JP2006273515A - ハイブリッド型フォークリフト - Google Patents
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Abstract
【課題】大動力の取り出しが可能でありながらエネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトを提供することを課題とする。
【解決手段】第１の出力軸１ａに出力されたエンジン１の動力により走行負荷４が駆動される。また、第２の出力軸１ｂに出力されたエンジン１の動力が荷役用動力分割機構５の第１及び第２出力端に分割されて出力され、第１出力端に出力されたエンジン１の動力ｈにより荷役負荷７が駆動される。また、エンジン１を作動させると共にバッテリ１０により電力を荷役モータ６に供給して作動させることにより、荷役負荷７がエンジン１と荷役モータ６の合算の動力により駆動される。なお、第２の出力軸１ｂに出力されるエンジン１の動力に余剰動力が発生すると、この余剰動力により荷役モータ６及び荷役側発電機８が発電してバッテリ１０が充電される。
【選択図】図１
【解決手段】第１の出力軸１ａに出力されたエンジン１の動力により走行負荷４が駆動される。また、第２の出力軸１ｂに出力されたエンジン１の動力が荷役用動力分割機構５の第１及び第２出力端に分割されて出力され、第１出力端に出力されたエンジン１の動力ｈにより荷役負荷７が駆動される。また、エンジン１を作動させると共にバッテリ１０により電力を荷役モータ６に供給して作動させることにより、荷役負荷７がエンジン１と荷役モータ６の合算の動力により駆動される。なお、第２の出力軸１ｂに出力されるエンジン１の動力に余剰動力が発生すると、この余剰動力により荷役モータ６及び荷役側発電機８が発電してバッテリ１０が充電される。
【選択図】図１
Description
この発明は、ハイブリッド型フォークリフトに係り、特にエンジン及び電動型のモータの２つの動力源を有するハイブリッド型フォークリフトに関する。
一般に、産業車両として知られているフォークリフトは、エンジンや電動型のモータを動力源として、走行のための走行負荷と、荷役作業を行うための荷役負荷を駆動している。
例えば特許文献１には、単一のエンジンにより走行負荷と荷役負荷の双方を駆動するエンジン型フォークリフトが開示されている。走行兼荷役作業時には、荷役レバーの操作量に基づいてエンジンの運転を制御し、油圧式のクラッチ及びブレーキを有する変速機構により走行速度を制御している。
例えば特許文献１には、単一のエンジンにより走行負荷と荷役負荷の双方を駆動するエンジン型フォークリフトが開示されている。走行兼荷役作業時には、荷役レバーの操作量に基づいてエンジンの運転を制御し、油圧式のクラッチ及びブレーキを有する変速機構により走行速度を制御している。
一方、例えば特許文献２には、走行負荷及び荷役負荷にそれぞれ対応する２つのモータを有し、バッテリから各モータに電力を供給して作動させることにより走行負荷及び荷役負荷を駆動するバッテリ型フォークリフトが開示されている。
また、例えば特許文献３には、上述の特許文献２のような走行負荷用及び荷役負荷用の２つのモータに加えて、バッテリに充電を行うためのエンジンを搭載したハイブリッド型フォークリフトが開示されている。このハイブリッド型フォークリフトでは、エンジンにより発電機を駆動してバッテリを充電すると共にバッテリから各モータに電力を供給して作動させることにより走行負荷及び荷役負荷が駆動される。
また、例えば特許文献３には、上述の特許文献２のような走行負荷用及び荷役負荷用の２つのモータに加えて、バッテリに充電を行うためのエンジンを搭載したハイブリッド型フォークリフトが開示されている。このハイブリッド型フォークリフトでは、エンジンにより発電機を駆動してバッテリを充電すると共にバッテリから各モータに電力を供給して作動させることにより走行負荷及び荷役負荷が駆動される。
しかしながら、特許文献１のエンジン型フォークリフトでは、走行兼荷役作業時に、荷役レバーの操作量に基づいてエンジンの運転条件を決定し、変速機構により走行速度を制御するため、荷役負荷と走行負荷の双方のトルクパターンに対し、エンジンを低燃費で駆動させる最適な動作状態を実現することが困難であった。また、このとき、油圧式のクラッチ及びブレーキを制御して走行速度を調整するので、大きなエネルギー損失を生じる場合があった。
また、一般に、モータを用いてエンジンと同等の出力を得ようとすると、エンジンに比べてかなり大型のモータとバッテリとが必要となる。このため、特許文献２あるいは特許文献３のようにフォークリフトに搭載されたモータ及びバッテリにより走行負荷と荷役負荷とをそれぞれ駆動する場合、実際には大きな動力を取り出すことが困難となる。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、大動力の取り出しが可能でありながらエネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトを提供することを目的とする。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、大動力の取り出しが可能でありながらエネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトを提供することを目的とする。
この発明に係る第１のハイブリッド型フォークリフトは、第１の出力軸及び第２の出力軸を有するエンジンと、エンジンの第１の出力軸に接続されると共に走行を行うための走行負荷と、エンジンの第２の出力軸に接続されると共にこの第２の出力軸に出力されるエンジンの動力を第１出力端と第２出力端とに分割して出力する荷役用動力分割機構と、荷役用動力分割機構の第１出力端に接続されると共に発電手段として兼用される荷役モータと、荷役用動力分割機構の第１出力端に荷役モータの回転軸を介して接続されると共に荷役作業を行うための荷役負荷と、荷役用動力分割機構の第２出力端に接続される荷役側発電機と、荷役モータ及び荷役側発電機で発生された電力を蓄えると共に必要に応じて荷役モータに電力を供給して作動させるバッテリとを備え、荷役負荷は、エンジンの動力及び荷役モータの動力の少なくとも一方によって駆動されるものである。
エンジンの第１の出力軸に接続されると共に発電手段として兼用される走行モータをさらに備え、走行負荷を走行モータの回転軸を介してエンジンの第１の出力軸に接続し、走行モータはバッテリから必要に応じて電力を供給されて作動されると共にこの走行モータが発電手段として発生した電力はバッテリに蓄えられるように構成することもでき、この場合、走行負荷を、エンジンの動力及び走行モータの動力の少なくとも一方によって駆動することができる。
また、この場合、エンジンの第１の出力軸と走行モータとの間に配設されたクラッチをさらに備え、クラッチでエンジンの第１の出力軸と走行モータとを切り離すことにより、走行負荷を、走行モータの動力のみによって駆動することができる。
また、この場合、エンジンの第１の出力軸と走行モータとの間に配設されたクラッチをさらに備え、クラッチでエンジンの第１の出力軸と走行モータとを切り離すことにより、走行負荷を、走行モータの動力のみによって駆動することができる。
また、エンジンの第１の出力軸に接続されると共にこの第１の出力軸に出力されるエンジンの動力を第１出力端と第２出力端とに分割して出力する走行用動力分割機構と、走行用動力分割機構の第２出力端に接続されると共に発生した電力がバッテリに蓄えられる走行側発電機とをさらに備え、走行用動力分割機構の第１出力端に走行モータの回転軸を介して走行負荷を接続することができ、この場合、走行負荷を、エンジンの動力及び走行モータの動力の少なくとも一方によって駆動することができる。
この発明に係る第２のハイブリッド型フォークリフトは、エンジンと、エンジンに接続されると共にエンジンの動力を第１出力端と第２出力端とに分割して出力する動力分割機構と、動力分割機構の第１出力端に接続されると共に発電手段として兼用される荷役モータと、動力分割機構の第１出力端に荷役モータの回転軸を介して接続されると共に荷役作業を行うための荷役負荷と、動力分割機構の第２出力端に接続される発電機と、走行モータと、走行モータに接続されると共に走行を行うための走行負荷と、荷役モータ及び発電機で発生された電力を蓄えると共に必要に応じて荷役モータ及び走行モータに電力を供給して作動させるバッテリとを備え、荷役負荷はエンジンの動力及び荷役モータの動力の少なくとも一方によって駆動され、走行負荷は走行モータの動力のみによって駆動されるものである。
なお、第１及び第２のハイブリッド型フォークリフトにおいて、動力分割機構は、遊星歯車装置または差動歯車装置を有するものから構成することができる。
ここで、遊星歯車装置は、第２出力端を有するサンギヤと、それぞれサンギヤに噛合し且つ入力端を有するキャリアにより互いに連結された複数のプラネタリーギヤと、複数のプラネタリーギヤに噛合し且つ第１出力端を有するリングギヤとを有し、入力端にエンジンからの動力を伝達させることができる。
ここで、遊星歯車装置は、第２出力端を有するサンギヤと、それぞれサンギヤに噛合し且つ入力端を有するキャリアにより互いに連結された複数のプラネタリーギヤと、複数のプラネタリーギヤに噛合し且つ第１出力端を有するリングギヤとを有し、入力端にエンジンからの動力を伝達させることができる。
この発明によれば、大動力の取り出しが可能でありながらエネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトを実現することができる。
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトでは、エンジン１が第１の出力軸１ａ及び第２の出力軸１ｂを有しており、第１の出力軸１ａにトルクコンバータ２及び変速機３を介して走行のための走行負荷４が接続されると共に、第２の出力軸１ｂに荷役用動力分割機構５が接続されている。また、荷役用動力分割機構５は、第１出力端及び第２出力端としての２つの回転軸５ａ及び５ｂを有しており、第１出力端としての回転軸５ａに荷役モータ６を介して、フォークの昇降等の荷役作業を行うための荷役負荷７が接続されると共に、第２出力端としての回転軸５ｂに荷役側発電機８が接続されている。
ここで、荷役モータ６は、発電手段として兼用されると共に荷役インバータ９を介して、図示しない機台に搭載されたバッテリ１０に電気的に接続されている。同様に、荷役側発電機８も発電機インバータ１１を介してバッテリ１０に電気的に接続されており、発電機インバータ１１を介してバッテリ１０から荷役側発電機８に電力を供給することによりこの荷役側発電機８をモータとして作動させることもできる。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトでは、エンジン１が第１の出力軸１ａ及び第２の出力軸１ｂを有しており、第１の出力軸１ａにトルクコンバータ２及び変速機３を介して走行のための走行負荷４が接続されると共に、第２の出力軸１ｂに荷役用動力分割機構５が接続されている。また、荷役用動力分割機構５は、第１出力端及び第２出力端としての２つの回転軸５ａ及び５ｂを有しており、第１出力端としての回転軸５ａに荷役モータ６を介して、フォークの昇降等の荷役作業を行うための荷役負荷７が接続されると共に、第２出力端としての回転軸５ｂに荷役側発電機８が接続されている。
ここで、荷役モータ６は、発電手段として兼用されると共に荷役インバータ９を介して、図示しない機台に搭載されたバッテリ１０に電気的に接続されている。同様に、荷役側発電機８も発電機インバータ１１を介してバッテリ１０に電気的に接続されており、発電機インバータ１１を介してバッテリ１０から荷役側発電機８に電力を供給することによりこの荷役側発電機８をモータとして作動させることもできる。
なお、具体的には、走行負荷４として走行用の駆動輪が変速機３の出力軸に接続されると共に、荷役負荷７として荷役作業用の油圧装置に作動油を供給する油圧ポンプが荷役モータ６の回転軸の他端部に接続されている。また、変速機３は、図示しない機台の前進及び後進を切り替えるための前後進切替機構と減速機とを含むものである。
荷役用動力分割機構５は、エンジン１の動力を分割して出力するためのものであり、図２及び３に示されるような遊星歯車装置から構成することができる。この遊星歯車装置は、中央に配置されるサンギヤ１２、サンギヤ１２の外周部に互いに間隔を隔てて配置される３つのプラネタリーギヤ１３と、これらサンギヤ１２及び３つのプラネタリーギヤ１３の周りを囲うように配置される環状のリングギヤ１４とを有している。サンギヤ１２及び３つのプラネタリーギヤ１３はそれぞれ外周部に歯が配列形成された外歯歯車からなると共にリングギヤ１４は内周部に歯が配列形成された内歯歯車からなり、３つのプラネタリーギヤ１３はそれぞれサンギヤ１２及びリングギヤ１４の双方に噛合している。また、３つのプラネタリーギヤ１３はキャリア１５により互いに連結されており、各プラネタリーギヤ１３は自転すると共にサンギヤ１２の周りを公転することができる。
また、キャリア１５には入力端として用いられる回転軸１５ａが連結されており、この回転軸１５ａにはエンジン１の第２の出力軸１ｂが接続されている。また、リングギヤ１４に第１出力端として用いられる回転軸５ａが連結されると共に、サンギヤ１２に第２出力端として用いられる回転軸５ｂが連結されており、このサンギヤ１２の回転軸５ｂに荷役側発電機８が接続されている。また、リングギヤ１４の回転軸５ａに荷役モータ６の回転軸の一端部が接続され、荷役モータ６の回転軸の他端部に荷役負荷７が接続されている。
次に、この発明の実施の形態１に係るハイブリッド式フォークリフトの動作を説明する。エンジン１を作動させると、エンジン１の動力が第１の出力軸１ａと第２の出力軸１ｂとにそれぞれ出力され、第１の出力軸１ａに出力されたエンジン１の動力がトルクコンバータ２及び変速機３を介して走行負荷４に機械的に伝達されることによりこの走行負荷４が駆動される。
また、第２の出力軸１ｂに出力されたエンジン１の動力は、キャリア１５の回転軸１５ａに入力されると共にキャリア１５及び３つのプラネタリーギヤ１３を介してサンギヤ１２及びリングギヤ１４に伝達され、これによりエンジン１の動力がリングギヤ１４の回転軸５ａとサンギヤ１２の回転軸５ｂとに分割されて出力される。ここで、リングギヤ１４の回転軸５ａに出力されたエンジン１の動力が荷役モータ６の回転軸を介して荷役負荷７に機械的に伝達されることによりこの荷役負荷７が駆動されると共に、サンギヤ１２の回転軸５ｂに出力されたエンジン１の動力により荷役側発電機８が駆動され、この荷役側発電機８により発生された電力が発電機インバータ１１を介してバッテリ１０に蓄えられる。
また、第２の出力軸１ｂに出力されたエンジン１の動力は、キャリア１５の回転軸１５ａに入力されると共にキャリア１５及び３つのプラネタリーギヤ１３を介してサンギヤ１２及びリングギヤ１４に伝達され、これによりエンジン１の動力がリングギヤ１４の回転軸５ａとサンギヤ１２の回転軸５ｂとに分割されて出力される。ここで、リングギヤ１４の回転軸５ａに出力されたエンジン１の動力が荷役モータ６の回転軸を介して荷役負荷７に機械的に伝達されることによりこの荷役負荷７が駆動されると共に、サンギヤ１２の回転軸５ｂに出力されたエンジン１の動力により荷役側発電機８が駆動され、この荷役側発電機８により発生された電力が発電機インバータ１１を介してバッテリ１０に蓄えられる。
また、エンジン１を作動させると共にバッテリ１０から荷役インバータ９を介して荷役モータ６に電力を供給して作動させることにより、リングギヤ１４の回転軸５ａに出力されたエンジン１の動力と荷役モータ６の動力との合算により荷役負荷７を駆動することもできる。
また、エンジン１を停止させると共にバッテリ１０から荷役インバータ９を介して荷役モータ６に電力を供給して作動させることにより、荷役負荷７を荷役モータ６の動力のみにより駆動することもできる。なお、このとき荷役側発電機８が逆回転することで、エンジン１の停止状態が維持される。
また、リングギヤ１４の回転軸５ａに出力されるエンジン１の動力に余剰動力が発生すると、この余剰動力により荷役モータ６が発電手段として作動されて電力を発生し、この電力が荷役インバータ９を介してバッテリ１０に蓄えられる。
なお、エンジン１の第１の出力軸１ａと第２の出力軸１ｂとは、互いに一定の比率の回転数で回転されるように構成されている。
また、エンジン１を停止させると共にバッテリ１０から荷役インバータ９を介して荷役モータ６に電力を供給して作動させることにより、荷役負荷７を荷役モータ６の動力のみにより駆動することもできる。なお、このとき荷役側発電機８が逆回転することで、エンジン１の停止状態が維持される。
また、リングギヤ１４の回転軸５ａに出力されるエンジン１の動力に余剰動力が発生すると、この余剰動力により荷役モータ６が発電手段として作動されて電力を発生し、この電力が荷役インバータ９を介してバッテリ１０に蓄えられる。
なお、エンジン１の第１の出力軸１ａと第２の出力軸１ｂとは、互いに一定の比率の回転数で回転されるように構成されている。
また、例えば図４に示されるように、荷役負荷７に必要な回転数Ｎｌが決まると、次のようにしてエンジン１の第２の出力軸１ｂの回転数Ｎｂが求められる。
まず、リングギヤ１４の回転数Ｎｌと、エンジン１の第２の出力軸１ｂの回転数Ｎｂと、荷役側発電機８の回転数Ｎｇとは、リングギヤ１４の歯数に対するサンギヤ１２の歯数の比率をρとすると、
（Ｎｂ−Ｎｇ）／（Ｎｌ−Ｎｂ）＝ρ ・・・（１）
と表される。
まず、リングギヤ１４の回転数Ｎｌと、エンジン１の第２の出力軸１ｂの回転数Ｎｂと、荷役側発電機８の回転数Ｎｇとは、リングギヤ１４の歯数に対するサンギヤ１２の歯数の比率をρとすると、
（Ｎｂ−Ｎｇ）／（Ｎｌ−Ｎｂ）＝ρ ・・・（１）
と表される。
ここで、図５に、燃費が最小となるエンジン１の第２の出力軸１ｂの回転数とエンジントルクの関係を表す最小燃費曲線を示す。すなわち、この曲線はエンジン１を燃費が最小となる最適な動作状態で運転することができる運転条件を表している。
エンジン１を最小燃費曲線上の動作点、例えばエンジン１の第２の出力軸１ｂの回転数Ｎｂとこの回転数Ｎｂに対する最適なトルクＴｂとで運転すると、上述の式（１）から、
Ｎｇ＝（１＋ρ）Ｎｂ−ρ・Ｎｌ ・・・（２）
となり、荷役側発電機８はこの回転数Ｎｇで回転することとなる。
エンジン１を最小燃費曲線上の動作点、例えばエンジン１の第２の出力軸１ｂの回転数Ｎｂとこの回転数Ｎｂに対する最適なトルクＴｂとで運転すると、上述の式（１）から、
Ｎｇ＝（１＋ρ）Ｎｂ−ρ・Ｎｌ ・・・（２）
となり、荷役側発電機８はこの回転数Ｎｇで回転することとなる。
このとき、エンジン１の第２の出力軸１ｂに出力されるトルクＴｂは、荷役側発電機８の回転軸及び荷役負荷７の回転軸に対してそれぞれ以下に示すトルクＴｂｇ及びＴｂｌに分配される。
Ｔｂｇ＝Ｔｂ／（１＋ρ）
Ｔｂｌ＝ρＴｂ／（１＋ρ）
ここで、荷役負荷７の回転軸にかかるトルクＴｂｌと荷役モータ６のトルクＴｍｌとの合算トルクが荷役負荷７の駆動に必要なトルクＴｌとつり合うことになる。
すなわち、
Ｔｌ＝Ｔｍｌ＋Ｔｂｌ＝Ｔｍｌ＋ρＴｂ／（１＋ρ） ・・・（３）
である。
このとき、Ｔｍｌ＜０であれば、荷役モータ６が発電手段として作動してバッテリ１０を充電する一方、Ｔｍｌ≧０であれば、荷役モータ６がトルクＴｂｌを補助するトルクＴｍｌを生じることとなる。
Ｔｂｇ＝Ｔｂ／（１＋ρ）
Ｔｂｌ＝ρＴｂ／（１＋ρ）
ここで、荷役負荷７の回転軸にかかるトルクＴｂｌと荷役モータ６のトルクＴｍｌとの合算トルクが荷役負荷７の駆動に必要なトルクＴｌとつり合うことになる。
すなわち、
Ｔｌ＝Ｔｍｌ＋Ｔｂｌ＝Ｔｍｌ＋ρＴｂ／（１＋ρ） ・・・（３）
である。
このとき、Ｔｍｌ＜０であれば、荷役モータ６が発電手段として作動してバッテリ１０を充電する一方、Ｔｍｌ≧０であれば、荷役モータ６がトルクＴｂｌを補助するトルクＴｍｌを生じることとなる。
また、図６に示されるように、このフォークリフトはコントローラ１６を有しており、このコントローラ１６により荷役モータ６が駆動制御される。すなわち、荷役負荷７で必要とされる所望の回転数Ｎ＊と、荷役モータ６の実際の回転数Ｎとの偏差が減算器１７で演算され、コントローラ１６はこの偏差がゼロとなるようなトルク指令Ｔ＊を荷役モータ６に与えて制御する。すなわち、上述の式（３）を満たすように、コントローラ１６により荷役モータ６のトルクＴｍｌが制御される。同様に、荷役側発電機８も、モータとしての作動時にはコントローラ１６により駆動制御される。
以上のように、エンジン１を燃費が最小となる最適な動作状態で運転することができるため、優れたエネルギー効率を有するハイブリッド型フォークリフトを実現することが可能となる。
また、荷役負荷７及び走行負荷４をそれぞれエンジン１の動力により直接に駆動することができるため大動力の取り出しが可能である。また、荷役負荷７を荷役モータ６とエンジン１の合算の動力により駆動することができるため、荷役作業に対してさらに大きな動力を取り出すこともでき、エンジン１単体の出力を低減することもできる。
また、荷役負荷７及び走行負荷４をそれぞれエンジン１の動力により直接に駆動することができるため大動力の取り出しが可能である。また、荷役負荷７を荷役モータ６とエンジン１の合算の動力により駆動することができるため、荷役作業に対してさらに大きな動力を取り出すこともでき、エンジン１単体の出力を低減することもできる。
また、荷役用動力分割機構５の回転軸５ａ及び５ｂにそれぞれ接続された荷役モータ６及び荷役側発電機８を制御することにより、エンジン１の回転数にかかわらず、荷役負荷７の回転数を任意に制御することができ、これにより走行負荷４と荷役負荷７とを独立して制御することが可能であり、操作性が向上する。
また、これら荷役用動力分割機構５、荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて、走行中であっても荷役負荷７である油圧ポンプを停止させることができるため、無駄な油圧損失の発生を未然に回避することができる。
また、エンジン１を停止させて荷役モータ６で荷役負荷７を駆動することにより、排ガスの発生を防止することができ、特に屋内等において有効に用いることができる。
また、これら荷役用動力分割機構５、荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて、走行中であっても荷役負荷７である油圧ポンプを停止させることができるため、無駄な油圧損失の発生を未然に回避することができる。
また、エンジン１を停止させて荷役モータ６で荷役負荷７を駆動することにより、排ガスの発生を防止することができ、特に屋内等において有効に用いることができる。
また、エンジン１の第２の出力軸１ｂに荷役用動力分割機構５を介して荷役モータ６及び荷役側発電機８が接続されているので、走行減速時に荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて発電することにより走行エネルギーの回生を行うことができ、また、走行用のアクセルペダルを離すことで自動的に減速するアクセルオフブレーキも可能となる。
また、第２の出力軸１ｂに出力されるエンジン１の動力を荷役負荷７の駆動に必要な動力よりも大きくすることによりエンジン１の余剰動力を発生させ、この余剰動力により荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて電力を発生してバッテリ１０に蓄えることができると共に、この蓄えられた電力をこれら荷役モータ６及びモータとして作動される際の荷役側発電機８で共用することができる。したがって、エネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトが得られる。
さらに、エンジン１の始動時にバッテリ１０により電力を荷役モータ６及び荷役側発電機８に供給して作動させることにより、第２の出力軸１ｂを介してエンジン１を始動することができる。したがって、エンジン１を始動させるための専用のスタータを設ける必要がなくなる。
さらに、エンジン１の始動時にバッテリ１０により電力を荷役モータ６及び荷役側発電機８に供給して作動させることにより、第２の出力軸１ｂを介してエンジン１を始動することができる。したがって、エンジン１を始動させるための専用のスタータを設ける必要がなくなる。
なお、図７に示されるように、エンジン１を停止させる（Ｎｂ＝０）と共に荷役モータ６を動作させると、上述の式（２）から、荷役側発電機８の回転数Ｎｇは、
Ｎｇ＝−ρ・Ｎｌ
とマイナスの値になり（荷役側発電機８が逆回転し）、エンジン１の第２の出力軸１ｂの回転数Ｎｂと荷役用動力分割機構５におけるリングギヤ１４の回転数Ｎｌと荷役側発電機８の回転数Ｎｇとのバランスが保たれる。これにより、エンジン１を停止させても、荷役モータ６のみで荷役負荷７を駆動することができる。
Ｎｇ＝−ρ・Ｎｌ
とマイナスの値になり（荷役側発電機８が逆回転し）、エンジン１の第２の出力軸１ｂの回転数Ｎｂと荷役用動力分割機構５におけるリングギヤ１４の回転数Ｎｌと荷役側発電機８の回転数Ｎｇとのバランスが保たれる。これにより、エンジン１を停止させても、荷役モータ６のみで荷役負荷７を駆動することができる。
実施の形態２．
図８に、この発明の実施の形態２に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトは、図１に示す実施の形態１に係るハイブリッド型フォークリフトにおいて、発電手段として兼用される走行モータ２１を備え、この走行モータ２１をエンジン１の第１の出力軸１ａとトルクコンバータ２との間に配置したものである。すなわち、エンジン１の第１の出力軸１ａに走行モータ２１の回転軸の一端部が接続され、走行モータ２１の回転軸の他端部にトルクコンバータ２及び変速機３を介して走行負荷４が接続されている。ここで、走行モータ２１は、荷役モータ６及び荷役側発電機８と同様に、走行インバータ２２を介してバッテリ１０に電気的に接続されている。
図８に、この発明の実施の形態２に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトは、図１に示す実施の形態１に係るハイブリッド型フォークリフトにおいて、発電手段として兼用される走行モータ２１を備え、この走行モータ２１をエンジン１の第１の出力軸１ａとトルクコンバータ２との間に配置したものである。すなわち、エンジン１の第１の出力軸１ａに走行モータ２１の回転軸の一端部が接続され、走行モータ２１の回転軸の他端部にトルクコンバータ２及び変速機３を介して走行負荷４が接続されている。ここで、走行モータ２１は、荷役モータ６及び荷役側発電機８と同様に、走行インバータ２２を介してバッテリ１０に電気的に接続されている。
エンジン１を作動させると、エンジン１の動力が第１の出力軸１ａと第２の出力軸１ｂとにそれぞれ出力され、第１の出力軸１ａに出力されたエンジン１の動力が、走行モータ２１の回転軸、トルクコンバータ２及び変速機３を介して走行負荷４へ機械的に伝達されることによりこの走行負荷４が駆動される。
また、エンジン１を作動させると共にバッテリ１０から走行インバータ２２を介して走行モータ２１に電力を供給してこの走行モータ２１を作動させることにより、走行負荷４を、第１の出力軸１ａに出力されたエンジン１の動力と走行モータ２１の動力との合算により駆動することもできる。
また、第１の出力軸１ａに出力されるエンジン１の動力に余剰動力が発生すると、この余剰動力により走行モータ２１が発電手段として作動されて電力を発生し、この電力が走行インバータ２２を介してバッテリ１０に蓄えられる。
また、エンジン１を作動させると共にバッテリ１０から走行インバータ２２を介して走行モータ２１に電力を供給してこの走行モータ２１を作動させることにより、走行負荷４を、第１の出力軸１ａに出力されたエンジン１の動力と走行モータ２１の動力との合算により駆動することもできる。
また、第１の出力軸１ａに出力されるエンジン１の動力に余剰動力が発生すると、この余剰動力により走行モータ２１が発電手段として作動されて電力を発生し、この電力が走行インバータ２２を介してバッテリ１０に蓄えられる。
なお、上述の実施の形態１と同様に、荷役負荷７については、エンジン１の動力及び荷役モータ６の動力の少なくとも一方により駆動することができ、また、第２の出力軸１ｂに出力されるエンジン１の動力の余剰分により荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて発電してバッテリ１０を充電することができる。
また、この実施の形態２では、エンジン１の第２の出力軸１ｂに接続された荷役用動力分割機構５の回転軸５ａに荷役モータ６の回転軸を介して荷役負荷７が接続されると共に回転軸５ｂに荷役側発電機８が接続され、エンジン１の第１の出力軸１ａに走行モータ２１の回転軸を介して走行負荷４が接続されている。そのため、エンジン１を図５の最小燃費曲線上の動作点（Ｎｂ，Ｔｂ）で運転する、すなわち最小燃費曲線上に沿って運転し、第１の出力軸１ａ及び第２の出力軸１ｂにそれぞれ出力されるエンジン１の動力が足りないときは、走行モータ２１とエンジン１との合算の動力により走行負荷４を、荷役モータ６とエンジン１との合算の動力により荷役負荷７を駆動すると共に、第１の出力軸１ａ及び第２の出力軸１ｂにそれぞれ出力されるエンジン１の動力が余るときは、走行モータ２１、荷役モータ６及び荷役側発電機８がこのエンジンの動力の余剰分により電力を発生することができる。
なお、この実施の形態２では、荷役モータ６及び荷役側発電機８だけでなく走行モータ２１も、上述の実施の形態１と同様に図６のコントローラ１６により駆動制御される。
なお、この実施の形態２では、荷役モータ６及び荷役側発電機８だけでなく走行モータ２１も、上述の実施の形態１と同様に図６のコントローラ１６により駆動制御される。
以上のように、エンジン１を燃費が最小となる最適な動作状態で運転することができるため、エネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトを実現することが可能となる。
また、走行負荷４及び荷役負荷７をそれぞれエンジン１の動力により直接に駆動することができるため、上述の実施の形態１と同様に、大動力の取り出しが可能である。
また、この実施の形態２では、荷役負荷７を荷役モータ６とエンジン１の合算の動力により駆動することができると共に、走行負荷４を走行モータ２１とエンジン１の合算の動力により駆動することができるため、荷役作業及び走行の双方に対してさらに大きな動力を取り出すこともでき、エンジン１単体の出力を低減することもできる。
また、走行負荷４及び荷役負荷７をそれぞれエンジン１の動力により直接に駆動することができるため、上述の実施の形態１と同様に、大動力の取り出しが可能である。
また、この実施の形態２では、荷役負荷７を荷役モータ６とエンジン１の合算の動力により駆動することができると共に、走行負荷４を走行モータ２１とエンジン１の合算の動力により駆動することができるため、荷役作業及び走行の双方に対してさらに大きな動力を取り出すこともでき、エンジン１単体の出力を低減することもできる。
また、荷役用動力分割機構５の回転軸５ａ及び５ｂにそれぞれ接続された荷役モータ６及び荷役側発電機８を制御することにより、エンジン１の回転数にかかわらず、荷役負荷７の回転数を任意に制御することができ、これにより走行負荷４と荷役負荷７とを独立して制御することが可能であり、操作性が向上する。
また、これら荷役用動力分割機構５、荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて、走行中であっても荷役負荷７である油圧ポンプを停止させることができるため、無駄な油圧損失の発生を未然に回避することができる。
また、エンジン１を停止させて荷役モータ６で荷役負荷７を駆動することにより、排ガスの発生を防止することができ、特に屋内等において有効に用いることができる。
また、これら荷役用動力分割機構５、荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて、走行中であっても荷役負荷７である油圧ポンプを停止させることができるため、無駄な油圧損失の発生を未然に回避することができる。
また、エンジン１を停止させて荷役モータ６で荷役負荷７を駆動することにより、排ガスの発生を防止することができ、特に屋内等において有効に用いることができる。
また、エンジン１の第１の出力軸１ａと走行負荷４との間に走行モータ２１がその回転軸を介して接続されているので、走行減速時に走行モータ２１を発電手段として作動させて発電することにより走行エネルギーの回生を行うことができ、また、走行用のアクセルペダルを離すことで自動的に減速するアクセルオフブレーキも可能となる。
また、エンジン１の動力を走行負荷４及び荷役負荷７の駆動に必要な動力よりも大きくすることによりエンジン１の余剰動力を発生させ、この余剰動力により走行モータ２１、荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて電力を発生してバッテリ１０に蓄えることができると共に、この蓄えられた電力をこれら走行モータ２１、荷役モータ６及びモータとして作動される際の荷役側発電機８で共用することができる。したがって、エネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトが得られる。
さらに、エンジン１の始動時にバッテリ１０により電力を走行モータ２１に供給して、または荷役モータ６及び荷役側発電機８に供給して作動させることにより、第１の出力軸１ａまたは第２の出力軸１ｂを介してエンジン１を始動することができる。なお、走行モータ２１及び荷役モータ６及び荷役側発電機８を共に用いてエンジン１を始動することもできる。したがって、エンジン１を始動させるための専用のスタータを設ける必要がなくなる。
さらに、エンジン１の始動時にバッテリ１０により電力を走行モータ２１に供給して、または荷役モータ６及び荷役側発電機８に供給して作動させることにより、第１の出力軸１ａまたは第２の出力軸１ｂを介してエンジン１を始動することができる。なお、走行モータ２１及び荷役モータ６及び荷役側発電機８を共に用いてエンジン１を始動することもできる。したがって、エンジン１を始動させるための専用のスタータを設ける必要がなくなる。
実施の形態３．
図９に、この発明の実施の形態３に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトは、図８に示す実施の形態２に係るハイブリッド型フォークリフトにおいて、エンジン１の第１の出力軸１ａと走行モータ２１との間にクラッチ３１を配置したものである。すなわち、エンジン１の第１の出力軸１ａにクラッチ３１を介して走行モータ２１の回転軸の一端部が接続されており、このクラッチ３１によりエンジン１と走行モータ２１との間の接続／切り離しを行なうことができる。
図９に、この発明の実施の形態３に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトは、図８に示す実施の形態２に係るハイブリッド型フォークリフトにおいて、エンジン１の第１の出力軸１ａと走行モータ２１との間にクラッチ３１を配置したものである。すなわち、エンジン１の第１の出力軸１ａにクラッチ３１を介して走行モータ２１の回転軸の一端部が接続されており、このクラッチ３１によりエンジン１と走行モータ２１との間の接続／切り離しを行なうことができる。
クラッチ３１でエンジン１と走行モータ２１との間を接続して動力の伝達を可能にすることにより、上述の実施の形態２と同様に、走行負荷４を、第１の出力軸１ａに出力されるエンジン１の動力のみ、または第１の出力軸１ａに出力されるエンジン１の動力と走行モータ２１の動力との合算の動力により駆動することができ、また、第１の出力軸１ａに出力されるエンジン１の動力の余剰分により走行モータ２１が発電手段として発電してバッテリ１０を充電することができ、これにより実施の形態２と同様の効果が得られる。
加えて、この実施の形態３では、バッテリ１０に十分な電力が蓄えられている場合や、走行負荷４が小さい場合などに、クラッチ３１でエンジン１と走行モータ２１との間を切り離して動力の伝達を遮断することにより、エンジン１を停止させると共にバッテリ１０により電力を走行モータ２１に供給して作動させ、この走行モータ２１の動力のみにより走行負荷４を駆動することができる。すなわち、バッテリ１０の電力のみにより荷役モータ６及び走行モータ２１を作動させて荷役作業及び走行を行うＥＶモードが可能となって、エンジン１を停止させて荷役負荷７及び走行負荷４を駆動することにより排ガスの発生をより効果的に防止することができる。
また、クラッチ３１でエンジン１と走行モータ２１との間を切り離して動力の伝達を遮断した状態で、走行モータ２１を駆動制御することにより、トルクコンバータ２がなくても発進することができるため、図１０に示されるように、トルクコンバータ２を省略することもでき、その場合、部品点数を低減できるだけでなく、坂道停止が可能となると共に走行回生及びアクセルオフブレーキ等をより効果的に行うことができる。
なお、クラッチ３１として電磁クラッチを用いることができる。この場合には、エンジン１の始動時に、クラッチ３１によりエンジン１と走行モータ２１との間を接続した状態で、バッテリ１０から走行モータ２１に電力を供給してこの走行モータ２１を作動させることにより、クラッチ３１及び第１の出力軸１ａを介してエンジン１を始動することができる。なお、走行モータ２１の代わりに、荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて、あるいは走行モータ２１及び荷役モータ６及び荷役側発電機８を共に用いてエンジン１を始動することもできる。したがって、エンジン１を始動させるための専用のスタータを設ける必要がなくなる。
また、クラッチ３１として、エンジン１の第１の出力軸１ａから走行モータ２１の方向には動力を伝達し、走行モータ２１からエンジン１の第１の出力軸１ａの方向には動力を伝達しないようにエンジン１の第１の出力軸１ａと走行モータ２１との間を接続するワンウェイクラッチを用いれば、クラッチ３１の制御を行うことなく同様の効果が得られる。
実施の形態４．
図１１に、この発明の実施の形態４に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトは、図８に示す実施の形態２に係るハイブリッド型フォークリフトにおいて、エンジン１の第１の出力軸１ａに接続される走行用動力分割機構４１を備え、この走行用動力分割機構４１を介して走行モータ２１をエンジン１の第１の出力軸１ａに接続したものである。
図１１に、この発明の実施の形態４に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトは、図８に示す実施の形態２に係るハイブリッド型フォークリフトにおいて、エンジン１の第１の出力軸１ａに接続される走行用動力分割機構４１を備え、この走行用動力分割機構４１を介して走行モータ２１をエンジン１の第１の出力軸１ａに接続したものである。
走行用動力分割機構４１は、荷役用動力分割機構５と同様の構成を有する遊星歯車装置からなり、その第１出力端としての回転軸４１ａに走行モータ２１の回転軸の一端部が接続され、走行モータ２１の回転軸の他端部に変速機３を介して走行負荷４が接続されている。また、走行用動力分割機構４１の第２出力端としての回転軸４１ｂには、走行側発電機４２が接続されている。ここで、走行側発電機４２は、走行モータ２１、荷役モータ６及び荷役側発電機８と同様に、発電機インバータ４３を介してバッテリ１０に電気的に接続されている。また、バッテリ１０から発電機インバータ４３を介して走行側発電機４２に電力を供給することによりこの走行側発電機４２をモータとして作動させることができる。
なお、実施の形態４において走行モータ２１と変速機３との間に配置されていたトルクコンバータが省略されている。
なお、実施の形態４において走行モータ２１と変速機３との間に配置されていたトルクコンバータが省略されている。
エンジン１を作動させると、エンジン１の動力が第１の出力軸１ａと第２の出力軸１ｂとにそれぞれ出力され、第１の出力軸１ａに出力されたエンジン１の動力は走行用動力分割機構４１を介してその第１及び第２出力端としての回転軸４１ａ及び４１ｂに分割されて出力される。ここで、第１出力端としての回転軸４１ａに出力されたエンジン１の動力が走行モータ２１の回転軸及び変速機３を介して走行負荷４に機械的に伝達されることによりこの走行負荷４が駆動されると共に、第２出力端としての回転軸４１ｂに出力されたエンジン１の動力により走行側発電機４２が駆動され、この走行側発電機４２により発生された電力が発電機インバータ４３を介してバッテリ１０に蓄えられる。
また、エンジン１を作動させると共にバッテリ１０から走行インバータ２２を介して走行モータ２１に電力を供給して作動させることにより、走行負荷４を、回転軸４１ａに出力されたエンジン１の動力と走行モータ２１の動力との合算により駆動することもできる。
また、エンジン１を停止させると共にバッテリ１０から走行インバータ２２を介して走行モータ２１に電力を供給して作動させることにより、走行負荷４を走行モータ２１の動力のみにより駆動することもできる。なお、このとき走行側発電機４２が逆回転することで、エンジン１の停止状態が維持される。
また、エンジン１を作動させると共にバッテリ１０から走行インバータ２２を介して走行モータ２１に電力を供給して作動させることにより、走行負荷４を、回転軸４１ａに出力されたエンジン１の動力と走行モータ２１の動力との合算により駆動することもできる。
また、エンジン１を停止させると共にバッテリ１０から走行インバータ２２を介して走行モータ２１に電力を供給して作動させることにより、走行負荷４を走行モータ２１の動力のみにより駆動することもできる。なお、このとき走行側発電機４２が逆回転することで、エンジン１の停止状態が維持される。
また、回転軸４１ａに出力されるエンジン１の動力に余剰動力が発生すると、この余剰動力により走行モータ２１が発電手段として作動されて電力を発生し、この電力が走行インバータ２２を介してバッテリ１０に蓄えられる。
なお、上述の実施の形態２と同様に、荷役負荷７を、エンジン１の動力及び荷役モータ６の動力の少なくとも一方により駆動することができ、また、第２の出力軸１ｂに出力されるエンジン１の動力の余剰分により荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて発電してバッテリ１０を充電することができる。
なお、上述の実施の形態２と同様に、荷役負荷７を、エンジン１の動力及び荷役モータ６の動力の少なくとも一方により駆動することができ、また、第２の出力軸１ｂに出力されるエンジン１の動力の余剰分により荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて発電してバッテリ１０を充電することができる。
また、この実施の形態４では、エンジン１の第２の出力軸１ｂに接続された荷役用動力分割機構５の回転軸５ａに荷役モータ６の回転軸を介して荷役負荷７が接続されると共に回転軸５ｂに荷役側発電機８が接続され、エンジン１の第２の出力軸１ａに接続された走行用動力分割機構４１の回転軸４１ａに走行モータ２１の回転軸を介して走行負荷４が接続されると共に回転軸４１ｂに走行側発電機４２が接続されている。そのため、エンジン１を図５に示したような最小燃費曲線上の動作点で運転する、すなわち最小燃費曲線上に沿って運転し、第１の出力軸１ａ及び第２の出力軸１ｂにそれぞれ出力されるエンジン１の動力が足りないときは、走行モータ２１とエンジン１との合算の動力により走行負荷４を、荷役モータ６とエンジン１との合算の動力により荷役負荷７を駆動すると共に、第１の出力軸１ａ及び第２の出力軸１ｂにそれぞれ出力されるエンジン１の動力が余るときは、走行モータ２１及び走行側発電機４２、荷役モータ６及び荷役側発電機８がこのエンジン１の動力の余剰分により電力を発生することができる。
なお、この実施の形態４では、荷役モータ６、荷役側発電機８及び走行モータ２１だけでなく走行側発電機４２も、上述の実施の形態３と同様に図６のコントローラ１６により駆動制御される。
なお、この実施の形態４では、荷役モータ６、荷役側発電機８及び走行モータ２１だけでなく走行側発電機４２も、上述の実施の形態３と同様に図６のコントローラ１６により駆動制御される。
以上のように、エンジン１を燃費が最小となる最適な動作状態で運転することができるため、優れたエネルギー効率を有するハイブリッド型フォークリフトを実現することが可能となる。
また、上述の実施の形態２と同様に、荷役負荷７及び走行負荷４をそれぞれエンジン１の動力により直接に駆動することができるため大動力の取り出しが可能であり、また、荷役負荷７及び走行負荷４をそれぞれ対応するモータ６及び２１とエンジン１の合算の動力により駆動することができるため、荷役作業及び走行の双方に対してさらに大きな動力を取り出すこともでき、エンジン１単体の出力を低減することもできる。
また、上述の実施の形態２と同様に、荷役負荷７及び走行負荷４をそれぞれエンジン１の動力により直接に駆動することができるため大動力の取り出しが可能であり、また、荷役負荷７及び走行負荷４をそれぞれ対応するモータ６及び２１とエンジン１の合算の動力により駆動することができるため、荷役作業及び走行の双方に対してさらに大きな動力を取り出すこともでき、エンジン１単体の出力を低減することもできる。
また、荷役用動力分割機構５の回転軸５ａ及び５ｂにそれぞれ接続された荷役モータ６及び荷役側発電機８や、走行用動力分割機構４１の回転軸４１ａ及び４１ｂにそれぞれ接続された走行モータ２１及び走行側発電機４２を制御することにより、エンジン１の回転数にかかわらず荷役負荷７及び走行負荷４の回転数を任意に制御することができ、これにより走行負荷４と荷役負荷７とを独立して制御することが可能であり、操作性が向上する。
また、荷役用動力分割機構５、荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて、走行中であっても荷役負荷７である油圧ポンプを停止させることができるため、無駄な油圧損失の発生を未然に回避することができる。
また、バッテリ１０に十分な電力が蓄えられている場合や、走行負荷４が小さい場合などに、エンジン１を停止させてバッテリ１０の電力のみにより荷役モータ６及び走行モータ２１を作動させて荷役負荷７及び走行負荷１０を駆動するＥＶモードが可能となって、排ガスの発生を防止することができ、特に屋内等において有効に用いることができる。
また、荷役用動力分割機構５、荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて、走行中であっても荷役負荷７である油圧ポンプを停止させることができるため、無駄な油圧損失の発生を未然に回避することができる。
また、バッテリ１０に十分な電力が蓄えられている場合や、走行負荷４が小さい場合などに、エンジン１を停止させてバッテリ１０の電力のみにより荷役モータ６及び走行モータ２１を作動させて荷役負荷７及び走行負荷１０を駆動するＥＶモードが可能となって、排ガスの発生を防止することができ、特に屋内等において有効に用いることができる。
また、走行用動力分割機構４１と走行負荷４との間に走行モータ２１がその回転軸を介して接続されているので、走行減速時に走行モータ２１を発電手段として作動させて発電することにより走行エネルギーの回生を行うことができ、また、走行用のアクセルペダルを離すことで自動的に減速するアクセルオフブレーキ及び坂道停止も可能となる。
また、エンジン１の動力を走行負荷４及び荷役負荷７の駆動に必要な動力よりも大きくすることによりエンジン１の余剰動力を発生させ、この余剰動力により走行モータ２１、走行側発電機４２、荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて電力を発生してバッテリ１０に蓄えることができると共に、この蓄えられた電力をこれら走行モータ２１及び荷役モータ６で共用することができる。したがって、エネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトが得られる。
さらに、エンジン１の始動時にバッテリ１０により電力を走行モータ２１及び走行側発電機４２に供給して、または荷役モータ６及び荷役側発電機８に供給して作動させることにより、第１の出力軸１ａまたは第２の出力軸１ｂを介してエンジン１を始動することができる。なお、これら走行モータ２１、走行側発電機４２、荷役モータ６及び荷役側発電機８を共に用いてエンジン１を始動することもできる。したがって、エンジン１を始動させるための専用のスタータを設ける必要がなくなる。
さらに、エンジン１の始動時にバッテリ１０により電力を走行モータ２１及び走行側発電機４２に供給して、または荷役モータ６及び荷役側発電機８に供給して作動させることにより、第１の出力軸１ａまたは第２の出力軸１ｂを介してエンジン１を始動することができる。なお、これら走行モータ２１、走行側発電機４２、荷役モータ６及び荷役側発電機８を共に用いてエンジン１を始動することもできる。したがって、エンジン１を始動させるための専用のスタータを設ける必要がなくなる。
なお、走行モータ２１と走行負荷４との間に変速機３を配置する代わりに、荷役用動力分割機構５の第１出力端としての回転軸４１ａと走行モータ２１との間に変速機３を配置することもできる。
実施の形態５．
図１２に、この発明の実施の形態５に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトは、図１に示す実施の形態１に係るハイブリッド型フォークリフトにおいて、エンジン１が第１の出力軸１ａのみを有し、この第１の出力軸１ａに荷役用動力分割機構５を介して荷役負荷７及び荷役側発電機８を接続すると共に、走行負荷４を駆動するための走行モータ５１を備え、バッテリ１０により電力を走行モータ５１に供給して作動させることにより走行負荷４を駆動するものである。この走行モータ５１は、発電手段として兼用されると共に荷役モータ６及び荷役側発電機８と同様に、走行インバータ５２を介してバッテリ１０に電気的に接続されており、走行モータ５１には減速機５３を介して走行負荷４が接続されている。
図１２に、この発明の実施の形態５に係るハイブリッド型フォークリフトの構成を示す。このフォークリフトは、図１に示す実施の形態１に係るハイブリッド型フォークリフトにおいて、エンジン１が第１の出力軸１ａのみを有し、この第１の出力軸１ａに荷役用動力分割機構５を介して荷役負荷７及び荷役側発電機８を接続すると共に、走行負荷４を駆動するための走行モータ５１を備え、バッテリ１０により電力を走行モータ５１に供給して作動させることにより走行負荷４を駆動するものである。この走行モータ５１は、発電手段として兼用されると共に荷役モータ６及び荷役側発電機８と同様に、走行インバータ５２を介してバッテリ１０に電気的に接続されており、走行モータ５１には減速機５３を介して走行負荷４が接続されている。
バッテリ１０に蓄えられた電力を走行インバータ５２を介して走行モータ５１に供給して作動させることにより、走行モータ５１の動力が減速機５３を介して走行負荷４に機械的に伝達され、走行負荷４が駆動される。
なお、上述の実施の形態１と同様に、荷役負荷７を第１の出力軸１ａに出力されたエンジン１の動力及び荷役モータ６の動力の少なくとも一方により駆動することができ、また、第１の出力軸１ａに出力されるエンジン１の動力の余剰分により荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて発電してバッテリ１０を充電することができる。
なお、上述の実施の形態１と同様に、荷役負荷７を第１の出力軸１ａに出力されたエンジン１の動力及び荷役モータ６の動力の少なくとも一方により駆動することができ、また、第１の出力軸１ａに出力されるエンジン１の動力の余剰分により荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて発電してバッテリ１０を充電することができる。
また、この実施の形態５では、走行負荷４がエンジン１に直結されているのではなく、バッテリ１０から供給される電力で作動する走行モータ５１により駆動されると共に、エンジン１の第１の出力軸１ａに接続された荷役用動力分割機構５の第１出力端に荷役モータ６の回転軸を介して荷役負荷７が接続されると共に第２出力端に荷役側発電機８が接続されている。そのため、エンジン１を図５に示したような最小燃費曲線上の動作点で運転する、すなわち最小燃費曲線上に沿って運転し、第１の出力軸１ａに出力されるエンジン１の動力が荷役負荷７に対して足りないときは、荷役モータ６とエンジン１との合算の動力により荷役負荷７を駆動すると共に、第１の出力軸１ａに出力されるエンジン１の動力が余るときは、荷役モータ６及び荷役側発電機８がこのエンジンの動力の余剰分により電力を発生することができる。
なお、走行モータ５１が、上述の実施の形態１と同様に図６のコントローラ１６により駆動制御される。
なお、走行モータ５１が、上述の実施の形態１と同様に図６のコントローラ１６により駆動制御される。
以上のように、エンジン１を燃費が最小となる最適な動作状態で運転することができるため、エネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトを実現することが可能となる。
また、荷役負荷７をエンジン１の動力により直接に駆動することができるため、大動力の取り出しが可能である。また、エンジン１の動力と荷役モータ６の動力との合算により荷役負荷７を駆動できるため、さらに大きな動力を取り出すこともでき、エンジン１単体の出力を低減することもできる。
また、荷役負荷７をエンジン１の動力により直接に駆動することができるため、大動力の取り出しが可能である。また、エンジン１の動力と荷役モータ６の動力との合算により荷役負荷７を駆動できるため、さらに大きな動力を取り出すこともでき、エンジン１単体の出力を低減することもできる。
また、荷役負荷７は荷役用動力分割機構５を介してエンジン１に接続され、走行負荷４はバッテリ１０により電力を供給されて作動される走行モータ５１により駆動されるため、エンジン１の回転数にかかわらず、走行負荷４の回転数を任意に制御することができ、これにより走行負荷４と荷役負荷７とを独立して制御することが可能であり、操作性が向上する。
また、走行中であっても荷役負荷７である油圧ポンプを停止させることができるため、無駄な油圧損失の発生を未然に回避することができる。
また、バッテリ１０に十分な電力が蓄えられている場合や、荷役負荷７及び走行負荷４が小さい場合などに、エンジン１を停止させてバッテリ１０の電力のみにより荷役モータ６及び走行モータ５１を作動させて荷役負荷７及び走行負荷１０を駆動するＥＶモードが可能となって、排ガスの発生を防止することができ、特に屋内等において有効に用いることができる。
また、走行中であっても荷役負荷７である油圧ポンプを停止させることができるため、無駄な油圧損失の発生を未然に回避することができる。
また、バッテリ１０に十分な電力が蓄えられている場合や、荷役負荷７及び走行負荷４が小さい場合などに、エンジン１を停止させてバッテリ１０の電力のみにより荷役モータ６及び走行モータ５１を作動させて荷役負荷７及び走行負荷１０を駆動するＥＶモードが可能となって、排ガスの発生を防止することができ、特に屋内等において有効に用いることができる。
また、走行負荷４に走行モータ５１がその回転軸を介して接続されているので、走行減速時に走行モータ５１を発電手段として作動させて発電することにより、走行エネルギーの回生を効果的に行うことができると共に、走行用のアクセルペダルを離すことで自動的に減速するアクセルオフブレーキや坂道停止も可能となる。
また、エンジン１の出力を荷役負荷７の駆動に必要な動力よりも大きくすることによりエンジン１の余剰動力を発生させ、この余剰動力により荷役モータ６及び荷役側発電機８を用いて電力を発生してバッテリ１０に蓄えることができると共に、この蓄えられた電力を荷役モータ６、走行モータ５１、モータとして作動される際の荷役側発電機８で共用することができる。したがって、エネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトが得られる。
また、エンジン１の始動時にバッテリ１０により電力を荷役モータ６及び荷役側発電機８に供給して作動させることにより、第１の出力軸１ａを介してエンジン１を始動することができる。したがって、エンジン１を始動させるための専用のスタータを設ける必要がなくなる。
さらに、この実施の形態５では、走行負荷４がバッテリ１０により電力を供給されて作動される走行モータ５１により駆動されるため、前後進切替機構やトルクコンバータを設ける必要がなく、したがって部品点数を低減できる。
また、エンジン１の始動時にバッテリ１０により電力を荷役モータ６及び荷役側発電機８に供給して作動させることにより、第１の出力軸１ａを介してエンジン１を始動することができる。したがって、エンジン１を始動させるための専用のスタータを設ける必要がなくなる。
さらに、この実施の形態５では、走行負荷４がバッテリ１０により電力を供給されて作動される走行モータ５１により駆動されるため、前後進切替機構やトルクコンバータを設ける必要がなく、したがって部品点数を低減できる。
また、エンジン１を図１３に示す最小燃費曲線上の任意の動作点、すなわち任意の回転数Ｎｅ及びトルクＴｅで運転することにより、燃費が最小となり、エネルギー効率の優れたフォークリフトを実現することができるが、この実施の形態４では、この最小燃費曲線上でも最も効率のよい動作点Ａ（回転数Ｎｅａ，トルクＴｅａ）で運転することにより、さらにエネルギー効率を向上させることができる。例えば、バッテリ１０に十分な電力が蓄えられているときは、荷役側発電機８及び荷役モータ６の出力をバランスさせることによりエンジン１を常にこの動作点Ａで運転するように構成することもできる。
また、バッテリ１０の充電量の変動を抑えるようにエンジン１の動作点を最小燃費曲線上の原点Ｏと点Ａとの間の領域Ｚ１で変化させて運転すれば、バッテリ１０の長寿命化を達成することができる。また、エンジン１を点Ａ以降の領域Ｚ２で運転すれば高出力を得ることができる。
また、バッテリ１０の充電量の変動を抑えるようにエンジン１の動作点を最小燃費曲線上の原点Ｏと点Ａとの間の領域Ｚ１で変化させて運転すれば、バッテリ１０の長寿命化を達成することができる。また、エンジン１を点Ａ以降の領域Ｚ２で運転すれば高出力を得ることができる。
なお、上述の実施の形態１〜５では、リングギヤ１４に連結された回転軸５ａを第１出力端として用いていたが、その代わりに、リングギヤ１４が荷役用動力分割機構５の第１出力端として用いられる外歯を有すると共に、外歯歯車からなり且つリングギヤ１４の外歯に噛合する回転取出用歯車を設け、この回転取出用歯車の回転軸に荷役モータ６の回転軸を介して荷役負荷７を接続しても、リングギヤ１４に伝達されたエンジン１の動力を荷役モータ６を介して荷役負荷７に機械的に伝達してこの荷役負荷７を駆動することができ、実施の形態１〜５と同様の効果が得られる。同様に、実施の形態４における走行用動力分割機構４１についてもこのような構成にすることができる。
また、実施の形態１〜５における荷役用動力分割機構５では、サンギヤ１２に荷役側発電機８が、リングギヤ１４に荷役負荷７がそれぞれ接続されていたが、これとは反対に、サンギヤ１２に荷役負荷７が、リングギヤ１４に荷役側発電機８がそれぞれ接続されていてもよい。実施の形態４における走行用動力分割機構４１の走行負荷４と走行側発電機４２についても同様である。
また、実施の形態１〜５における荷役用動力分割機構５では、サンギヤ１２に荷役側発電機８が、リングギヤ１４に荷役負荷７がそれぞれ接続されていたが、これとは反対に、サンギヤ１２に荷役負荷７が、リングギヤ１４に荷役側発電機８がそれぞれ接続されていてもよい。実施の形態４における走行用動力分割機構４１の走行負荷４と走行側発電機４２についても同様である。
また、上述の実施の形態１〜５において、３つのプラネタリーギヤ１３を有する遊星歯車装置の代わりに、２つ以下、あるいは４つ以上のプラネタリーギヤを有する遊星歯車装置を荷役用動力分割機構５及び走行用動力分割機構４１として用いることもできる。
また、荷役用動力分割機構５及び走行用動力分割機構４１として、遊星歯車装置を用いる代わりに、差動歯車装置（ディファレンシャルギヤ）等を用いることもできる。ここで、双方の動力分割機構５及び４１を差動歯車装置等から構成することもできるし、また、一方を遊星歯車装置から、他方を差動歯車装置等から構成することもできる。
また、荷役用動力分割機構５及び走行用動力分割機構４１として、遊星歯車装置を用いる代わりに、差動歯車装置（ディファレンシャルギヤ）等を用いることもできる。ここで、双方の動力分割機構５及び４１を差動歯車装置等から構成することもできるし、また、一方を遊星歯車装置から、他方を差動歯車装置等から構成することもできる。
なお、上述の実施の形態１〜５において、荷役負荷７として用いられる油圧ポンプとして、可変容量型のポンプを用いれば、荷役負荷７の回転軸に与えられるトルクに対して回転数をある範囲で変更することが可能であり、したがって、エンジン１をより高効率の動作状態で運転することができ、さらにエネルギー効率の優れたハイブリッド型フォークリフトが得られる。
また、実施の形態１〜５において、燃費が最小となる最適な動作状態の代わりに、エンジン１の排気中のＮＯＸが最小となる、またはエンジン１で生じる音が最小となるような最適な動作状態を目標にして、エンジン１を運転することもできる。
また、実施の形態１〜５において、燃費が最小となる最適な動作状態の代わりに、エンジン１の排気中のＮＯＸが最小となる、またはエンジン１で生じる音が最小となるような最適な動作状態を目標にして、エンジン１を運転することもできる。
１ エンジン、１ａ 第１の出力軸、１ｂ 第２の出力軸、２ トルクコンバータ、３ 変速機、４ 走行負荷、５ 荷役用動力分割機構、５ａ，５ｂ，１５ａ，４１ａ，４１ｂ 回転軸、６ 荷役モータ、７ 荷役負荷、８ 荷役側発電機、９ 荷役インバータ、１０ バッテリ、１１，４３ 発電機インバータ、１２ サンギヤ、１３ プラネタリーギヤ、１４ リングギヤ、１５ キャリア、１６ コントローラ、１７ 減算器、２１，５１ 走行モータ、２２，５２ 走行インバータ、３１ クラッチ、４１ 走行用動力分割機構、４２ 走行側発電機、５３ 減速機。
Claims (8)
- 第１の出力軸及び第２の出力軸を有するエンジンと、
前記エンジンの第１の出力軸に接続されると共に走行を行うための走行負荷と、
前記エンジンの第２の出力軸に接続されると共にこの第２の出力軸に出力される前記エンジンの動力を第１出力端と第２出力端とに分割して出力する荷役用動力分割機構と、
前記荷役用動力分割機構の第１出力端に接続されると共に発電手段として兼用される荷役モータと、
前記荷役用動力分割機構の第１出力端に前記荷役モータの回転軸を介して接続されると共に荷役作業を行うための荷役負荷と、
前記荷役用動力分割機構の第２出力端に接続される荷役側発電機と、
前記荷役モータ及び前記荷役側発電機で発生された電力を蓄えると共に必要に応じて前記荷役モータに電力を供給して作動させるバッテリと
を備え、前記荷役負荷は、前記エンジンの動力及び前記荷役モータの動力の少なくとも一方によって駆動されることを特徴とするハイブリッド型フォークリフト。 - 前記エンジンの第１の出力軸に接続されると共に発電手段として兼用される走行モータをさらに備え、前記走行負荷は前記走行モータの回転軸を介して前記エンジンの第１の出力軸に接続され、前記走行モータは前記バッテリから必要に応じて電力を供給されて作動されると共にこの走行モータが発電手段として発生した電力は前記バッテリに蓄えられ、前記走行負荷は、前記エンジンの動力及び前記走行モータの動力の少なくとも一方によって駆動される請求項１に記載のハイブリッド型フォークリフト。
- 前記エンジンの第１の出力軸と前記走行モータとの間に配設されたクラッチをさらに備え、前記クラッチで前記エンジンの第１の出力軸と前記走行モータとを切り離すことにより、前記走行負荷は、前記走行モータの動力のみによって駆動される請求項２に記載のハイブリッド型フォークリフト。
- 前記エンジンの第１の出力軸に接続されると共にこの第１の出力軸に出力される前記エンジンの動力を第１出力端と第２出力端とに分割して出力する走行用動力分割機構と、前記走行用動力分割機構の第２出力端に接続されると共に発生した電力が前記バッテリに蓄えられる走行側発電機とをさらに備え、前記走行用動力分割機構の第１出力端に前記走行モータの回転軸を介して前記走行負荷が接続され、前記走行負荷は、前記エンジンの動力及び前記走行モータの動力の少なくとも一方によって駆動される請求項２に記載のハイブリッド型フォークリフト。
- エンジンと、
前記エンジンに接続されると共に前記エンジンの動力を第１出力端と第２出力端とに分割して出力する動力分割機構と、
前記動力分割機構の第１出力端に接続されると共に発電手段として兼用される荷役モータと、
前記動力分割機構の第１出力端に前記荷役モータの回転軸を介して接続されると共に荷役作業を行うための荷役負荷と、
前記動力分割機構の第２出力端に接続される発電機と、
走行モータと、
前記走行モータに接続されると共に走行を行うための走行負荷と、
前記荷役モータ及び前記発電機で発生された電力を蓄えると共に必要に応じて前記荷役モータ及び前記走行モータに電力を供給して作動させるバッテリと
を備え、前記荷役負荷は、前記エンジンの動力及び前記荷役モータの動力の少なくとも一方によって駆動され、前記走行負荷は、前記走行モータの動力のみによって駆動されることを特徴とするハイブリッド型フォークリフト。 - 前記動力分割機構は、遊星歯車装置を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のハイブリッド型フォークリフト。
- 前記遊星歯車装置は、第２出力端を有するサンギヤと、それぞれ前記サンギヤに噛合し且つ入力端を有するキャリアにより互いに連結された複数のプラネタリーギヤと、前記複数のプラネタリーギヤに噛合し且つ第１出力端を有するリングギヤとを有し、前記入力端に前記エンジンからの動力が伝達される請求項６に記載のハイブリッド型フォークリフト。
- 前記動力分割機構は、差動歯車装置を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のハイブリッド型フォークリフト。
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