(57)【要約】【課題】  モータの運転制御方法及び運転制御装置並びにフォークリフトにおいて、ギヤの歯の加工精度を変えずにギヤの噛み合い音の低減を図ること。【解決手段】  噛み合ったギヤからなるトランスミッションに接続されるモータの運転制御方法であって、モータの回転数とトルクとギヤの噛み合いの起振力との関係に基づいて、回転数とトルクとを制御する。特に、起振力が所定値以上となる高起振力領域Ｈを避けて回転数とトルクとを制御することにより、噛み合い音が所定レベルより小さい領域で運転制御することができ、加工精度を上げなくても低騒音化を図ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噛み合ったギヤからなるトランスミッションに接続されたモータの運転制御方法であって、
前記モータの回転数とトルクと前記ギヤの噛み合いの起振力との関係に基づいて、前記回転数と前記トルクとを制御することを特徴とするモータの運転制御方法。
【請求項２】
前記起振力が所定値以上となる高起振力領域を避けて前記回転数と前記トルクとを制御することを特徴とする請求項１に記載のモータの運転制御方法。
【請求項３】
前記回転数に対する複数のトルク特性曲線を切り替えて構成された運転制御曲線にしたがって前記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のモータの運転制御方法。
【請求項４】
前記回転数と前記トルクと前記トランスミッションの伝達効率との関係に基づいて、前記回転数に対する前記トランスミッションの複数の効率特性曲線を切り替えて構成された運転制御曲線にしたがって前記制御することを特徴とする請求項２に記載のモータの運転制御方法。
【請求項５】
噛み合ったギヤからなるトランスミッションに接続されたモータの運転制御装置であって、
前記モータの回転数とトルクと前記ギヤの噛み合いの起振力との関係に基づいて、前記起振力が所定値以上となる高起振力領域を避けて前記回転数と前記トルクとを制御することを特徴とするモータの運転制御装置。
【請求項６】
モータと、
前記モータに接続され噛み合ったギヤで構成されるトランスミッションと、
前記トランスミッションに接続された車輪と、
前記モータの回転数とトルクと前記ギヤの噛み合いの起振力との関係に基づいて、前記起振力が所定値以上となる高起振力領域を避けて前記回転数と前記トルクとを制御する運転制御装置と、を備えていることを特徴とするフォークリフト。                 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスミッションを構成するギヤの噛み合い音低減に好適なモータの運転制御方法及び運転制御装置並びにフォークリフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリ式フォークリフトは、交流モータとインバータとを用いて駆動されるが、その制御方法としては、トルク制御方式と速度制御方式とがあり、特に従来はトルク制御方式が採用されている。このトルク制御方式は、エンジン車と同様な感覚で運転ができる利点がある。このトルク制御方式としては、例えば、特許文献１にその技術が開示されている。すなわち、アクセルペダルを踏み込んだ際、アクセルペダルの踏み込み量（踏み込み角度）が検出されて制御装置に入力されると共に、制御装置が入力された踏み込み量に基づいてモータのトルクを演算してインバータへと出力することにより、インバータがモータのトルク制御を行う。
【０００３】
また、モータの回転は、トランスミッションを介して駆動する車軸及び車輪に伝達される。このトランスミッションは、複数のギヤが噛み合って構成されており、各ギヤは、インボリュート歯車であり、理想的にはインボリュート曲線となるよう歯形加工が施されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４５４０６号公報（第２頁、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
フォークリフトのトランスミッションには複数のギヤが噛み合って組み込まれているが、これらギヤの歯の加工をシェービングで行った場合、図５の（ａ）に示すように、理想のインボリュートラインに対して歯形誤差が大きいために動作時にこれらのギアの噛み合い音が大きいという不都合があった。特に、加減速時に極大となって大きな騒音となっていた。このため、ギヤの歯の加工をシェービングから、図５の（ｂ）に示すように、歯研加工に変更し、歯形誤差を小さくして噛み合い音低減を図っているが、この場合、加工コストが増大してしまう不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、トランスミッションを構成するギヤの歯の加工精度を変えずにギヤの噛み合い音の低減を図ることができるモータの運転制御方法及び運転制御装置並びにフォークリフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のモータの運転制御方法は、噛み合ったギヤからなるトランスミッションに接続されたモータの運転制御方法であって、モータの回転数とトルクとギヤの噛み合いの起振力との関係に基づいて、回転数とトルクとを制御することを特徴とする。すなわち、このモータの運転制御方法では、起振力との関係に基づいて回転数とトルクとを制御することにより、起振力に対応した噛み合い音のレベル制御が可能になる。
【０００８】
また、本発明のモータの運転制御方法は、起振力が所定値以上となる高起振力領域を避けて回転数とトルクとを制御することを特徴とする。
また、本発明のモータの運転制御装置は、噛み合ったギヤからなるトランスミッションに接続されたモータの運転制御装置であって、モータの回転数とトルクとギヤの噛み合いの起振力との関係に基づいて、起振力が所定値以上となる高起振力領域を避けて回転数とトルクとを制御することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、これらのモータの運転制御方法及び運転制御装置では、例えば予め起振力解析を行って起振力マップ（回転数、トルク及び起振力の関係マップ）を作成し、この回転数とトルクと起振力との関係に基づいて、騒音レベルが高くなる高起振力領域を避けて回転数とトルクとを制御することにより、噛み合い音が所定レベルより小さい領域で運転制御することができ、加工精度を上げなくても低騒音化を図ることができる。なお、高起振力領域は、所定の起振力以上となる領域であり、起振力の所定値は起振力に対応した騒音レベルを任意に決定して設定される。
【００１０】
本発明のモータの運転制御方法は、回転数に対する複数のトルク特性曲線を切り替えて構成された運転制御曲線にしたがって制御を行うことを特徴とする。すなわち、このモータの運転制御方法では、複数のトルク特性曲線を多段的に適宜切り替えて制御を行うことにより、例えばトルクや騒音レベルの大きな変動を抑えるように制御することが可能になる。
【００１１】
本発明のモータの運転制御方法は、回転数とトルクとトランスミッションの伝達効率との関係に基づいて、回転数に対するトランスミッションの複数の効率特性曲線を切り替えて構成された運転制御曲線にしたがって制御することを特徴とする。
すなわち、このモータの運転制御方法では、例えば高起振力領域を避けた領域で高い伝達効率を維持するように複数の効率特性曲線を適宜切り替えて回転数とトルクとを制御することにより、高起振力領域を避けて運転しても伝達効率が大幅に低くなることを抑制することができる。なお、効率特性曲線とは、トランスミッションの伝達効率が一定となるようにした回転数とトルクとの関係を示す曲線である。
【００１２】
本発明のフォークリフトは、モータと、モータに接続され噛み合ったギヤで構成されるトランスミッションと、トランスミッションに接続された車輪と、モータの回転数とトルクとギヤの噛み合いの起振力との関係に基づいて、起振力が所定値以上となる高起振力領域を避けて回転数とトルクとを制御する運転制御装置と、を備えていることを特徴とする。
すなわち、このフォークリフトでは、高起振力領域を避けて回転数とトルクとを制御する運転制御装置を備えているので、歯形加工コストの低いギヤを用いたトランスミッションでも低噛み合い音で騒音の少ない運転が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明にモータの運転制御方法及び運転制御装置では、回転数とトルクとトランスミッションの起振力との関係に基づいて回転数とトルクとを制御することにより、起振力に対応した噛み合い音のレベル制御が可能になる。特に、起振力の高い領域を避けて回転数とトルクとを制御することにより、噛み合い音が所定レベル以下の小さい領域で運転制御することができ、シェービング加工等の低加工精度の歯形でも低騒音化を図ることができる。したがって、この技術を用いた本発明のフォークリフトでは、製造コストが低く、かつ低騒音で運転を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るモータの運転制御方法及び運転制御装置並びにフォークリフトの第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１５】
本実施形態のフォークリフトは、図１に示すように、前輪１及び後輪２と、前輪１に車軸１ａ及びデフ３を介して接続されたトランスミッション４と、該トランスミッション４に接続されたモータＭと、該モータＭに電気的に接続されモータＭの回転数及びトルクを制御するモータＭの運転制御装置５と、運転制御装置５と電気的に接続された運転席のアクセルペダル６と、モータＭ及び運転制御装置５等に電力供給を行うバッテリ７と、を備えている。
【００１６】
前記トランスミッション４は、モータＭの変速機であり、インボリュート歯車の複数のギヤ（図示略）が噛み合って構成され、各ギヤがシェービング加工で歯形加工されているものである。
前記運転制御装置５は、モータＭに電気的に接続されＩＣ又はＣＰＵ等で構成されたインバータであり、モータＭの回転数とトルクとを制御するものである。この運転制御装置５は、モータＭの回転数とトルクとギヤの噛み合いの起振力との関係を予め解析した起振力情報に基づいて、起振力の高い領域を避けてモータＭの回転数とトルクとを制御する。また、上記起振力情報は、図２に示すように、モータＭの回転数とトルクと起振力との関係を示す起振力マップとして解析されている。
【００１７】
また、アクセルペダル６は、その踏み込み量（又は、踏み込み角度）を検出して電気的信号として運転制御装置５に送る検出機能を有している。すなわち、運転制御装置５は、アクセルペダル６の踏み込み量（踏み込み角度）に応じてモータＭの回転数を変えるが、その際、起振力マップに基づいてトルクが選択されて運転が制御される。この運転制御装置５による制御は、図２の実線に示す運転制御曲線Ａにしたがって行われる。この運転制御曲線Ａは、起振力が所定値以上となる高起振力領域Ｈ（図中の斜線領域）を回避するように設定されている。なお、本実施形態では、上記起振力の所定値を２０ｋｇｆと設定している。
【００１８】
次に、本実施形態におけるフォークリフトにおけるモータＭの運転制御方法について、図２を参照して説明する。
まず、トランスミッション４について、予めモータＭの回転数とトルクと起振力（騒音レベル）との関係を解析して、図２に示すように起振力マップとしてデータを得る。
【００１９】
次に、上記起振力マップの起振力情報に基づいて、高起振力領域Ｈを回避するように、モータＭの回転数に対するトルク特性曲線（トルクカーブ）を示す運転制御曲線Ａを運転制御装置５に入力しておく。
このように設定した状態で、アクセルペダル６を踏み込むと、踏み込み量に応じて運転制御装置５が、モータＭの回転数を上げる。この際、運転制御曲線Ａにしたがって、運転制御装置５が、モータＭの回転数に対するトルクを制御し、トランスミッション４を介して前輪１に駆動力を伝達する。
【００２０】
従来は、図２の波線Ｂに示すように、一定のトルクで回転数を変化させているため、回転数が約２７００ｒｐｍまで高起振力領域Ｈが分布しており、高い噛み合い音が発生することがわかる。
これに対し、本実施形態では、運転制御装置５が起振力マップに基づいた運転制御曲線ＡにしたがってモータＭの回転数及びトルクを制御するので、高起振力領域Ｈを回避して噛み合い音が小さい領域で運転制御することができ、加工精度を上げなくても低騒音化を図ることができる。
【００２１】
次に、本発明の第２及び第３実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では運転制御装置５が、一つのトルク特性曲線に沿った運転制御曲線Ａにしたがって回転数及びトルクを制御しているのに対し、第２実施形態では、図３に示すように、運転制御装置５が、複数のトルク特性曲線Ｃ１〜Ｃ４を切り替えて構成された運転制御曲線ＣにしたがってモータＭの回転数及びトルクを制御する点で異なっている。なお、本実施形態では、所定の起振力に対応して騒音レベルが８０ｄＢ以上となる領域を高起振力領域Ｈとしている。
【００２２】
この第２実施形態では、運転制御装置５が、回転数の増加と共に、高起振力領域Ｈを避けてトルク特性曲線Ｃ１、トルク特性曲線Ｃ２、トルク特性曲線Ｃ３、トルク特性曲線Ｃ１、トルク特性曲線Ｃ４の順に複数段切り替えてモータＭの回転数及びトルクを制御することで、トルクや騒音レベルの大きな変動を抑えることができる。
【００２３】
第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、複数のトルク特性曲線Ｃ１〜Ｃ４に沿った運転制御曲線Ｃにしたがって回転数及びトルクが制御されるのに対し、第３実施形態では、図４に示すように、回転数とトルクとトランスミッション４の伝達効率との関係を予め解析した伝達効率情報に基づいて、高起振力領域Ｈを避けた領域で高い伝達効率を維持するよう複数の効率特性曲線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ４を切り替えて構成された運転制御曲線Ｄにしたがって回転数とトルクとが制御される点である。
【００２４】
すなわち、第３実施形態では、まず、回転数とトルクとトランスミッション４の伝達効率との関係を予め解析した効率特性情報を、図４に示す効率マップとしおく。そして、運転制御装置５が、起振力マップ及び効率マップの情報に基づいて、トランスミッション４の複数の効率特性曲線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ４を切り替えて構成された運転制御曲線Ｄにしたがって、回転数とトルクとを制御する。例えば、図４に示すように、回転数の増加に伴って、９８％の効率特性曲線Ｄ１、過渡曲線Ｄ２を介して９１％の効率特性曲線Ｄ３、９６％の効率特性曲線Ｄ４の順に高起振力領域Ｈを回避しながら高伝達効率特性となる運転制御曲線Ｄに沿って運転制御が行なわれる。
したがって、本実施形態では、高起振力領域Ｈを避けた領域で高い伝達効率を維持して回転数とトルクとを制御するので、高起振力領域Ｈを避けて運転しても伝達効率が大幅に低くなることを抑制することができる。
【００２５】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、モータＭとしては、直流モータ又は交流モータのいずれを採用しても構わない。
【００２６】
本発明は、上述したようにフォークリフトに採用することが好適であるが、他の用途のトランスミッションに接続されるモータの運転制御に適用しても構わない。
また、高起振力領域Ｈは、起振力が所定値以上となる領域であるが、この所定値は任意に設定してもよく、例えば、用途、機種や回転数に応じて起振力の所定値を変えて設定しても構わない。
さらに、運転制御装置５に、予め上記起振力情報、上記効率特性情報及び上記運転制御曲線Ａ、Ｃ、Ｄを内蔵メモリに記憶させておき、状況に応じて第１〜第３実施形態のいずれかの運転モードに切り替え可能にしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る第１実施形態において、フォークリフトを示す走行制御のブロック図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態において、回転数に対するトルクの運転制御曲線及び起振力マップを示すグラフである。
【図３】本発明に係る第２実施形態において、回転数に対するトルクの運転制御曲線及び騒音特性（起振力マップに対応）を示すグラフである。
【図４】本発明に係る第３実施形態において、回転数に対するトルクの運転制御曲線及び騒音特性（起振力マップに対応）を示すグラフである。
【図５】ギヤの歯の加工をシェービングで行った場合及び歯研加工で行った場合の歯形と歯すじとを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
４…トランスミッション、５…運転制御装置、７…バッテリ、Ａ、Ｃ、Ｄ…運転制御曲線、Ｃ１〜Ｃ４…トルク特性曲線、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ４…効率特性曲線、Ｈ…高起振力領域、Ｍ…モータ                                                             
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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