JP2005280391A - 作業車両の車速制御装置 - Google Patents

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隆之 森
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Abstract

【課題】
作業車両、特にフォークリフトを後進走行させる際に、滑らかな運転ができるようにする。
【解決手段】
走行方向選択レバー23が操作され、後進走行Rが選択されると、コントローラ30は、上記メモリから、後進方向Rに対応する後進用特性53を選択して読み出して、この後進用特性53から、現在の操作量Sに対応する目標車速Vpを読み出して、この目標車速Vpと実車速検出センサ11で検出された実車速vrとの偏差が零になるように、エンジン1の回転数、後進走行用クラッチ3Rの係合度合い、油圧ブレーキ13の制動力を調整して、車速を制御する。後進用特性53は、その傾きが、前進用特性52と比較して小さく、アクセルペダル10を同じ量踏み込んだり戻したりしても、目標車速Vp(絶対値)の増加、減少が少なく、それに応じて実車速vp(絶対値)の上昇、下降は小さいものとなる。
【選択図】 図4

Description

本発明は、フォークリフト等の作業車両の車速を制御する装置に関するものである。
下記特許文献1には、フォークリフトに関して、コントローラで、アクセルペダル(ドライブペダル)から出力される操作量に対応する目標車速を設定し、この目標車速と、実車速検出センサで検出された実車速との偏差が零になるように、車速を制御するという技術が記載されている。
すなわち、コントローラには、図2に示すように、アクセルペダルのストロークセンサから出力される操作量Sと目標車速Vpとの対応関係を示す特性51がが設定されており、コントローラは、この特性51から、現在の操作量Sに対応する目標車速Vpを読み出して、この目標車速Vpと実車速検出センサで検出された実車速との偏差が零になるように、エンジン回転数、走行用クラッチの係合度合い、油圧ブレーキの制動力を調整して、車速を制御する。
特許第2811523号公報
フォークリフトは、運転席の前方に背の高い積み荷を積んだ状態で、後進走行する機会が多い。
後進走行時には、オペレータは、アクセルペダル(ドライブペダル)を踏みつつ上半身を横ないしは後方に向けるという悪い運転姿勢での運転を強いられる。このため後進走行時には、前進走行時と比べてアクセルペダルの微妙な操作が難しくなり、アクセルペダルのオンオフが必要以上に大きく多くなり急激な加減速が煩雑に発生するという問題が発生する。
すなわち、図2に示すように、フォークリフトは、後進走行時には前進走行時と同じ特性51に従って、アクセルペダルの踏み込み量(操作量)Sに応じて車速が変化する。このため後進走行時に、オペレータが必要以上にアクセルペダルを踏み込んだとすると、
1)まず、思った以上の車速となったことによりオペレータは慣性力によってその場に留まろうとするためアクセルペダルを、また思った以上に踏み込んでしまう。
2)アクセルペダルが思った以上に踏み込まれるためフォークリフトは、また思った以上の大きな速度となりオペレータはアクセルペダルを戻す。つまり踏み込み操作量を小さくする。
3)フォークリフトは減速する。
4)オペレータは慣性力によってアクセルペダルを、思った以上に戻してしまう。
5)車両は、思った以上に減速する。
以上のような挙動を示し、滑らかな運転ができなくなる。
一方、前進走行時には、こうした問題は起こらず、むしろ、アクセルペダルの踏み込み量あるいは戻し量に忠実に反応して、迅速に加減速を行いたいとの要請がある。
本発明は、こうした実状に鑑みてされたものであり、フォークリフト等の作業車両を後進走行させる際に、滑らかな運転ができるようにすることを、解決課題とするものである。
第1発明は、
アクセル手段の操作量に対応する目標車速が設定され、この目標車速が得られるように車速を制御する作業車両の車速制御装置において、
前進走行と後進走行のいずれかが選択される走行方向選択操作子と、
アクセル手段の操作量を検出する操作量検出手段と
を備え、
後進用特性の少なくとも一部の領域に、前進用特性と比較して、アクセル手段の同じ操作量で目標車速が小さくなっている領域を有するように、アクセル手段の操作量と目標車速との対応関係を示す前進用特性および後進用特性が予め設定され、
コントローラは、
走行方向選択操作子で選択された走行方向に対応する特性を、設定内容から選択して、選択した特性に基づいて、車速を制御すること
を特徴とする。
第2発明は、
アクセル手段の操作量に対応する目標車速が設定され、この目標車速が得られるように車速を制御する作業車両の車速制御装置において、
前進走行と後進走行のいずれかが選択される走行方向選択操作子と、
アクセル手段の操作量を検出する操作量検出手段と
を備え、
後進用の目標車速変化率が、前進用の目標車速変化率よりも小さくなるように、前進用目標車速変化率および後進用目標車速変化率が予め設定され、
コントローラは、
走行方向選択操作子で選択された走行方向に対応する目標車速変化率を、設定内容から選択して、選択した目標車速変化率にしたがって車速が変化するように、車速を制御すること
を特徴とする。
第3発明は、
アクセル手段の操作量に対応する目標車速が設定され、この目標車速が得られるように車速を制御する作業車両の車速制御装置において、
前進走行と後進走行のいずれかが選択される走行方向選択操作子と、
アクセル手段の操作量を検出する操作量検出手段と
を備え、
後進用特性の少なくとも一部の領域に、前進用特性と比較して、アクセル手段の同じ操作量で目標車速が小さくなっている領域を有するように、アクセル手段の操作量と目標車速との対応関係を示す前進用特性および後進用特性が予め設定されるとともに、
後進用の目標車速変化率が、前進用の目標車速変化率よりも小さくなるように、前進用目標車速変化率および後進用目標車速変化率が予め設定され、
コントローラは、
走行方向選択操作子で選択された走行方向に対応する特性を、設定内容から選択して、選択した特性に応じた目標車速が得られるように、車速を制御するとともに、
走行方向選択操作子で選択された走行方向に対応する目標車速変化率を、設定内容から選択して、選択した目標車速変化率にしたがって車速が変化するように、車速を制御すること
を特徴とする。
第4発明は、第1発明または第2発明または第3発明において、
作業車両は、フォークリフトであることを特徴とする。
第1発明を、図1、図4(a)を用いて説明すると、走行方向選択レバー23が操作され、後進走行Rが選択されると、コントローラ30は、上記メモリから、後進方向Rに対応する後進用特性53を選択して読み出して、この後進用特性53から、現在の操作量Sに対応する目標車速Vpを読み出して、この目標車速Vpと実車速検出センサ11で検出された実車速vrとの偏差が零になるように、エンジン1の回転数、後進走行用クラッチ3Rの係合度合い、油圧ブレーキ13の制動力を調整して、車速を制御する。後進用特性53は、その傾きが、前進用特性52と比較して小さく、アクセルペダル10を同じ量踏み込んだり戻したりしても、目標車速Vp(絶対値)の増加、減少が少なく、それに応じて実車速vp(絶対値)の上昇、下降は小さいものとなる。このため後進走行時に、運転姿勢が悪いままアクセルペダル10を操作して、踏み込み量あるいは戻し量が大きく、そのオンオフが煩雑になったとしても、実速度vpの変化は小さいものとなり、フォークリフト100はスムーズに後進走行する。
第2発明では、図3に示す目標速度変化率71、72が、同様に前進走行時と後進走行時とで特性が異なるように設定しておかれ、後進走行が選択されているときには、前進走行選択時よりも、目標速度変化率71、72が小さくなって、車速が上昇または下降する。
第3発明は、第1発明と第2発明を組み合わせた発明であり、第4発明は、作業車両をフォークリフトに限定した発明である。
以上のように、本発明によれば、フォークリフト100を後進走行させる際に、滑らかな運転ができるようになる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、実施形態のフォークリフト100の構成を示す。
同図1に示すように、フォークリフト100では、エンジン1の出力がトルクコンバータ2、トランスミッション(走行用クラッチ)3、ユニバーサルジョイント21、デファレンシャルギア4を介して駆動輪5に伝達される。一方、エンジン1の出力は、油圧ポンプ6、操作弁7、油圧シリンダ8を介して作業機9に伝達される。走行用クラッチ3は、油圧クラッチであり、前進用クラッチ3Fと、後進用クラッチ3Rとからなる。
アクセルペダル(ドライブペダル)10は、オペレータによって操作され、アクセルペダル10に設けられたストロークセンサ10aで操作量(ストローク量)Sが検出され、操作量Sを示す信号が、コントローラ30に入力される。
トランスミッション3の出力軸には、フォークリフト100の実車速vrを検出する実車速検出センサ11が設けられている。実車速検出センサ11で検出された実車速を示す信号は、コントローラ30に入力される。
作業機用操作レバー12は、オペレータによって操作され、操作量に応じて操作弁7の弁位置が変化し、操作量に応じた流量の圧油が、油圧ポンプ6から操作弁7を経由して油圧シリンダ8に供給される。作業機操作レバー12に設けられたストロークセンサ12aで操作量(ストローク量)Wが検出され、作業機用操作レバー12の操作量Wを示す信号は、コントローラ30に入力される。
また、駆動輪5には、駆動輪5を制動する油圧ブレーキ13が設けられている。油圧ブレーキ13は、手動で操作することもできるが、後述するようにコントローラ30によって制御され、制動力が調整される。
コントローラ30には、図4で後述するように、アクセルペダル10のストロークセンサ10aから出力される操作量Sに対応する目標車速Vpが設定されており、コントローラ30は、この目標車速Vpと、実車速検出センサ11で検出された実車速vrとの偏差が零になるように、車速を制御する。具体的には、走行用クラッチ3の係合度合い、油圧ブレーキ12の制動力、エンジン1の回転数を制御することで、車速が目標車速に調整される。
前進用クラッチ3F、後進用クラッチ3R、油圧ブレーキ13それぞれには、制御弁14、15、16が対応して設けられている。制御弁14に加えられる制御電気信号に応じて前進用クラッチ3Fのクラッチ圧が変化し、前進用クラッチ3Fの係合度合いが変化する。同様に、制御弁15に加えられる制御電気信号に応じて後進用クラッチ3Rのクラッチ圧が変化し、後進用クラッチ3Rの係合度合いが変化する。また制御弁16に加えられる制御電気信号に応じて油圧ブレーキ13のブレーキ圧が変化し、油圧ブレーキ13の制動力が変化する。
また、コントローラ30には、アクセルペダル10の操作量Sに対応する目標車速が設定されているとともに、作業機用操作レバー12の操作量Wに対応するエンジン1の目標回転数NEp2が設定されている。なお、クラッチ係合度合い、油圧ブレーキ制動力の調整だけで、アクセルペダル操作量Sに応じた目標車速に到達しない場合には、エンジン目標回転数を上昇させる制御が行われる。この制御を行うために、エンジン目標回転数NEp1がフィードバック量から演算によって求められる。この場合、両エンジン目標回転数NEp1、NEp2のうち大きい方のエンジン目標回転数NEpが選択され、このエンジン目標回転数NEpにするための制御信号がスロットルアクチュエータ17に出力される。エンジン1の実際の回転数Nrは、エンジン回転数検出センサ20で検出され、コントローラ30に入力される。コントローラ30は、エンジン1の実際の回転数Nrをフィードバック量として目標回転数NEpが得られるようにスロットルアクチュエータ17を制御する。
コントローラ30は、制御信号を、各制御弁14、15、16の電磁ソレノイドに加え、前進用クラッチ3F、後進用クラッチ3Rの係合度合い、油圧ブレーキ13の制動力を制御する。このようにコントローラ30は、エンジン1の回転数、走行用クラッチ3、油圧ブレーキ13を制御して、車速を目標車速に調整している。
走行方向選択(切換)レバー23は、前進走行F、中立N、後進走行Rを選択して走行方向を切り換えるための操作レバーであり、走行方向選択レバー23を操作して選択された走行方向(中立)を示す信号は、コントローラ30に入力される。コントローラ30に前進走行Fを示す信号が入力されると、コントローラ30は、制御弁14、15に対して、後進用クラッチ3Rの係合を解除し、前進用クラッチ3Fを係合させるための制御信号を出力して、前進用クラッチ3Fを係合させるとともに後進用クラッチ3Rの係合を解除して、フォークリフト100を前進走行させる。また、コントローラ30に後進走行Rを示す信号が入力されると、コントローラ30は、制御弁14、15に対して、前進用クラッチ3Fの係合を解除し、後進用クラッチ3Rを係合させるための制御信号を出力して、後進用クラッチ3Rを係合させるとともに前進用クラッチ3Fの係合を解除して、フォークリフト100を後進走行させる。また、コントローラ30に中立Nを示す信号が入力されると、コントローラ30は、制御弁14、15に対して、前進用クラッチ3F、後進用クラッチ3Rそれぞれの係合を解除させるための制御信号を出力して、前進用クラッチ3F、後進用クラッチ3Rそれぞれの係合を解除して、フォークリフト100を中立状態にさせる。
図3(a)は、アクセルペダル10を操作量零から踏み込んでいき最大操作量に達した後に操作量零まで戻した場合の操作量Sの時間変化を示している。また、図3(b)は、図3(a)のアクセルペダル操作量Sに対応させて目標車速Vpの時間変化を示している。
同図3に示すように、アクセルペダル10を操作量零から踏み込むときには、実速度vrの速度変化率は、目標速度変化率の上限値(加速度上限値)71に制限される。この目標速度変化率71を超えないような加速度で実速度vrは上昇する。同様に、アクセルペダル10を操作量零に戻すときには、実速度vの速度変化率は、目標速度変化率の上限値(減速度上限値)72に制限される。この速度変化率72を超えないような減速度で実速度vpは下降する。
目標速度変化率71、72は、たとえば図1に示す操作パネル22で設定することができ、図3(b)の矢印に示すような各大きさに調整することができる。
アクセルペダル10の操作量零ではない操作量から踏み込んだり、操作量零ではない操作量まで戻すときには、実速度vrの速度変化率には、上述した制限はない。
図4(a)は、本実施例の制御内容を説明する図である。
図4(a)は、従来技術で説明した図2と同様に、ストロークセンサ10aで検出される操作量Sと目標車速Vpとの対応関係を示す特性52、53を示している。図4(a)の横軸はアクセルペダル操作量Sであり、縦軸は目標車速Vpである。前進時の車速(プラス側)と後進時の車速(マイナス側)とを同じグラフ上で示すため、図4(a)の縦軸は目標車速Vpを絶対値で示している。
図2の従来技術では前進用、後進用ともに同じ特性51を示していたのに対して、図4(a)では、後進用特性53は、その全ての領域(アクセルペダル操作量0〜最大値)で、前進用特性52と比較して、同じアクセルペダル操作量Sで目標車速Vpが小さくなっている。 前進用特性52、後進用特性53の傾き(アクセルペダル操作量Sの単位量当たりの目標車速Vpの増分)は、一定であり、後進用特性53の傾きの方が、前進用特性52の傾きよりも小さくなるように設定されている。
また、前進用特性52は、図2に示す従来技術の特性51と同じ傾きに設定されている。
図4(a)に示す前進用特性52、後進用特性53は、所定のメモリに記憶されている。
このため、走行方向選択レバー23が操作され、後進走行Rが選択されると、コントローラ30は、上記メモリから、後進方向Rに対応する後進用特性53を選択して読み出して、この後進用特性53から、現在の操作量Sに対応する目標車速Vpを読み出して、この目標車速Vpと実車速検出センサ11で検出された実車速vrとの偏差が零になるように、エンジン1の回転数、後進走行用クラッチ3Rの係合度合い、油圧ブレーキ13の制動力を調整して、車速を制御する。
後進用特性53は、その傾きが、前進用特性52と比較して小さく、アクセルペダル10を同じ量踏み込んだり戻したりしても、目標車速Vp(絶対値)の増加、減少が少なく、それに応じて実車速vp(絶対値)の上昇、下降は小さいものとなる。このため後進走行時に、運転姿勢が悪いままアクセルペダル10を操作して、踏み込み量あるいは戻し量が大きく、そのオンオフが煩雑になったとしても、実速度vpの変化は小さいものとなり、フォークリフト100はスムーズに後進走行する。
一方、走行方向選択レバー23が操作され、前進走行Fが選択されると、コントローラ30は、上記メモリから、前進方向Rに対応する前進用特性52を選択して読み出して、この前進用特性52から、現在の操作量Sに対応する目標車速Vpを読み出して、この目標車速Vpと実車速検出センサ11で検出された実車速vrとの偏差が零になるように、エンジン1の回転数、前進走行用クラッチ3Fの係合度合い、油圧ブレーキ13の制動力を調整して、車速を制御する。
前進用特性52は、その傾きが、後進用特性53よりも大きく、従来の特性51と同じであるため、後進用特性53と比較して、同じアクセルペダル踏み込み量あるいは戻し量であれば、目標車速Vpは大きく上昇あるいは下降する。このため実車速vpは、それに応じて大きく上昇あるいは下降することなり、フォークリフト100は、迅速に加減速する。
以上のように、本実施例によれば、フォークリフト100を後進走行させる際に、滑らかな運転ができるようになる。しかも、前進走行時には、従来と同様に、アクセルペダル10の操作に忠実に反応して迅速に加減速する。
上述した実施例に対しては、以下のような各種変形例も可能である。
すなわち、図4(a)の前進用特性52、後進用特性53に代えて、図4(b)に示す前進用特性54、後進用特性55を用いて上述したのと同様な制御を行うようにしてもよい。
図4(b)では、後進用特性55は、その全ての領域(アクセルペダル操作量0〜最大値)で、前進用特性54と比較して、同じアクセルペダル操作量Sで目標車速Vpが小さくなっている。前進用特性54、後進用特性55は、その傾きが、ある操作量S1を境に変化する折れ線状の特性を示し、少なくとも、ある操作量S1までは、後進用特性55の傾きの方が、前進用特性54の傾きよりも小さくなるように設定されている。
また、図4(c)に示す前進用特性56、後進用特性57を用いて上述したのと同様な制御を行うようにしてもよい。
図4(c)では、後進用特性57は、その全ての領域(アクセルペダル操作量0〜最大値)で、前進用特性56と比較して、同じアクセルペダル操作量Sで目標車速Vpが小さくなっている。前進用特性56、後進用特性57は、その傾きが、アクセルペダル操作量Sの増大に応じて漸増する曲線状の特性を示し、同じ操作量Sでみれば、後進用特性57の傾きの方が、前進用特性56の傾きよりも小さくなるように設定されている。
また、図4(d)に示す前進用特性58、後進用特性59を用いて上述したのと同様な制御を行うようにしてもよい。
図4(d)では、後進用特性59は、その全ての領域(アクセルペダル操作量0〜最大値)で、前進用特性58と比較して、同じアクセルペダル操作量Sで目標車速Vpが小さくなっている。前進用特性58、後進用特性59は、図4(c)と同様に、その傾きが、漸増する曲線状の特性を呈しているが、アクセルペダル操作量Sが0付近、最大値付近では、両ライン58、59は接近し、操作量Sが中程度に近づくにつれて両ライン58、59が離れる特性に設定されている。
図4(a)、(b)、(c)、(d)では、後進用特性が、その全ての領域(アクセルペダル操作量0〜最大値)で、前進用特性と比較して、同じアクセルペダル操作量Sで目標車速Vpが小さくなっている場合を例示したが、本発明としては、必ずしも全ての領域でそうである必要はなく、後進用特性の少なくとも一部の領域(ある特定の操作量領域)に、前進用特性と比較して、同じアクセルペダル操作量で目標車速が小さくなっている領域を有するような特性であればよい。
たとえば図5に示すように、アクセルペダル操作量Sが0〜S2の領域までは、前進用特性60と比較して、同じアクセルペダル操作量Sで目標車速Vpが小さくなっているが、アクセルペダル操作量SがS2〜最大値の領域では、前進用特性60と比較して、同じアクセルペダル操作量Sで目標車速Vpが大きくなっているような後進用特性61を設定してもよい。
上述した実施例では、アクセルペダル操作量Sと目標車速Vpとの関係について説明したが、図3で説明した目標速度変化率71、72についても、同様に前進走行時と後進走行時とで特性が異なるように設定しておき、後進走行が選択されているときには、前進走行選択時よりも、目標速度変化率71、72を小さくさせて、車速を上昇あるいは下降させてもよい。
本発明は、フォークリフトに限定されることなく、後進走行を行うことができる作業車両であれば、適用することができる。
また、上述した説明では、エンジンを駆動源とするフォークリフトを想定して説明したが、本発明としては、駆動源は任意であり、バッテリを電源とし電気モータによって駆動されるバッテリフォークリフトなどにも適用することができる。
図1は実施形態のフォークリフトの構成を示す図である。 図2は従来のアクセルペダル操作量と目標車速との関係を示した図である。 図3(a)はアクセルペダルの操作量の時間変化を例示し、図3(b)は図3(a)に対応させて目標車速の時間変化を例示した図である。 図4(a)、(b)、(c)、(d)は実施例のアクセルペダル操作量と目標車速との関係を示した図である。 図5は実施例のアクセルペダル操作量と目標車速との関係を示した図である。
符号の説明
1 エンジン 3 変速機(走行用クラッチ) 10 アクセルペダル(ドライブペダル) 10a ストロークセンサ 11 実車速検出センサ 23 走行方向選択レバー 30 コントローラ

Claims (4)

  1. アクセル手段の操作量に対応する目標車速が設定され、この目標車速が得られるように車速を制御する作業車両の車速制御装置において、
    前進走行と後進走行のいずれかが選択される走行方向選択操作子と、
    アクセル手段の操作量を検出する操作量検出手段と
    を備え、
    後進用特性の少なくとも一部の領域に、前進用特性と比較して、アクセル手段の同じ操作量で目標車速が小さくなっている領域を有するように、アクセル手段の操作量と目標車速との対応関係を示す前進用特性および後進用特性が予め設定され、
    コントローラは、
    走行方向選択操作子で選択された走行方向に対応する特性を、設定内容から選択して、選択した特性に基づいて、車速を制御すること
    を特徴とする作業車両の車速制御装置。
  2. アクセル手段の操作量に対応する目標車速が設定され、この目標車速が得られるように車速を制御する作業車両の車速制御装置において、
    前進走行と後進走行のいずれかが選択される走行方向選択操作子と、
    アクセル手段の操作量を検出する操作量検出手段と
    を備え、
    後進用の目標車速変化率が、前進用の目標車速変化率よりも小さくなるように、前進用目標車速変化率および後進用目標車速変化率が予め設定され、
    コントローラは、
    走行方向選択操作子で選択された走行方向に対応する目標車速変化率を、設定内容から選択して、選択した目標車速変化率にしたがって車速が変化するように、車速を制御すること
    を特徴とする作業車両の車速制御装置。
  3. アクセル手段の操作量に対応する目標車速が設定され、この目標車速が得られるように車速を制御する作業車両の車速制御装置において、
    前進走行と後進走行のいずれかが選択される走行方向選択操作子と、
    アクセル手段の操作量を検出する操作量検出手段と
    を備え、
    後進用特性の少なくとも一部の領域に、前進用特性と比較して、アクセル手段の同じ操作量で目標車速が小さくなっている領域を有するように、アクセル手段の操作量と目標車速との対応関係を示す前進用特性および後進用特性が予め設定されるとともに、
    後進用の目標車速変化率が、前進用の目標車速変化率よりも小さくなるように、前進用目標車速変化率および後進用目標車速変化率が予め設定され、
    コントローラは、
    走行方向選択操作子で選択された走行方向に対応する特性を、設定内容から選択して、選択した特性に応じた目標車速が得られるように、車速を制御するとともに、
    走行方向選択操作子で選択された走行方向に対応する目標車速変化率を、設定内容から選択して、選択した目標車速変化率にしたがって車速が変化するように、車速を制御すること
    を特徴とする作業車両の車速制御装置。
  4. 作業車両は、フォークリフトであることを特徴とする請求項1または2または3記載の作業車両の車速制御装置。
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