DE19919655B4

DE19919655B4 - Flurförderzeug mit Kippsicherung

Info

Publication number: DE19919655B4
Application number: DE19919655A
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. Rickers; Ralf Dipl.-Ing. Baginski; Frank Dr.-Ing. Mänken; Nis-Georg Dipl.-Ing. Nissen
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: FR2792924B1; FR2792924A1; US6385518B1; DE19919655A1

Abstract

Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, bei dem an einem Fahrzeugrahmen Vorder- und Hinterräder gelagert sind, von denen mindestens eines antreibbar ist, einem Lastaufnahmemittel, das mit Hilfe eines Kraftgerätes mindestens in der Höhe verstellbar ist und einer Sicherheitseinrichtung, die ein Kippen des Flurförderzeugs erfaßt und mindestens mit einem Warnsignalgeber in Wirkverbindung steht, wobei mindestens einem Rad ein Lastsensor (12) zugeordnet ist und die Sicherheitseinrichtung (14) eine Vergleichseinrichtung aufweist, die ein Signal auf den Warnsignalgeber (16) gibt, wenn eine oder mehrere der gemessenen Radlasten einen vorgegebenen Wert unterschreiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung den zeitlichen Verlauf (Gradient) der Radlast auswertet und ein Signal auf den Warnsignalgeber gegeben wird, wenn Radlast und Gradient der Radlast vorgegebene Kombinationen erreichen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und 2.
Während des Betriebs von Flurförderzeugen kann es last- und bauartbedingt zu Stabilitätsproblemen kommen, welche durch statische und dynamische Ursachen hervorgerufen werden.
Bei Gabelstaplern liegt der Schwerpunkt der Last naturgemäß außerhalb der Standfläche des Fahrzeugs. Je nach Größe der Last ändert sich die Schwerpunktlage des Gesamtsystems signifikant. Im Extremfall verschiebt er sich bis über die lastseitige Kippkante hinaus, was zu einem Umkippen des Fahrzeugs führt. Ist der Schwerpunkt der aufzunehmenden Last bezüglich der Längsachse des Fahrzeugs seitlich versetzt, so verschiebt sich der Schwerpunkt des Gesamtsystems in Richtung der seitlichen Begrenzung der Standfläche des Fahrzeugs und überschreitet diese im Extremfall. Hieraus resultiert dann ein seitliches Umkippen des Fahrzeugs.
Viele Flurförderzeuge sind mit Lastmanipulationsmitteln ausgerüstet, mit denen die Lage der Last nach Lastaufnahme verändert werden kann. So sind teleskopierbare, neigbare, verschiebbare und schwenkbare Hubeinrichtungen für Flurförderzeuge bekannt. Durch Betätigung der Einrichtungen zur Positionierung der Last kann die Lage des Lastschwerpunkts und damit auch die Lage des Gesamtschwerpunkts des Flurförderzeugs in jede beliebige Raumrichtung verschoben werden. Damit kann in Extremfällen die Projektion des Gesamtschwerpunkts auf die Standebene der Begrenzungslinien der Standfläche des Fahrzeugs an beliebigen Orten überschreiten, was wiederum zur Instabilität des Fahrzeugs führt.
Zusätzlich zu einer ungewollten Verschiebung des Lastschwerpunkts mit den beschriebenen Folgen kann auch durch extreme Verformungen von Komponenten des Fahrzeugs oder der Lastmanipulationsmittel eine Schwerpunktverschiebung hervorgerufen werden. Schließlich kann ein Grund für statische Stabilitätsprobleme darin bestehen, daß sich das Fahrzeug auf einer schiefen Ebene befindet. Auch hier verläßt unter Umständen die Projektion des Gesamtschwerpunkts auf die Standebene in Gewichtskraftrichtung die Standfläche an beliebigen Begrenzungslinien.
Als dynamische Ursache für Stabilitätsprobleme bei Flurförderzeugen ist zunächst ein starkes Abbremsen oder Beschleunigen des Flurförderzeugs zu nennen. Hierbei wird nicht die Schwerpunktlage bezüglich der Standflächenbegrenzung des Fahrzeugs verändert, sondern die am Massenschwerpunkt des Systems wirkenden Trägheitskräfte verursachen durch ihren Hebelarm zur Standfläche des Fahrzeugs ein dem Standmoment entgegenwirkendes Kippmoment. Wenn das Kippmoment die Größe des Standmoments überschreitet, resultiert hieraus wieder Instabilität und ein Kippen des Fahrzeugs. Nach dem gleichen Mechanismus kommt es bei Kurvenfahrt des Flurförderzeugs durch die am Systemschwerpunkt wirkende Zentrifugalkraft zur Instabilität des Fahrzeugs. Außerdem kann Instabilität des Flurförderzeugs durch vertikale Beschleunigungsstöße an den Lastmassen hervorgerufen werden.
Naturgemäß ist man bestrebt, die beschriebenen instabilen Zustände des Flurförderzeugs zu erfassen und den Bediener durch eine Warnanzeige auf die kritische Situation aufmerksam zu machen. Aus DE-OS 21 32 842 ist bekannt, dem Hydraulikkreis des Hubzylinders von Flurförderzeugen einen Sensor zuzuordnen, der den Druck ermittelt und über den Druck die Größe der Last. Naturgemäß hängt der Schwerpunkt des Gesamtsystems von der Höhe der Last ab. Aus DE-PS 46 931 ist ferner bekanntgeworden, neben den Drucksensoren im Hydraulikkreis auch Sensoren für die Erfassung der Neigung des Hubgerüstes und für die Erfassung der Höhe des Lastaufnahmemittels in ein Kippsicherungssystem mit einzubeziehen.
Aus EP 0 465 838 ist ferner bekannt, die Relativbewegung zwischen einer Hinterachsbaugruppe und dem Fahrzeugrahmen des Flurförderzeugs zu sensieren, um auf diese Weise das beginnende Kippen des Fahrzeugs um die Vorderachse zu erfassen. Trotz der damit verbundenen aufwendigen Fahrwerkskonstruktion kann naturgemäß nur die Instabilität bezüglich einer Kippkante erfaßt werden.
Aus EP 0 483 493 ist ein Flurförderzeug mit einer Überwachungseinrichtung für den Belastungszustand bekanntgeworden. Eine Meßvorrichtung, beispielsweise mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen arbeitend, nimmt vertikale und parallel zur Fahrzeuglängsachse auftretende horizontale Lagerkräfte auf. Die Meßvorrichtung steht mit einer Meßdatenverrechnungseinheit in Verbindung, die an einem Belastungszustand-Anzeigegerät angeschlossen ist. Mit Hilfe des bekannten Systems werden von außen auf das Flurförderzeug wirkende Lasten, z.B. Hublastmasse, Hublastmoment usw. und die aktuelle Konstellation des Fahrzeugs, z.B. Hubhöhe, Mastneigung usw. bestimmt und mit Hilfe der Daten die kritischen Zustände bestimmt. Da jedoch, wie erörtert, viele Ursachen für instabile Zustände des Fahrzeugs verantwortlich sein können, erfordert die An der Überlasterfassung, daß eine Vielzahl von Zustandsdaten des Flurförderzeugs sensiert und überwacht werden müssen.
Aus EP 0 873 893 ist bekannt, zusätzlich dynamische Zustände, wie Fahrgeschwindigkeit und Lenkwinkel des Fahrzeugs zu erfassen, um auch dynamische Instabilitäts situationen zu erkennen. Auch hierfür ist erforderlich, eine Vielzahl von Daten zu erfassen und zu verarbeiten, um den gewünschten Sicherheitseffekt zu erhalten.
Aus DE 31 22 720 C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bremsen eines Stapelfahrzeugs bekannt geworden. Der Bremsweg wird im Hinblick auf eine anzufahrende Zielposition unter Berücksichtigung verschiedener Parameter berechnet. Zu diesen gehören neben der Fahrgeschwindigkeit, der Größe der Last und ihre Höhe auch die Schwingungsperiode des Hubgerüstes. Während des Bremsvorgangs führt das „Federsystem" des Hubgerüstes mit Last eine sinusähnliche Schwingung aus, durch welche der Lastschwerpunkt periodisch verändert wird. Dadurch werden auch die Radlasten verändert und mithin die Wirkung der betätigten Bremse. Die beschriebenen Parameter werden mit Hilfe entsprechender Sensoren ermittelt und in Signale für die Steuerung der Bremsvorrichtung umgewandelt.
Für einen Gabelstapler ist aus GB 2290149 A bekannt geworden, mindestens einem Rad einen Lastsensor zuzuordnen. Eine Sicherheitseinrichtung weist eine Vergleichseinrichtung auf, die ein Signal auf einen Warnsignalgeber gibt, wenn eine oder mehrere der gemessenen Radlasten einen vorgegebenen Wert unterschreiten. Es ist ferner bekannt geworden, daß über das Signal der Vergleichseinrichtung auf eine oder mehrere Funktionen des Flurförderzeugs eingewirkt wird, wie etwa auf die Höhe der Last, den Lenkeinschlag, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Mastneigung, die Verschiebung des Lastaufnahmemittels in Richtung der Längsachse und/oder quer dazu, die Höheneinstellung eines oder mehrerer Stoßdämpfer usw.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flurförderzeug mit einer Kippsicherung zu schaffen, die besonders einfach ausgeführt ist und mit Sicherheit die verschiedenen Instabilitäten des Fahrzeugs erfaßt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder 2 gelöst.
Wie der zuletzt genannte Stand der Technik nutzt die Erfindung die Kenntnis aus, daß jede Art von Instabilität dadurch gekennzeichnet ist, daß die vertikalen Reaktionskräfte eines oder mehrerer Räder des Flurförderzeugs zu Null werden. Daher wird mindestens einem Rad ein Radlastsensor zugeordnet, dessen Signale auf eine Vergleichsvorrichtung gehen. Diese wertet erfindungsgemäß den zeitlichen Verlauf (Gradient) der Radlast aus und gibt ein Signal auf den Warnsignalgeber, wenn Radlast und Gradient der Radlast eine vorgegebene Kombination erreichen.
Bei der Lehre nach Patentanspruch 2 wird das Signal der Vergleichseinrichtung auf mindestens eine der zahlreichen Funktionen des Flurförderzeugs angewendet, um die Stabilität herzustellen, z.B. auf die Höhe der Last, den Lenkeinschlag, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Mastneigung, die Verschiebung des Lastaufnahmemittels in Richtung der Längsachse und/oder auch quer dazu, auf die Höheneinstellung eines oder mehrerer Stoßdämpfer oder dergleichen mehr. In manchen Fällen können die Flurförderzeuge auch mit einer Stabilisierungseinrichtung versehen sein, mit deren Hilfe dem instabilen Zustand entgegengewirkt wird. Diese kann ebenfalls in geeigneter Weise angesteuert werden, um das Fahrzeug an einem Kippen zu hindern.
Bei der Erfindung werden nicht nur statische, sondern auch dynamische Instabilitäten erkannt und auch solche, welche durch eine Neigung der Aufstandsfläche hervorgerufen werden.
Bei der transienten Erfassung und Auswertung der vertikalen Radlasten ist es möglich, mit einem geeigneten Prognoseverfahren den erweiterten zeitlichen Verlauf der Aufstandskräfte vorherzusagen. Damit wird eine flexible situationsbedingte Festlegung der zulässigen Werte für die Untergrenzen der Radlasten ermöglicht.
Bei Annäherung an die kritische Kippsituation werden der absolute Radlastwert und der Gradient der Radlastwerte berücksichtigt. Bei ausreichender Aufstandskraft ist ein großer Gradientwert unkritisch. Er wird es dann, wenn sich die Aufstandskraft einem unteren Grenzwert nähert.
Ein zusätzlicher Nutzen der erfindungsgemäßen Einrichtung kann aus dem Vergleich der Radlastsummen in beladenem und in unbeladenem Zustand des Fahrzeugs gezogen und die Größe der aufgenommenen Last berechnet werden. Darüber hinaus ist die Lage des Schwerpunkts des Systems im Raum bestimmbar, wenn mit Hilfe einer Höhenmeßvorrichtung für das Lastaufnahmemittel deren Höhe erfaßt wird.
Die Messung der Radlasten kann in geeigneter Weise durch angebrachte Kraftaufnehmer durchgeführt werden. Als solche kommen zum Beispiel Dehnungsmeßstreifen, Piezomeßeinrichtungen, Dünnfilmsensoren oder dergleichen in Frage. Eine an dere Möglichkeit besteht erfindungsgemäß darin, daß im Bereich der Räder der Abstand zwischen Radnabe und der Bodenaufstandsfläche gemessen wird. Aus dem Abstand und der Federsteifigkeit des Reifens läßt sich ebenfalls die Radlast berechnen. Für die Abmessung sind geeignete berührungslose Wegaufnehmer bekannt, die zum Beispiel mit einem Laser arbeiten.
Nachstehend wird kurz eine Systemzeichnung der Erfindung erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild der Kippsicherung nach der Erfindung.
In der Figur ist mit dem Kasten 10 ein Flurförderzeug angedeutet, das zwei Vorderräder und zwei Hinterräder aufweist sowie ein in der Höhe verstellbares Lastaufnahmemittel. Diese Teile sind in keiner Weise dargestellt, jedoch allgemein bekannt. Jedem Rad ist ein Radlastsensor 12 zugeordnet, der in bekannter Weise ausgeführt sein kann, beispielsweise als Dehnungsmeßstreifen, Piezoaufnehmer oder dergleichen. Die Radlastsensoren 12 geben ein Signal auf eine Auswertungseinheit 14, in der gespeichert ist, welche Werte und welche Gradienten die Signale der Radlastsensoren einzeln oder in Kombination nicht annehmen dürfen, damit Instabilität vermieden wird. Tritt ein solcher Zustand jedoch ein, gibt die Auswertungseinheit ein Signal auf eine Warneinrichtung 16 und parallel auf eine Stabilisierungseinrichtung 18. Die Stabilisierungseinrichtung kann zum Beispiel darin bestehen, daß der Zustand von teleskopisch ausfahrbaren Stoßdämpfern geändert wird. Sie kann auch darin bestehen, daß die Lenkung des Fahrzeugs beeinflußt wird, wenn zum Beispiel der instabile Zustand durch einen zu großen Lenkeinschlag bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit eintritt. Die Stabilisierungseinrichtung kann auch dafür sorgen, daß das Lastaufnahmemittel abgesenkt wird, wenn dadurch die Lage des Systemschwerpunkts verbessert werden kann.

Claims

Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, bei dem an einem Fahrzeugrahmen Vorder- und Hinterräder gelagert sind, von denen mindestens eines antreibbar ist, einem Lastaufnahmemittel, das mit Hilfe eines Kraftgerätes mindestens in der Höhe verstellbar ist und einer Sicherheitseinrichtung, die ein Kippen des Flurförderzeugs erfaßt und mindestens mit einem Warnsignalgeber in Wirkverbindung steht, wobei mindestens einem Rad ein Lastsensor (12) zugeordnet ist und die Sicherheitseinrichtung (14) eine Vergleichseinrichtung aufweist, die ein Signal auf den Warnsignalgeber (16) gibt, wenn eine oder mehrere der gemessenen Radlasten einen vorgegebenen Wert unterschreiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung den zeitlichen Verlauf (Gradient) der Radlast auswertet und ein Signal auf den Warnsignalgeber gegeben wird, wenn Radlast und Gradient der Radlast vorgegebene Kombinationen erreichen.
Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, bei dem an einem Fahrzeugrahmen Vorder- und Hinterräder gelagert sind, von denen mindestens eines antreibbar ist, einem Lastaufnahmemittel, das mit Hilfe eines Kraftgerätes mindestens in der Höhe verstellbar ist und einer Sicherheitseinrichtung, die ein Kippen des Flurförderzeugs erfaßt, wobei mindestens einem Rad ein Lastsensor (12) zugeordnet ist und die Sicherheitseinrichtung (14) eine Vergleichseinrichtung aufweist, die über ein Signal auf eine oder mehrere Funktionen des Flurförderzeugs einwirkt, wie auf die Höhe der Last, den Lenkeinschlag, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Mastneigung, die Verschiebung des Lastaufnahmemittels in Richtung der Längsachse und/oder quer dazu, die Höheneinstellung eines oder mehrerer Stoßdämpfer usw. oder eine Stabilisierungseinrichtung des Flurförderzeugs ansteuert, wenn eine oder mehrere der gemessenen Radlasten einen vorgegebenen Wert unterschreiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung den zeitlichen Verlauf (Gradient) der Radlast auswertet und das Signal erzeugt wird, wenn Radlast und Gradient der Radlast vorgegebene Kombinationen erreichen.
Flurförderzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lastmeßeinrichtung vorgesehen ist, die aus der Summe der Signale der Lastsensoren die Größe der aufgenommenen Last mißt.
Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwerpunktmeßeinrichtung vorgesehen ist, die aus den Signalen der einzelnen Lastsensoren die Lage der Bodenprojektion des Schwerpunkts mißt.
Flurförderzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lastaufnahmemittel eine Höhenmeßeinrichtung zugeordnet ist und die Schwerpunktmeßeinrichtung aus den Signalen der Lastsensoren und dem Signal der Höhenmeßeinrichtung die Lage des Systemschwerpunkts bestimmt.
Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastsensoren einen Kraftaufnehmer aufweisen, wie einen Dehnungsmeßstreifen, einen Piezoaufnehmer, einen Dünnfilmsensor usw.
Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastsensoren eine Abstandsmeßeinrichtung aufweisen, die den Abstand zwischen Radnabe und Bodenaufstandsfläche messen und die Sicherheitseinrichtung aus dem gemessenen Abstand und der Federsteifigkeit des Radreifens und/oder einer federnden Aufhängung des Rades die Radlast bestimmt.