JP6167807B2 - 産業車両 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジン式の産業車両に関するものである。
ハイブリッド自動車において、燃費向上の観点からエコモード(エコノミーモード)を選択可能な自動車が提案されている。エコモードを選択するためのエコモードスイッチを押すことにより通常の要求トルクから省エネルギーの要求トルクに切り替えてトルクを制限し、エンジンを効率良く運転している(例えば特許文献1参照)。
特開2008−105532号公報
特許文献1ではハイブリッド自動車においてエコモードではエンジンを効率良く運転しながらモータにてトルクを補うことにより車両性能(要求トルク)を維持しつつ燃費の向上を図っている。しかし、ハイブリッド自動車とは異なりモータを有していないエンジン式の産業車両、特にフォークリフトにおいてエコモードを選択してトルク制限をかけることにより燃費の向上を図る場合、エコモードにおいて単純にトルクを制限してしまうと、作業に支障をきたす虞がある。例えば、重い荷を積載して走行する際に登坂性能(エンジントルク)の不足により構内で登坂可能であった坂路が登れなくなってしまう可能性がある。
この発明の目的は、エコモードにおいて車両の状態に応じて燃費性能の向上と車両最大性能を両立するようにトルク制限を行うことができる産業車両を提供することにある。
上記課題を解決する産業車両は、エンジンが搭載され、エコモードにおいて前記エンジンのトルク制限をかける産業車両であって、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記トルク制限がかかっている状態において、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以上、かつ、前記車速検出手段により検出された車速が予め定めた値以下、かつ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が予め定めた値以下ならば、前記トルク制限を解除するトルク制限解除手段と、を備えることを要旨とする。
これによれば、トルク制限がかかっている状態において、アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以上、かつ、車速検出手段により検出された車速が予め定めた値以下、かつ、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が予め定めた値以下ならば、トルク制限が解除される。よって、エコモードにおいて車両の状態に応じてトルク制限を解除するため、燃費性能の向上と車両最大性能を両立するようにトルク制限を調整することができる。
上記産業車両において、前記トルク制限解除手段により前記トルク制限が解除された後において、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以下、又は、前記車速検出手段により検出された車速が予め定めた値以上になった後に車速が予め定めた値以下ならば、前記トルク制限をかけ直すトルク制限復帰手段を更に備えるとよい。
これによれば、トルク制限が解除された後において、アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以下、又は、車速検出手段により検出された車速が予め定めた値以上になった後に車速が予め定めた値以下ならば、トルク制限がかけ直される。よって、トルク制限を一旦解除しても車両の状態に応じてトルク制限を再度かけ直すので、エコモードによる燃費性能の向上を図ることができる。
上記産業車両において、前記トルク制限解除手段は、前記トルク制限を解除する条件として、荷役操作状態でないことを要件として加えてなるとよい。
これによれば、トルク制限を解除する条件として荷役操作状態でないことを要件として加えることにより、重い荷を持ち上げるなど荷役作業でトルク制限された状態で不意にトルク制限が解除されることがない。
上記産業車両において、前記エンジン回転数が予め定めた値以下とは、前記エンジンの無負荷状態における最高回転数に基づく回転数以下であるとよい。
これによれば、エンジンが無負荷で高回転にされた場合においてはトルク制限が解除されず、エンジンに負荷がかかった状態でのみトルク制限が解除されるため、燃費向上が図られる。
上記産業車両において、前記トルク制限解除手段は、前記トルク制限の解除を徐々に行うとよい。
これによれば、トルク制限の解除を徐々に行うことにより、運転者に違和感を与えることなく、トルク制限の解除を行うことができる。
本発明によれば、エコモードにおいて車両の状態に応じて燃費性能の向上と車両最大性能を両立するようにトルク制限を行うことができる。
フォークリフトの全体構成を示す模式図。 (a)はトルク制限の解除条件を説明するための説明図、(b)は復帰条件を説明するための説明図。 作用を説明するためのタイムチャート。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、産業車両としてのフォークリフト10の車体には、荷役装置11が装備されている。荷役装置11は、左右一対のアウタマスト12とインナマスト13とからなる多段式のマスト14を備え、アウタマスト12には油圧式のティルトシリンダ15が連結されているとともにインナマスト13には油圧式のリフトシリンダ16が連結されている。マスト14は、ティルトシリンダ15に対する作動油の給排によって車体の前後方向に前傾動作又は後傾動作を行う。インナマスト13は、リフトシリンダ16に対する作動油の給排によって車体の上下方向に昇降動作を行う。また、インナマスト13には、リフトブラケット17を介してフォーク18が設けられている。フォーク18は、リフトシリンダ16の作動によってインナマスト13がアウタマスト12に沿って昇降動作を行うことにより、リフトブラケット17とともに昇降動作を行う。
また、フォークリフト10の車体には、フォークリフト10の走行動作及び荷役動作の駆動源となるエンジン19と、エンジン19によって駆動される油圧ポンプ20と、油圧ポンプ20から吐出された作動油が供給される油圧機構21と、動力伝達機構22が搭載されている。エンジン19の出力は車両走行用の駆動力と荷役用のティルトシリンダ15及びリフトシリンダ16の作動用の駆動力となる。
油圧ポンプ20の駆動により油タンク23の作動油が汲み上げられて油圧機構21を介してティルトシリンダ15、リフトシリンダ16に供給されるとともにティルトシリンダ15、リフトシリンダ16から排出された作動油が油圧機構21を介して油タンク23に戻される。油圧機構21は電磁式コントロールバルブ(図示略)を有し、コントロールバルブによりティルトシリンダ15への作動油の給排、リフトシリンダ16への作動油の給排を制御する。
動力伝達機構22はトルクコンバータやクラッチ(いずれも図示略)などの動力を伝達するための機構を有している。エンジン19には動力伝達機構22、ディファレンシャルギア24を介して車軸25が連結されており、車軸25の両側には駆動輪26が配設されている。そして、エンジン19の出力は動力伝達機構22、ディファレンシャルギア24、車軸25を介して駆動輪26に伝達される。
荷役レバー27にはティルトレバー及びリフトレバーが含まれており、荷役レバー27によりティルトシリンダ15の動作及びリフトシリンダ16の動作が指示される。荷役レバー操作センサ28により荷役レバー27の操作が検出される。また、アクセルペダル29によりフォークリフト10の加速が指示される。アクセル開度検出手段としてのアクセル開度センサ30によりアクセルペダル29の操作量(アクセル開度)が検出される。さらに、エコモードスイッチ31が運転席に設けられている。
フォークリフト10の車体には車両制御装置32が搭載されている。車両制御装置32には、荷役レバー操作センサ28、アクセル開度センサ30、エコモードスイッチ31、車速を検出する車速検出手段としての車速センサ33が電気的に接続されている。車両制御装置32は、各センサ28,30,33及びスイッチ31からの信号により荷役レバー27の操作、アクセルペダル29の操作量(アクセル開度)、車速、エコモードスイッチ31のオン/オフ操作を検知する。車両制御装置32は油圧機構21を制御して所望の荷役動作を行わせるべくティルトシリンダ15、リフトシリンダ16の作動油の供給及び排出を制御する。具体的には、例えば、アクセルペダル29を踏み込むとともに荷役レバー(ティルトレバーやリフトレバー)27を操作することにより、ティルトシリンダ15やリフトシリンダ16を動作させることができる。
車両制御装置32にはエンジン制御装置34が接続されている。エンジン制御装置34によりエンジン19が制御される。エンジン19にはエンジン回転数を検出する回転数センサ35が設けられている。エンジン回転数検出手段としての回転数センサ35による回転検出信号がエンジン制御装置34に送られる。車両制御装置32はエンジン制御装置34からの信号によりエンジン回転数を検知する。
車両制御装置32はエンジン制御装置34に指令信号を出力してエンジン回転数の制御を行う。具体的には、例えば、アクセルペダル29の踏み込み量によってエンジン回転数を制御する。また、車両制御装置32はエコモードスイッチ31の操作に基づいてトルク制限指令をエンジン制御装置34に出力する。このトルク制限指令を受けたエンジン制御装置34はエンジントルクを制御してエコモードにおいてエンジン19のトルク制限をかける。
次に、フォークリフト10の作用を説明する。
車両制御装置32は、エコモードスイッチ31のオン/オフにてエンジン制御装置34に対するトルク制限値を切り替える。通常モードではアクセル開度に応じた100%のトルクを出力するのに対し、エコモードではトルク制限がかけられ、エンジン19のトルクを例えば通常モードの80%程度に抑えることにより、エンジン19の燃料消費量を抑えている。このトルク制限値は、車両の積載重量や搭載されるエンジン19の仕様や作業の内容などを考慮して最適な制限値を予め定めている。
車両制御装置32はアクセル開度、荷役レバーの操作量、車速、エンジン回転数を検知している。
図2(a)に示すように、トルク制限の解除条件として、4つの項目A1,A2,A3,A4が予め設定されている。
項目A1は、アクセル開度が所定値Xa以上であることの検出である。この所定値Xaは、アクセル開度が全開となるように操作されているか否かを検出するために予め定められた値である。なお、所定値Xaは、アクセルペダル29の遊び等を考慮して、全開であるアクセルペダル開度100%よりも10〜15%程度低い値として設定してもよい。
項目A2は、フォークリフトの車速が所定値Ya以下であることの検出である。この項目での所定値Yaは、予め定めた値であり、実質的に車両停止している状態を検出するものである。完全な停止状態(0km/h)である必要は無く、また車速センサ33の精度も考慮して所定値Yaは、1〜3km/h程度とするのが好ましい。
項目A3は、エンジン回転数が所定値Z以下であることの検出である。所定値Zは、予め定めた値である。所定値Zは、無負荷状態における最高回転数(NMR回転数)に基づく回転数であり、より具体的には、最高回転数から一定値(例えば100rpm)を引いた値であり、ディーゼルエンジンにおけるエンジン回転数の指令値に対する誤差を考慮した値である。
項目A4は、荷役操作状態でないことの検出である。この検出は荷役レバー27の操作を検出することによって行う。
図2(b)に示すように、トルク制限が解除された後に再びトルク制限への復帰条件(かけ直し条件)として、項目B1と項目B2が予め設定されている。
項目B1は、アクセル開度が所定値Xb以下であることの検出である。この所定値Xbは、アクセル開度を全開とするような操作では無い状態(アクセル開度を全開から緩めた状態)かを検出するために設定された値である。したがって、所定値Xbは、上記項目A1での所定値Xaより小さい値であり、かつこの状態を確実に検出することができる値であるアクセル開度50%程度で設定される。
項目B2は、フォークリフトの車速が所定値Yb以上になった後に車速が所定値Ya以下であることの検出である。所定値Ybは、予め定めた値であり、動力伝達機構22を介してエンジン19からの出力によりフォークリフトが走行していると判断できる値として1〜5km/h程度で予め設定される。また、所定値Yaは、予め定めた値であり、車速が所定値Yb以上となった後において車両を止めようとする操作がなされたことを車速から検出するものである。また、フォークリフトの作業の性質上、フォークリフトを完全に停止させる前に次の作業へと移ることがあるため完全な停止(0km/h)を検出するのではなく、また、上記と同様に車速センサ33の精度等も考慮して所定値Yaは、1〜3km/h程度の値で設定される。
なお、アクセルペダル開度や車速の各所定値は、上記の趣旨によって設定される値であるが、フォークリフトの機台の積載重量や搭載されるエンジン19の特性などによって具体的な最適値が設定されるものであり、予め実験等によって最適値が求められる。
図3は、エンジン19のトルクを通常モードよりも抑えた状態(以下、トルク制限状態という)から、トルク制限がかからない状態(以下、トルク制限解除状態という)に移行し、その後、再びトルク制限状態に移行する状況を説明するための図である。
図3に示すように、t1のタイミング以前のように、トルク制限状態となっていたとする。
トルク制限解除手段としての車両制御装置32は、図2(a)に示した項目A1〜A4の条件が共に図3のt1のタイミングで成立し、所定時間Ta連続した場合、図3のt2のタイミングでトルク制限を徐々に解除する。すなわち、t1〜t2までの時間Taが、トルク制限解除条件が所定時間連続した時間である。
ここで、所定時間Taは、項目A1〜A4の条件が一過的に成立した場合にトルク制限を解除することを防止した値であり、なおかつ、平坦路であれば最高速付近にまで到達できるような値として、10〜30秒程度で設定される。この値(Ta)もフォークリフトの機台の積載重量や搭載されるエンジン19の特性などによって具体的な最適値が設定されるものであり、予め実験等によって最適値が求められる。
また、トルク制限状態からトルク制限解除状態への移行は時間とともに徐々に行われ、図3のt3のタイミングでトルク制限解除状態への移行が完了する。つまり、t2〜t3までの時間Tbがトルク制限状態からトルク制限解除状態へ徐々に移行する時間である。
これにより、最終的にトルク制限解除状態になり、登坂に必要なエンジントルクを確保することができる。
より詳しく説明する。
フォークリフトの管理者がエコモードスイッチ31をオン操作してトルク制限をかけ、かつ、この状態でロックしている状態を想定する。オペレータはモード変更できず、トルク制限がかかったエコモード状態でフォークリフトを操作する。
トルク制限をかけると、ディーゼルエンジンの場合、燃料噴射量が制限される。これによりエンジン出力(トルク)が制限される。また、ガソリンエンジンではスロットル弁の開度、即ち、エンジンへの空気量が制限されてエンジン出力(トルク)が制限される。このようにしてアクセル開度に応じたエンジン19のトルクが抑えられ、フォークリフトの加速性能等は制限されて、エンジン19の燃料消費量が低減される。
アクセル開度によってエンジン19のトルク(回転数)を調整し、それによりフォークリフトの車速、荷役速度を調整している。トルク制限の解除条件のうち項目A1(アクセル開度が所定値Xa以上)、項目A2(車速が所定値Ya以下)、項目A3(エンジン回転数が所定値Z以下)の条件を所定時間連続して満たすことで、坂路を登れない状況にあることが分かる。
そして、項目A1でのアクセル開度が所定値Xa以上かつ項目A2での車速が所定値Ya以下かつ項目A3でのエンジン回転数が所定値Z以下が所定時間連続して満たすことにより、アクセルが全開でフォークリフトが走行しており、この状態が所定時間連続した場合には、トルク制限が徐々に解除される。例えば、エコモードで重い荷物を搭載した状態で登坂を走行している場合でトルクが不足して坂路が登れない状態となってしまうおそれがあるが、トルク制限が解除されるため、登坂可能となる。
また、項目A3では無負荷運転状態でないことを監視しており、そのためにエンジン回転数が所定値(最高回転数から一定値を引いた値)Z以下であると、アクセルレーシングではないことを確認する。アクセルレーシングとは、クラッチを切ってエンジンにつながる負荷を切り離した状態でアクセルを全開にしてエンジンに対する負荷が少ない状態でエンジン回転数を上げることである。このアクセルレーシングは点検や暖機の時に行われる。そして、アクセルレーシングの時にはトルク制限をかけ、アクセルレーシング後に発進や荷役が行われるがそのときトルク制限が解除されるのは好ましくないのでトルク制限をかけたままにする。
つまり、「エンジン回転数が所定値(無負荷状態における最高回転数)に到達していないこと」を検出することにより、平坦路での車両停止状態でアクセルレーシングを行っている時に不用意なトルク制限の解除が行われるのを防止することができる。
また、項目A4で荷役操作状態でないことを検出することで、走行負荷による状態であることを正確に特定できる。すなわち、荷役操作に伴う負荷による状況では、トルク制限が解除されることはない。
なお、図3のt2〜t3までの期間、即ち、トルク制限状態から徐々にトルク制限解除状態にする期間において、例えば、アクセル開度がゼロ(アクセル・オフ)ならばトルク制限をかけた状態に戻すようになっている。
次に、トルク制限のかけ直し動作について説明する。
図3に示すように、t4のタイミング以前のように、トルク制限解除状態となっていたとする。
トルク制限復帰手段としての車両制御装置32は、図2(b)に示した項目B1,B2のいずれかのトルク制限をかけ直す条件が図3のt4のタイミングで成立した場合、トルク制限を徐々にかけ直す。このトルク制限をかけ直すとき、時間とともに徐々に行われ、図3のt5のタイミングでトルク制限の移行が完了する。つまり、t5のタイミングでトルク制限状態に戻る。
これにより、トルク制限が解除された状態から、燃費向上を図ることができるトルク制限状態に復帰することができる。
より詳しく説明する。
項目B1について、エンジン19はアクセルペダル29でコントロールされているため、アクセル全開の状態(項目A1)からアクセルペダル29を戻すと、エンジン19のトルクが低下することになる。このため、トルク制限を解除としている必要はなくなる。そこで、トルク制限状態へ復帰させる。具体的には、アクセル開度が所定値Xb以下となることによりトルク制限かけ直しと判定する。
項目B2について、車速が所定値Yb以上になった後において車両を止めようとする操作がなされると、トルク制限のかけ直しタイミングとなる。具体的には、車速が所定値Yb以上になった後、車速が所定値Ya以下であることにより、かけ直しと判定する。これにより再加速の際にはトルク制限がかかることになる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)メニューロックされてオペレータはエコモードの解除を行うことができない時に適宜トルク制限を解除するとともに燃費向上のためにトルク制限をかけ直すようにした。このとき、モータを追加することなく、走行状態、荷役操作状態を検出してフォークリフト特有の操作に応じたトルク制限の調整を行うことができる。なお、代替手段として坂路を検出する角度計を搭載する手法も考えられるが、本実施形態では部品を追加することなくトルク制限の調整を行うことができる。よって、エンジン式フォークリフトにおいてコストアップを招くことなく燃費向上を図ることができる。また、走行操作において燃費向上を図りつつ最低限の登坂性能を確保できるとともに、代替手法として考えられる角度計の追加なしに坂路を検出できる。
(2)具体的には、エンジン式フォークリフト10はアクセル開度センサ30と車速センサ33と回転数センサ35と車両制御装置32を備える。そして、車両制御装置32は、トルク制限がかかっている状態において、アクセル開度が予め定めた値(Xa)以上、かつ、車速が予め定めた値(Ya)以下、かつ、エンジン回転数が予め定めた値(Z)以下ならば、トルク制限を解除する。これにより、トルク制限の状態であっても、上記条件を満たすことにより作業を行う上でエンジン19の出力が必要とされた場合には、トルク制限を解除する。したがって、エコモードにおいて車両の状態に応じてトルク制限を解除するため、燃費性能の向上と車両最大性能を両立するようにトルク制限を調整することができる。
(3)トルク制限が解除された後において、車両制御装置32は、アクセル開度が予め定めた値(Xb)以下、又は、車速が予め定めた値(Yb)以上になった後に車速が予め定めた値(Ya)以下ならば、トルク制限をかけ直す。これにより、上記条件を満たすことによりトルク制限の解除状態から再びトルク制限をかけ直すトルク制限の調整をより容易に行うことができる。つまり、トルク制限を一旦解除しても車両の状態に応じてトルク制限を再度かけ直すので、エコモードによる燃費性能の向上を図ることができる。
(4)上記(3)でのアクセル開度について、所定値Xb以下となるとトルク制限をかけ直す。これにより、トルク制限の解除状態が不要となると迅速にトルク制限をかけ直すことができる。
(5)上記(3)での車速について、所定値Yb以上になった後に所定値Ya以下となるとトルク制限をかけ直す。これにより、再加速の際にトルク制限をかけることができる。
(6)トルク制限を解除する条件として荷役操作状態でないことを要件として加えることにより、重い荷を持ち上げるなど荷役作業でトルク制限された状態で不意にトルク制限が解除されることがない。
(7)トルク制限解除条件での項目A3でのエンジン回転数が予め定めた値(Z)以下とはエンジンの無負荷状態における最高回転数に基づく回転数以下であるので、エンジンが無負荷で高回転にされた場合においてはトルク制限が解除されず、エンジンに負荷がかかった状態でのみトルク制限が解除されるため、燃費向上が図られる。
(8)トルク制限の解除を徐々に行うので、運転者に違和感を与えることなく、トルク制限の解除を行うことができる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 坂路以外にも重い荷物を押したり引っぱったりする作業(リフト押し込み作業)においてもトルク制限がかかっていると出力不足により作業に支障をきたすので、この場合にも同様なトルク制限解除条件及びかけ直し条件でトルク制限解除及びかけ直しを行うようにしてもよい。
○ 実施形態の制御は、フォークリフト以外のバケットなどの荷役装置を有する産業車両に適用することもできる。また、荷役装置を有さない産業車両である牽引車などに用いた場合には、項目A4の荷役操作状態でないことを検出する項目を省略すれば良い。
○ 油圧機構21のコントロールバルブは電磁式であり、その開閉状態を車両制御装置32からの信号によって制御したが、これに代わり機械弁でもよい。つまり、コントロールバルブに各操作部材が連結されており、操作部材の操作によってコントロールバルブの開閉状態を切り替えるようにしてもよい。即ち、油圧機構のコントロールバルブは電磁弁でも機械弁でもよい。
○ 動力伝達機構22はトルクコンバータを用いてもマニュアル式トランスミッションを用いてもよい。
10…フォークリフト、19…エンジン、30…アクセル開度センサ、32…車両制御装置、33…車速センサ、35…エンジン回転数センサ。

Claims (5)

  1. エンジンが搭載され、エコモードにおいて前記エンジンのトルク制限をかける産業車両であって、
    アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
    車速を検出する車速検出手段と、
    前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
    前記トルク制限がかかっている状態において、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以上、かつ、前記車速検出手段により検出された車速が予め定めた値以下、かつ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が予め定めた値以下ならば、前記トルク制限を解除するトルク制限解除手段と、
    を備えることを特徴とする産業車両。
  2. 前記トルク制限解除手段により前記トルク制限が解除された後において、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以下、又は、前記車速検出手段により検出された車速が予め定めた値以上になった後に車速が予め定めた値以下ならば、前記トルク制限をかけ直すトルク制限復帰手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の産業車両。
  3. 前記トルク制限解除手段は、前記トルク制限を解除する条件として、荷役操作状態でないことを要件として加えてなることを特徴とする請求項1又は2に記載の産業車両。
  4. 前記エンジン回転数が予め定めた値以下とは、前記エンジンの無負荷状態における最高回転数に基づく回転数以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の産業車両。
  5. 前記トルク制限解除手段は、前記トルク制限の解除を徐々に行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の産業車両。
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