oder zum Bewegen der Gegen stände von einer Stelle zur anderen innerhalb eines begrenzten Arbeitsbe reichs verwendet worden. Je nach den eingesetzten Kraftquellen werden die Gabelstapler in solche mit Verbrennungsmotor, die in der Regel in Außenbereichen betrieben werden, und solche mit Elektromotor, die sich dank ihrer (ihres) verminderten oder geringen Abgasemissionen und Lärms zum Betrieb in Innenbereichen eignen, unterteilt. Eine andere Methode zur Unterteilung von Gabelstaplern hängt von der Beweglichkeit der Hubgerüstanordnung bezüglich einer Fahrzeugkarosserie ab: Gegenge wicht-Gabelstapler, deren Hubgerüstanordnung am vorderen Ende der Fahrzeugkarosserie fest angebracht bleibt, und Schubmast-Gabelstapler, deren Hubgerüstanordnung entlang Schubmastschenkeln bezüglich der Fahrzeugkarosserie hin- und herbewegt werden kann. Der Gegengewicht- Gabelstapler ist in der Regel mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet, während der Schubmast-Gabelstapler mit einem Elektromotor und einer Batterie zur Versorgung des Motors mit Strom versehen ist, wodurch der Schubmast-Gabelstapler oftmals als Elektromotor-Schubmast-Gabelstap ler bezeichnet wird.

Wie in den Fig. 1 und 2 beispielhaft dargestellt wird, weist der herkömmliche Schubmast-Gabelstapler einen Führerraum auf, auf dessen einer Seite ein Lenkrad 10 vorgesehen ist, damit der Gabelstap lerführer darauf eine manuelle Drehkraft ausüben kann, um die Bewe gungsrichtung des Gabelstaplers zu ändern. Während das Lenkrad 10 manuell in eine Richtung gedreht wird, wird das Drehmoment des Lenk rads 10 über eine Lenkspindel 11 und ein Kardangelenk 12 auf eine Spur stange 13 übertragen. Die Drehung der Spurstange 13 führt zur Drehung einer Sensorwelle 15, an der ein Drehmomentsensor 14 angebracht ist, und einer Abtriebswelle 17, die durch einen elektrischen Lenkmotor 16 drehangetrieben werden kann. Mit der Abtriebswelle 17 bleibt eine An triebskettenradwelle 18 in kämmendem Eingriff, die wiederum mittels einer Kette 19, deren Spannung durch Verwendung eines Spannkettenrads 21 eingestellt werden kann, mit einer angetriebenen Kettenradwelle 20 wirk verbunden ist.

In den Fig. 1 und 2 ist des weiteren zu sehen, dass die an getriebene Kettenradwelle 20 mittels einer Hilfswelle 22 und Keilverzah nungskupplung 23 einer End-Untersetzungswelle 24 antriebsmäßig zuge ordnet ist. Die End-Untersetzungswelle 24 ist an einer federbelasteten Aufhängungsstrebe 25 des Gabelstaplers drehbar angebracht und mit ei nem Planetenrad 26 versehen, das mit einem Tellerrad 28 eines Verteiler getriebes 27 kämmt. Wie aus der Technik bekannt ist, hält der Verteiler getriebekasten 27 ein Fahrzeugrad 29 in einem drehbaren Zustand und ist an seinem oberen Ende so an der Aufhängungsstrebe 25 angebracht, dass er um eine vertikale Lenkachse 30 gedreht werden kann, um den Gabelstapler zu lenken. Die Aufhängungsstrebe 25 kann auf das Fahrzeugrad 29 und somit auf den Verteilergetriebekasten 27 ausgeübte Stöße aufnehmen, weil sie federbelastet und um einen Drehschaft 31 drehbar ist. In dem Verteilergetriebekasten 27 sind mehrere in den Zeich nungen nicht gezeigte Untersetzungsgetriebe angeordnet, die zur Weiter leitung des Drehmoments eines (nicht gezeigten) elektrischen Fahrmotors zum Fahrzeugrad 29 dienen, so dass der Gabelstapler vorwärts und rückwärts fahren kann.

In der Zwischenzeit wirkt der an der Sensorwelle 15 ange brachte Drehmomentsensor 14 dahingehend, das manuell auf das Lenkrad 10 ausgeübte Drehmoment zu erfassen und dann einer in den Fig. 1 und 2 der Übersicht halber nicht dargestellten elektronischen Steuerung Drehmomentsignale zuzuführen. Die auf die Drehmomentsignale reagie rende elektronische Steuerung erregt den elektrischen Lenkmotor 16, wo durch die elektromotorische Drehkraft des Motors 16 über die Abtriebs welle 17, die Antriebskettenradwelle 18, die Kette 19, die angetriebenen Kettenradwelle 20, die Hilfswelle 22, die Keilverzahnungskupplung 23 und die End-Untersetzungwelle 24 dem Tellerrad 28 des Verteilergetriebeka stens 27 zugeführt wird. Die elektromotorische Drehkraft gestattet dem Gabelstaplerführer, den Gabelstapler mit einer auf das Lenkrad 10 ausge übten verringerten manuellen Kraft zu lenken.

Die oben erwähnte Lenkvorrichtung für Gabelstapler nach dem Stand der Technik weist jedoch den Nachteil auf, dass ihr Kraftübertra gungssystem äußerst kompliziert ist und somit einen hohen Grad an Rei bung und Lärm erzeugt, wodurch Wirkungsgrad der Kraftübertragung be trächtlich reduziert werden kann. Dies liegt in erster Linie daran, dass die Leistung des elektrischen Lenkmotors dem Tellerrad des Verteilergetrie bekastens über mehrere sich bewegende Teile, wie zum Beispiel Zahnrä der, Kettenräder, eine Kette und eine Keilverzahnungskupplung, zugeführt werden muß. Des weiteren weist die herkömmliche Lenkvorrichtung für Gabelstapler eine in sich komplexe Struktur auf und erfordert eine größere Anzahl von Komponenten, wodurch die Montierbarkeit und Reparierbarkeit der Lenkvorrichtung meistens verschlechtert wird.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung in der Bereit stellung einer Lenkvorrichtung für Gabelstapler, die es gestattet, dass die elektromotorische Leistung eines elektrischen Lenkmotors einem Vertei lergetriebekasten direkt zugeführt wird, wodurch das Kraftübertragungssy stem der Lenkvorrichtung vereinfacht wird, und die eine vereinfachte Struktur aufweist und eine verringerte Anzahl von Komponenten erfordert, während die Montierbarkeit und Reparierbarkeit verbessert werden.

In Anbetracht dieser Aufgaben stellt die Erfindung eine Lenkvorrichtung für Gabelstapler bereit, die zur Änderung der Aus richtung eines Fahrzeugrads unter Verwendung von Hilfslenkkraft ausge führt ist, wenn manuelle Drehkraft auf ein Lenkrad ausgeübt wird, mit fol gendem: einem Verteilergetriebekasten, der das Fahrzeugrad drehbar und um eine vertikale Lenkachse schwenkbar festhalten kann; einem Kraftübertragungsmittel, das zwischen dem Lenkrad und dem Verteilerge triebekasten zur Übertragung einer auf das Lenkrad ausgeübten manuel len Drehkraft auf den Verteilergetriebekasten vorgesehen ist; einem unab hängig von dem Kraftübertragungsmittel angebrachten Stellglied, das bei Erregung die Hilfslenkkraft erzeugt, um eine Schwenkbewegung des Ver teilergetriebekastens zu bewirken; einem Drehmomentsensormittel zur Erfassung der von dem Lenkrad auf den Verteilergetriebekasten übertra genen manuellen Drehkraft, um entsprechende Drehmomentsignale zu er zeugen; und einer Steuerung zur Erregung des Stellglieds als Reaktion auf die von dem Drehmomentsensormittel zugeführten Drehmomentsignale.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor; es zeigen:

Fig. 1 einen rückwärtigen Aufriß, der eine Lenkvorrichtung des Schub mast-Gabelstaplers nach dem Stand der Technik zeigt, wobei Teile davon der Übersicht und Einfachheit halber nicht dargestellt werden;

Fig. 2 eine als Querschnitt ausgeführte Draufsicht, welche die sich dre henden Teile der in Fig. 1 dargestellten Lenkvorrichtung für Gabelstapler nach dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 3 einen rückwärtigen Aufriß eines Schubmast-Gabelstaplers, der eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung einsetzt, wobei Teile des Gabel staplers der Übersicht und Einfachheit halber nicht dargestellt sind;

Fig. 4 eine als Querschnitt ausgeführte Draufsicht, welche die sich dre henden Teile der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung für Gabelstapler zeigt; und

Fig. 5 einen vergrößerten rückwärtigen Aufriß des Gabelstaplers, der die Beziehung zwischen einem Verteilergetriebekasten, einem Drehmoment sensor und einem elektrischen Lenkmotor zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Auf die Fig. 3 bis 5 gemeinsam Bezug nehmend versteht sich, dass ein Schubmast-Gabelstapler ein an einem Seitenrahmen 40 des Gabelstaplers angebrachtes Lenkrad 41 aufweist, mit dem ein Gabelstap lerführer den Gabelstapler nach Wunsch lenken kann. Der in einem am rückwärtigen Teil des Gabelstaplers vorgesehenen Führerraum stehende Gabelstaplerführer kann den Gabelstapler durch Drehen des Lenkrads 41 in eine gewünschte Richtung und in einem gewünschten Winkel lenken. Das Lenkrad 41 ist mit einer geneigten Lenkspindel 42 versehen, die über ein Kardangelenk 43 mit einer Antriebswelle 44 verbunden bleibt.

An einem mittleren Rahmen 45 ist eine Zwischenwelle 46 in be abstandeter Beziehung zu der Antriebswelle 44 drehbar angebracht, wobei die Zwischenwelle 46 mittels eines Kettenantriebsmechanismus 47 mit der Antriebswelle 44 antriebsmäßig verbunden bleibt. Wie in den Fig. 3 und 4 deutlich dargestellt, besteht der Kettenantriebsmechanismus 47 aus einem an der Antriebswelle 44 befestigten Antriebskettenrad 48, einem am unteren Ende der Zwischenwelle 46 fest angebrachten angetriebenen Kettenrad 49 und einer um das Antriebs- und das angetriebene Kettenrad 48, 49 geführten Kette 50. Die Spannung der Kette 50 kann durch Ver wendung eines an dem mittleren Rahmen 45 angebrachten Spannketten rads 51 eingestellt werden.

Auf die Fig. 3 und 5 Bezug nehmend versteht sich, dass ein Drehmomentsensor 52 zur Erfassung der Drehkraft der Zwischenwelle 46, das heißt der manuellen Betätigungskraft, die von dem Gabelstaplerführer auf das Lenkrad 41 ausgeübt wird, verwendet wird. Der Drehmomentsen sor 52 ist so ausgeführt, dass er auf Grundlage der so erfaßten Drehkraft Drehmomentsignale erzeugt und sie der elektronischen Steuerung 53 des Gabelstaplers zuführt. Die auf die Drehmomentsignale von dem Drehmo mentsensor 52 reagierende Steuerung 53 gestattet die Erregung eines Stellglieds, so dass die Lenkung des Gabelstaplers mit der Hilfskraft des Stellglieds erfolgen kann. Die Ausführung und die Funktionsweise des Stellglieds werden unten ausführlich beschrieben.

Am oberen Ende der Zwischenwelle 46 ist ein Antriebszahnrad 54 fest angebracht, das mit einem am oberen Ende einer Hilfswelle 55 befestigten angetriebenen Zahnrad 56 kämmt. Wie am besten in Fig. 5 gezeigt wird, ist die Hilfswelle 55 parallel zur Zwischenwelle 46 an dem mittleren Rahmen 45 drehbar angebracht und über ein erstes Kardange lenk 57, eine Keilverzahnungskupplung 58 und ein zweites Kardangelenk 59 mit einer End-Abtriebswelle 60 wirkverbunden. Die Keilverzahnungs kupplung 58 besteht aus einem Keilzahn und einer Keilnut, die ausziehbar aneinander angebracht, aber als eine Einheit zusammen drehbar sind.

Es sei darauf hingewiesen, dass die End-Abtriebswelle 60 an ihrem unteren Ende ein Planetenrad 61 aufweist und an einer sich in Querrichtung des Gabelstaplers erstreckenden Aufhängungsstrebe 62 drehbar angebracht ist. Die Aufhängungsstrebe 62 ist an einem unteren Rahmen 64 schwenkbar befestigt, wobei eine (nicht gezeigte) Stoßdämp fungsfeder dazwischen derart gespannt ist, dass die Aufhängungsstrebe 62 in einem begrenzten Winkelbereich einer Drehbewegung um einen Drehschaft 63 ausgesetzt werden kann. Während sich die Aufhängungs strebe 62 um den Drehschaft 63 dreht, um Stöße aufzunehmen, bewegt sich die End-Abtriebswelle 60 zusammen mit der Aufhängungsstrebe 62 nach oben und nach unten, wobei diese "Pendelbewegung" durch die Keilverzahnungskupplung 58 aufgenommen wird, welche die End-Ab triebswelle 60 auf flexible und ausziehbare Weise mit der Hilfswelle 55 verbindet.

Ein Verteilergetriebekasten 65 ist so an der Aufhängungsstrebe 62 angebracht, dass er sich um eine vertikale Lenkachse 66 bezüglich der Aufhängungsstrebe 62 drehen kann, sich aber aufwärts und abwärts als Einheit mit ihr bewegt. Der Verteilergetriebekasten 65 trägt ein Fahrzeug rad 67, das von einem in den Zeichnungen nicht gezeigten Gabelstapler- Fahrmotor über ein in dem Verteilergetriebekasten enthaltenes Unterset zungsgetriebe eine Drehantriebskraft erhalten kann. Oben auf dem Ver teilergetriebekasten 65 ist durch ein geeignetes Befestigungsmittel, z. B. Schweißen, ein Tellerrad 68 in einer konzentrischen Beziehung zu der vertikalen Lenkachse 66 befestigt. Das Tellerrad 68 kämmt mit dem Pla netenrad 61 der End-Abtriebswelle 60, wodurch eine Wirkverbindung des Verteilergetriebekastens 65 mit dem Lenkrad 41 gewährleistet wird.

Ein Stellglied 69 zur Servolenkung, zum Beispiel ein elektri scher Lenkmotor, ist mittels beispielsweise eines Schrauben/Mutter-Befe stigungselements fest an der Aufhängungsstrebe 62 angebracht. Das Stellglied 69 weist eine sich nach unten erstreckende Ausgangswelle 70 auf, die wiederum an ihrem freien Ende mit einem Planetenrad 71 verse hen ist. Das Planetenrad 71 des Stellglieds 69 kämmt mit dem Tellerrad 68 des Verteilergetriebekastens 65 an der dem Planetenrad 61 der End-Ab triebswelle 60 gegenüberliegenden Position.

Das Stellglied 69 ist so ausgeführt, dass es bei Erregung die zur Servolenkung erforderliche Drehkraft erzeugt, die dem Tellerrad 68 über die Abtriebswelle 70 und das Planetenrad 71 zugeführt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass der Verteilergetriebekasten 65 und das Fahrzeug rad 67 zwangsweise um die vertikale Lenkachse 66 gedreht werden, um eine Lenkung des Gabelstaplers mit der von dem Stellglied 69 gelieferten Hilfskraft zu erzielen. Die Erregung des Stellglieds 69 wird durch die Steuerung 53 gesteuert, die dem Stellglied 69 Antriebssignale zuführt, wenn sie von dem Drehmomentsensor 52 Drehmomentsignale erhält.

Es ist wichtig, zu gewährleisten, dass das zwischen der Zwi schenwelle 46 und dem Tellerrad 68 hergestellte Untersetzungsverhältnis α gleich dem zwischen dem Stellglied 69 und dem Tellerrad 68 erzeugten Untersetzungsverhältnis β ist. Wenn zwischen den Untersetzungsverhält nissen α und β ein Unterschied besteht, kann sich der tatsächliche Lenk winkel von dem von dem Fahrer gewünschten und beabsichtigten Lenk winkel unterscheiden, wodurch die Lenkstabilität und das Lenkgefühl be einträchtigt werden würden.

Im Betrieb, wenn der Gabelstaplerführer eine Drehung des Lenkrads 41 in einer Richtung bewirkt, wird die manuelle Drehkraft über die Lenkspindel 42, die Antriebswelle 44, den Kettenantriebsmechanismus 47, die Zwischenwelle 46, die Keilverzahnungskupplung 58 und die Ab triebswelle 60 in der genannten Reihenfolge auf das Tellerrad 68 des Verteilergetriebekastens 65 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Drehkraft der Zwischenwelle 46 von dem Drehmomentsensor 52 erfaßt, welcher der Steuerung 53 der erfaßten Drehkraft entsprechende Drehmo mentsignale zuführt.

Als Reaktion auf die Drehmomentsignale erzeugt die Steuerung 53 Antriebssignale zur Erregung des Stellglieds 69. Bei Erregung erzeugt das Stellglied 69 eine Drehantriebskraft, um dadurch das Tellerrad 68 und den Verteilergetriebekasten 65 zwangsweise in die gleiche Richtung zu drehen wie das Lenkrad 41. Dadurch kann der Gabelstaplerführer den Gabelstapler unter verminderter manueller Kraft durch Verwendung von durch das unabhängig vom Übertragungsstrang der manuellen Lenkkraft an der Aufhängungsstrebe 62 angebrachte Stellglied 69 erzeugter Hilfs kraft lenken.

Claims

1. Lenkvorrichtung für Gabelstapler, die zur Änderung der Aus richtung eines Fahrzeugrads (67) unter Verwendung von Hilfslenkkraft führt, wenn manuelle Drehkraft auf ein Lenkrad (41) ausgeübt wird, mit folgendem:
einem Verteilergetriebekasten (65), der das Fahrzeugrad (67) drehbar und um eine vertikale Lenkachse (66) schwenkbar festhalten kann;
einem Kraftübertragungsmittel, das zwischen dem Lenkrad (41) und dem Verteilergetriebekasten (65) zur Übertragung einer auf das Lenkrad (41) ausgeübten manuellen Drehkraft auf den Verteilergetriebekasten (65) vorgesehen ist;
einem unabhängig von dem Kraftübertragungsmittel ange brachten Stellglied (69), das bei Erregung die Hilfslenkkraft erzeugt, um eine Schwenkbewegung des Verteilergetriebekastens (65) zu bewirken;
einem Drehmomentsensormittel (52) zur Erfassung der von dem Lenkrad (41) auf den Verteilergetriebekasten (65) übertragenen manuellen Drehkraft, um entsprechende Drehmomentsignale zu erzeugen; und
einer Steuerung zur Erregung des Stellglieds (69) als Reaktion auf die von dem Drehmomentsensormittel (52) zugeführten Drehmomentsignale.

2. Lenkvorrichtung für Gabelstapler nach Anspruch 1, bei der der Verteilergetriebekasten (65) mit einem Tellerrad (68) versehen ist, das mit der vertikalen Lenkachse (66) des Verteilergetriebekastens (65) konzentrisch ist und mit dem Lenkrad (41) und dem Stellglied (69) antriebsmäßig verbunden ist.

3. Lenkvorrichtung für Gabelstapler nach Anspruch 2, bei der das Stellglied (69) einen Elektromotor mit einer Ausgangswelle (70) umfaßt, die ein in kämmendem Eingriff mit dem Tellerrad (68) des Verteilergetriebekastens (65) stehendes Planetenrad (71) aufweist.

4. Lenkvorrichtung für Gabelstapler nach Anspruch 2, bei der das Kraftübertragungsmittel eine als eine Einheit mit dem Lenkrad (41) drehbare Antriebswelle (44), eine von der Antriebswelle (44) beabstandet angeordnete Zwischenwelle (46), eine Abtriebswelle (60) mit einem Planetenrad (71) in kämmendem Eingriff mit dem Tellerrad (68), ein erstes Bewegungsübertragungsmittel, über das die Antriebswelle (44) mit der Zwischenwelle (46) wirkverbunden ist, und ein zweites Bewegungsübertragungsmittel umfaßt, über das die Zwischenwelle (46) der Abtriebswelle (60) wirkzugeordnet ist.

5. Lenkvorrichtung für Gabelstapler nach Anspruch 4, bei der das Drehmomentsensormittel an der Zwischenwelle (46) des Kraftübertragungsmittels angebracht ist.

6. Lenkvorrichtung für Gabelstapler nach Anspruch 4, bei der das erste Bewegungsübertragungsmittel ein fest an der Antriebswelle (44) angebrachtes Antriebskettenrad (48), ein an der Zwischenwelle (46) befestigtes angetriebenes Kettenrad (49) und eine um das Antriebskettenrad (48) und das angetriebene Kettenrad (49) geführte Kette (50) enthält, und bei der das zweite Bewegungsübertragungsmittel ein fest an der Zwischenwelle (46) angebrachtes Antriebszahnrad (54), eine neben der Zwischenwelle (46) in paralleler Beziehung dazu angeordnete Hilfswelle (55), ein an der Hilfswelle (55) vorgesehenes angetriebenes Zahnrad (56), das in kämmendem Eingriff mit dem Antriebszahnrad (54) bleibt, und eine Keilverzahnungskupplung (58) enthält, die an einem ersten Ende mittels eines ersten Kardangelenks (57) mit der Hilfswelle (58) und an einem zweiten Ende durch ein zweites Kardangelenk (59) mit der Abtriebswelle (60) verbunden ist.