DE102006028551A1

DE102006028551A1 - Gabelstapler mit Erfassung der Achslast einer heckseitigen Achse

Info

Publication number: DE102006028551A1
Application number: DE102006028551A
Authority: DE
Inventors: Peter Adami; Mark Hanke; Hermann Hartmann
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2008-01-17
Also published as: US7963178B2; GB2439416A; GB0709258D0; FR2902779B1; FR2902779A1; US20080031715A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gabelstapler mit einer heckseitigen Achse, die mit einer Messeinrichtung zur Erfassung der Achslast versehen ist. Um mit einfachen und funktionssicheren Mitteln die Achslast erfassen zu können, ist erfindungsgemäß mindestens ein als Konstruktionsbauteil ausgebildeter, im Kraftfluss angeordneter Scherkraftaufnehmer (2 bzw. 3) oder Normalkraftaufnehmer (6) in die Achse integriert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gabelstapler mit einer heckseitigen Achse, die mit einer Messeinrichtung zur Erfassung der Achslast versehen ist.
Ein gattungsgemäßer Gabelstapler (Gegengewichts-Gabelstapler mit frontseitiger Hubeinrichtung und heckseitigem Gegengewicht) ist in der DE 34 22 837 A1 offenbart. Abhängig von der erfassten Achslast wird das Antriebssystem des Gabelstaplers beeinflusst, um bei Vorwärtsfahrt die Bremsverzögerung und bei Rückwärtsfahrt die Beschleunigung zu begrenzen. Dies geschieht zu dem Zweck, ein Kippen des Gabelstaplers um die Vorderachse zu vermeiden.
Zur Erfassung der Achslast kann bei dem gattungsgemäßen Gabelstapler mittels eines Wegsensors der Abstand zwischen der als Lenkachse ausgeführten, heckseitigen Achse und dem Gegengewicht gemessen werden, das einen Bestandteil des Fahrzeugrahmens darstellt und an dem die Achse befestigt ist. Alternativ dazu ist es möglich, die senkrechten Kräfte an den Lagerstellen der Achse mittels Druckkraftsensoren zu messen. Schließlich ist in der genannten Druckschrift als weitere Alternative auch erwähnt, am Achskörper selbst die Achslast zu messen, wobei dies durch Messung von elastischen Verformungen des Achskörpers mittels Dehnungsmessstreifen erfolgt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zur Grunde, einen Gabelstapler der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der mit einfachen und funktionssicheren Mitteln eine möglichst genaue Erfassung der Achslast der heckseitigen Achse erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein als Konstruktionsbauteil ausgebildeter, im Kraftfluss angeordneter Scherkraft- oder Normalkraftaufnehmer in die Achse integriert ist.
Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, ein Achsbauteil so auszubilden, dass es neben seiner Tragfunktion innerhalb der Achse auch als Scherkraft- oder Normalkraftaufnehmer wirksam ist, also als Messkörper, in den Scher- oder Normalkräfte eingeleitet werden, die durch eine oder mehrere, in oder an dem Messkörper angebrachte Messzellen erfassbar sind.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz mindestens eines Scherkraftaufnehmers bzw. mindestens eines Normalkraftaufnehmers als integraler Bestandteil der Achse wird der für die Achslasterfassung erforderliche Aufwand minimiert. Es ist dabei nicht notwendig, einzelne Dehnungsmessstreifen an der Achse festzukleben, miteinander elektrisch zu verschalten und im Anschluss aufwendig zu kalibrieren. Vielmehr stellen der/die Scherkraftaufnehmer bzw. Normalkraftaufnehmer vormontierte und einbaufertige Konstruktionsbauteile der Achse dar, die mit Messzellen versehen sind, um Scherkräfte oder Normalkräfte messen zu können.
Hierbei kann der Scherkraftaufnehmer bzw. Normalkraftaufnehmer beispielweise mittels Presspassung oder Verschraubung oder auf andere geeignete Weise mit der Achse verbunden und in diese als Achsbauteil integriert werden, das im Kraftfluss angeordnet ist. Es ist sodann lediglich erforderlich, die Messzellen des Scherkraftaufnehmers bzw. Normalkraftaufnehmers mittels (genormter) Stecker und Leitungen elektrisch an eine Signalauswerteeinheit anzuschließen.
Bei dem erfindungsgemäßen Gabelstapler lässt sich somit auf einfache Weise die Achse mit einer Achslasterfassung ausrüsten. Hierzu bedarf es keiner Modifikationen am Fahrzeugrahmen, beispielsweise am Gegengewicht, oder an der Achsaufhängung. Durch die Achslasterfassung kann die Sicherheit des Gabelstaplers gegen Umkippen nach Vorne erhöht werden, indem bestimmte Fahrzeugfunktionen eingeschränkt werden. So kann z.B. bei abnehmender Achslast eine Neigebewegung des Hubgerüstes nach Vorne begrenzt werden.
Die Erfindung kann sowohl bei Vierrad- als auch bei Dreirad-Gabelstaplern zum Einsatz kommen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Scherkraftaufnehmer in einen am Fahrzeugrahmen befestigen Mittelachskörper der Achse inte griert. Durch Austausch des Mittelachskörpers der Achse eines konventionellen Gabelstaplers mit einem mit der Achslasterfassung versehenen, also sensorisierten Mittelachskörper ist auf einfache Weise eine Nachrüstmöglichkeit gegeben.
Hierbei kann in Weiterbildung der Erfindung der Scherkraftaufnehmer als Tragkörper mit zwei angeformten, in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandeten, koaxialen Pendelzapfen ausgebildet sein, die zur Aufhängung der Achse am Fahrzeugrahmen vorgesehen sind. Damit stellt der als Tragkörper ausgebildete Scherkraftaufnehmer ein wesentliches Bauelement der Achse dar, das sich im Kraftfluss befindet.
Zweckmäßigerweise ist benachbart zu jedem Pendelzapfen jeweils eine Messzellenausnehmung in den Tragkörper eingearbeitet. In den Messzellenausnehmungen befindet sich jeweils eine Messzelle, die Scherkräfte messen kann. Dadurch wird ein Doppelscherkraftaufnehmer gebildet. Unabhängig davon, ob die Pendelzapfen gleichmäßig belastet werden oder nicht, ergibt sich die Achslast stets durch Addition der von den beiden Messzellen gemessenen Scherkräfte.
Neben der beschriebenen einteiligen Ausführung des Scherkraftaufnehmers ist auch eine mehrteilige Ausführung möglich, bei der jeder Pendelzapfen an einem eigenen Scherkraftaufnehmer angeformt ist, der jeweils ein eigenständiges Konstruktionsbauteil darstellt.
Gemäß einer anderen, nicht minder vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Achse als Lenkachse ausgebildet sein, die zwei lenkbare Achsschenkel aufweist, die jeweils als Scherkraftaufnehmer ausgebildet sind. Somit kommt auch bei dieser Ausführung das Prinzip der Scherkraftmessung zur Erfassung der Achslast zur Anwendung, wobei die Scherkraftaufnehmer in Form von Achsschenkeln realisiert sind. Durch Austausch der Achsschenkel (und ggf. der Radnaben) gegen Achsschenkel, die als Scherkraftaufnehmer ausgebildet sind, kann die Achse mit einer Achslasterfassung nachgerüstet werden.
Bei dieser Ausführung wird vorgeschlagen, dass in den Achsschenkeln jeweils axial zwischen einem Achsschenkelbolzen und einer Radnabenlagerung eine Messzellenausnehmung eingearbeitet ist. Durch diese Anordnung bildet der Achsschenkel einen Scherbalken, wobei die auf ihn im Bereich der Messzellenausnehmung einwirkenden Scherkräfte durch eine Messzelle gemessen werden. Dabei ist die von der Messzelle gemessene Scherkraft unabhängig vom Radaufstandspunkt auf der Fahrbahn.
Schließlich ist es gemäß einer anderen günstigen Ausgestaltung der Erfindung auch möglich, dass die Achse als Lenkachse ausgebildet ist, die zwei Achsschenkelbolzen aufweist, die jeweils als Normalkraftaufnehmer ausgebildet sind. Somit wird die Radaufstandskraft durch Messung der Normalkraft im Achsschenkelbolzen des zugeordneten Achsschenkels ermittelt. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht eine Nachrüstmöglichkeit, indem die üblichen Achsschenkelbolzen gegen Achsschenkelbolzen ausgetauscht werden, die als Normalkraftaufnehmer ausgebildet sind.
Zweckmäßigerweise ist in den Normalkraftaufnehmern jeweils in einem außerhalb eines Achsschenkel angeordneten Abschnitt eine Messzellenausnehmung eingearbeitet.
Selbstverständlich ist es in allen beschriebenen Fällen auch möglich, zusätzlich zum Scherkraftaufnehmer bzw. Normalkraftaufnehmer Sensoren z. B. für eine Biegemomenten-Messung und/oder Zug-Druck-Messung vorzusehen, mit deren Hilfe Momente und/oder Kräfte erfasst werden können, die das bei reiner Scherkraft- bzw. Normalkraftmessung ermittelte und möglicherweise verfälschte Achslast-Messsignal korrigieren.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine perspektivische Ansicht eines Mittelachskörpers einer Achse eines erfindungsgemäßen Gabelstaplers,
2 eine Seitenansicht eines als Tragkörper des Mittelachskörpers ausgebildeten Scherkraftaufnehmers,
3 einen Schnitt durch einen als Achsschenkel ausgebildeten Scherkraft-Aufnehmer und
4 einen Schnitt durch einen als Achsschenkelbolzen ausgebildeten Normalkraftaufnehmer.
1 zeigt den Mittelachskörper 1 einer als Lenkachse ausgebildeten heckseitigen Achse eines erfindungsgemäßen Vierrad-Gabelstaplers. Wie bereits erwähnt, ist auch ein Einsatz der Erfindung in Dreirad-Gabelstaplern denkbar. An dem Mittelachskörper 1 ist ein als Tragkörper 2 ausgebildeter Scherkraftaufnehmer befestigt, beispielsweise verschraubt, der als Konstruktionsbauteil einen integralen Bestandteil des Mittelachskörpers 1 und damit der Achse bildet. Der Scherkraftaufnehmer 2 dient nämlich nicht nur der Achslasterfassung, wie noch zu beschreiben sein wird, sondern stellt ein im Kraftfluss angeordnetes Achsbauteil dar, mit dessen Hilfe die Achse an einem in den Figuren nicht dargestellten Fahrzeugrahmen (z. B. Gegengewicht als Teil des Fahrzeugrahmens) des Gabelstaplers pendelnd aufgehängt ist.
Zu dem genannten Zweck verfügt der als Tragkörper ausgebildete Scherkraftaufnehmer 2 (siehe auch 2) über zwei angeformte, koaxiale Pendelzapfen 2a, 2b, die in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet und zum Eingriff in elastische, mit dem Fahrzeugrahmen verbundenen Achslager vorgesehen sind.
Benachbart zu jedem Pendelzapfen 2a bzw. 2b ist in den Scherkraftaufnehmer 2 jeweils eine Messzellenausnehmung 2c bzw. 2d eingearbeitet, in der sich zur Achslasterfassung jeweils eine in den Figuren nicht dargestellte, Scherkräfte messende Messzelle befindet. Dadurch entsteht ein Doppelscherkraftaufnehmer, bei dem die Achskräfte F_A axial zwischen den beiden Messzellenausnehmungen 2c, 2d in den Scherkraftaufnehmer 2 eingeleitet werden. An den Pendelzapfen 2a, 2b wirken die Abstützkräfte F_R des Fahrzeugrahmens. Die Summe der in den Messzellen gemessenen Scherkräfte, die der Achslast entspricht, hängt dabei nicht von den Positionen ab, an denen die Achskräfte F_A in den Scherkraftaufnehmer 2 eingeleitet werden.
Bei der Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Gabelstaplers gemäß 3, die einen Schnitt durch einen der beiden lenkbaren Achsschenkel der als Lenkachse ausgebildeten Achse zeigt, ist jeder Achsschenkel als Scherkraftaufnehmer 3 ausgebildet. Dabei ist im Achsschenkel/Scherkraftaufnehmer 3 in einem Bereich axial zwischen einem Achsschenkelbolzen 4 und einer Radnabenlagerung 5 eine Messzellenausnehmung 3a eingearbeitet, in der sich eine in der Figur nicht dargestellte Messzelle be findet. Bei dieser Ausführung sind die von der Messzelle gemessenen Scherkräfte unabhängig vom Krafteinleitungspunkt (Radaufstandspunkt auf der Fahrbahn).
Selbstverständlich ist es auch möglich, Scherkräfte an anderen geeigneten Stellen der Achse zu messen und zu diesem Zweck Konstruktionsbauteile der Achse ganz oder teilweise als Scherkraftaufnehmer auszubilden.
Bei der Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Gabelstaplers gemäß 4, die einen Schnitt durch den Bereich zwischen dem Achsmittelkörper 1 und einem Achsschenkel 7 zeigt, ist der Achsschenkelbolzen als Normalkraftaufnehmer 6 ausgebildet. Hierbei ist in dem Achsschenkelbolzen/Normalkraftaufnehmer 6 in einem nach oben bzw. nach unten aus dem Achsschenkel 7 auskragenden Abschnitt eine Messzellenausnehmung 6a bzw. 6b eingearbeitet, in der sich eine in der Figur nicht dargestellte, Normalkräfte messende Messzelle befindet. Die Radaufstandskraft wird somit direkt im Achsschenkelbolzen/Normalkraftaufnehmer 6 gemessen.

Claims

Gabelstapler mit einer heckseitigen Achse, die mit einer Messeinrichtung zur Erfassung der Achslast versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein als Konstruktionsbauteil ausgebildeter, im Kraftfluss angeordneter Scherkraftaufnehmer (2 bzw. 3) oder Normalkraftaufnehmer (6) in die Achse integriert ist.
Gabelstapler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Scherkraftaufnehmer (2) in einen am Fahrzeugrahmen befestigen Mittelachskörper (1) der Achse integriert ist.
Gabelstapler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Scherkraftaufnehmer (2) als Tragkörper mit zwei angeformten, in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandeten, koaxialen Pendelzapfen (2a, 2b) ausgebildet ist, die zur Aufhängung der Achse am Fahrzeugrahmen vorgesehen sind.
Gabelstapler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu jedem Pendelzapfen (2a bzw. 2b) jeweils eine Messzellenausnehmung (2c bzw. 2d) in den Tragkörper eingearbeitet ist.
Gabelstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse als Lenkachse ausgebildet ist, die zwei lenkbare Achsschenkel aufweist, die jeweils als Scherkraftaufnehmer (3) ausgebildet sind.
Gabelstapler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Achsschenkeln jeweils axial zwischen einem Achsschenkelbolzen (4) und einer Radnabenlagerung (5) eine Messzellenausnehmung (3a) eingearbeitet ist.
Gabelstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse als Lenkachse ausgebildet ist, die zwei Achsschenkelbolzen aufweist, die jeweils als Normalkraftaufnehmer (6) ausgebildet sind.
Gabelstapler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Normalkraftaufnehmern (6) jeweils in einem außerhalb eines Achsschenkel (7) angeordneten Abschnitt eine Messzellenausnehmung (6a bzw. 6b) eingearbeitet ist.