JPH02209400A - バッテリ式産業車両における油圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はバッテリ式産業車両における電力回生用油圧
装置に関するものである。

［従来の技術］ 荷役用油圧装置のポンプを駆動する電動機を備えたバッ
テリ駆動式産業車両、例えばパンテリフォークリフトに
おいては、リフトシリンダからの戻り油によりモータと
して機能する油圧ポンプを使用ル、電動機を発電機とし
て作用させてバッチリに充電を行うものがある。

前記ような回生式油圧装置として、本願出願人は特願昭
５ａ−ｔ？ａ４ｏｓ号において第８図に示すものを提案
している。即ち、リフトレバー４０及びティルトレバー
４１の操作方向を検出したリミットスイッチＬＳＩ、Ｌ
Ｓ２及び両レバー４０．４１の操作量を検出したポテン
ショメータＰｉ、Ｐ２の信号に基いてコントローラＣが
誘導電動機４９を回転駆動して、油圧ポンプ４２が駆動
されて、オイルタンクから回生用逆止弁５１を介して作
動油が吸上げられる。そして、ティルトレバー４１の操
作に基きティルト用制御弁４７が切換制御されて、ティ
ルトシリンダ４８に作動油が供給されてこれが伸縮され
、フォークのティルト動作が行われる。

また、前記リフトレバー４０の上昇操作に基きａ位置に
保持されるリフト用制御弁４４を介して油圧ポンプ４２
からリフトシリンダ４５に作動油が供給され、フォーク
が上昇される。さらに、リフトレバー４０の下降操作に
基き、リフト用制御弁４４がＣ位置に切換えられると、
フォークの負荷によりリフトシリンダ４５からの戻り油
が前記リフト用制御弁４４を経て帰還管路４６に圧送さ
れる。

前記リフトレバー４０の下降操作をリミットスイッチＬ
ＳＩが検出したとき、コントローラＣはリミットスイッ
チＬＳＩの検出値に基いて回生制動モードを実行する。

そして、前記戻り油が帰還管路４６から油圧ポンプ４２
内に流入すると、同油圧ポンプ４２は戻り油の油圧によ
り油圧モータとして機能して電動機４９を回生駆動する
。これにより、電動機４９は発電機として機能して、コ
ントローラＣを介してバッテリ５０を充電させるように
なっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記リフトシリンダ４５から油圧ポンプ４２
に流れる戻り油の油圧値はフォークの負荷によって決定
される。そして、フォークの積載重量が小さく、軽負荷
にて下降されるときには、戻り油の油圧もリフトレバー
操作量に基く回転速度指令値を下回り、油圧ポンプ４２
を油圧モータとして駆動するのに充分ではない。このた
め、フォークが下降するにも拘わらず、電動機４９の回
転数が所定値を下回ると電動機４９は回生を行わなわず
、カ行運転を行い、バッテリ電力が消費されることとな
る。

そこで、本願出願人は先に下記のような回生用油圧回路
を提案している。即ち、第９図に示すように帰還管路４
６に設けた電磁式切換弁５２を常にはｂ位置に保持して
戻り油を油圧ポンプ４２に流入させる。そして、戻り油
が低圧で油圧ポンプ４２を油圧モータとして機能させ得
ないとき、これを検出した圧力センサ５３からの検出信
号に基いてコントローラＣが切換弁５２をａ位置に切換
えて戻り油をタンクに回収させる構成としている。

ところが、この油圧回路においても圧力センサ５３やｔ
磁式切換弁５２を設けたことにより電気的構成が複雑に
なり、製造コストも高くなるという問題点がある。

この発明は上記した問題点を解消するためになされたも
のであり、その目的は荷役部材が軽負荷にて下降して電
動機が回生動作不能でカ行運転を行うとき、この電動機
の回転を停止させることによってバッテリエネルギーの
節約を可能とし、さらに電気的構成の簡略化により製造
コストを低減させることを可能としたバッテリ式産業車
両における動力回生機能を備えた油圧回路を提供するこ
とにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明は上記した目的を達成するために、荷役部材の
昇降を制御するリフトシリンダと、前記リフトシリンダ
を作動させるために駆動されて、同シリンダに作動油を
供給すると共に、同シリンダが収縮されたとき所定値を
越える戻り油の圧力にて回転駆動され、油圧モータとし
て機能する油圧ポンプと、前記リフトシリンダと油圧ポ
ンプとの間に介装されたリフト用制御弁と、バッテリか
ら供給される電力にて駆動され、前記油圧ポンプを回転
させるとともに、油圧モータとして機能する油圧ポンプ
によりバッテリの電力回生を行う電動機と、前記戻り油
の帰還路内において開閉され、閉鎖時に戻り油の帰還方
向を油圧ポンプ側に、また開放時にドレイン側に選択的
に切換える帰還路切換手段と、同じく戻り油の帰還路内
に設けられ、戻り油の圧力が油圧ポンプを油圧モータと
して機能させ得るときにのみ、パイロット圧により帰還
路切換手段を閉鎖させ、また戻り油の圧力が油圧ポンプ
を油圧モータとして機能させ得ないときには帰還路切換
手段からパイロット圧を解除して、これを開放させるパ
イロット圧発生手段とを設けたことをその要旨とする。

［作用］ この発明は上記した解決手段を採用したことにより、戻
り油の油圧値が油圧ポンプを油圧モータとして機能させ
え得ないとき、パイロット発生手段からのパイロット圧
の付与が解除され帰還路切換手段が切換位置において戻
り油の帰還方向を油圧ポンプ側からドレイン側に切換え
、戻り油が油圧ポンプ内に流入することを阻止する。

［実施例］ 以下、この発明をバフテリ式フォークリフトに具体化し
た第１の実施例を第１〜６図に従って詳述する。

第１図において、油圧ポンプ１はオイルタンクＴ内に貯
留された作動油を供給用管路２の回生用逆止弁２ａを介
して吸上げたのち、フォーク駆動用油圧回路Ｈ内の主管
路３に吐出する。前記主管路３にはリフト用制御弁４が
配設され、同リフト用制御弁４は荷役部材としてのフォ
ークの昇降を指示するリフトレバー５の上昇、中立及び
下降操作位置に対応して、ａ、ｂ、ｃの３位置に切換可
能になっている。

前記リフト用制御弁４は位置切換えによりリフトシリン
ダ７のボトム室７ａ内の作動油の量を制御して同シリン
ダ７を伸縮させるものである。そして、同制御弁４はリ
フトレバー５の上昇操作位置に基く３位置（第２図）に
おいて、前記主管路３とリフト用管路６とを連通させ、
油圧ポンプ１からリフトシリンダ７のボトム室７ａに作
動油を供給させることにより同リフトシリンダ７を伸長
させる。

さらに、リフト用制御弁４はリフトレバー５の中立位置
に基く５位置（第４図）では、リフト用管路６を主管路
３及び帰還用管路８から遮断し、リフトシリンダ７内の
作動油の流量の変動を防止して、これを収縮させること
なく保持するとともに、主管路３を下流側に開放する。

また、前記リフト用制御弁４はリフトレバー５の下降操
作位置に基くＣ位置（第３図（ａ）及び（ｂ）、第６図
）において、リフト用管路６と帰還用管路８とを連通さ
せる。前記帰還用管路８には帰還路切換手段としてのパ
イロット制御式切換弁８ａが設けられ、この切換弁８ａ
にはリフト用管路６の接続点Ｐからパイロット圧発生手
段としてのパイロット管路６ａが接続されている。そし
て、リフト用管路６の内部圧力に基き、前記パイロット
管路６ａより圧力変動防止用ニップル弁６ｂを経て伝達
されるパイロット圧の有無に従って切換弁８ａがａ、ｂ
いずれかの位置に選択的に切換えられる。

即ち、下降されるフォークの負荷に従うリフト用管路６
内の戻り油圧が設定値以上のときには、パイロット圧に
より切換弁８ａが３位置（第３図（ａ）、第６図）に保
持される。そして、リフトシリンダ７から帰還用管路８
内に流入する戻り油を供給用管路２の回生用逆止弁２ａ
及び油圧ポンプ１間に戻り油を帰還させ、供給用管路２
内において回生用逆止弁２ａにてタンクＴへの流通が遮
断された戻り油は油圧ポンプ１内に流入して同ポンプ１
を駆動する。

また、前記リフト用管路６内の戻り油圧が設定値を下回
るときには切換弁８ａが５位置（第３図（ｂ））に切換
えられる。そして、リフトシリンダ７から流れる戻り油
を流量制御して供給用管路２の回生用逆止弁２ａ上流側
に帰還させ、タンクＴ内に戻り油が帰還されるようにな
っている。

前記主管路３にはリフト用制御弁４の下流側においてテ
ィルト用制御弁９が配設され、フォークの前後傾動作を
指示するティルトレバー１ｏの前傾、中立及び後傾操作
位置に対応してティルト用制御弁９がａ、ｂ、ｃの３位
置に切換駆動されるようになっている。

前記ティルト用制御弁９はその位置切換によりティルト
シリンダ１４の前室１４ａ及び後室１４ｂの油量を制御
して同シリンダ１４を収縮させるものである。同制御弁
９はティルトレバー１ｏの後傾位置に基く３位置（第２
．５図）において後傾用管路１２をティルト用管路１１
に、前傾用管路１３をドレイン用管路１５にそれぞれ連
通させる。

そして、同制御弁９は油圧ポンプ１からティルトシリン
ダ１４の前室１４ａに作動油を供給させるとともに、後
室１４ｂ内の作動油をオイルタンクＴに流出させ、前記
ティルトシリンダ１４を収縮させることによりフォーク
の後傾を行う。

また、前記ティルト用制御弁９はティルトレバー１０の
前傾操作に基く５位置（第４図）において後傾用管路１
２をドレイン用管路１５に、前傾用管路１３をティルト
用管路１１にそれぞれ連通させる。そして、同制御弁９
は油圧ポンプ１からティルトシリンダ１４の後室１４ｂ
に作動油を供給させるとともに、前室１４ａ内の作動油
をオイルタンクＴに排出させ、ティルトシリンダ１４を
伸長させてフォークを前傾させる。

さらに、前記ティルトレバー１０の中立位置に基きティ
ルト用制御弁９は５位置（第３図（ａ）（ｂ））に保持
されて、前傾用及び後傾用管路１３．１２をティルト用
管路１１及びドレンイン用管路１５のいずれからも遮断
させる。そして、同制御弁９はティルトシリンダ１４内
の油量を変動させることなく、フォークをその時の傾斜
状態に保持するとともに、主管路３をオイルタンクＴに
連通させる。

また、前記リフトレバー５が上昇位置に操作され、かつ
ティルトレバー１０が前後傾いずれかの位置（例えば後
傾）に操作されると、第２図に示すように３位置にある
リフト用制御弁４を介してリフトシリンダ７とポンプ１
とが連通され、またティルトシンダ１４はａ、ｃいずれ
かの位置（図面では３位置）にあるティルト用制御弁９
を介してポンプ１及びタンクＴに連通されて伸縮される
。

従って、フォークは上昇しながらティルト動作を行う。

また、前記リフトレバー５が下降操作され、かつティル
トレバー１０が前後傾いずれかの位置（例えば前傾）に
操作されたときには、第６図に示すようにＣ位置にある
リフト用制御弁４を介してリフトシリンダ７とポンプｌ
とが連通され、フォークの負荷により−リフトシリンダ
７がら流出する戻り油が帰還用管路８内に流入する。ま
た、前記ティルトシンダ１４はａ、ｃいずれかの位置（
図面ではＣ位置）にあるティルト用制御弁９を介してポ
ンプｌ及びタンクＴに連通されることによりポンプ１か
らの作動油によってティルトシリンダ１４が伸縮される
。

従って、フォークは上昇時と同様に下降しながらもティ
ルト動作を行い、フォークのリフト及びティルトの同時
操作を行うことができるようになっている。

さて、上記した油圧回路を駆動する電気的構成について
説明する。

前記リフトレバー５の上昇、中立及び下降の操作位置は
リミットスイッチよりなるリフト操作位置センサ１６に
て検出されるとともに、同リフトレバー５の上昇位置及
び下降位置における操作量はポテンショメータよりなる
リフト操作量センサ１７にて検出され、その検出信号は
制御手段としてのコントローラ２０に入力される。また
、ティルトレバー１０の前傾、中立及び後傾位置はリミ
ットスイッチよりなるティルト操作位置センサ１８にて
検出されるとともに、同ティルトレバーｌＯの前傾位置
及び後傾位置における操作量はポテンショメータよりな
るティルト操作量センサ１９にて検出され、各検出信号
をコントローラ２０に出力する。

切換弁ストロークセンサ２２はポテンショメータよりな
り、前記切換弁８ａのスプールの移動量を検出し、この
検出信号をコントローラ２ｏに出力する。そして、この
検出信号に基いてコントローラ２０は切換弁８ａの切換
位置ａ、ｂを判断する。

前記コントローラ２０はバッテリ２４の駆動電源を制御
して誘導電動機２１に供給し、同電動機２１は油圧ポン
プ１に連結されている。そして、電動機２１０回転数は
ロータリーエンコーダよりなる回転数センサ２３にて検
出され、この検出信号がコントローラ２０に出力される
。

前記コントローラ２０はリフト操作量センサ１７及びテ
ィルト操作量センサ１９の各検出値に対する電動機２１
の回転速度指令値（目標回転速度）を演算する。即ち、
リフトレバー５のみが操作されたときには、リフトレバ
ー５の操作量に対する回転速度指令値が、ティルトレバ
ー１０のみが操作されたときにはティルトレバー１０の
操作量に対する回転速度指令値が予め定められたプログ
ラムデータに基いて演算される。

また、同時にリフトレバー５及びティルトレバー１０が
操作されたときにはコントローラ２０は各操作量に対す
る回転数指令値を演算し、これら２つの指令値の中で大
きい回転速度指令値を電動機２１の目標回転速度として
設定するようになっている。そして、コントローラ２０
は演算された回転速度指令値に基いてバッテリ２４から
電動機２１に供給される電力を制御して、前記回転速度
指令値に従う回転速度で電動機２１を駆動して油圧ポン
プ１の吐出量を調整する。即ち、リフトレバー５及びテ
ィルトレバー１０の各操作量に応じてフォークの昇降速
度及びマストの傾動速度を制御する。

また、リフトレバー５の単独下降操作時にコントローラ
２０はストロークセンサ２２からの信号に基いて電動機
２１０回転を制御する。即ち、切換弁８ａがａ位置にあ
るとき、これを検出したストロークセンサ２２からの信
号に基いて、前記回転速度指令値に従う速度で電動機２
１を回転駆動する。そして、コントローラ２０は回転数
センサ２３からの信号に基き、回転速度指令値に従う回
転速度を上回る実際の回転速度で電動機２１が稼動して
いるか否かを判断し、上回っているときには、リフトシ
リンダ７からの戻り油により油圧モータとして働（ポン
プ１にて電動機２１が発電機として駆動され、バッテリ
２４が充電される。

また、切換弁８ａがｂ位置に切換えられると、これを検
出したストロークセンサ２２がコントローラ２０に信号
出力を停止して、コントローラ２０は電動機２１の駆動
制御を停止させる。

さて、前記のように樽成した油圧装置の作用について以
下に説明する。

今、フォークが重負荷でリフトレバー５が下降操作され
たとき、リフトシリンダ７からのリフト用管路６内に流
入する戻り油圧は大きなものとなり、接続点Ｐよりパイ
ロット管路６ａを介して伝達されるパイロット圧により
切換弁８ａは第３図（ａ）に示すようにａ位置に保持さ
れる。一方、ストロークセンサ２２からの信号に従って
コントローラ２０が電動機２１を回転させている。この
とき、戻り油がポンプ１に強制的に圧送されてこれの回
転速度を増加させ、ポンプ１の実際の回転数がリフトレ
バー５の操作量に対応する回転数よりも大きなものとな
ると、これに追従して回転する電動機２１が発電機とし
て機能しく回生制動がかかり）、コントローラ２０を介
してパンテリ２４が充電される。

ところが、フォークが空の状態、若しくは軽負荷の状態
でリフトレバー５が下降操作されると、リフトシリンダ
７からリフト用管路６内に流入する戻り油圧が小さ（、
パイロット管路６ａから切換弁８ａにパイロット圧が付
与されない。従って、切換弁８ａは第３図（ｂ）に示す
ようにｂ位置に保持され、帰還用管路８は供給用管路２
を介してタンクＴに連通される。このため、戻り油はタ
ンクＴ内に回収され、ポンプ１に戻り油が流入すること
はない、また、ストロークセンサ２２はコントローラ２
０への信号の出力を停止するため、コントローラ２０が
電動機２１即ちポンプ１の回転を停止させる。これによ
り、低圧の戻り油にてポンプ１が回転されることなく、
電動機２１の無意味なカ行運転が回避される。従うて、
バッテリ２４の電力が消費されることが回避され、エネ
ルギーの節約が有効に行われる。

さらに、第６図に示す状態においてリフトレバー５が下
降操作され、ティルトレバー１０が前後傾いずれかの位
置（例えば前傾）に操作された場合、コントローラ２０
は電動機２１を両レバー５゜１０の操作量に基く各回転
速度指令値のうち大きい回転速度指令値と実際の回転速
度とを比較する。

そして、指令より実際の回転速度が大きいとき（即ちフ
ォークが重負荷のとき）には、戻り油に基くパイロット
圧により切換弁ａがａ位置に保持され、ポンプ１内に戻
り油が圧送される。これにより油圧ポンプ１を油圧モー
タとして、電動機２１を発電機として機能させてバフテ
リ２４を充電する。

一方、指令値の方が実際の回転速度より大きいとき（即
ちフォークが軽負荷のとき）には、リフト用管路６内の
戻り油圧の低下に伴い、切換弁８ａにパイロット圧力が
付与することが停止され、同切換弁８ａがｂ位置に切換
えられるが、コントローラ２０は電動機２１をティルト
レバー操作量に基く回転速度指令値に従って駆動する。

このため、ポンプ１が通常の運転を行い、フォークの安
定したティルト動作が保証される。

このように、本実施例ではフォーク下降時による負荷の
大小、即ち戻り油圧の高低に従ってパイロット圧にて切
換弁８ａを切換えて、戻り油をポンプ１とタンクＴとに
選択的に流す構成とした。

従って、切換弁８ａを電気的手段で駆動することなく、
全体の電気的構成が極めて簡単なものとなった。

次に、この発明の第２の実施例を第７図（ａ）（ｂ）に
従って説明する。

この実施例では第７図（ａ）に示すように、前記第１実
施例と同様なリフト用管路６から延びるパイロット管路
６ａ及び帰還管路８の切換弁８ａをそれぞれ省略し、こ
れに代えてリフト用制御弁４を二重弁構造として流路切
換えを行い、フォークの低負荷下降時にはリフト用制御
弁４とドレイン用管路１５とを接続する迂回管路２５に
戻り油を流すようになっている。

即ち、フォークが重負荷にて下降されるとき、リフト用
制御弁４の左方オフセット室で帰還用接続路２７と並列
に設けた切換手段としての切換弁２８を、高圧の戻り油
に基き封鎖路２９からパイロット圧路３０を介して付与
されるパイロット圧にて閉鎖位置に保持し、迂回管路２
５を封鎖する。

そして、戻り油はリフト用制御弁４の接続路２７から帰
還管路８を経てポンプ１に戻り油が流入してこれを回転
させ、電動機２１を回生駆動してバッテリ２４の充電を
行わせる。

また、第７図（ｂ）に示すように、フォークが軽負荷で
下降されるときには、封鎖路２９内は減圧され、パイロ
ット圧路３０から切換弁２８にパイロット圧が付与され
ることはない。このため、切換弁２８が開放位置に切換
えられ、戻り油はポンプ１のモータ側ボートに接続され
た帰還管路８よりも管路抵抗の小さな迂回管路２５内に
流れ、ドレイン用管路１５を介してタンクＴ内に回収さ
れる。従って、フォークの軽負荷時にはポンプ１へ戻り
油が帰還して電動機２１が回転されることなく、無用な
電力消費が回避される。

なお、この発明は上記した２つの実施例に限定されるも
のではなく、例えば誘導電動機２１に替えて直流電動機
を採用する等、この発明の趣旨から逸脱しない限りにお
いて任意の変更は熱論可能である。

［効果］ 以上詳述したように、この発明よれば、リフトシリンダ
の収縮して誘導電動機が回生動作不能なとき、同誘導電
動機の回転を停止させることによりエネルギーの節約が
可能となり、さらには電気的構成の簡略化を図ることに
よって製造コストが低減されるという優れた効果を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例におけるフォークリフ
トの油圧的及び電気的構成を示す回路図、第２図はフォ
ーク上昇時における油圧的及び電気的構成を示す回路図
、第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれフォークの重負荷
及び低負荷下降時における油圧的及び電気的構成を示す
回路図、第４図はフォークの前傾時における油圧的及び
電気的構成を示す回路図、第５図はフォークの後傾時に
おける油圧的及び電気的構成を示す回路図、第６図はフ
ォーク下降時にして前傾時における回路図、第７図（ａ
）及び（ｂ）はそれぞれ第２の実施例を示す回路図、第
８図及び第９図はそれぞれ従来例を示す回路図である。 油圧ポンプ１、リフト用制御弁４、リフトシリンダ７、
切換駆動手段としてのパイロット管路６ａ、帰還路切換
手段ζして切換弁８ａ、誘導電動機２１、バッテリ２４
、切換手段としての切換弁２８、パイロット圧発生手段
としてのパイロット圧路３０゜ 特許出願人　　株式会社　豊田自動織機製作所代理人　
　　弁理士　　　　　恩　１）博　宣第 図 第 図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷役部材の昇降を制御するリフトシリンダと、 前記リフトシリンダを作動させるために駆動されて、同
   シリンダに作動油を供給すると共に、同シリンダが収縮
   されたとき所定値を越える戻り油の圧力にて回転駆動さ
   れ、油圧モータとして機能する油圧ポンプと、 前記リフトシリンダと油圧ポンプとの間に介装されたリ
   フト用制御弁と、 バッテリから供給される電力にて駆動され、前記油圧ポ
   ンプを回転させるとともに、油圧モータとして機能する
   油圧ポンプによりバッテリの電力回生を行う電動機と 前記戻り油の帰還路内において開閉され、閉鎖時に戻り
   油の帰還方向を油圧ポンプ側に、また開放時にドレイン
   側に選択的に切換える帰還路切換手段と、 同じく戻り油の帰還路内に設けられ、戻り油の圧力が油
   圧ポンプを油圧モータとして機能させ得るときにのみ、
   パイロット圧により帰還路切換手段を閉鎖させ、また戻
   り油の圧力が油圧ポンプを油圧モータとして機能させ得
   ないときには帰還路切換手段からパイロット圧を解除し
   てこれを開放させるパイロット圧発生手段と、 を設けてなるバッテリ式産業車両における油圧装置。