JP6098456B2 - 産業車両 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジン式の産業車両に関するものである。
ハイブリッド自動車において、燃費向上の観点からエコモード（エコノミーモード）を選択可能な自動車が提案されている。エコノミーモードを選択するためのエコモードスイッチを押すことにより通常の要求トルクから省エネルギーの要求トルクに切り替えてトルクを制限し、エンジンを効率良く運転している（例えば特許文献１参照）。
特開２００８−１０５５３２号公報
特許文献１ではハイブリッド自動車においてエコモードではエンジンを効率良く運転しながらモータにてトルクを補うことにより車両性能（要求トルク）を維持しつつ燃費の向上を図っている。しかし、ハイブリッド自動車とは異なりモータを有していないエンジン式の産業車両では、エンジンのトルクをモータで補うことはできない。また、産業車両、特にフォークリフトにおいてエコモードを選択してトルク制限をかけることにより燃費の向上を図る場合、自動車に比べて走行の際の車速の範囲が狭く、また荷役作業を行う荷による重量変化も大きいため、エコモードにおいて単純にトルクを制限し続けてしまうと、トルク不足により荷役作業に支障をきたす虞がある。例えば、重い荷を積載して走行をする際などにおいては荷による負荷が大きく、エンジンのトルクが不足し産業車両の最高速の出せない状態となる可能性がある。
この発明の目的は、エコモードにおいて車両の状態に応じて燃費性能の向上と車両最大性能を両立するようにトルク制限を行うことができる産業車両を提供する。
上記課題を解決する産業車両は、エンジンが搭載され、エコモードが選択されたときにアクセル開度に応じたエンジントルクの割合を通常モードが選択されたときのアクセル開度に応じたエンジントルクの割合よりも抑えることで前記エンジンにトルク制限をかける産業車両であって、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記トルク制限がかかっている状態において、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以上、かつ、車速が予め定めた値以上及び荷役装置上昇中の少なくとも一方が成立した状態が予め定めた時間連続したならば、前記トルク制限を解除するトルク制限解除手段と、を備えることを要旨とする。
これによれば、トルク制限がかかっている状態において、アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以上、かつ、車速が予め定めた値以上及び荷役装置上昇中の少なくとも一方が成立した状態が予め定めた時間連続したならば、トルク制限が解除される。よって、エコモードにおいて車両の状態に応じてトルク制限を解除するため、燃費性能の向上と車両最大性能を両立するようにトルク制限を調整することができる。
上記産業車両において、前記トルク制限解除手段により前記トルク制限が解除された後において、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以下、又は、車速が前記予め定めた値より小さい予め定めた閾値以下、又は、荷役装置上昇終了を検出したならば前記トルク制限をかけ直すトルク制限復帰手段を更に備えるとよい。
これによれば、トルク制限が解除された後において、アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以下、又は、車速が予め定めた値より小さい予め定めた閾値以下、又は、荷役装置上昇終了を検出したならばトルク制限がかけ直される。よって、トルク制限を一旦解除しても車両の状態に応じてトルク制限を再度かけ直すので、エコモードによる燃費性能の向上を図ることができる。
上記産業車両において、前記トルク制限解除手段は、前記トルク制限の解除を徐々に行うとよい。
これによれば、トルク制限の解除を徐々に行うことにより、運転者に違和感を与えることなく、トルク制限の解除を行うことができる。
本発明によれば、エコモードにおいて車両の状態に応じて燃費性能の向上と車両最大性能を両立するようにトルク制限を行うことができる。
フォークリフトの全体構成を示す模式図。 （ａ）はトルク制限の解除条件を説明するための説明図、（ｂ）は復帰条件を説明するための説明図。 作用を説明するためのタイムチャート。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、産業車両としてのフォークリフト１０の車体には、荷役装置１１が装備されている。荷役装置１１は、左右一対のアウタマスト１２とインナマスト１３とからなる多段式のマスト１４を備え、アウタマスト１２には油圧式のティルトシリンダ１５が連結されているとともにインナマスト１３には油圧式のリフトシリンダ１６が連結されている。マスト１４は、ティルトシリンダ１５に対する作動油の給排によって車体の前後方向に前傾動作又は後傾動作を行う。インナマスト１３は、リフトシリンダ１６に対する作動油の給排によって車体の上下方向に昇降動作を行う。また、インナマスト１３には、リフトブラケット１７を介してフォーク１８が設けられている。フォーク１８は、リフトシリンダ１６の作動によってインナマスト１３がアウタマスト１２に沿って昇降動作を行うことにより、リフトブラケット１７とともに昇降動作を行う。
また、フォークリフト１０の車体には、フォークリフト１０の走行動作及び荷役動作の駆動源となるエンジン１９と、エンジン１９によって駆動される油圧ポンプ２０と、油圧ポンプ２０から吐出された作動油が供給される油圧機構２１と、動力伝達機構２２が搭載されている。エンジン１９の出力は車両走行用の駆動力と荷役用のティルトシリンダ１５及びリフトシリンダ１６の作動用の駆動力となる。
油圧ポンプ２０の駆動により油タンク２３の作動油が汲み上げられて油圧機構２１を介してティルトシリンダ１５、リフトシリンダ１６に供給されるとともにティルトシリンダ１５、リフトシリンダ１６から排出された作動油が油圧機構２１を介して油タンク２３に戻される。油圧機構２１は電磁式コントロールバルブ（図示略）を有し、コントロールバルブによりティルトシリンダ１５への作動油の給排、リフトシリンダ１６への作動油の給排を制御する。
動力伝達機構２２はトルクコンバータや、クラッチ（いずれも図示略）などの動力を伝達するための機構を有している。エンジン１９には動力伝達機構２２、ディファレンシャルギア２４を介して車軸２５が連結されており、車軸２５の両側には駆動輪２６が配設されている。そして、エンジン１９の出力は動力伝達機構２２、ディファレンシャルギア２４、車軸２５を介して駆動輪２６に伝達される。
荷役レバー２７にはティルトレバー及びリフトレバーが含まれており、荷役レバー２７によりティルトシリンダ１５の動作及びリフトシリンダ１６の動作が指示される。荷役レバー操作センサ２８により荷役レバー２７の操作が検出される。また、アクセルペダル２９によりフォークリフト１０の加速が指示される。アクセル開度検出手段としてのアクセル開度センサ３０によりアクセルペダル２９の操作量（アクセル開度）が検出される。さらに、エコモードスイッチ３１が運転席に設けられている。
フォークリフト１０の車体には車両制御装置３２が搭載されている。車両制御装置３２には、荷役レバー操作センサ２８、アクセル開度センサ３０、エコモードスイッチ３１、車速センサ３３が電気的に接続されている。車両制御装置３２は、各センサ２８，３０，３３およびスイッチ３１からの信号により荷役レバー２７の操作、アクセルペダル２９の操作量（アクセル開度）、車速、エコモードスイッチ３１のオン／オフ操作を検知する。車両制御装置３２は油圧機構２１を制御して所望の荷役動作を行わせるべくティルトシリンダ１５、リフトシリンダ１６の作動油の供給及び排出を制御する。
車両制御装置３２にはエンジン制御装置３４が接続されている。エンジン制御装置３４によりエンジン１９が制御される。
車両制御装置３２はエンジン制御装置３４に指令信号を出力してエンジン回転数の制御を行う。具体的には、例えば、アクセルペダル２９の踏み込み量によってエンジン回転数を制御する。また、車両制御装置３２はエコモードスイッチ３１の操作に基づいてトルク制限指令をエンジン制御装置３４に出力する。このトルク制限指令を受けたエンジン制御装置３４はエンジントルクを制御してエコモードにおいてエンジン１９のトルク制限をかける。
次に、フォークリフト１０の作用を説明する。
車両制御装置３２は、エコモードスイッチ３１のオン／オフにてエンジン制御装置３４に対するトルク制限値を切り替える。通常モードではアクセル開度に応じた１００％のトルクを出力するのに対し、エコモードではトルク制限がかけられ、エンジン１９のトルクを例えば通常モードの８０％程度に抑えることによりエンジン１９の燃料消費量を抑えている。このトルクの制限値は、車両の積載可能重量や搭載されるエンジン１９の仕様や作業の内容などを考慮して最適な制限値を予め定めている。
車両制御装置３２はアクセル開度、荷役レバーの操作量、車速を検知している。
図２（ａ）に示すように、トルク制限の解除条件として、項目Ａ１と項目Ａ２が予め設定されている。
項目Ａ１は、アクセル開度が所定値Ｘａ以上であることの検出である。この所定値Ｘａは、アクセル開度が全開となるように操作されているか否かを検出するために予め定められた値である。なお、所定値Ｘａは、アクセルペダル２９の遊び等を考慮して、全開であるアクセルペダル開度１００％よりも１０〜１５％程度低い値として設定してもよい。
項目Ａ２は、フォークリフトの車速が所定値Ｙａ以上、又は、荷役装置上昇中であることの検出である。この項目は、フォークリフトが走行しているか、又はリフトシリンダ１６を伸長させてフォーク１８を上昇させる荷役動作を行っている（以下、荷役装置上昇を「リフト上昇」と表記する）か、を検出するものである。所定値Ｙａは、動力伝達機構２２を介してエンジン１９からの出力によりフォークリフトが走行していると判断できる値として１〜５ｋｍ／ｈ程度で予め設定される。また、リフト上昇中であるか否かの検出はリフトレバーの操作を検出することによって行う。
また、図２（ｂ）に示すように、トルク制限が解除された後に再びトルク制限への復帰条件（かけ直し条件）として、項目Ｂ１と項目Ｂ２と項目Ｂ３が予め設定されている。
項目Ｂ１は、アクセル開度が所定値Ｘｂ以下であることの検出である。この所定値Ｘｂは、アクセル開度を全開とするような操作では無い状態（アクセル開度を全開から緩めた状態）かを検出するために設定された値である。したがって、所定値Ｘｂは、上記項目Ａ１での所定値Ｘａより小さい値であり、かつこの状態を確実に検出することができる値であるアクセル開度５０％程度で設定される。
項目Ｂ２は、フォークリフトの車速が所定値Ｙｂ以下であることの検出である。所定値Ｙｂは、上記項目Ａ２での所定値Ｙａより小さい予め定めた閾値であり、項目Ａ２において車速が所定値Ｙａ以上となった後において車両を止めようとする操作がなされたことを車速から検出するものである。フォークリフトの作業の性質上、フォークリフトを完全に停止させる前に次の作業へと移ることがあるため完全な停止（０ｋｍ／ｈ）を検出するのではなく、また、車速センサ３３の精度等も考慮して１〜３ｋｍ／ｈ程度の値で設定される。
項目Ｂ３は、リフト上昇終了時であることの検出である。リフト上昇終了時か否かは、リフトレバーの操作位置によって検出される。
なお、アクセルペダル開度や車速の各所定値は、上記の趣旨によって設定される値であるが、フォークリフトの機台の積載重量や搭載されるエンジン１９の特性などによって具体的な最適値が設定されるものであり、予め実験等によって最適値が求められる。
図３は、エンジン１９のトルクを通常モードよりも抑えた状態（以下、トルク制限状態という）から、トルク制限がかからない状態（以下、トルク制限解除状態という）に移行し、その後、再びトルク制限状態に移行する状況を説明するための図である。
図３に示すように、ｔ１のタイミング以前のように、トルク制限状態となっていたとする。
トルク制限解除手段としての車両制御装置３２は、図２（ａ）に示した項目Ａ１，Ａ２の両方の条件が図３のｔ１のタイミングで成立し、所定時間（予め定めた時間）Ｔａ連続した場合、図３のｔ２のタイミングでトルク制限を徐々に解除する。すなわち、ｔ１〜ｔ２までの時間Ｔａが、トルク制限解除条件が連続して成立した予め定めた時間である。
ここで、所定時間Ｔａは、項目Ａ１、Ａ２の条件が一過的に成立した場合にトルク制限を解除することを防止した値であり、なおかつ、平坦路であれば最高速付近にまで到達できるような値として、１０〜３０秒程度で設定される。この値（Ｔａ）もフォークリフトの機台の積載重量や搭載されるエンジン１９の特性などによって具体的な最適値が設定されるものであり、予め実験等によって最適値が求められる。
また、トルク制限状態からトルク制限解除状態への移行は時間とともに徐々に行われ、図３のｔ３のタイミングでトルク制限解除状態への移行が完了する。つまり、ｔ２〜ｔ３までの時間Ｔｂがトルク制限状態からトルク制限解除状態へ徐々に移行する時間である。
これにより、最終的にトルク制限解除状態になり、通常モードと同様のエンジン出力が可能となる。これにより、例えば、重い荷を搭載した状態で最高速が出ない、又は、リフトが上昇しない状態を回避することができる。
より詳しく説明する。
フォークリフトの管理者がエコモードスイッチ３１をオン操作してトルク制限をかけ、かつ、この状態でロックしている状態を想定する。オペレータはモード変更できず、トルク制限がかかったエコモードの状態でフォークリフトを操作する。
トルク制限をかけると、デーゼルエンジンの場合、燃料噴射量が制限される。これによりエンジン出力（トルク）が制限される。また、ガソリンエンジンではスロットル弁の開度、即ち、エンジンへの空気量が制限されてエンジン出力（トルク）が制限される。このようにしてアクセル開度に応じたエンジン１９のトルクが抑えられ、フォークリフトの加速性能等は制限されて、エンジン１９の燃料消費量が低減される。
アクセル開度によってエンジン１９のトルク（回転数）を調整し、それによりフォークリフトの車速、荷役速度を調整しており、トルク制限の解除条件のうち項目Ａ１（アクセル開度が所定値Ｘａ以上）、項目Ａ２（車速が所定値Ｙａ以上又はリフト上昇中）の条件を所定時間連続して満たすことで、走行しているか、あるいは荷の上昇をしているかのどちらかであることが分かる。
そして、項目Ａ１でのアクセル開度が所定値Ｘａ以上かつ項目Ａ２での車速が所定値Ｙａ以上が所定時間連続して満たすことにより、アクセルが全開でフォークリフトが走行しており、この状態が所定時間連続した場合には、トルク制限が徐々に解除される。例えば、エコモードで重い荷物を搭載した状態で走行している場合でトルクが不足して最高速が出せない状態となってしまうおそれがあるが、トルク制限が解除されるため、車両の最大性能が引出され、最高速を出すことができる。
また、項目Ａ１でのアクセル開度が所定値Ｘａ以上かつ項目Ａ２での車速が所定値Ｙａ以上が所定時間連続して満たしているかの条件を付けことにより、重い荷物を搭載していない状態でのアクセル全開での加速時には、トルク制限が行われ、燃料消費量を抑えた状態での加速を実現することができる。重い荷物を搭載していない状態であるため、トルクを制限した状態であっても、所定時間経過した段階では車速は最高速に到達可能となる。
また、項目Ａ２での車速が所定値Ｙａ以上であるという条件を付けたことにより、例えば、荷役作業を行わずフォークリフトが止まった状態での所定時間のアクセル全開の動作などでは、トルク制限が解除されることはない。
さらに、項目Ａ１でのアクセル開度が所定値Ｘａ以上かつ項目Ａ２でのリフト上昇中が所定時間連続して満たすことにより、フォークリフトが止まった状態でアクセルペダル２９が全開でリフトを上昇させており、この状態が所定時間連続した場合には、トルク制限が徐々に解除される。例えば、エコモードで重い荷物を持上げている場合に、エンジン１９の出力が不足することにより持上げる力が不足した場合には、十分な上昇速度が得られないおそれがあるが、トルク制限が解除されるため、車両の最大性能が引出され、十分な上昇速度を得ることができる。
なお、図３のｔ２〜ｔ３までの期間、即ち、トルク制限状態から徐々にトルク制限解除状態にする期間において、例えば、アクセル開度がゼロ（アクセル・オフ）ならばトルク制限をかけた状態に戻すようになっている。
次に、トルク制限のかけ直し動作について説明する。
図３に示すように、ｔ４のタイミング以前のように、トルク制限解除状態となっていたとする。
トルク制限復帰手段としての車両制御装置３２は、図２（ｂ）に示した項目Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のうちのいずれかのトルク制限をかけ直す条件が図３のｔ４のタイミングで成立した場合、トルク制限を徐々にかけ直す。このトルク制限をかけ直すとき時間とともに徐々に行われ、図３のｔ５のタイミングでトルク制限の移行が完了する。つまり、ｔ５のタイミングでトルク制限状態に戻る。
これにより、トルク制限が解除された状態から、燃費向上を図ることができるトルク制限状態に復帰することができる。
より詳しく説明する。
項目Ｂ１について、エンジン１９はアクセルペダル２９でコントロールされているため、アクセル全開の状態（項目Ａ１）からアクセルペダル２９を戻すと、エンジン１９のトルクが低下することになる。このため、トルク制限を解除としている必要はなくなる。そこで、トルク制限状態へ復帰させる。具体的には、アクセル開度が所定値Ｘｂ以下となることによりトルク制限かけ直しと判定する。
項目Ｂ２について、トルク制限を解除している状態で車両を止めようとする操作がされた時にトルク制限状態へ復帰させる。フォークリフトの操作の特性上、アクセルペダル２９を全開の状態でブレーキペダル又はインチングペダルを踏み込むことにより、車両を止めようとする操作を行うことがある。このような時においても、トルクの制限を解除した状態のエンジントルクは不要となる。そこで、トルク制限状態へ復帰させる。具体的には、車速が所定値Ｙａ以上になってから（トルク制限が解除された後）、車速が所定値Ｙｂ以下となることにより、かけ直しと判定する。
これにより、車速が所定値Ｙｂ以下となった後に、再度加速する際には、トルク制限がかかることになる。
項目Ｂ３について、リフトの上昇が終了すれば、重い荷物を持ち上げるためのエンジントルクは不要となるため、トルク制限を解除している必要はなくなる。そこで、トルク制限状態へ復帰させる。具体的には、リフトレバーが中立位置に戻されたことを検出することにより、かけ直しと判定する。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）メニューロックされてオペレータはエコモードの解除を行うことができない時に適宜トルク制限を解除するとともに燃費向上のためにトルク制限をかけ直すようにした。このとき、モータを追加することなく、走行状態、荷役操作状態を検出してフォークリフト特有の操作に応じたトルク制限の調整を行うことができる。即ち、エンジン式フォークリフトにてコストアップを招くことなく燃費向上を図ることができる。また、走行操作において燃費向上を図りつつ荷の有無によらず常に最高車速に到達できる。荷役操作において燃費向上を図りつつ荷の有無によらず常に最高荷速に到達できる。押し込み作業において燃費向上を図りつつ最大駆動トルクに到達し、最大駆動トルクを維持できる。
（２）具体的には、エンジン式フォークリフト１０はアクセル開度センサ３０と車両制御装置３２を備える。そして、車両制御装置３２は、トルク制限がかかっている状態において、アクセル開度が予め定めた値（Ｘａ）以上、かつ、車速が予め定めた値（Ｙａ）以上及びリフト上昇中の少なくとも一方が成立した状態が予め定めた時間（Ｔａ）連続したならば、トルク制限を解除する。これにより、トルク制限の状態であっても、上記条件を満たすことにより作業を行う上でエンジン１９の出力が必要とされた場合には、トルク制限を解除する。したがって、エコモードにおいて車両の状態に応じてトルク制限を解除するため、燃費性能の向上と車両最大性能を両立するようにトルク制限を調整することができる（エコモードにおいて、燃費性能の向上と車両最大性能を両立するようにトルク制限を調整することができる）。
（３）上記（２）での車速について、アクセル開度が所定値Ｘａ以上かつ車速が所定値Ｙａ以上が所定時間連続して満たしていると、トルク制限が解除されて車両の最高速を出すことができるとともに、荷役作業を行わずフォークリフトが止まった状態での所定時間のアクセル全開の動作などでトルク制限が解除されることはない。
（４）上記（２）でのリフト上昇について、アクセル開度が所定値Ｘａ以上かつリフト上昇中が所定時間連続するとトルク制限が解除されて十分な上昇速度を得ることができる。
（５）トルク制限が解除された後において、アクセル開度が予め定めた値（Ｘｂ）以下、又は、車速が予め定めた値（Ｙａ）より小さい予め定めた閾値（Ｙｂ）以下、又は、リフト上昇終了を検出したならばトルク制限をかけ直す。これにより、上記条件を満たすことによりトルク制限の解除状態から再びトルク制限をかけ直すトルク制限の調整をより容易に行うことができる。つまり、トルク制限を一旦解除しても車両の状態に応じてトルク制限を再度かけ直すので、エコモードによる燃費性能の向上を図ることができる。
（６）上記（５）でのアクセル開度について、所定値Ｘｂ以下となるとトルク制限をかけ直す。これにより、トルク制限の解除状態が不要となると迅速にトルク制限をかけ直すことができる。
（７）上記（５）での車速について、所定値Ｙａ以上になりトルク制限を解除した後において車速が所定値Ｙｂ以下となった後にトルク制限をかけ直すことができる。
（８）上記（５）でのリフト上昇終了の検出について、リフトの上昇が終了するとトルク制限をかけ直すことができる。
（９）トルク制限の解除を徐々に行うことによりトルクの変動による車両の飛び出し感が出るなどの作業者への違和感を抑制することができる。即ち、作業者（運転者）に違和感を与えることなく、トルク制限の解除を行うことができる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 図２（ａ）の項目Ａ２及び図２（ｂ）の項目Ｂ３においてリフトシリンダ１６によるフォーク１８の上昇動作（リフト上昇）を監視したが、これに限定されない。例えば、ティルトシリンダ１５によるマスト１４の後傾動作（ティルト後傾）を監視してもよい。他にも、フォークリフトにアタッチメントが装備され、アタッチメントを油圧シリンダで動作させる場合におけるアタッチメントの動作を監視してもよい。
○ 油圧機構２１のコントロールバルブは電磁式であり、その開閉状態を車両制御装置３２からの信号によって制御したが、これに代わり機械弁でもよい。つまり、コントロールバルブに各操作部材が連結されており、操作部材の操作によってコントロールバルブの開閉状態を切り替えるようにしてもよい。即ち、油圧機構のコントロールバルブは電磁弁でも機械弁でもよい。
○ 動力伝達機構２２はトルクコンバータを用いてもマニュアル式トランスミッションを用いてもよい。
○ 実施形態の制御は、フォークリフト以外の例えばバケットなど荷役装置を有する産業車両に適用することもできる。
１０…フォークリフト、１１…荷役装置、１９…エンジン、３０…アクセル開度センサ、３２…車両制御装置。

Claims (3)

  1. エンジンが搭載され、エコモードが選択されたときにアクセル開度に応じたエンジントルクの割合を通常モードが選択されたときのアクセル開度に応じたエンジントルクの割合よりも抑えることで前記エンジンにトルク制限をかける産業車両であって、
    アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
    前記トルク制限がかかっている状態において、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以上、かつ、車速が予め定めた値以上及び荷役装置上昇中の少なくとも一方が成立した状態が予め定めた時間連続したならば、前記トルク制限を解除するトルク制限解除手段と、を備えることを特徴とする産業車両。
  2. 前記トルク制限解除手段により前記トルク制限が解除された後において、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が予め定めた値以下、又は、車速が前記予め定めた値より小さい予め定めた閾値以下、又は、荷役装置上昇終了を検出したならば前記トルク制限をかけ直すトルク制限復帰手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の産業車両。
  3. 前記トルク制限解除手段は、前記トルク制限の解除を徐々に行うことを特徴とする請求項１に記載の産業車両。
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