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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgerät für ein elektrisches
Industriefahrzeug und insbesondere auf ein Lenkgerät für ein elektrisches
Industriefahrzeug mit einem vollständig hydraulischen Servolenkungssystem
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Zum
Beispiel hat ein elektrischer Gabelstapler, der in dem US Patent
Nr. 5 542 490 offenbart ist, ein Paar Antriebsräder, die durch einen elektrischen Motor
angetrieben werden, ein Paar gelenkte Räder und einen Lenkwinkelsensor
zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrads. Auf der Grundlage des Lenkwinkels
bestimmt ein Steuergerät
eine Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads und steuert einen Hydraulikdrucksteuermotor,
um diesen mit einer Drehzahl zu betreiben, die zu der Lenkgeschwindigkeit korrespondiert.
Als Ergebnis führt
eine Hydraulikpumpe Arbeitsfluid mit einem Verhältnis, das zu der Lenkgeschwindigkeit
korrespondiert, zu einem Lenksteuerventil zu.
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In
dem Fall eines Lenkgeräts,
das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-235982 offenbart
ist, bestimmt ein Steuergerät
eine Winkelgeschwindigkeit eines Lenkrads auf der Grundlage des
Winkels des Lenkrads, wobei die Winkelgeschwindigkeit durch einen
Lenkradwinkelsensor erfasst wird, und steuert einen Motor, um Arbeitsfluid
zu einer Hydraulikpumpe mit einem Verhältnis zuzuführen, das zu der Winkelgeschwindigkeit
korrespondiert.
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Im
Wesentlichen wird bei elektrischen Staplern der Lenkwinkel eines
Lenkrads erfasst, und die Drehzahl des rechten und des linken Antriebsmotors wird
auf der Grundlage des Lenkwinkels gesteuert. Der Stapler wird auf
der Grundlage der Differenz gleichmäßig gedreht, die zwischen den
Drehzahlen der antreibenden Motoren gebildet wird, die zu dem Lenkwinkel
korrespondiert.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, wenn die Hydraulikpumpe auf der Grundlage
der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads gesteuert wird, wenn das Lenkrad
gedreht wird, muss ein Detektor zum Erfassen der Lenkgeschwindigkeit
des Lenkrads neu eingebaut werden. Als Ergebnis nimmt die Anzahl
der Teile des Lenkgeräts
und die Anzahl der Montageschritte für das Lenkgerät zu.
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EP 0 926 042 A beschreibt
ein Lenkgerät
mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. In diesem Dokument
errechnet das Steuergerät
eine Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads und nicht des gelenkten Rads
und das Steuergerät
steuert auf der Grundlage der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads die
Durchflussrate eines Arbeitsfluids, das zu dem Lenkzylinder zugeführt wird.
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DE 197 33 069 A beschreibt
ein Lenkgerät,
in dem ein Lenkventil gemäß einem
Lenkmoment des Lenkrads verschoben wird. Ein Lenkwinkel des Lenkrads
wird durch einen Lenkwinkelsensor erfasst. Dieser Lenkwinkel des
Lenkrads oder eine Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads wird in das
Steuergerät eingegeben.
Weiter ist ein Drucksensor zum Erfassen eines Druckanstiegs mit
dem Steuergerät
verbunden. Aufgrund dieser Druckveränderung wird ein Lenkbedarf
erfasst. Auf der Grundlage der Eingaben von dem Lenkwinkelsensor
und dem Drucksensor wird der Elektromotor gesteuert. Anstelle des
Signals von dem Drucksensor kann auch ein Signal von einem Sensor
zum Bestimmen der Kraft an einer Spurstange zum Steuern des Elektromotors
verwendet werden. Außerdem
lehrt dieses Dokument, ein Kennfeld zu verwenden, wenn die von dem
Lenkwinkel abhängige
Steuerung verwendet wird, um die Solldrehzahl des Elektromotors
zu bestimmen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein vereinfachtes und billigeres
Lenkgerät
bereitzustellen, das in der Lage ist, einen gleichmäßigeren Lenkvorgang
vorzusehen.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Lenkgerät
gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Weitere
Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden
Beschreibung in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen ersichtlich,
die die Grundsätze
der Erfindung beispielhaft darstellen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung kann gemeinsam mit ihrer Aufgabe und ihren Vorteilen am
Besten mit Bezug auf die nachstehende Beschreibung der vorliegenden bevorzugten
Ausführungsbeispiele
gemeinsam mit den angefügten
Zeichnungen verstanden werden, in denen:
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1 ein
schematisches Abbild ist, das ein Lenkgerät für einen Stapler gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
schematische Draufsicht des Staplers ist, der in 1 gezeigt
ist;
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3 eine
schematische Seitenansicht des Staplers ist, der in 1 gezeigt
ist;
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4 ein
Blockdiagramm des elektrischen Aufbaus des Lenkgeräts ist,
das in 1 gezeigt ist;
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5 ein
Diagramm ist, das ein Kennfeld zum Festsetzen von Motordrehzahlen
in dem Lenkgerät
zeigt, das in 1 gezeigt ist;
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6 ein
schematisches Abbild ist, das ein Lenkgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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7 ein
schematisches Abbild ist, das ein Lenkgerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das in einem Lenkgerät eines elektrischen Gabelstaplers 10 mit
drei Rädern
ausgeführt
ist, ist nachstehend mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben.
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Wie
in 2 und 3 gezeigt ist, hat ein Stapler 10 wie
zum Beispiel ein Industriefahrzeug ein Paar von linken und rechten
Antriebsrädern 12, 13, die
an einem vorderen Abschnitt eines Fahrzeugkörpers 11 montiert
sind, und ein einzelnes gelenktes Rad 14, das an einem
hinteren Abschnitt des Fahrzeugkörpers 11 montiert
ist. Das linke und das rechte Antriebsrad 12, 13 ist
an einer gewöhnlichen
starren Achse angeordnet. Das gelenkte Rad 14 ist in einer Position
angeordnet, die mit der Mittenposition zwischen dem linken und dem
rechten Antriebsrad 12, 13 fluchtend ist.
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Der
Stapler 10 hat ein Hubgerät 15, das an dem vorderen
Ende des Fahrzeugkörpers 11 montiert
ist, und ein Führerhaus 16,
das zwischen den Antriebsrädern 12, 13 und
dem gelenkten Rad 14 angeordnet ist. Das Führerhaus 16 hat
einen Fahrersitz 17.
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Das
Führerhaus 16 hat
ein Gaspedal 18, ein Bremspedal 19, einen Richtungshebel 20,
einen Handbremshebel 21, ein Lenkrad 22 und eine
Vielzahl von Lasthandhabungshebeln 23.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat der Stapler 10 ein
vollständiges
Hydraulikservolenkungsgerät 30.
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Das
Servolenkungsgerät 30 weist
einen Hydraulikdrucksteuermotor 31 in der Form eines Dreiphasenwechselstrominduktionsmotors,
eine Hydraulikpumpe 32, ein Prioritätsventil 33, ein Lenksteuerventil 34 und
einen Lenkzylinder 35 auf.
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Die
Hydraulikpumpe 32 wird durch den Hydraulikdrucksteuermotor 31 betätigt und
ist in der Lage, das Verhältnis
des Arbeitsfluids einzustellen, das zugeführt wird. Die Hydraulikpumpe 32 führt das
Arbeitsfluid zu verschiedenen (nicht gezeigten) Hydraulikzylindern,
die mit (nicht gezeigten) Lasthandhabungsgeräten eines Lasthandhabungskreises
verbunden sind, und auch zu dem Lenkzylinder 35 zu.
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Das
Prioritätsventil 33 wählt eine
Menge von Arbeitsfluid aus, die erforderlich ist, um einen vorbestimmten
Hydraulikdruck für
den Lenkzylinder 35 von dem Arbeitsfluid zu erhalten, das
von der Hydraulikpumpe 32 zugeführt wird, und führt die
ausgewählte Menge
von Arbeitsfluid mit Priorität
zu dem Lenkzylinder 35 zu. Das Prioritätsventil 33 führt die
verbleibende Menge von Arbeitsfluid zu einem (nicht gezeigten) Steuerventil
des Lasthandhabungskreises zu. Der Lasthandhabungskreis steuert
die Zufuhr von Arbeitsfluid zu einem Lasthandhabungsgerät, das das
Hubgerät 15 umfasst.
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Das
Lenksteuerventil 34 wird durch das Lenkrad 22 betrieben,
wenn es gedreht wird. Das Lenksteuerventil 34 führt das
Arbeitsfluid, das von der Hydraulikpumpe 32 durch das Prioritätsventil 33 zugeführt wird,
zu dem Lenkzylinder 35 mit einem Verhältnis, das zu der Lenkgeschwindigkeit
des Lenkrads 22 korrespondiert, in einer Richtung zu, die zu
der Lenkrichtung des Lenkrads 22 korrespondiert.
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Der
Lenkzylinder 35 ist ein Lenkzylinder der doppeltwirkenden
Bauart und wird durch das Arbeitsfluid betätigt, das von dem Lenksteuerventil 34 in
der Richtung auf der Grundlage der Lenkrichtung des Lenkrads 22 zugeführt wird,
wobei eine Zahnstange 35b, die mit Kolben 35a verbunden
ist, in einer Richtung verschoben wird, die zu der Lenkrichtung
des Lenkrads 22 korrespondiert. Der Lenkzylinder 35 dreht
ein Ritzel 36 um dessen eigene Achse in einer Richtung,
die zu der Lenkrichtung des Lenkrads 22 korrespondiert,
wobei das Ritzel 36 auf einer Stützwelle des gelenkten Rads 14 montiert
wird und in Eingriff mit der Zahnstange 35b gehalten wird.
Das gelenkte Rad 14 wird durch das Ritzel 36 nach
links oder nach rechts gedreht, das von der Richtung abhängt, in
der das Ritzel 36 gedreht wird.
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Ein
elektrischer Aufbau des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nachstehend
mit Bezug auf 4 beschrieben.
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Der
Fahrzeugkörper 11 stützt darauf
einen Gaspedalsensor 40, einen Richtungsschalter 41,
einen Reifenwinkelsensor 42 (Radwinkeldetektor), einen
Drehzahlsensor 43 eines linken Rads und einen Drehzahlsensor 44 eines
rechten Rads.
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In
dem Fahrzeugkörper 11 sind
ein Steuergerät 45,
ein linker Motortreiber 46, ein rechter Motortreiber 47,
ein linker Radantriebsmotor (antreibender Motor) 48 und
ein rechter Radantriebsmotor (antreibender Motor) 49 untergebracht.
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Ein
Hydraulikdrucksteuermotordrehzahlsensor 50 und ein Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 sind
mit dem Hydraulikdrucksteuermotor 31 verbunden. Der Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 ist
mit dem Steuergerät 45 verbunden.
Das Steuergerät 45 steuert
durch den Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 die Drehzahl
des Hydraulikdrucksteuermotors 31, um sie zu verändern.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient
das Steuergerät 45 als
ein Motorsteuergerät, eine
arithmetische Sektion und ein Ölratensteuergerät.
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Der
Gaspedalsensor 40 erfasst einen Pedalniederdrückgrad TH,
der zu der niedergedrückten Verschiebung
des Gaspedals 18 korrespondiert, und gibt den erfassten
Wert zu dem Steuergerät 45 aus. Der
Richtungsschalter 41 gibt eine gewählte Position Drc, die entweder
eine durch den Richtungshebel 20 ausgewählte Position einer neutralen
Position, einer Vorwärtsposition
oder einer Rückwärtsposition
ist, zu dem Steuergerät 45 aus.
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Wie
in 1 gezeigt ist, weist der Reifenwinkelsensor 42 ein
Potentiometer auf, das an der drehbaren Welle des gelenkten Rads 14 montiert
ist. Der Reifenwinkelsensor 42 erfasst einen Reifenwinkel (Radwinkel) θ, wenn das
Lenkrad 22 nach links oder nach rechts gedreht wird, und
gibt den erfassten Wert zu dem Steuergerät 45 aus. Das gelenkte
Rad 14 wird von einem Reifenwinkel θ = 0° zu dem Zeitpunkt, wenn das
Fahrzeug geradeaus fährt,
zu einem Reifenwinkel θ =
90° zu dem
Zeitpunkt, wenn das Fahrzeug nach rechts gelenkt wird, oder zu einem
Reifenwinkel θ = –90° zu dem Zeitpunkt
gedreht, wenn das Fahrzeug nach links gelenkt wird.
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Der
linke Raddrehzahlsensor 43 erfasst eine Drehzahl des linken
Antriebsrads 12 und gibt den erfassten Wert zu dem linken
Motortreiber 46 aus. Auf die gleiche Weise erfasst der
rechte Raddrehzahlsensor 44 eine Drehzahl des rechten Antriebsrads 13 und
gibt den erfassten Wert zu dem rechten Motortreiber 47 aus.
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Der
linke Motortreiber 46 und der rechte Motortreiber 47 haben
zugehörige
Wechselrichterkreise und wandeln den Gleichstrom von einer Batterie
in einen Dreiphasenwechselstrom um, und führen den Dreiphasenwechselstrom
zu dem linken Radantriebsmotor 48 und dem rechten Radantriebsmotor 49 zu.
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Der
linke Radantriebsmotor 48 bzw. der rechte Radantriebsmotor 49 weist
Dreiphasenwechselstrominduktionsmotoren auf und werden durch den
linken Motortreiber 46 bzw. den rechten Motortreiber 47 zum
Betrieb gesteuert.
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Der
Hydraulikdrucksteuermotordrehzahlsensor 50 erfasst eine
Motordrehzahl Nh des Hydraulikdrucksteuermotors 31 und
gibt den erfassten Wert zu dem Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 aus.
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Der
Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 hat einen Wechselrichterkreis
und wandelt den Gleichstrom von der Batterie in einen Dreiphasenwechselstrom
um und führt
den Dreiphasenwechselstrom zu dem Hydraulikdrucksteuermotor 31 zu.
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Das
Steuergerät 45 weist
einen Kleinrechner auf. Das Steuergerät 45 erhält den erfassten
Wert des Pedalniederdrückgrads
TH von dem Gaspedalsensor 40. Das Steuergerät 45 erfasst
eine Richtung, in der sich das Fahrzeug bewegt, wie durch den Fahrer
ausgewählt,
oder einen neutralen Zustand von der ausgewählten Position Drc, die von
dem Richtungsschalter 41 eingegeben wird. Das Steuergerät 45 erhält auch
den erfassten Wert des Radwinkels θ von dem Radwinkelsensor 42 und
bestimmt eine Lenkgeschwindigkeit Vθ des gelenkten Rads 14 von dem
erfassten Wert. Die Lenkgeschwindigkeit Vθ entspricht im Wesentlichen
der Geschwindigkeit, mit der das Lenkrad 22 gedreht wird.
Die Lenkgeschwindigkeit Vθ wird
durch Erhalten des Betrags der Veränderung des Radwinkels θ als eine
Funktion der Zeit errechnet.
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Das
Steuergerät 45 führt einen
bekannten Geschwindigkeitssteuerprozess zum Steuern des linken Antriebsmotors 48 und
des rechten Antriebsmotors 49 auf der Grundlage des Pedalniederdrückgrads
TH und des Reifenwinkels θ und
zum Steuern einer gelenkten Radgeschwindigkeit Vst aus, die die Bewegungsgeschwindigkeit
des gelenkten Rads 14 ist.
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Gemäß dem Geschwindigkeitssteuerprozess
setzt das Steuergerät 45 zuerst
einen Sollwert für
die gelenkte Radgeschwindigkeit Vst mit Bezug auf den erfassten
Wert des derzeitigen Pedalniederdrückgrads TH fest. Zum Beispiel
setzt das Steuergerät 45 einen
Sollwert fest, der ein gespeichertes Kennfeld verwendet. Danach
bestimmt das Steuergerät 45 Sollwerte
für eine
linke Radgeschwindigkeit V1 und eine rechte Radgeschwindigkeit Vr
von dem Sollwert, dadurch wird die gelenkte Radgeschwindigkeit Vst
festgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt das Steuergerät 45 Sollwerte
für die
linke Radgeschwindigkeit V1 und die rechte Radgeschwindigkeit Vr,
so dass die Winkelgeschwindigkeiten des rechten und des linken Antriebsrads 12, 13 um
den Drehpunkt einer Drehung des Fahrzeugs gleich der Winkelgeschwindigkeit
des gelenkten Rads 14 um den Drehpunkt der Drehung sind.
Das Steuergerät 45 gibt den
Sollwert für
die Drehzahl des linken Antriebsrads 12, das zu dem Sollwert
für das
linke Antriebsrad 12 korrespondiert, zu dem linken Motortreiber 46 aus und
gibt auch den Sollwert für
die Drehzahl des rechten Antriebsrads 13, die zu dem Sollwert
für das
rechte Antriebsrad 13 korrespondiert, zu dem rechten Motortreiber 47 aus.
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Zu
dem linken Motortreiber 46 wird der Sollwert für die Drehzahl
des linken Antriebsrads 12 von dem Steuergerät 45 zugeführt und
es wird auch der erfasste Wert der Drehzahl des linken Antriebsrads 12 von
dem linken Raddrehzahlsensor 43 zugeführt. Der linke Motortreiber 46 steuert
den linken Radantriebsmotor 48 auf der Grundlage des Sollwerts
und des erfassten Werts der Drehzahl des linken Antriebsrads 12 gemäß eines
rückgekoppelten
Regelungsprozesses zum Steuern der linken Radgeschwindigkeit V1
zu dem Sollwert hin. Ebenso wird zu dem rechten Motortreiber 47 der
Sollwert für
die Drehzahl des rechten Antriebsrads 13 von dem Steuergerät 45 zugeführt und
es wird auch der erfasste Wert der Drehzahl des rechten Antriebsrads 13 von dem
rechten Raddrehzahlsensor 44 zugeführt. Der rechte Motortreiber 47 steuert
den rechten Radantriebsmotor 49 auf der Grundlage des Sollwerts
und des erfassten Werts der Drehzahl des rechten Antriebsrads 13 gemäß einem
rückgekoppelten
Regelungsprozesses zum Steuern der rechten Radgeschwindigkeit Vr
zu dem Sollwert hin.
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Das
Steuergerät 45 führt einen
bekannten Lasthandhabungssteuerprozess zum Steuern des Hydraulikdrucksteuermotors 31 abhängig von
der Verschiebung des Lasthandhabungshebels 23 aus, wenn
dieser betätigt
wird, um dadurch das Verhältnis des
Arbeitsfluids, das von der Hydraulikpumpe 32 zu dem Steuerventil
des Lasthandhabungskreises zugeführt
wird, zu steuern.
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Wenn
der Lasthandhabungshebel 23 betätigt wird, schaltet das Steuergerät 45 den
Hydraulikdrucksteuermotor 31 ein und betreibt den Hydraulikdrucksteuermotor 31 mit
einer vorbestimmten Drehzahl, die von der Verschiebung des Lasthandhabungshebels 23 abhängig ist.
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Ein
Sollwert für
die Motordrehzahl Nh des Hydraulikdrucksteuermotors 31 wird
mit Bezug auf die Verschiebung des Lasthandhabungshebels 23 festgesetzt,
wenn dieser betätigt
wird, und wird zu dem Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 ausgegeben.
Der Sollwert wird mittels eines gespeicherten Kennfelds festgesetzt.
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Der
Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 steuert den Hydraulikdrucksteuermotor 31 gemäß einem
rückgekoppelten
Regelungsprozess auf der Grundlage des Sollwerts für die Motordrehzahl
Nh, die von dem Steuergerät 45 eingegeben
wird, und des erfassten Werts der Motordrehzahl Nh, die von dem
Hydraulikdrucksteuermotordrehzahlsensor 50 eingegeben wird,
zum Steuern der Motordrehgeschwindigkeit Nh zu dem Sollwert.
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Das
Steuergerät 45 führt einen
Lenksteuerprozess zum Steuern des Hydraulikdrucksteuermotors 31 auf
der Grundlage der Lenkgeschwindigkeit Vθ des gelenkten Rads 14 zu
dem Zeitpunkt, wenn das Lenkrad 22 gedreht wird, zum Steuern
des Verhältnisses
von Arbeitsfluid aus, das abhängig
von der Lenkgeschwindigkeit Vθ von
der Hydraulikpumpe 32 zu dem Lenkzylinder 35 zugeführt wird.
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Wenn
der Richtungshebel 20 in die Vorwärtsposition oder die Rückwärtsposition
geschalten wird oder in der neutralen Position verbleibt, wenn zumindest
eine der Geschwindigkeiten, die linke Radgeschwindigkeit V1 und
die rechte Radgeschwindigkeit Vr, nicht 0 ist, dann betreibt das
Steuergerät 45 den Hydraulikdrucksteuermotor 31 mit
einer vorbestimmten Bereitschaftsdrehzahl. In anderen Worten betreibt
das Steuergerät 45 den
Hydraulikdrucksteuermotor 31 mit der Bereitschaftsdrehzahl,
wenn das Fahrzeug beginnt, sich aus seinem Stillstandzustand zu
bewegen, oder wenn es sich durch die Trägheit bewegt.
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Selbst
wenn die Lenkgeschwindigkeit Vθ nicht
0 ist, wenn der Richtungshebel 20 in der neutralen Position
ist und beide die linke Radgeschwindigkeit V1 und die rechte Radgeschwindigkeit
Vr 0 sind, betreibt das Steuergerät 45 den Hydraulikdrucksteuermotor 31 mit
der Bereitschaftsdrehzahl. Das heißt, das Steuergerät 45 betreibt
den Hydraulikdrucksteuermotor 31 mit der Bereitschaftsdrehzahl,
selbst wenn das Lenkrad 22 gedreht wird, während sich
das Fahrzeug in der Ruhestellung befindet.
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Ein
Sollwert für
die Motordrehzahl Nh des Hydraulikdrucksteuermotors 31 wird
mit Bezug auf die Lenkgeschwindigkeit Vθ zu dem Zeitpunkt festgesetzt,
wenn das Lenkrad 22 gedreht wird, und wird zu dem Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 ausgegeben.
Der Sollwert wird zum Beispiel mittels eines Kennfelds M festgesetzt,
wie in 5 gezeigt ist. Wenn die Lenkgeschwindigkeit Vθ 0 ist,
wird der Sollwert für
die Drehzahl des Hydraulikdrucksteuermotors 31 auf 0 festgesetzt.
Wenn die Lenkgeschwindigkeit Vθ in
einem Bereich ist, der kleiner als eine vorbestimmte erste Lenkgeschwindigkeit
V1 ist, wird der Sollwert auf eine vorbestimmte Bereitschaftsdrehzahl
R1 festgesetzt. Wenn die Lenkgeschwindigkeit Vθ in einem Bereich von der ersten
Lenkgeschwindigkeit V1 bis zu einer vorbestimmten zweiten Lenkgeschwindigkeit
V2 ist, wird der Sollwert auf eine Geschwindigkeit festgesetzt,
die proportional zu der Lenkgeschwindigkeit Vθ ist (wie durch die durchgezogene
Linie in 5 angezeigt ist). Wenn die Lenkgeschwindigkeit
Vθ in einem
Bereich ist, der die zweite Lenkgeschwindigkeit V2 übersteigt,
wird der Sollwert auf eine Drehzahl R2 festgesetzt, die zu der zweiten
Lenkgeschwindigkeit V2 korrespondiert.
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Der
Sollwert wird auf einen Wert festgesetzt, der um eine ausreichende
Sicherheit größer als
die Drehzahl (die durch die zwei-strichpunktierte Linie in 5 angezeigt
ist) des Hydraulikdrucksteuermotors 31 ist, bei der die
Hydraulikpumpe 32 in der Lage ist, das Arbeitsfluid mit
einem Verhältnis
zuzuführen,
das tatsächlich
für die
Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 22 erforderlich ist. Dies
wird gemacht, um eine Verzögerung
der gelenkten Bewegung des gelenkten Rads 14 als Antwort
auf ein Drehen des Lenkrads 22 zum Verbessern der Steuerbarkeit
des Hydraulikdrucksteuermotors 31 auf der Grundlage der
Lenkgeschwindigkeit Vθ des
gelenkten Rads 14 zu unterdrücken.
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Der
Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 steuert den Hydraulikdrucksteuermotor 31 gemäß einem
rückgekoppelten
Regelungsprozess auf der Grundlage des Sollwerts für die Motordrehzahl
Nh, die von dem Steuergerät 45 eingegeben
wird, und des erfassten Werts der Motordrehzahl Nh, die von dem
Hydraulikdrucksteuermotordrehzahlsensor 50 eingegeben wird,
um auf diese Weise die Motordrehzahl Nh mit dem Sollwert zu regeln.
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Das
Steuergerät 45 führt gleichzeitig
beide, den Lasthandhabungssteuerprozess und den Lenksteuerprozess
aus, wie vorstehend beschrieben ist, wenn der Lasthandhabungshebel 23 betätigt wird und
das Lenkrad 22 gedreht wird.
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Der
Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels,
das auf diese Weise angeordnet ist, ist nachstehend beschrieben.
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Wenn
der Richtungshebel 20 von der neutralen Position in die
Vorwärtsposition
oder die Rückwärtsposition
geschalten wird, schaltet das Steuergerät 45 den Hydraulikdrucksteuermotor 31 ein,
um mit der Bereitschaftsdrehzahl R1 zu drehen.
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Wenn
das Gaspedal 18 niedergedrückt wird, steuert das Steuergerät 45 die
Drehzahl des linken Radantriebsmotors 48 und des rechten
Radantriebsmotors 49 auf der Grundlage des Pedalniederdrückgrads
TH. Das Fahrzeug fährt
mit der gelenkten Radgeschwindigkeit Vst, die von dem Pedalniederdrückgrad TH
abhängig
ist.
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Wenn
das Lenkrad 22 gedreht wird, während das Fahrzeug geradeaus
fährt,
steuert das Steuergerät 45 die
Drehzahl des linken Antriebrads 12 und des rechten Antriebrads 13 auf
der Grundlage des Reifenwinkels θ,
der durch den Reifenwinkelsensor 42 erfasst wird. Dann
gibt das Steuergerät 45 eine
Drehzahldifferenz, die von dem Reifenwinkel Θ abhängig ist, zu den Antriebsrädern 12, 13,
so dass die Winkelgeschwindigkeiten der Antriebsräder 12, 13 mit
Bezug auf den Drehpunkt der Drehung des Fahrzeugs zueinander gleich
sind. Als Ergebnis bewegen sich die Antriebsräder 12, 13 mit
den gleichen Winkelgeschwindigkeiten mit Bezug auf den Drehpunkt
der Drehung des Winkels, dies ermöglicht dem Fahrzeug eine gleichmäßige Fahrt.
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Wenn
der Lasthandhabungshebel 23 gedreht wird, erhöht das Steuergerät 45 die
Drehzahl des Hydraulikdrucksteuermotors 31 von der Bereitschaftsdrehzahl
R1 auf der Grundlage der Verschiebung des Lasthandhabungshebels 23.
Die Hydraulikpumpe 32 führt
zu dem Prioritätsventil 33 das
Arbeitsfluid mit einem Verhältnis
zu, das zu der Verschiebung des Lasthandhabungshebels 23 korrespondiert.
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Wenn
sich der Druck in dem Lenkzylinder 35 nicht verändert, erhöht das Prioritätsventil 33 das Verhältnis von
Arbeitsfluid nicht, das zu dem Lenkzylinder 35 zugeführt wird,
sondern erhöht
das Verhältnis
von Arbeitsfluids, das zu dem Steuerventil des Lasthandhabungssystems
abhängig
von der Verschiebung des Lasthandhabungshebels 23 zugeführt wird.
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Als
Ergebnis wird Arbeitsfluid zu dem Hydraulikzylinder eines gesteuerten
Lasthandhabungsgeräts
mit einem Verhältnis
zugeführt,
das zu der Verschiebung des Lasthandhabungshebels 23 korrespondiert,
wenn dieser betätigt
wird, womit verursacht wird, dass das Lasthandhabungsgerät mit einer
Geschwindigkeit betrieben wird, die zu der Verschiebung des Lasthandhabungshebels 23 korrespondiert.
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Wenn
das Lenkrad 22 nach links oder nach rechts gedreht wird,
führt das
Lenksteuerventil 34 Arbeitsfluid mit einem Verhältnis, das
zu der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads korrespondiert, zu dem Lenkzylinder 35 in
einer Richtung zu, die von der Lenkrichtung des Lenkrads 22 abhängig ist.
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Der
Lenkzylinder 35 wird durch das Arbeitsfluid betätigt, das
von dem Lenksteuerventil 34 zugeführt wird, wobei das Lenken
des gelenkten Rads 34 nach links oder nach rechts von der
Lenkrichtung des Lenkrads 22 abhängt.
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Das
Steuergerät 45 bestimmt
eine Lenkgeschwindigkeit Vθ des
gelenkten Rads 14 von dem Reifenwinkel θ, der durch den Reifenwinkelsensor 42 erfasst
wird. Auf der Grundlage der Lenkgeschwindigkeit Vθ erhöht das Steuergerät 45 die
Drehzahl des Hydraulikdrucksteuermotors 31 auf die Bereitschaftsdrehzahl
R1, wobei Arbeitsfluid mit einem Verhältnis, das zu der Lenkgeschwindigkeit
Vθ korrespondiert,
von der Hydraulikpumpe 32 zu dem Prioritätsventil 33 zugeführt wird.
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Das
Prioritätsventil 33 steuert
die Menge von Arbeitsfluid, das zu dem Lenkzylinder 35 auf
der Grundlage einer Veränderung
des Hydraulikdrucks in dem Lenkzylinder 35 zugeführt werden
muss, und führt
die verbleibende Menge von Arbeitsfluid zu dem Steuerventil des
Lasthandhabungskreises zu.
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Als
Folge wird Arbeitsfluid zu dem Lenkzylinder 35 mit einem
Verhältnis,
das zu der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 22 korrespondiert,
zum Zuführen
einer geeigneten Lenkkraft zugeführt,
die erforderlich ist, um das Lenkrad 22 zu drehen.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
hat die nachstehenden Vorteile.
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Zum
Aufbringen einer Drehzahldifferenz an das linke und rechte Antriebsrad 12, 13,
wenn das Fahrzeug eine Drehung ausführt, bestimmt das Steuergerät 45 eine
Lenkgeschwindigkeit Vθ des
gelenkten Rads 14, die zu der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 22 korrespondiert.
Auf der Grundlage der Lenkgeschwindigkeit Vθ steuert das Steuergerät 45 die
Drehzahl des Hydraulikdrucksteuermotors 31, um Arbeitsfluid
mit einem Verhältnis,
das zu der Lenkgeschwindigkeit Vθ korrespondiert,
von der Hydraulikpumpe 32 zu dem Lenkzylinder 35 zuzuführen. Daher
kann der Lenkzylinder 35 ohne der Notwendigkeit zum Erfassen
des Lenkwinkels des Lenkrads 22 mit Arbeitsfluid mit einem
Verhältnis
zugeführt
werden, die zu der Lenkgeschwindigkeit korrespondiert.
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Als
Ergebnis ist bei dem elektrischen Industriefahrzeug, bei dem der
Radwinkel θ des
gelenkten Rads 14 zum Steuern des linken Antriebsrads 12 und des
rechten Antriebsrads 13 erfasst wird, nicht erforderlich,
einen Sensor zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrads 22 dabei
einzubauen. Daher verursacht das Lenkgerät keine Erhöhung der Anzahl von Teilen
und der Anzahl von Montageschritten.
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Insbesondere
neigt in dem vollständigen
Hydraulikservolenkungsgerät
der Lenkwinkel des Lenkrads 22 und der Radwinkel θ des gelenkten
Rads 14 dazu, sich voneinander aufgrund eines Lecks von
Arbeitsfluid von dem Lenksteuerventil 34 zu unterscheiden.
Daher ist es unerlässlich,
den Reifenwinkel θ des
gelenkten Rads 14 zum Steuern der Drehrichtung und Drehzahl
der Antriebsräder 12, 13 zu
erfassen. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel wird
der Reifenwinkel θ bei
dem Stapler 10 ausgenutzt, der das vollständige Hydraulikservolenkungsgerät hat, um
dadurch auf einen Sensor zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrads 22 zu
verzichten.
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Die
Hydraulikpumpe 32 wird durch den Hydraulikdrucksteuermotor 31 betätigt und
das Steuergerät 45 und
der Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 steuert die Motordrehzahl
Nh des Hydraulikdrucksteuermotors 31 gemäß einem
rückgekoppelten
Regelungsprozess mit dem Sollwert, der zu der Lenkgeschwindigkeit
Vθ korrespondiert.
Daher, selbst wenn die Größe der Last
auf den Lenkzylinder 35 in seinem Betrieb aufgrund einer
Veränderung
der Last des Frachtguts, das durch den Stapler befördert wird,
verändert
wird, wird der Hydraulikdrucksteuermotor 31 mit einer Drehzahl
gesteuert, die zu der Lenkgeschwindigkeit Vθ korrespondiert, wobei Arbeitsfluid zu
dem Lenkzylinder 35 mit einem Verhältnis zugeführt wird, das zu der Lenkgeschwindigkeit
Vθ korrespondiert.
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Folglich
nimmt, da die Lenkkraft, die für
das Lenkrad 22 erforderlich ist, kaum verändert wird, selbst
wenn die Last des Frachtguts verändert
wird, das durch den Gabelstapler befördert wird, die Manövrierfähigkeit
des Staplers zu.
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Die
Hydraulikpumpe 32 führt
Arbeitsfluid zu dem Lasthandhabungskreis und dem Lenkzylinder 35 zu.
Das Prioritätsventil 33 führt das
Arbeitsfluid, das von der Hydraulikpumpe 32 zugeführt wird,
nur mit einer erforderlichen Menge zu dem Lenkzylinder 35 mit
Priorität
zu.
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Daher
wird verhindert, selbst wenn das Lenkrad 22 schnell gedreht
wird, da das Arbeitsfluid, das zu dem Lenkzylinder 35 zugeführt wird,
kaum dazu neigt, in der Menge nicht ausreichend zu sein, dass die
Lenkkraft, die für
das Lenkrad 22 erforderlich ist, außergewöhnlich groß wird. Das Lenkrad 22 kann auf
diese Weise mit erhöhter
Leichtigkeit gedreht werden. Zusätzlich
wird der Strom reduziert, der zum Betrieb des Hydraulikdrucksteuermotors 31 verbraucht
wird, da verhindert wird, dass die Drehzahl des Hydraulikdrucksteuermotors 31 zunimmt.
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Wenn
das Lenkrad 22 gedreht wird und die Lenkgeschwindigkeit
Vθ von
dem Reifenwinkel θ bestimmt
wird, das heißt,
durch den Reifenwinkelsensor 42 erfasst wird, betreibt
das Steuergerät 45 den Hydraulikdrucksteuermotor 31 mit
der vorbestimmten Bereitschaftsdrehzahl R1. Wenn die Lenkgeschwindigkeit
Vθ in dem
Bereich ist, der die erste Lenkgeschwindigkeit V1 übersteigt,
steuert das Steuergerät 45 dann
den Sollwert für
die Motordrehzahl Nh des Hydraulikdrucksteuermotors 31 mit
einem Sollwert, der höher
als ein theoretischer Wert für
die Lenkgeschwindigkeit Vθ ist,
so dass die Hydraulikpumpe 32 das Arbeitsfluid mit einem
Verhältnis
zuführt,
das höher
als das Verhältnis
ist, das für
die Lenkgeschwindigkeit Vθ erforderlich
ist.
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Daher
wird verhindert, dass das gelenkte Rad 14 mit einer Verzögerung als
Antwort auf ein Drehen des Lenkrads 22 gelenkt wird. Dies
verbessert die Steuerbarkeit des Hydraulikdrucksteuermotors 31 auf
der Grundlage der Lenkgeschwindigkeit Vθ des gelenkten Rads 14.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur darin, dass
das Prioritätsventil 33 des
Servolenkungsgeräts 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel,
das in 1 bis 5 gezeigt ist, durch einen Mengenteiler 60 getauscht
wird. Diese Teile des zweiten Ausführungsbeispiels, die identisch mit
denen des ersten Ausführungsbeispiels
sind, sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet und sind nachstehend
nicht beschrieben. Nur der Mengenteiler 60 ist nachstehend
ausführlich
beschrieben.
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Wie
in 6 gezeigt ist, führt der Mengenteiler 60 eine
gewisse Menge von Arbeitsfluid von dem Arbeitsfluid, das von der
Hydraulikpumpe 32 zugeführt
wird, unabhängig
von Lastveränderungen
von dem Lenkzylinder 35 und des Hydraulikdrucks der Hydraulikpumpe 32 zu,
und führt
die zugeführte
Menge des Arbeitsfluids zu dem Lenkzylinder 35 zu. Der Mengenteiler 60 führt die
verbleibende Menge von Arbeitsfluid zu dem Steuerventil des Lasthandhabungskreises
zu.
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Daher
wird verhindert, selbst wenn das Lenkrad 22 schnell gedreht
wird, da das Arbeitsfluid, das zu dem Lenkzylinder 35 zugeführt wird,
kaum dazu neigt, in der Menge nicht ausreichend zu sein, dass die
Lenkkraft, die für
das Lenkrad 22 erforderlich ist, außerordentlich groß wird.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel,
das auf diese Weise angeordnet ist, wird die Anzahl der Teile und
die Anzahl der Montageschritte nicht erhöht, die Manövrierfähigkeit wird erhöht und die
Steuerbarkeit des Hydraulikdrucksteuermotors 31 wird verbessert.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist nachstehend mit Bezug auf 7 beschrieben.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass
der Hydraulikdrucksteuermotor 31 und die Hydraulikpumpe 32 gemäß dem Ausführungsbeispiel,
das in 1 bis 5 gezeigt ist, durch einen Lasthandhabungsmotor 31 und
eine Lasthandhabungspumpe 32 ausgetauscht werden und auf
das Prioritätsventil 33 verzichtet
wird. Diese Teile des dritten Ausführungsbeispiels, die identisch zu
denen des ersten Ausführungsbeispiels
sind, sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet und sind nachstehend
nicht beschrieben. Nur der Lasthandhabungsmotor 61 und
die Lasthandhabungspumpe 62 sind nachstehend ausführlich beschrieben.
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Wie
in 7 gezeigt ist, wird die Lasthandhabungspumpe 32 durch
den Lasthandhabungsmotor 31 betätigt und ist in der Lage, das
Verhältnis
von Arbeitsfluid einzustellen, das zugeführt wird. Die Lasthandhabungspumpe 62 fördert Arbeitsfluid
nur zu dem Lenkzylinder 35.
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Gemäß des vorliegenden
Ausführungsbeispiels,
das auf diese Weise angeordnet ist, wird die Anzahl der Teile und
die Anzahl der Montageschritte nicht erhöht, die Manövrierfähigkeit wird erhöht und die
Steuerbarkeit des Lasthandhabungsmotors 61 wird verbessert.
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Es
sollte für
den Fachmann offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung
in vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne dass
von dem Kern oder Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird.
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Insbesondere
sollte es selbstverständlich sein,
dass die Erfindung in den nachstehenden Formen ausgeführt werden
kann.
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In
den Ausführungsbeispielen,
die in 1 bis 7 gezeigt sind, kann das Steuergerät 45 die zugehörige Drehzahl
des linken Radantriebsmotors 48 und des rechten Radantriebsmotors 49 auf
der Grundlage des Pedalniederdrückgrads
TH und des Reifenwinkels θ eher
als die gelenkte Radgeschwindigkeit Vst zum Steuern der Bewegungsgeschwindigkeit
des linken Antriebsrads 12 oder des rechten Antriebsrads 13 steuern,
das ein äußeres Rad
ist, wenn das Fahrzeug eine Drehung ausführt.
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Insbesondere
setzt das Steuergerät 45 einen Sollwert
für das äußere Rad
mit Bezug auf den erfassten Wert des Pedalniederdrückgrads
TH fest, bestimmen die Sollwerte für die linke Radgeschwindigkeit
V1 bzw. die rechte Radgeschwindigkeit Vr von dem Sollwert für das äußere Rad
und gibt die Sollwerte zu den Motortreibern 46 bzw. 47 aus.
Zu diesem Zeitpunkt bestimmt das Steuergerät 45 die Sollwerte
für die
linke Radgeschwindigkeit V1 und die rechte Radgeschwindigkeit Vr,
so dass die Winkelgeschwindigkeiten des linken und des rechten Antriebsrads 12, 13 um
den Drehpunkt einer Drehung des Fahrzeugs gleich der Winkelgeschwindigkeit
des gelenkten Rads 14 um den Drehpunkt der Drehung sind.
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In
den Ausführungsbeispielen,
die in 1 bis 7 gezeigt sind, kann das Steuergerät 45 die Bewegungsgeschwindigkeit
der Zwischenposition zwischen den Antriebsrädern 12, 13 oder
die Bewegungsgeschwindigkeit des Führerhaus 16 eher als die
gelenkte Radgeschwindigkeit Vst steuern.
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In
den Ausführungsbeispielen,
die in 1 bis 6 gezeigt sind, kann der Hydraulikdrucksteuermotor 31 einen
Gleichstrommotor eher als einen Wechselstrominduktionsmotor aufweisen. Ähnlich kann
der Lasthandhabungsmotor 61 in dem Ausführungsbeispiel, das in 7 gezeigt
ist, einen Gleichstrommotor aufweisen.
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Das
elektrische Industriefahrzeug, das das Lenkgerät gemäß der vorliegenden Erfindung
beinhaltet, ist nicht auf den elektrischen Gabelstapler mit drei
Rädern
beschränkt,
sondern kann ein nach vorwärts
reichender elektrischer Stapler, ein Stapler mit vier Rädern, ein
elektrischer Spurtraktor, ein elektrisches Transportfahrzeug oder
desgleichen sein.