CN104444966A - 工业车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种工业车辆，该工业车辆包括加速器、检测加速器开度的加速器开度传感器、装载单元、发动机以及扭矩限制释放单元。当扭矩限制释放单元设定在限制发动机的扭矩的Eco模式下时，如果通过加速器开度传感器检测的加速器开度为第一预定值(XA)或更大并且满足下述条件中的至少一者：车速的速度为第二预定值(YA)或更大；以及装载单元处于提升操作中，并且如果加速器和车速和/或提升操作的这些条件持续了预定的时间段，则转矩限制释放单元释放转矩限制。

Description

工业车辆
技术领域
本发明涉及发动机提供动力的工业车辆。
技术背景
出于改进燃料效率的目的已经提出了配备有Eco模式(经济模式)的混合动力车辆。通过按下Eco模式按钮，车辆被置于Eco模式，在该Eco模式下，车辆的输出扭矩被限制以节约能源，这样导致了发动机的高效驱动。在日本未经审查的特许申请公报No.2008-105532中公开了这种车辆。
该公报公开了混合动力车辆，在该混合动力车辆中，在经济模式下，当发动机被高效驱动时通过马达补充扭矩，从而保持车辆性能以改善燃料效率。与这种混合动力车辆不同，在没有牵引马达的发动机类型的工业车辆中，不能使用马达来补充扭矩。在工业车辆中例如在叉车中通过在Eco模式下限制扭矩来改进燃料效率的困难在于：与汽车的车速范围相比，叉车的车速范围较小；并且车辆的重量根据待由车辆处理的负载而明显地变化。如果在Eco模式下持续扭矩限制，那么由于扭矩不足可能在装载作业过程中发生故障。例如，载有重载的同时行进的车辆可能由于重载而遭受扭矩不足并且不能实现最大车速。
本发明旨在提供能够在Eco模式下进行扭矩限制控制的工业车辆，其中该扭矩限制控制允许提高燃料效率和车辆性能的最大化。
发明内容
本发明旨在提供一种工业车辆，该工业车辆包括加速器、检测加速器开度的加速器开度传感器、装载单元、发动机以及扭矩限制释放单元。当扭矩限制释放单元设定在限制发动机的扭矩的Eco模式下时，如果通过加速器开度传感器检测的加速器开度为第一预定值或更大，并且满足下述条件中的至少一者：车速为第二预定值或更大；以及装载单元处于提升操作中，并且如果加速器和车速和/或提升操作的这些条件持续了预定时间段，则转矩限制释放单元对转矩限制进行释放。
根据本发明的一方面，当扭矩限制释放单元设定在Eco模式下时，如果通过加速器开度传感器检测的加速器开度为第一预定值或更大，并且满足下述情况中的至少一者：车速为第二预定值或更大；以及装载单元处于提升操作下，并且如果加速器和车速和/或提升操作的这些条件持续了预定的时间段，则释放转矩限制。因此，根据车辆的状态在Eco模式下释放扭矩限制。因此，执行扭矩限制控制，使得同时实现燃料效率的改进以及车辆性能最大化。
根据本发明，可以根据Eco模式下的工业车辆的状态对车辆的发动机执行扭矩限制控制，同时实现燃料效率的提高和车辆性能的最大化。
本发明的其他方面和优点从结合附图做出的、通过示例说明本发明的原理的下列描述将变得明显。
附图说明
本发明的被视为是新颖的特征特别地在所附权利要求中阐述。通过参照实施方式的以下描述并结合附图可以最佳地理解本发明及其目的和优点，在附图中：
图1为示出了根据本发明的实施方式的叉车的整体构型的示意图；
图2A为解释在图1的叉车中释放扭矩限制的条件的图表；
图2B为解释在图1的叉车中恢复扭矩限制的条件的图表；以及
图3为示出了图1的叉车的操作的时间图。
具体实施方式
下面将参照附图对根据本发明的工业车辆的实施方式进行描述。
参照图1，附图标记10指示包括装载单元11的叉车。该装载单元11具有包括一对右左外门架12和一对内门架13的多级门架组件14。每个外门架12连接至液压倾斜缸15并且每个内门架13连接至液压提升缸16。门架组件14能够响应于流入倾斜缸15及从倾斜缸15流出的液压油沿叉车10的向前及向后方向倾斜。内门架13能够响应于流入提升缸16及从提升缸16流出的液压油沿叉车10的竖直方向向上及向下移动。叉18经由提升支架17安装至内门架13。内门架13通过提升缸16沿着外门架12被提升和下降，并且叉18和提升支架17相应地被提升和下降。
叉车10还包括：作为用于叉车10行进和装载操作的驱动源的发动机19、由发动机19驱动的液压泵20、液压机构21以及动力传递机构22，其中，从液压泵20排出的液压油供给至该液压机构21。发动机19的输出用作用于叉车10行进的驱动力并且也用作用于操作倾斜缸15和提升缸16以进行装载操作的驱动力。
液压泵20由发动机19驱动以泵送油箱23中的液压油。泵送的油通过液压机构21供给至倾斜缸15和提升缸16，并且同时从倾斜缸15和提升缸16排出的液压油通过液压机构21返回油箱23。液压机构21具有电磁控制阀(未示出)，该电磁控制阀对液压油供给至倾斜缸15和提升缸16以及从倾斜缸15和提升缸16排出进行控制。
动力传递机构22具有用于传递扭矩变换器和离合器的动力的机构，该扭矩变换器和离合器均未示出。发动机19连接至动力传递机构22，该动力传递机构22进而经由差速齿轮24和轴25连接至一对驱动轮26，使驱动轮26安装在该轴25的相对端上。因此，发动机19的输出通过动力传递机构22、差速齿轮24和轴25传递至驱动轮26。
倾斜缸15和提升缸16的操作通过操作装载杆27来执行，该装载杆27实际上包括倾斜杆和提升杆。装载杆27的操作通过装载杆传感器28检测。叉车10的加速通过下压加速器踏板29执行。加速器踏板29的下压(或加速器踏板29的开度)通过加速器开度传感器30检测。在邻近叉车10的驾驶员座椅侧的位置处设置有Eco模式开关31。
叉车10还包括车辆控制单元32。车辆控制单元32电连接至装载杆传感器28、加速器开度传感器30、Eco模式开关31和车速传感器33。基于来自传感器28、30、33的检测信号和开关31，车辆控制单元32判定装载杆27的操作、加速器踏板29的下压(或加速器踏板29的开度)、车速以及Eco模式开关31(打开或关闭位置)。对于所需的装载操作，车辆控制单元32控制液压机构21从而对液压油流入倾斜缸15和提升缸16中和从倾斜缸15和提升缸16流出进行控制。
车辆控制单元32连接至对发动机19进行控制的发动机控制单元34。
车辆控制单元32向发动机控制单元34产生控制发动机19的速度的指令信号。具体地，例如，发动机19的转数根据加速器踏板29的操作量来控制。车辆控制单元32还根据Eco模式开关31的位置向发动机控制单元34产生扭矩限制指令信号。发动机控制单元34在接收到扭矩限制指令信号时控制发动机19从而在Eco模式操作下限制扭矩。
下面将对叉车10的操作进行描述。
车辆控制单元32根据Eco模式开关31的接通或断开位置改变待发送至发动机控制单元34的扭矩限制的值。在正常模式操作中，发动机19根据加速器踏板29的开度产生最大扭矩，而在Eco模式操作中时，扭矩被限制并且发动机19产生了减小至正常模式中的最大扭矩的大约百分之八十的扭矩从而通过发动机19抑制燃料的消耗。应注意的是，扭矩限制的最优值是考虑最大装载能力、发动机19的规格以及由叉车10执行的任务的性质而预先确定的。
车辆控制单元32确定加速器踏板29的开度、装载杆27的操作位置以及叉车10的车速。
图2A中所示的条件A1和条件A2被预先设定作为用于释放扭矩限制的条件。
在图2A的表中，条件A1为在释放扭矩限制下与加速器踏板29的开度相关联的条件。条件A1要求加速器踏板29的开度为第一预定值XA或更大。值XA与加速器踏板29的最大开度相对应。考虑到加速器踏板29的自由间隙，值XA可以是被完全或100％下压的加速器踏板29的开度的85％至90％。
图2的表中的条件A2为在释放扭矩限制下与车速和装载操作相关联的条件。条件A2要求车速为第二预定值YA或更大，或者装载单元11处于提升操作。条件A2用于判定叉车10在行进还是叉车10通过延伸提升缸16正提升叉18(下文中，该操作将被称作“提升操作”)。值YA预先设定为大约1km/h至5km/h作为用于判定叉车10正在经由动力传递机构22传递的发动机19的驱动力的作用下行进的参照值。提升操作的检测通过装载杆传感器28对装载杆27进行的检测而实现。
图2B中示出的条件B1、B2和B3预先设定为在扭矩限制一旦已经释放之后恢复扭矩限制的条件(扭矩限制恢复条件)。
图2B的表中的条件B1为在恢复扭矩限制下与加速器踏板29的开度相关联的条件。条件B1要求加速器踏板29的开度为第三预定值XB或更小。值XB与除了加速器踏板29的最大开度之外的加速器踏板29的开度相对应，例如，从完全下压位置松开的加速器踏板29的位置。因此，值XB小于条件A1中的值XA，并且设定大约为加速器踏板29的最大开度的50％作为能够在不失效的情况下实现对上述状态的检测的值。
图2B的表中的条件B2为在恢复扭矩限制下与车速相关联的条件。条件B2要求叉车10的车速为第四预定值YB或更小。值YB预先设定为阈值，该阈值小于条件A2下的值YA并且用于基于车速来检测一旦车速达到第二预定值YA之后已经做出使叉车10停住的操作。由于叉车在任务之间通常被连续地操作而没有被完全停机，因此值YB不设定为表示叉车10完全停机的0km/h，而是考虑到车速传感器33的精确性设定为大约1km/h至3km/h。
图2B的表中所示的条件B3为在恢复扭矩限制下与提升操作相关联的条件。条件B3要求完成提升操作。基于操作的提升杆的位置来判定是否已完全提升。
应注意的是，出于上述原因指定的加速器踏板29的开度和车速的相应预定值已经通过实验基于叉车10的最大装载能力和安装在叉车10上的发动机19的性能已被预先地确定。
图3为时间图，其解释了发动机19从发动机19的扭矩被抑制或限制成比正常操作模式下的扭矩更小的状态(下文中，该状态被称作扭矩限制状态)转换至扭矩未被限制的状态(下文中，该状态被称作扭矩非限制状态)，并且然后再次转换至扭矩限制状态。
在图3中时间图中，假设叉车10在时间T1之前处于扭矩限制状态。
如果在图3中的时间T1处满足图2A中的条件A1和条件A2且持续了预定的时间段TA，那么作为本发明的扭矩限制释放单元的车辆控制单元32在图3中所示的时间T2处通过逐渐减小扭矩限制来释放扭矩限制直至在T3处扭矩不再被限制为止。具体地，T1与T2之间的时间段TA为预定的时间段，在该时间段期间满足扭矩限制释放条件。
时间段TA出于防止通过短暂满足条件A1和A2而释放扭矩限制的目的而被设定。具体地，时间段TA设定为大约10至30秒作为允许叉车10的车速达到其在平坦路面上行进中的最大值的值。该值TA已经通过实验基于叉车10的最大装载能力和安装在叉车10上的发动机19的特征被预先地确定。
从扭矩限制状态至扭矩非限制状态的转换逐渐地执行，并且至扭矩非限制状态的转换在图3中的时间T3处完成。具体地，T2与T3之间的时间段TB为执行从扭矩限制状态至扭矩非限制状态的转换所持续的时间。
因此，叉车10进入转矩非限制状态并且发动机19产生与正常操作模式下的扭矩大致相同的扭矩。因此，避免了在重载下不能实现最大车速或提升操作的情况。
下面将对叉车10的操作进行更详细地描述。
假设叉车10的Eco模式开关31由管理员接通以限制扭矩并且将叉车10锁定在该模式下。未经授权改变模式的操作者在具有扭矩限制的Eco模式下操作叉车10。
在柴油机的情况下，通过扭矩限制减小了燃料喷射，因此发动机19的输出扭矩减小。在汽油机的情况下，节气门开度以及因此穿过节气门的空气流量减小并且相应地发动机19的输出扭矩减小。因此，发动机19的扭矩根据加速器踏板29的开度而被限制并且叉车10的加速性能被限制，从而减小发动机19的燃料损耗。
车速或装载速度可通过下压加速器踏板29调节发动机19的扭矩(或发动机19的发动机速度)来控制。如果保持满足条件A1(加速器踏板29的开度为XA或更大)和条件A2(车速为YA或更大或叉车10处于提升操作)预定的持续时间TA，那么判定叉车10或者行进或者处于提升操作。
如果其中加速器踏板29的开度为XA或更大的条件A1和其中车速为YA或更大的条件A2被保持满足了预定的持续时间，那么判定叉车10正行进，加速器踏板29被完全下压，并且如果该状态继续预定的时间段TA，那么扭矩限制通过逐渐减小扭矩限制而被释放。例如，当装载有重载的叉车10在Eco模式下行进时，由于扭矩不足而不会达到最大车速。然而，在该情况下，叉车10的最大性能即最大车速通过释放扭矩限制而获得。
设定其中加速器踏板29的开度为XA或更大的条件A1和其中车速为YA或更大的条件A2以及其中条件A1和A2两者都满足了预定的时间段的条件，能够在加速器踏板29被完全下压并且没有重载的情况下叉车10正行进时实现扭矩限制，因此实现具有限制燃料损耗的加速。由于叉车不载有重载，因此在经过预定时间段之后可达到最大车速，即使在具有扭矩限制的情况下亦是如此。
此外，由于在释放扭矩限制过程中的车速为YA或更大的条件A2，因此在叉车10停住并且没有执行装载操作的情况下即使当加速器踏板29被完全下压时也不会对扭矩限制进行释放。
如果加速器踏板29的开度为XA或更大的条件A1和执行提升操作的条件A2两者都满足了预定的持续时间，那么叉车10停住处于提升操作状态下，其中，加速器踏板29被完全下压。如果叉车10的该状态继续了预定的时间段，那么扭矩限制通过逐渐减小扭矩限制而被释放。例如，当叉车10在Eco模式下提升重载时，由于发动机19的输出不足，因而可能不会实现足够的提升速度。然而，在该提升操作期间，通过释放扭矩限制来获得最大车辆性能以及足够的提升速度。
在图3中的T2与T3之间的时期，即，在扭矩限制状态逐渐切换至扭矩非限制状态的时期中，如果例如加速器踏板29的开度变成零(加速器关闭)，则叉车10恢复至扭矩限制状态。
下面将对用于恢复扭矩限制的操作进行描述。
在图3的示意图中，叉车10在时间T4之前的时间段中处于扭矩限制被释放的状态。
如果图2B中所示的作为用于恢复扭矩限制的条件的条件B1、B2和B3中的一个条件在图3的图示中的时间T4处满足，那么用作本发明的扭矩限制恢复单元的车辆控制单元32以逐渐的方式再次恢复扭矩限制。扭矩限制的恢复逐渐地在从时间T4至时间T5的时间段内执行，其中，恢复在时间T5处完成。因此，叉车10返回扭矩限制状态。
根据该设定，叉车10从扭矩非限制状态返回能够实现燃料效率提高的扭矩限制状态。
下面将对用于恢复扭矩限制的操作进行更详细地描述。
在条件B1中，当在条件A1中完全下压的加速器踏板29被释放时，发动机19的扭矩下降，这意味着不需要释放扭矩限制。因此，叉车10返回至扭矩限制状态。具体地，如果满足条件B1，即，当加速器踏板29的开度减小至XB或更小时，判定为需要恢复扭矩限制。
在条件B2中，当处于扭矩限制被释放的状态下的叉车10停住时，车辆控制单元32使叉车10返回至扭矩限制状态。叉车10可通过下压制动踏板或在加速器踏板比如29保持处于其被完全下压的位置的情况下下压微动踏板而被控制成停住。即使在该情况下，需要没有扭矩限制的发动机扭矩并且车辆控制单元32将叉车10返回至扭矩限制状态。具体地，如果满足条件B2，即当车速从YA或更大减小至YB或更小时，判定为需要恢复扭矩限制。
通过该设定，当在车速已经降至YB或更小之后再次加速叉车10时扭矩被限制。
如果满足条件B3或当提升操作完成时，不再需要用于提升操作的发动机扭矩，并且因此，不再需要扭矩限制的释放。因此，车辆控制单元32使叉车10返回至扭矩被限制的状态。具体地，通过检测提升杆返回至中性位置，判定扭矩限制需要被恢复。
工业车辆的上述实施方式提供下列效果：
(1)当叉车10的操作模式锁定至Eco模式并且操作者不能取消该模式时，叉车10适当地释放扭矩限制以及出于提高燃料效率的目恢复扭矩限制。此外，考虑到叉车的特定操作方式，对叉车10的行进情况和装载操作状态的检测使得能够控制扭矩限制。换句话说，可以在不增加成本的情况下实现发动机类型的叉车10的燃料效率的提高。在行进期间，在提高燃料效率的同时，不论是否存在载荷，叉车10均可实现最大车速。这对于当叉车10处于装载操作中时的情况是适用的。当叉车10处于推动操作时，在提高燃料效率的同时实现且保持最大驱动转矩。
(2)发动机类型的叉车10具有加速器开度传感器30和车辆控制单元32。在叉车10处于扭矩限制状态的状态下，当加速器踏板29的开度为XA或更大、或者车速为YA或更大或者叉车10处于提升操作时并且这些条件继续了预定时间段TA时，则车辆控制单元32释放扭矩限制。因此，当叉车10的任何具体操作需要高扭矩时扭矩限制被释放。通过使用Eco模式，扭矩限制根据叉车10的状态而被释放，从而扭矩控制被执行使得同时实现燃料效率的提高以及最大化的车辆工作性能。
(3)如上所述，当加速器踏板29的开度为XA或更大并且车速为YA或更大的条件持续了预定时间TA时，扭矩限制被释放。根据扭矩限制的该控制，由于加速器踏板29被完全下压了预定时间段的操作，因而实现最大车速，并且未处于装载操作下的并且其叉式升降机不移动的叉车10的扭矩限制不被释放。
(4)如上所述，如果加速器踏板29的开度为XA或更大并且叉车10处于提升操作的条件满足了预定的时间段，则扭矩限制被释放并且因此实现充足的提升速度。
(5)如果在扭矩限制释放之后检测到加速器踏板29的开度为XB或更小、车速为YB(小于YA)或更小并且提升装置已经完全被升起，那么恢复扭矩限制。该扭矩限制控制使得从扭矩非限制状态容易地恢复扭矩限制。换句话说，扭矩限制根据叉车10的状态而再次变得有效。因此，通过使用叉车10的Eco模式操作可以提高燃料效率。
(6)上述(5)中为XB或更小的加速器踏板29的开度为恢复扭矩限制的条件。因此，扭矩限制的恢复可被快速地完成。
(7)如果车速变为YB或更大，那么在上述(5)中车速变为YA或更小时曾经释放的扭矩限制可以被恢复。
(8)关于对提升操作的完成的检测，如果检测到提升操作完成，则扭矩限制的应用被恢复。如果提升操作完成，则可以完成扭矩限制的恢复。
(9)扭矩限制的释放通过逐渐减小扭矩限制来执行，从而叉车操作者将不会由于扭矩不规则的变化而遭受不舒服的感觉比如突然启动。换句话说，扭矩限制在不给叉车10的操作者(司机)带来不舒服感觉的情况下被释放。
本发明不限于以上实施方式，而其可以以如以下示例的多种方式而呈现。
在上述实施方式中，通过提升缸16使叉18提升的运动(提升操作)被监测以分别判定条件A2和B3。然而，根据本发明，可通过检测叉车10的倾斜杆的位置来监测通过倾斜缸15使门架组件14向后的倾斜运动(向后倾斜)。替代性地，本发明的叉车10可配备有工具并且可以监测工具在液压缸的作用下的运动。
液压机构21的控制阀为电磁式的并且基于来自车辆控制单元32的电信号来控制其操作。然而，该电磁控制阀可由机械阀代替。具体地，多种操作零件可连接至控制阀从而通过操作该操作零件来切换打开和关闭状态。
动力传递机构22可使用扭矩转换器或者手动变速箱。
在上述实施方式中的扭矩限制控制可适于除了叉车之外的工业车辆，该工业车辆装备有例如斗之类的工具。

Claims (3)

1.一种工业车辆(10)，所述工业车辆(10)具有Eco模式操作，在所述Eco模式操作中执行扭矩限制控制，所述工业车辆(10)包括：
加速器(29)；
加速器开度传感器(30)，所述加速器开度传感器(30)检测所述加速器(29)的开度；
装载单元(11)；
发动机(19)；以及
扭矩限制释放单元(32)，所述工业车辆(10)的特征在于，
当所述扭矩限制释放单元(32)设定在所述Eco模式下时，如果所述加速器(29)的通过所述加速器开度传感器(30)检测的开度为第一预定值(XA)或更大，并且满足下述条件中的至少一者：车速为第二预定值(YA)或更大、以及所述装载单元(11)处于提升操作中，并且所述加速器(29)和所述车速和/或提升操作的这些条件持续了预定的时间段，则所述扭矩限制释放单元(32)对扭矩限制进行释放。
2.根据权利要求1所述的工业车辆(10)，还包括扭矩限制恢复单元(32)，其特征在于，
在所述扭矩限制通过所述扭矩限制释放单元(32)被释放之后，如果检测到下述条件中的一者：所述加速器(29)的通过所述加速器开度传感器(30)检测到的开度为第三预定值(YB)或更小；车速为预定阈值或更小，所述阈值小于所述第二预定值(YA)；以及所述装载单元(11)的所述提升操作完成，则所述扭矩限制恢复单元(32)对所述扭矩限制进行恢复。
3.根据权利要求1所述的工业车辆(10)，其特征在于，所述转矩限制释放单元(32)通过逐渐地减小所述扭矩限制的方式来释放所述扭矩限制。
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