リーチフォークリフト

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【発明の名称】	リーチフォークリフト
【発明者】	【氏名】林義人
【要約】	【課題】車両の運転状況に応じて後輪及び前輪の２輪駆動を有効に活用することができるリーチフォークリフトを提供する。【解決手段】後輪１３の回転方向と回転数を制御する第１コントローラ５１と、第１コントローラ５１における後輪１３の回転方向と回転数に関する後輪速度指令信号５６と、前輪１１，１２の回転方向と速度の検出に基づく帰還信号５７との偏差信号ｅの正負と大きさに基づいて、前輪１１，１２の補助モータ１５，１６の回転方向と回転数を制御する第２コントローラ５３と、を備える構成にした。

【特許請求の範囲】
【請求項１】車両本体の下部に設けられ、車両を走行させる主モータに連結される後輪と、車両前方に延在して形成された左右一対のレグの各々に設けられ、車両の走行を補助する補助モータに連結される前輪と、前記後輪の回転方向と回転数を制御する第１コントローラと、前記第１コントローラにおける前記後輪の回転方向と回転数に関する後輪速度指令信号と、前記前輪の回転方向と速度の検出に基づく帰還信号との偏差信号の正負と大きさに基づいて、前記補助モータの回転方向と回転数を制御する第２コントローラと、を備えるリーチフォークリフト。
【請求項２】前記第２コントローラは、前記後輪速度指令信号に応じた車両速度が得られており、前記偏差信号が所定範囲のゼロ近くである場合には、前記補助モータを駆動せず、前記前輪をフリーにする請求項１記載のリーチフォークリフト。
【請求項３】前記第２コントローラは、■ 前進又は後進の発進時に前記後輪がスリップし、前記後輪速度指令信号に応じた車両速度が得らず、前記偏差信号が正又は負のいずれかの方向に大きくなり、前記前輪を前記後輪と同じ方向に駆動してスリップ脱出を補助し、■ 前進又は後進の停止時に前記後輪がスリップし、前記後輪速度指令信号がゼロであるのに車両が走行し、前記偏差信号が負又は正のいずれかの方向に出力され、前記前輪を車両停止方向に駆動し、■ 坂道上昇時に前記後輪が減速又は逆転しはじめると、前記後輪速度指令信号に応じた車両速度が得らず、前記偏差信号が正の方向に大きくなり、前記前輪を坂道上昇方向に駆動して坂道上昇を補助し、■ 坂道下降時に前記後輪のアクセルを緩めるか又はブレーキをかけると、前記後輪速度指令信号が小さいか又はゼロであるのに車両が早く走行し、前記偏差信号が負の方向に大きくなり、前記前輪を前記後輪と逆方向に駆動する請求項１又は２記載のリーチフォークリフト。
【請求項４】前記補助モータは、車輪に内蔵され、直接車輪を駆動するホイールインモータである請求項１，２又は３記載のリーチフォーク。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、本来の後輪駆動に加えて前輪を補助的に駆動するリーチフォークリフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のリーチフォークフト１の外形が図４に示される。図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は上面図である。図において、車両本体２の前方側には左右一対のレグ３，４が延在して形成され、そのレグ３，４の間に前後方向に移動可能なマスト５が配置されている。そして、マトス５にフォーク６が上下動可能に配設されている。
【０００３】左右一対のレグ２，３の先端には、左前輪１１と右前輪１２とが配設されている。車両本体２の下部左側には後輪１３が配設され、車両本体２の下部右側にはキャスタ輪１４が配設されている。後輪１３は、ハンドル７で操舵可能であるともに、アクセルレバー８の操作量に応じた駆動力を発生させる駆動モータに減速機を介して連結されている。
【０００４】このようなリーチフォークリフト１において、リフト５を前に進出させ、フォーク６に荷物を載せた状態にすると、重心が車両本体２からレグ２，３の側に移動し、駆動輪である後輪１３に作用する荷重が減少する。このような状態で、摩擦係数の低い路面、例えば冷凍庫内の滑りやすい路面でリーチフォークフト１を走行又は発進させようとしても、後輪１３がスリップすることがある。
【０００５】そこで、車両本体２の下部の後輪１３だけではなく、各々のレグ３，４の先端に設けられた前輪１１，１２を補助的に駆動することが行われている。しかし、前輪１１，１２を常時駆動すると、前輪１１，１２が２輪速度差ステア制御系のように形態になり、かじ取り用の後輪１３との間で競合が生じ、小回りの出来るリーチフォークリフト１の操作性が損なわれる。そのため、リーチフォークリフト１の発進時のスリップを後輪の速度と前輪の速度との差により検出し、スリップを検出したときに限り、前輪１１，１２を補助的に駆動してスリップからの脱出を容易にすることが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、駆動輪である後輪１３がスリップしたことを検出したときしか、前輪１１，１２を駆動しないので、前輪１１，１２の駆動機構が有効に活用されていないという問題点があった。
【０００７】そこで、本発明は、駆動輪である後輪がスリップしたときに前輪を補助的に駆動してスリップからの脱出を容易にするとともに、車両の運転状況に応じて後輪及び前輪の２輪駆動を有効に活用することができるリーチフォークリフトを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発明のうち請求項１記載の発明は、車両本体の下部に設けられ、車両を走行させる主モータに連結される後輪と、車両前方に延在して形成された左右一対のレグの各々に設けられ、車両の走行を補助する補助モータに連結される前輪と、前記後輪の回転方向と回転数を制御する第１コントローラと、前記第１コントローラにおける前記後輪の回転方向と回転数に関する後輪速度指令信号と、前記前輪の回転方向と速度の検出に基づく帰還信号との偏差信号の正負と大きさに基づいて、前記補助モータの回転方向と回転数を制御する第２コントローラと、を備えるリーチフォークリフトである。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１において、前記第２コントローラは、前記後輪速度指令信号に応じた車両速度が得られており、前記偏差信号が所定範囲のゼロ近くである場合には、前記補助モータを駆動せず、前記前輪をフリーにするものである。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、前記第２コントローラは、■ 前進又は後進の発進時に前記後輪がスリップし、前記後輪速度指令信号に応じた車両速度が得らず、前記偏差信号が正又は負のいずれかの方向に大きくなり、前記前輪を前記後輪と同じ方向に駆動してスリップ脱出を補助し、■ 前進又は後進の停止時に前記後輪がスリップし、前記後輪速度指令信号がゼロであるのに車両が走行し、前記偏差信号が負又は正のいずれかの方向に出力され、前記前輪を車両停止方向に駆動し、■ 坂道上昇時に前記後輪が減速又は逆転しはじめると、前記後輪速度指令信号に応じた車両速度が得らず、前記偏差信号が正の方向に大きくなり、前記前輪を坂道上昇方向に駆動して坂道上昇を補助し、■ 坂道下降時に前記後輪のアクセルを緩めるか又はブレーキをかけると、前記後輪速度指令信号が小さいか又はゼロであるのに車両が早く走行し、前記偏差信号が負の方向に大きくなり、前記前輪を前記後輪と逆方向に駆動するものである。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１，２又は３において、前記補助モータは、車輪に内蔵され、直接車輪を駆動するホイールインモータである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を用いて説明する。本発明にかかるリーチフォークリフトの全体構造は図４で説明したものと同様であるので、前述した図４の説明で代用する。
【００１３】図４に付加して説明すべき部分は、図２に示される前輪とそのモータの連結形態と、図３に示される後輪の駆動機構である。
【００１４】図２において、レグ側の固定軸２１に嵌入される内輪２２と、内輪２２に対して軸受２３を介して回転可能な外輪２４と、外輪２４の外周に焼き付けられたゴム製のホイール２５とから前輪１１，１２が構成されている。この前輪１１，１２に対する補助モータ１５，１６は、内輪２２側のステータコア２６と、外輪２４側の鉄心中に永久磁石２７を挿入してなるロータコア２８とからなる高力密度（ハイデンシティ）モータである。
【００１５】補助モータ１５，１６は前輪１１，１２に内蔵されたホイールインモータであり、前輪１１，１２は減速機を介することなく補助モータ１５，１６で直接駆動（ダイレクトドライブ）される。補助モータ１５，１６は、永久磁石を常に和動的に作用させる磁気回路により構成され、コンパクトで低速大トルクを発生させることができるので、ダイレクトドライブにすることができる。
【００１６】このような前輪１１，１２と補助モータ１５，１６のホイールインモータで且つダイレクトドライブの連結形態により、減速機を介する駆動に比較すると回転に伴う機械的ロスが殆どなく、レグへの取付けも自在であって、メンテナンスもフリーとなる。特に補助的に駆動しない場合、通常の従動輪のようにフリーに回転するという利点がある。すなわち、通常は従動輪として使い、必要な場合だけ補助的に駆動するということができる。
【００１７】図３において、後輪１３は、主モータ１７の出力軸に同軸配置されたギアボックス３１の横向き出力軸３２に嵌入される構成となっている。主モータの反出力軸側にはモータシャフト３３が突設されており、このモータシャフト３３に嵌入されたブレーキディスク３４の外周にブレーキパッド３５が配設されている。後述するブレーキ開放スイッチからの指令がオフになると、ブレーキパッド３５が閉じてブレーキディスク３４を挟むデッドマンブレーキのブレーキ装置となっている。なお、ブレーキ装置には、後輪１３に対する機械式ブレーキに限らず、プラッギングブレーキや回生ブレーキの如き電気制動式ブレーキを付加することができる。
【００１８】図１は、前述した優れた特性を有する前輪１１，１２及び補助モータ１５，１６を含む駆動制御の回路構成図である。
【００１９】図において、車両駆動制御の回路は、第１コントローラ５１、主モータ駆動回路部５２、第２コントローラ５３、補助モータ駆動回路部５４を主要部分として構成されている。
【００２０】主モータ駆動回路部５２において、主モータ１７は力行用コンタクタ６１を介してバッテリ電源５５に接続されている。主モータ１７は電機子１７ａと界磁巻線１７ｂから構成される直巻直流モータである。界磁巻線１７ｂには前進用コンタクタ６２及び後進用コンタクタ６３が接続されている。両コンタクタ６２，６３の相補的な切り換え動作により、界磁巻線１７ｂに流れる界磁電流の方向が変わると、主モータ１７が正逆回転される。
【００２１】メイントランジスタ６４はそのアノードが界磁巻線１７ｂの前進用コンタクタ６２及び後進用コンタクタ６３の側に接続され、エミッタが接地側に接続されることで、主モータ１７に対して直列に接続されている。そして、そのベース端子には第１コントローラ５１からの公知のチョッパ（断続）信号が入力される。なお、６５ａは転流用ダイオード、６５ｂはアンチブレーキダイオード、６５ｃは回生用ダイオード、８５は後輪１３の回転数を検出する回転計である。
【００２２】第１コントローラ５１には、アクセル８から操作量に応じた指令値が入力され、更に前進スイッチ６７及び後進スイッチ６８も接続されている。アクセル８の指令値が第１コントローラ５１に入力されると、力行用コンタクタ６１を作動させるためのトランジスタスイッチ６９が閉じる。また前進スイッチ６７又は後進スイッチ６８がオンになると、前進用コンタクタ６２を作動させるトランジスタスイッチ７０や後進用コンタクタ６３を作動させるトランジスタスイッチ７１が相補的に切り換わる。また図示されないブレーキペダルを放すと、ブレーキ開放スイッチ７２がオフになり、図３のブレーキパッド３５が閉じてブレーキが作用するが、そのブレーキ開放スイッチ７２のオフ信号は第１コントローラ５１に出力される。主モータ１７の電機子１７ａの回転数は回転計７３で検出され、第１コントローラ５１に出力される。なお、前述した前進スイッチ６７及び後進スイッチ６８等が前後進指令手段を構成し、前述したブレーキ開放スイッチ７２がブレーキ指令手段を構成する。
【００２３】補助モータ駆動回路部５４において、補助モータ１５，１６は図２で説明したように高力密度モータであり、第２コントローラ５３からの指令値で作動するドライバ７５，７６で駆動される。
【００２４】第２コントローラ５３は、第１コントローラ５１からの後輪速度指令５６を指令信号とし、前輪の回転方向と速度の検出に基づく前輪回転計速度信号を帰還信号５７とするとする速度制御系である。
【００２５】後輪速度指令５６は、アクセル８を倒す方向で決まる前進又は後進の後輪１３の回転方向と、アクセル８を倒す程度で決まる回転数で決まる指令であり、前進で回転数が大きくなると、正の方向に大きな指令値を比例的に出力し、後進で回転数が大きくなると、負の方向に大きな指令値を比例的に出力する。
【００２６】前輪回転計速度信号の帰還信号５７は、前輪１１，１２の各々に対する回転計７３，７４と、回転計７３，７４の出力の和を得る加算器７８と、加算器７８からの出力を１／２する演算器７９とからなる機器の出力で得られ、前輪１１，１２の実際の走行速度が前進方向で大きいと、正の方向に大きな信号値を比例的に出力し、前輪１１，１２の実際の走行速度が後進方向で大きくなると、負の方向に大きな信号値を比例的に出力する。
【００２７】第２コントローラ５３は、後輪速度指令５６から帰還信号５７を引き算して偏差信号ｅを得る演算器７９と、偏差信号ｅに対する比較器８０及び調整器８１とからなる。比較器８０は、偏差信号ｅがゼロを挟む所定範囲内に小さいと、断続器５７にオフ信号を出力し、偏差信号が前記所定範囲を越えると、断続器５７にオン信号を出力するものである。断続器５７がオフになると、補助モータ１５，１６に対するバッテリ電源５５の接続が断たれ、前輪１１，１２はフリーに回転する。断続器５７がオンになると、補助モータ１５，１６にバッテリ電源５５の電力が供給され、前輪１１，１２は調節器８１からの出力に基づき制御されて駆動される。調節器８１は、偏差信号ｅが正の方向に大きいと、前輪１１，１２を後輪１３と同じ方向に比例的な回転数で駆動し、偏差信号ｅが負の方向に大きいと、前輪１１，１２を後輪１３と逆方向に比例的な回転数で駆動する。
【００２８】つぎに、図１の車両駆動制御回路の作動例を、■前進又は後進の発進時、■前進又は後進の停止時、■坂道上昇時、■坂道下降時に分けて説明する。
【００２９】まず、■の前進又は後進の急発進時を説明する。例えば、前進スイッチ６７をオンにし、アクセル８の操作量に応じた指令値を第１コントローラ５１に入力すると、トランジスタスイッチ６９により力行コンタクタ６１が閉じ、トランジスタスイッチ７０，７１により先後進コンタクタ６２，６３が相補的に切り換わって前進用になるとともに、メイントランジスタ６４に対するチョッパ信号によりアクセル操作量に応じた電流が主モータに流れ、後輪がアクセル操作量に応じた力行力で前進方向に駆動される。そして、第１コントローラ５１は第２コントローラ５３に対して、アクセル操作量に応じた前進方向即ちプラスの後輪速度指令５６を出力している。
【００３０】このとき、前輪１１，１２はダイレクトドライブであるため通常はフリーな従動輪として機能し、スリップすることなく回転する。しかし、後輪１３は駆動輪でありしかも重心が前方に移動した場合にはスリップしやすい。後輪１３がスリップすると、車両は発進せず、前輪回転計速度信号に基づく帰還信号５７がゼロのままである。すると、演算器７９からアクセル操作量に応じた大きさの正の偏差信号ｅが調節器８１に出力され、前輪１１，１２は偏差信号ｅの大きさに応じてドライバ７５，７６及び補助モータ１５，１６を介して前進方向に駆動され、後輪１３のスリップ状態からの脱出を補助する。後輪１３のスリップが解消されると、後輪速度指令５６に応じて車両が走行するため、前輪回転計速度信号に基づく帰還信号５７と一致することになり、偏差信号ｅはゼロ近傍になって、前輪１１，１２は元の従動輪に戻る。
【００３１】なお、比較器８０は、系全体の遅れを考慮したものである。アクセルと車両速度との間には遅れがあり、前輪１１，１２で検出される車両速度即ち前輪速度信号５７が第１コントローラ５１の後輪速度指令５７に一致しないからといって直ちに前輪１１，１２をフリーから駆動に変えることは好ましくないからである。また、後進の発進時に後輪にスリップが生じた場合は、後輪速度指令５６、帰還信号５７及び偏差信号ｅの正負の関係が逆になり、前進が後進になるだけで同様の作動になる。
【００３２】つぎに、■の前進又は後進の急停止時を説明する。例えば、前進時にブレーキペダルを踏み込む急停止操作をすると、ブレーキ開放スイッチ７２がオンになり、図３のブレーキパッド３５が閉じて後輪１３がロックされ、アクセル８の操作量に関係なく、後輪速度指令５６がゼロになる。しかし、重心が前輪１１，１２側に移動していると、後輪１３がロックされたままスリップし、慣性で車両が走行することがある。前輪１１，１２が前進方向に回転するため、前輪回転計速度信号に基づく帰還信号５７が負の出力となり、後輪速度指令５６がゼロであるため、偏差信号ｅは負の出力となる。調節器８１は負の偏差信号ｅの大きさに基づき、前輪１１，１２はドライバ７５，７６及び補助モータ１５，１６を介して後進方向に駆動され、車両が慣性で走行するのを阻止して急停止を補助する。
【００３３】なお、後進の急停止時に車両が慣性で走行する場合は、後輪速度指令５６はゼロのまま、帰還信号５７及び偏差信号ｅの正負の関係が逆になり、前輪１１，１２が前進方向に駆動され、車両の後進方向への急停止を補助する。
【００３４】つぎに、■の坂道上昇時を説明する。坂道の程度が少なく、後輪速度指令５６に応じた車両速度が得られていると、後輪速度指令５６と前輪回転計速度信号に基づく帰還信号５７との偏差信号ｅがゼロ近傍であって、前輪１１，１２はフリーな従動輪のままである。
【００３５】坂道の上り勾配が急になり、車両への負荷が増大すると、後輪速度指令５６に応じた車両速度が得られず、車両は減速しはじめる。車両の運転者はアクセル８を前進方向に操作して車両の速度を保とうとする。すると、後輪速度指令５６は更に大きくなるのに、帰還信号５７が小さくなって、正の偏差信号ｅが出力される。この正の偏差信号ｅが比較器８０の所定値より大きくなると、調節器８１は正の偏差信号ｅに基づき、前輪１１，１２はドライバ７５，７６及び補助モータ１５，１６を介して前進方向に駆動され、車両の坂道登攀を補助する。
【００３６】坂道の上り勾配が更に急になり、アクセル８を前進方向の最大まで操作しても車両が止まって後戻りしはじるめると、後輪速度指令５６は最大のままであるが、帰還信号５７の正負が逆転し正の出力となる。すると、偏差信号ｅは輪速度指令５６＋帰還信号５７となって正の方向に多くなり、大きくなった偏差信号ｅに基づき、前輪１１，１２はドライバ７５，７６及び補助モータ１５，１６を介して更に強力に前進方向に駆動され、車両の坂道逆行を阻止する。
【００３７】つぎに、■の坂道下降時を説明する。坂道の程度が少なく、後輪速度指令５６に応じた車両速度が得られていると、後輪速度指令５６と前輪回転計速度信号に基づく帰還信号５７との偏差信号ｅがゼロ近傍であって、前輪１１，１２はフリーな従動輪のままであるのは坂道上昇時と同じである。
【００３８】坂道の下り勾配が急になると、後輪速度指令５６に応じた車両速度が得られず、車両は加速しはじめる。車両の速度に応じて運転者はアクセル８を中立位置に向かって戻していき、ブレーキをかける。しかし、下り勾配が急であると、アクセル８を中立位置に戻しても車両が加速しはじめ、後輪速度指令５６はゼロであるのに、前輪回転計速度信号に基づく帰還信号５７が負の値を出力し、偏差信号ｅは負の値となる。すると、負の偏差信号ｅに基づき、前輪１１，１２はドライバ７５，７６及び補助モータ１５，１６を介して坂道を上昇する方向に駆動され、車両の坂道下降時の加速を阻止する。もちろん、車両の坂道下降時の加速が、前輪１１，１２の補助的駆動で止められない場合、運転者はブレーキペダルを操作、後輪１３の機械式ブレーキ力も付加される。
【００３９】
【発明の効果】本発明にかかる請求項１記載の発明によると、後輪の回転方向と回転数に関する後輪速度指令信号と、前輪の回転方向と速度の検出に基づく帰還信号とによる速度制御系とすることにより、車両の通常走行時は前輪をフリーとして車両の小回りを確保し、スリップ時等のように車両の通常走行時以外は前輪を補助駆動として使用することを自動的に行うことができる。
【００４０】請求項２記載の発明によると、通常走行時とそれ以外の区別を明瞭にし、スリップ時のような特別の場合にだけ、前輪を補助駆動として使用することを自動的に行うことができる。
【００４１】請求項３記載の発明によると、前後進時の急発進又は急停車時の駆動補助、坂道上昇時又は坂道下降時の駆動補助など、通常走行以外のあらゆる場合に、前輪を補助駆動として使用するができる。
【００４２】請求項４記載の発明によると、前輪はダイレクトドライブのホイールインモータで駆動されるため、通常走行時は従動輪として機能するものの、通常走行時以外には補助駆動輪として機能するという使い分けがし易い機構である。

【出願人】	【識別番号】０００００２０５９【氏名又は名称】神鋼電機株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１０月８日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】梶良之
【公開番号】	特開平１１－１２２７２１
【公開日】	平成１１年（１９９９）４月３０日
【出願番号】	特願平９－２７５４１７