• 专利附录
  • 专利说明
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  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft einen Portalhubstapler mit elektrischer Lenkung, bestehend aus einem Ober- und einem Unterrahmen, die durch Stützen untereinander verbunden sind, wobei am Oberrahmen ein Hubwerk mit Hebezeugen angeordnet ist und der Unterrahmen aus zwei Fahrwerksträgern (53, 54) mit Rädern (41, 42, 43, 44) besteht, die in den Gassen zwischen Containern verfahren, bei dem durch ihren Antrieb (1, 2, 3, 4) lenkbare Räder (41, 42, 43, 44) paarweise (41, 43 und 42, 44) in unterschiedliche Richtungen ausschlagen, die lenkbaren Räderpaare (41, 43 und 42, 44) durch ein Lenkgestänge (50) mit Umlenkhebeln (51) miteinander verbunden sind und ein Abstand (52) zwischen der Drehachse (53, 56) und der Senkrechten (57) eines jeden lenkbaren Rades (41, 42, 43, 44) besteht. DOLLAR A Die Erfindung hat den Vorteil, daß kein Hydrauliksystem zum Lenken des Portalhubstaplers benötigt wird, das Fahrzeug ein geringeres Gewicht hat und im Lenkbereich mehr Platz zur Verfügung steht (Fig. 2).
    公开号:DE102004013897A1
    申请号:DE200410013897
    申请日:2004-03-22
    公开日:2005-10-13
    发明作者:Reinhard Dipl.-Ing. Bauer
    申请人:Noell Mobile Systems and Cranes GmbH；
    IPC主号:B62D5-04
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft Portalhubstapler entsprechend dem Oberbegriffdes ersten Patentanspruches.
    [0002] DieErfindung ist anwendbar fürPortalhubstapler, sogenannte Straddle Carrier.
    [0003] Portalhubstaplersind in Seehäfenund Containerterminals zum Transportieren und Stapeln von Containerneingesetzt. Sie werden im allgemeinen hydraulisch gelenkt, d. h.von ihrem Dieselmotor wird eine Hydraulikpumpe angetrieben, diedas Ölaus einem Behälter über Regelventilein Hydraulikzylinder drückt,welche dann überLenkgestängedie Räder desFahrzeuges zu Lenkeinschlägenbewegen.
    [0004] Beieiner hydraulischen Lenkung ist allerdings als nachteilig anzusehen,daß dasganze Hydrauliksystem mit Pumpe, Zylinder, Ventilblock, Ölbehälter undVerrohrung auf dem ohnehin beengten Fahrzeug erheblichen Platz wegnimmtund das Gewicht des Fahrzeuges erhöht, weiterhin immer das Risikoeiner Umweltverschmutzung durch Ölleckagenbesteht ein außerdemein relativ hoher Wartungsaufwand notwendig ist.
    [0005] StraddleCarrier werden oft dieselelektrisch angetrieben und besitzen dannfür jedesangetriebene Rad ihres Fahrwerkes einen eigenen regelbaren Motor.Mit einem elektronischen Regler ist damit die Drehzahl eines jedeneinzelnen Antriebsrades separat und unabhängig voneinander kontinuierlichpräziseeinstellbar.
    [0006] Für andereFahrzeuge mit solchen drehzahlverstellbaren Einzelradantrieben sindschon Lenksysteme bekannt geworden, welche ohne eigene Lenkhydraulikauskommen. Die Lenkung wird bei ihnen nur über die Drehzahlverstellungder einzelnen Rädervorgenommen. Durch Vorgabe unterschiedlicher Drehzahlsollwerte für die einzelnenFahrantriebe werden die Achsen zum Lenkeinschlag bewegt. Hier seials Beispiel die EP1 028 049 A2 genannt. Der dort gezeigte Containertransportwagenhat vier durchgehende lenkbare Achsen, also acht Räder, vondenen vier Rädereinzeln angetrieben sind. Er wird dadurch gelenkt, daß jeweilsdas linke und das rechte Rad einer angetriebenen Achse von einer elektronischenLenkregelung eine Drehzahldifferenz und eine Drehmomentendifferenzvorgegeben bekommen, so daß dieAchse sich um ihr senkrechtes Drehlager in der Mitte der Achse drehtund damit einen Lenkeinschlag macht. Bei Vorgabe von gleichen Drehzahlenlinks und rechts fährtdie Achse dann wieder gerade aus.
    [0007] Alsein zweites bekanntes Beispiel seien gummibereifte Portalkrane (sogenannteRTG, Rubber-tyred gantry cranes) genannt, welche im Gegensatz zueinem Portalhubstapler eine erheblich breitere Spurweite haben undmehrere Containerstapel mit einer Laufkatze auf dem Portal überspannen.Deren Lenkung erfolgt durch einzeln angetriebene Doppelräder aufjeder Seite des Portals. Von einem Doppelrad bekommt das linke unddas rechte Rad jeweils eine geringfügig differierende Drehzahl,so daß das Doppelradeinen Lenkeinschlag macht. Auch solche RTG's benötigen damit keine extra Hydraulikfür die Lenkung.
    [0008] Portalhubstaplerhaben allerdings eine andere Lenkgeometrie als der in EP 1 028 049 A2 genannteContainertransportwagen oder auch RTG's. Denn beim Portalhubstapler sind dieAchsen nicht von links nach rechts durchgehend wie bei einem Wagen,da sich in der Mitte zwischen den Fahrträgern der zu transportierendeContainer am Hubwerk befindet. Doppelräder wie beim RTG sind andererseitsan einem Portalstapler aber auch nicht unterzubringen, denn diemöglicheBreite des Fahrwerks ist sehr begrenzt, so daß nur Einzelräder mitRadnabengetriebe und eventuellen Radnabenmotoren innerhalb der vorgegebeneMaximalbreite des Fahrwerksträgers Platzhaben, jedoch keine Doppelräder.Breitere Fahrwerke mit Doppelrädernsind ungeeignet, da sie breitere Lücken zwischen den Containerstapelnnotwendig machen und damit die Lagerkapazität des Stapelplatzes vermindern.Hydraulikfreie Radlenkungen gibt es daher bei Portalhubstaplernbisher nicht.
    [0009] BeiPortalstaplern sind bisher dagegen Lenkungen üblich, bei denen die Räder (Radgabeln)einzeln am jeweils rechten oder linken Fahrträger in senkrechten Drehzapfendrehbar gelagert sind. Um diese senkrechten Drehzapfen können dieRäder gelenktwerden, indem sie vom Hydraulikzylinder über Lenkgestänge undHebel geschwenkt werden. Dabei ist jeder Drehzapfen so angeordnet,daß seinetheoretisch verlängertesenkrechte Drehachse genau mittig durch das Rad und weiter durchden Aufstandpunkt des Rades auf dem Boden führt. Der Lenkrollradius istalso Null. Mit dieser Lenkgeometrie lassen sich die Räder aberdurch Drehzahldifferenzen nicht zum Einschlagen bewegen, weil einhorizontaler Hebelarm (Achsschenkel) nicht gegeben ist.
    [0010] Nachteiligan dem genannten Stand der Technik ist, daß Portalstapler ein eigenesHydrauliksystem zum Lenken benötigen,wodurch das Gewicht des Fahrzeuges sich erhöht und besonders im Bereichder Maschinenbühnenwenig Platz zur Verfügungsteht. Diese Lenkung muß regelmäßig gewartet werden.Leckagen am Fahrzeug könnenzur Umweltverschmutzung führen.
    [0011] Esist daher die Aufgabe der Erfindung, die oben angegebenen Nachteiledes bekannten Standes der Technik zu beseitigen und eine Lenkungfür Portalstapleranzugeben, welche ohne hydraulische oder sonstige separate Lenkantriebeauskommt und nur durch Drehzahl- oderDrehmomentendifferenzen der Antriebsräder gelenkt wird.
    [0012] DieseAufgabe wird durch einen Portalhubstapler nach den Merkmalen desersten Patentanspruches gelöst.Unteransprüchegegen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
    [0013] Dieerfindungsmäßige Lösung siehteine spezielle Lenkgeometrie und ein zugehöriges Lenkregelungssystem vor.Dabei ist der Drehzapfen und damit die vertikale Lenkdrehachse derRadlenkung mit einem gewissen Abstand in horizontaler Richtung vomAufstandspunkt des Rades, d.h. mit einem gewissen Lenkrollradius,auszuführen.Der Lenkrollradius ist definiert als der Abstand zwischen Mitteder Radaufstandsflächebis zum Durchstoßpunktder verlängertenLenkdrehachse durch die Fahrbahn. Der Lenkrollradius kann durchEinfügenvon Achsschenkeln einer gewissen Länge oder durch eine größere Einpreßtiefe derRadfelgen erzeugt werden. Damit ergibt sich eine Achsschenkellenkungdes Rades, bei dem die Vortrieb- oder Bremskraft, die das angetriebeneRad im Aufstandspunkt auf den Boden bringt, gleichzeitig (über denAchsschenkel als Hebelarm) ein Drehmoment um die vertikale Radlenkachseerzeugt. Dieses Drehmoment, welches das Rad zum Lenken bewegen will,muß kompensiert werdendurch das gegenläufigeLenkmoment eines anderen Rades auf der gleichen Fahrzeugseite, mit demes überein Lenkgestängeoder ähnlichemmechanisch gekoppelt ist. Bei unterschiedlichen Antriebs- oder Bremsmomentenoder bei Drehzahlunterschieden der beiden gekoppelten Räder machen dannbeide Rädereinen synchronen Lenkeinschlag.
    [0014] Mitsolchen Rädernauf Achsschenkeln sind die unterschiedlichsten Lenkgeometrien für Portalhubstaplerausführbar,zu denen dann aber auch jeweils unterschiedliche Reglerstrukturenfür dasLenkregelsystem entworfen werden müssen.
    [0015] DasDrehmoment oder die Drehzahl eines jeden lenkbaren Rades sind separatverstellbar. Weiterhin gibt ein elektronisches Lenkregelungssystem jedemlenkbaren Rad die Drehzahl und das Drehmoment so vorgibt, daß die Räder zu Lenkeinschlägen bewegtwerden. Weiterhin ist es vorteilhaft wenn die Lenkeinschläge einzelneroder mehrerer mechanisch gekoppelter Räder mit elektronischen Lenkwinkelgebernerfaßtund als rückgekoppelteIstwerte dem elektronischen Lenkregelungssystem zugeführt werden.
    [0016] Daselektronische Lenkregelungssystem kann eine speicherprogrammierbareSteuerung oder ein Rechner sein, in welchem eine speziell zum Zweckeder Lenkregelung entwickelte Software implementiert ist.
    [0017] ImFolgenden wird als ein Beispiel nur die Lenkgeometrie und die zugehörige Reglerstruktureines Portalwagens gezeigt, von dessen sechs Rädern vier separat angetriebenund lenkbar sind, und zwei nicht angetrieben und nicht lenkbar sind.
    [0018] Eszeigen:
    [0019] 1 einensechsrädrigenPortalhubwagen in Seitenansicht, ohne Hubwerk und Spreader,
    [0020] 2 Portalhubstapler,Ansicht von hinten,
    [0021] 3 Prinzipdarstellungder Lenkgeometrie in Draufsicht, bei Geradeausfahrt
    [0022] 4 Prinzipdarstellungder Lenkgeometrie bei Kurvenfahrt mit eingeschlagenen Rädern
    [0023] 5 Reglerstrukturder Lenkregelung
    [0024] Die 1 und 2 zeigendie Ausführung einessechsrädrigenPortalhubwagens, wobei am rechten und linken Fahrträger 54, 55 jeweils3 Räder 41–46 angebrachtsind. Das jeweils mittlere Rad 45, 46 ist nichtlenkbar und nicht angetrieben. Das jeweils vordere 41, 43 undhintere Rad 42, 44 sitzen auf Achsschenkeln, sindin einem vertikalen Lenkdrehzapfen 53 lenkbar und mit einemregelbaren Radnabenmotor 1, 2, 3, 4 (5)angetrieben. Wie die 3 zeigt, sind die vorderen 41, 43 undhinteren Räder 42, 44 miteinem übereinen Umkehrhebel 51 die Lenkbewegungsrichtung umkehrendenLenkgestänge 50 miteinandergekoppelt. Bekommt nun z. B. das vordere Rad 41, 43 einengeringfügiggrößeren Drehzahlsollwertals das die Fahrzeuggeschwindigkeit erfordert, und das hintere Rad 42, 44 einenum den gleichen Betrag kleineren Drehzahlsollwert, so schlagen wegender Achsschenkel die Räder 41, 42 und 44, 43 entgegengesetztein. Das Lenkgestänge 50 sorgtdabei fürexakt entgegengesetzt gleichen Einschlag der Räder 41, 42 und 44, 43.Ist der gewünschteLenkwinkel erreicht, so werden beiden Rädern 41, 42, 43, 44 leicheDrehzahlen vorgegeben, und der eingestellte Lenkwinkel bleibt inder Kurvenfahrt erhalten. Nach der Kurve kann die Lenkung wiedergerade gerichtet werden (4), wenn man nun umgekehrt demhinteren Rad 42, 44 einen größeren und dem vorderen Rad 41, 43 einenkleineren Drehzahlsollwert vorgibt, solange, bis die Räder 41, 42, 43, 44 wiedergerade stehen.
    [0025] DiezugehörigeReglerstruktur zeigt 5.
    [0026] DerLenkwinkelsollwert 6 des Fahrzeuges kommt von einem Lenkrad 5 mitelektronischem Winkelgeber. Er wird zunächst im Rechenprogramm 7 mitden Daten der Fahrzeuggeometrie umgerechnet in zwei separate Lenkwinkel 8, 9 für jeweilsdie linke und die rechten Fahrzeugseite, da die Räder aufder Innenseite der Kurve stärkereinschlagen müssenals auf der Außenseite.Dabei ist es wiederum vorteilhaft, die Lenkwinkel 8, 9 dereinzelnen Räderso vorzugeben, daß sichbei einer Kurvenfahrt die gedachten Verlängerungen der einzelnen Achsschenkelin einem einzigen Kreismittelpunkt schneiden.
    [0027] DerLenkwinkelsollwert 8, 9 der jeweiligen Seite wirdnun in den Lenkwinkelreglern 10, 11 verglichenmit dem Lenkwinkelistwert 14, 15 vom elektronischenLenkwinkelgeber 12, 13 auf dem jeweiligen Fahrträger. DieRegeldifferenz wird im jeweiligen Lenkwinkelregler 10,11 zueinem Stellsignal 20, 21 bzw. 23, 24 umgerechnet,welches den Drehzahlreglern 25, 26 bzw. 27, 28 für die Radmotorendes vorderen 1 bzw. 3 und hinteren 2 bzw. 4 Radesmit jeweils umgekehrten Vorzeichen als Zusatzsollwert 20, 21 bzw. 23, 24 aufihren jeweiligen Hauptdrehzahlsollwert 19 bzw. 22 aufaddiertwird.
    [0028] DerHauptdrehzahlsollwert 17 für das gesamte Fahrzeug kommtvon einem Fußfahrgeber 16, mitdem der Fahrer die Fahrgeschwindigkeit vorgibt. Er wird im Rechenprogramm 18 mitHilfe der Lenkwinkelistwerte 14, 15 und den Datender Fahrzeuggeometrie in Hauptdrehzahlsollwerte 19, 22 für die jeweiligeFahrzeugseite umgerechnet, weil ja bekanntlich die Räder aufder Fahrzeugseite im inneren der Kurve langsamer drehen müssen alsauf der Kurvenaußenseite.
    [0029] ImNormalbetrieb wird das Fahrzeug elektrisch von den Radmotoren gebremst.Dabei bleibt das Fahrzeug voll lenkbar. Nur bei sehr starker Bremsunggreifen die mechanischen Bremsen mit ein.
    [0030] AusSicherheitsgründenist es vorteilhaft, entweder die mechanischen Bremsen des Portalhubstaplersan den nicht angetriebenen oder nicht gelenkten Rädern anzubringen,oder aber die mechanischen Bremsen mit elektronisch regelbarer Bremskraftauszuführen,so daß ungleichmäßiges Ziehen dermechanischen Bremsen vermieden werden kann. Sonst wäre beimmechanischen Bremsen die Lenkung nicht mehr kontrollierbar und dasFahrzeug würdeHaken schlagen. In jedem Fall muß bei Ausfall eines Radantriebesdas Fahrzeug zur Sicherheit automatisch abgebremst werden, wobeidie noch funktionierenden Radantriebe das Fahrzeug während der Bremsungweiter lenken können.
    [0031] Mitder Erfindung werden folgende Vorteile erzielt: – es wirdkein eigenes Hydrauliksystem zum Lenken des Portalstaplers gebraucht, – dasGewicht des Fahrzeuges wird geringer, und es steht auf ihm mehrPlatz zur Verfügung, – dieerfundene Lenkung ist wartungsfrei, – eswerden außerder elektronischen Lenkregelung keinen zusätzlichen Komponenten für die neueLenkung gebraucht, da die Einzelradantriebe und Lenkwinkelgeberohnehin auf den Fahrzeugen schon vorhanden sind, – dieLenkung ist ölfrei,daher stark vermindertes Risiko von Umweltverschmutzungen wegenLeckagen, – dieselelektrischangetriebene Portalstapler könnenvollkommen ohne Hydraulikanlagen und Öl ausgeführt werden, wenn zusätzlich dieauf dem Markt schon erhältlichenelektrischen Spreader und elektrische Bremsen eingesetzt werden,
    1 Radmotorfür linkesVorderrad 2 Radmotorfür linkesHinterrad 3 Radmotorfür rechtesVorderrad 4 Radmotorfür rechtesHinterrad 5 Lenkradmit elektrischem Winkelgeber 6 Lenkwinkelsollwertdes gesamten Fahrzeuges 7 Rechenprogrammzum Errechen der Lenkwinkelsollwerte für die rechte und linke Fahrzeugseite 8 Lenkwinkelsollwertlinke Fahrzeugseite 9 Lenkwinkelsollwertrechte Fahrzeugseite 10 Lenkwinkelreglerlinke Fahrzeugseite 11 Lenkwinkelreglerrechte Fahrzeugseite 12 Lenkwinkelgeber(elektronisch) linke Fahrzeugseite 13 Lenkwinkelgeber(elektronisch) rechte Fahrzeugseite 14 Lenkwinkelistwertlinke Seite 15 Lenkwinkelistwertrechte Seite 16 Fußfahrgeber(Fahrpedal) zur Vorgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit 17 Hauptdrehzahlsollwertfür dasgesamte Fahrzeug 18 Rechenprogrammzum Errechnen der Hauptdrehzahlsollwerte für die linke und rechteFahrzeugseite 19 Hauptdrehzahlsollwertfür dielinke Fahrzeugseite 20 Zusatzsollwertfür daslinke Vorderrad 21 Zusatzsollwertfür daslinke Hinterrad 22 Hauptdrehzahlsollwertfür dierechte Fahrzeugseite 23 Zusatzsollwertfür dasrechte Vorderrad 24 Zusatzsollwertfür dasrechte Hinterrad 25 Frequenzumrichtermit Drehzahlregler fürden Radmotor links vorne 26 Frequenzumrichtermit Drehzahlregler fürden Radmotor links hinten27 Frequenzumrichtermit Drehzahlregler fürden Radmotor rechts vorne 28 Frequenzumrichtermit Drehzahlregler fürden Radmotor rechts hinten 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 LinkesVorderrad, lenkbar und angetrieben 42 LinkesHinterrad, lenkbar und angetrieben 43 RechtesVorderrad, lenkbar und angetrieben 44 RechtesHinterrad, lenkbar und angetrieben 45 Linkesmittleres Rad, nicht lenkbar und nicht angetrieben 46 Linkesmittleres Rad, nicht lenkbar und nicht angetrieben 47 48 49 50 Lenkgestänge 51 Umkehrhebelfür Lenkgestänge 52 Abstandzwischen 56 und 57, Lenkrollradius 53 Lenkdrehzapfen 54 Fahrträger links 55 Fahrträger rechts 56 Lenkdrehachse 57 Mittelachseder Radaufstandsflächeauf dem Boden
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] Portalhubstapler mit elektrischer Lenkung, bestehendaus einem Ober- und einem Unterrahmen, die durch Stützen untereinanderverbunden sind, wobei am Oberrahmen ein Hubwerk mit Hebezeugen angeordnetist und der Unterrahmen aus zwei Fahrwerksträgern (53, 54)mit Rädern(41, 42, 43, 44) besteht, diein den Gassen zwischen Containern verfahren, wobei das Drehmomentoder die Drehzahl eines jeden lenkbaren Rades (41, 42, 43, 44)separat verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß – ein Abstandoder Lenkrollradius (52) zwischen der Drehachse (53, 56)und der Senkrechten (57) eines jeden lenkbaren Rades (41, 42, 43, 44)besteht und ein elektronisches Lenkregelungssystem jedem lenkbarenRad (41, 42, 43, 44) die Drehzahloder das Drehmoment so vorgibt, daß die Räder (41, 42, 43, 44)zu Lenkeinschlägenbewegt werden.
    [2] Portalhubstapler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dielenkbaren Räderpaare(41, 43, und 42, 44) durch einLenkgestänge(50) mit Umlenkhebeln (51) miteinander verbundensind.
    [3] Portalhubstapler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieLenkeinschlägeeinzelner oder mehrerer mechanisch gekoppelter Räder (41, 42, 43, 44)mit elektronischen Lenkwinkelgebern (12, 13) erfaßt und alsrückgekoppelteIstwerte (14, 15) dem elektronischen Lenkregelungssystem(25, 26, 27, 28) zugeführt werden.
    [4] Portalhubstapler mit Lenkung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß daselektronische Lenkregelungssystem eine speicherprogrammierbare Steuerungoder ein Rechner sind, in welchem eine speziell zum Zwecke der Lenkregelungentwickelte Software implementiert ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-13| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-10-08| 8364| No opposition during term of opposition|
    2016-01-11| R082| Change of representative|Representative=s name: MOSER GOETZE & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE |
    2016-05-09| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: KONECRANES GLOBAL CORP., FI Free format text: FORMER OWNER: NOELL MOBILE SYSTEMS & CRANES GMBH, 97080 WUERZBURG, DE Owner name: TEREX MHPS IP MANAGEMENT GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: NOELL MOBILE SYSTEMS & CRANES GMBH, 97080 WUERZBURG, DE Owner name: KONECRANES GLOBAL CORPORATION, FI Free format text: FORMER OWNER: NOELL MOBILE SYSTEMS & CRANES GMBH, 97080 WUERZBURG, DE |
    2016-05-09| R082| Change of representative|Representative=s name: MOSER GOETZE & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE |
    2018-04-04| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: KONECRANES GLOBAL CORP., FI Free format text: FORMER OWNER: TEREX MHPS IP MANAGEMENT GMBH, 40597 DUESSELDORF, DE Owner name: KONECRANES GLOBAL CORPORATION, FI Free format text: FORMER OWNER: TEREX MHPS IP MANAGEMENT GMBH, 40597 DUESSELDORF, DE |
    2018-04-04| R082| Change of representative|Representative=s name: MOSER GOETZE & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE |
    2019-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    FI20050303A| FI123444B|2004-03-22|2005-03-22|Konttilukki, jossa on sähköinen ohjaus|
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