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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Industriefahrzeug und
ein Achsschwenkwinkelerfassungsgerät für ein Industriefahrzeug mit
einer Schwenkachse.
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In
einem typischen Industriefahrzeug, wie zum Beispiel einem Gabelstapler,
schwenkt bzw. dreht sich eine Achse zum Abstützen der Hinterräder relativ
zu einem Karosserierahmen zum Stabilisieren des Karosserierahmens.
Jedoch, falls solch ein Gabelstapler gelenkt wird, um Richtungen
zu ändern, wirkt
eine durch eine Zentrifugalkraft erzeugte laterale Kraft auf das
Fahrzeug und kippt den Gabelstapler. Das Kippen kann den Karosserierahmen
neigen und dadurch das Fahrzeug destabilisieren.
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Eine
japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift
Nr. 58-211903 beschreibt einen Gabelstapler, der ein Erfassungsgerät zum Erfassen
einer Zentrifugalkraft hat. Falls die erfasste Zentrifugalkraft einen
vorbestimmten Wert überschreitet,
wenn das Fahrzeug Richtungen ändert,
sperrt ein Verriegelungsmechanismus die Achse zu dem Karosserierahmen,
um ein Kippen des Karosserierahmens zu minimieren. Der Gabelstapler
lenkt sich daher in einer stabilen Art und Weise.
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Eine
japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift
Nr. 58-167215 beschreibt einen Gabelstapler, der ein Erfassungsgerät zum Erfassen
des Gewichts einer Ladung auf der Gabel und der Höhe der Gabeln
erfasst. Falls das erfasste Ladungsgewicht und die Gabelhöhe vorbestimmte
Grenzwerte übersteigen,
sperrt ein Verriegelungsmechanismus die Achse. Der Verriegelungsmechanismus
gemäß diesem
Dokument sperrt die Achse durch ein Einfügen zweier Blöcke zwischen
den Karosserierahmen und die Achse. Jedoch können die Sperren nicht eingefügt werden,
wenn die Achse geschwenkt ist, da ein Schwenken der Achse den Zwischenraum
zwischen der Achse und dem Karosserierahmen einengt. Mit anderen
Worten, wenn sie angehoben ist, kann die Achse nicht gesperrt werden.
Deshalb gibt es keine nachfolgende Erschütterung, die durch ein sinkendes
Rad verursacht wird.
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Eine
japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift
Nr. 9-315125 , die durch den vorliegenden Bevollmächtigten
eingereicht wurde, beschreibt ein Achssperrgerät, das in
12 dargestellt
ist. Hinterräder
91 werden
durch eine Hinterachse
92 abgestützt. Die Hinterachse
92 ist
an einem Rahmen
93 durch einen Mittelzapfen
94 schwenkbar
abgestützt. Ein
hydraulischer Dämpfer
95 befindet
sich zwischen der Hinterachse
92 und dem Rahmen
93.
Ein elektromagnetisches Ventil
96 befindet sich an dem
Dämpfer
95.
Ein Steuergerät
(nicht gezeigt) erregt oder entregt einen Solenoid des Ventils
96,
um dadurch den Dämpfer
95 zu
sperren oder zu entriegeln. Speziell das Steuergerät veranlasst
den Dämpfer
95,
die Hinterachse
92 zu sperren, wenn die Gabelhöhe und das Ladungsgewicht
größer als
vorbestimmte Grenzwerte sind. Der Dämpfer
95 funktioniert
als eine Vorrichtung zum Sperren der Hinterachse
92 als
auch als ein Stoßdämpfer. Die
Verwendung des Dämpfers
95 reduziert
daher die Anzahl der Teile in dem Gerät und vereinfacht die Konstruktion.
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Da
die Grenzwerte nur für
die Gabelhöhe und
das Ladungsgewicht eingestellt sind, kann die Hinterachse 92 gesperrt
werden, während
sie relativ zu dem Rahmen 93 gekippt wird. Zum Beispiel
kann die Hinterachse 92 gesperrt werden, selbst wenn eines
der Hinterräder 91 auf
einer Stufe oder einem Höcker
bzw. Erhebung ist. Wenn der Gabelstapler sich demnach auf einer
flachen Straßenoberfläche bewegt,
verliert das angehobene Hinterrad 91 den Kontakt zu der
Straßenoberfläche. Das
heißt,
da der Schwerpunkt relativ nahe bei den Vorderrädern ist, wenn der Gabelstapler
eine relativ schwere Last an einer relativ hohen Position trägt, bleibt
das Hinterrad 91 angehoben, das durch einen Höcker angehoben wurde.
Folglich wird das Fahrzeug nur durch drei Räder abgestützt, oder durch die Vorderräder und
das andere Hinterrad 91. Dies destabilisiert das Fahrzeug.
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Ferner
veranlasst ein Entsperren bzw. Freigeben der Hinterachse 92,
während
eines der Hinterräder 91 angehoben
ist, das angehobene Rad 91 auf den Boden zu fallen, was
in einer großen
Erschütterung
bzw. Stoß resultiert.
Die kann eine Ladung auf einer Palette bzw. Laderost, der durch
die Gabeln getragen wird, veranlassen, sich zu verschieben. Insbesondere,
wenn die Hinterachse gesperrt ist, sind die Gabelhöhe und das
Ladungsgewicht größer als
die Grenzwerte, das heißt,
die getragene Ladung ist schwer und wird an einer hohen Position
gehalten. In diesem Zustand kann ein Entsperren der Hinterachse 92 die
Ladung verschieben und den Betrieb stören.
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Zusätzlich zu
den voranstehend erwähnten Nachteilen
kann ein stabiler Betrieb eines solchen Industriefahrzeugs durch
Umfeldbedingungen beeinflusst werden, was eine Kippmessung negativ
beeinflussen kann.
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Eine
japanische ungeprüfte
Patentoffenlegungsschrift
JP
60-252011 offenbart ein Rollwinkelerfassungsgerät zur Erfassung
einer stetigen Variation eines Chassis-Rollwinkels eines Fahrzeugs. Die Achse
eines Rades und das Chassis bzw. Fahrgestell sind durch ein oberes
und ein unteres Verbindungselement verbunden, und ein Potentiometer wird
an einem Basisendteil des oberen Verbindungselements installiert.
Eine Spannung wird auf das rechte bzw. linke Potentiometer aufgebracht,
die jeweils mit den Rädern
einer Achse verbunden sind, und der Unterschied zwischen den Ausgabesignalen wird
als Hinweis auf den Rollwinkel des Fahrgestells genommen.
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Jedoch,
wenn solch ein Erfassungsmechanismus des Standes der Technik Fremdstoffen,
die durch die Räder
verteilt werden, ausgesetzt ist, können die Verbindungselemente
als auch das Potentiometer leicht beschädigt werden.
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Entsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Achsschwenkwinkelerfassungsgerät für Industriefahrzeuge
mit erhöhter
Verlässlichkeit
vorzusehen, das den Schwenkwinkel einer Achse erfasst, die die Räder abstützt, und
ein Sperren der Achse in Übereinstimmung
mit dem Schwenkwinkel der Achse steuert.
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Um
die vorangehende und andere Aufgaben und in Übereinstimmung mit dem Zweck
der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird ein Achsschwenkwinkelerfassungsgerät für ein Industriefahrzeug
vorgesehen. Das Fahrzeug hat eine Achse, die ein Rad abstützt, und
ist schwenkbar an einem Rahmen um eine Schwenkachse herum abgestützt. Das Gerät hat eine
Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Schwenkwinkels der Achse
und einen Wandler zum Umwandeln einer Schwenkbewegung der Achse
in eine Dreh- oder Linearbewegung. Die Erfassungseinrichtung befindet
sich an dem Rahmen oder der Achse. Der Wandler betätigt die
Erfassungseinrichtung in Übereinstimmung
mit der umgewandelten Bewegung und ist von der Schwenkachse beabstandet.
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Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich, die in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen genommen wird,
die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellen.
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Die
Erfindung, zusammen mit Aufgaben und Vorteilen von dieser, können durch
Bezug auf die folgende Beschreibung der derzeitig bevorzugten Ausführungsformen,
zusammen mit den angefügten Zeichnungen,
am besten verstanden werden, wobei:
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1 ist
eine Teilrückansicht,
die ein Achsschwenkwinkelerfassungsgerät darstellt, das gemäß einer
ersten Ausführungsform
an einen Gabelstapler montiert ist;
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2 ist
eine vergrößerte Draufsicht
von 1;
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
von 1;
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4 ist
eine schematische Ansicht, die ein Schwenkwinkelsteuerungsgerät zeigt,
das in den Gabelstapler der ersten Ausführungsform eingesetzt ist;
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5 ist
eine schematische Rückansicht, die
den Gabelstapler von 4 darstellt;
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6 ist
eine Seitenansicht, die den Gabelstapler von 5 darstellt;
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7 ist
ein Kennfeld, das in einer Schwenkwinkelsteuerung für den Gabelstapler
von 4 verwendet wird, und
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8 ist
ein Diagramm, das die Schwenkbereiche einer Hinterachse zeigt.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 1 bis 8 beschrieben.
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Ein
in 6 dargestellter Gabelstapler 1 hat angetriebene
Vorderräder 7 und
gelenkte Hinterräder 11.
Ein Paar von äußeren Masten 2 sind
an der Front eines Karosserierahmens 1a angeordnet. Ein
Paar von inneren Masten 3 ist zwischen den äußeren Masten 2 angeordnet.
Eine Gabel 4 ist an jeden inneren Mast 3 durch
eine Kette und ein Hubzahnrad (beide nicht gezeigt) gekoppelt. Die äußeren Masten 2 sind an
den Karosserierahmen 1a durch Kippzylinder 5 gekoppelt,
welche die Masten relativ zu dem Karosserierahmen 1a kippen.
Ein Hubzylinder 6 befindet sich an der Rückseite
eines jeden äußeren Masts 2. Jeder
Hubzylinder 6 hat einen Kolbenstab 6a, der an das
obere Ende des entsprechenden inneren Masts 3 gekoppelt
ist. Die Hubzylinder 6 verlängern die Kolbenstäbe 6a und
ziehen sie zurück,
wodurch sich die Gabeln 4 heben und senken.
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Jedes
Vorderrad 7 ist durch ein Differentialhohlrad 8 (siehe 4)
und einer Übersetzung
(nicht gezeigt) mit einer Brennkraftmaschine 9 verbunden. Dadurch
werden die Vorderräder 7 durch
die Brennkraftmaschine 9 angetrieben. Wie in 4 und 5 gezeigt
ist, erstreckt sich eine Hinterachse 10 durch den unteren
Heckabschnitt des Karosserierahmens 1a. Die Hinterachse 10 ist
an dem Boden des Karosserierahmens 2 durch einen Mittelzapfen 10a befestigt
und schwenkt um den Mittelzapfen 10a. Die Hinterräder 11,
die zum Drehen des Fahrzeugs gelenkt werden, sind an die Enden der
Hinterachse 10 gekoppelt. Ein Lenkzylinder (nicht gezeigt)
befindet sich an der Hinterachse 10. Der Lenkzylinder hat
ein Paar von Kolbenstangen, wovon jeder an eines der Hinterräder 11 gekoppelt
ist. Der Lenkzylinder wird durch ein Lenkrad 12 gesteuert,
wodurch die Hinterräder 11 gelenkt
werden.
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Wie
in 5 gezeigt ist, verbindet ein Dämpfer (Hydraulikzylinder) 13 die
Hinterachse 10 mit dem Karosserierahmen 1a. Der
Dämpfer 13 hat
ein Gehäuse 13a und
einen Kolben 13b. Das Gehäuse 13a ist an den
Karosserierahmen 1a gekoppelt, und der Kolben 13b hat
einen Kolbenstab 13c, der sich von diesem aus erstreckt.
Das distale Ende des Kolbenstabes 13c ist an die Hinterachse 10 gekoppelt.
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Der
Kolben 13b definiert eine erste Kammer R1 und eine zweite
Kammer R2 in dem Gehäuse 13a.
Die erste und zweite Kammer R1, R2 sind mit einem ersten und zweiten
Kanal P1 bzw. P2 verbunden. Der erste Kanal P1 und der zweite Kanal
P2 verbinden die erste Kammer R1 und die zweite Kammer R2 jeweils
mit einem Steuerventil 14. Das Steuerventil 14 ist
ein normal geschlossenes Zweiwegeschaltventil, das zwei Anschlüsse und
eine Spule hat. Die Spule hat eine Trennposition 15 und
eine Verbindungsposition 16. Der zweite Kanal P2 ist an
einen Speicher 17 durch einen dritten Kanal P3 und ein Sperrventil 18 gekoppelt.
Der Speicher 17 speichert Hydrauliköl und gleicht ein Hydraulikölentweichen von
dem Dämpfer 13 aus.
Der zweite Kanal P2 hat eine Drossel 19.
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Wenn
die Spule des Ventils 14 an der wie in 5 gezeigten
geschlossenen Position 15 ist, wird ein Ölfluss zwischen
den Kammern R1, R2 verhindert. Entsprechend ist der Dämpfer 13 gesperrt.
Folglich ist die Hinterachse 10 zu dem Karosserierahmen 1a gesperrt
und kann nicht schwenken. Wenn in der Verbindungsposition 16,
die gegenüber
von der Trennposition 16 ist, was in 5 gezeigt
ist, erlaubt die Spule einen Ölfluss
zwischen den Kammern R1, R2. In diesem Zustand ist der Dämpfer 13 unverriegelt
und die Hinterachse 10 ist schwenkbar. Ein Schwenken der
Achse 10 wird durch ein Paar von Anschlägen 1b begrenzt, die
an dem Boden des Rahmens 1a ausgebildet sind. Speziell
die Anschläge 1b begrenzen
ein Schwenken der Achse 10 innerhalb eines Bereichs von ± 4°. Das Steuerventil 14 wird
durch ein Steuergerät 20 gesteuert,
das an der Vorderseite des Rahmens 1a montiert ist.
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Wie
in 4 gezeigt ist, hat der Gabelstapler 1 einen
Gierratensensor 21, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22,
zwei Gabelhöhensensoren 23, 24,
einen Drucksensor 25 und ein Potentiometer 26.
Die Sensoren 21 bis 25 und das Potentiometer 26 sind
in eine Achsenschwenksteuerung zum Sperren der Hinterachse 10 eingesetzt
und sind mit dem Steuergerät 20 verbunden.
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Der
Gierratensensor 21 hat zum Beispiel ein Gyroskop und ist
an der Front des Karosserierahmens 1a in einer vorbestimmten
Orientierung befestigt zum Erfassen der Gierrate Y (Rad pro Sekunde) oder
einer Winkelgeschwindigkeit des Gabelstaplers 1. Das Gyroskop
des Sensors 21 kann ein piezoelektrisches Modell, ein Gasratenmodell
oder ein optisches Modell sein.
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Der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 erfasst die Drehzahl
des Zahnrads 8, wodurch die Geschwindigkeit V des Gabelstaplers 1 gemessen
wird. Der Sensor 22 gibt dann ein für die Gabelstaplergeschwindigkeit
V bezeichnendes Signal an das Steuergerät 20 ab.
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Die
Gabelhöhensensoren 23, 24 befinden sich
an einem der äußeren Masten 2 an
vorbestimmten Höhen.
Die Sensoren 23, 24 haben zum Beispiel Begrenzungsschalter.
Die maximale Höhe
Hmax der Gabel 4 ist 5 oder 6 m. Der Höhensensor 23 wird
abgeschaltet, wenn die Höhe
der Gabel 4 kleiner als 2 m ist, und wird angeschaltet,
wenn die Gabelhöhe
2 m oder mehr ist. Der Höhensensor 24 wird
abgeschaltet, wenn die Gabelhöhe
kleiner als 4 m ist, und wird angeschaltet, wenn die Gabelhöhe 4 m oder mehr
ist. Daher teilen die Höhensensoren 23, 24 die Gabelhöhe in drei
Höhenbereiche,
oder einen unteren Höhenbereich
(0 bis 2 m), einen mittleren Höhenbereich
(2 bis 4 m) und einen hohen Höhenbereich
(4 m und höher).
Bezug nehmend auf Signale von den Höhensensoren 23, 24,
entscheidet das Steuergerät 20,
in welchem Bereich die Gabeln 4 sind.
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Der
Drucksensor 25 befindet sich am Boden von einem der Hubzylinder 6 und
erfasst den Druck in dem Zylinder 6. Der Druck in dem Hubzylinder 6 ist eine
Funktion des Gewichts w auf den Gabeln 4. Der Sensor 25 erfasst
demnach indirekt das Gewicht w auf den Gabeln 4 und sendet
den erfassten Wert an das Steuergerät 20. Bezogen auf
den eingegebenen Wert, entscheidet das Steuergerät 20 ob das Gewicht w
größer als
ein vorbestimmter Wert w0 ist. Der Wert w0 ist ein Referenzwert
zum Beurteilen des Gewichts w. Das Steuergerät 20 entscheidet,
dass das Gewicht w relativ leicht ist, wenn es gleich oder leichter
als der Referenzwert w0 (w ≤ w0)
ist. Das Steuergerät 20 entscheidet,
dass das Gewicht w relativ schwer ist, wenn es schwerer als der
Referenzwert w0 (w > w0) ist.
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Wie
in 4 und 5 gezeigt ist, befindet sich
das Potentiometer 26 an einer Seite des Karosserierahmens 1a zum
Erfassen des Schwenkwinkels θ der
Hinterachse 10. Das Potentiometer 26 ist an die Hinterachse 10 durch
einen Verbindungsmechanismus 27 gekoppelt. Der Verbindungsmechanismus 27 wandelt
eine Schwenkbewegung der Hinterachse 10 in eine Drehbewegung
um. Das Potentiometer 26 erfasst die Drehbewegung und sendet
den erfassten Wert an das Steuergerät 20. Der Schwenkwinkel θ ist der
Winkel der Hinterachse relativ zu einer horizontalen Ebene, die
relativ zu dem Rahmen 1a festgelegt ist. Der Schwenkwinkel θ ist 0°, wenn die
Hinterachse 10 parallel zu der horizontalen Ebene des Rahmens 1a ist,
und der Bereich des Schwenkwinkels ist -4° bis +4° (-4° ≤ θ ≤ 4°). Das Potentiometer 26 und
der Verbindungsmechanismus 27 bilden ein Schwenkwinkelerfassungsgerät 28.
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Der
Aufbau des Schwenkwinkelerfassungsgeräts 28 wird nun mit
Bezug auf 1 bis 3 beschrieben.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt ist, ist eine erste
Halterung 29 an eine Seite des Karosserierahmens 1a durch
Schrauben 30 gehalten. Die erste Halterung 29 erstreckt
sich diagonal abwärts
in Richtung der Hinterachse 10. Eine u-förmige zweite
Haltung 31 ist an der ersten Halterung 29 durch
eine Schraube 32 befestigt. Das Potentiometer 26 erstreckt
sich durch eine Wand der zweiten Halterung 31 und ist an
der zweiten Halterung 31 durch eine Abstützplatte 33 befestigt.
Eine Eingangswelle 26a des Potentiometers 26 befindet
sich innerhalb der zweiten Halterung 31.
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Eine
dritte Halterung 35 ist an der oberen Fläche der
Hinterachse 10 direkt unterhalb der zweiten Halterung 31 befestigt.
Die dritte Halterung 35 hat eine Wand 35a, die
sich aufwärts
erstreckt. Der Verbindungsmechanismus 27 hat ein kurzes
erstes Verbindungselement 37 und ein langes zweites Verbindungselement 38.
Das untere Ende des ersten Verbindungselements 37 ist durch
einen Zapfen 39 schwenkbar an die Wand 35a gekoppelt.
Das obere Ende des ersten Verbindungselements 37 ist durch einen
Zapfen 40 schwenkbar an das untere Ende des zweiten Verbindungselements 38 gekoppelt.
Das obere Ende des zweiten Verbindungselements 38 ist an
die Eingangswelle 36a des Potentiometers 26 befestigt.
Der Verbindungsmechanismus 27 wandelt eine Schwenkbewegung
der Hinterachse 10 in eine Drehbewegung der Eingangswelle 26a um.
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Eine
Drehung der Hinterachse 10 um den Mittelzapfen 10a wird
nicht direkt erfasst. Stattdessen erfasst das Potentiometer 26 eine
Bewegung der Hinterachse 10. Da das Potentiometer 26 und
die Halterung 35 relativ weit von dem Mittelzapfen 10a entfernt
sind, ist die durch das Potentiometer 26 erfasste Bewegung
relativ groß.
Jedoch, falls das Potentiometer 26 zu nahe an dem Hinterrad 11 ist,
können
durch das Hinterrad 11 verteilte Fremdstoffe das Potentiometer 26 beschädigen. Deshalb
besteht zwischen dem Potentiometer 26 und dem Rad 11 ein
sicherer Abstand. Auch die zweite Halterung 31 hat eine
mittlere Wand, die dem Hinterrad 11 zugewandt ist, und
eine Öffnung,
die dem Mittelzapfen 10a zugewandt ist. Die Verbindungselemente 37, 38 und
die Eingangswelle 26a des Potentiometers 26 befinden sich
innerhalb der zweiten Halterung 31. Die zweite Halterung 31 schützt deshalb
die Eingangswelle 26a und die Verbindungselemente 37, 38 vor
Schmutz und kleinen Steinen, die durch das Hinterrad 11 verteilt
werden.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist der Abstand zwischen der Achse
des Mittelzapfens 10a und dem unteren Ende des ersten Verbindungselements 37 (die Mitte
des Zapfens 39) als ein Abstand A definiert. Die Länge des
zweiten Verbindungselements 38 (der Abstand zwischen der
Achse der Eingangswelle 26a und der Mitte des Zapfens 40)
ist als ein Abstand B definiert. Falls eine Hinterachse 10 um
einen wie in 3 dargestellten Winkel Δθ schwenkt,
wird die Eingangswelle 26a um einen Winkel gedreht, der durch
Multiplizieren der Winkeländerung Δθ mit einer Zahl
K, die größer als
1 ist, erhalten wird. Die Zahl K ist der Abstand A, der durch den
Abstand B geteilt wird (K = A/B). Das untere Ende des ersten Verbindungselements 37 befindet
sich soweit wie möglich von
der Mitte des Mittelzapfens 10a zum Maximieren der Zahl
K entfernt. Aus demselben Grund wird die Länge des zweiten Verbindungselements 38 minimiert.
In der Ausführungsform
der 1 bis 8 ist die Zahl K (A/B) ungefähr 4 (A/B ≈ 4). Dadurch
wird die Winkeländerung Δθ der Hinterachse 10 vierfach verstärkt, wenn
an die Eingangswelle 26a eingegeben. Die Winkeländerung Δθ wird verstärkt, falls
die Zahl K größer als
1 ist.
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Eine
Achsschwenksteuerung, die durch das Steuergerät 20 ausgeführt wird,
wird nun beschrieben.
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Das
Steuergerät 20 hat
einen Mikrocomputer und einen Festspeicher bzw. ROM (beide nicht
gezeigt). Der Mikrocomputer führt
ein Achsschwenksteuerprogramm aus, das in dem Festspeicher (ROM)
gespeichert ist, in vorbestimmten Zeitintervallen, zum Beispiel
alle 10 Millisekunden. Das Achsschwenksteuerprogramm bezieht sich
auf eine Steuerungsprozedur zum Sperren der Hinterachse, wenn der
Fahrzustand des Gabelstaplers und der Ladezustand auf den Gabeln
vorbestimmte Bedingungen erfüllen.
Die Sensoren 21, 22 erfassen den Fahrzustand und
die Sensoren 23, 24 und 25 erfassen den Ladezustand.
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Der
Fahrzustand des Gabelstaplers 1 wird basierend auf der Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate Y
und der seitlichen Beschleunigung Gs beurteilt, welche auf den Gabelstapler 1 wirkt,
wenn sich der Gabelstapler 1 dreht. Die seitliche Beschleunigung Gs
wird durch Multiplizieren der Fahrzeuggeschwindigkeit V mit der
Gierrate Y berechnet (Gs = V·Y).
Die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y wird basierend auf dem Unterschied zwischen der Gierrate Y in
einer vorangehenden Routine bzw. Programmablauf und der Gierrate
Y in der vorliegenden Routine berechnet. Wenn einer der Werte Gs
und ΔY/ΔT einen entsprechenden
Bestimmungswert g0 und y0 überschreitet,
sperrt das Steuergerät 20 die
Hinterachse 10.
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Die
Verriegelungsbedingung bzw. Sperrbedingung hinsichtlich des Ladezustands
(Ladebedingung) ist erfüllt,
wenn der Schwerpunkt des Gabelstaplers aufgrund einer hohen Gabelposition
und einer schweren Last auf den Gabeln hoch ist. Wenn die Ladebedingung
erfüllt
ist, wird die Hinterachse 10 normalerweise gesperrt. Jedoch,
falls die Ladebedingung erfüllt
ist, wird die Hinterachse 10 nicht gesperrt, falls der
Absolutwert des durch das Potentiometer 26 erfasste Schwenkwinkel θ, oder der
Winkel der Hinterachse 10 relativ zu dem Karosserierahmen 1a,
2° übersteigt
(θ > 2° oder θ < -2°).
Das heißt,
die Hinterachse 10 wird nicht gesperrt, wenn der Schwenkwinkel θ in einem
der freien Bereiche von 8 ist. Die Hinterachse 10 wird
deshalb vom verriegelt Werden abgehalten, wenn eines der Hinterräder 11 über eine
Stufe oder einen Höcker
läuft.
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Das
Kennfeld M von 7 wird verwendet zum Bestimmen,
ob die Lastbedingung erfüllt
ist. Auf das Kennfeld M wird ebenfalls Bezug genommen zum Wählen eines
Schwellenwerts g0 der seitlichen Beschleunigung Gs. Entsprechend
des Kennfeldes M wird die Hinterachse 10 gesperrt, wenn
die Gabeln 4 hoch sind (H ≥ 4 m) und die Last schwer ist
(w ≥ w0).
Die seitliche Beschleunigung hat zwei Schwellenwerte (g0). Wenn
die Gabelhöhe
niedriger als 2 m ist, wird der Schwellenwert g0 zum Beispiel auf
0,18 (N) gesetzt. Wenn die Gabelhöhe gleich oder größer als
2 m ist, wird der Schwellenwert g0 zum Beispiel auf 0,08 (N) gesetzt.
Die Schwellenwerte g0, y0 werden basierend auf Straßentests
bestimmt oder werden theoretisch berechnet, so dass ein Verriegeln
der Hinterachse 10 den Gabelstapler stabilisiert. Die Werte
g0, y0 werden in Übereinstimmung
mit dem Fahrzeugtyp oder den Bedingungen, in denen das Fahrzeug
verwendet wird, geändert.
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Während eines
Betriebs des Gabelstaplers 1, führt der Mikrocomputer in dem
Steuergerät 20 die Winkelschwenksteuerung
aus. Der Mikrocomputer liest die Gierrate Y, die Fahrzeuggeschwindigkeit
V, die Gabelhöhe
H, das Ladungsgewicht w und den Schwenkwinkel θ zum Erfassen des Fahrzustands und
des Ladezustands des Gabelstaplers 1 ein. Zum Beurteilen
des Fahrzustands berechnet der Mikrocomputer die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y (Gierbeschleunigung) und die seitliche Beschleunigung bzw. laterale
Beschleunigung Gs (Gs = V Y) basierend auf den erfassten Werten
Y und V.
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Der
Schwellenwert g0 der lateralen Beschleunigung Gs ist auf 0,08 oder
auf 0,18 in Übereinstimmung
mit dem aktuellen Ladezustand gesetzt. Falls die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y gleich oder größer als
der Schwellenwert y0 ist oder falls die seitliche Beschleunigung
Gs gleich oder größer als der
Schwellenwert g0 ist, wird die Hinterachse 10 gesperrt.
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Wenn
der Gabelstapler 1 nach einem Fahren in einer geraden Linie
anfängt
sich zu drehen, wird die Hinterachse 10 gesperrt, falls
der Wert ΔY/ΔT gleich
oder größer als
y0 ist (ΔY/ΔT ≥ y0). Deshalb
ist die Hinterachse 10 gesperrt, während sie noch immer ungeschwenkt
ist, bevor die seitliche Beschleunigung Gs den Grenzwert g0 erreicht.
Falls der Gabelstapler 1 eine Richtung ändert, wird das Lenkrad 12 gedreht
und die seitliche Beschleunigung Gs wird 0 während der Richtungsänderung.
Jedoch bleibt der Wert ΔY/ΔT gleich
oder größer als
y0 (ΔY/ΔT ≥ y0), während das
Lenkrad 12 gedreht wird. Die Hinterachse 10 bleibt
daher gesperrt, während
der Änderung der
Richtung, und der Gabelstapler 1 bleibt stabil.
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Wenn
die Gabeln 4 beladen oder entladen werden, ist die Hinterachse 10 gesperrt,
wenn die Lastbedingung erfüllt
ist, selbst wenn der Achswinkel θ in
dem Bereich zwischen -2° und
2° ist (-2° ≤ θ ≤ 2°). Deshalb,
wenn der Schwerpunkt des Fahrzeugs relativ hoch ist, neigt sich
der Gabelstapler 1 nicht leicht nach rechts oder nach links.
Das heißt,
der Gabelstapler 1 ist stabil, wenn die Gabeln 4 beladen oder
entladen werden.
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Wenn
die Gabeln 4 beladen oder entladen werden, kann eines der
Hinterräder 11 auf
eine signifikant große
Stufe oder Höcker
fahren. Dies wird die Hinterachse 10 relativ zu dem Karosserierahmen 1a um
einen Winkel größer als
2° (θ > 2° oder θ < -2°) schwenken.
In diesem Zustand ist die Hinterachse 10 nicht gesperrt,
selbst wenn die Lastbedingung zum Sperren erfüllt ist. Stattdessen ist die
Hinterachse 10 frei zu schwenken. Wenn der Gabelstapler 1 sich
auf einer flachen Straßenoberfläche bewegt,
erlaubt ein Schwenken der Hinterachse 10 dem Hinterrad 11, das
auf einer Stufe oder einem Höcker
war, von der Stufe oder dem Höcker
herunterzufahren und die flache Straßenoberfläche zu berühren. Daher bewegt sich der
Gabelstapler 1 nicht mit einem Hinterrad 11, das
von der Straßenoberfläche abgehoben
ist. Da der Gabelstapler 1 an vier Punkten abgestützt ist, oder
durch die zwei Vorderräder 7 und
die zwei Hinterräder 11,
nach einem Überfahren
einer Stufe oder eines Höckers,
ist der Gabelstapler 1 stabil. Ferner wird das Hinterrad 11,
das auf der Stufe oder dem Höcker
ist, langsam von der Stufe oder dem Höcker herunterbewegt. Deshalb
erzeugt ein Überfahren
der Stufe oder des Höckers
eine kleine Erschütterung
an dem Gabelstapler 1.
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Wenn
ein Rad des Gabelstaplers 1 über eine Stufe oder einen Höcker fährt, ist
die Hinterachse 10 frei zu schwenken, falls der Absolutwert
des Schwenkwinkels θ größer als
2° ist.
Jedoch verursacht ein Schwenken der Hinterachse 10 ein
kleines Problem, da die Anschläge 1b den
Winkel θ der
Hinterachse 10 innerhalb 4° begrenzen. Ferner, wenn der
Absolutbetrag des Schwenkwinkels θ größer als 2° ist, wird die Hinterachse 10 gesperrt,
falls eine der Ungleichungen Gs ≥ g0
und ΔY/ΔT ≥ y0 erfüllt ist.
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Eine
Winkeländerung Δθ der Hinterachse 10 wird
durch den Verbindungsmechanismus 27 ungefähr vervierfacht.
Die Eingangswelle 26a des Potentiometers 26 wird
deshalb um die vierfache Winkeländerung Δθ gedreht.
Dies ermöglicht
es den Schwenkwinkel θ der
Hinterachse 10 akkurat zu erfassen. Folglich ist die Schwenkwinkelsteuerungsprozedur, die
auf dem Schwenkwinkel θ der
Hinterachse 10 basiert, akkurat und verlässlich.
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Die
Ausführungsform
der 1 bis 8 hat die folgenden Vorteile.
- (a) Das Potentiometer 26 ist entfernt
von der Achse des Mittelzapfens 10a um einen vorbestimmten
Abstand beabstandet. Eine Schwenkwinkeländerung Δθ der Hinterachse 10 wird
durch den Verbindungsmechanismus 27 verstärkt. Deshalb wird
der Schwenkwinkel θ der
Hinterachse 10 genau erfasst. Der Verbindungsmechanismus 27 erlaubt
es auch eine kleine Änderung
des Hinterachsenschwenkwinkels θ positiv
zu erfassen. Entsprechend ist die Verriegelungssteuerungsprozedur
der Hinterachse 10 basierend auf dem Schwenkwinkel θ akkurat
bzw. genau. Das Potentiometer 26 reduziert die Kosten des
Sensors.
- (b) Das Verhältnis
(A/B) des Abstands A zwischen der Mitte O des Mittelzapfens 10a und
dem befestigten Ende des ersten Verbindungselements 37 zu
der Länge
B des zweiten Verbindungselements 38 ist größer als
1. Insbesondere in der Ausführungsform
der 1 bis 8 ist das Verhältnis A/B
ungefähr
4 (A/B ≈ 4).
Deshalb werden Änderungen
des Schwenkwinkels θ,
wenn sie erfasst werden, vervierfacht. Dies ermöglicht es, Änderungen des Schwenkwinkels θ ganz sicher
zu erfassen.
- (c) Das Schwenkwinkelerfassungsgerät 28 befindet sich
innerhalb von einer vertikalen Ebene, die auf halben Weg zwischen
dem entsprechenden Hinterrad 11 und dem Mittelzapfen 10a ist.
Diese Stelle hindert Fremdstoffe daran, die durch das Hinterrad 11 verteilt
werden, am beschädigen
der Teile des Geräts 28.
Ferner werden die Eingangswelle 26a und der Verbindungsmechanismus 27 durch
die zweite Halterung 31 abgedeckt. Die zweite Halterung 31 schützt die
Welle 26a und den Mechanismus 27 von Fremdstoffen,
wie zum Beispiel Schmutz und kleine Steine. Das Potentiometer 26 ist
deshalb weniger störanfällig.
- (d) Das Potentiometer 26 und das Steuergerät 20 sind
an demselben Karosserierahmen 1a abgestützt. Daher werden elektrische
Leitungen von dem Steuergerät 20 leicht
mit dem Potentiometer 26 verbunden.
- (e) Wenn die Gabeln 4 hoch sind und die Last schwer
ist, steht es der Hinterachse 10 frei, zu schenken, falls
der Absolutwert des Achsenschwenkwinkels θ größer als 2° ist. Deshalb ist die Hinterachse 10 nicht
gesperrt, wenn eines der Hinterräder 11 auf
einer Stufe oder einem Höcker ist.
Wenn sich der Gabelstapler 1 auf einer flachen Stelle bewegt,
nach einem Überfahren
einer Stufe oder eines Höckers,
schwenkt die Hinterachse 10 und ermöglicht daher dem Hinterrad 11,
die Straßenoberfläche zu berühren. Der
Gabelstapler 1 wird deshalb auf eine stabile Art und Weise
beladen und entladen.
- (f) Wenn die Gabeln 4 hoch sind und die Last schwer
ist, wird die Hinterachse 10 gesperrt, falls das Schwenken
der Hinterachse 10 gleich oder kleiner als 2° ist. Daher,
selbst wenn der Schwerpunkt relativ hoch ist, neigt sich der Karosserierahmen 1a nicht
leicht nach rechts oder nach links. Dies stabilisiert ein Beladen
und ein Entladen des Gabelstaplers 1.
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Irgendein
Gerät,
das eine Dreh- oder Linearbewegung erfasst, kann verwendet werden.
Das Gerät
ist nicht auf Geräte
begrenzt, die stetige Bewegungsänderungen
erfassen. Zum Beispiel kann ein Gerät mit Begrenzungsschaltern
eingesetzt werden. In diesem Fall sind Erfassungsteile, wie zum
Beispiel Mitnehmer, ausgebildet, um den Begrenzungsschaltern des
Geräts
zu entsprechen. Das Gerät
erfasst den Schwenkwinkel der Hinterachse basierend auf der Kombination
von AN-Signalen und AUS-Signalen der Begrenzungsschalter. Der Ausdruck „Bewegung" in dieser Beschreibung
ist nicht auf Bewegungen mit einem geraden Weg begrenzt, solange
eine Bewegung einen kontinuierlichen Weg hat. Zum Beispiel, falls
die Eingangswelle eines Sensors schwenkt, ist die Bewegungsbahn
bogenförmig.
Diese bogenförmige
Bewegung ist in der Definition von „Bewegung" in der vorliegenden Beschreibung enthalten.
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Sensoren
zum Erfassen des Fahrzustands des Gabelstaplers 1 sind
nicht auf den Gierratensensor 21 und Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 begrenzt.
Jedoch können
irgendwelche Sensoren verwendet werden, solange die Sensoren notwendige Werte
zum Berechnen der seitlichen Beschleunigung Gs und der Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y erzielen. Zum Beispiel kann der Gierratensensor 21 durch
einen Lenkwinkelsensor ersetzt werden, der einen Radwinkel des Hinterrads 11 erfasst.
In diesem Fall werden der Radwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit
V verwendet zum Berechnen der lateralen Beschleunigung Gs (= V2/r)
und der Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y = (V·Δ(1/r)/ΔT), wobei „r" ein Wenderadius
ist, der basierend auf dem Radwinkel beurteilt wird. Außerdem kann
eine Kombination eines Beschleunigungssensors und des Gierratensensors 21 zum
Berechnen der Wert Gs und ΔY/ΔT verwendet
werden.
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Der
Fahrzustand des Gabelstaplers 1 kann nur auf der lateralen
Beschleunigung Gs basierend beurteilt werden. Die Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y ist nicht notwendigerweise erforderlich. Ferner kann die Änderungsrate ΔGs/ΔT der lateralen
Beschleunigung Gs anstelle der Änderungsrate ΔY/ΔT der Gierrate
Y verwendet werden.
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Die
Achsenschwenksteuerung kann nur auf dem Ladezustand basierend ausgeführt werden.
Das heißt,
die Sperrbedingungen hinsichtlich des Fahrzustands können weggelassen
werden. Mit anderen Worten kann das Gerät der vorliegenden Erfindung
in einem Sperrgerät
verwendet werden, das eine Achse nur auf dem Ladezustand basierend
sperrt.
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Die
Ausdrücke
in dieser Beschreibung sind wie folgt definiert.
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„Schwenkwinkelsteuerung": Eine Steuerung zum
Senken eines Schwenkbereichs einer Achse. Die Schwenkwinkelsteuerung
ist nicht auf eine Steuerung zum starren Sperren einer Achse begrenzt. „Industriefahrzeug": Industriefahrzeuge,
die durch eine Bedienperson gesteuert werden und Arbeitsvorrichtungen
haben. Die Industriefahrzeuge sind nicht auf Fahrzeuge zum Laden
und Entladen von Fracht begrenzt, sondern beinhalten Baufahrzeuge,
wie zum Beispiel Schaufellader und Fahrzeuge für hohe Hubarbeit, als auch
Gabelstapler.
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Deshalb
soll die vorliegende Erfindung und Ausführungsform als illustrativ
und nicht beschränkend
betrachtet werden und die Erfindung ist nicht auf hierin gegebene
Details begrenzt, sondern kann innerhalb des Rahmens der angefügten Ansprüche modifiziert
werden.