JP2006273513A - ハイブリッド型フォークリフト - Google Patents

Abstract

【課題】大動力の取り出しが可能でありながらエネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトを提供することを課題とする。
【解決手段】エンジン１を作動させると、エンジン動力がエンジン側動力分割機構２で負荷側動力分割機構３と発電機４とに分割され、さらに負荷側動力分割機構３で走行モータ５及び荷役モータ６に分割されて出力されて各負荷７及び８が駆動される。エンジン１を作動させると共に各モータ５及び６を作動させると、各負荷７及び８が対応するモータ５及び６とエンジン１との合算の動力により駆動される。エンジン１を停止すると共に各モータ５及び６を作動させると、各負荷７及び８が対応するモータ５及び６の動力のみにより駆動される。エンジン動力に余剰動力が発生すると、この余剰動力により発電機４、走行モータ５及び荷役モータ６が電力を発生してバッテリ７が充電される。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド型フォークリフトに係り、特にエンジン及び電動型のモータの２つの動力源を有するハイブリッド型フォークリフトに関する。

一般に、産業車両として知られているフォークリフトは、エンジンや電動型のモータを動力源として、走行のための走行負荷と、荷役作業を行うための荷役負荷を駆動している。
例えば特許文献１には、単一のエンジンにより走行負荷と荷役負荷の双方を駆動するエンジン型フォークリフトが開示されている。走行兼荷役作業時には、荷役レバーの操作量に基づいてエンジンの運転を制御し、油圧式のクラッチ及びブレーキを有する変速機構により走行速度を制御している。

一方、例えば特許文献２には、走行負荷及び荷役負荷にそれぞれ対応する２つのモータを有し、バッテリから各モータに電力を供給して作動させることにより走行負荷及び荷役負荷を駆動するバッテリ型フォークリフトが開示されている。
また、例えば特許文献３には、上述の特許文献２のような走行負荷用及び荷役負荷用の２つのモータに加えて、バッテリに充電を行うためのエンジンを搭載したハイブリッド型フォークリフトが開示されている。このハイブリッド型フォークリフトでは、エンジンにより発電機を駆動してバッテリを充電すると共にバッテリから各モータに電力を供給して作動させることにより走行負荷及び荷役負荷が駆動される。

特開平６−２４７１９０号公報 特開２００３−１９２２９９号公報 特開昭６０−１５３４３６号公報

しかしながら、特許文献１のエンジン型フォークリフトでは、走行兼荷役作業時に、荷役レバーの操作量に基づいてエンジンの運転条件を決定し、変速機構により走行速度を制御するため、荷役負荷と走行負荷の双方のトルクパターンに対し、エンジンを低燃費で駆動させる最適な動作状態を実現することが困難であった。また、このとき、油圧式のクラッチ及びブレーキを制御して走行速度を調整するので、大きなエネルギー損失を生じる場合があった。

また、一般に、モータを用いてエンジンと同等の出力を得ようとすると、エンジンに比べてかなり大型のモータとバッテリとが必要となる。このため、特許文献２あるいは特許文献３のようにフォークリフトに搭載されたモータ及びバッテリにより走行負荷と荷役負荷とをそれぞれ駆動する場合、実際には大きな動力を取り出すことが困難となる。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、大動力の取り出しが可能でありながらエネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトを提供することを目的とする。

この発明に係るハイブリッド型フォークリフトは、エンジンと、エンジンに接続され且つエンジンの動力を第１出力端及び第２出力端に分割して出力するエンジン側動力分割機構と、エンジン側動力分割機構の第１出力端に接続されると共にこの第１出力端に出力されるエンジンの動力を複数の第３出力端に分割して出力する負荷側動力分割機構と、エンジン側動力分割機構の第２出力端に接続される発電機と、負荷側動力分割機構の複数の第３出力端にそれぞれ接続されると共にそれぞれ発電手段として兼用される複数のモータと、複数のモータの回転軸を介してそれぞれ負荷側動力分割機構の複数の第３出力端に接続される複数の負荷と、エンジン側動力分割機構の第２出力端に接続された発電機及び複数のモータで発生された電力を蓄えると共に必要に応じて各モータに電力を供給して作動させるバッテリとを備え、各負荷は、エンジンの動力及び対応するモータの動力の少なくとも一方により駆動されるものである。

エンジンを作動させると、エンジン動力がエンジン側動力分割機構により負荷側動力分割機構と発電機とに分割されて出力され、さらに負荷側動力分割機構により走行モータ及び荷役モータに分割されて出力され、各モータの回転軸を介して対応する負荷が駆動される。エンジンを作動させると共にバッテリから各モータに電力を供給して作動させると、各負荷は対応するモータとエンジンとの合算の動力により駆動される。エンジンを停止すると共にバッテリから各モータに電力を供給して作動させると、各負荷が対応するモータの動力のみにより駆動される。エンジン動力に余剰動力が発生すると、この余剰動力により発電機、走行モータ及び荷役モータにより電力が発生されてバッテリが充電される。

エンジン側動力分割機構は、遊星歯車装置または差動歯車装置を有するものから構成することができる。
ここで、遊星歯車装置は、第２出力端を有するサンギヤと、それぞれサンギヤに噛合し且つ第１入力端を有するキャリアにより互いに連結された複数のプラネタリーギヤと、複数のプラネタリーギヤに噛合し且つ第１出力端を有するリングギヤとを有する装置を用い、第１入力端にエンジンを接続することができる。

負荷側動力分割機構は、遊星歯車装置または差動歯車装置を有するものから構成することができる。
ここで、遊星歯車装置は、複数の第３出力端のうちの１つの出力端を有するサンギヤと、それぞれサンギヤに噛合し且つ第２入力端を有するキャリアにより互いに連結された複数のプラネタリーギヤと、複数のプラネタリーギヤに噛合し且つ複数の第３出力端のうちの他の出力端を有するリングギヤとを有する装置を用い、第２入力端にエンジン側動力分割機構の第１出力端を接続することができる。

複数の負荷には、例えば走行のための走行負荷と荷役作業を行うための荷役負荷とが含まれる。この場合、走行負荷に対応するモータとこのモータが接続される負荷側動力分割機構の第３出力端との間、または走行負荷とこれに対応するモータとの間に、変速機を配置することができる。また、荷役負荷として、荷役作業用の油圧装置に作動油を供給する可変容量型の油圧ポンプを用いることもできる。

なお、エンジンは、燃費が最小となる動作状態で運転されることが好ましい。
また、エンジン側動力分割機構の第２出力端に接続された発電機及び複数のモータを用いてエンジンを始動することもできる。

この発明によれば、大動力の取り出しが可能でありながらエネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトを実現することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の実施の形態に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトでは、エンジン１にエンジン側動力分割機構２が接続されており、このエンジン側動力分割機構２に負荷側動力分割機構３と発電機４とがそれぞれ接続されている。また、負荷側動力分割機構３には、走行モータ５と荷役モータ６とがそれぞれ接続されており、走行モータ５には走行のための走行負荷７が、荷役モータ６にはフォークの昇降等の荷役作業を行うための荷役負荷８がそれぞれ接続されている。

また、走行モータ５及び荷役モータ６は発電手段として兼用され、これら走行モータ５及び荷役モータ６はそれぞれ走行インバータ５Ａ及び荷役インバータ６Ａを介して、図示されない機台に搭載されたバッテリ９に電気的に接続されている。同様に、エンジン側動力分割機構２に接続された発電機４も、発電機インバータ４Ａを介してバッテリ９に電気的に接続されている。走行モータ５と荷役モータ６を発電手段として作動させて発生される電力、及び発電機４により発生される電力は、対応するインバータ５Ａ及び６Ａ及び４Ａを介してバッテリ９に蓄えられると共に、この蓄えられた電力を必要に応じてバッテリ９から走行インバータ５Ａ及び荷役インバータ６Ａを介して各モータ５及び６に供給することにより各モータ５及び６が作動されるように構成されている。また、発電機４に発電機インバータ４Ａを介してバッテリ９から電力を供給することによりこの発電機４をモータとしても作動させることができる。
なお、具体的には、走行負荷７として走行用の駆動輪が走行モータ５に接続されると共に、荷役負荷８として荷役作業用の油圧装置に作動油を供給する油圧ポンプが荷役モータ６に接続されている。

エンジン側動力分割機構２は、エンジン１の動力を負荷側動力分割機構３と発電機４とに分割して出力するものであり、負荷側動力分割機構３は、エンジン側動力分割機構２から伝達されるエンジン１の動力を走行負荷７と荷役負荷８とに分割して出力するものである。図２〜４に示されるように、これらエンジン側動力分割機構２及び負荷側動力分割機構３はそれぞれ遊星歯車装置から構成することができる。

エンジン側動力分割機構２の遊星歯車装置は、図２及び３に示されるように、中央に配置されるサンギヤ１０と、サンギヤ１０の外周部に互いに間隔を隔てて配置される３つのプラネタリーギヤ１１と、これらサンギヤ１０及び３つのプラネタリーギヤ１１の周りを囲うように配置される環状のリングギヤ１２とを有している。サンギヤ１０及び３つのプラネタリーギヤ１１はそれぞれ外周部に歯が配列形成された外歯歯車からなると共にリングギヤ１２は内周部に歯が配列形成された内歯歯車からなり、３つのプラネタリーギヤ１１はそれぞれサンギヤ１０及びリングギヤ１２の双方に噛合している。また、３つのプラネタリーギヤ１１はキャリア１３により互いに連結されており、各プラネタリーギヤ１１は自転すると共にサンギヤ１０の周りを公転することができる。

同様に、負荷側動力分割機構３の遊星歯車装置は、図２及び４に示されるように、中央のサンギヤ１４と、サンギヤ１４の外周部に配置される３つのプラネタリーギヤ１５と、これらのギヤ１４及び１５の周りに配置される環状のリングギヤ１６とを有し、外歯歯車からなる各プラネタリーギヤ１５が、外歯歯車からなるサンギヤ１４及び内歯歯車からなるリングギヤ１６の双方に噛合している。また、３つのプラネタリーギヤ１５はキャリア１７により互いに連結されており、各プラネタリーギヤ１５は自転すると共にサンギヤ１４の周りを公転することができる。

ここで、エンジン側動力分割機構２では、キャリア１３に第１入力端として用いられる回転軸１３ａが連結されており、この回転軸１３ａにエンジン１が接続されている。また、リングギヤ１２に第１出力端として用いられる回転軸１２ａが連結されると共に、サンギヤ１０に第２出力端として用いられる回転軸１０ａが連結されており、このサンギヤ１０の回転軸１０ａに発電機４が接続されている。

また、負荷側動力分割機構３では、キャリア１７に第２入力端として用いられる回転軸１７ａが連結されており、この回転軸１７ａにエンジン側動力分割機構２のリングギヤ１２の回転軸１２ａが接続されている。また、サンギヤ１４とリングギヤ１６にはそれぞれ第３出力端として用いられる回転軸１４ａ及び１６ａが連結されている。サンギヤ１４の回転軸１４ａに、荷役モータ６の回転軸の一端部が接続され、荷役モータ６の回転軸の他端部に荷役負荷８が接続されている。また、リングギヤ１６の回転軸１６ａに、変速機１８を介して走行モータ５の回転軸の一端部が接続され、走行モータ５の回転軸の他端部に走行負荷７が接続されている。
なお、変速機１８は、図示しない機台の前進及び後進を切り替えるための前後進切替機構と減速機とを含むものである。

エンジン１を作動させると、エンジン１の動力は、エンジン側動力分割機構２のキャリア１３の回転軸１３ａに入力されると共にそのキャリア１３及び３つのプラネタリーギヤ１１を介してサンギヤ１０及びリングギヤ１２に伝達されることにより、サンギヤ１０の回転軸１０ａとリングギヤ１２の回転軸１２ａとに分割されて出力される。
リングギヤ１２の回転軸１２ａに出力されたエンジン１の動力は、負荷側動力分割機構３のキャリア１７の回転軸１７ａに伝達されると共にそのキャリア１７及び３つのプラネタリーギヤ１５を介してサンギヤ１４及びリングギヤ１６に伝達されることにより、サンギヤ１４の回転軸１４ａとリングギヤ１６の回転軸１６ａとに分割されて出力される。

ここで、負荷側動力分割機構３のサンギヤ１４の回転軸１４ａに出力されたエンジン１の動力を荷役モータ６の回転軸を介して荷役負荷８に機械的に伝達してこの荷役負荷８を駆動することができると共に、負荷側動力分割機構３のリングギヤ１６の回転軸１６ａに出力されたエンジン１の動力を変速機１８及び走行モータ５の回転軸を介して走行負荷７に機械的に伝達してこの走行負荷７を駆動することができるように構成されている。
また、エンジン側動力分割機構２のサンギヤ１０の回転軸１０ａに出力されたエンジン１の動力により発電機４が駆動され、この発電機４により発生された電力は発電機インバータ４Ａを介してバッテリ９に蓄えられる。

また、エンジン１を作動させると共にバッテリ９から荷役インバータ６Ａを介して荷役モータ６に電力を供給して作動させることにより、負荷側動力分割機構３のサンギヤ１４の回転軸１４ａに出力されたエンジン１の動力と荷役モータ６の動力との合算により荷役負荷８を駆動することもできる。同様に、エンジン１を作動させると共にバッテリ９から走行インバータ５Ａを介して走行モータ５に電力を供給して作動させることにより、負荷側動力分割機構３のリングギヤ１６の回転軸１６ａに出力されたエンジン１の動力と走行モータ５の動力との合算により走行負荷７を駆動することもできる。
また、エンジン１を停止させると共にバッテリ９からそれぞれ荷役インバータ６Ａ及び走行インバータ５Ａを介して荷役モータ６及び走行モータ５に電力を供給して作動させることにより、荷役負荷８及び走行負荷７を対応するモータ６及び５の動力のみにより駆動することもできる。

なお、エンジン運転時に、負荷側動力分割機構３のサンギヤ１４の回転軸１４ａとリングギヤ１６の回転軸１６ａにそれぞれ出力されるエンジン１の動力に余剰動力が発生すると、この余剰動力により荷役モータ６及び走行モータ５が発電手段として作動されて電力を発生し、この電力がそれぞれ荷役インバータ６Ａ及び走行インバータ５Ａを介してバッテリ９に蓄えられる。

次に、この発明の実施の形態に係るハイブリッド式フォークリフトの動作を説明する。例えば図５に示されるように、荷役負荷８に必要な回転数Ｎｌと、走行負荷７に必要な回転数Ｎｒ（変速機１８による変速前の回転数）とが決まると、負荷側動力分割機構３のキャリア１７の回転数Ｎｉが次のようにして求められる。
負荷側動力分割機構３のリングギヤ１６の歯数に対するサンギヤ１４の歯数の比率をρ１とすると、
（Ｎｉ−Ｎｌ）／（Ｎｒ−Ｎｉ）＝ρ１
と表され、この式をＮｉについて解くと、
Ｎｉ＝（Ｎｌ＋ρ１・Ｎｒ）／（１＋ρ１） ・・・（１）
となる。
上述の式（１）に基づいて、負荷側動力分割機構３のキャリア１７に必要な回転数Ｎｉ、すなわち、エンジン側動力分割機構２のリングギヤ１２に必要な回転数Ｎｉを求めることができる。

また、エンジン側動力分割機構２のリングギヤ１２の回転数Ｎｉと、エンジン１の回転数Ｎｅと、発電機４の回転数Ｎｇとは、エンジン側動力分割機構２のリングギヤ１２の歯数に対するサンギヤ１０の歯数の比率をρ２とすると、
（Ｎｉ−Ｎｅ）／（Ｎｅ−Ｎｇ）＝ρ２ ・・・（２）
と表される。
ここで、図６に、燃費が最小となるエンジン回転数とエンジントルクの関係を表す最小燃費曲線を示す。すなわち、この曲線はエンジン１を燃費が最小となる最適な動作状態で運転することができる運転条件を表している。
エンジン１をこの最小燃費曲線上の動作点、例えば回転数Ｎｅ及びトルクＴｅで運転すると、上述の式（２）から、
Ｎｇ＝［（１＋ρ２）Ｎｅ−Ｎｉ］／ρ２ ・・・（３）
となり、発電機４はこの回転数Ｎｇで回転することとなる。

また、エンジン１のトルクＴｅは、エンジン側動力分割機構２により発電機４と負荷側動力分割機構３とに分配されると共に、負荷側動力分割機構３に分配されたトルクがこの負荷側動力分割機構３により走行負荷７の回転軸及び荷役負荷８の回転軸に対してそれぞれトルクＴｅｄ及びＴｅｌに分配される。これらのトルクＴｅｄ及びＴｅｌと走行モータ５のトルクＴｍｄ及び荷役モータ６のトルクＴｍｌとの合算トルクが、走行負荷７の駆動に必要なトルクＴｄ及び荷役負荷８の駆動に必要なトルクＴｌとそれぞれつり合うことになる。
すなわち、
Ｔｄ＝Ｔｍｄ＋Ｔｅｄ ・・・（４）
Ｔｌ＝Ｔｍｌ＋Ｔｅｌ ・・・（５）
である。
このとき、Ｔｍｄ＋Ｔｍｌ＜０であれば、走行モータ５及び荷役モータ６が発電手段として作動されてバッテリ９が充電される一方、Ｔｍｄ＋Ｔｍｌ≧０であれば、走行モータ５及び荷役モータ６は、エンジン１から走行負荷７の回転軸及び荷役負荷８の回転軸にそれぞれ分配されたトルクＴｅｄ及びＴｅｌを補助するトルクＴｍｄ及びＴｍｌを生じることとなる。

ここで、図７に示されるように、このフォークリフトはコントローラ１９を有しており、このコントローラ１９により走行モータ５及び荷役モータ６がそれぞれ駆動制御される。走行負荷７及び荷役負荷８で必要とされる所望の回転数Ｎ^＊と走行モータ５及び荷役モータ６の実際の回転数Ｎとの偏差が減算器２０で演算され、コントローラ１３はこの偏差がゼロとなるようなトルク指令Ｔ^＊を走行モータ５及び荷役モータ６に与えて制御する。すなわち、上述の式（４）及び（５）を満たすように、コントローラ１３により走行モータ３のトルクＴｍｄ及び荷役モータ４のトルクＴｍｌが制御される。同様に、発電機４も、モータとしての作動時にはコントローラ１３により駆動制御される。

以上のように、エンジン１を燃費が最小となる最適な動作状態で運転すると共に走行モータ５、荷役モータ６を制御して全体のエネルギー収支を図ることにより、エンジン最適出力による動作を実現することができるため、エネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトを実現することが可能となる。
また、走行負荷７及び荷役負荷８をそれぞれエンジン１の動力により直接に駆動することができるため、大動力の取り出しが可能である。また、各モータ５及び６とエンジン１との合算の動力により対応する負荷７及び８を駆動することができるため、荷役作業及び走行の双方に対してさらに大きな動力を取り出すこともでき、エンジン１単体の出力を低減することもできる。したがって、従来の単一エンジンにより走行及び荷役の双方の負荷を駆動するエンジン型フォークリフトに対し、小型のエンジンを使用することができる。
また、エンジン１の出力を各負荷７及び８の駆動に必要な動力よりも大きくすることによりエンジン１の余剰動力を発生させ、この余剰動力により走行モータ５、荷役モータ６及び発電機４を用いて電力を発生してバッテリ９に蓄えることができると共に、この蓄えられた電力により各モータ５及び６を駆動することができる。また、バッテリ９に蓄えられた電力を２つのモータ５及び６で共用するため、走行モータ５、荷役モータ６及び発電機４の間で電力を補完することができる。したがって、エネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトが得られる。

また、負荷側動力分割機構３に接続された各モータ５及６を制御することにより、対応する負荷７及び８の回転数をそれぞれ任意に制御することができ、これにより走行負荷７と荷役負荷８とを独立して制御することが可能であり、操作性が向上する。
また、荷役作業を行わないときはいつでも荷役負荷８である油圧ポンプを停止させることができるため、無駄な油圧損失の発生を未然に回避することができる。
また、負荷側動力分割機構３と走行負荷７との間に走行モータ５がその回転軸を介して接続されているので、走行減速時に走行モータ５で発電することにより走行エネルギーの回生を行うことができ、また、走行用のアクセルペダルを離すことで自動的に減速するアクセルオフブレーキや坂道停止も可能となる。
また、バッテリ９に十分な電力が蓄えられており、エンジン１の動力を必要としない状態では、エンジン１を停止すると共にバッテリ９から各モータ５及び６に電力を供給して作動させ、これにより各モータ５及び６で対応する負荷７及び８を駆動することができる。このように、エンジン１を停止させた状態でモータ３及び４のみにより走行及び荷役作業を行うＥＶモードが可能となるため、排ガスの発生を防止することが可能となり、したがって特に屋内等において有効に用いることができる。

なお、図８に示されるように、エンジン１を停止させる（Ｎｅ＝０）と共に各モータ５及び６を動作させると、上述の式（３）から、発電機４の回転数Ｎｇは、
Ｎｇ＝−Ｎｉ／ρ２
とマイナスの値になり（発電機４が逆回転し）、エンジン側動力分割機構２におけるリングギヤ１２の回転数Ｎｉとエンジン回転数Ｎｅと発電機４の回転数Ｎｇとのバランスが保たれる。これにより、エンジン１を停止させても、モータ５及び６のみで対応する負荷７及び８を駆動することができる。したがって、エンジン側動力分割機構２と負荷側動力分割機構３との動力伝達を切り離すためのクラッチ機構などを新たに設ける必要がなく、単純な構成を実現することができる。

さらに、エンジン１の始動時にバッテリ９から走行モータ５、荷役モータ６及び発電機４に電力を供給して作動させることによりエンジン１を始動することができる。したがって、エンジン１を始動させるための専用のスタータを設ける必要がなくなる。

上述の実施の形態のように、エンジン１を図６に示す最小燃費曲線上の任意の動作点、すなわち任意の回転数Ｎｅ及びＴｅで運転することにより、燃費が最小となり、エネルギー効率の優れたフォークリフトを実現することができるが、この最小燃費曲線上でも最も効率のよい動作点Ａ（回転数Ｎｅａ，トルクＴｅａ）で運転することにより、さらにエネルギー効率を向上させることができる。このように、エンジン１を駆動するときには常にこの動作点Ａで運転するように構成してもよい。
また、バッテリ９の充電量の変動を抑えるようにエンジン１の動作点を最小燃費曲線上の原点Ｏと点Ａとの間の領域Ｚ１で変化させて運転すれば、バッテリ９の長寿命化を達成することができる。また、エンジン１を点Ａ以降の領域Ｚ２で運転すれば高出力を得ることができる。
また、エンジン１を最小燃費曲線に沿って運転して燃費が最小となる最適な動作状態で運転する代わりに、エンジン１の排気中のＮＯ_Ｘが最小となる、またはエンジン１で生じる音が最小となるような最適な動作状態でエンジン１を運転することもできる。

また、上述の実施の形態において、負荷側動力分割機構３のリングギヤ１６の回転軸１６ａと走行モータ５との間に変速機１８を配置していたが、その代わりに、変速機１８を走行モータ５と走行負荷７との間に配置することもできる。

また、上述の実施の形態において、エンジン側動力分割機構２のリングギヤ１２の回転軸１２ａに負荷側動力分割機構３のキャリア１７の回転軸１７ａを接続する代わりに、図９及び１０に示されるように、エンジン側動力分割機構２のリングギヤ１２が第１出力端として用いられる外歯を有し、このリングギヤ１２の外歯に直接に負荷側動力分割機構３を連結することもできる。ここで、負荷側動力分割機構３は、外歯歯車からなり且つ第２入力端としてエンジン側動力分割機構２のリングギヤ１２の外歯に噛合する回転取出用歯車２１を有すると共に、この回転取出用歯車２１の回転軸にキャリア１７の回転軸１７ａが接続されている。このような構成にしても、リングギヤ１２の外歯及び回転取出用歯車２１を介してエンジン側動力分割機構２のリングギヤ１２から負荷側動力分割機構３のキャリア１７の回転軸１７ａへエンジン１の動力を伝達することができ、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

同様に、上述の実施の形態において、変速機１８の代わりに、図９に示されるように、負荷側動力分割機構３のリングギヤ１６が第３出力端として用いられる外歯を有し、このリングギヤ１６の外歯に直接に連結される変速機２２を用いることもできる。ここで、変速機２２は、外歯歯車からなり且つ負荷側動力分割機構３のリングギヤ１６の外歯に噛合する回転取出用歯車２３と、回転取出用歯車２３の回転軸に接続された変速ギヤ２４とを有しており、変速ギヤ２４に走行モータ５を介して走行負荷７が接続されている。このような変速機２２を用いても、負荷側動力分割機構３のリングギヤ１６に伝達されたエンジン１の動力を変速機２２及び走行モータ５を介して走行負荷７に機械的に伝達してこの走行負荷７を駆動することができ、上述の実施の形態と同様の効果が得られる。

また、上述の実施の形態では、負荷側動力分割機構３のサンギヤ１４に荷役負荷８が、リングギヤ１６に走行負荷７がそれぞれ接続されていたが、これとは反対に、リングギヤ１６に荷役負荷８が、サンギヤ１４に走行負荷７がそれぞれ接続されていてもよい。

なお、上述の実施の形態において、荷役負荷８として油圧ポンプが荷役モータ６に接続されているが、この油圧ポンプとして可変容量型のポンプを用いれば、荷役負荷８の回転軸に与えられるトルクに対して回転数をある範囲で変更することが可能であり、したがって、エンジン１をより高効率の動作状態で運転することができ、さらにエネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトが得られる。

また、上述の実施の形態では、エンジン１を停止すると共に各モータ５及び６を作動させると、発電機４の回転数Ｎｇはマイナスの値になってバランスが保たれ、これによりモータ５及び６のみにより対応する負荷７及び８を駆動することができるように構成されていたが、この代わりに、エンジン側動力分割機構２から負荷側動力分割機構３の方向には動力を伝達し、負荷側動力分割機構３からエンジン側動力分割機構２の方向には動力を伝達しないようにエンジン側動力分割機構２の第１出力端と負荷側動力分割機構３の第２入力端とを連結するワンウェイクラッチ等の連結機構を設けても、エンジン１を停止させた状態でモータ５及び６により対応する負荷７及び８を駆動することができ、実施の形態と同様の効果が得られる。

なお、上述の実施の形態において、３つのプラネタリーギヤ１１を有する遊星歯車装置の代わりに、２つ以下、あるいは４つ以上のプラネタリーギヤを有する遊星歯車装置をそれぞれエンジン側動力分割機構２及び負荷側動力分割機構３として用いることもできる。
また、エンジン側動力分割機構２及び負荷側動力分割機構３として、遊星歯車装置を用いる代わりに、差動歯車装置（ディファレンシャルギヤ）等を用いることもできる。ここで、エンジン側動力分割機構２及び負荷側動力分割機構３の双方を差動歯車装置等から構成することもできるし、また、一方を遊星歯車装置から、他方を差動歯車装置等から構成することもできる。
なお、上述の実施の形態では、走行負荷７と荷役負荷８の２つが設けられていたが、３つ以上の負荷が設けられていてもよい。この場合も、各負荷に対応するモータを有し、エンジン側動力分割機構２から負荷側動力分割機構３に伝達されるエンジン１の動力が負荷側動力分割機構３により負荷の数に応じて分割されて出力されると共に各モータを介して対応する負荷に伝達される。このようにしても、上述の実施の形態と同様の効果が得られる。

この発明の実施の形態に係るハイブリッド型フォークリフトを示すブロック図である。 実施の形態におけるエンジン側動力分割機構及び負荷側動力分割機構近傍の構造を示す断面図である。 実施の形態におけるエンジン側動力分割機構の構造を示す正面図である。 実施の形態における負荷側動力分割機構の構造を示す正面図である。 実施の形態におけるエンジン側動力分割機構及び負荷側動力分割機構の各入出力端の回転数の関係を示す共線図である。 燃費が最小となるエンジン回転数とエンジントルクの関係を示すグラフである。 実施の形態におけるモータ制御系を示すブロック図である。 実施の形態におけるエンジン停止時のエンジン側動力分割機構及び負荷側動力分割機構の各入出力端の回転数の関係を示す共線図である。 実施の形態の変形例におけるエンジン側動力分割機構及び負荷側動力分割機構近傍の構造を示す断面図である。 実施の形態におけるエンジン側動力分割機構近傍の構造を示す正面図である。

符号の説明

１ エンジン、２ エンジン側動力分割機構、３ 負荷側動力分割機構、４ 発電機、４Ａ 発電機インバータ、５ 走行モータ、５Ａ 走行インバータ、６ 荷役モータ、６Ａ 荷役インバータ、７ 走行負荷、８ 荷役負荷、９ バッテリ、１０，１４ サンギヤ、１０ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１６ａ，１７ａ 回転軸、１１，１５ プラネタリーギヤ、１２，１６ リングギヤ、１３，１７ キャリア、１８，２２ 変速機、１９ コントローラ、２０ 減算器、２１，２３ 回転取出用歯車、２４ 変速ギヤ。

Claims (12)

1. エンジンと、
   前記エンジンに接続され且つ前記エンジンの動力を第１出力端及び第２出力端に分割して出力するエンジン側動力分割機構と、
   前記エンジン側動力分割機構の第１出力端に接続されると共にこの第１出力端に出力される前記エンジンの動力を複数の第３出力端に分割して出力する負荷側動力分割機構と、
   前記エンジン側動力分割機構の第２出力端に接続される発電機と、
   前記負荷側動力分割機構の複数の第３出力端にそれぞれ接続されると共にそれぞれ発電手段として兼用される複数のモータと、
   前記複数のモータの回転軸を介してそれぞれ前記負荷側動力分割機構の複数の第３出力端に接続される複数の負荷と、
   前記エンジン側動力分割機構の第２出力端に接続された発電機及び前記複数のモータで発生された電力を蓄えると共に必要に応じて各モータに電力を供給して作動させるバッテリと
   を備え、各負荷は、前記エンジンの動力及び対応するモータの動力の少なくとも一方により駆動されることを特徴とするハイブリッド型フォークリフト。
2. 前記エンジン側動力分割機構は、遊星歯車装置を有する請求項１に記載のハイブリッド型フォークリフト。
3. 前記遊星歯車装置は、前記第２出力端を有するサンギヤと、それぞれ前記サンギヤに噛合し且つ第１入力端を有するキャリアにより互いに連結された複数のプラネタリーギヤと、前記複数のプラネタリーギヤに噛合し且つ前記第１出力端を有するリングギヤとを有し、前記第１入力端に前記エンジンが接続される請求項２に記載のハイブリッド型フォークリフト。
4. 前記エンジン側動力分割機構は、差動歯車装置を有する請求項１に記載のハイブリッド型フォークリフト。
5. 前記負荷側動力分割機構は、遊星歯車装置を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド型フォークリフト。
6. 前記遊星歯車装置は、前記複数の第３出力端のうちの１つの出力端を有するサンギヤと、それぞれ前記サンギヤに噛合し且つ第２入力端を有するキャリアにより互いに連結された複数のプラネタリーギヤと、前記複数のプラネタリーギヤに噛合し且つ前記複数の第３出力端のうちの他の出力端を有するリングギヤとを有し、前記第２入力端に前記エンジン側動力分割機構の第１出力端が接続される請求項５に記載のハイブリッド型フォークリフト。
7. 前記負荷側動力分割機構は、差動歯車装置を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド型フォークリフト。
8. 前記複数の負荷には、走行のための走行負荷と荷役作業を行うための荷役負荷とが含まれる請求項１〜７のいずれか一項に記載のハイブリッド型フォークリフト。
9. 前記走行負荷に対応するモータとこのモータが接続される前記負荷側動力分割機構の第３出力端との間、または前記走行負荷とこれに対応するモータとの間に配置された変速機をさらに備える請求項８に記載のハイブリッド型フォークリフト。
10. 前記荷役負荷は、荷役作業用の油圧装置に作動油を供給する可変容量型の油圧ポンプである請求項８または９に記載のハイブリッド型フォークリフト。
11. 前記エンジンは、燃費が最小となる動作状態で運転される請求項１〜１０のいずれか一項に記載のハイブリッド型フォークリフト。
12. 前記エンジン側動力分割機構の第２出力端に接続された発電機及び前記複数のモータを用いて前記エンジンを始動する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のハイブリッド型フォークリフト。

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