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KR19990037475A - 산업용 차량의 차축 틸트 제어 방법 및 장치 - Google Patents

산업용 차량의 차축 틸트 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
KR19990037475A
KR19990037475A KR1019980045639A KR19980045639A KR19990037475A KR 19990037475 A KR19990037475 A KR 19990037475A KR 1019980045639 A KR1019980045639 A KR 1019980045639A KR 19980045639 A KR19980045639 A KR 19980045639A KR 19990037475 A KR19990037475 A KR 19990037475A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
axle
inclination angle
damper
rear wheel
wheel shaft
Prior art date
Application number
KR1019980045639A
Other languages
English (en)
Inventor
가즈오 이시카와
다카키 오가와
Original Assignee
이소가이 치세이
도요다 지도숏키 세사쿠쇼(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이소가이 치세이, 도요다 지도숏키 세사쿠쇼(주) filed Critical 이소가이 치세이
Publication of KR19990037475A publication Critical patent/KR19990037475A/ko

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Abstract

산업용 차량은 차체 프레임(1a) 및 그 차체 프레임에 의해 피벗가능하게 지지되는 차축(10)을 갖는다. 또한 차량은 차체 프레임과 차축 사이에 배치되는 댐퍼(13)를 포함한다. 차축의 경사에 따라 댐퍼로 오일을 공급하고 댐퍼로부터 방출되는 오일을 수용하는 통로가 있다. 제어밸브(14)는 댐퍼로 유입 및 배출되는 오일 흐름을 제어하기 위해 통로내에 배치된다. 경사각 센서는 차축의 경사각을 검출한다. 제어기는 차축을 고정 및 해제하기 위한 로킹 조건에 따라 제어 밸브를 제어한다. 로킹 조건이 만족되지 않을 때, 제어기는 경사각 센서에 의해 검출된 차축의 경사각이 소정 최대값을 넘는지의 여부를 검사한다. 제어기는 만일 경사각이 최대 경사각을 넘으면 차축을 잠그고, 만일 후륜축(rear axle)에 부가되는 힘이 경사각을 감소시키려고 한다면 차축을 해제한다.

Description

산업용 차량의 차축 틸트 제어 방법 및 장치
본 발명은 산업용 차량의 차축의 틸팅을 제어하는 장치에 관한 것이다.
포크리프트(forklift)와 같은 일반적인 산업용 차량에서, 차량의 안정성과 안락함을 향상시키기 위하여 후륜을 지지하는 차축이 차체 프레임에 피봇가능하게 부착된다. 그러나, 그러한 포크리프트가 방향전환하면, 횡방향 가속도(원심력)가 차량에 가해져 포크리프트를 기울인다. 이러한 틸팅은 차량을 불안정하게 할 수 있다.
미심사된 일본특허 공개공보 제 58-211903 호는 차량이 방향전환할 때 발생된 원심력을 검출하는 검출기를 갖는 포크리프트에 대해 설명한다. 검출된 원심력이 소정값을 초과한다면, 로킹장치가 차축을 차체 프레임에 고정시켜 포크리프트를 안정화시킨다.
이 차축은 차축을 차체 프레임에 연결하는 댐퍼를 로킹하므로써 고정된다. 특히, 댐퍼에 연결된 오일통로는 댐퍼로 유입 및 배출되는 오일 흐름이 정지되는 식으로 차단된다. 결과적으로, 차축은 차체 프레임에 로킹된다. 댐퍼의 해제를 위해서 오일통로가 개방된다. 이러한 방식은 차체 프레임에 대하여 차축이 기울일 수 있게 한다.
차축의 지나친 경사각은 차량의 안정성을 악화시키며, 그 결과 일반적인 산업용 차량은 차축의 경사각을 제한하거나 최대 경사각을 한정하는 기계식 스토퍼(mechanical stopper)를 갖는다. 이 스토퍼는 차축이나 차체 프레임 중 어느 한 쪽에 제공된다.
그러한 기계식 스토퍼는, 스토퍼를 장착한 차축의 경사각을 제한하기 위해서 차축과 반복적으로 충돌한다. 만약에 낡은 부품들을 교환하지 않는다면, 차량의 횡방향 안정성은 악화될 것이다. 그러므로, 스토퍼는 차축의 최대 경사각을 유지할 필요가 있다면 마모의 확인 및 교환을 자주 할 필요가 있다. 즉, 스토퍼의 관리는 까다롭다. 차량이 평지를 이동할 때는 차축의 최대 경사각이 작을수록 차량의 안정성을 향상시킨다. 한편, 도로가 울퉁불퉁하면, 최대 경사각이 작을수록 차량의 안정성을 악화시킨다. 그 결과 바람직하게는 최대 경사각은 도로 상황에 따라 변화되어야 한다. 그러나 최대 경사각이 기계식 스토퍼에 의해 설정되기 때문에, 최대 경사각을 변화시키기가 쉽지 않다.
따라서, 본 발명의 첫 번째 목적은 차축의 최대 경사각이 스토퍼의 마모로 인하여 증가되는 것을 방지하는 것이다. 본 발명의 두 번째 목적은 차량의 최대 경사각을 변화시키는 차축 틸트 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상술한 그리고 다른 목적들을 달성하기 위하여 그리고 본 발명의 목적에 따라서, 프레임 상에 피봇가능하게 지지된 차축을 갖는 산업용 차량의 차축 틸트 제어장치가 제공된다. 이 장치는 댐퍼, 도관, 제어밸브, 검출기와 제어기를 포함한다. 이 댐퍼는 프레임과 차축 사이에 배치된다. 도관은 차축이 피봇할 때 오일이 댐퍼에 유입되거나 방출되게 한다. 제어밸브는 댐퍼 내로 유입 및 댐퍼로부터 방출되는 오일의 흐름을 제어하는 도관 내에 배치된다. 검출기는 차축의 경사각을 검출한다. 제어기는 소정 로킹 조건에 기초하여 제어밸브를 제어하므로써 차축을 고정하거나 해제한다. 로킹 조건이 만족되지 않을 때, 검출기에 의해 검출된 경사각이 소정의 최대 경사각을 초과한다면 제어기는 차축을 로킹한다. 그 후에 해제되었을 때 경사각이 감소한다면 제어기는 차축을 해제한다.
또한 본 발명은 산업용 차량의 피봇차축을 제어하는 방법에 이용할 수 있다. 이 방법은 차량의 안정성에 관련된 동작특성을 검출하는 단계, 동작특성이 소정의 제 1 범위 내에 있을 때 차축의 자유 피봇운동을 허용하는 단계, 동작특성이 소정의 제 2 범위 내에 있을 때 제한장치(restricting device)를 작동시키므로써 차축의 피봇운동을 제한하는 단계를 포함한다. 추가로 이 방법은 차축이 동작특성에 기초하여 자유롭게 피봇될 수 있을 때 차축이 소정의 최대각 이상으로 피봇한다면 제한장치를 작동시키므로써 차축을 제한하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 관점과 장점들은, 실시예를 통하여 본 발명의 원리를 나타내는 첨부도면과 연계한 이하의 설명에서 분명해 질 것이다.
본 발명의 목적 및 장점들과 함께 본 발명은 첨부도면을 통한 현재의 바람직한 실시예들의 다음 설명을 참고하여 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 포크리프트의 틸트 제어장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 포크리프트에서의 차축 제어장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 1의 포크리프트를 도시한 측면도.
도 4는 도 1의 틸트 제어장치의 블록선도.
도 5a는 도 4의 경사각 변환기의 노브를 도시한 정면도.
도 5b는 도 5a의 노브의 회전량과 최대 경사각 사이의 대응을 도시한 맵.
도 6은 최대 경사각 제어를 도시한 흐름도.
도 7은 최대 경사각을 결정하는 조건과 후륜축의 경사각 사이의 관계를 도시한 도표.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 포크리프트 1a: 차체 프레임
10: 후륜축 11: 후륜
12: 조타륜 13: 댐퍼
14: 제어밸브 21: 요잉율 센서
22: 차속 센서 26: 압력 센서
이하에서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 장치를 갖는 포크리프트를 도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한다.
도 3에 도시한 포크리프트(1)는 전륜구동 후륜운전형이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 차체 프레임(1a)의 전방에 한 쌍의 외부 마스트(2)들이 배치되며, 이 외부 마스트(2)들 사이에 한 쌍의 내부 마스트(3)들이 배치된다. 체인과 리프트 브래킷(lift bracket; 둘다 도시안함)에 의하여 각 내부 마스트(3)에 포크(4)가 연결된다. 내부 마스트(3)들과 함께 포크(4)는 상승 및 하강되고 적재장치(loading attachment)로서 작용한다.
각 외부 마스트(2)는 틸트 실린더(5)에 의하여 차체 프레임(1a)에 연결된다. 특히, 각 실린더(5)는 피스톤 로드(5a)를 포함하고 피스톤 로드(5a)의 단부는 상응하는 외부 마스트(2)에 연결된다. 틸트 실린더(5)는 피스톤 로드(5a)를 연장시키고 잡아당겨 외부 마스트(2)를 기울인다. 각 외부 마스트(2)의 안쪽에는 리프트 실린더(6)가 배치된다. 각 리프트 실린더(6)는 상응하는 내부 마스트(3)의 상단부에 연결된 피스톤 로드(6a)를 포함한다. 이 리프트 실린더(6)는 피스톤 로드(6a)를 연장시키고 수축시켜 포크(4)들을 상승 및 하강시킨다. 엔진(9; 도 3)에는 링형상의 차동기어(8; 도 1)와 트랜스미션(도시안함)에 의해 전륜(7)들이 연결된다. 그리하여 전륜(7)은 엔진(9)에 의해 구동된다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 후륜축(10)은 차체 프레임(1a)의 낮은 후반부를 통하여 연장되어 있다. 후륜축(10)은 중심핀(10a)을 중심으로 피봇한다. 조정 실린더와 링크장치(둘다 도시안함)에 의해 후륜축(10)에 후륜(11)이 연결된다. 후륜(11)은 차체 프레임(1a)에 대하여 후륜축(10)과 일체로 피봇한다. 조정 실린더는 운전대(12)에 의해 조절되어 후륜(11)을 조정한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 유압식 댐퍼(13)는 차체 프레임(1a)에 후륜축(10)을 연결한다. 댐퍼(13)는 다중가동형 유압식 실린더(multi-movement hydraulic cylinder)이며 댐퍼본체(13a)와 피스톤(13b)을 포함한다. 댐퍼본체(13a)는 차체 프레임(1a)에 연결되며 피스톤(13b)은 이 피스톤으로부터 연장한 피스톤 로드(13c)를 포함한다. 피스톤 로드(13c)의 단부는 후륜축(10)에 연결된다.
피스톤(13b)은 댐퍼본체(13a)에서 제 1 챔버(R1)와 제 2 챔버(R2)를 규정한다. 제 1 챔버(R1)와 제 2 챔버(R2)는 각각 제 1 통로(P1)와 제 2 통로(P2)에 연결된다. 제 1 통로(P1)와 제 2 통로(P2)는 각각 제 1 챔버(R1)와 제 2 챔버(R2)와 제어밸브(14)를 통하여 교통한다. 제어밸브(14)는 두 개의 포트들을 갖는 정상적으로 폐쇄된 2방향 스위치밸브이다. 밸브(14)는 솔레노이드(14a), 스프링(14b), 스풀(spool)을 포함한다. 솔레노이드(14a)가 소자(deexcite)되면, 스프링(14b)은 밸브(14)를 폐쇄한다. 밸브(14)의 스풀은 단절위치(15)와 연결위치(16)를 포함한다. 제 3 통로(P3)와 체크밸브(18)에 의하여 제 2 통로(P2)에 어큐뮬레이터(리저버; 17)가 연결된다.
도 2에 도시한 바와 같이 밸브(14)의 스풀이 제 2 위치에 있을 때, 챔버(R1, R2)로부터 그리고 챔버 내로의 오일 흐름이 억제된다. 따라서 댐퍼(13)가 로킹된다. 결과적으로, 후륜축(10)이 차체 프레임(1a)에 로킹되어 기울지 않게 된다. 스풀이 도 2에 도시한 위치와 반대위치인 개방위치나 연결위치(16)에 있을 때, 챔버(R1, R2)들 사이에서 오일 흐름이 허용된다. 이 상태에서, 댐퍼(13)가 해제되며 후륜축(10)은 기울어질 수 있다. 제 2 통로(P2)에는 스로틀(19)이 제공된다. 댐퍼(13)와 제어밸브(14)는 후륜축(10)의 틸팅을 제한하는 차축 제어장치를 구성한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 스토퍼(20)가 후륜축(10)의 상부에 배치된다. 이 스토퍼(20)는 후륜축(10)이 소정 각도 이상으로 차체 프레임(1a)에 대하여 피봇팅하는 것을 방지한다. 스토퍼(20)는 후륜축(10)의 틸팅을 제한하도록 차체 프레임(1a) 상에 위치한 결합부(engaging portion)와 접촉한다. 스토퍼(20)는 댐퍼(13)가 고장날 때 후륜축(10)의 틸팅을 제한한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 포크리프트(1)의 전방부에는 요잉율 센서(21)가 배치된다. 이 실시예에서, 요잉율 센서(21)는 압전형 자이로스코프(piezoelectric gyroscope)이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 차량속도 센서(22)가 링형상의 차동기어(8) 근처에 배치된다. 차량속도 센서(22)는 단위 시간당 기어(8)의 회전수를 검출하여 포크리프트(1)의 속도(v)를 측정한다. 그 후 이 센서(22)는 포크리프트의 속도(v)를 지시하는 신호를 출력한다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 경사각 센서(23)가 차체 프레임(1a)에 배치된다. 경사각 센서(23)는 프레임(1a)의 수평선에 대하여 프레임(1a)에 대한 후륜축(10)의 경사각(θ)을 검출한다. 경사각 센서(23)는 회전 전위차계(rotational potentiometer)를 포함한다. 후륜축(10)의 틸팅은 링크(24)에 의하여 센서(23)에 전달된다. 센서(23)는 후륜축(10)의 경사각(θ)을 지시하는 신호를 출력한다.
도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 포크위치 센서(25)가 외부 마스트(2)의 상부에 배치된다. 포크위치 센서(25)는, 예를 들어 한계 스위치(limit switch)를 포함한다. 이 센서(25)는 포크(4)들의 높이가 소정값(h0)과 동일하거나 더 높을 때 켜지며 포크(4)들의 높이가 소정값(h0)보다 낮을 때 꺼진다. 이 실시예에서, 소정값(h0)은 실질적으로 포크(4)들의 최대 높이(hmax)의 절반이다.
하중을 검출하기 위해서 압력 센서(26)가 리프트 실린더(6)들 중 한 쪽에 배치된다. 압력 센서(26)는 리프트 실린더(6)에서 오일 압력을 검출하여 포크(4) 상의 화물의 무게를 지시하는 신호(w)를 출력한다. 포크위치 센서(25)와 압력 센서(26)는 화물의 상태를 검출하는 장치를 구성한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제어밸브(14)의 솔레노이드(14a)와 센서(21, 22, 23, 25, 26)들은 제어기(27)에 전기적으로 연결된다.
이하에서 포크리프트(1)의 틸트 제어장치를 도 4를 참고하여 설명한다. 포크리프트(1)의 틸팅은 제어기(27)에 의하여 제어된다. 제어기(27)는 마이크로컴퓨터(28), 아날로그 대 디지털 컨버터(AD-컨버터; 29 내지 32), 여자기(33)를 포함한다. 마이크로컴퓨터(28)는 중앙처리장치(CPU; 34), 읽기전용메모리(ROM; 35), 랜덤액세스메모리(RAM; 36), 카운터(37), 입력 인터페이스(38), 출력 인터페이스(39)를 포함한다.
CPU(34)는 AD-컨버터(29 내지 32)와 입력 인터페이스(38)에 의해 요잉율 센서(21), 차량속도 센서(22), 경사각 센서(23), 압력 센서(26)에 연결된다. 또한 CPU(34)는 여자기(33)와 출력 인터페이스(39)에 의해 솔레노이드(14a)에 연결된다. CPU(34)는 해제신호(여자전류)를 솔레노이드(14a)에 전송한다. 해제신호는 솔레노이드(14a)를 여자시켜 개방위치에 제어밸브(14)를 유지한다. CPU(34)가 솔레노이드(14a)로의 해제신호 전송을 중단하면, 제어밸브(14)는 폐쇄위치로 이동된다.
ROM(35)은 틸트 제어프로그램과 같은 프로그램을 저장하고 있다. 이 틸트 제어프로그램은 소정의 로킹 조건이 만족되면 틸팅에 대항하여 후륜축(10)을 로킹하므로써 차량의 안정성을 향상시키는 프로그램이다. 이 실시예에서, CPU(34)는 다음 조건 (Ⅰ) 내지 (Ⅵ)들 중 적어도 하나가 만족되면 로킹 조건이 만족된다고 판단한다.
(Ⅰ) 요잉율(ω)의 변화율(Δω/ΔT)이 상한값(K1)보다 클 때,
(Ⅱ) 요잉율(ω)의 변화율(Δω/ΔT)이 상한값(K1)보다 큰 값으로부터 상한값(K1)과 동일하거나 작지만 하한값(K2)보다는 큰 값으로 변화할 때,
(Ⅲ) 요잉율(ω)의 변화율(Δω/ΔT)이, 소정주기(T)를 벗어나기 전에 조건 (Ⅱ)의 값으로부터 하한값(K2)과 동일하거나 작은 값으로 변화할 때,
(Ⅳ) 횡방향 가속도(Gs)가 상한값(H1)보다 클 때,
(Ⅴ) 횡방향 가속도(Gs)가 상한값(H1)보다 큰 값으로부터 상한값(H1)과 동일하거나 작지만 하한값(H2)보다는 콘 값으로 변화할 때,
(Ⅵ) 포크위치 센서(25)는 ON신호를 출력하며, 압력 센서(26)는 기준값(N)과 동일하거나 큰 값을 검출할 때,
요잉율(ω)의 변화율(Δω/ΔT)의 상한값(K1) 및 하한값(K2)과 소정주기(T)가 ROM(35)에 저장된다. 요잉율(ω)의 변화율(Δω/ΔT)에 관련된 로킹 조건이 만족되는지를 판단하기 위해 상기 값(K1, K2)들이 사용된다. 횡방향 가속도의 상한값(H1)과 하한값(H2)이 ROM(35)에 저장된다. 포크리프트(1)에 작용하는 원심력에 관련된 로킹 조건이 만족되는지를 판단하기 위해 상기 값(H1, H2)들이 사용된다. 추가로, ROM(35)은 기준압력값(N)을 저장한다. 운송화물의 상태에 관련된 로킹 조건이 만족되는지를 판단하기 위해 이 값(N)이 사용된다. 상기 값(K1, K2, H1, H2)들과 주기(T)는 도로 테스트에 기초하여 결정되거나 이론적으로 계산되어, 필요할 때 포크리프트(1)를 안정시키기 위해 후륜축(10)을 로킹한다. 또한 대상물을 고정하거나 해제할 때 포크리프트(1)의 안정성을 향상시키기 위해서, 기준값(N)이 하중 테스트에 기초하여 결정되거나 이론적으로 계산된다.
CPU(34)는 요잉율 센서(21)에 의해 검출된 요잉율(ω)의 변화율(Δω/ΔT)을 산출한다. 또한 CPU(34)는 차량속도 센서(22)에 의해 검출된 차량속도(v)에 요잉율(ω)을 곱하므로써 횡방향 가속도(Gs)를 산출한다(Gs=v·ω).
CPU(34)는 압력 센서(36)로부터 출력된 신호에 기초하여 포크(4)위에 배치된 물체의 무게를 검출한다. CPU(34)는 하중의 상태에 대한 로킹 조건이 압력 센서(26) 및 포크 위치센서(25)로부터 출력된 신호에 기초하여 만족되는 지의 여부를 판단한다.
CPU(34)는 로킹 조건 (1) 내지 (6)의 1개 이상이 만족되고 그리하여 제어밸브(14)를 폐쇄 위치로 유지할 때 제어밸브(14)에 로킹 신호를 보낸다. 로킹 조건이 만족되지 않을 때, CPU(34)는 솔레노이드(14a)로 해제신호를 보내고 그리하여 밸브(14)는 개방위치(16)로 이동된다. 로킹신호는 솔레노이드(14a)를 소자(de-exciting)하기 위한 신호이다. 일단 소자되면, 솔레노이드(14a)는 차축(10)이 해제될 때까지 소자상태로 유지된다.
제어기(27)는 후륜축(10)의 최대 경사각를 변하시키기 위한 경사각 변환기(40, tilt angle changer)를 포함한다. 경사각 변환기(40)는 입력 인터페이스(38)에 의해 CPU(34)에 연결된다. 경사각 변환기(40)는 최대 경사각(θs)에 대응하는 디지탈 값을 신호로서 출력한다. 디지탈 값 신호는 도 5a에 도시된 바와 같이 수동으로 회전가능한 노브(40a)를 갖는 조절기(40)에 의해 연속적으로 변할 수 있다. 노브(40a)는 노브(40a)의 위치를 나타내기 위해 그 위에 프린트되는 인디슘(41, indicium)을 갖는다. 각도 표시부(42)는 노브(40a)를 에워싼다. 각도 표시부(42)는 노브(40a)의 회전량과 후륜축(10)의 최대 경사각 사이에 관계를 나타낸다. 각도 표시부(42)는 아치형의 밴드이며, 더 큰 최대 경사각을 표시하기 위해 보다 넓어진다.
로킹 조건이 만족되지 않을 때, CPU(34)는 후륜축(10)이 소정의 최대 경사각(θs)를 넘어 틸팅되는 것을 방지한다. CPU(34)는 경사각 센서(23)에 의해 검출된 후륜축(10)의 현재 경사각(θ)과 소정의 최대 경사각(θs)을 비교한다. 만약 현재 경사각(θ)이 최대 경사각(θs)보다 크다면, CPU(34)는 잠김신호를 제어밸브(14)로 전송한다. 따라서, 후륜축(10)이 로킹된다. 이 상태에서, 만일 후륜축(10)이 경사각(θ)을 감소시키는 힘을 받는다면, CPU(34)는 해제신호를 제어밸브(14)로 전송한다.
ROM(35)은 최대 경사각 변환기(40)로부터 출력된 신호에 기초하여 최대 경사각(θs)을 연산하기 위하여 도 5b에 도시된 맵(M, map)을 저장한다. 맵(M)에서, 최대 경사각(θs)은 변환기(40)의 출력이 증가할 때 2。 부터 5。까지 증가한다. CPU(34)는 잠김조건이 만족되지 않을 때 차축(10)을 로킹할 지의 여부를 결정하기 위해 기준값으로서 최대 경사각(θs)을 사용한다.
상술한 차축 틸트 제어장치의 작동은 이하에 기술하겠다.
CPU(34)는 소정의 시간간격으로 차축 틸트 제어를 수행한다. CPU(34)는 횡방향 가속도(Gs)와, 요잉율 센서(21) 및 차량 속도 센서(22)로부터 출력된 신호에 기초한 요잉율(ω)의 변화율(Δω/ΔT)를 연산한다. 또한 CPU(34)는 잠김조건 (1) - (5) 의 어느 조건이 만족되는지를 판단한다. 또 CPU(34)는 경사각 센서(23) 및 압력 센서(26)로부터 출력된 신호에 기초하여 잠김조건 (6)이 만족되는지를 판단한다. 만일 조건 (1) - (6)의 적어도 하나가 만족된다면, CPU(34)는 즉각 잠김 신호를 출력한다. 잠김 신호는 제어밸브(14)의 솔레노이드(14a)를 소자하고, 후륜축(10)이 해제될 때 여자된다. 따라서, 제어밸브(14)는 스프링(14b)에 의해 폐쇄 위치로 이동된다. 그 결과, 오일은 댐퍼(13)로 유입 또는 방출될 수 없고 후륜축(10)은 로킹된다.
요잉율(ω)의 변화율(Δω/ΔT)에 대한 잠김조건은 변화율(Δω/ΔT)이 상한값(K1)을 넘을 때 만족된다. 그 후에, 만일 변화율(Δω/ΔT)이 상한값(K1) 미만일 때조차 CPU(34)는 변화율(Δω/ΔT)이 하한값(K2)보다 크게 되는 한 잠김조건이 만족되는지를 판단한다. 따라서 CPU(34)는 후륜축(10)을 계속 로킹시킨다. 만일 변화율(Δω/ΔT)이 하한값(K2) 이하로 떨어진다면, CPU(34)는 카운터(37)에 의해 시간을 측정하기 시작한다. 변화율(Δω/ΔT)이 하한값(K2)보다 작을 동안의 시간이 소정 길이에 도달할 때, CPU(34)는 변화율(Δω/ΔT)에 대한 로킹 조건이 더 이상 만족되지 않는지의 여부를 판단한다. 그러므로, 후륜축(10)이 변화율(Δω/ΔT)에 기초하여 로킹된 후 변화율(Δω/ΔT)이 제한값(K1, K2) 근처에서 요동할 때조차 후륜축(10)이 빈번히 고정 및 해제되는 것으로부터 방지된다.
횡방향 가속도(Gs)에 대한 잠김조건은 횡방향 가속도(Gs)가 상한값(H1)을 초과할 때 만족된다. 그 후, 횡방향 가속도(Gs)가 상한값(H1) 이하로 떨어질 때 조차, CPU(34)는 측방향 가속도(Gs)가 하한값(H2)보다 크게 되는 한 잠김조건이 만족되는지를 판단한다. 따라서, CPU(34)는 후륜축(10)의 계속 로킹한다. 그러므로, 후륜축(10)이 횡방향 가속도(Gs)에 기초하여 로킹된 후 횡방향 가속도(Gs)가 제한값(H1, H2) 근처에서 요동할 때 조차, 후륜축(10)이 빈번하게 로킹 및 해제되는 것을 방지한다.
만일 후륜축(10)이 로킹된 동안 조건 (1) - (6)이 만족되지 않는다면, 후륜축(10)은 로킹될 것이다. 이 상태에서, CPU(34)는 제어밸브(14)로 여자 신호를 출력하여 제어밸브(14)가 개방 위치로 이동된다. 그 결과, 후륜축(10)은 자유롭게 틸트된다.
후륜축(10)이 자유롭게 틸트될 때, CPU(34)는 후륜축(10)이 소정의 최대 경사각을 초과하여 틸팅되는 것을 방지하기 위해 도 6에 도시된 프로그램을 수행한다. 스텝(S1)에서, CPU(34)는 댐퍼(34)가 잠겼는지 또는 제어밸브(14)가 폐쇄 위치에 있는지를 판단한다. 이 판단은 예를 들어 여자 신호가 솔레노이드(14a)로 전송되는지를 확인하는 것에 의해 실행된다. 만일 댐퍼(13)가 잠기지 않는다면, CPU(34)는 스텝(S2)으로 이동하고 후륜축(10)의 현재 경사각(θ)이 최대 경사각(θs)보다 큰 지를 판단한다. 만일 경사각(θ)이 최대 각(θs)보다 크다면, CPU(34)는 스텝(S3)으로 이동한다. 스텝(S3)에서, CPU(34)는 댐퍼(13)를 잠그기 위한 신호를 출력하거나 또는 솔레노이드(14a)를 여자하기 위한 신호를 출력한다. 그 결과, 제어밸브(14)는 폐쇄되고 댐퍼(13)은 잠긴다. 따라서, 후륜축(10)은 로킹된다. 만일 솔레노이드(14a)가 이미 소자되었다면, 솔레노이드(14a)는 소자가 계속 유지된다.
만일 댐퍼(14)가 스텝(S1)에서 로킹된다면, CPU(34)는 스텝(S4)으로 이동하고 후륜축(10)은 경사각(θ)이 감소하도록 피봇된다. 비록 축(10)이 이 시점에서 로킹된다면, 약간 틸팅하는 것에 의해 여전히 힘에 대응한다. 이 약간의 틸팅은 경사각 센서(23)에 의해 검출된다. 특히, CPU(34)는 차축(10)의 현재 경사각(θ)과 이전 루틴에서의 경사각(θ)을 비교한다. 만일 현재 경사각(θ)의 절대값이 이전 루틴의 값보다 작으면, CPU(34)는 경사각(θ)이 감소되고 있다고 판단하여 스텝(S5)로 이동한다. 스텝(S5)에서, CPU(34)는 댐퍼(13)를 해제하기 위한 신호를 출력하거나, 또는 솔레노이드(14a)를 여자하는 신호를 출력하고, 스텝(S1)으로 복귀한다. 만일 경사각 θ이 스텝(S4)에서 감소하지 않으면 CPU(34)는 스텝(S3)으로 이동한다.
로크될지라도, 댐퍼(13)는 신장하고, 차축(10)에 적용된 힘에 반응하여 약간 수축한다. 댐퍼(13)가 로크된 후에 경사각(θ)의 민감한 변화는, 후륜축(10) 또는 차체 프레임(1a)이 후륜축(10)의 경사를 감소시키는 정미 힘(net force)을 받아들이고 있다는 것을 가리킨다. 후륜축(10) 또는 차체 프레임(1a)이 경사각(θ)을 감소시키는 정미 힘을 받아들이고 있으면, 경사각(θ)은 후륜축(10)을 해체함으로써 증가되지는 않을 것이다. 이런 경우에, CPU(45)는 경사각(θ)이 도 7의 로킹 범위에 있더라고 후륜축(10)을 해제한다. 따라서, 후륜축(10)이 로크되면, 후륜축(10)이 경사각(θ)을 감소시키는 방향으로 이동한다면 후륜축(10)이 해방된다. 그 결과, 후륜축(10)의 불필요한 로킹이 방지된다.
포크리프트(1)가 평평한 노면에서 주행하면, 최대 경사각(θs)이 작을수록 포크리프트(1)가 더욱 안정해진다. 따라서, 포크리프트(1)가 평평한 노면에 있으면, 최대 경사각 θ은 작은 값으로 설정된다. 구동륜인 전륜(7) 중 하나가 CPU(34)가 후륜축(10)을 로크하고 있는 동안에 도로의 융기부를 주행하면 다른 전륜(7)이 도로와 접하지 않을 수가 있고, 포크리프트(1)가 이동할 수 없을 것이다. 이런 경우에 최대 경사각(θs)의 증가는 후륜축(10)을 해방하여 양쪽 전륜(7)이 노면과 접하도록 허용한다. 그 후에 포크리프트(1)는 계속 이동할 수 있다.
전술한 바와 같이, 스토퍼(20)는 경사각 제어장치가 기능을 하지 않을 때에만 그 기능을 발휘한다. 다시 말하면, 스토퍼(20)는 정상적으로는 차체 프레임(1a)에 접촉하지 않는다.
설명한 실시예는 아래의 장점을 가진다.
스토퍼가 후륜축의 최대 경사각을 규정하는 데 사용되면, 최대 경사각은 스토퍼의 마모로 인하여 오버타임을 증가할 것이다. 이것은 차량의 안정성을 약화시킨다. 설명한 실시예에서, 차체 프레임(1a)에 관한 후륜축(10)의 경사각(θ)이 검출되고, 댐퍼(13)는 경사각 θ이 최대 경사각(θs)를 초과하지 않도록 로크된다. 최대 경사각은 스토퍼(20)의 마모로 인하여 증가되지는 않는다. 따라서, 스토퍼(20)는 마모되었는지 점검되거나 또는 교체될 필요가 없다.
횡방향 가속도 및 도로 상태에 관한 로킹 조건이 틸트 제어 프로그램에서 만족되지 않을 지라도, CPU(34)는 경사각(θ)이 최대 경사각(θs)을 초과하지 않도록 후륜축(10)을 로크한다. 이런 경우에, 후륜축(10)이 경사각(θ)을 감소시키는 힘을 수용하면, 후륜축(10)은 즉시 해제된다. 따라서, 후륜축(10)의 불필요한 로킹이 방지된다.
최대 경사각(θs)은 최대 경사각 변환기(40)를 조정함으로써 변화된다. 그러므로, 최대 경사각(θs)은 노면의 상태에 따라 조정된다.
변환기(40)는 최대 경사각(θs)이 소정범위내에서 연속적으로 변하도록 허용한다. 따라서, 최대 경사각(θs)은 노면 상태와 운반하중의 무게에 대해 최적으로 된다.
최대 경사각(θs)이 작은 값으로 설정되면, 포크리프트(1)는 하나의 전륜(7)이 융기부를 넘어가면 이동할 수 없을 것이다. 그러나, 조작자는 최대 경사각(θs)을 증가시키기 위해 변환기(40)를 수동으로 조정할 수 있다. 증가한 최대 경사각 (θs)이 후륜축(10)을 해제하고, 포크리프트(1)를 다시 견인할 수 있도록 허용한다. 게다가, 포크리프트(1)가 노면 상태를 검출하는 센서를 구비하지 않을지라도, 조작자는 변환기(40)를 조정함으로써 최대 경사각(θs)을 최적으로 할 수 있다. 다시 말하면, 조작자는 최대 경사각(θs)을 최적화함으로써 노면 상태의 갑작스런 변화에 대처할 수 있다.
설명한 실시예의 포크리프트(1)는 변환기(40)를 가진다. 따라서, 제어밸브(14)가 기능장애를 일으키고 또 댐퍼(13)가 후륜축(10)을 로크할 수 없으면, 스토퍼(20)는 후륜축(10)이 과다하게 경사지는 것을 방지한다.
횡방향 가속도에 덧붙여, 요잉율(ω)의 변화율(△ω/△T)은 후륜축(10)을 로크하기 위한 하나의 조건으로서 사용된다. 이것은 조타륜(12)이 회전하기 시작한 후에 후륜축(10)이 즉시 로크되도록 허용한다. 또한, 조작자가 조타륜(12)의 회전방향을 바꾸면, 후륜축(10)이 해제되지 않는다.
횡방향 가속도(Gs)와 요잉율(ω)의 변화율(△ω/△T)은 요잉율 센서(21)에 의해 검출된 요잉율(ω)과, 차속센서에 의해 검출된 차속(v)을 기초로 하여 계산된다. 다라서,변화율(△ω/△T) 및 요잉율(ω)의 값은 쉽고 정확하게 구해진다.
기술에 숙련된 자는 본 발명이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 여러가지 특정 형태로 구체화될 수 있다는 것을 알 것이다. 특히, 본 발명은 아래의 형태로 구체화될 수 있다.
최대 경사각(θs)은 로킹값으로 할 수 있다. 이 실시예는 또한 최대 경사각을 규정하기 위해 스토퍼를 사용하지 않으며, 따라서, 스토퍼의 마모로 인한 단점을 회피하게 된다.
최대 경사각(θs)을 연속적을 가변할 수 있게 만드는 대신에, 최대 경사각 θs는 다수의 개별각에서 선택될 수 있다.
최대 경사각(θs)은 운반하중의 상태(무게 및 도로의 높이)에 따라 자동적으로 조정될 수 있다. 예를 들면, ROM(35)이 최대 경사각(θs)과 운반하중의 상태(무게 및 높이) 사이의 일치감을 보여주는 맵을 저장할 수 있다. 이 맵에서, 운반물체의 더 높은 위치 및 더 무거운 무게는 더 작은 최대 경사각(θs)에 해당하고, 더낮은 위치 및 더 가벼운 무게는 더큰 최대 경사각(θs)에 해당한다. 맵을 참고로 하여, CPU(34)는 포크 위치센서(25) 및 압력센서(26)로부터의 신호들을 근거로 하여 최대 경사각(θs)을 조정한다. 이러한 구조는 포크리프트(1)의 안정성을 더욱 개선한다.
ROM(35)은 다른 노면 상태에 해당하는 각각의 최대 경사각(θs)의 값을 미리 저장해 놓을 수 있다. 이런 경우에, 조작자는 입력장치를 통해 노면 상태를 입력하고, CPU(34)는 입력된 노면 상태에 따라 최대 경사각(θs)의 값을 선택한다. 노면 상태는 포장도로, 비포장도로 및 불량한 도로를 포함한다. 불량한 도로는 여러 등급으로 분류될 수 있다. 조작자는 도로의 상태를 단순히 입력함으로써 최대 경사각(θs)을 최적화할 수 있다.
최대 경사각 변환기(40)의 노브(40a)는 활주 가능한 또는 경사 가능한 레버로 교체될 수 있다.
스토퍼(20)는 제거해도 좋다.
설명한 실시예에서, CPU(34)는 경사각(θ)이 최대 경사각(θs)을 초과하는 것을 방지하기 위해 후륜축(10)을 로크하고, 후륜축(10)이 경사각을 감소시키는 정미 힘을 수용하면 후륜축(10)을 해제한다. 대안으로서, CPU(34)는 차축(10)이 로크되었기 때문에 예정된 시간주기가 경과하였으면 후륜축(10)을 해제할 수 있다. 예를 들면, CPU(34)는 스텝(S4)의 결정이 긍정이면 카운터를 증분하고, 계산값이 예정된 수에 도달하면 댐퍼(13)를 해제한다. 이러한 구조는 솔레노이드(14a)가 빈번하게 켜지고 커지는 것을 방지한다.
요잉율(ω)에 차속(v)을 곱함으로써 횡방향 가속도(Gs)를 계산(Gs=v*ω)하는 대신에, 횡방향 가속도(Gs)는 차속 v의 제곱에 포크리프트(1)의 턴 반경(r)의 역수(1/r)를 곱함으로써 계산될 수 있다(Gs=v2/r). 이 경우에, 요잉율 센서(21)는 차륜각 센서로 대체되고, 턴 반경(r)의 역수(1/r)는 차륜각 센서에 의해 검출된 차륜각을 기초로 하여 계산된다. 대안으로서, 포크리프트(1)는 포크리프트(1)가 선회할 때 포크리프트(1)에 작용하는 원심력을 검출하는 가속도 센서를 포함할 수 있다. 횡방향 가속도 Gs는 검출한 원심력을 기초로 하여 계산된다.
후륜축(10)에 대한 로킹 조건은 요잉율(ω)의 변화율(△ω/△T)에 관한 로킹 조건, 횡방향 가속도(Gs, 원심력)에 관한 로킹 조건, 및 포크(4)에서의 하중 상태에 관한 로킹 조건 모두를 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 후륜축(10)은 횡방향 가속도(Gs)에 관한 로킹 조건만을 기초로 하여 로크될 수 있다. 대안으로서, 횡방향 가속도(Gs)와 하중상태에 관한 로킹 조건을 사용해도 좋다. 또한, 횡방향 가속도(Gs)와, 요잉율(ω)의 변화율(△ω/△T)에 관한 로킹 조건을 사용해도 좋다. 이러한 변경은 필요한 판단 스텝의 수를 줄이며 따라서 경사각 제어를 단순하게 할 수 있다.
설명한 실시예에서, 운반물체의 높이 및 무게는 하중상태에 관한 로킹 조건을 판단하는 로킹된 기준값과 비교된다. 후륜축(10)은 높이가 기준값보다 크고 무게가 기준값보다 무거울 때 로크된다. 그러나, 적어도 하나의 기준값은 복수의 값중에서 변할 수 있으며 또는 연속적으로 변할 수가 있다. 이 경우에, 도로 상태에 관한 로킹 조건은 운반 물체의 실제 무게 또는 높이에 더 적절한 것이다. 그 결과, 후륜축(10)의 불필요한 로킹이 회피된다.
도로 상태에 관한 로킹 조건은 운반 물체의 무게만을 포함할 수 있다. 이것은 로킹 조건의 판단을 간단하게 한다.
도로 상태에 관한 로킹 조건은 운반 물체의 높이만을 포함할 수 있다. 예를 들면, 포크(4)가 약 4m이상 상승되면, 포크(4)가 4m 이상의 높이에 있는지 검출하기 위한 센서가 포크리프트(1)에 설치될 수 있다. 도로 상태에 관한 로킹 조건은 포크(4)가 약 4m보다 높거나 또는 센서가 켜지면 만족하게 된다.
정상 폐쇄식 솔레노이드 밸브인 제어밸브(14)는 정상 개방식 솔레노이드 밸브로 교체될 수 있다.
본 발명은 배터리 동력식 포크리프트에 구체화시킬 수 있다.
이 실시예에서 "산업용 차량"이란 용어는 포크리프트에 한정되는 것이 아니고, 셔블 로더, 고도로 높은 작업용 차량과 같이 무게중심이 높은 차량을 포함한다. 상기 용어 "포크리프트"는 포크 이외의 적재 장치를 갖는 차량, 예로서 롤지를 운반하는 롤 클램프(roll clamp), 블럭을 쌓아 운반하는 블럭 클램프, 코일 와이어 및 케이블과 같은 코일형 물체를 운반하기 위한 램을 갖는 차량들을 포함한다.
그러므로, 본 발명의 실시예는 제한되지 않는 예시로서 고려할 수 있고 상술한 상세한 설명에 의해 제한되지 않으며, 청구범위 및 기본 개념내에서 변형될 수 있다.
본 발명은 차축의 최대 경사각이 스토퍼의 마모로 인하여 증가되는 것을 방지하고, 차량의 최대 경사각을 변화시키는 차축 틸트 제어장치를 제공하는 것이다.

Claims (7)

  1. 프레임상에 피봇가능하게 지지되는 차축(10)을 갖는 산업용 차량을 위한 차축 틸트 제어장치에 있어서,
    프레임과 차축사이에 배치되는 댐퍼(13)와,
    차축이 피봇할 때 오일을 댐퍼에 유입 및 방출하기 위한 도관(P1, P2)과,
    댐퍼로 유입 및 방출되는 오일의 흐름을 제어하기 위해 도관내에 배치되는 제어밸브(14)와,
    차축의 경사각을 검출하기 위한 검출기(23)와,
    소정 잠김조건에 기초하여 제어밸브를 제어하는 것에 의해 차축을 로킹 및 해제하기 위한 제어기(27)를 포함하며, 상기 제어기는 로킹 조건이 만족되지 않았을 때 만일 검출기에 의해 검출된 경사각이 소정 경사각을 초과하지 않는다면 차축을 로킹하고, 그 후 만일 해제되었을 때 경사각이 감소한다면 차축을 해제하는 것을 특징으로 하는 산업용 차량의 차축 틸트 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기(27)는 소정 최대 경사각을 변화하기 위한 변환기(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 차량의 차축 틸트 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 변환기(40)는 소정 범위내에서 최대 경사각을 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 산업용 차량의 차축 틸트 제어 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 변환기(40)는 수동으로 제어되는 것을 특징으로 하는 산업용 차량의 차축 틸트 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 산업용 차량은 적재 하물을 들어올리고 운반하는 포크리프트인 것을 특징으로 하는 산업용 차량의 차축 틸트 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 장치는 또한 포크리프트상에 적재 하물의 무게를 검출하기 위한 무게 검출기(26)와;
    포크리프트에 의해 들여올려진 적재 하물의 높이를 검출하기 위한 높이 검출기(25)와,
    적재 하물의 무게 및 높이에 따른 최대 경사각을 자동적으로 조절하기 위한 제어기(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 차량의 차축 틸트 제어 장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 장치는 또한 소정의 도로 조건을 선택적으로 입력하기 위한 입력 장치를 포함하며, 상기 변환기(40)는 입력된 도로 조건에 따라 최대 경사각을 변화시키는 것을 특징으로 하는 산업용 차량의 차축 틸트 제어 장치.
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