走行制御装置、および該装置を備えたフォークリフト
【課題】走行抵抗に影響を及ぼす要素毎に、個別的に走行速度を一定に保つ制御を行うことができる走行制御装置、および該装置を備えたフォークリフトを提供する。
【解決手段】本発明に係る走行制御装置は、モータの回転を走行輪に伝達するためのギヤを収容したギヤケースと、ギヤケースの内部または外表面の温度を検出し、該温度に応じた温度信号を出力する温度センサと、温度信号に応じて、走行抵抗係数の補正を行う補正部と、補正後の走行抵抗係数および速度指令手段の操作量に基づいて、車両の速度とトルク指令値とを関係付ける最大トルク曲線（Ｃ0）をシフトさせ、該シフト後のトルク曲線（ＣL、ＣH）に基づいて、車両の速度（例えば、Ｖ2）に対応したトルク指令値（例えば、Ｔ2L、Ｔ2H）を求め、該トルク指令値を前記モータに出力するトルク指令部を備えている。
【解決手段】本発明に係る走行制御装置は、モータの回転を走行輪に伝達するためのギヤを収容したギヤケースと、ギヤケースの内部または外表面の温度を検出し、該温度に応じた温度信号を出力する温度センサと、温度信号に応じて、走行抵抗係数の補正を行う補正部と、補正後の走行抵抗係数および速度指令手段の操作量に基づいて、車両の速度とトルク指令値とを関係付ける最大トルク曲線（Ｃ0）をシフトさせ、該シフト後のトルク曲線（ＣL、ＣH）に基づいて、車両の速度（例えば、Ｖ2）に対応したトルク指令値（例えば、Ｔ2L、Ｔ2H）を求め、該トルク指令値を前記モータに出力するトルク指令部を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度指令手段の操作量に応じた速度で車両を走行させる走行制御装置、および該装置を備えたフォークリフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、走行輪の駆動がモータで行われる車両では、アクセルペダル等の速度指令手段の操作量に応じてトルク指令値が決定され、該トルク指令値にしたがってモータが動作するようになっている。これにより、該車両は速度指令手段の操作量に応じた速度で走行することができる。
【０００３】
上記車両においては、運転者によるアクセルペダルの操作量が一定であれば、車両は常に一定の速度で走行することが望ましい。操作量と車両の走行速度との関係が一定でないとすると、運転者は常に速度計を見ながら目標速度となるようにアクセルペダルの操作量を微調整しなければならず、負担となる。
【０００４】
しかしながら、実際には、坂道を走行する際に走行速度は変動する。具体的には、上り坂を走行する際に、走行速度はアクセルペダルの操作量に応じた速度よりも低下する。反対に、下り坂を走行する際に、走行速度は上昇する。また、平坦な路面においても、路面状況（滑りやすさ、凹凸の有無等）や積荷による荷重等の影響で車両速度は変動する場合がある。
【０００５】
上記問題の解決を試みた車両の走行制御装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この走行制御装置では、実際のモータの出力トルクと車両の速度変化との関係から走行抵抗を求めるようになっている。そして、この走行抵抗の多寡に応じてモータを駆動するための電力を増減させ、これにより、車両が一定速度で加速できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−６５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、車両の走行抵抗は、上記した路面の傾斜、路面状況、積荷の荷重の他にも、周囲温度、運転開始から経過時間（動作時間）等の様々な要素の影響を受けて変化することが経験的に知られている。しかしながら、上記従来の走行制御装置では、上記各要素を区別することなく、車両の実際の速度変化によって走行抵抗を求めているので、各要素に応じた柔軟な制御を行うことができなかった。
【０００８】
具体的には、積荷の荷重については走行速度を一定にするような制御を行わず、荷重が増加すればするほど速度が減少する方が、むしろ運転者のフィーリングに合致し、安全性の観点からも好ましい場合がある。しかしながら、従来の走行制御装置では、例えば、周囲温度の変化については走行速度が一定になるように制御を行い、積荷の荷重については制御を行わない、といった要素毎の柔軟な制御を行うことができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、走行抵抗に影響を及ぼす要素毎に、個別的に走行速度を一定に保つ制御を行うことができる走行制御装置、および該装置を備えたフォークリフトを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明に係る走行制御装置は、速度指令手段の操作量に応じて走行輪を駆動するモータに対するトルク指令値が決定され、該操作量に応じた速度で走行するよう構成された車両の走行制御装置であって、前記モータの回転を前記走行輪に伝達するためのギヤを収容したギヤケースと、前記ギヤケースの内部または外表面の温度を検出し、該温度に応じた温度信号を出力する温度センサと、前記温度信号に応じて、走行抵抗係数の補正を行う補正部と、少なくとも前記補正後の走行抵抗係数および前記速度指令手段の操作量に基づいて、前記車両の速度と前記トルク指令値とを関係付ける最大トルク曲線をシフトさせ、該シフト後のトルク曲線に基づいて、前記車両の速度に対応したトルク指令値を求め、該トルク指令値を前記モータに出力するトルク指令部と、を備えている。
【００１１】
第１の発明に係る走行制御装置は、前記温度と前記走行抵抗係数との関係が格納された記憶部をさらに備え、前記補正部は、該関係に基づいて前記補正を行うことが好ましい。
【００１２】
また、第２の発明に係る走行制御装置は、上記第１の発明に係る走行制御装置に、荷重を検出し、該荷重に応じた荷重信号を出力する荷重センサをさらに付加したものであり、前記補正部は、前記温度信号に応じた補正と、前記荷重信号に応じた補正とを行うようになっている。
【００１３】
第２の発明に係る走行制御装置の前記記憶部には、さらに前記荷重と前記走行抵抗係数との関係が格納されており、前記補正部は、該関係に基づいて前記補正を行うことが好ましい。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るフォークリフトは、上記第１または第２の発明に係る走行制御装置を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、走行抵抗に影響を及ぼす要素毎に、個別的に走行速度を一定に保つ制御を行うことができる走行制御装置、および該装置を備えたフォークリフトを提供することができる。
【００１６】
より詳しくは、第１の発明に係る走行制御装置によれば、ギヤケースの内部または外表面の温度に応じて走行抵抗係数の補正を行うことにより、周囲気温および動作時間の変化に起因する速度変動を抑えることができる。また、第２の発明に係る走行制御装置によれば、さらに積荷の荷重に応じて走行抵抗係数の補正を行うことにより、周囲気温、動作時間に加え、荷重の変化に起因する速度変動をも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】フォークリフトの斜視図である。
【図２】実施例１に係る走行制御装置のブロック図である。
【図３】記憶部に格納されている、ギヤケース温度と走行抵抗係数の関係を示す補正マップの一例である。
【図４】速度とトルク指令値とを関係付けるトルク曲線であって、（Ａ）は補正によるトルク曲線の変化を示す図、（Ｂ）（Ｃ）は補正後のトルク曲線の、アクセルペダルを操作することによる変化を示す図である。
【図５】実施例２に係る走行制御装置のブロック図である。
【図６】記憶部に格納されている、荷重と走行抵抗係数の変化率の関係を示す補正マップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る走行制御手段およびフォークリフトの好ましい実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１に係る走行制御装置は、例えば、図１に示すようなリーチ型のフォークリフト１に備えられている。この図に示すように、フォークリフト１は、前後にスライドするマスト２と、マスト２に設けられたリフトシリンダ４と、リフトシリンダ４と不図示のオイルタンクとの間を作動油が通流することによりマスト２に沿って昇降するフォーク３と、車体後方に配置された走行輪５とを備える。また、フォークリフト１の内部には走行制御装置１０ａが備えられ、運転席には不図示の速度指令手段６が備えられている。速度指令手段６は、例えば、アクセルペダルであるが、本発明には、ペダル状、レバー状、グリップ状等のあらゆる速度指令手段６が適用可能である。
【００２０】
図２は、本実施例に係る走行制御装置１０ａとその周辺部材のブロック図である。この図に示すように、走行制御装置１０ａは、速度指令手段６の操作量に基づいてトルク指令値を決定する制御部１１ａと、該トルク指令値にしたがってモータ１７を駆動するモータ駆動部１６と、モータ１７と走行輪５との間に接続されたギヤケース１８とを備えている。ギヤケース１８の内部には複数のギヤが噛み合わされた状態で収容されており、これらによりモータ１７の軸回転が走行輪５に伝達されるようになっている。また、ギヤケース１８の内部には、ギヤの磨耗を低減するためのグリスのような潤滑剤が充填されている。
【００２１】
走行制御装置１０ａは、さらに３つのセンサ２１、２２、２３を備えている。このうち温度センサ２１はギヤケース１８の近傍に備えられ、ギヤケース１８の内部または外表面の温度を検出する。速度センサ２２はモータ１７の近傍に備えられ、モータ１７に流れる電流や磁界の変化、またはモータ１７の軸回転を直接参照する等してモータ１７の回転数を検出する。モータ１７の回転数と走行輪５の回転数との関係は既知なので、モータ１７の回転数はフォークリフト１の走行速度と等価である。また、荷重センサ２３はリフトシリンダ４とオイルポンプとを繋ぐ配管の途中に備えられ、配管内の油圧に基づいてフォーク３に積まれている積荷の荷重を検出する。
【００２２】
温度センサ２１からは、検出した温度に関する適当な電気信号（＝温度信号）が出力される。同様に、速度センサ２２からは速度信号が出力され、荷重センサ２３からは荷重信号が出力される。出力された各信号は、制御部１１ａに入力される。
【００２３】
図２に示すように、制御部１１ａはトルク指令部１５と第１補正部１３とからなる。このうち、トルク指令部１５は、フォークリフト１の走行抵抗係数μ、車両重量Ｗおよび荷重ＷBに基づき、トルク指令値を決定する際に必要となる必要軸トルクＴを次式により求める。
必要軸トルクＴ＝α×走行抵抗係数μ×（車両重量Ｗ＋荷重ＷB） ・・・（１）
ここで、記号αはギヤケース１８に収容されたギヤのギヤ比、ギヤ効率、走行輪５の径等を含む任意の定数である。また、必要軸トルクＴとは、速度指令手段６の操作量が最大で、かつフォークリフト１の走行速度が最大（＝ＶMAX）となる場合に、モータ１７が発生するべきトルクをいう。
【００２４】
上記（１）式から明らかなように、走行抵抗係数μまたは荷重ＷBが大きくなると、必要軸トルクＴは増加する。これにより、モータ１７はより大きなトルクを発生するよう制御され、フォークリフト１の走行速度が増加する。一方、走行抵抗係数μまたは荷重ＷBが小さくなると必要軸トルクＴは減少し、フォークリフト１の走行速度は減少する。
【００２５】
制御部１１ａの第１補正部１３は、温度センサ２１から出力される温度信号に基づいて、トルク指令部１５で用いられる走行抵抗係数μを事前に補正する。補正は種々の手法で行うことができるが、本実施例では、記憶部１２ａに格納された補正マップ１９（例えば、図３）を参照することにより行う。
【００２６】
ここで、ギヤケース１８の内部または外表面の温度に基づいて走行抵抗係数μの補正を行うこととしたのは、本願発明者の行った実験により、ギヤケース１８に充填されているグリスの粘度によってフォークリフト１の走行速度が変動することが判明したからである。一般に、グリスの粘度は周囲温度が高くなるにつれて低下する。また、フォークリフト１の動作時間が長くなるとギヤケース１８の温度は高くなるので、これによってもグリスの粘度は低下する。したがって、ギヤケース１８の温度を測定し、該温度に基づいて走行抵抗係数μを増減させる補正をすれば、速度指令手段６の操作量が一定である場合の、周囲温度や動作時間に起因する走行速度の変動をキャンセルすることができる。
【００２７】
図３に示すように、補正マップ１９は、ギヤケース１８の温度と走行抵抗係数μとの関係を示しており、前記の通り、温度が高くなるにつれてグリスの粘度が低下するので、走行抵抗係数μが低下するようになっている。一方、温度が低くなるとグリスの粘度は増加するので、走行抵抗係数μは増加する。図３に示す一例においては、温度が２０℃から３５℃に上昇すると、走行抵抗係数μは０．０１７０から０．０１２５に低下する。また、温度が２０℃から５℃に低下すると、走行抵抗係数μは０．０１７０から０．０２１５に増加する。
【００２８】
補正マップ１９は、基準温度からの増減量とすることもできる。例えば、２０℃を基準温度とした場合、５℃に対応したデータは０．００４５（＝０．０２１５−０．０１７０）となり、３５℃に対応したデータは−０．０４５（＝０．０１２５−０．０１７０）となる。
【００２９】
結局、いずれの補正マップ１９によっても、ギヤケース１８の温度（温度信号）に対応した走行抵抗係数μを求めることができる。なお、この補正マップ１９は、実際にフォークリフト１を走行させながら温度毎の走行抵抗係数μを測定したり、コンピュータによるシミュレーションで温度毎の走行抵抗係数μを予測する等して、予め作成されたものである。
【００３０】
補正後の走行抵抗係数μを用いて、上記（１）式で必要軸トルクＴが求まると、続いてトルク指令部１５は、図４に示す手法によってモータ駆動部１６に出力するためのトルク指令値を決定する。
【００３１】
具体的には、補正がされていない場合（または温度が基準温度である場合）の必要軸トルクがＴ0であるとすると、高温時および低温時の必要軸トルクＴはそれぞれＴH、ＴLとなる。また、補正がされていない場合のトルク曲線（以下、“最大トルク曲線”という）がＣ0であるとすると、高温時および低温時のトルク曲線はそれぞれＣH、ＣLとなる。図４（Ａ）に示すように、トルク曲線ＣHは、“ＴH−Ｔ0”に比例した分だけ最大トルク曲線Ｃ0を下方向にシフトしたようなかたちとなる。また、トルク曲線ＣLは、“ＴL−Ｔ0”に比例した分だけ最大トルク曲線Ｃ0を上方向にシフトしたようなかたちとなる。
【００３２】
図４（Ｂ）は、低温時の補正が行われた場合のトルク曲線を示す。この図に示すように、速度指令手段６の操作量がＡ0〜Ａ6（最大）の間で変化すると、それに応じて、トルク曲線はトルク曲線ＣLを上限として変化する。速度指令手段６の操作量がＡ2の場合は、トルク曲線Ｃ2Lを用いてトルク指令値が決定される。例えば、フォークリフト１の走行速度がＶ2の場合、トルク指令値はＴ2Lとなる。
【００３３】
一方、高温時の補正が行われ（図４（Ｃ））、かつ速度指令手段６の操作量がＡ2の場合は、トルク曲線Ｃ2Hを用いてトルク指令値が決定される。例えば、フォークリフト１の走行速度がＶ2の場合、トルク指令値はＴ2Hとなる。
【００３４】
図４（Ｂ）（Ｃ）の比較から明らかなように、トルク指令値Ｔ2Lはトルク指令値Ｔ2Hよりも高い。すなわち、実施例１に係る走行制御装置１０ａでは、速度指令手段６の操作量が同じであっても、ギヤケース１８の温度に基づいた補正によってトルク指令値が増減するようになっている。したがって、走行制御装置１０ａによれば、周囲温度や動作時間に起因する走行速度の変動をキャンセルすることができる。
【実施例２】
【００３５】
次に、実施例２に係る走行制御装置について説明する。実施例１と同様に、本実施例に係る走行制御装置は、図１に示すようなリーチ型のフォークリフト１に備えられている。
【００３６】
本実施例に係る走行制御装置では、温度に加えて、さらに積荷の荷重ＷBに関する補正も行う。なお、上記（１）式には荷重ＷBが含まれている。したがって、実施例１に係る走行制御装置においても積荷の荷重ＷBはある程度は加味されているので、荷重ＷBが増加すると必要軸トルクＴが増加し、モータ１７がより大きなトルクを発生するようになっている。しかし、本願発明者は、実験により、荷重ＷBは走行抵抗係数μにも影響を及ぼすこと、およびその影響の程度はフォークリフトの種類によって変わることを見出した。実施例２に係る走行制御装置は、上記知見に基づいて荷重ＷBによる走行速度の変動をより高精度にキャンセルするようにしたものである。
【００３７】
図５は、実施例２に係る走行制御装置１０ｂとその周辺部材のブロック図である。この図に示すように、制御部１１ｂはトルク指令部１５と２つの補正部（第１補正部１３および第２補正部１４）とからなる。このうち、トルク指令部１５は、実施例１と同様に、フォークリフト１の走行抵抗係数μ、車両重量Ｗおよび荷重ＷBに基づき、トルク指令値を決定する際に必要となる必要軸トルクＴを求める。
【００３８】
第１補正部１３は、温度センサ２１から出力される温度信号に基づいて走行抵抗係数μの補正を行う。この際、第１補正部１３は、記憶部１２ｂに格納された補正マップ１９を参照する。
【００３９】
また、第２補正部１４は、荷重センサ２３から出力される荷重信号に基づいて、第１補正部１３によって補正された走行抵抗係数μのさらなる補正を行う。つまり、トルク指令部１５では、第１補正部１３による温度に関する補正と第２補正部１４による荷重ＷBに関する補正が行われた後の走行抵抗係数μを用いて必要軸トルクＴが求められる。補正は種々の手法で行うことができるが、本実施例では、記憶部１２ｂに格納された補正マップ２０を参照することにより行う。
【００４０】
図６に示すように、補正マップ２０は、積荷の荷重ＷBと走行抵抗係数μの変化率との関係を示している。具体的には、本実施例に係る走行制御装置１０ｂはリーチ型のフォークリフト１に備えられているので、補正マップ２０にはグラフ２０ａの関係が格納されている。一方、カウンタバランス型のフォークリフトに備えられている場合、補正マップ２０にはグラフ２０ｂの関係が格納される。すなわち、補正マップ２０には、フォークリフトの種類に応じた関係が格納される。なお、各関係は、予め実験によって得られたものである。
【００４１】
ここで、フォークリフトの種類よって荷重ＷBと走行抵抗係数μの変化率との関係が異なるのは、以下の理由による。すなわち、リーチ型のフォークリフトでは、積荷の荷重ＷBが増加すると、車体の重心が車体前よりに移動し、車体後方に取り付けられている走行輪５と路面との摩擦が低減する。これに対して、カウンタバランス型のフォークリフトでは、車体前方に走行輪が備えられているので、荷重ＷBが増加すると走行輪と路面との摩擦が増加する。つまり、フォークリフトの種類によってマスト２（フォーク３）と走行輪５との幾何学的な位置関係が異なるために、荷重ＷBと走行抵抗係数μの変化率との関係もフォークリフトの種類によって異なる。
【００４２】
図６のグラフ２０ａに示すように、リーチ型のフォークリフト１では、荷重ＷBが増加するにつれて走行抵抗係数μの変化率が低下する。すなわち、荷重ＷBが増加するにつれて走行抵抗係数μが低下し、何ら補正を行わなければフォークリフト１の走行速度は増加してしまう。
【００４３】
そこで、第２補正部１４は、第１補正部１３によって補正された走行抵抗係数μのさらなる補正を行う。図６に示す一例では、荷重ＷBがＷ1の場合の変化率は−１０％なので、第２補正部１４は、第１補正部１３によって補正された後の走行抵抗係数μを１０％低下させる。これにより、上記（１）式によって求められる必要軸トルクＴが１０％低下し、モータ１７は、該補正を行わない場合よりも小さなトルクを発生するよう制御される。
【００４４】
結局、実施例２に係る走行制御装置１０ｂによれば、周囲温度や動作時間に関する補正と、積荷の荷重ＷBに関する補正との２つの補正を連続的に行い、これらに起因する走行速度の変動をキャンセルすることができる。
【００４５】
以上、本発明に係る走行制御装置、およびフォークリフトの好ましい実施形態について説明してきたが、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
【００４６】
例えば、実施例１では温度に関する補正のみを行い、実施例２では温度と荷重に関する補正を行うこととしたが、荷重のみの補正を行うようにすることもできるし、さらに別の補正を追加的に行うようにすることもできる。つまり、本発明に係る走行制御装置では、走行抵抗に影響を及ぼす要素毎に個別的に走行速度を一定に保つ制御を行うことができるので、ある要素のみについて走行速度を一定に保つ制御を行ったり、ある要素を除外したりするのは全くの自由である。
【００４７】
また、各実施例では、トルク指令部での計算に用いられる走行抵抗係数の補正を行うこととしたが、これに代えて、トルク指令部から出力されるトルク指令値の補正を行っても同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、図２および図５のギヤケースは一例であり、収容されているギヤの個数、種類、噛み合わせの態様等は、特に制限されない。
【符号の説明】
【００４９】
１ フォークリフト
２ マスト
３ フォーク
４ リフトシリンダ
５ 走行輪
６ 速度指令手段（アクセルペダル）
１０ａ，ｂ 走行制御装置
１１ａ，ｂ 制御部
１２ａ，ｂ 記憶部
１３ 第１補正部（温度）
１４ 第２補正部（荷重）
１５ トルク指令部
１６ モータ駆動部
１７ モータ
１８ ギヤケース
１９ 補正マップ（温度）
２０ 補正マップ（荷重）
２１ 温度センサ
２２ 速度センサ
２３ 荷重センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度指令手段の操作量に応じた速度で車両を走行させる走行制御装置、および該装置を備えたフォークリフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、走行輪の駆動がモータで行われる車両では、アクセルペダル等の速度指令手段の操作量に応じてトルク指令値が決定され、該トルク指令値にしたがってモータが動作するようになっている。これにより、該車両は速度指令手段の操作量に応じた速度で走行することができる。
【０００３】
上記車両においては、運転者によるアクセルペダルの操作量が一定であれば、車両は常に一定の速度で走行することが望ましい。操作量と車両の走行速度との関係が一定でないとすると、運転者は常に速度計を見ながら目標速度となるようにアクセルペダルの操作量を微調整しなければならず、負担となる。
【０００４】
しかしながら、実際には、坂道を走行する際に走行速度は変動する。具体的には、上り坂を走行する際に、走行速度はアクセルペダルの操作量に応じた速度よりも低下する。反対に、下り坂を走行する際に、走行速度は上昇する。また、平坦な路面においても、路面状況（滑りやすさ、凹凸の有無等）や積荷による荷重等の影響で車両速度は変動する場合がある。
【０００５】
上記問題の解決を試みた車両の走行制御装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この走行制御装置では、実際のモータの出力トルクと車両の速度変化との関係から走行抵抗を求めるようになっている。そして、この走行抵抗の多寡に応じてモータを駆動するための電力を増減させ、これにより、車両が一定速度で加速できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−６５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、車両の走行抵抗は、上記した路面の傾斜、路面状況、積荷の荷重の他にも、周囲温度、運転開始から経過時間（動作時間）等の様々な要素の影響を受けて変化することが経験的に知られている。しかしながら、上記従来の走行制御装置では、上記各要素を区別することなく、車両の実際の速度変化によって走行抵抗を求めているので、各要素に応じた柔軟な制御を行うことができなかった。
【０００８】
具体的には、積荷の荷重については走行速度を一定にするような制御を行わず、荷重が増加すればするほど速度が減少する方が、むしろ運転者のフィーリングに合致し、安全性の観点からも好ましい場合がある。しかしながら、従来の走行制御装置では、例えば、周囲温度の変化については走行速度が一定になるように制御を行い、積荷の荷重については制御を行わない、といった要素毎の柔軟な制御を行うことができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、走行抵抗に影響を及ぼす要素毎に、個別的に走行速度を一定に保つ制御を行うことができる走行制御装置、および該装置を備えたフォークリフトを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明に係る走行制御装置は、速度指令手段の操作量に応じて走行輪を駆動するモータに対するトルク指令値が決定され、該操作量に応じた速度で走行するよう構成された車両の走行制御装置であって、前記モータの回転を前記走行輪に伝達するためのギヤを収容したギヤケースと、前記ギヤケースの内部または外表面の温度を検出し、該温度に応じた温度信号を出力する温度センサと、前記温度信号に応じて、走行抵抗係数の補正を行う補正部と、少なくとも前記補正後の走行抵抗係数および前記速度指令手段の操作量に基づいて、前記車両の速度と前記トルク指令値とを関係付ける最大トルク曲線をシフトさせ、該シフト後のトルク曲線に基づいて、前記車両の速度に対応したトルク指令値を求め、該トルク指令値を前記モータに出力するトルク指令部と、を備えている。
【００１１】
第１の発明に係る走行制御装置は、前記温度と前記走行抵抗係数との関係が格納された記憶部をさらに備え、前記補正部は、該関係に基づいて前記補正を行うことが好ましい。
【００１２】
また、第２の発明に係る走行制御装置は、上記第１の発明に係る走行制御装置に、荷重を検出し、該荷重に応じた荷重信号を出力する荷重センサをさらに付加したものであり、前記補正部は、前記温度信号に応じた補正と、前記荷重信号に応じた補正とを行うようになっている。
【００１３】
第２の発明に係る走行制御装置の前記記憶部には、さらに前記荷重と前記走行抵抗係数との関係が格納されており、前記補正部は、該関係に基づいて前記補正を行うことが好ましい。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るフォークリフトは、上記第１または第２の発明に係る走行制御装置を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、走行抵抗に影響を及ぼす要素毎に、個別的に走行速度を一定に保つ制御を行うことができる走行制御装置、および該装置を備えたフォークリフトを提供することができる。
【００１６】
より詳しくは、第１の発明に係る走行制御装置によれば、ギヤケースの内部または外表面の温度に応じて走行抵抗係数の補正を行うことにより、周囲気温および動作時間の変化に起因する速度変動を抑えることができる。また、第２の発明に係る走行制御装置によれば、さらに積荷の荷重に応じて走行抵抗係数の補正を行うことにより、周囲気温、動作時間に加え、荷重の変化に起因する速度変動をも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】フォークリフトの斜視図である。
【図２】実施例１に係る走行制御装置のブロック図である。
【図３】記憶部に格納されている、ギヤケース温度と走行抵抗係数の関係を示す補正マップの一例である。
【図４】速度とトルク指令値とを関係付けるトルク曲線であって、（Ａ）は補正によるトルク曲線の変化を示す図、（Ｂ）（Ｃ）は補正後のトルク曲線の、アクセルペダルを操作することによる変化を示す図である。
【図５】実施例２に係る走行制御装置のブロック図である。
【図６】記憶部に格納されている、荷重と走行抵抗係数の変化率の関係を示す補正マップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る走行制御手段およびフォークリフトの好ましい実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１に係る走行制御装置は、例えば、図１に示すようなリーチ型のフォークリフト１に備えられている。この図に示すように、フォークリフト１は、前後にスライドするマスト２と、マスト２に設けられたリフトシリンダ４と、リフトシリンダ４と不図示のオイルタンクとの間を作動油が通流することによりマスト２に沿って昇降するフォーク３と、車体後方に配置された走行輪５とを備える。また、フォークリフト１の内部には走行制御装置１０ａが備えられ、運転席には不図示の速度指令手段６が備えられている。速度指令手段６は、例えば、アクセルペダルであるが、本発明には、ペダル状、レバー状、グリップ状等のあらゆる速度指令手段６が適用可能である。
【００２０】
図２は、本実施例に係る走行制御装置１０ａとその周辺部材のブロック図である。この図に示すように、走行制御装置１０ａは、速度指令手段６の操作量に基づいてトルク指令値を決定する制御部１１ａと、該トルク指令値にしたがってモータ１７を駆動するモータ駆動部１６と、モータ１７と走行輪５との間に接続されたギヤケース１８とを備えている。ギヤケース１８の内部には複数のギヤが噛み合わされた状態で収容されており、これらによりモータ１７の軸回転が走行輪５に伝達されるようになっている。また、ギヤケース１８の内部には、ギヤの磨耗を低減するためのグリスのような潤滑剤が充填されている。
【００２１】
走行制御装置１０ａは、さらに３つのセンサ２１、２２、２３を備えている。このうち温度センサ２１はギヤケース１８の近傍に備えられ、ギヤケース１８の内部または外表面の温度を検出する。速度センサ２２はモータ１７の近傍に備えられ、モータ１７に流れる電流や磁界の変化、またはモータ１７の軸回転を直接参照する等してモータ１７の回転数を検出する。モータ１７の回転数と走行輪５の回転数との関係は既知なので、モータ１７の回転数はフォークリフト１の走行速度と等価である。また、荷重センサ２３はリフトシリンダ４とオイルポンプとを繋ぐ配管の途中に備えられ、配管内の油圧に基づいてフォーク３に積まれている積荷の荷重を検出する。
【００２２】
温度センサ２１からは、検出した温度に関する適当な電気信号（＝温度信号）が出力される。同様に、速度センサ２２からは速度信号が出力され、荷重センサ２３からは荷重信号が出力される。出力された各信号は、制御部１１ａに入力される。
【００２３】
図２に示すように、制御部１１ａはトルク指令部１５と第１補正部１３とからなる。このうち、トルク指令部１５は、フォークリフト１の走行抵抗係数μ、車両重量Ｗおよび荷重ＷBに基づき、トルク指令値を決定する際に必要となる必要軸トルクＴを次式により求める。
必要軸トルクＴ＝α×走行抵抗係数μ×（車両重量Ｗ＋荷重ＷB） ・・・（１）
ここで、記号αはギヤケース１８に収容されたギヤのギヤ比、ギヤ効率、走行輪５の径等を含む任意の定数である。また、必要軸トルクＴとは、速度指令手段６の操作量が最大で、かつフォークリフト１の走行速度が最大（＝ＶMAX）となる場合に、モータ１７が発生するべきトルクをいう。
【００２４】
上記（１）式から明らかなように、走行抵抗係数μまたは荷重ＷBが大きくなると、必要軸トルクＴは増加する。これにより、モータ１７はより大きなトルクを発生するよう制御され、フォークリフト１の走行速度が増加する。一方、走行抵抗係数μまたは荷重ＷBが小さくなると必要軸トルクＴは減少し、フォークリフト１の走行速度は減少する。
【００２５】
制御部１１ａの第１補正部１３は、温度センサ２１から出力される温度信号に基づいて、トルク指令部１５で用いられる走行抵抗係数μを事前に補正する。補正は種々の手法で行うことができるが、本実施例では、記憶部１２ａに格納された補正マップ１９（例えば、図３）を参照することにより行う。
【００２６】
ここで、ギヤケース１８の内部または外表面の温度に基づいて走行抵抗係数μの補正を行うこととしたのは、本願発明者の行った実験により、ギヤケース１８に充填されているグリスの粘度によってフォークリフト１の走行速度が変動することが判明したからである。一般に、グリスの粘度は周囲温度が高くなるにつれて低下する。また、フォークリフト１の動作時間が長くなるとギヤケース１８の温度は高くなるので、これによってもグリスの粘度は低下する。したがって、ギヤケース１８の温度を測定し、該温度に基づいて走行抵抗係数μを増減させる補正をすれば、速度指令手段６の操作量が一定である場合の、周囲温度や動作時間に起因する走行速度の変動をキャンセルすることができる。
【００２７】
図３に示すように、補正マップ１９は、ギヤケース１８の温度と走行抵抗係数μとの関係を示しており、前記の通り、温度が高くなるにつれてグリスの粘度が低下するので、走行抵抗係数μが低下するようになっている。一方、温度が低くなるとグリスの粘度は増加するので、走行抵抗係数μは増加する。図３に示す一例においては、温度が２０℃から３５℃に上昇すると、走行抵抗係数μは０．０１７０から０．０１２５に低下する。また、温度が２０℃から５℃に低下すると、走行抵抗係数μは０．０１７０から０．０２１５に増加する。
【００２８】
補正マップ１９は、基準温度からの増減量とすることもできる。例えば、２０℃を基準温度とした場合、５℃に対応したデータは０．００４５（＝０．０２１５−０．０１７０）となり、３５℃に対応したデータは−０．０４５（＝０．０１２５−０．０１７０）となる。
【００２９】
結局、いずれの補正マップ１９によっても、ギヤケース１８の温度（温度信号）に対応した走行抵抗係数μを求めることができる。なお、この補正マップ１９は、実際にフォークリフト１を走行させながら温度毎の走行抵抗係数μを測定したり、コンピュータによるシミュレーションで温度毎の走行抵抗係数μを予測する等して、予め作成されたものである。
【００３０】
補正後の走行抵抗係数μを用いて、上記（１）式で必要軸トルクＴが求まると、続いてトルク指令部１５は、図４に示す手法によってモータ駆動部１６に出力するためのトルク指令値を決定する。
【００３１】
具体的には、補正がされていない場合（または温度が基準温度である場合）の必要軸トルクがＴ0であるとすると、高温時および低温時の必要軸トルクＴはそれぞれＴH、ＴLとなる。また、補正がされていない場合のトルク曲線（以下、“最大トルク曲線”という）がＣ0であるとすると、高温時および低温時のトルク曲線はそれぞれＣH、ＣLとなる。図４（Ａ）に示すように、トルク曲線ＣHは、“ＴH−Ｔ0”に比例した分だけ最大トルク曲線Ｃ0を下方向にシフトしたようなかたちとなる。また、トルク曲線ＣLは、“ＴL−Ｔ0”に比例した分だけ最大トルク曲線Ｃ0を上方向にシフトしたようなかたちとなる。
【００３２】
図４（Ｂ）は、低温時の補正が行われた場合のトルク曲線を示す。この図に示すように、速度指令手段６の操作量がＡ0〜Ａ6（最大）の間で変化すると、それに応じて、トルク曲線はトルク曲線ＣLを上限として変化する。速度指令手段６の操作量がＡ2の場合は、トルク曲線Ｃ2Lを用いてトルク指令値が決定される。例えば、フォークリフト１の走行速度がＶ2の場合、トルク指令値はＴ2Lとなる。
【００３３】
一方、高温時の補正が行われ（図４（Ｃ））、かつ速度指令手段６の操作量がＡ2の場合は、トルク曲線Ｃ2Hを用いてトルク指令値が決定される。例えば、フォークリフト１の走行速度がＶ2の場合、トルク指令値はＴ2Hとなる。
【００３４】
図４（Ｂ）（Ｃ）の比較から明らかなように、トルク指令値Ｔ2Lはトルク指令値Ｔ2Hよりも高い。すなわち、実施例１に係る走行制御装置１０ａでは、速度指令手段６の操作量が同じであっても、ギヤケース１８の温度に基づいた補正によってトルク指令値が増減するようになっている。したがって、走行制御装置１０ａによれば、周囲温度や動作時間に起因する走行速度の変動をキャンセルすることができる。
【実施例２】
【００３５】
次に、実施例２に係る走行制御装置について説明する。実施例１と同様に、本実施例に係る走行制御装置は、図１に示すようなリーチ型のフォークリフト１に備えられている。
【００３６】
本実施例に係る走行制御装置では、温度に加えて、さらに積荷の荷重ＷBに関する補正も行う。なお、上記（１）式には荷重ＷBが含まれている。したがって、実施例１に係る走行制御装置においても積荷の荷重ＷBはある程度は加味されているので、荷重ＷBが増加すると必要軸トルクＴが増加し、モータ１７がより大きなトルクを発生するようになっている。しかし、本願発明者は、実験により、荷重ＷBは走行抵抗係数μにも影響を及ぼすこと、およびその影響の程度はフォークリフトの種類によって変わることを見出した。実施例２に係る走行制御装置は、上記知見に基づいて荷重ＷBによる走行速度の変動をより高精度にキャンセルするようにしたものである。
【００３７】
図５は、実施例２に係る走行制御装置１０ｂとその周辺部材のブロック図である。この図に示すように、制御部１１ｂはトルク指令部１５と２つの補正部（第１補正部１３および第２補正部１４）とからなる。このうち、トルク指令部１５は、実施例１と同様に、フォークリフト１の走行抵抗係数μ、車両重量Ｗおよび荷重ＷBに基づき、トルク指令値を決定する際に必要となる必要軸トルクＴを求める。
【００３８】
第１補正部１３は、温度センサ２１から出力される温度信号に基づいて走行抵抗係数μの補正を行う。この際、第１補正部１３は、記憶部１２ｂに格納された補正マップ１９を参照する。
【００３９】
また、第２補正部１４は、荷重センサ２３から出力される荷重信号に基づいて、第１補正部１３によって補正された走行抵抗係数μのさらなる補正を行う。つまり、トルク指令部１５では、第１補正部１３による温度に関する補正と第２補正部１４による荷重ＷBに関する補正が行われた後の走行抵抗係数μを用いて必要軸トルクＴが求められる。補正は種々の手法で行うことができるが、本実施例では、記憶部１２ｂに格納された補正マップ２０を参照することにより行う。
【００４０】
図６に示すように、補正マップ２０は、積荷の荷重ＷBと走行抵抗係数μの変化率との関係を示している。具体的には、本実施例に係る走行制御装置１０ｂはリーチ型のフォークリフト１に備えられているので、補正マップ２０にはグラフ２０ａの関係が格納されている。一方、カウンタバランス型のフォークリフトに備えられている場合、補正マップ２０にはグラフ２０ｂの関係が格納される。すなわち、補正マップ２０には、フォークリフトの種類に応じた関係が格納される。なお、各関係は、予め実験によって得られたものである。
【００４１】
ここで、フォークリフトの種類よって荷重ＷBと走行抵抗係数μの変化率との関係が異なるのは、以下の理由による。すなわち、リーチ型のフォークリフトでは、積荷の荷重ＷBが増加すると、車体の重心が車体前よりに移動し、車体後方に取り付けられている走行輪５と路面との摩擦が低減する。これに対して、カウンタバランス型のフォークリフトでは、車体前方に走行輪が備えられているので、荷重ＷBが増加すると走行輪と路面との摩擦が増加する。つまり、フォークリフトの種類によってマスト２（フォーク３）と走行輪５との幾何学的な位置関係が異なるために、荷重ＷBと走行抵抗係数μの変化率との関係もフォークリフトの種類によって異なる。
【００４２】
図６のグラフ２０ａに示すように、リーチ型のフォークリフト１では、荷重ＷBが増加するにつれて走行抵抗係数μの変化率が低下する。すなわち、荷重ＷBが増加するにつれて走行抵抗係数μが低下し、何ら補正を行わなければフォークリフト１の走行速度は増加してしまう。
【００４３】
そこで、第２補正部１４は、第１補正部１３によって補正された走行抵抗係数μのさらなる補正を行う。図６に示す一例では、荷重ＷBがＷ1の場合の変化率は−１０％なので、第２補正部１４は、第１補正部１３によって補正された後の走行抵抗係数μを１０％低下させる。これにより、上記（１）式によって求められる必要軸トルクＴが１０％低下し、モータ１７は、該補正を行わない場合よりも小さなトルクを発生するよう制御される。
【００４４】
結局、実施例２に係る走行制御装置１０ｂによれば、周囲温度や動作時間に関する補正と、積荷の荷重ＷBに関する補正との２つの補正を連続的に行い、これらに起因する走行速度の変動をキャンセルすることができる。
【００４５】
以上、本発明に係る走行制御装置、およびフォークリフトの好ましい実施形態について説明してきたが、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
【００４６】
例えば、実施例１では温度に関する補正のみを行い、実施例２では温度と荷重に関する補正を行うこととしたが、荷重のみの補正を行うようにすることもできるし、さらに別の補正を追加的に行うようにすることもできる。つまり、本発明に係る走行制御装置では、走行抵抗に影響を及ぼす要素毎に個別的に走行速度を一定に保つ制御を行うことができるので、ある要素のみについて走行速度を一定に保つ制御を行ったり、ある要素を除外したりするのは全くの自由である。
【００４７】
また、各実施例では、トルク指令部での計算に用いられる走行抵抗係数の補正を行うこととしたが、これに代えて、トルク指令部から出力されるトルク指令値の補正を行っても同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、図２および図５のギヤケースは一例であり、収容されているギヤの個数、種類、噛み合わせの態様等は、特に制限されない。
【符号の説明】
【００４９】
１ フォークリフト
２ マスト
３ フォーク
４ リフトシリンダ
５ 走行輪
６ 速度指令手段（アクセルペダル）
１０ａ，ｂ 走行制御装置
１１ａ，ｂ 制御部
１２ａ，ｂ 記憶部
１３ 第１補正部（温度）
１４ 第２補正部（荷重）
１５ トルク指令部
１６ モータ駆動部
１７ モータ
１８ ギヤケース
１９ 補正マップ（温度）
２０ 補正マップ（荷重）
２１ 温度センサ
２２ 速度センサ
２３ 荷重センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度指令手段の操作量に応じて走行輪を駆動するモータに対するトルク指令値が決定され、該操作量に応じた速度で走行するよう構成された車両の走行制御装置であって、
前記モータの回転を前記走行輪に伝達するためのギヤを収容したギヤケースと、
前記ギヤケースの内部または外表面の温度を検出し、該温度に応じた温度信号を出力する温度センサと、
前記温度信号に応じて、走行抵抗係数の補正を行う補正部と、
少なくとも前記補正後の走行抵抗係数および前記速度指令手段の操作量に基づいて、前記車両の速度と前記トルク指令値とを関係付ける最大トルク曲線をシフトさせ、該シフト後のトルク曲線に基づいて、前記車両の速度に対応したトルク指令値を求め、該トルク指令値を前記モータに出力するトルク指令部と、
を備えたことを特徴とする走行制御装置。
【請求項２】
前記温度と前記走行抵抗係数との関係が格納された記憶部をさらに備え、
前記補正部は、該関係に基づいて前記補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
【請求項３】
荷重を検出し、該荷重に応じた荷重信号を出力する荷重センサをさらに備え、
前記補正部は、前記温度信号に応じた補正と、前記荷重信号に応じた補正とを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の走行制御装置。
【請求項４】
前記記憶部には、さらに前記荷重と前記走行抵抗係数との関係が格納されており、
前記補正部は、該関係に基づいて前記補正を行うことを特徴とする請求項３に記載の走行制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の走行制御装置を備えたことを特徴とするフォークリフト。
【請求項１】
速度指令手段の操作量に応じて走行輪を駆動するモータに対するトルク指令値が決定され、該操作量に応じた速度で走行するよう構成された車両の走行制御装置であって、
前記モータの回転を前記走行輪に伝達するためのギヤを収容したギヤケースと、
前記ギヤケースの内部または外表面の温度を検出し、該温度に応じた温度信号を出力する温度センサと、
前記温度信号に応じて、走行抵抗係数の補正を行う補正部と、
少なくとも前記補正後の走行抵抗係数および前記速度指令手段の操作量に基づいて、前記車両の速度と前記トルク指令値とを関係付ける最大トルク曲線をシフトさせ、該シフト後のトルク曲線に基づいて、前記車両の速度に対応したトルク指令値を求め、該トルク指令値を前記モータに出力するトルク指令部と、
を備えたことを特徴とする走行制御装置。
【請求項２】
前記温度と前記走行抵抗係数との関係が格納された記憶部をさらに備え、
前記補正部は、該関係に基づいて前記補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
【請求項３】
荷重を検出し、該荷重に応じた荷重信号を出力する荷重センサをさらに備え、
前記補正部は、前記温度信号に応じた補正と、前記荷重信号に応じた補正とを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の走行制御装置。
【請求項４】
前記記憶部には、さらに前記荷重と前記走行抵抗係数との関係が格納されており、
前記補正部は、該関係に基づいて前記補正を行うことを特徴とする請求項３に記載の走行制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の走行制御装置を備えたことを特徴とするフォークリフト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２８４０５０（Ｐ２０１０−２８４０５０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３６８１４（Ｐ２００９−１３６８１４）
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（０００２３２８０７）日本輸送機株式会社 (320)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（０００２３２８０７）日本輸送機株式会社 (320)
【Ｆターム（参考）】
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