JP5055972B2 - 産業車両の荷役装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業用産業車両に備えられる所謂ハイブリッド型の荷役装置に関する。

この種の産業車両の荷役装置としては、例えば特許文献１に開示されるものがある。この特許文献１の第１実施形態で開示される荷役作業用産業車両の荷役装置は、エンジンと、発電電動機と、前記エンジンと前記発電電動機との間で動力を断接するクラッチと、蓄電手段と、荷役手段（駆動される負荷）と、抵抗負荷を検出する荷役負荷検出手段と、を有する。そして、前記発電電動機は、エンジンの駆動力を前記クラッチを介して発電電動機に伝達して発電を行い前記蓄電手段に蓄電する発電機モードと、前記蓄電手段から駆動電力の供給を受けて電動機となる電動機モードのいずれかのモードとされる。

上記の構成で、前記荷役負荷検出手段により検出された負荷が小さい場合は、前記クラッチを断状態とし、前記エンジンを停止又はアイドリング状態として、前記電動機モードの発電電動機によって前記荷役手段を駆動して荷役作業を行う。また、前記荷役作業中に前記荷役負荷検出手段が負荷の所定以上の増大を検出すると、前記電動機モードの発電電動機の出力を増大させつつエンジン回転数の増大を開始し、発電電動機の回転数にエンジン回転数が追従すると、クラッチを接状態として、前記エンジンの駆動力を前記荷役手段に伝達して荷役作業を行うように構成している。

更に、特許文献１の第１実施形態では、クラッチを接状態として電動機モードの発電電動機でエンジンをクランキングして始動することにも言及している。

また、上記特許文献１の第３実施形態は、エンジンと発電電動機とを上記クラッチの代わりに一方向クラッチを介して連結する構成を開示する。この構成において荷役作業中に荷役負荷検出手段が負荷の所定以上の増大を検出すると、前記電動機モードの発電電動機の出力を増大させつつエンジン回転数の増大を開始し、発電電動機の回転数にエンジン回転数が追従すると、一方向クラッチが自動的に繋がり、前記エンジンの駆動力が前記荷役手段に伝達される。

この構成では、上記の第１実施形態で必要とされていた、クラッチの断接制御（エンジン回転数が発電電動機の回転数に追従しているかを監視する制御を含む）が不要となり、電気的構成を簡素化できる。
特開２００５−２９８１６３号公報（第１実施形態について図１、第３実施形態について図３）

しかし、上記特許文献１の第３実施形態の構成では、発電電動機でエンジンを駆動しようとしても一方向クラッチが断となるために不可能となってしまい、エンジンを始動するためには専用のスタータモータが必要になってしまう等の改善の余地が残されていた（特許文献１の００６３の第２文、第３文を参照）。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、上記特許文献１の第３実施形態のようなクラッチ断接制御の電気的構成の簡素さを維持しながら、発電電動機の駆動源としての一層の活用を図ることにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の産業車両の荷役装置が提供される。即ち、エンジンと、発電電動機と、前記エンジンと前記発電電動機との間に介設されるツーウェイクラッチと、蓄電手段と、エンジン又は発電電動機の少なくとも何れか一方によって駆動される負荷と、作業時の抵抗負荷の大きさを検出する作業負荷検出手段と、を備える。前記発電電動機は、前記エンジンの駆動力を前記ツーウェイクラッチを介して発電電動機に伝達して発電を行い前記蓄電手段に蓄電する発電機モードと、前記蓄電手段から駆動電力の供給を受けて電動機となる電動機モードの何れかのモードとされる。前記ツーウェイクラッチは、前記エンジンから前記発電電動機への駆動力の伝達を許容し発電電動機からエンジンへの駆動力の伝達を阻止する第１状態と、前記発電電動機から前記エンジンへの駆動力の伝達を許容しエンジンから発電電動機への駆動力の伝達を阻止する第２状態と、の間で切換可能に構成されている。前記作業負荷検出手段により検出された抵抗負荷が小さい場合は、前記ツーウェイクラッチを前記第１状態とし、且つ前記エンジンを停止又はアイドリング状態とするとともに、前記電動機モードの発電電動機によって前記負荷を駆動して作業を行う。前記作業中に前記作業負荷検出手段が抵抗負荷の所定以上の増大を検出すると、電動機モードの前記発電電動機の出力を増大させつつ前記エンジンの回転数の増大を開始し、発電電動機の回転数にエンジン回転数が追従すると、第１状態の前記ツーウェイクラッチが自動的に繋がり、このツーウェイクラッチを介して前記エンジンの駆動力を前記負荷に伝達して作業を行う。前記蓄電手段の充電量が所定の充電量を上回っているときは、前記ツーウェイクラッチを前記第２状態として、電動機モードの前記発電電動機で前記エンジンのクランク軸を駆動する。

なお、「抵抗負荷の所定以上の増大」とは、抵抗負荷の増大の急激度が所定の急激度以上である場合を含み、また、抵抗負荷そのものが所定値以上である場合も含む。これは、以下の記述においても同様である。

この構成により、抵抗負荷が小さいときにはツーウェイクラッチを第１状態として、電動機モードの発電電動機によって負荷を駆動し、エンジンを停止させ又はアイドリングさせることでエネルギー効率を向上できる。そして抵抗負荷が増大したときは、まず発電電動機の出力を増大させる制御とすることで、応答性が確保される。また、前記第１状態のツーウェイクラッチは、エンジンから発電電動機側へのトルクを伝達し、逆の方向には遮断するので、発電電動機にエンジン側からの負荷が加わることは確実に防止される。また、発電電動機の回転数にエンジン回転数が追従すると前記第１状態のツーウェイクラッチが自動的に繋がるので、クラッチの特別な断接制御が不要になり、制御側の電気的構成等を簡素化できる。
更に、ツーウェイクラッチを第２状態とすることで、電動機モードの発電電動機によってエンジン側を駆動できるので、発電電動機の駆動源としての一層の活用を図ることができる。
また、エンジンブレーキを掛けながら電動機モードの発電電動機を駆動することで、蓄電手段のエネルギーを効率良く放出することができ、蓄電手段の過充電を防止できる。
また、前記作業負荷検出手段により検出された抵抗負荷が大きい場合は、前記ツーウェイクラッチを前記第２状態として、電動機モードの前記発電電動機及び前記エンジンの駆動力を前記負荷に伝達して作業を行う。
この構成により、エンジンによる負荷の駆動を電動機モードの発電電動機がアシストする形となり、例えば低出力タイプのエンジンを採用した場合でも、高出力の作業を十分に遂行することができる。

前記の産業車両の荷役装置においては、前記ツーウェイクラッチを前記第２状態としつつ電動機モードの前記発電電動機で前記エンジンのクランク軸を駆動することで、エンジンを始動可能に構成されていることが好ましい。

この構成により、電動機モードの発電電動機によるエンジンのクランキングが可能になるので、エンジン始動のための特別なスタータモータを省略でき、荷役装置の構成を簡素化できる。また、電動機モードの発電電動機の大トルクによって、クランキング時の振動を小さくすることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る荷役装置を備えるフォークリフトのブロック図、図２（ａ）はツーウェイクラッチの第１状態を示す一部断面図、図２（ｂ）はツーウェイクラッチの中立空転状態を示す一部断面図、図２（ｃ）はツーウェイクラッチの第２状態を示す一部断面図である。

図１には作業用産業車両としてのフォークリフト１０１の荷役装置（産業車両の荷役装置）２０１の全体構成が示され、この荷役装置２０１は、エンジン１１１と、発電電動機１１３と、バッテリー（蓄電手段）１１５と、荷役ポンプ１１７と、荷役バルブ１１９と、フォーク１１８と、走行モータ１２１と、走行ユニット１２３と、インバータアッセンブリ１３１と、ＥＣＵ（制御手段）１３５と、を主要な構成として備えている。そして、上記荷役ポンプ１１７と、フォーク１１８と、荷役バルブ１１９と、によって荷役手段（作業手段）が構成されている。そして本実施形態では、前記荷役ポンプ１１７が、前記エンジン１１１や発電電動機１１３によって駆動される負荷に相当する。

エンジン１１１の駆動は、後述するＥＣＵ１３５からスロットルアクチュエータ１５１に与えられる回転制御信号を介して制御される。エンジンの図示しないクランク軸は、発電電動機１１３の図略の駆動軸と、動力断接のためのツーウェイクラッチ１１２を介して同軸で連結される。

発電電動機１１３は、エンジン１１１によって駆動されて発電を行いバッテリー１１５に蓄電する発電機モードと、バッテリー１１５から駆動電力の供給を受けて電動機となる電動機モードとの間で、適宜切換が可能とされている。この切換制御は、インバータアッセンブリ１３１を介して、ＥＣＵ１３５の制御指令に基づいて行われる。

また、前記フォークリフト１０１はセンサ類を備えており、このセンサ類には、シフトポジションセンサ１４１と、アクセルスイッチ１４２と、アクセルポジションセンサ１４３と、荷役レバースイッチ１４４と、荷役レバーポジションセンサ（荷役負荷検出手段）１４５と、イグニッションスイッチ１４６と、が含まれる。これらのセンサ類のそれぞれはＥＣＵ１３５に電気的に接続されている。

そして、発電電動機１１３が上記発電機モードにある場合は、エンジン１１１は、同軸上に配置された発電電動機１１３と荷役ポンプ１１７の駆動源となる。一方、発電電動機１１３が電動機モードにある場合には、エンジン１１１と発電電動機１１３の双方が、あるいは発電電動機１１３が単独で、荷役ポンプ１１７の駆動源となる。

前記ツーウェイクラッチ１１２の構成例が図２（ａ）に一部模式断面図として示され、このツーウェイクラッチ１１２は、前記エンジン１１１のクランク軸に固定されるカム軸５１と、カム軸５１の外周側に配置されて前記発電電動機１１３の駆動軸に固定される環状の外輪５２と、カム軸５１と外輪５２との間に周方向に複数並べて配置されるコロ（ローラ）５３と、このコロ５３を支持する保持器５４と、を備えている。ツーウェイクラッチ１１２は更に図略の電磁石を備え、この電磁石への通電／非通電を切り換えることで保持器５４のカム軸５１に対する位相を変化させ、これによって後述の楔状空間５６におけるコロ５３の位置を変更することができるようになっている。

カム軸５１の外周面は平坦面状に切り欠かれてカム面５５を形成しており、このカム面５５に相当する部分において、上記カム軸５１と前記外輪５２との間には楔状空間５６が形成される。この楔状空間５６は、その周方向中央部が幅広に形成される一方、周方向両端に行くにつれて幅が徐々に狭くなる形状に構成している。そして、この楔状空間５６の中に前記コロ５３が、前記保持器５４に支持された状態で配置されている。

楔状空間５６の周方向中央部の幅は前記コロ５３の外径よりも若干大きく設定されているので、コロ５３が楔状空間５６の周方向中央部に位置しているときは、カム軸５１と外輪５２とは互いに空転する。一方、保持器５４を変位させてコロ５３を楔状空間５６の周方向の何れかの端部に移動させることで、当該コロ５３を上記楔状空間５６に食い込ませることができる。この状態では、上記の食い込みを強くする方向のカム軸５１の回転を外輪５２に伝達することができる（あるいは、上記の食い込みを強くする方向の外輪５２の回転をカム軸５１に伝達することができる）。

なお図２（ａ）〜（ｃ）において、カム面５５と楔状空間５６及びコロ５３は１つだけしか図示していないが、同様の構成がカム軸５１の周囲に周方向に複数並べて配置されることで、前記ツーウェイクラッチ１１２が構成されている。

以上に説明したツーウェイクラッチ１１２において、例えば図２（ａ）に示す状態では、コロ５３は保持器５４を介して図中左側へ移動させられ、カム軸５１と外輪５２との間に食い込んでいる。この状態でエンジン１１１を駆動してカム軸５１を矢印Ａ方向に回転させると、コロ５３は図２（ａ）の左側へ、即ち、カム軸５１と外輪５２との間に食い込む楔係合を一層緊密にする方向に相対的に移動する。従って、カム軸５１の上記回転はコロ５３を介して外輪５２へ伝達され、当該外輪５２に固定されている発電電動機１１３の駆動軸を矢印Ｂ方向に駆動することができる。

一方、図２（ａ）の状態で発電電動機１１３を駆動して外輪５２を矢印Ｂ方向に回転させた場合、コロ５３が外輪５２に引き摺られるようにして図中右方向（楔状空間５６の周方向中央側）へ移動するので、カム軸５１と外輪５２とのコロ５３を介した係合が解除される。従って、外輪５２はカム軸５１に対して空転することとなり、カム軸５１（即ち、エンジン１１１のクランク軸）を矢印Ａ方向に駆動することはできない。

また、ツーウェイクラッチ１１２が図２（ｂ）の状態であれば、コロ５３は楔状空間５６の周方向中央に位置するので、カム軸５１と外輪５２とのコロ５３を介した係合が解除される。この状態では、非駆動もしくはアイドリング状態等の低回転のエンジン１１１に対して、発電電動機１１３が外輪５２を矢印Ｂ方向に駆動しても（エンジン１１１がアイドリング状態等の低回転時は、その回転を相当程度上回る回転で発電電動機１１３が外輪５２を矢印Ｂ方向に駆動しても）、外輪５２がカム軸５１に対して空転するため、外輪５２（即ち、発電電動機１１３の駆動軸）は非駆動のエンジン１１１の負荷を受けることなくＢ方向に回転することができる。
一方、ツーウェイクラッチ１１２を図２（ｃ）の状態としたときは、非駆動もしくはアイドリング状態等の低回転エンジン１１１に対して発電電動機１１３が外輪５２を矢印Ｂ方向へ駆動させると（エンジン１１１がアイドリング状態等の低回転時は、その回転を相当程度上回る回転で発電電動機１１３が外輪５２を矢印Ｂ方向に駆動させると）、コロ５３が外輪５２に引き摺られるようにして図２（ｃ）の右方向に移動してカム軸５１と外輪５２との間に食い込む形となるので、外輪５２の上記回転はカム軸５１へ伝達され、カム軸５１（即ち、エンジン１１１のクランク軸）を矢印Ｂと同方向へ駆動する力を発生させることができる。

以上に示すように、本実施形態においてツーウェイクラッチ１１２は、エンジン１１１から発電電動機１１３への駆動力の伝達を許容し発電電動機１１３からエンジン１１１への駆動力の伝達を阻止する図２（ａ）の状態と、発電電動機１１３からエンジン１１１への駆動力の伝達を許容しエンジン１１１から発電電動機１１３への駆動力の伝達を阻止する図２（ｃ）の状態と、に切換可能に構成されている。なお、本実施形態においては、ツーウェイクラッチ１１２が図２（ｂ）の状態に切り換えられることはないが、ツーウェイクラッチ１１２を図２（ｂ）の状態にも切り換え可能な構成とすることも可能である。

なお、図２（ａ）の状態は、言い換えれば、エンジン１１１の回転数が発電電動機１１３の回転数よりも高い場合は接状態となって駆動力を伝達するが、発電電動機１１３の回転数がエンジン１１１の回転数よりも高い場合は断状態となって駆動力を伝達しない状態である。同様に、図２（ｃ）の状態は、発電電動機１１３の回転数がエンジン１１１の回転数よりも高い場合は接状態となって矢印Ｂ方向と同方向へ駆動する力を発生させることができる。以後、図２（ａ）の状態を「第１状態」と、図２（ｃ）の状態を「第２状態」と、それぞれ称する。この第１状態と第２状態との間の切換は、ＥＣＵ１３５からの切換信号に基いて前記電磁石の通電／非通電を切り換えることにより行われる。

バッテリー１１５は、発電機モードの発電電動機１１３（及び走行モータ１２１）によって発電された電気を蓄電するとともに、フォークリフト１０１の走行動作や荷役動作のために、必要に応じて駆動電力を適宜供給する。バッテリー１１５への蓄電及びバッテリー１１５からの放電は、ＥＣＵ１３５に接続されたインバータアッセンブリ１３１を介して制御される。

フォークリフト１０１の走行動作は、走行モータ１２１、及び、走行モータ１２１によって駆動される走行ユニット１２３を介して行われる。走行モータ１２１は、インバータアッセンブリ１３１を介しバッテリー１１５から駆動電力を供給されて駆動される。またフォークリフト１０１の荷役作業は、荷役ポンプ１１７と、フォーク１１８と、荷役ポンプ１１７から作動用流体をフォーク１１８側（具体的には、マスト昇降シリンダ）に適宜分配するための荷役バルブ１１９を介して行われる。

ＥＣＵ１３５はフォークリフト１０１全体のシステム制御を行うものであって、このシステム制御には前記バッテリー１１５の蓄電・放電制御が含まれる。ＥＣＵ１３５に対しては、シフトポジションセンサ１４１が検出するシフト位置情報、アクセルスイッチ１４２が検出するアクセルＯＮ／ＯＦＦ情報、アクセルポジションセンサ１４３が検出するアクセル開度情報、荷役レバースイッチ１４４が検出する荷役レバーＯＮ／ＯＦＦ情報、荷役レバーポジションセンサ１４５が検出する荷役レバー開度情報、イグニッションスイッチ１４６が検出するＯＮ／ＯＦＦ情報、エンジン１１１の回転数（回転数検出センサ１５２で検出できる）や温度等の情報、バッテリー１１５の電圧・温度情報、発電電動機１１３の回転数（回転数検出センサ１５３で検出できる）・出力・温度等の情報等が適宜入力される。

そして上記ＥＣＵ１３５からは、上記各入力情報に基づいて、エンジン１１１の制御信号をスロットルアクチュエータ１５１に出力するとともに、発電電動機１１３のモード切換信号、バッテリー１１５の蓄電制御信号、走行モータ１２１の制御信号等といった各種の制御信号をインバータアッセンブリ１３１に出力して、フォークリフト１０１のシステム制御を行う。またＥＣＵ１３５は、ツーウェイクラッチ１１２に切換信号を出力し、ツーウェイクラッチ１１２を前記第１状態及び第２状態との間で切り換える制御を行う。

次に、本実施形態における作用を説明する。特に荷役作業に高出力を要さない場合、前
記ツーウェイクラッチ１１２は、エンジン１１１側から発電電動機１１３を駆動できるが、発電電動機１１３側からはエンジン１１１を駆動できない状態（即ち、図２（ａ）に示す第１状態）とされる。また、発電電動機１１３は発電機モードとされる。

この状態では、エンジン１１１は、発電機モードの発電電動機１１３と荷役ポンプ１１７の双方の駆動源とされる。以下、この状態を「第１モード」という。なお本実施形態では、荷役作業に高出力を要するか否かの判断は、荷役レバーポジションセンサ１４５からの情報により、荷役駆動要求が高いか否かをＥＣＵ１３５が適宜チェックすることにより行われる。

上記の第１モードにおいて、エンジン１１１の駆動力は発電機モードの発電電動機１１３に伝達され、この発電電動機１１３が発電した電気はバッテリー１１５に逐次蓄電される。また荷役ポンプ１１７は、エンジン１１１のクランク軸の回転に伴って常時駆動されており、荷役バルブ１１９に作動流体（本実施形態では圧油）を送る。荷役作業を行わない場合には、作動流体は荷役バルブ１１９を通過し、図示しないタンクに還流する。

この第１モードにおいてＥＣＵ１３５は、荷役負荷（抵抗負荷）が小さい場合はバッテリー１１５への発電量を増やすなどの制御を行っており、エンジン１１１に加わる負荷が、予め定められた最適条件でエンジン１１１を運転するのに好適な大きさとなるように制御している。なお、この最適条件は、エンジンを最適な燃費で運転できる条件（回転数や燃料噴射量など）をいい、予め実験などで定められる。なお、荷役負荷が小さく、またバッテリー１１５が満充電に近い場合等では、発電電動機１１３が発電を行わないようにＥＣＵ１３５によって制御される場合もある。

フォークリフト１０１を走行させる場合、ＥＣＵ１３５はインバータアッセンブリ１３１を介してバッテリー１１５を放電させて、走行モータ１２１に駆動電力を供給する。走行モータ１２１が駆動されることによって、走行モータ１２１に連結された走行ユニット１２３が走行動作を行う。

荷役作業に高出力を要する場合、すなわち荷役レバーポジションセンサ１４５からの情報により荷役駆動要求が高いとＥＣＵ１３５が判断した場合、ＥＣＵ１３５は制御信号を送信して、発電電動機１１３を電動機モードに切り換える。またＥＣＵ１３５は切換信号を出力して、前記ツーウェイクラッチ１１２を、発電電動機１１３側からはエンジン１１１を駆動できるがエンジン１１１側から発電電動機１１３を駆動できない状態（即ち、図２（ｃ）に示す第２状態）に切り換える。以下、この状態を「第２モード」という。

この第２モードでは、荷役ポンプ１１７は、エンジン１１１及び電動機モードの発電電動機１１３の双方によって駆動される。従って、エンジン１１１による荷役ポンプ１１７の駆動を電動機モードの発電電動機１１３がアシストする形となり、低出力タイプのエンジン１１１であっても高出力の荷役作業を十分に遂行できる。

荷役駆動要求が相対的に低く、エンジン１１１と電動機モードの発電電動機１１３の協動によらなければならない程の出力は要しないとＥＣＵ１３５が判断した場合、ＥＣＵ１３５は制御信号を出力して発電電動機１１３を電動機モードとする。なお、ツーウェイクラッチ１１２は前述の第１状態とされる。この場合、電動機モードの発電電動機１１３は荷役ポンプ１１７を駆動するものの、エンジン１１１は荷役ポンプ１１７の駆動に関与しない。以下、この状態を「第３モード」という。

この第３モードでは、エンジン１１１をアイドリング状態又は停止状態とすることで、荷役ポンプ１１７の駆動の際のエネルギー効率を向上できる。また、ツーウェイクラッチ
１１２が第１状態とされているので、発電電動機１１３が荷役ポンプ１１７を駆動する際にエンジン１１１側から大きな負荷（エンジンブレーキ）が加わってしまうこともない。

なお、上記第３モードでの荷役作業中に、荷役レバーポジションセンサ１４５の開度が増大される等して、荷役負荷が大きくなる場合が考えられる。ＥＣＵ１３５は、この荷役負荷の増大を検出すると、その荷役負荷の増大の度合い（急激さ）を調べる。例えば所定時間内に所定の角度以上荷役レバーが傾動された場合は、荷役負荷の増大の度合い（急激度）が大きいと判断する。

荷役負荷の増大の度合いが所定値を下回るとＥＣＵ１３５が判断した場合は、ＥＣＵ１３５はインバータアッセンブリ１３１に制御信号を送り、電動機モードの発電電動機１１３の出力を単純に増大させることで、荷役負荷の増大に対応する。このとき、エンジン１１１はアイドリング状態又は停止状態を維持することで、エネルギー効率を向上できる。

一方、荷役負荷の増大の度合いが所定値以上であった場合は、電動機モードの発電電動機１１３の出力を増大させるとともに、直ちにエンジン１１１の回転数の増大を開始するよう制御する（エンジン１１１が停止中である場合は、エンジン１１１を直ちに始動させるとともに、エンジン回転数の増大を開始する）。発電電動機１１３はエンジン１１１に比べて高出力状態に素早く移行させることができるため、荷役作業の遅れは小さく抑えることができ、あるいは遅れをほぼゼロとすることができる。

そして、エンジン１１１の回転数が徐々に増大し、発電電動機１１３の回転数に追従した段階で、前記第１状態であったツーウェイクラッチ１１２が自動的に接続され、エンジン１１１の駆動力が荷役ポンプ１１７に伝達されることになる。

以上に説明したように、荷役負荷の比較的少ない場合は前記第３モードとしてエンジン１１１をアイドリング又は停止としてエネルギー効率（燃費）を向上させるとともに、この第３モードにおいて荷役負荷が所定以上に（急激に）増大した場合は、エンジン１１１による荷役ポンプ１１７の駆動に切り換えることで、エンジン１１１による大出力を利用して軽快に荷役作業を行うことができる。また、アイドリング状態や停止状態にあったエンジン１１１を高出力状態に遷移させてエンジン１１１による駆動に移行するためには若干のタイムラグが生じることは避けられないが、その間は発電電動機１１３の出力を素早く増大させることで対応できるから、操作応答性の低下による荷役作業の遅れの心配もなく、荷役作業の効率が低下することはない。

また、エンジン１１１の回転数が発電電動機１１３の回転数に追従すると、第１状態のツーウェイクラッチ１１２が自動的に繋がる構成になっているから、エンジン１１１による駆動に移行する際に荷役ポンプ１１７の入力回転数が一時的に低下することも回避される。従って、荷物を持ち上げる作業中にフォーク１１８の上昇スピードが一時的に落ちて、機台に不快な振動を発生させたり、荷役作業を遅らせたりすることもない。

更には、ＥＣＵ１３５側でエンジン回転数や発電電動機１１３の回転数を監視し、エンジン回転数の追従を待って電磁クラッチを接続するような構成（上記特許文献１の第１実施形態）に比較して、ＥＣＵ１３５に対する負荷を軽減でき、その電気的構成を簡素にすることができる。また、電気的な制御を行う必要がないので、故障の頻度を低減でき、メンテナンスの必要頻度を低減できる。

次に、エンジン始動時の制御を説明する。エンジン１１１が停止しているときにイグニッションスイッチ１４６がＯＮになると、ＥＣＵ１３５は直ちにツーウェイクラッチ１１２に切換信号を送って、発電電動機１１３からエンジン１１１への駆動力の伝達を許容し
、エンジン１１１から発電電動機１１３への駆動力の伝達を阻止する状態（図２（ｃ）の第２状態）に切り換える。そして発電電動機１１３を電動機モードとし、ツーウェイクラッチ１１２を介してエンジン１１１の図略のクランク軸を駆動する（クランキング）。これによってエンジン１１１は始動され、その後はフォークリフト１０１は操作に応じて走行動作や荷役動作等を行う。

以上の構成とすることにより、エンジン１１１を始動するための特別のスタータモータを省略できるので、部品点数や製造コストを低減できる。また、電動機モードの発電電動機１１３はスタータモータよりもトルクを大きく設計しているのが通例であるから、上記のクランキング時の振動を小さくすることができる。

次に、走行モータ１２１における電力回生ブレーキを説明する。即ち、本実施形態において走行モータ１２１は、発電電動機１１３と同じく、発電機モードと電動機モードの何れかのモードとされる。そして、電動機モードでは、走行モータ１２１は、バッテリー１１５から駆動電力の供給を受けて電動機となり、前述のとおり走行ユニット１２３を駆動してフォークリフト１０１を走行させる。一方、フォークリフト１０１の制動時等には走行ユニット１２３は発電機モードとされ、走行モータ１２１は走行ユニット１２３側から駆動されて発電し、この発電された電力はバッテリー１１５に蓄電される。

ここで、フォークリフト１０１が長い下り坂を下っている場合等、発電機モードの走行モータ１２１から大量の電力がバッテリー１１５に供給されて、バッテリー１１５が満充電に近い状態になったとする。この状態において走行モータ１２１からの電力が継続的に供給されると、バッテリー１１５が過充電となって寿命が著しく短くなってしまう。

そこで本実施形態では、ＥＣＵ１３５が、バッテリー１１５の充電量を例えば電圧を検知する等の適宜の方法で検出して監視するように構成している。そして、バッテリー１１５の充電量が所定の充電量（例えば、満充電の８０％〜９０％程度の所定の値）を上回ったと判断されると、ＥＣＵ１３５は前記ツーウェイクラッチ１１２を前記第２状態に切り換えるとともに、エンジン１１１を停止し（又はアイドリング状態とし）、更に発電電動機１１３を電動機モードで駆動してエンジン１１１のクランク軸を駆動する。この結果、エンジンブレーキを掛けながら発電電動機１１３を駆動する形となって、バッテリー１１５に蓄積し切れない余剰なエネルギーを発電電動機１１３で効率良く消費（放出）でき、バッテリー１１５の過充電を合理的に回避することができる。

以上に示すように、本実施形態のフォークリフト１０１の荷役装置２０１は、エンジン１１１と、発電電動機１１３と、前記エンジン１１１と前記発電電動機１１３との間に介設されるツーウェイクラッチ１１２と、バッテリー１１５と、フォーク１１８を駆動するための荷役ポンプ１１７と、荷役レバーポジションセンサ１４５と、を備える。そして、発電電動機１１３は、前記エンジン１１１の駆動力をツーウェイクラッチ１１２を介して発電電動機１１３に伝達して発電を行い前記バッテリー１１５に蓄電する発電機モードと、前記バッテリー１１５から駆動電力の供給を受けて電動機となる電動機モードの何れかのモードとされる。ツーウェイクラッチ１１２は、前記エンジン１１１から前記発電電動機１１３への駆動力の伝達を許容し発電電動機１１３からエンジン１１１への駆動力の伝達を阻止する第１状態（図２（ａ））と、前記発電電動機１１３から前記エンジン１１１への駆動力の伝達を許容しエンジン１１１から発電電動機１１３への駆動力の伝達を阻止する第２状態（図２（ｃ））と、の間で切換可能に構成されている。前記荷役レバーポジションセンサ１４５により検出された荷役負荷が小さい場合は前述の第３モードとなり、ツーウェイクラッチ１１２を前記第１状態とし、且つ前記エンジン１１１を停止又はアイドリング状態とするとともに、前記電動機モードの発電電動機１１３によって前記荷役ポンプ１１７を駆動して作業を行う。そして、前記第３モードでの作業中に前記荷役レバーポジションセンサ１４５が荷役負荷の所定以上の増大を検出すると、電動機モードの前記発電電動機１１３の出力を増大させつつ前記エンジン１１１の回転数の増大を開始し、発電電動機１１３の回転数にエンジン回転数が追従すると、第１状態の前記ツーウェイクラッチ１１２が自動的に繋がり、このツーウェイクラッチ１１２を介して前記エンジン１１１の駆動力を前記荷役ポンプ１１７に伝達して、フォーク１１８を用いた荷役作業を行う。

従って、荷役負荷が小さいときにはツーウェイクラッチ１１２を第１状態として、電動機モードの発電電動機１１３によって荷役ポンプ１１７を駆動し、エンジン１１１を停止させ又はアイドリングさせることでエネルギー効率を向上できる。そして荷役負荷が増大したことが荷役レバーポジションセンサ１４５によって検知されたときは、まず発電電動機１１３の出力を増大させる制御とすることで、応答性が確保される。また、ツーウェイクラッチ１１２は、第１状態にあるときは、エンジン１１１から発電電動機１１３へのトルクを伝達し、逆の方向のトルクは遮断するので、発電電動機１１３にエンジン１１１側からの負荷（エンジンブレーキ等）が加わることは確実に防止される。また、発電電動機１１３の回転数にエンジン回転数が追従すると第１状態のツーウェイクラッチ１１２が自動的に繋がるので、クラッチの特別な断接制御が不要になり、ＥＣＵ１３５の電気的構成等を簡素化できる。
更に、ツーウェイクラッチ１１２を適宜第２状態とすることで、電動機モードの発電電動機１１３によってエンジン１１１側を駆動することも可能になる。

また、本実施形態では、イグニッションスイッチ１４６をＯＮすると、ツーウェイクラッチ１１２を前記第２状態（図２（ｃ））としつつ電動機モードの前記発電電動機１１３で前記エンジン１１１のクランク軸を駆動することで、エンジンを始動するように構成されている。

従って、電動機モードの発電電動機１１３によるエンジン１１１のクランキングが可能になるので、エンジン１１１の始動のための特別なスタータモータを省略でき、荷役装置２０１の構成を簡素化できる。また、電動機モードの発電電動機１１３の大トルクによって、クランキング時の振動を小さくすることができる。

また、本実施形態では、前記バッテリー１１５の充電量が所定の充電量を上回っているときは、前記ツーウェイクラッチ１１２を前記第２状態（図２（ｃ））として、電動機モードの前記発電電動機１１３で前記エンジン１１１のクランク軸を駆動するように構成されている。

従って、エンジンブレーキを掛けながら電動機モードの発電電動機１１３を駆動することで、バッテリー１１５のエネルギーを効率よく放出することができ、バッテリー１１５の過充電を防止できる。

また、本実施形態では、前記荷役レバーポジションセンサ１４５により検出された荷役負荷が大きい場合は第２モードとなり、前記ツーウェイクラッチ１１２を前記第２状態（図２（ｃ））として、電動機モードの前記発電電動機１１３及び前記エンジン１１１の駆動力を前記荷役ポンプ１１７に伝達して作業を行うように構成されている。

従って、エンジン１１１による荷役ポンプ１１７の駆動を電動機モードの発電電動機１１３がアシストする形となり、例えばエンジン１１１が低出力タイプのものであっても、高出力の作業を十分に遂行することができる。

以上に本発明の複数の実施形態及びその変形例を示したが、本発明は更に以下のように
変更して実施することができる。

図３に示すフォークリフト１０２の荷役装置２０２のように、ツーウェイクラッチ１１２と発電電動機１１３との間にＣＶＴ１１４を配置することができる。この場合、前記第３モードにおいて荷役負荷が急激に増大した場合に、ＣＶＴ１１４の変速比を適切に設定することで、ＣＶＴ１１４による変速後のエンジン回転数が早い段階で発電電動機１１３の回転数に追従して前記第１状態のツーウェイクラッチ１１２が自動的に繋がるようにして、エンジン１１１の駆動力を荷役ポンプ１１７へ伝達させることができる。従って、荷役負荷が増大しても早い段階で発電電動機１１３をエンジン１１１によってアシストでき、発電電動機１１３の過負荷を防止できる。

また、図３の構成において、ＣＶＴ１１４による変速後のエンジン回転数が発電電動機１１３の回転数に追従して前記第１状態のツーウェイクラッチ１１２が自動的に繋がった後も、エンジン回転数の増大に応じてＣＶＴ１１４の変速比を変更制御する構成とすることもできる。これにより、エンジン１１１の回転数が低い状態から増大して発電電動機１１３の回転数に追従するまでの間も、エンジン１１１の駆動力を荷役ポンプ１１７へ伝達させることができる。また更に、ＣＶＴ１１４は、ツーウェイクラッチ１１２とエンジン１１１との間に配置する構成に変更することもできる。

発電電動機１１３やエンジン１１１等の機器のレイアウトは図示したものに限定されない。例えば、発電電動機１１３をエンジン１１１と同軸上に配置せず、エンジン１１１の側部に配設するように変更することができる。

荷役負荷検出手段は本実施形態では荷役レバーポジションセンサ１４５としたが、他の構成に変更することができる。例えば、荷役ポンプ１１７から吐出される圧油の圧力を圧力センサで検知し、検出圧力が高いことをもって荷役負荷（抵抗負荷）が高いと判断しても良い。また、フォーク１１８の適宜位置に荷重センサを設けて、フォーク１１８で荷物を持ち上げる際に荷物の重量を検出し、荷物の検出重量が大きいことをもって荷役負荷が高いと判断しても良い。勿論、前記荷役レバーポジションセンサ１４５と前記圧力センサや前記荷重センサの検出値を組み合わせて、荷役負荷の大小を総合的に判断する構成であっても良い。

前記の実施形態では、荷役負荷検出手段によって検出される荷役負荷の増大の急激度を計算して前述の発電電動機１１３の出力の増大やエンジン回転数の増大制御を行っている。しかしながらこれに限らず、検出される抵抗負荷の値そのものが所定値以上であることを条件に、発電電動機１１３の出力の増大やエンジン回転数の増大制御を行うようにしても良い。

前記荷役ポンプ１１７は荷役バルブ１１９へ作動流体（圧油）を圧送するように構成しているが、フォークリフト１０１に油圧によるパワーステアリング装置やブレーキ装置等を備えさせ、荷役バルブ１１９のほか、上記装置に対しても圧油を分配して圧送する構成とすることもできる。この場合、パワーステアリング装置やブレーキ装置等に対する圧油供給源を単一の荷役ポンプ１１７で兼ねることが可能になり、部品点数を削減してコンパクトにでき、またコストを低減することができる。

ツーウェイクラッチ１１２は、図２で説明した構成から他の構成に変更することもできる。また、エンジン１１１からの駆動力を発電電動機１１３に伝えず、発電電動機１１３の駆動力をエンジン１１１へも伝えない第３状態（図２（ｂ）の状態）をとり得るツーウェイクラッチを採用することもできる。

エンジン１１１や発電電動機１１３で駆動される対象としては、荷役ポンプ１１７から他の負荷（例えば、パワーステアリング装置を駆動する油圧ポンプ）へ変更することができる。また、本発明の荷役装置は、フォークリフトに限らず、荷役作業や他の作業を行うための産業車両一般に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る荷役装置を備えるフォークリフトのブロック図。 図２（ａ）はツーウェイクラッチの第１状態を示す一部断面図、図２（ｂ）はツーウェイクラッチの中立空転状態を示す一部断面図、図２（ｃ）はツーウェイクラッチの第２状態を示す一部断面図。 変形例のフォークリフトのブロック図。

符号の説明

１０１ フォークリフト（荷役用産業車両、作業用産業車両）
１１１ エンジン
１１２ ツーウェイクラッチ
１１３ 発電電動機
１１５ バッテリー
１１７ 荷役ポンプ（負荷の一部）
１１８ フォーク（負荷の一部）
１４５ 荷役レバーポジションセンサ（荷役作業負荷検出手段、作業負荷検出手段）
２０１ 荷役装置

Claims (3)

1. エンジンと、発電電動機と、前記エンジンと前記発電電動機との間に介設されるツーウェイクラッチと、蓄電手段と、エンジン又は発電電動機の少なくとも何れか一方によって駆動される負荷と、作業時の抵抗負荷の大きさを検出する作業負荷検出手段と、を備え、
   前記発電電動機は、前記エンジンの駆動力を前記ツーウェイクラッチを介して発電電動機に伝達して発電を行い前記蓄電手段に蓄電する発電機モードと、前記蓄電手段から駆動電力の供給を受けて電動機となる電動機モードの何れかのモードとされ、
   前記ツーウェイクラッチは、前記エンジンから前記発電電動機への駆動力の伝達を許容し発電電動機からエンジンへの駆動力の伝達を阻止する第１状態と、前記発電電動機から前記エンジンへの駆動力の伝達を許容しエンジンから発電電動機への駆動力の伝達を阻止する第２状態と、の間で切換可能に構成されており、
   前記作業負荷検出手段により検出された抵抗負荷が小さい場合は、前記ツーウェイクラッチを前記第１状態とし、且つ前記エンジンを停止又はアイドリング状態とするとともに、前記電動機モードの発電電動機によって前記負荷を駆動して作業を行い、
   前記作業中に前記作業負荷検出手段が抵抗負荷の所定以上の増大を検出すると、電動機モードの前記発電電動機の出力を増大させつつ前記エンジンの回転数の増大を開始し、発電電動機の回転数にエンジン回転数が追従すると、第１状態の前記ツーウェイクラッチが自動的に繋がり、このツーウェイクラッチを介して前記エンジンの駆動力を前記負荷に伝達して作業を行い、
   前記蓄電手段の充電量が所定の充電量を上回っているときは、前記ツーウェイクラッチを前記第２状態として、電動機モードの前記発電電動機で前記エンジンのクランク軸を駆動することを特徴とする、産業車両の荷役装置。
2. エンジンと、発電電動機と、前記エンジンと前記発電電動機との間に介設されるツーウェイクラッチと、蓄電手段と、エンジン又は発電電動機の少なくとも何れか一方によって駆動される負荷と、作業時の抵抗負荷の大きさを検出する作業負荷検出手段と、を備え、
   前記発電電動機は、前記エンジンの駆動力を前記ツーウェイクラッチを介して発電電動機に伝達して発電を行い前記蓄電手段に蓄電する発電機モードと、前記蓄電手段から駆動電力の供給を受けて電動機となる電動機モードの何れかのモードとされ、
   前記ツーウェイクラッチは、前記エンジンから前記発電電動機への駆動力の伝達を許容し発電電動機からエンジンへの駆動力の伝達を阻止する第１状態と、前記発電電動機から前記エンジンへの駆動力の伝達を許容しエンジンから発電電動機への駆動力の伝達を阻止する第２状態と、の間で切換可能に構成されており、
   前記作業負荷検出手段により検出された抵抗負荷が小さい場合は、前記ツーウェイクラッチを前記第１状態とし、且つ前記エンジンを停止又はアイドリング状態とするとともに、前記電動機モードの発電電動機によって前記負荷を駆動して作業を行い、
   前記作業中に前記作業負荷検出手段が抵抗負荷の所定以上の増大を検出すると、電動機モードの前記発電電動機の出力を増大させつつ前記エンジンの回転数の増大を開始し、発電電動機の回転数にエンジン回転数が追従すると、第１状態の前記ツーウェイクラッチが自動的に繋がり、このツーウェイクラッチを介して前記エンジンの駆動力を前記負荷に伝達して作業を行い、
   前記作業負荷検出手段により検出された抵抗負荷が大きい場合は、前記ツーウェイクラッチを前記第２状態として、電動機モードの前記発電電動機及び前記エンジンの駆動力を前記負荷に伝達して作業を行うことを特徴とする、産業車両の荷役装置。
3. 請求項１又は２に記載の産業車両の荷役装置であって、
   前記ツーウェイクラッチを前記第２状態としつつ電動機モードの前記発電電動機で前記エンジンのクランク軸を駆動することで、エンジンを始動可能に構成されていることを特徴とする産業車両の荷役装置。

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