KR100344481B1 - 산업차량용차축요동제어장치및방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포크리프트(1) 후차축(10)의 요동 제어장치(pivot control apparatus)에 관한 것이다. 포크리프트는 차체 프레임(1a)에 대해 승강되는 포크(4)를 포함한다. 유압 댐퍼(13)와 전자기 밸브(14)를 포함하는 록킹 기구(locking mechanism)는 차체 프레임을 안정화시키기 위해 후차축을 고정시킨다. 컨트롤러(20)는 포크의 높이가 소정의 높이 임계값 이상으로 커지고 포크상의 적하물의 하중이 소정의 하중 임계값 이상으로 커질 때 후차축을 고정시키기 위한 록킹 기구를 제어한다. 또한, 컨트롤러(20)는 횡가속도가 소정의 임계값 이상으로 커질 때 후차축을 고정시키기 위한 록킹 기구를 제어한다. 또한, 컨트롤러는 포크 높이에 따라 횡가속도의 임계값을 변화시킨다.

Description

산업 차량용 차축 요동 제어장치 및 방법
본 발명은 포크리프트와 같은 산업 차량의 차축 요동 제어장치(axle pivot control apparatus)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차량의 차체 프레임에 의해 요동 가능하게 지지된 차축을 고정하기 위한 차축 요동 제어장치에 관한 것이다.
포크리프트와 같은 통상적인 산업 차량은 차체 프레임에 대해 요동하는 후차축을 포함한다. 후차축은 차량이 융기부 위로 주행할 경우나 노면상에서 기울어질 경우조차 모든 휠이 항상 지면에 접촉하도록 요동한다.
일본 특허 공개 제 58-211903호에는 포크리프트에 작용하는 횡가속도가 소정의 임계값을 초과할 때의 요동에 대해 후차축을 고정하기 위한 록킹 기구를 갖는 포크리프트가 개시되어 있다. 상당한 횡력이 포크리프트에 작용할 때조차, 포크리프트 차체 프레임의 기울어짐은 최소화된다. 따라서, 포크리프트는 안정되게 선회한다.
일본 특허 공개 제 58-167215호에는 포크상의 적하물의 하중과 포크의 높이가 소정의 임계값을 초과할 때의 요동에 대해 후차축을 고정하는 록킹 기구를 갖는포크리프트가 개시되어 있다. 적하물이 고하중이고 포크가 높게 위치될 때, 포크리프트의 무게 중심이 상승되어 포크리프트는 불안정해진다. 그러나, 일본 특허 공개 제 58-167215호의 기구는 상기 경우에 후방 휠을 고정시킨다. 그러므로, 포크리프트는 안정되게 선회하고 또한 안정되게 적재 및 하역 작업을 수행한다.
일본 특허 공개 제 58-167215호에 따른 기구는 차체 프레임에 작용하는 횡가속도의 크기에 관계없이 포크상의 적하물의 하중과 포크의 높이에 따라 후차축을 고정할지의 여부를 결정한다. 그러나, 포크가 임의의 높이로 유지되더라도, 횡가속도의 변화는 차량의 측부 대 측부 안정도를 변화시킨다. 그러므로, 일본 특허 공개 제 58-167215호의 기구는 차량의 측부 대 측부 안정도가 큰 횡가속도에 의해 영향을 받지 않도록 포크 높이에 관한 임계값이 비교적 작아질 필요가 있다. 포크 높이가 임계값보다 클 때, 후차축은 차체 프레임에 작용하는 횡가속도가 경미하거나 작용하지 않을 때조차 즉, 차량이 후차축을 고정시키지 않고 안정될 때조차 고정된다.
일본 특허 공개 제 58-211903호 및 제 58-167215호의 기구의 기능이 조합될 경우, 횡가속도에 관한 임계값뿐 아니라 적하물 하중 및 포크 높이에 관한 임계값이 사용된다. 후차축은 횡가속도가 임계값보다 클 때와 적하물 하중과 포크 높이의 임계값이 초과될 때 고정된다. 상기 조합은 포크 높이의 임계값을 최대화시킨다. 그러므로, 후차축은 불필요하게 고정되지 않는다.
그러나, 포크 높이에 관한 보다 큰 임계값은 포크가 비교적 높게 유지된 체로 선회할 때 차량이 안정되도록 횡가속도의 임계값이 보다 작아지는 것을 필요로한다. 횡가속도가 임계값보다 커질 때, 후차축은 포크가 비교적 낮을 때조차 즉, 차량이 후차축의 고정 없이 안정화될 때조차 고정된다. 그러므로, 포크 높이의 임계값은 횡가속도의 임계값을 고려하지 않고는 증가될 수 없다. 결과적으로, 상기 두 일본 특허 공개의 기능의 조합은 후차축의 예기치 않은 고정을 제거할 수 없다.
후차축의 불필요한 고정은 후차축을 요동시킴으로써 차량의 승차감, 안정도 및 조작을 향상시킨다는 목적에 반대된다. 예를 들어, 포크리프트의 무게 중심은 포크상에 적재되어 있지 않을 때 후방 휠 쪽에 비교적 근접된다. 이러한 상태에서, 후차축이 횡가속도를 기초로 고정될 경우, 융기부 위로의 주행 및 노면상에서의 기울어짐은 전방 휠 중 하나를 상승시킨다. 전방 휠이 구동 휠인 경우, 감소된 지면 접촉압은 횔을 공회전시킨다. 포크리프트가 비교적 무거운 적하물을 운반할 때 무게 중심은 전방 휠에 근접된다. 후차축이 이러한 상태로 고정된 체로 후방 휠 중 하나가 융기부 위로 주행할 경우, 다른 후방 휠은 노면과의 접촉이 느슨해진다. 후방 휠이 조향 휠이기 때문에, 이는 조향 효과를 감소시킨다.
후차축이 고정될 경우, 포크리프트의 후방부는 후방 휠 중 하나가 융기부 위로 주행할 때 후차축이 고정되지 않은 경우에 비해 보다 많이 상승된다. 그러므로, 후차축의 고정은 차량을 불안정하게 만들 수 있다. 또한, 후차축의 고정은 차체 프레임을 노면에 반응시켜서 포크리프트의 승차감을 저하시킨다. 그러므로, 차축의 불필요한 고정을 감소시키는 것은 필수적인 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 차축의 불필요한 고정을 감소시킨 차축 요동 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적에 따른 상기 내용과 다른 목적을 이루기 위해, 프레임상에 요동 가능하게 지지되는 차축과 적하물 운반용 캐리어를 갖는 산업 차량의 차축 요동 제어 장치가 제공된다. 상기 캐리어는 프레임에 대해 승강된다. 상기 장치는 록킹 기구, 산업 차량의 주행 상태를 지시하는 값을 검출하는 검출기, 록킹 기구, 높이 검출기, 하중 검출기, 제 1 컨트롤러 및 제 2 컨트롤러를 포함한다. 록킹 기구는 프레임을 안정화시키기 위해 차축의 요동을 규제한다. 높이 검출기는 캐리어 높이의 지시값을 검출한다. 하중 검출기는 캐리어상의 적하물 하중의 지시값을 검출한다. 제 1 컨트롤러는 검출된 높이값이 적어도 소정의 높이 임계값만큼 큰지와 검출된 하중값이 적어도 소정의 하중 임계값만큼 큰지의 여부를 기초로 록킹 기구를 제어한다. 제 2 컨트롤러는 산업 차량의 주행 상태 지시값이 적어도 소정의 주행 임계값만큼 큰지의 여부를 기초로 록킹 기구를 독립적으로 제어한다. 또한, 상기 장치는 검출된 높이값에 따라 주행 임계값을 변화시키는 변환기를 포함한다.
또한, 본 발명은 요동 차축과 적하물 운반용 캐리어를 갖는 산업 차량의 차축 요동 제어방법을 제공한다. 상기 방법은 차량의 주행 상태 지시값을 판독하는 판독 단계, 캐리어의 높이 지시값을 판독하는 판독 단계, 캐리어상의 적하물 하중의 지시값을 판독하는 판독 단계, 캐리어의 높이가 캐리어 높이값을 기초로 적어도 소정의 높이 임계값만큼 큰지의 여부를 판정하는 판정 단계, 적하물의 하중이 적하물 하중값을 기초로 적어도 소정의 하중 임계값만큼 큰지의 여부를 판정하는 판정 단계, 검출된 높이값이 소정의 높이 임계값을 초과하는지와 검출된 하중값이 소정의 하중 임계값을 초과하는지에 따라 차축의 요동을 규제하는 규제 단계, 주행 상태값이 소정의 주행 임계값을 초과하는지의 여부를 기초로 차축의 요동을 독립적으로 규제하는 규제 단계, 및 검출된 높이값에 따라 주행 임계값을 변화시키는 변화단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태 및 이점은 본 발명의 원리를 예로서 도시한 첨부 도면에 관하여 취해진 하기의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 그 목적 및 이점과 함께 첨부 도면을 기초로 한 양호한 실시예의 하기 설명을 참조로 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 포크리프트의 요동 제어장치를 도시한 개요도.
도 2는 도 1의 포크리프트의 차체 프레임과 후차축을 도시한 개요도.
도 3은 도 1의 포크리프트의 측면도.
도 4는 도 1의 요동 제어장치의 전기 구성을 도시한 블록도.
도 5는 제 1 실시예에 따른 차축 요동 제어 처리절차에 사용된 맵도.
도 6은 차축 요동각과 록킹 기구의 상태 사이의 관계를 도시한 도면.
도 7은 제 2 실시예에 따른 차축 요동 제어 처리절차에 사용된 맵도.
도 8은 제 3 실시예에 따른 높이 센서를 구비한 마스트의 측면도.
도 9a는 적하물의 하중이 임계값보다 작을 때 사용된 제 3 실시예에 따른 포크 높이와 횡가속도의 임계값 사이의 관계를 도시한 맵도.
도 9b는 적하물의 하중이 임계값 이상일 때 사용된 도 9a와 같은 맵도.
도 10은 제 4 실시예에 따른 횡가속도의 임계값, 포크 높이 및 적하물의 하중 사이의 관계를 도시한 맵도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 포크리프트 1a : 차체 프레임
4 : 포크 10 : 후차축
13 : 댐퍼 14 : 전자기 밸브
20 : 컨트롤러 21 : 요 레이트 센서
22 : 차속 센서 23, 24 : 높이 센서
25 : 압력 센서 34 : CPU
본 발명의 제 1 실시예에 따른 포크리프트(1)는 도 1 내지 도 6에 관해 설명된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 포크리프트(1)는 구동 전방 휠(7)과 조향 후방 휠(11)을 구비한다. 한쌍의 내부 마스트(3)는 외부 마스트(2) 사이에 설치된다. 포크(4)는 체인과 스프로켓(모두 도시되지 않음)에 의해 각각의 내부 마스트(3)에 결합된다. 외부 마스트(2)는 차체 프레임(1a)에 대해 마스트를 경사지게 하는 틸트 실린더(5)에 의해 차체 프레임(1a)에 결합된다. 리프트 실린더(6)는 각각의 외부 마스트(2)상에 위치된다. 리프트 실린더(6)는 내부 마스트(3)를 상하로 이동시켜 포크(4)를 승강시킨다.
각각의 전방 휠(7)은 차동 링 기어(8; 도 1에 도시)와 트랜스미션(도시되지 않음)에 의해 엔진(9)에 접속된다. 따라서, 전방 휠(7)은 엔진(9)에 의해 구동된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 후차축(10)은 차체 프레임(1a)의 저부 후방부를 통해 연장된다. 후차축(10)은 중심핀(10a)에 의해 차체 프레임(1a)에 고정되어 중심핀(10a)에 대해 요동한다. 차량을 선회시키기 위해 조향되는 후방 휠(11)은 후차축(10)의 단부에 결합된다. 스티어링 실린더(도시되지 않음)는 후차축(10) 내에 위치된다. 스티어링 실린더는 후방 휠(11) 중 하나에 각각 결합된 한쌍의 피스톤 로드를 포함한다. 스티어링 실린더는 도 3에 도시된 스티어링 휠(12)에 의해 제어되어 후방 휠(11)을 조향한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 댐퍼(유압 실린더: 13)는 차체 프레임(1a)에 후차축(10)을 접속시킨다. 댐퍼(13)는 하우징(13a)과 그 안에 장착된 피스톤(13b)을 포함한다. 하우징(13a)은 차체 프레임(1a)에 결합되고, 피스톤(13b)은 그로부터 연장된 피스톤 로드(13c)를 포함한다. 피스톤 로드(13c)의 말단부는 후차축(10)에 결합된다. 피스톤(13b)은 하우징(13a) 내에서 제 1 챔버(R1)와 제 2 챔버(R2)를 한정한다.
댐퍼(13)는 제 1 및 제 2 통로(P1, P2)에 의해 전자기 밸브(14)에 접속된다. 제 1 및 제 2 통로(P1, P2)는 각각 제 1 및 제 2 챔버(R1, R2)에 접속된다. 제어 밸브(14)는 노멀 클로즈형 2포트 2위치 전환 밸브이다. 또한, 밸브(14)는 스풀, 스풀을 동작시키는 솔레노이드(14a) 및 스프링(14b)을 포함한다. 스풀은 제 1 통로(P1)와 제 2 통로(P2)를 연통시키는 접속 위치(16)와 제 2 통로(P2)로부터 제 1 통로(P1)를 분리시키는 분리 위치(15)를 갖는다. 제 2 통로(P2)는 제 3 통로(P3)와 체크 밸브(18)에 의해 어큐뮬레이터(17)에 결합된다. 어큐뮬레이터(17)는 유압유를 저장하여 댐퍼(13)로부터의 유압유 누설을 보상한다. 제 2 통로(P2)는스로틀(19)을 포함한다. 댐퍼(13)와 밸브(14)는 후차축(10)을 고정시킨다.
솔레노이드(14a)가 소자(de-excitation; 消磁)될 때, 스풀의 분리 위치(15)는 도 2에 도시된 것과 같이 통로(P1, P2) 사이에 위치되므로 통로(P1, P2)를 서로 분리시킨다. 따라서, 스풀은 챔버(R1, R2) 사이에서의 오일 유동을 금지한다. 따라서, 댐퍼(13)는 고정된다. 결과적으로, 후차축(10)은 차체 프레임(1a)에 고정된다. 솔레노이드(14a)가 여자(excitation; 勵磁)될 때, 스풀의 접속 위치(16)는 도 2에 도시된 것과 같이 통로(P1, P2) 사이에 위치되므로 통로(P1, P2)를 서로 접속시킨다. 따라서, 스풀은 챔버(R1, R2) 사이에서의 오일 유동을 허용한다. 결과적으로, 피스톤(13b)은 하우징(13a) 내에서 이동 가능하고 후차축(10)은 요동 가능하다.
차축(10)의 요동은 프레임(1a)의 저부상에 형성된 한쌍의 스토퍼(stopper: 1b)에 의해 제한된다. 특히, 스토퍼(1b)는 차축(10)의 요동을 ±4˚ 범위 내로 제한한다. 제어 밸브(14)는 컨트롤러(20)에 의해 제어되고, 도 3에 도시된 것과 같이 프레임(1a)의 전방부에 장착된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 포크리프트(1)는 요 레이트 센서(21), 차속 센서(22), 제 1 포크 높이 센서(23), 제 2 포크 높이 센서(24), 압력 센서(25) 및 요동각 센서(26)를 포함한다. 요 레이트 센서(21)는 예를 들어, 자이로스코프를 포함하고 컨트롤러(20)와 함께 차체 프레임(1a)의 전방부에 위치된다. 요 레이트 센서(21)는 차체 프레임(1a)의 요 레이트{ Y (rad/sec)}를 검출한다. 센서(21)의 자이로스코프는 압전기식, 가스-레이트식 또는 광학식일 수 있다. 차속 센서(22)는 기어(8)의 회전 속도를 검출하고, 그것은 포크리프트(1)의 차속(V)에 비례한다.
포크 높이 센서(23, 24)는 소정의 높이에서 외부 마스트(2) 중 하나에 위치된다. 센서(23, 24)는 제한 스위치를 포함한다. 제 1 높이 센서(23)는 포크(4)의 높이가 2 미터 미만일 때는 작동되지 않고, 포크(4)의 높이가 2 미터 이상일 때 작동한다. 높이 센서(24)는 포크 높이가 4 미터 미만일 때는 작동되지 않고, 포크 높이가 4 미터 이상일 때 작동된다. 따라서, 높이 센서(23, 24)는 포크 높이를 세 개의 높이 범위 즉, 낮은 높이 범위(0 내지 2 미터), 중간 높이 범위(2 내지 4 미터) 및 높은 높이 범위(4 미터 이상)로 나눈다. 높이 센서(23, 24)로부터의 신호에 따라, 컨트롤러(20)는 포크(4)가 어느 범위 내에 있는지를 판정한다. 포크(4)의 최대 높이는 5 또는 6 미터이다.
압력 센서(25)는 리프트 실린더(6)중 하나의 저부에 위치되어 실린더(6) 내의 압력을 검출한다. 따라서, 센서(25)는 포크(4)상의 하중(W)의 함수인 리프트 실린더(6) 내의 압력을 기초로 포크(4)상의 하중(W)을 간접적으로 검출한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 요동각 센서(26)는 후차축(10)의 요동각(차축각:θ)을 검출하기 위해 차체 프레임(1a)의 측부상에 위치된다. 센서(26)는 예를 들어, 퍼텐쇼미터(potentiometer)를 포함하고 링크 기구(27)에 의해 후차축(10)에 결합된다. 링크 기구(27)는 차체 프레임(1a)에 대한 차축(10)의 요동 운동을 회전 운동으로 전환시키고, 센서(26)로 그 운동을 전달한다. 요동각(θ)은 프레임(1a)에 대해 고정된 수평면에 대한 후차축(10)의 각도이다. 수평면은 차축(10)의 요동 축선을 포함한다. 요동각(θ)은 후차축(10)이 프레임(1a)의 수평면에 평행할 때 0˚이고, 요동각의 범위는 -4˚ 내지 +4˚이다(-4˚≤θ≤4˚).
차축 요동 제어장치의 전기 구성은 도 4를 참조로 후술된다.
컨트롤러(20)는 마이크로컴퓨터(28), A/D 변환회로(29 내지 32) 및 드라이버(33)를 포함한다. 마이크로컴퓨터(28)는 CPU(34), ROM(35), RAM(36), 클록 회로(37), 입력 인터페이스(38) 및 출력 인터페이스(39)를 포함한다.
CPU(34)는 A/D 변환회로(29 내지 32)를 통한 센서(21, 22, 25, 26)로부터의 신호와 높이 센서(23, 24)로부터의 ON/OFF 신호를 수용한다. CPU(34)는 센서(21, 22, 25, 26)로부터의 신호를 기초로 요 레이트(Y), 차속(V), 하중(W) 및 요동각(θ)을 계산한다. 높이 센서(23, 24)로부터의 ON 신호 및 OFF 신호의 조합에 따라, CPU(34)는 포크(4)가 낮은 높이 위치, 중간 높이 위치 또는 높은 높이 위치 중 어느 위치에 있는지를 판정한다. 또한, CPU(34)는 포크(4)상의 하중(W)이 소정의 임계치(Wo) 미만인지를 판정한다.
드라이버(33)는 소정의 시간 간격으로 예를 들어, 10 밀리초 간격으로 ROM(35) 내에 저장된 차축 요동 제어 프로그램을 실행시킨다.
차축 요동 제어 동안, CPU(34)는 포크리프트(1)상에 작용하는 횡가속도(Gs)와 차량의 주행 상태를 나타내는 값으로서 요 레이트(Y)의 변화율(ΔY/ΔT)을 계산한다. 횡가속도(Gs)는 포크리프트(1)가 선회할 때 포크리프트(1)상에 횡방향으로 작용하는 원심 가속도로 고려된다. 요 레이트(Y)의 변화율(ΔY/ΔT) 즉, 요 가속도는 요 레이트(Y)의 시간에 따른 변화를 나타낸다. 횡가속도(Gs)는 차속(V)과 요 레이트(Y)를 곱함으로써 계산된다(Gs = V·Y). 두 값(ΔY/ΔT, Gs) 중의 한 값이 대응 임계치(Yo, Go)를 초과할 때, CPU(34)는 후차축(10)을 고정시킨다.
횡가속도와 요 레이트 판정을 독립적으로 행하는 CPU(34)는 포크 높이가 4 미터 이상이고 포크(4)상의 하중(W)이 임계치(Wo) 이상일 때 제 1 고정 조건이 충족되는지를 판정한다. 그러나, 제 1 고정 조건이 충족되더라도, 요동각(θ)의 절대값이 2˚를 초과하면 후차축(10)은 고정되지 않는다. 즉, 요동각(θ)이 도 6의 자유 영역 중 한 영역 내에 있을 때는 후차축(10)은 고정되지 않는다. 다시 말해, 차축 요동각(θ)이 도 6의 고정 영역 내에 있을 때 제 2 고정 조건이 충족된다. 그러므로, 후방 휠(11)중 하나가 요철부 또는 융기부 위로 주행할 때 후차축(10)은 고정되는 것이 방지된다. 요동각(θ)의 절대값이 2˚ 미만인 한, 두 개의 후방 휠(11)은 후차축(10)이 고정되더라도 노면에 접촉된 체로 유지된다.
ROM(35)은 도 5에 도시된 맵(M1)을 미리 저장한다. CPU(34)는 맵(M1)에 따라 후차축(10)을 고정할지를 결정한다. 요동각이 고정 영역 내에 있다고 가정하면, 포크 높이(H)가 임계값(Ho; 4 미터) 이상일 때 및 포크(4)상의 하중(W)이 임계값(Wo) 이상일 때 후차축(10)은 고정된다. 독립적으로, 차축(10)은 차축 요동각(θ)에 관계없이 횡가속도 임계값이 초과될 경우 고정된다. 횡가속도(Gs)는 두 개의 임계값(Go)을 갖는다. 예를 들어, 포크 높이(H)가 2 미터 미만일 때, 임계값(Go)은 0.18 N(뉴튼)으로 설정된다. 예를 들어, 포크 높이가 2 미터 이상일 때, 임계값(Go)은 0.08 N으로 설정된다. 임계값(Go, Yo)은 노면 테스트를 기초로 결정되거나 포크리프트(1)가 안정화를 필요로 할 경우 후차축(10)이 고정되도록 이론적으로 계산된다. 임계값(Go, Yo)은 차량의 형태나 그 차량이 사용되는 조건에 따라 변경된다.
포크리프트(1)의 조작 동안, CPU(34)는 차축 요동 제어 공정을 실행한다. CPU(34)는 요 레이트(Y), 차속(V), 포크 높이(H), 적하물 하중(W) 및 요동각(θ)을 판독한다. CPU(34)는 요 레이트(Y)의 변화율(ΔY/ΔT; 요 가속도)와 검출된 값(Y, V)를 기초로 횡가속도(Gs)를 계산한다.
그후, CPU(34)는 도 5의 맵(M1)에 따라 후차축(10)을 고정시킬지를 결정한다. 맵(M1)에 도시된 바와 같이, 포크 높이(H)가 임계값(4 미터)보다 클 때 및 하중(W)이 임계값(Wo)보다 클 때{요동각(θ)이 고정 영역 내에 있다고 가정} 후차축(10)은 고정된다. 독립적으로, 횡가속도 또는 요 가속도의 임계값이 초과될 경우{차축 요동각(θ)에 관계없이} 차축은 고정된다. 포크 높이(H)가 낮은 범위(0 내지 2 미터)일 때, 횡가속도의 임계값(Go)은 0.18 N으로 설정된다. 포크 높이(H)가 2 미터 이상일 때 임계값(Go)은 0.08 N으로 설정된다. 횡가속도(Gs)가 임계값(0.08 N 또는 0.18 N)보다 클 때 또는 요 레이트(Y)의 변화율(ΔY/ΔT)이 임계값(Yo)보다 클 때 후차축(10)은 고정된다.
제 2 높이 센서(24)는 포크 높이(H)가 고정 조건을 충족시키는지 또는 높이가 임계값(Ho; 4 미터) 이상인지를 결정하는데 사용된다. 제 1 높이 센서(23)는 횡가속도(Gs)의 임계값(Go)으로서 사용되는 값(0.08 N 또는 0.18 N)의 결정에 사용된다. 임계값(Go)이 포크 높이(H)에 따른 두 값 사이에서 변화되므로, 후차축(10)의 바람직하지 않은 고정은 포크리프트(1)의 선회동안 방지된다.
횡가속도(Gs)가 단지 하나의 임계값(Go)만을 가질 경우, 포크(4)가 2 미터 이상의 높이에 있을 때 차량이 안정되게 선회하도록 보다 작은 값(0.08 N)이 사용되어야만 한다. 그러므로, 횡가속도(Gs)가 0.18 N에 이를 때까지 차량이 안정화되더라도, 포크(4)가 2 미터보다 낮을 때 횡가속도(Gs)가 0.08 N에 이르면 후차축(10)이 고정된다. 그러나, 도 1 내지 도 6의 실시예에서, 포크 높이(H)가 낮은 범위(H < 2m)일 때 임계값(Go)은 0.18 N이다. 그러므로, 후차축(10)은 횡가속도(Gs)로 인해 불필요하게 고정되지 않는다.
포크 높이(H)에 따른 횡가속도(Gs)의 임계값(Go)의 변화는 포크 높이(H)의 임계값(Ho)이 최대로 되도록 한다. 포크 높이(H)가 클 때, 작은 횡가속도(Gs)가 차량을 불안정하게 만든다. 그러나, 포크 높이(H)가 2 미터 이상일 때, 임계값(Go)은 보다 작은 값으로 설정된다. 그러므로, 포크 높이(H)가 클 때, 후차축(10)은 차량에 작용하는 비교적 작은 횡가속도(Gs)로 고정된다. 이는 차량의 안정도를 향상시켜 포크(4) 높이의 임계값(Ho)을 최대화한다. 그러므로, 후차축(10)은 불필요하게 고정되지 않는다.
상술된 바와 같이, 도 1 내지 도 6의 실시예는 후차축(10)이 불필요하게 고정되는 것을 방지한다. 후차축(10)의 불필요한 고정에 의해 야기되는 단점은 감소된다. 결과적으로, 도 1 내지 도 6의 장치는 포크리프트(1)의 승차감과 횡방향 안정도를 향상시킨다. 또한, 상기 장치는 전방 휠(7)의 상승을 방지해 포크리프트(1) 휠의 공회전을 방지한다.
요동각(θ)의 절대값이 2˚보다 클 때, 포크 높이(H)가 임계값(Ho)보다 크고 포크(4)상의 하중(W)이 임계값(Wo)보다 크면 후차축(10)은 고정되지 않는다. 즉, 요동각(θ)의 절대값이 2˚보다 클 때, 후방 휠(11)중 하나는 융기부나 돌출부 위로 주행하기 쉽다. 이러한 상태에서, 포크리프트(10)가 평평한 노면에서 이동할 때, 후차축(10)의 고정은 휠(7, 11) 중 하나가 노면과 느슨하게 접촉하도록 한다. 요동각(θ)의 절대값이 2˚보다 작은 경우, 후차축(10)의 고정은 네 개의 휠(7, 11)과 노면 사이의 접촉을 방해하지 않는다. 또한, 요동각(θ)의 절대값이 2˚보다 크더라도, 횡가속도(Gs)와 요 레이트(Y)의 변화율(ΔY/ΔT) 중 적어도 하나가 대응 임계값(Go, Yo)보다 클 때, 후차축(10)은 고정된다.
후차축(10)이 포크리프트(1)의 선회동안 횡가속도(Gs)를 기초로 고정될 때, CPU(34)는 ROM(35) 내에 포크(4)의 높이를 저장한다. 즉, CPU(34)는 차축(10)이 고정될 때의 포크(4)의 높이 범위를 ROM(35)에 기억시킨다. 포크 높이(H)가 선회동안 변화될 경우, 횡가속도의 임계값(Go)은 현재 포크 높이(H)와 후차축(10)을 고정시킬 때의 포크 높이(H)중 보다 큰 값을 기초로 결정된다. 예를 들어, 포크리프트(1)의 선회동안 포크 높이(H)가 2 미터 이상의 위치로부터 2 미터 미만의 위치까지 변화될 경우, 임계값은 0.08 N으로 유지되고 0.18 N으로 변화되지 않는다. 그러므로,포크(4)가 포크리프트(1)의 선회동안 하강되더라도, 후차축(10)은 포크(4)의 하강으로 인해 해제되지 않는다. 따라서, 포크리프트(1)는 후차축(10)의 고정으로 안정된 선회를 한다.
포크리프트(1)가 선회를 종료할 때, 횡가속도(Gs)는 현재 임계값(Go)보다 작아지고 후차축(10)은 해제된다. 동시에, 임계값(Go)은 현재 포크(4) 높이를 기초로 다시 결정된다.
포크리프트(1)가 선회를 개시할 때, 요 레이트(Y)의 변화율(ΔY/ΔT)은 먼저 임계값(Yo)을 초과하고 후차축(10)은 횡가속도(Gs)가 증가하기 전에 요동되지 않은체로 고정된다. 포크리프트(1)가 방향을 바꿀 경우, 스티어링 휠(12)은 회전되고 방향 전환 동안 횡가속도(Gs)는 0으로 된다. 그러나, 스티어링 휠(12)이 회전되는 상태에서, 변화율(ΔY/ΔT)은 임계값(Yo) 이상으로 유지된다. 따라서, 후차축(10)은 방향 전환동안 고정된 체로 유지되고 포크리프트(1)는 안정화된다.
높이 센서(23, 24)는 포크(4)의 높이(H)를 세 범위로 나누는 리미트 스위치(limit switch)이다. CPU(34)는 포크(4)의 범위가 센서(23, 24)로부터의 ON 신호 및 OFF 신호의 조합을 기초로 정해지는지를 결정한다. 다시 말해, 도 1 내지 도 6의 실시예는 세 개의 높이 범위를 검출하기 위해 단지 두 개의 리미트 스위치만을 필요로 한다. 또한, 센서를 전환시키는 높이 센서(23, 24)는 A/D 변환회로를 필요로 하지 않는다.
본 발명이 그 정신 및 범위로부터 일탈함이 없이 많은 다른 특정 형태로 실시될 수 있다는 것은 당업자들에게는 명백할 것이다. 특히, 본 발명은 후술되는 바와 같이 실시될 수 있다.
두 개 이상의 값이 횡가속도(Gs)의 임계값(Go)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것처럼, 포크 높이(H)가 2 미터 이상 4 미터 미만일 때 임계값(Go)은 0.12 N이고, 높이(H)가 4 미터 이상일 때 임계값(Go)은 0.08 N이다. 도 7의 실시예는 포크(4)가 중간 높이 범위에 있을 때 후차축(10)의 바람직하지 않은 고정을 추가로 감소시킨다.
높이 센서(23, 24)는 포크(4) 높이의 변화를 연속적으로 검출하는 센서로 대체될 수 있고, 횡가속도(Gs)의 임계값(Go)은 포크 높이(H)에 따라 연속으로 변화될 수 있다. 도 8은 상기 높이 센서(42)를 도시한다. 리프트 브래킷(4a)에 접속되는 와이어(40)는 릴(41)에 대해서 감긴다. 릴(41)은 와이어(40)를 수축시켜 감는 방향으로 힘을 받는다. 센서(42)는 릴(41)의 회전량을 검출하고, 그 회전량은 포크(4) 높이(H)의 함수이다. 또한, 초음파 센서가 포크 높이(H)를 검출하는데 사용될 수 있다. 초음파 센서는 리프트 실린더의 저부로부터 초음파를 발생시켜 피스톤에 의해 반사된 초음파를 수용한다. 그후, 센서는 초음파의 발생 및 수용 사이의 시간 주기를 측정하므로써 피스톤의 위치를 검출한다.
도 9a 및 도 9b는 포크 높이(H)에 따라 횡가속도(Gs)의 임계값(Go)이 연속으로 변화되는 맵(M2, M3)을 도시한다. 맵(M2)은 하중(W)이 임계값(Wo)보다 작을 때사용되고, 맵(M3)은 하중(W)이 임계값(Wo) 이상일 때 사용된다. 맵(M2, M3)의 사용은 포크 높이(H)에 따른 임계값(Go)의 연속적인 변화를 허용하므로 후차축(10)의 바람직하지 않은 고정을 추가로 감소시킨다.
횡가속도(Gs)의 임계값은 적하물 하중(W)과 포크 높이(H)에 따라 변화될 수 있다. 이러한 경우에, 도 8의 릴형 높이 센서(42)는 도 1의 압력 센서(25)와 함께 사용된다. 높이 센서는 리프트 실린더(6) 내의 피스톤의 위치를 연속으로 검출하는 초음파 센서일 수 있다. 도 10의 맵(M4)은 임계값의 변화를 도시한다. 맵(M4)에서, 임계값은 적하물 하중(W)과 포크 높이(H)에 따라 연속으로 변화된다. 횡가속도(Gs)의 임계값은 맵(M4)의 자유 영역과 고정 영역 사이의 경계로 표시된다. 맵(M4)은 포크리프트(1)가 이동할 때 후차축(10)의 바람직하지 않은 고정을 실질적으로 제거한다.
높이 센서는 세 개 이상의 리미트 스위치를 포함할 수 있고, 횡가속도(Gs)의 임계값은 두 개 이상의 값을 가질 수 있다. 이는 포크리프트(1)가 주행중일 때 후차축(10)의 바람직하지 않은 고정을 감소시킨다. 리미트 스위치의 개수는 비용 감소를 위해 양호하게는 세 개 이하이다.
요동각 센서(26)은 생략될 수 있다. 이 경우에, 포크 높이(H)가 임계값(Ho)보다 크고 적하물 하중(W)이 임계값(Wo)보다 클 때 현재 요동각(θ)에 관계없이 후차축(10)은 고정된다.
댐퍼(13) 이외의 록킹 기구가 후차축(10)을 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제 58-167215호에 개시된 차체 프레임과 차축 사이에 두 개의 블록을 삽입하므로써 차축을 고정시키는 기구가 사용될 수 있다. 또한, 후차축(10)은 견고하게 고정될 필요가 없다. 대신에, 차축(10)의 요동 범위는 고정될 때 좁은 범위로 제한될 수 있다.
포크리프트(1)의 주행 상태를 검출하는 센서는 요 레이트 센서(21)와 차속 센서(22)로 제한되는 것은 아니다. 임의의 센서가 횡가속도(Gs)와 요 레이트(Y)의 변화율(ΔY/ΔT)을 계산하기 위해 필요한 값을 획득할 수 있는 한 그 센서가 사용될 수 있다. 예를 들어, 요 레이트 센서(21)는 후방 휠(11)의 휠 각도를 검출하는 조향각 센서로 대체될 수 있다. 이러한 경우에, 휠 각도와 차속(V)은 횡가속도(Gs = V2/r)와 요 레이트(Y)의 변화율{ΔY/ΔT = V·Δ(1/r)/ΔT}을 계산하기 위해 사용되고, 여기서, "r"은 휠 각도를 기초로 판정된 선회 반경이다. 또한, 가속도 센서와 요 레이트 센서(21)의 조합은 Gs 값과ΔY/ΔT 값을 계산하기 위해 사용될 수 있다.
포크리프트(1)의 주행 상태는 단지 횡가속도(Gs)만을 기초로 판정될 수 있다. 요 레이트(Y)의 변화율(ΔY/ΔT)은 꼭 필요한 것은 아니다. 또한, 횡가속도(Gs)의 변화율(ΔGs/ΔT)이 요 레이트(Y)의 변화율(ΔY/ΔT) 대신 사용될 수도 있다.
본 발명은 포크리프트(1) 이외의 산업 차량에 적용될 수 있다. 특히, 본 발명은 예를 들어, 셔블 로더와 하이 리프트 작업(high lift work)용 차량에 적용될 수 있다.
그러므로, 본 예 및 실시예는 그것에 제한하는 것은 아니며 설명으로서 인식되어야 하고 본 발명은 본원의 상세한 설명에 제한되는 것은 아니지만, 첨부된 특허청구의 범위 및 동등한 범위 내에서 실시될 수 있다.
본 발명은 차축의 불필요한 고정을 감소시킨 차축 요동 제어 장치를 제공하고 또한, 요동 차축과 적하물 운반용 캐리어를 갖는 산업 차량의 차축 요동 제어방법을 제공한다.

Claims (13)

  1. 프레임에 대해 상승 및 하강되는 적하물 운반용 캐리어와 프레임(1a)상에 요동 가능하게 지지되는 차축(10)을 구비한 산업 차량용 차축 요동 제어장치(axle pivot control apparatus)에 있어서,
    프레임을 안정화시키기 위해서 차축의 요동을 규제하는 록킹 기구(13, 14)와,
    산업 차량의 주행 상태를 나타내는 값을 검출하는 검출기(21, 22)와,
    캐리어의 높이를 나타내는 값을 검출하는 높이 검출기(23, 24)와,
    캐리어상의 적하물의 하중을 나타내는 값을 검출하는 하중 검출기(25)와,
    검출된 높이값이 소정의 높이 임계값 이상인지와 검출된 하중값이 소정의 하중 임계값 이상인지에 따라 록킹 기구를 제어하는 제 1 컨트롤러와,
    산업 차량의 주행 상태를 나타내는 값이 소정의 주행 임계값 이상인지에 따라 록킹 기구를 독립적으로 제어하는 제 2 컨트롤러와,
    검출된 높이값에 따라 주행 임계값을 변화시키는 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차축 요동 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 높이 검출기는 캐리어가 특정 높이들에 위치될 때 작동 및 정지되는 복수의 스위치형 센서를 포함하고, 상기 특정 높이는 주행 임계값을 변화시킬 시기를 결정하기 위해 사용되는 높이 및 높이 임계값에 대응하는 높이를 포함하는것을 특징으로 하는 차축 요동 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 높이 검출기는 캐리어 높이를 연속으로 검출하고, 상기 변환기는 검출된 캐리어 높이에 따라 주행 임계값을 연속으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 차축 요동 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서, 변환기는 주행 임계값과 캐리어 높이 사이의 관계를 각각 한정하는 두 개의 다른 맵을 저장하는 메모리를 포함하고, 캐리어상의 적하물의 하중이 소정의 기준값보다 작은 것으로 판정된 때 상기 맵중 하나를 사용하여 주행 임계값을 결정하고, 검출된 하중값이 소정의 기준값 이상일 때 다른 맵을 사용하여 주행 임계값을 결정하는 것을 특징으로 하는 차축 요동 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서, 변환기는 검출된 하중값과 검출된 높이값에 따라 주행 임계값을 변화시키는 것을 특징으로 하는 차축 요동 제어장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 산업 차량의 주행 상태를 나타내는 값은 프레임상에 작용하는 횡가속도를 나타내는 것임을 특징으로 하는 차축 요동 제어장치.
  7. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 차축의 요동각의 절대값이 소정값 이상일 때, 제 1 컨트롤러는 검출된 높이값 및 검출된 하중값에 관계없이 차축의 요동을 허용하도록 록킹 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 차축 요동 제어장치.
  8. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 차축이 고정된 상태에서 캐리어 높이가 변화될 때, 변환기는 차축이 고정된 때의 캐리어 높이값과 현재 캐리어 높이값 중 보다 큰 값을 기초로 주행 임계값을 결정하는 것을 특징으로 하는 차축 요동 제어장치.
  9. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 산업 차량은 포크리프트인 것을 특징으로 하는 차축 요동 제어장치.
  10. 요동 가능한 차축과 적하물 운반용 캐리어를 구비한 산업 차량용 차축 요동 제어방법에 있어서,
    차량의 주행 상태를 나타내는 값을 판독하는 판독 단계와,
    캐리어의 높이를 나타내는 값을 판독하는 판독 단계와,
    캐리어상의 적하물의 하중을 나타내는 값을 판독하는 판독 단계와,
    캐리어의 높이가 캐리어 높이값을 기초로 소정의 높이 임계값 이상인지를 판정하는 판정 단계와,
    적하물의 하중이 적하물 하중값을 기초로 소정의 하중 임계값 이상인지를 판정하는 판정 단계와,
    검출된 높이값이 소정의 높이 임계값을 초과하는지와 검출된 하중값이 소정의 하중 임계값을 초과하는지에 따라 차축의 요동을 규제하는 규제 단계와,
    주행 상태값이 소정의 주행 임계값을 초과하는지에 따라 차축의 요동을 독립적으로 규제하는 규제 단계와,
    검출된 높이값에 따라 주행 임계값을 변화시키는 변화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차축 요동 제어방법.
  11. 제 10항에 있어서, 캐리어의 높이를 연속으로 검출하는 검출 단계와, 검출된 캐리어 높이에 따라 주행 임계값을 연속으로 변화시키는 변화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차축 요동 제어방법.
  12. 제 10항에 있어서, 적하물의 하중이 제 1 범위 내인지 또는 제 2 범위 내인지를 판정하는 판정 단계와, 적하물의 하중이 제 1 범위 내인 것으로 판정된 경우 제 1 맵을 사용하여 주행 임계값을 결정하는 결정 단계와 적하물의 하중이 제 2 범위 내인 것으로 판정된 경우 제 2 맵을 사용하여 주행 임계값을 결정하는 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차축 요동 제어방법.
  13. 제 10항에 있어서, 요동 가능한 차축의 요동각을 나타내는 값을 검출하는 검출 단계와, 요동각 값이 높이값 및 하중값에 관계없이 소정값을 초과할 때 요동 가능한 차축의 자유로운 요동을 허용하는 요동 허용 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는차축 요동 제어방법.
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