(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許
請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。
【0010】
本実施形態は、電動式のフォークリフトに本発明を適用したものである。各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものである。本発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。
【0011】
少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「2つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも1つ設けられている。以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
【0012】
(第1実施形態)
1.フォークリフトの概略構成
図1に示すように、フォークリフト1は車体部2及び荷役部3を有している。荷役部3は、貨物の荷役を行う作動部であって車体部2の前面側に設けられている。荷役部3には、昇降機構3A及びキャリッジ3B等が設けられている。
【0013】
昇降機構3Aはキャリッジ3Bを昇降させる。本実施形態に係る昇降機構3Aは、チェーン、滑車及び当該滑車を昇降させる油圧シリンダ等を有して構成されている。キャリッジ3Bには、
図2に示すように、荷役対象物を支持する一対のフォーク3Cが着脱自在に組み付けられている。
【0014】
車体部2には、電動モータ等の電動機(図示せず。)及び電池ユニット4を有する動力部が設けられている。電動機は、昇降機構3Aに駆動力を供給するとともに、フォークリフト1を移動させる(自走用)駆動力を発生する。
【0015】
電池ユニット4は、電動機に電力を供給する二次電池であって、第1電池ユニット41及び第2電池ユニット42を有している。つまり、電動機には、第1電池ユニット41及び第2電池ユニット42から電力が供給される。
【0016】
なお、第1電池ユニット41と第2電池ユニット42との電気的接続は、並列接続及び直接接続のうちいずれの接続方法であってもよい。作業者に情報を表示する表示部(図示せず。)には、電池ユニット4の電力残量及びエラー情報等が第1電池ユニット41及び第2電池ユニット42毎に個別表示される。
【0017】
第2電池ユニット42は、第1電池ユニット41の上方側に配置された二次電池であって、第1電池ユニット41に比べてバッテリ液の補充を必要とする二次電池である。なお、本実施形態では、第1電池ユニット41はリチウムイオン電池であり、第2電池ユニット42は鉛蓄電池である。
【0018】
第1電池ユニット41は、金属製のケーシング内に複数のリチウムイオン電池が収納されたものである。当該ケーシングは密封されている。そして、第1電池ユニット41、つまりケーシングに収納された複数のリチウムイオン電池は、バッテリ液の補充を必要としない。
【0019】
第2電池ユニット42は、
図3に示すように、金属製の電池ボックス42A及び複数の電池本体42Bを有している。電池ボックス42Aは、上方側が開放された箱状の部材であって、複数の電池本体42Bを収納する。
【0020】
各電池本体42Bは、上方側にバッテリ液を補充するための補充口を有する鉛蓄電池で
ある。電池ボックス42Aの底部、つまり第2電池ユニット42の下部には、
図6に示すように、ドレンポート42Cが設けられている。ドレンポート42Cは、電池ボックス42A内に溜まった液体(例えば、バッテリ液)を排出するめの開口である。
【0021】
2.電池ユニットの搭載構造
電池ユニット4(第1電池ユニット41及び第2電池ユニット42)は、
図1に示すように、車体部2のうち座席22の下方側に搭載される。座席22には作業者が着座可能である。車体部2のうち電池ユニット4が搭載される部位には、
図4に示すように、一対の車体フレーム21が設けられている。
【0022】
各車体フレーム21は、車体部2の幅方向(左右方向)両側それぞれに設けられた強度部材であって、車両前後方向に延びた梁状の強度部材である。以下、幅方向一端側(
図4では左側)の車体フレーム21を第1車体フレーム21という。幅方向他端側(
図4では右側)の車体フレーム21を第2車体フレーム21という。
【0023】
図5に示すように、第1電池ユニット41は、一対の車体フレーム21により幅方向両端側が支持されている。なお、本実施形態に係る第1電池ユニット41は、ボルト41A等の締結具により車体フレーム21に固定されている。
【0024】
第2電池ユニット42は、
図6に示すように、支持フレーム5を介して車体部2に搭載されている。支持フレーム5は、複数の脚座51及びブリッジフレーム52等を有して構成されている。
【0025】
脚座51は、各車体フレーム21に設けられた柱材であって、第2電池ユニット42の重量を受ける柱材である。そして、各脚座51は、車体フレーム21から上方側(第2電池ユニット42側)に延びているとともに、その下端側は、溶接又は締結具により車体フレーム21に固定されている。
【0026】
ブリッジフレーム52は、
図5に示すように、第1車体フレーム21に設けられた脚座51と第2車体フレーム21に設けられた脚座51とを連結するとともに、左側の脚座51と右側の脚座51との間を渡すように延びている。
【0027】
ブリッジフレーム52は、少なくとも1つ(本実施形態では5つ)の補強フレーム52A、及び板状のトレイフレーム52B等を有している。補強フレーム52Aは梁状に延びる補強材である。なお、本実施形態に係る補強フレーム52Aは、帯板状の部材であって、少なくとも1つの補強フレーム52Aは、左側の脚座51と右側の脚座51との間を渡すように延びている。
【0028】
トレイフレーム52Bは、第1電池ユニット41側と第2電池ユニット42側との間に位置する。そして、トレイフレーム52Bは、第1電池ユニット41の上面側を覆うとともに、第1電池ユニット41側と第2電池ユニット42側とを区画する補強材である。
【0029】
複数の補強フレーム52Aは、トレイフレーム52Bの上面に配設され、かつ、溶接又は締結具等の結合方法(本実施形態では溶接)によりトレイフレーム52Bに一体化されている。各脚座51は、溶接又は締結具等の結合方法(本実施形態ではネジ)によりトレイフレーム52Bに一体化されている。
【0030】
第2電池ユニット42(電池ボックス42A)は、
図6に示すように、補強フレーム52Aに接触した状態で支持フレーム5に載置されている。このため、第2電池ユニット42の自重による荷重は、第1電池ユニット41に作用することなく、支持フレーム5を介
して一対の車体フレーム21で受ける。
【0031】
そして、ブリッジフレーム52と第1電池ユニット41との間には、空隙部41Bが設けられている。空隙部41Bの上下寸法及び支持フレーム5の剛性は、第2電池ユニット42の自重による荷重が支持フレーム5に作用している場合であっても、空隙部41Bが存在可能な寸法及び剛性に設定されている。
【0032】
支持フレーム5を挟んで前後方向両側それぞれには、
図1に示すように、第1壁部6A、第2壁部6Bが設けられている。第1壁部6Aは、第2電池ユニット42が後方側に変位することを規制するための規制壁である。第2壁部6Bは、第2電池ユニット42が前方側に変位することを規制するための規制壁である。
【0033】
図5に示すように、第1壁部6A側には、第1電池ユニット41に接続されるハーネス(電気配線)41Cが配設される。そして、第1電池ユニット41には、それらハーネス41Cが挿入される貫通穴(図示せず。)が設けられている。
【0034】
各貫通穴には、ハーネス41Cを第1電池ユニット41に固定するブッシング52Cが設けられている。各ブッシング52Cは、ハーネス41Cと貫通穴との隙間を液密に密閉するパッキンを備えている。なお、トレイフレーム52Bのうとブッシング52Cに対応する部位には、ハーネス41Cを貫通する切り欠き状の貫通部が設けられている。
【0035】
図7に示すように、第1壁部6Aには、第2電池ユニット42側からハーネス41Cを覆うハーネスカバー7が組み付けられている。ハーネスカバー7は、ハーネス41Cの配設空間(以下、ハーネス空間という。)を第1壁部6Aと第2電池ユニット42との間に確保するスペーサとして機能する。
【0036】
つまり、ハーネスカバー7は、第1壁部6Aと第2電池ユニット42との間に配設される。そして、ハーネスカバー7が第1壁部6A及び第2電池ユニット42に接触することにより、第2電池ユニット42が後方側に変位することが規制されるとともに、ハーネス空間が確保される。
【0037】
図6に示すように、各車体フレーム21には排水管8が設けられている。各排水管8は、ブリッジフレーム52側から車体フレーム21側に延びる管であって、ドレンポート42Cから排出された排水を車体下部に導く。
【0038】
排水管8の入口部8A、つまり排水管8のブリッジフレーム52側の開口部は、ドレンポート42Cに対応する位置にて開口している。換言すれば、入口部8Aは、ドレンポート42Cの直下に開口している。そして、本実施形態に係る入口部8Aの開口直径は、ドレンポート42Cの開口直径より大きな寸法に設定されている。
【0039】
3.本実施形態に係るフォークリフトの特徴
本実施形態は、第1電池ユニット41に比べてバッテリ液の補充を必要としている第2電池ユニット42が、第1電池ユニット41より上方側に配設されていることを特徴としている。
【0040】
これにより、本実施形態では、第2電池ユニット42が第1電池ユニット41の下方側に配設された構成に比べてバッテリ液の補充作業を容易に行うことが可能となる。したがって、整備(メンテナンス)性が高い荷役作業用車両を得ることができる。
【0041】
本実施形態では、脚座51及びブリッジフレーム52を有する支持フレーム5を備え、
第2電池ユニット42が支持フレーム5を介して車体フレーム21に支持されていることを特徴としている。
【0042】
つまり、本実施形態では、第2電池ユニット42は、脚座51を介して車体フレーム21に支持された構成となる。このため、第1電池ユニット41には、第2電池ユニット42の重量による荷重が作用しない。
【0043】
そして、一方側の脚座51と他方側の脚座51とがブリッジフレーム52を介して連結されているので、脚座51及びブリッジフレーム52を有する支持フレーム5の剛性を高めることが可能となる。
【0044】
本実施形態では、ブリッジフレーム52は、梁状に延びる補強フレーム52A、及び補強フレーム52Aと一体化された板状のトレイフレーム52Bを有して構成されていることを特徴としている。
【0045】
これにより、本実施形態では、トレイフレーム52Bにより第1電池ユニット41が覆われた構成となる。このため、バッテリ液の補充作業時に誤ってバッテリ液が第1電池ユニット41に飛散してしまうことを抑制できる。
【0046】
本実施形態では、ブリッジフレーム52のうちドレンポート42Cに対応する位置には、ドレンポート42Cから排出された排水を車体下部に導く排水管8の入口部8Aが設けられていることを特徴としている。
【0047】
これにより、本実施形態では、第2電池ユニット42からの排水が、第1電池ユニット41側に飛散することなく車体下部から排出される。したがって、第1電池ユニット41をバッテリ液等の排水から保護しながら、バッテリ液の補充作業を容易に行うことが可能となる。
【0048】
本実施形態では、ブリッジフレーム52と第1電池ユニット41との間には、空隙部41Bが設けられていることを特徴としている。これにより、本実施形態では、空隙部41Bを断熱部として機能させることができる。
【0049】
特に、本実施形態では、第2電池ユニット42が鉛蓄電池であるため、第1電池ユニット(リチウムイオン電池)41に比べて第2電池ユニット42での発熱量が大きくなる。しかも、第1電池ユニット(リチウムイオン電池)41は、第2電池ユニット42よりも熱障害が発生し易い。
【0050】
したがって、本実施形態のごとく、発熱量が大きい第2電池ユニット42を第1電池ユニット41の上方側に配設し、かつ、第1電池ユニット41と第2電池ユニット42との間に空隙部41Bを設けた構成とすれば、第1電池ユニット41を確実に熱障害から保護でき得る。
【0051】
さらに、何らかの原因によりブリッジフレーム52が第1電池ユニット41側に大きく撓み変形した場合であっても、空隙部41Bが設けられているので、第1電池ユニット41に大きな荷重が作用してしまうことを抑制できる。
【0052】
本実施形態では、ハーネスカバー7を備えることを特徴としている。これにより、本実施形態では、第2電池ユニット42によりハーネス41Cが押し潰される等の不具合が発生することを抑制できる。
【0053】
(第2実施形態)
本実施形態に係る電池ユニット4は、第1電池ユニット41と第2電池ユニット42とが電気的に並列接続されているとともに、電池ユニット4全体のエネルギ容量Zに対する第1電池ユニット41のエネルギ容量Aの比(=A/Z)が、以下の(1)〜(3)のうちいずれかとなっている。電池ユニット4全体のエネルギ容量Zとは、第1電池ユニット41のエネルギ容量Aと第2電池ユニット42のエネルギ容量Bとの和である。
【0054】
(1)A/Z=0.2以上、0.48以下
(2)A/Z=0.25以上、0.39以下
(3)A/Z=0.28以上、0.37以下
本実施形態は、電池ユニット4全体のエネルギ容量Zに対する第1電池ユニット41のエネルギ容量Aの比(以下、「組み合わせ比」)という。)の最適化を図った例である。このため、上記の組み合わせ比は、第1電池ユニット41が第2電池ユニット42の上方側に配設された場合、第1電池ユニット41と第2電池ユニット42とが水平方向にずれて並列的に配設された場合、及び第2電池ユニット42が第1電池ユニット41の上方側に配設された場合のいずれであっても適用可能である。
【0055】
上記(1)〜(3)のうちいずれの組み合わせ比を採用するかは、例えば(a)フォークリフト1の重量バランス、安定度及び軽量化、(b)電池ユニット4への充電制約、並びに(c)電池ユニット4及びフォークリフト1のコスト等の観点から決定され得る。
【0056】
なお、特に上記(3)の組み合わせ比を採用する場合には、上記(a)及び(c)の観点から、第1実施形態で説明した第2電池ユニット42を第1電池ユニット41の上方側に配置するのが有効である。
【0057】
通常のフォークリフト1は、荷役対象物の重量とのバランスを取るために、その重量に応じて車体部2の適切な重量を及び重心位置を確保することが必要である。本実施形態によれば、第1電池ユニット41であるリチウムイオン電池は、第2電池ユニット42である鉛蓄電池に比べて体積あたりの重量が小さい。
【0058】
したがって、第1電池ユニット41の比率が増加すれば車体部2の重量が減少することになるので、フォークリフト1の安定度を維持するために、新たにウェイトを追加する必要が生じる。
【0059】
そのため、新たにウェイトを追加するための余分なコストが必要となるとともに、車体部2の寸法が大きくなるので、鉛蓄電池である第2電池ユニット42のエネルギ容量を過度に小さくすることは得策ではない。したがって、上記(3)の組み合わせ比を採用すれれば、第2電池ユニット42の重量が十分確保できるので、追加ウェイトが不要もしくは最小限に留めることができ、得策である。
【0060】
第2電池ユニット42である鉛蓄電池の電池本体42Bは市場に多く流通している。そして、市場に流通している鉛蓄電池の寸法等は規格化されている。このため、当該規格化された鉛蓄電池を使用することがコスト面で有利である。
【0061】
また、上記組み合わせ比のいずれを採用しても、電池本体42Bの寸法が自ずと決定される。そして、電池本体42Bと第1電池ユニット41とをフォークリフト1の車体に収める場合において、車体部2の寸法(特に、前後寸法)を可能な限り増大させないためには、第1実施形態と同様に、第1電池ユニット及び第2電池ユニットを上下方向に並べた状態で座席22の下方側に配置することが最も有利である。
【0062】
さらに、第1実施形態で説明したように、バッテリ液の補充作業等の点も考慮すると、第2電池ユニット42を第1電池ユニット41の上方側に配置するのが最も適切である。
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、カウンターウェイト方式のフォークリフトに本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リーチ式にもフォークリフト車両に適用できる。
【0063】
上述の実施形態では、フォークリフトに本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の荷役作業用車両にも適用できる。
上述の実施形態に係る電動機は電動モータであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の電動機であってもよい。
【0064】
上述の実施形態に係る電動機は、昇降機構3Aに駆動力を供給するとともに、自走用駆動力を発生するものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、いずれか一方に駆動力を供給する電動機、パワーステアリングに駆動力を供給する電動機、又は昇降機構3A及びパワーステアリングに駆動力を供給する電動機等、その他の電動機であってもよい。
【0065】
上述の実施形態では、第1電池ユニット41はリチウムイオン電池であり、第2電池ユニット42は鉛蓄電池であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第1電池ユニット41をバッテリ液の補充を必要としない密閉式の鉛蓄電池としてもよい。
【0066】
上述の実施形態に係る第2電池ユニット42は、支持フレーム5を介して車体フレーム21に支持されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、支持フレーム5を廃止して車体フレーム21にて第2電池ユニット42を直接的に支持してもよい。
【0067】
上述の実施形態に係る脚座51は、車体フレーム21に取り外し不可の状態で固定されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、車体フレーム21及び脚座51のうちいずれか一方に凸部を設け、他方に当該凸部が嵌り込む凹部又は穴を設けることにより、脚座51(支持フレーム5)を係止固定してもよい。
【0068】
上述の実施形態では、第1電池ユニット41は車体フレーム21に固定され、第2電池ユニット42は支持フレーム5に載置されているのみであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第2電池ユニット42を車体フレーム21又は支持フレーム5に固定してもよい。
【0069】
上述の実施形態では、ハーネスカバー7が第1壁部6Aに組み付けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ハーネスカバー7を電池ボックス42Aに組み付けた構成、及びハーネスカバー7を第2壁部6B側に配置した構成のうちいずれかの構成であってもよい。
【0070】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。