JP4667801B2

JP4667801B2 - 油圧システム及びこれを備えたフォークリフト

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Publication number: JP4667801B2
Application number: JP2004264409A
Authority: JP
Inventors: 三智郎赤尾
Original assignee: 日本輸送機株式会社
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: JP2006076751A; DE102005042997A1; US20060070793A1

Description

本発明は、荷役具などの可動部材を動作させる油圧システム、並びに油圧システムを備えたフォークリフトに関する。

従来より、フォークリフトなど各種車両、装置において、可動部材を動作させるために油圧シリンダなどの油圧アクチュエータを用いた油圧システムが採用されており、又、この油圧システムを利用して、可動部材の動作に伴いエネルギを回収する（回生する）ことが試みられている。例えばフォークリフトでは、荷役用の油圧システムを利用し、リフト下降時にフォークや荷物の位置エネルギを電気エネルギに変換しバッテリを充電する、いわゆるリフト下降回生技術が提案されている。

このリフト下降回生技術としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載のように、油圧ポンプを油圧モータに兼用できるものとし、リフト下降時に昇降用の油圧シリンダ（リフトシリンダ）から押出される作動油で油圧ポンプを逆転させ（油圧モータとして作動させ）、更に油圧ポンプに連結された電動機を発電機として作動させることで、電動機からバッテリを充電するようにしたものがある。又、特許文献３に記載のように、リフトシリンダからのリターン管路中に油圧モータを設け、この油圧モータに発電機を連結して、発電機からバッテリを充電するようにしたものもある。
尚、特許文献１に記載の技術では、電動機と油圧ポンプとの間に電磁クラッチを設け、リフト下降時に回生不能であれば、電磁クラッチにより動力伝達を遮断するようにしている。

特開平２−１６９４９９号公報特開２００３−２５２５９２号公報特開昭５５−５６９９９号公報

前述のようなリフト下降回生技術によれば、位置エネルギが無駄になることを抑制できるので、効率の良いシステムを構築することができる。しかしながら、油圧ポンプを油圧モータとして使用し、油圧ポンプ駆動用の電動機を発電機として使用する場合、リフト下降中に他の動作用の油圧アクチュエータ（例えば、フォーク傾動用の油圧シリンダなど）へ作動油を供給するときには昇降用油圧シリンダからの戻り油を油圧ポンプに送ることができないため、電力回生を行うことができなくなる。言い換えると、確実に電力回生を行うことができるのは、リフト下降だけを行っているときに限られるという問題がある。又、電力回生を行っている最中に、他の油圧シリンダなどへの作動油の供給を開始すると、油圧ポンプが逆転から正転へ急に切り換わるため、ショックが生じるという問題もある。

一方、特許文献３に記載のように、油圧ポンプと油圧モータとをそれぞれ備えると共に、電動機と発電機とをそれぞれ備えるようにすれば、他の油圧シリンダなどへ作動油を供給するときであってもリフト下降に伴う電力回生を行うことができ、又、切り換えによるショックは生じない。しかし、前述のように兼用とする場合に比べより広い設置スペースが必要となり、又、重量も増えるため、例えばフォークリフトのような車両に採用する上では不利であるという問題がある。

尚、以上のような問題は、リフト下降回生技術に限らず、油圧システムにおける他の回生技術についても考えられる。

そこで本発明は、より簡単な構成で、リフト下降など回生に係る動作だけを行っている際は勿論のこと、回生に係る動作中に他の油圧アクチュエータへ作動油を供給する際にも効率の良い油圧システムを提供することを目的とする。又、このような効率の良い油圧システムを備えたフォークリフトを提供することを目的とする。

前述の目的を達成するため、本発明に係る油圧システムは、可動部材に所定動作をさせるための油圧アクチュエータを備え、電動機により駆動される油圧ポンプにより、作動油を貯溜するタンクから上記油圧アクチュエータへ作動油を供給し、又、上記油圧ポンプから作動油が供給されない状態で、上記可動部材を介して上記油圧アクチュエータにかかる負荷により、上記油圧アクチュエータから上記タンクへ作動油を回収する油圧システムであって、上記油圧アクチュエータと上記タンクとの間で設けられる油圧配管のうち、作動油を回収するための油圧配管に介設され、上記油圧アクチュエータから作動油を回収する際に、上記油圧アクチュエータからの作動油を受けて駆動される油圧モータと、該油圧モータ及び上記電動機とそれぞれ連結され、上記油圧モータから上記電動機へ駆動トルクを伝達する駆動伝達装置と、上記電動機が上記油圧モータにより駆動される際に、上記電動機の回転数に応じて上記電動機を回生制御する制御装置とを備えることを特徴とする構成としている。

これによれば、可動部材を介して負荷を受けることによって油圧アクチュエータから回収される作動油を利用して油圧モータを駆動し、これに伴って駆動される電動機を回生制御して電力回生を行うことができるので、油圧システムの効率を上げることができる。又、油圧モータが駆動されている際に電動機にて油圧ポンプを駆動するとしても油圧モータの駆動が妨げられることはなく、むしろ油圧モータからの駆動トルクを利用して油圧ポンプを駆動することができ、油圧ポンプの駆動に伴いショックが生じることもない。しかも、油圧ポンプを駆動する電動機と、油圧モータにより駆動される電動機とが同じものであるから、別に発電機（或いは電動機）を設ける場合に比べ設置スペースが少なくて済み、油圧システム全体としての重量も比較的軽く抑えることができる。
尚、油圧アクチュエータとしては油圧シリンダや油圧モータなどを採用することができ、又、ここでいう油圧システムとは、油圧アクチュエータの作動に関係する、油圧アクチュエータを含む各種の装置、手段の総称である。更に、油圧アクチュエータにて可動部材に動作をさせるとは、油圧アクチュエータで直接的に可動部材を動作をさせる場合はもちろん、油圧アクチュエータからの駆動力、駆動トルクなどをリンク機構などの伝達手段を介して伝え、油圧アクチュエータで間接的に可動部材を動作をさせる場合を含むものである。

本発明に係る油圧システムにおいては、前記駆動伝達装置は、前記油圧モータから前記電動機へのみ駆動トルクを伝達可能なクラッチ装置からなるものとすることができる。

これによれば、油圧モータから電動機へ確実に駆動トルクを伝達することができ、又、電動機から油圧モータへ駆動トルクが伝達されて油圧モータが無用に駆動され、エネルギを無駄にすることを防止できる。

又、本発明に係る油圧システムにおいては、前記制御装置は、前記油圧アクチュエータへ作動油を供給するために前記油圧ポンプを駆動する際に、前記油圧ポンプの駆動に必要な所定回転数に前記電動機を制御するものであり、前記電動機の回転数が上記の所定回転数を超えると、前記電動機を回生制御するものとすることができる。

これによれば、油圧ポンプの駆動に必要な所定回転数を確保して油圧アクチュエータを確実に作動させることができる。しかも、油圧ポンプの駆動に油圧モータからの駆動トルクを利用して、電動機の力行制御にかかる電力を節約できると共に、余分な駆動トルクは回生制御により回収できるので非常に効率が良い。

更に、本発明に係る油圧システムにおいては、前記可動部材は、荷物の取り扱いを行う荷役具であって、前記油圧アクチュエータは、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けて作動して上記荷役具を所定方向へ動作させ、前記油圧ポンプから作動油が供給されない状態で、上記荷役具及び上記荷役具で取り扱っている荷物の自重を受けて作動して上記所定方向とは反対方向へ上記荷役具を動作させることを特徴とする構成とすることができる。

これによれば、油圧アクチュエータにより荷役具を所定方向と、これとは反対方向へ動作させることができ、しかも、荷役具及び荷役具で取り扱っている荷物の自重を受けることによって油圧アクチュエータから回収される作動油を利用して油圧モータを駆動し、これに伴って駆動される電動機を回生制御して電力回生を行うことができるので、油圧システムの効率を上げることができる。

更に、本発明に係る油圧システムにおいては、前記可動部材は、荷物の取り扱いを行う荷役具であって、前記油圧アクチュエータとして、前記荷役具に所定動作をさせる第１の油圧アクチュエータと共に、上記荷役具に上記所定動作とは異なる他の動作をさせる第２の油圧アクチュエータ、又は上記荷役具とは異なる他の荷役具を動作させる第３の油圧アクチュエータを備え、上記第１の油圧アクチュエータは、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けて作動して上記荷役具を所定方向へ動作させ、前記油圧ポンプから作動油が供給されない状態で、上記荷役具及び上記荷役具で取り扱っている荷物の自重を受けて作動して上記所定方向とは反対方向へ上記荷役具を動作させるものであり、上記第２又は第３の油圧アクチュエータは、前記油圧ポンプから作動油を供給されて作動するものであり、前記制御装置は、前記電動機が前記油圧モータにより駆動され、且つ、上記第２又は第３の油圧アクチュエータへ作動油を供給するために前記油圧ポンプを駆動する際に、前記電動機の回転数が上記の所定回転数を超えると、前記電動機を回生制御することを特徴とする構成とすることができる。

これによれば、第１の油圧アクチュエータと第２の油圧アクチュエータを備えれば、これらにより荷役具に複数の動作をさせることができ、第１の油圧アクチュエータと第３の油圧アクチュエータを備えれば、これらにより複数荷役具にそれぞれ所定の動作をさせることができる。しかも、荷役具及び荷役具で取り扱っている荷物の自重を受けることによって第１の油圧アクチュエータから回収される作動油を利用して油圧モータを駆動し、これに伴って駆動される電動機を回生制御して電力回生を行うことができるので、油圧システムの効率を上げることができる。又、油圧モータが駆動されている際に、第２又は第３の油圧アクチュエータへ作動油を供給するために、電動機にて油圧ポンプを駆動するとしても油圧モータの駆動が妨げられることはなく、むしろ油圧モータからの駆動トルクを利用して油圧ポンプを駆動し、第２又は第３の油圧アクチュエータを作動させることができるので、その分だけ作動油を供給するために電動機にて発生させる駆動トルクが少なくて済み、電力消費を抑えることができる。

さて、本発明に係る油圧システムにおいて、前記油圧アクチュエータとして、少なくとも前記荷役具を昇降させるための昇降用油圧シリンダを備え、前記タンクから上記昇降用油圧シリンダへ作動油を供給して前記荷役具を上昇させ、上記昇降用油圧シリンダから前記タンクへ作動油を回収して前記荷役具を下降させるものにあっては、上記昇降用油圧シリンダ及び前記タンクとそれぞれ油圧配管により接続され、上記昇降用油圧シリンダへ作動油を供給する際には前記タンク側から上記昇降用油圧シリンダ側への作動油の流れを許容し、上記昇降用油圧シリンダから作動油を回収する際には上記昇降用油圧シリンダ側から前記タンク側への作動油の流れを許容する昇降用制御弁を備えており、前記油圧ポンプは、前記タンクと上記昇降用制御弁とを接続する油圧配管に介設され、前記電動機にて駆動されて前記タンクから作動油を吸入し上記昇降用制御弁へ向けて吐出するものであり、前記油圧モータは、上記昇降用油圧シリンダと上記昇降用制御弁とを接続する油圧配管に介設され、上記昇降用油圧シリンダから作動油を回収する際に上記昇降用油圧シリンダからの作動油を受けて駆動されるものであることを特徴とする構成とすることができる。

これによれば、昇降用制御弁により作動油の流れを適切に制御して、荷役具を下降させる際には、昇降用油圧シリンダからの作動油を確実に油圧モータに供給して油圧モータを駆動することができる。又、昇降用制御弁よりも昇降用油圧シリンダに近い位置で作動油を油圧モータに供給することで、昇降用制御弁内を作動油が流れることによる損失などでエネルギを失う前に油圧モータを駆動できるので、油圧モータにおいて効果的に駆動トルクを発生させることができる。

更に、このような構成とした本発明に係る油圧システムにおいては、前記昇降用油圧シリンダと前記昇降用制御弁とを接続する油圧配管は、少なくともその一部を前記昇降用制御弁から前記昇降用油圧シリンダへ作動油を流すための第１の配管と、前記昇降用油圧シリンダから前記昇降用制御弁へ作動油を流すための第２の配管とに分岐させて形成されており、上記第１の配管に介設され、前記昇降用油圧シリンダから前記昇降用制御弁への作動油の流れを阻止する第１の逆止弁と、上記第２の配管に介設され、前記昇降用制御弁から前記昇降用油圧シリンダへの作動油の流れを阻止する第２の逆止弁とを備え、前記油圧モータが、上記第２の配管の、上記第２の逆止弁よりも前記昇降用油圧シリンダに近い位置に介設されるものとすることができる。

これによれば、荷役具を下降させる際には、昇降用油圧シリンダからの作動油を確実に油圧モータに供給して油圧モータを駆動することができると共に、荷役具を上昇させる際には、作動油が油圧モータに供給されることを確実に防ぐことができる。又、昇降用油圧シリンダに近い位置で作動油を油圧モータに供給することで、配管損失などで大きくエネルギを失う前に油圧モータを駆動できるので、油圧モータにおいてより効果的に駆動トルクを発生させることができる。尚、第２の逆止弁よりも昇降用油圧シリンダに近い位置とは、昇降用油圧シリンダから昇降用制御弁へ作動油が流れる際の上流側の位置のことである。

又、前述の目的を達成するため、本発明に係るフォークリフトは、前記荷役具は、荷物を載置するフォークであって、該フォークが車体に設けられたマストに沿って昇降可能に支持されており、前記油圧アクチュエータとして、少なくとも上記フォークを昇降させる昇降用油圧シリンダを備え、該昇降用油圧シリンダは、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けて伸長して上記フォークを上昇させ、前記油圧ポンプから作動油が供給されない状態で、上記フォーク及び上記フォーク上の荷物の自重を受けて短縮して上記フォークを下降させるものであり、前記油圧モータが、上記昇降用油圧シリンダの短縮に伴い、該昇降用油圧シリンダから前記タンクへ回収される作動油を受けて駆動されることを特徴とする本発明に係る油圧システムを備えたものとしている。

これによれば、フォーク及びフォーク上の荷物の自重を受けることによって昇降用油圧シリンダから回収される作動油を利用して油圧モータを駆動し、これに伴って駆動される電動機を回生制御して電力回生を行うことができる。更に、フォーク及びフォーク上の荷物の上昇に用いられたエネルギを、油圧ポンプの駆動に利用することができるので、油圧システムの効率を上げ、延いてはフォークリフトとしての効率を上げることができる。しかも、油圧ポンプを駆動する電動機と、油圧モータにより駆動される電動機とが同じものであるから、別に発電機（或いは電動機）を設ける場合に比べ設置スペースが少なくて済むので、フォークリフトの大型化が抑えられ、又、油圧システム全体としての重量も比較的軽いので、フォークリフトの走行に係る負担などを抑えることができる。

又、本発明に係るフォークリフトは、前記荷役具は、荷物を載置するフォークであって、該フォークが車体に設けられたマストに沿って昇降可能で、且つ、車体に対し傾動可能に支持されており、前記第１の油圧アクチュエータとして、上記フォークを昇降させる昇降用油圧シリンダを備えると共に、前記第２の油圧アクチュエータとして、上記フォークを傾動させる傾動用油圧シリンダを備え、上記昇降用油圧シリンダは、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けて伸長して上記フォークを上昇させ、前記油圧ポンプから作動油が供給されない状態で、上記フォーク及び上記フォーク上の荷物の自重を受けて短縮して上記フォークを下降させるものであり、上記傾動用油圧シリンダは、前記油圧ポンプから作動油を供給されて伸長又は短縮し、上記フォークを傾動させるものであり、前記油圧モータは、上記昇降用油圧シリンダの短縮に伴い、該昇降用油圧シリンダから前記タンクへ回収される作動油を受けて駆動され、前記制御装置は、前記電動機が前記油圧モータにより駆動され、且つ、上記傾動用油圧シリンダへ作動油を供給するために前記油圧ポンプを駆動する際に、前記電動機の回転数が所定回転数を超えると、前記電動機を回生制御することを特徴とする本発明に係る油圧システムを備えたものとしている。

これによれば、フォーク及びフォーク上の荷物の自重を受けることによって昇降用油圧シリンダから回収される作動油を利用して油圧モータを駆動し、これに伴って駆動される電動機を回生制御して電力回生を行うことができる。更に、フォーク及びフォーク上の荷物の上昇に用いられたエネルギを、傾動用油圧シリンダを伸長又は短縮させる際の油圧ポンプの駆動に利用することができるので、油圧システムの効率を上げ、延いてはフォークリフトとしての効率を上げることができる。もちろん、フォーク及びフォーク上の荷物の下降中に傾動を行っても、何ら支障を来たすことはない。しかも、油圧ポンプを駆動する電動機と、油圧モータにより駆動される電動機とが同じものであるから、別に発電機（或いは電動機）を設ける場合に比べ設置スペースが少なくて済むので、フォークリフトの大型化が抑えられ、又、油圧システム全体としての重量も比較的軽いので、フォークリフトの走行に係る負担などを抑えることができる。

本発明に係る油圧システムによれば、可動部材を介して負荷を受けることによって油圧アクチュエータから回収される作動油を利用して油圧モータを駆動し、これに伴って駆動される電動機を回生制御して電力回生を行うことができる。又、油圧モータが駆動されている際に、油圧モータからの駆動トルクを利用して油圧ポンプを駆動することができるので、油圧システムの効率を上げることができる。しかも、油圧ポンプを駆動する電動機と、油圧モータにより駆動される電動機とが同じものであるから、別に発電機（或いは電動機）を設ける場合に比べ設置スペースが少なくて済み、油圧システム全体としての重量も比較的軽く抑えることができる。

又、本発明に係るフォークリフトによれば、フォーク及びフォーク上の荷物の自重を受けることによって昇降用油圧シリンダから回収される作動油を利用して油圧モータを駆動し、これに伴って駆動される電動機を回生制御して電力回生を行うことができる。更に、フォーク及びフォーク上の荷物の上昇に用いられたエネルギを、油圧ポンプの駆動に利用することができるので、油圧システムの効率を上げ、延いてはフォークリフトとしての効率を上げることができる。

以下、本発明をカウンタバランス型フォークリフト（以下、単にフォークリフト）に適用した実施例を、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、この実施例のフォークリフトは、車体１の前部にマスト装置２が設けられている。マスト装置２は、車体１の前部に前後へ傾動可能に支持されたマスト材３と、マスト材３に並行して固定されたリフトシリンダ４と、リフトシリンダ４の伸縮に伴って、これと同方向に移動可能に設けられたプーリ５と、このプーリ５に巻き掛けられた上で、一端がマスト材３に連結され他端が後述するリフトブラケット８に連結されたチェーン６と、マスト材３と車体１とにわたって架設されたティルトシリンダ７とで主に構成されている。そして、このマスト装置２に、荷崩れ防止用のバックレストが装着されたリフトブラケット８が昇降可能に支持され、リフトブラケット８にフォーク９が装着されている。又、このフォークリフトは、リフトシリンダ４、及びティルトシリンダ７を用いた油圧システムを備えている。

リフトブラケット８はローラを介してマスト材３に支持され、マスト材３に沿って昇降するようになっており、リフトシリンダ４が伸縮することによりリフトブラケット８、延いてはフォーク９の昇降がなされる。ここで、リフトシリンダ４は単動式片ロッド形の油圧シリンダからなり、作動油が供給されると伸長し、作動油が回収されると短縮する。ティルトシリンダ７は複動式片ロッド形の油圧シリンダからなり、伸長することにより車体１に対するマスト装置２の前方への傾動（前傾）がなされ、短縮することにより車体１に対するマスト装置２の後方への傾動（後傾）がなされる。これにより、マスト装置２に支持されるリフトブラケット８及びフォーク９も車体１に対し傾動する。尚、以下では必要に応じて、リフトシリンダ４によりフォーク９の昇降がなされ、ティルトシリンダ７によりフォーク９の傾動がなされるというように簡単に記載して説明するが、その意味するところは上述の通りである。又、油圧システムとは、リフトシリンダ４、及びティルトシリンダ７を含め、両シリンダの伸縮に関係する各種装置、手段の総称である。

図１に示すように、車体１の前下部には前輪１０が、後下部には後輪１１が、それぞれ左右一対で設けられ、車体１の後端部にはウエイト１２が設けられている。車体１の前後方向中央部にはバッテリ１３が設けられており、このバッテリ１３の上方を覆うカバー上に運転席１４が設けられている。更に、バッテリ１３の後方位置には制御装置１５が設けられ、この制御装置１５により後述する電動機２０などが制御される。

車体１の前部で、運転席１４と対向する位置には、このフォークリフトを運転するためのハンドルやレバー、スイッチ類が設けられている。これらのうちにはマスト装置２を動作させるための操作レバー１６があり、リフト操作レバー１６Ｌとティルト操作レバー１６Ｔとからなっている。フォーク９を昇降させるためのリフト操作レバー１６Ｌ、フォーク９を傾動させるためのティルト操作レバー１６Ｔは、それぞれ運転者の手前方向と奥方向とへ揺動可能に設けられ、又、図２に示すように、各操作レバーには操作されるとオンとなるスイッチが付設されている。リフトスイッチ１７Ｌは、リフト操作レバー１６Ｌがフォーク９を上昇させる方向（運転者の手前方向）に操作されるとオンとなり、ティルトスイッチ１７Ｔは、ティルト操作レバー１６Ｔがフォーク９を前傾させる方向又は後傾させる方向の何れに操作されてもオンとなるよう設けられている。リフトスイッチ１７Ｌ、及びティルトスイッチ１７Ｔからの信号は制御装置１５に入力され、制御装置１５はこれに基づいて電動機２０の制御を行う。

更に、操作レバー１６は、同じく車体１の前部に設けられた手動操作式の制御弁１８と機械的に連結されている。図３に示すように、制御弁１８はリフト制御弁１８Ｌと、ティルト制御弁１８Ｔとを備えており、リフト制御弁１８Ｌにはリフト操作レバー１６Ｌが、ティルト制御弁１８Ｔにはティルト操作レバー１６Ｔがそれぞれ連結され、各操作レバーを操作するとそれに対応する制御弁が動作するようになっている。

図１に示すように、バッテリ１３の前方位置には、リフトシリンダ４及びティルトシリンダ７へ供給する作動油を貯溜したタンク１９が設けられると共に、制御装置１５を経由してバッテリ１３と電気的に接続された電動機２０が設けられている。電動機２０の回転軸の一端には、図３に示すように、作動油を吸入し加圧して吐出する油圧ポンプ２２が連結されると共に、他端にはワンウェイクラッチ２３を介して、作動油を受けて駆動される油圧モータ２４が連結されており、何れもバッテリ１３の前方位置で車体１に設けられている。
ここで、ワンウェイクラッチ２３は、電動機２０の回転軸及び油圧モータ２４の回転軸にそれぞれ連結されており、油圧モータ２４から電動機２０への一方向にのみ駆動トルクを伝達可能で、電動機２０からの駆動トルクに対しては空転して油圧モータ２４への駆動トルクの伝達を行わないものである。尚、油圧ポンプ２２を駆動する際の、電動機２０の回転軸の回転方向と、油圧モータ２４にて駆動される際の、電動機２０の回転軸の回転方向とは一致させてある。又、電動機２０には、その回転数を検出する回転センサ２１が内蔵されており、この回転センサ２１からの信号は制御装置１５に入力される。

図３に示すように、制御弁１８とタンク１９とは、作動油をタンク１９から制御弁１８へと流すための供給用タンク配管Ａと、作動油を制御弁１８からタンク１９へと流すための回収用タンク配管Ｂとで接続されており、タンク配管Ａに油圧ポンプ２２が介設されている。尚、リフト制御弁１８Ｌと、ティルト制御弁１８Ｔとはそれぞれ内部で接続されており、タンク配管Ａから何れの制御弁にも作動油が供給され、又、何れの制御弁からもタンク配管Ｂを通して作動油が回収されるようになっている。

リフト制御弁１８Ｌとリフトシリンダ４とはリフト配管Ｌで接続されており、図３に示すように、リフト配管Ｌはその一部が、作動油をリフト制御弁１８Ｌからリフトシリンダ４へと流すための供給用リフト配管Ｌ１と、作動油をリフトシリンダ４からリフト制御弁１８Ｌへと流すための回収用リフト配管Ｌ２とに分岐させて形成されている。リフト配管Ｌ１にはリフトシリンダ４からリフト制御弁１８Ｌへの作動油の流れを阻止する逆止弁２５が介設され、リフト配管Ｌ２にはリフト制御弁１８Ｌからリフトシリンダ４への作動油の流れを阻止する逆止弁２６が介設されている。そして、図３に示すように、リフト配管Ｌ２の、逆止弁２６よりもリフトシリンダ４に近い位置に油圧モータ２４が介設されている。ティルト制御弁１８Ｔとティルトシリンダ７とは、ロッド側に接続されるティルト配管Ｔ１と、ボトム側に接続されるティルト配管Ｔ２とで接続されている。

このような油圧システムを備えるフォークリフトにおいてのフォーク９の昇降について、図４乃至図７を参照して説明する。尚、これらの図において示してある白抜きの矢印は、各部の動作及び作動油の流れを示している。

フォーク９を上昇させる場合には、運転者はリフト操作レバー１６Ｌを運転者にとって手前方向に操作する。そうするとリフトスイッチ１７Ｌがオンとなり、このオン信号を受けて制御装置１５は電動機２０にバッテリ１３から電力を供給して力行制御し、電動機２０を所定の回転数で駆動させる。これに伴って電動機２０に連結されている油圧ポンプ２２が駆動され、図４に示すように、油圧ポンプ２２はタンク１９から作動油を吸入し加圧してリフト制御弁１８Ｌへ向けて吐出する。ここで、リフト制御弁１８Ｌはリフト操作レバー１６Ｌの操作により油圧ポンプ２２側からリフトシリンダ４側へと作動油が流れるよう開弁されている。そのため、油圧ポンプ２２からタンク配管Ａを通して供給される作動油は、リフト制御弁１８Ｌを経由し、リフト配管Ｌ（リフト配管Ｌ１）を通してリフトシリンダ４へと供給される。その結果、リフトシリンダ４が伸長し、これに伴いリフトブラケット８がフォーク９共々チェーン６により引き上げられ、上昇する。

尚、電動機２０が駆動されると、ワンウェイクラッチ２３にも駆動トルクが伝達されるものの、ワンウェイクラッチ２３は空転するだけで電動機２０により油圧モータ２４が駆動されることはなく、又、逆止弁２６によりリフト制御弁１８Ｌからの作動油が油圧モータ２４に流れ込むことも阻止されるので、油圧モータ２４は停止している。

フォーク９を下降させる場合には、運転者はリフト操作レバー１６Ｌを運転者にとって奥方向に操作する。そうすると、図５に示すように、リフト制御弁１８Ｌはリフトシリンダ４側からタンク１９側へと作動油が流れるよう開弁される。ここで、リフトシリンダ４のロッドにはリフトブラケット８やフォーク９、フォーク９上に載置された荷物などの自重が負荷としてかかっているため、リフト制御弁１８Ｌが上記のように開弁されると、リフトシリンダ４内の作動油がリフト配管Ｌ（リフト配管Ｌ２）を通してタンク１９へ向けて流れ出す。この作動油がリフト配管Ｌ２にある油圧モータ２４に流れ込み、油圧モータ２４が駆動される。油圧モータ２４が駆動されると、その駆動トルクがワンウェイクラッチ２３を介して電動機２０に伝達される。このときの電動機２０の回転数が回転センサ２１から制御装置１５に入力され、制御装置１５は、必要に応じて駆動トルクによる回転とは逆方向に電動機２０に回生制動をかけることで電動機２０を所定の回転数に制御する。つまり、電動機２０の回転数が上記の所定の回転数に満たないときは回生制御は行わず、上記の所定の回転数を超えているときに回生制御を行う。これにより、フォーク９はこの電動機２０の回転数に応じた速度で下降する。又、制御装置１５は、電動機２０で発生した回生電力をバッテリ１３へ送り、バッテリ１３を充電する。油圧モータ２４を駆動し油圧モータ２４から出た作動油は、リフト制御弁１８Ｌを経由し、タンク配管Ｂを通してタンク１９に回収される。

尚、フォーク９が最下位置まで下降しきるか、リフト操作レバー１６Ｌの操作が止められてリフト制御弁１８Ｌが閉弁されるかして作動油の流れが停止するまでの間は、電動機２０が油圧モータ２４により駆動されるのに伴って油圧ポンプ２２も駆動される。そのため、タンク１９からタンク配管Ａを通してリフト制御弁１８Ｌへ作動油が供給される。しかし、図５に示すように、このようにして供給された作動油は制御弁１８内を素通りしリフトシリンダ４からの作動油と合流して、タンク配管Ｂを通してタンク１９に回収される。

フォーク９を下降させ、且つ、フォーク９を後傾させる場合には、運転者はリフト操作レバー１６Ｌを運転者にとって奥方向に操作しながら、ティルト操作レバー１６Ｔを運転者にとって手前方向に操作する。そうすると、ティルトスイッチ１７Ｔがオンとなり、このオン信号を受けて制御装置１５は電動機２０を駆動させる。ティルト操作レバー１６Ｔの操作により、ティルト制御弁１８Ｔは、図６に示すように、油圧ポンプ２２側からティルトシリンダ７のロッド側へと作動油が流れ、且つティルトシリンダ７のボトム側からタンク１９側へと作動油が流れるよう開弁されている。そこで、電動機２０により駆動された油圧ポンプ２２からの作動油は、ティルト配管Ｔ１を通してティルトシリンダ７のロッド側へ供給され、ティルトシリンダ７のボトム側からはティルト配管Ｔ２を通して作動油がタンク１９に回収される。こうしてティルトシリンダ７が短縮すると、マスト材３、延いてはマスト装置２が後方に引き倒されるよう傾動し、フォーク９が後傾する。

このとき、前述のようにフォーク９の下降に伴い油圧モータ２４が駆動され、油圧モータ２４からの駆動トルクがワンウェイクラッチ２３を介して電動機２０に伝達される。そのため、フォーク９の後傾のみをさせる場合と同様に、電動機２０にバッテリ１３から電力を供給し力行制御していると、油圧モータ２４からの駆動トルクの分だけ余計に油圧ポンプ２２へ駆動トルクが伝達され、必要以上に回転することになる。そこで、制御装置１５は、回転センサ２１からの電動機２０の回転数に基づいて、電動機２０の回転数が油圧ポンプ２２の駆動に必要とされる所定の回転数以上であるときには電動機２０に回生制動をかけることで電動機２０を所定の回転数に制御する。このとき発生する回生電力は、バッテリ１３へ送られ、バッテリ１３が充電される。又、制御装置１５は、回生制動を行い電動機２０の回転数を所定の回転数とした後はその回転数を維持するが、油圧モータ２４から伝達される駆動トルクを利用できるため、その分だけ電動機２０で発生させる駆動トルクが少なくて済むので、バッテリ１３が節約される。

又、フォーク９を下降させ、且つ、フォーク９を前傾させる場合には、運転者がリフト操作レバー１６Ｌを運転者にとって奥方向に操作しながら、ティルト操作レバー１６Ｔを運転者にとって奥方向に操作する。そうすると、ティルトスイッチ１７Ｔがオンとなり、このオン信号を受けて、制御装置１５は電動機２０を駆動させる。ティルト操作レバー１６Ｔの操作により、ティルト制御弁１８Ｔは、図７に示すように、油圧ポンプ２２側からティルトシリンダ７のボトム側へと作動油が流れ、且つティルトシリンダ７のロッド側からタンク１９側へと作動油が流れるよう開弁されている。そこで、電動機２０により駆動された油圧ポンプ２２からの作動油は、ティルト配管Ｔ２を通してティルトシリンダ７のボトム側へ供給され、ティルトシリンダ７のロッド側からはティルト配管Ｔ１を通して作動油がタンク１９に回収される。こうしてティルトシリンダ７が伸長すると、マスト材３、延いてはマスト装置２が前方に押し倒されるよう傾動し、フォーク９が前傾する。

この場合も前述の場合と同様に、フォーク９の下降に伴い油圧モータ２４が駆動され、油圧モータ２４からの駆動トルクがワンウェイクラッチ２３を介して電動機２０に伝達される。制御装置１５は、回転センサ２１からの電動機２０の回転数に基づいて、電動機２０の回転数が必要とされる所定の回転数以上であるときには電動機２０に回生制動をかけることで電動機２０を所定の回転数に制御し、このとき発生する回生電力でバッテリ１３を充電する。又、電動機２０の回転数を所定の回転数に維持する際、油圧モータ２４から伝達される駆動トルクを利用できるため、電動機２０での電力消費が抑えられる。

以上に説明したこの実施例によれば、フォーク９を下降させる際にリフトシリンダ４から回収される作動油を利用して油圧モータ２４を駆動し、電動機２０を回生制御して電力回生を行うことができるので、フォーク９の上昇のために使用したエネルギを回収してシステムの効率を上げることができ、フォークリフトとしての効率も上げることができる。又、油圧ポンプ２２を駆動する電動機２０と、油圧モータ２４により駆動される電動機２０とが同じものであるから、別に発電機を設ける場合に比べ設置スペースが少なくて済み、システム全体としての重量を比較的軽く抑えることができる。そのため、フォークリフトの大型化が抑えられ、フォークリフトの走行に係る負担なども抑えることができる。

更に、ワンウェイクラッチ２３を介して電動機２０と油圧モータ２４とを連結してあるので、油圧モータ２４が駆動されている際に電動機２０にて油圧ポンプ２２を駆動するとしても油圧モータ２４の駆動が妨げられることはなく、むしろワンウェイクラッチ２３で伝達される油圧モータ２４からの駆動トルクを利用して油圧ポンプ２２を駆動することができる。そのため、電動機２０の力行制御にかかる電力を節約でき、又、余分な駆動トルクは回生制御により回収できるので非常に効率が良い。加えて、フォーク９を下降させている最中に、フォーク９を前傾又は後傾させる際には、作動油を充分に供給できていないとしても、既に油圧ポンプ２２は油圧モータ２４からの駆動トルクで駆動されているので、停止状態から駆動する場合よりもスムーズに回転数を上げて行くことができ、リフトシリンダ４やティルトシリンダ７、電動機２０などにショックが生じることもない。

又更に、油圧モータ２４を回収用リフト配管Ｌ２に介設し、逆止弁２６よりもリフトシリンダ４に近い位置に設けてあるので、フォーク９を下降させる際には、リフトシリンダ４からの作動油を確実に油圧モータ２４に供給して油圧モータ２４を駆動することができると共に、フォーク９を上昇させる際には、作動油が油圧モータ２４に供給されることを確実に防ぐことができる。又、リフトシリンダ４に近い位置で作動油を油圧モータ２４に供給できるので、配管損失などでエネルギを失う前に油圧モータ２４を駆動でき、より効果的に駆動トルクを発生させることができる。

尚、上記の実施例では、フォーク９を昇降させるリフトシリンダ４以外に、フォーク９を傾動させるティルトシリンダ７を備えているが、本発明はこれに限らず、フォーク９を（マスト装置２ごと）前後移動させる、いわゆるリーチ動作や、フォーク９を左右移動させる、いわゆるサイドシフト動作のための油圧シリンダなどを備えるものであってもよく、これらを複数備えるものであってもよい。更に、フォーク９と協働させて荷役作業を行う他の荷役具、アタッチメント装置を備え、これらを動作させる油圧シリンダや油圧モータを備えるものであってもよい。もちろん、使用する油圧シリンダや油圧モータの数や動作に応じて、操作レバーやその操作の有無を検出するスイッチ、制御弁を設ければよい。

又、上記の実施例では、本発明に係る駆動伝達装置としてワンウェイクラッチ２３を用いているが、これに限らず、油圧モータ２４から電動機２０へ駆動トルクを伝達可能で、電動機２０から油圧モータ２４へ駆動トルクを伝達不可能な伝達手段を用いることができる。更に、本発明は、上記の実施例に示すようなフォークリフトに限らず、他の形態の車両や装置に適用することが可能であり、フォーク９の下降を利用して回生するもの以外の油圧システムにも適用することは可能である。

本発明の実施例に係るフォークリフトの側面図である。本発明の実施例に係る機能ブロック図である。本発明の実施例に係る油圧回路図である。本発明の実施例に係る油圧回路図である。本発明の実施例に係る油圧回路図である。本発明の実施例に係る油圧回路図である。本発明の実施例に係る油圧回路図である。

符号の説明

１車体
２マスト装置
４リフトシリンダ
７ティルトシリンダ
８リフトブラケット
９フォーク
１３バッテリ
１５制御装置
１６Ｌリフト操作レバー
１６Ｔティルト操作レバー
１７Ｌリフトスイッチ
１７Ｔティルトスイッチ
１８Ｌリフト制御弁
１８Ｔティルト制御弁
１９タンク
２０電動機
２１回転センサ
２２油圧ポンプ
２３ワンウェイクラッチ
２４油圧モータ
２５逆止弁
２６逆止弁
Ａ，Ｂタンク配管
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２リフト配管
Ｔ１，Ｔ２ティルト配管

Claims

可動部材に所定動作をさせるための油圧アクチュエータを備え、電動機により駆動される油圧ポンプにより、作動油を貯溜するタンクから上記油圧アクチュエータへ作動油を供給し、又、上記油圧ポンプから作動油が供給されない状態で、上記可動部材を介して上記油圧アクチュエータにかかる負荷により、上記油圧アクチュエータから上記タンクへ作動油を回収する油圧システムであって、上記油圧アクチュエータと上記タンクとの間で設けられる油圧配管のうち、作動油を回収するための油圧配管に介設され、上記油圧アクチュエータから作動油を回収する際に、上記油圧アクチュエータからの作動油を受けて駆動される油圧モータと、該油圧モータ及び上記電動機とそれぞれ連結され、上記油圧モータから上記電動機へ駆動トルクを伝達する駆動伝達装置と、上記電動機が上記油圧モータにより駆動される際に、上記電動機の回転数に応じて上記電動機を回生制御する制御装置とを備え、前記可動部材は、荷物の取り扱いを行う荷役具であって、前記油圧アクチュエータは、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けて作動して上記荷役具を所定方向へ動作させ、前記油圧ポンプから作動油が供給されない状態で、上記荷役具及び上記荷役具で取り扱っている荷物の自重を受けて作動して上記所定方向とは反対方向へ上記荷役具を動作させるものであり、前記油圧アクチュエータとして、少なくとも前記荷役具を昇降させるための昇降用油圧シリンダを備え、前記タンクから上記昇降用油圧シリンダへ作動油を供給して前記荷役具を上昇させ、上記昇降用油圧シリンダから前記タンクへ作動油を回収して前記荷役具を下降させるものであって、上記昇降用油圧シリンダ及び前記タンクとそれぞれ油圧配管により接続され、上記昇降用油圧シリンダへ作動油を供給する際には前記タンク側から上記昇降用油圧シリンダ側への作動油の流れを許容し、上記昇降用油圧シリンダから作動油を回収する際には上記昇降用油圧シリンダ側から前記タンク側への作動油の流れを許容する昇降用制御弁を備えており、前記油圧ポンプは、前記タンクと上記昇降用制御弁とを接続する油圧配管に介設され、前記電動機にて駆動されて前記タンクから作動油を吸入し上記昇降用制御弁へ向けて吐出するものであり、前記油圧モータは、上記昇降用油圧シリンダと上記昇降用制御弁とを接続する油圧配管に介設され、上記昇降用油圧シリンダから作動油を回収する際に上記昇降用油圧シリンダからの作動油を受けて駆動されるものであり、前記昇降用油圧シリンダと前記昇降用制御弁とを接続する油圧配管は、少なくともその一部を前記昇降用制御弁から前記昇降用油圧シリンダへ作動油を流すための第１の配管と、前記昇降用油圧シリンダから前記昇降用制御弁へ作動油を流すための第２の配管とに分岐させて形成されており、上記第１の配管に介設され、前記昇降用油圧シリンダから前記昇降用制御弁への作動油の流れを阻止する第１の逆止弁と、上記第２の配管に介設され、前記昇降用制御弁から前記昇降用油圧シリンダへの作動油の流れを阻止する第２の逆止弁とを備え、前記油圧モータが、上記第２の配管の、上記第２の逆止弁よりも前記昇降用油圧シリンダに近い位置に介設されることを特徴とする油圧システム。
前記荷役具は、荷物を載置するフォークであって、該フォークが車体に設けられたマストに沿って昇降可能に支持されており、前記油圧アクチュエータとして、少なくとも上記フォークを昇降させる昇降用油圧シリンダを備え、該昇降用油圧シリンダは、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けて伸長して上記フォークを上昇させ、前記油圧ポンプから作動油が供給されない状態で、上記フォーク及び上記フォーク上の荷物の自重を受けて短縮して上記フォークを下降させるものであり、前記油圧モータが、上記昇降用油圧シリンダの短縮に伴い、該昇降用油圧シリンダから前記タンクへ回収される作動油を受けて駆動されることを特徴とする請求項１に記載の油圧システムを備えたフォークリフト。
前記荷役具は、荷物を載置するフォークであって、該フォークが車体に設けられたマストに沿って昇降可能で、且つ、車体に対し傾動可能に支持されており、前記第１の油圧アクチュエータとして、上記フォークを昇降させる昇降用油圧シリンダを備えると共に、前記第２の油圧アクチュエータとして、上記フォークを傾動させる傾動用油圧シリンダを備え、上記昇降用油圧シリンダは、前記油圧ポンプから作動油の供給を受けて伸長して上記フォークを上昇させ、前記油圧ポンプから作動油が供給されない状態で、上記フォーク及び上記フォーク上の荷物の自重を受けて短縮して上記フォークを下降させるものであり、上記傾動用油圧シリンダは、前記油圧ポンプから作動油を供給されて伸長又は短縮し、上記フォークを傾動させるものであり、前記油圧モータは、上記昇降用油圧シリンダの短縮に伴い、該昇降用油圧シリンダから前記タンクへ回収される作動油を受けて駆動され、前記制御装置は、前記電動機が前記油圧モータにより駆動され、且つ、上記傾動用油圧シリンダへ作動油を供給するために前記油圧ポンプを駆動する際に、前記電動機の回転数が所定回転数を超えると、前記電動機を回生制御することを特徴とする請求項１に記載の油圧システムを備えたフォークリフト。