DE19960946C2 - Lenkung für Gegengewichtsstapler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkung für einen Gegengewichtsstapler nach dem Patentanspruch 1.

Vierradfahrzeuge weisen im Allgemeinen eine starre Achse auf. Bei PKWs und LKWs liegt diese hinten. Bei Gegengewichtsstaplern ist zumeist die vordere Lastachse die starre Achse, wobei jeweils zum anderen Fahrzeugende die Lenkachse angeordnet ist. Mit derartigen Fahrwerken können nur relativ große Wenderadien erreicht werden, da das zumeist verwendete Prinzip der Achsschenkellenkung mit ihrer Mechanik der gelenkten Räder und ihrer Anlenkung nur relativ kleine Lenk­ winkel zulässt. Für den Bereich der Flurförderzeuge werden spezielle Lenkachsen eingesetzt, die es ermöglichen, dass der Momentanpol der Drehbewegung bei maximalem Lenkwinkel und damit kleinstem Wenderadius etwa an der Außenkante der Räder der Starrachse. d. h. der Lastachse liegt.

Aus DE 43 03 342 A1 ist eine Lenkung für Flurförderzeuge mit folgenden Merkmalen bekannt geworden:

• - einer starren zwei Räder lagernden Vorderachse
• - zwei gelenkten Rädern an der Lenkachse, von denen jedes in einem um eine ver­ tikale Achse drehbar gelagerten Drehschemel gelagert ist
• - jeweils einem elektrischen Lenkmotor für jeden Drehschemel
• - jeweils einem Lenkwinkelsensor für jeden Drehschemel
• - einem mit einem Lenkorgan gekoppelten Sollwertsensor und
• - einer Lenkregeleinrichtung für die Lenkmotoren, die nach Maßgabe der Abwei­ chung des Lenksollwerts des Sollwertgebers vom Lenkwinkel-Istwert der Lenk­ winkelsensoren ein Stellsignal für die Lenkmotoren erzeugt.

Aus DE 197 14 786 C1 ist eine Lenkeinrichung für ein Flurförderzeug bekannt geworden mit einem Lenkwinkelgeber, einem Lenkantrieb, mindestens einem vom Lenkantrieb angetriebenen Rad, einer Sensoreinrichtung zur Ermittlung der Winkelstellung des Rades und einer Steuereinrichtung. Die Sensoreinrichtung weist eine erste Erfassungseinrichtung auf, die das Ausmaß einer Bewegung des Lenkantriebs relativ zu einer Ausgangsposition ermittelt und die in den Lenkantrieb integriert ist. Die Sen­ soreinrichtung weist eine zweite Erfassungseinrichtung auf, die für mindestens eine Position des Lenkantriebs ein Referenzsignal erzeugt. Die erste Erfassungseinrichtung ermittelt die Relativbewegung, die der Lenkantrieb durchführt, wenn er das Rad bewegt. Die zweite Erfassungseinrichtung weist einen Geber auf, der an einem Über­ tragungselement des Lenkantriebs angeordnet ist und einen mit dem Geber zusam­ menwirkenden Detektor. Auf diese Weise ist es möglich, eine Referenz für die Position des gelenkten Rades zu erhalten. Es ist auch ein Geschwindigkeitssensor vor­ gesehen, dessen Signal auf die Lenkeinrichtung gegeben wird zur Beeinflussung des Stellsignals nach Maßgabe der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Wird ein Flurförderzeug mit einem variablen Radstand ausgerüstet, wie dies zum Bei­ spiel der Fall ist, wenn die Lastachse starr mit dem Hubgerüst verbunden ist und die­ ses sowohl nach vorn als auch nach hinten neigbar ausgeführt ist, so stellt sich je nach Neigewinkel des Hubgerüstes ein anderer Radstand ein. Die Geometrie der Lenkung ist jedoch für einen definierten Radstand ausgelegt, und jede Abweichung hiervon führt zu einer Abweichung von der Idealgeometrie und somit zu einem stärkeren Rei­ fenverschleiß und Fahrwiderstand, da der eigentlichen Rollbewegung eine Gleitbewe­ gung überlagert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkung für einen Gegengewichts­ stapler zu schaffen, bei dem die Lenkgeometrie dem jeweiligen Radstand angepasst wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Gegengewichtsstapler sind zwei Räder der Lenkachse jeweils separat in einem Drehschemel um eine vertikale Achse verschwenkbar gelagert. Jedem Drehschemel ist ein Elektromotor zugeordnet, um diesen um einen gewünschten Winkel zu verschwenken. Ferner ist bei der Erfindung ein Radstand­ sensor vorgesehen, der den Abstand zwischen den Achsen misst und ein entsprechen­ des Signal erzeugt. Jedem Drehschemel ist ein Lenkwinkelsensor zugeordnet, und dem Lenkorgan des Fahrzeugs, beispielsweise einem Lenkrad, ist ein Sollwertsensor zugeordnet. Schließlich ist eine Lenkregeleinrichtung vorgesehen für die Lenk­ motoren, die nach Maßgabe der Abweichung von Lenksollwert und Lenkwinkel-Ist­ wert sowie des Achsabstandes ein Stellsignal für die Lenkmotoren erzeugt.

Zu jedem Radabstand gehört, wie oben erläutert, eine bestimmte Lenkgeometrie. In der Lenkregeleinrichtung sind die einzelnen Geometrien abgelegt und können ent­ sprechend dem jeweils gemessenen Radstand zum Einsatz gelangen, damit sicher­ gestellt ist, dass sich unabhängig vom jeweiligen Radstand die Achsmittellinien der gelenkten Räder jeweils auf der Mittellinie der starren Achse schneiden. Bei der Erfindung ist daher sichergestellt, dass unabhängig vom Radstand jeweils optimale Lenkverhältnisse vorliegen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft bei der Anwendung einer Schubachse.

Die Lenkregeleinrichtung kann auch auf andere Einflussgrößen ansprechen, bei­ spielsweise der Geschwindigkeit und auch der Lenkwinkelgröße. Mit dem Lenkrad wird der Lenkwinkel-Sollwert vorgegeben. Durch entsprechende Modifizierung des Lenkwinkel-Sollwerts, beispielsweise in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Auslenkung des Lenkrades sowie von der Fahrtrichtung kann der Sollwert für die einzelnen gelenkten Räder modifiziert werden, um eine gewünschte Vertrimmung (Vorspurwinkel) zu erhalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 die Seitenansicht eines Gegengewichtsstaplers.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf das Fahrzeug nach Fig. 1 mit bekannter Achsschenkel­ lenkung.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf die Lenkachse der Darstellung nach Fig. 2.

Fig. 4 zeigt die Darstellung eines minimalen Wendekreises des Fahrzeugs nach den Fig. 1 und 2.

Fig. 5 zeigt die Rückansicht einer erfindungsgemäßen Lenkachse.

Fig. 6 zeigt die Draufsicht auf einen Gegengewichtsstapler mit einer Lenkung nach der Erfindung.

Fig. 7 zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 6 mit einem minimalen Wendekreis für das Fahrzeug.

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild für eine Regeleinrichtung für die erfindungsgemäße Lenkung.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm der jeweiligen Lenkwinkel der einzeln gelenkten Räder der erfindungsgemäßen Lenkung als Funktion des effektiven Lenkwinkels bei zwei unterschiedlichen Radständen.

In Fig. 1 ist in Seitenansicht ein herkömmlicher Gegengewichtsstapler 10 dargestellt mit einem Fahrzeuggrundrahmen 12, einer Starrachse 14 und einer Lenkachse 16. Das Hubgerüst 18 stützt sich auf der Starrachse 14 ab. Da das Hubgerüst nach vorn und nach hinten schwenkbar ist (nicht im Einzelnen gezeigt), ändert sich der Radstand Y in Abhängigkeit vom Ausmaß der Schwenkung. Die Lenkachse 16 des Fahrzeugs ist nach Fig. 3 vorgesehen. Die gelenkten Räder 15 sind über ein Hebelgetriebe 20 so gekoppelt, dass sich die Achsmittellinien 22, 24 der gelenkten Räder 15 auf einer Mittellinie 26 der Achse 14 schneiden. Der Schnittpunkt ist mit 28 bezeichnet. Bei dieser herkömmlichen Lenkung ist der Momentanpol der Drehbewegung des Fahr­ zeugs 10 bis maximal an die Außenkante der Räder der Starrachse 14 zu bewegen. Dies führt zu einem Wenderadius 30 gemäß Fig. 4. Bei einer Veränderung des Achs­ abstandes Y schneiden sich die Achsmittellinien der angelenkten Räder nicht mehr auf der Mittellinie der Starrachse. Zur Anpassung an den Radstand dient die Ausführungsform nach den Fig. 5 bis 8.

In Fig. 5 ist eine Lenkachse 32 dargestellt, die zwei Lenkschemel 34, 36 um eine ver­ tikale Achse drehbar lagert. Jeder Lenkschemel 34, 36 enthält ein gelenktes Rad 38, 40. Die Lenkschemel 34, 36 werden mit Hilfe von Elektromotoren 42, 44 ver­ schwenkt, wobei in die Motoren ein Getriebe integriert ist. Die Kopplung zwischen dem Lenkschemel 34, 36 und dem Motor 42, 44 erfolgt über einen Kettentrieb 46 bzw. 48. Jedem Schemel ist ein Lenkwinkelsensor 50 bzw. 52 zugeordnet.

In Fig. 6 ist ein Gegengewichtsstapler 53 in Draufsicht dargestellt, ähnlich dem nach den Fig. 1 und 2, wobei auch der unterschiedliche Radstand angedeutet ist. Der aktuelle Radstand Y wird von einem Sensor 54 (Fig. 8) gemessen. Das Lenksystem erhält über das vom Fahrer des Staplers 53 betätigte Lenkrad 56 und den damit ver­ bundenen Sollwertsensor 58 einen Vorgabewert für den effektiven Lenkwinkel. Dieser Vorgabewert geht in eine Lenkregeleinrichtung 60, die dann in Abhängigkeit vom Radstand Y einen Stellwert für die Lenkwinkel auf die Lenkmotoren 42, 44 gibt. Die Motoren werden entsprechend der Vorgabewerte so lange angesteuert, bis die jewei­ ligen Istwert-Lenkwinkelsensoren 50, 52 den geforderten Wert zurückmelden.

Aus Fig. 7 ist ersichtlich, dass ein minimaler Lenkradius 62 erhalten wird, wobei im kleinsten Falle die Achsmittellinien der gelenkten Räder sich im Mittelpunkt der starren Achse schneiden.

Fig. 9 zeigt in Diagrammform die Werte für die Lenkwinkel des kurveninternen Rades alpha1,i und alpha2,i bei den Radständen Y1 und Y2 und des kurvenäußeren Rades alpha1,a und alpha2,a als Funktion des Lenkwinkels für einen Bereich von 0 bis +90°. Für den Bereich 0° bis -90° ergibt sich ein analoges Diagramm.

Zwischen dem Lenkwinkel-Sollwert und dem Vorgabewert des effektiven Lenk­ winkels besteht normalerweise ein linearer Zusammenhang. Es ist jedoch auch mög­ lich, einen nicht linearen Zusammenhang herzustellen, z. B. diesen abhängig zu machen oder zu modifizieren in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit oder dem Ausmaß des effektiven Lenkwinkels. Entsprechende Parameter können über den Block 64 in die Lenkregeleinrichtung eingespeist werden.

Es ist auch möglich, eine Vertrimmung der gelenkten Räder vorzusehen, indem ihr "Vorspurwinkel" geändert wird. Eine solche Vertrimmung, die die Fahrstabilität erhöht, kann nach Maßgabe der Fahrtrichtung und/oder der Geschwindigkeit erfolgen, wobei die Sollwerte für jedes Rad einzeln veränderbar sind.

Claims (4)

1. Lenkung für Gegengewichtsstapler mit

• - einer starren, zwei Räder lagernden Vorderachse,
• - zwei gelenkten Rädern (38, 40) an der hinteren Lenkachse (32) von denen jedes in einem um eine vertikale Achse drehbar gelagerten Drehschemel (34, 36) gelagert ist,
• - jeweils einem elektrischen Lenkmotor (42, 44) für jeden Drehschemel (34, 36)
• - einem Sensor (54) zur Bestimmung des Achsabstands der Vorderachse von der Lenkachse (32),
• - jeweils einem Lenkwinkelsensor (50, 52) für jeden Drehschemel (34, 36),
• - einem mit einem Lenkorgan (56) gekoppelten Sollwertsensor (58),
• - einer Lenkregeleinrichtung (60) für die Lenkmotoren (42, 44), die nach Maß­ gabe der Abweichung des Lenksollwerts des Sollwertsensors (58) vom Lenkwinkel-Istwert der Lenkwinkelsensoren (50, 52) sowie des Achsabstands (Y) ein Stellsignal für die Lenkmotoren (42, 44) erzeugt.

2. Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geschwindigkeits­ sensor vorgesehen ist, dessen Signal auf die Lenkregeleinrichtung (60) gegeben wird zur Beeinflussung des Stellsignals nach Maßgabe der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

3. Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Lenkregeleinrichtung gegebene Signal von dem Lenkwinkel abhängt.

4. Lenkung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellsignal nach Maßgabe der Geschwindigkeit und/oder der Fahrtrichtung so modifiziert wird, daß die gelenkten Räder vertrimmt werden.