DE102011076815A1

DE102011076815A1 - Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines elektrischen Fahrantriebes eines Flurförderzeuges

Info

Publication number: DE102011076815A1
Application number: DE102011076815A
Authority: DE
Inventors: Peter Streipardt; Christian Stammberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-06

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln zumindest eines elektrischen Fahrantriebes (2) eines Flurförderzeuges vorgeschlagen, wobei der Fahrstrom für den Fahrantrieb (2) zum Erzeugen eines Drehmomentes zum Beschleunigen und/oder Verzögern des Flurförderzeuges in Abhängigkeit des jeweiligen Beladungszustandes angesteuert wird. Ferner ein Flurförderzeug mit zumindest einem elektrischen Fahrantrieb zum Erzeugen eines Drehmomentes zum Beschleunigen und/oder Verzögern zumindest eines Antriebsrades (8) vorgeschlagen, wobei der Fahrantrieb (2) über eine zentrale Steuerung (3) zum Vorgeben eines Fahrstromes gekoppelt ist, und wobei die zentrale Steuerung (3) mit zumindest einem Signalumwandler (7) zum Erfassen des Beladungszustandes gekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flurförderzeug und ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines elektrischen Fahrantriebes eines Flurförderzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 7 näher definierten Art.
Beispielsweise in der noch nicht veröffentlichten Anmeldung DE 10 2011 004 813.8 der Anmelderin wird eine Bremsbetätigungseinheit sowie ein Verfahren zum Einstellen einer Bremskraft mittels der Bremsbetätigungseinheit bei einem Flurförderzeug beschrieben. Die beschriebene Bremsbetätigungseinheit dient als Halte- und Notstoppbremse für das Flurförderzeug, bei der ein stufenloses Einstellen des maximalen Bremsmomentes möglich ist.
Bei elektrisch angetriebenen Flurförderzeugen gibt der Fahrer des Fahrzeuges einer zentralen Steuerung mithilfe des Fahrpedals ein Eingangssignal zum Ansteuern des Fahrantriebes. Dieses Eingangssignal verarbeitet die Steuerung und stellt einen entsprechenden Fahrstrom für den einen Antriebsmotor umfassenden Fahrantrieb bereit. Das von den Antriebsmotoren bzw. von dem Fahrantrieb erzeugte Antriebsmoment nimmt mit dem von der Steuerung bereitgestellten Fahrstrom zu. Das maximale Drehmoment, das vom Laufrad bzw. Antriebsrad auf den Boden übertragen werden kann, ist jedoch von der Radlast und dem Reibwert zwischen Antriebsrad und Boden abhängig. Wenn das erzeugte Antriebs- oder Verzögerungsmoment, welches von dem Fahrantrieb bereitgestellt wird, größer als das zwischen dem Antriebsrad und dem Boden übertragbare Moment ist, entsteht ein Schlupf zwischen dem Antriebsrad und dem Boden, welcher zu kritischen Fahrzuständen führen kann. Zudem erhöht sich der Verschleiß an den Antriebsrädern, welches kostenintensiv ist.
Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Flurförderzeug und ein Verfahren zum Ansteuern eines Fahrantriebes eines Flurförderzeuges der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei denen die Ansteuerung des Flurförderzeuges derart verbessert wird, dass kein Schlupf an den Antriebsrädern aufgrund des erzeugten Drehmomentes zum Beschleunigen oder Verzögern bei dem Flurförderzeug auftritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich insbesondere aus den jeweiligen Unteransprüchen sowie den Zeichnungen und der dazugehörigen Beschreibung.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird zum einen verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass der Fahrstrom bzw. Antriebsstrom der Leistungselektronik für den zum Beispiel mehrere Elektromotoren umfassenden Fahrantrieb zum Erzeugen eines entsprechenden Beschleunigungs- oder Verzögerungsmomentes des Flurförderzeuges in Abhängigkeit des jeweiligen Beladungszustandes entsprechend angesteuert wird. Gegenständlich wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass zum Erfassen des jeweiligen Beladungszustandes bzw. der Nutzlast des Flurförderzeuges ein Signalumwandler oder dergleichen vorgesehen ist, der der zentralen Steuerung zum Ansteuern des Fahrstromes ein Beladungssignal bereitstellt.
Insbesondere bei Flurförderzeugen, wie zum Beispiel Gabelstaplern oder dergleichen ergeben sich beladungsabhängig erheblich schwankende Radlasten an den Antriebsrädern. Dadurch verändert sich auch das auf das Antriebsrad maximal möglich wirkende Antriebsmoment, welche auf den Boden ohne Schlupf übertragen werden kann. Darüber hinaus kann das Flurförderzeug frontgetrieben oder heckgetrieben ausgeführt sein und ferner können durch den Fahrantrieb Antriebsachsen oder Einzelradantriebe realisiert werden. Beispielsweise bei einem frontgetriebenen Gabelstapler als Flurförderzeug ist die Gesamtmasse und damit die Radlast an den vorderen Antriebsrädern besonders hoch, während die nicht angetriebenen, hinteren Räder weniger belastet sind. Bei einem derartigen Lastzustand wird zum Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeuges ein besonders hohes Antriebsmoments und damit auch ein entsprechend hoher Fahrstrom bereitgestellt, da das an den Antriebsrädern zu übertragene Drehmoment aufgrund der Lastverteilung besonders hoch ist. Beispielsweise bei einem unbeladenen Gabelstapler als Flurförderzeug ist die Achslast der angetriebenen Frontachse sehr viel geringer als im beladenen Zustand, so dass das erfindungsgemäße Verfahren dies in der Weise berücksichtigt, dass die Steuerung den zur Verfügung gestellten Fahrstrom entsprechend der geringeren Radlast an den Antriebsrädern reduziert, um dadurch ein Durchdrehen bzw. Durchrutschen der Antriebsräder zu verhindern.
Beispielsweise bei heckgetriebenen Flurförderzeugen, insbesondere Gabelstaplern, ergibt sich im Gegensatz zu frontgetriebenen Gabelstaplern ein umgekehrtes Lastverhalten, so dass durch die Aufnahme einer Nutzlast die heckgetriebenen Antriebsräder entlastet werden, so dass das maximal übertragbare Drehmoment an den Antriebsrädern im unbeladenen Zustand des Flurförderzeuges am höchsten ist. Demzufolge wird im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass die Steuerung den Fahrstrom im beladenen Zustand des Flurförderzeuges entsprechend reduziert, so dass auch bei heckgetriebenen Flurförderzeugen ein Durchdrehen bzw. Durchrutschen der heckseitigen Antriebsräder verhindert wird.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird diese erfindungsgemäße Vorgehensweise durch die entsprechende Begrenzung des bereitgestellten Fahrstromes in Abhängigkeit der jeweils ermittelten Nutzlast gelöst, so dass ein Schlupf an jedem Antriebsrad bzw. an jeder Antriebsachse verhindert wird.
Das ebenfalls vorgeschlagene Flurförderzeug ermöglicht die vorbeschriebene erfindungsgemäße Vorgehensweise dadurch, dass die zentrale Steuerung des Flurförderzeuges mit zumindest einem Signalumwandler zum Erfassen des Beladungszustandes gekoppelt ist. Durch das Vorsehen des Signalumwandlers, der zum Beispiel als Drucksensor oder dergleichen ausgeführt sein kann, wird der zentralen Steuerung ermöglicht, einen durch die jeweilige Nutzlast an dem Flurförderzeug bzw. an dem Gabelstapler erzeugten hydraulischen Druck als entsprechendes Eingangssignal zu erfassen, welches den Beladungszustand des Flurförderzeuges charakterisiert. Auf diese Weise kann bei einem derart gestalteten Flurförderzeug ein Schlupf an jedem Antriebsrad verhindert werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer ersten möglichen Ausführungsvariante eines als frontgetriebenen Gabelstapler ausgeführten Flurförderzeuges; und
2 eine schematische Ansicht einer zweiten möglichen Ausführungsvariante eines als heckgetriebenen Gabelstapler ausgeführten Flurförderzeuges.
In den Figuren sind beispielhaft zwei mögliche Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Flurförderzeuges dargestellt. Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten ist das Flurförderzeug als Gabelstapler 1, 1A exemplarisch ausgeführt. Der Gabelstapler 1, 1A umfasst einen elektrischen Fahrantrieb 2, mit dem die Antriebsräder 8 oder die Antriebsachse angetrieben werden. Dazu wird jeder elektrische Fahrantrieb 2 über eine zentrale Steuerung 3 mit Energie versorgt. Die zentrale Steuerung 3 bzw. der Controller stellt einen Fahrstrom für den elektrischen Fahrantrieb 2 bereit, der unter anderem von der Stellung des Fahrpedals 4 des Gabelstaplers vorgegeben wird. Zusätzlich wird der maximale, von der Steuerung 3 bereitgestellte Fahrstrom lastabhängig begrenzt.
Beispielsweise kann die auf den Gabeln des Gabelstaplers 1, 1A angeordnete Nutzlast 5 erfasst werden, indem ein durch die Nutzlast 5 resultierender hydraulischer Druck in einem zugeordneten Hubzylinder 6 erfasst wird. Der Hubzylinder 6 dient dazu die Nutzlast 5 bei Bedarf anzuheben oder abzusenken. Der an dem Hubzylinder 6 erfasste hydraulische Druck ist näherungsweise linear zur Nutzlast 5. Zur Umwandlung des erfassten hydraulischen Druckes wird erfindungsgemäß ein Signalumwandler 7 vorgesehen, der den erfassten Druck am Hubzylinder 6 entsprechend auswertet und ein entsprechendes Eingangssignal an die zentrale Steuerung 3 weiterleitet. In Abhängigkeit des von dem Signalumwandler 7 erzeugten Eingangssignals begrenzt die Steuerung 3 den maximalen Fahrstrom, der für den elektrischen Fahrantrieb 2 zum Antrieb des Flurförderzeuges bereitgestellt wird. Das von dem elektrischen Fahrantrieb 2 erzeugte Beschleunigungs- oder Verzögerungsdrehmoment ist somit abhängig von dem über die zentrale Steuerung 3 bereitgestellten Fahrstrom.
Bei dem in 1 dargestellten Gabelstapler 1 dient der elektrische Fahrantrieb 2 zum Antrieb der vorderen Räder des Fahrzeuges, so dass ein frontgetriebener Gabelstapler 1 realisiert wird, bei dem die vorderen Antriebsräder 8 direkt oder indirekt über die Achse angetrieben werden. Durch die Begrenzung des maximalen Fahrstromes der Steuerung 3 wird das maximal zwischen dem vorderen Antriebsrad 8 und dem Boden 9 übertragbare Moment gerade nicht erreicht. Dadurch kommt es nicht zum Durchdrehen bzw. Durchrutschen der vorderen Antriebsräder 8. Auf diese Weise kann bei einer hohen Radlast am vorderen Antriebsrad 8 ein großes Beschleunigungs- oder Verzögerungsmoment durch den elektrischen Fahrantrieb 2 bereitgestellt werden. Ist die Radlast am vorderen Antriebsrad 8 dagegen gering, infolge einer geringen Nutzlast, so wird der maximale Fahrstrom, den die zentrale Steuerung 3 für den elektrischen Fahrantrieb 2 bereitstellt, entsprechend reduziert. Je nach Beladungszustand kann somit das optimale Drehmoment eingestellt werden, welches maximal übertragbar ist.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsvariante ist der Gabelstapler 1A als heckgetriebenes Flurförderzeug ausgeführt, in dem der elektrische Fahrantrieb 2 die hinteren Räder des Gabelstaplers 1 direkt oder indirekt über die Achse antreibt. Der maximale Fahrstrom, den die zentrale Steuerung 3 für den elektrischen Fahrantrieb 2 bereitstellt, wird wieder durch die jeweils erfasste Nutzlast 5 bestimmt. Die Nutzlast 5 bewirkt einen bestimmten hydraulischen Druck in dem Hubzylinder 6, wobei im Fall des heckgetriebenen Gabelstaplers 1A die Radlast am hinteren Antriebsrad 8 bzw. an der hinteren Antriebsachse im unbeladenen Zustand am größten ist. Die Steuerung 3 stellt somit im unbeladenen Zustand den größten Fahrstrom bereit, sodass bei dieser Belastungssituation das größte Beschleunigungs- oder Verzögerungsmoment übertragen wird, ohne dass es zum Schlupf kommt. Im beladenen Zustand des Gabelstaplers 1A wird das hintere Antriebsrad 8 bzw. die hintere Antriebsradachse aufgrund der auf den Gabeln des Gabelstaplers 1A befindlichen Nutzlast 5 entlastet. Die Steuerung stellt deshalb einen entsprechend kleineren Fahrstrom für den elektrischen Fahrantrieb 2 zur Verfügung, wodurch auch ein entsprechend geringeres Beschleunigungs- oder Verzögerungsdrehmoment erzeugt wird, um Schlupf an den hinteren Antriebsrädern 8 zu verhindern.
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten kann zur Bestimmung des Beladungszustandes der durch die vorhandene Nutzlast 5 resultierende Druck erfasst und in ein Beladungssignal umgewandelt werden, sodass der maximale Fahrstrom in Abhängigkeit des erzeugten Belastungs- bzw. Beladungssignals ermittelt wird. Somit kann bei jedem Beladungszustand ein optimales Drehmoment und damit eine optimale Traktion bei dem Flurförderzeug erzeugt werden. Da kein Schlupf auftritt, kann das gegenüber dem Rutschmoment höhere Haftmoment übertragen werden. Somit tritt weder beim Beschleunigen ein Durchdrehen noch ein Blockieren beim Verzögern der Antriebsräder 8 auf. Insgesamt wird dadurch in vorteilhafter Weise der Radverschleiß deutlich reduziert.
Bezugszeichenliste

1, 1A: Gabelstapler
2: elektrischer Fahrantrieb
3: zentrale Steuerung
4: Fahrpedal
5: Nutzlast
6: Hubzylinder
7: Signalumwandler
8: Antriebsrad
9: Boden

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011004813 [0002]

Claims

Verfahren zum Steuern und/oder Regeln zumindest eines elektrischen Fahrantriebes (2) eines Flurförderzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrstrom für den Fahrantrieb (2) zum Erzeugen eines Drehmomentes zum Beschleunigen und/oder Verzögern des Flurförderzeuges in Abhängigkeit des jeweiligen Beladungszustandes angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von einer zentralen Steuerung bereitgestellte Fahrstrom zum Vermeiden eines Schlupfes an jedem Antriebsrad (8) nutzlastabhängig begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Beladungszustandes der durch die vorhandene Nutzlast (5) resultierende Druck erfasst und in ein Beladungssignal umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Fahrstrom in Abhängigkeit des ermittelten Beladungssignals ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Gabelstapler (1) mit Frontantrieb ausgeführten Flurförderzeug der maximale Fahrstrom bei maximaler Nutzlast (5) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Gabelstapler (1A) mit Heckantrieb ausgeführten Flurförderzeug der maximale Fahrstrom im unbeladenen Zustand des Gabelstaplers (1A) vorgegeben wird.
Flurförderzeug mit zumindest einem elektrischen Fahrantrieb zum Erzeugen eines Drehmomentes zum Beschleunigen und/oder Verzögern zumindest eines Antriebsrades (8), wobei der Fahrantrieb (2) über eine zentrale Steuerung (3) zum Vorgeben eines Fahrstromes gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuerung (3) mit zumindest einem Signalumwandler (7) zum Erfassen des Beladungszustandes gekoppelt ist.
Flurförderzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Signalumwandler (7) zumindest ein Drucksensor zum Erfassen hydraulischen Druckes vorgesehen ist, der an einem die Nutzlast (5) tragenden Hubzylinder (6) eines als Gabelstapler (1, 1A) ausgeführten Flurförderzeuges erzeugt wird.