JP2006316937A

JP2006316937A - 作業車両の油圧回路

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Publication number: JP2006316937A
Application number: JP2005141575A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fube; 誠布部
Original assignee: TCM Corp
Current assignee: TCM Corp
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-11-24
Anticipated expiration: 2025-05-13
Also published as: JP4657004B2

Abstract

【課題】メインのリリーフ弁のリリーフを防いで、油温上昇を防ぎ、エネルギー節約に寄与する作業車両の油圧回路を提供することを目的とする。
【解決手段】アクチュエータＡ₁，Ａ₂と油圧ポンプ４とメインのリリーフ弁17とを有する。油圧ポンプ４は制御シリンダ16によって吐出量を増減できる可変吐出ポンプとする。リリーフ弁17がリリーフ圧に達する直前の所定高圧を検知手段にて検知すると、制御シリンダ16を作動させて、油圧ポンプ４の吐出量を減少させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォークリフト等の作業車両の油圧回路に関する。

従来、サブリリーフ弁を用いてリリーフ圧を低下させる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、このような油圧回路ではリリーフ圧を低く設定したに過ぎず、リリーフすることに変わりがない。また、上記特許文献１では、圧力補償弁を用いて２つのアクチュエータの同時作動中に一方のアクチュエータがストロークエンドに達しても、他方が作動中はポンプ斜板が流量減少方向に傾転しないように構成されている。
特開２００２−１１５２７５号公報

しかしながら、上述の従来の技術では、２つのアクチュエータの一方が作動していない中立時は、他方がストロークエンドになるとリリーフする。ポンプ斜板が流量減少方向に傾転するが、リリーフすることに変わりがなく、エンジン負荷が増大し、燃料を無駄使いし、さらに、リリーフによる作動油温上昇の問題も生じる。

本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、シリンダ（アクチュエータ）がストロークエンドになってもメインリリーフ弁が開放せず、エンジン出力の無駄を省くと共に、リリーフによる作動油の上昇を防止する油圧回路を提供する点にある。

本発明に係る作業車両の油圧回路は、アクチュエータと油圧ポンプとリリーフ弁とを有し、上記油圧ポンプは制御シリンダによって吐出量を増減させる可変吐出ポンプを用いると共に、上記リリーフ弁がリリーフ圧に達する直前の所定高圧を検知すると上記制御シリンダを作動させて上記油圧ポンプの吐出量をロードセンシングシステム用パイロットの漏れ流量にまで減少させるように構成した。
また、上記アクチュエータが複数設けられ、同時作動状態下にて複数の該アクチュエータの全部がストロークエンドに達するまで、作動状態下のアクチュエータへの流量を維持するように構成した。

また、複数のアクチュエータと、油圧ポンプと、リリーフ弁と、該油圧ポンプと上記各アクチュエータとを接続する流路に介装された切換弁とを、有し、上記油圧ポンプは制御シリンダによって吐出量を増減させる可変吐出ポンプを用いると共に、上記各切換弁には絞りを設け、該絞りの下流側の圧力をカットオフ弁及びシャトル弁を介してパイロット圧としてレギュレータ弁に加わるように接続し、複数の上記アクチュエータの同時作動状態下にて複数の該アクチュエータの全部がストロークエンドに達するまで上記カットオフ弁及びシャトル弁を介して上記パイロット圧をレギュレータ弁に加えることによって上記油圧ポンプの吐出量を確保して作動状態下のアクチュエータへの流量を維持するように構成し、かつ、複数の上記アクチュエータの全部がストロークエンドに達することによってリリーフ圧に達する直前の所定高圧に上昇して上記カットオフ弁が切換わって、上記パイロット圧をタンク圧まで低下させてレギュレータ弁を切換え、上記制御シリンダを作動させて上記油圧ポンプの吐出量をロードセンシングシステム用パイロットの漏れ流量まで減少させるように構成した。

ストロークエンドになっても（メインの）リリーフ弁が開放せず、又は、開放が短秒間で終了して、エンジン出力の無駄を省き、リリーフによる作動油の上昇を防ぐことができる。
また、同時操作中に、２個以上のアクチュエータの内の１個がストロークエンドに達したとしても、残りの作動状態下のアクチュエータは通常通り作動を続けることができる。

以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１と図２と図３は、作業車両として例えばフォークリフトの油圧回路についての実施の一形態を示す。図１は全体の油圧回路図、図２と図３は図１の要部の拡大図を示す。

図１〜図３に於て、Ａ₁は第１のアクチュエータであって、２本のリフトシリンダ１，１から成り、また、Ａ₂は第２のアクチュエータであって、２本のティルトシリンダ２，２から成る。３はタンク、４は油圧ポンプであり、タンク３からサクションフィルタ５を介して作動油をポンプ４にて吸って、吐出配管６を経由して圧力油を吐出し、一点鎖線にて囲って示すプライオリティバルブ７へ送り出す。
このプライオリティバルブ７のスプール部７ａは、操向装置（オービットロール）８と、荷役油圧装置９に、上記油圧ポンプ４の吐出油を分配（分流）する。 10はステアシリンダであり、操向装置８の一部を構成している。プライオリティバルブ７のスプール部７ａの図の右側のブロックでは、チェック弁11を有する高圧側配管12によってオービットロール（操向装置）８に接続されている。

ロードセンシングシステムＳは、上記プライオリティバルブ７とオービットロール８とを組合せて構成される。なお、13はステアリング油圧回路専用リリーフ弁であって、上記プライオリティバルブ７の一部として設けた場合を図示する。14はリターン配管であって、リターンフィルタ15を介して、上記ステアリング油圧回路専用リリーフ弁13からリリーフした油をタンク３へ還流させる。
上記ロードセンシングシステムＳでは、メインの油圧ポンプ４の吐出量の内、操向操作に必要な流量だけをオービットロール８に送り、操向操作に不要な油はすべて荷役油圧装置９側に流すことができる。例えば、ハンドホイールが中立状態では、プライオリティバルブ７のスプール部７ａは、図例の左側に切換わって、油圧ポンプ４の吐出油は、ほとんど全てが、荷役（作業）油圧装置９の駆動に使われる。
そして、上記油圧ポンプ４は制御シリンダ16によって吐出量を増減させる可変吐出ポンプを用いる。また、油圧ポンプ４と（第１）アクチュエータＡ₁とを接続する高圧供給側の流路31に（第１）切換弁21を介装し、他方、油圧ポンプ４と（第２）アクチュエータＡ₂とを接続する高圧供給側の流路32に（第２）切換弁22を介装する。

図１〜図３では、スプール部７ａからの高圧供給側の共通流路30を、分岐部33にて２本の流路31, 32に分岐し、チェック弁34ａ，34ｂを各々介して、第１・第２切換弁21, 22に接続されている。
そして、17はメインのリリーフ弁であり、共通流路30から分岐部33にて分岐した流路18と、リターン配管14に通じるリターン流路19との間に介装される。ところで、前記第１・第２切換弁21, 22としては、共通の弁体（バルブボディ）の２本のスプール孔部内に独立的に操作される２本のスプールを挿入して、外観上１個のコントロールバルブを構成するも自由であり、図１と図２では、１点鎖線のブロック20にて、そのように２個の切換弁21, 22を外観上１個にした場合を例示する。また、このようなコントロールバルブ内に、チェック弁34ａ，34ｂをも内蔵するも自由である。

そして、各切換弁21, 22には、絞り23, 24が設けられる。この絞り23, 24は可変絞りが望ましい。つまり、スプールの移動位置によって油の流れる絞り開孔面積が変わる絞りとする。図４に於て、図１の要部拡大図を示すと共に第１切換弁21は右側ブロックへ切換えられて、リフトシリンダとしての第１アクチュエータＡ₁を上昇（伸長）させるように油圧ポンプ４からの圧力油を第１アクチュエータＡ₁へ送るが、その際、第１切換弁21の圧力油送り流路の一部に上記絞り23を介装し、かつ、その絞り23の下流部26から分岐して、第１カットオフ弁27へ接続されるパイロット圧流路28へ連通連結状態とする。つまり、第１切換弁21の絞り23の下流側の圧力は、第１アクチュエータＡ₁の上昇（伸長）作動中は、パイロット圧流路28にて第１カットオフ弁27へ伝達されている。

なお、図１に於て、29はフローレギュレータ弁であり、単独シリンダとしての第１アクチュエータＡ₁の下降（短縮）作動時のスピードを遅くなるように流路制御してコントロールする。

また、図４に於て、図１の第２切換弁22は右側ブロックへ切換えられて、ティルトシリンダとしての第２アクチュエータＡ₂を短縮させるように油圧ポンプ４からの圧力油を第２アクチュエータＡ₂へ送るが、その際、第２切換弁22の圧力油送り流路の一部に絞り24を介装し、かつ、その絞り24の下流部35から分岐して、第２カットオフ弁36へ接続されるパイロット圧流路37へ連通連結状態とする。つまり、第２切換弁22の絞り24の下流側の圧力は、第２アクチュエータＡ₂の短縮作動中は、パイロット圧流路37にて第２カットオフ弁36へ伝達される。

ティルトシリンダとしての第２アクチュエータＡ₂は、複動シリンダであり、図５に示すように、第２切換弁22を左側のブロックへ切換えても、同様に第２切換弁22の絞り24の下流側の圧力は、第２アクチュエータＡ₂の伸長作動中、パイロット圧流路37にて第２カットオフ弁36へ伝達される。即ち、図１の第２切換弁22が左側ブロックへ切換えられると、第２切換弁22の圧力油送り流路の一部に絞り24が介装され、その絞り24の下流部35から分岐して、上記パイロット圧流路37へ連通連結状態となる。なお、図５に於て、第２切換弁22の左側のブロックにて、リターン流路19へは所定背圧が掛かってはじめて還流する副バルブ部38が介装され、ティルトシリンダとしての第２アクチュエータＡ₂が急激に外力にて作動しないように背圧を掛けている。

図１と図３に示すように、本油圧回路では第１シャトル弁39と第２シャトル弁40を設けている。第１シャトル弁39は、開状態の第１・第２カットオフ弁27，36を通過して伝達されるパイロット圧流路28，37の圧力が相圧方向から作用し、圧力の高い側が、流路41を介して第２シャトル弁40の一方に伝達される。第２シャトル弁40の他方には流路42を介してオービットロール８の圧力が伝達され、第２シャトル弁40によって、圧力の高い側がパイロット圧流路43を介して、レギュレータ弁44のパイロット受圧部に伝達される。

例えば、図４に示した状態下では、２個の切換弁21，22の各絞り23，24の下流側の圧力は、カットオフ弁27，36及びシャトル弁39，40を介して、パイロット圧Ｐ_pとして、レギュレータ弁44に加わる。

上記カットオフ弁27，36は、図４（又は図５）に示した切換弁21，22の切換位置で複数（２つ）のアクチュエータＡ₁，Ａ₂の同時作動状態下にて、ストロークエンドに到達しない場合、図１と図３に示す状態にカットオフ弁27，36がある。つまり、各アクチュエータＡ₁，Ａ₂が通常作動時には、カットオフ弁27，36のスプールにパイロット圧として通常作動圧力が作用したとしても、スプリング45，46の押圧力がパイロット圧に打ち勝っており、「開」状態を保ち、パイロット圧流路28，37の圧力は、そのまま、第１シャトル弁39に作用している。そして、第２シャトル弁40及びパイロット圧流路43を介して、パイロット圧Ｐ_pはレギュレータ弁44に作用して、図１と図３のブロック位置を保っている。

その後、２つのアクチュエータＡ₁，Ａ₂の内の１つのみがストロークエンドに達した場合、例えば、第１アクチュエータＡ₁のみがストロークエンドに達した場合について、説明する。アクチュエータＡ₁がストロークエンドに達すると、流路31には油が流れなくなって、絞り23の前後での圧力差が発生しなくなり、パイロット流路28から高圧が第１カットオフ弁27に作用して、この第１カットオフ弁27は左側ブロックに切換わり、第１シャトル弁39へ連通する流路47内の圧力はタンク圧に低下する。しかし、他方の第２アクチュエータＡ₂へは引続き油が流れていて絞り24の前後で（圧力損失による）圧力低下が生じているので、パイロット圧流路37を介して第２カットオフ弁36は図１と図３のブロックの位置にあり、第１シャトル弁39及び第２シャトル弁40、及びパイロット圧流路43を介して、レギュレータ弁44にパイロット圧が作用し、図１と図４の状態に、レギュレータ弁44及び制御シリンダ16とポンプ４の位置を維持し続ける。
第２アクチュエータＡ₂のみがストロークエンドに到達しても、同様の結果となる。

このように、２つのアクチュエータＡ₁，Ａ₂の内の一方のみがストロークエンドに達したとしても、油圧ポンプ４の吐出量を確保して残り（他方）のアクチュエータへの流量を維持するように、回路が構成されている。

なお、アクチュエータＡ₁，Ａ₂が３個以上の場合も、同様に、その内の少なくとも１個がストロークエンドに達するまでの間、パイロット圧Ｐ_pはレギュレータ弁44に作用し続けて、油圧ポンプ４を（図１と図３のように）十分な吐出量を維持することができる。

次に、図１〜図３に示した２個の上記アクチュエータＡ₁，Ａ₂が全てストロークエンドに達すると、油圧ポンプ４の吐出圧力───つまり、配管６，流路30，31，32，18内の圧力───が、メインのリリーフ弁17のリリーフ圧に達する直前の所定高圧に上昇するので、パイロット圧流路28，37を介してパイロット圧が第１・第２カットオフ弁27，36に作用し、図１と図３の状態から（スプリング45，46に抗してスプールを切換えて）左側のブロックの位置に切換わって、（シャットオフ状態となり、）図６に示す状態となる。

即ち、図６に示したように、第１・第２カットオフ弁27，36が切換わると、第１・第２シャトル弁39，40を介してパイロット圧流路43内のパイロット圧Ｐ_pを、タンク圧（ゼロ圧近く）まで低下させ、これに伴って、レギュレータ弁44は、図３から図６のように切換わる。それによって、ポンプ４からの高圧が矢印ａ，ｂ，ｃ，ｄの如く流れて、制御シリンダ16を（伸長）作動させ、可変油圧ポンプ４の吐出量をロードセンシングシステム用パイロットの漏れ流量まで減少させる。

なお、図３と図６等に示したレギュレータ弁44について説明すると、スプールの一端には、ポンプ吐出圧が矢印ｅのようにパイロット圧として作用し、スプールの他端には、前述のパイロット圧流路43を介して、第１・第２シャトル弁39，40からのパイロット圧Ｐ_pが、可変スプリング48と共に、作用する。

また、流路49によって、ポンプ吐出配管６とレギュレータ弁44が接続され、図３の状態では、流路49は閉状態として、制御シリンダ16へ圧力伝達は「断」となり、他方、図６の状態では、流路49は開状態として、矢印ａ，ｂ，ｃ，ｄのように、制御シリンダ16へポンプ吐出圧力が伝達され、制御シリンダ16は油圧ポンプ４の吐出量を減少させる方向へ変化させる。

なお、アクチュエータＡ₁，Ａ₂が３個以上の場合（図示省略）に於ても、全部のアクチュエータがストロークエンドに到達すれば、上述と同様のように、図６の如く切換わる。

以上、簡単に要約すれば、本発明では、油圧ポンプ４として制御シリンダ16によって吐出量を増減させる可変吐出ポンプを用いると共に、メインのリリーフ弁17がリリーフ圧に達する直前の所定高圧を、（可変）絞り23, 24とカットオフ弁27, 36とシャトル弁39, 40とレギュレータ弁44から構成した検知手段によって、検知すると、制御シリンダ16を作動させて油圧ポンプ４の吐出量をロードセンシングシステム用パイロットの漏れ流量まで減少させ、作業車両のエンジン負荷を低減し、燃料を節約し、作動油温の上昇を抑制するものである。そして、アクチュエータＡ₁，Ａ₂が２個以上（複数）設けられていて、同時作動状態下にて、複数のアクチュエータＡ₁，Ａ₂の全部がストロークエンドに達するまで、（残りの）作動状態下のアクチュエータへの流量を自動的に維持することができる。

なお、以上述べたように、メインのリリーフ弁17がリリーフ圧に達する直前の所定高圧を検知して、ポンプ吐出量を減少させて、リリーフを防止するのであるが、本発明に於ては、瞬間的に（レスポンス等の関係で）リリーフ弁17からリリーフする場合をも包含するものと定義する。その理由は、短秒間でのみのリリーフならば、油温上昇やエンジン負荷増大や燃料無駄使い等が、ほとんど生じないからである。

本発明は以上述べたように、アクチュエータＡ₁，Ａ₂と油圧ポンプ４とリリーフ弁17とを有し、上記油圧ポンプ４は制御シリンダ16によって吐出量を増減させる可変吐出ポンプを用いると共に、上記リリーフ弁17がリリーフ圧に達する直前の所定高圧を検知すると上記制御シリンダ16を作動させて上記油圧ポンプ４の吐出量をロードセンシングシステム用パイロットの漏れ流量にまで減少させるように構成した油圧回路であり、メインのリリーフ弁17が全くリリーフせず（一瞬リリーフする場合も含む）、油温上昇を防ぎ、動力を節減でき、省エネに寄与できる。
また、上記アクチュエータＡ₁，Ａ₂が複数設けられ、同時作動状態下にて複数の該アクチュエータＡ₁，Ａ₂の全部がストロークエンドに達するまで、残りの作動状態下のアクチュエータへの流量を維持するように構成したので、全てのアクチュエータがストロークエンドに達するまで、作動状態下のアクチュエータは確実に作動可能であって、作業車両として極めて好都合であるといえる。

また、複数のアクチュエータＡ₁，Ａ₂と、油圧ポンプ４と、リリーフ弁17と、該油圧ポンプ４と上記各アクチュエータＡ₁，Ａ₂とを接続する流路31, 32に介装された切換弁21, 22とを、有し、上記油圧ポンプ４は制御シリンダ16によって吐出量を増減させる可変吐出ポンプを用いると共に、上記各切換弁21, 22には絞り23, 24を設け、該絞り23, 24の下流側の圧力をカットオフ弁27, 36及びシャトル弁39, 40を介してパイロット圧Ｐ_pとしてレギュレータ弁44に加わるように接続し、複数の上記アクチュエータＡ₁，Ａ₂の同時作動状態下にて複数の該アクチュエータＡ₁，Ａ₂の全部がストロークエンドに達するまで上記カットオフ弁27, 36及びシャトル弁39, 40を介して上記パイロット圧Ｐ_pをレギュレータ弁44に加えることによって上記油圧ポンプ４の吐出量を確保して作動状態下のアクチュエータへの流量を維持するように構成し、かつ、複数の上記アクチュエータＡ₁，Ａ₂の全部がストロークエンドに達することによってリリーフ圧に達する直前の所定高圧に上昇して上記カットオフ弁27, 36が切換わって、上記パイロット圧Ｐ_pをタンク圧まで低下させてレギュレータ弁44を切換え、上記制御シリンダ16を作動させて上記油圧ポンプ４の吐出量をロードセンシングシステム用パイロットの漏れ流量まで減少させるように構成した油圧回路であるので、回路構成が簡素であり、確実な作動を期待でき、さらに、各切換弁21, 22の絞り23, 24の前後の圧力差によって、アクチュエータへの流れの有無（ストロークエンドへ達したか否か）を検知できる。そして、メインのリリーフ弁17のリリーフを検知させない（但し、一瞬のリリーフを含む）で、油温上昇を防止し、動力を節減して省エネに寄与できる。

本発明の実施の一形態を示す油圧回路図である。要部拡大図である。要部拡大図である。荷役同時操作時を示す要部拡大図である。要部拡大図である。全てのアクチュエータがストロークエンドに達した状態の説明回路図である。

符号の説明

４ポンプ
16 制御シリンダ
17 リリーフ弁
21, 22 切換弁
23, 24 （可変）絞り
27, 36 カットオフ弁
31, 32 流路
39, 40 シャトル弁
44 レギュレータ弁
Ａ₁，Ａ₂ アクチュエータ
Ｐ_p パイロット圧

Claims

アクチュエータ（Ａ₁）（Ａ₂）と油圧ポンプ（４）とリリーフ弁（17）とを有し、上記油圧ポンプ（４）は制御シリンダ（16）によって吐出量を増減させる可変吐出ポンプを用いると共に、上記リリーフ弁（17）がリリーフ圧に達する直前の所定高圧を検知すると上記制御シリンダ（16）を作動させて上記油圧ポンプ（４）の吐出量をロードセンシングシステム用パイロットの漏れ流量にまで減少させるように構成したことを特徴とする作業車両の油圧回路。
上記アクチュエータ（Ａ₁）（Ａ₂）が複数設けられ、同時作動状態下にて複数の該アクチュエータ（Ａ₁）（Ａ₂）の全部がストロークエンドに達するまで、作動状態下のアクチュエータへの流量を維持するように構成した請求項１記載の作業車両の油圧回路。
複数のアクチュエータ（Ａ₁）（Ａ₂）と、油圧ポンプ（４）と、リリーフ弁（17）と、該油圧ポンプ（４）と上記各アクチュエータ（Ａ₁）（Ａ₂）とを接続する流路 (31)(32) に介装された切換弁 (21)(22) とを、有し、上記油圧ポンプ（４）は制御シリンダ（16）によって吐出量を増減させる可変吐出ポンプを用いると共に、上記各切換弁 (21)(22) には絞り (23)(24) を設け、該絞り (23)(24) の下流側の圧力をカットオフ弁 (27)(36) 及びシャトル弁 (39)(40) を介してパイロット圧（Ｐ_p）としてレギュレータ弁（44）に加わるように接続し、複数の上記アクチュエータ（Ａ₁）（Ａ₂）の同時作動状態下にて複数の該アクチュエータ（Ａ₁）（Ａ₂）の全部がストロークエンドに達するまで上記カットオフ弁 (27)(36) 及びシャトル弁 (39)(40) を介して上記パイロット圧（Ｐ_p）をレギュレータ弁（44）に加えることによって上記油圧ポンプ（４）の吐出量を確保して作動状態下のアクチュエータへの流量を維持するように構成し、かつ、複数の上記アクチュエータ（Ａ₁）（Ａ₂）の全部がストロークエンドに達することによってリリーフ圧に達する直前の所定高圧に上昇して上記カットオフ弁 (27)(36) が切換わって、上記パイロット圧（Ｐ_p）をタンク圧まで低下させてレギュレータ弁（44）を切換え、上記制御シリンダ（16）を作動させて上記油圧ポンプ（４）の吐出量をロードセンシングシステム用パイロットの漏れ流量まで減少させるように構成したことを特徴とする作業車両の油圧回路。