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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, das ein Drehen einer Achse
in einem Industriefahrzeug (Nutzfahrzeug) wie beispielsweise ein
Gabelstapler steuert. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung
ein Achsendrehsteuergerät zum
Arretieren einer Achse, die durch einen Fahrzeugkörperrahmen
drehbar gestützt
wird.
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Ein
typisches Industriefahrzeug wie beispielsweise ein Gabelstapler
hat eine hintere Achse, die sich relativ zu dem Körperrahmen
dreht. Die hintere Achse dreht sich derart, dass sämtliche
Räder stets
mit dem Boden in Kontakt stehen, selbst wenn das Fahrzeug über Unebenheiten
und Vertiefungen an der Straßenoberfläche fährt. Dieser
Aufbau verbessert den Komfort, die Handhabung und die Stabilität von dem
Fahrzeug.
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Die
japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung
Nr. 58-211 903 beschreibt einen Gabelstapler, der einen Arretiermechanismus
hat zum Arretieren der Hinterachse gegenüber einem Drehen, wenn eine
Seitenbeschleunigung, die an dem Gabelstapler wirkt, einen vorbestimmten
Grenzwert überschreitet. Selbst
wenn eine große
Seitenkraft an dem Gabelstapler einwirkt, wird das Neigen von dem
Gabelstaplerrahmenkörper
minimal gestaltet. Somit fährt
der Gabelstapler in einer stabilen Art und Weise.
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Die
japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung
Nr. 58-167 215 beschreibt einen Gabelstapler, der einen Arretiermechanismus
hat, der eine Hinterachse gegenüber
einem Drehen arretiert, wenn das Gewicht einer Last an den Gabeln
und die Höhe
der Gabeln vorbestimmte Grenzwerte überschreiten.
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Wenn
die Last schwer ist und die Gabeln in großer Höhe sind, ist der Schwerpunkt
des Gabelstaplers erhöht,
was den Gabelstapler destabilisiert. Jedoch arretiert der Mechanismus
der Veröffentlichung
Nr. 58-167 215 die Hinterräder
in derartigen Fällen.
Daher wird das Fahren oder Beladen oder Entladen des Gabelstaplers
in einer stabilen Art und Weise ausgeführt.
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Der
Mechanismus gemäß der Veröffentlichung
Nr. 58-167 215 bestimmt, ob die Hinterachse arretiert wird, in Übereinstimmung
mit dem Gewicht der Last an den Gabeln und der Höhe der Gabeln unabhängig von
der Größe der Seitenbeschleunigung, die
an dem Fahrzeugkörper
einwirkt. Jedoch ändert selbst
dann, wenn die Gabeln bei einer bestimmten Höhe verbleiben, eine Änderung
der Seitenbeschleunigung die Seitenstabilität des Fahrzeugs. Daher macht
der Mechanismus der Veröffentlichung
Nr. 58-167 215 es erforderlich, dass der Grenzwert im Hinblick auf
die Gabelhöhe
relativ klein ist, so dass die Seitenstabilität des Fahrzeugs nicht durch
eine große
Seitenbeschleunigung beeinflusst wird. Wenn die Gabelhöhe größer als
der Grenzwert ist, wird die Hinterachse selbst dann arretiert, wenn
eine geringfügige
oder keine Seitenbeschleunigung an dem Fahrzeugrahmen einwirkt,
das heißt
selbst wenn das Fahrzeug ohne ein Arretieren der Hinterachse stabil wäre.
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Wenn
die Funktionen der Mechanismen der Veröffentlichungen Nr. 58-211 903
und Nr. 58-167 215 kombiniert werden würden, wird ein Grenzwert im
Hinblick auf die Seitenbeschleunigung angewendet und werden außerdem Grenzwerte
im Hinblick auf das Lastgewicht und die Gabelhöhe angewendet. Die Hinterachse
wird dann arretiert, wenn die Seitenbeschleunigung größer als
der Grenzwert ist und wenn die Grenzwerte das Lastgewicht und der
Gabelhöhe überschritten
werden. Eine derartige Kombination ermöglicht, dass der Grenzwert
der Gabelhöhe
maximal gestaltet wird. Daher wird die Hinterachse nicht unnötig arretiert.
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Jedoch
macht ein größerer Grenzwert
im Hinblick auf die Gabelhöhe
es erforderlich, dass der Grenzwert der Seitenbeschleunigung derart
kleiner wird, dass das Fahrzeug dann stabil ist, wenn es bei relativ
weit oben gehaltenen Gabeln fährt.
Wenn die Seitenbeschleunigung größer als
der Grenzwert ist, wird die Hinterachse selbst dann arretiert, wenn
die Gabeln relativ niedrig sind, dass heißt, selbst wenn das Fahrzeug
ohne ein Arretieren der Hinterachse stabil wäre. Daher kann der Grenzwert
der Gabelhöhe
nicht erhöht
werden, ohne den Grenzwert der Seitenbeschleunigung zu berücksichtigen.
Als ein Ergebnis beseitigt eine Kombination der Funktionen der beiden
vorstehend genannten Veröffentlichungen nicht
ein unerwünschtes
Arretieren der Hinterachse.
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Ein
unnötiges
Arretieren der Hinterachse widerspricht dem Ziel des Verbesserns
des Komforts, der Stabilität
und der Handhabung des Fahrzeugs, indem der Hinterachse ein Drehen
ermöglicht
wird. Beispielsweise ist der Schwerpunkt des Gabelstaplers relativ
nahe bei den Hinterrädern,
wenn keine Last sich auf den Gabeln befindet. Wenn in diesem Zustand
die Hinterachse auf der Grundlage der Seitenbeschleunigung arretiert
wird, wird durch ein Fahren über
Unebenheiten und Vertiefungen auf der Straßenoberfläche eines der Vorderräder angehoben.
Wenn die Vorderräder
Antriebsräder
sind, bewirkt ein verringerter Bodenkontaktdruck ein Durchdrehen
des Rades. Der Schwerpunkt ist relativ nahe zu den Vorderrädern, wenn
der Gabelstapler eine relativ schwere Last trägt. Wenn die Hinterachse in
diesem Zustand arretiert wird, und eines der Hinterräder über eine
Unebenheit fährt,
verliert das andere Hinterrad den Kontakt mit der Straßenoberfläche. Da
die Hinterräder
gelenkte Räder
sind, wird dadurch die Lenkeffektivität verringert.
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Wenn
die Hinterachse arretiert ist, wird der hintere Abschnitt des Gabelstaplers
um einen größeren Betrag
angehoben, wenn eines der Hinterräder über eine Unebenheit fährt, im
Vergleich zu dem Fall, bei dem die Hinterachse nicht arretiert ist.
Das Arretieren der Hinterachse kann daher das Fahrzeug destabilisieren.
Des Weiteren bewirkt ein Arretieren der Hinterachse, dass der Körperrahmen
auf die Straßenoberfläche reagiert,
was den Fahrkomfort des Gabelstaplers verringert. Es ist daher unbedingt
erforderlich, dass unnötige
Arretieren der Achse zu verringern.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Achsendrehsteuergerät zu schaffen,
das ein unnötiges
Arretieren einer Achse verringert.
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Um
die vorstehend dargelegte und andere Aufgaben zu lösen, wird
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Achsendrehsteuergerät für ein Industriefahrzeug vorgesehen,
das eine Achse, die drehbar an einem Rahmen gestützt ist, und einen Träger zum
Befördern
oder Tragen einer Last hat. Der Träger wird relativ zu dem Rahmen
angehoben und abgesenkt. Das Gerät
hat einen Arretiermechanismus, einen Detektor (Erfassungseinrichtung)
zum Erfassen eines Wertes, der den Fahrzustand des Industriefahrzeugs
anzeigt, einen Arretiermechanismus, eine Höhenerfassungseinrichtung, eine
Gewichtserfassungseinrichtung, eine erste Steuereinrichtung und
eine zweite Steuereinrichtung. Der Arretiermechanismus schränkt das
Drehen der Achse ein, um den Rahmen zu stabilisieren. Die Höhenerfassungseinrichtung
erfasst einen Wert, der die Höhe
des Trägers
anzeigt. Die Gewichtserfassungseinrichtung erfasst einen Wert, der
das Gewicht einer Last an dem Träger
anzeigt. Die erste Steuereinrichtung steuert den Arretiermechanismus
auf der Grundlage davon, ob der erfasste Höhenwert zumindest so groß wie ein vorbestimmter
Höhengrenzwert
ist, und der erfasste Gewichtswert zumindest so groß wie ein
vorbestimmter Gewichtsgrenzwert ist. Die zweite Steuereinrichtung
steuert in unabhängiger
Art und Weise den Arretiermechanismus auf der Grundlage davon, ob
der Wert, der den Fahrzustand des Industriefahrzeugs anzeigt, zumindest
so groß wie
ein vorbestimmter Fahrgrenzwert ist. Das Gerät hat außerdem eine Änderungseinrichtung
zum Ändern
des Fahrgrenzwertes gemäß dem erfassten
Höhenwert.
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Die
vorliegende Erfindung sieht außerdem ein
Achsendrehsteuerverfahren für
ein Industriefahrzeug vor, das einen Drehachse und einen Träger zum Tragen
einer Last hat. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Lesen
eines Wertes, der den Fahrzustand des Fahrzeugs anzeigt, Lesen eines
Wertes, der die Höhe
des Trägers
anzeigt, Lesen eines Wertes, der das Gewicht einer Last an dem Träger oder auf
dem Träger
anzeigt, Beurteilen, ob die Höhe
von dem Träger
zumindest so groß wie
ein vorbestimmter Höhengrenzwert
ist, auf der Grundlage des Trägerhöhenwertes,
Beurteilen, ob das Gewicht von der Last zumindest so groß wie ein
vorbestimmter Gewichtsgrenzwert ist, auf der Grundlage des Lastgewichtswertes,
Einschränken
der Drehung der Achse auf der Grundlage dessen, ob der erfasste
Höhenwert
einen vorbestimmten Gewichtsgrenzwert überschreitet, und wenn der
Höhenwert
einen vorbestimmten Höhengrenzwert überschreitet,
ein unabhängig
vorgenommenes Einschränken
eines Drehens der Achse auf der Grundlage dessen, ob der Fahrzustandswert
einen vorbestimmten Fahrgrenzwert überschreitet, und Ändern des
Fahrgrenzwertes in Übereinstimmung
mit dem erfassten Höhenwert.
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Andere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend
dargelegten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
hervor, in denen in beipielartiger Weise die Prinzipien der Erfindung
dargestellt sind.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen
am besten unter Bezugnahme auf die nachstehend dargelegte Beschreibung
der gegenwärtig
als bevorzugt erachteten Ausführungsbeispiele
zusammen mit den beigefügten
Zeichnungen am besten verstanden werden.
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1 zeigt
eine bildliche Darstellung von einem Drehsteuergerät eines
Gabelstaplers gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt
eine bildliche Darstellung von dem Körperrahmen und der Hinterachse
bei dem Gabelstapler von 1.
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3 zeigt
eine Seitenansicht von dem Gabelstapler von 1.
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4 zeigt
eine Blockdarstellung von dem elektrischen Aufbau des Drehsteuergerätes von 1.
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5 zeigt
eine Zuordnung, die bei der Achsendrehsteuerprozedur gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
Anwendung findet.
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6 zeigt
eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Achsendrehwinkel und
dem Zustand des Arretiermechanismus.
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7 zeigt
eine Zuordnung, die bei der Achsendrehsteuerprozedur gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
Anwendung findet.
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8 zeigt
eine Seitenansicht von Masten, die einen Höhensensor gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
haben.
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9(a) zeigt eine Zuordnung der Beziehung zwischen
dem Grenzwert der Seitenbeschleunigung und der Gabelhöhe gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel,
die dann Anwendung findet, wenn das Lastgewicht geringer als ein
Grenzwert ist.
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9(b) zeigt eine Zuordnung in ähnlicher Weise in 9(a), die Anwendung findet, wenn das Lastgewicht
gleich wie oder größer als
ein Grenzwert ist.
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10 zeigt
eine Zuordnung der Beziehung zwischen der Gabelhöhe, dem Lastgewicht und dem Grenzwert
der Seitenbeschleunigung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Ein
Gabelstapler 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf
die 1 bis 6 beschrieben. Wie dies in 3 gezeigt
ist, hat der Gabelstapler 1 angetriebene Vorderräder 7 und gelenkte
Hinterräder 11.
Ein Paar an äußeren Masten 2 ist
an der Vorderseite des Gabelstaplers 1 angeordnet. Ein
Paar an inneren Masten 3 ist zwischen den äußeren Masten 2 angeordnet.
Eine Gabel 4 ist mit jedem inneren Mast 3 durch
eine Kette und ein Kettenrad gekuppelt (beide sind nicht gezeigt).
Die äußeren Masten 2 sind
mit einem Körperrahmen 1a durch
Neigezylinder 5 gekuppelt, die die Masten relativ zu dem
Körperrahmen 1a neigen.
Ein Anhebezylinder 6 ist an jedem äußeren Mast 2 angeordnet. Die
Anhebezylinder 6 bewegen die inneren Masten 3 in
vertikaler Richtung, wodurch die Gabeln 4 angehoben beziehungsweise
abgesenkt werden.
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Jedes
Vorderrad 7 ist mit einem Verbrennungsmotor 9 durch
ein Differenzialzahnkranz 8 (siehe 1) und ein
Getriebe (nicht dargestellt) verbunden. Somit werden die Vorderräder 7 durch
den Verbrennungsmotor 9 angetrieben. Wie dies in 1 und
in 2 gezeigt ist, erstreckt sich eine Hinterachse 10 durch
den unteren hinteren Abschnitt des Körperrahmens 1a. Die
hintere Achse 10 ist an dem Körperrahmen 1a durch
einen Mittelzapfen 10a gesichert und dreht sich um den
Mittelzapfen 10a. Die Hinterräder 11, die gelenkt
werden, um das Fahrzeug zu wenden, sind mit den Enden der Hinterachse 10 gekuppelt.
Ein Lenkzylinder (dieser ist nicht gezeigt) ist an der Hinterachse 10 angeordnet.
Der Lenkzylinder hat ein Paar von Kolbenstangen, die jeweils mit einem
der Hinterräder 11 gekuppelt
sind. Der Lenkzylinder wird durch ein Lenkrad 12 gesteuert,
das in 3 gezeigt ist, wobei dadurch die Hinterräder 11 gelenkt
werden.
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Wie
dies in 2 gezeigt ist, verbindet ein Dämpfer (ein
hydraulischer Zylinder) 13 die Hinterachse 10 mit
dem Körperrahmen 1a.
Der Dämpfer 13 hat
ein Gehäuse 13a und
einen Kolben 13b, der in dem Gehäuse 13a untergebracht
ist.
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Das
Gehäuse 13a ist
mit dem Körperrahmen 1a gekuppelt,
und der Kolben 13b hat eine Kolbenstange 13c,
die sich von diesem erstreckt. Das distale Ende von der Kolbenstange 13c ist
mit der Hinterachse 10 gekuppelt. Der Kolben 13b definiert
eine erste Kammer R1 und eine zweite Kammer R2 in dem Gehäuse 13a.
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Der
Dämpfer 13 ist
mit einem elektromagnetischen Ventil 14 durch einen ersten
und einen zweiten Kanal P1 und P2 verbunden. Der erste und der zweite
Kanal P1 und P2 sind jeweils mit der ersten Kammer beziehungsweise
der zweiten Kammer R1 beziehungsweise R2 verbunden. Das Steuerventil 14 ist
ein normalerweise geschlossenes Zwei-Wege-Schaltventil, das zwei
Anschlüsse
hat. Das Ventil 14 hat außerdem einen Schieber, ein
Solenoid 14a zum Betätigen
des Schiebers und eine Feder 14b. Der Schieber hat eine
Verbindungsposition 16, bei der der erste Kanal P1 mit
dem zweiten Kanal P2 in Verbindung stehen, und eine Trennposition 15,
bei der der erste Kanal P1 von dem zweiten Kanal P2 getrennt ist.
Der zweite Kanal P2 ist mit einem Druckspeicher 17 über einen
dritten Kanal P3 und ein Rückschlagventil 18 gekuppelt.
Der Druckspeicher 17 speichert Hydrauliköl und gleicht
eine Hydraulikölleckage
von dem Dämpfer 13 aus.
Der zweite Kanal P2 hat eine Drossel 19. Der Dämpfer 13 und
das Ventil 14 arretieren die Hinterachse 10.
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Wenn
das Solenoid 14a entregt ist, ist die Trennposition 15 von
dem Schieber zwischen den Kanälen
P1 und P2 angeordnet, wie dies in 2 gezeigt
ist, wodurch die Kanäle
P1 und P2 voneinander getrennt sind. Der Schieber verhindert somit
einen Ölfluss
zwischen den Kammern R1 und R2. Demgemäß ist der Dämpfer 13 arretiert.
Als ein Ergebnis ist die Hinterachse 10 an dem Körperrahmen 1a arretiert.
Wenn das Solenoid 14a angeregt ist, befindet sich die Verbindungsposition 16 von
dem Schieber zwischen den Kanälen
P1 und P2, wie dies in 2 gezeigt ist, wodurch die Kanäle P1 und
P2 miteinander verbunden sind. Der Schieber ermöglicht somit einen Ölfluss zwischen
den Kammern R1 und R2. Als ein Ergebnis ist der Kolben 13b in
dem Gehäuse 13a bewegbar
und ist die Hinterachse 10 drehbar.
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Das
Drehen der Achse 10 wird durch ein Paar an Stoppern 1b begrenzt,
die an dem Boden von dem Rahmen 1a ausgebildet sind. Genauer
gesagt begrenzen die Stopper 1b das Drehen der Achse 10 innerhalb
eines Bereiches von ±4°. Das Steuerventil 14 wird
durch eine Steuereinrichtung 10 gesteuert, die an dem Vorderteil
von dem Rahmen 1a montiert ist, wie dies in 3 gezeigt
ist.
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Wie
dies in 1 gezeigt ist, hat der Gabelstapler 1 einen
Gierratensensor 21, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22,
einen ersten Gabelhöhensensor 23,
einen zweiten Gabelhöhensensor 24, einen
Drucksensor 25 und einen Achsenwinkelsensor 26.
Der Gierratensensor 21 hat beispielsweise ein Gyroskop
und ist in dem vorderen Abschnitt von dem Rahmenkörper 1a zusammen
mit der Steuereinrichtung 20 angeordnet. Der Gierratensensor 21 erfasst
die Gierrate Y (rad/s) von dem Körperrahmen 1a.
Das Gyroskop von dem Sensor 21 kann von einer piezoelektrischen
Art, einer Gasratenart oder einer optischen Art sein. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 erfasst
die Drehzahl von dem Zahnrad 8, die proportional zu der
Fahrzeuggeschwindigkeit V des Gabelstaplers 1 ist.
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Die
Gabelhöhensensoren 23 und 24 sind
an einem der äußeren Masten 2 bei
einer vorbestimmten Höhe
angeordnet. Die Sensoren 23 und 24 haben beispielsweise
Begrenzungsschalter. Der erste Höhensensor 23 wird
dann ausgeschaltet, wenn die Höhe
der Gabeln viel geringer als zwei Meter ist, und wird dann eingeschaltet,
wenn die Gabelhöhe
zwei Meter oder mehr beträgt.
Der Höhensensor 24 wird dann
ausgeschaltet, wenn die Gabelhöhe
kleiner als vier Meter beträgt,
und er wird eingeschaltet, wenn die Gabelhöhe vier Meter oder mehr beträgt. Somit teilen
die Höhensensoren 23 und 24 die
Gabelhöhe in
drei Höhenbereiche
oder anders ausgedrückt
einen niedrigen Höhenbereich
(null bis zwei Meter), einen mittleren Höhenbereich (zwei bis vier Meter)
und einen hohen Höhenbereich
(vier Meter und höher). Unter
Bezugnahme auf Signale von den Höhensensoren 23 und 24 beurteilt
die Steuereinrichtung 22, in welchem Bereich die Gabeln 4 sich
befinden. Die maximale Höhe
der Gabeln 4 beträgt
fünf oder
sechs Meter.
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Der
Drucksensor 25 befindet sich an dem Boden von einem der
Anhebezylinder 6 und erfasst den Druck in dem Zylinder 6.
Der Sensor 25 erfasst somit indirekt das Gewicht W an den
Gabeln 4 auf der Grundlage des Drucks in dem Anhebezylinder 6, der
eine Funktion von dem Gewicht W an den Gabeln 4 ist.
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Wie
dies in den 1 und 2 gezeigt
ist, ist der Achsenwinkelsensor 26 an einer Seite von dem
Körperrahmen 1a angeordnet,
um den Drehwinkel (den Achsenwinkel) θ von der Hinterachse 10 zu erfassen.
Der Sensor 26 weist beispielsweise ein Potentiometer auf
und ist an der Hinterachse 10 durch einen Verbindungsmechanismus 27 gekuppelt.
Der Verbindungsmechanismus 27 wandelt eine Drehbewegung
der Achse 10 relativ zu dem Körper 1a in eine Rotationsbewegung
um, und überträgt die Bewegung
zu dem Sensor 26. Der Achsenwinkel θ ist der Winkel der Hinterachse 10 relativ
zu einer horizontalen Ebene, die relativ zu dem Rahmen 1a feststehend
ist. Die horizontale Ebene umfasst die Drehachse der Achse 10.
Der Achsenwinkel θ beträgt null Grad,
wenn die Hinterachse 10 parallel zu der horizontalen Ebene
des Rahmens 1a ist, und der Bereich von dem Drehwinkel
beläuft
sich auf minus vier Grad bis plus vier Grad (–4° ≦ θ ≦ 4°).
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Der
elektrische Aufbau von dem Achsendrehsteuergerät ist nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Die
Steuereinrichtung 20 hat einen Mikrocomputer 28,
Wandler 29 bis 32 für eine Wandlung von analog
nach digital (A/D-Wandler) und einen Treiber 33. Der Mikrocomputer 28 hat
eine Zentralrecheneinheit (CPU) 34, einen Festspeicher
(ROM) 35, einen wahlfreien Zugriffspeicher (RAM) 36,
eine Taktschaltung oder Zeitschaltung 37, einen Eingangsschnittstelle 38 und
eine Ausgangsschnittstelle 39.
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Die
CPU 34 empfängt
Signale von den Sensoren 21, 22, 25 und 26 durch
die A/D-Wandler 29 bis 32 und die Einschaltsignale/Ausschaltsignale
von den Höhensensoren 23 und 24.
Die CPU 34 berechnet die Gierrate Y, die Fahrzeuggeschwindigkeit
V, das Gewicht W und den Achsenwinkel θ auf der Grundlage der Signale
von den Sensoren 21, 22, 25, 26.
Unter Bezugnahme auf die Kombination der Einschaltsignale und Ausschaltsignale
von den Höhensensoren 23 und 23 beurteilt
die CPU 34, welcher Bereich von dem niedrigen Höhenbereich,
dem mittleren Höhenbereich
oder dem hohen Höhenbereich der
Gabeln 4 gerade gültig
ist. Die CPU 34 beurteilt außerdem, ob das Gewicht W an
den Gabeln 4 geringer als ein vorbestimmter Grenzwert W0 ist.
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Der
Treiber 33 sendet keine elektrische Stromstärke zu dem
Solenoid, wenn ein Entregungssignal (ein Arretiersignal) von der
CPU 34 empfangen wird, und er sendet eine Stromstärke zu dem
Solenoid 14a, wenn ein Anregungssignal (ein Entarretiersignal)
von der CPU 34 empfangen wird.
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Die
CPU 34 führt
ein Achsdrehsteuerprogramm, das in dem ROM 35 gespeichert
ist, bei vorbestimmten Zeitintervallen aus, beispielsweise bei Intervallen
von allen 10 Millisekunden.
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Während der
Achsdrehsteuerung berechnet die CPU 34 die Seitenbeschleunigung
Gs, die an dem Gabelstapler 1 einwirkt, und die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y als Werte, die den Fahrzustand des Fahrzeugs anzeigen. Die Seitenbeschleunigung Gs
bezieht sich auf eine Zentrifugalbeschleunigung, die seitlich an
dem Gabelstapler 1 einwirkt, wenn der Gabelstapler 1 eine
Kurvenfahrt ausführt.
Die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y, oder die Gierbeschleunigung, bezieht sich auf Änderungen
der Gierrate Y über
die Zeit. Die Seitenbeschleunigung Gs wird berechnet, indem die
Fahrzeuggeschwindigkeit V mit der Gierrate Y multipliziert wird
(Gs = V·Y). Wenn
einer der Werte ΔY/ΔT beziehungsweise
Gs einen entsprechenden Grenzwert Y0 beziehungsweise
G0 überschreitet,
arretiert die CPU 34 die Hinterachse 10.
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Unabhängig von
der Beurteilung der Seitenbeschleunigung und der Beurteilung der
Gierbeschleunigung beurteilt die CPU 34, dass eine erste Arretierbedingung
erfüllt
ist, wenn die Gabelhöhe
vier Meter oder mehr beträgt
und das Gewicht W an den Gabeln 4 gleich wie oder größer als
ein Grenzwert W0 ist. Jedoch wird selbst
dann, wenn die erste Arretierbedingung erfüllt ist, die Hinterachse 10 nicht
arretiert, wenn der Absolutwert von dem Drehwinkel θ zwei Grad überschreitet.
Das heißt
die Hinterachse 10 wird dann nicht arretiert, wenn der
Drehwinkel θ in einem
der freien Bereiche von 6 ist. Anders ausgedrückt wird
eine zweite Arretierbedingung dann erfüllt, wenn der Achsendrehwinkel θ innerhalb
des Arretierbereiches von 6 ist. Es
wird daher verhindert, dass die Hinterachse 10 dann arretiert
wird, wenn eines der Hinterräder 11 über einen
Absatz oder eine Unebenheit fährt.
Solange der Absolutwert von dem Drehwinkel θ kleiner als zwei Grad ist,
behalten beide Hinterräder 11 den
Kontakt mit der Straßenoberfläche bei,
sogar wenn die Hinterachse 10 arretiert ist.
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In
dem ROM 35 ist zuvor eine Zuordnung M1 gespeichert worden,
die in 5 gezeigt ist. Die CPU 34 bestimmt unter
Bezugnahme auf die Zuordnung M1, ob die Hinterachse 10 zu
arretieren ist. Unter der Annahme, dass der Achsendrehwinkel innerhalb
des Arretierbereiches ist, wird die Hinterachse 10 dann arretiert,
wenn die Gabelhöhe
H gleich wie oder größer als
der Grenzwert H0 (vier Meter) ist und das
Gewicht W an den Gabeln 4 gleich wie oder größer als der
Grenzwert W0 ist. In unabhängiger Weise
wird die Achse 10 dann arretiert, wenn der Seitenbeschleunigungsgrenzwert überschritten
wird, und zwar unabhängig
von dem Achsendrehwinkel θ.
Die Seitenbeschleunigung Gs hat zwei Grenzwerte (G0).
Wenn die Gabelhöhe
H geringer als zwei Meter ist, wird der Grenzwert G0 beispielsweise
auf 0,18 N (Newton) gesetzt.
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Wenn
die Gabelhöhe
gleich wie oder größer als
2 Meter ist, wird der Grenzwert G0 beispielsweise auf
0,08 N gesetzt. Die Grenzwerte G0 und Y0 werden auf der Grundlage von Straßenversuchen
bestimmt oder werden theoretisch derart berechnet, dass die Hinterachse 10 dann
arretiert wird, wenn bei dem Gabelstapler 1 eine Stabilisierung
erforderlich ist. Die Werte G0 und Y0 werden in Übereinstimmung mit der Art
des Fahrzeugs oder den Bedingungen, unter denen das Fahrzeug angewendet
wird, geändert.
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Während des
Betriebs des Gabelstaplers 1 führt die CPU 34 einen
Achsendrehsteuerprozess aus. Die CPU 34 liest die Gierrate
Y, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Gabelhöhe H, das Lastgewicht W und
den Achsenwinkel θ.
Die CPU 34 berechnet die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y (die Gierbeschleunigung) und die Seitenbeschleunigung Gs auf der
Grundlage der erfassten Werte Y und V.
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Die
CPU 34 bestimmt dann, ob die Hinterachse 10 arretiert
wird, unter Bezugnahme auf die Zuordnung M1 aus 5.
Wie dies in der Zuordnung M1 gezeigt ist, wird die Hinterachse 10 dann
arretiert, wenn die Gabelhöhe
H größer als
der Grenzwert (vier Meter) ist und das Gewicht W größer als
der Grenzwert W0 ist (es wird angenommen,
dass der Achsendrehwinkel θ innerhalb
des Arretierbereiches ist). In unabhängiger Weise wird die Achse
dann arretiert, wenn der Grenzwert von der Seitenbeschleunigung oder
der Gierbeschleunigung überschritten
wird (unabhängig
von dem Achsendrehwinkel θ).
Wenn die Gabelhöhe
H gering ist (null bis zwei Meter), wird der Grenzwert G0 der Seitenbeschleunigung auf 0,18 N gesetzt.
Der Wert G0 wird auf 0,08 N gesetzt, wenn die
Gabelhöhe
H gleich wie oder größer als
zwei Meter ist. Die Hinterachse 10 wird dann arretiert,
wenn die Seitenbeschleunigung Gs größer als der Grenzwert (0,08
N oder 0,18 N) ist oder wenn die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y größer als
der Grenzwert Y0 ist.
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Der
zweite Höhensensor 24 wird
verwendet, um zu bestimmen, ob die Gabelhöhe H die Arretierbedingung
erfüllt,
oder ob die Höhe
H gleich wie oder größer als
der Grenzwert H0 (vier Meter) ist. Der erste Höhensensor 23 wird
verwendet, um zu bestimmen, welcher der Werte (0,08 N oder 0,18
N) als der Grenzwert G0 der Seitenbeschleunigung
Gs verwendet werden soll. Da der Grenzwert G0 zwischen
zwei Werten gemäß der Gabelhöhe H variiert
wird, wird ein unerwünschtes Arretieren
der Hinterachse 10 während
der Kurvenfahrt des Gabelstaplers 1 verhindert.
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Wenn
die Beschleunigung Gs lediglich einen Grenzwert G0 hat,
muss der kleinere Wert (0,08 N) angewendet werden, so dass das Fahrzeug
dann stabil ist, wenn es mit den Gabeln 4 bei einer Höhe von zwei
Meter oder höher
fährt.
Daher wird, obwohl das Fahrzeug stabil bleiben würde, bis die Seitenbeschleunigung
Gs den Wert 0,18 N erreicht, die Hinterachse 10 arretiert,
wenn die Seitenbeschleunigung Gs den Wert 0,08 N erreicht, wenn
die Gabeln 4 niedriger als zwei Meter sind. Bei dem Ausführungsbeispiel
der 1–6 hat
jedoch der Grenzwert G0 den Wert 0,18 N,
wenn die Gabelhöhe
H gering ist (H < 2
m). Die Hinterachse 10 wird daher nicht unnötig auf
Grund der Seitenbeschleunigung Gs arretiert.
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Das Ändern von
dem Grenzwert G0 der Seitenbeschleunigung
Gs in Übereinstimmung
mit der Gabelhöhe
H ermöglicht,
dass der Grenzwert H0 der Gabelhöhe H maximal
gestaltet wird. Wenn die Gabelhöhe
H hoch ist, würde
eine geringfügige
Seitenbeschleunigung Gs das Fahrzeug destabilisieren. Wenn jedoch
die Gabelhöhe
H zwei Meter beträgt oder
höher ist,
wird der Grenzwert G0 auf einen kleineren
Wert eingestellt. Daher wird, wenn die Gabelhöhe H hoch ist, die Hinterachse 10 arretiert
bei einer relativ geringen Seitenbeschleunigung Gs, die an dem Fahrzeug
einwirkt. Dadurch wird die Stabilität von dem Fahrzeug verbessert,
wodurch ermöglicht wird,
dass der Grenzwert H0 der Gabelhöhe 4 maximal
gestaltet wird. Die Hinterachse 10 wird daher nicht unnötig arretiert.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, verhindert das Ausführungsbeispiel
der 1–6,
dass die Hinterachse 10 unnötig arretiert wird. Nachteile, die
durch das unnötige
Arretieren der Hinterachse 10 bewirkt werden, werden vermindert.
Als ein Ergebnis verbessert das Gerät der 1–6 die
Stabilität in
der Längsrichtung
und den Komfort des Gabelstaplers 1. Des Weiteren wird
verhindert, dass bei dem Gerät
die Vorderräder 7 angehoben
werden, wodurch verhindert wird, dass die Räder des Gabelstaplers 1 durchdrehen.
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Wenn
der Absolutwert von dem Achsenwinkel θ größer als zwei Grad ist, wird
die Hinterachse 10 selbst dann nicht arretiert, wenn die
Gabelhöhe
H größer als
der Grenzwert H0 ist und das Gewicht W an
den Gabeln 4 größer als
der Grenzwert W0 ist. Dass heißt wenn
der Absolutwert von dem Achsenwinkel θ größer als zwei Grad ist, ist
es sehr wahrscheinlich, dass eines der Hinterräder 11 über eine Unebenheit
oder einen Absatz fährt.
In diesem Zustand bewirkt ein Arretieren der Hinterachse 10,
dass eines der Hinterräder 7 beziehungsweise 11 den Kontakt
mit der Straßenoberfläche verliert,
wenn der Gabelstapler 1 auf einer ebenen Straßenoberfläche sich
bewegt. Wenn der Absolutwert von dem Winkel θ geringer als zwei Grad ist,
behindert das Arretieren der Hinterachse 10 nicht den Kontakt
zwischen den vier Rädern 7 beziehungsweise 11 und
der Straßenoberfläche. Des
Weiteren wird selbst dann, wenn der Absolutwert des Achsenwinkels θ größer als
zwei Grad ist, die Hinterachse 10 arretiert, wenn zumindest
entweder die Seitenbeschleunigung Gs oder die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y größer als
der entsprechende Grenzwert G0 beziehungsweise
Y0 ist.
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Wenn
die Hinterachse 10 auf der Grundlage der Seitenbeschleunigung
Gs während
der Kurvenfahrt des Gabelstaplers 1 arretiert wird, speichert
die CPU 34 die Höhe
H der Gabeln 4 in dem ROM 35. Das heißt die CPU 34 bewirkt,
dass der ROM 35 speichert, welcher der Bereiche des hohen,
mittleren beziehungsweise geringen Höhenbereiches der Gabeln 4 gültig ist,
wenn die Achse 10 arretiert wird. Wenn die Gabelhöhe H während der
Fahrt geändert wird,
wird der Grenzwert G0 der Seitenbeschleunigung
auf der Grundlage des größeren Wertes
zwischen der gegenwärtigen
Gabelhöhe
H und der Gabelhöhe
H zum Zeitpunkt des Arretierens der Hinterachse 10 bestimmt.
Wenn beispielsweise die Gabelhöhe
H von einer Position bei zwei Meter oder mehr auf eine Position
von niedriger als zwei Meter während
der Fahrt des Gabelstaplers 1 geändert wird, wird der Grenzwert
bei dem Wert 0,08 N beibehalten und wird nicht auf 0,018 N geändert. Daher
wird selbst dann, wenn die Gabeln 4 während der Kurvenfahrt des Gabelstaplers 1 abgesenkt
werden, die Hinterachse 10 nicht auf Grund des Absenkens
der Gabeln 4 entarretiert. Der Gabelstapler 1 fährt somit
in einer stabilen Art und Weise bei arretierter Hinterachse 10.
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Wenn
der Gabelstapler 1 die Kurvenfahrt beendet, wird die Seitenbeschleunigung
Gs kleiner als der gegenwärtige
Grenzwert G0, und die Hinterachse 10 wird
entarretiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Grenzwert G0 erneut
auf der Grundlage der gegenwärtigen
Gabelhöhe 4 bestimmt.
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Wenn
der Gabelstapler 1 mit der Kurvenfahrt beginnt, überschreitet
die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y zunächst
den Grenzwert Y0, und die Hinterachse 10 wird
arretiert, während
sie noch ungedreht ist, bevor die Seitenbeschleunigung Gs zunimmt.
Wenn der Gabelstapler 1 die Richtung ändert, wird das Lenkrad 12 gedreht,
und die Seitenbeschleunigung Gs wird zu Null während der Richtungsänderung.
Jedoch wird der Wert ΔY/ΔT gleich wie
oder größer als
der Grenzwert Y0 gehalten, während das
Lenkrad 12 gedreht wird. Die Hinterachse 10 bleibt
somit während
der Richtungsänderung
arretiert, und der Gabelstapler 1 bleibt stabil.
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Die
Höhensensoren 23 und 24 sind
Begrenzungsschalter, die die Höhe
H der Gabeln 4 in drei Bereiche teilen. Die CPU 34 bestimmt,
welcher Bereich der Gabeln 4 gerade gültig ist, auf der Grundlage
der Kombination der Einschaltsignale und Ausschaltsignale von den
Sensoren 23 und 24. Anders ausgedrückt macht
das Ausführungsbeispiel
der 1 bis 6 lediglich zwei Begrenzungsschalter erforderlich,
um die drei Höhenbereiche
zu erfassen, und somit sind die Kosten des Höhensensors verringert. Des
Weiteren machen die Höhensensoren 23 und 24,
die Schaltsensoren sind, keine A/D-Wandler erforderlich.
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Es
sollte für
Fachleute offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in
vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Umfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Insbesondere kann die vorliegende
Erfindung so abgewandelt werden, wie dies nachstehend beschrieben
ist.
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Mehr
als zwei Werte können
für den
Grenzwert G0 der Seitenbeschleunigung Gs
angewendet werden. Beispielsweise kann, wie dies in 7 gezeigt
ist, der Grenzwert G0 den Wert 0,12 N haben, wenn
die Gabelhöhe
H zwei Meter oder mehr beträgt und
geringer als vier Meter ist, und der Wert G0 kann den
Wert 0,08 N haben, wenn die Höhe
H vier Meter oder mehr beträgt.
Das Ausführungsbeispiel
von 7 verringert des weiteren ein unerwünschtes
Arretieren der Hinterachse 10, wenn die Gabeln 4 in dem
mittleren Höhenbereich
sind.
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Die
Höhensensoren 23 und 24 können durch einen
Sensor ersetzt werden, der kontinuierliche Änderungen der Gabelhöhe 4 erfasst,
und der Grenzwert G0 der Seitenbeschleunigung
Gs kann kontinuierlich in Übereinstimmung
mit der Gabelhöhe
H geändert
werden. 8 zeigt einen derartigen Höhensensor 42.
Ein Draht 40, der mit einer Anhebehalterung 4a verbunden
ist, ist um eine Rolle 4 gewunden. Die Rolle 4 wird
in einer Richtung gedrängt,
in der sie den Draht 40 zurückzieht und aufwickelt. Der
Sensor 42 erfasst den Drehbetrag der Rolle 41,
der eine Funktion der Höhe
H der Gabeln 4 ist. Des Weiteren kann ein Ultraschallsensor
verwendet werden, um die Gabelhöhe
H zu erfassen. Der Ultraschallsensor erzeugt Ultraschallwellen von
dem Boden des Anhebezylinders und empfängt Ultraschallwellen, die durch
den Kolben reflektiert worden sind. Der Sensor erfasst dann die
Position von dem Kolben, indem die Zeitperiode zwischen der Erzeugung
und dem Empfang der Ultraschallwellen gemessen wird.
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Die 9(a) und 9(b) zeigen
Zuordnungen M2 und M3, bei denen der Grenzwert G0 der
Seitenbeschleunigung Gs kontinuierlich in Übereinstimmung mit der Gabelhöhe H geändert wird.
Die Zuordnung M2 wird dann angewendet, wenn das Gewicht W geringer
als der Grenzwert W0 ist, und die Zuordnung
M3 wird dann angewendet, wenn das Gewicht W gleich wie oder größer als
der Wert W0 ist. Die Anwendung der Zuordnungen
M2 und M3 ermöglicht, dass
der Grenzwert G0 kontinuierlich in Übereinstimmung
mit der Gabelhöhe
H geändert
wird, wodurch ein unerwünschtes
Arretieren der Hinterachse 10 weiter verringert wird.
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Der
Grenzwert der Seitenbeschleunigung Gs kann in Übereinstimmung mit sowohl dem
Lastgewicht W als auch dem Gabelgewicht H geändert werden. In diesem Fall
wird der Höhensensor 42 der
Rollenart von 8 zusammen mit dem Drucksensor 25 von 1 angewendet.
Der Höhensensor
kann ein Ultraschallsensor sein, der kontinuierlich die Position von
dem Kolben in dem Anhebezylinder 6 erfasst. Eine Zuordnung
M4 von 10 zeigt Änderungen des Grenzwertes.
In der Zuordnung M4 ändert
sich der Grenzwert kontinuierlich in Übereinstimmung mit dem Lastgewicht
W und der Gabelhöhe
H. Der Grenzwert der Seitenbeschleunigung Gs wird durch die Grenze
zwischen dem freien Bereich und dem Arretierbereich der Zuordnung
M4 repräsentiert.
Die Zuordnung M4 beseitigt im Wesentlichen ein unerwünschtes
Arretieren der Hinterachse 10, wenn sich der Gabelstapler 1 bewegt.
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Der
Höhensensor
kann drei oder mehr Begrenzungsschalter aufweisen, und der Grenzwert
der Seitenbeschleunigung Gs kann zwei oder mehr Werte haben. Dadurch
wird ein unerwünschtes
Arretieren der Hinterachse 10 verringert, wenn der Gabelstapler 1 fährt. Die
Anzahl der Grenzschalter beträt
vorzugsweise drei oder weniger, um die Kosten zu verringern.
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Der
Achsenwinkelsensor 26 kann weggelassen werden. In diesem
Fall wird die Hinterachse 10 arretiert unabhängig von
dem gegenwärtigen
Achsenwinkel θ,
wenn die Gabelhöhe
H größer als
der Grenzwert H0 ist und das Lastgewicht
W größer als der
Grenzwert W0 ist.
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Andere
Arretiermechanismen außer
dem Dämpfer 13 können zum
Arretieren der Hinterachse 10 angewendet werden. Beispielsweise
kann der Mechanismus, der in der ungeprüften japanischen Patentsveröffentlichung
Nr. 58-167 215 beschrieben ist, der eine Achse arretiert, indem
zwei Blöcke
zwischen einem Körperrahmen
und der Achse eingefügt werden,
angewendet werden. Des Weiteren muss die Hinterachse 10 nicht
steif arretiert werden. Stattdessen kann der Drehbereich der Achse 10 auf
einen engen Bereich begrenzt werden, wenn eine Arretierung geschehen
soll.
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Die
Sensoren zum Erfassen des Fahrzustandes von dem Gabelstapler 1 sind
nicht auf den Gierratensensor 21 und den Fahrzeugsgeschwindigkeitssensor 22 beschränkt. Irgendwelche
Sensoren können
angewendet werden, solange diese Sensoren die erforderlichen Werte
erhalten zum Berechnen der Seitenbeschleunigung Gs und der Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y. Beispielsweise kann der Gierratensensor 21 durch einen
Lenkwinkelsensor ersetzt werden, der den Radwinkel der Hinterräder 11 erfasst.
In diesem Fall werden der Radwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit
V verwendet, um die Seitenbeschleunigung Gs (V2/r) und die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y (V·Δ(1/r)/ΔT) zu berechnen, wobei "r" ein Drehradius ist, der auf der Grundlage des
Radwinkels beurteilt wird. Außerdem
kann eine Kombination aus einem Beschleunigungssensor und dem Gierratensensor 21 angewendet
werden, um die Werte Gs und ΔY/ΔT zu berechnen.
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Der
Fahrzustand von dem Gabelstapler 1 kann auf der Grundlage
von lediglich der Seitenbeschleunigung Gs beurteilt werden. Die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y ist nicht unbedingt erforderlich. Des Weiteren kann die Änderungsrate ΔGs/ΔT der Seitenbeschleunigung
Gs angewendet werden anstelle der Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf andere Industriefahrzeuge außer dem
Gabelstapler 1 angewendet werden. Genauer gesagt kann die
vorliegende Erfindung auf beispielsweise Schaufellader und Fahrzeuge
für Hochhebetätigkeiten
angewendet werden.
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Daher
sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als Veranschaulichung
und nicht als Einschränkung
aufzufassen, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hierbei
dargelegten Einzelheiten beschränkt,
sondern kann innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.