DE69513697T3

DE69513697T3 - Elektrischer Gabelstapler

Info

Publication number: DE69513697T3
Application number: DE69513697T
Authority: DE
Inventors: Guido I-70026 Modugno Palleggi; Fabrizio I-17047 Vado Ligure Lanza
Original assignee: Fiat Om Carrelli Elevatori SpA
Current assignee: Still SpA
Priority date: 1994-01-19
Filing date: 1995-01-05
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2015-01-06
Also published as: ITMI940061A0; DE69513697D1; EP0664273B1; RU95100771A; DE69513697T2; ATE187418T1; EP0664273B2; CN1054587C; EP0664273A1; ES2139142T5; ITMI940061A1; US5638387A; CN1112901A; IT1269440B; ES2139142T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch angetriebenes Stapelfahrzeug.
Elektrisch angetriebene Stapelfahrzeuge besitzen üblicherweise einen oder zwei Elektromotoren, um die Antriebskraft für das Fahrzeug zur Verfügung zu stellen sowie einen Elektromotor zum Betrieb einer Pumpe, die die hydraulischen Kreisläufe des Fahrzeuges versorgt. Der Motor oder die Motoren für die Antriebskraft wirken auf zwei Frontantriebsräder des Stapelfahrzeugs insbesondere, wenn zwei Elektromotoren vorgesehen sind, wirkt jeder Motor auf jeweils eines der beiden Antriebsräder. Die hydraulischen Kreise, die mit der Pumpe verbunden sind, die durch den anderen Elektromotor betrieben wird, bestehen aus einem hydraulischen Kreis zum Anheben der Gabeln und aus dem hydraulischen Kreis für die Servolenkung des Stapelfahrzeuges.
Alle diese Elektromotoren sind Gleichstrommotoren, und sie werden durch Batterien versorgt, die auf dem Stapelfahrzeug angeordnet sind.
Es ist bekannt, dass solche Gleichstrommotoren sowohl solche mit Permanentmagneten als auch solche mit Statorwindungen, mit einem Kommutator versehen sind, der durch einen Ring aus Kommutatorsegmenten und Kontaktbürsten für ihren Betrieb aufgebaut ist.
Im Betrieb des Stapelfahrzeuges sind diese Kommutatoren der Elektromotoren aus verschiedenen Gründen kritische Teile.
Zunächst sind diese Segmente und die Bürsten einem mechanischen Abrieb unterworfen, so dass ihre Lebensdauer selten 2000 Stun den unter den besten Bedingungen überschreitet. Dies macht periodische Wartungszeiten für das Stapelfahrzeug erforderlich und eine Erneuerung der Kommutatorsegmente und der Bürsten der Elektromotoren mit der Folge eines Kostenaufwandes wegen des Stillstandes des Fahrzeugs und wegen der Wartung selbst.
Darüber hinaus entwickeln sich auch hohe Temperaturen in den Kommutatorsegmenten, und dies verursacht ein weiteres Problem.
Es ist nämlich notwendig, diese Kommutatorsegmente zu kühlen, dadurch dass der Elektromotor mit einem inneren Kühlgebläse versehen wird und dadurch, dass Einlass- und Auslassöffnungen im Motorkörper für die vom Gebläse geförderte Luft notwendig sind. Dieser Zwang zur Anordnung dieser Öffnungen verhindert es, dass die inneren Teile des Motors wirksam isoliert werden, und daher ist die Lebensdauer des Kommutators drastisch reduziert, verglichen mit dem oben angegebenen Optimum für die Arbeitsbedingungen des Stapelfahrzeuges, wenn das Stapelfahrzeug in staubiger Umgebung, wie beispielsweise in einer Zementfabrik, in einer Gießerei oder dergleichen eingesetzt ist.
Es muss auch festgestellt werden, dass die Temperatur der Kommutatorsegmente nicht direkt durch Wärmefühler gemessen werden kann, weil es sich um sich drehende Teile handelt. Eine Überhitzung der Kommutatorsegmente kann daher nicht festgestellt werden, und es entsteht die Möglichkeit einer Fehlfunktion oder sogar eines Festfressens des Elektromotors.
Auf der anderen Seite haben Stapelfahrzeuge mit solchen Gleichstrommotoren eine zufriedenstellende Leistung, insbesondere im Hinblick auf die Möglichkeit, auch eine Überbelastung zu verkraften und im Hinblick auf ihre Steuerbarkeit und Ansprechgeschwindigkeit.
Ein Stapelfahrzeug mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist beispielsweise aus der DE-A 34 10 293 bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben angegebenen Nachteile zu vermeiden und zum anderen gleichzeitig ein Stapelfahrzeug mit hoher Leistung zu schaffen.[0012]
Diese Aufgabe wird durch ein Stapelfahrzeug entsprechend Anspruch 1 gelöst.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist eine Ausführungsform der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden beschrieben. Es zeigen:
1 und 2 perspektivische Ansichten eines Stapelfahrzeuges nach der Erfindung, jeweils von links bzw. rechts hinten gesehen, wobei verschiedene Teile des Stapelfahrzeugs die in 1 gezeigt sind, in 2 weggelassen sind,
3 einen Axialschnitt durch den Elektromotor zur Erzeugung der Antriebskraft für das Stapelfahrzeug nach den 1 und 2,
4 und 5 eine Bremseinheit, die an dem Antriebsmotor nach 3 angebracht ist, jeweils von der Vorderseite und von der Seite aus gesehen,
6 das Armaturenbrett des Stapelfahrzeuges der 1 und 2,
7 ein Diagramm mit der Darstellung des Drehmoments und der Winkelgeschwindigkeit bezogen auf den elektrischen Antriebsmotor der 3,
8 ein Blockdiagramm, mit dem das Betriebs- und Steuerungssystem des Stapelfahrzeuges der 1 und 2 erläutert wird.
Das in den 1 und 2 dargestellte Stapelfahrzeug, das als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, besteht aus einem Körper 11, zwei Frontantriebsrädern 12, zwei hinteren Steuerrädern 13 und einem Fronttraggestell 14, das die Gabel 15 trägt, auf der die Ladung liegt.
Der Gabelstapler 10 ist elektrisch angetrieben und aus diesem Grund mit einem Elektromotor 16 zur Erzeugung der Fahrantriebskraft versehen, wie das in der 1 gezeigt ist, der mit den beiden Antriebsrädern 12 verbunden ist sowie ferner mit einem Elektromotor 17, der in der 2 gezeigt ist, der mit einer Pumpe 18 zur Zufuhr von Druckflüssigkeit zu den hydraulischen Kreisen des Stapelfahrzeugs versehen ist. Diese hydraulischen Kreise bestehen aus einem hydraulischen Kreis zur Betätigung des Traggestelles 14, um die Gabel 15 anzuheben und aus einem hydraulischen Kreis für ein Servosteuersystem, das auf die gesteuerten Räder 13 wirkt. Batterien, die schematisch durch den Block 19 angedeutet sind, sind an dem Gabelstapler 10 zur Versorgung der Elektromotore 16 und 17 befestigt.
Um den Gabelstapler 10 zu manövrieren, ist ein Steuerrad 20 mit den Lenkrädern 13 über das Servolenkungssystem verbunden sowie zwei Gaspedale 21, von denen eines für den Vorwärtsbewegungsantrieb und das andere für die Rückwärtsbewegung des Stapelfahrzeuges vorgesehen ist, ferner ein Pedal 22 für die mechanische Bremse des Stapelfahrzeugs, eine mechanische Handbremse 23 und ein Satz von Hebeln 24, mit dem die Vertikalbewegung, die Neigung und die seitliche Bewegung des Traggestelles 14 gesteuert werden kann. Das Stapelfahrzeug 10 besitzt auch ein Armaturenbrett 25.
Die Elektromotoren 16 und 17 sind Drei-Phasen-Asynchronmotoren. Die 3 zeigt den Aufbau des Motors 16, der die Antriebskraft erzeugt. Der Aufbau des Motors 17, der die Pumpe 18 antriebt, ist im Wesentlichen ähnlich. Der Motor 16 besteht aus einem Stator 26, der aus einer Vielzahl von Windungen gebildet ist, einem Käfigläuferrotor 27, einem Antriebsschaft 28, der fest mit dem Rotor 27 verbunden ist und aus einem äußeren Gehäuse 29. Wie bekannt, werden, um einen solchen Asynchronmotor 16 und 17 zu betreiben, die Statorwindungen durch einen Drei-Phasenstrom beaufschlagt, der ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, das wiederum aufgrund von verschiedenen physikalischen Phänomina in einem Kraftsystem resultiert, das ein Antriebsmoment auf den Rotor ausübt. Jeder dieser Motoren 16 und 17 ist an seinem Antriebsschaft mit einem befestigten optischen Winkelgeber versehen, der für den Motor 16 mit 30 und mit 31 für den Motor 17 bezeichnet ist; dieser Geber fühlt die Winkelposition und die Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle ab und gibt ein entsprechendes elektrisches Signal weiter. Ein Wärmefühler ist ebenfalls jedem der beiden Motoren 16 und 17 zugeordnet und ist mit 32 für den Motor 16 und mit 33 für den Motor 17 bezeichnet. Diese Fühler geben ebenfalls ein elektrisches Signal ab, die eine Funktion der Motortemperatur sind.
Eine mechanische Bremseinheit, die in 4 und 5 gezeigt ist, ist am Antriebsmotor 16 angebaut. Diese Einheit besitzt zwei Bremsbacken 34, die auf eine Trommel 35 wirken, die wiederum ein äußeres ringförmiges Gehäuse für ein Kühlgebläse 36 des Motors 16 bildet, das seinerseits koaxial an der Antriebswelle 28 befestigt ist. Die beiden Bremsbacken 34 sind schwenkbar an einem Ende des Motorkörpers 16 jeweils an einem Schwenkpunkt 37 oder 38 angelenkt. Eine Zugstange 39 wirkt auf das andere Ende der Bremsbacken 34 über zwei Druckkörper 40 und 41 an den Enden dieser Stange ein. Der Körper 40 ist an einem der Enden der Zugstange 39 befestigt. Der Körper 41 dagegen ist beweglich zum anderen Ende der Zugstange 39 angebracht und zwar so, dass dieses Ende an einem Kolben 42 befestigt ist, der gleitend im Körper 41 angeordnet ist. Ein Stapel von Tellerfedern 43 wirkt auf den Kolben 42 und übt über die Zugstange 39 eine konstante Kraft auf die beiden Körper 40 und 41 so aus, dass sie aufeinander zu bewegt werden können, so dass dadurch eine konstante Kraft durch diese auf die entsprechenden Enden der Bremsbacken 34 ausgeübt wird, um diese gegen die Trommel 35 zu klemmen.
Um diese Bremsbacken 34 von der Trommel 35 wegzubewegen, wird ein Magnet 44 beaufschlagt, um eine Pumpe 18 zu veranlassen Druckflüssigkeit in den Körper 41 hereinzupumpen, so dass der Kolben 42 in die Richtung entgegengesetzt zu der Wirkung der Tellerfedern 43 bewegt wird. Diese Bewegung des Kolbens 42 veranlasst wiederum die beiden Körper 39 und 40 sich von einander wegzubewegen, so dass durch die Wirkung einer Wendelfeder 45, die auf die Enden der Bremsbacken 34 wirkt und sich an Elementen 46 am Körper des Motors 16 abstützt, die Bremsbacken 34 von der Trommel 35 wegbewegt werden. Ein Mikroschalter 47, der durch die Bewegung des Körpers 40 aktiviert wird, macht es möglich, dass die jeweilige Position der Bremsbacken 34, also ob sie in der Klemmstellung stehen oder entlastet sind, festgestellt werden kann.
Das Armaturenbrett 25 ist mit einer Flüssigkristallanzeige 48, einem Betätigungsschalter 49, zwei Auswahl- und Variationstasten 50 und mit einer Reihe von Anzeigeleuchten 51 versehen. Alphanumerische und graphische Symbole, die jeweils auf die Betriebsweise des Stapelfahrzeuges 10 bezogen sind, werden auf dem Display 48 angezeigt. Die Tasten 49 und 50 machen es möglich, Betriebsparameter für das Stapelfahrzeug 10 einzuprogrammieren und durch die Anzeige 48 sichtbar zu machen. Die Leuchten 51 geben die spezifischen Arbeitsbedingungen für das Stapelfahrzeug 10 an.
In den 1 und 2 ist zur Steuerung der Wirkungsweise des Stapelfahrzeugs 10 ein elektronischer Pilot- und Steuermikroprozessor vorgesehen, der mit 52 bezeichnet ist.
Die 8 zeigt dieses Steuersystem in der Form eines Blockschaltbildes. In diesem Blockschaltbild sind die bereits vorher erläuterten Komponenten aus Gründen der Klarheit und Einfachheit mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Pilot- und Steuereinheit 52 besitzt einen Mikroprozessor 53, der dem Antriebsmotor 16 zugeordnet ist und einen Mikroprozessor 54, der dem Motor 17 zur Beaufschlagung der Pumpe 18 zugeordnet ist und der dem Mikroprozessor 53 untergeordnet ist. Beide Mikroprozessoren 53 und 54 sind an einen EPROM-Speicher 55 angeschlossen, der die Programme enthält, nach dem die Mikroprozessoren arbeiten sollen sowie die Daten, die diese Mikroprozessoren errechnen sowie ein EEPROM-Arbeitsspeicher 56, in den die Mikroprozessoren Daten eingeben und Daten entnehmen.
Am Eingang der Einheit 52 ist eine Reihe von Steuerungen angeschlossen. Im einzelnen ist dabei die Steuerung der Servolenkung mit 20 bezeichnet. Die Steuerung der Vorwärtsbewegung, der Rückwärtsbewegung und der jeweiligen Beschleuniger sind mit 21 bezeichnet. Die Bremsensteuerung ist mit 22 bezeichnet und die Steuerung für die Vertikalbewegung, die Neigung, die seitliche Bewegung und weitere vertikale Bewegungen des Gestells 14 sind mit 24 bezeichnet.
Der Ausgang der Einheit 52 ist mit zwei Energiestufen 57, 58 verbunden, von denen jede in der Art eines Drei-Phasen-Elektronikschalters (insbesondere MOSFET) ausgebildet ist. Diese Energiestufen 57, 58 sind jeweils mit dem Antriebskraftmotor 16 und mit dem Motor 17 für die Versorgung der Pumpe 18 verbunden.
Die Strombeaufschlagung für die Motore 16 und 17 ist durch zwei Sensorsysteme, beispielsweise durch Halleffekt-Sensoren überwacht, die jeweils mit 59 und 60 bezeichnet sind.
Der Ausgang der Einheit 52 ist auch mit einem Magnetventil 44 verbunden, das die Strömung der Druckflüssigkeit zu der Bremse des Motors 16 steuert, die in den 4 und 5 gezeigt ist. In der 8 ist diese Bremseinheit durch den Block 61 gekennzeichnet.
Die Sensoren 59, 60, die Wärmefühler 32, 33 und die Geber 30 und 31, die jeweils den Motoren 16 und 17 zugeordnet sind sowie der Mikroschalter 47 der Bremseinheit 61 sind in einem Rückkopplungskreis mit der Einheit 52 verbunden.
Es gibt auch eine Zweiwegeverbindung zwischen der Einheit 52 und dem Armaturenbrett 25.
Was die Antriebskraft betrifft und abhängig davon, welche Steuersignale angekommen sind, d.h. für eine Vorwärtsbewegung oder eine Rückwärtsbeschleunigung oder ein Verzögern und, abhängig von den Rückkopplungssignalen, die von dem Geber 30, von dem Sensor 59 kommen, steuert die Einheit 52 die Energieschwelle 57, die mit den Batterien 19 verbunden ist, um Energie dem Motor 16 zuzuführen, um das Stapelfahrzeug 10 in Abhängigkeit von dem gegebenen Befehl zu bewegen. In der Praxis beaufschlagt der Mikroprozessor 53 den Motor 16 über die Energieschwelle 57 mit einem Dreiphasen-Wechselstrom mit einer Stärke und einer Frequenz, die geeignet ist, um die gewünschte Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit zu erreichen, während gleichzeitig die Winkelposition und die Winkelgeschwindigkeitsdaten, die durch den Geber 30 eingegeben werden und die Stromwerte, die vom Sensor 59 eingegeben werden, berechnet und angezeigt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den sogenannten Schlupf des Asynchronmotors 16 zu steuern und für jede gewünschte Geschwindigkeit des Stapelfahrzeugs 10 und daher auch des Motors 16 dem letzteren das maximale Drehmoment zu geben, wie das in 7 dargestellt ist, wo die Winkelgeschwindigkeit des Motors (durch den Buchstaben Omega angezeigt) auf der Abszisse dargestellt ist, während das Drehmoment des Motors (durch den Buchstaben C angegeben) auf der Ordinate abgetragen ist, wobei ein Satz von Drehmoment/Winkelgeschwindigkeitskurven durch diese Art der Regelung erzeugbar ist. Der Motor 16 kann auf diese Weise so betrieben werden, dass er in allen Betriebszuständen die maximale Leistung abgibt.
Es gibt ein Leit- und Steuerungssystem für den Betrieb der Pumpe 18, das analog zu jenem ist, das oben erläutert wurde. Die Einheit 52 und insbesondere der Mikroprozessor 54 steuert, in Übereinstimmung mit ankommenden Steuerbefehlen, die die Aktivierung der Pumpe veranlassen und abhängig von den Rückmeldesignalen des Gebers 31 und vom Sensor 60, die Energieschwelle 58, die mit den Batterien 19 verbunden ist, um den Motor 17 so zu versorgen, dass die Pumpe 18 in Abhängigkeit von den erhaltenen Befehlen in Betrieb geht. Das maximale Drehmoment und deswegen auch die optimale Leistung kann so für alle Betriebsbedingungen des Motors 17 gewährleistet werden. Dabei sind die Steuerungen, die die Aktivierung des Motors 17 und damit auch der Pumpe 18 veranlassen, folgende: die Steuerung 20, die durch die Bewegung des Steuerrades aktiviert ist, die Steuerung 21, die durch den Druck auf das mechanische Bremspedal bewirkt wird und die Steuerungen 24, die durch die Betätigung der Hebel für den Betrieb des Gestells 14 ausgelöst werden. Sind die Steuerungen 21 und/oder 22 aktiviert, dann wird Druckflüssigkeit von der Pumpe 18 zu dem hydraulischen Kreis des Servolenksystems geleitet, während dann, wenn die Steuerungen 24 aktiviert sind, Druckflüssigkeit von der Pumpe 18 zum hydraulischen Kreis für den Betrieb des Gestells 14 geleitet wird.
Was die Bremseinheit 61 für den Motor 16 betrifft, so ist diese Einheit 61 dann, wenn keine Antriebskraft benötigt wird, d. h. also dann, wenn die Pedale 21 nicht gedrückt sind, ständig betriebsbereit, d.h., die Tellerfedern 43 halten die Bremsbacken 34 ständig in Kontakt mit der Trommel 35, so dass auch der Motor 16 gebremst gehalten ist. Wenn aber eines der beiden Pedale 21 gedrückt wird, dann aktiviert die Einheit 52 und insbesondere der Mikroprozessor 53 das Magnetventil 44, was dazu führt, dass Druckflüssigkeit in den Körper 41 fließt, so dass der Kolben 42 bewegt wird und auf diese Weise die Bremsbacken 34 von der Trommel 35 wegbewegt werden und den Schaft 28 des Motors 16 zur Rotation freigeben. Der Motor 16, der vom Mikroprozessor 53 geleitet wird, kann dann das Stapelfahrzeug 10 bewegen. Der Mikroschalter 47 befähigt dabei den Mikroprozessor 53 abzufühlen, dass die Bremseinheit 61 gelöst ist, so dass der Mikroprozessor die Energiezufuhr zum Motor 16 freigeben kann.
Das Display 48 und die Leuchten 51 auf dem Armaturenbrett 25 zeigen dabei die Betriebsbedingungen und die Parameter des Stapelfahrzeugs 10 und auch Alarmsituationen an. Diese Alarmsituationen können auf eine momentane Überlastung der Motore 16 und 17 zurückzuführen sein, die durch die Einheit 52 über die Sensoren 59 und 60 jeweils festgestellt werden kann, auf eine Überhitzung der Motore 16 und 17, die über die Einheit 52 durch die Wärmefühler 32 und 33 festgestellt werden, auf eine zu niedrige oder zu hohe Spannungsversorgung der Motoren 16 und 17 und auf zu unzulängliche Spannung der Batterien 19 und dergleichen.
Es ist möglich, die Betriebsparameter des Stapelfahrzeugs mit Hilfe der Tasten 49 und 50 und dem Display 48 zu ändern. Im einzelnen kann durch einmaliges Drücken der Taste 49 der Modus „Wähle die Parameter aus" erreicht werden, und mit der Taste 50 kann man die vom Display 48 angezeigten Parameter auswählen sowie beispielsweise die maximale Geschwindigkeit des Stapelfahrzeugs, die Beschleunigung, die elektrische Bremswirkung, die Geschwindigkeit der Servolenkung, die Geschwindigkeit des Anhebens des Gestells 14, die Geschwindigkeit der Neigung des Gestells usw. Durch erneutes Drücken der Taste 49 kann man in den Modus „Ändere die Parameter" gelangen und dann durch Drücken der Taste 50 den Wert der ausgesuchten Parameter verändern. Durch die Bedienung der Tasten 49 und 50 in der gleichen oben angegebenen Reihenfolge, kann man auch die Werte verschiedener Betriebsparameter des Stapelfahrzeugs, wie beispielsweise die Stromgröße und die Spannung, die von den Batterien geliefert wird, die Betriebszeit des Stapelfahrzeugs und der beiden Motore und die Gesamtanzahl der vom Stapelfahrzeug zurückgelegten Kilometer oder Meilen feststellen. Durch erneute Bedienung der Tasten 49 und 50 in derselben Reihenfolge kann man auch jede Alarmsituation einzeigen lassen, die möglicherweise aufgetreten ist.
Das Stapelfahrzeug 10, das oben gezeigt und beschrieben wurde, besitzt eine Anzahl von Vorteilen.
Zunächst haben die Asynchronmotoren 16 und 17 keine Kommutatoren, so dass alle die Nachteile, die mit dem mechanischen Verschleiß des Kommutators eines Gleichstormmotors verbunden sind, nicht auftreten. Weil es keinen Kommutator gibt, besteht auch keine Notwendigkeit für einen innen angeordneten Kühllüfter für die Segmente und auch nicht für Öffnungen im Motorkörper für Kühlluft, so dass der Motor vollkommen abgedichtet werden kann, um von der Umgebung isoliert zu werden, so dass dadurch seine Lebensdauer vergrößert wird. Ein außen liegender Kühllüfter wird für jeden der Motore 16 und 17 verwendet, und der Wärmefühler 32 und 33 jeweils macht es möglich, die Temperatur des Motors zu steuern und ihn anzuhalten, wenn er sich überhitzt.
Die Motoren 16 und 17 sind auch sehr ruhig, insbesondere wegen des Fehlens eines Kommutators und deshalb wegen des Fehlens einer Gleitbewegung von Bürsten auf den Segmenten. Bei diesen Motoren arbeitet man außerdem mit sinusförmigen elektrischen Größen und deshalb mit begrenzten Harmonischen; bei Stapelfahrzeugen mit Gleichstrommotoren dagegen, die normalerweise mit Hilfe von Choppern gesteuert werden, arbeitet man mit elektrischen Größen, die eine sehr große Anzahl von Harmonischen haben, und die Harmonischen können in den hörbaren Bereich fallen und deshalb irritierend wirken.
Was insbesondere die Antriebskraft und das zugehörige Steuersystem betrifft, hat das Stapelfahrzeug 10 eine gute Leistung und insbesondere

(a) die Beschleunigung und die elektrische Bremswirkung sind proportional zu der Stellung des Beschleunigerpedals 21 (wie oben erläutert wurde, gibt es zwei solche Beschleunigerpedale 21, eines für die Vorwärtsbewegung und das andere für die Rückwärtsbewegung, aus Gründen der Einfachheit, wird im folgenden aber nur auf ein Beschleunigerpedal Bezug genommen). Die Steuereinheit 52 bestimmt die Anzahl der Umdrehungen, die der Motor machen muss und hält beide in einer geschlossenen Schleife stabil während der Beschleunigung und während des Bremsens; beim Starten des Motors 16 (und daher der Antriebsräder) und bei niedriger Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung wird der Motor so gesteuert, dass er auf die neuen Betriebsbedingungen proportional zu der Stellung des Beschleunigerpedals gebracht wird. In gleicher Weise, wenn das Beschleunigerpedal Iosgelassen wird, wird der Motor auf niedrigere Betriebsbedingungen als vorher gebracht, und zwar ebenfalls proportional zu der gelösten Stellung des Beschleunigerpedals.
(b) die Geschwindigkeit bei einer Bergabfahrt ist umgekehrt proportional zu der Neigung, auf die das Stapelfahrzeug trifft. Auch wenn beträchtliche Neigungen vorkommen, muss der Motor ständig in der Lage sein, um das Stapelfahrzeug abzubremsen. Sollte das Stapelfahrzeug durch Beschleunigung während einer Bergabfahrt eine höhere kinetische Energie erreichen als die Energie, die der Motor zum Abbremsen des Fahrzeugs aufbringen kann, begrenzt die Steuereinheit 52 die Geschwindigkeit des Motors 16 während der Bergabfahrt und hält sie ständig auf einem Wert, der vom Beschleunigungspedal 21 vorgegeben ist, so dass sie immer innerhalb eines Sicherheitsrahmens liegt, um dem Motor das Anhalten des Stapelfahrzeugs zu erlauben;
(c) wenn das Beschleunigerpedal 21 ganz Iosgelassen ist, dann hält das Stapelfahrzeug in jeder Lage, die es erreicht hat. Auch wenn beträchtliche Neigungen vorliegen, bleibt das Stapelfahrzeug unbeweglich, wenn das Beschleunigerpedal Iosgelassen ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass diese Nichtbetätigungsstellung des Beschleunigerpedals äquivalent dazu ist, dass die Steuereinheit 52 eine Nullgeschwindigkeit für den Motor 16 vorgibt und deshalb den Motor so versorgt, dass er mit dem notwendigen Drehmoment ausgestattet wird, um anzuhalten und dann mit dem notwendigen Drehmoment, um diese Haltestellung des Stapelfahrzeugs aufrechtzuerhalten, unabhängig davon, ob es sich auf einer horizontalen Oberfläche oder auf einer oben oder unten geneigten Fahrbahn befindet.
(d) das Anfahren des Fahrzeugs auf einer ansteigenden Fahrbahn erfolgt ohne Rückwärtsbewegung, weil die Steuereinheit 52 zunächst den Motor dazu befähigt, das notwendige Drehmoment aufzubringen, um die Neigung zu überwinden und dann dieses Drehmoment erhöht, um das Fahrzeug in Bewegung zu versetzen.

Die mechanische Bremseinheit 61, die auf den Motor 16 ständig einwirkt, wenn eines der beiden Beschleunigerpedale 21 nicht gedrückt ist, trägt dabei mit dazu bei, die Rückwärtsbewegung während eines Bergstartes zu verhindern. Diese Bremse verhindert es auch, dass das Fahrzeug sich bewegt auch dann, wenn die Energiezufuhr während eines Anstieges abgestoppt ist, ohne dass die Handbremse 23 gezogen ist. Die Steuereinheit 52 aktiviert die Bremse schließlich auch Sekunden nachdem das Stapelfahrzeug stillsteht, wenn das Stapelfahrzeug auf einer Rampe angehalten wird, ohne dass aber die Energiezufuhr unterbrochen ist, und sie nützt ausschließlich diese Bremseinheit aus und nicht mehr den Motor 16, um das Stapelfahrzeug stationär zu halten und keine Energie unnütz zu verbrauchen.
Es gibt auch einen Anstieg in der Produktivität (ausdrückbar in transportierten Tonnen pro Stunde) des Gabelstaplers 10 verglichen mit Gabelstaplern mit Gleichstromantriebsmotoren. Bei einem Gleichstrommotor ist es nämlich während der Umkehr der Bewegung notwendig zu warten, bis die Energie erneut zugeführt werden kann, um unerwünschte Überströme und Überschläge an den Kommutatorsegmenten zu vermeiden. Mit einem Asynchronmotor, der keinen Kommutator hat und durch Einsatz der Steuereinheit 52 kann der Wechsel von Vorwärtsbewegung auf Rückwärtsbewegung unmittelbar durchgeführt werden, so dass es auch keine Totzeiten gibt.
Aufgrund von durchgeführten Versuchen weiß man, dass die Leistung des Gabelstaplers 10 (in Einheiten der durchgeführten Arbeit pro verwendete Energie) besser ist, als jene von Stapelfahrzeugen mit Gleichstrommotoren. Die Steuereinheit 52 hat unter anderem auch die Möglichkeit, die Motoren 16 und 17 durch primäre Einflussnahme auf die Frequenz in ihrem Drehmoment und Geschwindigkeit zu steuern, und dies wiederum ermöglicht es, das Stapelfahrzeug, innerhalb gewisser Grenzen, auch dann zu verwenden, wenn die Batterie entladen ist.
Bei dem Stapelfahrzeug 10 wird die kinetische Energie während der mechanischen und elektrischen Bremsphasen, wie das bei Stapelfahrzeugen bekannt ist, in elektrische Energie in den Batterien 19 umgewandelt.
Schließlich besteht bei dem Stapelfahrzeug 10 auch keine Notwendigkeit, Schaltschütze zu verwenden, wie sie in bekannten Stapelfahrzeugen vorgesehen sind, die im Wesentlichen elektromagnetisch gesteuerte elektrische Schalter sind, die die Stromrichtung im Versorgungskreis zu dem Antriebsmotor beim Wechsel von Vorwärts- in Rückwärtsbewegung und umgekehrt umschalten und die die Verbindung zwischen Motor und Batterien beim Bremsvorgang zur Energiegewinnung umschalten. Solche Fernbedienungsschalter sind, wie bekannt ist, sperrig, verschmutzen und brauchen daher eine periodische Wartung, und sie gehen nach einer bestimmten Zeitspanne so kaputt, dass sie erneuert werden müssen.
Es muss nur der für den Antrieb des Fahrzeugs vorgesehene Motor asynchron sein. In diesem Fall kann die Steuereinheit entweder beiden Motoren oder nur dem Fahrantriebsmotor zugeordnet sein. Dadurch aber wäre nur wenig Vorteil erreicht.
Es können aber zwei asynchrone Fahrantriebsmotore vorgesehen werden, von denen jeder entsprechend geleitet und gesteuert ist und jeweils auf eines der beiden Antriebsräder wirkt.
Der Einsatz eines Asynchronmotors einer Art, die anders ist als jene des beschriebenen Motors, ist nicht unmöglich, auch wenn die erläuterte Form zweifellos vorteilhafte Merkmale mit sich bringt.
Die Einrichtungen zur Erfassung der Winkelposition und der Winkelgeschwindigkeit der Asynchronmotore können auch magnetische Geber oder andere Einrichtungen sein.
Die Bremseinheit, die auf den Fahrantriebsmotor wirkt, kann auch verändert werden; so kann beispielsweise der Mechanismus, der auf die Bremsbacken wirkt, anders sein, obwohl die oben erläuterte Einrichtung ganz besonders einfach und wirkungsvoll ist. Ganz allgemein kann man jede andere Art von Bremse in Betracht ziehen, die entweder mechanisch oder auf andere Weise ständig in Betrieb ist und durch ein Signal aus der Steuereinheit deaktiviert werden kann.
Das Steuer- und Betriebssystem kann auch verändert werden und es kann insbesondere die Steuereinheit und das Armaturenbrett im Hinblick auf die Anzahl und die Funktion ihrer Komponenten verändert werden.
Natürlich kann auch die ganze Gestaltung des Stapelfahrzeugs, wie es gezeigt ist, sowie die Art und die Anordnung seiner Steuerungen, verändert werden.

Claims

Elektrisch angetriebenes Stapelfahrzeug (10) mit mindestens einem Elektromotor (16) zur Erzeugung der Antriebskraft für die Antriebsräder (12) des Fahrzeugs, mit einem Elektromotor (17) zur Aktivierung einer Pumpe (18), die die hydraulischen Kreisläufe des Fahrzeugs versorgt und mit einer Gleichspannungsquelle (19) zur Versorgung der Elektromotoren (16, 17), wobei der für die Erzeugung der Antriebskraft vorgesehene Motor (16) ein Asynchronmotor ist, dadurch gekennzeich net, dass Sensoren (30, 59) vorgesehen sind, um Winkellagenparameter, Winkelgeschwindigkeitsparameter und Stromparameter des für die Antriebskraft vorgesehenen Asynchronmotors (16) zu erfassen und dass eine elektronische Steuereinheit (52) mit diesen Sensoren (30, 59) verbunden ist, um die Energiezufuhr zu dem die Antriebskraft erzeugenden Asynchronmotor (16) in Abhängigkeit von der erforderlichen Motorgeschwindigkeit und auf der Basis der von den Sensoren (30, 59) gelieferten Daten zu steuern, und dadurch, dass auch der die Pumpe betreibende Elektromotor ein Asynchronmotor (17) ist und weitere Sensoren (31, 60) vorgesehen sind, um Winkellagenparameter, Winkelgeschwindigkeitsparameter und Stromparameter des für die Pumpe zuständigen Asynchronmotors (17) zu erfassen, wobei diese weiteren Sensoren (31, 60) mit der Steuereinheit (52) verbunden sind, welche die Energiezufuhr zu dem die Pumpe betreibenden Asynchronmotor (16) in Abhängigkeit von der geforderten Motorgeschwindigkeit und auf der Basis der von den weiteren Sensoren (31, 60) gelieferten Daten steuert, bei dem der Eingang der Steuereinheit (52) mit einer Reihe von Steuerungen (20, 21, 22, 24) des Stapelfahrzeugs bezüglich der Antriebskraft und der hydraulischen Kreise, die von der Pumpe (18) versorgt werden, verbunden ist und mit Mitteln (30 bis 33, 59, 60) einschließlich der Sensoren (30, 31) verbunden ist, die Rückmeldungsdaten von Parametern erzeugen, die sich auf den Betrieb des Stapelfahrzeugs beziehen, und eine Bremsein heit (61) vorgesehen ist, die kontinuierlich auf den für die Erzeugung der Antriebskraft vorgesehenen Motor (16) wirkt, und die durch die Steuereinheit (52) auf der Basis von Steuerbefehlen (21) deaktivierbar ist, die sich auf die Antriebskraft beziehen.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit (52) eine Zweiwegeverbindung zu einer Instrumententafel (25) einschließlich einer Anzeigeeinrichtung (48) und einer Reihe von Anzeigelichtern (51) aufweist, mit denen die Betriebsbedingungen und die Parameter des Stapelfahrzeugs ebenso wie Alarmsituationen anzeigbar sind, und wobei Tasten (49, 50) vorgesehen sind zur Eingabe und Variation von Betriebsparametern, die von der Anzeigevorrichtung (48) dargestellt werden.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 2, bei dem die Steuereinheit (52) einen ersten Mikroprozessor (53) umfasst, der für den die Antriebskraft erzeugenden Motor (16) vorgesehen ist, sowie einen zweiten Mikroprozessor (54), der dem Motor (17) zur Aktivierung der Pumpe (18) zugeordnet ist, ein erstes Memory (55), welches die Programme, nach denen die Mikroprozessoren (53, 54) arbeiten und die Daten enthält, mit denen die Mikroprozessoren (53, 54) betrieben werden, sowie ein zweites Memory (56), in welches die Mikroprozessoren (53, 54) Daten eingeben und Daten aus ihm entnehmen.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit (52) die Energiezufuhr zu den Motoren über Energiestufen (57, 58) mit elektronischen Schaltbrücken steuert.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 2, bei dem Sensoren (59, 60) vorgesehen sind, um den Stromverlauf in den Versorgungskreisen der Motoren (16, 17) zu erfassen und die in die Rückmeldungskreise zur Steuereinheit (52) eingeschaltet sind.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 2, bei dem Wärmefühler (32, 33) an den Motoren (16, 17) angebracht sind, um ihre Temperaturen zu erfassen, die in den Rückmeldekreisen zur Steuereinheit (52) eingesetzt sind.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 2, bei dem die Tasten von einer Modetaste (49) zur Einstellung der Betriebsart „Parameter auswählen" oder „Parameter modifizieren" gebildet sind und zwei Auswahl- und Variationstasten (50) für die Auswahl der Parameter, die verändert werden sollen und zur Veränderung dieser Parameter vorgesehen sind.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 2 oder Anspruch 7, bei dem die Tasten (49, 50) auch die Anzeige (48) der Werte der Betriebsparameter des Stapelfahrzeugs auf der Anzeigevorrichtung und die Anzeige von Alarmzuständen steuern, die aufgetreten sind.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die Bremseinheit (61) zwei Bremsbacken (34) aufweist, die auf eine Trommel (35) wirken, die mit der Antriebswelle (28) des die Antriebskraft erzeugenden Motors (16) verbunden ist, und die durch ein Zugstangensystem (39) betätigt werden, das durch elastische Mittel (43) zur Erzeugung der Klemmwirkung der Backen (34) gezogen wird und geeignet ist, durch hydraulische Betätigungsmittel (41, 42) gelöst zu werden, um die Backen (34) freizugeben.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 9, bei dem die Trommel (35) das ringförmige Gehäuse eines äußeren Kühlgebläses (36) des die Antriebskraft erzeugenden Motors (16) ist.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 9, bei dem die Steuereinheit (52) die Zufuhr zu den hydraulischen Betätigungsmitteln (41, 42) zum Lösen der Bremseinheit (61) über ein Magnetventil (44) steuert.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 9 oder Anspruch 11, bei dem Mittel (47) vorgesehen sind, um festzustellen, ob die Bremsbacken (34) in ihrer Klemm- oder Freigabestellung sind, wobei diese Mittel in einem Rückmeldekreis zur Steuereinheit (52) angeordnet sind.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 12, bei dem die Mittel durch einen Mikroschalter (47) gebildet sind, der durch die hydraulischen Betätigungsmittel (41, 42) ausgelöst wird.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die Asynchronmotoren (16, 17) Käfigläuferrotoren (27) aufweisen und abgedichtet sind.
Stapelfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtungen zur Erfassung der Winkelpositionen und Winkelgeschwindigkeiten der Asynchronmotoren (16, 17) optische Geber (30, 31) sind.