JP2015093588A - 作業車両のハイブリット式駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリット式駆動装置をコンパクト化する。
【解決手段】エンジンに設けられたＰＴＯ軸１２と、ギヤポンプＧＰの駆動軸との間に、アシストモータ／発電機２１を設置し、ＰＴＯ軸１２とアシストモータ／発電機２１の回転軸の間に第１クラッチ２２を介在させるとともに、アシストモータ／発電機２１の回転軸とギヤポンプＧＰの駆動軸の間に第２クラッチ２３を介在させ、アシストモータ／発電機２１に対して電力を充電、供給する第２電源装置２５を設け、外部機器や車両コントローラ３１の信号に基づいて、アシスト／回生コントローラ２０により、第１，第２クラッチ２２，２３やアシストモータ／発電機２１、第２電源装置２５を操作し、エンジンやギヤポンプＧＰへの動力アシストやスタータモータＥｓへの電力アシスト、第２電源装置２５への回生電力の蓄電を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンまたはトランスミッションをＰＴＯ（出力）軸を介して油圧ポンプを連結し、油圧ポンプにより得られた油圧により荷役装置を含む作業装置を駆動する作業車両のハイブリット式駆動装置に関する。

特許文献１には、トランスミッションのＰＴＯ（出力）軸に、バッテリに電力を供給するモータ兼用発電機と、バッテリにより駆動されて油圧ポンプを駆動する発電機兼用モータとを具備し、モータ兼用発電機と発電機兼用モータとを連結する回転軸にクラッチを介在させて、連結・分離可能とした駆動装置が開示されている。

特許第４６８０７６９号公報

上記構成において、クラッチを分離（オフ）した状態で、ＰＴＯ軸により発電機を駆動してバッテリに充電する。またバッテリの電力により、発電機を駆動しＰＴＯ軸を介してエンジンをアシストして走行する。さらに、エンジンをアイドリング状態に保持したまま、エンジンによりモータ兼用発電機を駆動してバッテリに充電した状態で、バッテリから発電機兼用モータに給電してポンプを駆動し、作業装置を駆動する。

またクラッチを接続（オン）した状態で、モータ兼用発電機および発電機兼用モータを空転させて、エンジンによりポンプを駆動し、作業装置を駆動する。また、バッテリからの給電により、モータ兼用発電機および発電機兼用モータを駆動してポンプを駆動する。

しかし、上記構成では、ＰＴＯ軸に、モータ兼用発電機および発電機兼用モータからなる２台のモータ／発電機を装備しなければならず、トランスミッションを具備した駆動装置の占有容積が広く必要で、限られた駆動装置の収容空間を有効利用できないという問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、駆動装置をコンパクトにできる作業車両のハイブリット式駆動装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
エンジンにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプと、当該油圧により駆動される作業装置と、エンジンにより駆動される発電機により充電される第１電源装置と、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの駆動軸との間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、アシストモータ／発電機により充電、給電される第２電源装置と、第１クラッチ、アシストモータ／発電機、第２クラッチおよび第２電源装置を選択的に操作するアシストコントローラと、を具備した作業車両におけるハイブリット式駆動装置であって、
アシストコントローラは、起動時および走行時ならびに荷役時の少なくとも１つで、車両コントローラのデータに対応して、アシストモータ／発電機によるエンジンや油圧ポンプへの動力アシストと、第２給電装置による電力アシストと、アシストモータ／発電機から第２給電装置への電力回生と、を選択的に行うことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の作業車両のハイブリット式駆動装置であって、
第１クラッチとアシストモータ／発電機と第２クラッチとを、一体のユニットケースに組み込んでアシスト用ユニットとし、
このアシスト用ユニットを、ＰＴＯ軸と油圧ポンプの駆動軸との間に着脱可能に組み込んだことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、
エンジンにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプと、当該油圧により駆動される作業装置と、エンジンにより駆動される発電機により充電される第１電源装置と、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの駆動軸との間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、アシストモータ／発電機により充電、給電される第２電源装置と、第１クラッチ、アシストモータ／発電機、第２クラッチおよび第２電源装置を選択的に操作するアシストコントローラと、を具備した作業車両におけるハイブリット式駆動装置であって、
エンジンの起動時に、ラジエータの冷却水の液温が規定値未満の時に、前記アシストコントローラは、起動・動力アシストモードを選択して、第１クラッチを接続するとともに第２クラッチを分離し、前記第１電源装置により、スタータモータを駆動してエンジンを起動すると同時に、第２電源装置によりアシストモータ／発電機を駆動しＰＴＯ軸を介してエンジンを動力アシストすることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、
エンジンにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプと、当該油圧により駆動される作業装置と、エンジンにより駆動される発電機により充電される第１電源装置と、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの駆動軸との間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、アシストモータ／発電機により充電、給電される第２電源装置と、第１クラッチ、アシストモータ／発電機、第２クラッチおよび第２電源装置を選択的に操作するアシストコントローラと、を具備した作業車両におけるハイブリット式駆動装置であって、
エンジン起動時、ラジエータの冷却水の液温が規定値以上の時に、アシストコントローラは起動・負荷軽減モードを選択し、第１クラッチを分離してスタータモータの駆動によるエンジンの負荷を軽減することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の作業車両のハイブリット式駆動装置であって、
エンジンの起動時に、ラジエータの冷却水の液温が規定値以上の場合で、第１電源装置の電圧が規定値未満の時に、アシストコントローラは起動・電力アシストモードを選択して、第１クラッチを分離し、第１電源装置と第２電源装置からそれぞれスタータモータに給電して電力アシストしエンジンを起動することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、
エンジンにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプと、当該油圧により駆動される作業装置と、エンジンにより駆動される発電機により充電される第１電源装置と、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの駆動軸との間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、アシストモータ／発電機により充電、給電される第２電源装置と、第１クラッチ、アシストモータ／発電機、第２クラッチおよび第２電源装置を選択的に操作するアシストコントローラと、を具備した作業車両におけるハイブリット式駆動装置であって、
作業装置の非操作状態において、
アクセルからの入力値が規定値未満で、かつブレーキが作動されていない時に、アシストコントローラは走行・負荷軽減モードを選択して、第１クラッチを分離することにより、エンジンの負荷を軽減し、
当該走行・負荷軽減モードで、パワーステアリングが操作されると、アシストコントローラは、アシストモータ／発電機に給電して油圧ポンプを駆動し、必要量の圧油をステアリングバルブに供給するデマンド制御を行うことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の作業車両のハイブリット式駆動装置であって、
アクセルからの入力値が規定値以上の時に、アシストコントローラは走行・動力アシストモードを選択して、第１クラッチおよび第２クラッチを接続するとともに、第２電源装置からアシストモータ／発電機に給電して駆動しエンジンを動力アシストし、
アクセルからの入力値が規定値未満で、ブレーキが作動状態の時に、アシストコントローラは走行・電力回生モードを選択し、第１クラッチおよび第２クラッチを接続して、アシストモータ／発電機により発電された回生電力を第２電源装置に蓄電することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、
エンジンにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプと、当該油圧により駆動される作業装置と、エンジンにより駆動される発電機により充電される第１電源装置と、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの駆動軸との間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、アシストモータ／発電機により充電、給電される第２電源装置と、第１クラッチ、アシストモータ／発電機、第２クラッチおよび第２電源装置を選択的に操作するアシストコントローラと、を具備した作業車両におけるハイブリット式駆動装置であって、
荷役操作状態において、
アクセル入力値が規定値以上の時に、アシストコントローラは荷役・動力アシストモードを選択して、第１クラッチおよび第２クラッチをそれぞれ接続し、第２電源装置によりアシストモータ／発電機を駆動して、エンジンおよび油圧ポンプを動力アシストし、
アクセル入力値が規定値未満で、ブレーキが非作動状態の時に、アシストコントローラは荷役・負荷軽減モードを選択して、第１クラッチを分離することによりエンジンの負荷を軽減するとともに、第２クラッチを接続して、第２電源装置によりアシストモータ／発電機を駆動し油圧ポンプを動力アシストし、
アクセル入力が規定値未満で、ブレーキが作動状態で車両が停止される時に、アシストコントローラは荷役・電力回生モードを選択し、第１クラッチおよび第２クラッチをそれぞれ接続して、アシストモータ／発電機により発電された回生電力を第２電源装置に蓄電することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、
エンジンにより駆動される油圧ポンプにより作業装置を駆動し、エンジンにより駆動される発電機により第１電源装置に充電し、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、前記アシストモータ／発電機により第２電源装置に充電する作業車両における駆動装置のアシスト方法であって、
エンジンの起動時、ラジエータの冷却水の液温を検出して規定値未満の時に、第１クラッチを接続するとともに第２クラッチを分離し、
第１電源装置によりスタータモータを駆動してエンジンを起動すると同時に、第２電源装置から前記アシストモータ／発電機に給電してＰＴＯ軸を介してエンジンを動力アシストすることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の作業車両における駆動装置のアシスト方法であって、
エンジンの起動時、ラジエータの冷却水の液温を検出して規定値以上の時に、第１クラッチを分離し、
第１電源装置と、第２電源装置からそれぞれスタータモータに給電して駆動しエンジンを起動する
ことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ＰＴＯ軸と油圧ポンプの間にアシストモータ／発電機を介在させ、ＰＴＯ軸とアシストモータ／発電機の間に第１クラッチを介在させるとともに、アシストモータ／発電機と油圧ポンプの間に第２クラッチを介在させたので、第１クラッチと第２クラッチとにより、エンジンからアシストモータ／発電機に伝達される動力を接続、分離することができ、またアシストモータ／発電機と油圧ポンプに伝達される動力を接続、分離することができる。これにより、作業車両の起動、走行、荷役状態で環境に応じたアシストモードを設定することができ、単数のアシストモータ／発電機ですむので、駆動装置をコンパクトに構成することができる。

請求項２記載の発明によれば、第１クラッチとアシストモータ／発電機と第２クラッチとを一体としてユニットケースに組み込むことにより、組立性能やメンテナンス性能を向上させることができ、安価に提供することができる。

請求項３または請求項９記載の発明によれば、起動・動力アシストモードにより、第１電源装置からスタータモータに給電して駆動するエンジンの駆動と、第２電源装置からアシストモータ／発電機に給電して駆動するエンジンの動力アシストにより、寒冷地や冬季で外気温が低い状態であっても、効果的にエンジンを起動することができる。

請求項４記載の発明によれば、起動・負荷軽減モードにより、第１クラッチを分離してアシストモータ／発電機や油圧ポンプの回転抵抗によるエンジンの負荷を軽減することにより、エンジンをスムーズに起動することができる。

請求項５または請求項１０記載の発明によれば、ラジエータの冷却水の液温が規定値以上で選択される起動・電力アシストモードにより、第１電源装置の電圧が規定値に満たない場合に、第２電源装置により電力アシストして、第１電源装置と共にスタータモータを駆動することにより、エンジンを確実に起動することができる。

請求項６記載の発明によれば、走行・負荷軽減モードを選択することにより、作業車両の走行時に、ＰＴＯ軸とアシストモータ／発電機とを切り離す。そして、デマンド制御により、パワーステアリング用の油圧を、アシストモータ／発電機により油圧ポンプを駆動して必要分を確保する。これにより、ＰＴＯ軸を介してエンジンにかかるアシストモータ／発電機の回転抵抗を無くすことができ、従来のようにポンプがＰＴＯ軸に直結されていないため、エンジンの回転が高回転の高速走行中でも、ポンプ騒音を最低限に抑えることができると共に、効率良く走行することができる。

請求項７記載の発明によれば、走行・動力アシストモードを選択することにより、アシストモータ／発電機によりエンジンを動力アシストすることができる。
さらに、走行・電力回生モードを選択することにより、エンジンにより駆動されるアシストモータ／発電機の回生電力を第２電源装置に充電することができる。

請求項８記載の発明によれば、荷役・動力アシストモードにより、エンジンの動力アシストを効果的に行うことができる。
また荷役・負荷軽減モードにより、従来ではエンジンの回転数が低い状態で、荷役操作すると、トルク不足からエンストする場合があったが、アクセルオフのアイドリング状態でも、エンストさせることなく荷役操作を可能とすることができる。そして、第２電源装置によりアシストモータ／発電機を駆動して油圧ポンプを動力アシストするので、エンジンの負荷が軽減される。

さらに荷役・電力回生モードにより、アシストモータ／発電機による回生電力を効果的に回収することができる。

本発明に係るハイブリット式駆動装置を具備したフォークリフトの実施例１を示す構造図である。 ハイブリット式駆動装置のブロック図である。 起動時のアシストモードを説明するフロー図である。 走行時のアシスト／電力回生モードを説明するフロー図である。 荷役時のアシスト／電力回生モードを説明するフロー図である。 パワーステアリングのデマンド制御を説明するフロー図である。 ハイブリット式駆動装置の要部を示す概略構成図である。 本発明に係るハイブリット式駆動装置を具備したフォークリフトの実施例２を示す構造図である。

本発明に係る作業車両のハイブリット式駆動装置の実施例１は、作業車両であるフォークリフトに駆動／回生アシスト機構（アシスト機構）を設けたものである。
[実施例１]
（基本構造）
図１および図２に示すように、本発明に係る駆動／回生アシスト機構（アシスト機構）１１は、フォークリフトのエンジンＥに動力の一部を取り出すＰＴＯ（出力）軸(パワー・ティク・オフ・シャフト)１２と、このＰＴＯ軸１２に連結された油圧ポンプ(ギヤポンプ)ＧＰとの間に介在されて、動力アシストやスタータモータの電力アシスト、電力回生するものである。

このフォークリフトは、エンジンＥの動力がトルクコンバータＴＣおよびトランスミッションＴＭを介して伝達され、ドライブデフＤＤを介して駆動輪である左右の後輪ＲＷを駆動する走行装置１３と、エンジンＥのＰＴＯ軸１２を介して連結された油圧ポンプＧＰと、この油圧ポンプＧＰの油圧により駆動される荷役装置１４と、エンジンＥにより駆動される発電機ＥＧを介して充電される第１電源装置（たとえば鉛バッテリ）１６とを具備している。

油圧ポンプＧＰにより発生された油圧の一部は、作業装置の一例である荷役装置１４を構成する荷役コントロールバルブ１７Ａを介して、荷役用フォーク１７Ｂを昇降するリフト装置１７Ｇのリフトシリンダ１７Ｃや、荷役用フォーク１７Ｂの案内用マスト装置１７Ｄを傾動させるチルトシリンダ１７Ｅ、各種アタッチメントシリンダ１７Ｆに供給される。また油圧ポンプＧＰの油圧の一部は、ステアリング装置を構成するステアリングバルブ（たとえばオービットロール）１８Ａを介して操舵輪である左右の前輪ＦＷのステアシリンダ１８Ｂに供給される。さらに油圧ポンプＧＰの油圧の一部は、油圧式アキュムレータ１９Ａに蓄圧され、ブレーキバルブ１９Ｂから油圧式のブレーキ装置（たとえばディスクブレーキ）の制動用シリンダ１９Ｃに供給される。

車両コントローラ３１は、エンジンコントロールユニット３２を介してエンジンＥおよび車両補機機器を制御するもので、少なくとも、走行シフトレバーの中立、前進、後進操作位置を検出する走行シフトレバー検出器３３、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルセンサ３４、ステアリングハンドルの操作角を検出するステアリングセンサ３５、リフトシリンダ１７Ｃやチルトシリンダ１７Ｅ、アタッチメントシリンダ１７Ｆの操作信号を出力する荷役操作スイッチ３６、ブレーキペダルの操作量を出力するブレーキスイッチ３７、エンジンＥを起動するスタータモータＥｓを操作するエンジンスタートスイッチ３８、第１電源装置１６の電圧を出力する第１電源電圧センサ３９、エンジン冷却用のラジエータの冷却水の液温を出力するラジエータ液温センサ４０からそれぞれ検出信号、操作信号が入力されている。

（駆動／回生アシスト機構）
前記駆動／回生アシスト機構１１は、エンジンＥに設けられたＰＴＯ軸１２と油圧ポンプＧＰの間に介在されたアシストモータ／発電機２１と、ＰＴＯ軸１２とアシストモータ／発電機２１の回転軸の間に介在された電磁式または油圧式の第１クラッチ２２と、アシストモータ／発電機２１の回転軸と油圧ポンプＧＰの駆動軸の間に介在された電磁式または油圧式の第２クラッチ２３と、アシストモータ／発電機２１にインバータ２４を介して充電／給電可能な第２電源装置（リチウム電池／キャパシタ）２５と、車両コントローラ３１の出力データに対応して、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３の操作や、第２電源装置２５に対する充電／給電および他の装置への給電、ならびにアシストモータ／発電機２１の操作を選択的に行うアシスト／回生コントローラ（アシストコントローラ）２０と、第２電源装置２５の電圧を検出してアシスト／回生コントローラ２０に出力する第２電源電圧センサ２７とを具備している。

このアシスト／回生コントローラ２０は、起動時および走行時ならびに荷役時の少なくとも１つで、アシストモータ／発電機２１によるエンジンＥや油圧ポンプＧＰへの動力アシストや回生電力の蓄電、第２給電装置２５による電力アシストなどを行う。

上記構成によれば、ＰＴＯ軸１２と油圧ポンプＧＰの間にアシストモータ／発電機２１を介在させ、ＰＴＯ軸１２とアシストモータ／発電機２１の間に第１クラッチ２２を介在させるとともに、アシストモータ／発電機２１と油圧ポンプＧＰの間に第２クラッチ２３を介在させたので、第１クラッチ２２と第２クラッチ２３とにより、エンジンＥからアシストモータ／発電機２１に伝達される動力を接続、分離することができ、またアシストモータ／発電機２１と油圧ポンプＧＰに伝達される動力を接続、分離することができる。これにより、フォークリフトの起動、走行、荷役状態での環境に応じた複数のアシスト／電力回生モードを設定することができ、単数のアシストモータ／発電機２１ですむので、駆動装置をコンパクトに構成することができる。

図７に示すように、これら第１クラッチ２２とアシストモータ／発電機２１と第２クラッチ２３は、ユニットケース２６ａに一体に組み込まれてそれぞれの軸が互いに連結されたアシスト用ユニット２６が形成されている。そして、エンジンユニットで、ＰＴＯ軸１２と油圧ポンプＧPの駆動軸との間に、アシスト用ユニット２６が着脱可能に組み込まれる。

このように第１クラッチ２２とアシストモータ／発電機２１と第２クラッチ２３とを一体にユニットケース２６ａに組み込むアシストユ用ニット２６により、新規車両はもとより、現状使用車両に駆動／回生アシスト機構１１を追加装備可能となる。またメンテナンス時にユニットケース２６ａごとアシスト用ユニット２６を取り外したり、故障時にユニットケース２６ａごとアシスト用ユニット２６を交換することもできる。したがって、このような駆動／回生アシスト機構１１のユニット化により、組立性能やメンテナンス性能を向上させることができ、安価に提供することができる。

次に図３〜図６のフロー図を参照して、起動時、走行時、荷役時の各モードを説明する。
（起動モード）
図３に示すように、車両コントローラ３１が始動条件を満たしている場合(STEP.S1)、走行シフトレバー検出器３３の信号により、走行用シフトレバーが中立位置にあることを確認した(STEP.S2)後、エンジンスタートスイッチ３８をオンする(STEP.S3)。

次いで、第２電源電圧センサ２７により検出された第２電源装置２５の電圧が規定値以上かどうかを判断し(STEP.S4)、第２電源装置２５の電圧が規定値未満の場合には、通常の起動モードに移行し、エンジンコントロールユニット３２により第１電源装置１６の電力をスタータモータＥｓに供給してエンジンＥを起動する(STEP.S10)。

第２電源装置２５の電圧が規定値以上である場合、アシスト／回生コントローラ２０により、ラジエータ液温センサ４０から車両コントローラ３１を介して入力されたラジエータの冷却水の液温が規定値未満か、どうかが判断される(STEP.S5)。そしてラジエータの冷却水の液温が規定値未満の場合、アシスト／回生コントローラ２０は「起動・動力アシストモード」を選択する(STEP.S7)。

ラジエータの冷却水の液温が規定値以上の場合、ついでアシスト／回生コントローラ２０により、第１電源電圧センサ１６ｓで検出された第１電源装置１６の電圧が規定値未満かどうか、が判断される(STEP.S6)。第１電源装置１６の電圧が規定値未満の場合、アシスト／回生コントローラ２０は「起動・電力アシストモード」を選択し(STEP.S8)、第１電源装置１６の電圧が規定値以上の場合、「起動・負荷軽減モード」を選択する(STEP.S9)。

「起動・動力アシストモード」(STEP.S7)では、第１クラッチ２２を接続（オン）するとともに、第２クラッチ２３を分離（オフ）し（STEP.S7a）、第２電源装置２５から給電してアシストモータ／発電機２１を駆動し、エンジンＥを動力アシストしつつ（STEP.S7b）、第１電源装置１６の電力をスタータモータＥｓに供給してエンジンＥを起動する(STEP.S10)。

「起動・電力アシストモード」(STEP.S8)では、第１クラッチ２２を分離（オフ）する（STEP.S8a）。この時の第２クラッチ２３は任意位置にある。そしてエンジンスタートスイッチ３８をオンすることにより、第２電源装置２５と第１電源装置１６の両電力をスタータモータＥｓにそれぞれ給電して電力アシストし（STEP.S8b）、エンジンＥを起動する(STEP.S10)。

「起動・負荷軽減モード」(STEP.S9)では、第１クラッチ２２を分離（オフ）する（STEP.S9a）。この時第２クラッチ２３は任意位置にある。これにより、エンジンＥおよび油圧ポンプＧＰの負荷（回転抵抗）を軽減しつつ、第１電源装置１６の電力をスタータモータＥｓに供給してエンジンＥを起動する(STEP.S10)。

なお、「起動・動力アシストモード」(STEP.S7)および「起動・電力アシストモード」(STEP.S8)において、第１電源装置１６の充電量が低下している場合には、その後の走行モードおよび荷役モードで、エンジンＥにより発電機１５を駆動して第１電源装置１６に充電しつつ、走行および荷役を行うことができる。なお、第２電源装置２５により第１電源装置１６に充電することもできる。

上記起動モードによれば、エンジンＥの起動に際して、第２電源装置２５にアシスト可能な規定値の電圧が充電されているか、どうかを判断し、規定値未満の場合には、通常の起動動作を行うので、エンジンＥの起動時の動力アシストや電力アシストを確実に行うことができる。

第２電源装置２５の電圧が規定値以上で、ラジエータの冷却水の液温が規定値未満の場合に選択される「起動・動力アシストモード」は、アシストモータ／発電機２１によりエンジンＥを駆動して動力アシストしつつ、第１電源装置１６によりスタータモータＥｓを駆動してエンジンＥを起動することにより、外気温の低い寒冷地や冬季であっても、エンジンＥを確実に起動することができる。

また、ラジエータの冷却水の液温が規定値以上で、第１電源装置１６の電圧が規定値に満たない場合に選択される「起動・電力アシストモード」によれば、第２電源装置２５により電力アシストして、第１電源装置１６と第２電源装置２５とでスタータモータＥｓを駆動することにより、エンジンＥを確実に起動することができる。

さらに第２電源装置２５の電圧が規定値以上で、かつラジエータの冷却水の液温が規定値以上であり、さらに第１電源装置１６の電圧が規定値以上の場合に選択される「起動・負荷軽減モード」によれば、第１クラッチ２２を分離してアシストモータ／発電機２１や油圧ポンプＧＰの回転抵抗によるエンジンＥの負荷を軽減することにより、エンジンＥをスムーズに起動することができる。
（走行モード）
図４に示すように、エンジンＥが始動状態にあり（STEP.R1=S10）、アシスト／回生コントローラ２０では、荷役操作スイッチ３６により、リフト操作やチルト操作、アタッチメント操作などの荷役操作が非操作か、どうかが判断される(STEP.R2)。荷役操作が非操作の場合、アクセルセンサ３４により検出されたアクセルの入力値が規定値未満か、どうかが判断され(STEP.R3)、アクセルの入力値が規定値以上の場合、アシスト／回生コントローラ２０は「走行・動力アシストモード」を選択する(STEP.R4)。

アクセルの入力値が規定値未満の場合、アシスト／回生コントローラ２０では、ブレーキスイッチ３７によりブレーキが操作されていないオフ状態か、どうかが判断される(STEP.R5)。ブレーキが操作されていないオフ状態の場合、アシスト／回生コントローラ２０は「走行・負荷軽減モード」を選択する(STEP.R6)。

ブレーキが操作されているオン状態の場合、アシスト／回生コントローラ２０では、アシストモータ／発電機２１に設けられたロータリエンコーダ２０ｅにより、回転数が規定値以上か、どうかが判断される（STEP.R7）。そして、アシストモータ／発電機２１の回転数が規定値以上の場合、アシスト／回生コントローラ２０は「走行・電力回生モード」を選択し（STEP.R8）、アシストモータ／発電機２１の回転数が規定値未満の場合、前記「走行・負荷軽減モード」を選択する(STEP.R6)。これは、アシストモータ／発電機２１の回転数が規定値未満で「走行・電力回生モード」を選択した場合、エンジンＥがアイドル回転数未満となって、エンストの原因となり、不適切な制御となるからである。またステアリング用の油圧も必要となるからである。

「走行・動力アシストモード」(STEP.R4)では、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３をそれぞれ接続（オン）する（STEP.R4a）。そして第２電源装置２５からアシストモータ／発電機２１に給電して駆動し、エンジンＥを動力アシストする（STEP.R4b）。動力アシストの制御は、一定回転数で一定のトルクをアシストしてもよいし、回転トルクを変化させてもよい。そして、油圧ポンプＧＰにより発生する油圧は、ステアリングバルブ１８Ａからステアリングシリンダ１８Ｂに供給され、パワーステアリングに使用される。

「走行・負荷軽減モード」(STEP.R6)では、第１クラッチ２２を分離（オフ）し（STEP.R6a）、ＰＴＯ軸１２とアシストモータ／発電機２１の回転軸とを切り離すことにより、エンジンＥにおけるアシストモータ／発電機２１および油圧ポンプＧＰの回転抵抗を軽減する。そしてこの「走行・負荷軽減モード」で、図６に示すパワーステアリングのデマンド制御が行われる（STEP.R6b）。すなわち、第２クラッチ２３が接続（オン）され（STEP.R6a）、ステアリングハンドルが操作されてステアリングセンサ３５によりステアリングバルブ１８Ａの作動が検出される（STEP.R6c）と、第２電源装置２５からアシストモータ／発電機２１に給電して駆動し（STEP.R6d）、油圧ポンプＧＰにより発生された圧油を、ステアリングに必要な量だけステアリングバルブ１８Ａからステアリングシリンダ１８Ｂに供給する（STEP.R6e）。

「走行・電力回生モード」(STEP.R8)では、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３をそれぞれ接続（オン）する(STEP.R8a)。これにより、エンジンＥの動力がアシストモータ／発電機２１に伝達され、アシストモータ／発電機２１の回転数が規定値以上であるため、エンストすることなく発電されて、その回生電力がインバータ２４を介して第２電源装置２５に蓄電される(STEP.R8b)。

ここで、アシストモータ／発電機２１の回転数が規定値未満となると、（Ｂ）⇒(STEP.R2)⇒(STEP.R3)⇒(STEP.R5)⇒(STEP.R7)を介して「走行・負荷軽減モード」(STEP.R6)に移行される。

上記走行モードにおいて、アクセルの入力値が規定値未満で、ブレーキが操作されていないオフ状態の場合に選択される「走行・負荷軽減モード」によれば、フォークリフトの走行時に、第１クラッチ２２を分離（オフ）してＰＴＯ軸１２とアシストモータ／発電機２１とを切り離し、パワーステアリングが操作された時に、アシストモータ／発電機により油圧ポンプを駆動して必要な量の圧油を、ステアリングバルブ１８Ａからステアシリンダ１８Ｂに供給するデマンド制御により対処する。これにより、アシストモータ／発電機２１や油圧ポンプＧＰの回転抵抗に起因するエンジンＥの負荷を無くすことができ、効率良く走行することができる。

また、アクセルが規定値以上踏み込まれてエンジンＥの回転数が規定値以上十分に高い場合に選択される「走行・動力アシストモード」によれば、アシストモータ／発電機によりエンジンＥが動力アシストされ、効率良く走行することができる。

さらに、アクセルの踏込量が規定値未満でありエンジンＥの回転数が高くない状態で、ブレーキが作動されず、かつアシストモータ／発電機２１の回転数が規定値以上の場合に選択される「走行・電力回生モード」によれば、エンジンＥにより駆動されるアシストモータ／発電機２１の回生電力を第２電源装置２５に蓄電することができ、効率よく走行することができる。

（荷役モード）
図５に示すように、アシスト／回生コントローラ２０では、荷役操作スイッチ３６により、リフト操作やチルト操作、アタッチメント操作などがオンされて荷役操作状態であると判断される(STEP.R2)と、さらにアクセルセンサ３４により検出されるアクセルの入力値が規定値未満か、どうかが判断される(STEP.W1)。このアクセルの入力値が規定値以上の場合、アシスト／回生コントローラ２０は「荷役・動力アシストモード」を選択する(STEP.W2)。

アクセルの入力値が規定値未満の場合(STEP.W1)、アシスト／回生コントローラ２０では、ブレーキスイッチ３７によりブレーキが操作されていないオフ状態か、どうかが判断される(STEP.W3)。ブレーキがオフ状態、たとえばエンジンＥがアイドリングまたは低速回転状態でフォークリフトがゆっくりと前進、後進している場合、アシスト／回生コントローラ２０は「荷役・負荷軽減モード」を選択する(STEP.W6)。

ブレーキスイッチ３７がオンされてフォークリフトが停止しようとしている場合(STEP.W3)、アシスト／回生コントローラ２０では、ロータリエンコーダ２１ｅによりアシストモータ／発電機２１の回転数が規定値以上か、どうかが判断される（STEP.W5）。アシストモータ／発電機２１の回転数が規定値以上の場合、アシスト／回生コントローラ２０は「走行・電力回生モード」を選択する（STEP.W6）。反対にアシストモータ／発電機２１が規定値未満の回転数である場合、アシスト／回生コントローラ２０は前記「走行・負荷軽減モード」を選択する(STEP.W4)。ここで、アシストモータ／発電機２１の回転数が規定値未満で「荷役・電力回生モード」を選択すると、エンジンＥがアイドル回転数未満となって、エンストの原因となるからである。

「荷役・動力アシストモード」(STEP.W2)では、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３を接続（オン）する（STEP.W2a）。第２電源装置２５から給電してアシストモータ／発電機２１を駆動しエンジンＥを動力アシストし、油圧ポンプＧＰを駆動する（STEP.W2b）。このアシストモータ／発電機２１によるアシスト制御は、一定回転数で一定のトルクをエンジンＥに供給してもよいし、回転トルクを変化させてもよい。

「荷役・負荷軽減モード」(STEP.W4)では、第１クラッチ２２を分離（オフ）するとともに、第２クラッチ２３を接続（オン）する（STEP.W4a）。そして第２電源装置２５から給電してアシストモータ／発電機２１を駆動し、油圧ポンプＧＰを動力アシストする（STEP.W4b）。従来では、エンジンＥがアイドリング状態で、荷役装置１４を作動すると、エンジンの回転数が低くトルク不足からエンストする場合があったが、これにより、エンジンＥがアイドリング状態であっても、荷役装置１４を作動してエンストさせることなく荷役作業を行うことができる。

「荷役・電力回生モード」(STEP.W6)では、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３をそれぞれ接続（オン）する(STEP.W6a)。これにより、エンジンＥの動力によりアシストモータ／発電機２１が駆動され、アシストモータ／発電機２１の回転数が規定値以上の範囲で、回生電力をインバータ２４を介して第２電源装置２５に供給し蓄電する(STEP.W6b)。

ここで、アシストモータ／発電機２１の回転数が規定値未満となると、（Ｂ）⇒(STEP.R2)⇒(STEP.W1)⇒(STEP.W3)を介して「荷役・負荷軽減モード」(STEP.W4)に移行される。
アクセルの入力値が規定値以上の場合にアシスト／回生コントローラ２０により選択される「荷役・動力アシストモード」によれば、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３を接続した状態で、第２電源装置２５から給電してアシストモータ／発電機２１を駆動し油圧ポンプＧＰを動力アシストする。これにより、大きい動力で荷役装置１４を駆動することができる。

また、アクセルの入力値が規定値未満であるアイドリング状態で、ブレーキが非作動（オフ）である場合、またはブレーキが作動されてフォークリフトが停止されて、かつアシストモータ／発電機２１の回転数が規定値未満の場合に、アシスト／回生コントローラ２０により「荷役・負荷軽減モード」が選択される。この「荷役・負荷軽減モード」によれば、第１クラッチ２２を分離（オフ）するとともに、第２クラッチ２３が接続（オン）された状態で、アシストモータ／発電機２１を駆動して油圧ポンプＧＰを動力アシストする。これにより、エンジンＥの静粛状態を維持しつつ荷役作業を行うことができ、エンジンＥからの騒音の発生を効果的に抑制できる。

さらに、アクセル入力値が規定値未満のアイドリング状態で、かつブレーキが作動されてフォークリフトが停止しようとしており、かつアシストモータ／発電機２１の回転数が規定値以下の場合に、アシスト／回生コントローラ２０は「荷役・負荷軽減モード」を選択する。この「荷役・負荷軽減モード」によれば、第１クラッチ２２が分離（オフ）されるとともに、第２クラッチ２３が接続（オン）され、エンジンＥの負荷を軽減するとともに、駆動アシストモータ／発電機２１を駆動して油圧ポンプＧＰを動力アシストする。これにより、エンジンＥが低速走行中に荷役作業を行う時に、エンジンが低速回転であったり、アイドリング状態であっても、エンストさせることなく、荷役装置１４を作動して荷役作業を行うことができる。そして、第２電源装置によりアシストモータ／発電機を駆動して油圧ポンプを動力アシストするので、エンジンの負荷が軽減される。また、騒音を効果的に抑制できる。
「荷役・電力回生モード」によれば、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３をそれぞれ接続（オン）することにより、エンジンＥの動力によりアシストモータ／発電機２１が駆動され、その回生電力をインバータ２４を介して第２電源装置２５に蓄電することができる。

［実施例２］
上記実施例１は、ＰＴＯ軸１２がエンジンＥに設けられたＰＴＯ軸１２と、油圧ポンプＧＰの駆動軸との間に、第１,第２クラッチ２２，２３を介してアシストモータ／発電機２１を設けたが、実施例２では、図８に示すように、トランスミッションＴＭに設けられたＰＴＯ軸１２と油圧ポンプＧＰの間に、第１,第２クラッチ２２，２３を介してアシストモータ／発電機２１を設けたものである。なお、実施例１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

実施例２によれば、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

ＧＰ 油圧ポンプ
Ｅ エンジン
ＥＧ 発電機
Ｅｓ スタータモータ
ＴＭ トランスミッション
１１ 駆動／回生アシスト機構（アシスト機構）
１２ ＰＴＯ軸
１３ 走行装置
１４ 荷役装置
１５ 発電機
１６ 第１電源装置
１７Ａ 荷役コントロールバルブ
１８Ａ ステアリングバルブ
１８Ｂ ステアシリンダ
１９Ｂ ブレーキバルブ
２０ アシスト／回生コントローラ（アシストコントローラ）
２１ アシストモータ／発電機
２２ 第１クラッチ
２３ 第２クラッチ
２４ インバータ
２５ 第２電源装置
２６ アシスト用ユニット
２６ａ ユニットケース
２７ 第２電源電圧センサ
３１ 車両コントローラ
３２ エンジンコントロールユニット
３３ 走行用シフトレバー検出器
３４ アクセルセンサ
３５ ステアリングセンサ
３６ 荷役操作スイッチ
３７ ブレーキスイッチ
３８ エンジンスタートスイッチ
３９ 第１電源電圧センサ
４０ ラジエータ液温センサ

Claims (10)

1. エンジンにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプと、当該油圧により駆動される作業装置と、エンジンにより駆動される発電機により充電される第１電源装置と、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの駆動軸との間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、アシストモータ／発電機により充電、給電される第２電源装置と、第１クラッチ、アシストモータ／発電機、第２クラッチおよび第２電源装置を選択的に操作するアシストコントローラと、を具備した作業車両におけるハイブリット式駆動装置であって、
   アシストコントローラは、起動時および走行時ならびに荷役時の少なくとも１つで、車両コントローラのデータに対応して、アシストモータ／発電機によるエンジンや油圧ポンプへの動力アシストと、第２給電装置による電力アシストと、アシストモータ／発電機から第２給電装置への電力回生と、を選択的に行う
   ことを特徴とする作業車両のハイブリット式駆動装置。
2. 請求項１記載の作業車両のハイブリット式駆動装置であって、
   第１クラッチとアシストモータ／発電機と第２クラッチとを、一体のユニットケースに組み込んでアシスト用ユニットとし、
   このアシスト用ユニットを、ＰＴＯ軸と油圧ポンプの駆動軸との間に着脱可能に組み込んだ
   ことを特徴とする作業車両のハイブリット式駆動装置。
3. エンジンにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプと、当該油圧により駆動される作業装置と、エンジンにより駆動される発電機により充電される第１電源装置と、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの駆動軸との間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、アシストモータ／発電機により充電、給電される第２電源装置と、第１クラッチ、アシストモータ／発電機、第２クラッチおよび第２電源装置を選択的に操作するアシストコントローラと、を具備した作業車両におけるハイブリット式駆動装置であって、
   エンジンの起動時に、ラジエータの冷却水の液温が規定値未満の時に、前記アシストコントローラは、起動・動力アシストモードを選択して、第１クラッチを接続するとともに第２クラッチを分離し、前記第１電源装置により、スタータモータを駆動してエンジンを起動すると同時に、第２電源装置によりアシストモータ／発電機を駆動しＰＴＯ軸を介してエンジンを動力アシストする
   ことを特徴とする作業車両のハイブリット式駆動装置。
4. エンジンにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプと、当該油圧により駆動される作業装置と、エンジンにより駆動される発電機により充電される第１電源装置と、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの駆動軸との間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、アシストモータ／発電機により充電、給電される第２電源装置と、第１クラッチ、アシストモータ／発電機、第２クラッチおよび第２電源装置を選択的に操作するアシストコントローラと、を具備した作業車両におけるハイブリット式駆動装置であって、
   エンジン起動時、ラジエータの冷却水の液温が規定値以上の時に、アシストコントローラは起動・負荷軽減モードを選択し、第１クラッチを分離してスタータモータの駆動によるエンジンの負荷を軽減する
   ことを特徴とする作業車両のハイブリット式駆動装置。
5. 請求項４記載の作業車両のハイブリット式駆動装置であって、
   エンジンの起動時に、ラジエータの冷却水の液温が規定値以上の場合で、第１電源装置の電圧が規定値未満の時に、アシストコントローラは起動・電力アシストモードを選択して、第１クラッチを分離し、第１電源装置と第２電源装置からそれぞれスタータモータに給電して電力アシストしエンジンを起動する
   ことを特徴とする作業車両のハイブリット式駆動装置。
6. エンジンにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプと、当該油圧により駆動される作業装置と、エンジンにより駆動される発電機により充電される第１電源装置と、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの駆動軸との間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、アシストモータ／発電機により充電、給電される第２電源装置と、第１クラッチ、アシストモータ／発電機、第２クラッチおよび第２電源装置を選択的に操作するアシストコントローラと、を具備した作業車両におけるハイブリット式駆動装置であって、
   作業装置の非操作状態において、
   アクセルからの入力値が規定値未満で、かつブレーキが作動されていない時に、アシストコントローラは走行・負荷軽減モードを選択して、第１クラッチを分離することにより、エンジンの負荷を軽減し、
   当該走行・負荷軽減モードで、パワーステアリングが操作されると、アシストコントローラは、アシストモータ／発電機に給電して油圧ポンプを駆動し、必要量の圧油をステアリングバルブに供給するデマンド制御を行う
   ことを特徴とする作業車両のハイブリット式駆動装置。
7. 請求項６記載の作業車両のハイブリット式駆動装置であって、
   アクセルからの入力値が規定値以上の時に、アシストコントローラは走行・動力アシストモードを選択して、第１クラッチおよび第２クラッチを接続するとともに、第２電源装置からアシストモータ／発電機に給電して駆動しエンジンを動力アシストし、
   アクセルからの入力値が規定値未満で、ブレーキが作動状態の時に、アシストコントローラは走行・電力回生モードを選択し、第１クラッチおよび第２クラッチを接続して、アシストモータ／発電機により発電された回生電力を第２電源装置に蓄電する
   ことを特徴とする作業車両のハイブリット式駆動装置。
8. エンジンにより駆動されて油圧を発生する油圧ポンプと、当該油圧により駆動される作業装置と、エンジンにより駆動される発電機により充電される第１電源装置と、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの駆動軸との間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、アシストモータ／発電機により充電、給電される第２電源装置と、第１クラッチ、アシストモータ／発電機、第２クラッチおよび第２電源装置を選択的に操作するアシストコントローラと、を具備した作業車両におけるハイブリット式駆動装置であって、
   荷役操作状態において、
   アクセル入力値が規定値以上の時に、アシストコントローラは荷役・動力アシストモードを選択して、第１クラッチおよび第２クラッチをそれぞれ接続し、第２電源装置によりアシストモータ／発電機を駆動して、エンジンおよび油圧ポンプを動力アシストし、
   アクセル入力値が規定値未満で、ブレーキが非作動状態の時に、アシストコントローラは荷役・負荷軽減モードを選択して、第１クラッチを分離することによりエンジンの負荷を軽減するとともに、第２クラッチを接続して、第２電源装置によりアシストモータ／発電機を駆動し油圧ポンプを動力アシストし、
   アクセル入力が規定値未満で、ブレーキが作動状態で車両が停止される時に、アシストコントローラは荷役・電力回生モードを選択し、第１クラッチおよび第２クラッチをそれぞれ接続して、アシストモータ／発電機により発電された回生電力を第２電源装置に蓄電する
   ことを特徴とする作業車両のハイブリット式駆動装置。
9. エンジンにより駆動される油圧ポンプにより作業装置を駆動し、エンジンにより駆動される発電機により第１電源装置に充電し、エンジンまたはトランスミッションに設けられたＰＴＯ軸から前記油圧ポンプの間に順次連結された第１クラッチおよびアシストモータ／発電機ならびに第２クラッチと、前記アシストモータ／発電機により第２電源装置に充電する作業車両における駆動装置のアシスト方法であって、
   エンジンの起動時、ラジエータの冷却水の液温を検出して規定値未満の時に、第１クラッチを接続するとともに第２クラッチを分離し、
   第１電源装置によりスタータモータを駆動してエンジンを起動すると同時に、第２電源装置から前記アシストモータ／発電機に給電してＰＴＯ軸を介してエンジンを動力アシストする
   ことを特徴とする作業車両における駆動装置のアシスト方法。
10. 請求項９記載の作業車両における駆動装置のアシスト方法であって、
    エンジンの起動時、ラジエータの冷却水の液温を検出して規定値以上の時に、第１クラッチを分離し、
    第１電源装置と、第２電源装置からそれぞれスタータモータに給電して駆動しエンジンを起動する
    ことを特徴とする作業車両における駆動装置のアシスト方法。

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