JP2008303053A - 産業車両の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ティルトシリンダがストロークエンドに達したときのエンジンストールの発生を防止しつつ、燃料消費量を低減することができる産業車両の油圧制御装置を提供する。
【解決手段】フォークリフトの油圧制御装置は、エンジンを動力源として駆動し、オイルタンクＴから作動油を汲み上げて吐出する油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１から吐出された作動油をティルト系の油路からオイルタンクＴへ環流させるために油路を開閉するソレノイドアンロード弁４３を備える。さらに、油圧制御装置は、ティルトシリンダ１５のストロークエンドを検知する傾動スイッチ５２と、傾動スイッチ５２からの検知信号の入力時にソレノイドアンロード弁４３のソレノイド４３ａに指令信号を出力するＣＰＵを備える。そして、ＣＰＵは、傾動スイッチ５２からの検知信号の入力時にソレノイドアンロード弁４３を開弁させる指令信号をソレノイド４３ａに出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォークを昇降させるリフトシリンダ、及びフォークが装着されたマストを傾動させるティルトシリンダを駆動させる産業車両の油圧制御装置に関する。

産業車両であるフォークリフトは、車体前部に荷役装置を備えている。荷役装置は、ティルトシリンダによって車体に対して傾動自在に装着された左右一対のマストと、このマストに沿ってリフトシリンダによって昇降自在に装着されたリフトブラケットと、このリフトブラケットに装着された左右一対のフォークとを有している。

荷役装置は油圧機構によって動作する。すなわち、エンジンを動力源として駆動する油圧ポンプから吐出された作動油はティルトシリンダに供給され、該ティルトシリンダが伸縮動作する。これにより、荷役装置のマストは車体前後方向に傾動され、フォークも前後方向に傾動される。また、油圧ポンプから吐出された作動油はリフトシリンダに供給され、該リフトシリンダが伸縮動作する。これにより、荷役装置のマストは上下方向に昇降動作され、フォークも上下方向に昇降される。

フォークリフトの油圧機構において、前記油圧ポンプとティルトシリンダとを接続する管路には、リリーフ弁が接続されており、所定設定圧以上の圧油をタンクへドレンし、ティルト系の油路の圧力を設定圧に保持するようになっている。そして、フォークリフトにおいて、ティルトシリンダがストロークエンドに達しても、ティルトシリンダの操作レバーを操作しているとストロークエンドでの傾動状態が継続される。これにより油圧ポンプの吐出圧が上昇して、リリーフ弁が作動する。このとき、エンジンにはリリーフ弁の設定圧相当の負荷が作用し、該負荷がエンジンの発生トルクを上回るとエンジンストールが発生することがあった。

また、特許文献１には、ティルトシリンダのストロークエンドでの作業機（荷役装置）のストール状態の発生を防止する産業車両の作業機制御装置が開示されている。すなわち、特許文献１においては、作業機制御装置におけるコントローラは、作業機が機械的なストロークエンド位置又はストロークエンドから所定距離手前の作業機停止位置に達したことを検出すると、オペレータが各種シリンダのレバー操作を保持していても電磁比例弁への出力を禁止し作業機の駆動を停止する制御を行うようになっている。このため、作業機のストール状態の発生が防止されるとともに、リリーフ弁からの作動油のリリーフが発生しないようになっている。
特開２００１−１７１９９９号公報

ところで、近年では、環境問題等の観点からフォークリフトにおける燃料消費量の低減が切望されている。
本発明は、ティルトシリンダがストロークエンドに達したときのエンジンストールの発生を防止しつつ、燃料消費量を低減することができる産業車両の油圧制御装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、フォークを昇降させるリフトシリンダ、及び前記フォークが装着されたマストを傾動させるティルトシリンダを駆動させる産業車両の油圧制御装置であって、前記産業車両のエンジンを動力源として駆動し、該産業車両に備えられたオイルタンクから作動油を汲み上げて吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された作動油をティルト系の油路から前記オイルタンクへ環流させるために前記油路を開閉するソレノイドアンロード弁と、前記ティルトシリンダのストロークエンドを検知するストロークエンド検知手段と、 前記ストロークエンド検知手段からの検知信号の入力時に前記ソレノイドアンロード弁のソレノイドに指令信号を出力する制御手段とを備え、前記制御手段は前記ストロークエンド検知手段からの検知信号の入力時に前記ソレノイドアンロード弁を開弁させる指令信号を前記ソレノイドに出力する。

この発明によれば、ティルトシリンダがストロークエンドに達すると、制御手段はソレノイドアンロード弁を開弁させる制御を行う。すると、ティルト系の油路における作動油がソレノイドアンロード弁を通過してオイルタンクに環流され、ティルト系の油路の圧油の圧力が下がる。ここで、ソレノイドアンロード弁は、リリーフ弁のように油路の圧油を設定圧に保持するために作動油を逃がす構成と異なる。したがって、ティルトシリンダがストロークエンドに達し、ソレノイドアンロード弁が作動してもリリーフ弁のように圧力保持のために油圧ポンプを駆動させることがない。このため、ティルトシリンダがストロークエンドに達したとき、エンジンに作用する負荷を低減させることができ、負荷がエンジンの発生トルクを上回ることを防止してエンジンストールの発生を防止することができる。さらに、リリーフ弁のように設定圧を保持する必要がないため、油圧ポンプを駆動させるためにエンジンが消費する燃料を節約することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の産業車両の油圧制御装置において、前記ストロークエンド検知手段は、前記ティルトシリンダを操作するティルトレバーに接触してティルトシリンダのストロークエンドを検出する接触スイッチよりなる。

この発明によれば、接触スイッチによりストロークエンドが機械的に検知される。このため、ストロークエンド検知のための構成が簡単であり、また制御が簡単である。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の産業車両の油圧制御装置において、前記ストロークエンド検知手段は、前記ティルトシリンダがストロークエンドに達したときに発生するサージ圧力を検知する圧力センサであり、該圧力センサは前記油圧ポンプからの作動油供給用管路からリフト系とティルト系に分流されたティルト系の油路におけるティルトシリンダの上流に設けられている。

この発明によれば、圧力センサは、作動油供給用管路における作動油の圧力も検知することができるため、圧力センサ一つでティルトシリンダにおけるサージ圧力を検知することができるとともにリフト系の油路における圧力も検知することができる。

本発明によれば、ティルトシリンダがストロークエンドに達したときのエンジンストールの発生を防止しつつ、燃料消費量を低減することができる。

以下、本発明をフォークリフトの油圧制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図２に示すように、産業車両としてのフォークリフト１１には、フォーク１２を昇降させるためのリフトシリンダ１３と、マスト１４を傾動させるためのティルトシリンダ１５が設けられている。また、フォークリフト１１の運転室１６には、前記リフトシリンダ１３を伸縮駆動させるために操作するリフトレバー１７と、ティルトシリンダ１５を伸縮駆動させるために操作するティルトレバー１８が装備されている（但し、図２では両レバー１７，１８が重なった状態で示されている）。フォークリフト１１の車体１１ａには、リフトシリンダ１３及びティルトシリンダ１５を駆動するための油圧回路（オープンセンタ回路）が設けられている（図１参照）。

また、車体１１ａには、フォークリフト１１の走行制御や荷役制御を含む各種制御を行う車両制御装置５１が設けられている。さらに、車体１１ａには、エンジンＥを動力源として駆動し、車体１１ａに備えられたオイルタンクＴ（図３参照）に貯油されている作動油を汲み上げてリフトシリンダ１３及びティルトシリンダ１５に供給（吐出）する油圧ポンプ２１（図３参照）が設けられている。

次に、前記油圧回路について説明する。図１に示すように、油圧ポンプ２１から管路２２を通って吐出された作動油は、フローディバイダ２３で所定圧以上に昇圧されてから、荷役系（リフト系及びティルト系）の油圧回路と、ステアリング系の油圧回路とに分流される。フローディバイダ２３からステアリング系に分流された作動油は、管路２４を介してステアリングバルブ２５に供給される。

フローディバイダ２３から荷役系に分流された作動油が通る作動油供給用管路２６は、オイルタンクＴに戻る戻り管路２７に接続されており、リフト用手動切換弁２８と、ティルト用手動切換弁２９は、この作動油供給用管路２６上に直列に配設されている。リフト用手動切換弁２８は３位置切換弁であり、そのスプールはリフトレバー１７に機械的に作動連結されている。リフトレバー１７を上昇・中立・下降操作することによりリフト用手動切換弁２８がａ，ｂ，ｃの３つの状態に切換可能となっている。リフトレバー１７を操作せず、リフト用手動切換弁２８がｂ状態（中立位置）にあるときには、リフトシリンダ１３のボトム室１３ｂに繋がる管路３０が、作動油供給用管路２６から分岐された分岐管路２６ａ、及び戻り管路２７とのいずれとも遮断される。

リフトレバー１７を上昇操作して、リフト用手動切換弁２８がａ状態（上昇位置）に切換えられると、管路３０上に設けられた制御弁３５が開弁された状態では、管路３０と分岐管路２６ａとが連通する。すると、油圧ポンプ２１の駆動により、ボトム室１３ｂに作動油が供給されてリフトシリンダ１３のピストンロッド１３ａが伸長する。また、リフトレバー１７を下降操作して、リフト用手動切換弁２８がｃ状態（下降位置）に切換えられると、管路３０上に設けられた制御弁３５が開弁された状態では、管路３０と戻り管路２７とが連通する。すると、ボトム室１３ｂの作動油が戻り管路２７を介してオイルタンクＴに環流され、リフトシリンダ１３のピストンロッド１３ａが収縮するようになっている。なお、分岐管路２６ａ及び管路３０がリフト系の油路を構成している。

また、ティルト用手動切換弁２９は３位置切換弁であり、そのスプールはティルトレバー１８に機械的に作動連結されている。ティルトレバー１８を後傾・中立・前傾操作することによりティルト用手動切換弁２９がａ，ｂ，ｃの３つの状態に切換可能となっている。ティルトレバー１８を操作せず、ティルト用手動切換弁２９がｂ状態（中立位置）にあるときには、ティルトシリンダ１５のロッド室１５ｂに繋がる管路３３ａと排出管路３４、及びボトム室１５ｃに繋がる管路３３ｂと作動油供給用管路２６からの分岐管路２６ｂのいずれとも遮断される。

ティルトレバー１８を後傾操作して、ティルト用手動切換弁２９がａ状態（後傾位置）に切換えられると、分岐管路２６ｂと管路３３ａ、及び管路３３ｂと排出管路３４がそれぞれ連通する。このため、管路３３ａ上に設けられた制御弁３６が開弁された状態では、油圧ポンプ２１の駆動により、ロッド室１５ｂに作動油が送られるとともに、ボトム室１５ｃの作動油が排出管路３４及び戻り管路２７を介してオイルタンクＴに環流され、ティルトシリンダ１５のピストンロッド１５ａが収縮する。

また、ティルトレバー１８を前傾操作して、ティルト用手動切換弁２９がｃ状態（前傾位置）に切換えられると、分岐管路２６ｂと管路３３ｂ、及び管路３３ａと排出管路３４がそれぞれ連通する。このため、制御弁３６が開弁された状態では、油圧ポンプ２１の駆動によりボトム室１５ｃに作動油が送られるとともに、ロッド室１５ｂの作動油が排出管路３４及び戻り管路２７を介してオイルタンクＴに環流され、ティルトシリンダ１５のピストンロッド１５ａが伸長するようになっている。なお、分岐管路２６ｂ、管路３３ａ，３３ｂ、及び排出管路３４がティルト系の油路を構成している。また、ロッド室１５ｂ又はボトム室１５ｃに所定量の作動油が送られ、ピストンロッド１５ａがエンド位置にまで達した状態を、ティルトシリンダ１５の前傾位置又は後傾位置におけるフルストロークとする。

作動油供給用管路２６から分岐された分岐管路４０に設けられたリリーフ弁４１は、リフト用手動切換弁２８がａ状態（上昇位置）に切換えられた際に、リフト系の油路の圧油（加圧された作動油）がリフト設定圧（リリーフ弁設定圧）となるように作動油を分岐管路４０、管路４２及び戻り管路２７を介してオイルタンクＴに環流させるためのものである。また、チェック弁４５，４６，４７は作動油の逆流を阻止するためのものである。フィルタ４８は、油路における作動油中のゴミを除去するために設けたものである。

また、分岐管路４０から分岐された管路４４に設けられたソレノイドアンロード弁４３は、ソレノイド４３ａを流れる電流の電流値制御により、管路４４を流れる作動油の油路を開閉するように制御される。そして、ティルト用手動切換弁２９がｃ状態（前傾位置）又はａ状態（後傾位置）に切換えられ、ティルトシリンダ１５が前傾位置又は後傾位置におけるフルストロークに達したとき、ソレノイドアンロード弁４３はティルト系の油路の作動油を管路４４及び戻り管路２７を介してオイルタンクＴに還流させるようになっている。なお、ソレノイドアンロード弁４３は、前記リリーフ弁４１のように油路の圧力をリフト設定圧に保持するために作動油をオイルタンクＴへ環流させるのではなく、開弁されることにより圧力を保持することなく作動油をオイルタンクＴへ環流させるようになっている。

図１及び図３に示すように、ティルトレバー１８の近傍には、ティルトレバー１８が前傾又は後傾操作され、ティルトシリンダ１５がストロークエンドに達したことを検知するためのストロークエンド検知手段としての傾動スイッチ５２が設けられている。傾動スイッチ５２は接触スイッチで例えばマイクロスイッチからなる。そして、傾動スイッチ５２はティルトレバー１８を前傾操作し、ティルトシリンダ１５が前傾位置又は後傾位置でフルストロークに達したときにティルトレバー１８に接触してオンし、ティルトシリンダ１５がフルストロークに達したことに係る検知信号を車両制御装置５１に出力する。また、ティルトレバー１８が中立位置にあるときには傾動スイッチ５２はオフする。

次に、本実施形態のフォークリフト１１の電気的構成を図３にしたがって説明する。
図３に示すように、車体１１ａに設けられた車両制御装置５１には、フォークリフト１１の制御動作を所定の手順で実行することができる制御手段としてのＣＰＵ（中央処理装置）５１ａと、必要なデータの読出し及び書換え可能なメモリ５１ｂが設けられている。メモリ５１ｂには、フォークリフト１１の走行や荷役を制御するための制御プログラムや、当該制御に用いるデータが記憶されている。本実施形態のフォークリフト１１は、車両制御装置５１（ＣＰＵ５１ａ）の制御により、ティルトシリンダ１５がフルストロークに達した時におけるティルト系の油路の作動油をソレノイドアンロード弁４３を用いてオイルタンクＴに環流させるように構成されている。

また、車両制御装置５１には、傾動スイッチ５２が電気的に接続されている。傾動スイッチ５２は、ティルトレバー１８の近傍に配設されている。そして、車両制御装置５１のＣＰＵ５１ａは、傾動スイッチ５２からの検知信号、すなわち、ティルトシリンダ１５が前傾位置又は後傾位置でフルストロークに達したことを検知した旨の検知信号を入力することによりティルトシリンダ１５のフルストロークを認識する。さらに、傾動スイッチ５２からの検知信号は、車両制御装置５１にてソレノイド電流指令信号に変換され、ソレノイドアンロード弁４３のソレノイド４３ａに出力されるようになっている。

次に、上記のように構成されたフォークリフト１１の油圧制御装置の動作を説明する。
キ−オンされると、エンジンＥが始動され、油圧ポンプ２１の駆動が開始される。エンジンＥ始動後、図１に示すように、油圧ポンプ２１から吐出された作動油はフローディバイダ２３において所定圧に昇圧された後、荷役系とステアリング系に分流される。各レバー１７，１８が中立位置に配置された状態では、荷役系に分流された作動油は、作動油供給用管路２６上に設けられたリフト用手動切換弁２８及びティルト用手動切換弁２９を通り抜けた後、戻り管路２７を通ってオイルタンクＴに還流される（オープンセンタ回路）。

この状態でリフトレバー１７を操作してリフト用手動切換弁２８がａ状態またはｃ状態に切換えられると、リフトシリンダ１３が伸長又は収縮駆動し、フォーク１２が上昇又は下降する。また、ティルトレバー１８を操作してティルト用手動切換弁２９がａ状態又はｃ状態に切換えられると、ピストンロッド１５ａが伸長又は収縮駆動してティルトシリンダ１５によりマスト１４が後傾又は前傾し、フォーク１２が後傾又は前傾する。

ティルトレバー１８の操作時において、ティルトレバー１８が前傾又は後傾方向に操作され、ストロークエンドに達し、傾動スイッチ５２がオンになると、車両制御装置５１のＣＰＵ５１ａは傾動スイッチ５２からの検知信号を入力する。すると、車両制御装置５１のＣＰＵ５１ａはソレノイドアンロード弁４３のソレノイド４３ａにソレノイド電流指令を出力する。ソレノイドアンロード弁４３はオンされて開弁状態となり、ティルト系の油路の作動油が管路４４及び戻り管路２７を介してオイルタンクＴに環流される。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）フォークリフト１１のＣＰＵ５１ａはティルトシリンダ１５のストロークエンドを検知すると、ソレノイドアンロード弁４３を開弁させ、ティルト系の油路における作動油をオイルタンクＴに環流させる制御を行う。すると、ソレノイドアンロード弁４３は、リリーフ弁のように油路の圧油を設定圧に保持するため作動油を逃がす構成と異なり、圧力を保持することなく作動油をオイルタンクＴに環流させることができる。したがって、本実施形態の油圧制御装置によれば、ティルトシリンダ１５がストロークエンドに達したとき、ティルト系の油路における圧油を所定圧に保持するために油圧ポンプ２１を駆動させることがないため、エンジンＥに作用する負荷を低減させることができる。よって、油圧ポンプ２１駆動のための負荷がエンジンＥの発生トルクを上回ることによるエンジンストールの発生を防止することができる。さらに、リリーフ弁のように設定圧を保持する必要がないため、該圧力保持のために油圧ポンプ２１を駆動させるエンジンＥが消費する燃料を節約することができ、リリーフ弁を用いる場合に比してフォークリフト１１の燃料消費量を低減することができる。

（２）ストロークエンドの検知は、ストロークエンドを機械的に検知する傾動スイッチ５２である。このため、油圧制御装置において、ストロークエンド検知のための構成が簡単であり、また制御が簡単である。これにより、コストの抑えた油圧制御装置を得ることができる。

（３）本実施形態では、ティルトシリンダ１５がストロークエンドに達したときにソレノイドアンロード弁４３を操作することでエンジンストロークを防止しつつ、燃料消費量を低減することができる。そして、ティルトシリンダ１５がストロークエンドに達したとき、リリーフ弁のようにリリーフ設定圧を保持する必要がないため、作動油の油温の上昇や油圧の上昇が抑えられ、ヒートバランスを維持でき作動油の劣化を抑えることができるとともに、油圧機器の耐久性を向上できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図４に示すように、ティルトシリンダ１５のストロークエンドの検知を、ティルトシリンダ１５のストロークエンドで大きな慣性力に基づく衝撃力が発生したときに発生するサージ圧力を検知する圧力センサ５０によって行ってもよい。この場合、圧力センサ５０は、作動油供給用管路２６から分岐された分岐管路２６ｂにおいて、ティルトシリンダ１５の上流位置に設ける。また、車両制御装置５１におけるメモリ５１ｂに、ティルトシリンダ１５のストロークエンド時に発生するサージ圧力より若干低い圧力に係るデータを予め記憶させておく。そして、車両制御装置５１のＣＰＵ５１ａは、圧力センサ５０からの検知信号を入力し、ティルトシリンダ１５で発生した圧力がメモリ５１ｂに記憶された圧力に達した（ストロークエンドに達した）と判断すると、ソレノイドアンロード弁４３にソレノイド電流指令を出力する。すると、ソレノイドアンロード弁４３はオンされて開弁状態となり、ティルト系の油路の作動油が管路４４を介してオイルタンクＴに環流される。

なお、圧力センサ５０は、作動油供給用管路２６における作動油の圧力も検知することができるため、圧力センサ５０一つでティルトシリンダ１５におけるサージ圧力を検知することができるとともにリフト系の油路における圧力も検知することができる。

○ ティルトシリンダ１５のストロークエンドの検知を、ティルトシリンダ１５に設けたティルト角センサ（ストロークエンド検知手段）によって行ってもよい。
○ フォークリフト１１以外の産業車両として、例えば、パワーショベルや高所作業車に油圧制御装置を適用してもよい。

○ 油圧制御装置が設けられる油圧回路の形態は任意に変更してもよく、例えば、クローズドセンタ回路に変更してもよい。

実施形態のフォークリフトにおける油圧回路図。 フォークリフトを示す側面図。 油圧制御装置の電気構成ブロック図。 フォークリフトにおける別例の油圧回路図。

符号の説明

Ｅ…エンジン、Ｔ…オイルタンク、１１…産業車両としてのフォークリフト、１２…フォーク、１３…リフトシリンダ、１４…マスト、１５…ティルトシリンダ、１８…ティルトレバー、２１…油圧ポンプ、２６…作動油供給用管路、２６ｂ…ティルト系の油路を形成する分岐管路、３３ａ，３３ｂ…ティルト系の油路を形成する管路、３４…ティルト系の油路を形成する排出管路、４３…ソレノイドアンロード弁、４３ａ…ソレノイド、５０…ストロークエンド検知手段としての圧力センサ、５１ａ…制御手段としてのＣＰＵ、５２…ストロークエンド検知手段たる接触スイッチとしての傾動スイッチ。

Claims (3)

1. フォークを昇降させるリフトシリンダ、及び前記フォークが装着されたマストを傾動させるティルトシリンダを駆動させる産業車両の油圧制御装置であって、
   前記産業車両のエンジンを動力源として駆動し、該産業車両に備えられたオイルタンクから作動油を汲み上げて吐出する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出された作動油をティルト系の油路から前記オイルタンクへ環流させるために前記油路を開閉するソレノイドアンロード弁と、
   前記ティルトシリンダのストロークエンドを検知するストロークエンド検知手段と、
   前記ストロークエンド検知手段からの検知信号の入力時に前記ソレノイドアンロード弁のソレノイドに指令信号を出力する制御手段とを備え、
   前記制御手段は前記ストロークエンド検知手段からの検知信号の入力時に前記ソレノイドアンロード弁を開弁させる指令信号を前記ソレノイドに出力することを特徴とする産業車両の油圧制御装置。
2. 前記ストロークエンド検知手段は、前記ティルトシリンダを操作するティルトレバーに接触してティルトシリンダのストロークエンドを検出する接触スイッチよりなる請求項１に記載の産業車両の油圧制御装置。
3. 前記ストロークエンド検知手段は、前記ティルトシリンダがストロークエンドに達したときに発生するサージ圧力を検知する圧力センサであり、該圧力センサは前記油圧ポンプからの作動油供給用管路からリフト系とティルト系に分流されたティルト系の油路におけるティルトシリンダの上流に設けられている請求項１に記載の産業車両の油圧制御装置。

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