WO2005026039A1 - Lenksysteme mit lenkwinkelbegrenzung - Google Patents

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WO2005026039A1
WO2005026039A1 PCT/EP2004/009969 EP2004009969W WO2005026039A1 WO 2005026039 A1 WO2005026039 A1 WO 2005026039A1 EP 2004009969 W EP2004009969 W EP 2004009969W WO 2005026039 A1 WO2005026039 A1 WO 2005026039A1
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steering
wheel
brake
steering angle
motor
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PCT/EP2004/009969
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Inventor
Bernhard Hagl
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Jungheinrich Ag
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0418—Electric motor acting on road wheel carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0469—End-of-stroke control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/02—Steering linkage; Stub axles or their mountings for pivoted bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/07572—Propulsion arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a steering system with at least one wheel that rolls on an underground in a direction parallel to the underground and can be steered about a wheel steering axis that is essentially orthogonal to the underground, the rolling direction being determined by a wheel describing the rotational position of the at least one wheel about the wheel steering axis.
  • Steering angle is determined, with a steering force coupling part for coupling a steering force into the steering system and with a steering force transmission device for transmitting the steering force to the at least one wheel in order to bring about a change in the wheel steering angle of the at least one wheel
  • the steering system furthermore includes a steering angle limiting device which can be switched between an active state and an inactive state and which limits the wheel steering angle to at least one wheel steering angle range in the active state and which does not limit the wheel steering angle of the at least one wheel in the inactive state.
  • the invention further relates to an industrial truck, in particular an automatically steering industrial truck, with such a steering system.
  • Such a steering system with a mechanical steering angle limiting device is already known.
  • a locking pin In the mechanical steering angle limiting device, in its active state, a locking pin is positively inserted into a recess in a steering shaft.
  • the recess can have a slightly larger dimension than the locking pin, so that there is a certain amount of steering play.
  • this steering play is not sufficient to steer a vehicle equipped with the steering system into a curve. Therefore, when cornering, the locking pin must be disengaged from the recess in the steering shaft. Then the steering shaft is released for any rotation. Turn on However, it is not possible to return to the active state during cornering because the locking pin and the steering shaft recess are no longer in alignment due to the steering rotation of the steering shaft.
  • the known steering angle limiting device is used primarily in the case of automatically steering industrial trucks and ensures that system failure of the steering system when driving straight does not lead to an excessive deviation of the travel path of the vehicle from the desired travel path. This applies in particular to the braking distance in the event of emergency braking, which is initiated if the steering system fails.
  • the steering angle limiting device comprises a brake which is provided such that it is in the active state of the Steering angle limiting device generates a braking force that limits rotation of the at least one wheel about the wheel steering axis to the predetermined wheel steering angle range, and it does not generate such braking force when the steering angle limiting device is inactive.
  • the steering angle limiting device can also be switched from the inactive state to the active state during cornering, so that this is particularly the case with emergency braking and a simultaneous switch from the inactive state to the active state at least one steerable wheel can only reach a wheel steering angle within a predetermined wheel steering angle range, which ensures that the travel or braking distance at least approximately coincides with the desired travel distance in the curve. This reduces the risk of collision with objects that are close to the target travel path.
  • wheel steering angle is meant the angle that a center plane of the at least one steerable wheel includes with a plane orthogonal to the local base of the wheel and containing a preferred direction.
  • the local subsurface of the wheel designates a nestle level on the subsurface at the wheel contact point.
  • the preferred direction is the straight-ahead direction and defines a steering angle of zero degrees.
  • the preferred direction is the longitudinal direction of a vehicle provided with the steering system according to the invention.
  • Underground parallel direction denotes a direction parallel to the underground at the respective wheel contact point of the at least one wheel.
  • the at least one steering wheel can also be rotated about a steering shaft that runs obliquely to the respective surface become.
  • a rotation also has a rotary axis component orthogonal to the ground. This axis of rotation component is then meant by the wheel steering axis which is essentially orthogonal to the ground.
  • the steering force coupling part can be, for example, a flange or a coupling device for coupling a power device or else a steering wheel or steering column for manual exertion of a steering force.
  • the solution to the above problem should not be understood to mean that the brake has no braking effect at all when the steering angle limiting device is inactive. Rather, it is sufficient that the braking effect is not large enough to limit the steering angle. This is to include the case that any brake disks that are still released, however, still generate a minimal braking effect due to random friction.
  • the wheel steering angle limiting device in the inactive state does not limit the wheel steering angle of the at least one wheel should not preclude the fact that the wheel steering angle is limited by other devices or generally steering only in a limited wheel steering angle range on the respective vehicle is provided. Rather, it is stated that the steering angle limiting device does not have any irrespective of the other structural design. Limits the wheel steering angle.
  • the lowest risk of collision of a vehicle equipped with the steering system according to the invention with an existing one close to the desired travel path Objects during cornering generally exist when the brake detects the at least one wheel at the wheel steering angle present at the time of switching from the inactive state to the active state. There is then practically no more steering play within which the at least one wheel can still be rotated about the wheel-steering axis by undesired force surges.
  • Vehicles are usually equipped with numerous different components and systems, so that there is only a limited amount of space for accommodating an additional component such as a brake.
  • the constructive freedom for accommodating the brake in the vehicle can be increased in an advantageous manner in that the steering force transmission device comprises a, possibly multi-part, steering shaft and a brakeable movement part of the brake is connected to the steering shaft for torque transmission.
  • the brake can be connected to the steering shaft at any location along the latter.
  • a moving part of the brake denotes a part which is connected to a part to be braked and on which a braking force generated in cooperation with stationary or vehicle frame-fixed brake parts has a braking effect.
  • the steering force is introduced into the system in such a way that it can be used to convert the at least one wheel without conversion.
  • the steering system comprises a reduction gear which is connected on the input side to the steering force coupling part and on the output side to the at least one wheel. Since reduction gears are gearboxes that reduce a speed from the input side to the output side according to their reduction ratio and accordingly increase the torque introduced from the input side to the output side, it is advantageous to arrange the brake on the input side of the reduction gear.
  • the construction vol of a brake is proportional to the braking torque it applies, so that a brake arranged in this way can have smaller dimensions than a brake on the output side of the reduction gear.
  • the brake can fundamentally be any brake which can generate a braking effect by a mechanically and / or electromagnetically and / or electromechanically induced force.
  • a proven and commercially available electromagnetic safety brake is preferably used, which generates a braking effect in a deenergized state and produces essentially no braking effect in an energized state.
  • Such brakes are friction brakes in which a helical spring presses a ferromagnetic pressure plate against a movable brake disc.
  • a circumferential radial disk of the moving part of the brake is arranged between the movable brake disc and a fixed brake disc.
  • the steering system is also provided with a steering wheel or steering horn for manual steering, a human operator is generally better able to avoid objects in the preceding travel path than an automatic system. Nevertheless, the case is expressly to be encompassed by the invention that the steering system is a manual or a motor-assisted manual steering system.
  • the steering system can comprise a steering motor, preferably in the form of an electric motor, which is connected to the steering force coupling part for torque transmission.
  • the steering motor can generate a steering torque depending on manual or automatic steering signals.
  • Such a motor support would relieve a human operator of applying steering torque and only needed to specify the desired direction of travel.
  • a steering motor is indispensable as a source of a steering force.
  • the steering motor is an electric motor
  • a particularly high level of security against undesired collisions can be achieved in that the steering angle limiting device switches to the active state in the event of a fault in the steering control, in particular in the event of a fault in the power supply to the steering angle motor.
  • a disturbance in the power supply to the electric steering motor is particularly critical, since rotation of the at least one wheel about the steering axis is countered by almost no force due to the currentless motor. In terms of design, this can be easily achieved by connecting the aforementioned electromagnetic safety brake and the electric steering motor to a common energy supply. In this case, when operation of the electric steering motor is no longer guaranteed, the electromagnetic safety brake is also triggered, so that the steering angle limiting device automatically switches to the active state in the event of a failure of the power supply supplying the electric steering motor.
  • the brake can be arranged in such a way that a brakeable movement part of the brake is connected to the motor shaft of the steering motor for torque transmission.
  • the brake can be placed on the steering motor in the longitudinal direction of the motor shaft. Since a reduction gear is usually provided between the motor and the at least one wheel in the case of steering motors, the brake connected to the motor shaft can also be of relatively small dimensions compared to other locations in the steering system.
  • a steering system according to the invention gives an industrial truck its own value, so that independent protection for an industrial truck with at least one steerable wheel and a steering system with at least one or more of the above-mentioned features is sought.
  • the at least one steerable wheel is the at least one wheel of the steering system.
  • the conductor loop course thus forms the target travel path of the industrial truck. This course is scanned by antennas and the truck is tracked by the steering system according to the scanning results.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a preferred embodiment of the steering system according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic partial sectional view of the electromagnetic safety brake shown in Fig. 1.
  • Fig. 1 is an embodiment of the steering system according to the invention, generally designated 10.
  • the steering system 10 comprises an electric steering motor 1 2, which e.g. can be a three-phase asynchronous motor.
  • the motor shaft of the steering motor 1 2 is shown in dashed lines and designated 1.
  • the steering motor 1 2 connects via a shaft-hub connection 1 3 to a reduction gear 1 6, which reduces the speed of the steering motor 1 2 to slower speeds.
  • the reduction gear 1 6 On the output side, the reduction gear 1 6 has an output shaft journal 1 8.
  • the assembly of steering motor 1 2 and transmission 1 6 is fastened to a vehicle frame 22 with screws 20.
  • a spur gear 24 is also rotatably attached to the vehicle frame 22, which sits on the output shaft journal 1 8 and meshes with a spur gear 26.
  • the spur gear 26 is arranged on a steering shaft 28, which is mounted at 30 and 32 on the vehicle frame 22 so as to be rotatable about a steering axis 34.
  • a wheel 38 is connected to the steering shaft 28 and can be rotated about a rotation axis 36 orthogonal to the plane of the drawing in FIG. In the example shown in FIG. 1, the steering axis 34 and the axis of rotation 36 intersect, but this need not be the case.
  • the steering axis 34 is essentially orthogonal to the wheel contact plane, ie to a tangential plane to the ground U at the wheel contact point A.
  • the steering motor 1 2 can be driven in both directions, so that the steering shaft 28 can be rotated about the steering axis 34 in both directions of rotation.
  • An electromagnetic safety brake 40 is arranged on the longitudinal end of the steering motor 1 2 remote from the reduction gear 1 6.
  • the basic structure and the mode of operation of the electromagnetic safety brake 40 will be explained further below in connection with FIG. 2.
  • the motor shaft 14 has on its reduction gear 1 6 distant
  • Longitudinal end 14a has a wedge profile through which the motor shaft 14 is connected to the safety brake 40 for torque transmission.
  • the steering motor 1 2 is connected to a motor control unit 44, which comprises an inverter for a three-phase power supply 42 of the steering motor.
  • the engine control unit 44 is electrically supplied from the on-board battery via the lines 42a, 42b.
  • the quiescent current-actuated electromagnetic safety brake 40 is also connected via two supply lines 46 and 48 and a brake control unit 50 to the on-board electrical system fed from the vehicle battery.
  • an actual rotational position sensor 52 in FIG. 1 which detects the actual rotational position of the output shaft journal 1 8 of the reduction gear 1 6 and to a control device (not shown) transfers.
  • the actual rotational position sensor 52 is supported on the vehicle frame 22 via a torque support 54.
  • FIG. 2 shows an example of an embodiment of the closed-circuit current-actuated electromagnetic safety brake 40 indicated in FIG. 1.
  • a moving part 60 can be connected by an internal spline 62 to the spline at the longitudinal end 14a of the motor shaft 14 of the steering motor.
  • the moving part 60 is connected to a lamellar body (rotor) 66 such that it can be displaced in the direction of the axis 68.
  • the rotor 66 has friction brake linings 80, 82.
  • the safety brake 40 can be connected to the steering motor 1 2 via screws 70.
  • the heads of the screws 70 are supported on the brake body 72.
  • An electromagnet 74 is embedded in the brake body 72, which, as shown in FIG. 1, is connected to the power source via the supply lines 46 and 48.
  • coil springs 76 are embedded in the brake body 72, which press against the armature disk 78 in the direction of the axis 68.
  • the electromagnet 74 If the electromagnet 74 is energized, it generates a magnetic field which attracts the armature disk 78 against the force of the spiral springs 76, so that the rotor 66 and the movement part 60 connected to it for torque transmission can essentially rotate freely. If, on the other hand, the electromagnet 74 is deenergized, the magnetic field generated by it disappears and the coil springs 76 press the armature disk 78 in the direction of the axis 68 against the brake lining disk 80. As a result, the rotor 66 with the brake lining disks 80 and 82 is clamped between the armature disk 78 and an attachment surface 79 of the brake 40 which is only partially shown in FIG. 1, so that a braking torque is applied via the rotor 66 and the moving part 60 acts on the motor shaft 14 connected to the moving part 60.
  • the electromagnetic safety brake 40 for example in the event of a power failure on the lines 42a, 42b, the instantaneous rotational position of the motor shaft 14 and thus the instantaneous steering angle of the wheel 38 can be recorded.
  • a safety brake when the steering motor 1 2 is de-energized, the wheel 38 could be rotated about the steering axis 34 without any appreciable resistance, which can lead to a deviation of the vehicle equipped with the steering system 10 when the motor 1 2 is de-energized.
  • the safety brake 40 prevents the steering angle of the wheel 38 from changing as soon as the energization of the electromagnet 74 ends.
  • the steering system is particularly safe when the safety brake 40 is dimensioned such that its braking torque exceeds the drive torque of the engine. Then the safety brake can also be effective when the motor is powered.

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Abstract

Ein Lenksystem hat ein auf einem Untergrund (U) abrollendes und um eine zum Untergrund (U) orthogonale Rad-Lenkachse (34) lenkbares Rad (38), wobei die Abrollrichtung durch einen die Drehstellung des Rades (38) um die Rad-Lenkachse (34) beschreibenden Rad-Lenkwinkel bestimmt ist. Das Lenksystem hat weiter ein Lenkkrafteinkopplungsteil (13) zur Einkopplung einer Lenkkraft in das Lenksystem und eine Lenkkraftübertragungseinrichtung (28) zur Übertragung der Lenkkraft auf das Rad (38), sowie ferner eine zwischen einem Aktivzustand und einem Inaktivzustand schaltbare Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung (40, 42a, 42b, 50), welche in dem Aktivzustand den Rad-Lenkwinkel zumindest auf einen Rad-Lenkwinkelbereich begrenzt und welche in dem Inaktivzustand den Rad-Lenkwinkel des Rads (38) nicht begrenzt. Erfindungsgemäß umfasst die Lenkwinkelbegren zungseinrichtung (40, 42a, 42b, 50) eine Bremse (40), welche im Aktivzu­stand der Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung (40, 42a, 42b, 50) eine Bremskraft erzeugt, die eine Drehung des Rads (38) um die Rad-Lenkachse (34) auf den vorbestimmten Rad-Lenkwinkelbereich begrenzt.

Description

Lenksysteme mit Lenkwinkelbegrenzung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem mit wenigstens einem auf einem Untergrund in einer untergrundparallelen Richtung abrollenden und um eine zum Untergrund im Wesentlichen orthogonale Rad-Lenkachse lenkbaren Rad, wobei die Abrollrichtung durch einen die Drehstellung des wenigstens einen Rades um die Rad-Lenkachse beschreibenden Rad-Lenkwinkel bestimmt ist, mit einem Lenkkrafteinkopplungsteil zur Einkopplung einer Lenkkraft in das Lenksystem und mit einer Lenkkraftübertragungsein- richtung zur Übertragung der Lenkkraft auf das wenigstens eine Rad, um eine Änderung des Rad-Lenkwinkels des wenigstens einen Rads zu bewir- ken, wobei das Lenksystem weiterhin eine zwischen einem Aktivzustand und einem Inaktivzustand schaltbare Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung umfasst, welche in dem Aktivzustand den Rad-Lenkwinkel zumindest auf einen Rad-Lenkwinkelbereich begrenzt und welche in dem Inaktivzustand den Rad-Lenkwinkel des wenigstens einen Rads nicht begrenzt. Die Erfin- düng betrifft weiterhin ein Flurförderfahrzeug, insbesondere ein automatisch lenkendes Flurförderfahrzeug, mit einem derartigen Lenksystem.
Ein derartiges Lenksystem mit einer mechanischen Lenkwinkelbegrenzungs- einrichtung ist bereits bekannt. Bei der mechanischen Lenkwinkelbegren- zungseinrichtung ist in deren Aktivzustand ein Verriegelungsdorn formschlüssig in eine Ausnehmung einer Lenkwelle eingerückt. Die Ausnehmung kann dabei eine etwas größere Abmessung aufweisen als der Verriegelungsdorn, so dass ein gewisses Lenkspiel vorhanden ist. Dieses Lenkspiel reicht jedoch nicht aus, um ein mit dem Lenksystem ausgestatte- tes Fahrzeug in eine Kurve zu lenken. Daher muss bei Kurvenfahrt der Verriegelungsdorn aus der Ausnehmung in der Lenkwelle ausgerückt sein. Dann ist die Lenkwelle zur beliebigen Verdrehung freigegeben. Ein Schalten zurück in den Aktivzustand ist jedoch während einer Kurvenfahrt nicht möglich, da Verriegelungsdorn und die Lenkwellenausnehmung aufgrund der Lenkverdrehung der Lenkwelle nicht mehr fl uchten. Die bekannte Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung kommt vor allem bei automatisch lenkenden Flurförderfahrzeugen zum Einsatz und gewährleistet, dass ein Systemversagen des Lenksystems bei Geradeausfahrt nicht zu einer übermäßigen Abweichung des Verfahrwegs des Fahrzeugs vom Soll- Verfahrweg führt. Dies gilt insbesondere für den Bremsweg im Falle einer Notbremsung, welche bei einem Versagen des Lenksystems eingeleitet wird.
Mit dem bekannten System werden auf Geradeausfahrstrecken zufriedenstellende Resultate erzielt. Da das bekannte Lenksystem jedoch zur Kurven- fahrt den Inaktivzustand der Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung voraussetzt, kann es bei einer Notbremsung während einer Kurvenfahrt zu einer unkontrollierten Abweichung des Verfahrwegs des Fahrzeugs vom Soll- Verfahrweg kommen. Dies insbesondere dann, wenn das lenkbare Rad an Hindernissen anstößt und durch Kraftstöße oder dergleichen eine uner- wünschte Änderung des Rad-Lenkwinkels hervo rgerufen wird. In der Folge sind Kollisionen des Fahrzeugs mit seitlich des Soll-Verfahrwegs vorhandenen Objekten möglich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfind ung, ein Lenksystem der eingangs genannten Art anzugeben, welches das Risiko einer Kollision eines mit dem Lenksystem ausgestatteten Fahrzeugs mit nahe dem Soll- Verfahrweg vorhandenen Objekten auch während einer Kurvenfahrt, insbesondere bei einer Notbremsung, verringert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein gattungsgemäßes Lenksystem gelöst, bei welchem die Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung eine Bremse umfasst, welche derart vorgesehen ist, dass sie im Aktivzustand der Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung eine Bremskraft erzeugt, die eine Drehung des wenigstens einen Rads um die Rad-Lenkachse auf den vorbestimmten Rad-Lenkwinkelbereich begrenzt, und sie im Inaktivzustand der Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung eine solche Bremskraft nicht erzeugt.
Durch den Einsatz einer Bremse kann, da die Lenkwinkelbegrenzung nicht mehr formschlüssig sondern kraftschlüssig erfolgt, die Lenkwinkelbegren- zungseinrichtung auch während einer Kurvenfahrt von dem Inaktivzustand in den Aktivzustand geschaltet werden, so dass insbesondere bei einer Notbremsung und einem gleichzeitigen Umschalten vom Inaktivzustand in den Aktivzustand das wenigstens eine lenkbare Rad nur noch einen Rad- Lenkwinkel innerhalb eines vorbestimmten Rad-Lenkwinkelbereichs erreichen kann, was sicherstellt, dass der Verfahr- bzw. der Bremsweg zumindest näherungsweise mit dem Soll-Verfahrweg in der Kurve übereinstimmt. Das Kollisionsrisiko mit nahe dem Soll-Verfahrweg vorhandenen Objekten ist dadurch reduziert.
Mit "Rad-Lenkwinkel" ist der Winkel gemeint, den eine Mittenebene des wenigstens einen lenkbaren Rads mit einer zum lokalen Untergrund des Rads orthogonalen und eine Vorzugsrichtung enthaltenden Ebene einschließt. Der lokale Untergrund des Rads bezeichnet dabei eine Schmiegeebene an den Untergrund im Radaufstandspunkt. Die Vorzugsrichtung ist die Geradeausfahrtrichtung und definiert einen Lenkwinkel von null Grad. In der Regel wird als die Vorzugsrichtung die Längsrichtung eines mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem versehenen Fahrzeugs verwendet.
Mit "untergrundparaleller" Richtung ist eine zum Untergrund am jeweiligen Radaufstandspunkt des wenigstens einen Rades parallele Richtung bezeichnet.
Selbstverständlich kann das wenigstens eine Rad zur Lenkung auch um eine schräg zum jeweiligen Untergrund verlaufende Lenkwelle gedreht werden. Jedoch weist auch eine derartige Drehung eine Drehachsenkomponente orthogonal zum Untergrund auf. Diese Drehachsenkomponente ist dann mit der zum Untergrund im Wesentlichen orthogonalen Rad-Lenkachse gemeint.
Das Lenkkrafteinkopplungsteil kann beispielsweise ein Flansch oder eine Kopplungseinrichtung zur Ankopplung eines Kraftgeräts oder aber auch ein Lenkrad oder Lenkknüppel zur manuellen Ausübung einer Lenkkraft sein.
Weiterhin soll die Lösung der oben genannten Aufgabe nicht so verstanden werden, dass die Bremse im Inaktivzustand der Lenkwinkelbegrenzungsein- richtung überhaupt keine Bremswirkung hat. Es reicht vielmehr aus, dass die Bremswirkung nicht groß genug ist, um eine Lenkwinkelbegrenzung zu bewirken. Damit soll der Fall umfasst sein, dass eventuell vorhandene, jedoch gelüftete Bremsscheiben immer noch durch zufällige Reibung eine minimale Bremswirkung erzeugen .
Wenn gesagt ist, dass der Rad-Lenkwinkel zumindest auf einen Rad-Lenkwinkelbereich begrenzt ist, so soll damit neben einem zwischen Grenz-Rad- Lenkwinkeln definierten Rad-Lenkwinkelbereich auch der Fall eines konkreten Rad-Lenkwinkels umfasst sein. Weiterhin soll die Aussage, dass die Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung in dem Inaktivzustand den Rad-Lenkwinkel des wenigstens einen Rades nicht begrenzt, nicht ausschließen, dass der Rad-Lenkwinkel durch andere Vorrichtungen begrenzt ist oder allgemein eine Lenkung nur in einem begrenzten Rad-Lenkwinkelbereich an dem jeweiligen Fahrzeug vorgesehen ist. Es ist vielmehr damit ausgesagt, dass die Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung ungeachtet der übrigen konstruktiven Ausgestaltung keine. Begrenzungsfunktion bezüglich des Rad- Lenkwinkels ausübt.
Das geringste Kollisionsrisiko eines mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem ausgestatteten Fahrzeugs mit nahe dem Soll-Verfahrweg vorhandenen Objekten während einer Kurvenfahrt besteht im Allgemeinen dann, wenn die Bremse das wenigstens eine Rad auf den zum Zeitpunkt des Schaltens vom Inaktivzustand zum Aktivzustand vorhandenen Rad-Lenkwinkel feststellt. Es besteht dann praktisch kein Lenkspiel mehr, innerhalb dessen das wenigstens eine Rad noch durch unerwünschte Kraftstöße um die Rad- Lenkachse verdreht werden kann.
Fahrzeuge werden in der Regel mit zahlreichen unterschiedlichen Komponenten und Systemen ausgerüstet, so dass nur begrenzt Bauraum zur Unterbringung eines zusätzlichen Bauteils wie einer Bremse vorhanden ist. Die konstruktive Freiheit zur Unterbringung der Bremse in dem Fahrzeug kann in vorteilhafter Weise dadurch erhöht sein, dass die Lenkkraftüber- tragungseinrichtung eine, gegebenenfalls mehrteilige, Lenkwelle umfasst und ein abbremsbares Bewegungsteil der Bremse mit der Lenkwelle zur Drehmomentübertragung verbunden ist. In diesem Falle kann die Bremse an einem beliebigen Ort längs der Lenkwelle mit dieser verbunden sein. Mit Bewegungsteil der Bremse ist ein Teil bezeichnet, welches mit einem abzubremsenden Teil verbunden ist und auf welches eine in Zusammenwirkung mit ortsfesten beziehungsweise fahrzeugrahmenfesten Bremsen- teilen erzeugte Bremskraft abbremsend einwirkt.
In den seltensten Fällen wird die Lenkkraft derart in das System eingeleitet, dass sie ohne Wandlung zur Lenkung des wenigstens einen Rades nutzbar ist. Verwendet man beispielsweise schnelldrehende Lenkmotoren, so kann es hilfreich sein, wenn das Lenksystem ein Untersetzungsgetriebe umfasst, welches eingangsseitig mit dem Lenkkrafteinkopplungsteil und ausgangs- seitig mit dem wenigstens einen Rad verbunden ist. Da mit Untersetzungsgetriebe Getriebe bezeichnet werden, welche eine Drehzahl von der Eingangsseite zur Ausgangsseite gemäß ihrem Untersetzungsverhältnis ver- ringern und dementsprechend das eingeleitete Drehmoment von der Eingangsseite zur Ausgangsseite hin erhöhen, ist es günstig, die Bremse auf der Eingangsseite des Untersetzungsgetriebes anzuordnen. Das Bauvolu- men einer Bremse ist dem von ihr aufzubringenden Bremsmoment proportional, so dass eine derart angeordnete Bremse kleinere Abmessungen aufweisen kann als eine Bremse auf der Ausgangsseite des Untersetzungsgetriebes.
Es sind dagegen auch Fälle denkbar, bei welchen ein Übersetzungsgetriebe erforderlich sein kann, bei dem die Drehzahl der Lenkwelle von der Eingangsseite zur Ausgangsseite erhöht und das Lenkmoment entsprechend verringert wird. In einem solchen Fall ist es aus den gleichen Gründen wie zuvor vorteilhaft, die Bremse auf der Ausgangsseite des Übersetzungsgetriebes anzuordnen.
Die Bremse kann grundsätzlich eine beliebige Bremse sein, welche eine Bremswirkung durch eine mechanisch oder/und elektromagnetisch oder/und elektromechanisch hervorgerufene Kraft erzeugen kann. Bevorzugt wird jedoch eine bewährte und im Handel erhältliche elektromagnetische Sicherheitsbremse verwendet, welche in einem Nichtbestromungszustand eine Bremswirkung erzeugt und in einem Bestromungszustand im Wesentlichen keine Bremswirkung erzeugt.
Derartige Bremsen sind Reibungsbremsen, bei welchen eine Schraubenfeder eine ferromagnetische Druckplatte gegen eine bewegliche Bremsscheibe drückt. Zwischen der beweglichen Bremsscheibe und einer feststehenden Bremsscheibe ist eine umlaufende Radiallamelle des Bewegungs- teils der Bremse angeordnet. Im Bestromungszustand der Sicherheitsbremse wird ein Elektromagnet bestromt, der somit ein Magnetfeld erzeugt, welches die ferromagnetische Druckplatte gegen die Kraft der Schraubenfedern anzieht, so dass sich die Lamelle des Bewegungsteils ohne Klemmung durch die Bremsbeläge zwischen diesen frei drehen kann. Bei Nichtbestro- mung des Elektromagneten entfällt diese Anziehungskraft und die Druckplatte wird von den Schraubenfedern gegen die Bremsbeläge gedrückt, so dass eine Bremswirkung erzielt wird. Zwar kann daran gedacht sein, dass das Lenksystem auch mit einem Lenkrad oder Lenkhorn zur manuellen Lenkung vorgesehen ist, jedoch vermag ein menschlicher Bediener in der Regel besser als ein automatisches System, Objekten im vorausliegenden Verfahrweg auszuweichen. Trotzdem soll der Fall von der Erfindung ausdrücklich umfasst sein, dass das Lenksystem ein manuelles oder ein motorisch unterstütztes manuelles Lenksystem ist.
Das Lenksystem kann einen Lenkmotor, vorzugsweise in Form eines Elekt- romotors umfassen, welcher mit dem Lenkkrafteinkopplungsteil zur Drehmomentübertragung verbunden ist. In einem solchen Falle kann der Lenkmotor ein Lenkmoment abhängig von manuellen oder von automatischen Lenksignalen erzeugen. Ein menschlicher Bediener wäre durch eine solche motorische Unterstützung vom Aufbringen eines Lenkmoments entlastet und brauchte lediglich die gewünschte Fahrrichtung vorzugeben. Bei einem vollautomatischen Lenksystem, welches aufgrund von Sensoren einen Soll- Verfahrweg ermittelt oder/und einen solchen eingespeichert hat, ist ein Lenkmotor als Quelle einer Lenkkraft unabdingbar.
Wenn der Lenkmotor ein Elektromotor ist, kann eine besonders große Sicherheit vor unerwünschten Kollisionen dadurch erreicht werden, dass die Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung bei einer Störung der Lenksteuerung, insbesondere bei einer Störung der Stromversorgung des Lenkwinkelmotors, in den Aktivzustand schaltet. Eine Störung der Stromversorgung des elektrischen Lenkmotors ist besonders kritisch, da einer Verdrehung des wenigstens einen Rades um die Lenkachse durch den stromlosen Motor nahezu keine Kraft entgegengesetzt wird. Konstruktiv kann dies einfach realisiert werden, indem die zuvor erwähnte elektromagnetische Sicherheitsbremse und der elektrische Lenkmotor an einer gemeinsamen Energieversorgung angeschlossen sind. In diesem Fall wird dann, wenn ein Betrieb des elektrischen Lenkmotors nicht mehr gewährleistet ist, auch die elektromagnetische Sicherheitsbremse ausgelöst, so dass die Lenkwinkel- begrenzungseinrichtung etwa bei Ausfall der den elektrischen Lenkmotor versorgenden Energieversorgung automatisch in den Aktivzustand schaltet.
Bei einer aus Gründen des vorhandenen begrenzten Bauraums besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann die Bremse derart angeordnet sein, dass ein abbremsbares Bewegungsteil der Bremse mit der M otorwelle des Lenkmotors zur Drehmomentübertragung verbunden ist. I n einem solchen Fall kann die Bremse in Längsrichtung der Motorwelle a uf den Lenkmotor aufgesetzt sein. Da bei Lenkmotoren übli- cherweise ein Untersetzungsgetriebe zwischen Motor und dem wenigstens einen Rad vorgesehen ist, kann darüber hinaus die mit der Motorwelle verbundene Bremse, verglichen mit anderen Anordnungsstellen im Lenksystem, verhältn ismäßig klein dimensioniert sein.
Derartige Len ksysteme werden häufig in Flurförderfahrzeugen verwendet, da diese oft in Lagern oder Werkhallen zwischen unterschiedlichsten Objekten manövrieren müssen. Ein erfindungsgemäßes Lenksystem verleiht einem Flurförderfahrzeug einen eigenen Wert, so dass um selbständigen Schutz für ein Flurförderfahrzeug mit wenigstens einem lenkbaren Rad und einem Lenksystem mit wenigstens einem oder mehreren der oben genannten Merkmale nachgesucht wird. Das wenigstens eine lenkbare Rad ist dabei das wenigstens eine Rad des Lenksystems.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Lenksystems bei einem automatisch lenkenden Flurförderfahrzeug, da hier im Notfall kein korrigierender Lenkeingriff durch einen menschlichen Bediener erfolgen kann.
Als besonders zuverlässig haben sich dabei automatisch lenkende Flurför- derfahrzeuge herausgestellt, welche einem Verlauf einer auf oder unter dem
Untergrund angeordneten Leiterschleife folgen. Der Leiterschleifenverlauf bildet somit den Soll-Verfahrweg des Flurförderfahrzeugs. Dieser Verlauf wird durch Antennen abgetastet und das Flurförderfahrzeug entsprechend den Abtastergebnissen durch das Lenksystem nachgeführt.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenksystems und
Fig. 2 eine schematische Teilschnittansicht der in Fig. 1 gezeigten elektromagnetischen Sicherheitsbremse.
In Fig . 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenksystems allgemein mit 10 bezeichnet. Das Lenksystem 10 umfasst einen elektri- sehen Lenkmotor 1 2, welcher z.B. ein Drehstromasynchronmotor sein kann. Die Motorwelle des Lenkmotors 1 2 ist gestrichelt dargestellt und mit 1 bezeichnet.
Abtriebsseitig, d.h. in Fig. 1 unten, schließt sich an den Lenkmotor 1 2 über eine Welle-Nabe- Verbindung 1 3 ein Untersetzungsgetriebe 1 6 an, welches die Drehzahl des Lenkmotors 1 2 zu langsameren Drehzahlen hin untersetzt. Ausgangsseitig weist das Untersetzungsgetriebe 1 6 einen Ausgangswellenzapfen 1 8 auf. Die Baugruppe aus Lenkmotor 1 2 und Getriebe 1 6 ist mit Schrauben 20 an einem Fahrzeugrahmen 22 befestigt.
An dem Fahrzeugrahmen 22 drehbar befestigt ist weiterhin ein Stirnrad 24, welches auf dem Ausgangswellenzapfen 1 8 sitzt und mit einem Stirnrad 26 kämmt. Das Stirnrad 26 ist auf einer Lenkwelle 28 angeordnet, welche bei 30 und 32 am Fahrzeugrahmen 22 um eine Lenkachse 34 drehbar gelagert ist. Mit der Lenkwelle 28 ist ein Rad 38 verbunden, welches zum Abrollen auf einem Untergrund U um eine zur Zeichenebene der Fig. 1 orthogonale Drehachse 36 drehbar ist. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel schneiden sich die Lenkachse 34 und die Drehachse 36, dies muss jedoch nicht so sein. Die Lenkachse 34 ist im Wesentlichen orthogonal zur Radaufstandsebene, d.h. zu einer Tangentialebene an den Untergrund U am Radaufstandspunkt A.
Durch Drehung der Motorwelle 14 und damit des Getriebeausgangswellenzapfens 1 8 wird das Stirnrad 24 und schließlich das weitere Stirnrad 26 gedreht und damit der Radlenkwinkel des Rades 38 verändert. Der Lenkmotor 1 2 ist in beide Richtungen antreibbar, so dass ein Verdrehen der Lenk- welle 28 um die Lenkachse 34 in beiden Drehrichtungen möglich ist.
An dem dem Untersetzungsgetriebe 1 6 fernen Längsende des Lenkmotors 1 2 ist eine elektromagnetische Sicherheitsbremse 40 angeordnet. Der grundlegende Aufbau und die Funktionsweise der elektromagnetischen Sicherheitsbremse 40 wird weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert werden.
Die Motorwelle 14 weist an ihrem dem Untersetzungsgetriebe 1 6 fernen
Längsende 14a ein Keilwelienprofil auf, durch welches die Motorwelle 14 zur Drehmomentübertragung mit der Sicherheitsbremse 40 verbunden ist.
Der Lenkmotor 1 2 ist an einer Motorsteuereinheit 44, die einen Wechselrichter für eine dreiphasige Stromversorgung 42 des Lenkmotors umfasst, angeschlossen. Die Motorsteuereinheit 44 wird über die Leitungen 42a, 42b aus der Bordbatterie elektrisch versorgt. Die ruhestrombetätigte elektromagnetische Sicherheitsbremse 40 ist über zwei Versorgungsleitungen 46 und 48 und eine Bremssteuereinheit 50 ebenfalls mit dem aus der Fahrzeugbatterie gespeisten Bordnetz verbunden.
Ergänzend wird in Fig. 1 auf einen Ist-Drehstellungssensor 52 hingewiesen, welcher die Ist-Drehstellung des Ausgangswellenzapfens 1 8 des Untersetzungsgetriebes 1 6 erfasst und an eine nicht dargestellte Steuereinrichtung überträgt. Der Ist-Drehstellungssensor 52 ist über eine Drehmomentstütze 54 am Fahrzeugrahmen 22 abgestützt.
In Fig. 2 ist ein Beispiel für eine Ausführungsform der in Fig. 1 angedeute- ten ruhestrombetätigten elektromagnetischen Sicherheitsbremse 40 dargestellt.
Ein Bewegungsteil 60 ist durch ein Innenkeilwellenprofil 62 mit dem Keilzahnprofil am Längsende 14a der Motorwelle 14 des Lenkmotors verbind- bar.
Mit einem Außenkeilwellenprofil 64 ist das Bewegungsteil 60 mit einem Lamellenkörper (Rotor) 66 derart verbunden, dass dieser in Richtung der Achse 68 verschiebbar ist. Der Rotor 66 weist Reibbremsbeläge 80, 82 auf.
Die Sicherheitsbremse 40 ist über Schrauben 70 mit dem Lenkmotor 1 2 verbindbar. Die Köpfe der Schrauben 70 sind am Bremsenkörper 72 abgestützt. Im Bremsenkörper 72 ist ein Elektromagnet 74 eingelassen, wel- eher, wie in Fig. 1 gezeigt ist, über die Versorgungsleitungen 46 und 48 mit der Stromquelle verbunden ist.
Darüber hinaus sind Schraubenfedern 76 in dem Bremsenkörper 72 eingebettet, welche in Richtung der Achse 68 gegen die Ankerscheibe 78 drü- cken.
Ist der Elektromagnet 74 bestromt, so erzeugt er ein Magnetfeld, welches die Ankerscheibe 78 gegen die Kraft der Spiralfedern 76 anzieht, so dass der Rotor 66 und das zur Drehmomentübertragung mit diesem verbundene Bewegungsteil 60 im Wesentlichen frei drehen können. Fällt dagegen die Bestromung des Elektromagneten 74 aus, so verschwindet das von ihm erzeugte Magnetfeld und die Schraubenfedern 76 drücken die Anker- scheibe 78 in Richtung der Achse 68 gegen die Bremsbelagscheibe 80. Dadurch wird der Rotor 66 mit den Bremsbelagscheiben 80 und 82 zwischen der Ankerscheibe 78 und einer in Fig. 1 nur teilweise gezeigten Anbaufläche 79 der Bremse 40 eingeklemmt, so dass ein Bremsmoment über den Rotor 66 und das Bewegungsteil 60 auf die mit dem Bewegungsteil 60 verbundene Motorwelle 14 wirkt.
Mit der elektromagnetischen Sicherheitsbremse 40 kann, etwa bei einem Stromausfall an den Leitungen 42a, 42b, die augenblickliche Drehstellung der Motorwelle 14 und damit der augenblickliche Lenkwinkel des Rads 38 festgehalten werden. Ohne Sicherheitsbremse könnte bei stromlosem Lenkmotor 1 2 das Rad 38 ohne nennenswerten Widerstand um die Lenkachse 34 verdreht werden, was zu einem Abweichen des mit dem Lenksystem 10 ausgestatteten Fahrzeugs bei stromlosem Motor 1 2 führen kann. Durch die Sicherheitsbremse 40 wird verhindert, dass sich der Lenkwinkel des Rades 38 ändert, sobald die Bestromung des Elektromagneten 74 endet.
Besonders sicher ist das Lenksystem dann, wenn die Sicherheitsbremse 40 derart dimensioniert ist, dass ihr Bremsmoment das Antriebsmoment des Motors übersteigt. Dann kann die Sicherheitsbremse auch bei mit Strom versorgtem Motor wirksam werden.

Claims

Ansprüche
1 . Lenksystem mit wenigstens einem auf einem Untergrund (U) in einer untergrundparallelen Richtung abrollenden und um eine zum Untergrund (U) im wesentlichen orthogonale Rad-Lenkachse (34) lenkbaren Rad (38), wobei die Abrollrichtung durch einen die Drehstellung des wenigstens einen Rades (38) um die Rad-Lenkachse (34) beschreibenden Rad-Lenkwinkel bestimmt ist, mit einem Lenkkraft- einkopplungsteil (1 3) zur Einkopplung einer Lenkkraft in das Lenksystem und mit einer Lenkkraftübertragungseinrichtung (28) zur Übertragung der Lenkkraft auf das wenigstens eine Rad (38), um eine Änderung des Rad-Lenkwinkels des wenigstens einen Rads (38) zu bewirken, wobei das Lenksystem weiterhin eine zwischen einem Aktivzustand und einem Inaktivzustand schaltbare Lenkwinkelbe- grenzungseinrichtung (40, 42a, 42b, 50) umfasst, welche in dem Aktivzustand den Rad-Lenkwinkel zumindest auf einen Rad-Lenkwinkelbereich begrenzt und welche in dem Inaktivzustand den Rad- Lenkwinkel des wenigstens einen Rads (38) nicht begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkelbegrenzungseinrich- tung (40, 42a, 42b, 50) eine Bremse (40) umfasst, welche derart vorgesehen ist, dass sie im Aktivzustand der Lenkwinkelbegren- zungseinrichtung (40, 42a, 42b, 50) eine Bremskraft erzeugt, welche eine Drehung des wenigstens einen Rads (38) um die Rad-Lenk- achse (34) auf den vorbestimmten Rad-Lenkwinkelbereich begrenzt und sie im Inaktivzustand der Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung (40, 42a, 42b, 50) eine solche Bremskraft nicht erzeugt.
2. Lenksystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (40) das wenigstens eine Rad (38) auf den zum Zeitpunkt des Schaltens vom Inaktivzustand zum Aktivzustand vorhandenen Rad-Lenkwinkel feststellt.
3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkkraftübertragungseinrichtung (28) eine, gegebenenfalls mehrteilige, Lenkwelle (28) umfasst und ein abbremsbares Bewegungsteil (60) der Bremse mit der Lenkwelle (28) zur Drehmomentübertragung verbunden ist.
4. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin ein Untersetzungsgetriebe (1 6) umfasst, welches eingangsseitig mit dem Lenkkraftein- kopplungsteil ( 1 3) und ausgangsseitig mit dem wenigstens einen Rad (38) verbunden ist, wobei die Bremse (40) auf der Eingangsseite des Untersetzungsgetriebes (26) angeordnet ist.
5. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin ein Übersetzungsgetriebe umfasst, welches eingangsseitig mit dem Lenkkrafteinkopplungsteil und ausgangsseitig mit dem wenigstens einen Rad verbunden ist, wobei die Bremse auf der Ausgangsseite des Übersetzungsgetriebes angeordnet ist.
6. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (40) eine elektromagnetische Sicherheitsbremse (40) ist, welche in einem Nichtbestro- mungszustand eine Bremswirkung erzeugt und in einem Bestro- mungszustand keine Bremswirkung erzeugt.
7. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Lenkmotor ( 1 2), vorzugsweise in Form eines Elektromotors ( 1 2) umfasst, welcher mit dem Lenkkrafteinkopplungsteil ( 1 3) zur Drehmomentübertragung verbunden ist.
8. Lenksystem nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkmotor (1 2) ein Elektromotor (1 2) ist und die Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung (40, 42a, 42b, 50) bei Störung der Stromversorgung (42) des Lenkmotors (1 2) in den Aktivzustand schaltet.
9. Lenksystem nach Anspruch 8, unter Rückbeziehung auf Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Sicherheitsbremse (40) und der elektrische Lenkmotor ( 1 2) an einer gemeinsa- men Energieversorgung (42a, 42b) angeschlossen sind.
1 0. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Rückbeziehung auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein abbremsbares Bewegungsteil (60) der Bremse (40) mit der Motorwelle ( 14) des Lenkmotors (1 2) zur Drehmomentübertragung verbunden ist.
1 1 . Flurförderfahrzeug mit wenigstens einem lenkbaren Rad und einem mit diesem Rad verbundenen Lenksystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche. 2. Flurförderfahrzeug nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es ein automatisch lenkendes Flurförderfahrzeug ist. 3. Flurförderfahrzeug nach Anspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein automatisch lenkendes Flurförderfahrzeug ist, welches einem Verlauf einer auf oder unter dem Untergrund angeordneten Leiterschleife folgt.
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