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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft durch Personen bediente Fahrzeuge
und insbesondere ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung,
mit der verhindert werden soll, daß sich Dunst und Kondensat
auf einer Windschutzscheibe eines Gabelstaplers ansammeln, der zwischen
Orten mit unterschiedlichen Temperaturen hin und her fährt.
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Wenn
ein personenbedientes Fahrzeug, beispielsweise ein Lastwagen, mit
hohen Geschwindigkeiten in kalten Lagerräumen arbeitet, deren Temperaturen
gewöhnlich
bis auf –31,67°C sinken
können, erfährt die
Bedienungsperson eine erhebliche gefühlte Kälte, die ihr Unbehagen bereitet.
Es soll daher in dem Lastwagen eine Windschutzscheibe installiert werden,
die den Fahrer vor dem Wind schützt,
der beim Betrieb des Lastwagen bzw. Gabelstapler-Lastfahrzeugs in
kalter Umgebung entsteht und die das Unbehagen des Fahrers verringert.
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Da
jedoch Gabelstaplerfahrzeuge gewöhnlich
zwischen kalten und warmen Arbeitsräumen verkehren, kann die gefühlte Kälte erhebliche
Temperaturunterschiede von mehr als 37,78°C ausmachen. Darüber hinaus
können
infolge des kalten Luftstroms in den kalten Lagerräumen unterschiedliche
Stellen auf der Windschutzscheibe kälter sein als andere. Dazu
kommt, daß wegen
der Temperatur beim Arbeiten im kalten Lager der Taupunkt der wärmeren Umgebung
gewöhnlich
niedriger liegt, so daß sich
Kondensat auf der Windschutzscheibe sammelt, wenn das Gabelstaplerfahrzeug
von dem kalten Lager in die wärmere
Umgebung fährt,
wodurch die Sicht des Fahrers eingeschränkt wird. Wenn danach das Gabelstaplerfahrzeug
in den kalten Umgebungsbereich zurückfährt, friert das Kondensat auf
der Windschutzscheibe fest, wodurch die Sicht des Fahrers noch weiter
behindert wird und daher in den meisten Fällen das Fahrzeug für eine längere Zeitspanne
außer
Betrieb setzt.
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Infolge
der erheblichen Nachteile, die mit dem Einbau einer Windschutzscheibe
in Gabelstaplerfahrzeugen verbunden sind, die zwischen Umgebungen
mit erheblich schwankenden Temperaturen fahren, wird üblicherweise
anstelle einer Windschutzscheibe ein Maschendraht benutzt, um auf
diese Weise Kondensat daran zu hindern, die Sicht des Fahrers zu
verschlechtern. Der Maschendraht schützt jedoch den Fahrer in nicht
angemessener Weise vor den scharfen Kaltluftzügen, die während der Arbeit des Gabelstaplerfahrzeugs
entstehen. Dazu kommt, daß der
Maschendraht auch die Sicht des Fahrers teilweise einschränkt. Es
wird daher verlangt, daß eine
erwärmte
Windschutzscheibenanordnung geschaffen wird, die die Nachteile,
die mit dem Maschendraht verbunden sind, vermeidet.
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Herkömmliche
erwärmte
Windschutzscheibenanordnungen, die ein Fenster mit Wärme versorgen,
setzen jedoch nur eine Oberfläche
der Umgebung aus, während
die andere Oberfläche
innerhalb eines beheizten Gehäuses
liegt, so beispielsweise im Inneren eines Fahrzeugs. Demzufolge
ergibt sich bei diesen Vorrichtungen nicht die Notwendigkeit oder der
Wunsch, die inneren und äußeren Oberflächen des
Fensters auf im wesentlichen derselben Temperatur zu halten. Statt
dessen ist es nur erforderlich, die äußere Oberfläche des Fensters, die der Umgebung
ausgesetzt ist, zu erwärmen.
Als Folge dessen wird, wenn solche Vorrichtungen auf einem offenen Gabelstaplerfahrzeug
installiert werden, bei dem beide Oberflächen der Windschutzscheibe
der Umgebung ausgesetzt sind, nur die eine Oberfläche vor Kondensatbildung
geschützt.
Dies führt
nun dazu, daß die
Windschutzscheibe nicht in adäquater
Weise gegen Kondensatbildung geschützt wird, wenn das Fahrzeug
in wärmere
Räume fährt und
danach vereist, wenn das Fahrzeug wieder in kältere Lagerräume fährt.
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Es
werden daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Erwärmung beider
Seiten der Windschutzscheibenanordnung benötigt, um sicherzustellen, daß sich Kondensat
nicht auf der Windschutzscheibe ansammelt, wenn das Fahrzeug kalte
und warme Umgebungen durchquert.
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Die
EP 0 718 165 offenbart ein
Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs
9 mit einer Vorrichtung zur Entnebelung eines Automobilfensters, die
einen Sensor aufweist, der innerhalb der Fahrzeugkabine angeordnet
ist. Die
US 5 496 989 beschreibt
ein Windschutzscheiben-Temperatursteuersystem für ein Flugzeug, das mehrere
Sensoren aufweist, von denen einer zur Erzeugung von Temperaturmeßsignalen
genutzt wird, die die in
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird ein offenes, von einer Person bedientes
Fahrzeug gemäß Anspruch
1 und einem Verfahrensanspruch 9 geschaffen.
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Die
vorliegende Erfindung hat erkannt, daß Heizelemente in einer transparenten
Windschutzscheibe eines offenen Fahrzeugs eingebaut werden können, um
die Windschutzscheibe auf einer in Bezug auf den Taupunkt der Außenseite
oder einer anderen warmen Umgebung bestimmten Temperatur zu halten
und dadurch zu verhindern, daß sich
Kondensat auf der Windschutzscheibe ansammelt und damit auch die
durch den Wind gefühlte
Kälte,
die typischerweise auf den Fahrer des Fahrzeugs einwirkt, zu verringern.
Demzufolge wird sich, wenn das Fahrzeug aus der kalten Umgebung
in die wärmere
Umgebung bewegt wird, das Kondensat nicht auf der Windschutzscheibe
sammeln, wodurch das Gesichtsfeld des Fahrers freigehalten wird.
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Diese
und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung betrifft, und zwar unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Diese Ausführungsbeispiele
sollen den Schutzumfang der Erfindung aber nicht beschränken. Im
Gegenteil, die Erfindungsvorschläge
können
auch in anderen Ausführungsformen verwirklicht
werden, wobei Bezug genommen wird auf die Ansprüche, die die ganze Breite der
Erfindung abdecken sollen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In
den Zeichnungsfiguren entsprechen gleiche Bezugszeichen gleichen
Elementen, wobei sind:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Teils eines Gabelstaplerfahrzeugs
mit dem Temperatursteuersystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform,
wobei ein Teil der Fahrerkonsole weggeschnitten ist;
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2 eine
geschnittene Seitenansicht längs der
Linie 2-2 in 1; und
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3 ein
schematisches elektrisches Schaltbild einer Steuerschaltung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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In 1 ist
ein Teil eines offenen Gabelstaplerfahrzeugs 10 dargestellt,
das mit einer Fahrerkonsole 12 und einer Teleskopanordnung 14 versehen ist,
die die Hubgabel (nicht gezeigt) trägt. Die Teleskopanordnung 14 weist
ein Paar länglicher
I-Träger 16 auf,
die in senkrechter Anordnung durch längliche Träger 18 und 20 getragen
werden.
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Das
Gabelstaplerfahrzeug 10 arbeitet mit einer Vielzahl von
Steuerungen, die auf der Fahrerkonsole 12 angeordnet sind,
die eine Reihe aus Vierwegeschalter, Vorwärts-/Rückwärtsschalter, Hornschalter,
Fingerspitzen-betätigtem
Steuerhandgriff 11 sowie eine Lenkradsäule 13 aufweist. Mit
dem Steuerhandgriff 11 läßt sich ein unabhängiges elektrisches Positionssignal
zur Steuerung einer entsprechenden Heb-/Senk-, Vorwärts-/Rückwärts-, Neigungs-
und Seitenverschiebungsfunktion der Gabel mit Hilfe von hydraulischen
Arbeitszylindern steuern, mit denen das Fahrzeug ausgestattet ist.
Die Steuerhandgriffe steuern auch die Bewegungsgeschwindigkeit der Hauptgabeln
und der hängenden
Gabeln. Obgleich die Steuerhandgriffe 10 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
dargestellt sind, versteht es sich, daß auch irgendeine geeignete
alternative Steuervorrichtung verwendet werden könnte, die in der Lage ist,
eine gewünschte
Reaktion zu erzeugen. Die Verwendung von Steuerhandgriffen 11 wird
bevorzugt, weil sie der Betriebsperson weniger Mühe abfordert als herkömmliche
Hydraulikhebel und damit längere
Arbeitszeiten erleichtern, die komplexe Manöver ohne Ermüdung der
Betriebsperson erfordern. Die Lenkradsäule steuert die Ausrichtung
des Gabelstaplerfahrzeugs 10. Während des Betriebs des Fahrzeugs 10 sitzt
der Fahrer gewöhnlich
unmittelbar hinter der Fahrerkonsole 12, so daß er zu
den Steuerungen leichten Zugang hat, und zwischen den I-Trägern 16, 18, 20 bei
vielfältigen
Hubhöhen,
um dadurch sein oder ihr Gesichtsfeld zu maximieren. Das Gabelstaplerfahrzeug 10 ist
natürlich
mobil und zur Verwendung in kalten Lagerräumen geeignet, die typischerweise
eine Temperatur von bis zu –31,67°C haben,
in gewissen Fällen
auch darunter.
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Das
Fahrzeug 10 weist eine Windschutzanordnung 22 auf,
die an mehreren Armen 24 befestigt ist, welche auf den
Trägern 20 angebracht
sind, wobei sie die Windschutzanordnung überlappen. Die Windschutzanordnung 22,
auch Windschutzscheibe genannt, ist ein Laminat, bestehend aus ersten
und zweiten Schichten getemperten Glases 28 und 26, die
eine innere Oberfläche 21 bzw.
eine äußere Oberfläche 23 aufweisen.
Da das Gabelstaplerfahrzeug 10 ein offenes Fahrzeug ist,
sind beide Oberflächen 21 und 23 den
Umgebungsverhältnissen
ausgesetzt und können
beschlagen, also Kondensat erzeugen, wenn das Fahrzeug 10 aus
dem kalten Lagerbereich in eine wärmere Umgebung fährt. Es
wird darauf hingewiesen, daß die
Windschutzscheibenanordnung aus irgendeinem alternativen geeigneten Material
bestehen könnte,
das sich schnell erwärmt und
adäquat
transparent ist, so daß die
Sicht des Fahrers nicht behindert wird.
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Wie
in 1 gezeigt, weist eine Heizanordnung 27 mehrere
dünne,
längliche
Heizdrähte 25 aus Kupfer
auf, die sandwichartig zwischen den beiden Glasschichten 26 und 28 angeordnet
sind. Die Drähte 25 erstrecken
sich in senkrechter Richtung und sind über die gesamte Breite der
Windschutzscheibenanordnung 22 in gleichmäßigem Abstand
nebeneinander angeordnet. Jeder Draht 25 ist an seinem oberen
Ende mit einer Busschiene 29 verbunden, die aus einer dünnen Kupferfolie
gebildet ist, welche sich über
die Oberseite der Windschutzscheibenanordnung 22 erstreckt.
Eine ähnliche
Busschiene 31 erstreckt sich über die untere Seite der Windschutzscheibenanordnung 22 und
ist mit den Drähten 25 an deren
unteren Enden verbunden. Die Drähte 25 und die
Busschienen 29 und 31 können aus irgendeinem geeigneten
leitfähigen
Material bestehen. Da die Drähte 25 in
der Windschutzscheibenanordnung 22 eingebettet sind, können sie
die Temperatur beider Oberflächen 21 und 23 beibehalten,
die höher
liegt als die Taupunkttemperatur der wärmeren Umgebung. Dazu kommt,
daß, weil
die Drähte 25 vorzugsweise
in gleichmäßigem Abstand
zwischen den inneren und äußeren Oberflächen 21 und 23 angeordnet sind,
jeder Oberfläche
eine gleiche Wärmemenge
zugeführt
wird, so daß die
Oberflächen
auf im wesentlichen derselben Temperatur gehalten werden, wodurch
das Risiko der Kondensatanhäufung
auf einer der Oberflächen
weiter gemindert wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die Drähte 25 in
einer anderen Ausführungsform
abwechselnd waagerecht verlaufen könnten.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform ist
die Erwärmungsanordnung
zwischen den getemperten Glasschichten 26 und 28 angeordnet,
die unter Verwendung eines Klebstoffs, beispielsweise PVB, miteinander
verklebt werden. Es sei jedoch bemerkt, daß irgendein anderes geeignetes
Windschutzscheibenlaminat, in dem sich eine Erwärmungsanordnung befindet und
das in der Lage ist, die Temperatur der inneren und äußeren Oberflächen 29 und 31 auf
einer höheren
Temperatur als dem Taupunkt der wärmeren Umgebung zu halten, benutzt
werden könnte,
und daß dies
dem auf diesem Gebiet tätigen
Fachmann ohne weiteres einleuchten wird.
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Wie
im einzelnen weiter unten beschrieben, bilden die Busschienen 29 und 31 einen
Teil des Steuerschaltkreises 36, der Wärme an die Heizdrähte 25 leitet.
Wie auf diesem Gebiet der Technik bekannt, erzeugt der Strom durch
die Drähte 25 eine Wärme, die
proportional dem Widerstand und dem Quadrat des Stromes ist (I2·R),
und diese Wärme wird
relativ gleichförmig
durch die Windschutzscheibenanordnung 22 geleitet. Infolgedessen
sind die Drähte 25 so
gestaltet, daß sie
beiden Schichten 26 und 28 der Windschutzscheibenanordnung 22 Wärme zuführen, um
die Temperatur der inneren Oberfläche 21 im wesentlichen
so hoch zu halten wie die Temperatur der äußeren Oberfläche 23,
so daß das Kondensat
daran gehindert wird, sich auf beiden Oberflächen der Anordnung zu sammeln.
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Ein
erster und ein zweiter Temperatursensor 30 bzw. 37 sind
an verschiedenen Orten auf einer der Oberflächen der Windschutzscheibenanordnung 22 angebracht.
Insbesondere sind beide Sensoren auf der inneren Oberfläche 21 befestigt,
um deren entsprechende Temperatur festzustellen. Die Sensoren 30 und 37 können zwei
Thermoelemente bilden, deren Ausgangsspannung von dem Temperatureingang
abhängt,
einen Thermistor, dessen Ausgangsstrom von einem Temperatureingang
abhängt,
oder Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs), deren Widerstand als
Funktion der Eingangstemperatur variiert. Die Sensoren 30 und 37 sind
vorzugsweise ausreichend voneinander beabstandet, um eine Anzeige
der kältesten
Stelle auf der Windschutzscheibenanordnung 22 zu erzeugen,
wobei es sich versteht, daß die
kälteste
Stelle auf eine Temperatur erwärmt
werden sollte, die höher
ist als die Taupunkttemperatur der wärmeren Umgebung, um die Ansammlung
von Kondensat auf der Windschutzscheibenanordnung zu verhindern.
Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
sind die Sensoren 30 und 37 an in Längsrichtung
entgegengesetzten Stellen auf der Windschutzscheibenanordnung 22 angeordnet.
Es versteht sich jedoch, daß die
Lage der Sensoren 30 und 38 sich auf der inneren
Oberfläche 21 unterscheiden
kann und daß die
Sensoren alternativ auf der äußeren Oberfläche 23 plaziert
werden können. Darüber hinaus
können
zusätzliche
Sensoren auf der Windschutzscheibenanordnung 22 angeordnet
werden, um die Genauigkeit der Steuerschaltung zu verstärken.
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In 3 ist
schematisch dargestellt, daß der Steuerschaltkreis 36 eine
elektrische Steuerung 32 aufweist, die in der Konsolenstation 12 angebracht und
an eine e lektrische Gleichstromquelle 33 angeschlossen
ist. Die Steuerung 32, die bei der bevorzugten Ausführungsform
Verwendung findet, ist im Handel von solchen Lieferfirmen wie MINCO
Products, Inc. unter der Produktbezeichnung CT293 erhältlich.
Die Steuerung 32 ist des weiteren elektrisch mit der Heizeinrichtung 27 in
Reihe geschaltet (schematisch dargestellt als ein Widerstand), um
Strom dann zuzuführen,
sobald die Windschutzscheibenanordnung 22 erwärmt werden
muß. Die
Steuerung 32 ist des weiteren mit den Temperatursensoren 30 und 37 verbunden
und bestimmt auf der Grundlage der Ausgangssignale der Sensoren
die Temperaturmessung verschiedener Stellen auf der inneren Oberfläche 21.
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Während des
Betriebs ermitteln die Temperatursensoren 30 und 37 die
aktuelle Temperatur der verschiedenen Stellen auf der Windschutzscheibenanordnung
und liefern entsprechende Ausgangssignale an die Steuerung 32,
die wiederum diese angezeigten Windschutzscheibentemperaturen mit
einem gewünschten
Temperaturbereich vergleicht. Die Steuerung 32 bestimmt
dann auf der Grundlage der kältesten
der angezeigten aktuellen Temperaturen, ob oder ob nicht die Heizvorrichtung 27 mit
Strom versorgt wird. Insbesondere wird der gewünschte Temperaturbereich durch
ein proportionales Band definiert, das einen Sollpunkt hat, der
der maximalen gewünschten
Temperatur entspricht. Es ist daher wünschenswert, ein proportionales
Band zu wählen, dessen
Temperaturen erheblich höher
sind als die Taupunkttemperatur der warmen Umgebung, so daß sichergestellt
ist, daß sich
auf der Windschutzscheibenanordnung 22 nicht ein Kondensat
ansammelt.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform ist
das Steuersystem 36 so gebaut, daß die Ansammlung von Kondensat
auf der Windschutzscheibenanordnung 22 unter extremen Bedingungen,
unter denen die warme Umgebung eine Temperatur von 32,22°C (90°F) hat und
eine relative Feuchtigkeit von 90%, verhindert wird. Demzufolge
wurde festgesetzt, daß ein
Sollwert von 29,44°C
(85°F) und
ein Proportionalband von 2,78°C
(5°F) geeignet
sind. Der gewünschte
Temperaturbereich weist daher bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
Temperaturen auf, die zwischen 26,67°C und 29, 44°C (80°F und 85°F) liegen. Es versteht sich
jedoch, daß diese
Temperaturen auf der Grundlage der herrschenden Bedingungen der
warmen Umgebung erheblich differieren können.
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Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
wird die Heizungsvorrichtung, wenn die Steuerung 32 feststellt,
daß die
Temperatur der Windschutzscheibenanordnung 22 unter dem
gewünschten
Temperaturbereich liegt, angezeigt durch die kältere der Temperaturen der
Temperatursensoren 30 und 37, mit Strom versorgt.
Der Strom erhitzt die Kupferdrähte 25,
die dann im wesentlichen gleichmäßig die
ersten und zweiten Oberflächen 21 und 23 der Windschutzscheibenanordnung 22 erwärmen. Infolgedessen
werden die beiden Oberflächen 21 und 23 im
wesentlichen auf derselben Temperatur gehalten. Sobald die beiden
Sensoren 30 und 37 anzeigen, daß die Temperatur
der Windschutzscheibe sich in dem gewünschten Temperaturbereich befindet,
erzeugt die Steuerung 32 ein impulsbreitenmoduliertes Signal
mit einer Impulsperiode, die so geartet ist, daß die Temperatur der Windschutzscheibenanordnung 22 in
dem gewünschten
Temperaturbereich gehalten wird. Die Impulsperiode verkleinert sich,
wenn sich die Temperatur der Windschutzscheibenanordnung 22 in
dem Temperaturbereich erhöht.
Wenn die Temperatur der inneren Oberfläche 21 den gewünschten Temperaturbereich übersteigt,
das Fahrzeug also beispielsweise in der warmen Umgebung arbeitet, unterbricht
die Steuerung 32 die Stromzufuhr so lange, bis die innere
Oberfläche
wieder unter den Sollwert sinkt, um dadurch Energie zu sparen.
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Die
Verwendung von mehr als einem Sensor verringert die Wahrscheinlich
der Kondensatanhäufung
auf einem Teil der Windschutzscheibenanordnung 22. Es wird
also darauf hingewiesen, wie oben beschrieben, daß eine beliebige
Anzahl Sensoren auf der Windschutzscheibenanordnung 22 angebracht
werden kann, falls angenommen wird, daß die Temperatur an verschiedenen
Stellen auf der Windschutzscheibe stark schwankt. So könnte beispielsweise
ein dritter oder vierter Sensor auf der Windschutzscheibenanordnung 22 angebracht
werden, um zusätzliche
Sicherheit zu schaffen, falls dies gewünscht wird, wobei allerdings
zu berücksichtigen
ist, daß weitere
Sensoren die Kosten der Windschutzscheibenanordnung erhöhen, die
Zuverlässigkeit
des Steuersystems 36 jedoch mindern.
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Die
Steuerung 32 vergleicht zusätzlich die von den Sensoren 30 und 37 angezeigten
Temperaturen, und wenn die Differenz einen maximal zulässigen Differenzwert übersteigt,
wird angenommen, daß ein
fehlerhafter Zustand aufgetreten ist. Die vorbestimmte Differenz
kann ein an sich beliebiger Wert sein, der ausreicht, um das Vorhandensein
eines Fehlers anzuzeigen, und bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Differenz so gewählt,
daß sie irgendwo
zwischen 13,89°C
und 27,78°C
(25°F und 50°F) liegt.
Als Folge des Fehlers unterbricht das Steuersystem 32 den
Strom für
die Heizungsanordnung 27 und kann zusätzlich ein akustisches Signal oder
ein Warnlicht (nicht gezeigt) aktivieren. Der Betrieb der ersten
und zweiten Temperatursensoren 30 und 37 schafft
daher eine Redundanz bei der Bestimmung der Temperatur der Windschutzscheibenanordnung
und ermöglicht
es der Betriebsperson festzustellen, wenn die Steuerschaltung, einer
der Temperatursensoren oder die Heizelemente nicht ordnungsgemäß arbeiten.
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Im
obigen wurde eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann wird einleuchten,
daß viele
Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang
der Ansprüche
abzuweichen.