JP2006117406A - バッテリ式産業車両の液圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リフト装置昇降用の油圧ポンプ及び電動モータを使って、他の装置又は負荷を操作可能にするとともに、リフト装置の下降時にリフトエネルギを回生可能にして、小型・低コスト化及びエネルギ効率を向上させる。
【解決手段】 リフトシリンダ１に液圧ポンプ６から圧液を供給する管路１１の途中に、リフト装置の下降時リフトシリンダ１から還流する圧液を液圧ポンプ６に戻すか又は液圧ポンプ６をバイパスして圧液タンクに戻す流路切換弁３を介装し、流路切換弁３及び圧液ポンプ６間において圧液供給管路１１から分岐して他の負荷に圧液を供給する第１の管路１３を設けるとともに、他の負荷２から還流する圧液を圧液タンク６に戻す第２の管路１４を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フォークリフトを始めとする各種バッテリ式産業車両の液圧装置に関し、詳しくはリフト装置を昇降させるリフトシリンダに圧液を供給する液圧ポンプを作動する電動機を、リフト装置の下降時リフトシリンダから液圧ポンプに圧液を戻したときに生じるモータ作用で発電機として機能させ、バッテリ電源の電力回生を行う前記液圧装置に関する。

フォークリフト等のリフト装置の下降時の位置エネルギーを回生する方式として、大きく分けて次の３つの方式がある。まず一つは、戻り油の流れ配管中に油圧モータを設置し、油圧モータで発電機を回し、発生した電気エネルギーをバッテリ電源に蓄電する方式がある（特許文献１）。２つ目の方式は、圧油をリフト装置のリフトシリンダに供給する油圧ポンプを戻り油で回転させることにより、油圧ポンプに油圧モータの作用をさせ、油圧ポンプに接続されている電気モータを発電機として用い、発生した電気エネルギーをバッテリ電源に蓄電する方式がある（特許文献２）。

３つ目の方式として、アキュムレータにより戻り油を蓄圧する方式があるが、この方式は、大容量のアキュムレータが必要なことと、圧力と流量の調整が現実的に困難なため、アイデアは古くからあるが、実用化されていない。
また特許文献３（米国特許第５５０５０４３号公報）には、特許文献２の方式のと同様の構成が開示されている。

特許文献３に開示された構成は、同文献の図１に図示されているように、油圧ポンプ及びそれを作動する直流モータからなるユニットが２組設けられ、そのうち一方のユニット（油圧ポンプ１２及び直流モータ１０）は、フォークリフト等のリフト装置を昇降させるリフトシリンダ１８に圧油を供給するとともに、リフト装置の下降時には油圧ポンプ１２を戻り油で逆回転させることにより、油圧ポンプに油圧モータの作用をさせ、油圧ポンプに接続されている電気モータを発電機として用い、発生した電気エネルギーをバッテリ電源に蓄電している。
また他方のユニット（油圧ポンプ３４及び直流モータ３６）は、バルブ３２を介して補助手段３７に圧油を供給するとともに、その戻り油はバイパス管を通ってタンク２６に戻される。なお直流モータ３６は発電機の機能はない。

特許第３３７６２６３号公報 特許第２８８０８８７号公報 米国特許第５５０５０４３号公報

特許文献２に開示された方式は、特許文献１に開示された方式に比べて、１組の油圧ポンプ及び電動モータでリフトシリンダへの給油と動力回生とを行なえる点で、装置のコンパクト化が図られているが、両方式ともに、共通して油圧回路が複雑となる問題がある。特に流量調整に油圧弁を使って絞るため、圧損が大きく効率が低下するという問題がある。
特許文献３に開示された構成は、多くのバルブ類を有し、またリフトシリンダへの給油と他の負荷への給油とにそれぞれ１組ずつの液圧ポンプ及び直流モータを含み、構造が複雑化しており、またリフトシリンダへの給油中又はリフト装置のリフトエネルギを回生中に、同じ油圧ポンプ及び電動モータを使って他の装置又は負荷に圧油を供給できないという不具合いがある。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、１組のリフト装置昇降用の油圧ポンプ及び電動モータを使って、他の装置又は負荷をも操作可能にするとともに、リフト装置の下降時にリフトエネルギを回生可能にして、小型・低コスト化及びエネルギ効率を向上させるようにしたバッテリ式産業車両の液圧装置を提供することを目的とする。

本発明の手段は、かかる目的を達成するもので、リフト装置を昇降させるリフトシリンダと、バッテリ電源によって作動する電動機と、同電動機によって作動する液圧ポンプとを備え、同液圧ポンプによって前記リフトシリンダに圧液を吐出してリフト装置を上昇させるとともに、同リフト装置の下降時同リフトシリンダから同液圧ポンプに圧液を戻したときに生じるモータ作用で前記電動機を発電機として機能させ前記バッテリで動力回収を行うバッテリ式産業車両の液圧装置において、前記リフトシリンダに前記液圧ポンプから圧液を供給する管路の途中に、前記リフト装置の下降時同リフトシリンダから還流する圧液を前記液圧ポンプに戻すか又は同液圧ポンプをバイパスして圧液タンクに戻す流路切換弁を介装し、同流路切換弁及び同圧液ポンプ間において前記圧液供給管路から分岐して他の負荷に圧液を供給する第１の管路を設けるとともに、同他の負荷から還流する圧液を前記圧液タンクに戻す第２の管路を設けたことを特徴とする。

本発明の手段においては、液圧ポンプから前記流路切換弁を経由してリフトシリンダに圧液を供給し、リフトシリンダからの戻り圧液を前記液圧ポンプに吸収し、同液圧ポンプを逆回転させて電動機を発電機として機能させ、バッテリ電源に回生電力を貯める。
リフトエネルギの回生中に他の負荷を操作する必要が生じたときは、前記流路切換弁によりリフトシリンダからの戻り圧液を液圧ポンプをバイパスして圧液タンクに戻すとともに、前記液圧ポンプを正回転させて、他の負荷に圧液を供給する。

本発明の手段において、好ましくは、前記流路切換弁がスプールの作動により流路を切り換えるスプール弁であり、同スプールを中立位置としたときに前記リフト装置に圧液を供給するように構成し、前記電動機の回転数によって同リフト装置の上昇速度を制御するようにする。
これによってリフト装置に圧液を供給する際に、前記流路切換弁の圧損が小さくなり、回生によるエネルギ効率を上げることができる。

また好ましくは、前記流路切換弁に前記リフト装置の下降時前記リフトシリンダから前記圧液タンクに圧液を戻す第３の管路を設け、同第３の管路に液圧モータ及び同液圧モータの作動により発電する発電機を設け、この液圧モータ及び発電機によってリフト装置下降時の動力回生を行なう。この間に他の負荷を操作する必要が生じた場合には、前記液圧ポンプと電動機により前記第１の管路を通して他の負荷に圧液を供給し、前記第２の管路を通して圧液を圧液タンクに戻す。
他の負荷とは、例えばパワーステアリング、ブレーキ装置、フォークを設置したマストを傾動させるチルトシリンダ、その他のアタッチメントがある。

本発明によれば、リフトシリンダに液圧ポンプから圧液を供給する管路の途中に、リフト装置の下降時リフトシリンダから還流する圧液を液圧ポンプに戻すか又は同液圧ポンプをバイパスして圧液タンクに戻す流路切換弁を介装し、同流路切換弁及び同圧液ポンプ間において前記圧液供給管路から分岐して他の負荷に圧液を供給する第１の管路を設けるとともに、同他の負荷から還流する圧液を前記圧液タンクに戻す第２の管路を設けたことにより、１組の液圧ポンプ及び電動機でリフトシリンダと他の負荷とを同時に操作することができて、構成の簡素化を達成できる。
またリフトシリンダへの圧液供給時、途中管路のバルブ開度及び前記電動機の回転数を調整することにより、圧液の木目細かな流量制御、その他木目細かな操作性を確保することができる。

また好ましくは、前記流路切換弁がスプールの作動により流路を切り換えるスプール弁であり、同スプールを中立位置としたときに前記リフト装置に圧液を供給するように構成し、前記電動機の回転数によって同リフト装置の上昇速度を制御するようにしたことにより、リフトシリンダに圧液を供給する際に流路切換弁での圧損が小さくなり、回生のエネルギ効率を上げることができる。

また好ましくは、流路切換弁にリフト装置の下降時リフトシリンダから圧液タンクに圧液を戻す第３の管路を設け、同第３の管路に液圧モータ及び同液圧モータの作動により発電する発電機を設けたことにより、リフト装置下降時の回生操作と他の負荷の操作を同時に行なうことができるようになる。また他の負荷を操作しない場合は、リフトエネルギの回生を行なうことができるため、エネルギ効率を向上することができる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。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、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、本発明の液圧装置をフォークリフトのリフト装置に適用した第１実施例を示す系統図である。

本発明の第１実施例を示す図１において、１は、図示しないフォークリフトのリフト装置を昇降させるリフトシリンダ、２は他のアタッチメントである。本実施例は、２組の油圧ポンプ及び電動モータを有し、１組の油圧ポンプ６及び電動モータ７でリフトシリンダ１及びアタッチメント２に選択的に圧油を送り、もう１組の油圧ポンプ９及び電動モータ１０で図示しないフォークを設置したマストを傾動させるチルトシリンダ、あるいはステアリング及びブレーキバルブに圧油を送る。

３は、リフトシリンダ１に圧油を送る管路（供給管路）１１に介装された流路切換弁で、スプールの動きで流路及び流量を切り換え可能となっている。４は、アタッチメント２に圧油を送る管路（供給管路）１３及び圧油の戻り管路１４に介装されたスプール付き流路切換弁で、アタッチメント２の左右油室に接続された圧油経路を切り換える機能を有する。５は、チルトシリンダ、ステアリング及びブレーキバルブに圧油を送る管路に介装された流路切換え兼開度調整可能なバルブ、１５及び１６はリリーフ弁、１７及び１８はフィルタ、１９は圧油タンクである。

かかる装置において、リフトシリンダ１によるリフト上昇及びアタッチメント２を同時操作するときは、流路切換弁３を左方向に、流路切換弁４を所要の圧油方向となる方向に操作する。これによって油圧ポンプ６及び電動モータ７により圧油をリフトシリンダ１及びアタッチメント２同時に供給することができる。
リフト装置の下降による動力回生のみ行なうときは、流路切換弁４を遮断状態としておき、流路切換弁３を左方向に動かし、リフトシリンダ１からの戻り油により、油圧ポンプ６及び電動モータ７を回生用の油圧モータ及び発電機の機能をもたせ、蓄積した電力をバッテリ８に貯める。

リフト装置の下降とアタッチメント２とを同時操作するときは、流路切換弁３を右方向に動かし、流路切換弁４を所要の圧油方向となる方向に動かす。これによってリフトシリンダ１からの圧油をバイパス管路１２を通って圧油タンク１９に戻し、一方で油圧ポンプ６及び電動モータ７によって、圧油を流路切換弁４を介しアタッチメント２に送る。
チルトシリンダ、ステアリング及びブレーキ装置等の操作は、油圧ポンプ９及び電動モータ１０から圧油を送り、バルブ５で流路を切り替えて各負荷に圧油を供給する。

かかる第１実施例によれば、１組の油圧ポンプ及び電動モータで、リフト装置の昇降及びアタッチメント２の操作を行なうことができる。またリフト装置の上昇時には、バルブ開度とモータ７の回転数を調整することにより、木目細かい操作性を確保することができる。
またリフト装置の下降時におけるリフトシリンダ１からの戻り油をバイパス管路１２を経由して圧油タンク１９に戻すことにより、リフト下降操作とアタッチメント２の圧油供給を同時に行なうことができる。

次に本発明の第２実施例を図面に基づいて説明する。図２は、本第２実施例の系統図である。図２において、本第２実施例は、流路切換弁２３をスプールの動きで流路及び流量を切り換え可能となっている点は前記第１実施例の流路切換弁３と同一の構成であるが、リフト装置の上昇時に流路切換弁２３を中立位置とした状態で油圧ポンプ２６から圧液をリフトシリンダ２１に供給する点が異なり、これによって電動モータ２７の回転数のみによってリフトシリンダ２１に供給する圧液流量、さらにはリフト装置の上昇速度を制御することができる。他の構成は前記第１実施例と同一である。
このためリフト装置上昇時は、流路切換弁２３が中立位置でスプールによる開度調整をしないため、バルブ圧損が小さくなり、回生のエネルギ効率を向上することができる。

次に本発明の第３実施例について図面に基づいて説明する。図３は、本第３実施例の系統図である。図３において、本第３実施例は、油圧ポンプ４４及び電動モータ４５からリフトシリンダ４１に圧油を供給する管路（供給管路）４７の途中にバルブ４３を介してアタッチメント、チルトシリンダ、ステリング、ブレーキ装置等に圧油を供給する管路（供給管路）４８が分岐されている。バルブ４３は、前記第１実施例のバルブ５と同様に流路切換え兼開度調整可能なバルブである。また流路切換弁４２は前記第１実施例の流路切換弁３と同一の構造を有する。

かかる第３実施例によれば、前記第１実施例と同様に、１組の油圧ポンプ４４及び電動モータ４５で、リフトシリンダ４１及びアタッチメント、チルトシリンダ、ステアリング及びブレーキ装置に圧油を切り替え供給可能となる。
１組の油圧ポンプ４４及び電動モータ４５でリフトシリンダのみならず、他の負荷も含めて操作可能となるので、装置の小型化、低コスト化を達成できる。

次に本発明の第４実施例について図面に基づいて説明する。図４は本第４実施例の系統図である。図４において、本第４実施例は、リフトシリンダ６１及び他の負荷（アタッチメント、チルトシリンダ、ステアリング及びブレーキ装置）に圧油を供給する１組の油圧ポンプ６４及び電動モータ６５と、図示しないリフト装置の下降時リフトエネルギの回生を行なう１組の油圧モータ７３及び発電機７４を具備する。バルブ６３は、前記第１実施例のバルブ４３と同様に流路切換え兼開度調整可能なバルブである。

かかる装置において、リフトシリンダ６１に圧油を供給するときは、流路切換弁６２を左方向に操作し、流路切換弁６２を経て油圧ポンプ６４からリフトシリンダ６１に圧油を送る。また他の負荷に圧油を供給するときは、流路切換弁６２を図４に図示の遮断状態にしておいて、油圧ポンプ６４からバルブ６３を介して圧油を供給する。他の負荷からの戻り油はバルブ６３及び戻り管路６８を経て圧油タンク７６に戻される。
またリフト装置の下降時リフトシリンダ６１からの戻り油で動力回生を行なうときは、流路切換弁６２を右に操作し、戻り油をバイパス管路６９に流し、バイパス管路６９に設けられた油圧モータ７３を回転させて油圧モータ７３に接続された発電機７４で電力を発生させ、バッテリ７５に蓄電する。

本第４実施例によれば、リフトシリンダ６１への給油と他の負荷への給油とを１組の油圧ポンプ６４及び電動モータ６５で行なうことができるとともに、リフト装置下降時に動力回生を行なうための１組の油圧モータ７３及び発電機７４を別個に設けたことにより、リフト装置下降時の動力回生操作と他の負荷への圧油供給を同時に行なうことができ、これによってエネルギ効率を向上することができる。

本発明によれば、１組の液圧ポンプ及び電動機でリフトシリンダへの圧液供給と他の負荷への圧液供給とを同時に行なうことができ、装置のコンパクト化を達成することができるとともに、リフト装置の下降時における動力回生を可能とするもので、これによってエネルギ効率を向上することができる。

本発明の第１実施例の系統図である。 本発明の第２実施例の系統図である。 本発明の第３実施例の系統図である。 本発明の第４実施例の系統図である。

符号の説明

１、２１、４１、６１ リフトシリンダ
２、２２ アタッチメント
３、４、２３、２４、４２、６２ 流路切換弁
５、２５、４３、６３ バルブ
６、９、２６、２９、４４、６４ 油圧ポンプ
７、１０、２７、３０、４５、６５ 電動モータ
８、２８、４６、７５ バッテリ
１１、３１、４７、６６ 供給管路
１２、３２、５０ バイパス管路
１３、３３、４８、６７ 供給管路（第１の管路）
１４、３４、４９、６８ 戻り管路（第２の管路）
１５、１６、３５、３６、５１、７０ リリーフ弁
１７、１８、３７、３８、５２、５３、７１、７２ フィルタ
１９、３９、５４、７６ 圧油タンク
６９ バイパス管路（第３の管路）
７３ 油圧モータ
７４ 発電機

Claims (3)

1. リフト装置を昇降させるリフトシリンダと、バッテリ電源によって作動する電動機と、同電動機によって作動する液圧ポンプとを備え、同液圧ポンプによって前記リフトシリンダに圧液を吐出してリフト装置を上昇させるとともに、同リフト装置の下降時同リフトシリンダから同液圧ポンプに圧液を戻したときに生じるモータ作用で前記電動機を発電機として機能させ前記バッテリで動力回収を行うバッテリ式産業車両の液圧装置において、前記リフトシリンダに前記液圧ポンプから圧液を供給する管路の途中に、前記リフト装置の下降時同リフトシリンダから還流する圧液を前記液圧ポンプに戻すか又は同液圧ポンプをバイパスして圧液タンクに戻す流路切換弁を介装し、同流路切換弁及び同圧液ポンプ間において前記圧液供給管路から分岐して他の負荷に圧液を供給する第１の管路を設けるとともに、同他の負荷から還流する圧液を前記圧液タンクに戻す第２の管路を設けたことを特徴とするバッテリ式産業車両の液圧装置。
2. 前記流路切換弁がスプールの作動により流路を切り換えるスプール弁であり、同スプールを中立位置としたときに前記リフト装置に圧液を供給するように構成し、前記電動機の回転数によって同リフト装置の上昇速度を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のバッテリ式産業車両の液圧装置。
3. 前記流路切換弁に前記リフト装置の下降時前記リフトシリンダから前記圧液タンクに圧液を戻す第３の管路を設け、同第３の管路に液圧モータ及び同液圧モータの作動により発電する発電機を設けたことを特徴とする請求項１記載のバッテリ式産業車両の液圧装置。

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