DE69838605T2

DE69838605T2 - Einrichtung und Verfahren zur Beschränkung der Bewegung einer schwengbaren Achse eines Industriefahrzeuges

Info

Publication number: DE69838605T2
Application number: DE1998638605
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kariya-shi ISHIKAWA
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2018-10-31
Also published as: CA2253151C; CN1216274A; DE69838605D1; KR100315276B1; EP0913279A3; AU708762B2; EP0913279B1; KR19990037509A; EP0913279A2; AU8963298A; CN1105042C; JPH11130397A; TW524214U; JP3129259B2; CA2253151A1; US6175796B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät und Verfahren zum Beschränken des Schwenkens von Achsen von Industriefahrzeugen gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 4.
Gemäß dem Stand der Technik werden bei Industriefahrzeugen wie z. B. Gabelstaplern zum Verbessern der Fahrleistung des Fahrzeugs schwenkbare Achsen eingesetzt. Zum Beispiel kann ein Gabelstapler eine schwenkbare Hinterachse aufweisen, die an dessen Fahrzeugkarosserie gekoppelt ist und die derart gelagert ist, dass die Achse relativ zu der Karosserie um eine Längsachse oder um eine Rollachse des Gabelstaplers schwenkbar ist. Eine derartige Schwenkachse ermöglicht den Rädern des Gabelstaplers, der Straßenoberfläche zu folgen und eine Stabilität beizubehalten. Jedoch kann das Schwenken der Achse ein übermäßiges Neigen des Gabelstaplers ergeben, falls das Fahrzeug die Richtungen ändert, während es mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt wird, wenn es eine Last trägt, die schwer ist, oder die in einer hohen Position gehalten wird. Das Neigen des Gabelstaplers verschiebt den Schwerpunkt des Fahrzeugs seitlich (nach links oder nach rechts) und destabilisiert das Fahrzeug. Um dieses Problem zu lösen, kann ein Gerät zum vorübergehenden Beschränken des Schwenkens der Achse eingesetzt werden. Das Gerät beschränkt vorübergehend das schwenken der Achse, wenn ein Zustand auftritt, der zu einer Verschlechterung der seitlichen Stabilität des Fahrzeugs führen kann.
Ein bekanntes Gerät zum Beschränken des Schwenkens der Achse bestimmt die seitliche Stabilität des Gabelstaplers aus der seitlichen Beschleunigung und der Gierbeschleunigung des Fahrzeugs. Falls das Fahrzeug instabil ist, beschränkt das Gerät das Schwenken der Achse, wenn der Gabelstapler dreht/eine Kurve fährt.
Die durch das Gerät zum Beschränken des Schwenkens der Achse durchgeführten Schritte werden nun mit Bezug auf das Diagramm der 10 beschrieben. Das Diagramm stellt die Schwankungen der Gierbeschleunigung Δω/Δt und der seitlichen Beschleunigung g des Hubstaplers dar, wenn das Fahrzeug zuerst mit einer konstanten Geschwindigkeit geradeaus gefahren wird, dann in einem Winkel gedreht wird, und darauf folgend gelenkt wird, um wieder geradeaus zu fahren.
Wie aus 10 ersichtlich ist, beginnen die Gierbeschleunigung Δω/Δt und die seitliche Beschleunigung g gleichzeitig zu steigen, wenn das Fahrzeug zu drehen beginnt. Sobald der Drehradius sinkt, beginnt die Gierbeschleunigung Δω/Δt zu sinken. In diesem Zustand steigt die seitliche Beschleunigung g des Fahrzeugs. Als Ergebnis steigt das Neigungsausmaß oder das Kippausmaß der Fahrzeugkarosserie. Das Beschränkungsgerät sperrt und verhindert ein weiteres Schwenken der Achse, um ein weiteres Neigen des Fahrzeugs zu verhindern, wenn die Gierbeschleunigung Δω/Δt einen Grenzwert Y_D erreicht. Somit wird das Kippen der Karosserie beschränkt, wenn das Fahrzeug gedreht wird.
Wenn die Gierbeschleunigung Δω/Δt ihre Spitze erreicht und zu sinken beginnt, lässt die seitliche Beschleunigung g allmählich nach. Wenn der Lenkwinkel des Fahrzeugs konstant wird, fällt der Wert der Gierbeschleunigung Δω/Δt auf Null und die seitliche Beschleunigung g wird konstant. Falls jedoch der Wert der seitlichen Beschleunigung g groß ist, neigt sich die Fahrzeugkarosserie übermäßig und senkt die seitliche Stabilität des Gabelstaplers. Darüber hinaus kann die seitliche Beschleunigung g sogar damit fortfahren, anzusteigen, falls die Gierbeschleunigung Δω/Δt zu sinken beginnt, nachdem sie ihren Spitzenwert erreicht hat. Deswegen beschränkt das Beschränkungsgerät ebenfalls das Schwenken der Achse, wenn die seitliche Beschleunigung g einen Grenzwert G_A erreicht. Entsprechend wird die Schwenkbeschränkung der Achse gemäß der Gierbeschleunigung Δω/Δt und der seitlichen Beschleunigung g ausgeführt, wenn der Gabelstapler gedreht wird.
Falls der Gabelstapler gelenkt wird, um wieder geradeaus zu fahren, sinkt die seitliche Beschleunigung g und wird niedriger als der Grenzwert G_A. Da der Gabelstapler zum geradeaus vorwärts Fahren in die gegenüberliegende Richtung gelenkt wird, sinkt die Gierbeschleunigung Δω/Δt und wird negativ. Wenn die seitliche Beschleunigung g unter den Grenzwert G_A fällt, und die negative Gierbeschleunigung Δω/Δt höher als der negative Grenzwert –Y_D wird, nachdem sie ihre Spitze erreicht hat, wird der Gabelstapler stabil. Somit erlaubt das Beschränkungsgerät das Schwenken der Achse.
Wenn der Gabelstapler jedoch gedreht wird, sind durch den Schwerpunkt des Fahrzeugs die Kippgeschwindigkeit und das Kippausmaß der Fahrzeugkarosserie zusätzlich zu der Gierbeschleunigung Δω/Δt und der seitlichen Beschleunigung g bestimmt, die durch die Geschwindigkeit und den Drehradius des Fahrzeugs bestimmt sind. Mit anderen Worten variieren die Kippgeschwindigkeit und das Kippausmaß der Karosserie sogar bei der gleichen Geschwindigkeit und dem gleichen Drehradius entsprechend dem Schwerpunkt des Fahrzeugs, der durch das Gewicht und die vertikale Position der getragenen Last bestimmt wird. Falls der Schwerpunkt in einer relativ hohen Position angeordnet ist, steigt die Kippgeschwindigkeit der Karosserie, wenn der Gabelstapler gedreht wird. Darüber hinaus steigt sogar das maximale Kippausmaß der Karosserie, falls die seitliche Beschleunigung g gleich ist.
Falls andererseits der Schwerpunkt bei einer relativ niedrigen Position angeordnet ist, wenn der Gabelstapler gedreht wird, wird die Kippgeschwindigkeit der Karosserie langsamer und das maximale Kippausmass der Karosserie wird sogar kleiner, falls die seitliche Beschleunigung g gleich ist. Somit variiert das Kippausmaß der Karosserie, wenn die Gierbeschleunigung Δω/Δt den Grenzwert Y_D erreicht, gemäß der Schwerpunktposition. Entsprechend variiert die Stabilität des Gabelstaplers, wenn die Richtungen geändert werden, gemäß der Schwerpunktposition des Fahrzeugs.
Falls der Gabelstapler dreht, und sein Schwerpunkt in einer niedrigen Position angeordnet ist, zum Beispiel, wenn die getragene Last leicht ist oder bei einer niedrigen Position gehalten wird, kann der Grenzwert Y_D, der mit der Gierbeschleunigung Δω/Δt zusammenhängt, derart bestimmt werden, dass das Schwenken der Achse beschränkt ist, wenn das Kippausmaß der Karosserie relativ groß wird. Falls andererseits die getragene Last schwer ist oder in eine hohe Position gehoben ist, kann der Grenzwert Y_d derart bestimmt werden, dass das Schwenken der Achse beschränkt ist, wenn das Kippausmaß der Karosserie noch relativ klein ist, um den Gabelstapler zu stabilisieren. Da diese zwei Zustände einander nicht überschneiden, kann ein für beide Zustände optimaler Wert nicht als Grenzwert Y_D gewählt werden. Deswegen wird der Grenzwert Y_D auf einen Wert eingestellt, der Stabilität garantiert, wenn die Last schwer ist, oder in einer hohen Position gehalten wird. Dies garantiert ebenfalls Stabilität, wenn der Gabelstapler dreht, während er eine Last trägt, die leicht ist oder in einer niedrigen Position gehalten wird.
Die Gierbeschleunigung Δω/Δt variiert gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkgeschwindigkeit, die den Drehradius bestimmen. Deswegen hat ein Bediener des Gabelstaplers eine Tendenz, den Gabelstapler langsam und sorgfältig zu lenken, wenn die Last schwer ist oder in eine hohe Position gehoben ist. Wie durch die gestrichelte Linie in 10 gezeigt ist, kann in einem solchen Fall der Maximalwert der Gierbeschleunigung Δω/Δt den Grenzwert Y_D nicht erreichen.
Als Ergebnis darf die Gierbeschleunigung Δω/Δt das Schwenken der Achse in einer frühen Phase nicht beschränken, falls der Gabelstapler dreht, während er eine Last trägt, die schwer ist oder in eine hohe Position gehoben ist. Obwohl das Schwenken in einer späteren Phase beschränkt werden würde, wenn die seitliche Beschleunigung g den Grenzwert G_A übersteigt (wie aus der gestrichelten Linie in 10 ersichtlich ist), würde das Kippausmaß der Karosserie relativ groß geworden sein. In einem derartigen Fall ist das Schwenken der Achse nicht beschränkt, wenn das Kippausmaß der Karosserie noch immer klein ist, falls das Beschränkungsgerät von der Gierbeschleunigung Δω/Δt abhängt.
Aus der EP-A-0 796 749 ist ein Gerät zum Steuern des Schwenkens einer Achse in einem Industriefahrzeug bekannt, das den nächsten Stand der Technik zu der Erfindung bildet. Gemäß dieser Druckschrift stützt das Fahrzeug die Achse derart, dass die Achse mit Bezug auf eine Karosserie des Fahrzeugs schwenkbar ist und in der Lage ist, eine Last zu tragen und zu bewegen. Das bekannte Gerät hat eine Gierbeschleunigungserfassungseinrichtung zum Erfassen der Gierbeschleunigung des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug gedreht wird, und eine Beschränkungseinrichtung zum Beschränken des Schwenkens der Achse gemäß der Gierbeschleunigung, die durch die Erfassungseinrichtung erfasst wurde. Darüber hinaus umfasst das bekannte Gerät:
Eine Einstellungseinrichtung zum Einstellen eines Grenzwerts der Gierbeschleunigung gemäß dem tatsächlichen Belastungszustand, wobei mögliche Belastungszustände in eine Vielzahl von Stabilitätsbereichen entsprechend damit klassifiziert sind, wie der Lastzustand die Stabilität des Fahrzeugs beeinträchtigt. Der Bereich hat einen relativ hohen Stabilitätsbereich und einen relativ niedrigen Stabilitätsbereich, wobei der Grenzwert der Gierbeschleunigung auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt ist, wenn der Belastungszustand sich in dem relativ niedrigen Stabilitätsbereich befindet, und wobei der Grenzwert der Gierbeschleunigung auf einen relativ hohen Wert eingestellt ist, wenn der Belastungszustand sich in dem relativ hohen Stabilitätsbereich befindet. Darüber hinaus umfasst das Gerät eine Lasterfassungseinrichtung zum Erfassen des tatsächlichen Belastungszustands; und eine Beschränkungslenkungseinrichtung zum vorübergehenden Beschränkend des Schwenkens der Achse, wenn die durch die Gierbeschleunigungserfassungseinrichtung erfasste Gierbeschleunigung gleich wie oder höher als der Grenzwert der Gierbeschleunigung wird, der dem tatsächlichen Belastungszustand entspricht.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät und Verfahren zum Beschränken des Schwankens einer Achse eines Industriefahrzeugs bereitzustellen, die das Fahrzeug gemäß dem Zustand der getragenen Last optimal stabilisieren.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch ein Gerät gemäß Anspruch 4 gelöst.
Die vorliegende Erfindung stellt deswegen ein Verfahren zum Steuern des Schwenkens einer Achse in einem Industriefahrzeug bereit. Das Fahrzeug trägt die Achse derart, dass die Achse mit Bezug auf eine Karosserie des Fahrzeugs schwenkbar ist und in der Lage ist, eine Last zu tragen und zu bewegen. Das Schwenken der Achse wird vorübergehend gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen der Gierbeschleunigung des Fahrzeugs und einem Grenzwert der Gierbeschleunigung beschränkt. Das Verfahren hat die Schritte den Zustand der Last in eine Vielzahl von Stabilitätsbereichen zu klassifizieren, die entsprechend damit bestimmt werden, wie der Belastungszustand die Stabilität des Fahrzeugs beeinträchtigt. Die Bereiche haben einen relativ hohen Stabilitätsbereich und einen relativ niedrigen Stabilitätsbereich. Das Verfahren hat ebenfalls den Schritt den Grenzwert der Gierbeschleunigung gemäß dem tatsächlichen Belastungszustand einzustellen. Der Grenzwert der Gierbeschleunigung ist auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt, wenn der Belastungszustand sich in dem relativ niedrigen Stabilitätsbereich befindet. Der Grenzwert der Gierbeschleunigung ist auf einen relativ hohen Wert eingestellt, wenn der Belastungszustand sich in dem relativ hohen Stabilitätsbereich befindet. Das Verfahren hat außerdem die Schritte das Schwenken der Achse vorübergehend zu beschränken, wenn die Gierbeschleunigung gleich oder höher als der Grenzwert der Gierbeschleunigung wird.
In einem weitren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät zum Steuern des Schwenkens einer Achse in einem Industriefahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug stützt die Achse derart, dass die Achse mit Bezug auf eine Karosserie des Fahrzeugs schwenkbar ist und in der Lage ist, eine Last zu tragen und zu bewegen. Das Gerät hat eine Gierbeschleunigungserfassungseinrichtung zum Erfassen der Gierbeschleunigung des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug gedreht wird. Eine Schwenkbeschränkungseinrichtung beschränkt das Schwenken der Achse gemäß der erfassten Gierbeschleunigung. Eine Einstellungseinrichtung stellt den Grenzwert der Gierbeschleunigung gemäß dem tatsächlichen Belastungszustand ein. Mögliche Belastungszustände werden in eine Vielzahl von Stabilitätsbereichen entsprechend damit eingestellt, wie der Belastungszustand die Stabilität des Fahrzeugs beeinträchtigt. Die Bereiche haben einen relativ hohen Stabilitätsbereich und einen relativ niedrigen Stabilitätsbereich. Der Grenzwert der Gierbeschleunigung wird auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt, wenn der Belastungszustand sich in dem relativ niedrigen Stabilitätsbereich befindet. Der Grenzwert der Gierbeschleunigung wird auf einen relativ hohen Wert eingestellt, wenn der Belastungszustand sich in dem relativ hohen Stabilitätsbereich befindet. Eine Lasterfassungseinrichtung erfasst den Belastungszustand. Eine Beschränkungssteuerung beschränkt vorübergehend das Schwenken der Achse, wenn die durch die Gierbeschleunigungserfassungseinrichtung erfasste Gierbeschleunigung gleich wie oder höher als der eingestellte Grenzwert der Gierbeschleunigung wird. Die Beschränkungssteuerung beschränkt außerdem das Schwenken der Achse gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen der seitlichen Beschleunigung des Fahrzeugs und einem seitlichen Beschleunigungsgrenzwert, wenn die Gierbeschleunigung niedriger als der Grenzwert der Gierbeschleunigung ist.
Andere Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich, die im Zusammenhang mit den anhängenden Zeichnungen genommen wird, die auf beispielhaften Weg die Grundlagen der Erfindung darstellen.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, von denen angenommen wird, dass sie neu sind, sind insbesondere in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt. Die Erfindung und ihre bevorzugten Aufgaben und Vorteile können am Besten durch Bezug auf die folgende Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen zusammen mit den anhängenden Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1 eine schematische Ansicht ist, die ein Gerät zum Beschränken des Schwenkens einer Achse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine seitliche Ansicht ist, die einen Gabelstapler zeigt;
3 eine schematische Rückansicht der Karosserie und der Hinterachse ist;
4 ein Blockdiagramm ist, das die elektrische Struktur des Geräts zum Beschränken des Schwenkens einer Achse zeigt;
5 ein Kennfeld ist, das das Verhältnis zwischen dem Zustand der getragenen Last und den Grenzwerten der Gierbeschleunigung zeigt;
6 ein Diagramm ist, das die Schwankung der Gierbeschleunigung und der seitlichen Beschleunigung zeigt, wenn das Fahrzeug gedreht wird;
7 ein Diagramm ist, das die Schwankung der Gierbeschleunigung und der seitlichen Beschleunigung zeigt, wenn das Fahrzeug gedreht wird;
8 ein Flussdiagramm ist, das ein Programm zeigt, das zum Lenken des Schwenkens der Achse ausgeführt wird;
9 eine Fortsetzung des Flussdiagramms der 9 ist, die das Programm zum Ausführen der Lenkung des Schwenkens der Achse zeigt; und
10 ein Diagramm ist, das die Schwankung der Gierbeschleunigung und der seitlichen Beschleunigung zeigt, wenn das Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik gedreht wird.
Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 1 bis 9 beschrieben. 2 zeigt einen Gabelstapler 1, der ein vorne angetriebenes, hinten gelenktes, vierrädriges Fahrzeug ist und eine Karosserie 2 aufweist. Die Karosserie 2 weist einen vorderen Abschnitt auf, an dem das untere Ende eines äußeren Masts 3 gesichert ist. Der äußere Mast 3 ist derart gestützt, dass er nach vorne und hinten kippbar ist. Der äußere Mast 3 stützt ebenfalls innere Masten 4 derart, dass die inneren Masten 4 gehoben und gesenkt werden können. Jeder innere Mast 4 stützt eine Hubklammer 5b, an der eine Gabel 5a gesichert ist, derart, dass die Hubklammer 5b gehoben und gesenkt werden kann. Ein Zahnkranzrad 6 ist auf dem oberen Abschnitt des inneren Masts 6 angeordnet. Eine Kette (nicht gezeigt) verbindet das Zahnkranzrad 6 und die Hubklammer 5b.
Ein Hubzylinder 7, der hinter dem äußeren Mast angeordnet ist, weist eine Kolbenstange (nicht gezeigt) auf, die mit dem oberen Abschnitt von jedem inneren Mast 4 verbunden ist. Ein Kippzylinder 8, der bei dem vorderen Abschnitt der Karosserie 2 angeordnet ist, weist eine Kolbenstange 8a auf, die mit dem äußeren Mast 3 verbunden ist.
Ein Gierratensensor 9 ist bei dem vorderen Abschnitt der Karosserie 2 angeordnet. Ein piezoelektrisches Schwingungsgyroskop kann als Gierratensensor 9 eingesetzt werden.
1 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur eines Geräts zum Beschränken des Schwenkens einer Achse zeigt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind ein erster Höhenschalter 10 und ein zweiter Höhenschalter 11 bei unterschiedlichen Höhen an dem äußeren Mast 3 angebracht, um die vertikale Position der Gabeln 5a zu erfassen. Als Höhenschalter können Begrenzungsschalter 10, 11 eingesetzt werden. Ein Drucksensor 12, der als Lasterfassungseinrichtung dient, ist auf den Kippzylinder 8 bereitgestellt, um den Hydraulikdruck in dem Zylinder 8 zu erfassen. Der Hydraulikdruck ändert sich gemäß dem Gewicht der durch den Gabelstapler getragenen Last. Ein Drucksensor der Dehnungsmessbauart kann als Drucksensor 12 eingesetzt sein. Der erste Höhenschalter 10 und der zweite Höhenschalter 11 definieren einen Höhenerfassungseinrichtung. Der erste Höhenschalter 10, der zweite Höhenschalter 11 und der Drucksensor 12 definieren eine Lasterfassungseinrichtung.
Eine Vorderachse 13 ist an dem vorderen Abschnitt der Karosserie 2 gestützt. Ein Differentialgehäuse 14 ist auf der Vorderachse 13 angeordnet. Ein Ringrad 15 ist an dem Differentialgehäuse 14 befestigt. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 erfasst die Drehzahl des Ringrads 15. Ein magnetischer Sensor, der ein magnetisches Erfassungselement wie z. B. ein Hall-Element aufweist, kann als Geschwindigkeitssensor 16 eingesetzt sein.
3 ist eine schematische Rückansicht, die eine hintere Achse 17 und einen hydraulischen Kreislauf zeigt. Eine Achsenstütze 18 ist an dem unteren Abschnitt der Karosserie 2 definiert, um die hintere Achse 17 zu stützen. Ein Hinterrad 19, das zum Steuern des Gabelstaplers 1 verwendet wird, ist an jedem Ende der hinteren Achse 19 montiert. Die hintere Achse 17 ist um eine Schwenkwelle 20 schwenkbar. Somit ist die Hinterachse 17 mit Bezug auf die Karosserie 2 um eine Längs- oder Rollachse schwenkbar.
Ein Hydraulikzylinder 21 einer doppelt wirkenden Bauart ist zwischen der Karosserie 2 und der Hinterachse 17 angeordnet, um das Schwenken der Hinterachse 17 mit Bezug auf die Karosserie 2 zu beschränken. Der Hydraulikzylinder 21 weist ein zylindrisches Rohr 22 auf, das mit der Karosserie 2 derart gekoppelt ist, dass das Rohr 22 mit Bezug auf die Karosserie 2 schwenkbar ist, und eine Kolbenstange 23, die mit der Hinterachse 17 derart gekoppelt ist, dass die Stange 23 mit Bezug auf die Hinterachse 17 schwenkbar ist.
Die Kolbenstange 23 definiert in dem Hydraulikzylinder 23 eine erste Kammer 24 und eine zweite Kammer 25. Die ersten und zweiten Kammern 24, 25 werden durch ein elektromagnetisches Ventil 26 gezielt miteinander verbunden und voneinander gelöst.
Das elektromagnetische Ventil 26 ist ein Zweiwegschaltventil mit vier Öffnungen, das Öffnungen a, b, c, d aufweist. Das elektromagnetische Ventil hat außerdem eine Spule (nicht gezeigt) und ein elektromagnetisches Solenoid 27. Das Solenoid 27 verschiebt die Spule zwischen einer Verbindungsposition und einer gelösten Position. Bei der Verbindungsposition verbindet die Spule die Öffnung a mit der Öffnung c und die Öffnung b mit der Öffnung d. Bei der gelösten Position trennt die Spule die zugeordneten Öffnungen a, c, und b, d voneinander. Das elektromagnetische Ventil 26 ist normalerweise geschlossen. Somit wird die Spule durch eine Feder in die Unterbrechungsposition geschoben, falls das Solenoid 27 nicht erregt ist.
Die erste Kammer 24 ist durch einen Durchtritt 28 mit der Öffnung a verbunden, während die zweite Kammer 25 durch einen Durchtritt 29 mit der Öffnung b verbunden ist. Ein Durchtritt 31 verbindet die Öffnungen c und d mit einem Speicher 30, der einstückig mit dem Hydraulikzylinder 31 ausgebildet ist. Der Hydraulikzylinder 21, das elektromagnetische Ventil 27 und der Speicher 30 bilden einen Schwenkbeschränkungsmechanismus.
Eine Schwenksteuereinheit 32 ist an der Karosserie 2 angeordnet. Die Steuereinheit 32 steuert und beschränkt das Schwenken der Hinterachse 17 mit Bezug auf die Karosserie 2.
4 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Struktur der Schwenksteuereinheit 32 zeigt. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, ist die Eingangsseite der Steuereinheit 32 elektrisch mit dem Gierratensensor 9, dem ersten Höhenschalter 10, dem zweiten Höhenschalter 11, dem Drucksensor 12 und dem Geschwindigkeitssensor 16 in Verbindung. Die Ausgangsseite der Steuereinheit 32 ist elektrisch mit dem Solenoid 27 des Hydraulikzylinders 21 durch einen Erregerschaltkreis 36 in Verbindung.
Der Gierratensensor 9 sendet ein analoges Gierratensignal sω zu der Steuereinheit 32, das der Gierrate ω entspricht, wenn das Fahrzeug dreht. Der erste Höhenschalter 10 wird ausgeschaltet, wenn die Hubklammer 5b in einer vertikalen Position H niedriger als eine erste Bezugshöhe H_A angeordnet ist, die in einer relativ niedrigen Position innerhalb des Bewegungsbereichs der Hubklammer 5b eingestellt ist, und wird eingeschaltet, wenn die Hubklammer 5b in oder über der ersten Bezugshöhe H_A angeordnet ist. Darüber hinaus sendet der erste Höhenschalter 10 EIN/AUS-Signale S1, die den Zustand des Höhenschalters 10 bezeichnen, zu der Steuereinheit 32. Der zweite Höhenschalter 11 wird ausgeschaltet, wenn die Hubklammer 5b in einer vertikalen Position H niedriger als eine zweite Bezugshöhe H_B angeordnet ist, die in einer Position höher als die erste Bezugshöhe HA eingestellt ist, und wird eingeschaltet, wenn die Hubklammer 5b in oder über der zweiten Bezugshöhe H_B angeordnet ist. Darüber hinaus sendet der zweite Höhenschalter 11 EIN/AUS-Signale S2, die den Zustand des Höhenschalters 11 bezeichnen, zu der Steuereinheit 32. Der Geschwindigkeitssensor 16 sendet Impulssignale P_v entsprechend der Drehzahl des Ringrads 15 zur Steuereinheit 32, die proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit v ist.
Die Steuereinheit 32 hat außerdem einen Mikrocomputer 33, analog-digital (A/D) Wandler 34, 35. Der Mikrocomputer 33 hat eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 37, einen Festwertspeicher (ROM) 38, einen Arbeitsspeicher (RAM) 39, eine Eingabeschnittstelle 40 und eine Ausgabeschnittstelle 41, der Gierratensensor 9 und der Mikrocomputer 33 definieren eine Gierbeschleunigungserfassungseinrichtung.
Die EIN/AUS-Signale S1, S2 der entsprechenden Höhenschalter 10, 11 und das Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssignal P des Geschwindigkeitssensors 16 werden über die Eingabeschnittstelle 40 zu der CPU 37 gesendet. Das Gierratensignal Dω des Gierratensensors 9, das das Signal Sω ist, das durch den A/D-Wandler 34 digitalisiert wurde, und das Drucksignal D_P des Drucksensors 12, dass das durch den A/D-Wandler 35 digitalisierte Signal S_P ist, werden ebenfalls über die Eingabeschnittstelle 40 zu der EPU 37 gesendet.
Die CPU 37 sendet ein Steuersignal über die Ausgabeschnittstelle 41 zu dem Erregerschaltkreis 36. Der Erregerschaltkreis 36 bewirkt dann, dass ein Erregerstrom ID durch das Solenoid 27 strömt.
Der ROM 38 speichert ein Programm zum vorübergehenden Beschränken des Schwenkens der Hinterachse 17, indem die Schwenksteuereinheit 32 die Ausdehnung und das Zusammenziehen des Hydraulikzylinders 21 beschränkt. Das Schwenken der Hinterachse 17 mit Bezug auf die Karosserie 2 ist vorübergehend ausgehend von der Gierbeschleunigung Δω/Δt beschränkt, wenn das Fahrzeug gedreht wird. Wenn die seitliche Stabilität des Gabelstaplers relativ niedrig wird, da das Fahrzeug dreht, wird die Gierbeschleunigung Δω/Δt mit einem unteren Grenzwert verglichen. Falls die Gierbeschleunigung Δω/Δt den unteren Grenzwert übersteigt, wird das Schwenken der Hinterachse 17 beschränkt. Wenn die seitliche Stabilität des Gabelstaplers relativ hoch ist, wenn das Fahrzeug dreht, wird die Gierbeschleunigung Δω/Δt mit einem hohen Grenzwert verglichen. Falls die Gierbeschleunigung Δω/Δt den hohen Grenzwert übersteigt, wird das Schwenken der Hinterachse 17 beschränkt.
Der ROM 38 speichert außerdem eine Gewichtsbegrenzung W_A, die mit dem Gewicht W der durch den Gabelstapler getragenen Last verglichen wird, um zu beurteilen, ob die Last bewirkt, dass die seitliche Stabilität des Gabelstaplers relativ hoch oder relativ niedrig ist. Der ROM 38 speichert ebenfalls die erste Höhengrenze H_A, die mit der vertikalen Position H der durch den Gabelstapler getragenen Last verglichen wird, um zu beurteilen, ob die Last verursacht, dass die seitliche Stabilität des Gabelstaplers in einem relativ hohen Zustand oder einem relativ niedrigen Zustand ist.
Die seitliche Stabilität des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug dreht, nämlich, der Grad, bis zu dem das Fahrzeug dem Rollen widersteht, wenn das Fahrzeug die Richtung ändert, variiert gemäß der vertikalen Schwerpunktposition des Gabelstaplers sogar unter der gleichen Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem gleichen Drehradius. Entsprechend ändert sich die seitliche Stabilität des Fahrzeugs gemäß dem Zustand der getragenen Last. Mit anderen Worten ändert sich die seitliche Stabilität gemäß dem Gewicht W und der vertikalen Position H der getragenen Last.
Die Stabilität des Fahrzeugs ist hoch, wenn das Gewicht der Last W gleich oder leichter als die Gewichtsgrenze W_A ist, und die vertikale Position H der Last auf oder unter der ersten Höhe H_A angeordnet ist. Die Stabilität des Fahrzeugs ist niedrig, wenn das Gewicht der Last W die Gewichtsgrenze W_A übersteigt oder, wenn die vertikale Position H der Last auf oder über der ersten Höhe H_A angeordnet ist. Die Werte der Gewichtsgrenze W_A und der ersten Höhen H_A werden durch Experimente oder theoretische Berechnungen erhalten.
5 ist ein Kennfeld, das zum Auswählen des Grenzwerts Y_X gemäß dem Zustand der getragenen Last verwendet wird, die durch das Gewicht W und die vertikale Position H der Last bestimmt ist. Wie aus dem Kennfeld ersichtlich ist, falls das Fahrzeug geradeaus gefahren wird und dann bei einen konstanten Lenkwinkel in einem hoch stabilen Zustand gedreht wird, z. B., wenn das Gewicht der Last W gleich oder niedriger als die Gewichtsgrenze W_A ist, und wenn die vertikale Position H der Last auf oder unter der ersten Höhengrenze H_A ist (z. B. 2000 mm), wird die Gierbeschleunigung Δω/Δt mit dem hohen Stabilitätsgrenzwert Y_A verglichen. Das Kennfeld zeigt, dass das Fahrzeug sich unter diesen Bedingungen in einem hohen Stabilitätsbereich α befindet. Der hohe Stabilitätsgrenzwert Y_A wird auf einen relativ hohen Wert (z. B. 900 × 10^–3 rat/sec²) derart eingestellt, dass das Schwenken der Hinterachse 17 nicht beschränkt ist, wenn das Kippausmaß der Karosserie 2 noch immer klein ist, sogar, falls die Gierbeschleunigung Δω/Δt um ein bestimmtes Ausmaß steigt. Somit ist das Schwenken der Hinterachse 17 erlaubt, um eine hohe Fahrleistung beizubehalten.
Falls das Fahrzeug geradeaus gefahren wird und dann mit einem konstanten Lenkwinkel in einen unstabilen Zustand gedreht wird, z. B., wenn das Gewicht der Last W die Gewichtsgrenze W_A übersteigt und die vertikale Position H der Last oberhalb der ersten Höhengrenze H_A angeordnet ist, wird die Gierbeschleunigung Δω/Δt mit einem niedrigen Stabilitätsgrenzwert Y_B verglichen. Das Kennfeld zeigt, dass das Fahrzeug sich unter solchen Bedingungen in einem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β befindet. Der niedrige Stabilitätsgrenzwert Y_B ist derart auf einen relativ niedrigen Wert (z. B. 400 × 10^–3 rat/sec²) eingestellt, dass das Schwenken der Hinterachse sogar beschränkt ist, wenn die Karosserie 2 nicht sehr stark gekippt wird, ohne zu warten, bis die Gierbeschleunigung Δω/Δt um ein bestimmtes Ausmaß steigt. Die Grenzwerte Y_A, Y_B werden durch Experimente bestimmt.
Der ROM speichert außerdem eine zweite Höhengrenze H_B, die zusammen mit der Gewichtsgrenze W_A verwendet wird, um zu beurteilen, ob das Fahrzeug einen zweiten niedrigen Stabilitätsbereich γ betreten hat, der instabiler ist als der erste Stabilitätsbereich β. Wie aus dem Kennfeld der 5 ersichtlich ist wird der auf die Gierbeschleunigung Δω/Δt bezogene Grenzwert auf Null eingestellt, falls das Gewicht der Last W die Gewichtsgrenze W_A übersteigt und die vertikale Position H der Last oberhalb der ersten Höhengrenze H_A angeordnet ist. Wenn der Gabelstapler den zweiten niedrigen Stabilitätsbereich γ betritt, ist das Schwenken der Hinterachse 17 beschränkt, um ein weiteres Kippen der Karosserie 2 sogar zu beschränken, falls das Fahrzeug geradeaus gefahren wird und nicht gedreht wird. Dies garantiert eine seitliche Stabilität des Fahrzeugs.
6 ist ein Diagramm, das Schwankungen der Gierbeschleunigung Δω/Δt und der seitlichen Beschleunigung g darstellt, wenn der Gabelstapler geradeaus gefahren wird, dann gedreht wird, und dann gelenkt wird, um wieder geradeaus gefahren zu werden. In diesem Diagramm ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v konstant.
Wie aus 6 ersichtlich ist, steigt die Gierbeschleunigung Δω/Δt einmal und die seitliche Beschleunigung g steigt auf einen bestimmten Wert, wenn der Gabelstapler mit einem konstanten Lenkwinkel dreht, nachdem er geradeaus vorwärts gefahren ist. Somit ist das Schwenken der Hinterachse 17 beschränkt, wenn die Gierbeschleunigung Δω/Δt einen der beiden Grenzwerte Y_A, Y_B übersteigt.
Die seitliche Beschleunigung g übersteigt folglich ihren Grenzwert G_A. Dies bewirkt eine fortlaufende Beschränkung der Hinterachse 17. Da das Fahrzeug damit fortfährt, mit einem konstanten Lenkwinkel zu drehen, beginnt die Gierbeschleunigung Δω/Δt zu fallen, bis sie Null wird, während der Wert der seitlichen Beschleunigung g konstant wird. Wenn der Gabelstapler das Drehen vollendet und gelenkt wird, wieder geradeaus zu fahren, sinkt die Gierbeschleunigung Δω/Δt vorübergehend. Die seitliche Beschleunigung sinkt ebenfalls. Die Gierbeschleunigung Δω/Δt fällt bis sie ihre negative Spitze erreicht und steigt dann. Danach, wenn die Gierbeschleunigung Δω/Δt höher wird als ihr negativer Grenzwert Y_C und die seitliche Beschleunigung g niedriger wird als der Grenzwert G_A wird die Hinterachse 17 von dem beschränkten Zustand freigegeben und es wird ihr gestattet, zu schwenken.
Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, sind der hohe Stabilitätsgrenzwert Y_A und der niedrige Stabilitätsgrenzwert Y_B Werte, die die Gierbeschleunigung Δω/Δt einnimmt, bevor sie ihre Spitze erreicht, wenn das Fahrzeug gedreht wird, während es geradeaus nach vorwärts fährt. Der niedrige Stabilitätsgrenzwert Y_B ist auf einen Wert eingestellt, der niedriger ist als der hohe Stabilitätsgrenzwert Y_A. Somit erreicht die Gierbeschleunigung Δω/Δt den Grenzwert Y_X früher, als wenn sich die Stabilität in dem hohen Stabilitätsbereich α befindet, wenn das Fahrzeug gedreht wird, wenn seine Stabilität sich in dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β befindet. Entsprechend wird das Schwenken der Hinterachse 17 früher beschränkt, falls der Gabelstapler sich in dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β befindet. Dies verringert das maximale Kippen der Karosserie 2 und behält somit die Stabilität des Fahrzeugs bei. Wenn das Fahrzeug mit seiner Stabilität in dem hohen Stabilitätsbereich α gedreht wird, wird die Schwenkbeschränkung der Hinterachse 17 verzögert, um die Fahrleistung zu verbessern.
7 ist ein Diagramm, das Schwankungen der Gierbeschleunigung Δω/Δt und der seitlichen Beschleunigung g darstellt, wenn der Gabelstapler geradeaus gefahren wird, dann gedreht wird, und dann gelenkt wird, um wieder geradeaus zu fahren. Das Diagramm wurde mit der Stabilität des Fahrzeugs in dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β gedruckt. Der Gabelstapler wird mit einer niedrigen Geschwindigkeit v gefahren und das Lenkrad ist mit einer niedrigen Lenkgeschwindigkeit gedreht. Somit ist der Drehradius in 7 der gleiche wie der der 6, aber die Spitzenwerte der Gierbeschleunigung Δω/Δt und der seitlichen Beschleunigung sind kleiner.
Wie aus dem Diagramm der 7 ersichtlich ist, erreicht die Gierbeschleunigung Δω/Δt nicht den hohen Stabilitätsgrenzwert Y_A, sondern erreicht jedoch den niedrigen Stabilitätsgrenzwert Y_B, der niedriger als der hohe Stabilitätsgrenzwert Y_A ist.
Der ROM 38 speichert den Grenzwert G_A, der auf die seitliche Beschleunigung g bezogen ist. Der Grenzwert G_A wird auf einen Wert eingestellt, der eine seitliche Stabilität sicherstellt, wenn das Fahrzeug mit seiner Stabilität in dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β sich befindet. Wie aus 6 und 7 ersichtlich ist, ist der Grenzwert G_A eingestellt, in einem Zeitbereich zu liegen, von dem Zeitpunkt, wenn die Gierbeschleunigung Δω/Δt entweder den hohen Stabilitätsgrenzwert Y_A oder den niedrigen Stabilitätsgrenzwert Y_B übersteigt, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Gierbeschleunigung Δω/Δt zu dem hohen Stabilitätsgrenzwert Y_A oder dem niedrigen Stabilitätsgrenzwert Y_B zurückkehrt.
Der ROM 38 speichert außerdem einen Freigabewert Y_C (z. B. 280 × 10^–3 rat/sec²). Der Freigabewert Y_C ist auf die Gierbeschleunigung Δω/Δt bezogen und auf einen Wert eingestellt, der die Stabilität des Gabelstaplers unabhängig davon nicht beeinträchtigen würde, ob der Gabelstapler sich in dem hohen Stabilitätsbereich α oder dem niedrigen Stabilitätsbereich β befindet. Wenn die Gierbeschleunigung Δω/Δt den Freigabewert Y_C erreicht, steigt das Kippausmaß der Karosserie 2 sogar nicht, wenn die Hinterachse 17 aus dem beschränkten Zustand freigegeben wird. Der Freigabewert Y_C wird durch theoretische Berechnungen und Experimente bestimmt.
Die CPU 37 führt die Schwenksteuerung der Hinterachse in einer zyklischen Weise für jeden vorbestimmten Zeitraum ausgehend von den gespeicherten Programmen durch.
Die CPU 37 bestimmt zuerst den Zustand der durch den Gabelstapler getragenen Last ausgehend von dem Gewicht W, das durch den Drucksensor 12 erfasst wurde, und der vertikalen Position H, die durch die Höhenschalter 10, 11 erfasst wurde. Falls das Gewicht W gleich wie oder niedriger als die Gewichtsgrenze W_A ist und die vertikale Position H in oder unterhalb der ersten Höhengrenze H_A angeordnet ist, bestimmt die CPU 37, dass die Stabilität des Fahrzeugs sich in dem hohen Stabilitätsbereich α befindet. Falls das Gewicht W die Gewichtsgrenze W_A übersteigt und die vertikale Position H oberhalb der zweiten Höhengrenze H_B angeordnet ist, bestimmt die CPU 37, dass die Stabilität des Fahrzeug sich in dem zweiten niedrigen Stabilitätsbereich γ befindet, was bedeutet, dass die Stabilität niedriger als die des ersten niedrigen Stabilitätsbereichs β ist. Falls das Gewicht W die Gewichtsgrenze W_A übersteigt, aber die vertikale Position niedriger als die zweite Höhengrenze H_B ist, bestimmt die CPU 37, dass die Stabilität des Fahrzeugs sich in dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β befindet. Ebenfalls wird beurteilt, dass die Stabilität sich in dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β befindet, falls die vertikale Position H die erste Höhengrenze H_A übersteigt aber das Gewicht W niedriger als die Gewichtsgrenze W_A ist.
Wenn sich die Stabilität in dem hohen Stabilitätsbereich α befindet, setzt die CPU 37 den Grenzwert Y_X auf den hohen Stabilitätsgrenzwert Y_A. In diesem Zustand ist die Schwenkbeschränkung der Hinterachse 17 relativ verzögert, falls der Gabelstapler gedreht wird.
Falls sich andererseits die Fahrzeugstabilität in dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β befindet, setzt die CPU 37 den Grenzwert Y_X auf den niedrigen Stabilitätsgrenzwert Y_B. Somit ist die Schwenkbeschränkung der Hinterachse 17 relativ vorgezogen, wenn der Gabelstapler gedreht wird.
Falls die Fahrzeugstabilität sich in dem zweiten niedrigen Stabilitätsbereich γ befindet, setzt die CPU 37 den Grenzwert Y_X auf Null, um das Schwenken der Hinterachse 17 unabhängig davon zu beschränken, ob der Gabelstapler geradeaus ausfährt oder gedreht wird.
Die CPU 37 berechnet die Gierbeschleunigung Δω/Δt aus der vorliegenden Gierrate ω und der zurückliegenden Gierrate ω, die während des vorangehenden Zyklus erfasst wurde. Falls die Gierbeschleunigung Δω/Δt den Grenzwert Y_X übersteigt, setzt die CPU 37 einen Schwenkbeschränkungszeiger FGL auf 1.
Die CPU 37 berechnet ebenfalls die seitliche Beschleunigung g aus der erfassten Gierrate ω und der Fahrzeuggeschwindigkeit v. Die CPU 37 setzt ebenfalls den Schwenkbeschränkungszeiger FGL auf 1, falls die berechnete seitliche Beschleunigung g den Grenzwert G_A übersteigt. Somit setzt sich die Schwenkbeschränkung der Hinterachse 17 sogar fort, nachdem die Gierbeschleunigung Δω/Δt von ihrer Spitze abfällt und unter den Grenzwert Y_X fällt, wenn der Gabelstapler gedreht wird.
Falls bestimmt wird, dass die Gierbeschleunigung Δω/Δt niedriger als der Grenzwert Y_X ist, und die seitliche Beschleunigung niedriger als der Grenzwert G_A ist, beurteilt die CPU 37 ob der Absolutwert der Gierbeschleunigung Δω/Δt gleich wie oder niedriger als der Absolutwert des Freigabewerts Y_C ist oder nicht. Falls bestimmt wird, dass die Gierbeschleunigung Δω/Δt gleich wie oder niedriger als der Freigabewert Y_C ist, beurteilt die CPU 37, ob das Fahrzeug stabil ist oder nicht. Falls die Gierbeschleunigung Δω/Δt nicht den ausgewählten Grenzwert Y_A, Y_B erreicht, wird angenommen, dass das Fahrzeug stabil ist. Falls die Hinterachse 17 von einem beschränkten Zustand freigegeben werden kann, ohne ein nicht erwünschtes Kippen der Karosserie 2 zu bewirken, wenn der Gabelstapler dreht, würde dies ebenfalls bezeichnen, dass das Fahrzeug stabil ist. Wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug stabil ist, setzt die CPU 37 den Schwenkbeschränkungszeiger FGL auf Null.
Die CPU 37 lenkt den Erregerschaltkreis 36 gemäß dem Wert des Schwenkbeschränkungszeigers FGL, um das Solenoid 27 zu erregen oder nicht zu erregen, und beschränkt somit das Ausdehnen und Zusammenziehen des Hydraulikzylinders 21.
Der Betrieb des Geräts zum Beschränken des Schwenkens der Hinterachse 17 wird nun mit Bezug auf die Flussdiagramme in 8 und 9 beschrieben. Die CPU 37 führt zuerst Schritt S10 aus und liest die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit v, die Gierrate ω, das Gewicht der Last W und die vertikale Position der Last. Bei Schritt S11 beurteilt die CPU 37, ob das erfasste Gewicht W gleich wie oder leichter als die Gewichtsgrenze W_A ist oder nicht. Falls bestimmt wird, dass das Gewicht W gleich wie oder leichter als die Gewichtsgrenze W_A ist, schreitet die CPU 37 zu Schritt S12 voran und beurteilt, ob die vertikale Position H gleich wie oder niedriger als die erste Höhengrenze H_A ist. Falls bestimmt wird, dass die vertikale Position H gleich wie oder niedriger als die erste Höhengrenze H_A ist, schreitet die CPU 37 zu Schritt S13 voran und setzt den Grenzwert Y_A als den Grenzwert Y_X. Mit anderen Worten wird der Grenzwert Y_A als Grenzwert Y_X gesetzt, falls die getragene Last verursacht, dass die Stabilität des Gabelstaplers sich in dem hohen Stabilitätsbereich α befindet.
Falls in Schritt S12 bestimmt wird, dass die vertikale Position H höher als die erste Höhengrenze H_A ist, schreitet die CPU 37 zu Schritt S14 voran und setzt den Grenzwert Y_B als Grenzwert Y_X.
Falls in Schritt S11 bestimmt wird, dass das Gewicht W die Gewichtsgrenze W_A übersteigt, schreitet die CPU 37 zu Schritt S15 voran, und beurteilt, ob die vertikale Position H gleich wie oder höher als die zweite Höhengrenze H_B ist oder nicht. Falls bestimmt wird, dass die vertikale Position H niedriger als die zweite Höhengrenze H_B ist, schreitet die CPU 37 zu Schritt S14 voran und setzt den niedrigen Stabilitätsgrenzwert Y_B als den Grenzwert Y_X. Mit anderen Worten, falls die getragene Last verursacht, dass die Stabilität des Gabelstaplers sich in dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β befindet, wird der niedrige Stabilitätsgrenzwert Y_B als Grenzwert Y_X gesetzt.
Falls in Schritt S15 bestimmt wird, dass die vertikale Position H gleich wie oder höher als die zweite Höhengrenze H_B ist, schreitet die CPU 37 zu Schritt S16 voran und setzt Null als Grenzwert Y_X. Mit anderen Worten wird Null als der Grenzwert Y_X gesetzt, falls die getragene Last den Gabelstapler in den zweiten niedrigen Stabilitätsbereich γ bringt.
Die CPU 37 schreitet dann zu Schritt S17 voran und berechnet die Gierbeschleunigung Δω/Δt aus der vorliegenden Gierrate ω und der während des vorangehenden Zyklus erfassten Gierrate ω. Bei Schritt S18 beurteilt die CPU 37, ob die berechnete Gierbeschleunigung Δω/Δt gleich wie oder größer als der ausgewählte Grenzwert YX ist oder nicht. Falls in Schritt S18 bestimmt wird, dass die berechnete Gierbeschleunigung Δω/Δt gleich wie oder größer als der gesetzte Grenzwert YX ist, schreitet die CPU 37 zu Schritt S19 voran und setzt den Schwenkbeschränkungszeiger FGL auf 1.
Falls in Schritt S18 bestimmt wird, dass die Gierbeschleunigung Δω/Δt größer als der Grenzwert YX ist, schreitet die CPU 37 zu Schritt S20 voran und berechnet die seitliche Beschleunigung g aus der Gierrate ω und der Fahrzeuggeschwindigkeit v. Bei Schritt S21 beurteilt die CPU 37, ob die in Schritt S21 berechnete seitliche Beschleunigung g gleich wie oder höher als der Grenzwert G_A ist oder nicht. Falls bestimmt wird, dass die seitliche Beschleunigung g niedriger als der Grenzwert G_A ist, schreitet die CPU 37 zu Schritt S22 voran und beurteilt, ob der Absolutwert der Gierbeschleunigung Δω/Δt gleich wie oder niedriger als der Absolutwert des Freigabewerts Y_C ist oder nicht. Falls in Schritt S21 bestimmt wird, dass die seitliche Beschleunigung g gleich wie oder höher als der Grenzwert G_A ist, schreitet die CPU 37 zu Schritt S19 voran.
Die CPU 37 schreitet von Schritt S19 und Schritt S23 zu Schritt S24 voran. Bei Schritt S24 lenkt die CPU 37 den Erregerschaltkreis 36 derart, dass das Solenoid 27 mit Erregerstrom ID versorgt wird, falls der Schwenkbeschränkungszeiger FGL auf Null gesetzt ist, und derart, dass das Solenoid 27 nicht erregt wird, wenn der Zeiger FGL auf 1 gesetzt ist.
Entsprechend würde unter der gleichen Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem gleichen Drehradius das Schwenken der Hinterachse 17 relativ verzögert werden, falls die Stabilität des Fahrzeugs sich bei dem Ändern der Richtungen in dem hohen Stabilitätsbereich α befindet. Falls sich andererseits die Stabilität in dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β befindet, wenn der Gabelstapler die Richtungen ändert, ist das Schwenken der Hinterachse 17 in einer relativ frühen Phase beschränkt, um das gekippte Ausmaß der Karosserie 2 zu beschränken. Falls sich die Stabilität in dem zweiten niedrigen Stabilitätsbereich γ befindet, ist das Schwenken der Hinterachse 17 sogar beschränkt, falls das Fahrzeug geradeaus vorwärts fährt.
Wenn der Gabelstapler gedreht wird, wenn die Fahrzeugstabilität sich in dem ersten Stabilitätsbereich β befindet, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit v und die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads niedrig sein. Dies kann den Drehradius des Fahrzeugs vergrößern und den Spitzenwert der Gierbeschleunigung Δω/Δt verringern. Jedoch ist der Wert der Gierbeschleunigung Δω/Δt, der das Schwenken der Hinterachse 17 beschränkt, auf einen Wert gesetzt, der niedriger als der ist, wenn die Stabilität sich in dem hohen Stabilitätsbereich α befindet.
Wenn der Gabelstapler gelenkt wird, geradeaus nach vorwärts zu fahren, nachdem er gelenkt wurde, um die Richtungen zu ändern, wird die Hinterachse 17 nur freigegeben, wenn das Kippen in der Karosserie 2 die seitliche Stabilität des Fahrzeugs unabhängig davon nicht beeinträchtigen würde, ob die Stabilität sich in dem hohen Stabilitätsbereich α, dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β oder dem zweiten niedrigen Stabilitätsbereich γ befindet.
Wie oben beschrieben wurde, weist das Gerät zum Beschränken des Schwenkens der Hinterachse 17 die im Folgenden beschriebenen Vorteile auf.

(a) Falls der Gabelstapler gedreht wird, wenn die Stabilität des Fahrzeugs relativ niedrig ist (erster niedriger Stabilitätsbereich β), ist der Wert der Gierbeschleunigung Δω/Δt, der das Schwenken der Hinterachse 17 beschränkt (Grenzwert Y_B) relativ niedrig. Falls der Gabelstapler gedreht wird, wenn die Stabilität relativ hoch ist (hoher Stabilitätsbereich α), ist der Wert der Gierbeschleunigung Δω/Δt, der das Schwenken der Hinterachse 17 beschränkt (Grenzwert Y_A) relativ hoch. Entsprechend ist das Schwenken der Hinterachse 17 in einer relativ früheren Phase beschränkt, wenn die Stabilität niedrig ist, falls der Gabelstapler unter der gleichen Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem gleichen Drehradius gedreht wird, aber die Stabilität des Fahrzeugs sich unterscheidet (zwischen dem hohen Stabilitätsbereich α und dem ersten niedrigen Stabilitätsbereich β). Dies verhindert ein unnötiges Beschränken der Hinterachse 17, wenn das maximale Kippausmaß der Karosserie 2 niedrig ist und die Stabilität des Fahrzeugs hoch ist. In einem derartigen Zustand verbessert das Schwenken der Hinterachse 17 die Fahrleistung des Fahrzeugs. Darüber hinaus ist das Schwenken der Hinterachse 17 gestattet, wenn das Kippausmaß der Karosserie 2 noch immer klein ist, falls das Fahrzeug instabil ist.
(b) Wenn das Fahrzeug sich in einem relativ instabilen Zustand befindet (erster niedriger Stabilitätsbereich β), ist das Schwenken der Hinterachse 17 gemäß der Gierbeschleunigung Δω/Δt beschränkt, die dem niedrigen Stabilitätsbereich β zugeordnet ist, unabhängig von der Tatsache, dass der Spitzenwert der Gierbeschleunigung Δω/Δt kleiner ist als der, wenn das Fahrzeug sich in einem relativ stabilen Zustand befindet (hoher Stabilitätsbereich α). Die Schwenkbeschränkung der Hinterachse 17 ausgehend von der Gierbeschleunigung Δω/Δt behält die seitliche Stabilität des Gabelstaplers unabhängig von dem Zustand der getragenen Last bei.
(c) Der Zustand des Gabelstaplers wird aus dem Gewicht W und der vertikalen Position H der Last bestimmt, wenn er eine Last trägt. Somit wird die Stabilität des Gabelstaplers auf eine einfache Weise bestimmt, wenn das Fahrzeug die Richtungen ändert.
(d) Das Gewicht W der Last wird durch einen Gewichtsdetektor erfasst, und die vertikale Position H der Last wird durch einen Höhendetektor erfasst. Somit wird die Stabilität des Gabelstaplers auf eine einfache Weise entdeckt, wenn das Fahrzeug die Richtungen ändert.
(e) Der Mikrocomputer 33 dient als Beschränkungseinstellungseinrichtung, als Lasterfassungseinrichtung, und als Schwenkungsbeschränkungssteureung. Mit anderen Worten wird die Funktion dieser Elemente durch ein in einem Computer gespeichertes Programm erreicht. Somit können Parameter wie z. B. der Grenzwert einfach für jede Art von Fahrzeug geändert werden, wenn der gleiche Computer verwendet wird.
(f) Wenn das Fahrzeug die Richtungen ändert, wird die Gierrate ω des Gabelstaplers direkt durch den Gierratensensor 9 erfasst. Somit muss die Gierrate ω nicht ausgehend von der Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Lenkwinkel des Lenkrads erfasst werden. Dies vereinfacht das Programm zum Beschränkend des Schwenkens der Hinterachse 17.

Es sollte Fachleuten klar sein, dass die vorliegende Erfindung auf viele andere spezifische Arten ausgeführt werden kann, ohne von dem Geist oder Bereich der Erfindung abzuweichen. Noch genauer kann die vorliegende Erfindung ausgeführt werden, wie im Folgenden geschrieben ist.
In der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform ist die Stabilität des Gabelstaplers in drei Zustände klassifiziert, gemäß dem Zustand der getragenen Last, um den Grenzwert Y_X zu bestimmen. Jedoch kann die Stabilität des Gabelstaplers in mehr als drei Zustände klassifiziert werden. In einem derartigen Fall ist der Grenzwert Y_X auf einen weiteren optimalen Wert gesetzt und wird für niedrigere Stabilitätszustände kleiner. Somit wird das Schwenken der Hinterachse 17 fortgesetzt, bis die Stabilität des Gabelstaplers sinkt. Dies behält eine ausreichende Fahrleistung des Gabelstaplers bei und verhindert eine Instabilität des Gabelstaplers.
In der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform kann der Zustand der getragenen Last als fortlaufend variierender Parameter erfasst und beurteilt werden. In einem solchen Fall wird ein Kennfeld verwendet, um den Grenzwert Y_X gemäß dem fortlaufend variierenden Parameter zu erhalten. Zum Beispiel kann das Gewicht W der Last und die vertikale Position H der Last fortlaufend erfasst werden. Das Schwenken der Hinterachse 17 ist auf einen Grenzwert Y_X beschränkt, der von einem Kennfeld erhalten wird. Dies würde die Fahrleistung des Fahrzeugs beibehalten und ein Sinken der Stabilität des Fahrzeugs auf eine feinere Weise verhindern.
Der Zustand der getragenen Last kann von entweder nur dem Gewicht W oder der vertikalen Position H bestimmt werden. Dies würde das Setzen der Grenzen und die Belastungszustanderfassung vereinfachen.
Zusätzlich zu dem Gewicht W und der vertikalen Position H der Last kann der Zustand der getragenen Last von dem Neigungswinkel des Gabelstaplermasts beurteilt werden. Da die Hinterachse eines Gabelstaplers schwenkbar ist, würde das Fahrzeug eine höhere seitliche Stabilität aufweisen, falls der Mast nach vorne geneigt ist, wenn mit dem Fall verglichen wird, bei dem der Mast nach hinten geneigt ist. In einem solchen Fall wird die Stabilität zuerst gemäß dem Gewicht W und der vertikalen Position H bestimmt und dann derart korrigiert, dass die Stabilität höher wird, wenn der Mast sich mehr nach vorne neigt, wenn der Grenzwert Y_X bestimmt wird. Dies führt sowohl zu einer hohen Fahrleistung als auch zu einer hohen Stabilität des Fahrzeugs auf eine feinere Weise.
Die Gierrate ω muss nicht durch den Gierratensensor 9 erfasst werden. Zum Beispiel kann die Gierrate ω aus dem Drehradius erhalten werden, der durch den gelenkten Winkel berechnet wird, der durch ein Potentiometer oder ähnliches erfasst wird, und durch die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die durch den Geschwindigkeitssensor 16 erfasst wird.
Die Grenzeinstellungseinrichtung, die Lasterfassungseinrichtung und die Schwenkbeschränkungssteuerung (Mikrocomputer 33) kann durch einen logischen Schaltkreis konstruiert sein. Dies würde die Konstruktion der Schwenksteuereinheit 32 vereinfachen.
Der Aufsatz des Gabelstaplers 1 ist nicht auf die Gabeln 5a beschränkt. Andere Aufsätze wie z. B. eine klappbare Gabel, Klemmen und Rammen können stattdessen eingesetzt werden.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf Gabelstapler begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann auf andere Industriefahrzeuge angewendet werden, die eine Schwenkachse einsetzten, und eine seitliche Stabilität aufweisen, die variiert, wenn das Fahrzeug die Richtungen ändert. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auf einen Schaufellader angewendet werden.
Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als darstellend und nicht als einschränkend zu betrachten.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Schwenkens einer Achse (17) in einem Industriefahrzeug (1), wobei das Fahrzeug (1) die Achse (17) derart stützt, dass die Achse (17) mit Bezug auf einen Körper (2) des Fahrzeugs (1) schwenkbar ist, und in der Lage ist, eine Last zu tragen und zu bewegen, wobei das Schwenken der Achse (17) vorübergehend gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen der Gierbeschleunigung (Δω/Δt) des Fahrzeugs (1) und einem Gierbeschleunigungsbegrenzungswert (Y_X) beschränkt ist, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Klassifizieren des Zustandes der Last in eine Vielzahl von Stabilitätsbereichen, die entsprechend damit bestimmt sind, wie der Lastzustand die Stabilität des Fahrzeugs (1) beeinträchtigt, wobei die Bereiche einen relativ hohen Stabilitätsbereich (α) und einen relativ niedrigen Stabilitätsbereich (β) haben; Einstellen des Gierbeschleunigungsgrenzwerts (Y_X) gemäß dem tatsächlichen Lastzustand, wobei der Gierbeschleunigungswert (Y_X) auf einen relativ niedrigen Wert (Y_B) eingestellt ist, wenn der Lastzustand sich in dem relativ niedrigen Stabilitätsbereich (β) befindet, und wobei der Gierbeschleunigungsgrenzwert (Y_X) auf einen relativ hohen Wert (Y_A) eingestellt ist, wenn der Lastzustand sich in dem relativ hohen Stabilitätsbereich (α) befindet; Vorübergehendes Beschränken des Schwenkens der Achse (17), wenn die Gierbeschleunigung gleich oder größer wie der Gierbeschleunigungsgrenzwert (Y_X) wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Klassifizierung des Lastzustands in eine Vielzahl von Stabilitätsbereichen derart ausgeführt wird, dass die Stabilität des Fahrzeugs als hoch klassifiziert wird, wenn das Gewicht (W) der Last gleich oder leichter als eine Gewichtsbegrenzung (W_A) ist, und die vertikale Position (H) der Last bei oder unter einer ersten Höhe (H_A) angeordnet ist, und wobei die Stabilität des Fahrzeugs als niedrig klassifiziert ist, wenn das Gewicht (W) der Last die Gewichtsbegrenzung (W_A) übersteigt, oder wenn die vertikale Position (H) der Last oberhalb der ersten Höhe (H_A) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungszustand durch zumindest eines aus dem Gewicht (W) der Last und der vertikalen Position (H) der Last bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen weiteren Schritt, das Schwenken der Achse (17) gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen der seitlichen Beschleunigung (g) des Fahrzeugs und einem seitlichen Beschleunigungsgrenzwert (G_A) zu beschränken, wenn die Gierbeschleunigung niedriger als der Gierbeschleunigungsgrenzwert (Y_X) ist.
Gerät zum Steuern des Schwenkens einer Achse (17) in einem Industriefahrzeug (1), wobei das Fahrzeug (1) die Achse (17) derart stützt, dass die Achse (17) mit Bezug auf einen Körper (2) des Fahrzeugs (1) schwenkbar ist, und in der Lage ist, eine Last zu tragen und zu bewegen, wobei das Gerät eine Gierbeschleunigungserfassungseinrichtung (2, 33) zum Erfassen der Gierbeschleunigung (Δω/Δt) des Fahrzeugs hat, wenn das Fahrzeug gedreht wird, und eine Beschränkungseinrichtung (21, 27, 30), um ein Schwenken der Achse (17) gemäß der durch die Erfassungseinrichtung (9, 33) erfassten Gierbeschleunigung zu beschränken, und wobei das Gerät umfasst: eine Einstellungseinrichtung (33) zum Einstellen eines Gierbeschleunigungsgrenzwerts (Y_X) gemäß dem tatsächlichen Lastzustand, wobei mögliche Lastzustände in eine Vielzahl von Stabilitätsbereichen entsprechend damit klassifiziert sind, wie der Lastzustand die Stabilität des Fahrzeugs (1) beeinträchtigt, wobei der Bereich einen relativ hohen Stabilitätsbereich (α) und einen relativ niedrigen Stabilitätsbereich (β) hat, wobei der Gierbeschleunigungsgrenzwert (Y_X) auf einen relativ niedrigen Wert (Y_B) eingestellt ist, wenn der Lastzustand sich in dem relativ niedrigen Stabilitätsbereich (β) befindet, und wobei der Gierbeschleunigungsgrenzwert (Y_X) auf einen relativ hohen Wert (Y_A) eingestellt ist, wenn der Lastzustand sich in dem relativ hohen Stabilitätsbereich (α) befindet; eine Lasterfassungseinrichtung (10, 11, 12, 33) zum Erfassen des tatsächlichen Lastzustandes; und eine Beschränkungssteuerungseinrichtung (33) zum vorübergehenden Beschränken des Schwenkens der Achse (17), wenn die durch die Gierbeschleunigungserfassungseinrichtung (9, 33) erfasste Gierbeschleunigung gleich oder höher als der Gierbeschleunigungsgrenzwert (Y_X) wird, der dem tatsächlichen Lastzustand entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilität des Fahrzeugs (1) als hoch klassifiziert wird, wenn das Gewicht (W) der Last gleich oder geringer als eine Gewichtsbegrenzung (W_A) ist, und die vertikale Position (H) der Last bei oder unter einer ersten Höhe (H_A) angeordnet ist, wobei die Stabilität des Fahrzeugs als niedrig klassifiziert wird, wenn das Gewicht (W) der Last die Gewichtsgrenze (W_A) übersteigt, oder wenn die vertikale Position (H) der Last oberhalb von der ersten Höhe (H_A) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasterfassungseinrichtung (10, 11, 12, 33) zumindest eines aus einer Höhenerfassungseinrichtung (10, 11) zum Erfassen der vertikalen Position (H) der Last und eine Gewichtserfassungseinrichtung (12) zum Erfassen des Gewichts (W) der Last hat.
Gerät nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellungseinrichtung (33), die Lasterfassungseinrichtung (10, 11, 12, 33) und die Beschränkungssteuerungseinrichtung (33) in einem Computer (33) aufgenommen sind.
Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschränkungssteuerungseinrichtung (33) außerdem das Schwenken der Achse (17) gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen der seitlichen Beschleunigung (g) des Fahrzeugs (1) und einem seitlichen Beschleunigungsgrenzwert (G_A) beschränkt, wenn die Gierbeschleunigung niedriger als der Gierbeschleunigungsgrenzwert (Y_X) ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasterfassungseinrichtung (10, 11, 12, 33) den Belastungszustand als fortlaufenden tragenden Parameter erfasst, und wobei die Einstellungseinrichtung (33) den Gierbeschleunigungsgrenzwert (Y_X) gemäß dem fortlaufend variierenden Parameter einstellt.
Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Industriefahrzeug (1) einen Hubstapler hat.