CN113226972B - 工业车辆 - Google Patents

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Abstract

提供一种工业车辆，包括：转舵轮角度控制部，基于转向器角度传感器及转舵轮角度传感器的信号，以转向器与后轮的角度对应的方式变更后轮的转舵角；重心高度运算部，基于重量传感器所检测的货物重量、及位置传感器所检测的货物高度位置，来运算叉车与货物的合计重心高度；角度运算部，基于重心高度运算部所运算的重心高度及速度传感器所检测的车辆速度，运算与车辆不翻倒的最小转弯半径对应的后轮角度；转舵轮角度限制部，基于与最小转弯半径对应的后轮角度，来限制后轮角度；转向器角度限制部，基于与最小转弯半径对应的后轮角度，来控制转向器的角度；以及警告通知部，基于由角度运算部所运算出的与最小转弯半径对应的后轮角度，来执行警告通知。

Description

工业车辆
技术领域
本发明涉及一种叉车(forklift)等工业用车辆，其包括具有转舵轮的本体、用于操作转舵轮的转向器(steering)及使货物升降的升降构件，本发明特别涉及一种包括线控转向(STEER BY WIRE)方式的操舵***的工业车辆。
背景技术
在此种作为工业车辆的叉车中，使用将与转向器的操作量相应的油量的工作油供给至转向油缸(steering cylinder)而使转舵轮转向的、搭载有轨道轮(orbit roll)(印度公司的登录商标)的全油压式(Full Hydraulic)动力转向装置。相对于此，近年来，作为叉车的操舵***，逐渐采用线控转向方式的电动液压动力转向器，其通过电信号来检测转向操作并输入至控制装置，通过控制装置来控制电压，所述电压供给至用于向油压供给源提供动力的直流马达。
对于此种叉车来说，在行驶速度大的状态下因急速操作手柄而以过小的半径转弯时，有车辆翻倒的危险。因此，提出了用于防止此种翻倒的各种方法。
专利文献1中公开了一种叉车的速度限制装置，基于积载物的位置及重量来运算叉车的重心及翻倒极限角度，基于重心和操舵量及积载物的重量来运算施加至重心的叉车翻倒方向的力与规定方向所成的角度成为翻倒极限角度的、翻倒极限速度，并基于翻倒极限速度来限制叉车的车速。
专利文献2中公开了下述叉车，即：预测规定时间后的行驶状态，在此时的车速超过有可能翻倒的容许车速时刹车，然后在成为不翻倒的状态时解除刹车。
专利文献3中公开了一种叉车的防翻倒装置，具有：举高检测部件，检测叉的举高；位移量检测部件，检测叉的位移量；以及控制器，基于来自举高检测部件的举高数据及来自位移量检测部件的位移量数据来对行驶马达的工作进行运算控制以控制车辆的行驶速度。
专利文献4中公开了一种叉车的安全装置，包括利用电动机向转向器供给辅助转矩(assist torque)的电气式动力转向装置，若在车速变大的状态下转舵轮的转弯角速度大，则对动力转向用电动机以减少辅助转矩的方式进行驱动，使转向手柄具有重量而妨碍转向手柄操作速度的高速化。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开平10-175800号公报
专利文献2：国际公开2007/081020
专利文献3：日本专利特开2000-72396号公报
专利文献4：日本专利特开平3-295768号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
专利文献1至专利文献3所记载的发明中，构成为通过将叉车的速度设为低速而防止翻倒，因而作业性降低。而且，专利文献1至专利文献4所记载的发明中，当在行驶速度降低之前进行急剧的手柄操作而以过小的半径执行转弯时，也有可能在行驶速度降低之前发生翻倒。
本发明是为了解决所述课题而成，其目的在于提供一种能可靠地防止翻倒的工业车辆。
[解决问题的技术手段]
技术方案1所记载的发明为一种线控转向方式的工业车辆，包括：具备转舵轮的本体；转向器，用于操作所述转舵轮；升降构件，使货物升降；转向器角度传感器，检测所述转向器的角度；转舵轮角度传感器，检测所述转舵轮的角度；以及转舵轮角度控制部，以由所述转向器角度传感器所检测出的所述转向器的角度与由所述转舵轮角度传感器所检测出的所述转舵轮的角度对应的方式变更所述转舵轮的角度，并且所述线控转向方式的工业车辆的特征在于包括：速度传感器，检测车辆的行驶速度；重量传感器，检测所述货物的重量；位置传感器，检测所述货物的高度位置；角度运算部，基于由所述速度传感器所检测出的行驶速度、由所述重量传感器所检测出的所述货物的重量、及由所述位置传感器所检测出的所述货物的高度位置，运算与车辆不翻倒的最小转弯半径对应的、所述转舵轮的角度；以及转舵轮角度限制部，基于由所述角度运算部所运算出的与最小转弯半径对应的所述转舵轮的角度，来限制所述转舵轮的角度。
根据技术方案1所记载的发明，技术方案2所记载的发明中，还包括：转向器角度限制部，基于由所述角度运算部所运算出的与最小转弯半径对应的所述转舵轮的角度，来控制所述转向器的角度。
根据技术方案1所记载的发明，技术方案3所记载的发明中，还包括：警告通知部，基于由所述角度运算部所运算出的与最小转弯半径对应的所述转舵轮的角度，来执行警告通知。
[发明的效果]
根据技术方案1所记载的发明，基于由速度传感器所检测出的行驶速度、由重量传感器所检测出的货物的重量、及由位置传感器所检测出的货物的高度位置，来运算与车辆不翻倒的最小转弯半径对应的、转舵轮的角度，并基于所述转舵轮的角度来限制转舵轮的角度，因而能可靠地防止车辆的翻倒。
根据技术方案2所记载的发明，与转舵角的角度相对应地限制转向器的角度，因而可使转舵角的可动角度范围与转向器的可动角度范围一致，从而能够防止操作员的操纵错误。
根据技术方案3所记载的发明，由于基于与最小转弯半径对应的转舵轮的角度来执行警告通知，因此能够通过警告来防止操作员的操纵错误。
附图说明
图1为本发明的叉车的侧面概要图。
图2为本发明的叉车的正面概要图。
图3为表示本发明的叉车的主要驱动***的框图。
图4为表示本发明的叉车的主要控制***的框图。
图5为表示控制部30的功能结构的框图。
图6为示意性地表示叉车的行驶速度V(t)与转弯半径r(θ2(t))的概要图。
[符号的说明]
11：前轮
12：后轮
13：本体
14：升降机构
15：转向器
16：叉
17：货物
21：转向器角度传感器
22：转舵轮角度传感器
23：马达
24：油压泵
25：油压缸
30：控制部
31：转舵轮角度控制部
32：重心高度运算部
33：角度运算部
34：转舵轮角度限制部
35：转向器角度限制部
36：警告通知部
41：刹车机构
42：速度传感器
43：重量传感器
44：位置传感器
G：重心
具体实施方式
以下，基于图式对本发明的实施方式进行说明。图1为作为本发明的工业车辆的叉车(forklift)的侧面概要图，图2为其正面概要图。
所述叉车包括线控转向(steer by wire)方式的操舵***，包括：本体13，包括作为行驶轮的前轮11及作为转舵轮的后轮12；转向器(steering)15，用于操作后轮12；以及作为升降构件的叉16，所述升降构件在支撑有货物17的状态下相对于配设于本体13的升降机构14而升降。
图3为表示本发明的叉车的主要驱动***的框图。而且，图4为表示本发明的叉车的主要控制***的框图。
所述叉车包括用于经由转向节臂(knuckle arm)26而使作为转舵轮的一对后轮12的转舵角变化的油压缸25，此油压缸25包含缸体27、活塞杆(cylinder rod)28及活塞29。而且，所述叉车包括：油压泵24，用于向油压缸25供给工作油；马达23，使所述油压泵24向正转或反转方向旋转而使油压缸25工作；转向器角度传感器21，用于检测转向器15的角度；转舵轮角度传感器22，用于检测后轮12的转舵角；以及刹车机构41，限制转向器15的旋转。进而，所述叉车包括控制部30，此控制部30包括后述的转舵轮角度控制部31，此转舵轮角度控制部31用于基于来自转向器角度传感器21及转舵轮角度传感器22的信号，以转向器15的角度与后轮12的角度对应的方式变更后轮12的转舵角。所述控制部30连接于检测车辆(叉车)的行驶速度的速度传感器42、检测货物17的重量的重量传感器43、及检测货物17的高度位置的位置传感器44。
所述叉车中，若操作转向器15而变更其角度，则转向器角度传感器21检测到这一情况，向控制部30发送表示转向器15的角度的信号。控制部30基于从转向器角度传感器21发送的表示转向器15的角度的信号，使马达23旋转，通过油压泵24的驱动使油压缸25工作，变更后轮12的转舵角。所述后轮12的转舵角由转舵轮角度传感器22检测出，表示此转舵角的信号发送至控制部30。控制部30的转舵轮角度控制部31基于来自转向器角度传感器21及转舵轮角度传感器22的信号，以转向器15的角度与后轮12的角度对应的方式变更后轮12的转舵角。
图5为表示控制部30的功能结构的框图。
所述控制部30包含安装有软件的计算机。所述控制部30所含的各部的功能是通过执行安装于计算机的软件而实现。
所述控制部30包括：上文所述的转舵轮角度控制部31，用于基于来自转向器角度传感器21及转舵轮角度传感器22的信号，以转向器15的角度与后轮12的角度对应的方式变更后轮12的转舵角；重心高度运算部32，基于由重量传感器43所检测出的货物17的重量M、及由位置传感器44所检测出的货物17的高度位置，运算叉车与货物17合计的重心高度L；角度运算部33，基于由重心高度运算部32所运算出的重心高度L及由速度传感器42所检测出的车辆的行驶速度V(t)，运算与车辆不翻倒的最小转弯半径r(θ2(t))对应的、后轮12的角度θ2(t)；转舵轮角度限制部34，基于由角度运算部33所运算出的与最小转弯半径r(θ2(t))对应的后轮12的角度θ2(t)，限制后轮12的角度；转向器角度限制部35，基于由角度运算部33所运算出的与最小转弯半径r(θ2(t))对应的后轮12的角度θ2(t)，控制转向器15的角度θ1(t)；以及警告通知部36，基于由角度运算部33所运算出的与最小转弯半径r(θ2(t))对应的后轮12的角度θ2(t)，来执行警告通知。此处，t为时刻。
接下来，对在具有如上结构的叉车中限制作为转舵轮的后轮12的角度的转舵轮角度限制动作进行说明。图6为示意性地表示叉车的行驶速度V(t)及转弯半径r(θ2(t))的概要图。
在将M设为货物17的重量、m设为叉车的重量、v(t)设为车辆的行驶速度、r(θ2(t))设为转弯半径、θ2(t)设为作为转舵轮的后轮12的角度、t设为时刻时，针对转弯中的叉车的横向负重F(t)是由下述式(1)表示。
F(t)＝(M+m)×v(t)2/r(θ2(t))…(1)
而且，如图2所示，在将L设为叉车与货物17的合计的重心G的高度、l设为重心G的横向位置(重心G到叉车的翻倒中心的距离)、g设为重力加速度时，作用于叉车的力矩的关系是由下述式(2)表示。此处，重心G的高度位置是基于由位置传感器44所检测出的货物17的高度位置、由重量传感器43所检测出的货物17的重量、以及叉车自身的重量及重心G的高度位置由重心高度运算部32运算。而且，设货物17配置于横向中央部而假设重心G的叉车的横向位置为叉车的中央。
F(t)×L＝(M+m)×g×l…(2)
若将式(1)代入至式(2)，则成为下述式(3)。
v(t)2/r(θ2(t))×L＝g×l…(3)
因此，叉车不翻倒的条件可由下述式(4)表示。
v(t)2/r(θ2(t))×L＜g×l…(4)
在叉车的行驶中，在时刻t，由控制部30的角度运算部33运算与车辆不翻倒的最小转弯半径r(θ2(t))对应的、后轮12的角度θ2(t)。接着，转舵轮角度限制部34基于由角度运算部33所运算出的后轮12的角度θ2(t)，在各时刻限制后轮12的角度。由此，可将叉车的翻倒防患于未然。
此时，包括线控转向方式的操舵***的叉车中，当采用所述结构时，可能即便操作员操作转向器15也产生后轮12的角度不变更的状态，因与操作员的意图不同的后轮12的动作导致产生碰撞事故等。
因此，所述叉车中，控制部30的转向器角度限制部35基于由角度运算部33所运算出的与最小转弯半径对应的后轮12的角度θ2(t)，控制转向器15的角度θ1(t)。更具体而言，通过限制转向器15的旋转的刹车机构41，与后轮12的角度θ2(t)相对应地限制转向器15的角度θ1(t)的范围。线控转向方式的操舵***中，通常为了使操作员认识到用于转向器15的油压缸25处于冲程终点、或后轮12接触障碍物而无法切断转向器15的状态，而配设有刹车机构41。本发明的叉车中采用下述结构，即：通过利用所述刹车机构41，而与后轮12的角度θ2(t)相对应地限制转向器15的角度θ1(t)的范围。
而且，控制部30的警告通知部36基于由角度运算部33所运算出的与最小转弯半径对应的后轮12的角度θ2(t)，来执行警告通知。所述警告通知除了在显示部中显示警告以外，也可为利用声音或光的警告。
根据这些结构，可使操作员认识到后轮12的角度变更受到限制，能够防止操作员的操纵错误。
此外，所述实施方式中，作为本发明的工业用车辆，将本发明适用于通过叉16来载置并移动货物17的叉车，但例如也可将本发明适用于高处作业车等工业车辆，所述高处作业车用于将作业者作为货物而执行高处的作业。

Claims (3)

1.一种工业车辆，为线控转向方式的工业车辆，包括：具备转舵轮的本体；转向器，用于操作所述转舵轮；升降构件，使货物升降；转向器角度传感器，检测所述转向器的角度；转舵轮角度传感器，检测所述转舵轮的角度；以及转舵轮角度控制部，以由所述转向器角度传感器所检测出的所述转向器的角度与由所述转舵轮角度传感器所检测出的所述转舵轮的角度对应的方式，变更所述转舵轮的角度，且所述工业车辆的特征在于包括：
速度传感器，检测车辆的行驶速度；
重量传感器，检测所述货物的重量；
位置传感器，检测所述货物的高度位置；
角度运算部，基于由所述速度传感器所检测出的行驶速度、由所述重量传感器所检测出的所述货物的重量、及由所述位置传感器所检测出的所述货物的高度位置，运算出与车辆不翻倒的最小转弯半径对应的所述转舵轮的角度；以及
转舵轮角度限制部，基于由所述角度运算部所运算出的与最小转弯半径对应的所述转舵轮的角度，来限制所述转舵轮的角度。
2.根据权利要求1所述的工业车辆，还包括：
转向器角度限制部，基于由所述角度运算部所运算出的与最小转弯半径对应的所述转舵轮的角度，来控制所述转向器的角度。
3.根据权利要求1所述的工业车辆，还包括：
警告通知部，基于由所述角度运算部所运算出的与最小转弯半径对应的所述转舵轮的角度，来执行警告通知。
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