JP2018025163A - 産業車両のスイッチバック制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡易な構成により産業車両をスムーズに制動するスイッチバック制御を行うことが可能な産業車両のスイッチバック制御装置の提供にある。【解決手段】車輪１４の荷重を検出する輪重検出器を備え、エンジンコントローラ３２は、輪重検出器の検出値に基づきスリップ限界トルクを求めるとともに、タービン回転数センサ２１およびエンジン回転数センサ１７の検出値に基づきエンジン１０からの駆動トルクを求め、走行中にシフト操作レバー３０によるスイッチバック操作が行われたとき、エンジンコントローラ３２は、スリップ限界トルクよりも駆動トルクが小さくなるように、エンジン１０を制御する。【選択図】 図１

Description

この発明は、産業車両のスイッチバック制御装置に関する。

産業車両のスイッチバック制御装置の従来技術としては、例えば、特許文献１に開示された産業車両のスイッチバック制御装置が知られている。
特許文献１に開示された産業車両のスイッチバック制御装置では、エンジン式フォークリフトのトルクコンバータと作動連結された変速機は、前進クラッチおよび後進クラッチを備える。制御装置は、フォークリフト走行中にシフトレバーを前進位置から後進位置へ、または後進位置から前進位置へ切換操作したスイッチバック操作を検出すると、車両停止までの減速中区間においてシフト側クラッチを半クラッチとするようにクラッチバルブを制御する。また、減速中は車速センサの検出値から得た駆動輪の回転加速度から駆動輪のロックを検出し、駆動輪のロックが検出されるとシフト側クラッチのクラッチ係合圧を弱める一種のＡＢＳ（アンチスキッドブレーキシステム）制御を実施する。

特許文献１に開示された産業車両のスイッチバック制御装置によれば、スイッチバック中は、シフト側クラッチが半クラッチとされるので、駆動輪の制動力が弱まり、フォークリフトがスムーズに制動されるスイッチバックを実現できる。また、駆動輪の制動力が弱まることから、スイッチバック中の車両の減速ショックを小さく抑えることができ、しかも駆動輪のロックも発生し難くなる。さらにスイッチバック中は、エンジン回転数が予め設定された上限値以下に抑えられるので、駆動輪に加わる制動力が一層弱まり、フォークリフトが一層スムーズに制動されるスイッチバックを実現できる。

特開２００１−１１４４９９号公報

しかしながら、従来技術は、エンジン回転数およびクラッチ圧を制御してフォークリフトがスムーズに制動されるスイッチバックを実現できるものの、検出対象や制御の対象が多く、スイッチバック制御装置の構成やその制御が複雑である。産業車両のスイッチバック装置としては、構成や制御をより簡易にすることが要請されている。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、より簡易な構成により産業車両をスムーズに制動するスイッチバック制御を行うことが可能な産業車両のスイッチバック制御装置の提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、エンジンと、前記エンジンと連結され、トルクコンバータを備える変速機と、前記変速機と接続され、車輪に駆動力を伝達する車軸と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、前記トルクコンバータのタービン回転数を検出するタービン回転数センサと、前記変速機の前後進を切り換えるシフト操作レバーと、前記エンジンを制御するエンジンコントローラと、を備えた産業車両のスイッチバック制御装置であって、前記車輪の荷重を検出する輪重検出器を備え、前記エンジンコントローラは、前記輪重検出器の検出値に基づきスリップ限界トルクを求めるとともに、前記タービン回転数センサおよび前記エンジン回転数センサの検出値に基づき前記エンジンからの駆動トルクを求め、走行中に前記シフト操作レバーによるスイッチバック操作が行われたとき、前記エンジンコントローラは、前記スリップ限界トルクよりも前記駆動トルクが小さくなるように、前記エンジンを制御することを特徴とする。

本発明では、走行中にシフト操作レバーによるスイッチバック操作が行われたとき、エンジンコントローラはスリップ限界トルクよりも駆動トルクが小さくなるようにエンジンを制御する。このため、センサ類による検出対象を少なくすることができ、スイッチバック時の制御対象をエンジンに絞ることができる。その結果、より簡易な構成により産業車両をスムーズに制動するスイッチバック制御を行うことができる。

また、産業車両のスイッチバック制御装置において、前記エンジンコントローラは、前記スリップ限界トルクよりも前記駆動トルクが小さくなるように、前記エンジンの回転数を制御する構成としてもよい。
この場合、走行中にシフト操作レバーによるスイッチバック操作が行われたとき、エンジンコントローラはスリップ限界トルクよりも駆動トルクが小さくなるようにエンジンの回転数を制御する。エンジンの回転数を制御することにより、産業車両をスムーズに制動するスイッチバック制御を行うことができる。

また、産業車両のスイッチバック制御装置において、前記輪重検出器は、前記車軸の歪量を検出する歪センサであり、前記エンジンコントローラは、前記歪センサにより検出された歪量に基づいて前記スリップ限界トルクを求める構成としてもよい。
この場合、エンジンコントローラは、輪重検出器としての歪センサが検出する車軸の歪量に基づいてスリップ限界トルクを求めるため、産業車両における荷の有無に関わらず、スムーズなスイッチバック制御を行うことができる。

また、産業車両のスイッチバック制御装置において、前記輪重検出器は、前記車輪に装着されたタイヤの空気圧を検出する空気圧センサであり、前記エンジンコントローラは、前記空気圧センサにより検出された前記タイヤの空気圧に基づいて前記スリップ限界トルクを求める構成としてもよい。
この場合、エンジンコントローラは、輪重検出器としての空気圧センサが検出するタイヤの空気圧に基づいてスリップ限界トルクを求めるため、産業車両における荷の有無に関わらず、スムーズなスイッチバック制御を行うことができる。

本発明によれば、より簡易な構成により産業車両をスムーズに制動するスイッチバック制御を行うことが可能な産業車両のスイッチバック制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るフォークリフトのスイッチバック制御装置の概要を示す制御ブロック図である。 スイッチバック制御のプログラムのフローチャート図である。 輪重と駆動トルクとの関係を示すマップ図である。 別例に係るフォークリフトのスイッチバック制御装置の概要を示す制御ブロック図である。

以下、本発明の実施形態に係る産業車両のスイッチバック制御装置について図面を参照して説明する。本実施形態では産業車両としてのフォークリフトを例示し、フォークリフトのスイッチバック制御装置（以下「スイッチバック制御装置」と表記する）について説明する。

図１に示すように、フォークリフトは、車体に搭載されたエンジン１０と、エンジン１０と連結され、トルクコンバータ１１を備える変速機１２と、変速機１２からの駆動力を車輪１４に伝達する車軸１３と、を備えている。エンジン１０は、スロットル開度を調節するスロットルアクチュエータ１５を備えている。スロットルアクチュエータ１５の作動によりスロットル開度が調節され、エンジン１０の回転数が制御される。エンジン１０とトルクコンバータ１１とは出力軸１６を介して連結されている。出力軸１６にはエンジン回転数センサ１７が設けられている。エンジン回転数センサ１７は出力軸１６の回転からエンジン１０の回転数を検出する。

トルクコンバータ１１は、ポンプ１８とタービン１９を備えている。ポンプ１８は出力軸１６と連結されており、トルクコンバータ１１に封入されている流体をタービン１９に送り込むための要素である。タービン１９はポンプ１８から送り込まれた流体の運動エネルギーを回転運動に変換し、回転動力を得るための要素である。変速機１２はトルクコンバータ１１と連結する入力軸２０を備えており、タービン１９は入力軸２０と連結されている。トルクコンバータ１１にはタービン１９の回転数を検出するタービン回転数センサ２１が設けられている。

変速機１２は、トルクコンバータ１１と連結された入力軸２０のほか、差動機構２３を介して車軸１３と連結される出力軸２２を備えている。入力軸２０には前進クラッチ２４および後進クラッチ２５が設けられている。前進クラッチ２４および後進クラッチ２５と出力軸２２との間にはそれぞれギヤ列（図示せず）が設けられている。入力軸２０の回転は前進クラッチ２４のギヤ列又は後進クラッチ２５のギヤ列を介して出力軸２２に伝達される。前進クラッチ２４および後進クラッチ２５のそれぞれに設けられたクラッチバルブ（図示せず）の作動により、入力軸２０の回転は前進クラッチ２４又は後進クラッチ２５を介して出力軸２２に伝達する。本実施形態の変速機１２は湿式多板クラッチを用いている。出力軸２２の回転数から車速を検出する車速センサ２６が設けられている。なお、図示はされないが、出力軸２２には駐車ブレーキが備えられている。

出力軸２２は差動機構２３を介して車軸１３と連結されている。トルクコンバータ１１を備える変速機１２に連結されている。差動機構２３を挟んで設けられた一対の車軸１３には車輪１４がそれぞれ備えられている。本実施形態の車輪１４は空気圧タイヤを有している。車軸１３には輪重（車輪１４に作用する荷重）を検出する輪重検出器としての歪センサ２７が設けられている。歪センサ２７は車軸１３の歪量を検出する。車軸１３の歪量は、輪重に比例して変化し、フォークリフトの荷の有無や走行時における加速・減速により変動する。

フォークリフトの運転席の床面には、アクセルペダル２８が設けられている。アクセルペダル２８の踏み込み量に応じてスロットル開度を調節するように、アクセルペダル２８の踏み込む量を検出するアクセルセンサ２９が設けられている。アクセルセンサ２９はポテンショメータにより構成され、アクセルペダル２８の踏み込み量に比例する検出信号を出力する。

フォークリフトの運転席の前部にはシフト操作レバー３０が設けられている。シフト操作レバー３０は変速機１２の前後進を切り換えるレバーであり、前進位置Ｆ、後進位置Ｒおよび中立位置Ｎのいずれかに位置するように操作される。シフト操作レバー３０の位置はシフトスイッチ３１により検知される。シフトスイッチ３１は、シフト操作レバー３０が前進位置Ｆ、後進位置Ｒおよび中立位置Ｎのいずれかに位置しているのかを検出し、シフト操作レバー３０の位置に応じた検出信号を出力する。

次に、フォークリフトのスイッチバック制御装置の電気的構成について説明する。図１に示すように、フォークリフトには、スロットルアクチュエータ１５を制御するエンジンコントローラ３２を備えている。エンジンコントローラ３２は、演算処理部（ＣＰＵ）３３、読み出し専用の不揮発性メモリ（ＲＯＭ）３４、書き換え可能な揮発性メモリ（ＲＡＭ）３５、入力インターフェース３６および出力インターフェース３７を備えている。ＲＯＭ３４には、各種のプログラムやプログラムの実行に必要な各種データやマップ等が記憶されている。ＲＡＭ３５にはＣＰＵ３３により演算処理されたデータ等が一時的に記憶される。ＣＰＵ３３は、ＲＯＭ３４に記憶された各種プログラムに基づいて演算処理を行う。

エンジンコントローラ３２は、入力インターフェース３６を介してエンジン回転数センサ１７、タービン回転数センサ２１、車速センサ２６、歪センサ２７、アクセルセンサ２９およびシフトスイッチ３１と電気的に接続されている。従って、エンジンコントローラ３２は、各センサ１７、２１、２６、２７、２９およびシフトスイッチ３１から出力された検出信号を受信する。エンジンコントローラ３２は、エンジンコントローラ３２は出力インターフェース３７を介してスロットルアクチュエータ１５と電気的に接続されている。従って、エンジンコントローラ３２は、スロットルアクチュエータ１５を制御する指令信号を発信する。

本実施形態のスイッチバック制御装置は、エンジン１０、トルクコンバータ１１を備えた変速機１２、車軸１３、エンジン回転数センサ１７、タービン回転数センサ２１、歪センサ２７、シフト操作レバー３０およびエンジンコントローラ３２を有する。本実施形態のスイッチバック制御装置は、さらに、車速センサ２６、アクセルセンサ２９およびシフトスイッチ３１を有する。

次に、フォークリフトのスイッチバック制御のプログラムについて説明する。エンジンコントローラ３２は、図２に示すフローチャートにおける一連のステップを実行する。まず、フォークリフトの走行中にアクセルペダル２８を踏み込んだ状態で、走行方向と反対方向に走行するようにシフト操作レバー３０の位置を切り換えることにより、スイッチバック操作が発生する（ステップＳ１を参照）。例えば、オペレータが走行中に前進位置Ｆ（後進位置Ｒ）のシフト操作レバー３０を後進位置Ｒ（前進位置Ｆ）に切り替えた場合には、シフトスイッチ３１からの検出信号がエンジンコントローラ３２へ出力される。エンジンコントローラ３２はシフトスイッチ３１の検出信号を受信することにより、スイッチバック操作の発生を判別する。

スイッチバック操作が発生すると、エンジンコントローラ３２はスリップ限界トルクを求める（ステップＳ２を参照）。スリップ限界トルクは輪重に対応しており、図３に示すマップを参照して求められる。なお、輪重は歪センサ２７により検出された車軸１３の歪量に基づいて求められる。エンジンコントローラ３２は、スリップ限界トルクを求めた後、エンジン１０からの駆動トルクを求める（ステップＳ３を参照）。エンジン１０からの駆動トルクは、タービン回転数センサ２１により検出される検出値（タービン１９の回転数）に基づき求められる。図３に示すマップは、輪重と駆動トルクとの関係を示す。図３に示すマップによれば、輪重に対応するスリップ限界トルクを超える駆動トルクでは車輪１４はスリップし、輪重に対応するスリップ限界トルクを超えない駆動トルクでは、車輪１４はスリップしない。

エンジンコントローラ３２は、駆動トルクを求めた後、エンジン１０からの駆動トルクがスリップ限界トルクを越えない（スリップ限界トルク＞駆動トルク）ように、エンジン１０のスロットルアクチュエータ１５を制御する（ステップＳ４）。具体的には、図３に示すマップにおいてハッチングにより示す領域に駆動トルクが位置するように、スロットルアクチュエータ１５によりエンジン１０の回転数が調節される。フォークリフトは減速するが、駆動トルクがスリップ限界トルクを越えないように、エンジン１０のスロットルアクチュエータ１５を制御することにより、スイッチバック時における減速の際のフォークリフトのスリップが防止される。

次に、エンジンコントローラ３２は、フォークリフトの車速が０であるか否かを判別する（ステップＳ５）。フォークリフトの車速は車速センサ２６により常に検出されている。車速センサ２６からの検出信号により車速が０を示す場合は、駆動トルクがスリップ限界トルクを越えないようにするスロットルアクチュエータ１５の制御が解除される。車速が０になると、フォークリフトは反対方向への走行を開始する。車速が０に達しない場合には、ステップＳ４に戻り、駆動トルクがスリップ限界トルクを越えないようにするスロットルアクチュエータ１５の制御が継続される。

次に、本実施形態に係るフォークリフトの作用について説明する。例えば、フォークリフトの前進走行中にオペレータがアクセルペダル２８を踏み込んだままシフト操作レバー３０を前進位置Ｆから後進位置Ｒに切り換えてスイッチバック操作を行うと、スイッチバック制御が行われる。スイッチバック操作が行われても、前進クラッチ２４は直ちに解除されず、エンジンコントローラ３２は駆動トルクがスリップ限界トルクを越えない（スリップ限界トルク＞駆動トルク）ように、エンジン１０のスロットルアクチュエータ１５を制御する。このため、前進走行中のフォークリフトは、車輪１４がスリップすることなく速やかに減速する。

スリップ限界トルクは輪重に応じて変動し、輪重はフォークリフトの荷の有無や加速・減速によって変動する。例えば、フォークリフトに荷が搭載されている場合には、荷が無い場合と比較して輪重が大きくなるため、スリップ限界トルクも大きくなり、駆動トルクは大きくできる。逆に、フォークリフトに荷が無い場合は荷が搭載されている場合と比較して輪重が小さくなるため、スリップ限界トルクは小さくなり、駆動トルクを小さくする必要がある。また、フォークリフトの車速が大きい場合には、スイッチバックの際の減速により輪重が大きくなる。フォークリフトの車速が小さい場合には、スイッチバックの際の減速による輪重は小さくなる。なお、エンジン回転数を制御して駆動トルクをスリップ限界トルクから越えないようにするが、駆動トルクはスリップ限界トルクの近いほど、スイッチバックにおいて車速が０になるまでの時間を短縮することができる。

スイッチバックによりフォークリフトの車速が０のときには、後進クラッチ２５が接続されており、フォークリフトは後進を開始し、後進するフォークリフトの車速は増大する。このように、オペレータがアクセルペダル２８を踏み込んだままで、スイッチバック操作を行うことにより、フォークリフトの前進から後進への切り換えが行われる。そして、例えば、フォークリフトの後進走行中にオペレータがアクセルペダル２８を踏み込んだままシフト操作レバー３０を後進位置Ｒから前進位置Ｆに切り換えてスイッチバック操作を行うと、エンジンコントローラ３２によるスイッチバック制御が行われる。

本実施形態のスイッチバック制御装置は、以下の作用効果を奏する。
（１）エンジンコントローラ３２がスリップ限界トルクとエンジン１０からの駆動トルクとを比較し、走行中にシフト操作レバー３０によるスイッチバック操作が行われたとき、スリップ限界トルクよりも駆動トルクが小さくなるようにエンジン１０を制御する。このため、センサ類による検出対象をエンジン１０の回転数、タービン１９の回転数および車軸１３の歪量と少なくすることができ、スイッチバック時の制御対象をエンジン１０に絞ることができる。その結果、より簡易な構成によりフォークリフトをスムーズに制動するスイッチバック制御を行うことができる。

（２）スイッチバック制御では、エンジンコントローラ３２によりスロットルアクチュエータ１５が制御される。従って、エンジン１０のスロットルは調節され、エンジン１０のスロットルの調節によりエンジン１０の回転数が制御される。エンジンコントローラ３２がエンジン１０の回転数を制御することにより、フォークリフトをスムーズに制動するスイッチバック制御を行うことができる。

（３）エンジンコントローラ３２は、輪重検出器としての歪センサ２７が検出する車軸１３の歪量に基づいてスリップ限界トルクを求めるため、フォークリフトにおける荷の有無に関わらず、スムーズなスイッチバック制御を行うことができる。従って、荷の有無によって輪重が極端に変動するフォークリフトにおいて適切な駆動トルクを得ることができ、スイッチバック時におけるスリップを防止することができる。また、歪センサ２７は一対の車軸１３にそれぞれ設けられており、歪量に基づく輪重をより精度よく得ることができる。

（４）スイッチバック時におけるフォークリフトは、減速して車速が０になるまでは、エンジンコントローラ３２がエンジン１０の回転数を制御するため、減速時にスリップすることなく速やかに減速することができる。スイッチバック時における減速時にエンジン１０を制御するだけの制御であるため、スイッチバック制御自体も従来よりも簡単である。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

○ 上記の実施形態では、エンジンコントローラは、スリップ限界トルクよりも駆動トルクが小さくなるように、エンジンの回転数を制御するとしたが、この限りではない。エンジンコントローラは、スリップ限界トルクよりも駆動トルクが小さくなるように、エンジンのトルクを制御するようにしてもよい。
○ 上記の実施形態では、輪重検出器として車軸に設けた歪センサを例示したが、輪重検出器は歪センサに限定されない。輪重検出器としては、例えば、車輪に装着されたタイヤの空気圧を検出する空気圧センサとしてもよい。空気圧センサを輪重検出器とする場合、図４に示すように、無線通信機能を備えた空気圧センサ４１を車輪１４に装着された空気入りタイヤ４２の内部に設け、空気圧センサ４１からの検出信号をエンジンコントローラ３２に出力するように構成すればよい。輪重は空気圧センサ４１により検出されたタイヤ４２の空気圧に基づいて推定して求められる。そして、輪重に対応するスリップ限界トルクが求められる。
○ 上記の実施形態では、スイッチバック操作の発生後に、スリップ限界トルクを求めて、次いで、駆動トルクを求めるとしたがこの限りではない。例えば、スイッチバック操作の発生後に、駆動トルクを求め、その後にスリップ限界トルクを求めてもよい。あるいは、駆動トルクやスリップ限界トルクはスイッチバック操作の発生の有無に関わらず、フォークリフトの走行中に常に求めるようにしてもよい。
○ 上記の実施形態では、変速機の出力軸の回転数からフォークリフトの車速を検出する車速センサを用いたが、車速を検出する手段はこの限りではない。フォークリフトの車速は、例えば、車輪の回転数を検出するセンサを用い、車輪の回転数に基づいて求めてもよい。

１０ エンジン
１１ トルクコンバータ
１２ 変速機
１３ 車軸
１４ 車輪
１５ スロットルアクチュエータ
１６ 出力軸
１７ エンジン回転数センサ
１８ ポンプ
１９ タービン
２０ 入力軸
２１ タービン回転数センサ
２２ 出力軸
２６ 車速センサ
２７ 歪センサ（輪重検出器）
３０ シフト操作レバー
３２ エンジンコントローラ
３３ 演算処理部

Claims (4)

1. エンジンと、
   前記エンジンと連結され、トルクコンバータを備える変速機と、
   前記変速機と接続され、車輪に駆動力を伝達する車軸と、
   前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、
   前記トルクコンバータのタービン回転数を検出するタービン回転数センサと、
   前記変速機の前後進を切り換えるシフト操作レバーと、
   前記エンジンを制御するエンジンコントローラと、を備えた産業車両のスイッチバック制御装置であって、
   前記車輪の荷重を検出する輪重検出器を備え、
   前記エンジンコントローラは、前記輪重検出器の検出値に基づきスリップ限界トルクを求めるとともに、前記タービン回転数センサおよび前記エンジン回転数センサの検出値に基づき前記エンジンからの駆動トルクを求め、
   走行中に前記シフト操作レバーによるスイッチバック操作が行われたとき、前記エンジンコントローラは、前記スリップ限界トルクよりも前記駆動トルクが小さくなるように、前記エンジンを制御することを特徴とする産業車両のスイッチバック制御装置。
2. 前記エンジンコントローラは、前記スリップ限界トルクよりも前記駆動トルクが小さくなるように、前記エンジンの回転数を制御することを特徴とする請求項１記載の産業車両のスイッチバック制御装置。
3. 前記輪重検出器は、前記車軸の歪量を検出する歪センサであり、
   前記エンジンコントローラは、前記歪センサにより検出された歪量に基づいて前記スリップ限界トルクを求めることを特徴とする請求項１又は２記載の産業車両のスイッチバック制御装置。
4. 前記輪重検出器は、前記車輪に装着されたタイヤの空気圧を検出する空気圧センサであり、
   前記エンジンコントローラは、前記空気圧センサにより検出された前記タイヤの空気圧に基づいて前記スリップ限界トルクを求めることを特徴とする請求項１又は２記載の産業車両のスイッチバック制御装置。

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