DE60306313T2

DE60306313T2 - Lenkeinrichtung für elektrisches Arbeitsfahrzeug

Info

Publication number: DE60306313T2
Application number: DE60306313T
Authority: DE
Inventors: Seiji 2-1 Nakashima
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2023-12-18
Also published as: DE60306313D1; US20040149498A1; CN1530271A; CN100379628C; US7357215B2; EP1431162A2; EP1431162B1; DE60306313T3; EP1431162B2; JP4062085B2; JP2004196110A; EP1431162A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein vereinfachtes und billigeres Lenkgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, einen gleichmäßigeren Lenkvorgang vorzusehen.
Diese Aufgabe wird mit einem Lenkgerät gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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:
1 ein schematisches Abbild ist, das ein Lenkgerät für einen Stapler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine schematische Draufsicht des Staplers ist, der in 1 gezeigt ist;
3 eine schematische Seitenansicht des Staplers ist, der in 1 gezeigt ist;
4 ein Blockdiagramm des elektrischen Aufbaus des Lenkgeräts ist, das in 1 gezeigt ist;
5 ein Diagramm ist, das ein Kennfeld zum Festsetzen von Motordrehzahlen in dem Lenkgerät zeigt, das in 1 gezeigt ist;
6 ein schematisches Abbild ist, das ein Lenkgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
7 ein schematisches Abbild ist, das ein Lenkgerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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.
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.
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.
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.
Wie in 1 gezeigt ist, hat der Stapler 10 ein vollständiges Hydraulikservolenkungsgerät 30.
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.
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.
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.
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.
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.
Ein elektrischer Aufbau des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nachstehend mit Bezug auf 4 beschrieben.
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.
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.
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.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient das Steuergerät 45 als ein Motorsteuergerät, eine arithmetische Sektion und ein Ölratensteuergerät.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Hydraulikdrucksteuermotordrehzahlsensor 50 erfasst eine Motordrehzahl Nh des Hydraulikdrucksteuermotors 31 und gibt den erfassten Wert zu dem Hydraulikdrucksteuermotortreiber 51 aus.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das auf diese Weise angeordnet ist, ist nachstehend beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat die nachstehenden Vorteile.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Insbesondere sollte es selbstverständlich sein, dass die Erfindung in den nachstehenden Formen ausgeführt werden kann.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Lenkgerät (30) für ein elektrisches Industriefahrzeug (10), wobei das Industriefahrzeug (10) ein Antriebsrad (12, 13), ein Lenkrad (22) und ein gelenktes Rad (14) umfasst, wobei ein Radwinkel (θ) des gelenkten Rads (14) gemäß der Drehung des Lenkrads (22) verändert wird, wobei die Geschwindigkeit (V1, Vr) des Antriebsrads (12, 13) abhängig von dem Radwinkel (θ) des gelenkten Rads (14) gesteuert wird, wobei das Lenkgerät folgende Elemente aufweist: einen Detektor (42) zum Erfassen des Radwinkels (θ) des gelenkten Rads (14); einen Lenkzylinder (35), der durch das dazu zugeführte Arbeitsfluid aktiviert wird und das gelenkte Rad (14) bewegt, um den Radwinkel (θ) des gelenkten Rads (14) zu verändern; ein Steuergerät (45), das eine Durchflussrate des Arbeitsfluids steuert, das zu dem Lenkzylinder (35) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine Lenkgeschwindigkeit (Vθ) des gelenkten Rads (14) auf der Grundlage des Radwinkels (θ) des gelenkten Rads (14) errechnet, der durch den Detektor (42) erfasst wird, und dass das Steuergerät die Durchflussrate des zu dem Lenkzylinder (35) zugeführten Arbeitsfluids auf der Grundlage der Lenkgeschwindigkeit (Vθ) des gelenkten Rads (14) steuert.
Lenkgerät (30) gemäß Anspruch 1, wobei das Industriefahrzeug (10) ein Paar Antriebsräder (12, 13) und ein Paar Antriebsmotoren (48, 49) umfasst, das Steuergerät ein Motorsteuergerät, einen arithmetischen Bereich und ein Ölratensteuergerät aufweist, jeder Antriebsmotor eines der Antriebsräder (12, 13) antreibt und das Motorsteuergerät (45) die Drehzahl der Antriebsmotoren (48, 49) steuert, das Lenkgerät weiter einen Motor (31; 61) zum Steuern eines Hydraulikdrucks und eine Hydraulikpumpe (32; 62) aufweist, wobei die Hydraulikpumpe (32; 62) durch den Motor (31; 61) zum Steuern des Hydraulikdrucks angetrieben wird und in der Lage ist, eine Durchflussrate von abgegebenem Arbeitsfluid einzustellen, und wobei die Durchflussrate des Arbeitsfluids, das durch die Hydraulikpumpe (32; 62) abgegeben wird, gemäß der Drehzahl des Motors (31; 61) zum Steuern des Hydraulikdrucks verändert wird; der Lenkzylinder (35) durch Arbeitsfluid aktiviert wird, das von der Hydraulikpumpe (32; 62) zugeführt wird; das Lenkgerät weiter ein Lenksteuerventil (34) aufweist, wobei auf der Grundlage einer Drehung des Lenkrads (22) das Lenksteuerventil (34) die Durchflussrate von Arbeitsfluid einstellt, das von der Hydraulikpumpe (32; 62) zu dem Lenkzylinder (35) zugeführt wird; der arithmetische Bereich (45) eine Lenkgeschwindigkeit (Vθ) des gelenkten Rads (14) errechnet; und das Ölratensteuergerät (45) den Hydraulikmotor gemäß der errechneten Lenkgeschwindigkeit (Vθ) des gelenkten Rads (14) steuert.
Lenkgerät (30) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (31; 61) einen Wechselstrom-Induktionsmotor aufweist, und wobei das Ölratensteuergerät (45) den Wechselstrom-Induktionsmotor rückkoppelnd regelt, so dass die Drehzahl des Wechselstrom-Induktionsmotors gemäß der Lenkgeschwindigkeit (Vθ) des gelenkten Rads (14) gesteuert wird.
Lenkgerät (30) gemäß Anspruch 2 oder 3, das weiter durch ein Prioritätsventil (33) gekennzeichnet ist, das Arbeitsfluid einbringt, das von der Hydraulikpumpe (32; 62) zugeführt wird, wobei das Prioritätsventil (33) Arbeitsfluid mit Priorität zu dem Lenkzylinder (35) zuführt.
Lenkgerät (30) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Industriefahrzeug (10) ein Lasthandhabungsgerät (15) umfasst, das durch Arbeitsfluid angetrieben wird, das von der Hydraulikpumpe (32; 62) zugeführt wird, wobei das Lenkgerät (30) weiter ein Prioritätsventil (33) aufweist, das Arbeitsfluid einbringt, das von der Hydraulikpumpe (32; 62) zugeführt wird, und wobei das Prioritätsventil (33) Arbeitsfluid mit Priorität zu dem Lenkzylinder (35) als zu dem Lasthandhabungsgerät (15) zuführt.
Lenkgerät (30) gemäß Anspruch 2 oder 3, das weiter durch einen Durchflussverteiler (60) gekennzeichnet ist, der Arbeitsfluid einbringt, das von der Hydraulikpumpe (32; 62) zugeführt wird, wobei der Durchflussverteiler (60) eine gewisse Menge von Arbeitsfluid zu dem Lenkzylinder (35) zuführt.