DE10250764C5

DE10250764C5 - Verfahren und Vorrichtung zur Lenkung eines Flurförderzeuges

Info

Publication number: DE10250764C5
Application number: DE10250764A
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl.-Ing. Herschel; Nils-Peter Dipl.-Ing. Hansen; Hans-Peter Dipl.-Ing. Claussen; Dieter Dipl.-Ing. Kramer
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2022-10-30
Also published as: GB2395698A; GB0324770D0; JP2004149117A; FR2846645A1; GB2395698B; FR2846645B1; DE10250764B3; JP3881978B2

Abstract

Verfahren zur Lenkung eines Flurförderzeugs, mit einer Steuereinheit, die mindestens eine Lenksteuerung und eine Fahrsteuerung aufweist, wobei die Lenksteuerung für drei oder mehr lenkbare Räder unterschiedliche Lenkbetriebsarten aufweist, in denen eine Ansteuerung der zu steuernden Räder ausgehend von einer Grundstellung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass
– jeder Lenkbetriebsart ein Satz von mindestens einem Fahrparameter zugeordnet ist und
– die Fahrsteuerung den der aktuellen Lenkbetriebsart zugeordneten Satz zur Ansteuerung von Antrieb und/oder Bremse des Flurförderzeugs verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 9 zur Lenkung eines Flurförderzeugs.
Stand der Technik
Aus DE 43 03 342 A1 ist ein Lenkvorrichtung für Front- und Seitenstapler bekannt, die mit mehreren unabhängig voneinander lenkbaren Fahrzeugachsen versehen sind, denen jeweils ein Stellmotor zugeordnet ist. Als Stellmotor ist ein schnell drehender Elektromotor vorgesehen, der über ein Getriebe stark untersetzt wird. Die Steuersignale für die Stellmotoren werden von je einem Lenkrechner generiert.
Aus WO 93/02906 A1 ist ein Fahrzeug mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern bekannt, das eine Vielzahl von Steuermoden aufweist. Für das Umschalten von einem Steuermodus in einen weiteren Steuermodus wird vorgeschlagen, jeweils die Räder gruppenweise umzuschalten. Dies ermöglicht es während der Fahrt von einem Lenkmodus in den nächsten umzuschalten.
Aus DE 39 42 494 A1 ist eine Hinterradlenkanordnung für ein Fahrzeug mit Vierradlenkung bekannt. Zur Korrektur der Geradeausfahrtstellung ist eine Meßeinrichtung vorgesehen, die die Vorderradlenkkraft, die Vorderradlateralkraft und die Lateralbeschleunigung des Fahrzeugs erfaßt. Die Korrektur der Radstellungen erfolgt so, daß diese Kräfte bzw. die Lateralbeschleunigungen im wesentlichen Null sind.
Aus GB 2 232 941 A ist eine Lenkvorrichtung für ein Motorfahrzeug bekannt. Bei dem Motorfahrzeug werden die Hinterräder abhängig von dem Lenkwinkel für die Vorderräder und die Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Zur Berücksichtigung der Geschwindigkeit wird die Rotationsgeschwindigkeit der Vorder- und der Hinterräder gemessen. Der Lenkwinkeleinschlag für die Hinterräder wird abhängig von dem Quotient der Geschwindigkeiten gesteuert.
Aus DE 39 11 453 A1 ist eine Hinterradlenkvorrichtung bekannt, bei der zum Lenken die Hinterräder des Fahrzeugs durch Federn in eine neutrale Stellung vorgespannt sind. Ein Hinterrad-Lenkmechanismus verstellt die Hinterräder gegen diesen Widerstand. Aus EP 0 512 591 ist eine Lenkvorrichtung für die Hinterräder bekannt, bei die je nach Einschlag der Vorderräder entweder das linke oder das rechte Hinterrad angesteuert wird.
Aus DE 199 60 587 A1 ist ein Flurförderzeug bekannt, das einen Hubhöhensensor und eine Steuereinrichtung aufweist. Bei geringer Hubhöhe steuert die Steuereinrichtung die eine Bremsbeeinflussungseinrichtung so an, daß letztere die ausgelöste Bremswirkung nicht oder sehr moderat mindert. Ist dagegen die Hubeinrichtung auf maximalen Hub ausgefahren, so wird die Bremsbeeinflussungseinrichtung in der Weise angesteuert, daß die vom Fahrer durch Betätigung des Bremspedals oder dergleichen ausgelöste Bremswirkung reduziert wird, um das Fahrzeug sicherer abzubremsen.
Aus DE 201 02 877 U1 ist ein Mehrwegestapler bekannt, dessen Fahrmotoren in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind. Für jede der Gruppen ist eine separate Steuereinrichtung zur Steuerung der Stromversorgung für jede der Gruppen vorgesehen.
Aus EP 0625478 B1 ist ein Schubgabelstapler bekannt, der eine Lenkeinrichtung zum Lenken von Lastaufnahmerädern an den Lastarmen besitzt. Ferner ist eine Lenkwinkel-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Lenkwinkel der Lastaufnahmeräder und des Antriebsrades vorgesehen.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flurförderzeug bereitzustellen, dessen Lenkvorrichtung bei den unterschiedlichen Lenkbetriebsarten einen zuverlässigen und sicheren Betrieb ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Das Verfahren betrifft Flurförderzeuge mit drei oder mehreren lenkbaren Rädern, die von mindestens einer Lenksteuerung in unterschiedliche Lenkbetriebsarten gebracht werden können. Beispiel für eine solche Lenkbetriebsart ist die Normalfahrt, bei der sämtliche Räder mit 0° zur Fahrzeugslängsrichtung ausgerichtet sind und nur ein Antriebsrad zur Lenkung des Flurförderzeugs angesteuert wird. Dem gegenüber steht beispielsweise die modifizierte Normalfahrt, bei der ebenfalls sämtliche Räder mit 0° zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind, aber eine Allradlenkung erfolgt. Ferner besitzt das Flurförderzeug eine Fahrsteuerung, die entsprechend den Vorgaben, beispielsweise eines Fahrpedals, eine Ansteuerung des Antriebs vornimmt. Lenk- und Fahrsteuerung gehören zu einer Steuerung für das Flurförderzeug. Die Steuerung kann physikalisch getrennte Steuerungseinheiten aufweisen oder kann in eine Steuerung integriert sein. Ferner kann auch eine Steuereinheit, beispielsweise die Lenksteuerung als übergeordnete Steuerung dienen. Erfindungsgemäß ist jeder Lenkbetriebsart ein Satz mit mindestens einem, Fahrparameter zugeordnet. Die Fahrsteuerung verwendet den der aktuellen Lenkbetriebsart zugeordneten Satz zur Ansteuerung von Antrieb und/oder Bremse des Flurförderzeugs. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß auf kostengünstige Weise dem Bediener des Flurförderzeugs nur diejenigen Fahrparameter automatisch zur Verfügung gestellt werden, die ein sicheres Fahrverhalten garantieren. Die Kontrollierbarkeit und damit die Sicherheit des Fahrzeuges werden durch die Auswahl von Sätzen der Fahrparameter erhöht und somit das Unfallrisiko vermindert. Da die Lösung in bestehende Steuerungen implementierbar ist, fallen keine zusätzlichen Kosten an.
In einer bevorzugten Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält jeder Satz von Fahrparametern die maximale Fahrgeschwindigkeit als Parameter. Bevorzugt kann zusätzlich als Fahrparameter auch eine maximale Beschleunigung vorgesehen sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind auch Werte für die Verzögerung im Satz der Fahrparameter enthalten, insbesondere Werte für die Umkehrbremse und/oder Ausrollbremse. Des weiteren können auch die Parameter für die Lenkradübersetzung sowie Notstopprampen unterschiedlich sein.
Die Beschränkung der Fahrparameter auf Maximalwerte für Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder Verzögerung dient dazu, in bestimmten Lenkbetriebsarten eine Überlastung oder instabile Stellungen des Flurförderzeugs zu vermeiden.
In einer Lenkbetriebsart besitzen die Räder eine Grundeinstellung, in der im wesentlichen ein Drehen des Flurförderzeugs auf der Stelle erfolgt. Der entsprechende Satz von Fahrparametern begrenzt die maximale Geschwindigkeit für den Antrieb, vorzugsweise auf eine Geschwindigkeit von ungefähr 4 km/h. Die Begrenzung der Geschwindigkeit stellt sicher; daß die auf den Fahrer und auf die Last wirkenden Fliehkräfte nicht zu groß werden. In dieser Lenkbetriebsart ist auf einer Skala von 0 bis 9 die Beschleunigung auf 5 und die Verzögerung auf 3 begrenzt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch eine Vorrichtung zur Lenkung gemäß Anspruch 9 gelöst.
In einer bevorzugten Ausgestaltung generiert die Lenksteuerung für das Antriebsrad die Signale für die Fahrsteuerung. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist als Datenbus ein CAN-Bus vorgesehen.
In einer weiteren Lenkbetriebsart, in der die Grundeinstellung aller Räder 90° quer zur Fahrzeuglängsrichtung steht, weist der zugehörige Satz an Fahrparametern einen maximalen Beschleunigungswert auf. Da bei der Lenkbetriebsart, die auch als Querfahrt bezeichnet wird, das angetriebene Rad stark außermittig zum Fahrzeugschwerpunkt sich befindet, können aufgrund der Massenträgheit bei einer starken Beschleunigung Verdrehungen und Torsionen des Fahrzeugsrumpfs auftreten. Um diese zu vermeiden, wird bei der Querfahrt die maximale Beschleunigung begrenzt. Damit das Fahrzeug nicht zu sensibel auf einen Lenkradeinschlag reagiert, ist bevorzugt die Lenkübersetzung vergrößert.
Ausführungsbeispiel
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
1a–1e Grundeinstellungen der Räder für verschiedene Lenkbetriebsarten und
2 ein Blockdiagramm der Steuerung.
Die 1a bis 1e zeigen in einer schematischen Ansicht ein Flurförderzeug 10 mit einem Antriebsrad 12 im Fahrzeugrumpf 14. An den Lastarmen 20 und 22 sind ebenfalls lenkbare Lasträder 16 und 18 vorgesehen.
1a zeigt die Normalfahrt, bei der in der Grundstellung Antriebsrad und Lasträder 0° zur Fahrzeuglängsrichtung A einschließen. In der Normalfahrt erfolgt die Lenkung ausschließlich über das Antriebsrad. Der Lenkwinkel ist hierbei auf +/–95° beschränkt oder eine 360° Endloslenkung erfolgt.
1b zeigt die Grundstellung für die modifizierte Normalfahrt, die sich nicht von der Grundstellung der Normalfahrt in 1a unterscheidet. Jedoch erfolgt wie durch die Doppelfeile angeordnet bei der modifizierten Normalfahrt eine Allradlenkung. Die Lenkwinkel des Antriebsrads und der Lasträder werden hierbei einzeln je nach Lenkeinschlag geregelt, um eine möglichst hohe Manövrierfähigkeit auf engstem Raum zu erreichen. Der Lenkeinschlag beträgt hierbei +/–95° oder es erfolgt eine 360° Endlos-Lenkung.
1c zeigt die Grundeinstellung für die Querfahrt, bei der Antriebsrad und Lasträder 90° quer zur Fahrzeuglängsrichtung stehen. Wie durch die Doppelpfeile angezeigt, erfolgt die Lenkung über die Lasträder, wobei die Lenksteuerung unter Berücksichtigung von Fahrtrichtung und vorhandener Radstellung unterscheidet, ob eine Radstellungsänderung nach links oder rechts erfolgen soll. Links und rechts beziehen sich hierbei jeweils auf Blickrichtung Lastaufnahme vom Bedienerplatz, also vom Fahrzeugkörper zu den Lastarmen.
1d zeigt die Grundstellung der Räder für die Diagonalfahrt nach rechts. Gegenüber der Grundstellung „Normalfahrt" sind alle Räder um 45° nach rechts eingeschwenkt. Wie durch die Doppelpfeile angedeutet, erfolgt eine Allradlenkung, wobei der Lenkwinkel des Antriebsrads und der Lasträder je nach Lenkradeinschlag unterschiedlich ist. Entsprechend zu der Diagonalfahrt nach rechts gibt es eine weitere Lenkbetriebsart, bei der in der Grundeinstellung alle Räder um 45° nach links eingeschwenkt sind.
Nicht dargestellt ist die Parallelfahrt, bei der in der Grundstellung die Räder mit der Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind. Auch bei der Parallelfahrt erfolgt wie bei der modifizierten Normalfahrt eine Allradlenkung. Das Lenken erfolgt hierbei jedoch so, daß alle drei Räder um den gleichen Lenkwinkel bewegt werden. Die Lenkbetriebsam Parallelfahrt ermöglicht Fahrzeugbewegungen in Diagonal- und Querrichtung ohne Drehung der Fahrzeuglängsachse.
1e zeigt die Lenkbetriebsart, die eine Drehung auf kleinstem Raum ermöglicht. Das Antriebrad steht quer zur Fahrzeuglängsrichtung und die Lasträder sind so gestellt, daß das Flurförderzeug sich um einen zwischen den Rädern liegenden Drehpunkt M bewegt. Hierbei ist das Lenkrad inaktiv.
2 zeigt ein Blockdiagramm zum Ablauf der Steuerung. Die Steuerung für ein Flurförderzeug mit zwei Lasträdern und einem Antriebsrad besitzt drei unabhängige Lenksteuerungen 24, 26, 28. Die Lenksteuerungen 24 bis 28 stellen jeweils ein Rad. Die Sollwerte für die Lenkwinkel werden in einer zentralen Steuereinheit berechnet. An der Steuereinheit liegt die aktuelle Lenkradstellung an, die von einer Sollwertsensorik 34 bestimmt wird. Diese Steuereinheit ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung in eine der Lenksteuerungen integriert.
Ebenfalls an der Steuereinheit 30 liegt die Fahrpedalstellung 36 über ein Potentiometer 38 an. Diese Daten werden in einer Fahrsteuerung 40 entsprechend einem aktuellen Satz von Fahrparametern 42 umgesetzt.
Bei dem Beispiel wird der Satz an Fahrparametern nicht von der zentralen Steuerung 30 vorgegeben, sondern die Lenksteuerung 28 für das Antriebsrad setzt ein sogenanntes CAN-Telegramm über die Datenleitung 44 ab, das von dem CAN-Bus 46 verteilt wird. Es ist jedoch auch möglich, daß die Lenksteuerung 28 als Master für die anderen Lenksteuerungen und eventuell auch zu der Fahrsteuerung dient und damit die Aufgabe von Steuerung 30 übernimmt. CAN-Bus steht hierbei für Controlled Area Network-Bus. Über die Datenleitung 48 gelangt die Nachricht zur aktuellen Lenkbetriebsart an die Fahrsteuerung 40. Die Fahrsteuerung 40 wählt ansprechend auf die Nachricht zu der aktuellen Lenkbetriebsart den entsprechenden Satz von Fahrparametern auf.
Die Fahrparameter bestehen aus: Fahrgeschwindigkeit, Beschleunigung, Umkehrbremse und Ausrollbremse. Es können bei den unterschiedlichen Sätzen von Fahrparameter ein oder mehrere Fahrparameter unterschiedlich ausfallen. Es ist auch möglich, daß mehrere Lenkbetriebsarten auf den gleichen Satz an Fahrparametern zurückgreifen. Bei der Lenkbetriebsart „Drehen auf kleinstem Raum" wird die Fahrgeschwindigkeit auf ungefähr 4 km/h beschränkt, um die entstehenden Fliehkräfte auf Fahrer und Last zu begrenzen. Gleichzeitig wird bei Lenkbetriebsart Querfahrt die Beschleunigung für das Flurförderzeug und die Fahrgeschwindigkeit auf 8,5 km/h begrenzt. Für die Normalfahrt gilt eine maximale Fahrgeschwindigkeit von ungefähr 12 km/h.
Nachfolgend wird beispielhaft für die Lenkbetriebsarten Kreisfahrt, Normalfahrt, modifizierte Normalfahrt, Querfahrt, Parallelfahrt und Diagonalfahrt jeweils beispielhaft ein Satz von Fahrparametern angegeben. Jeder Satz von Fahrparametern besteht aus den folgenden Größen: Beschleunigung, Ausrollbremse, Umkehrbremse, Fahrgeschwindigkeit, Notstopprampe und Lenkradübersetzung. Ausrollbremse und Umkehrbremse sind jeweils zwei unterschiedliche Verzögerungen. Während bei den Fahrparametern die maximale Fahrgeschwindigkeit die absoluten Größen, d. h. km/h, vorgegeben wird. Auch die Lenkradübersetzung wird mit dem korrekten Übersetzungsverhältnis als Fahrparameter angegeben. Die Beschleunigung, Verzögerung mit Ausrollbremse und Umkehrbremse sowie die Notstopprampe werden als Parameter auf eine Skala von 0 bis 9 angegeben. Die Parametrisierung besitzt den Vorteil, daß unabhängig von Antrieb, Batterie und dergleichen die Werte vorgegeben und eingestellt werden können. Bei der Notstopprampe handelt es sich um einen Fahrparameter, der angibt, wie stark bei einem Notfall gebremst werden soll.

Beispielhaft sind die Parametersätze für die unterschiedlichen Lenkbetriebsarten angegeben:

Lenkbetriebsart	Beschleunigung	Ausrollbremse	Umkehrbremse	Geschwindigkeit	Notstopprampe	Lenkrad _i
Kreisfahrt	max. 5	max. 3	max. 5	4,0	max. 3	0
Normalfahrt	max. 9	max. 9	max. 9	11,5	max. 9	1:5
Normalfahrt modifiz.	max. 9	max. 9	max. 9	11,5	max. 9	1:5
Querfahrt	max. 3	max. 2	max. 2	8,5	max. 0	1:10
Parallelfahrt	max. 4	max. 3	max. 4	8,5	max. 3	1:5
Diagonalfahrt li.	max. 4	max. 3	max. 4	8,5	max. 3	1:5
Diagonalfahrt re.	max. 4	max. 3	max. 4	8,5	max. 3	1:5

Claims

Verfahren zur Lenkung eines Flurförderzeugs, mit einer Steuereinheit, die mindestens eine Lenksteuerung und eine Fahrsteuerung aufweist, wobei die Lenksteuerung für drei oder mehr lenkbare Räder unterschiedliche Lenkbetriebsarten aufweist, in denen eine Ansteuerung der zu steuernden Räder ausgehend von einer Grundstellung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass – jeder Lenkbetriebsart ein Satz von mindestens einem Fahrparameter zugeordnet ist und – die Fahrsteuerung den der aktuellen Lenkbetriebsart zugeordneten Satz zur Ansteuerung von Antrieb und/oder Bremse des Flurförderzeugs verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Satz von Fahrparametern eine maximale Geschwindigkeit als Parameter aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Satz von Fahrparametern zusätzlich eine maximale Beschleunigung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Satz von Fahrparametern zusätzlich Werte für die maximale Verzögerung, insbesondere bei einer Umkehrbremse und/oder einer Ausrollbremse aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Lenkbetriebsarten die Räder eine Grundstellung besitzen derart, dass ein Drehen auf der Stelle erfolgt, wobei der entsprechenden Satz von Fahrparametern die maximale Geschwindigkeit begrenzt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Geschwindigkeit auf ungefähr 4 km/h begrenzt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Lenkbetriebsart, in deren Grundeinstellung alle Räder 90° quer zur Fahrzeuglängsrichtung stehen, die Fahrparameter einen maximalen Beschleunigungswert aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lenkbetriebsart, in deren Grundeinstellung alle Räder 90° quer zur Fahrzeuglängsrichtung stehen, die Fahrparameter die Lenkradübersetzung vergrößern.
Vorrichtung zur Lenkung eines Flurförderzeugs mit mindestens einer Lenksteuerung und einer Fahrsteuerung, die vorzugsweise über einen Datenbus miteinander verbunden sind, wobei die Lenksteuerung für drei oder mehr lenkbare Räder unterschiedliche Lenkbetriebsarten aufweist und ein Signal absetzt, das von der Fahrsteuerung empfangen dieser anzeigt, welcher Satz von Parametern bei der aktuellen Lenkbetriebsart für die Steuerung des Antriebs vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Antriebsrad stellende Lenksteuerung die Signale für die Fahrsteuerung generiert.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Datenbus als CAN-Bus vorgesehen ist.