JP2017088364A - 荷役車両の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン負荷を低減し、燃費を低減できる荷役車両の油圧駆動装置を提供する
【解決手段】油圧駆動装置１６において、油圧配管４９上におけるリフトシリンダ４とバイパス用流量制御弁５０との間の分岐点９１と、油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａとは、リフトシリンダ４からの作動油を油圧ポンプモータ１７に送るための油圧配管４７によって接続されている。このような構成によれば、フォーク下降時において、油圧配管４７を介して、リフトシリンダ４からの作動油を油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａへ導くことができる。これによって、フォーク下降に伴って導かれる作動油のエネルギーを油圧ポンプモータ１７の回転に利用することができる。すなわち、油圧ポンプモータ１７を回転させるエンジン１８の負荷が低減される。
【選択図】図２

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エンジンと、を備えている。

特開２０１２−６２１３７号公報

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、油圧駆動装置は、フォーク下降時には、昇降用油圧シリンダからの作動油をタンクへ排出していた。すなわち、荷物の位置エネルギーが作動油を介してタンクへ排出されていた。これにより、荷物の位置エネルギーを有効に活用することができていなかった。従って、荷物の位置エネルギーを有効に活用し、エンジン負荷を低減し、燃費を低減することが要請されていた。

本発明の目的は、エンジン負荷を低減し、燃費を低減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油圧シリンダと、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、油圧ポンプを駆動させるエンジンと、作動油を貯留するタンクと、タンクと油圧シリンダとを接続し、油圧シリンダからの作動油をタンクに戻すための第１作動油流路と、第１作動油流路上に配設され、油圧シリンダからタンクに戻る作動油の流量を制御する第１流量制御弁と、第１作動油流路上における油圧シリンダと第１流量制御弁との間の分岐点と、油圧ポンプの吸込口とを接続し、油圧シリンダからの作動油を油圧ポンプに送るための第２作動油流路と、を備える。

本発明に係る荷役車両の油圧駆動装置は、タンクと油圧シリンダとを接続し、油圧シリンダからの作動油をタンクに戻すための第１作動油流路と、第１作動油流路上に配設され、油圧シリンダからタンクに戻る作動油の流量を制御する第１流量制御弁と、を備えている。また、第１作動油流路上における油圧シリンダと第１流量制御弁との間の分岐点と、油圧ポンプの吸込口とは、油圧シリンダからの作動油を油圧ポンプに送るための第２作動油流路によって接続されている。このような構成によれば、フォーク下降時において、第２作動油流路を介して、油圧シリンダからの作動油を油圧ポンプの吸込口へ導くことができる。これによって、フォーク下降に伴って導かれる作動油のエネルギーを油圧ポンプの回転に利用することができる。すなわち、油圧ポンプを回転させるエンジンの負荷が低減される。以上より、エンジン負荷を低減し、燃費を低減できる。

本発明に係る荷役車両の油圧駆動装置は、第２作動油流路上に配設され、油圧シリンダから油圧ポンプへ流れる作動油の流量を制御する第２流量制御弁を更に備えてよい。例えば、下降操作時にアクセルが踏み込まれることで、エンジン回転数が上がる場合がある。この場合、第２流量制御弁が油圧シリンダから油圧ポンプへ向かう作動油の流量を抑えるように制御することにより、フォーク下降速度が急激に増加することを抑制できる。以上により、下降操作時にアクセルが踏み込まれる場合に、フォーク下降速度を適切に制御することができる。

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流量制御弁によって制御可能な作動油の流量は、第１流量制御弁によって制御可能な作動油の流量よりも多く設定されていてよい。これにより、所定の下降操作量に対して、第２流量制御弁の制御によってフォーク下降速度を一定に保つ場合と、第１流量制御弁の制御によってフォーク下降速度を一定に保った場合とを比較すると、第２流量制御弁の制御によるフォーク下降速度の方を高くすることができる。この場合、エンジン回転数が上がることで、第１流量制御弁による制御から第２流量制御弁による制御へ移行する部分に、エンジン回転数に伴ってフォーク下降速度が部分的に上がる移行部を設けることができる。このような移行部によって、第１流量制御弁による制御から第２流量制御弁による制御へ急激に変化することを抑制できる。

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、油圧シリンダを作動させるための操作部と、第１作動油流路において、油圧シリンダと分岐点との間に配設され、操作部の下降操作の操作量に応じた開度で開く比例弁と、を更に備え、比例弁の前後の圧力差に基づいて、第２流量制御弁は作動油の流量を制御してよい。これにより、第２流量制御弁は、操作部の下降操作の操作量に応じたフォーク下降速度で制御することができる。

本発明によれば、エンジン負荷を低減し、燃費を低減できる。

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。 アクセルペダルの踏み込み量とエンジン回転数との関係を示すグラフ、及びエンジン回転数とシリンダ流量との関係を示すグラフである。

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、エンジン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の下部には、アクセルペダル７９が設けられている。アクセルペダル７９は、踏み込み量に基づいてエンジン１８の回転数を増減させるものである。

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を駆動する単一のエンジン１８とを備えている。なお、エンジン１８と油圧ポンプモータ１７は、ギア１８ａを介して接続されている。また、エンジン１８は、荷役車両１を走行状態とするための走行部と接続されている。走行部は、車輪と接続されており、エンジンの１８の回転数に従って荷役車両の適当な速度で運転するものである。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。

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、フォーク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フォーク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。

タンク１９とリフトシリンダ４のボトム室４ｂとは、油圧配管（第１作動油流路）４９を介して接続されている。油圧配管４９は、リフトシリンダ４からの作動油をタンク１９に戻すための配管である。油圧配管４９には、バイパス用流量制御弁（第１流量制御弁）５０が配設されている。バイパス用流量制御弁５０は、リフトシリンダ４からタンク１９に戻る作動油の流量を制御する。なお、油圧配管４９には、フィルタ５４が設けられている。

油圧配管４９上におけるリフトシリンダ４とバイパス用流量制御弁５０との間の分岐点９１と、油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａとは、油圧配管（第２作動油流路）４７を介して接続されている。油圧配管４７は、リフトシリンダ４からの作動油を油圧ポンプモータ１７に送る。油圧配管４９のうち、リフトシリンダ４と分岐点９１との間には、フォーク下降用の電磁比例弁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フォーク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。

バイパス用流量制御弁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。バイパス用流量制御弁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。バイパス用流量制御弁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。バイパス用流量制御弁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、バイパス用流量制御弁５０は、電磁比例弁４８が開状態となっていない状態では閉位置にある。そして、電磁比例弁４８が開かれるとバイパス用流量制御弁５０は開状態となるとともに電磁比例弁４８の前後の圧力差に応じた開度に制御される。バイパス用流量制御弁５０は、電磁比例弁４８の前後の圧力差が大きくなるほど開度が小さくなり、また、電磁比例弁４８の前後の圧力差が小さくなるほど開度が大きくなる。

油圧配管４７には、エネルギー回収用流量制御弁（第２流量制御弁）８０が配設される。エネルギー回収用流量制御弁８０は、リフトシリンダ４から油圧ポンプモータ１７へ流れる作動油の流量を制御する。エネルギー回収用流量制御弁８０は、作動油の流通を許容する開位置８０ａと、作動油の流通を遮断する閉位置８０ｂと、作動油の流通量を調整する絞り位置８０ｃとの間で切り換えられる。エネルギー回収用流量制御弁８０の閉位置８０ｂ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８１を介して接続されている。エネルギー回収用流量制御弁８０の開位置８０ａ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８２を介して接続されている。エネルギー回収用流量制御弁８０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、エネルギー回収用流量制御弁８０は、電磁比例弁４８が開状態となっていない状態では閉位置にある。そして、電磁比例弁４８が開かれるとバイパス用流量制御弁５０は開状態となるとともに電磁比例弁４８の前後の圧力差に応じた開度に制御される。エネルギー回収用流量制御弁８０は、電磁比例弁４８の前後の圧力差が大きくなるほど開度が小さくなり、また、電磁比例弁４８の前後の圧力差が小さくなるほど開度が大きくなる。

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、エンジン１８の実回転数（エンジン実回転数）を検出する回転数センサ５９と、アクセルペダル７９の踏み込み量を検出するアクセル踏み込み量センサ８３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、アクセル踏み込み量センサ８３の検出値を入力し、所定の処理を行い、エンジン１８、電磁比例弁２３，２６，３１，３６，４８を制御する。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。

エンジン制御部６５はエンジン回転数指令値やクランク角センサ等の入力に基づいてインジェクタでの燃料噴霧量を調整し、エンジン回転数が指令回転数に追従するように制御を行う。エンジン制御部６５は、アクセル踏み込み量センサ８３の検出値に応じてエンジン指令回転数を設定する。なお、エンジン制御部６５が設定するエンジン指令回転数については詳述する。

図４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（フォーク下降）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を取得する（手順Ｓ１０１）。これにより、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に基づいて、操作条件としてのフォーク下降モードを判定することができる。フォーク下降モードとしては、フォーク下降単独操作、フォーク下降＋ティルト操作、フォーク下降＋アタッチメント操作がある。

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Ｓ１０２）。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フォーク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がある。

コントローラ６０は、手順Ｓ１０２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Ｓ１０３）。このとき、フォーク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。

一方、コントローラ６０は、アクセル踏み込み量センサ８３の検出値に基づいてアクセル踏み込み量を取得する（手順Ｓ１０４）。エンジン指令回転数はアクセル踏み込み量の増加に伴って増加するように設定される。エンジン制御部６５は、手順Ｓ１０２で判定されたフォーク下降モードと手順Ｓ１０４で得られたアクセル踏み込み量に基づいて、エンジン回転数指令値（エンジン指令回転数）を設定する（手順Ｓ１０５）。

続いて、エンジン制御部６５はエンジン実回転数が手順Ｓ１０５で設定されたエンジン回転数指令値（エンジン指令回転数）を出力し（手順Ｓ１０６）、当該エンジン回転数指令値になるように燃料噴射量を制御する。

次に、図５を参照して、本実施形態の油圧駆動装置１６におけるエンジン１８のエンジン回転数とリフトシリンダ４のシリンダ流量の特性について説明する。図５（ａ）は、アクセルペダル７９の踏み込み量とエンジン回転数との関係を示すグラフである。図５（ａ）の横軸は、アクセルペダル７９の踏み込み量であり、縦軸は、エンジン１８のエンジン回転数を示している。なお、エンジン回転数は、油圧ポンプモータ１７のポンプ回転数と同等である。図５（ａ）に示すように、アクセルペダル７９の踏み込み量の増加にともなってエンジン回転数も増加するように設定する。

図５（ｂ）は、エンジン回転数とシリンダ流量との関係を示すグラフである。図５（ｂ）の横軸は、エンジン１８のエンジン回転数を示しており、油圧ポンプモータ１７のポンプ回転数と同等であるとみなしてよい。図５（ｂ）の縦軸は、リフトシリンダ４のシリンダ流量であり、フォーク下降速度に対応する値であるとみなしてよい。また、図５（ｂ）の中には、リフト操作レバー１１の操作量（以下、下降操作量と称する）が「大」の場合における特性を示すグラフＬ１と、下降操作量が「中」の場合における特性を示すグラフＬ２と、下降操作量が「小」の場合における特性を示すグラフＬ３と、が示されている。グラフＬ１，Ｌ２，Ｌ３から分かるように、下降操作量が大きいほど、シリンダ流量、すなわちフォーク下降速度が速くなるように制御が行われる。なお、図５（ａ）に示すように操作量は、運転者のレバー操作によって無段階で設定可能であるが、図５（ｂ）では説明のために、「大」「中」「小」の三段階の場合を例にしている。

また、図５（ｂ）には、エンジン回転数（ポンプ回転数）と油圧ポンプモータ１７のポンプ流量との関係を示すグラフＬＰが示されている。グラフＬＰに示されるように、エンジン回転数と油圧ポンプモータ１７のポンプ流量との間には正比例の関係が成り立つ。走行しながら下降操作を行った場合に、グラフＬ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂの領域となるアクセル踏み込み量の場合、シリンダ流量がグラフＬＰ上になる。シリンダ流量とエンジン回転数の設定例として、下降操作量が「大」のときのグラフＬ１ｂが最大回転数Ｒ２上かＲ２よりも数１００ｒｐｍ低い点になるように設定する。

ここで、グラフＬＰよりもエンジン回転数が負側（紙面左側）の領域Ｅ１においては、バイパス用流量制御弁５０による流量制御が行われる。すなわち、グラフＬ１，Ｌ２，Ｌ３における領域Ｅ１側のグラフＬ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａの部分では、バイパス用流量制御弁５０による流量制御が行われる。このときのエネルギー回収用流量制御弁８０は「開」の状態となっている。領域Ｅ１では、グラフＬ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａに示すように、下降操作量に応じてシリンダ流量（すなわちフォーク下降速度）が一定となるように、バイパス用流量制御弁５０が、排出する作動油の流量を制御する。例えば、下降操作量「大」に対してエンジン回転数が低く、「Ｒ１」となる場合は、シリンダ流量の一部がバイパス用流量制御弁５０によってタンク１９へ排出される。具体的には、グラフＬ１ａとポンプ流量のグラフＬＰとの間の「Ｖ１」に示す流量にかかる作動油が、バイパス用流量制御弁５０によってタンク１９へ排出される。一方、グラフＬＰの「Ｖ２」に示す流量に係る作動油が、油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａへ流れることによって、吸込口１７ａ側に圧力がかかる。油圧ポンプモータ１７は、当該圧力を回転のためのエネルギーとして用いることができるため、その分、エンジン１８の負荷を低減できる。

グラフＬＰよりもエンジン回転数が正側（紙面右側）の領域Ｅ２においては、エネルギー回収用流量制御弁８０による流量制御が行われる。すなわち、グラフＬ１，Ｌ２，Ｌ３における領域Ｅ２側のグラフＬ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂ及びグラフＬ１ｃ，Ｌ２ｃ，Ｌ３ｃの部分では、エネルギー回収用流量制御弁８０による流量制御が行われる。このときのバイパス用流量制御弁５０はグラフＬ１ｂ、Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂの領域では「半開」、グラフＬ１ｃ、Ｌ２ｃ、Ｌ３ｃの領域では「閉」の状態となっている。領域Ｅ２では、グラフＬ１ｃ，Ｌ２ｃ，Ｌ３ｃに示すように、下降操作量に応じてシリンダ流量（すなわちフォーク下降速度）が一定となるように、エネルギー回収用流量制御弁８０が、油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａへ流れる作動油の流量を制御する。すなわち、エンジン回転数が増加して下降操作に必要なエンジン回転数以上となると、電磁比例弁４８の前後の圧力差が大きくなるので、エネルギー回収用流量制御弁８０の開度が小さくなって、リフトシリンダ４から排出されて油圧ポンプモータ１７の吸込み口１７ａに向かう作動油の流量が制限される。グラフＬ１ｃ，Ｌ２ｃ，Ｌ３ｃの部分では、エンジン回転数に対応するポンプ流量と、一定に保たれているシリンダ流量の差分は、油圧ポンプモータ１７がタンク１９から油圧配管２０を介して作動油を引っ張ることで補われる。従って、グラフＬ１ｃ，Ｌ２ｃ，Ｌ３ｃの部分では、エネルギー回収は生じていない。グラフＬ１ｃ，Ｌ２ｃ，Ｌ３ｃの部分におけるシリンダ流量（すなわちフォーク下降速度）は、グラフＬ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａの部分におけるシリンダ流量（すなわちフォーク下降速度）よりも高く設定されている。すなわち、エネルギー回収用流量制御弁８０によって制御可能な作動油の流量は、バイパス用流量制御弁によって制御可能な作動油の流量よりも多く設定されている。

グラフＬ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂの部分では、エンジン回転数の増加に伴い、シリンダ流量がポンプ流量のグラフＬＰに沿って僅かに立ち上がるように、エネルギー回収用流量制御弁８０の絞り具合が調整されている。グラフＬ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｃの部分ではエネルギー回収が生じている。グラフＬ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂの部分は、バイパス用流量制御弁５０による流量制御からエネルギー回収用流量制御弁８０による流量制御へ移行する際のバッファ部として機能する。

具体的な動作の例について説明する。例えば、下降操作量が「大」にて単独下降操作がなされており、荷役車両１が走行停止状態にあるときは、エンジン１８がアイドル回転（低い回転数の状態であり、領域Ｅ１に属する回転数）しており、シリンダ流量は図５（ｂ）に示す「Ｐ３」の点に対応する値となる。このとき、エンジン回転数が低いためポンプ流量も小さい状態にあるが、バイパス用流量制御弁５０が流量を補う（一部の作動油をタンク１９へ排出する）ため、所望のシリンダ流量（下降速度）を得ることができる。また、油圧配管４７側のエネルギー回収用流量制御弁８０へ向かう作動油が、油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａへ流れることによって、吸込口１７ａ側に圧力がかかる。油圧ポンプモータ１７は、当該圧力を回転のためのエネルギーとして用いることができるため、その分、エンジン１８の負荷を低減できる。

例えば、下降操作量が「大」にて単独下降操作がなされており、荷役車両１が中速での走行状態にあるときは、エンジン１８がアクセル踏み込み量に応じた中速の回転数で回転（「Ｐ３」におけるエンジン回転数より大きいが、領域Ｅ１に属する回転数）しており、シリンダ流量は図５（ｂ）に示す「Ｐ２」の点に対応する値となる。このとき、バイパス用流量制御弁５０が流量を補う（一部の作動油をタンク１９へ排出する）ため、所望のシリンダ流量（下降速度）を得ることができる。また、油圧配管４７側のエネルギー回収用流量制御弁８０へ向かう作動油が、油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａへ流れることによって、吸込口１７ａ側に圧力がかかる。油圧ポンプモータ１７は、当該圧力を回転のためのエネルギーとして用いることができるため、その分、エンジン１８の負荷を低減できる。

例えば、下降操作量が「大」にて単独下降操作がなされており、荷役車両１が高速での走行状態にあるときは、エンジン１８がアクセル踏み込み量に応じた高い回転数で回転（領域Ｅ２に属する回転数）しており、シリンダ流量は図５（ｂ）に示す「Ｐ１」の点に対応する値となる。このとき、バイパス用流量制御弁５０は閉じた状態となり、エネルギー回収用流量制御弁８０が流量を絞ることで、シリンダ流量が必要以上に高くなることなく（すなわち、下降速度が必要以上に大きくなることなく）、所望のシリンダ流量（下降速度）を得ることができる。この場合、油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａ側には圧力がかからず、エンジン１８の負荷の低減は行われない。

また、別の動作の例として、荷役車両１が走行停止状態にあり、下降操作と第２油圧シリンダ７０の同時操作がなされた場合について説明する。例えば、下降操作量が「大」にて下降操作が行われると共に、アクセル踏み込み量が低速の状態にて、第２油圧シリンダ７０の同時操作がなされた場合、上述の「Ｐ３」における状態と同趣旨の制御が行われる。下降操作量が「大」にて下降操作が行われると共に、アクセル踏み込み量が中速の状態にて、第２油圧シリンダ７０の同時操作がなされた場合、上述の「Ｐ２」における状態と同様の制御が行われる。下降操作量が「大」にて下降操作が行われると共に、アクセル踏み込み量が高速の状態にて、第２油圧シリンダ７０の同時操作がなされた場合、上述の「Ｐ１」における状態と同様の制御が行われる。更に、荷役車両１が走行状態にあり、下降操作と第２油圧シリンダ７０の同時操作がなされた場合も、アクセル踏み込み量に応じたエンジン回転数によって、上述の「Ｐ１」、「Ｐ２」、「Ｐ３」における状態と同趣旨の制御が行われる。

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は、タンク１９とリフトシリンダ４とを接続し、リフトシリンダ４からの作動油をタンク１９に戻すための油圧配管４９と、油圧配管４９上に配設され、リフトシリンダ４からタンク１９に戻る作動油の流量を制御するバイパス用流量制御弁５０と、を備えている。また、油圧配管４９上におけるリフトシリンダ４とバイパス用流量制御弁５０との間の分岐点９１と、油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａとは、リフトシリンダ４からの作動油を油圧ポンプモータ１７に送るための油圧配管４７によって接続されている。このような構成によれば、フォーク下降時において、油圧配管４７を介して、リフトシリンダ４からの作動油を油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａへ導くことができる。これによって、フォーク下降に伴って導かれる作動油のエネルギーを油圧ポンプモータ１７の回転に利用することができる。すなわち、油圧ポンプモータ１７を回転させるエンジン１８の負荷が低減される。以上より、エンジン負荷を低減し、燃費を低減できる。また、例えば荷物の位置エネルギーをアキュムレータ等のエネルギー貯蔵機構によって貯蔵する場合とは異なり、当該エネルギー貯蔵機構のような高価な装置を追加しなくてよいため、コストを抑制できる。

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上に配設され、リフトシリンダ４から油圧ポンプモータ１７へ流れる作動油の流量を制御するエネルギー回収用流量制御弁８０を更に備えている。例えば、下降操作時にアクセルが踏み込まれることで、エンジン回転数が上がる場合がある。この場合、エネルギー回収用流量制御弁８０がリフトシリンダ４から油圧ポンプモータ１７へ向かう作動油の流量を抑えるように制御することにより、フォーク下降速度が急激に増加することを抑制できる。以上により、下降操作時にアクセルが踏み込まれる場合に、フォーク下降速度を適切に制御することができる。

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、エネルギー回収用流量制御弁８０によって制御可能な作動油の流量は、バイパス用流量制御弁５０によって制御可能な作動油の流量よりも多く設定されている。これにより、所定の下降操作量に対して、エネルギー回収用流量制御弁８０の制御によってフォーク下降速度を一定に保つ場合（図５のグラフＬ１ｃ，Ｌ２ｃ，Ｌ３ｃの部分）と、バイパス用流量制御弁５０の制御によってフォーク下降速度を一定に保った場合（図５のグラフＬ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａの部分）とを比較すると、エネルギー回収用流量制御弁８０の制御によるフォーク下降速度の方を高くすることができる。これにより、エンジン回転数が上がることで、バイパス用流量制御弁５０による制御からエネルギー回収用流量制御弁８０による制御へ移行するに、エンジン回転数の増加に伴ってフォーク下降速度が部分的に上がる移行部分（図５に示すグラフＬ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂの部分）を設けることができる。このような移行部分を設けることで、バイパス用流量制御弁５０による制御からエネルギー回収用流量制御弁８０による制御へ急激に変化することを抑制できる。例えば、同時操作ではなく温度変化などの影響によってわずかにエンジン回転速度が上がったような場合にも、ただちに制御が切り替わる場合は、不要なタイミングでエネルギー回収が行われなくなることで、エンジン負荷の低減効率が低下してしまう。バッファ部として機能する移行部分を設けることで、そのようなエンジン負荷の低減効率の低下を抑制できる。

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、電磁比例弁４８の前後の圧力差に基づいて、エネルギー回収用流量制御弁８０は作動油の流量を制御する。これにより、エネルギー回収用流量制御弁は、下降操作の操作量に応じたフォーク下降速度で制御することができる。

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荷役車両であれば適用可能である。

１…荷役車両、４…リフトシリンダ（油圧シリンダ）、６…フォーク（昇降物）、１１…リフト操作レバー（操作部）、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…エンジン、４７…油圧配管（第２作動油流路）、４８…フォーク下降用の電磁比例弁（電磁比例弁）、４９…油圧配管（第１作動油流路）、５０…バイパス用流量制御弁（第１流量制御弁）、８０…エネルギー回収用流量制御弁（第２流量制御弁）。

Claims (4)

1. 作動油の給排により昇降物を昇降させる昇降用の油圧シリンダと、
   前記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、前記油圧ポンプを駆動させるエンジンと、
   前記作動油を貯留するタンクと、
   前記タンクと前記油圧シリンダとを接続し、前記油圧シリンダからの前記作動油を前記タンクに戻すための第１作動油流路と、
   前記第１作動油流路上に配設され、前記油圧シリンダから前記タンクに戻る前記作動油の流量を制御する第１流量制御弁と、
   前記第１作動油流路上における前記油圧シリンダと前記第１流量制御弁との間の分岐点と、前記油圧ポンプの吸込口とを接続し、前記油圧シリンダからの前記作動油を前記油圧ポンプに送るための第２作動油流路と、を備える荷役車両の油圧駆動装置。
2. 前記第２作動油流路上に配設され、前記油圧シリンダから前記油圧ポンプへ流れる前記作動油の流量を制御する第２流量制御弁を更に備える請求項１に記載の荷役車両の油圧駆動装置。
3. 前記第２流量制御弁によって制御可能な前記作動油の流量は、前記第１流量制御弁によって制御可能な前記作動油の流量よりも多く設定されている、請求項２に記載の荷役車両の油圧駆動装置。
4. 前記油圧シリンダを作動させるための操作部と、
   前記第１作動油流路において、前記油圧シリンダと前記分岐点との間に配設され、前記操作部の下降操作の操作量に応じた開度で開く比例弁と、を更に備え、
   前記比例弁の前後の圧力差に基づいて、前記第２流量制御弁は前記作動油の流量を制御する、請求項２又は３に記載の荷役車両の油圧駆動装置。

Images