JP3756069B2 - フォークリフトのブレーキ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフトのブレーキ装置に関するものであって、特に、ペダルを踏むことによってブレーキが開放されて走行が可能となり、ペダルを離すことによってブレーキが働いて車体が停止する方式のフォークリフトにおけるブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、このような方式のリーチ型フォークリフトの概略構成を示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図において、リーチ型フォークリフト１００の車体１の前方にはマスト２が設けられており、このマスト２にリフトブラケット３が昇降可能に支持されている。４は荷役作業を行なうフォークで、リフトブラケット３に左右一対取り付けられており、リフトブラケット３とともに昇降する。５はマスト２の前後進をガイドするストラドルアームで、左右に一対設けられている。
【０００３】
６は運転席であって、オペレータはこの運転席６に立った状態で運転を行う。運転席６の下部にはブレーキペダル７が設けられており、このペダルを足で操作することにより、ブレーキをかけたり開放したりすることができる。この動作の詳細については後述する。８は運転席６の前方に設けられた油圧レバーであり、フォーク４を昇降・傾動させたり、前後進させたりする場合に操作するものである。９はアクセラレータであって、車体１を前進もしくは後進させる場合に操作するレバーである。１０は運転席６の側方に設けられたステアリングハンドルで、車体１の進行方向を変える場合に操作するものである。
【０００４】
１１は車体１の内部に装備されている走行モータで、その上部には走行モータ１１に制動をかけるためのブレーキ１２が設けられている。ブレーキ１２は、後述するリンク機構によってブレーキペダル７と機械的に連結されている。１３は運転席６の上方を覆って落下物からオペレータを保護するためのヘッドガード、１４は車体１の前方においてストラドルアーム５に設けられた前輪、１５は車体１の後方に設けられた後輪である。
【０００５】
図４は、上述したフォークリフト１００におけるブレーキ装置の機構図である。図において、走行モータ１１の上部に設けられたブレーキ１２は、走行モータ１１の回転軸（図示省略）と一体に回転するディスク１６と、上下動可能に設けられたブレーキアーム１７と、ディスク１６を挟んでブレーキアーム１７に取り付けられた一対のブレーキパッド１８と、圧縮スプリングから構成されるスプリング１９と、ブレーキアーム１７を上下動させるためのカム２０と、カム２０を駆動するカムレバー２１とから構成されている。３０はブレーキ１２とブレーキペダル７とを連結するリンク機構であって、ロッド３１〜３３と、回転軸３４，３５と、可動板３６〜３９とを備えている。ロッド３１はブレーキペダル７に連結されており、ロッド３３はブレーキ１２のカムレバー２１に連結されている。４２はブレーキペダル７が踏まれたことを検出するペダル動作検出リミットスイッチである。
【０００６】
上記構成において、ブレーキペダル７が踏まれていない状態では、ブレーキ装置は図４の状態にある。このとき、スプリング１９の付勢力によってブレーキアーム１７が下方に牽引されており、ブレーキパッド１８がディスク１６を上下から挟み込んでいるため、この挟圧力によってディスク１６およびこれに連結されている走行モータ１１は回転が阻止され、ブレーキがかかった状態となっている。この状態からブレーキペダル７を踏むと、ブレーキペダル７の動きと連動してリンク機構３０が作動し、ロッド３１〜３３が矢印方向に動いてカムレバー２１が押され、これに伴ってカム２０が回転する。このカム２０の回転によりブレーキアーム１７が押し広げられ、ディスク１６はブレーキパッド１８の挟圧から開放される。この結果、ディスク１６に連結している走行モータ１１は回転が可能となり、ブレーキ状態が解除される。
【０００７】
以上のように、図４のブレーキ装置は、ブレーキペダル７を踏むことによってブレーキ１２が開放され、ブレーキペダル７を離すことによってブレーキ１２が働く機構となっている。そして、ブレーキペダル７を踏んだ場合に、ペダル動作検出リミットスイッチ４２がＯＮして検出信号を出力し、この信号が出力されている状態でアクセラレータ９を操作すると、走行モータ１１に電流（力行電流）が流れてモータが回転し、車体１が走行するようになっている。一方、ブレーキペダル７が踏まれておらずブレーキがかかっている状態、すなわちペダル動作検出リミットスイッチ４２がＯＦＦの状態では、アクセラレータ９を操作しても走行モータ１１には電流が流れず、車体１は走行しない。
【０００８】
ここで、ペダル動作検出リミットスイッチ４２は、ブレーキペダル７が少し踏まれてブレーキ１２が開放されるより先にＯＮするように調整されており、ブレーキペダル７が中途半端に踏まれてブレーキ１２が完全に開放されきっていない、いわゆる半ブレーキの状態にある場合でも、アクセラレータ９の操作により走行モータ１１に電流が流れて、車体１が走行できるようにしている。これは、ブレーキペダル７を中途半端に踏んだ場合に、リミットスイッチ４２が動作せず車体１の走行が不可能だとすると、坂道などで車体１が無制御のままずり落ちる危険があることから、これを回避するためである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置においては、半ブレーキの状態で車体１が走行した場合に、走行モータ１１の負荷が大きくなるため、長時間運転を続けると走行モータ１１が過負荷になって焼損するという危険性があった。また、半ブレーキ状態とすることは可能であっても、従来の装置ではブレーキの効き方がどちらかといえばＯＮ（ペダル開放時）・ＯＦＦ（ペダル踏込時）的であり、ブレーキペダル７の操作量に応じてブレーキ力を加減するほどの微妙な操作は困難であった。
【００１０】
そこで本発明は、中途半端にブレーキペダルが踏まれて半ブレーキ状態にあるときは走行モータが駆動されないようにして、モータの焼損事故を未然に防止できるとともに、坂道などで車体がずり落ちる危険性もないフォークリフトのブレーキ装置を提供することを課題としている。
【００１１】
本発明の他の課題は、ブレーキペダルの操作量に応じてブレーキ力を加減できるようにして、車体をなめらかに減速・停止できるようにしたフォークリフトのブレーキ装置を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の課題は、省エネルギー化を図ることが可能なフォークリフトのブレーキ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、ブレーキペダルが完全に踏み込まれた場合に車体を走行可能とし、ブレーキペダルが途中まで踏み込まれた場合には、走行モータに対して電気的制動を加えるようにしたものである（請求項１）。このようにすることで、ブレーキペダルが完全に踏み込まれない限り、車体は走行しないので、半ブレーキ状態での走行によるモータの焼損を防止することができる。また、半ブレーキ状態ではモータに電気的な制動が加わるので、機械的制動力が弱くても、電気的制動力によって、車体が坂道などで無制御にずり落ちるのを回避することができる。この場合の電気的制動としては、回生制動やプラギング制動を用いることができる（請求項３、請求項４）。回生制動によると、制動時に電力が電源に回生されるので、省エネルギー化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明では、ブレーキペダルの操作量を検出するペダル操作量検出手段を設け、この検出手段の検出値に応じた強さの電気的制動を走行モータに加えるようにしている（請求項２）。これによると、ペダルの操作量が小さければモータに大きな制動力をかけ、ペダルの操作量が大きければ制動力を小さくすることができるので、ブレーキペダルの操作量に応じてブレーキ力を加減して、車体をなめらかに減速したり停止させたりすることが可能となる。このペダル操作量検出手段としては、ブレーキペダルとブレーキとを連結するリンク機構と連動するポテンショメータを用いることができる（請求項５）。
【００１５】
また、本発明では、ブレーキペダルが完全に踏み込まれたことを検出するペダル踏込検出手段を設け、この検出手段から検出信号が出力されている状態でアクセラレータを操作することにより、走行モータを駆動して車体を走行させるようにしている（請求項１）。したがって、ブレーキペダルを中途半端に踏み込んだ状態でアクセラレータを操作しても、走行モータは駆動されず車体は走行しない。このペダル踏込検出手段としては、ブレーキペダルとブレーキとを連結するリンク機構と連動するリミットスイッチを用いることができる（請求項６）。
【００１６】
また、本発明では、ペダル操作量検出手段に代えて、ブレーキペダルが踏まれたことを検出するペダル動作検出手段としてのリミットスイッチを設け、この検出手段からの検出出力に基づいて一定強さの電気的制動を走行モータに加えるようにしてもよい（請求項７）。この場合は、ペダル操作量に応じたブレーキ力の調整はできないが、従来のペダル動作検出手段をそのまま利用して、簡易に実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図１〜図３に従って説明する。なお、ブレーキ装置が搭載されるフォークリフトの構造は、図５に示したものと同じであるので、図５も本発明の実施形態として引用することとする。
【００１８】
図１は、本発明に係るブレーキ装置の機構図である。図において、走行モータ１１の上部に設けられたブレーキ１２は、走行モータ１１の回転軸（図示省略）と一体に回転するディスク１６と、上下動可能に設けられたブレーキアーム１７と、ディスク１６を挟んでブレーキアーム１７に取り付けられた一対のブレーキパッド１８と、圧縮スプリングから構成されるスプリング１９と、ブレーキアーム１７を上下動させるためのカム２０と、カム２０を駆動するカムレバー２１とから構成されている。３０はブレーキ１２とブレーキペダル７とを連結するリンク機構であって、ロッド３１〜３３と、回転軸３４，３５と、可動板３６〜３９とを備えている。ロッド３１はブレーキペダル７に連結されており、ロッド３３はブレーキ１２のカムレバー２１に連結されている。
【００１９】
以上の構成は図４と同様であるが、図１では図４のペダル動作検出リミットスイッチ４２に代えて、ペダル踏込検出手段としてのペダル踏込検出リミットスイッチ４０が設けられており、また、ペダル操作量検出手段としてのペダル踏み角検出ポテンショメータ４１が追加されている。
【００２０】
ペダル踏込検出リミットスイッチ４０は、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれたことを検出するためのもので、リンク機構３０の可動板３６に形成された検出ドグ４３でアクチュエータ４４が操作されることにより駆動される。このペダル踏込検出リミットスイッチ４０それ自体は、図４のペダル動作検出リミットスイッチ４２と同じものであって、取付位置もしくは検出ドグ４３の形状を変更することで、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれたときに動作するようにしたものである。なお、「完全に踏み込まれた」とは、必ずしもペダルが最終位置まで全部踏み込まれた状態だけを指すのではなく、最終位置のわずかに手前（たとえば９５％の位置）まで踏み込まれたような場合も含む。
【００２１】
また、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１は、ブレーキペダル７の操作量、すなわちペダルが開放位置からどれだけの角度踏み込まれたかを検出するもので、ここでは一例として直動型のポテンショメータを用いている。ポテンショメータ４１は、内部に図示しない抵抗素子を備えているとともに、外部へ突出する直進ロッド４５と、その先端に設けられたアクチュエータ４６とを備えている。アクチュエータ４６は、ブレーキペダル７と連動するロッド３１に固着された操作板４７と当接可能になっている。そして、操作板４７の上下動に伴って直進ロッド４５が上下方向に移動すると、その変位量に応じて抵抗素子の抵抗値が変化するので、この変化を電気信号として取り出すことで、ブレーキペダル７の踏み角を検出することができる。
【００２２】
図２は、ブレーキ装置の電気的構成を示したブロック図である。ここでは、本発明に直接関係するブロックだけを図示してある。上述したペダル踏込検出リミットスイッチ４０、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１、およびアクセラレータ９の電気出力は、それぞれコントローラ５０に入力される。コントローラ５０は、ＣＰＵ、メモリ、インターフェイスなどを備えたマイクロコンピュータや、モータの駆動回路などから構成されている。コントローラ５０の出力側には走行モータ１１が接続されており、コントローラ５０は、リミットスイッチ４０、ポテンショメータ４１、アクセラレータ９からの出力信号に基づいて、走行モータ１１に対する所定の制御を行う。この制御の詳細については後述する。
【００２３】
以上の構成において、ブレーキペダル７が踏まれていない状態では、ブレーキ装置は図１の状態にある。このとき、スプリング１９の付勢力によってブレーキアーム１７が下方に牽引されており、ブレーキパッド１８がディスク１６を上下から挟み込んでいるため、この挟圧力によってディスク１６およびこれに連結されている走行モータ１１は回転が阻止され、ブレーキがかかった状態となっている。また、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０はＯＦＦしており、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１からも検出信号は出力されていない。
【００２４】
次に、ブレーキペダル７を踏むと、ペダルと連動してリンク機構３０が作動するが、ペダルが完全に踏み込まれてペダル踏込検出リミットスイッチ４０がＯＮするまでは、アクセラレータ９を操作しても走行モータ１１は駆動されない。ブレーキペダル７を完全に踏み込むと、ブレーキペダル７の動きと連動してリンク機構３０が作動し、ロッド３１〜３３が矢印方向に動いてカムレバー２１が押され、これに伴ってカム２０が回転する。このカム２０の回転によりブレーキアーム１７が押し広げられ、ディスク１６はブレーキパッド１８の挟圧から開放される。この結果、ディスク１６に連結している走行モータ１１は回転が可能となり、ブレーキ状態が解除される。
【００２５】
また、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０のアクチュエータ４４が検出ドグ４３により駆動されて、リミットスイッチ４０がＯＮし、ペダル踏込検出信号がコントローラ５０に与えられる。一方、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１からは、ブレーキペダル７の踏み角に応じた検出信号が出力されるが、コントローラ５０は、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０から検出信号の入力があった場合、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１からの検出信号を無視する。
【００２６】
そして、上記のようにブレーキペダル７が完全に踏み込まれた状態、すなわちペダル踏込検出リミットスイッチ４０がＯＮした状態で、アクセラレータ９を前進側または後進側に操作すると、アクセラレータ９から前進または後進のアクセル信号がコントローラ５０に与えられる。コントローラ５０はこの信号に基づいて、走行モータ１１に正転方向（前進の場合）または逆転方向（後進の場合）の電流を供給する。これによって走行モータ１１が回転し、車体１が走行を開始する。
【００２７】
一方、ブレーキペダル７が途中まで踏まれて半ブレーキの状態にある場合は、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１からブレーキペダル７の踏み角に応じた検出信号が出力され、コントローラ５０に入力される。コントローラ５０は、リミットスイッチ４０から検出信号が入力されない状態で、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１から検出信号の入力があった場合は、ポテンショメータ４１の検出値、すなわちブレーキペダル７の踏み角に応じた強さの電気的制動を、走行モータ１１に対して加える。この結果、半ブレーキ状態のためにブレーキ１２の機械的な制動力が弱くても、走行モータ１１には、コントローラ５０による電気的な制動力が働くことになる。したがって、坂道などで車体１が無制御にずり落ちるのを阻止することができる。
【００２８】
上記のような電気的制動としては、たとえば回生制動が考えられる。回生制動は、モータに制動を加えた場合に、モータが発電機となって発生した電力を電源（バッテリ）へ戻す制動方式であり、電力を回収することで省エネルギー化が図れる。また、回生制動に代えて、プラギング制動を用いてもよい。プラギング制動は、走行方向が前進の場合に後進方向の電流を走行モータ１１に供給し、走行方向が後進の場合に前進方向の電流を走行モータ１１に供給することによって、モータに制動を加える方式である。
【００２９】
いずれの制動方式の場合も、コントローラ５０は、ブレーキペダル７の踏み角が小さいほど大きな制動力を走行モータ１１に与え、ブレーキペダル７の踏み角が大きいほど小さな制動力を走行モータ１１に与える。この結果、走行モータ１１には、ブレーキペダル７の踏み角に応じた強さの電気的制動が加わるので、走行中は、ブレーキペダル７の操作加減によってブレーキ力を微妙に調整することができ、車体１をなめらかに減速・停止させることができる。
【００３０】
なお、上記ではブレーキペダル７が途中まで踏まれた場合にのみ走行モータ１１に電気的制動が加わるようにしたが、ブレーキペダル７が開放されている場合にも電気的制動が加わるようにしてもよい。この場合は、ペダル開放時に走行モータ１１には機械的制動と電気的制動の両方が働くことになる。
【００３１】
図３は、以上述べたコントローラ５０による走行モータ１１の制御手順を示したフローチャートである。コントローラ５０は、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれたか否かを、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０の出力に基づいて判定し（ステップＳ１）、ペダルが完全に踏み込まれれば（ステップＳ１；ＹＥＳ）、次にアクセラレータ９から出力されるアクセル信号を読込む（ステップＳ２）。そして、このアクセル信号に基づいて走行モータ１１の電流（力行電流）および回転速度を制御しつつ、走行モータ１１を駆動して車体１を走行させる（ステップＳ３）。一方、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれてなければ（ステップＳ１；ＮＯ）、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１の出力からペダル踏み角を読み込み（ステップＳ４）、このペダル踏み角に応じた強さの回生制動またはプラギング制動を、走行モータ１１に対して与える（ステップＳ５）。
【００３２】
以上のように、上述した実施形態においては、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれて、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０から検出信号が出力されている状態で、アクセラレータ９が操作されたときのみ、走行モータ１１を駆動するようにしている。したがって、ブレーキペダル７が中途半端に踏まれている場合は、アクセラレータ９を操作しても走行モータ１１は駆動されないので、半ブレーキ状態での走行によるモータの焼損を未然に防止することができる。また、半ブレーキ状態においては、ブレーキ１２による機械的な制動力が弱くても、走行モータ１１には電気的制動が加わるため、車体１が坂道などでずり落ちる危険性も解消される。さらに、ブレーキペダル７の踏み角に応じた強さの電気的制動が加わるようにしたことで、走行中にブレーキ力の微妙な調整が可能となり、特に回生制動を採用した場合は、制動時の電力回収により省エネルギー化が達成できる。また、ブレーキ力の微妙な調整のためにブレーキペダル７を途中まで踏む頻度が増えるほど、省エネルギー化がより促進されるという相乗効果も得られる。
【００３３】
以上の実施形態では、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１を設けて、ブレーキペダル７の踏み角に応じた強さの電気的制動を走行モータ１１に与えるようにしたが、このポテンショメータ４１に代え、ペダル動作検出手段として図４で示したペダル動作検出リミットスイッチ４２を用いてもよい。この場合は、ブレーキペダル７が踏まれてリミットスイッチ４２がＯＮした以降、走行モータ１１には一定強さの電気的制動が与えられる。したがって、ブレーキペダル７の踏み角に応じたブレーキ力の調整はできないが、従来のペダル動作検出リミットスイッチ４２をそのまま利用することで、高価なポテンショメータを用いずに簡易に実現することができる。
【００３４】
本発明は、上述した実施形態の他にも種々の形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１として、ロッド３１と連動する直動型のポテンショメータを用いたが、ブレーキペダル７の回転軸７ａの回転量を検出する回転型のポテンショメータや、リンク機構３０の回転軸３４，３５における揺動角を検出する回転型のポテンショメータを用いて、ペダル踏み角を検出するようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０とペダル踏み角検出ポテンショメータ４１とを別々に設けているが、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１にペダル踏込検出手段としての機能を持たせ、ポテンショメータ４１が検出したペダル踏み角の値に基づいて、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれたか否かを判定するようにしてもよい。
【００３６】
さらに、ペダル踏込検出手段やペダル動作検出手段としては、リミットスイッチのほかに磁気センサや光センサ等の各種検出手段を用いることができ、また、ペダル操作量検出手段も、抵抗型のポテンショメータ以外に磁気的もしくは光学的な各種の変位センサを用いることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ブレーキペダルが完全に踏み込まれない限り車体が走行しないので、半ブレーキ状態での走行によるモータの焼損を未然に防止できるとともに、半ブレーキ状態ではモータに電気的制動が加わるので、車体が坂道で無制御にずり落ちる危険性も回避できる。
【００３８】
また、ブレーキペダルの操作量に応じた強さの電気的制動を走行モータに加えるようにしたことで、ペダル操作でブレーキ力を加減して、車体をなめらかに減速・停止させることが可能となる。さらに、電気的制動として回生制動を用い、制動時にモータで発生した電力を電源に戻すことで、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブレーキ装置の機構図である。
【図２】ブレーキ装置の電気的構成を示したブロック図である。
【図３】走行モータの制御手順を示したフローチャートである。
【図４】従来のブレーキ装置の機構図である。
【図５】リーチ型フォークリフトの概略構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 車体
７ ブレーキペダル
９ アクセラレータ
１１ 走行モータ
１２ ブレーキ
３０ リンク機構
４０ ペダル踏込検出リミットスイッチ
４１ ペダル踏み角検出ポテンショメータ
５０ コントローラ
１００ フォークリフト
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフトのブレーキ装置に関するものであって、特に、ペダルを踏むことによってブレーキが開放されて走行が可能となり、ペダルを離すことによってブレーキが働いて車体が停止する方式のフォークリフトにおけるブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、このような方式のリーチ型フォークリフトの概略構成を示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図において、リーチ型フォークリフト１００の車体１の前方にはマスト２が設けられており、このマスト２にリフトブラケット３が昇降可能に支持されている。４は荷役作業を行なうフォークで、リフトブラケット３に左右一対取り付けられており、リフトブラケット３とともに昇降する。５はマスト２の前後進をガイドするストラドルアームで、左右に一対設けられている。
【０００３】
６は運転席であって、オペレータはこの運転席６に立った状態で運転を行う。運転席６の下部にはブレーキペダル７が設けられており、このペダルを足で操作することにより、ブレーキをかけたり開放したりすることができる。この動作の詳細については後述する。８は運転席６の前方に設けられた油圧レバーであり、フォーク４を昇降・傾動させたり、前後進させたりする場合に操作するものである。９はアクセラレータであって、車体１を前進もしくは後進させる場合に操作するレバーである。１０は運転席６の側方に設けられたステアリングハンドルで、車体１の進行方向を変える場合に操作するものである。
【０００４】
１１は車体１の内部に装備されている走行モータで、その上部には走行モータ１１に制動をかけるためのブレーキ１２が設けられている。ブレーキ１２は、後述するリンク機構によってブレーキペダル７と機械的に連結されている。１３は運転席６の上方を覆って落下物からオペレータを保護するためのヘッドガード、１４は車体１の前方においてストラドルアーム５に設けられた前輪、１５は車体１の後方に設けられた後輪である。
【０００５】
図４は、上述したフォークリフト１００におけるブレーキ装置の機構図である。図において、走行モータ１１の上部に設けられたブレーキ１２は、走行モータ１１の回転軸（図示省略）と一体に回転するディスク１６と、上下動可能に設けられたブレーキアーム１７と、ディスク１６を挟んでブレーキアーム１７に取り付けられた一対のブレーキパッド１８と、圧縮スプリングから構成されるスプリング１９と、ブレーキアーム１７を上下動させるためのカム２０と、カム２０を駆動するカムレバー２１とから構成されている。３０はブレーキ１２とブレーキペダル７とを連結するリンク機構であって、ロッド３１〜３３と、回転軸３４，３５と、可動板３６〜３９とを備えている。ロッド３１はブレーキペダル７に連結されており、ロッド３３はブレーキ１２のカムレバー２１に連結されている。４２はブレーキペダル７が踏まれたことを検出するペダル動作検出リミットスイッチである。
【０００６】
上記構成において、ブレーキペダル７が踏まれていない状態では、ブレーキ装置は図４の状態にある。このとき、スプリング１９の付勢力によってブレーキアーム１７が下方に牽引されており、ブレーキパッド１８がディスク１６を上下から挟み込んでいるため、この挟圧力によってディスク１６およびこれに連結されている走行モータ１１は回転が阻止され、ブレーキがかかった状態となっている。この状態からブレーキペダル７を踏むと、ブレーキペダル７の動きと連動してリンク機構３０が作動し、ロッド３１〜３３が矢印方向に動いてカムレバー２１が押され、これに伴ってカム２０が回転する。このカム２０の回転によりブレーキアーム１７が押し広げられ、ディスク１６はブレーキパッド１８の挟圧から開放される。この結果、ディスク１６に連結している走行モータ１１は回転が可能となり、ブレーキ状態が解除される。
【０００７】
以上のように、図４のブレーキ装置は、ブレーキペダル７を踏むことによってブレーキ１２が開放され、ブレーキペダル７を離すことによってブレーキ１２が働く機構となっている。そして、ブレーキペダル７を踏んだ場合に、ペダル動作検出リミットスイッチ４２がＯＮして検出信号を出力し、この信号が出力されている状態でアクセラレータ９を操作すると、走行モータ１１に電流（力行電流）が流れてモータが回転し、車体１が走行するようになっている。一方、ブレーキペダル７が踏まれておらずブレーキがかかっている状態、すなわちペダル動作検出リミットスイッチ４２がＯＦＦの状態では、アクセラレータ９を操作しても走行モータ１１には電流が流れず、車体１は走行しない。
【０００８】
ここで、ペダル動作検出リミットスイッチ４２は、ブレーキペダル７が少し踏まれてブレーキ１２が開放されるより先にＯＮするように調整されており、ブレーキペダル７が中途半端に踏まれてブレーキ１２が完全に開放されきっていない、いわゆる半ブレーキの状態にある場合でも、アクセラレータ９の操作により走行モータ１１に電流が流れて、車体１が走行できるようにしている。これは、ブレーキペダル７を中途半端に踏んだ場合に、リミットスイッチ４２が動作せず車体１の走行が不可能だとすると、坂道などで車体１が無制御のままずり落ちる危険があることから、これを回避するためである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置においては、半ブレーキの状態で車体１が走行した場合に、走行モータ１１の負荷が大きくなるため、長時間運転を続けると走行モータ１１が過負荷になって焼損するという危険性があった。また、半ブレーキ状態とすることは可能であっても、従来の装置ではブレーキの効き方がどちらかといえばＯＮ（ペダル開放時）・ＯＦＦ（ペダル踏込時）的であり、ブレーキペダル７の操作量に応じてブレーキ力を加減するほどの微妙な操作は困難であった。
【００１０】
そこで本発明は、中途半端にブレーキペダルが踏まれて半ブレーキ状態にあるときは走行モータが駆動されないようにして、モータの焼損事故を未然に防止できるとともに、坂道などで車体がずり落ちる危険性もないフォークリフトのブレーキ装置を提供することを課題としている。
【００１１】
本発明の他の課題は、ブレーキペダルの操作量に応じてブレーキ力を加減できるようにして、車体をなめらかに減速・停止できるようにしたフォークリフトのブレーキ装置を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の課題は、省エネルギー化を図ることが可能なフォークリフトのブレーキ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、ブレーキペダルが完全に踏み込まれた場合に車体を走行可能とし、ブレーキペダルが途中まで踏み込まれた場合には、走行モータに対して電気的制動を加えるようにしたものである（請求項１）。このようにすることで、ブレーキペダルが完全に踏み込まれない限り、車体は走行しないので、半ブレーキ状態での走行によるモータの焼損を防止することができる。また、半ブレーキ状態ではモータに電気的な制動が加わるので、機械的制動力が弱くても、電気的制動力によって、車体が坂道などで無制御にずり落ちるのを回避することができる。この場合の電気的制動としては、回生制動やプラギング制動を用いることができる（請求項３、請求項４）。回生制動によると、制動時に電力が電源に回生されるので、省エネルギー化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明では、ブレーキペダルの操作量を検出するペダル操作量検出手段を設け、この検出手段の検出値に応じた強さの電気的制動を走行モータに加えるようにしている（請求項２）。これによると、ペダルの操作量が小さければモータに大きな制動力をかけ、ペダルの操作量が大きければ制動力を小さくすることができるので、ブレーキペダルの操作量に応じてブレーキ力を加減して、車体をなめらかに減速したり停止させたりすることが可能となる。このペダル操作量検出手段としては、ブレーキペダルとブレーキとを連結するリンク機構と連動するポテンショメータを用いることができる（請求項５）。
【００１５】
また、本発明では、ブレーキペダルが完全に踏み込まれたことを検出するペダル踏込検出手段を設け、この検出手段から検出信号が出力されている状態でアクセラレータを操作することにより、走行モータを駆動して車体を走行させるようにしている（請求項１）。したがって、ブレーキペダルを中途半端に踏み込んだ状態でアクセラレータを操作しても、走行モータは駆動されず車体は走行しない。このペダル踏込検出手段としては、ブレーキペダルとブレーキとを連結するリンク機構と連動するリミットスイッチを用いることができる（請求項６）。
【００１６】
また、本発明では、ペダル操作量検出手段に代えて、ブレーキペダルが踏まれたことを検出するペダル動作検出手段としてのリミットスイッチを設け、この検出手段からの検出出力に基づいて一定強さの電気的制動を走行モータに加えるようにしてもよい（請求項７）。この場合は、ペダル操作量に応じたブレーキ力の調整はできないが、従来のペダル動作検出手段をそのまま利用して、簡易に実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図１〜図３に従って説明する。なお、ブレーキ装置が搭載されるフォークリフトの構造は、図５に示したものと同じであるので、図５も本発明の実施形態として引用することとする。
【００１８】
図１は、本発明に係るブレーキ装置の機構図である。図において、走行モータ１１の上部に設けられたブレーキ１２は、走行モータ１１の回転軸（図示省略）と一体に回転するディスク１６と、上下動可能に設けられたブレーキアーム１７と、ディスク１６を挟んでブレーキアーム１７に取り付けられた一対のブレーキパッド１８と、圧縮スプリングから構成されるスプリング１９と、ブレーキアーム１７を上下動させるためのカム２０と、カム２０を駆動するカムレバー２１とから構成されている。３０はブレーキ１２とブレーキペダル７とを連結するリンク機構であって、ロッド３１〜３３と、回転軸３４，３５と、可動板３６〜３９とを備えている。ロッド３１はブレーキペダル７に連結されており、ロッド３３はブレーキ１２のカムレバー２１に連結されている。
【００１９】
以上の構成は図４と同様であるが、図１では図４のペダル動作検出リミットスイッチ４２に代えて、ペダル踏込検出手段としてのペダル踏込検出リミットスイッチ４０が設けられており、また、ペダル操作量検出手段としてのペダル踏み角検出ポテンショメータ４１が追加されている。
【００２０】
ペダル踏込検出リミットスイッチ４０は、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれたことを検出するためのもので、リンク機構３０の可動板３６に形成された検出ドグ４３でアクチュエータ４４が操作されることにより駆動される。このペダル踏込検出リミットスイッチ４０それ自体は、図４のペダル動作検出リミットスイッチ４２と同じものであって、取付位置もしくは検出ドグ４３の形状を変更することで、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれたときに動作するようにしたものである。なお、「完全に踏み込まれた」とは、必ずしもペダルが最終位置まで全部踏み込まれた状態だけを指すのではなく、最終位置のわずかに手前（たとえば９５％の位置）まで踏み込まれたような場合も含む。
【００２１】
また、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１は、ブレーキペダル７の操作量、すなわちペダルが開放位置からどれだけの角度踏み込まれたかを検出するもので、ここでは一例として直動型のポテンショメータを用いている。ポテンショメータ４１は、内部に図示しない抵抗素子を備えているとともに、外部へ突出する直進ロッド４５と、その先端に設けられたアクチュエータ４６とを備えている。アクチュエータ４６は、ブレーキペダル７と連動するロッド３１に固着された操作板４７と当接可能になっている。そして、操作板４７の上下動に伴って直進ロッド４５が上下方向に移動すると、その変位量に応じて抵抗素子の抵抗値が変化するので、この変化を電気信号として取り出すことで、ブレーキペダル７の踏み角を検出することができる。
【００２２】
図２は、ブレーキ装置の電気的構成を示したブロック図である。ここでは、本発明に直接関係するブロックだけを図示してある。上述したペダル踏込検出リミットスイッチ４０、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１、およびアクセラレータ９の電気出力は、それぞれコントローラ５０に入力される。コントローラ５０は、ＣＰＵ、メモリ、インターフェイスなどを備えたマイクロコンピュータや、モータの駆動回路などから構成されている。コントローラ５０の出力側には走行モータ１１が接続されており、コントローラ５０は、リミットスイッチ４０、ポテンショメータ４１、アクセラレータ９からの出力信号に基づいて、走行モータ１１に対する所定の制御を行う。この制御の詳細については後述する。
【００２３】
以上の構成において、ブレーキペダル７が踏まれていない状態では、ブレーキ装置は図１の状態にある。このとき、スプリング１９の付勢力によってブレーキアーム１７が下方に牽引されており、ブレーキパッド１８がディスク１６を上下から挟み込んでいるため、この挟圧力によってディスク１６およびこれに連結されている走行モータ１１は回転が阻止され、ブレーキがかかった状態となっている。また、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０はＯＦＦしており、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１からも検出信号は出力されていない。
【００２４】
次に、ブレーキペダル７を踏むと、ペダルと連動してリンク機構３０が作動するが、ペダルが完全に踏み込まれてペダル踏込検出リミットスイッチ４０がＯＮするまでは、アクセラレータ９を操作しても走行モータ１１は駆動されない。ブレーキペダル７を完全に踏み込むと、ブレーキペダル７の動きと連動してリンク機構３０が作動し、ロッド３１〜３３が矢印方向に動いてカムレバー２１が押され、これに伴ってカム２０が回転する。このカム２０の回転によりブレーキアーム１７が押し広げられ、ディスク１６はブレーキパッド１８の挟圧から開放される。この結果、ディスク１６に連結している走行モータ１１は回転が可能となり、ブレーキ状態が解除される。
【００２５】
また、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０のアクチュエータ４４が検出ドグ４３により駆動されて、リミットスイッチ４０がＯＮし、ペダル踏込検出信号がコントローラ５０に与えられる。一方、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１からは、ブレーキペダル７の踏み角に応じた検出信号が出力されるが、コントローラ５０は、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０から検出信号の入力があった場合、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１からの検出信号を無視する。
【００２６】
そして、上記のようにブレーキペダル７が完全に踏み込まれた状態、すなわちペダル踏込検出リミットスイッチ４０がＯＮした状態で、アクセラレータ９を前進側または後進側に操作すると、アクセラレータ９から前進または後進のアクセル信号がコントローラ５０に与えられる。コントローラ５０はこの信号に基づいて、走行モータ１１に正転方向（前進の場合）または逆転方向（後進の場合）の電流を供給する。これによって走行モータ１１が回転し、車体１が走行を開始する。
【００２７】
一方、ブレーキペダル７が途中まで踏まれて半ブレーキの状態にある場合は、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１からブレーキペダル７の踏み角に応じた検出信号が出力され、コントローラ５０に入力される。コントローラ５０は、リミットスイッチ４０から検出信号が入力されない状態で、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１から検出信号の入力があった場合は、ポテンショメータ４１の検出値、すなわちブレーキペダル７の踏み角に応じた強さの電気的制動を、走行モータ１１に対して加える。この結果、半ブレーキ状態のためにブレーキ１２の機械的な制動力が弱くても、走行モータ１１には、コントローラ５０による電気的な制動力が働くことになる。したがって、坂道などで車体１が無制御にずり落ちるのを阻止することができる。
【００２８】
上記のような電気的制動としては、たとえば回生制動が考えられる。回生制動は、モータに制動を加えた場合に、モータが発電機となって発生した電力を電源（バッテリ）へ戻す制動方式であり、電力を回収することで省エネルギー化が図れる。また、回生制動に代えて、プラギング制動を用いてもよい。プラギング制動は、走行方向が前進の場合に後進方向の電流を走行モータ１１に供給し、走行方向が後進の場合に前進方向の電流を走行モータ１１に供給することによって、モータに制動を加える方式である。
【００２９】
いずれの制動方式の場合も、コントローラ５０は、ブレーキペダル７の踏み角が小さいほど大きな制動力を走行モータ１１に与え、ブレーキペダル７の踏み角が大きいほど小さな制動力を走行モータ１１に与える。この結果、走行モータ１１には、ブレーキペダル７の踏み角に応じた強さの電気的制動が加わるので、走行中は、ブレーキペダル７の操作加減によってブレーキ力を微妙に調整することができ、車体１をなめらかに減速・停止させることができる。
【００３０】
なお、上記ではブレーキペダル７が途中まで踏まれた場合にのみ走行モータ１１に電気的制動が加わるようにしたが、ブレーキペダル７が開放されている場合にも電気的制動が加わるようにしてもよい。この場合は、ペダル開放時に走行モータ１１には機械的制動と電気的制動の両方が働くことになる。
【００３１】
図３は、以上述べたコントローラ５０による走行モータ１１の制御手順を示したフローチャートである。コントローラ５０は、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれたか否かを、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０の出力に基づいて判定し（ステップＳ１）、ペダルが完全に踏み込まれれば（ステップＳ１；ＹＥＳ）、次にアクセラレータ９から出力されるアクセル信号を読込む（ステップＳ２）。そして、このアクセル信号に基づいて走行モータ１１の電流（力行電流）および回転速度を制御しつつ、走行モータ１１を駆動して車体１を走行させる（ステップＳ３）。一方、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれてなければ（ステップＳ１；ＮＯ）、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１の出力からペダル踏み角を読み込み（ステップＳ４）、このペダル踏み角に応じた強さの回生制動またはプラギング制動を、走行モータ１１に対して与える（ステップＳ５）。
【００３２】
以上のように、上述した実施形態においては、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれて、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０から検出信号が出力されている状態で、アクセラレータ９が操作されたときのみ、走行モータ１１を駆動するようにしている。したがって、ブレーキペダル７が中途半端に踏まれている場合は、アクセラレータ９を操作しても走行モータ１１は駆動されないので、半ブレーキ状態での走行によるモータの焼損を未然に防止することができる。また、半ブレーキ状態においては、ブレーキ１２による機械的な制動力が弱くても、走行モータ１１には電気的制動が加わるため、車体１が坂道などでずり落ちる危険性も解消される。さらに、ブレーキペダル７の踏み角に応じた強さの電気的制動が加わるようにしたことで、走行中にブレーキ力の微妙な調整が可能となり、特に回生制動を採用した場合は、制動時の電力回収により省エネルギー化が達成できる。また、ブレーキ力の微妙な調整のためにブレーキペダル７を途中まで踏む頻度が増えるほど、省エネルギー化がより促進されるという相乗効果も得られる。
【００３３】
以上の実施形態では、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１を設けて、ブレーキペダル７の踏み角に応じた強さの電気的制動を走行モータ１１に与えるようにしたが、このポテンショメータ４１に代え、ペダル動作検出手段として図４で示したペダル動作検出リミットスイッチ４２を用いてもよい。この場合は、ブレーキペダル７が踏まれてリミットスイッチ４２がＯＮした以降、走行モータ１１には一定強さの電気的制動が与えられる。したがって、ブレーキペダル７の踏み角に応じたブレーキ力の調整はできないが、従来のペダル動作検出リミットスイッチ４２をそのまま利用することで、高価なポテンショメータを用いずに簡易に実現することができる。
【００３４】
本発明は、上述した実施形態の他にも種々の形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１として、ロッド３１と連動する直動型のポテンショメータを用いたが、ブレーキペダル７の回転軸７ａの回転量を検出する回転型のポテンショメータや、リンク機構３０の回転軸３４，３５における揺動角を検出する回転型のポテンショメータを用いて、ペダル踏み角を検出するようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、ペダル踏込検出リミットスイッチ４０とペダル踏み角検出ポテンショメータ４１とを別々に設けているが、ペダル踏み角検出ポテンショメータ４１にペダル踏込検出手段としての機能を持たせ、ポテンショメータ４１が検出したペダル踏み角の値に基づいて、ブレーキペダル７が完全に踏み込まれたか否かを判定するようにしてもよい。
【００３６】
さらに、ペダル踏込検出手段やペダル動作検出手段としては、リミットスイッチのほかに磁気センサや光センサ等の各種検出手段を用いることができ、また、ペダル操作量検出手段も、抵抗型のポテンショメータ以外に磁気的もしくは光学的な各種の変位センサを用いることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ブレーキペダルが完全に踏み込まれない限り車体が走行しないので、半ブレーキ状態での走行によるモータの焼損を未然に防止できるとともに、半ブレーキ状態ではモータに電気的制動が加わるので、車体が坂道で無制御にずり落ちる危険性も回避できる。
【００３８】
また、ブレーキペダルの操作量に応じた強さの電気的制動を走行モータに加えるようにしたことで、ペダル操作でブレーキ力を加減して、車体をなめらかに減速・停止させることが可能となる。さらに、電気的制動として回生制動を用い、制動時にモータで発生した電力を電源に戻すことで、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブレーキ装置の機構図である。
【図２】ブレーキ装置の電気的構成を示したブロック図である。
【図３】走行モータの制御手順を示したフローチャートである。
【図４】従来のブレーキ装置の機構図である。
【図５】リーチ型フォークリフトの概略構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 車体
７ ブレーキペダル
９ アクセラレータ
１１ 走行モータ
１２ ブレーキ
３０ リンク機構
４０ ペダル踏込検出リミットスイッチ
４１ ペダル踏み角検出ポテンショメータ
５０ コントローラ
１００ フォークリフト
Claims (7)
- 車体を走行させる走行モータと、この走行モータに対して制動をかけるブレーキと、このブレーキを開放または作動させるためのブレーキペダルとを備え、前記ブレーキペダルを踏むことによってブレーキが開放され、ブレーキペダルを離すことによってブレーキが作動するようにしたフォークリフトのブレーキ装置において、前記ブレーキペダルの踏み操作量を検出するペダル操作量検出手段と前記ブレーキペダルが完全に踏み込まれたことを検出するペダル踏込検出手段とを設け、更に、前記ブレーキペダルが途中まで踏み込まれ従って前記ペダル操作量検出手段から検出信号が出力されて前記ペダル踏込検出手段から検出信号が出力されていない場合には前記走行モータに対して電気的制動を加えると共に、前記ブレーキペダルが完全に踏み込まれ従って前記ペダル踏込検出手段から検出信号が出力されている場合は前記制動を解除して前記走行モータを回転可能とするコントローラを設けたことを特徴とするフォークリフトのブレーキ装置。
- 前記コントローラは、前記ブレーキペダルが途中まで踏み込まれ従って前記ペダル操作量検出手段から検出信号が出力されて前記ペダル踏込検出手段から検出信号が出力されていない場合に前記走行モータに対して前記ペダル操作量検出手段の検出手段の検出値に応じた強さの電気的制動を走行モータに加えるものである請求項１に記載のフォークリフトのブレーキ装置。
- 電気的制動が回生制動である請求項１に記載のフォークリフトのブレーキ装置。
- 電気的制動がプラギング制動である請求項１に記載のフォークリフトのブレーキ装置。
- ブレーキペダルとブレーキとがリンク機構により連結されており、ペダル操作量検出手段が、リンク機構の動作と連動するポテンショメータから構成されている請求項２に記載のフォークリフトのブレーキ装置。
- ブレーキペダルとブレーキとがリンク機構により連結されており、ペダル踏込検出手段が、リンク機構の動作と連動するリミットスイッチから構成されている請求項１に記載のフォークリフトのブレーキ装置。
- 車体を走行させる走行モータと、この走行モータに対して制動をかけるブレーキと、このブレーキを開放または作動させるためのブレーキペダルとを備え、前記ブレーキペダルを踏むことによってブレーキが開放され、ブレーキペダルを離すことによってブレーキが作動するようにしたフォークリフトのブレーキ装置において、前記ブレーキペダルが踏まれたことを検出するリミットスイッチと前記ブレーキペダルが完全に踏み込まれたことを検出するペダル踏込検出手段とを設け、更に、前記ブレーキペダルが途中まで踏み込まれ従って前記リミットスイッチから検出信号が出力されて前記ペダル踏込検出手段から検出信号が出力されていない場合には前記走行モータに対して一定強さの電気的制動を加えると共に、前記ブレーキペダルが完全に踏み込まれ従って前記ペダル踏込検出手段から検出信号が出力されている場合は前記制動を解除して前記走行モータを回転可能とするコントローラを設けたことを特徴とするフォークリフトのブレーキ装置。
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