JP2012250817A - 油圧システムおよび該油圧システムを備えたフォークリフト - Google Patents

Abstract

【課題】所定の順序動作を確実に確保することができる油圧システムおよび該油圧システムを備えたフォークリフトを提供する。
【解決手段】フォーク付きのリフトブラケットを昇降させる第１油圧シリンダ５と、第１油圧シリンダ５が設けられたインナマストを昇降させる第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂと、第１および第２油圧シリンダ５、６Ａ、６Ｂを接続する配管１１、１２と、油圧装置１０Ａとを備えた油圧システム１Ａであって、油圧装置１０Ａは、作動油タンク１４の作動油を吸引して吐出する油圧ポンプ１５と、油圧ポンプ１５を駆動する油圧モータ１６と、作動油の温度を検出する温度検出手段１７と、温度検出手段１７により検出された温度が低いほど油圧モータ１６の最大回転数を小さく設定する回転数設定部１８と、最大回転数を超えないように油圧モータ１６の回転数を制御する制御部１９と、を有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数のマストに案内されたフォークを段階的に昇降させる油圧システムおよび該油圧システムを備えたフォークリフトに関する。

図６（Ａ）に示すように、従来から、複数のマストに案内されたフォークを段階的に昇降させる油圧システムとして、車体の前部に取り付けられるアウタマスト３、ミドルマスト２３およびインナマスト４からなる３段式のマストを備えた油圧システム１Ｂが知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる３段式のマストを備えた油圧システム１Ｂにおいては、フォーク８付きのリフトブラケット７をチェーン２１を介して昇降させる第１油圧シリンダ５がインナマスト４に設けられており、第１油圧シリンダ５の上方にチェーン２１をかけるためのチェーンホイール２０が設けられている。この他、油圧システム１Ｂでは、一端がアウタマスト３に固定され、かつ他端がインナマスト４に固定されたチェーン２５をかけるためのチェーンホイール２４がミドルマスト２３に設けられ、さらに、上端がミドルマスト２３のアッパービーム２３ａに連結された左右一対の第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂがアウタマスト３に設けられている。

第１油圧シリンダ５および第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂは、図７に示すように、それぞれ油圧シリンダ本体５ａ、６ａと、該油圧シリンダ本体５ａ、６ａ内に形成された油圧室５ｂ、６ｂと、油圧シリンダ本体５ａ、６ａから伸長するピストンロッド５ｃ、６ｃとを有している。第２油圧シリンダ６Ａのピストンロッド６ｃには、作動油を通流させる流路６ｄが形成されている。

第１油圧シリンダ５の油圧室５ｂは、第１配管１１を介して第２油圧シリンダ６Ａのピストンロッド６ｃに接続されている。第２油圧シリンダ６Ａの油圧室６ｂは、第２配管１２を介して第２油圧シリンダ６Ｂの油圧室６ｂおよび油圧装置１０Ｂに接続されている。油圧装置１０Ｂは、作動油の流れを制御するコントロールバルブ１３と、作動油が貯留された作動油タンク１４と、作動油タンク１４の作動油を吸引して吐出する油圧ポンプ１５と、油圧ポンプ１５を駆動する油圧モータ１６とを有している。

この油圧システム１Ｂでは、通常、第１油圧シリンダ５のピストンロッド５ｃを伸長させるために必要な油圧室５ｂの圧力（以下、「第１油圧シリンダの作動圧力」）が、第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂのピストンロッド６ｃを伸長させるために必要な油圧室６ｂの圧力（以下、「第２油圧シリンダの作動圧力」）よりも小さくなるように設定されている。具体的には、第１油圧シリンダ５の内径を第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの内径よりも大きくして、ピストンロッド５ｃの受圧面積をピストンロッド６ｃの受圧面積よりも大きくしている。これにより、油圧システム１Ｂでは、油圧装置１０Ｂから作動油が供給されると、第１油圧シリンダ５のピストンロッド５ｃが先に伸長して（図６（Ｂ）参照）、その後に第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂのピストンロッド６ｃが伸長する（図６（Ｃ）参照）といった所定の順序動作を確保している。

特開平１１−２２８０９４号公報

しかしながら、従来の油圧システム１Ｂでは、第１油圧シリンダ５が第１配管１１を介して第２油圧シリンダ６Ａに接続されているので、第１配管１１における作動油の通流抵抗の影響を受けて、第１油圧シリンダ５の作動圧力が見かけ上大きくなってしまう。

例えば、この通流抵抗は作動油の温度が低いほど大きくなる傾向にあるため、何らかの要因で作動油の温度が大きく低下した場合、従来の油圧システム１Ｂでは、第１油圧シリンダ５の作動圧力と第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの作動圧力の大小関係が逆転して、所定の順序動作を確保できなくなるという問題があった。

なお、この問題は、第１油圧シリンダ５の内径をさらに大きくして、第１油圧シリンダ５の作動圧力をあらかじめ小さくしておくことで回避できるようにも思えるが、第１油圧シリンダ５の内径を大きくしすぎると、第１油圧シリンダ５が大型化してしまうため、前方視界の悪化やコストアップといった新たな問題が生じてしまう。また、第１油圧シリンダ５の内径を大きくする代わりに、第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの内径を小さくした場合は、耐久性の問題が生じてしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、所定の順序動作を確実に確保することができる油圧システムおよび該油圧システムを備えたフォークリフトを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る油圧システムは、フォーク付きのリフトブラケットを昇降させる第１油圧シリンダと、第１油圧シリンダが設けられたインナマストと、インナマストを昇降させる一対の第２油圧シリンダと、一対の第２油圧シリンダが設けられたアウタマストと、第１油圧シリンダおよび一対の第２油圧シリンダを接続する複数の配管と、該複数の配管を介して第１および第２油圧シリンダに作動油を供給する油圧装置とを備えた油圧システムであって、油圧装置は、作動油が貯留された作動油タンクと、作動油タンクの作動油を吸引して吐出する油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する油圧モータと、作動油の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出された温度に基づいて油圧モータの最大回転数を設定する回転数設定部と、最大回転数を超えないように油圧モータの回転数を制御する制御部と、を有し、回転数設定部は、温度検出手段により検出された温度が低いほど最大回転数を小さく設定することを特徴とする。

この構成によれば、作動油の温度が低いほど油圧モータの最大回転数を小さく設定する回転数設定部を有しているので、油圧モータの最大回転数に応じて作動油の平均流速を減少させて、作動油の通流抵抗を減少させることができる。したがって、この構成によれば、作動油の平均流速を減少させて通流抵抗を減少させることで、作動油の温度低下に伴う通流抵抗の増加分を打ち消すことができるので、第１油圧シリンダおよび第２油圧シリンダにおける所定の順序動作を確実に確保することができる。

また、本発明に係る油圧システムにおいて、上記複数の配管は、第１油圧シリンダと一対の第２油圧シリンダのうちの一方の第２油圧シリンダとを接続する第１配管と、一対の第２油圧シリンダ同士を接続する第２配管とを有し、上記油圧ポンプから吐出された作動油は、第２配管、一方の第２油圧シリンダ、第１配管の順に経由して第１油圧シリンダに供給され、上記回転数設定部は、第１油圧シリンダの作動圧力と、作動油の温度に応じて変化する第１配管における作動油の通流抵抗との和が、一対の第２油圧シリンダの作動圧力よりも小さくなるように最大回転数を設定することが好ましい。

この構成によれば、第１油圧シリンダの作動圧力と、作動油の温度に応じて変化する第１配管における作動油の通流抵抗との和が、一対の第２油圧シリンダの作動圧力よりも小さくなるように最大回転数が設定されるので、所定の順序動作をより確実に確保することができる。

さらに、本発明に係る油圧システムにおいて、上記油圧装置は、作動油の温度と油圧モータの回転数との関係があらかじめ格納された記憶部を有し、上記回転数設定部は、記憶部を参照して作動油の温度に対応した回転数を最大回転数として設定してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係るフォークリフトは、上記いずれかの油圧システムを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、第１油圧シリンダおよび第２油圧シリンダにおける所定の順序動作を確実に確保することができる。

本発明によれば、所定の順序動作を確実に確保することができる油圧システムおよび該油圧システムを備えたフォークリフトを提供することができる。

本発明に係る油圧システムを備えたフォークリフトの側面図である。 本発明に係る油圧システムの順序動作を示す概略側面図あって、（Ａ）は第１および第２油圧シリンダが縮長した状態を示す図、（Ｂ）は第１油圧シリンダだけが伸長した状態を示す図、（Ｃ）は第１および第２油圧シリンダが伸長した状態を示す図である。 本発明に係る油圧システムの概略構成図である。 作動油の温度と油圧モータの回転数との関係を示すデータの一例である。 本発明における制御部のブロック図である。 従来の油圧システムの順序動作を示す概略側面図あって、（Ａ）は第１および第２油圧シリンダが縮長した状態を示す図、（Ｂ）は第１油圧シリンダだけが伸長した状態を示す図、（Ｃ）は第１および第２油圧シリンダが伸長した状態を示す図である。 従来の油圧システムの概略構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る油圧システムおよびフォークリフトの好ましい実施形態について説明する。

図１に、本実施形態に係る油圧システム１Ａを備えたフォークリフト１の側面図を示す。同図に示すように、本実施形態に係る油圧システム１Ａは、車体２の前部に取り付けられたアウタマスト３と、アウタマスト３の内側に設けられたインナマスト４とからなる２段式のマストを備えている。

図２（Ａ）に示すように、インナマスト４には、フォーク８付きのリフトブラケット７をチェーン２１を介して昇降させる第１油圧シリンダ５が設けられており、第１油圧シリンダ５の上方には、チェーン２１をかけるためのチェーンホイール２０が設けられている。また、インナマスト４には、該インナマスト４がアウタマスト３に対して上昇しているか否かを検知するための検知手段２２が、該インナマスト４とアウタマスト３に挟まれるように設けられている。

アウタマスト３には、上端がインナマスト４のアッパービーム４ａに連結された左右一対の第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂが設けられている。

図３に示すように、第１油圧シリンダ５および第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂは、それぞれ油圧シリンダ本体５ａ、６ａと、該油圧シリンダ本体５ａ、６ａ内に形成された油圧室５ｂ、６ｂと、油圧シリンダ本体５ａ、６ａから伸長するピストンロッド５ｃ、６ｃとを有している。第２油圧シリンダ６Ａのピストンロッド６ｃには、作動油を通流させるための流路６ｄが形成されている。

第１油圧シリンダ５の油圧室５ｂは、第１配管１１を介して第２油圧シリンダ６Ａのピストンロッド６ｃに接続されており、第２油圧シリンダ６Ａの油圧室６ｂは、第２配管１２を介して第２油圧シリンダ６Ｂの油圧室６ｂおよび油圧装置１０Ａに接続されている。

また、第１油圧シリンダ５の内径は第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの内径よりも大きく、ピストンロッド５ｃの受圧面積はピストンロッド６ｃの受圧面積よりも大きくなっている。このため、第１油圧シリンダ５の作動圧力は、第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの作動圧力よりも小さくなる。なお、第２油圧シリンダ６Ａの作動圧力と第２油圧シリンダ６Ｂの作動圧力とは、実質的に同じである。

油圧装置１０Ａは、第１油圧シリンダ５および第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂに作動油を供給するものであり、作動油の流れを制御するコントロールバルブ１３と、作動油が貯留された作動油タンク１４と、作動油タンク１４の作動油を吸引して吐出する油圧ポンプ１５と、油圧ポンプ１５を駆動する油圧モータ１６と、作動油の温度を検出する温度検出手段１７と、温度検出手段１７により検出された温度に基づいて油圧モータ１６の最大回転数を設定する回転数設定部１８と、回転数設定部１８で設定された最大回転数を超えないように油圧モータ１６の回転数を制御する制御部１９と、作動油の温度と油圧モータ１６の回転数との関係を示すデータ（図４参照）があらかじめ格納された記憶部（不図示）と、を有している。

温度検出手段１７は、作動油タンク１４内の作動油の温度を検出する温度センサであり、該温度センサにより検出された温度は、一定時間おきに連続的に回転数設定部１８に送信される。

回転数設定部１８は、記憶部に格納されたデータを参照して、温度検出手段１７により検出された作動油の温度に対応した油圧モータ１６の回転数を最大回転数として設定する。この最大回転数は、一定時間おきに更新される。

制御部１９は、図５に示すように、比較手段１９ａと、トルク指令値算出手段１９ｂと、油圧モータ１６を駆動するためのインバータ１９ｃと、油圧モータ１６の回転数ωを検出する不図示の回転数検出手段とを有している。

比較手段１９ａは、リフトレバーの操作量に応じて決まる油圧モータ１６の目標回転数と、回転数設定部１８によって設定された最大回転数とを比較して、小さい方の値を出力する。トルク指令値算出手段１９ｂは、比較手段１９ａから出力された回転数と、回転数検出手段によって検出された油圧モータ１６の回転数ωとの偏差がゼロになるようにＰＩ演算を行いトルク指令値を算出する。インバータ１９ｃは、トルク指令値算出手段１９ｂによって算出されたトルク指令値にしたがって油圧モータ１６を駆動する。

第１油圧シリンダ５は、図３に示すように第１配管１１を介して第２油圧シリンダ６Ａに接続されているので、第１配管１１における作動油の通流抵抗の影響を受けて、第１油圧シリンダ５の作動圧力が見かけ上大きくなる。このため、所定の順序動作（第１油圧シリンダ５のピストンロッド５ｃを伸長させた後に、第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂのピストンロッド６ｃを伸長させる動作）を確保するためには、第１配管１１における作動油の通流抵抗を制限して、所定の作動圧力の関係（第１油圧シリンダ５の作動圧力＜第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの作動圧力）を維持する必要がある。

ここで、配管における作動油の通流抵抗（摩擦による圧力損失）△ｐ［ＭＰａ］は、作動油の動粘度に正比例する摩擦係数λ、作動油の密度ρ［ｋｇ／ｃｍ³］、配管の内径ｄ［ｃｍ］、配管の長さＬ［ｃｍ］、および作動油の平均流速Ｖ［ｃｍ／ｓｅｃ］に基づいて、次式により算出することができる。

また、作動油の摩擦係数λ（作動油の動粘度）は、作動油の温度と反比例の関係を有しており、作動油の平均流速Ｖは、油圧モータの回転数と正比例の関係を有している。したがって、上式から、作動油の温度が低くなり摩擦係数λが増加しても、油圧モータの回転数を小さくして平均流速Ｖを減少させることで、作動油の通流抵抗△ｐを一定の値に制限できることが分かる。

図４に示すデータでは、上記知見に基づいて、第１油圧シリンダ５の作動圧力と第１配管１１における作動油の通流抵抗との和が、第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの作動圧力よりも小さいという圧力関係を満たすように、作動油の温度に応じた油圧モータ１６の回転数を設定している。

なお、油圧モータ１６の回転数（作動油の平均流速Ｖ）が増加すると、第１油圧シリンダ５および第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂのピストンロッド５ｃ、６ｃの伸長速度が増加してフォーク８の上昇速度も増加するので、作業の高速化のニーズにこたえるためには、油圧モータ１６の回転数を、上記圧力関係を満たす最大の値となるように設定することが好ましい。

次に、第１油圧シリンダ５および第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂにおける所定の順序動作について、図２（Ａ）〜（Ｃ）および図３を参照して説明する。

本実施形態に係る油圧システム１Ａを備えたフォークリフト１では、図２（Ａ）の状態において運転席のリフトレバーが操作されると、コントロールバルブ１３が開状態となり、第１油圧シリンダ５および第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂへの作動油の供給が可能となる。

回転数設定部１８は、記憶部に格納された図４に示すデータを参照して、温度検出手段１７により検出された作動油の温度に対応した油圧モータ１６の回転数を最大回転数として設定する。油圧モータ１６は、制御部１９の制御下で、回転数設定部１８により設定された最大回転数を超えないように回転する。そして、油圧ポンプ１５は、作動油タンク１４の作動油を吸引し、吐出する。

油圧ポンプ１５から吐出された作動油は、油圧モータ１６の回転数に応じた平均流速で、第２配管１２を介して第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの油圧室６ｂに供給されるとともに、第２油圧シリンダ６Ａの流路６ｄおよび第１配管１１を介して第１油圧シリンダ５の油圧室５ｂに供給される。

本実施形態に係る油圧システム１Ａでは、第１油圧シリンダ５の作動圧力と第１配管１１における作動油の通流抵抗との和が第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの作動圧力よりも小さくなる圧力関係が維持される。このため、第１油圧シリンダ５の油圧室５ｂおよび第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの油圧室６ｂに作動油が供給されると、図２（Ｂ）に示すように、第１油圧シリンダ５のピストンロッド５ｃが先に伸長して、フォーク８が上昇する。このとき、第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂのピストンロッド６ｃは、上記圧力関係のため伸長しない。

そして、第１油圧シリンダ５のピストンロッド５ｃが伸長しきった後、さらに第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの油圧室６ｂに作動油が供給され、第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの油圧室６ｂの圧力が上昇して第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂの作動圧力に達すると、図２（Ｃ）に示すように、第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂのピストンロッド６ｃが伸長して、フォーク８がさらに上昇する。

結局、本実施形態に係る油圧システム１Ａおよびフォークリフト１によれば、作動油の温度に応じて油圧モータ１６の回転数（作動油の平均流速）を制御することで、第１配管１１における作動油の通流抵抗を制限することができるので、第１油圧シリンダ５および第２油圧シリンダ６Ａ、６Ｂにおける所定の順序動作を確実に確保することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、種々の変形例が考えられる。

例えば、上記実施形態では、アウタマスト３およびインナマスト４からなる２段式のマストを備えた油圧システム１Ａを例に挙げて説明したが、２段式のマストに替えて図６に示すような３段式のマストを備えていてもよい。

また、上記実施形態では、温度検出手段１７が作動油タンク１４内の作動油の温度を検出しているが、検出場所は任意に変更することができ、例えば、第１配管１１を流れる作動油の温度を検出してもよい。

１ フォークリフト
１Ａ 油圧システム
２ 車体
３ アウタマスト
４ インナマスト
５ 第１油圧シリンダ
６Ａ、６Ｂ 第２油圧シリンダ
７ リフトブラケット
８ フォーク
１０Ａ 油圧装置
１１ 第１配管
１２ 第２配管
１３ コントロールバルブ
１４ 作動油タンク
１５ 油圧ポンプ
１６ 油圧モータ
１７ 温度検出手段
１８ 回転数設定部
１９ 制御部

Claims (4)

1. フォーク付きのリフトブラケットを昇降させる第１油圧シリンダと、前記第１油圧シリンダが設けられたインナマストと、前記インナマストを昇降させる一対の第２油圧シリンダと、前記一対の第２油圧シリンダが設けられたアウタマストと、前記第１油圧シリンダおよび前記一対の第２油圧シリンダを接続する複数の配管と、該複数の配管を介して前記第１および第２油圧シリンダに作動油を供給する油圧装置とを備えた油圧システムであって、
   前記油圧装置は、
   前記作動油が貯留された作動油タンクと、
   前記作動油タンクの作動油を吸引して吐出する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプを駆動する油圧モータと、
   前記作動油の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記油圧モータの最大回転数を設定する回転数設定部と、
   前記最大回転数を超えないように前記油圧モータの回転数を制御する制御部と、
   を有し、
   前記回転数設定部は、前記温度検出手段により検出された温度が低いほど前記最大回転数を小さく設定することを特徴とする油圧システム。
2. 前記複数の配管は、前記第１油圧シリンダと前記一対の第２油圧シリンダのうちの一方の第２油圧シリンダとを接続する第１配管と、前記一対の第２油圧シリンダ同士を接続する第２配管とを有し、
   前記油圧ポンプから吐出された作動油は、前記第２配管、前記一方の第２油圧シリンダ、前記第１配管の順に経由して前記第１油圧シリンダに供給され、
   前記回転数設定部は、前記第１油圧シリンダの作動圧力と、前記作動油の温度に応じて変化する前記第１配管における作動油の通流抵抗との和が、前記一対の第２油圧シリンダの作動圧力よりも小さくなるように前記最大回転数を設定することを特徴とする請求項１に記載の油圧システム。
3. 前記油圧装置は、前記作動油の温度と前記油圧モータの回転数との関係があらかじめ格納された記憶部を有し、
   前記回転数設定部は、前記記憶部を参照して前記作動油の温度に対応した回転数を前記最大回転数として設定することを特徴とする請求項１または２に記載の油圧システム。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の油圧システムを備えたことを特徴とするフォークリフト。

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