JP2006144820A

JP2006144820A - 産業車両の油圧制御装置及び産業車両

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Publication number: JP2006144820A
Application number: JP2004331735A
Authority: JP
Inventors: Kimihide Hasegawa; 公秀長谷川
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-16
Also published as: JP4556627B2

Abstract

【課題】荷役具の動作開始時のショック及び動作遅れを抑制する。
【解決手段】ＥＣＵ２９は、切換弁１４を切換動作させる際、油圧ポンプ２０を駆動するモータＭの回転数を入力し、パイロット圧が切換弁１４の切換動作に必要な基準パイロット圧に達したか否かを判定する。そして、ＥＣＵ２９は、基準パイロット圧に達したタイミングで電磁弁１５，１６を作動させて切換弁１４を切り換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業車両（例えば、フォークリフト）の荷役具（フォークリフトの場合にはフォーク）を動作させる油圧シリンダを伸縮動作させる油圧制御装置、及び該油圧制御装置を備えた産業車両に関する。

従来、フォークリフトなどの産業車両には、荷役具（フォークリフトの場合にはフォーク）を動作させる際に油圧シリンダ（例えば、ティルトシリンダ）が用いられ、該油圧シリンダを制御する油圧制御装置が搭載されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載された油圧制御装置では、油圧シリンダに作動油を給排する切換弁を有し、該切換弁に所定のパイロット圧を与えることにより、切換弁を切換動作させている。この切換動作によって油圧シリンダは、作動油が給排されることにより伸縮動作する。
実開平６−４６０５２号公報

ところで、前述のようなパイロット駆動式の油圧制御装置では、制御装置からの電流指令に応じてパイロット圧を制御する電磁弁が切換弁に接続されている。この種の油圧制御装置では、切換弁を切換動作させるために必要な基準パイロット圧が与えられるタイミングで電磁弁を作動させて切換弁を切り換えることが望ましく、このタイミングにずれが生じた場合には荷役具の動作開始時にショックが生じたり、動作遅れが生じたりすることになる。例えば、図４に示すように、基準パイロット圧が与えられる前に電磁弁を作動させた場合には（図４のａ線）、基準パイロット圧に達した時点で切換弁の切換動作が急激に行われ、ショックが生じる。図４において、基準電流とは、電磁弁が作動し始める電流値を示す。一方で、図４に示すように、電磁弁の作動タイミングを遅らせた場合には（図４のｃ線）、切換弁の切換動作が遅れる。

そこで、油圧制御装置では、基準パイロット圧が与えられるタイミングに合わせて電磁弁の作動タイミングを調整し、最適なタイミングを事前に設定しておく必要がある（図４のｂ線）。しかしながら、パイロット圧を与える油圧ポンプなどには、個体間のばらつきがあることから、基準パイロット圧が与えられるまでのタイミングを一義的に定めることができず、電磁弁の作動タイミングを調整することが困難であった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、荷役具の動作開始時のショック及び動作遅れを抑制することができる産業車両の油圧制御装置、及び産業車両を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、油圧シリンダの伸縮動作によって荷役具を動作させる産業車両の油圧制御装置において、前記油圧シリンダに作動油を給排する切換弁と、前記切換弁を切換動作させるパイロット圧を制御する電磁弁と、前記電磁弁を開閉させる制御装置とを備え、前記制御装置は、前記パイロット圧が前記切換弁の切換動作に必要な基準パイロット圧に達したか否かを判定し、該判定結果が肯定の場合に前記電磁弁を作動させて前記切換弁を切り換える。

この発明では、制御装置によってパイロット圧が基準パイロット圧に達したか否かが判定され、その判定結果が肯定の場合に電磁弁が作動される。このため、パイロット圧の状態に応じて常に最適なタイミングで電磁弁が作動されるので、荷役具の動作開始時のショック及び動作遅れが抑制される。また、パイロット圧の状態を直接確認しているので、パイロット圧を与える油圧ポンプなどに個体間のばらつきがある場合でも、そのばらつきを踏まえて常に最適なタイミングで電磁弁が作動される。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の産業車両の油圧制御装置において、前記制御装置は、前記切換弁に前記パイロット圧を与える油圧ポンプを駆動する駆動装置の回転数が予め定めた基準回転数に達した場合に前記判定結果を肯定とする。この発明では、パイロット圧の状態を駆動装置の回転数で代用しているので、油圧制御装置の構成が簡略化される。すなわち、通常、油圧ポンプを駆動させる場合には、駆動装置の回転数を把握し、制御を行っている。このため、通常の制御に用いる構成（回転数を検出するセンサなど）を切換弁の切換動作を制御する場合に流用でき、新たな構成を追加する必要がない。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の産業車両の油圧制御装置において、前記制御装置は、前記切換弁に前記パイロット圧を与える油圧ポンプの起動後、前記判定結果が肯定となるまでの間、前記電磁弁を該電磁弁の作動により前記切換弁が切り換えられる第１電流値よりも小さい第２電流値で制御する。この発明では、基準パイロット圧に達するまでの間、電磁弁が第２電流値で制御されているので、基準パイロット圧に達した時点で第１電流値による制御を行っても迅速に電磁弁が作動される。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の産業車両の油圧制御装置において、前記制御装置は、前記切換弁に前記パイロット圧を与える油圧ポンプの起動後、所定時間を経過しても前記判定結果が肯定とならない場合、前記電磁弁を作動させて前記切換弁を切り換える。この発明では、所定時間を経過した時点で基準パイロット圧に達したか否かの判定が肯定判定されない場合に電磁弁を作動させるので、荷役作業の妨げにならない。例えば、実際には基準パイロット圧が与えられているにも拘わらず、パイロット圧の状態を確認できなかったなどの理由で荷役作業が中断されてしまう事態の発生を抑制し得る。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の産業車両の油圧制御装置において、前記切換弁に前記パイロット圧を与える油圧ポンプを、前記油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと兼用構成している。この発明では、単一の油圧ポンプを用いるので油圧制御装置の構成が簡素化される。そして、この構成の場合には、油圧シリンダへの作動油の供給を停止させると、パイロット圧も与えられなくなる。このため、荷役具を動作させるたびに油圧ポンプの起動が繰り返されるので、パイロット圧の状態に応じて電磁弁の作動タイミングを制御することにより、荷役具の動作開始時のショック及び動作遅れを効果的に抑制できる。

請求項６に記載の発明では、荷役具を動作させる油圧シリンダと、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の産業車両の油圧制御装置とを備えた産業車両とした。この発明では、荷役具の動作開始時のショック及び動作遅れが抑制された産業車両が提供される。

本発明によれば、荷役具の動作開始時のショック及び動作遅れを抑制することができる。

以下、本発明をバッテリー式のフォークリフト（産業車両）の油圧制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１は、荷役具としてのフォークを昇降動作させるティルトシリンダ（油圧シリンダ）１１の制御に用いる油圧制御装置１０を示している。ティルトシリンダ１１には、作動油を供給及び排出する油路を切換える切換弁１４が第１給排管１２と第２給排管１３を介して接続されている。切換弁１４は、三位置に切換え可能な構成とされ、油圧ポンプ２０に接続されるポートと、油タンク２２に接続されるポートと、第１給排管１２に接続されるポートと、第２給排管１３に接続されるポートとを有している。第１給排管１２は、ティルトシリンダ１１の第１油室１１ａに接続され、第２給排管１３は、ティルトシリンダ１１の第２油室１１ｂに接続されている。また、切換弁１４の両端には、電磁弁（電磁比例弁）１５，１６が接続されている。また、切換弁１４のスプール１７の両端には、スプリング１８，１９が配設されている。

また、切換弁１４には、油圧ポンプ２０が第１供給管２１を介して接続されている。また、切換弁１４には、油タンク２２が排出管（ドレイン管）２３を介して接続されている。油圧ポンプ２０は、第１供給管２１と切換弁１４を通じてティルトシリンダ１１に作動油を供給する。また、第１供給管２１と排出管２３との間には、第１供給管２１を流れる作動油の油圧上昇を防止するリリーフ弁２５が接続されている。また、第１供給管２１には、切換弁１４に至る途中に各電磁弁１５，１６側に作動油を供給するパイロット管２６が分岐接続されている。パイロット管２６には、第１供給管２１を流れる作動油の油圧を減圧する減圧弁２７が接続されている。切換弁１４には、パイロット管２６を流れる作動油により、切換動作のためのパイロット圧が与えられる。本実施形態の油圧制御装置１０では、油圧ポンプ２０を、ティルトシリンダ１１を動作させるための作動油を供給するポンプ（主ポンプ）と切換弁１４にパイロット圧を与えるための作動油を供給するポンプ（パイロットポンプ）とに兼用構成している。

また、油圧ポンプ２０には、該油圧ポンプ２０を駆動させる駆動源となるモータ（駆動装置）Ｍが接続されている。また、モータＭには、該モータＭの回転数を検出する回転センサ２８が接続されている。そして、モータＭと回転センサ２８は、制御装置としてのＥＣＵ(Electrical Control Unit) ２９に接続されている。ＥＣＵ２９は、回転センサ２８の検出結果（モータＭの回転数）を入力すると共に、モータＭの駆動を制御する。また、ＥＣＵ２９には、各電磁弁１５，１６が接続されている。ＥＣＵ２９は、各電磁弁１５，１６の開閉を制御する。具体的に言えば、ＥＣＵ２９は、各電磁弁１５，１６を開閉させるための電流指令を出力する。なお、ＥＣＵ２９には、フォークを傾動動作させる際に運転者が操作する操作レバー（図示しない）が接続されている。

このように構成された油圧制御装置１０では、油圧ポンプ２０を作動させるとともに電磁弁１５，１６に電流指令を出力して励磁させることにより、切換弁１４の切換制御が行われる。すなわち、切換弁１４は、各電磁弁１５，１６が消磁されている場合、スプリング１８，１９の釣り合いによってスプール１７が中立位置（図１の状態）とされる。中立位置では、第１給排管１２と第２給排管１３が、第１供給管２１と排出管２３に連通されない。

この状態において、切換弁１４は、ＥＣＵ２９からの電流指令によって電磁弁１５が作動されると、油圧ポンプ２０の駆動によって切換弁１４に与えられるパイロット圧によりスプール１７の位置が中立位置から切換えられる。具体的に言えば、スプール１７は、第１給排管１２と排出管２３とが連通し、第２給排管１３と第１供給管２１とが連通する位置に切換えられる。このため、ティルトシリンダ１１は、第２油室１１ｂに第１供給管２１を流れる作動油が供給されると共に第１油室１１ａの作動油が排出され、伸縮動作する。そして、切換弁１４は、電磁弁１５が非作動状態となると、パイロット圧が与えられなくなるため、スプリング１８の付勢力によってスプール１７が中立位置に切換えられる。したがって、ティルトシリンダ１１は、伸縮動作が停止し、その状態が保持される。

また、切換弁１４は、ＥＣＵ２９からの電流指令によって電磁弁１６が作動されると、油圧ポンプ２０の駆動によって切換弁１４に与えられるパイロット圧によりスプール１７の位置が中立位置から切換えられる。具体的に言えば、スプール１７は、第１給排管１２と第１供給管２１とが連通し、第２給排管１３と排出管２３とが連通する位置に切換えられる。このため、ティルトシリンダ１１は、第１油室１１ａに第１供給管２１を流れる作動油が供給されると共に第２油室１１ｂの作動油が排出され、伸縮動作する。この動作は、前述した電磁弁１５が作動されたときの動作と反対の動作となる。そして、切換弁１４は、電磁弁１６が非作動状態となると、パイロット圧が与えられなくなるため、スプリング１９の付勢力によってスプール１７が中立位置に切換えられる。したがって、ティルトシリンダ１１は、伸縮動作が停止し、その状態が保持される。

以下、本実施形態の油圧制御装置１０を用いてティルトシリンダ１１を伸縮動作（すなわち、フォークを傾動動作）させる際に行われる切換弁１４の切換制御について図２及び図３にしたがって詳しく説明する。なお、バッテリー式のフォークリフトでは、フォークを傾動動作させる際にモータＭを停止状態から起動させるようになっている。

フォークを傾動動作させるために運転者が操作レバーを操作して荷役操作すると、ＥＣＵ２９は、モータＭに起動指令を出力して起動させる（図２のステップＳ１０）。起動指令を入力したモータＭは、起動を開始する。モータＭは、起動指令の入力後、所定の遅れ時間を伴って起動を開始し、その回転数が徐々に増加していく（図３参照）。また、ＥＣＵ２９は、モータＭの起動開始とほぼ同時に電磁弁１５，１６（フォークの前傾又は後傾に対応する電磁弁）に電流指令を出力する（図２のステップＳ２０）。電磁弁１５，１６は、電流指令の入力後、所定の遅れ時間（＜モータＭの遅れ時間）を伴って動作を開始する。ＥＣＵ２９は、ステップＳ２０において、電磁弁１５，１６を作動させるために必要な基準電流値（第１電流値）よりも小さい電流値（第２電流値）を指令する電流指令を出力する。ＥＣＵ２９は、時間の経過と共に電流値を徐々に増加させるように電流指令を出力する。基準電流値よりも小さい電流値を指示する電流指令により、電磁弁１５，１６は、作動に必要な基準電流値以下の電流が印加された状態で動作が待機される（すなわち、作動されない）。

続いて、ＥＣＵ２９は、モータＭの回転数が基準モータ回転数以上になったか否か（基準モータ回転数に達したか否か）を判定する（図２のステップＳ３０）。基準モータ回転数は、切換弁１４を切換動作させるために必要な基準パイロット圧となった作動油を供給し得るモータＭの回転数である（図３参照）。ステップＳ３０の判定結果が否定（基準モータ回転数に達していない）の場合、ＥＣＵ２９は、ステップＳ３０の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ３０の判定結果が肯定（基準モータ回転数に達した）の場合、ＥＣＵ２９は、電磁弁１５，１６（フォークの前傾又は後傾に対応する電磁弁）を作動させる（図２のステップＳ４０）。すなわち、ＥＣＵ２９は、電磁弁１５，１６を作動させるために必要な基準電流値以上の電流値を指示する電流指令を出力する（図３参照）。この制御により、油圧制御装置１０では、ステップＳ３０にてモータＭの動作状態（回転数）を直接確認し、切換弁１４を切換動作させるために必要な基準パイロット圧が与えられている状態で電磁弁１５，１６（フォークの前傾又は後傾に対応する電磁弁）を作動させる。この結果、切換弁１４は、パイロット圧が基準パイロット圧に達した時点で電磁弁１５，１６が作動されることにより、所定の位置に切換えられる。

また、ＥＣＵ２９は、ステップＳ３０の判定結果がモータＭの起動後（ステップＳ１０）、所定時間経過しても肯定とならない場合、ステップＳ４０に移行して電磁弁１５，１６を作動させる。この処理により、回転センサ２８の検出ミス（回転センサ２８の故障又はＥＵＣ２９と回転センサ２８との間の入力不具合など）によってステップＳ３０の判定結果が肯定とならない場合でも、基準パイロット圧が与えられた状態で電磁弁１５，１６を作動させることが可能である。すなわち、荷役作業を中断させることなく、ティルトシリンダ１１の伸縮動作によってフォークを昇降動作させることが可能となる。所定時間には、モータＭの回転数が基準モータ回転数に達するまでの時間に裕度時間を加算した時間が設定される。

従って、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ＥＣＵ２９は、パイロット圧が基準パイロット圧に達したか否かを判定し、その判定結果が肯定の場合に電磁弁１５，１６を作動させる。このため、パイロット圧の状態に応じて常に最適なタイミングで電磁弁１５，１６を作動させることができ、フォークの動作開始時のショック及び動作遅れを抑制できる。また、パイロット圧の状態を直接確認しているので、パイロット圧を与える油圧ポンプ２０などに個体間のばらつきがある場合でも、そのばらつきを踏まえて常に最適なタイミングで電磁弁１５，１６を作動させることができる。

（２）ＥＣＵ２９は、パイロット圧の状態をモータＭの回転数から把握している。このため、油圧制御装置１０の構成を簡略化できる。すなわち、通常、モータ制御では、モータＭの回転数を把握し、制御を行っているので、その構成（回転センサ２８など）を流用でき、パイロット圧を検出するために新たな構成を追加する必要がない。

（３）ＥＣＵ２９は、基準パイロット圧に達するまでの間、電磁弁１５，１６に基準電流値よりも小さい電流値を指令し、制御している。このため、基準パイロット圧に達した時点で基準電流値を指令することで、迅速に電磁弁１５，１６を作動させることができる。

（４）ＥＣＵ２９は、モータＭの起動後、所定時間を経過した時点で基準パイロット圧に達したか否かの判定結果が肯定とならない場合、電磁弁１５，１６を作動させる。このため、例えば、実際には基準パイロット圧が与えられているにも拘わらず、パイロット圧の状態を確認できなかったなどの理由で荷役作業が中断されてしまう事態の発生を抑制し得る。従って、荷役作業の妨げになることを回避できる。切換弁１４は、基準パイロット圧が与えられている場合であっても、電磁弁１５，１６が作動しない限り、切換動作されない。このため、ＥＣＵ２９は、所定時間を経過した時点で前記判定結果が肯定とならない場合、電磁弁１５，１６を強制的に作動させる。

（５）単一の油圧ポンプ２０を用いて、ティルトシリンダ１１と電磁弁１５，１６に作動油を供給している。この構成の場合には、ティルトシリンダ１１に対する作動油の供給停止によって電磁弁１５，１６への作動油の供給も停止する。このため、フォークを動作させるたびに油圧ポンプ２０の起動が繰り返されるので、フォークの動作開始時のショック及び動作遅れを効果的に抑制できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態の油圧制御装置１０は、フォークを昇降動作させるリフトシリンダを制御する油圧制御装置に具体化しても良い。また、油圧制御装置１０を用いてリフトシリンダとティルトシリンダを同時に制御しても良い。

○ 実施形態のステップＳ２０において、ＥＣＵ２９は、電流値をステップ状に増加させるように電流指令を出力しても良い。また、ＥＣＵ２９は、基準電流値よりも小さい一定の電流値を指示する電流指令を基準パイロット圧に達するまでの間、出力しても良い。

○ 実施形態において、ＥＣＵ２９と回転センサ２８との信号の伝達形態は、無線形態又は有線形態のどちらでも良い。また、回転センサ２８の信号を別のＥＣＵが受信し、それを無線形態又は有線形態でＥＣＵ２９に伝達しても構わない。

○ 実施形態において、モータＭに供給される電流値又は電圧値を確認し、その電流値又は電圧値からパイロット圧の状態を確認しても良い。
○ 実施形態において、パイロット管２６を流れる（又は電磁弁１５，１６に供給される）作動油の油圧を直接検出し、その検出結果からパイロット圧の状態を確認しても良い。

○ 実施形態において、ティルトシリンダ１１に作動油を供給する油圧ポンプと、切換弁１４にパイロット圧を与える油圧ポンプとを別々に設けても良い。
○ 実施形態の油圧制御装置１０を、バッテリー式のフォークリフトに代えてエンジン式のフォークリフトに搭載しても良い。すなわち、エンジン式のフォークリフトにおいて、エンジンの駆動を利用して油圧ポンプ２０を作動させる場合に実施形態の油圧制御装置１０を適用すれば、エンジンの回転数からパイロット圧の状態を確認することができる。エンジン式のフォークリフトでは、特にエンジンの始動時に切換弁１４を切換制御（ティルトシリンダ１１を伸縮動作させる）する場合に有効である。

油圧制御装置を示す油圧回路図。切換弁の切換制御を説明するフローチャート。電流値と回転数の関係を示すグラフ。電流値とパイロット圧の関係を示すグラフ。

符号の説明

１０…油圧制御装置、１１…ティルトシリンダ、１４…切換弁、１５，１６…電磁弁、２９…ＥＣＵ、Ｍ…モータ。

Claims

油圧シリンダの伸縮動作によって荷役具を動作させる産業車両の油圧制御装置において、
前記油圧シリンダに作動油を給排する切換弁と、
前記切換弁を切換動作させるパイロット圧を制御する電磁弁と、
前記電磁弁を開閉させる制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記パイロット圧が前記切換弁の切換動作に必要な基準パイロット圧に達したか否かを判定し、該判定結果が肯定の場合に前記電磁弁を作動させて前記切換弁を切り換えることを特徴とする産業車両の油圧制御装置。
前記制御装置は、前記切換弁に前記パイロット圧を与える油圧ポンプを駆動する駆動装置の回転数が予め定めた基準回転数に達した場合に前記判定結果を肯定とすることを特徴とする請求項１に記載の産業車両の油圧制御装置。
前記制御装置は、前記切換弁に前記パイロット圧を与える油圧ポンプの起動後、前記判定結果が肯定となるまでの間、前記電磁弁を該電磁弁の作動により前記切換弁が切り換えられる第１電流値よりも小さい第２電流値で制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の産業車両の油圧制御装置。
前記制御装置は、前記切換弁に前記パイロット圧を与える油圧ポンプの起動後、所定時間を経過しても前記判定結果が肯定とならない場合、前記電磁弁を作動させて前記切換弁を切り換えることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の産業車両の油圧制御装置。
前記切換弁に前記パイロット圧を与える油圧ポンプを、前記油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと兼用構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の産業車両の油圧制御装置。
荷役具を動作させる油圧シリンダと、
請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の産業車両の油圧制御装置とを備えた産業車両。