KR100669876B1 - 하역 작업용 산업차량의 하역장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

엔진 (111) 과, 발전 전동기 (113) 와, 양자 사이에서 동력을 단접(斷接)하는 클러치 (112) 와, 배터리 (115) 와, 포크 (118) 를 구동시키기 위한 하역 펌프 (117) 를 갖는다. 발전 전동기 (113) 는 발전기 모드와 전동기 모드 중 어느 하나가 된다. 하역 부하 (하역 레버 포지션 센서 (145) 등에 의해 검출) 가 소정값보다 작은 경우에는, 클러치 (112) 를 차단 상태로 하여 엔진 (111) 을 정지 또는 아이들링시킴과 함께, 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 로 하역 펌프 (117) 를 구동시킨다. 클러치 (112) 를 차단한 상태에서의 하역 작업 중에 부하가 소정값 이상으로 증대되면, 발전 전동기 (113) 의 출력을 증대시키면서 엔진 회전부의 증대를 개시하여, 엔진 (111) 의 회전수가 발전 전동기 (113) 의 회전수와 동일해지면, 클러치 (112) 를 접속 상태에서 하여, 엔진 (111) 에 의해 하역 펌프 (117) 를 구동시킨다.
하역장치, 클러치, 발전 전동기

Description

하역 작업용 산업차량의 하역장치{CARGO HANDLING DEVICE FOR CARGO HANDLING INDUSTRIAL VEHICLE}
기술분야
본 발명은 하역 작업용 산업차량에 제공되는, 이른바 하이브리드형 하역장치에 관한 것이다.
배경기술
이러한 종류의 하역장치로서, 예컨대, 특허문헌 1 에 개시된 포크리프트의 하역장치가 있다. 이 하역장치는 엔진과 발전 전동기와 배터리와 포크를 갖는다. 그리고, 발전 전동기는 엔진에 의해 구동되어 발전을 행하는 발전기 모드와, 배터리로부터 구동 전력을 받아 전동기로서 구동되는 전동기 모드 중 어느 하나의 모드로 구동된다. 하역장치는 엔진에 의해 구동되어 하역 작업을 실시하는 제 1 구동 모드와, 엔진과 전동기 모드의 발전 전동기에 의해 구동되어 하역 작업을 실시하는 제 2 구동 모드 사이에서 전환 가능하도록 되어 있다.
특허문헌 1 의 구성에 의하면, 종래에 있어서 오로지 발전기를 구동시키기 위해 형성되어 있던 엔진을 포크 구동용에 병용함으로써, 포크를 구동시키기 위한 하역 모터를 생략할 수 있어, 장치 구성의 합리화를 도모할 수 있다.
또한, 특허문헌 2 에는 이른바 하이브리드형 자동차에 있어서 엔진과 발전 전동기 사이에 클러치를 개재시키는 구성으로 한 후에, 발전 전동기를 겨우 구동시 킴과 함께 엔진을 정지시키는 모터 크리프 상태에서 가속이 이루어진 경우에, 엑셀레이터의 개도(開度)에 따라 완가속인지 급가속인지를 판정하고, 급가속인 경우에는 전동기의 회전수를 증대시켜서 그 회전수가 소정의 회전수가 되었을 때 클러치를 접속 상태로 하여 엔진을 시동시키는 제어가 개시되어 있다.
특허문헌 2 의 구성은, 급가속의 요구시에는 엔진을 시동시키지 않고, 먼저 발전 전동기의 회전수를 상승시킴으로써, 가속 응답성의 확보를 도모하고 있다.
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2000-313600호
특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2000-287305호
여기에서, 포크리프트 등의 하역 작업용 산업차량에 있어서는, 하역 작업의 부하가 크게 변동하는 경우가 많다. 즉, 큰 중량의 짐을 운반하는 경우에는 상당한 고출력이 요구되는 한편, 비교적 경량의 짐을 운반하는 경우에는 저출력으로도 충분하다. 따라서, 하역 부하가 작을 때에는, 엔진의 대출력으로 포크를 구동시키는 것은 효율이 나쁘다는 점에서, 엔진을 정지시키거나 또는 아이들링 상태로 하여 발전 전동기만으로 포크를 구동시키는 것이 바람직하다.
그러나, 이러한 관점에서, 상기 특허문헌 1 의 구성은 엔진과 발전 전동기가 기계적으로 결합되어 있기 때문에 (특허문헌 1 의 단락 0008 의 2 번째 문장), 엔진을 정지시킨 상태에서 발전 전동기를 구동시키면, 발전 전동기에 엔진측으로부터 큰 부하가 가해지고 만다.
그래서, 상기 특허문헌 1 의 구성에, 상기 특허문헌 2 와 같이 엔진과 발전 전동기 사이에 클러치를 형성하는 구성을 적용하여, 엔진을 정지시킨 상태에서는 클러치를 풀어, 발전 전동기만으로 포크를 구동시킬 때의 상술한 바와 같은 큰 부하를 피하는 것을 생각할 수 있다 (이하, 이 구성을 「비교예」라고 함).
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 상술한 바와 같이, 하역 작업은 그 부하의 증감이 심하기 때문에, 이하와 같은 과제가 생긴다. 즉, 클러치를 차단한 상태에서 엔진을 정지시켜 발전 전동기만으로 포크를 구동시켜 하역 작업을 실시하고 있을 때, 예컨대, 무거운 짐을 들어올리기 시작하거나 하여 하역 부하가 급격하게 증대되는 경우가 있다. 이 경우에, 예컨대, 상기 비교예에 있어서 특허문헌 2 의 급가속인 경우에 있어서의 제어를 그대로 적용시켜, 클러치를 접속 상태로 하여 엔진을 시동시키는 것을 생각할 수 있지만, 정지 중의 엔진을 시동시키기 위해서는 큰 토크가 필요하기 때문에, 고출력으로 회전 중의 발전 전동기에 엔진측으로부터 큰 부하가 급격히 가해지게 되어, 상기 특허문헌 1 의 과제를 실질적으로 해결할 수 있다고는 말하기 어렵다. 또한, 클러치의 접속시에 발전 전동기의 회전수가 일시적으로 저하되어, 하역 작업의 응답성을 저하시킬 우려도 있다. 또한, 클러치의 부담도 커서, 클러치의 수명도 짧아지게 된다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에 따른 하역 작업용 산업차량의 하역장치는, 엔진과, 발전 전동기와, 엔진과 발전 전동기 사이의 동력 전달을 접속/차단하는 클러치와, 발전 전동기에 접속된 축전(蓄電)수단과, 하역 작업을 실시하기 위한 하역수단과, 하역 부하의 크기를 검출하는 부하검출수단과, 콘트롤러를 구비하고 있다. 발전 전동기는 클러치를 통해 전달된 엔진의 동력에 의해 구동되어 발전을 행하여 축전수단에 축전하는 발전기 모드와, 축전수단으로부터 전력을 공급받아 전동기로서 구동되는 전동기 모드 중 어느 하나의 모드로 구동된다.
콘트롤러는 부하검출수단에 의해 검출된 부하가 소정값보다 작은 경우에는, 엔진을 정지 또는 아이들링 상태로 함과 함께 클러치에 의해 엔진과 발전 전동기 사이의 동력의 전달을 차단하고, 전동기 모드의 발전 전동기에 의해 하역수단을 구동시켜 하역 작업을 실시하며, 클러치에 의해 엔진과 발전 전동기 사이의 동력의 전달을 차단한 상태에서 하역 작업 중에 부하검출수단에 의해 검출된 부하가 상기 소정값 이상이 된 경우에는, 전동기 모드의 발전 전동기의 출력을 증대시키면서 엔진의 회전수 증대를 개시함과 함께 엔진의 회전수가 발전 전동기의 회전수와 동일해지면, 클러치에 의해 엔진과 발전 전동기 사이의 동력 전달을 접속시키고, 엔진과 발전 전동기 쌍방의 동력에 의해 하역수단을 구동시켜 하역 작업을 실시한다.
또한, 「부하의 소정값 이상의 증대」란, 부하 증대의 급격도가 소정의 급격도 이상인 경우를 포함하며, 또 부하 그 자체가 소정값 이상인 경우도 포함한다. 이것은 이하의 기술에 있어서도 동일하다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 하역 부하가 소정값보다 작을 때에는, 클러치에 의해 엔진과 발전 전동기 사이의 동력의 전달을 차단하고, 전동기 모드의 발전 전동기에 의해 하역수단을 구동시켜서, 엔진을 아이들링 또는 정지시킴으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 하역 부하가 소정값 이상으로 증대될 때에는, 우선 발전 전동기의 출력을 증대시키는 제어로 함으로써 응답성이 확보된다. 또한, 하역 부하의 증대를 검출하면 엔진 회전수를 증대시키고, 엔진 회전수가 발전 전동기의 회전수와 동일해지면, 클러치에 의해 엔진과 발전 전동기 사이의 동력 전달을 접속시키기 때문에, 발전 전동기에 엔진측으로부터 큰 부하가 가해지는 것이 방지된다. 또한, 엔진 회전수와 발전 전동기의 회전수가 일치된 상태에서 클러치가 접속 상태가 된다는 점에서, 클러치의 부담도 작게 할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 하역장치를 나타낸 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태의 하역장치를 나타낸 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태의 하역장치를 나타낸 블록도이다.
도 4 는 하역장치의 변형예를 나타낸 블록도이다.
도 5 는 하역장치의 다른 변형예를 나타낸 블록도이다.
도 6 은 하역장치의 또 다른 변형예를 나타낸 블록도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다.
〔제 1 실시형태〕
도 1 에 나타낸 제 1 실시형태의 포크리프트 (101) 의 하역장치 (A) 는, 주요하게는 엔진 (111), 발전 전동기 (113), 배터리 (축전수단 ; 115), 하역 펌프 (117), 하역 밸브 (119), 포크 (118), 주행 모터 (121), 주행 유닛 (123), 인버터 어셈블리 (131), ECU (콘트롤러 ; 135) 로 구성되어 있다. 하역수단은, 주요하게는 하역 펌프 (117), 포크 (118), 하역 밸브 (119) 로 구성된다.
엔진 (111) 은 후술하는 ECU (135) 로부터 스로틀 액츄에이터 (151) 에 주어지는 회전제어신호를 통해 구동됨과 함께, 그 구동축 (도시하지 않음) 은 발전 전동기 (113) 의 구동축 (도시하지 않음) 과, 동력 단접(斷接)을 위한 클러치 (112) 를 통해 동축으로 연결된다.
발전 전동기 (113) 는 엔진 (111) 에 의해 구동되어 발전을 행하고, 배터리 (115) 에 축전하는 발전기 모드와, 배터리 (115) 로부터 구동 전력을 공급받아 전동기로서 구동되는 전동기 모드 사이에서 적절히 전환이 가능하게 되어 있다. 이 전환 제어는 인버터 어셈블리 (131) 를 통해, ECU (135) 의 제어 지령에 기초하여 실시된다.
포크리프트 (101) 에는 시프트 포지션 센서 (141), 엑셀레이터 스위치 (142), 엑셀레이터 포지션 센서 (143), 하역 레버 스위치 (144), 하역 레버 포지션 센서 (부하검출수단 ; 145), 이그니션 스위치 (146) 등의 센서류가 배치되고, 이들은 ECU (135) 에 전기적으로 접속되어 있다.
발전 전동기 (113) 가 발전기 모드에 있는 경우에, 엔진 (111) 은 동축 상에 배치된 발전 전동기 (113) 와 하역 펌프 (117) 의 구동원이 된다. 한편, 발전 전동기 (113) 가 전동기 모드에 있는 경우에는, 엔진 (111) 과 발전 전동기 (113) 가 하역 펌프 (117) 의 구동원이 된다. 단, 상기 전동기 모드에서 클러치 (112) 를 풀어, 엔진 (111) 이 아니라 발전 전동기 (113) 만을 하역 펌프 (117) 의 구동원으로 하는 것도 가능하다. 클러치의 단접 제어는 ECU (135) 의 제어신호에 따라 실시된다.
배터리 (115) 는 발전기 모드의 발전 전동기 (113) 에 의해 발전된 전기를 축전함과 함께, 포크리프트 (101) 의 주행 동작이나 하역 동작을 위해, 필요에 따라 적절히 구동 전력을 공급한다. 배터리 (115) 로의 축전 및 배터리 (115) 로부터의 방전은, ECU (135) 에 접속된 인버터 어셈블리 (131) 를 통해 제어된다.
포크리프트 (101) 의 주행 동작은 주행 모터 (121), 및 주행 모터 (121) 에 의해 구동되는 주행 유닛 (123) 을 통해 행해진다. 주행 모터 (121) 는 인버터 어셈블리 (131) 를 통해 배터리 (115) 로부터 구동 전력을 공급받아 구동된다. 또한, 포크리프트 (101) 의 하역 작업은 하역 펌프 (117) 와, 포크 (118) 와, 하역 펌프 (117) 로부터 작동용 유체를 포크 (118) 에 적절히 분배하기 위한 하역 밸브 (119) 를 통해 실시된다.
ECU (135) 는 포크리프트 (101) 전체의 시스템 제어를 담당하는 것으로서, 그 제어 중에는 배터리 (115) 의 축전ㆍ방전 제어가 포함된다. ECU (135) 는 시프트 포지션 센서 (141) 로부터의 시프트 위치 정보, 엑셀레이터 스위치 (142) 로부터의 엑셀레이터 ON/OFF 정보, 엑셀레이터 포지션 센서 (143) 로부터의 엑셀레이터 개도 정보, 하역 레버 스위치 (144) 로부터의 하역 레버 ON/OFF 정보, 하역 레버 포지션 센서 (145) 로부터의 하역 레버 개도 정보, 이그니션 스위치 (146) 로부터의 ON/OFF 정보, 엔진 (111) 의 회전수 (회전수 검출센서 (152) 로 취득할 수 있음), 온도 등의 정보, 배터리 (115) 로부터의 전압ㆍ온도 정보, 발전 전동기 (113) 로부터의 회전수 (회전수 검출 센서 (153) 로 취득할 수 있음)ㆍ출력ㆍ온도 등의 정보 등이 적절히 입력된다.
그리고, 상기 ECU (135) 로부터는, 상기 각 입력 정보에 기초하여, 엔진 (111) 의 제어신호를 스로틀 액츄에이터 (151) 에 출력하여, 발전 전동기 (113) 의 모드전환신호, 배터리 (115) 의 축전제어신호, 주행 모터 (121) 의 제어신호 등과 같은 각종의 제어신호를 인버터 어셈블리 (131) 에 출력하여, 포크리프트 (101) 의 시스템 제어를 수행한다.
다음으로, 본 실시형태에 있어서의 작용을 설명한다. 특히, 하역 작업에 고출력을 요하지 않을 경우, 상기 클러치 (112) 는 접속 상태가 됨과 함께, 발전 전동기 (113) 는 발전기 모드가 된다. 이 상태에서, 엔진 (111) 은 발전기 모드의 발전 전동기 (113) 와 하역 펌프 (117) 쌍방의 구동원이 된다. 이하에서, 이 상태를 「제 1 모드」라고 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 하역 작업에 고출력을 요하는지의 판단은, 하역 레버 포지션 센서 (145) 로부터의 정보에 따라 하역 구동 요구가 높은지 여부를 ECU (135) 가 적절히 체크함으로써 실시된다.
상기의 제 1 모드에 있어서, 엔진 (111) 의 구동력은 접속 상태의 클러치 (112) 를 통해 발전기 모드의 발전 전동기 (113) 에 전달되고, 이 발전 전동기 (113) 가 발전한 전기는 배터리 (115) 에 순차적으로 축전된다. 또한, 하역 펌프 (117) 는 엔진 (111) 의 구동축의 회전 운동에 따라 항상 구동되고 있으며, 하역 밸브 (119) 에 작동 유체 (본 실시형태에서는 압유(壓油)) 를 보낸다. 하역 작업을 실시하지 않는 경우에는, 작동 유체는 하역 밸브 (119) 를 통과하여, 도시 하지 않은 탱크로 환류한다.
이 제 1 모드에서, ECU (135) 는 하역 부하가 작은 경우에는 배터리 (115) 에 대한 발전량을 늘리는 등의 제어를 실시하고 있으며, 엔진 (111) 에 가해지는 부하가 미리 정해진 최적 조건으로 엔진 (111) 을 운전시키는 데에 바람직한 부하가 되도록 제어하고 있다. 또한, 이 최적 조건은 엔진을 최적의 연비로 운전시킬 수 있는 조건 (회전수나 연료 분사량 등) 을 말하며, 미리, 실험 등을 실시함으로써 정해진다. 또한, 하역 부하가 작고, 또 배터리 (115) 의 충전량이 풀(full)에 가까운 경우 등에 있어서는, 발전 전동기 (113) 가 발전을 행하지 않도록 ECU (135) 에 의해 제어되는 경우도 있다.
포크리프트 (101) 를 주행시키는 경우, ECU (135) 는 인버터 어셈블리 (131) 를 통해 배터리 (115) 로부터 주행 모터 (121) 에 구동 전력을 공급한다. 주행 모터 (121) 가 구동됨으로써, 주행 모터 (121) 에 연결된 주행 유닛 (123) 이 주행 동작을 실시한다.
하역 작업에 고출력을 요하는 경우, 즉, 하역 레버 포지션 센서 (145) 로부터의 정보에 의해 하역 구동 요구가 높다고 ECU (135) 가 판단한 경우, ECU (135) 는 제어신호를 송신하여, 발전 전동기 (113) 를 전동기 모드로 전환한다. 또한, 이 때에는 클러치 (112) 는 접속 상태로 해 둔다. 이하에서, 이 상태를 「제 2 모드」라고 한다.
이 제 2 모드에서, 하역 펌프 (117) 는 엔진 (111) 및 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 쌍방에 의해 구동된다. 따라서, 엔진 (111) 에 의한 하역 펌프 (117) 의 구동을 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 가 어시스트하는 형태가 되어, 저출력 타입의 엔진 (111) 이라도 고출력의 하역 작업을 충분히 수행할 수 있다.
하역 구동 요구가 상대적으로 낮아, 엔진 (111) 과 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 의 협동에 의하지 않으면 안 될 정도의 출력은 요하지 않는다고 ECU (135) 가 판단한 경우, ECU (135) 는 제어신호를 발하여 발전 전동기 (113) 를 전동기 모드로 함과 함께 클러치 (112) 를 차단 상태로 한다. 이 경우, 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 는 하역 펌프 (117) 를 구동시키지만, 엔진 (111) 은 하역 펌프 (117) 의 구동에 관여하지 않는다. 이하에서, 이 상태를 「제 3 모드」라고 한다.
이 제 3 모드에서는, 엔진 (111) 을 아이들링 상태 또는 정지 상태로 함으로써, 하역 펌프 (117) 의 구동시의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 클러치 (112) 가 차단 상태로 되어 있기 때문에, 발전 전동기 (113) 가 구동할 때에 큰 부하 (엔진 브레이크) 가 가해져 버리는 일도 없다.
또한, 상기 제 3 모드에서의 하역 작업 중에, 하역 레버 포지션 센서 (145) 의 개도가 증대되거나 하여 하역 부하가 커지는 경우를 생각할 수 있다. ECU (135) 는 이 하역 부하의 증대를 검출하면, 그 하역 부하가 증대된 정도 (급격한 정도) 를 조사한다. 예컨대, 소정 시간 내에 소정 각도 이상 하역 레버가 경사 이동된 경우에는, 하역 부하가 증대된 정도 (급격도) 가 크다고 판단한다.
하역 부하가 증대된 정도가 소정값을 하회한다고 ECU (135) 가 판단한 경우에는, ECU (135) 는 인버터 어셈블리 (131) 에 제어신호를 보내어, 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 의 출력을 단순히 증대시킴으로써, 하역 부하의 증대에 대응한다. 이 때, 상기 클러치 (112) 는 차단 상태 그대로 하고, 엔진 (111) 은 아이들링 상태 또는 정지 상태로 함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 하역 부하가 증대된 정도가 소정값 이상인 경우에는, 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 의 출력을 증대시킴과 함께, 바로 엔진 (111) 의 회전수의 증대를 개시하도록 제어한다. 또한, 엔진 (111) 이 정지 중인 경우에는, 도시를 생략한 스타터 모터에 의해 엔진 (111) 을 바로 시동시킴과 함께, 엔진 회전수의 증대를 개시한다. 발전 전동기 (113) 는 엔진 (111) 에 비해 고출력 상태로 신속하게 이행시킬 수 있기 때문에, 하역 작업의 지체를 작게 억제할 수 있거나, 또는 지체를 거의 제로로 할 수 있다. 또한, 엔진 회전수의 증대를 개시한 시점에서, 클러치 (112) 는 차단 상태 그대로 둔다.
그 후, ECU (135) 는 발전 전동기 (113) 의 회전수를 회전수 검출 센서 (153) 로 감시함과 함께, 엔진 (111) 의 회전수를 회전수 검출센서 (152) 로 감시한다. 그리고, 엔진 (111) 의 회전수가 발전 전동기 (113) 의 회전수와 동일해지면, ECU (135) 는 클러치 (112) 를 접속 상태로 하여, 엔진 (111) 의 대출력으로 하역 펌프 (117) 를 구동시키도록 제어한다. 클러치 (112) 를 접속 상태로 한 후에는, 발전 전동기 (113) 의 전동기 모드에서의 구동을 정지시켜도 되고, 구동을 계속하여 엔진 (111) 의 출력을 어시스트하도록 해도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 하역 부하가 비교적 적은 경우에는, 상기 제 3 모드로서 엔진 (111) 을 아이들링 또는 정지로 하여 에너지 효율 (연비) 을 향상시 킴과 함께, 이 제 3 모드에 있어서 부하가 소정 이상으로 (급격하게) 증대된 경우에는, 엔진 (111) 에 의한 하역 펌프 (117) 의 구동 (또는, 엔진 (111) 및 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 에 의한 하역 펌프 (117) 의 구동) 으로 전환함으로써, 엔진 (111) 에 의한 대출력을 이용하여 경쾌하게 하역 작업을 실시할 수 있다. 또한, 아이들링 상태나 정지 상태에 있던 엔진 (111) 을 고출력 상태로 이행시켜서 클러치 (112) 를 접속 상태로 할 때까지는 약간의 타임 러그가 발생하는 것은 피할 수 없지만, 그 동안에는 발전 전동기 (113) 의 출력을 신속하게 증대시킴으로써 대응할 수 있다는 점에서, 조작 응답성의 저하에 따른 하역 작업 지체의 걱정도 없으며, 하역 작업의 효율이 저하되는 일도 없다.
또한, 엔진 (111) 의 회전수가 발전 전동기 (113) 의 회전수와 동일해지고 나서 클러치 (112) 를 접속 상태로 하는 제어이기 때문에, 클러치 (112) 를 접속 상태로 함과 동시에 하역 펌프 (117) 의 입력 회전수가 일시적으로 저하되는 것도 회피할 수 있다. 따라서, 짐을 들어올리는 작업 중에 포크 (118) 의 상승 스피드가 일시적으로 떨어져 기대(機臺)에 불쾌한 진동을 발생시키거나, 하역 작업을 지체시키거나 하는 일도 없다. 또한, 양 회전수가 일치된 상태에서 클러치 (112) 를 접속 상태로 하는 제어이기 때문에, 클러치 (112) 의 시이징(seizing)이나 마멸 등도 회피할 수 있으며, 수명을 길게 할 수 있다.
또한, 엔진 (111) 이 정지 상태일 때 이그니션 스위치 (146) 가 ON 조작을 검지하면, ECU (135) 가 클러치 (112) 를 접속 상태로 함과 함께 발전 전동기 (113) 를 전동기 모드로 구동하여 엔진 (111) 을 시동시키도록 구성할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 전용의 스타터 모터를 폐지할 수 있고, 포크리프트 (101) 의 소형화에 공헌할 수 있음과 함께, 부품 점수나 제조 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 는 스타터 모터보다도 토크를 크게 설계하고 있는 것이 통례이기 때문에, 크랭킹시의 진동을 작게 할 수 있다.
또한, 스타터 모터와 발전 전동기 (113) 의 협동에 의해 엔진 (111) 을 시동시키는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우에는, 전용의 스타터 모터를 토크가 작은 소형의 것 (저렴한 것) 으로 할 수 있고, 포크리프트 (101) 의 컴팩트화를 도모할 수 있음과 함께, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
〔제 2 실시형태〕
도 2 에는 제 2 실시형태의 포크리프트의 구성이 블록도로서 도시되어 있다. 이 제 2 실시형태는, 상기의 제 1 실시형태에 비해, 발전 전동기 (113) 와 엔진 (111) 사이에 CVT (무단 변속기 ; 114) 가 개재되어 있는 점이 다르다. 이 CVT (114) 는 ECU (135) 로부터의 제어신호에 따라 그 변속비를 제어하는 것이 가능해지고 있다.
이 구성으로, 상기 제 3 모드 (클러치 (112) 는 차단 상태, 엔진 (111) 은 아이들링 상태 또는 정지 상태) 에서의 하역 작업 중에 하역 레버 포지션 센서 (145) 로 검출되는 하역 레버의 개도가 증대되거나 하여 하역 부하가 커지고, 그 하역 부하가 증대된 정도가 소정값 이상인 경우에, 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 의 출력을 증대시킴과 함께, 바로 엔진 (111) 의 회전수의 증대를 개시하도록 제어한다. 또한, 엔진 (111) 이 정지 중인 경우에는, 엔진 (111) 을 바로 시동시킴과 함께 엔진 회전수의 증대를 개시한다.
이 제 2 실시형태에서는, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 상기의 엔진 회전수 증대의 제어가 실시된 당초에는 클러치 (112) 를 차단 상태 그대로 두지만, 엔진 (111) 의 회전수가 발전 전동기 (113) 의 회전수보다 작은 단계에서도, CVT (114) 에 의해 증속된 엔진 회전수가 발전 전동기 (113) 의 회전수와 동일해진 경우에는, 클러치 (112) 를 접속 상태로 하여, 엔진 (111) 에 의한 하역 펌프 (117) 의 구동으로 이행시키는 제어를 실시하는 것으로 하고 있다. 또한, 엔진 (111) 의 회전수 증대의 제어의 개시 당초에는 클러치 (112) 가 차단 상태로 되어 있기 때문에, 엔진 (111) 의 동력이 CVT (114) 에 전달되지 않지만, ECU (135) 는, 클러치 (112) 를 접속 상태로 하여 엔진 (111) 의 동력을 CVT (114) 로 변속했다고 가정한 경우의 변속 후의 회전수를 상기 검출 센서 (152) 나 CVT (114) 의 변속비를 기초로 계산하고, 얻어진 회전수가 발전 전동기 (113) 의 회전수와 동일해졌다고 판단된 경우에, 클러치 (112) 를 접속 상태로 하게 된다.
이 도 2 의 구성에 의하면, CVT (114) 의 변속비를 적절히 설정함으로써, 엔진 (111) 과 발전 전동기 (113) 의 동기가 용이해진다. 특히, 엔진 (111) 의 회전수 증대 제어를 개시하고 나서 그다지 시간이 경과하지 않아 엔진 회전수가 낮은 상태에서도, CVT (114) 의 변속비를 적절히 설정한 후에 클러치 (112) 를 접속 상태로 하여 엔진 (111) 의 구동력을 하역 펌프 (117) 에 전달시켜, 발전 전동기 (113) 를 빠른 단계에서 어시스트할 수 있다. 따라서, 부하가 급격하게 증대한 경우라 하더라도 발전 전동기 (113) 의 큰 부하 하에서의 단독 운전이 장시간 계속 되는 것을 회피할 수 있어, 발전 전동기 (113) 의 수명을 길게 할 수 있다. 또한, CVT (114) 에 의해 증속된 경우의 엔진 회전수가 발전 전동기 (113) 의 회전수와 동일해진 경우에 클러치 (112) 를 접속 상태로 하기 때문에, 클러치 (112) 를 접속 상태로 하는 동시에 하역 펌프 (117) 의 입력 회전수가 일시적으로 저하되는 것도 회피할 수 있으며, 또 클러치 (112) 의 시이징이나 마멸 등도 회피할 수 있다.
도 2 의 구성에서, 클러치 (112) 가 접속된 후, ECU (135) 는 엔진 (111) 및 발전 전동기 (113) 의 회전수의 변화를 회전수 검출센서 (152 및 153) 에 의해 감시하고, 그에 따라 CVT (114) 의 변속비를 변경한다. 즉, CVT (114) 의 변속비를, 엔진 (111) 과 발전 전동기 (113) 의 동기 상태를 유지하도록 변경 제어한다. 이에 따라, 엔진 (111) 의 회전수가 낮은 상태에서부터 증대하여 발전 전동기 (113) 의 회전수와 동일해질 때까지의 동안에도 엔진 (111) 의 구동력을 하역 펌프 (117) 에 전달할 수 있다.
또한, 이 제 2 실시형태의 구성에서, 상기 제 3 모드에서는 엔진 (111) 을 아이들링이 아니라 정지 상태로 해 두어, 급격한 하역 부하의 증대가 검출되었을 때에, 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 의 출력을 증대시킴과 함께, 그와 거의 동시에, 상기 클러치 (112) 를 접속 상태로 하여 발전 전동기 (113) 에 의한 엔진 (111) 을 시동시키는 것도 가능하다. 이 구성에서는 CVT (114) 의 변속비를 적절히 설정함으로써, 발전 전동기 (113) 의 출력이 CVT (114) 에 의해 감속ㆍ토크 증강된 형태로 엔진 (111) 의 출력축을 회전시켜서 시동시키는 형태가 된다. 따라서, 발전 전동기 (113) 에 과잉 부하가 가해지는 일 없이 엔진 (111) 을 시동시킬 수 있다. 또한, 상기 구성에 있어서 전용의 스타터 모터를 상기 제 1 실시형태와 동일하게 생략 또는 소형화할 수 있고, 비용 저감 등에 기여할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 도 2 의 구성에 있어서 CVT (114) 는 클러치 (112) 와 발전 전동기 (113) 사이에 개재되어 있지만, CVT (114) 의 위치는 이 구성에 한정되지 않고, 예컨대, 클러치 (112) 와 엔진 (111) 사이에 CVT (114) 가 개재되는 구성이어도 된다.
〔제 3 실시형태〕
도 3 에는 제 3 실시형태의 포크리프트가 도시되어 있다. 이 포크리프트 (101) 는 도 1 의 구성에 있어서의 클러치 (112) 대신에, 발전 전동기 (113) 와 엔진 (111) 사이에 일방향 클러치 (112') 를 형성한 것으로서 구성된다.
이 구성에서, 상기 제 3 모드에 있어서 엔진 (111) 을 아이들링 상태 또는 정지 상태로 하여 발전 전동기 (113) 를 구동시키면, 엔진 (111) 의 회전수는 발전 전동기 (113) 의 회전수보다 작기 때문에, 일방향 클러치 (112') 가 자동적으로 차단 상태가 된다. 따라서, 이 제 3 모드에 있어서 발전 전동기 (113) 를 구동시켜 하역 펌프 (117) 를 구동시킬 때, 큰 부하 (엔진 브레이크) 가 가해져 버리는 것은 회피할 수 있다.
그리고, 상기 제 3 모드에서의 하역 작업 중에 하역 레버 포지션 센서 (145) 로 검출되는 하역 레버의 개도가 증대되거나 하여 하역 부하가 커져, 그 하역 부하 가 증대된 정도가 소정값 이상인 경우에는, 전동기 모드의 발전 전동기 (113) 의 출력을 증대시킴과 함께, 바로 엔진 (111) 의 회전수의 증대를 개시하도록 제어한다. 또한, 엔진 (111) 이 정지 중에 있는 경우에는, 엔진 (111) 을 바로 시동시킴과 함께 엔진 회전수의 증대를 개시한다.
이 제 3 실시형태에서는, 엔진 (111) 의 회전수가 서서히 증대되어 발전 전동기 (113) 의 회전수와 동일해진 단계에서, 상기 일방향 클러치 (112') 가 자동적으로 접속되어, 엔진 (111) 의 구동력이 하역 펌프 (117) 에 전달되게 된다. 이 도 3 의 구성에 의하면, 상술한 바와 같은, 엔진 회전수의 추종을 기다려 클러치를 접속하는 제어를 ECU (135) 측에서 실시할 필요가 없어지고, ECU (135) 의 부하를 경감시킬 수 있으며, 그 전기적 구성을 간소화시킬 수 있다. 또한, 전기적인 제어를 실시할 필요가 없기 때문에, 고장의 빈도를 저감시킬 수 있어, 메인티넌스 (maintenance) 의 필요 빈도도 저감시킬 수 있다.
또한, 이 제 3 실시형태에서도, 제 2 실시형태에서 설명한 바와 같은 CVT (114) 를, 예컨대, 일방향 클러치 (112') 와 발전 전동기 (113) 사이에 개재시켜서 사용할 수 있다. 단, 이 제 3 실시형태에서는 발전 전동기 (113) 측으로부터 엔진 (111) 을 시동시키려고 해도, 일방향 클러치 (112') 가 차단 상태가 되기 때문에 불가능하다. 전용의 스타터 모터에 의해 엔진 (111) 을 시동시키게 된다.
이상에서, 본 발명의 복수의 실시형태 및 그 변형예를 나타냈지만, 본 발명은 이하와 같이 더욱 변경하여 실시할 수 있다.
(1) 도 4 의 구성과 같이, 발전 전동기 (113) 를 엔진 (111) 과 동축 상에 배치하지 않고, 엔진 (111) 의 측부에 배치할 수도 있다. 이 경우에는, 클러치 (112) 를, 예컨대, 벨트식 클러치로 하여, 엔진 (111) 과 발전 전동기 (113) 사이에서 동력 단접을 실시하도록 하면 된다.
(2) 하역 부하를 검출하기 위한 부하검출수단은 제 1∼제 3 실시형태에서 하역 레버 포지션 센서 (145) 로 했지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 하역 펌프 (117) 로부터 토출되는 압유의 압력을 압력 센서 (161) 로 검지하여, 검출 압력이 높다는 것을 가지고 하역 부하가 높다고 판단해도 된다. 또한, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 포크 (118) 의 적절한 위치에 하중 센서 (162) 를 형성하여, 포크 (118) 로 짐을 들어올릴 때에 짐의 중량을 검출하여, 짐의 검출 중량이 크다는 것을 가지고 하역 부하가 높다고 판단해도 된다. 물론, 상기 하역 레버 포지션 센서 (145) 와 상기 압력 센서 (161) 나 상기 하중 센서 (162) 의 검출값을 조합하여, 하역 부하를 종합적으로 판단하는 구성이어도 된다.
(3) 제 1∼제 3 실시형태에서는, 하역부하 검출수단에 의해 검출되는 부하 증대의 급격도를 계산하여 상술한 발전 전동기 (113) 의 출력의 증대나 엔진 회전수 증대의 제어를 실시하고 있다. 그러나, 이에 한하지 않고, 검출되는 부하의 값 그 자체가 소정값 이상인 것을 조건으로 하여, 발전 전동기 (113) 의 출력의 증대나 엔진 회전수 증대의 제어를 실시하도록 해도 된다.
(4) 상기 하역 펌프 (117) 는 하역 밸브 (119) 로 작동 유체 (압유) 를 압송하도록 구성하고 있지만, 포크리프트 (101) 에 유압에 의한 파워스티어링 장치나 브레이크 장치 등을 구비하게 하여, 하역 밸브 (119) 외에, 상기 장치에 대해서도 압유를 분배하여 압송하는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 파워 스티어링 장치나 브레이크 장치 등에 대한 압유 공급원을 단일의 하역 펌프 (117) 로 겸하는 것이 가능하게 되어, 부품 점수를 삭감하여 콤팩트하게 할 수 있고, 또 비용을 저감시킬 수 있다.
(5) 본 발명의 하역장치는 포크리프트에 한하지 않고, 다른 하역 작업용 산업차량 일반에 적용할 수도 있다.

Claims (11)

  1. 엔진,
    발전 전동기,
    상기 엔진과 상기 발전 전동기 사이의 동력 전달을 접속/차단하는 클러치,
    상기 발전 전동기에 접속된 축전(蓄電)수단,
    하역 작업을 실시하기 위한 하역수단,
    하역 부하의 크기를 검출하는 부하검출수단, 및
    콘트롤러를 구비하며,
    상기 발전 전동기는, 상기 클러치를 통해 전달된 상기 엔진의 동력에 의해 구동되어 발전을 행하여 상기 축전수단에 축전하는 발전기 모드와, 상기 축전수단으로부터 전력을 공급받아 전동기로서 구동되는 전동기 모드 중 어느 하나의 모드로 구동되며,
    상기 콘트롤러는,
    상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하가 소정값보다 작은 경우에는, 상기 엔진을 정지 또는 아이들링 상태로 함과 함께 상기 클러치에 의해 상기 엔진과 상기 발전 전동기 사이의 동력의 전달을 차단하여, 전동기 모드의 상기 발전 전동기에 의해 상기 하역수단을 구동시켜 하역 작업을 실시하고,
    상기 클러치에 의해 상기 엔진과 상기 발전 전동기 사이의 동력의 전달을 차단한 상태에서 하역 작업 중에 상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하가 상기 소정 값 이상이 된 경우에, 전동기 모드의 상기 발전 전동기의 출력을 증대시키면서 상기 엔진의 회전수 증대를 개시함과 함께 상기 엔진의 회전수가 상기 발전 전동기의 회전수와 동일해지면, 상기 클러치에 의해 상기 엔진과 상기 발전 전동기 사이의 동력 전달을 접속시키고, 상기 엔진과 상기 발전 전동기 쌍방의 동력에 의해 상기 하역수단을 구동시켜 하역 작업을 실시하는 것을 특징으로 하는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진과 상기 발전 전동기 사이에 배치된 무단(無段) 변속기를 더 구비하는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 엔진의 회전수 증대를 개시한 후, 상기 무단 변속기에 의해 변속되는 상기 엔진의 회전수가 상기 발전 전동기의 회전수와 동일해지면, 상기 클러치에 의해 상기 엔진과 상기 발전 전동기 사이의 동력 전달을 접속시키는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 무단 변속기에 의해 변속되는 상기 엔진의 회전수가 상기 발전 전동기의 회전수와 동일해져 상기 클러치에 의해 상기 엔진과 상기 발전 전동기 사이의 동력 전달을 접속시킨 후, 상기 엔진의 회전수의 증대에 따라 상기 무단 변속기의 변속비를 변경 제어하는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 엔진의 회전수의 증대에 따라 상기 엔진과 상기 발전 전동기의 동기(同期) 상태를 유지하도록 상기 무단 변속기의 변속비를 변경 제어하는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘트롤러는,
    상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하가 소정값보다 작은 경우에는 상기 클러치를 차단 상태로 하고,
    상기 클러치에 의해 상기 엔진과 상기 발전 전동기 사이의 동력의 전달을 차단한 상태에서 하역 작업 중에 상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하가 상기 소정값 이상이 된 경우에 증대된 상기 엔진의 회전수가 상기 발전 전동기의 회전수와 동일해지면 상기 클러치를 접속 상태로 하는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러치는 일방향 클러치로 이루어지며,
    상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하가 소정값보다 작은 경우에는, 상기 엔진을 정지 또는 아이들링 상태로 함으로써 자동적으로 상기 엔진과 상기 발전 전동기 사이의 동력의 전달이 차단되고,
    이 상태에서 하역 작업 중에 상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하가 상기 소정값 이상이 된 경우에 증대된 상기 엔진의 회전수가 상기 발전 전동기의 회전수와 동일해지면, 자동적으로 상기 엔진과 상기 발전 전동기 사이의 동력의 전달이 접속되는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하역수단은, 포크와, 상기 포크를 이동시키기 위한 압유(壓油)를 토출하는 하역 펌프를 포함하는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하검출수단은, 하역 레버의 개도(開度)를 검출하는 하역 레버 포지션 센서를 갖는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 부하검출수단은, 상기 하역 펌프로부터 토출되는 압유의 압력을 검출하는 압력 센서를 갖는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 부하검출수단은, 상기 포크로 들어올리는 짐의 중량을 검출하는 하중 센서를 갖는, 하역 작업용 산업차량의 하역장치.
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