JP2596104B2 - バッテリ式産業車両における油圧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はバッテリ式産業車両における電力回生用油
圧機構に関するものである。

［従来の技術］ 荷役用油圧装置のポンプを駆動する電動機を備えたバ
ッテリ駆動式産業車両、例えばバッテリフォークリフト
においては、リフトシリンダからの戻り油によりモータ
として機能する油圧ポンプを使用し、電動機を発電機と
して作用させてバッテリの回生を行うものがある。

前記のような回生式油圧装置として、本願出願人は特
願昭63−174405号において第７図に示すものを提案して
いる。即ち、リフトレバー40及びチルトレバー41の操作
方向を検出したリミットスイッチLS1,LS2及び両レバー4
0,41の操作量を検出したポテンショメータP1,P2の信号
に基いてコントローラＣが誘導電動機49を回転駆動し
て、油圧ポンプ42が駆動される。そして、回生用逆止弁
51を介してタンクからポンプ42に汲上げられる作動油が
ティルトレバー41の操作に基き切換操作されるティルト
用制御弁47を経てティルトシリンダ48に圧送され、これ
が伸縮され、フォークのティルト動作が行われる。

また、リフトレバー40の上昇操作に基きａ位置に保持
されるリフト用制御弁44を介して油圧ポンプ42からリフ
トシリンダ45に圧油が供給され、フォークが上昇され
る。さらに、リフトレバー40の下降操作に基き、リフト
用制御弁44がｃ位置に切換えられるとフォークの負荷に
よりリフトシリンダ45からの戻り油が前記制御弁44を経
て帰還管路46に圧送される。

前記リフトレバー40の下降操作をリミットスイッチLS
1が検出したとき、コントローラＣはリミットスイッチL
S1の検出値に基いて回生制動モードを実行する。そし
て、前記戻り油が帰還管路46から油圧ポンプ42内に流入
すると、同油圧ポンプ42は同戻り油の油圧により油圧モ
ータとして機能して電動機49を回生駆動する。これによ
り、電動機49は発電機として機能して、バッテリ50を充
電させるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記リフトシリンダ45から油圧ポンプ42に
流れる戻り油の油圧値はフォークの負荷によって決定さ
れる。そして、フォークの積載重量が小さく、軽負荷に
て下降されるときには、戻り油の油圧も所定値を下回
り、油圧ポンプ42を油圧モータとして駆動するに充分で
はない。このため、フォークが下降するにも拘わらず、
電動機49の回転数が所定値を下回ると電動機49は回生を
行わなわず、バッテリ50の充電が不可能となり、省エネ
ルギー効果が発揮されない。

この発明は上記した問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的はフォークが軽負荷にて下降し
て、電動機が回生動作不能なとき、同電動機の回転を停
止させることによりエネルギーの節約を可能としたバッ
テリ式産業車両における動力回生機能を備えた油圧回路
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記した目的を達成するために、荷役部材
の昇降を制御するリフトシリンダと、前記リフトシリン
ダを作動させるために駆動されて、作動油供給路を介し
て同シリンダに圧油を供給すると共に、同シリンダが収
縮されたとき作動油帰還路を経て帰還する戻り油にて回
転駆動され、所定値を越える出力により油圧モータとし
て機能する油圧ポンプと、前記リフトシリンダと油圧ポ
ンプとの間に介装され、両者を作動油供給路及び作動油
帰還路にて選択的に連通させるリフト用制御弁と、バッ
テリから供給される電力にて駆動され、前記油圧ポンプ
を回転させるとともに、油圧モータとして機能する油圧
ポンプによりバッテリの電力回生を行う電動機と、前記
電動機の回転速度を指令する速度指令手段と、前記速度
指令手段の指令に基いて電動機を回転制御する電動機駆
動制御手段とからなるバッテリ式産業車両における油圧
装置であって、前記作動油帰還路内において戻り油の進
行方向を油圧ポンプ側及びドレイン側に選択的に切換え
る切換選択手段と、前記リフトシリンダの負荷を検出す
る検出手段と、前記検出手段の検出値に基いて油圧ポン
プが油圧モータとして機能する値に達していないことを
判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果に従っ
て、作動油帰還路内を流れる戻り油の進行方向を油圧ポ
ンプ側からドレイン側に変更すべく切換選択手段を切換
制御するとともに電動機への駆動電源を遮断する制御手
段とを設けたことをその要旨とする。

［作用］ この発明は上記した解決手段を採用したことにより、
リフトシリンダから作動油帰還路を経て流れる戻り油に
より油圧モータとして機能する油圧ポンプの出力値が検
出手段によって検出され、この検出値と速度指令手段の
指令値との差に基いて判断手段が油圧ポンプが油圧モー
タとして機能し得ないことを判断すると、制御手段が選
択切換手段を駆動して作動油帰還路内の戻り油の進行方
向をドレイン側に変更させるるとともに電動機への駆動
電源が遮断される。

［実施例］ 以下、この発明の第１の実施例を第１〜６図に従って
詳述する。

第１図において、油圧ポンプ１はオイルタンクＴ内に
貯留された作動油を供給用管路２の回生用逆止弁2aを介
して吸上げたのち、フォーク駆動用油圧回路Ｈ内の主管
路３に吐出する。前記主管路３にはリフト用制御弁４が
配設され、同リフト用制御弁４はフォークの昇降を指示
するリフトレバー５の上昇、中立及び下降操作位置に対
応して、a,b,cの３位置に切換可能になっている。

前記リフト用制御弁４は位置切換えによりリフトシリ
ンダ７のボトム室7a内の作動油の量を制御して同シリン
ダ７を伸縮させるものであり、リフトレバー５の上昇操
作位置に基くａ位置（第２図）において、主管路３とリ
フト用管路６とを連通させ、両管路3,6を作動油供給路
として油圧ポンプ１からリフトシンダ７のボトム室7aに
作動油を供給させることにより同リフトシリンダ７を伸
長させる。

また、前記リフト用制御弁４はリフトレバー５の下降
操作位置に基くｃ位置（第3,6図）において、リフト用
管路６と帰還用管路８とを連通させ、両管路6,8を作動
油帰還路として下降されるフォークの負荷にてリフトシ
リンダ７から帰還用管路８内に設けた選択切換手段とし
ての電磁式の方向切換弁8aを介して供給用管路２におけ
る回生用逆止弁2aの上流側又は下流側に戻り油を帰還さ
せる。

前記方向切換弁8aはa,bいずれかの位置に選択的に切
換可能に構成され、第３図（ａ）に示すｂ位置において
帰還用管路８を回生用逆止弁2aの下流側に連通させ、回
生用逆止弁2aにてタンクＴへの流通が遮断された戻り油
をポンプ１に流入させる。また、第３図（ｂ）に示すよ
うに方向切換弁8aはａ位置において帰還用管路８を回生
用逆止弁2aの上流側に連通させることによって、戻り油
をタンクＴに流出させるようになっている。

さらに、リフト用制御弁４はリフトレバーの中立位置
に基くｂ位置（第４図）では、リフト用管路６を主管路
３及び帰還用管路８から遮断し、リフトシリンダ７内の
作動油の流量の変動を防止して、これを収縮させること
なく保持するとともに、主管路３を下流側に開放する。

前記主管路３にはリフト用制御弁４の下流側において
ティルト用制御弁９が配設され、フォークの前後傾動作
を指示するティルトレバー10の前傾、中立及び後傾操作
位置に対応してティル用制御弁９がa,b,cの３位置に切
換駆動されるようになっている。

前記ティルト用制御弁９はその位置切換によりティル
トシリンダ14の前室14a及び後室14bの油量を制御して同
シリンダ14を収縮させるものであり、ティルトレバー10
の後傾位置に基くａ位置（第2,5図）において後傾用管
路12をティルト用管路11に、前傾通路13をドレイン用管
路15にそれぞれ連通させ、油圧ポンプ１からティルトシ
リンダ14の前室14aに作動油を供給させるとともに、後
室14b内の作動油をオイルタンクＴに排出させ、ティル
トシリンダ14を収縮させてフォークの後傾を行う。

また、前記ティルト用制御弁９はティルトレバー10の
前傾操作に基くｂ位置（第４図）において後傾用管路12
をドレイン用管路15に、前傾用管路13をティルト用管路
11にそれぞれ連通させ、油圧ポンプ１からティルトシリ
ンダ14の後室14bに作動油を供給させるとともに、前室1
4aの作動油をオイルタンクＴに排出させ、ティルトシリ
ンダ14を伸長させてフォークを前傾させる。

さらに、ティルトレバー10の中立位置に基きｂ位置
（第３図）に保持されて、前傾用及び後傾用管路13,12
をティルト用管路11及びドレイン用管路15のいずれから
も遮断させ、ティルトシリンダ14内の油量を変動させる
ことなく、フォークをその時の傾斜状態に保持するとと
もに、主管路３をオイルタンクＴに連通させる。

また、前記リフトレバー５が上昇位置に操作され、か
つティルトレバー10が前後傾いずれかの位置（例えば後
傾）に操作されると、第２図に示すようにａ位置にある
リフト用制御弁４を介してリフトシリンダ７とポンプ１
とが連通され、またティルトシンダ14はa,cいずれかの
位置（図面ではａ位置）にあるティルト用制御弁９を介
してポンプ１及びタンクＴに連通されて伸縮される。従
って、フォークは上昇しながらティルト動作を行う。

また、前記リフトレバー５が下降操作され、かつティ
ルトレバー10が前後傾いずれかの位置（例えば前傾）に
操作されたときには、第６図に示すようにｃ位置にある
リフト用制御弁４を介してリフトシリンダ７とポンプ１
とが連通され、フォークの負荷によりリフトシリンダ７
から流入する戻り油がポンプ１内に流入する。そして、
前記ティルトシンダ14はa,cいずれかの位置（図面では
ｃ位置）にあるティルト用制御弁９を介してポンプ１及
びタンクＴに連通されるため、リフトシリンダ７からの
ポンプ１を経て流入する戻り油によりティルトシリンダ
14が伸縮される。従って、フォークは上昇時と同様に下
降しながらもティルト動作を行うことができるようにな
っている。即ち、リフト及びティルトの同時操作が可能
と可能となっている。

さて、上記した油圧回路を駆動する電気的構成につい
て説明する。

前記リフトレバー５の上昇、中立及び下降の操作位置
はリミットスイッチよりなるリフト操作位置センサ16に
て検出されるとともに、同レバー５の上昇及び下降位置
における操作量はポテンショメータよりなるリフト操作
量センサ17にて検出され、その各検出信号は判断手段、
電動機回転駆動手段及び制御手段としてのコントローラ
20に入力される。また、ティルトレバー10の前傾、中立
及び後傾位置はリミットスイッチよりなるティルト操作
位置センサ18にて検出されるとともに、同レバー10の前
傾及び後傾位置における操作量はポテンショメータより
なるティルト操作量センサ19にて検出され、その各検出
信号はコントローラ20に入力される。

バッテリ24が供給する電力にて駆動される誘導電動機
21は油圧ポンプ１に接続されその回転をポンプ１に伝達
する。前記電動機21の回転数はロータリエンコーダより
なる検出手段としての回転数センサ23にて検出され、こ
の検出信号が前記コントローラ20に入力される。

コントローラ20はリフト操作位置センサ16からの検出
信号によりリフトレバー５が上昇操作されると、電動機
21にてポンプ１を駆動すべく電動機21を駆動制御する。
また、コントローラ20はティルト操作位置センサ18から
の検出信号によりティルトレバー10が前傾又は後傾操作
されると電動機21にてポンプ１を駆動すべく電動機21を
駆動制御する。

前記コントローラ20はリフト操作量センサ17及びティ
ルト操作量センサ19の各検出値に対する電動機21の回転
速度を演算する。即ち、リフトレバー５のみ操作された
ときには、リフトレバー５の操作量に対する回転速度指
令値が、ティルトレバー10のみが操作された時にはティ
ルトレバー操作量に対する回転速度指令値が予め定めら
れたプログラムに基いて演算される。

また、同時に両レバー5,10が操作されたときにはコン
トローラ20はそれぞれ各操作量に対する回転速度指令値
が演算され、その２つの指令値の中で大きい回転速度指
令値を電動機21の回転速度指令値とするようになってい
る。そして、コントローラ20は演算された回転速度指定
値に基いてバッテリ24から電動機21に供給される電力を
制御して前記回転指令値に従う回転数で電動機21を駆動
して油圧ポンプ１の吐出量を調整する。即ち、リフトレ
バー５及びティルトレバー10の各操作量に応じてフォー
クの昇降速度及び傾動速度を制御する。

また、コントローラ20はリフトレバー５のみが操作さ
れ、そのリフトレバー５が下降位置に切換操作されたと
き、その時のリフト操作量に基く回転速度指令値が回転
数センサ23の検出値に基いて求めた実際の電動機21の回
転数（即ちポンプ１の回転数）を上回るか否かを判断す
る。そして回転速度指令値より実際の回転速度の方が大
きい時には、コントローラ20は方向切換弁8aをｂ位置に
保持して、リフトシリンダ７からの戻り油によりポンプ
１を油圧モータとして、電動機21を発電機として駆動し
て、バッテリ24の充電を行わせる。

また、これとは逆に実際の回転速度より回転速度指令
値が大きいときには、コントローラ20はバッテリ24から
の電力供給を遮断して電動機21を駆動停止させるととと
もに、方向切換弁8aをａ位置に切換えて、戻り油をタン
クＴに流出させてポンプ１への流入を阻止する。

即ち、第３図（ａ）に示す状態においてフォークが重
負荷で、リフトレバー５が下降操作されたとき、リフト
シリンダ７からの戻り油がフォークの負荷により強制的
に圧送されてポンプ１内へ圧送されて、ポンプ１の実際
の回転速度はリフトレバー５の操作量に対応する回転速
度よりも大きなものとなり、これに追従して回転する電
動機21が発電機として機能し、コントローラ20を介して
バッテリ24を充電する。

ところが、フォーク上の荷役物が空の状態、若しくは
軽負荷の状態でリフトレバー５が下降操作されると、リ
フトシリンダ７からポンプ１に送られる戻り油の流量が
少なく、ポンプ１の回転量がリフトレバー５の操作量に
対する回転速度より小さい状態になる。このため、油圧
ポンプ１が油圧モータとして機能することができず、電
動機21にも発電機の働きを望むことは不可能となる。こ
のとき、電動機21の回生が行われないばかりか、フォー
クの下降時であるにも拘わらず電動機21はポンプ１とと
もに無用な回転を行い、バッテリ24の電力消費を招くこ
とになる。

これを防止するため、第３図（ｂ）に示すように方向
切換弁8aをａ位置に切換え、ポンプ１への戻り油の流入
を阻止するとともに、電動機21を停止させることにより
エネルギーの節約を行わせる。

さらに、第６図に示す状態においてリフトレバー５が
下降操作され、ティルトレバー10が前後傾いずれかの位
置（例えば前傾）に操作された場合、コントローラ20は
電動機21を両レバー5,10の操作量に基く各回転速度指令
値のうち大きい回転速度指令値と実際の回転速度とを比
較する。そして、指令値より実際の回転速度が大きいと
き（即ちフォークが重負荷のとき）には、コントローラ
20は方向切換弁8aをｂ位置の状態とし、戻り油により油
圧ポンプ１を油圧モータとして、電動機21を発電機とし
て機能させてバッテリ24を充電する。そして、戻り油は
ポンプ１からティルトシリンダ14内に圧送される。従っ
て、フォークの重負荷下降時においてはリフトシリンダ
７からの戻り油はバッテリ24の充電に使用された後に、
オイルタンクＴに排出させることなくティルト動作に用
いられることとなり、作動油が有効に利用される。

一方、指令値の方が実際の回転数より大きいとき（即
ちフォークが軽負荷の時）には、方向切換弁8aをａ位置
に切換えるとともに、電動機21を回転速度指令値にて駆
動する。このため、フォークの安定したチルト動作が行
われる。

なお、この発明は上記した実施例に限定されるもので
はなく、例えばポンプ１を駆動する電動機として直流電
動機を採用したり、検出手段として圧力センサを用い、
この圧力センサの検出値に基いて判断手段により方向制
御弁8aを作動させる等、発明の趣旨から逸脱しない限り
において任意の変更は無論可能である。

［効果］ 以上詳述したように、この発明によれば、リフトシリ
ンダの下降時に電動機が回生動作不能なとき、同電動機
の回転を停止させることによりエネルギーの節約が可能
となるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例におけるフォークリフ
トの油圧的及び電気的構成を示す回路図、第２図はフォ
ーク上昇時における油圧的及び電気的構成を示す回路
図、第３図（ａ）及び第３図（ｂ）はそれぞれフォーク
が重負荷及び軽負荷にて下降する時における戻り油の進
行路を示す油圧的及び電気的回路図、第４図はフォーク
の前傾時における油圧的及び電気的構成を示す回路図、
第５図はフォークの後傾時における油圧的及び電気的構
成を示す回路図、第６図はフォーク下降時にして前傾時
における回路図、第７図は従来例を示す回路図である。 油圧ポンプ１、リフト用制御弁４、リフトシリンダ７、
選択切換手段としての方向切換弁8a、判断手段及び制御
手段としてコントローラ20、誘導電動機21、検出手段と
しての回転数センサ23、バッテリ24。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小早川 正直 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 大羽 宏行 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−172398（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−23594（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−23595（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−185796（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−185797（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−185798（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭60−501404（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷役部材の昇降を制御するリフトシリンダ
   と、 前記リフトシリンダを作動させるために駆動されて、作
   動油供給路を介して同シリンダに圧油を供給すると共
   に、同シリンダが収縮されたとき作動油帰還路を経て帰
   還する戻り油にて回転駆動され、所定値を越える出力に
   より油圧モータとして機能する油圧ポンプと、 前記リフトシリンダと油圧ポンプとの間に介装され、両
   者を作動油供給路及び作動油帰還路にて選択的に連通さ
   せるリフト用制御弁と バッテリから供給される電力にて駆動され、前記油圧ポ
   ンプを回転させるとともに、油圧モータとして機能する
   油圧ポンプによりバッテリの電力回生を行う電動機と、 前記電動機の回転速度を指令する速度指令手段と、 前記速度指令手段の指令に基いて電動機を回転制御する
   電動機駆動制御手段と からなるバッテリ式産業車両における油圧装置であっ
   て、 前記作動油帰還路内において戻り油の進行方向を油圧ポ
   ンプ側及びドレイン側に選択的に切換える切換選択手段
   と、 前記リフトシリンダの負荷を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出値に基いて油圧ポンプが油圧モータ
   として機能する値に達していないことを判断する判断手
   段と、 前記判断手段の判断結果に従って、作動油帰還路内を流
   れる戻り油の進行方向を油圧ポンプ側からドレイン側に
   変更すべく切換選択手段を切換制御するとともに、電動
   機への駆動電源を遮断する制御手段と を設けてなるバッテリ式産業車両における油圧装置。