JP2007254057A

JP2007254057A - 油圧システム及びこれを備えたフォークリフト

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Publication number: JP2007254057A
Application number: JP2006077971A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Uchida; 隆二内田; Harukazu Kimura; 治和木村
Original assignee: Nippon Yusoki Co Ltd
Current assignee: Nippon Yusoki Co Ltd
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で、しかも効率の良い油圧システムを提供する。
【解決手段】油圧アクチュエータへ作動油を供給する供給用油圧配管に、電動機と機械的に連結された油圧ポンプを備えると共に、油圧アクチュエータから作動油を回収する回収用油圧配管に、油圧アクチュエータからの作動油が供給されることによって作動する油圧モータを備える。ここで、油圧モータと電動機とは、油圧モータから電動機へのみトルクを伝達可能なクラッチ装置を介して機械的に連結する。
制御手段は、操作部材の操作方向が作動油の回収に対応した方向である場合は、油圧アクチュエータから油圧モータへの流れを許容する状態で全開となるよう、回収用油圧配管に設けられた回収用バルブを制御すると共に、操作量に基づいて決定される指示回転数で電動機を回生制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧アクチュエータを作動させるための油圧システム、及び油圧システムを用いてフォークを昇降させるようにしたフォークリフトに関する。

従来から昇降具（フォークリフトのフォークや高所作業車の作業台など）を上下に昇降させる昇降装置には油圧システムが用いられており、この油圧システムを利用して昇降具の動作に伴いエネルギを回収する（回生する）ことが試みられている。例えばフォークリフトでは、荷役用リフト装置の油圧システムを利用し、リフト下降時にフォークや荷物の位置エネルギを電気エネルギに変換しバッテリを充電する、いわゆるリフト下降回生技術が提案されている。

このリフト下降回生技術としては、例えば特許文献１に記載のように、リフトシリンダからのリターン管路中に油圧モータを設け、この油圧モータに発電機を連結して、発電機からバッテリを充電するようにしたものがある。又、特許文献２や特許文献３に記載のように、油圧ポンプを油圧モータに兼用できるものとし、リフト下降時に昇降用のリフトシリンダから押出される作動油で油圧ポンプを逆転させ（油圧モータとして作動させ）、更に油圧ポンプに連結された電動機を発電機として作動させるようにしたものもある。
尚、特許文献２に記載の技術では、電動機と油圧ポンプとの間に電磁クラッチを設け、リフト下降時に回生不能であれば、電磁クラッチにより動力伝達を遮断するようにしている。又、特許文献３に記載の技術では、リフト下降時に回生可能であれば、電磁弁を切り換え、レバー操作量に応じたトルク指令値で電動機の回生制御を行うようにしている。

ところで、油圧システムにおける流量の制御には、特許文献１に記載の技術のように手動弁が用いられる他、電磁弁が用いられることもある。特許文献４に記載の技術では、レバー操作に従ってフォークを昇降させる場合には、電磁比例制御弁を操作量に応じた開度とする制御を行い、予め設定された停止位置にフォークを停止させる場合には、電磁比例制御弁を全開状態にした上で電動機の制御を行うようにしている。
又、例えば特許文献１に記載のように、１つの弁によって供給側の流れと回収側の流れを制御するようにしたものがある一方、例えば特許文献５に記載のように、供給用の配管と回収用の配管にそれぞれ弁を設けたものもある。

更に、油圧システムにおいて操作性を改善するため、例えば特許文献６に記載のように、作業者が制御特性を変更して同じ操作をしても異なる速度で上昇、下降するようにする技術が提案されている。

特開昭５５−５６９９９号公報特開平２−１６９４９９号公報特開２００３−２５２５９２号公報特開２００２−３５６３００号公報実開平６−１０２９５号公報特開２００２−２７４７９５号公報

油圧ポンプと油圧モータとをそれぞれ備えると共に、電動機と発電機とをそれぞれ備える油圧システムであれば、ある油圧アクチュエータ（例えばリフトシリンダ）を対象とした回生を行っている最中に、他の油圧アクチュエータへ作動油を供給し作動させることが可能である。しかしながら、機器の設置に広いスペースが必要となり、又、重量も増えるため、例えばフォークリフトのような産業車両に採用する上では不利であるという問題がある。
一方、油圧ポンプを油圧モータとして使用し、油圧ポンプ駆動用の電動機を発電機として使用する油圧システムであれば、設置スペースや重量は抑えることができる。しかし、作動油の供給と回生を行いながらの回収とを同時に行うことができないという問題があり、複数の油圧アクチュエータを備える油圧システムには不向きである。

又、例えば特許文献１に記載の技術のように、手動弁でリフト下降速度を調節しながら、つまり手動弁でリフトシリンダからの戻り油の油量を調節しながら、回生を行うようにすると、リフト下降速度が比較的遅く、戻り油の油量が少なく制限された状態では充分に回生できなくなり、エネルギが無駄になるという問題がある。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構成で、しかも効率の良い油圧システムを提供することを目的とする。又、このような油圧システムを備えたフォークリフトを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る油圧システムは、作動油を貯溜するタンクから第１の油圧アクチュエータへ作動油を供給する第１の供給用油圧配管に、電動機と機械的に連結され、該電動機によって駆動されて上記タンクから作動油を吸入し上記第１の油圧アクチュエータへ向けて吐出する油圧ポンプを備えると共に、上記第１の油圧アクチュエータから上記タンクへ作動油を回収する第１の回収用油圧配管に、上記第１の油圧アクチュエータからの作動油が供給されることによって作動する油圧モータを備える油圧システムであって、上記第１の供給用油圧配管に設けられ、上記第１の油圧アクチュエータと上記油圧ポンプとの間で作動油の流れを制御する供給用バルブと、上記第１の回収用油圧配管に設けられ、上記第１の油圧アクチュエータと上記油圧モータとの間で作動油の流れを制御する回収用バルブとを備え、更に、上記第１の油圧アクチュエータを作動させるために作業者が操作する第１の操作部材と、該第１の操作部材の操作方向及び操作量を検出する操作検出手段と、上記電動機の回転方向及び実回転数を検出する回転検出手段と、上記回収用バルブ及び上記電動機を制御する制御手段とを備えており、上記油圧モータと上記電動機とは、上記油圧ポンプを駆動する際の上記電動機の回転方向と同じ方向へ、上記油圧モータが作動する際に該油圧モータで発生するトルクにより上記電動機が回転するよう機械的に連結され、又、上記供給用バルブは、上記第１の操作部材と機械的に連結され、操作に応じてその開度を変更可能な手動式バルブであり、上記回収用バルブは、上記第１の油圧アクチュエータから上記油圧モータへ向けての作動油の流れを許容する回収状態と流れを阻止する供給状態とに切換可能な電磁式バルブであり、上記制御手段は、上記操作方向が上記第１の油圧アクチュエータへの作動油の供給に対応した方向である場合は、上記供給状態となるよう上記回収用バルブを制御すると共に、所定回転数で回転するよう上記電動機を制御し、上記操作方向が上記第１の油圧アクチュエータからの作動油の回収に対応した方向である場合は、上記回収状態となるよう上記回収用バルブを制御すると共に、上記操作量に基づいて上記電動機の指示回転数を決定し、該指示回転数で回転するよう上記電動機を制御するものであることを特徴とする構成としている。

このような油圧システムによれば、第１の油圧アクチュエータからの戻り油で油圧モータを作動（回転）させ、この油圧モータからのトルクで電動機を回転させることができる。従って、このときに制御手段により電動機を回生制御してエネルギーを回収することができる。
又、第１の油圧アクチュエータへ作動油を供給する際には、第１の操作部材の操作量に応じた開度で手動式の供給用バルブが開かれるので、操作量に応じた所望の動作速度で第１の油圧アクチュエータを動作させることができる。第１の油圧アクチュエータから作動油を回収する際には、第１の操作部材の操作量に基づいて決定される指示回転数で電動機が回転するので、この場合も操作量に応じた所望の動作速度で第１の油圧アクチュエータを動作させることができる。
更に、油圧ポンプとは別に油圧モータを設けるものの、電動機を回生制御し発電機として利用することができるので、電動機とは別に発電機を設ける場合よりも設置に必要なスペースが少なくて済み、重量もある程度抑えられる。

上記の構成においては、上記回収用バルブは、上記第１の油圧アクチュエータから上記油圧モータへ向けての作動油の流れを許容する上記回収状態で、全開となるまでの間でその開度を変更可能なものであり、上記制御手段は、上記操作方向が上記第１の油圧アクチュエータからの作動油の回収に対応した方向である場合は、上記回収状態で全開となるよう上記回収用バルブを制御するものとすることができる。

このようにすれば、回収用バルブを全開にし、第１の油圧アクチュエータからの戻り油を回収用バルブで制限することなく油圧モータへ供給することができる。そのため、第１の操作部材の操作量に基づいて決定される指示回転数で電動機を回生制御することで、効率良くエネルギーを回収しつつ、操作量に応じた所望の動作速度で第１の油圧アクチュエータを動作させることができる。

上記の構成に加えて、第２の油圧アクチュエータと、上記油圧ポンプから該第２の油圧アクチュエータへ作動油を供給する第２の供給用油圧配管とを備えるものでは、上記油圧モータと上記電動機とはクラッチ装置を介して機械的に連結されており、該クラッチ装置は上記油圧モータから上記電動機へのみトルクを伝達可能なものとすることができる。

このようにすれば、第２の油圧アクチュエータへ作動油を供給する場合は、電動機を力行制御して油圧ポンプを駆動することになるが、油圧モータからのトルクをアシストトルクとして利用できる分だけ電動機の回転させるためのエネルギー消費を抑えることができる。尚、クラッチ装置により電動機から油圧モータへのトルク伝達は行われないので、油圧モータからのトルクによる回転数以上の速度で電動機を回転させることが可能であり、第１の油圧アクチュエータから作動油を回収している最中にも第２の油圧アクチュエータへ所望の油量で作動油を供給することができる。

更に加えて、上記第２の油圧アクチュエータを作動させるために作業者が操作する第２の操作部材と、該第２の操作部材の操作の有無を判定する操作判定手段とを備えるものでは、上記制御手段は、上記第１の操作部材の操作方向が上記第１の油圧アクチュエータからの作動油の回収に対応した方向である場合に、上記第２の操作部材の操作が無ければ、上記第１の操作部材の操作量に基づいて上記電動機の指示回転数を決定し、該指示回転数で回転するよう上記電動機を制御し、上記第２の操作部材の操作が有れば、所定回転数で回転するよう上記電動機を制御するものとすることができる。

このようにすれば、第１の油圧アクチュエータから作動油を回収する際に、第２の操作部材が操作されなければ、第１の操作部材の操作量に基づいて決定される指示回転数で電動機を制御するので、操作量に応じた所望の動作速度で第１の油圧アクチュエータを動作させることができる。第２の操作部材が操作されれば、所定回転数で電動機を制御するので、第２の油圧アクチュエータへ所望の油量で作動油を供給することができる。
尚、第２の操作部材が操作されている場合の所定回転数は、第１の操作部材の操作方向が第１の油圧アクチュエータへの作動油の供給に対応した方向である場合の所定回転数と同じとする必要はなく、第２の油圧アクチュエータの特性に合わせたものとすれば良い。

上記の構成において、上記制御手段は上記第１の操作部材の操作量に基づいて上記電動機の指示回転数を決定する複数の制御モードを備え、又、該制御モードを択一的に決定する選択手段が備えられたものでは、上記制御手段は、上記第１の操作部材の操作方向が上記第１の油圧アクチュエータからの作動油の回収に対応した方向である場合は、上記選択手段により決定された上記制御モード下で、上記第１の操作部材の操作量に基づいて上記電動機の指示回転数を決定するものとすることができる。

このようにすれば、状況に応じて制御モードを変更することで適切な指示回転数を決定することができ、第１の油圧アクチュエータに所望の動作をさせることができるようになる。
尚、選択手段としては、各制御モードに対応して設けられる複数の操作具（押ボタンなど）のうち何れが操作されたかを検出して制御モードを決定するものや、１つの操作具の操作量を各制御モードに対応させ、操作量を検出して制御モードを決定するもの、操作具が１回操作されるごとに制御モードを順に切り換えることで制御モードを決定するものなどを採用することができる。又、選択手段としては、作業者が操作具を操作するものに限らず、例えば、第１の油圧アクチュエータの作動状況に関するパラメータに基づいて自動的に制御モードが決定されるものを採用することができる。

又、上記の目的を達成するため、本発明に係るフォークリフトは、本発明に係る油圧システムを備えたフォークリフトであって、上記第１の油圧アクチュエータは、昇降可能に設けられたフォークを動作させる油圧シリンダであり、作動油が供給されることで伸長して上記フォークを上昇させ、作動油が回収されることで短縮して上記フォークを下降させるものであることを特徴とする構成としている。

このようなフォークリフトによれば、所望の上昇速度でフォークを上昇させることができ、所望の下降速度でフォークを下降させることができる。又、フォークを下降させる際に、油圧シリンダからの戻り油で油圧モータを作動させ、この油圧モータからのトルクで電動機を回転させることができる。従って、電動機を回生制御してエネルギーを回収したり、油圧モータからのトルクを電動機の力行制御に対するアシストトルクとして利用したりすることができる。このように油圧システムの効率が良いので、フォークリフト全体としての効率を高めることができる。

以上に説明したように、本発明に係る油圧システムによれば、第１の油圧アクチュエータからの戻り油で油圧モータを作動させて電動機を回転させることができるので、電動機を回生制御してエネルギーを回収することができる。又、回収用バルブを全開として第１の油圧アクチュエータからの戻り油を油圧モータへ供給するようにすることで、電動機を回生制御する場合の効率が高められる。

又、本発明に係るフォークリフトによれば、所望の速度でフォークを昇降させることができると共に、フォークを下降させる際の油圧シリンダからの戻り油で油圧モータを作動させて電動機を回転させることができるので、フォークリフト全体としての効率が高められる。

以下、本発明をカウンタバランス型フォークリフト（以下、単にフォークリフト）に適用した実施例を、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、この実施例のフォークリフトは、車体１の前部に、前後へ傾動可能に支持されたマスト２を備えており、このマスト２にフォーク３が上下へ昇降可能に支持されている。又、マスト２にはフォーク３を昇降させるためのリフトシリンダ４が並設され、車体１とマスト２とにかけてマスト２を傾動させるためのティルトシリンダ５が設けられている。
リフトシリンダ４は単動式片ロッド形の油圧シリンダからなり、作動油が供給されると伸長してフォーク３を上昇させ、作動油が回収されると短縮してフォーク３を下降させる。ティルトシリンダ５は複動式片ロッド形の油圧シリンダからなり、伸長することにより車体１に対するマスト２の前方への傾動（前傾）がなされ、短縮することにより車体１に対するマスト２の後方への傾動（後傾）がなされる。尚、このフォークリフトにおける油圧システムとは、これらリフトシリンダ４及びティルトシリンダ５を含め、両シリンダの伸縮に関係する各種装置、制御の総称である。

又、図１に示すように、車体１の前後方向中央部にはバッテリ６が設けられており、このバッテリ６の上方を覆うカバー上に運転者が座乗する運転席７が設けられている。車体１の前部で、運転席７と対向する位置には、このフォークリフトを運転するためのハンドルやレバー、スイッチ類が設けられ、これらのうちにフォーク３を昇降させるためのリフトレバー８と、マスト２を傾動させるためのティルトレバー９とがある。何れのレバーも運転者の手前方向と奥方向とへ揺動可能に設けられ、リフトレバー８には操作角度を検出する角度センサ８ａが付設され、ティルトレバー９には操作されるとオンとなるスイッチ９ａが付設されている。

角度センサ８ａは、所定の位置を基準としたリフトレバー８の角度を検出し、その検出結果がバッテリ６の後方位置に設けられた制御装置１０に入力され、この制御装置１０により後述する電動機１３や下降用バルブ１９が制御される。スイッチ９ａは、ティルトレバー９がマスト２を前傾させる方向（運転者の奥方向）又は後傾させる方向（運転者の手前方向）の何れかに所定角度以上に操作されるとオンとなるよう設けられており、このスイッチ９ａからの信号も制御装置１０に入力される。

さて、このフォークリフトにおいて車体１に設けられる油圧装置は、主に、作動油を貯溜するタンク１１と、油圧ポンプ１２と、油圧ポンプ１２に機械的に連結された電動機１３と、油圧モータ１４と、油圧モータ１４と電動機１３とを連結するワンウェイクラッチ１５と、作動油の流れを制御するコントロールバルブ１６及び下降用バルブ１９と、各装置を結ぶ油圧配管とからなる。

タンク１１は、図１に示すように、バッテリ６の前方位置に設けられ、リフトシリンダ４及びティルトシリンダ５へ供給する作動油が貯溜されている。タンク１１の側方位置には、制御装置１０を経由してバッテリ６と電気的に接続された電動機１３が設けられ、電動機１３が力行制御される際にはバッテリ６から電動機１３へ電力が供給され、電動機１３が回生制御される際には電動機１３からバッテリ６へ電力が供給される。

電動機１３の回転軸の一端には、図２に示すように、タンク１１から作動油を吸入し加圧して吐出する油圧ポンプ１２が連結されると共に、他端にはワンウェイクラッチ１５を介して、作動油を受けて駆動される油圧モータ１４が連結されている。ここで、ワンウェイクラッチ１５は、電動機１３の回転軸及び油圧モータ１４の回転軸にそれぞれ連結されており、油圧モータ１４から電動機１３への一方向にのみトルクを伝達可能で、電動機１３からのトルクに対しては空転して油圧モータ１４へのトルクの伝達を行わないものである。
尚、油圧ポンプ１２を駆動する際の電動機１３の回転方向と、油圧モータ１４からのトルクにより回転する際の電動機１３の回転方向とは一致させてある。又、電動機１３には、その回転方向と回転数を検出する回転センサ１３ａが内蔵されており、この回転センサ１３ａからの信号は制御装置１０に入力される。

コントロールバルブ１６は、リフトシリンダ４について作動油の流れを制御する上昇用バルブ１７と、ティルトシリンダ５について作動油の流れを制御するティルトバルブ１８とからなり、車体１の前部に設けられている。図２に示すように、コントロールバルブ１６は、タンク１１と供給用配管Ａ及び回収用配管Ｅを介して接続され、リフトシリンダ４とは供給用配管Ｂ及び兼用配管Ｃを介して、ティルトシリンダ５とは兼用配管Ｆ，Ｇを介して接続されている。又、下降用バルブ１９は、タンク１１と回収用配管Ｄを介して接続され、リフトシリンダ４とは兼用配管Ｃ及び回収用配管Ｄを介して接続されている。

供給用配管Ａは、タンク１１からコントロールバルブ１６へ作動油を供給するための油圧配管であり、この供給用配管Ａに油圧ポンプ１２が設けられている。尚、油圧ポンプ１２からの作動油は、上昇用バルブ１７、ティルトバルブ１８の両方に供給される。供給用配管Ｂは、上昇用バルブ１７を経由してリフトシリンダ４へ作動油を供給するための油圧配管であり、この供給用配管Ｂに兼用配管Ｃが接続され、上昇用バルブ１７からの作動油は供給用配管Ｂと兼用配管Ｃを通してリフトシリンダ４へ供給される。この供給用配管Ｂと兼用配管Ｃの接続部には、回収用配管Ｄも接続されている。回収用配管Ｄは、リフトシリンダ４からタンク１１へ作動油を回収するための油圧配管であり、リフトシリンダ４からの作動油は兼用配管Ｃと回収用配管Ｄを通してタンク１１へ回収される。この回収用配管Ｄに油圧モータ１４が設けられている。回収用配管Ｅは、ティルトバルブ１８を経由してタンク１１へ作動油を回収するための油圧配管である。兼用配管Ｆ，Ｇは、ティルトバルブ１８を経由してのティルトシリンダ５への作動油の供給、及びティルトシリンダ５からの作動油の回収を行うための油圧配管である。尚、図２に示すように、兼用配管Ｆはティルトシリンダ５のロッド側に接続され、兼用配管Ｇはティルトシリンダ５のボトム側に接続されている。

上昇用バルブ１７は、図２に示すように、供給用配管Ａと供給用配管Ｂを連通させ、油圧ポンプ１２からリフトシリンダ４への作動油の流れを許容する上昇位置と、リフトシリンダ４との間を遮断し、作動油がリフトシリンダ４へ供給されず回収もなされない下降位置と、同じくリフトシリンダ４との間を遮断する中立位置とに切換可能な手動操作弁であり、リフトレバー８と機械的に連結されている。上昇用バルブ１７は、リフトレバー８を運転者が手前方向に操作すると上昇位置に切り換えられ、リフトレバー８を運転者が奥方向に操作すると下降位置に切り換えられ、リフトレバー８の操作を止めると内蔵されたスプリングにより中立位置に戻される。

下降用バルブ１９は、図２に示すように、リフトシリンダ４から油圧モータ１４への作動油の流れを阻止する上昇位置と、リフトシリンダ４から油圧モータ１４への作動油の流れを許容する下降位置とに切換可能な電磁比例制御弁である。下降用バルブ１７は、内蔵されたソレノイドが励磁されると下降位置に切り換えられるようになっており、ソレノイドの励磁が止められると内蔵されたスプリングにより上昇位置に戻される。尚、ソレノイドへの励磁電流を調節することにより下降位置での開度を変更可能であり、励磁電流を大きくするほど開度を大きくすることができるようになっている。

ティルトバルブ１８は、図２に示すように、前傾位置と、後傾位置と、作動油がティルトシリンダ５へ供給されず回収もなされない中立位置とに切換可能な手動操作弁であり、ティルトレバー９と機械的に連結されている。前傾位置では、供給用配管Ａと兼用配管Ｇが連通されて油圧ポンプ１２からティルトシリンダ５のボトム側への作動油の流れが許容され、且つ回収用配管Ｅと兼用配管Ｆが連通されてティルトシリンダ５のロッド側からタンク１１への作動油の流れが許容される。後傾位置では、供給用配管Ａと兼用配管Ｆが連通されて油圧ポンプ１２からティルトシリンダ５のロッド側への作動油の流れをが許容され、且つ回収用配管Ｅと兼用配管Ｇが連通されてティルトシリンダ５のボトム側からタンク１１への作動油の流れが許容される。このティルトバルブ１８は、ティルトレバー９を運転者が奥方向に操作すると前傾位置に切り換えられ、ティルトレバー９を運転者が手前方向に操作すると後傾位置に切り換えられ、ティルトレバー９の操作を止めると内蔵されたスプリングにより中立位置に戻される。

ところで、車体１の前部には、後述する制御モードを切り換えるための押ボタン２０が設けられている。この押ボタン２０が押圧操作される度に信号が出力され、制御装置１０に入力される。

図３に示すように、制御装置１０は、リフト操作検出部１０１と、ティルト操作検出部１０２と、電動機１３の制御モードを決定するモード設定部１０３と、電動機１３及び下降用バルブ１９を制御する制御部１０４とを備えている。

リフト操作検出部１０１は、角度センサ８ａにより検出されるリフトレバー８の角度から、リフトレバー操作量Ｌとリフトレバー８の操作方向とを判定し、その結果が制御部１０４へ伝えられる。
すなわち、リフト操作検出部１０１は、角度センサ８ａで検出された角度とリフトレバー８の中立位置における角度との差をリフトレバー操作量Ｌとし、リフトレバー８が中立位置にあるときはリフトレバー操作量Ｌ＝０、リフトレバー８を運転者の手前方向又は奥方向の限界まで操作した位置にあるときはリフトレバー操作量Ｌ＝Ｌｍａｘとする。又、リフト操作検出部１０１は、角度センサ８ａで検出された角度がリフトレバー８の中立位置における角度によりも大きければ、操作方向がフォーク３を上昇させる方向（運転者の手前方向）であると判定し、小さければ、操作方向がフォーク３を下降させる方向（運転者の奥方向）であると判定する。
尚、リフトレバー８の中立位置付近に不感帯を設けるため、リフトレバー操作量Ｌが所定値Ｌ１（０＜Ｌ１＜Ｌｍａｘ）以上であるときに操作方向を判定するようにしており、リフト操作検出部１０１はリフトレバー操作量Ｌが所定値Ｌ１未満ではリフトレバー８の操作なしと判定する。

ティルト操作検出部１０２は、スイッチ９ａからの信号を受け、スイッチ９ａがオンであればティルトレバー９の操作ありと判定し、スイッチ９ａがオフであればティルトレバー９の操作なしと判定する。そして、その結果が制御部１０４へ伝えられる。

モード設定部１０３は、押ボタン２０からの信号が入力されると、制御モードＸ，Ｙ，Ｚを所定の順に切り換えることで、何れかの制御モードに設定し、その旨が制御部１０４に伝えられる。

制御部１０４は、リフト操作検出部１０１での判定結果に基づいて下降用バルブ１９の制御を行う。
すなわち、リフトレバー８の操作方向がフォーク３を上昇させる方向（上昇操作）であれば、制御部１０４は下降用バルブ１９のソレノイドを励磁せず上昇位置に維持し、操作方向がフォーク３を下降させる方向（下降操作）であれば、図４に示すように指示開度Ｍを決定し、下降用バルブ１９を制御する。つまり、リフトレバー操作量Ｌ≧Ｌ１であれば指示開度Ｍ＝Ｍｍａｘとし、全開状態となるよう下降用バルブ１９のソレノイドを励磁する。

又、制御部１０４は、リフト操作検出部１０１での判定結果と、ティルト操作検出部１０２での判定結果と、モード設定部１０３で決定される制御モードとに基づいて指示回転数Ｎを決定し、回転センサ１３ａからの実回転数が指示回転数Ｎに一致するよう電動機１３の力行制御又は回生制御を行う。
すなわち、リフトレバー８が単独で上昇操作されていれば、図５に示すように、制御部１０４はリフトレバー操作量Ｌ≧Ｌ１であれば指示回転数Ｎ＝Ｎ１とし、実回転数が回転数Ｎ１となるよう電動機１３を力行制御する。リフトレバー８の上昇操作と同時にティルトレバー９が操作されていれば、上昇操作には回転数Ｎ１が、ティルト操作には回転数Ｎ２（＜Ｎ１）が対応しているが、制御部１０４は値の小さい方である回転数Ｎ２を採用し、実回転数が回転数Ｎ２となるよう電動機１３を力行制御する。
リフトレバー８が単独で下降操作されていれば、制御部１０４は設定されている制御モード下でリフトレバー操作量Ｌに基づいて指示回転数Ｎを算出し、実回転数がこの指示回転数Ｎとなるよう電動機１３を回生制御する。この実施例では制御モードＸ，Ｙ，Ｚの３つの制御モードのうち何れかが設定され、図６に示すように、例えばリフトレバー操作量Ｌ＝Ｌｉのとき、制御モードＸ下では指示回転数Ｎ＝Ｎｉｘとなり、制御モードＹ下では指示回転数Ｎ＝Ｎｉｙ（＞Ｎｉｘ）となり、制御モードＺ下では指示回転数Ｎ＝Ｎｉｚ（＞Ｎｉｙ）となる。リフトレバー８の下降操作と同時にティルトレバー９が操作されていれば、制御部１０４は指示回転数Ｎ＝Ｎ２とし、実回転数が回転数Ｎ２となるよう電動機１３を力行制御する。同様に、ティルトレバー９が単独で操作されていれば、制御部１０４は回転数Ｎ２での力行制御を行う。

以下、この実施例における制御の流れについて更に説明する。

図７に示すように、制御部１０４は、先ずリフトレバー８の上昇操作がなされているか否かを判定し（Ｓ１）、上昇操作がなされていればティルトレバー９の操作がなされているか否かを判定する（Ｓ２）。ティルトレバー９の操作がなされていなければ、制御部１０４は電動機１３を回転数Ｎ１で力行制御する（Ｓ３）。こうすることで、リフトレバー８の操作に応じてフォーク３が上昇する。Ｓ２においてティルトレバー９の操作がなされていれば、制御部１０４は電動機１３を回転数Ｎ２で力行制御する（Ｓ４）。こうすることで、ティルトレバー９の操作がなされていない場合よりも速度は遅くなるものの、リフトレバー８の操作に応じてフォーク３が上昇し、又、ティルトレバー９の操作に応じてマスト２が傾動する。

Ｓ１においてリフトレバー８の上昇操作がなされていなければ、図７に示すように、制御部１０４はリフトレバー８の下降操作がなされているか否かを判定する（Ｓ５）。下降操作がなされていれば、制御部１０４はソレノイドを励磁し下降用バルブ１９を下降位置で全開させる（Ｓ６）。次に、制御部１０４はティルトレバー９の操作がなされているか否かを判定し（Ｓ７）、ティルトレバー９の操作がなされていれば、電動機１３を回転数Ｎ２で力行制御する（Ｓ４）。こうすることで、フォーク３が下降し、又、ティルトレバー９の操作に応じてマスト２が傾動する。このとき、リフトシリンダ４からの戻り油によって油圧モータ１４で発生したトルクが電動機１３に対しアシストトルクとして作用するため、単に電動機１３を回転数Ｎ２で力行制御する場合に比べ、電力消費が抑えられる。Ｓ７においてティルトレバー９の操作がなされていなければ、制御部１０４は設定されている制御モード下でリフトレバー操作量Ｌに基づいて指示回転数Ｎを算出し（Ｓ８）、電動機１３を指示回転数Ｎで回生制御する（Ｓ９）。こうすることで、リフトレバー操作量Ｌに応じた下降速度でフォーク３が下降し、又、電動機１３が発電した電力でバッテリ６が充電される。
尚、フォーク３の下降速度と電動機１３の指示回転数Ｎとは比例関係にあることから、制御モードＹが設定されている場合は、リフトレバー操作量Ｌに比例した下降速度でフォーク３が下降することになり、制御モードＸや制御モードＺが設定されている場合も、リフトレバー操作量Ｌと指示回転数Ｎの関係がそのまま下降速度に反映される。

Ｓ５においてリフトレバー８の下降操作がなされていない、つまりリフトレバー８が何ら操作されていない場合は、図７に示すように、制御部１０４はティルトレバー９の操作がなされているか否かを判定し（Ｓ１０）、ティルトレバー９の操作がなされていれば、電動機１３を回転数Ｎ２で力行制御する（Ｓ４）。こうすることで、ティルトレバー９の操作に応じてマスト２が傾動するが、油圧モータ１４から電動機１３へ伝達されるトルクはなく、通常通り電動機１３で電力が消費される。

以上に説明した実施例によれば、リフトレバー８を下降操作した際に、リフトシリンダ４からの戻り油で油圧モータ１４を作動させ、この油圧モータ１４からのトルクで電動機１３を回転させることができる。このときに、ティルトレバー９が操作されていれば、電動機１３を力行制御して油圧ポンプ１２を駆動することになるが、油圧モータ１４からのトルクが利用できる分だけ電動機１３を回転させるための電力消費を抑えることができる。一方、ティルトレバー９が操作されていなければ、電動機１３を回生制御してバッテリ６を充電することができる。ここで、下降用バルブ１９は全開とされるので、リフトシリンダ４からの戻り油を下降用バルブ１９で制限することなく油圧モータ１４へ供給することができ、回生効率が高められる。又、運転者が押ボタン２０を操作して選択した制御モード下で、リフトレバー８の操作量Ｌに応じて電動機１３の回転数が制御されるので、運転者は所望の下降速度でフォーク３を下降させることができ、操作性が良い。もちろん、リフトレバー８を上昇操作した際には、リフトレバー８の操作に応じて上昇用バルブ１７の開度が調節されるので、運転者は所望の上昇速度でフォーク３を上昇させることができる。

又、この実施例によれば、電動機１３を発電機として利用するので、電動機１３とは別に発電機を設ける場合よりも設置スペースが少なくて済み、車体１に設けられる油圧装置全体としての重量も比較的軽く抑えることができる。更に、ワンウェイクラッチ１５により電動機１３から油圧モータ１４へのトルク伝達は行われないので、リフトレバー８を下降操作とティルトレバー９の操作とが同時になされた際に、油圧モータ１４からのトルクが小さい場合でも確実に電動機１３を回転数Ｎ２で回転させることができ、これによって油圧モータ１４の回転が影響を受けることもない。従って、ティルトシリンダ５へ所望の油量で作動油を供給し、マスト２を傾動させることができる。

本発明の実施例に係るフォークリフトの側面図である。本発明の実施例に係る油圧回路図である。本発明の実施例に係る機能ブロック図である。本発明の実施例における下降用バルブの制御特性図である。本発明の実施例における電動機の制御特性図である。本発明の実施例における電動機の制御特性図である。本発明の実施例における制御フロー図である。

符号の説明

３フォーク
４リフトシリンダ
５ティルトシリンダ
６バッテリ
８リフトレバー
８ａ角度センサ
９ティルトレバー
９ａスイッチ
１０制御装置
１１タンク
１２油圧ポンプ
１３電動機
１３ａ回転センサ
１４油圧モータ
１５ワンウェイクラッチ
１６コントロールバルブ
１７上昇用バルブ
１９下降用バルブ
２０押ボタン
Ａ供給用配管（共用）
Ｂ供給用配管（リフト用）
Ｃ兼用配管（リフト用）
Ｄ回収用配管（リフト用）
Ｅ回収用配管（ティルト用）
Ｆ兼用配管（ティルト用）
Ｇ兼用配管（ティルト用）

Claims

作動油を貯溜するタンクから第１の油圧アクチュエータへ作動油を供給する第１の供給用油圧配管に、電動機と機械的に連結され、該電動機によって駆動されて上記タンクから作動油を吸入し上記第１の油圧アクチュエータへ向けて吐出する油圧ポンプを備えると共に、上記第１の油圧アクチュエータから上記タンクへ作動油を回収する第１の回収用油圧配管に、上記第１の油圧アクチュエータからの作動油が供給されることによって作動する油圧モータを備える油圧システムであって、
上記第１の供給用油圧配管に設けられ、上記第１の油圧アクチュエータと上記油圧ポンプとの間で作動油の流れを制御する供給用バルブと、上記第１の回収用油圧配管に設けられ、上記第１の油圧アクチュエータと上記油圧モータとの間で作動油の流れを制御する回収用バルブとを備え、
更に、上記第１の油圧アクチュエータを作動させるために作業者が操作する第１の操作部材と、該第１の操作部材の操作方向及び操作量を検出する操作検出手段と、上記電動機の回転方向及び実回転数を検出する回転検出手段と、上記回収用バルブ及び上記電動機を制御する制御手段とを備えており、
上記油圧モータと上記電動機とは、上記油圧ポンプを駆動する際の上記電動機の回転方向と同じ方向へ、上記油圧モータが作動する際に該油圧モータで発生するトルクにより上記電動機が回転するよう機械的に連結され、又、上記供給用バルブは、上記第１の操作部材と機械的に連結され、操作に応じてその開度を変更可能な手動式バルブであり、上記回収用バルブは、上記第１の油圧アクチュエータから上記油圧モータへ向けての作動油の流れを許容する回収状態と流れを阻止する供給状態とに切換可能な電磁式バルブであり、
上記制御手段は、上記操作方向が上記第１の油圧アクチュエータへの作動油の供給に対応した方向である場合は、上記供給状態となるよう上記回収用バルブを制御すると共に、所定回転数で回転するよう上記電動機を制御し、上記操作方向が上記第１の油圧アクチュエータからの作動油の回収に対応した方向である場合は、上記回収状態となるよう上記回収用バルブを制御すると共に、上記操作量に基づいて上記電動機の指示回転数を決定し、該指示回転数で回転するよう上記電動機を制御するものであることを特徴とする油圧システム。
上記回収用バルブは、上記第１の油圧アクチュエータから上記油圧モータへ向けての作動油の流れを許容する上記回収状態で、全開となるまでの間でその開度を変更可能なものであり、
上記制御手段は、上記操作方向が上記第１の油圧アクチュエータからの作動油の回収に対応した方向である場合は、上記回収状態で全開となるよう上記回収用バルブを制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の油圧システム。
第２の油圧アクチュエータと、上記油圧ポンプから該第２の油圧アクチュエータへ作動油を供給する第２の供給用油圧配管とを備えており、
上記油圧モータと上記電動機とはクラッチ装置を介して機械的に連結されており、該クラッチ装置は上記油圧モータから上記電動機へのみトルクを伝達可能なものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の油圧システム。
上記第２の油圧アクチュエータを作動させるために作業者が操作する第２の操作部材と、該第２の操作部材の操作の有無を判定する操作判定手段とを備えており、
上記制御手段は、上記第１の操作部材の操作方向が上記第１の油圧アクチュエータからの作動油の回収に対応した方向である場合に、上記第２の操作部材の操作が無ければ、上記第１の操作部材の操作量に基づいて上記電動機の指示回転数を決定し、該指示回転数で回転するよう上記電動機を制御し、上記第２の操作部材の操作が有れば、所定回転数で回転するよう上記電動機を制御するものであることを特徴とする請求項３に記載の油圧システム。
上記制御手段は上記第１の操作部材の操作量に基づいて上記電動機の指示回転数を決定する複数の制御モードを備え、又、該制御モードを択一的に決定する選択手段が備えられており、
上記制御手段は、上記第１の操作部材の操作方向が上記第１の油圧アクチュエータからの作動油の回収に対応した方向である場合は、上記選択手段により決定された上記制御モード下で、上記第１の操作部材の操作量に基づいて上記電動機の指示回転数を決定するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の油圧システム。
上記第１の油圧アクチュエータは、昇降可能に設けられたフォークを動作させる油圧シリンダであり、作動油が供給されることで伸長して上記フォークを上昇させ、作動油が回収されることで短縮して上記フォークを下降させるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載の油圧システムを備えたフォークリフト。