JP2005255064A - 油圧駆動形式の産業用車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】可変容量形油圧ポンプを使用したときと同様の効果が得られるものでありながら、全体を安価に構成し得る油圧駆動形式の産業用車両を提供する。
【解決手段】車体2に左右一対の車輪を前後に複数組で設けた。少なくとも1組の車輪は、それぞれ油圧モータ21A,21Bに連動連結した駆動車輪3A,3Bに構成した。定容量形油圧ポンプ30A,30Bを各油圧モータに対応してそれぞれ設けた。各定容量形油圧ポンプから対応する油圧モータへの配管中にはそれぞれ、油圧モータへの作動油の流れを制御する比例電磁切換弁40A,40Bを介在した。前後進切り換え信号42aとハンドル操作角信号43aとエンジン回転数信号44aを入力するコントローラ41を設け、コントローラから各比例電磁切換弁へ出力される制御信号41a,41bにより、各駆動車輪の回転差と正逆転を制御するように構成した。安価な定容量形油圧ポンプの採用と比例電磁切換弁の介在とにより、全体を安価に構成できる。
【選択図】図1

Description

本発明は、たとえばフォークリフトなど油圧駆動形式の産業用車両に関するものである。
従来、この種の車両としては、次のような構成が提供されている。すなわち、車体に左右一対の前車輪と左右一対の後車輪が設けられ、各前車輪は、それぞれ車体に取り付けた油圧モータ側の駆動軸に直接に連動連結されている。車体側にはエンジンにより駆動される複数の油圧ポンプが設けられるとともに、一個の油圧モータに一個の油圧ポンプが対応して接続されている。各油圧ポンプは、その斜板をコントロールすることで油圧モータの回転数や回転方向を制御可能な可変容量形油圧ポンプに構成されている。なお各後車輪は、車体側に対して縦軸心の周りに旋回自在に設けられている。
そして旋回時には、ハンドルの切れ角に応じて左右の油圧ポンプの斜板をコントロールすることで、両油圧モータ間に回転数の差を持たせたり、両油圧モータの回転方向を各別に正逆に制御したり、両油圧モータのうちの一方を停止に制御させるとともに、ハンドルの切れ角が一定以上の急旋回時には、アクセルペダルの踏み代に関係なく両油圧モータの回転数の上限を自動的に制限するように制御している。
この従来構成によると、前後進走行におけるスピードのコントロールは、チェンジレバーにより両油圧ポンプの油の流れの方向を切り換え、各油圧モータの回転方向を変えるとともに、アクセルペダルによりエンジンの回転数、および油圧ポンプの油の流量を制御し、以て油圧モータの回転数を変えて行うことができる。そして旋回のコントロールは、ハンドル切れ角(回転角)に基づいて、左右の前車輪に対して、各回転数の制御(同数や差)や各回転方向の制御(同方向や逆方向)行うことで可能となる。
また、フォークリフトの駆動形式として、2ポンプ2モータタイプの油圧駆動システム(HSTシステム)を採用し、駆動輪である左右の前車輪を別々に制御することにより、機動性を向上でき、旋回半径も小さくできる。そして各前車輪を、それぞれ車体に取り付けた油圧モータ側にダイレクトに取り付けることにより、動力伝達部を簡素化できるとともに、レイアウト上の自由度を広げることができる。さらに油圧駆動システムの特徴である高効率化、フロントデフ不要のほか、エンジン最適制御による低燃費も期待できる。
そして、旋回時の走行速度は、エンジンの回転数を変えずに、ハンドルの切れ角に応じて油圧モータの回転数を制御して自動的に変更することができ、構造を簡単にできるとともに、旋回時の走行速度をアクセルペダルに関係なく任意に設定できる。さらに急旋回時には、自動的に設定された油圧モータの上限の回転数まではアクセルペダルにより制御できるが、この設定値以上の回転数にならないように制限できることになる(たとえば、特許文献1参照。)。
特許第3140009号公報(第1、4頁、第2、3図)
しかし、上記した従来構成によると、可変容量形油圧ポンプを2個使用するため、全体が高価となる。
そこで本発明の請求項1記載の発明は、可変容量形油圧ポンプを使用したときと同様の効果が得られるものでありながら、全体を安価に構成し得る油圧駆動形式の産業用車両を提供することを目的としたものである。
前述した目的を達成するために、本発明の請求項1記載の油圧駆動形式の産業用車両は、車体には左右一対の車輪が前後に複数組で設けられ、少なくとも1組の車輪は、それぞれ油圧モータに連動連結された駆動車輪に構成され、車体側には定容量形油圧ポンプが各油圧モータに対応してそれぞれ設けられるとともに、各定容量形油圧ポンプから対応する油圧モータへの配管中にはそれぞれ、油圧モータへの作動油の流れを制御するための比例電磁切換弁が介在され、前後進切り換え信号とハンドル操作角信号とエンジン回転数信号とが入力されるコントローラが設けられ、このコントローラから各比例電磁切換弁へ出力される制御信号により、各駆動車輪の回転差と正逆転を制御するように構成されていることを特徴としたものである。
したがって請求項1の発明によると、通常の前後進走行時には、左右、前後の各前車輪は前後方向に向き、そして各比例電磁切換弁は励磁の状態にある。このような産業用車両は、作業者がハンドルを操縦することで走行動し得る。その際に前後進走行は前後進切り換え信号をコントローラに入れ、このコントローラからの制御信号により各比例電磁切換弁を切り換え動させることにより、定容量形油圧ポンプからの作動油の流れの方向を切り換え、油圧モータの回転方向を変える。
すなわち、各比例電磁切換弁が前進側ソレノイド励磁の状態においては、作動油を、比例電磁切換弁を介して油圧モータに供給することで、油圧モータを介して駆動車輪を正回転させて前進走行時とし得る。また、各比例電磁切換弁が後進側ソレノイド励磁の状態においては、作動油を、比例電磁切換弁を介して油圧モータに逆方向から供給することで、油圧モータを介して駆動車輪を逆回転させて後進走行時とし得る。さらに、駆動源(エンジン)の回転数などによって定容量形油圧ポンプからの油圧(作動油の流量)を制御し、以て油圧モータの回転数を変えてスピードのコントロールを行う。
旋回のコントロールは、作業者がハンドルを操作することで行い、その際に走行速度の変更は、ハンドルの切れ角(回転角)によるハンドル操作角信号をコントローラに入れ、このコントローラからの制御信号により各比例電磁切換弁を制御し、油圧モータの回転数や回転方向を制御することで行える。
すなわち、ハンドルがニュートラルの場合、前述したように、各比例電磁切換弁が同電圧だけ励磁の状態にあることから、左右の油圧モータの回転数は同じとなり、直進を行う。そしてハンドル切れ角が小さい場合、コントローラに入るハンドル操作角信号に基づいて、コントローラから旋回内側の比例電磁切換弁に出された制御信号により、この比例電磁切換弁を絞り制御して旋回内側の油圧モータを低速回転させる。これにより、左右同方向の回転で、旋回内側の駆動車輪を低速回転させ、以て左右の回転数に差を持たせることで旋回走行を行える。
またハンドル切れ角が中間の場合、コントローラに入るハンドル操作角信号に基づいて、コントローラから旋回内側の比例電磁切換弁に出された制御信号により、この比例電磁切換弁を停止制御して、旋回内側の油圧モータの回転を止める。これにより、旋回外側の駆動車輪のみ回転させ、以てピボットターンを行える。そしてハンドル切れ角が中間よりも大きい場合、コントローラに入るハンドル操作角信号に基づいて、コントローラから旋回内側の比例電磁切換弁に出された制御信号により、この比例電磁切換弁を、後進側ソレノイド励磁の状態に切り換えるとともに絞り制御し、以て旋回内側の油圧モータを低速逆回転させる。これにより、左右逆方向の回転で、旋回内側の駆動車輪を低速回転させ、以てスピンターンを行える。
さらにハンドル切れ角が最大(ハンドルロック)の場合、コントローラに入るハンドル操作角信号に基づいて、コントローラから旋回内側の比例電磁切換弁に出された制御信号により、この比例電磁切換弁を後進側ソレノイド励磁の状態に切り換え制御し、以て旋回内側の油圧モータを逆回転させる。これにより、左右の油圧モータ、すなわち各駆動車輪は左右逆方向の回転で回転数は同じとなり、以て旋回半径を極小化したスピンターンを行える。
以上のような走行は、ハンドルの切れ方向によって、右旋回の場合も左旋回の場合も同様に行え、また前進の場合も後進の場合も同様に行える。
上記した本発明の請求項1によると、前後進走行は、前後進切り換え信号をコントローラに入れ、このコントローラからの制御信号により各比例電磁切換弁を切り換え動させることにより、定容量形油圧ポンプからの作動油の流れの方向を切り換え、油圧モータの回転方向を変えることで行うことができる。その際に、駆動源(エンジン)の回転数などによって定容量形油圧ポンプからの油圧(作動油の流量)を制御することで、油圧モータの回転数を変えてスピードのコントロールを行うことができる。
旋回のコントロールは、作業者がハンドルを操作することで行い、その際に走行速度の変更は、ハンドルの切れ角(回転角)によるハンドル操作角信号をコントローラに入れ、このコントローラからの制御信号により各比例電磁切換弁を比例制御し、油圧モータの回転数や回転方向を制御することで行うことができる。
したがって、左右独立駆動による軟弱地走行性を好適に行うことができ、しかもハンドル操作のみで通常旋回からスピンターンまでを連続的に制御できるなど、可変容量形油圧ポンプを使用したときと同様の効果を得ることができるものでありながら、安価な定容量形油圧ポンプの採用と比例電磁切換弁の介在とにより、全体を安価に構成できることになる。
[実施の形態]
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1、図2において、フォークリフト(産業用車両の一例)1は、その車体2の前部に左右一対の前車輪(駆動車輪)3A,3Bが設けられるとともに、後部に左右一対の後車輪4A,4Bが設けられ、そして車体2の前部で上方には運転席5が設けられる。前記車体2の前端部には上下方向で伸縮自在なマスト6が、車幅方向の連結軸7を介して前後方向に回動自在に取り付けられるとともに、前後回動を行わせるティルトシリンダー8が、車体2とマスト6との間に設けられる。
前記マスト6は、フォークリフト1側の左右一対の外枠9と、この外枠9に案内されて昇降自在な左右一対の内枠10とからなり、外枠9と内枠10との間にリフトシリンダー11が設けられている。また内枠10側に案内されて昇降自在なリフトブラケット12が設けられるとともに、このリフトブラケット12に上下一対のフィンガーバを介して、左右一対のフォーク13が設けられている。前記運転席5には、座席15や、この座席15の前方に位置されるハンドル16などが配設され、そして上方には、本体2側から立設されたフロントパイプ17やリヤパイプ18を介してヘッドガード19が配設されている。さらに座席15の後方で本体2上にはカウンターウエイト20が設けられている。
左右一対の前車輪3A,3Bは、そのリム3a,3bがそれぞれ油圧モータ21A,21Bの回転フランジ(駆動軸)22A,22Bに連結具23A,23Bを介して直接に取り付けられることで、油圧モータ21A,21B側に連動連結されている。そして、油圧モータ21A,21Bのマウントは車体2側、すなわちフロントフレームに固定されている。
前記車体2側にはエンジン25が設けられるとともに、このエンジン25には、1個の油圧モータ21A,21Bに1個の定容量形油圧ポンプ30A,30Bが対応されるように、各油圧モータ21A,21Bに対応して2個の定容量形油圧ポンプ30A,30Bが直接状に取り付けられ、以て両定容量形油圧ポンプ30A,30Bがエンジン25により駆動されるように構成されている。その際にマウント方法は、エンジン25とフレームでラバーマウントしている。
すなわち、2ポンプ2モータタイプの油圧駆動システム(HSTシステム)になるように、定容量形油圧ポンプ30A,30Bにおけるポート31A,31Bからの主配管32A,32Bが、それぞれ比例電磁切換弁40A,40Bと分岐配管(油圧ホースなど)33A,33B、34A,34Bを介して、油圧モータ21A,21Bにおける両ポート35A,35B、36A,36Bに接続されている。37A,37Bは吸い込み配管、38A,38Bは吐き出し配管、39は油タンクをそれぞれ示す。
前記比例電磁切換弁40A,40Bは、主配管32A,32Bならびに吐き出し配管38A,38Bと分岐配管33A,33B、34A,34Bとの間に介在され、ここで比例電磁切換弁40A,40Bへの制御信号41a,41bは、コントローラ41から出力するように構成されている。
すなわちコントローラ41には、運転席5に設けられた前後進切り換えレバー(チェンジレバー)50により操作される前後進切り換えスイッチ42からの前後進切り換え信号42aと、ハンドル16に設けたハンドル回転センサ43からのハンドル操作角信号43aと、エンジン25に設けられたエンジン回転センサ44からのエンジン回転数信号44aと、電気式のアクセルペダル51からの車速指令信号51aと、電気式のブレーキペダル52からのブレーキ信号52aとが入力されるように構成されている。
そしてコントローラ41から各比例電磁切換弁40A,40Bへ出力される制御信号41a,41bにより、各前車輪3A,3Bの回転差と正逆転を制御するように構成されている。なお左右一対の後車輪4A,4Bは、それぞれ車体2に対して縦軸心27A,27Bの周りに旋回自在に設けられている。
以下に、上記した実施の形態における作用を説明する。
図1、図2、ならびに図5の(a)は通常の前後進走行時を示している。このとき左右の前車輪3A,3Bならびに左右の後車輪4A,4Bは前後方向に向いている。また両比例電磁切換弁40A,40Bは励磁の状態にある。
このようなフォークリフト1は、運転席5の座席15に座った作業者がハンドル16を操縦することで走行動し得る。その際に前後進走行は前後進切り換えレバー50で行い、その操作による前後進切り換えスイッチ42からの前後進切り換え信号42aをコントローラ41に入れ、このコントローラ41からの制御信号41a,41bにより各比例電磁切換弁40A,40Bを切り換え動させることにより、定容量形油圧ポンプ30A,30Bからの作動油の流れの方向を切り換え、油圧モータ21A,21Bの回転方向を変える。
すなわち、両比例電磁切換弁40A,40Bが前進側ソレノイド励磁の状態にある図1においては、ポート31A,31Bからの作動油を、主配管32A,32B、比例電磁切換弁40A,40B、分岐配管33A,33Bを介してポート35A,35Bに供給することで、油圧モータ21A,21Bを介して前車輪3A,3Bを正回転させて前進走行時とし得る。また、両比例電磁切換弁40A,40Bが後進側ソレノイド励磁の状態にある図3においては、ポート31A,31Bからの作動油を、主配管32A,32B、比例電磁切換弁40A,40B、分岐配管34A,34Bを介してポート36A,36Bに供給することで、油圧モータ21A,21Bを介して前車輪3A,3Bを逆回転させて後進走行時とし得る。
さらに、アクセルペダル51にて車速指令信号51aをコントローラ41に入れることで、エンジン25の回転数、すなわち定容量形油圧ポンプ30A,30Bからの油圧(作動油の流量)を制御し、以て油圧モータ21A,21Bの回転数を変えてスピードのコントロールを行う。なお停止などは、ブレーキペダル52によりブレーキ信号52aをコントローラ41に入れることで行える。
旋回のコントロールは、運転席5の座席15に座った作業者がハンドル16を操作することで行い、その際に走行速度の変更は、ハンドル16の切れ角(回転角)によるハンドル回転センサ43からのハンドル操作角信号43aをコントローラ41に入れ、このコントローラ41からの制御信号41a,41bにより各比例電磁切換弁40A,40Bを制御し、油圧モータ21A,21Bの回転数や回転方向を制御することで行える。つまり、以下のように、ハンドル16の切れ角に応じて両油圧モータ21A,21Bの回転数や回転方向を制御することで行える。
すなわち、ハンドル16がニュートラルの場合、前述した図1のように、両比例電磁切換弁40A,40Bが同電圧だけ励磁の状態にあることから、図5の(a)に示されるように、左右の油圧モータ21A,21Bの回転数は同じとなり、直進を行う。
そしてハンドル切れ角が小さい場合、コントローラ41に入るハンドル操作角信号43aに基づいて、コントローラ41から旋回内側の比例電磁切換弁40Bに出された制御信号41bにより、この比例電磁切換弁40Bを絞り制御して旋回内側の油圧モータ21Bを低速回転させる。これにより図5の(b)に示されるように、左右同方向の回転で、旋回内側の前車輪3Bを低速回転させ、以て左右の回転数に差を持たせることで旋回走行を行える。
またハンドル切れ角が中間の場合、コントローラ41に入るハンドル操作角信号43aに基づいて、コントローラ41から旋回内側の比例電磁切換弁40Bに出された制御信号41bにより、この比例電磁切換弁40Bを非励磁制御して(閉じて)、旋回内側の油圧モータ21Bの回転を止める。これにより図5の(c)に示されるように、旋回外側の前車輪3Aのみ回転させ、以てピボットターンを行える。
そしてハンドル切れ角が中間よりも大きい場合、コントローラ41に入るハンドル操作角信号43aに基づいて、コントローラ41から旋回内側の比例電磁切換弁40Bに出された制御信号41bにより、この比例電磁切換弁40Bを、後進側ソレノイド励磁の状態に切り換えるとともに絞り制御し、以て旋回内側の油圧モータ21Bを低速逆回転させる。これにより図5の(d)に示されるように、左右逆方向の回転で、旋回内側の前車輪3Bを低速回転させ、以てピボットターンを行える。
さらにハンドル切れ角が最大(ハンドルロック)の場合、コントローラ41に入るハンドル操作角信号43aに基づいて、コントローラ41から旋回内側の比例電磁切換弁40Bに出された制御信号41bにより、この比例電磁切換弁40Bを後進側ソレノイド励磁の状態に切り換え制御し、以て旋回内側の油圧モータ21Bを逆回転させる。これにより図5の(e)に示されるように、左右の油圧モータ21A,21B、すなわち両前車輪3A,3Bは左右逆方向の回転で回転数は同じとなり、以て旋回半径を極小化したスピンターンを行える。
上記において、図5の(b)〜図5の(e)は右旋回の場合を示しているが、ハンドル16の切れ方向を逆にすることで、左旋回も同様に行われるものである。また前進の場合を示しているが、図3の状態で、後進の場合も同様に行われるものである。そして左右の旋回の際に、旋回キャスタ形式である左右の後車輪4A,4Bは追従換向される。
このようなフォークリフト1は、運転席5の座席15に座った作業者が、たとえば、リフト用レバーを操作しリフトシリンダー11を作動させることで、リフトブラケット12などを介してフォーク13をマスト6に沿って昇降動させ得、以て所期のフォーク作業を行える。またティルト用レバーを操作しティルトシリンダー8を作動させることで、マスト6を連結軸7の周りで回動(傾倒)させ得、以てリフトブラケット12などを介してフォーク13の姿勢を変化させ得る。
上述したようにフォークリフト1の駆動形式として、2ポンプ2モータタイプの油圧駆動システム(HSTシステム)を採用していることで、旋回は前車輪3A,3Bで行うことができ、後車輪4A,4Bでステアする必要はない。ただし、リゼットであれば旋回時にタイヤの滑りが発生するが、この場合、旋回キャスタ形式を用いたことで前車輪3A,3Bによる前後進、旋回に追従させ得る。
また、フォークリフト1の駆動形式として、2ポンプ2モータタイプの油圧駆動システム(HSTシステム)を採用し、駆動車輪である左右の前車輪3A,3Bを比例電磁切換弁40A,40Bによって別々に制御することにより、機動性を向上し得、旋回半径も小さくし得る。そして各前車輪3A,3Bを、それぞれ車体2に取り付けた油圧モータ21A,21B側にダイレクトに取り付けることにより、動力伝達部を簡素化し得るとともに、レイアウト上の自由度を広げ得る。さらに油圧駆動システムの特徴である高効率化、フロントデフ不要のほか、エンジン最適制御による低燃費も期待し得る。
上記した実施の形態では、左右一対の前車輪3A,3Bと左右一対の後車輪4A,4Bとからなる前後に2組の形式(4輪形式)が示されているが、これは左右一対でかつ前後多数組の車輪が設けられた形式の大型の走行台車などであってもよい。この場合には、全ての組が駆動車輪に構成されても、実施の形態の要領で一部の組が駆動車輪に構成されてもよい。
上記した実施の形態では、左右一対の後車輪4A,4Bとして、追従換向される旋回キャスタ形式が採用されているが、これは左右一対の後車輪4A,4Bのうち、一方の後車輪4をハンドルホイールによりシリンダーなどによって強制的に換向させるステア形式、他方の後車輪4を旋回キャスタ形式としてもよい。
上記した実施の形態では、定容量形油圧ポンプ30A,30Bの駆動源としてエンジン25が示されているが、これは電動モータなどであってもよい。
なお上記した実施の形態では、旋回時の走行速度の変更が、ハンドル16の切れ角に応じて油圧モータ21A,21Bの回転数を制御して行われているが、本発明を遂行するに際しては、たとえば旋回時の走行速度は、ハンドル16の切れ角に関係なく、アクセルペダル51により油圧モータ21A,21Bの回転数を制御して行ってもよい。
上記した実施の形態では、産業用車両としてカウンタータイプのフォークリフト1が示されているが、産業用車両としては、大型の運搬車、ローダ、サイドフォークリフトなどであっても同様に作用し得るものである。
本発明の実施の形態を示し、油圧駆動形式の産業用車両における前進走行時の油圧回路部分の一部切り欠き平面図である。 同油圧駆動形式の産業用車両における通常走行時の側面図である。 同油圧駆動形式の産業用車両における後進走行時の油圧回路部分の一部切り欠き平面図である。 同油圧駆動形式の産業用車両におけるシステム構成図である。 同油圧駆動形式の産業用車両における操縦状態を説明する概略平面図である。
符号の説明
1 フォークリフト(産業用車両)
2 車体
3A 前車輪(駆動車輪)
3B 前車輪(駆動車輪)
4A 後車輪
4B 後車輪
5 運転席
6 マスト
13 フォーク
15 座席
16 ハンドル
21A 油圧モータ
21B 油圧モータ
22A 回転フランジ(駆動軸)
22B 回転フランジ(駆動軸)
25 エンジン
27A 縦軸心
27B 縦軸心
30A 定容量形油圧ポンプ
30B 定容量形油圧ポンプ
32A 主配管
32B 主配管
33A 分岐配管
33B 分岐配管
34A 分岐配管
34B 分岐配管
39 油タンク
40A 比例電磁切換弁
40B 比例電磁切換弁
41 コントローラ
41a 制御信号
41b 制御信号
42 前後進切り換えスイッチ
42a 前後進切り換え信号
43 ハンドル回転センサ
43a ハンドル操作角信号
44 エンジン回転センサ
44a エンジン回転数信号
50 前後進切り換えレバー
51 アクセルペダル
51a 車速指令信号
52 ブレーキペダル
52a ブレーキ信号

Claims (1)

  1. 車体には左右一対の車輪が前後に複数組で設けられ、少なくとも1組の車輪は、それぞれ油圧モータに連動連結された駆動車輪に構成され、車体側には定容量形油圧ポンプが各油圧モータに対応してそれぞれ設けられるとともに、各定容量形油圧ポンプから対応する油圧モータへの配管中にはそれぞれ、油圧モータへの作動油の流れを制御するための比例電磁切換弁が介在され、前後進切り換え信号とハンドル操作角信号とエンジン回転数信号とが入力されるコントローラが設けられ、このコントローラから各比例電磁切換弁へ出力される制御信号により、各駆動車輪の回転差と正逆転を制御するように構成されていることを特徴とする油圧駆動形式の産業用車両。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013053297A1 (zh) * 2011-10-11 2013-04-18 中联重科股份有限公司 车辆
KR102568397B1 (ko) * 2022-05-18 2023-08-18 채인기 전동 지게차

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