JP2006124145A - Hydraulic device for battery type industrial vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォークリフトを始めとする各種バッテリ式産業車両の液圧装置に関し、詳しくはリフト装置を昇降させるリフトシリンダに圧液を供給する液圧ポンプを作動する電動機を、リフト装置の下降時リフトシリンダから液圧ポンプに圧液を戻したときに生じるモータ作用で発電機として機能させ、バッテリ電源の電力回生を行う前記液圧装置に関する。 The present invention relates to a hydraulic device for various battery-powered industrial vehicles including a forklift, and more specifically, an electric motor that operates a hydraulic pump that supplies hydraulic fluid to a lift cylinder that lifts and lowers the lift device. The present invention relates to the hydraulic device that functions as a generator by a motor action that occurs when pressurized fluid is returned from a cylinder to a hydraulic pump, and performs power regeneration of a battery power source.
フォークリフト等のリフト装置の下降時の位置エネルギーを回生する方式として、大きく次の３つの方式がある。まず１つは、戻り油の流れ配管中に油圧モータを設置し、油圧モータで発電機を回し、発生した電気エネルギーをバッテリ電源に蓄電する方式がある（特許文献１）。２つ目の方式は、圧油をリフト装置のリフトシリンダに供給する油圧ポンプを戻り油で回転させることにより、油圧ポンプに油圧モータの作用をさせ、油圧ポンプに接続されている電気モータを発電機として用い、発生した電気エネルギーをバッテリ電源に蓄電する方式がある（特許文献２）。 There are roughly the following three methods for regenerating potential energy when a lift device such as a forklift is lowered. First, there is a system in which a hydraulic motor is installed in a return oil flow pipe, a generator is rotated by the hydraulic motor, and generated electric energy is stored in a battery power source (Patent Document 1). In the second method, a hydraulic pump that supplies pressure oil to the lift cylinder of the lift device is rotated by return oil, thereby causing the hydraulic pump to act as a hydraulic motor and generating an electric motor connected to the hydraulic pump. There is a method of storing generated electric energy in a battery power source as a machine (Patent Document 2).
３つ目の方式として、アキュムレータにより戻り油を蓄圧する方式があるが、この方式は、大容量のアキュムレータが必要なことと、圧力と流量の調整が現実的に困難なため、アイデアは古くからあるが、実用化されていない。 As a third method, there is a method of accumulating return oil with an accumulator, but this method has long been an idea because it requires a large-capacity accumulator and it is difficult to adjust the pressure and flow rate. Yes, but not in practical use.
特許文献１及び２に記載された方式は、共通して油圧回路が複雑となる問題がある。特に流量調整に油圧弁を使って絞るため、圧損が大きく効率が低下する。またモータを発電機として使うが、流量によって回転数変動範囲が大きい。モータは一般的に回転数が低格より低いときや高いときはトルク効率が悪くなり、従ってモータを効率の良い発電機として使う運転ができないという問題がある。 The methods described in Patent Documents 1 and 2 have a problem that the hydraulic circuit is complicated in common. In particular, since the hydraulic valve is used to adjust the flow rate, the pressure loss is large and the efficiency is lowered. Moreover, although a motor is used as a generator, the rotational speed fluctuation range is large depending on the flow rate. In general, the motor has a low torque efficiency when the rotational speed is lower or higher than a low speed, and therefore, there is a problem that the motor cannot be operated as an efficient generator.
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、リフト装置のリフトシリンダに圧液を供給する液圧ポンプを備え、同液圧ポンプによって前記リフトシリンダに圧液を吐出してリフト装置を上昇させるとともに、同リフト装置の下降時同リフトシリンダから同液圧ポンプに圧液を戻したときに生じるモータ作用で前記電動機を発電機として機能させ前記バッテリ電源で動力回収を行うバッテリ式産業車両のリフト装置において、油圧回路を簡素化するとともに、モータを効率の良い発電機として運転可能にし、リフトシリンダに圧液を供給する液圧ポンプにより、他のアクチュエータをも同時操作できるリフト装置を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention includes a hydraulic pump that supplies pressurized liquid to the lift cylinder of the lift device, and discharges the pressurized liquid to the lift cylinder by the hydraulic pump to raise the lift device. When the lift device is lowered, the lift device of the battery-powered industrial vehicle recovers the power by the battery power source by causing the electric motor to function as a generator by the motor action generated when the hydraulic fluid is returned from the lift cylinder to the hydraulic pump. In addition, the hydraulic circuit can be simplified, the motor can be operated as an efficient generator, and a lift device that can simultaneously operate other actuators by a hydraulic pump that supplies pressurized fluid to the lift cylinder is provided. Objective.
本発明の手段は、かかる目的を達成するもので、リフト装置を昇降させるリフトシリンダと、バッテリ電源と、同バッテリ電源によって作動する電動機と、同電動機によって作動する液圧ポンプとを備え、同液圧ポンプによって前記リフトシリンダに圧液を吐出してリフト装置を上昇させるとともに、同リフト装置の下降時同リフトシリンダから同液圧ポンプに圧液を戻したときに生じるモータ作用で前記電動機を発電機として機能させ前記バッテリ電源で動力回収を行うバッテリ式産業車両のリフト装置において、前記液圧ポンプを斜板の角度を変えることによって吐出量を制御可能な斜板形ピストンポンプとし、前記リフトシリンダの液圧を検知するセンサを設け、前記リフト装置の上昇時又は下降時に前記リフトシリンダの液圧検出値及び圧液流量指令値に基づいてモータトルク効率及びポンプ効率の面から最適となる前記電動機の回転数及び前記液圧ポンプの吐出量を決定するコントローラを備えたことを特徴とする。 Means of the present invention achieves such an object, and includes a lift cylinder for raising and lowering a lift device, a battery power source, an electric motor operated by the battery power source, and a hydraulic pump operated by the electric motor. The pressure pump discharges the pressure fluid to the lift cylinder to raise the lift device, and generates electric power by the motor action that occurs when the pressure fluid is returned from the lift cylinder to the fluid pressure pump when the lift device is lowered. In a lift device for a battery-type industrial vehicle that functions as a machine and recovers power with the battery power source, the hydraulic pump is a swash plate piston pump capable of controlling the discharge amount by changing the angle of the swash plate, and the lift cylinder A sensor for detecting the hydraulic pressure of the lift cylinder is provided, and the lift cylinder hydraulic pressure detection value when the lift device is raised or lowered Characterized by comprising a controller for determining the discharge amount of the rotational speed and the fluid pressure pump of the motor to be optimal in terms of motor torque efficiency and the pump efficiency based on the fine liquid flow rate command value.
本発明の手段においては、前記液圧ポンプを斜板の角度を変えることによって吐出量を制御可能な斜板形ピストンポンプとする。またリフトシリンダの液圧を検知するセンサを設け、前記コントローラによってリフトシリンダの液圧検出値及び圧液流量指令値に基づいてモータトルク効率及びポンプ効率の面から最適となる前記電動機の回転数及び前記液圧ポンプの吐出量を決定する。その後コントローラは、電動機を決定された回転数により一定回転するように制御するとともに、決められた電動機の回転数に基づいて、必要流量となるよう斜板型ピストンポンプの斜板角度を制御する。 In the means of the present invention, the hydraulic pump is a swash plate type piston pump whose discharge amount can be controlled by changing the angle of the swash plate. Further, a sensor for detecting the hydraulic pressure of the lift cylinder is provided, and the number of revolutions of the electric motor optimized from the aspect of motor torque efficiency and pump efficiency based on the hydraulic pressure detection value of the lift cylinder and the hydraulic fluid flow rate command value by the controller, and The discharge amount of the hydraulic pump is determined. Thereafter, the controller controls the electric motor so as to rotate at a constant speed based on the determined rotational speed, and controls the swash plate angle of the swash plate type piston pump based on the determined rotational speed of the electric motor so that the required flow rate is obtained.
本発明において、好ましくは、前記構成に加えて、他の負荷に圧液を吐出する第２の液圧ポンプ及び同第２の液圧ポンプを作動する第２の電動機を設け、同第２の液圧ポンプを斜板の角度を変えることによって吐出量を制御可能な斜板形ピストンポンプとし、前記他の負荷に吐出した液圧を検知するセンサを設け、同液圧検出値及び他の負荷への圧液流量指令値に基づいて前記第２の液圧ポンプの必要動力を演算し、次いでモータトルク効率及びポンプ効率の面から最適となる前記第２の電動機の回転数及び前記第２の液圧ポンプの吐出量を決定するように構成する。これによって他の負荷の同時操作が可能となる。
他の負荷としては、フォークを昇降可能に設置したマストを傾動させるチルトシリンダ、パワーステアリング、ブレーキ装置、その他のアタッチメントがある。
In the present invention, preferably, in addition to the above-described configuration, a second hydraulic pump that discharges pressurized liquid to another load and a second electric motor that operates the second hydraulic pump are provided. The hydraulic pump is a swash plate type piston pump whose discharge amount can be controlled by changing the angle of the swash plate, and a sensor for detecting the hydraulic pressure discharged to the other load is provided. The required power of the second hydraulic pump is calculated based on the pressure fluid flow command value to the motor, and then the second motor rotation speed and the second motor are optimized in terms of motor torque efficiency and pump efficiency. The discharge amount of the hydraulic pump is determined. This allows simultaneous operation of other loads.
Other loads include a tilt cylinder, a power steering, a brake device, and other attachments that tilt a mast that can be moved up and down.
通常フォークリフトは１ポンプ１電動機が使われている。そのためリフト装置の下降時１組の液圧ポンプ及び電動機で電力回生を行なうと、液圧ポンプが液圧モータとして使われるため、他のアクチュエータに供給する液圧を作り出す必要がある。そのため他の負荷に圧液を供給するための第２の液圧ポンプ及び第２の電動機を設け、他の負荷に必要な動力を前記液圧検知センサの液圧検出値及び圧液流量指令値に基づいて演算する。
次いでモータトルク効率及びポンプ効率の面から最適となる前記第２の電動機の回転数及び前記第２の液圧ポンプの吐出量を決定する。
A forklift usually uses one pump and one electric motor. For this reason, when power is regenerated by a set of hydraulic pumps and an electric motor when the lift device is lowered, the hydraulic pump is used as a hydraulic motor, so that it is necessary to create hydraulic pressure to be supplied to other actuators. Therefore, a second hydraulic pump and a second electric motor for supplying pressure fluid to other loads are provided, and the power necessary for other loads is supplied to the fluid pressure detection value and the fluid pressure command value of the fluid pressure detection sensor. Calculate based on
Next, the optimum rotational speed of the second electric motor and the discharge amount of the second hydraulic pump are determined in terms of motor torque efficiency and pump efficiency.
また本発明において、好ましくは、前記液圧ポンプに他の負荷に圧液を吐出する第２の液圧ポンプをタンデムに接続し、同第２の液圧ポンプを吐出量を制御可能な前記斜板形ピストンポンプとし、前記他の負荷に吐出した液圧を検知するセンサを設け、同液圧検出値及び他の負荷への圧液流量指令値に基づいて前記第２の液圧ポンプの必要動力を演算するように構成する。 In the present invention, preferably, the second hydraulic pump that discharges the hydraulic fluid to another load is connected to the hydraulic pump in tandem, and the second hydraulic pump is capable of controlling the discharge amount. A sensor for detecting the hydraulic pressure discharged to the other load is provided as a plate-type piston pump, and the second hydraulic pump is necessary based on the detected hydraulic pressure value and the pressurized fluid flow rate command value to the other load. The power is calculated.
この構成においては、リフト装置の下降時前記液圧ポンプで電力回生を行ない、電動機の回転数は予め決めた電動機の発電効率が良い回転数にセットする。電動機の前記回転数の元で、前記電動機にタンデムに接続された２個の液圧ポンプが、それぞれの負荷の液圧検出値及び圧液流量指令値に基づいて斜板角を決定して流量を制御する。
リフト装置の下降時電力回生動作中は、電動機を発電機として作用させるが、他の負荷を操作したときに、第２の液圧ポンプの必要動力が回生動力を上回ったら、電動機をモータ動作に切り換えて液圧ポンプから圧液を供給する。
In this configuration, when the lift device is lowered, power is regenerated by the hydraulic pump, and the rotation speed of the motor is set to a predetermined rotation speed with good power generation efficiency of the motor. Two hydraulic pumps connected to the electric motor in tandem under the rotation speed of the electric motor determine the swash plate angle based on the hydraulic pressure detection value and the hydraulic fluid flow command value of each load. To control.
During the power regenerative operation when the lift device descends, the motor is operated as a generator, but when other loads are operated and the required power of the second hydraulic pump exceeds the regenerative power, the motor is put into motor operation. Switch to supply hydraulic fluid from the hydraulic pump.
また本発明において、好ましくは、前記リフトシリンダに前記液圧ポンプから圧液を供給する管路の途中に、流路切換弁を介して他の負荷に圧液を切り換え可能に供給する分岐管路を設け、前記リフト装置の下降時同他の負荷に圧液を供給している時に前記リフトシリンダから還流する圧液を前記液圧ポンプをバイパスして圧液タンクに戻すバイパス管路を設ける構成とする。
この構成では、リフト装置のリフトエネルギーを回生中に、他の負荷を操作し、他の負荷の負荷圧力が回生の圧力より高くなる場合は、回生を中止して、液圧モータとして使っていた液圧ポンプを通常どおりポンプとして使用し、他の負荷に圧液を供給する。回生の圧力が他の負荷の負荷圧力より大きい場合は回生した圧液を他の負荷に供給する。
In the present invention, it is preferable that the branch pipe for supplying the hydraulic fluid to another load via the flow path switching valve in the middle of the pipe for supplying the hydraulic fluid from the hydraulic pump to the lift cylinder. And providing a bypass line that bypasses the hydraulic pump to return the pressurized liquid returning from the lift cylinder to the pressurized liquid tank when pressurized liquid is supplied to another load when the lift device is lowered And
In this configuration, during the regeneration of the lift energy of the lift device, other loads were operated, and when the load pressure of the other loads was higher than the regeneration pressure, the regeneration was stopped and used as a hydraulic motor. A hydraulic pump is used as a pump as usual, and pressure fluid is supplied to other loads. When the regenerative pressure is higher than the load pressure of another load, the regenerated pressure fluid is supplied to the other load.
本発明によれば、電動機によって作動され、リフトシリンダに圧液を供給する液圧ポンプを斜板の角度を変えることによって吐出量を制御可能な斜板形ピストンポンプとし、前記リフトシリンダの液圧を検知するセンサを設け、前記リフト装置の上昇時又は下降時に前記リフトシリンダの液圧検出値及び圧液流量指令値に基づいてモータトルク効率及びポンプ効率の面から最適となる前記電動機の回転数及び前記液圧ポンプの吐出量を決定するコントローラを備えたことにより、前記液圧ポンプをリフトシリンダに圧液を供給するポンプ作用時と、前記電動機を発電機として使用する電力回生時とのそれぞれの工程で、最適効率での運転が可能となり、そのため効率の良い電力回生が可能となり、省エネを達成できる。 According to the present invention, the hydraulic pump that is operated by the electric motor and supplies the hydraulic fluid to the lift cylinder is a swash plate type piston pump that can control the discharge amount by changing the angle of the swash plate, and the hydraulic pressure of the lift cylinder The number of rotations of the motor is optimal in terms of motor torque efficiency and pump efficiency based on the hydraulic pressure detection value and the hydraulic fluid flow rate command value of the lift cylinder when the lift device is raised or lowered And a controller for determining the discharge amount of the hydraulic pump, each of the hydraulic pump at the time of pump operation for supplying pressurized liquid to a lift cylinder and at the time of power regeneration using the electric motor as a generator In this process, it is possible to operate at an optimum efficiency, so that efficient power regeneration is possible and energy saving can be achieved.
また好ましくは、前記構成に加えて、他の負荷に圧液を吐出する第２の液圧ポンプ及び同第２の液圧ポンプを作動する第２の電動機を設け、同第２の液圧ポンプを斜板の角度を変えることによって吐出量を制御可能な斜板形ピストンポンプとし、前記他の負荷に吐出した液圧を検知するセンサを設け、同液圧検出値及び他の負荷への圧液流量指令値に基づいて前記第２の液圧ポンプの必要動力を演算し、次いでモータトルク効率及びポンプ効率の面から最適となる前記第２の電動機の回転数及び前記第２の液圧ポンプの吐出量を決定するようにしたことにより、リフトエネルギー回生時でも、他の負荷を操作可能となる。
またリフトエネルギー回生のための操作にとらわれることなく、他の負荷の操作をオンデマンド方式で必要な時に前記第２の液圧ポンプを操作することができるため、省エネを達成できる。
Preferably, in addition to the above configuration, a second hydraulic pump that discharges pressurized liquid to another load and a second electric motor that operates the second hydraulic pump are provided, and the second hydraulic pump The swash plate type piston pump that can control the discharge amount by changing the angle of the swash plate is provided with a sensor for detecting the hydraulic pressure discharged to the other load, and the same hydraulic pressure detection value and pressure to the other load are provided. The necessary power of the second hydraulic pump is calculated based on the liquid flow rate command value, and then the second motor rotation speed and the second hydraulic pump are optimized from the viewpoint of motor torque efficiency and pump efficiency. By determining the discharge amount, it is possible to operate other loads even during lift energy regeneration.
Further, the second hydraulic pump can be operated when other loads need to be operated on demand without being restricted by the operation for regenerating the lift energy, so that energy saving can be achieved.
また好ましくは、前記液圧ポンプに他の負荷に圧液を吐出する第２の液圧ポンプをタンデムに接続し、同第２の液圧ポンプを吐出量を制御可能な前記斜板形ピストンポンプとし、前記他の負荷に吐出した液圧を検知するセンサを設け、同液圧検出値及び他の負荷への圧液流量指令値に基づいて前記第２の液圧ポンプの必要動力を演算するようにしたことにより、リフトエネルギーの回生操作と他の負荷の操作とを同時に行なうことができるとともに、回生操作で回収した動力を他の負荷の動力として有効に利用できるので、省エネを達成できる。 Also preferably, the swash plate type piston pump capable of connecting a second hydraulic pump for discharging the hydraulic fluid to another load to the hydraulic pump in tandem and controlling the discharge amount of the second hydraulic pump. And a sensor for detecting the hydraulic pressure discharged to the other load is provided, and the necessary power of the second hydraulic pump is calculated based on the detected hydraulic pressure value and the pressurized fluid flow rate command value to the other load. By doing so, the regenerative operation of lift energy and the operation of other loads can be performed at the same time, and the power recovered by the regenerative operation can be effectively used as the power of other loads, so that energy saving can be achieved.
また好ましくは、前記リフトシリンダに前記液圧ポンプから圧液を供給する管路の途中に、流路切換弁を介して他の負荷に圧液を切り換え可能に供給する分岐管路を設け、前記リフト装置の下降時同他の負荷に圧液を供給している時に前記リフトシリンダから還流する圧液を前記液圧ポンプをバイパスして圧液タンクに戻すバイパス管路を設けたことにより、リフトエネルギーの回生中に他の負荷に圧液を供給する必要が出てきた場合には、前記流路切換弁により他の負荷に圧液を切換え供給することができるとともに、回生した動力を他の負荷に回すことができて、省エネを達成できる。 Preferably, a branch pipe for supplying pressure liquid to another load via a flow path switching valve is provided in the middle of a pipe for supplying pressure liquid from the hydraulic pump to the lift cylinder, By providing a bypass line that bypasses the hydraulic pump and returns the pressurized fluid returning from the lift cylinder to the pressurized fluid tank when pressurized fluid is being supplied to another load when the lift device is lowered. When it is necessary to supply pressure fluid to another load during energy regeneration, the fluid can be switched and supplied to another load by the flow path switching valve, and the regenerated power can be supplied to another load. It can be turned into a load and energy saving can be achieved.
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、本発明装置の第１実施例を示す系統図である。また図５の（ａ）は、ポンプ効率とポンプ回転数との関係を示す線図、（ｂ）はポンプ吐出量とポンプ回転数との関係を示す線図、（ｃ）は、ポンプ効率及びトルク効率の積とトルク及びポンプ回転数との関係を示す線図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of the apparatus of the present invention. 5A is a diagram showing the relationship between the pump efficiency and the pump rotational speed, FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the pump discharge amount and the pump rotational speed, and FIG. 5C is a diagram showing the pump efficiency and the pump rotational speed. It is a diagram which shows the relationship between the product of torque efficiency, torque, and pump rotation speed.
本発明の第１実施例を示す図１において、１は、バッテリを電源としたフォークリフトに昇降可能に設けられたフォークであり、２はフォーク１を昇降させるリフトシリンダである。３は、斜板の角度を変えることによって吐出量を制御可能な斜板形ピストンポンプ、４は同ポンプ３を作動するモータである。５は、圧油をポンプ３からリフトシリンダ２に供給する管路に介装され、同管路を開放又は閉鎖する電磁弁、６は、リフトシリンダ２内の圧力を検知する圧力センサ、７は、リフトレバー信号による操作量及び圧力センサ６の圧力検出値を入力して、ポンプ３の斜板の角度及びモータ４の回転数を制御するコントローラである。また８はリリーフ弁、９及び１０は圧油タンクである。
In FIG. 1 showing the first embodiment of the present invention, reference numeral 1 denotes a fork provided on a forklift powered by a battery so as to be able to be raised and lowered, and reference numeral 2 denotes a lift cylinder for raising and lowering the fork 1. Reference numeral 3 denotes a swash plate type piston pump capable of controlling the discharge amount by changing the angle of the swash plate, and 4 denotes a motor for operating the pump 3. 5 is an electromagnetic valve that opens and closes the pipe line that supplies pressure oil from the pump 3 to the lift cylinder 2, 6 is a pressure sensor that detects the pressure in the
かかる装置において、フォーク１を昇降させるリフト操作をすると、レバー信号がコントローラ７に入る。レバー信号はリフト上げ下げ速度に対応した信号となっている。
まずリフト上げ操作時においては、コントローラ７は、圧力センサ６で検知したリフトシリンダ２の圧力とレバーの操作量（圧油流量指令）から必要な動力を演算する。図５の（ａ）に示すように、ポンプ３のポンプ効率はポンプの回転数によって異なり、（ｂ）に示すように、ポンプ吐出量はポンプ回転数に比例し、斜板形ピストンポンプの斜板角度のよって勾配が異なってくる。また図５（ｃ）に示すように、モータトルク効率及びポンプ効率の積は、トルクやモータの回転数によって異なる。
In such a device, when a lift operation for raising and lowering the fork 1 is performed, a lever signal enters the
First, at the time of lift operation, the
従ってコントローラ７は、予め決めておいたモータトルク効率の良い回転数でモータ４が一定回転するように制御する。またコントローラ７は、決められた回転数から必要な流量となるようにかつポンプ効率を考慮して可変流量ポンプ３の斜板角度を制御する。このときポンプ効率の悪い回転数領域であれば、ポンプ効率が良い領域で必要な流量を満足させる効率良いモータの回転数を選ぶ。具体的には、モータトルク効率カーブとポンプ効率カーブを予めコントローラ７の内部に記憶させておき、それらの組み合わせから選ぶ。即ち前記２つの効率の積が最大になる点を選ぶ。
Accordingly, the
次にリフト操作信号が下げ操作時には、コントローラ７はモータ４を発電機として使うため、回生動作として吸収トルクを制御する。この場合もコントローラ７は、予め決めておいたモータトルク効率の良い回転数でモータが一定回転するように制御し、この決められた回転数から、必要な流量となるように可変流量ポンプ３の斜板角度を制御する。このときポンプ効率が悪い回転数領域であれば、ポンプ効率の良い点で必要な流量を満足させるモータ回転数を選ぶ。具体的には前記と同様にモータトルク効率カーブとポンプ効率カーブを予めコントローラ７の内部に記憶させておき、それらの積が最大になる点を選ぶ。
Next, when the lift operation signal is lowered, the
吸収トルクの値は積荷の大きさで変わり、積荷が軽くて下げ速度も遅い指令のときは、モータ４の発電効率が非常に悪くなるので、効率の良い回転数を選ぶ。回生した電力はバッテリあるいはキャパシタなどに蓄電する。
本第１実施例によれば、斜板ポンプ３をフォーク１の上げ操作時モータ４を油圧モータとして使う場合と、フォーク１の下げ操作時に動力回生する場合にモータ４を発電機として使う場合とおいて、ともにモータトルク効率及びポンプ効率の積が最大となる点でで運転できるため、省エネを達成できる。
The value of the absorption torque varies depending on the size of the load. When the command is light and the lowering speed is low, the power generation efficiency of the motor 4 becomes very bad, so an efficient rotation speed is selected. The regenerated power is stored in a battery or a capacitor.
According to the first embodiment, the swash plate pump 3 is used as the hydraulic motor when the fork 1 is raised, and the motor 4 is used as a generator when the power is regenerated when the fork 1 is lowered. Both can be operated at the point where the product of the motor torque efficiency and the pump efficiency is maximized, so that energy saving can be achieved.
次に本発明の第２実施例を図面に基づいて説明する。図２は本第２実施例を示す系統図である。図２おいて、１１は、バッテリを電源としたフォークリフトに昇降可能に設けられたフォークであり、１２はフォーク１１を昇降させるリフトシリンダである。１３は、斜板の角度を変えることによって吐出量を制御可能な斜板形ピストンポンプ、１４は同ポンプ１３を作動するモータである。１５は、圧油をポンプ１３からリフトシリンダ１２に供給する管路に介装され、同管路を開放又は閉鎖する電磁弁、１６は、リフトシリンダ１２内の圧力を検知する圧力センサ、１７は、リフトレバー信号及び圧力センサ１６の圧力検出値を入力して、ポンプ１３の斜板の角度及びモータ１４の回転数を制御するコントローラである。また１８はリリーフ弁、１９及び２０は圧油タンクである。前記構成は前記第１実施例の図１の構成と同一である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a system diagram showing the second embodiment. In FIG. 2, 11 is a fork provided on a forklift powered by a battery so as to be able to be raised and lowered, and 12 is a lift cylinder for raising and lowering the fork 11.
２１は、フォーク１１が設置されたマスト３１を傾動させるチルトシリンダであり、２２は、流路切換弁２４を介してチルトシリンダ２１に圧油を送る流量可変の斜板ピストンポンプ、２３はポンプ２２を作動するモータである。また２５は、チルトシリンダ２１の左右油室に連通した高圧選択弁２７を用いてチルトシリンダ２１の高圧側油室の圧力検出を行なう圧力センサである。
２６は、チルトレバー信号及び圧力センサ２５の圧力検出値を入力して、ポンプ２２の斜板の角度及びモータ２３の回転数を制御するコントローラである。また２８はリリーフ弁、２９及び３０は圧油タンクである。
Reference numeral 21 denotes a tilt cylinder that tilts the mast 31 on which the fork 11 is installed.
A
本第２実施例において、ポンプ１３、モータ１４及びコントローラ１７等を運転して、前記第１実施例と同様の操作でリフトシリンダ２への圧油供給運転及び動力回生運転を行なう。
またこれに加えて、チルトシリンダ２１を作動するため、ポンプ２２から流路切換弁２４を介してチルトシリンダ２１に圧油を供給する。モータ２３はチルトシリンダ操作用の電動モータである。本装置において、リフトエネルギ回生時にもポンプ２２及びモータ２３を運転して、チルトシリンダ２１を操作することができる。
In the second embodiment, the
In addition, in order to operate the tilt cylinder 21, pressure oil is supplied from the
その際チルトシリンダ２１の圧力検出に高圧選択弁２７を用い、高圧油室側の圧力を圧力センサ２５で検出し、この値に基づいてコントローラ２６で必要動力を演算し、この演算値とチルトレバー信号（流量指令）とから、予め決めておいたモータトルク効率の良い回転数でモータ２３が一定回転するように制御する。またコントローラ２６は、決められた回転数から必要な流量となるように可変流量ポンプ２２の斜板角度を制御する。このときポンプの効率悪い回転数領域であれば、ポンプ効率が良い領域で必要な流量を満足させる効率良いモータの回転数を選ぶ。具体的には、モータトルク効率カーブとポンプ効率カーブを予めコントローラ７の内部に記憶させておき、それらの組み合わせから選ぶ。即ち前記２つの効率の積が最大になる点を選ぶ。
At this time, the high pressure selection valve 27 is used for detecting the pressure of the tilt cylinder 21, the pressure on the high pressure oil chamber side is detected by the
本第２実施例によれば、リフトエネルギの動力回生時でも、チルトシリンダ２１を操作することができる。また必要な時にオンデマンド方式でポンプ２２を作動することができる。なおチルトシリンダ２１に代え、例えば他のアッタチメントやパワーステアリング等他のアクチュエータの操作を行なうようにしてもよい。
According to the second embodiment, the tilt cylinder 21 can be operated even during power regeneration of lift energy. Also, the
次に本発明の第３実施例を図面に基づいて説明する。図３は、本第３実施例を示す系統図である。図３において、４３は、フォーク４１を昇降させるリフトシリンダ、４４はマスト４２を傾動させるチルトシリンダである。４５及び４６は、モータ４７に対してタンデムに接続された、流量可変の斜板形ピストンポンプである。４９は、リフトシリンダ４３に圧油を供給する管路に介装された電磁弁、５０は、リフトシリンダ４３内の圧力を検知する圧力センサ、５１は、チルトシリンダ４４の高圧側の油室圧を選択する高圧選択弁５２に連通して高圧側油室圧を検知する圧力検知センサである。５３は、斜板ポンプ４６からチルトシリンダ４４に圧油を供給する管路に介装された流路切換弁、５４及び５５は、リリーフ弁である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a system diagram showing the third embodiment. In FIG. 3, reference numeral 43 denotes a lift cylinder that raises and lowers the fork 41, and 44 denotes a tilt cylinder that tilts the mast 42. 45 and 46 are swash plate type piston pumps that are connected in tandem with the motor 47 and have variable flow rate. 49 is an electromagnetic valve interposed in a pipe for supplying pressure oil to the lift cylinder 43, 50 is a pressure sensor for detecting the pressure in the lift cylinder 43, and 51 is an oil chamber pressure on the high pressure side of the tilt cylinder 44. Is a pressure detection sensor that communicates with the high pressure selection valve 52 for selecting the high pressure side oil chamber pressure. 53 is a flow path switching valve interposed in a pipe for supplying pressure oil from the
かかる第３実施例において、リフトシリンダ４３への給油は、斜板ポンプ４５で電磁弁４９を介して行ない、チルトシリンダ４４への給油は斜板ポンプ４６で流路切換弁５３を介して行なう。
両シリンダへの給油は、リフト回路及びチルト回路の圧油供給管路に設けられた圧力センサ５０及び５１の圧力検出値及びそれぞれのレバー信号による操作量（流量）をコントローラ４８が入力し、コントローラ４８でそれぞれの回路に必要な動力を個別に演算する。モータ４７の出力がそれらの演算値の和となるように制御する。
In the third embodiment, oil is supplied to the lift cylinder 43 via the electromagnetic valve 49 by the swash plate pump 45 and oil is supplied to the tilt cylinder 44 via the flow path switching valve 53 by the
For the oil supply to both cylinders, the
モータ４７の回転数をモータトルク効率及びポンプ効率の積が最大になる所を選び、そのモータ回転数の元で、必要流量となるように斜板ポンプ４５及び４６のそれぞれの斜板角度を選択するのは前記実施例と同様である。
リフトエネルギー回生運転とチルトシリンダ４４の操作を同時に行なう場合、ポンプ４６の動力が回生動力を上回ったら、発電機として用いていたモータ４７をモータ動作に切り換えてポンプ４６からチルトシリンダ４４に圧油を供給する。
Select the rotation speed of the motor 47 where the product of the motor torque efficiency and the pump efficiency is maximized, and select the swash plate angle of each of the swash plate pumps 45 and 46 so that the required flow rate is obtained based on the motor rotation speed. This is the same as in the previous embodiment.
When the lift energy regenerative operation and the operation of the tilt cylinder 44 are performed at the same time, when the power of the
本第３実施例によれば、斜板ポンプ４５及び４６をタンデムに接続していることにより、両ポンプを１個のモータ４７で作動することができ、構造が簡素化できるとともに、モータトルク効率カーブ及びポンプ効率カーブの積が最大となるモータ回転数に制御することにより、省エネを図ることができる。
また動力回生操作と他のアクチュエータ操作とを同時に行なえ、回生動力が有効に利用でき、省エネを達成できる。即ち動力回生及びチルトシリンダ４４に要する合計圧力は、チルトシリンダ４４に要する動力よりも少なくて済み、バッテリに蓄電する分をチルトシリンダ動力に回すことができる。
According to the third embodiment, since the swash plate pumps 45 and 46 are connected in tandem, both pumps can be operated by one motor 47, the structure can be simplified, and the motor torque efficiency can be simplified. Energy saving can be achieved by controlling the motor speed so that the product of the curve and the pump efficiency curve is maximized.
Moreover, power regeneration operation and other actuator operations can be performed simultaneously, so that regenerative power can be used effectively and energy saving can be achieved. That is, the total pressure required for the power regeneration and the tilt cylinder 44 is less than the power required for the tilt cylinder 44, and the amount stored in the battery can be turned to the tilt cylinder power.
次に本発明の第４実施例を図面に基づいて説明する。図４は本第４実施例を示す系統図である。本第４実施例は、流量可変の斜板ポンプ６５からリフトシリンダ６３に圧油を供給する管路の途中に、チルトシリンダ６４に圧油を供給する管路を分岐させ、斜板ポンプ６５からリフトシリンダ６３及びチルトシリンダ６４の両方に圧油を供給できるように構成したものである。
本実施例においても前記各実施例と同様に、コントローラ７３が、圧力センサ７０及び７１によってリフトシリンダ６３及びチルトシリンダ６４の必要動力を演算し、リフトレバー信号及びチルトレバー信号による操作量（流量指令）を入力し、モータ６６を最適効率のモータ回転数に一定保持して効率良い回生操作を行なうことができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a system diagram showing the fourth embodiment. In the fourth embodiment, a pipe for supplying pressure oil to the tilt cylinder 64 is branched in the middle of a pipe for supplying pressure oil from the variable flow
Also in this embodiment, similarly to each of the above embodiments, the
また本実施例では、チルトシリンダ６４を操作したときに、斜板ポンプ６５がポンプとして働く必要があるので、チルトシリンダ６４の操作時に動力回生ができなくなるのを防止するため、リフト電磁比例弁６７を閉じ、電磁比例バイパス弁６８を開け、チルトシリンダ６４に圧油を供給するとともに、リフトシリンダ６３の下降による戻し圧油を電磁比例バイパス弁６８から圧油タンク７６に戻す。
本実施例によれば、１組の斜板ポンプ及びモータによって、リフトシリンダ及びチルトシリンダの両方に圧油を供給することができて、構造を簡素化できるとともに、リフトシリンダの下降時に回生した動力を他の必要な動力に回すことができて省エネを達成できる。
In this embodiment, when the tilt cylinder 64 is operated, the
According to this embodiment, a set of swash plate pump and motor can supply pressure oil to both the lift cylinder and the tilt cylinder, the structure can be simplified, and the power regenerated when the lift cylinder is lowered. Can be turned into other necessary power to achieve energy saving.
本発明によれば、バッテリ式産業車両の液圧装置において、リフトシリンダ及び他のアクチュエータに圧液を供給するポンプのモータ回転数を、モータトルク効率及びポンプ効率の面から最適効率の回転数に一定保持制御を可能とすること、及びリフト装置の下降操作時に回生した動力をバッテリあるいは他のアクチュエータの動力として利用できるようにしたため、従来に比べて大幅な省エネを達成できる。 According to the present invention, in a hydraulic device for a battery-type industrial vehicle, the rotational speed of a pump that supplies hydraulic fluid to a lift cylinder and other actuators is set to an optimal rotational speed in terms of motor torque efficiency and pump efficiency. Since the constant holding control is enabled and the power regenerated during the lowering operation of the lift device can be used as the power of the battery or other actuator, significant energy saving can be achieved compared to the conventional case.
１，１１，４１，６１ フォーク
２，１２，４３，６３ リフトシリンダ
３，１３，２２，４５，４６，６５ 斜板形ピストンポンプ
４，１４，２３，４７，６６ モータ
５，１５，４９ 電磁弁
６，１６，２５，５０，５１，７０，７１ 圧力センサ
７，１７，２６，４８，７３ コントローラ
８，１８，２８，５５，７４，７５ リリーフ弁
９，１０，１９，２０，２９，３０，７６ 圧油タンク
２１，４４，６４ チルトシリンダ
２４，５３，６９ 流路切換弁
２７，５２，７２ 高圧選択弁
３１，４２，６２ マスト
６７ リフト電磁比例弁
６８ 電磁比例バイパス弁
1, 11, 41, 61 Fork 2, 12, 43, 63
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