JP2010030416A - 走行安定装置及び該装置を備えた産業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜面走行時や旋回時等において車体が傾くことを抑制し、走行安定性を確保することができる走行安定装置及び該装置を備えた産業車両を提供する。
【解決手段】フォークリフトの車体２と、該車体２に揺動可能に支持されたステアリングアクスル２０との間に、左右一対の油圧シリンダ１０、１５が設けられるとともに、該油圧シリンダ１０、１５の伸縮量を制御するコントローラ２６が設けられた走行安定装置において、前記車体２には、該車体２の左右方向の絶対傾斜角θを検出する車体傾斜角センサ２５が設けられ、前記コントローラ２６は、前記車体傾斜角センサ２５で検出された車体傾斜角θが逐次入力され、該車体傾斜角θが予め設定された設定傾斜角θ_１以上になった時、前記油圧シリンダのうち車体傾倒側の油圧シリンダ１０を伸ばす制御を行うようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、ステアリングアクスルを備えたフォークリフト等の産業車両に関し、特に、傾斜面走行時や旋回時等にて車体が傾くことを抑制して走行安定性を確保することができる走行安定装置及び該装置を備えた産業車両に関する。

フォークリフト等の荷役作業を行う産業車両は、一般の乗用車やトラック等と異なり、懸架スプリングやダンパ等のサスペンション機能は設けられていない。このため、この種の産業車両は、三点支持構造を採用することにより、不整地における接地性及び車体安定性を高めている。
一例として、フォークリフトの構造につき図７を参照して説明する。図７において、フォークリフト１は、車体２と、該車体上部に搭載され、オペレータが着座するシート４を有する筐体状のキャビン３と、車体２の前方側に取り付けられた一対の前輪５と、後方側に取り付けられた一対の後輪６と、車体２の前部に立設されたマスト７と、該マスト７に対して昇降可能に支持され荷役物が載置されるフォーク（爪）８と、を備える。

前輪５は、車軸であるフロントアクスル９に支持され、該フロントアクスル９は車体２に直接固定されている。後輪６は、その車軸であるステアリングアクスル２０に支持されており、該ステアリングアクスル２０は、センタピン２１により車体２に回動可能に支持されている。そして、図示しないステアリングを回動させることにより後輪６が操舵されて車両の向きが変えられるようになっている。
このように、この種の産業車両においては、前輪は車体に対してリジットとされ、後輪は車体に対してフリーとされて左右に数度程度傾くような懸架方式とされ、これにより車体２は、各前輪と後輪のセンタピンとの三点にて支持されている。

上記したような三点支持の産業車両では、高速走行中での旋回時等においてセンタピンを中心として車体にローリング力が生じ、片輪走行状態となったり場合によっては転倒したりする惧れがある。そこで、車体の安定性を確保するために、車体とステアリングアクスルの間に伸縮可能なシリンダを設け、通常走行時にはシリンダを伸縮自在にして微振動を吸収し、ローリングが所定量に達した際にはシリンダへの作動流体の供給を遮断しステアリングアクスルを固定することが行われていた。また、特許文献１（特開２００６−３３５５４６号公報）には、車体の車軸方向に揺振可能な振り子を設け、振り子が静止状態にある時はシリンダを伸縮自在にし、振り子が揺振している時はシリンダの伸縮をロックする構成が開示されている。

さらに、特許文献２（特開２００１−１７１３２４号公報）には、車体とステアリングアクスルとの間に、スプリングとこれに連結されたシリンダとからなるサスペンション機構を設けるとともに、ステアリングの操舵をサスペンション機構に伝達するリンク機構を設け、車両旋回時に、遠心力によって傾く車体にその傾き方向と逆方向への力を車輪の舵角に応じて作用させる構成が開示されている。これにより、旋回時における車両の転倒を回避するようにしている。

特開２００６−３３５５４６号公報 特開２００１−１７１３２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるように、車両旋回時等においてステアリングアクスルを固定して車体のローリングを規制してしまうと、不整地における後輪の接地性が悪くなり、安定した走行が妨げられてしまうという問題があった。また、傾斜面走行時においては、車体が傾き、転倒してしまう可能性を回避できない。さらに、振り子が揺振した時にステアリングアクスルを固定するようにしているが、凹凸路の場合もステアリングアクスルがロックされてしまい乗り心地性や操縦安定性が損なわれてしまう。
また、特許文献２に記載される構成は、旋回時については走行安定性を確保できるが、傾斜面走行時などのように操舵と係らない場合には適用されない。

従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、傾斜面走行時や旋回時等において車体が傾くことを抑制し、走行安定性を確保することができる走行安定装置及び該装置を備えた産業車両を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、荷役作業を行う産業車両の車体と、該車体に揺動可能に支持された車軸との間に、左右一対の油圧シリンダが設けられるとともに、通常はフリーの状態である該油圧シリンダの伸縮量を制御するコントローラが設けられた産業車両の走行安定装置において、
前記車体には、該車体の左右方向の絶対傾斜角θを検出する車体傾斜角センサが設けられ、
前記コントローラは、前記車体傾斜角センサで検出された車体傾斜角θが逐次入力され、該車体傾斜角θが予め設定された設定傾斜角θ_１以上になった時、前記油圧シリンダのうち車体傾倒側の油圧シリンダを伸ばす制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、斜面走行時や旋回時等のように車体が傾倒する場合に、傾倒側の油圧シリンダを車体傾斜角に応じて伸ばすようにしたため、車体を水平若しくは水平に近い状態にすることができ、車体の転倒を防止し、走行安定性を確保することが可能となる。また、本発明では、車体の絶対傾斜角を逐次検出し、該検出した車体傾斜角に基づき油圧シリンダを制御するようにしたため、旋回時のみならず、斜面走行時や荷役物の偏荷重があった時においても適用可能である。旋回時においては、従来は車速センサ等を用いて車体傾斜が大きくなる高速の場合にのみ制御を実行していたが、本発明によれば車速センサを用いることなく必要な時のみ制御を実行することが可能である。さらに、本発明は検出因子が車体傾斜角のみであるため、簡単な装置構成にて実現可能であり、既存の車両にも容易に採用できる。

また、前記コントローラは、前記車体傾倒側の油圧シリンダを伸ばすとともに、他側の油圧シリンダを縮める制御を行うことを特徴とする。
このように、左右両シリンダを伸縮制御することにより、油圧シリンダによる車体角補正量が増加し、車体傾斜角が大きい場合であっても車体を水平又は水平に近い状態までもっていくことができる。

また、前記車体傾倒側の油圧シリンダは、前記車体が水平、若しくは水平に近い状態になるような伸長量に制御されることを特徴とする。
これにより、産業車両の乗り心地性及び走行安定性をより一層向上させることができる。
さらに、前記コントローラは、前記油圧シリンダを伸ばす制御を行った後、新たに検出された車体傾斜角θが予め設定された設定傾斜角θ_２未満になった時、前記油圧シリンダを元のフリーの状態に戻す制御を行うことを特徴とする。
これにより、車体の傾斜が治まったら速やかに車体姿勢を元に戻すことが可能である。尚、制御開始条件である設定傾斜角θ_１と終了条件である設定傾斜角θ_２は、同一であってもよい。

さらにまた、前記コントローラは、前記検出された車体傾斜角θが前記設定傾斜角θ_１以上になった時、その継続時間ｔをカウントするタイマを有するとともに、前記継続時間ｔが予め設定された設定時間ｔ_１未満の場合は前記検出された車体傾斜角θを除くフィルタ処理を行うフィルタ部を備えたことを特徴とする。
このように、所定の設定時間ｔ_１以上継続した検出傾斜角θのみを抽出するフィルタ処理を行うことにより、凹凸路などのように瞬時の傾斜変化を除くことができ、正確に且つ確実に走行安定機能を発揮することができる。

また、本発明の産業車両は、上記した装置を備えた産業車両であることが好ましい。
これにより、傾斜面走行時や旋回時等において車体が傾くことを抑制し、走行安定性のよい産業車両を提供することが可能である。

以上記載のごとく本発明によれば、斜面走行時や旋回時等のように車体が傾倒する場合に、傾倒側の油圧シリンダを車体傾斜角に応じて伸ばすようにしたため、車体を水平若しくは水平に近い状態にすることができ、車体の転倒を防止し、走行安定性を確保することが可能となる。また、本発明では、車体の絶対傾斜角を逐次検出し、該検出した車体傾斜角に基づき油圧シリンダを制御するようにしたため、旋回時のみならず、斜面走行時や荷役物の偏荷重があった時においても適用可能である。旋回時においては、従来は車速センサ等を用いて車体傾斜が大きくなる高速の場合にのみ制御を実行していたが、本発明によれば車速センサを用いることなく必要な時のみ制御を実行することが可能である。さらに、本発明は検出因子が車体傾斜角のみであるため、簡単な装置構成にて実現可能であり、既存の車両にも容易に採用できる。
また、所定の設定時間以上継続した検出傾斜角のみを抽出するフィルタ処理を行うことにより、凹凸路などのように瞬時の傾斜変化を除くことができ、正確に且つ確実に走行安定機能を発揮することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係る走行安定装置を備えたフォークリフトの背面図、図２は図１に示した走行安定装置の斜視図、図３及び図４は本実施形態に係る走行安定装置の動作を説明する図、図５は本実施形態に係る走行安定装置の構成図、図６は本実施形態に係る制御方法の一例を示すフロー図、図７はフォークリフトの全体構成を示す斜視図である。
本実施形態は、フォークリフトやリーチスタッカー等の荷役運搬機械、或いはモータグレーダやブルドーザ、ホイールローダ等の建設土木機械などに代表される産業車両に適用され、特に、フォークリフトに好適に用いられる。以下の実施形態においては、一例としてフォークリフトに本構成を適用した場合につき説明する。

最初に、図７を参照して、本実施形態に係るフォークリフトの構成を説明する。フォークリフト１は、車体２と、該車体上部に搭載され、オペレータが着座するシート４とを有する筐体状のキャビン３と、車体２の前方側にフロントアクスル９を介して固定された一対の前輪５と、後方側にステアリングアクスル２０を介して取り付けられた一対の後輪６と、車体２の前部に立設されたマスト７と、該マスト７に対して昇降可能に支持され荷役物が載置されるフォーク（爪）８とを備える。

図１及び図２に示されるように、後輪６は、その車軸であるステアリングアクスル２０に支持されており、該ステアリングアクスル２０は、センタピン２１により車体２に回動可能に支持されている。そして、図示しないステアリングを回動させることにより後輪６が操舵されて車両の向きが変えられるようになっている。
また、車体２とステアリングアクスル２０との間に、油圧シリンダ１０、１５が介装されている。該油圧シリンダはセンタピン２１を挟んで左後輪６ａ側に油圧シリンダ１０が、右後輪側６ｂに油圧シリンダ１５が対称的に一対設けられている。
前記油圧シリンダ１０、１５は、シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けられたピストンと、該ピストンから延在されてシリンダから突出されたロッドとを備えている。この油圧シリンダ１０、１５は、夫々、一端側が車体２に対して回動可能に連結され、他端側がステアリングアクスル２０に対して回動可能に連結される。この油圧シリンダ１０、１５は、通常はフリーの状態に維持されている。

さらに、車体２には、左右方向に対する車体２の絶対傾斜角を検出する車体傾斜角センサ２５が設けられている。絶対傾斜角は、水平方向に対する車体の傾斜角（ローリング角）をいう。該車体傾斜角センサ２５は、振り子方式、液面方式、液体中の気泡（又はフロート）方式、容器内の球体転がり方式等の周知のセンサを用いることができる。例えば、振り子方式（重錘式）のセンサは、振り子の揺動方向を車両の左右方向に合わせてケースを車体に固定することにより、車体２の左右方向の水平面に対する傾斜角度を検出する。また、液面方式のセンサは、車体２に備えられた容器にシリコンオイル等の所定粘度の液体を収納し、且つ、その液体に浸漬する一対の電極を備えており、車体２が水平基準面から傾斜するに伴って容器に対して液面が傾斜して、一対の電極の浸漬量が変化して一対の電極間の静電容量が変化し、その一対の電極間の静電容量の変化を車体２の左右傾斜角度として検出する。

次いで、図５を参照して本実施形態の安全走行装置の構成につき説明する。同図に示すように、車体２には、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えるコンピュータとして構成されるコントローラ２６が搭載されている。
前記コントローラ２６は、前記車体傾斜角センサ２５に接続され、該車体傾斜角センサ２５で検出した車体傾斜角が電気的信号として入力される。また、該コントローラ２６は電磁制御弁２９に電気的に接続される。
上記構成を備えたコントローラ２６は、車体傾斜角センサ２５にて検出された車体傾斜角が逐次入力され、内蔵されるプログラムを実行した後、制御弁２９の開閉を制御する制御弁開度信号を出力することにより、車体傾斜角に応じて油圧シリンダ１０、１５の伸縮を制御し、車両の安定走行を支援する。

前記コントローラ２６には、予め所定の設定傾斜角が記憶されている。該コントローラ２６は、車体傾斜角センサ２５で検出した車体傾斜角が前記設定傾斜角以上であるときに、傾倒側の油圧シリンダ１０又は１５が、車体傾斜角に応じたストロークだけ伸びるような制御弁開度信号を制御弁２９に出力する。他側の油圧シリンダ１５又は１０は、これに対応させて縮むような開度信号を制御弁２９に出力する。このとき、該他側の油圧シリンダ１５又は１０は、フリーの状態としてもよい。

図３に、傾斜面走行時の油圧シリンダの動作を示す。図３（ａ）に示すように、フォークリフトが傾斜面を走行し、車体傾斜角センサ２５で検出した車体傾斜角が前記設定傾斜角以上となったら、（ｂ）に示すように傾倒側の油圧シリンダ１０が伸びて車体２が水平若しくは水平に近い状態となる。
図４に、旋回時の油圧シリンダの動作を示す。図３（ａ）に示すように、フォークリフトが一定速度以上で走行中に旋回した時、車体２は旋回側に傾倒し、車体傾斜角センサ２５で検出した車体傾斜角が前記設定傾斜角以上となったら、（ｂ）に示すように傾倒側の油圧シリンダ１０が伸びて車体２が水平若しくは水平に近い状態となる。

そして、コントローラ２６は、新たに検出した車体傾斜角が設定傾斜角未満となったら、夫々の油圧シリンダ１０、１５を元のフリーの状態に戻すような開度信号を制御弁２９に出力する。
また、前記コントローラ２６は、タイマ２８と、フィルタ部２７を備えることが好ましい。前記タイマ２８は、検出した車体傾斜角の継続時間をカウントするもので、前記フィルタ部２７は、所定の設定時間以上継続した検出傾斜角のみを抽出するフィルタ処理を行うものである。
この場合、前記コントローラ２６は、前記検出した車体傾斜角が前記設定傾斜角以上で、且つその継続時間が、予め設定された設定時間以上である場合に、上記した制御を実行する。油圧シリンダ１０、１５を戻す制御においても同様に行う。

図６を参照して、前記コントローラ２６による制御フローにつき説明する。
前記コントローラ２６には、予め、制御開始条件となる設定傾斜角θ_１と、制御終了条件となる設定傾斜角θ_２が記憶されている。また、フィルタ部２７を有する場合には、予め、制御開始条件となる設定時間ｔ_１と、制御終了条件となる設定時間ｔ_２が記憶されている。前記設定傾斜角θ_１と設定傾斜角θ_２は同一であってもよい。同様に設定時間ｔ_１と設定時間ｔ_２は同一であってもよい。また、油圧シリンダ１０、１５はその伸縮がフリーの状態に保持されている。尚、油圧シリンダ１０、１５のシリンダ室は、夫々、制御弁２９及びポンプを介して油タンクに連通し、油圧回路を形成している。
車体２に設けられた車体傾斜角センサ２５は、左右方向の車体傾斜角θを逐次検出し、検出した車体傾斜角θは、コントローラ２６に入力される（Ｓ１）。該コントローラ２６では、検出した車体傾斜角θと前記設定傾斜角θ_１とを比較し（Ｓ２）、該車体傾斜角θが設定傾斜角θ_１以上となる場合（θ≧θ_１）には、タイマ２８によりその継続時間ｔをカウントし、フィルタ部２７にてその継続時間ｔが前記設定時間以上ｔ_１であるか否かを判断する（Ｓ３）。前記検出した設定傾斜角θが設定傾斜角θ_１未満の場合、若しくは前記継続時間ｔが設定時間ｔ_１未満の場合は、制御弁２９をそのまま保持し、油圧シリンダ１０、１５はフリーの状態に維持される。

一方、図３（ａ）に示すように、例えば左右に傾斜する傾斜面を走行する時、車体傾斜角θが設定傾斜角θ_１以上で且つその継続時間ｔが設定時間ｔ_１以上である場合には、コントローラ２６にて、前記検出した車体傾斜角θに基づき、左右夫々の油圧シリンダ１０、１５に対応した制御弁開度信号を算出し、この開度信号を制御弁２９に出力する。制御弁２９は、前記開度信号に応じた開度制御を行い作動油供給量を制御することによって、傾倒側の油圧シリンダ１０を伸ばし、他側の油圧シリンダ１５を縮める（Ｓ４）。油圧シリンダ１０、１５を伸縮させた時の状態を図３（ｂ）に示す。このとき、傾倒側の油圧シリンダ１０は、車体２が水平となるか若しくは水平に近づくように伸ばされる。他側の油圧シリンダ１５は、傾倒側の油圧シリンダ１０に対応して縮められる。このとき、他側の油圧シリンダ１５はフリーの状態としてもよい。尚、油圧シリンダ１０、１５を制御している間は、常に、検出された車体傾斜角θに応じた開度信号を演算して出力し、油圧シリンダ１０、１５の伸縮を制御する。制御弁２９の開度は、傾倒側の油圧シリンダ１０に対しては車体傾斜角θに応じて比例的な値となり、他側の油圧シリンダ１５に対しては反比例的な値となる。

そして、さらに車体傾斜角センサ２５で車体の傾斜角θを検出し続け、コントローラ２６には逐次、新たな車体傾斜角θが入力される（Ｓ５）。該コントローラ２６では、常に、前記検出した車体傾斜角θと設定傾斜角θ_２とを比較し（Ｓ６）、該車体傾斜角θが設定傾斜角θ_２未満となったらタイマ２８で継続時間ｔをカウントし、フィルタ部２７にてその継続時間ｔが設定時間ｔ_２以上であるか否かを判断し（Ｓ７）、車体傾斜角θが設定傾斜角θ_２未満で且つ継続時間ｔが設定時間ｔ_２以上となったら、制御弁２９に各油圧シリンダ１０、１５の伸縮を元のフリーの状態に戻す制御弁開度信号を出力する（Ｓ８）。

このように、本実施形態によれば、斜面走行時や旋回時等のように車体２が傾倒する場合に、傾倒側の油圧シリンダ１０又は１５を車体傾斜角に応じて伸ばすようにしたため、車体２を水平若しくは水平に近い状態にすることができ、車体２の転倒を防止し、走行安定性を確保することが可能となる。また、本実施形態では、車体２の絶対傾斜角を逐次検出し、該検出した車体傾斜角に基づき油圧シリンダ１０又は１５を制御するようにしたため、旋回時のみならず、斜面走行時や荷役物の偏荷重があった時においても適用可能である。旋回時においては、従来は車速センサ等を用いて車体傾斜が大きくなる高速の場合にのみ制御を実行していたが、本実施形態によれば車速センサを用いることなく必要な時のみ制御を実行することが可能である。さらに、本実施形態は検出因子が車体傾斜角のみであるため、簡単な装置構成にて実現可能であり、既存の車両にも容易に採用できる。
また、所定の設定時間以上継続した検出傾斜角のみを抽出するフィルタ処理を行うことにより、凹凸路などのように瞬時の傾斜変化を除くことができ、正確に且つ確実に走行安定機能を発揮することができる。

本発明は、傾斜面走行時や旋回時等において車体が傾くことを抑制し、走行安定性を確保することができるため、各種産業車両に適用可能であり、特にフォークリフトに好適に用いることができる。

本発明の実施形態に係る走行安定装置を備えたフォークリフトの背面図である。 図１に示した走行安定装置の斜視図である。 本実施形態に係る傾斜面走行時の走行安定装置の動作を説明する図で、（ａ）はシリンダ制御前、（ｂ）はシリンダ制御後の状態を示す図である。 本実施形態に係る旋回時の走行安定装置の動作を説明する図で、（ａ）はシリンダ制御前、（ｂ）はシリンダ制御後の状態を示す図である。 本実施形態に係る走行安定装置の構成図である。 本実施形態に係る制御方法の一例を示すフロー図である。 フォークリフトの全体構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ フォークリフト
２ 車体
３ キャビン
４ シート
５、５ａ、５ｂ 前輪
６、６ａ、６ｂ 後輪
７ マスト
８ フォーク（爪）
１０、１５ 油圧シリンダ
２０ ステアリングアクスル
２１ センタピン
２５ 車体傾斜角センサ
２６ コントローラ
２７ フィルタ部
２８ タイマ
２９ 電磁制御弁

Claims (6)

1. 荷役作業を行う産業車両の車体と、該車体に揺動可能に支持された車軸との間に、左右一対の油圧シリンダが設けられるとともに、通常はフリーの状態である該油圧シリンダの伸縮量を制御するコントローラが設けられた産業車両の走行安定装置において、
   前記車体には、該車体の左右方向の絶対傾斜角θを検出する車体傾斜角センサが設けられ、
   前記コントローラは、前記車体傾斜角センサで検出された車体傾斜角θが逐次入力され、該車体傾斜角θが予め設定された設定傾斜角θ_１以上になった時、前記油圧シリンダのうち車体傾倒側の油圧シリンダを伸ばす制御を行うことを特徴とする産業車両の走行安定装置。
2. 前記コントローラは、前記車体傾倒側の油圧シリンダを伸ばすとともに、他側の油圧シリンダを縮める制御を行うことを特徴とする請求項１記載の産業車両の走行安定装置。
3. 前記車体傾倒側の油圧シリンダは、前記車体が水平、若しくは水平に近い状態になるような伸長量に制御されることを特徴とする請求項１若しくは２記載の産業車両の走行安定装置。
4. 前記コントローラは、前記油圧シリンダを伸ばす制御を行った後、新たに検出された車体傾斜角θが予め設定された設定傾斜角θ_２未満になった時、前記油圧シリンダを元のフリーの状態に戻す制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の産業車両の走行安定装置。
5. 前記コントローラは、前記検出された車体傾斜角θが前記設定傾斜角θ_１以上になった時、その継続時間ｔをカウントするタイマを有するとともに、前記継続時間ｔが予め設定された設定時間ｔ_１未満の場合は前記検出された車体傾斜角θを除くフィルタ処理を行うフィルタ部を備えたことを特徴とする請求項１記載の産業車両の走行安定装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の走行安定装置を備えた産業車両。

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