以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る荷役制御装置を備えるリーチ式フォークリフトの側面図である。図2は、図1に示すリーチ式フォークリフトの上面図である。なお、以降の説明においては「左」「右」を用いて説明するが、これらは後方から前方を見た時を基準としたときの「左」「右」に対応するものとする。図1及び図2に示すように、産業車両としてのリーチ式フォークリフト(以下、単にフォークリフトと称す)1は、前二輪従動・後一輪駆動の3輪車タイプであり、車体(機台)2の前部に収容されたバッテリ3を電源として走行するバッテリ車である。車体2は、前方へ延出する左右一対のリーチレグ4を備える。左右の前輪5は、左右のリーチレグ4を構成する各リーチレール4aの先端部にそれぞれ回転可能に支持されている。後一輪である後輪6は、操舵輪を兼ねた駆動輪で、車幅方向左寄りにオフセットして位置している。後輪6から右側へ所定距離離れた位置には、補助輪7が設けられている。
車体2の後部右側部分は、立席タイプの運転席8となっている。運転席8の前側にあるインストルメントパネル9(図1参照)には、荷役操作のための操作レバー10、及び前後進操作のためのアクセルレバー11が設けられている。また、運転席8の左隣に立設する収容ボックス12の上面にはハンドル(ステアリングホイール)13が設けられている。車体2は、走行用モータ14、電動機としての荷役用モータ(ポンプモータ)15、荷役用ポンプ16、オイルタンク18、オイルコントロールバルブ(以下、コントロールバルブという)19、及びブレーキバルブユニット20等を収容している。
図1に示すように、車体2は、前側に荷役装置21を備える。操作レバー10のうちのリーチレバー操作時には、リーチシリンダ22が伸縮駆動することによって、荷役装置21がリーチレール4aに沿って所定ストローク範囲内で前後方向に移動する。また、荷役装置21は、2段式のマスト23、リフトシリンダ24、ティルトシリンダ(図3参照)58及びフォーク25を備える。操作レバー10のうちのリフトレバー操作時には、リフトシリンダ24が伸縮駆動することによりマスト23が上下方向にスライド伸縮し、これに連動してフォーク25が昇降する。
図2に示すように、ブレーキバルブユニット20とコントロールバルブ19は共に荷役用ポンプ16を共通の油圧供給源としている。左右の前輪5には油圧式駆動装置及び油圧式制動装置としての油圧式の補助ブレーキ装置26がそれぞれ取付けられている。補助ブレーキ装置26は本例では油圧式ドラムブレーキ装置からなる。左右の補助ブレーキ装置26は2本のパイプ27を介してそれぞれブレーキバルブユニット20と接続されている。
次に、図3を参照して、本実施形態に係る荷役制御装置100について説明する。図3は、本実施形態に係る荷役制御装置100の構成を示す概略構成図である。図3に示すように、荷役制御装置100は、リーチシリンダ22と、リフトシリンダ24と、ティルトシリンダ58と、油路61,62,63,64,66と、可変絞り部71,72と、検知部39と、操作レバー10と、コントロールバルブ19と、制御部41と、を備えている。
リーチシリンダ22は、前述のように、マスト23(荷役装置21)を前後方向へ移動させるシリンダである。リーチシリンダ22は、ピストン22aと、ロッド22bと、ボトム室22cと、ロッド室22dと、を備える。ピストン22aはシリンダ内に配置されて、シリンダの内部空間をボトム室22cとロッド室22dとに区切っている。ロッド22bは、一端側にてピストン22aに接続され、他端側にてマスト23に接続されている。ボトム室22cは、リーチシリンダ22がマスト23を前方に移動させるときに作動油が供給される空間である。ロッド室22dは、リーチシリンダ22がマスト23を後方に移動させるときに作動油が供給される空間である。なお、リーチシリンダ22がマスト23を前方に移動させるときにはロッド室22dから作動油が排出される。リーチシリンダ22がマスト23を後方に移動させるときにはボトム室22cから作動油が排出される。
リフトシリンダ24は、前述のように、マスト23を介してフォーク25を上下方向に移動させるシリンダである。リフトシリンダ24は、リーチシリンダ22と同趣旨のピストン24aと、ロッド24bと、ボトム室24cと、ロッド室24dと、を備える。ただし、フォーク25の下降時には、ロッド室24dによる油圧ではなく、リフトシリンダ24のピストン24aはフォーク25等の自重によって下方へ押し戻される。ティルトシリンダ58は、マスト23を介してフォーク25の傾斜角度を変化させるシリンダである。ティルトシリンダ58は、リーチシリンダ22と同趣旨のピストン58aと、ロッド58bと、ボトム室58cと、ロッド室58dと、を備える。
油路61は、コントロールバルブ19とリーチシリンダ22のボトム室22cとを接続する。油路61は、前方へマスト23を移動させる際にリーチシリンダ22のボトム室22cへ作動油を供給する。油路61は、後方へマスト23を移動させる際にリーチシリンダ22のボトム室22cから作動油を排出する。油路62は、コントロールバルブ19とリーチシリンダ22のロッド室22dとを接続する。油路62は、後方へマスト23を移動させる際にリーチシリンダ22のロッド室22dへ作動油を供給する。油路62は、前方へマスト23を移動させる際にリーチシリンダ22のロッド室22dから作動油を排出する。
油路63は、コントロールバルブ19とリフトシリンダ24のボトム室24cとを接続する。油路63は、油路61と同様にリフトシリンダ24の挙動に合わせて作動油を供給・排出する。油路64は、コントロールバルブ19とティルトシリンダ58のボトム室58cとを接続する。油路66は、コントロールバルブ19とティルトシリンダ58のロッド室58dとを接続する。油路64,66は、油路61,62と同様にティルトシリンダ58の挙動に合わせて作動油を供給・排出する。
可変絞り部71は、油路61に設けられ、油路61を流れる作動油の流量を絞る弁である。可変絞り部72は、油路62に設けられ、油路62を流れる作動油の流量を絞る弁である。可変絞り部71,72は、通電される電流に応じて、絞り無しの状態から完全閉鎖の状態まで絞り量を調整することができる。可変絞り部71,72は、所定の条件となった場合に、絞り量を増加させる。なお、可変絞り部71,72の動作の詳細については後述する。当該絞りを行う場合以外の状態(以降、通常状態と称する場合がある)では、可変絞り部71,72は、流量の絞りを行わず、開放された状態にある。なお、通常状態における可変絞り部71の状態は特に限定されず、作動油の圧力のロスを過度に生じさせない範囲で、可変絞り部71,72は僅かに絞られた状態で保持されていてもよい。
検知部39は、リーチシリンダ22に作用する慣性力を検知する。検知部39は、例えば加速度センサなどによって構成される。検知部39は、リーチシリンダ22に作用する前方及び後方へ向かう慣性力を検知できる。慣性力は、例えば、フォークリフト1が急加速、急ブレーキなどをした場合に発生する。検知部39は、マスト23の上端部に設けられている。マスト23とリーチシリンダ22は互いに接続されている。従って、検知部39は、マスト23に作用する慣性力を検知することで、これにより、検知部39は、マスト23を介してリーチシリンダ22に作用する慣性力を間接的に検知できる。なお、検知部39が設けられる場所は特に限定されず、リーチシリンダ22に作用し得る慣性力を検知できる限り、どこに設けられてもよい。例えば、検知部39は車体2に設けられてもよい。
操作レバー10は、リフトシリンダ24を操作するリフトレバー10aと、リーチシリンダ22を操作するリーチレバー10bと、ティルトシリンダ58を操作するティルトレバー10cと、を備える。各レバー10a,10b,10cはコントロールバルブ19と機械的に連結されている。各レバー10a,10b,10cが操作されると、荷役用モータ15が駆動されるとともにコントロールバルブ19内の対応する手動切換弁(詳細は後述)が中立位置から切り換え操作される。これにより、各シリンダ22,24,58と連通する油路が開弁するようになっている。このため、各レバー10a,10b,10cの操作に応じてリフトシリンダ24、リーチシリンダ22、ティルトシリンダ58のうち対応するものが駆動される。
各レバー10a,10b,10cに対して、各レバー10a,10b,10cの操作がなされたか否かを検知する荷役操作検知スイッチ45,46,47が設けられる。荷役操作検知スイッチ45,46,47は、各レバー10a,10b,10cがどちら向きに操作されたかも検知することができる。
コントロールバルブ19は、荷役用ポンプ16の吐出口と接続されるポンプポートPと、オイルタンク18と接続されるタンクポートTと、リフトシリンダ24と接続されるリフトポートLと、リーチシリンダ22と接続されるリーチポートR1,R2と、ティルトシリンダ58と接続されるティルトポートT1,T2との計7つのポートを有している。リフトポートLには油路63が接続される。リーチポートR1,R2には油路61,62が接続される。ティルトポートT1,T2には油路64,66が接続される。また、コントロールバルブ19は、リフトレバー10aの操作により切換えられる手動切換弁76と、リーチレバー10bの操作により切換えられる手動切換弁77と、ティルトレバー10cの操作により切換えられる手動切換弁78とを内蔵している。手動切換弁76,77,78は三位置切換弁である。なお、この実施形態では、各手動切換弁76,77,78により荷役用切換弁が構成される。
3つの手動切換弁76,77,78は、ポンプポートPとタンクポートTを連通する主油路79上に、直列に配置されている。手動切換弁76とポンプポートPとの間では、主油路79から供給油路80a,80b,80cが分岐している。各供給油路80a,80b,80cは、それぞれ3つの手動切換弁76,77,78の入力ポートに接続されている。各油路80a,80b,80c上にはそれぞれ逆止弁81,82,83が設けられている。また、3つの手動切換弁76,77,78の出力ポートには、排出油路84a,84b,84cが接続されている。排出油路84a,84b,84cは、主油路79における3つの手動切換弁76,77,78の下流側部分に相当する戻り油路79aと接続されている。また手動切換弁76にはリフトポートLと接続される油路85が接続される。手動切換弁77にはリーチポートR1,R2と接続される油路86,87が接続される。手動切換弁78にはティルトポートT1,T2と接続される油路88,89が接続される。ポンプポートPと手動切換弁76との間における主油路79と戻り油路79aとを繋ぐ油路89上には、リリーフ弁90が設けられる。リリーフ弁90は、荷役用ポンプ16からの吐出圧が設定圧(荷役用油圧)となるように調整する。
制御部41は、フォークリフト1全体を制御する機器である。制御部41は、装置を統括的に管理するECU[Electronic Control Unit]を備えている。ECUは、CPU[Central Processing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]、CAN[Controller Area Network]通信回路等を有する電子制御ユニットである。ECUでは、例えば、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種の機能を実現する。ECUは、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。
制御部41は、荷役操作検知スイッチ45,46,47から各レバー10a,10b,10cが操作された旨の信号を受信すると、荷役用モータ15を駆動する。荷役用モータ15が駆動されることによって荷役用ポンプ16が駆動される。また、作動油が、オイルタンク18からホース55を通じて汲み上げられ、ホース56を通じてコントロールバルブ19に吐出される。またコントロールバルブ19から排出される作動油はホース57を通じてオイルタンク18に戻される(図2参照)。
このとき、リーチレバー10bが前方へ操作された場合、作動油は、コントロールバルブ19から油路61を流れてリーチシリンダ22のボトム室22cへ供給される。作動油は、リーチシリンダ22のロッド室22dから油路62を流れてコントロールバルブ19へ排出される。これにより、ピストン22a及びロッド22bが前方へ移動する。リーチレバー10bが後方へ操作された場合、作動油は、コントロールバルブ19から油路62を流れてリーチシリンダ22のロッド室22dへ供給される。作動油は、リーチシリンダ22のボトム室22cから油路61を流れてコントロールバルブ19へ排出される。これにより、ピストン22a及びロッド22bが後方へ移動する。ティルトレバー10cが操作された場合、ティルトシリンダ58はリーチシリンダ22と同趣旨の動作をする。リフトレバー10aが上昇側へ操作された場合、作動油は、コントロールバルブ19から油路63を流れてリフトシリンダ24のボトム室24cへ供給される。これにより、ピストン24a及びロッド24bが上方へ移動する。リフトレバー10aが後方へ操作された場合、作動油は、フォーク25等の自重によってピストン24aを介して下方へ圧力を受けることにより、リフトシリンダ24のボトム室24cから油路63を流れてコントロールバルブ19へ排出される。これにより、ピストン24a及びロッド24bが下方へ移動する。
次に、制御部41が可変絞り部71,72を絞る場合の制御内容について説明する。なお、図3は、当該制御内容に関わる構成要素と制御部41との電気的な接続関係のみを示している。制御部41は、検知部39によって前方への慣性力が検知され、且つ、荷役操作検知スイッチ46によって前方へのリーチレバー10bの操作が検知された場合、可変絞り部72の絞り量を増加させる。すなわち、可変絞り部72は、検知部39によって前方への慣性力が検知され、且つ、荷役操作検知スイッチ46によって前方へのリーチレバー10bの操作が検知された場合、絞り量を増加させる。なお、この時の可変絞り部71の絞り量は、通常状態に設定されたままである。検知部39によって前方への慣性力が検知される場合は、フォークリフト1が前方へ走行している状態から、急ブレーキによって急速に減速した場合などである(図4参照)。または、検知部39によって前方への慣性力が検知される場合は、フォークリフト1が停止している状態、又は所定速度で後方へ走行している状態から、後方へ急加速した場合などである。なお、制御部41は、前方への慣性力が所定の閾値を超えたときに、「検知部39によって前方への慣性力が検知された」と判定してよい。荷役操作検知スイッチ46によって前方へのリーチレバー10bの操作が検知された場合は、マスト23が前方へ向かって移動するリーチアウトと称される状態にある(図4参照)。このとき、手動切換弁77が「開」とされることで、作動油が油路61,62内を流れうる状態となる。
制御部41が可変絞り部72を絞る際の絞り量は、少なくとも通常状態における絞り量よりも大きければ特に限定されない。例えば、可変絞り部72は、流路を完全に「閉」としてもよい。または、ボトム室22cが負圧とならないように、ロッド室22dから排出される作動油の流量が絞られている限り、可変絞り部72での作動油の流通を許容してもよい。例えば、可変絞り部72は、運転者が操作上のフィーリングを考慮して絞り量を調整してよい。可変絞り部72は、検知部39に検知された慣性力の大きさが大きいほど絞り量を大きくしてよい。制御部41は、絞り量に応じた電流を可変絞り部72に流すことで、可変絞り部72を所望の絞り量に設定する。
制御部41は、可変絞り部72の絞り量を増加させた後、任意のタイミングで絞り量を通常状態に戻す。例えば、制御部41は、検知部39によって検知された慣性力が所定の閾値以下となった場合に、可変絞り部72の絞り量を通常状態に戻してよい。制御部41は、荷役操作検知スイッチ46によって、リーチレバー10bが中立位置に戻されたことを検知された場合に、絞り量を通常状態に戻してよい。または、制御部41は、上述の検知部39の検知、及び上述の荷役操作検知スイッチ46の検知の両方に基づいて、可変絞り部72の絞り量を通常状態に戻してよい。
制御部41は、検知部39によって後方への慣性力が検知され、且つ、荷役操作検知スイッチ46によって後方へのリーチレバー10bの操作が検知された場合、可変絞り部71の絞り量を増加させる。すなわち、可変絞り部71は、検知部39によって後方への慣性力が検知され、且つ、荷役操作検知スイッチ46によって後方へのリーチレバー10bの操作が検知された場合、絞り量を増加させる。なお、この時の可変絞り部72の絞り量は、通常状態に設定されたままである。検知部39によって後方への慣性力が検知される場合は、フォークリフト1が停止している状態、又は所定速度で前方へ走行している状態から、前方へ急加速した場合などである。または、検知部39によって後方への慣性力が検知される場合は、フォークリフト1が後方へ移動しているときに、急ブレーキによって急速に減速した場合などである。なお、制御部41は、後方への慣性力が所定の閾値を超えたときに、「検知部39によって後方への慣性力が検知された」と判定してよい。荷役操作検知スイッチ46によって後方へのリーチレバー10bの操作が検知された場合は、マスト23が後方へ向かって移動するリーチインと称される状態にある。このとき、手動切換弁77が「開」とされることで、作動油が油路61,62内を流れうる状態となる。
制御部41が可変絞り部71を絞る際の絞り量は、前述の可変絞り部72と同趣旨である。また、可変絞り部71が通常状態の絞り量に戻るタイミングも、可変絞り部72と同趣旨である。
次に、本実施形態に係る荷役制御装置100の作用・効果について説明する。なお、以下の説明では、前方が請求項における「第1の方向」に該当し、後方が請求項における「第2の方向」に該当するものとしている。この場合、油路61が「第1の流路」、油路62が「第2の流路」、可変絞り部71が「第2の絞り部」、可変絞り部72が「第1の絞り部」に該当する。ただし、後方が請求項における「第1の方向」に該当し、前方が請求項における「第2の方向」に該当するものとしてもよい。この場合、油路61が「第2の流路」、油路62が「第1の流路」、可変絞り部71が「第1の絞り部」、可変絞り部72が「第2の絞り部」に該当する。
まず、図4及び図5(b)を参照して、比較例に係る荷役制御装置について説明する。図5(b)は、比較例に係る荷役制御装置の主要構成を示す概略構成図である。図5(b)に示すように、比較例に係る荷役制御装置は、可変絞り部71,72を有していない。
例えば図4(a)に示すように、フォークリフト1が、所定の速度で前方へ走行すると同時に、マスト23を前方へ移動(リーチアウト)させている。この時、作動油がリーチシリンダ22のボトム室22cに供給され、作動油がロッド室22dから排出される。この状態にて、運転者が急ブレーキを行うと、図4(b)に示すように、フォークリフト1の速度が急激に低下する。フォークリフト1及びマスト23等に前方へ向かう慣性力が作用する。このとき、図5(b)に示すように、前方へ向かう慣性力は、マスト23を介してリーチシリンダ22のピストン22aにも作用する。ピストン22aは、ボトム室22cへの作動油の供給による速度よりも早い速度にて、ロッド室22dの作動油を排出させながら前方へ移動する。このとき、ボトム室22cは、油路61からの作動油の供給が間に合わず、負圧となる。このように、比較例に係る荷役制御装置は、リーチシリンダを保持できない状態となる。
その一方、本実施形態に係る荷役制御装置100は、前方(第1の方向)へマスト23を移動させる際に作動油をリーチシリンダ22へ供給する油路(第1の流路)61と、後方(第2の方向)へマスト23を移動させる際に作動油をリーチシリンダ22へ供給する油路(第2の流路)62と、油路62に設けられ、油路62を流れる作動油の流量を絞る可変絞り部(第1の絞り部)72と、を備えている。また、可変絞り部72は、検知部(第1の検知部)39によって前方への慣性力が検知された場合、絞り量を増加させる。前方への慣性力がリーチシリンダ22に作用した場合、当該慣性力は、リーチシリンダ22の内部室のうち、油路61が接続された方のボトム室22cを広げるように作用する。このとき、反対側のロッド室22dの作動油は、当該ロッド室22dから油路62を介して排出されようとする。これに対して、図5(a)に示すように、可変絞り部72が、油路62にて絞り量を増加させるため、作動油は、リーチシリンダ22から油路62を介して排出され難く、または排出されなくなる。すなわち、慣性力の影響によってピストン22aが前方へ移動しようとしても、ロッド室22d内の高圧の作動油によって移動が阻害される。これに伴い、油路61に接続されたボトム室22cが広がり難く、または広がらなくなる。従って、前方への慣性力に伴ってリーチシリンダ22が負圧になることが抑制される。更に、可変絞り部72は、慣性力が検知された場合に絞り量を増加させるので、慣性力が検知されていない通常状態においては、作動油はリーチシリンダ22の動作に応じて油路62を流れることができる。従って、油路62において可変絞り部72によってエネルギーのロスが発生することを抑制できる。以上により、エネルギーのロスを抑制しつつ、リーチシリンダ22が負圧となることを抑制できる。
荷役制御装置100は、油路61に設けられ、油路61を流れる作動油の流量を絞る可変絞り部(第2の絞り部)71を更に備え、可変絞り部71は、検知部39によって後方への慣性力が検知された場合、絞り量を増加させてよい。可変絞り部71が、油路61にて絞り量を増加させるため、作動油は、リーチシリンダ22から油路61を介して排出され難く、または排出されなくなる。これに伴い、油路62に接続されたロッド室22dが広がり難く、または広がらなくなる。従って、後方への慣性力に伴ってリーチシリンダ22が負圧になることが抑制される。更に、可変絞り部71は、慣性力が検知された場合に絞り量を増加させるので、慣性力が検知されていない通常状態においては、作動油はリーチシリンダ22の動作に応じて油路61を流れることができる。従って、油路61において可変絞り部71によってエネルギーのロスが発生することを抑制できる。更に、荷役制御装置100は、可変絞り部71及び可変絞り部72を備えているため、前後方向のいずれの方向に慣性力が作用した場合であっても、リーチシリンダ22が負圧になることを抑制できる。
荷役制御装置100は、リーチシリンダ22の操作レバー10の操作がなされたか否かを検知する荷役操作検知スイッチ(第2の検知部)46を更に備え、可変絞り部72は、検知部39によって前方への慣性力が検知され、且つ、荷役操作検知スイッチ46によって前方への操作レバー10の操作が検知された場合、絞り量を増加させてよい。また、可変絞り部71は、検知部39によって後方への慣性力が検知され、且つ、荷役操作検知スイッチ46によって後方への操作レバー10の操作が検知された場合、絞り量を増加させてよい。操作レバー10が操作されていない状態は、リーチシリンダ22に対する手動切替弁が開かれていない状態であるため、当該状態で慣性力がリーチシリンダ22に作用しても、リーチシリンダ22は負圧にはならない。従って、可変絞り部72が操作レバー10の操作の検知に基づいて絞り量を調整することで、リーチシリンダ22が負圧になり得ない状態にて、不要に絞り量を増加することを抑制できる。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、図6に示す構成を採用してもよい。図6に示す荷役制御装置は、油路62のうち、リーチシリンダ22と可変絞り部72との間には、アキュムレータ95が設けられてよい。可変絞り部72が絞り量を増加させた場合、油路62のうち、リーチシリンダ22と可変絞り部72との間は高圧となる。従って、アキュムレータ95が当該部分で蓄圧を行うことにより、アキュムレータ95内のエネルギーを他の用途で用いることができる。アキュムレータ95に蓄積されたエネルギーは、例えば、フォークリフト1の前輪ブレーキ、パイロット圧用回路に用いられてよい。
上述の実施形態では、可変絞り部71,72は、検知部39の検知、及び荷役操作検知スイッチ46の検知の両方に基づいて絞り量の調整を行っていた。これに代えて、可変絞り部71,72は、検知部39の検知のみに基づいて絞り量の調整を行ってよい。または、可変絞り部71,72は、更に別のセンサー類の検知結果も考慮して絞り量の調整を行ってもよい。
上述の実施形態では、荷役制御装置100は、前方への慣性力に対して設けられた可変絞り部72と、後方への慣性力に対して設けられた可変絞り部71と、を両方備えていた。これに代えて、荷役制御装置100は、可変絞り部71及び可変絞り部72の一方のみを備えていてもよい。
上述の実施形態では、制御部41が可変絞り部71,72の絞り量の調整を制御していた。これに代えて、制御部の制御によらず、スイッチなどの組み合わせによって、検知部39等の検知に基づいて可変絞り部71,72の絞り量を調整してもよい。