JP2017039575A - 荷役車両の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積荷が重い場合の回生効率を向上させると共に、積荷が軽い場合の電力消費を抑制することができる荷役車両の油圧駆動装置を提供する。【解決手段】モータ指令回転数算出部６７は、回転数指令値として、下降必要回転数及び第２油圧シリンダ必要回転数のうちの最大値を設定する。従って、積荷が重い場合は高い回転数にて高効率に回生を行うことが出来る。一方、判定部６９によりリフト操作レバー１１の下降操作を含む第２操作部７３の操作が同時に行われたと判定された場合、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、第２油圧シリンダ必要回転数を設定する。従って、積荷が軽い場合に、第２操作部７３の操作が同時に行われたときは、第２油圧シリンダ７０を動作させるのに必要最低限の回転数で回転することで、消費電力を抑制することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、荷役車両の油圧駆動装置に関するものである。

荷役車両の油圧駆動装置として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の油圧駆動装置は、作動油の給排により昇降物を昇降させる昇降用油圧シリンダと、昇降用油圧シリンダを作動させるための昇降操作部と、昇降用油圧シリンダに対する作動油の給排を行う油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する電動機と、油圧ポンプの吸込口と昇降用油圧シリンダのボトム室との間に配設され、昇降操作部の下降操作の操作量に基づいて作動油の流れを制御する制御弁と、を備えている。

米国特許第５６４９４２２号明細書

ここで、上述のような従来の油圧駆動装置においては、以下の問題点が存在する。すなわち、積荷が重い場合には昇降用油圧シリンダから排出される作動油を油圧ポンプに戻すことで電動機を発電機として機能させて電力回生を行うが、昇降用油圧シリンダから油圧ポンプまでに複数の弁体を通過する構成であるために、圧力損失が大きく回生効率が悪かった。従って、積荷が重い場合の回生効率を向上させると共に、積荷が軽い場合の電力消費を抑制することが要請されていた。

本発明の目的は、積荷が重い場合の回生効率を向上させると共に、積荷が軽い場合の電力消費を抑制することができる荷役車両の油圧駆動装置を提供することである。

本発明の一側面に係る荷役車両の油圧駆動装置は、作動油の給排により昇降物を昇降させる昇降用の第１油圧シリンダと、作動油の給排により第１油圧シリンダと異なる動作を行う第２油圧シリンダと、第１油圧シリンダを作動させるための第１操作部と、第２油圧シリンダを作動させるための第２操作部と、第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダに対する作動油の給排を行う油圧ポンプと、油圧ポンプに接続されて、電動機または発電機として機能する電動モータと、電動モータの駆動を制御する制御部と、第１油圧シリンダから排出される作動油が油圧ポンプの吸込口へと流れるように第１油圧シリンダのボトム室と油圧ポンプの吸込口とを接続する下降油路と、下降油路に配設され、第１操作部の下降操作に基づいて第１油圧シリンダから排出された作動油の流れを制御する第１制御弁と、油圧ポンプの吐出口と第２油圧シリンダとを接続する配管上に配設され、第２操作部の操作に基づいて作動油の流れを制御する第２制御弁と、電動モータの回転数指令値を設定する回転数指令値設定部と、電動モータの力行トルク制限値を設定する力行トルク制限値設定部と、第１操作部の下降操作が単独で行われたか否かと、第１操作部の下降操作を含む第２操作部の操作が同時に行われたか否かを判定する判定部と、判定部により第１操作部の下降操作が単独で行われたと判定された場合、回転数指令値設定部は、回転数指令値として、第１操作部の操作量に基づく下降必要回転数を設定し、力行トルク制限値設定部は、力行トルク制限値として、予め設定された最小回転数を設定し、判定部により第１操作部の下降操作を含む第２操作部の操作が同時に行われたと判定された場合、回転数指令値設定部は、回転数指令値として、第１操作部の操作量に基づく下降必要回転数及び第２操作部の操作量に基づく第２油圧シリンダ必要回転数のうちの最大値を設定し、力行トルク制限値設定部は、力行トルク制限値として、第２操作部の操作量に基づく第２油圧シリンダ必要回転数を設定し、制御部は、回転数指令値に基づく回転数となるように電動モータを制御し、電動モータの出力トルクが力行側へ向かう場合は、力行トルク制限値に基づく回転数となるように電動モータを制御する。

本発明に係る荷役車両の油圧駆動装置において、判定部により第１操作部の下降操作を含む第２操作部の操作が同時に行われたと判定された場合、回転数指令値設定部は、回転数指令値として、下降必要回転数及び第２油圧シリンダ必要回転数のうちの最大値を設定する。従って、積荷が重い場合は高い回転数にて高効率に回生を行うことが出来る。一方、判定部により第１操作部の下降操作を含む第２操作部の操作が同時に行われたと判定された場合、力行トルク制限値設定部は、力行トルク制限値として、第２油圧シリンダ必要回転数を設定する。従って、積荷が軽いことによって電動モータの出力トルクが力行側へ向かう場合に、第２操作部の操作が同時に行われたときは、制御部が力行トルク制限値に基づく回転数となるように電動モータを制御し、第２油圧シリンダを動作させるのに必要最低限の回転数で回転することで、消費電力を抑制することができる。以上より、積荷が重い場合の回生効率を向上させると共に、積荷が軽い場合の電力消費を抑制することができる。

また、本発明の他の側面に係る荷役車両の油圧駆動装置において、第２油圧シリンダには、複数の油圧シリンダが含まれ、判定部により第１操作部の下降操作を含む第２操作部の操作が同時に行われたと判定された場合、回転数指令値設定部は、回転数指令値として、下降必要回転数及び第２油圧シリンダの複数の油圧シリンダの必要回転数のうちの最大値を設定し、力行トルク制限値設定部は、力行トルク制限値として、第２油圧シリンダの複数の油圧シリンダの必要回転数のうちの最大値を設定してよい。これにより、第２油圧シリンダが複数の油圧シリンダを含む場合であっても、積荷が重い場合の回生効率を向上させると共に、積荷が軽い場合の電力消費を抑制することができる。

また、本発明の他の側面に係る荷役車両の油圧駆動装置において、下降油路における第１制御弁と油圧ポンプの吸込口との間に設けられた分岐点とタンクとを接続するバイパス油路と、バイパス油路に設けられた流量制御弁と、を備え、電動モータが、力行トルク制限値に基づく回転数となるように制御されることにより、回転数指令値に基づく駆動を達成できない場合、流量制御弁は、バイパス油路を介してタンクへ作動油を排出してよい。これにより、不要な作動油をタンクへ戻すことができる。

本発明によれば、積荷が重い場合の回生効率を向上させると共に、積荷が軽い場合の電力消費を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る油圧駆動装置を備えた荷役車両を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る油圧駆動装置を示す油圧回路図である。 図２に示した油圧駆動装置の制御系を示す構成図である。 図２に示した油圧駆動装置の制御系を示すブロック構成図である。 図３に示したコントローラにより実行される制御処理手順を示すフローチャートである。 各操作条件におけるモータ回転数指令値及び力行トルク制限値を示す表である。 モータ回転数とモータ出力トルクのタイミングチャートを示す図である。

以下、本発明に係る荷役車両の油圧駆動装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る油圧駆動装置を備えた荷役車両を示す側面図である。同図において、本実施形態に係る荷役車両１は、バッテリ式のフォークリフトである。荷役車両１は、車体フレーム２と、この車体フレーム２の前部に配置されたマスト３とを備えている。マスト３は、車体フレーム２に傾動可能に支持された左右１対のアウターマスト３ａと、これらのアウターマスト３ａの内側に配置され、アウターマスト３ａに対して昇降可能なインナーマスト３ｂとからなっている。

マスト３の後側には、昇降用油圧シリンダとしてのリフトシリンダ４が配置されている。リフトシリンダ４のピストンロッド４ｐの先端部は、インナーマスト３ｂの上部に連結されている。

インナーマスト３ｂには、リフトブラケット５が昇降可能に支持されている。リフトブラケット５には、荷物を積載するフォーク（昇降物）６が取り付けられている。インナーマスト３ｂの上部にはチェーンホイール７が設けられ、チェーンホイール７にはチェーン８が掛装されている。チェーン８の一端部はリフトシリンダ４に連結され、チェーン８の他端部はリフトブラケット５に連結されている。リフトシリンダ４を伸縮させると、チェーン８を介してフォーク６がリフトブラケット５と共に昇降する。

車体フレーム２の左右両側には、傾動用油圧シリンダとしてのティルトシリンダ９がそれぞれ支持されている。ティルトシリンダ９のピストンロッド９ｐの先端部は、アウターマスト３ａの高さ方向ほぼ中央部に回動可能に連結されている。ティルトシリンダ９を伸縮させると、マスト３が傾動する。

車体フレーム２の上部には、運転室１０が設けられている。運転室１０の前部には、リフトシリンダ４を作動させてフォーク６を昇降させるためのリフト操作レバー１１と、ティルトシリンダ９を作動させてマスト３を傾動させるためのティルト操作レバー１２とが設けられている。

また、運転室１０の前部には、操舵を行うためのステアリング１３が設けられている。ステアリング１３は、油圧式のパワーステアリングであり、パワーステアリング（ＰＳ）用油圧シリンダとしてのＰＳシリンダ１４（図２参照）により運転者の操舵をアシストすることが可能である。

また、荷役車両１は、アタッチメント（図示せず）を動作させるアタッチメント用油圧シリンダとしてのアタッチメントシリンダ１５（図２参照）を備えている。アタッチメントとしては、例えばフォーク６を左右移動、傾動、回転させるもの等がある。また、運転室１０には、アタッチメントシリンダ１５を作動させてアタッチメントを動作させるためのアタッチメント操作レバー（図示せず）が設けられている。

さらに、運転室１０には、特に図示はしないが、荷役車両１の走行方向（前進／後進／ニュートラル）を切り換えるためのディレクションスイッチが設けられている。

図２は、本発明に係る油圧駆動装置の第１実施形態を示す油圧回路図である。同図において、本実施形態の油圧駆動装置１６は、リフトシリンダ４、ティルトシリンダ９、アタッチメントシリンダ１５及びＰＳシリンダ１４を駆動する装置である。

油圧駆動装置１６は、単一の油圧ポンプモータ１７と、この油圧ポンプモータ１７を駆動する単一の電動モータ１８とを備えている。油圧ポンプモータ１７は、作動油を吸い込むための吸込口１７ａと、作動油を吐出するための吐出口１７ｂとを有している。油圧ポンプモータ１７は、一方向に回転可能な構成とされている。

電動モータ１８は、電動機または発電機として機能する。具体的には、油圧ポンプモータ１７が油圧ポンプとして作動する場合には、電動モータ１８は電動機として機能し、油圧ポンプモータ１７が油圧モータとして作動する場合には、電動モータ１８は発電機として機能する。電動モータ１８が発電機として機能すると、電動モータ１８で発生した電力がバッテリ（図示せず）に蓄電される。つまり、回生動作が行われることとなる。

油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａには、作動油を貯留するタンク１９が油圧配管２０を介して接続されている。油圧配管２０には、タンク１９から油圧ポンプモータ１７への方向にのみ作動油を流通させる逆止弁２１が設けられている。油圧ポンプモータ１７は、リフト操作レバー１１による上昇操作時にはリフトシリンダ４に作動油を供給するポンプとして機能するとともに、リフト操作レバー１１による下降操作時にはリフトシリンダ４から排出される作動油により駆動される油圧モータとして機能する。

油圧ポンプモータ１７の吐出口１７ｂとリフトシリンダ４のボトム室４ｂとは、油圧配管２２を介して接続されている。油圧配管２２には、リフト上昇用の電磁比例弁２３が配設されている。電磁比例弁２３は、油圧ポンプモータ１７からリフトシリンダ４のボトム室４ｂへの作動油の流通を許容する開位置２３ａと、油圧ポンプモータ１７からリフトシリンダ４のボトム室４ｂへの作動油の流通を遮断する閉位置２３ｂとの間で切り換えられる。

電磁比例弁２３は、通常は閉位置２３ｂ（図示）にあり、ソレノイド操作部２３ｃに操作信号（リフト操作レバー１１の上昇操作の操作量に応じたリフト上昇用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置２３ａに切り換わる。すると、油圧ポンプモータ１７からリフトシリンダ４のボトム室４ｂに作動油が供給され、リフトシリンダ４が伸長し、これに伴ってフォーク６が上昇する。なお、電磁比例弁２３は、開位置２３ａにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。油圧配管２２における電磁比例弁２３とリフトシリンダ４との間には、電磁比例弁２３からリフトシリンダ４への方向にのみ作動油を流通させる逆止弁２４が設けられている。

油圧配管２２における油圧ポンプモータ１７と電磁比例弁２３との分岐点には、油圧配管２５を介してティルト用の電磁比例弁２６が接続されている。油圧配管２５には、油圧ポンプモータ１７から電磁比例弁２６への方向にのみ作動油を流通させる逆止弁２７が設けられている。

電磁比例弁２６とティルトシリンダ９のロッド室９ａ及びボトム室９ｂとは、油圧配管２８，２９を介してそれぞれ接続されている。電磁比例弁２６は、油圧ポンプモータ１７からティルトシリンダ９のロッド室９ａへの作動油の流通を許容する開位置２６ａと、油圧ポンプモータ１７からティルトシリンダ９のボトム室９ｂへの作動油の流通を許容する開位置２６ｂと、油圧ポンプモータ１７からティルトシリンダ９への作動油の流通を遮断する閉位置２６ｃの間で切り換えられる。

電磁比例弁２６は、通常は閉位置２６ｃ（図示）にあり、開位置２６ａ側のソレノイド操作部２６ｄに操作信号（ティルト操作レバー１２の後傾操作の操作量に応じたティルト用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置２６ａに切り換わり、開位置２６ｂ側のソレノイド操作部２６ｅに操作信号（ティルト操作レバー１２の前傾操作の操作量に応じたティルト用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置２６ｂに切り換わる。電磁比例弁２６が開位置２６ａに切り換わると、油圧ポンプモータ１７からティルトシリンダ９のロッド室９ａに作動油が供給され、ティルトシリンダ９が収縮し、これに伴ってマスト３が後傾する。電磁比例弁２６が開位置２６ｂに切り換わると、油圧ポンプモータ１７からティルトシリンダ９のボトム室９ｂに作動油が供給され、ティルトシリンダ９が伸長し、これに伴ってマスト３が前傾する。なお、電磁比例弁２６は、開位置２６ａ，２６ｂにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。

油圧配管２５における逆止弁２７の上流側には、油圧配管３０を介してアタッチメント用の電磁比例弁３１が接続されている。油圧配管３０には、油圧ポンプモータ１７から電磁比例弁３１への方向にのみ作動油を流通させる逆止弁３２が設けられている。

電磁比例弁３１とアタッチメントシリンダ１５のロッド室１５ａ及びボトム室１５ｂとは、油圧配管３３，３４を介してそれぞれ接続されている。電磁比例弁３１は、油圧ポンプモータ１７からアタッチメントシリンダ１５のロッド室１５ａへの作動油の流通を許容する開位置３１ａと、油圧ポンプモータ１７からアタッチメントシリンダ１５のボトム室１５ｂへの作動油の流通を許容する開位置３１ｂと、油圧ポンプモータ１７からアタッチメントシリンダ１５への作動油の流通を遮断する閉位置３１ｃの間で切り換えられる。

電磁比例弁３１は、通常は閉位置３１ｃ（図示）にあり、開位置３１ａ側のソレノイド操作部３１ｄに操作信号（アタッチメント操作レバーの一方側操作の操作量に応じたアタッチメント用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置３１ａに切り換わり、開位置３１ｂ側のソレノイド操作部３１ｅに操作信号（アタッチメント操作レバーの他方側操作の操作量に応じたアタッチメント用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置３１ｂに切り換わる。なお、アタッチメントシリンダ１５の動作については省略する。また、電磁比例弁３１は、開位置３１ａ，３１ｂにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。

油圧配管３０における逆止弁３２の上流側には、油圧配管３５を介してＰＳ用の電磁比例弁３６が接続されている。油圧配管３５には、油圧ポンプモータ１７から電磁比例弁３６への方向にのみ作動油を流通させる逆止弁３７が設けられている。

電磁比例弁３６とＰＳシリンダ１４の第１ロッド室１４ａ及び第２ロッド室１４ｂとは、油圧配管３８，３９を介してそれぞれ接続されている。電磁比例弁３６は、油圧ポンプモータ１７からＰＳシリンダ１４の第１ロッド室１４ａへの作動油の流通を許容する開位置３６ａと、油圧ポンプモータ１７からＰＳシリンダ１４の第２ロッド室１４ｂへの作動油の流通を許容する開位置３６ｂと、油圧ポンプモータ１７からＰＳシリンダ１４への作動油の流通を遮断する閉位置３６ｃの間で切り換えられる。

電磁比例弁３６は、通常は閉位置３６ｃ（図示）にあり、開位置３６ａ側のソレノイド操作部３６ｄに操作信号（ステアリング１３の左右一方側操作の操作速度に応じたＰＳ用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置３６ａに切り換わり、開位置３６ｂ側のソレノイド操作部３６ｅに操作信号（ステアリング１３の左右他方側操作の操作速度に応じたＰＳ用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置３６ｂに切り換わる。なお、ＰＳシリンダ１４の動作については省略する。また、電磁比例弁３６は、開位置３６ａ，３６ｂにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。

油圧配管２２における油圧ポンプモータ１７と電磁比例弁２３との分岐点は、油圧配管４０を介してタンク１９と接続されている。油圧配管４０には、アンロード弁４１及びフィルタ４２が設けられている。また、油圧配管４０と電磁比例弁２６，３１，３６とは、油圧配管４３〜４５を介して接続されている。さらに、電磁比例弁２３，２６，３１，３６は、油圧配管４６を介して油圧配管４０と接続されている。

油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａとリフトシリンダ４のボトム室４ｂとは、油圧配管（下降油路）４７を介して接続されている。油圧配管４７は、リフト操作レバー１１による単独下降操作時にはリフトシリンダ４から排出される作動油が油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａへと流れるように、リフトシリンダ４のボトム室４ｂと油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａとを接続する。油圧配管４７には、リフト下降用の電磁比例弁（第１制御弁）４８が配設されている。電磁比例弁４８は、リフトシリンダ４のボトム室４ｂから油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａへの作動油の流通を許容する開位置４８ａと、リフトシリンダ４のボトム室４ｂから油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａへの作動油の流通を遮断する閉位置４８ｂとの間で切り換えられる。

電磁比例弁４８は、通常は閉位置４８ｂ（図示）にあり、ソレノイド操作部４８ｃに操作信号（リフト操作レバー１１の下降操作の操作量に応じたリフト下降用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置４８ａに切り換わる。すると、フォーク６の自重によりフォーク６が下降し、これに伴ってリフトシリンダ４が収縮し、リフトシリンダ４のボトム室４ｂから作動油が流れ出る。なお、電磁比例弁４８は、開位置４８ａにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。

油圧配管４７における油圧ポンプモータ１７と電磁比例弁４８との分岐点は、油圧配管（バイパス油路）４９を介してタンク１９と接続されている。油圧配管４９には、圧力補償弁（流量制御弁）５０が配設されている。圧力補償弁５０は、圧力補償機能付きの流量制御弁である。なお、油圧配管４９には、フィルタ５４が設けられている。

圧力補償弁５０は、作動油の流通を許容する開位置５０ａと、作動油の流通を遮断する閉位置５０ｂと、作動油の流通量を調整する絞り位置５０ｃとの間で切り換えられる。圧力補償弁５０の閉位置５０ｂ側のパイロット操作部と電磁比例弁４８の上流側（前側）とは、パイロット流路５１を介して接続されている。圧力補償弁５０の開位置５０ａ側のパイロット操作部と電磁比例弁４８の下流側（後側）とは、パイロット流路５２を介して接続されている。圧力補償弁５０は、電磁比例弁４８の前後の圧力差に応じた開度で開く。具体的には、圧力補償弁５０は、通常は閉位置（図示）にある。そして、電磁比例弁４８の前後の圧力差が大きくなるほど、圧力補償弁５０の開度が小さくなる。

上述で説明したシリンダのうち、作動油の給排によりリフトシリンダ（第１油圧シリンダ）４と異なる動作を行うティルトシリンダ９、アタッチメントシリンダ１５、及びＰＳシリンダ１４を総称して「第２油圧シリンダ７０」と称することがある。また、第２油圧シリンダ７０を操作するためのレバーである、ティルト操作レバー１２、ステアリング１３、アタッチメント操作レバーを総称して「第２操作部７３」と称することがある。

図３は、油圧駆動装置１６の制御系を示す構成図である。同図において、油圧駆動装置１６は、リフト操作レバー１１の操作量を検出するリフト操作レバー操作量センサ（操作量検出部）５５と、ティルト操作レバー１２の操作量を検出するティルト操作レバー操作量センサ５６と、アタッチメント操作レバー（図示せず）の操作量を検出するアタッチメント操作レバー操作量センサ５７と、ステアリング１３の操作速度を検出するステアリング操作速度センサ５８と、電動モータ１８の実回転数（モータ実回転数）を検出する回転数センサ５９と、コントローラ６０と、を備えている。

コントローラ６０は、操作レバー操作量センサ５５〜５７、ステアリング操作速度センサ５８、回転数センサ５９の検出値を入力し、所定の処理を行い、電動モータ１８、電磁比例弁２３，２６，３１，３６，４８制御する。なお、第２操作部７３の操作量を検出するセンサ５６，５７，５８を「第２操作量検出部７１」と称することがある。また、油圧ポンプモータ１７の吐出口１７ｂと第２油圧シリンダとの間に配設され、第２操作部７３の操作に基づいて前記作動油の流れを制御する電磁比例弁２６，３１，３６を「第２制御弁７２」と称することがある。

図４は、油圧駆動装置１６の制御系のブロック構成を示すブロック構成図である。図４に示すように、コントローラ６０は、モータドライバ６１と、力行トルク制限制御目標回転数算出部６６と、モータ指令回転数算出部６７と、判定部６９と、を備える。

モータドライバ６１は、比較部６２Ａ，６２Ｂと、ＰＩＤ演算部６３と、力行トルク制限値算出部６８と、出力トルク決定部（制御部）６４と、モータ制御部（制御部）６５とを有している。比較部６２Ａは、モータ指令回転数算出部６７で設定されたモータ指令回転数と回転数センサ５９により検出されたモータ実回転数との回転数偏差を算出する。比較部６２Ｂは、力行トルク制限制御目標回転数算出部６６で設定された力行トルク制限制御目標回転数と回転数センサ５９により検出されたモータ実回転数との回転数偏差を算出する。ＰＩＤ演算部６３は、モータ指令回転数とモータ実回転数との回転数偏差のＰＩＤ演算を行い、当該回転数偏差がゼロになるような電動モータ１８の力行トルク指令値を求める。ＰＩＤ演算は、比例（Proportional）動作、積分（Integral）動作及び微分（Derivative）動作を組み合わせた演算である。力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限制御目標回転数と回転数センサ５９により検出されたモータ実回転数との回転数偏差に基づいて、電動モータ１８の力行トルク制限値を算出し、設定する。力行トルク制限値とは、電動モータ１８の出力トルクが力行側へ向かう場合に、出力トルクが大きくならないように制限するための値である。なお、力行トルク制限値算出部６８が設定する力行トルク制限値については詳述する。

制御部を構成する出力トルク決定部６４及びモータ制御部６５は、モータ指令回転数（回転数指令値）に基づく回転数となるように電動モータ１８を制御し、電動モータ１８の出力トルクが力行側へ向かう場合は、力行トルク制限値に基づく回転数となるように電動モータ１８を制御する。出力トルク決定部６４は、ＰＩＤ演算部６３で得られた力行トルク指令値（モータ指令回転数に基づいている値である）と力行トルク制限値算出部６８で設定された電動モータ１８の力行トルク制限値とを比較し、電動モータ１８の出力トルクを決定する。具体的には、力行トルク指令値が力行トルク制限値以下のときは、力行トルク指令値を電動モータ１８の出力トルクとし、力行トルク指令値が力行トルク制限値よりも高いときは、力行トルク制限値を電動モータ１８の出力トルクとする。モータ制御部６５は、出力トルク決定部６４で決定された出力トルクを電流信号に変換して電動モータ１８に送出する。なお、電動モータ１８が、力行トルク制限値に基づく回転数となるように制御されることにより、モータ指令回転数に基づく駆動を達成できない場合、圧力補償弁５０は、油圧配管４９を介してタンク１９へ作動油を排出する。

モータ指令回転数算出部６７は、各センサ５５，５６，５７，５８で検出された検出値を取得し、当該検出値に基づいてモータ指令回転数（回転数指令値）を設定する。モータ指令回転数算出部６７は、各操作レバーの操作量に応じてモータ指令回転数を設定する。なお、モータ指令回転数算出部６７が設定するモータ指令回転数については詳述する。力行トルク制限制御目標回転数算出部６６は、各センサ５５，５６，５７，５８で検出された検出値を取得し、当該検出値に基づいて力行トルク制限制御目標回転数を設定する。力行トルク制限制御目標回転数算出部６６は、各操作レバーの操作状況に応じて力行トルク制限制御目標回転数を設定する。

判定部６９は、リフト操作レバー１１の下降操作が単独で行われたか否かと、リフト操作レバー１１の下降操作を含む第２操作部７３の操作が同時に行われたか否かを判定する。例えば、リフト下降＋ティルト操作、リフト下降＋アタッチメント操作、リフト下降＋パワーステアリング操作、リフト下降＋ティルト＋パワーステアリング操作が行われた場合、判定部６９は、リフト操作レバー１１を含む第２操作部７３の操作が同時に行われたと判定する。判定部６９は、判定結果をモータ指令回転数算出部６７及び力行トルク制限値算出部６８に判定結果を出力する。

図６（ａ）に示すように、判定部６９によりリフト操作レバー１１の下降操作が単独で行われたと判定された場合、モータ指令回転数算出部６７は、モータ指令回転数（回転数指令値と）して、下降必要回転数を設定する。また、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、予め設定された最小回転数を設定する。この最小回転数は、ポンプや電動機の仕様等によって定められてよく、０ｒｐｍか０ｒｐｍに近い値に設定される。

図６（ａ）に示すように、判定部６９によりリフト操作レバー１１の下降操作を含む第２操作部７３の操作が同時に行われたと判定された場合、モータ指令回転数算出部６７は、モータ指令回転数として、下降必要回転数及び第２油圧シリンダ必要回転数のうちの最大値を設定し、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、第２油圧シリンダ必要回転数を設定する。

具体的には、図６（ｂ）に示すように、「リフト下降＋パワーステアリング操作」が行われたと判定された場合、モータ指令回転数算出部６７は、モータ指令回転数として、下降必要回転数及びＰＳ必要回転数のうちの最大値（Ｎ_ｍａｘ_Ｌｉｆｔ_ＰＳ）を設定し、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、ＰＳ必要回転数（Ｎ_ｍａｘ_ＰＳ）を設定する。「リフト下降＋ティルト操作」又は「リフト下降＋アタッチメント操作」が行われたと判定された場合、モータ指令回転数算出部６７は、モータ指令回転数として、下降必要回転数、ティルト必要回転数、アタッチメント必要回転数のうちの最大値（Ｎ_ｍａｘ_Ｌｉｆｔ_Ｔｉｌｔ_ＡＴＴ）を設定し、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、ティルト必要回転数、アタッチメント必要回転数（Ｎ_ｍａｘ_Ｔｉｌｔ_ＡＴＴ）を設定する。「リフト下降＋ティルト＋パワーステアリング操作」又は「リフト下降＋アタッチメント操作＋パワーステアリング操作」が行われたと判定された場合、モータ指令回転数算出部６７は、モータ指令回転数として、下降必要回転数、ティルト必要回転数、アタッチメント必要回転数、パワーステアリング必要回転数のうちの最大値（Ｎ_ｍａｘ_Ｌｉｆｔ_ＰＳ_Ｔｉｌｔ_ＡＴＴ）を設定し、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、ティルト必要回転数、アタッチメント必要回転数、ＰＳ必要回転数のうちの最大値（Ｎ_ｍａｘ_ＰＳ_Ｔｉｌｔ_ＡＴＴ）を設定する。

図５は、コントローラ６０により実行される制御処理手順を示すフローチャートである。なお、本制御処理では、フォーク６の下降（リフト下降）を含む動作のみを対象としている。また、本制御処理を実行する周期は、実験等により適宜決められている。

同図において、まず操作レバー操作量センサ５５〜５７により検出されたリフト操作レバー１１、ティルト操作レバー１２及びアタッチメント操作レバーの操作量と、ステアリング操作速度センサ５８により検出されたステアリング１３の操作速度とを取得する（手順Ｓ１０１）。

続いて、手順Ｓ１０１で取得されたリフト操作レバー１１、ティルト操作レバー１２、アタッチメント操作レバーの操作量及びステアリング１３の操作速度に基づいて、操作条件としてのリフト下降モードを判定する（手順Ｓ１０２）。リフト下降モードとしては、リフト下降単独操作、リフト下降＋ティルト操作、リフト下降＋アタッチメント操作、リフト下降＋パワーステアリング操作、リフト下降＋ティルト＋パワーステアリング操作がある。

続いて、手順Ｓ１０１で取得されたリフト操作レバー１１、ティルト操作レバー１２、アタッチメント操作レバーの操作量及びステアリング１３の操作速度と手順Ｓ１０２で判定されたリフト下降モードとに応じた電磁比例弁ソレノイド電流指令値を求める（手順Ｓ１０３）。電磁比例弁ソレノイド電流指令値としては、リフト操作レバー１１の下降操作の操作量に応じたリフト下降用ソレノイド電流指令値、ティルト操作レバー１２の操作量に応じたティルト用ソレノイド電流指令値、アタッチメント操作レバーの操作量に応じたアタッチメント用ソレノイド電流指令値、ステアリング１３の操作速度に応じたパワーステアリング（ＰＳ）用ソレノイド電流指令値がある。

続いて、手順Ｓ１０２で得られた操作条件に対する必要回転数を求める（手順Ｓ１０４）。必要回転数としては、リフト必要モータ回転数、ティルト必要モータ回転数、アタッチメント必要モータ回転数及びパワーステアリング（ＰＳ）必要モータ回転数がある。リフト必要モータ回転数は、リフト動作を行うのに必要な電動モータ１８の回転数である。ティルト必要モータ回転数は、ティルト動作を行うのに必要な電動モータ１８の回転数である。アタッチメント必要モータ回転数は、アタッチメント動作を行うのに必要な電動モータ１８の回転数である。ＰＳ必要モータ回転数は、ＰＳ動作を行うのに必要な電動モータ１８の回転数である。

続いて、モータ指令回転数算出部６７は、手順Ｓ１０２で判定されたリフト下降モードと手順Ｓ１０４で得られた必要回転数に基づいて、モータ回転数指令値（モータ指令回転数）を設定する（手順Ｓ１０５）。このとき、モータ指令回転数は、上述の図６に基づいて設定される。

続いて、手順Ｓ１０２で判定されたリフト下降モードに基づいて、電動モータ１８の力行トルク制限値を設定する（手順Ｓ１０６）。力行トルク制限値は、許容する力行トルクの値のことである。このとき、力行トルク制限値算出部６８は、上述の図６に基づいて設定される。

手順Ｓ１０７を実施した後、手順Ｓ１０３で得られた電磁比例弁ソレノイド電流指令値を対応する電磁比例弁のソレノイド操作部に送出する（手順Ｓ１０７）。このとき、リフト下降用ソレノイド電流指令値を電磁比例弁４８のソレノイド操作部４８ｃに送出する。また、ティルト用ソレノイド電流指令値を求めたときは、その電流指令値を電磁比例弁２６のソレノイド操作部２６ｄ，２６ｅの何れかに送出し、アタッチメント用ソレノイド電流指令値を求めたときは、その電流指令値を電磁比例弁３１のソレノイド操作部３１ｄ，３１ｅの何れかに送出し、ＰＳ用ソレノイド電流指令値を求めたときは、その電流指令値を電磁比例弁３６のソレノイド操作部３６ｄ，３６ｅの何れかに送出する。

続いて、手順Ｓ１０５で設定されたモータ回転数指令値（モータ指令回転数）と回転数センサ５９により検出されたモータ実回転数と手順Ｓ１０６で設定された電動モータ１８の力行トルク制限値とに基づいて電動モータ１８の出力トルクを求め、その出力トルクを制御信号として電動モータ１８に送出する（手順Ｓ１０８）。手順Ｓ１０８の処理は、図４に示すように、コントローラ６０に含まれるモータドライバ６１により実行される。

次に、本実施形態の油圧駆動装置１６の動作を図７を参照して説明する。図７（ａ）は、積荷荷重が大きい状態（高負荷状態）において、リフト下降操作を行う場合のタイミングチャートを示す図である。図７（ａ）の状態では十分な回生を行うことができる。図７（ｂ）は、積荷荷重が小さい状態（低負荷状態）において、リフト下降操作を行う場合のタイミングチャートを示す図である。図７（ｂ）の状態では十分な回生を行うことができない。図７（ａ）及び図７（ｂ）の上段では、下降必要回転数を示すグラフＣ１が破線で記載され、第２油圧シリンダ必要回転数を示すグラフＣ２が破線で記載されている。グラフＣ２は、時刻ｔ１で立ち上り、時刻ｔ２でゼロとなる。実線で示されるグラフＡが実回転数を示している。

まず、図７に示すように、スタートから時刻ｔ１までの間は、リフト下降操作が単独で行われる。従って、モータ指令回転数算出部６７は、モータ指令回転数として、下降必要回転数（グラフＣ１）を設定する。また、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、予め設定された最小回転数（ここでは０ｒｐｍとする）を設定する。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、リフト下降操作を含む第２操作部７３の操作が同時に行われる。従って、モータ指令回転数算出部６７は、モータ指令回転数として、下降必要回転数及び第２油圧シリンダ必要回転数のうちの最大値（ここでは下降必要回転数のグラフＣ１）を設定し、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、第２油圧シリンダ必要回転数（グラフＣ２）を設定する。そして、時刻ｔ２以降は、リフト下降操作が単独で行われる。従って、モータ指令回転数算出部６７は、モータ指令回転数として、下降必要回転数（グラフＣ１）を設定する。また、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、予め設定された最小回転数（ここでは０ｒｍｐとする）を設定する。

図７（ａ）に示す高負荷状態においては、スタートから時刻ｔ１までの間は、リフト下降操作が単独で行われて十分に回生を行うことができるため、モータ出力トルクは回生側へ向かう。従って、力行トルク制限を受けることなく、実回転数（グラフＡ）が下降必要回転数（グラフＣ１）と等しくなる。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間も、十分な回生を行うことができるため、モータ出力トルクが、第２油圧シリンダが動作する分だけ力行側へ向かう。従って、力行トルク制限を受けることなく、実回転数（グラフＡ）が下降必要回転数（グラフＣ１）と等しくなる。時刻ｔ２以降は、リフト下降操作が単独で行われて十分に回生を行うことができるため、モータ出力トルクは回生側へ向かう。従って、力行トルク制限を受けることなく、実回転数（グラフＡ）が下降必要回転数（グラフＣ１）と等しくなる。

図７（ｂ）に示す低負荷状態においては、十分に回生を行うことができない。従って、スタートから時刻ｔ１までの間は、モータ出力トルクが力行側へ向かわないように力行トルク制限がかかる。従って、力行トルク制限（力行トルク制限値は０ｒｐｍ）を受けて、実回転数（グラフＡ）が０ｒｐｍとなる。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、十分な回生を行うことができないが、力行トルク制限値が第２油圧シリンダ必要回転数（グラフＣ２）であるため、実回転数（グラフＡ）が第２油圧シリンダ必要回転数（グラフＣ２）と等しくなり、それに伴って、モータ出力トルクが力行側へ向かう。ｔ２以降は、モータ出力トルクが力行側へ向かわないように力行トルク制限がかかる。従って、力行トルク制限（力行トルク制限値は０ｒｐｍ）を受けて、実回転数（グラフＡ）が０ｒｐｍとなる。

なお、実回転数が下降必要回転数を下回った場合は、圧力補償弁５０及びパイロット流路５１で不足分の流量を補う。また、実回転数が第２油圧シリンダ必要回転数を上回った場合はアンロード弁４１で過剰分をタンク１９へバイパスさせるため、安定的な動作が可能となる。

次に、本実施形態に係る荷役車両１の油圧駆動装置１６の作用・効果について説明する。

本実施形態に係る荷役車両１の油圧駆動装置１６において、判定部６９によりリフト操作レバー１１の下降操作を含む第２操作部７３の操作が同時に行われたと判定された場合、モータ指令回転数算出部６７は、回転数指令値として、下降必要回転数及び第２油圧シリンダ必要回転数のうちの最大値を設定する。従って、積荷が重い場合は高い回転数にて高効率に回生を行うことが出来る。一方、判定部６９によりリフト操作レバー１１の下降操作を含む第２操作部７３の操作が同時に行われたと判定された場合、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、第２油圧シリンダ必要回転数を設定する。従って、積荷が軽いいことによって電動モータ１８の出力トルクが力行側へ向かう場合に、第２操作部７３の操作が同時に行われたときは、制御部が力行トルク制限値に基づく回転数となるように電動モータ１８を制御し、第２油圧シリンダ７０を動作させるのに必要最低限の回転数で回転することで、消費電力を抑制することができる。以上より、積荷が重い場合の回生効率を向上させると共に、積荷が軽い場合の電力消費を抑制することができる。

また、本実施形態に係る荷役車両１の油圧駆動装置１６において、第２油圧シリンダ７０には、複数の油圧シリンダが含まれ、判定部６９によりリフト操作レバー１１の下降操作を含む第２操作部７３の操作が同時に行われたと判定された場合、モータ指令回転数算出部６７は、回転数指令値として、下降必要回転数及び第２油圧シリンダ７０の複数の油圧シリンダの必要回転数のうちの最大値を設定し、力行トルク制限値算出部６８は、力行トルク制限値として、第２油圧シリンダ７０の複数の油圧シリンダの必要回転数のうちの最大値を設定してよい。これにより、第２油圧シリンダが複数の油圧シリンダを含む場合であっても、積荷が重い場合の回生効率を向上させると共に、積荷が軽い場合の電力消費を抑制することができる。

また、本実施形態に係る荷役車両１の油圧駆動装置１６は、油圧配管４７における電磁比例弁４８と油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａとの間に設けられた分岐点とタンク１９とを接続する油圧配管４９と、油圧配管４９に設けられた圧力補償弁５０と、を備える。電動モータ１８が、力行トルク制限値に基づく回転数となるように制御されることにより、回転数指令値に基づく駆動を達成できない場合、圧力補償弁５０は、油圧配管４９を介してタンク１９へ作動油を排出してよい。これにより、不要な作動油をタンク１９へ戻すことができる。

以上、本発明に係る荷役車両の油圧駆動装置の好適な実施形態について幾つか説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

上述の実施形態では、第２油圧シリンダとして、ティルトシリンダ、ＰＳシリンダ、及びアタッチメントシリンダが設けられている。しかし、第２油圧シリンダは少なくとも一本あればよく、一部は省略されてよい。例えば、上記実施形態では、アタッチメント及びパワーステアリングが搭載されているが、本発明の油圧駆動装置は、アタッチメント及びパワーステアリングが搭載されていないフォークリフトにも適用可能である。また、本発明の油圧駆動装置は、フォークリフト以外のバッテリ式の荷役車両であれば適用可能である。

リフト操作レバーの下降操作に基づいて作動油の流れを制御する制御弁、及び第２操作部の操作に基づいて作動油の流れを制御する制御弁として、電磁式の比例弁を例示したが、油圧式、機械式のいずれでもよい。

１…荷役車両、４…リフトシリンダ（第１油圧シリンダ）、４ｂ…ボトム室、６…フォーク（昇降物）、９…ティルトシリンダ（第２油圧シリンダ）、１１…リフト操作レバー（第１操作部）、１２…ティルト操作レバー（第２操作部）、１３…ステアリング（第２操作部）、１４…ＰＳシリンダ、１５…アタッチメントシリンダ（第２油圧シリンダ）、１６…油圧駆動装置、１７…油圧ポンプモータ（油圧ポンプ）、１７ａ…吸込口、１７ｂ…吐出口、１８…電動モータ（電動機）、２６，３１，３６…電磁比例弁（第２制御弁）、４７…油圧配管（下降油路）、４８…リフト下降用の電磁比例弁（第１制御弁）、４９…油圧配管（バイパス油路）、５０…圧力補償弁（流量制御弁）、６０…コントローラ、６４…出力トルク決定部（制御部）、６５…モータ制御部（制御部）、６７…モータ指令回転数算出部（回転数指令値設定部）、６８…力行トルク制限値算出部（力行トルク制限値設定部）、６９…判定部、７０…第２油圧シリンダ、７２…第２制御弁、７３…第２操作部。

Claims (3)

1. 作動油の給排により昇降物を昇降させる昇降用の第１油圧シリンダと、
   前記作動油の給排により前記第１油圧シリンダと異なる動作を行う第２油圧シリンダと、
   前記第１油圧シリンダを作動させるための第１操作部と、
   前記第２油圧シリンダを作動させるための第２操作部と、
   前記第１油圧シリンダ及び前記第２油圧シリンダに対する前記作動油の給排を行う油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプに接続されて、電動機または発電機として機能する電動モータと、
   前記電動モータの駆動を制御する制御部と、
   前記第１油圧シリンダから排出される作動油が前記油圧ポンプの吸込口へと流れるように前記第１油圧シリンダのボトム室と前記油圧ポンプの吸込口とを接続する下降油路と、
   前記下降油路に配設され、前記第１操作部の下降操作に基づいて前記第１油圧シリンダから排出された作動油の流れを制御する第１制御弁と、
   前記油圧ポンプの吐出口と前記第２油圧シリンダとを接続する配管上に配設され、前記第２操作部の操作に基づいて前記作動油の流れを制御する第２制御弁と、
   前記電動モータの回転数指令値を設定する回転数指令値設定部と、
   前記電動モータの力行トルク制限値を設定する力行トルク制限値設定部と、
   前記第１操作部の下降操作が単独で行われたか否かと、前記第１操作部の下降操作を含む前記第２操作部の操作が同時に行われたか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により前記第１操作部の下降操作が単独で行われたと判定された場合、
   前記回転数指令値設定部は、前記回転数指令値として、前記第１操作部の操作量に基づく下降必要回転数を設定し、
   前記力行トルク制限値設定部は、前記力行トルク制限値として、予め設定された最小回転数を設定し、
   前記判定部により前記第１操作部の下降操作を含む前記第２操作部の操作が同時に行われたと判定された場合、
   前記回転数指令値設定部は、前記回転数指令値として、前記第１操作部の操作量に基づく前記下降必要回転数及び前記第２操作部の操作量に基づく第２油圧シリンダ必要回転数のうちの最大値を設定し、
   前記力行トルク制限値設定部は、前記力行トルク制限値として、前記第２操作部の操作量に基づく前記第２油圧シリンダ必要回転数を設定し、
   前記制御部は、前記回転数指令値に基づく回転数となるように前記電動モータを制御し、前記電動モータの出力トルクが力行側へ向かう場合は、前記力行トルク制限値に基づく回転数となるように前記電動モータを制御する、荷役車両の油圧駆動装置。
2. 前記第２油圧シリンダには、複数の油圧シリンダが含まれ、
   前記判定部により前記第１操作部の下降操作を含む前記第２操作部の操作が同時に行われたと判定された場合、
   前記回転数指令値設定部は、前記回転数指令値として、前記下降必要回転数及び第２油圧シリンダの前記複数の油圧シリンダの必要回転数のうちの最大値を設定し、
   前記力行トルク制限値設定部は、前記力行トルク制限値として、第２油圧シリンダの前記複数の油圧シリンダの必要回転数のうちの最大値を設定する、請求項１に記載の荷役車両の油圧駆動装置。
3. 前記下降油路における前記第１制御弁と前記油圧ポンプの吸込口との間に設けられた分岐点とタンクとを接続するバイパス油路と、
   前記バイパス油路に設けられた流量制御弁と、を備え、
   前記電動モータが、前記力行トルク制限値に基づく回転数となるように制御されることにより、前記回転数指令値に基づく駆動を達成できない場合、前記流量制御弁は、前記バイパス油路を介して前記タンクへ前記作動油を排出する、請求項１又は２に記載の荷役車両の油圧駆動装置。

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