JP2016199365A - フォークリフトの油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流量制御弁の応答性を向上させることができるフォークリフトの油圧制御装置を提供すること。
【解決手段】油圧制御装置において、流量制御弁３７は、第１パイロット流路５１と第２パイロット流路５２を備える。第１パイロット流路５１は、第１油路Ｋ１におけるリフトシリンダ１４とリフト下降用比例弁３２との間の油路の圧力を、リフト下降用比例弁３２の上流側の圧力として第１収容室４３に導入する。第２パイロット流路５２は、第１油路Ｋ１におけるリフト下降用比例弁３２から分岐点Ｑを通過して油圧ポンプに作動油を流す油路の圧力を、リフト下降用比例弁３２の下流側の圧力として第２収容室４６に導入する。
【選択図】図４

Description

本発明は、フォークリフトの油圧制御装置、特には昇降用油圧シリンダ及び動作用油圧シリンダを制御するための油圧制御装置に関する。

従来、フォークリフトでは、フォークやマストなどを動作させる機構として、油圧シリンダが採用されている。例えば、特許文献１の油圧制御装置では、油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動させる電動機を備え、電動機によって油圧ポンプを駆動させることによって、フォークを昇降動作させるためのリフトシリンダ（昇降用油圧シリンダ）と、マストを傾動動作させるためのティルトシリンダ（動作用油圧シリンダ）と、を動作させている。

また、このようなフォークリフトでは、フォークにより荷物を降ろす際に、荷物の重さを利用してリフトシリンダから油圧ポンプに作動油を戻して発電を行う荷役回生を実施することがある。特許文献１の油圧制御装置は、リフトシリンダのボトム室と油圧ポンプとを接続する油圧配管上に配設された制御弁と、制御弁を通過した作動油をタンクへと戻すバイパス配管上に配設されたパイロット式の流量制御弁を備えている。そして、フォークの下降動作時、リフトシリンダから排出された作動油は、流量制御弁によって、油圧ポンプ側への流量と、タンク側への流量とが制御される。

例えば、フォークの下降動作と、マストの傾動動作の同時動作時には、流量制御弁は、パイロット流路を通じて与えられた圧力に応じて開度が制御され、各動作を指示速度で動作させるために必要な作動油の流量を制御する。その結果、リフトシリンダのボトム室からの作動油の排出、及び油圧ポンプの吸入によってフォークが下降動作されるとともに、油圧ポンプから吐出された作動油によってティルトシリンダが駆動され、マストが傾動動作される。

特開２０１４−９７８５３号公報

ところで、例えば、フォークの下降動作を行っている最中に、同時にマストの傾動動作を行うように制御した場合、このような単独動作から同時動作への切替えによって油圧ポンプ（電動機）の回転数が急激に変動することがある。このとき、流量制御弁は、各動作を指示速度で動作させるために流量の制御を速やかに行う必要があり、流量制御弁においては、動作の切り換えに対する速やかな応答が望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、流量制御弁の応答性を向上させることができるフォークリフト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のフォークリフトの油圧制御装置は、昇降指示部材の操作によって昇降用油圧シリンダへ作動油を給排させることによりフォークを昇降動作させるとともに、指示部材の操作によって動作用油圧シリンダへ作動油を給排させることにより動作部材を動作させるフォークリフトの油圧制御装置において、油圧ポンプと、前記油圧ポンプに連結された電動機と、前記フォークの下降動作時に、前記昇降用油圧シリンダから排出される作動油を前記油圧ポンプの吸入ポートへ流通させる第１油路と、前記第１油路に配設されるとともに、前記フォークの下降動作時には前記昇降用油圧シリンダのボトム室から前記油圧ポンプへの作動油の流出を許容する一方で、前記フォークの停止時又は上昇動作時には前記昇降用油圧シリンダのボトム室から前記油圧ポンプへの作動油の流出を遮断する下降用制御弁と、前記油圧ポンプと前記下降用制御弁の間の前記第１油路上の分岐点から分岐するとともに、前記昇降用油圧シリンダから排出される作動油をドレイン側へ流通させる第２油路と、前記第２油路に配設されるとともに、前記フォークの下降動作時に前記昇降用油圧シリンダから排出される作動油について、前記下降用制御弁の上流側と下流側の圧力差に応じて前記油圧ポンプ側へ流す流量と前記ドレイン側へ流す流量を制御するものであって、前記第２油路の開度を決める弁体と、該弁体を収容した第１収容室と、前記弁体を付勢する付勢部材と、前記付勢部材を収容した第２収容室とを含む流量制御弁と、前記第１油路における前記昇降用油圧シリンダと前記下降用制御弁との間の油路の圧力を、前記下降用制御弁の上流側の圧力として前記流量制御弁の前記第１収容室に導入する第１パイロット流路と、前記第１油路における前記下降用制御弁から前記分岐点を通過して前記油圧ポンプに作動油を流す油路の圧力を、前記下降用制御弁の下流側の圧力として前記流量制御弁の前記第２収容室に導入する第２パイロット流路と、を備えることを要旨とする。

これによれば、フォークの下降動作と、動作部材の動作とを同時に行う際、昇降用油圧シリンダから排出された作動油は、流量制御弁によって、油圧ポンプ側への流量と、ドレイン側への流量とに制御される。流量制御弁の開度は、第１パイロット流路及び第２パイロット流路によって流量制御弁に導入される圧力及び付勢部材の付勢力によって決定される。油圧制御装置では、流量制御弁に導入される圧力のうち、第２収容室に圧力を導入する第２パイロット流路の位置を調節し、流量制御弁の開度を決定する圧力から、分岐点から流量制御弁に作動油が流通することによって生じる圧力損失を除去するようにした。このため、流量制御弁の開度を決定する圧力の値を大きくすることができる。その結果として、例えば、圧力損失を加味した場合と比べて大きな圧力で流量制御弁を制御することができ、その流量制御弁における弁体の応答性を向上させることができる。よって、例えば、フォークの下降動作を行っている最中に、動作部材の動作を行った場合のように、油圧ポンプ（電動機）の回転数が急激に変動することがある。このとき、流量制御弁において、弁体が速やかに移動し、動作の切り換えに対し速やかに応答することができる。また、流量制御弁の開度を決定する圧力に圧力損失を加味した場合と比べて、付勢部材のばね定数も大きくすることができる。

また、フォークリフトの油圧制御装置について、前記第２パイロット流路は、前記第１油路における前記下降用制御弁から前記分岐点を通過して前記油圧ポンプに作動油を流す油路のうち、前記分岐点よりも前記油圧ポンプ側から圧力を導入してもよい。

これによれば、流量制御弁の第２収容室に導入する圧力に関し、分岐点より油圧ポンプ側からの圧力を導入することができ、より大きな圧力で弁体の動きを制御することが可能になる。

また、フォークリフトの油圧制御装置について、前記第２パイロット流路は、前記第１油路における前記下降用制御弁から前記分岐点を通過して前記油圧ポンプに作動油を流す油路のうち、前記分岐点よりも前記下降用制御弁側から圧力を導入してもよい。

本発明によれば、流量制御弁の応答性を向上させることができる。

第１の実施形態の油圧制御装置の回路図。 実施形態のフォークリフトの側面図。 シリンダ流量と、ポンプ流量と、ドレイン流量との関係を示すグラフ。 （ａ）は第１の実施形態の油圧制御装置の一部を模式的に示す断面図、（ｂ）はポンプ流量と圧力との関係を示すグラフ。 （ａ）は比較例の油圧制御装置の一部を示す回路図、（ｂ）は比較例のポンプ流量と圧力との関係を示すグラフ。 （ａ）は第２の実施形態の油圧制御装置の一部を示す回路図、（ｂ）は第２の実施形態のポンプ流量と圧力との関係を示すグラフ。 油圧制御装置の別例を示す回路図。

（第１の実施形態）
以下、フォークリフトの油圧制御装置を具体化した第１の実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。

図２に示すように、フォークリフトは、車体フレーム１２の前部にマスト１３が設けられている。マスト１３は車体フレーム１２に対して傾動可能に支持された左右一対のマストとしてのアウタマスト１３ａと、その内側に昇降可能に装備されたインナマスト１３ｂとからなる。両アウタマスト１３ａの後側には昇降用油圧シリンダとしてのリフトシリンダ１４がアウタマスト１３ａと平行に固定されるとともに、リフトシリンダ１４のピストンロッド１４ａの先端がインナマスト１３ｂの上部に連結されている。

インナマスト１３ｂの内側にはリフトブラケット１５がインナマスト１３ｂに沿って昇降可能に装備され、リフトブラケット１５には荷役具（荷役用部材）としてフォーク１６が取着されている。インナマスト１３ｂの上部にはチェーンホイール１７が支承され、チェーンホイール１７には、第１端部がリフトシリンダ１４の上部に、第２端部がリフトブラケット１５にそれぞれ連結されたチェーン１８が掛装されている。そして、リフトシリンダ１４の伸縮によりチェーン１８を介してフォーク１６がリフトブラケット１５とともに昇降動される。

車体フレーム１２の左右両側には、動作用油圧シリンダとしてのティルトシリンダ１９の基端が回動可能に支持されるとともに、ティルトシリンダ１９のピストンロッド１９ａの先端がアウタマスト１３ａの上下方向ほぼ中央部に回動可能に連結されている。そして、ティルトシリンダ１９の伸縮によりマスト１３が傾動される。従って、本実施形態では、マスト１３がティルトシリンダ１９によって動作する動作部材を構成する。

運転室２０の前部にはステアリング２１、昇降操作部材としてのリフトレバー２２及び指示部材としてのティルトレバー２３がそれぞれ設けられている。そして、リフトレバー２２の操作によりリフトシリンダ１４が伸縮されるとともにフォーク１６が昇降するようになっている。また、ティルトレバー２３の操作によりティルトシリンダ１９が伸縮されるとともに、マスト１３が傾動するようになっている。

図２に示すマスト１３の位置を垂直位置とした場合、運転室２０に接近する方向に傾動する動作が後傾動作となり、運転室２０から離間する方向に傾動する動作が前傾動作となる。本実施形態のフォークリフトの構成では、ティルトシリンダ１９が伸びる方向に動作した時にマスト１３が前傾動作する一方で、ティルトシリンダ１９が縮む方向に動作した時にマスト１３が後傾動作する。

以下、本実施形態の油圧制御装置について図１にしたがって説明する。
油圧制御装置は、リフトシリンダ１４及びティルトシリンダ１９の動作を制御する。そして、本実施形態の油圧制御装置は、リフトシリンダ１４及びティルトシリンダ１９を動作させる機構（油圧回路）を構成している。

リフトシリンダ１４のボトム室１４ｂに接続された第１油路Ｋ１は、ポンプ及び油圧モータとして機能する油圧ポンプ３０に接続されている。この油圧ポンプ３０は、リフトシリンダ１４及びティルトシリンダ１９に作動油を供給するとともに、フォーク１６の下降動作時には、リフトシリンダ１４から排出される作動油によって回転する油圧モータとして機能する。

本実施形態において第１油路Ｋ１は、油圧ポンプ３０の吸入ポート３０ｂに接続されている。油圧ポンプ３０には、電動機３１が連結されている。電動機３１は、モータとして機能して油圧ポンプ３０を回転させるとともに、油圧モータとして機能する油圧ポンプ３０により回転されて電力回生を行う。なお、電動機３１にはバッテリＢＴ及び回転数を制御するためのインバータＳ１が接続されている。

リフトシリンダ１４と油圧ポンプ３０を接続する第１油路Ｋ１には、リフトシリンダ１４側にリフト下降用比例弁３２が配設されている。リフト下降用比例弁３２は、作動油の流通を許容しない閉状態としての第１位置３２ａと、ボトム室１４ｂから排出される作動油の流通を許容する開状態としてその開度を任意に変更可能な第２位置３２ｂと、を取り得る。本実施形態においてリフト下降用比例弁３２は下降用制御弁を構成し、第１位置３２ａの時、ボトム室１４ｂから油圧ポンプ３０側への作動油の流出を遮断する一方で、第２位置３２ｂの時、ボトム室１４ｂから油圧ポンプ３０側への作動油の流出を許容する。なお、リフト下降用比例弁３２の動作方式としては、機械式、油圧式、電磁式などいずれでもよい。

また、第１油路Ｋ１には、油圧ポンプ３０がポンプとして動作する際に油タンクＴから汲み上げた作動油を流通させる第３油路Ｋ３が接続されている。第３油路Ｋ３には、油タンクＴ側から油圧ポンプ３０側への作動油の流通を許容するとともに油圧ポンプ３０側から油タンクＴ側への作動油の流通を遮断するチェック弁３４が配設されている。

また、リフト下降用比例弁３２における作動油の流出側には、分岐点Ｑで第１油路Ｋ１から分岐した第２油路Ｋ２が接続されている。第２油路Ｋ２は、油タンクＴに接続されており、リフトシリンダ１４のボトム室１４ｂから排出される作動を油タンクＴに戻すドレイン流路を構成している。第２油路Ｋ２には、第２油路Ｋ２を流通する作動油の流量を制御する流量制御弁３７が配設されている。流量制御弁３７は、全閉状態としての第１位置３７ａと、全開状態としての第２位置３７ｂと、開状態としてその開度を調整可能な第３位置３７ｃと、を取り得る。

流量制御弁３７は、第１油路Ｋ１におけるリフト下降用比例弁３２よりもリフトシリンダ１４側（リフト下降用比例弁３２の上流側）の圧力Ｐ１と、リフト下降用比例弁３２及び分岐点Ｑよりも油圧ポンプ３０側（リフト下降用比例弁３２の下流側）の圧力Ｐ２との圧力差に応じて作動する。すなわち、流量制御弁３７は、フォーク１６の下降動作時にリフトシリンダ１４から排出される作動油について、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の圧力差に応じて油圧ポンプ３０側へ流す流量と油タンクＴへ流す流量を制御し、具体的には、第１位置３７ａ、第２位置３７ｂ、及び第３位置３７ｃの何れかの位置を取り得るように作動する。

流量制御弁３７が第１位置３７ａの場合、リフトシリンダ１４のボトム室１４ｂから排出された作動油の全てが、リフト下降用比例弁３２を介して油圧ポンプ３０側に流通する。一方、流量制御弁３７が第２位置３７ｂの場合、リフトシリンダ１４のボトム室１４ｂから排出された作動油の全てがリフト下降用比例弁３２を介して油タンクＴ側に流通する。さらに、流量制御弁３７が第３位置３７ｃの場合、リフトシリンダ１４のボトム室１４ｂから排出された作動油は、リフト下降用比例弁３２を介して油圧ポンプ３０の吸入ポート３０ｂ側と油タンクＴ側のそれぞれに流通する。

油圧ポンプ３０の吐出ポート３０ａには、油圧ポンプ３０がポンプとして機能する場合に吐出した作動油を流通させる第４油路Ｋ４が接続されている。そして、第４油路Ｋ４には、リフト上昇用比例弁３８と、チェック弁３９とが配設されている。リフト上昇用比例弁３８は、開状態としてその開度を任意に変更可能な第１位置３８ａと、閉状態としての第２位置３８ｂと、を取り得る。第１位置３８ａは、油圧ポンプ３０から吐出される作動油を、第４油路Ｋ４を通じてボトム室１４ｂ側へ流通させる。一方、第２位置３８ｂは、油圧ポンプ３０から吐出される作動油を、第５油路Ｋ５を通じてティルト用比例弁４０側へ流通させる。チェック弁３９は、リフト上昇用比例弁３８からの作動油をリフトシリンダ１４のボトム室１４ｂ側へ流通させる一方で、その逆方向からの作動油を流通させないように配設されている。

第４油路Ｋ４には、油タンクＴにフィルタ３６を介して接続される第６油路Ｋ６と、ティルト用比例弁４０に接続される第７油路Ｋ７とが、分岐形成されている。第６油路Ｋ６には、油圧上昇を防止するリリーフ弁４１が配設されている。また、第６油路Ｋ６には、ティルト用比例弁４０からの作動油を油タンクＴに流通させる第８油路Ｋ８が分岐形成されている。そして、第７油路Ｋ７には、第４油路Ｋ４を流通する作動油を流通させる一方で、その逆方向からの作動油を流通させないようにチェック弁４２が配設されている。

ティルト用比例弁４０は、閉状態としての第１位置４０ａと、開状態としてその開度を調整可能な第２位置４０ｂと、開状態としてその開度を調整可能な第３位置４０ｃを取り得る。第１位置４０ａは、リフト上昇用比例弁３８からの作動油を油タンクＴに流通させる。本実施形態のティルト用比例弁４０は、第１位置４０ａを中立位置とし、制御部Ｓの制御によって第２位置４０ｂ又は第３位置４０ｃの何れかの方向に動く。第２位置４０ｂは、チェック弁４２からの作動油を、ティルトシリンダ１９のロッド室１９ｒに接続される第９油路Ｋ９に流通させる。また、第２位置４０ｂは、ティルトシリンダ１９のボトム室１９ｂに接続される第１０油路Ｋ１０からの作動油を、第８油路Ｋ８に流通させる。第３位置４０ｃは、チェック弁４２からの作動油を第１０油路Ｋ１０に流通させるとともに、第９油路Ｋ９からの作動油を第８油路Ｋ８に流通させる。

次に、油圧制御装置の制御部Ｓの構成を説明する。
制御部Ｓには、リフトレバー２２の操作量を検出するポテンショメータ２２ａとティルトレバー２３の操作量を検出するポテンショメータ２３ａとが電気的に接続されている。制御部Ｓは、リフトレバー２２の操作量に基づくポテンショメータ２２ａからの検出信号をもとに、電動機３１の回転を制御するとともに、リフト下降用比例弁３２及びリフト上昇用比例弁３８の開度を制御する。また、制御部Ｓは、ティルトレバー２３の操作量に基づくポテンショメータ２３ａからの検出信号をもとに、電動機３１の回転を制御するとともに、ティルト用比例弁４０の開度を制御する。

また、制御部Ｓには、インバータＳ１が電気的に接続されている。電動機３１には、バッテリＢＴの電力がインバータＳ１を介して供給される。なお、電動機３１で生じた電力は、インバータＳ１を介してバッテリＢＴに蓄電される。そして、本実施形態のフォークリフトは、バッテリＢＴに蓄電された電力を駆動源として走行するバッテリ式のフォークリフトとされている。

次に、流量制御弁３７について説明する。
図４（ａ）に示すように、流量制御弁３７は、ボディＢｄに第１収容室４３を備えるとともに、この第１収容室４３に収容された弁体４４を備える。弁体４４は、第１収容室４３内で移動可能であり、第１収容室４３での弁体４４の位置によって、第２油路Ｋ２の流路断面積（開度）が調節される。流量制御弁３７は、第２油路Ｋ２の流路断面積（開度）を広げる（大きくする）方向に弁体４４を付勢するコイルばね製の付勢部材４５を備える。また、流量制御弁３７は、付勢部材４５を収容した第２収容室４６をボディＢｄに備える。

流量制御弁３７が第１位置３７ａの場合、弁体４４は付勢部材４５の付勢力に抗して第２油路Ｋ２を全閉にする。また、流量制御弁３７が第２位置３７ｂの場合、弁体４４は第２油路Ｋ２を全開にする。さらに、流量制御弁３７の第３位置３７ｃの場合、弁体４４は、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との圧力差に応じた開度とする。

流量制御弁３７はパイロット圧を流量制御弁３７に与える第１パイロット流路５１及び第２パイロット流路５２を備える。第１パイロット流路５１は、パイロット圧を決定する圧力を第１収容室４３に導入し、第２パイロット流路５２は、パイロット圧を決定する圧力を第２収容室４６に導入する。第１パイロット流路５１は、一端が第１油路Ｋ１のうち、リフトシリンダ１４とリフト下降用比例弁３２との間に接続され、他端が第１収容室４３に接続されている。よって、第１収容室４３には、第１パイロット流路５１を通じてリフトシリンダ１４から排出された作動油の圧力であり、リフト下降用比例弁３２に流入する前の作動油の圧力Ｐ１が導入される。したがって、第１パイロット流路５１は、第１油路Ｋ１におけるリフトシリンダ１４とリフト下降用比例弁３２との間の油路の圧力を、リフト下降用比例弁３２の上流側の圧力として流量制御弁３７の第１収容室４３に導入する。

第２パイロット流路５２は、一端が、分岐点Ｑよりも油圧ポンプ３０側の位置に接続され、他端が第２収容室４６に接続されている。よって、第２収容室４６には、分岐点Ｑから油圧ポンプ３０に向けて流れた作動油の圧力Ｐ２が導入されている。したがって、第２パイロット流路５２は、第１油路Ｋ１におけるリフト下降用比例弁３２から分岐点Ｑを通過して油圧ポンプ３０に作動油を流す油路の圧力を、リフト下降用比例弁３２の下流側の圧力として第２収容室４６に導入する。本実施形態では、第２パイロット流路５２は、第１油路Ｋ１におけるリフト下降用比例弁３２から分岐点Ｑを通過して油圧ポンプ３０に作動油を流す油路のうち、分岐点Ｑよりも油圧ポンプ３０側から第２収容室４６に圧力を導入している。

流量制御弁３７は、リフト下降用比例弁３２の上流側と下流側の圧力差であるパイロット圧に応じて第２油路Ｋ２の開度を調節する。そして、流量制御弁３７は、油圧ポンプ３０に流通する作動油の量（以下、ポンプ流量とする）が増加すれば、第３位置３７ｃでの開度を小さくし、油タンクＴへ排出される作動油の量（ドレイン流量）を減少させる。一方、流量制御弁３７は、油圧ポンプ３０へ流すポンプ流量が減少すれば、第３位置３７ｃでの開度を大きくし、油タンクＴへ排出されるドレイン流量を増加させる。

図３にフォーク１６の下降動作を行っている場合のリフトシリンダ１４から排出される作動油のシリンダ流量と、油圧ポンプ３０から吐き出される作動油のポンプ流量との関係を示す。図３の破線で示されるラインは、フォーク１６の下降動作を単独で行っている場合、すなわちリフトシリンダ１４の単独動作時のシリンダ流量とポンプ流量との関係を示すグラフである。

ここで、例えば、フォーク１６の下降動作を単独で行っている場合を図３のＳ点に示す。この状態からティルトレバー２３を操作すると、リフトシリンダ１４の単独動作からリフトシリンダ１４とティルトシリンダ１９の同時動作に切り替わる。同時動作では、例えば、油圧ポンプ３０の回転数はティルトレバー２３の操作量に対応するものに制御される。

このような、フォーク１６の単独下降動作から、フォーク１６の下降動作及びマスト１３の傾動動作による同時動作への切り替えに伴い、油圧ポンプ３０の回転数が減少すると、ポンプ流量が減少するとともにドレイン流量が増加し、例えば、図３のＳ点からＴ点で動作する状態となる。ここで、Ｓ点とＴ点のシリンダ流量の変化が小さいほど、単独動作から同時動作に切り替わった際のリフトシリンダ１４の速度変動が少なく、安定した動作となる。すなわち、図３の実線に示すように、ポンプ流量の変化に対するシリンダ流量の傾きはできるだけ小さくすることが望ましい。

このため、パイロット圧力に基づいて制御される流量制御弁３７の圧力変化に対する応答性を高めることが求められている。流量制御弁３７の応答性を高めるための一方策としては、付勢部材４５としてばね定数の大きなものを用いることが挙げられる。

流量制御弁３７が第３位置３７ｃにあるとき、弁体４４の開度は、付勢部材４５と、第１収容室４３の圧力と、第２収容室４６の圧力とから決定される。付勢部材４５のバネ定数をＫ、付勢部材４５において弁体４４からの圧力が作用していない状態での撓み量（初期撓み量）をＸ０、弁体４４の変位量をＸ、第１収容室４３と第２収容室４６の圧力差をΔＰとする。なお、第１収容室４３の圧力をＰ１、第２収容室４６の圧力をＰ２とすると、ΔＰはＰ１−Ｐ２である。また、弁体４４の受圧面積をＳとする。このようにした場合、弁体４４の位置は、以下の式１で表される。

Ｋ（Ｘ０＋Ｘ）＝ΔＰ・Ｓ…式１
ここで、図５（ａ）に示すように、第２パイロット流路５２の一端が、分岐点Ｑよりも流量制御弁３７側に接続され、他端が第２収容室４６に接続されている場合を、比較例として説明する。流量制御弁３７が第３位置３７ｃにある場合、ポンプ流量が増加するほどドレイン流量は減少することから、分岐点Ｑから流量制御弁３７に至るまでに生じる圧力損失Ｐｚは減少する。

ここで、比較例では第２パイロット流路５２が第２油路Ｋ２の分岐点Ｑから流量制御弁３７に至るまでの油路に接続されていることから、流量制御弁３７の開度を決定する圧力であるΔＰは、リフト下降用比例弁３２での圧力損失Ｐｘと、リフト下降用比例弁３２通過後から分岐点Ｑに至るまでの圧力損失Ｐｙと、上記の圧力損失Ｐｚとを含めて決定される。すなわち、流量制御弁３７の開度を決定する圧力であるΔＰは、圧力損失Ｐｘと圧力損失Ｐｙと圧力損失Ｐｚの和（Ｐｘ＋Ｐｙ＋Ｐｚ）で表される。図５（ｂ）に示すように、圧力損失Ｐｘ及び圧力損失Ｐｙは、ポンプ流量が増加すると値が増加するが、圧力損失Ｐｚはポンプ流量が増加し、ドレイン流量が減少すると値が減少する。すなわち、圧力損失Ｐｚはマイナス要素である。

ここで、ポンプ流量がゼロでリフトシリンダ１４から排出された作動油が全てドレイン流量となるときの、流量制御弁３７の開度を決定する、第１収容室４３と第２収容室４６の圧力差をΔＰａとする。この場合、流量制御弁３７が全開状態となるように、付勢部材４５によって弁体４４が付勢される。また、流量制御弁３７が全閉となり、リフトシリンダ１４から排出された作動油が全てポンプ流量となるときの、流量制御弁３７の開度を決定する、第１収容室４３と第２収容室４６の圧力差をΔＰｂとする。この場合は、流量制御弁３７が全閉状態となるように、付勢部材４５は圧縮される。

そして、図５（ｂ）の圧力ΔＰの値を示すグラフＧに示すように、ポンプ流量がゼロの状態からポンプ流量が増加するほど圧力損失Ｐｘと圧力損失Ｐｙは増加するものの圧力損失Ｐｚが減少することから、ΔＰｂとΔＰａとの差は非常に小さくなる。ここで、ポンプ流量がゼロのときのΔＰａと、流量制御弁３７が閉じたときのΔＰｂを式１に代入し、ばね定数Ｋについて整理すると、以下の式２が得られる。

Ｋ＝（ΔＰｂ−ΔＰａ）／（Ｘｂ−Ｘａ）・Ｓ…式２
ここで、Ｘａはポンプ流量がゼロのときの弁体４４の変位量であり、また、Ｘｂはリフトシリンダ１４から排出された作動油が全てポンプ流量となるときの弁体４４の変位量である。この式２からもわかるように、ΔＰｂ−ΔＰａは非常に小さな値となるため、ばね定数Ｋの極めて小さな付勢部材４５が必要であることが分かる。ばね定数Ｋは、ばねに負荷を加えたときの荷重を伸びで割った比例定数である。ばね定数Ｋは、ばねの線径が太いほど大きくなり、巻き数が多く、コイル径が大きいと小さくなる。したがって、ばね定数Ｋの小さな付勢部材４５とするには、コイル径を大きくしたり、巻数を多くする必要がある。

続いて、付勢部材４５の初期撓み量Ｘ０について考える。式１と式２とから式３が導出される。
Ｘ０＝ΔＰａ・（Ｘｂ−Ｘａ）／（ΔＰｂ−ΔＰａ）−Ｘａ…式３
上述のように、ΔＰｂ−ΔＰａが非常に小さな値となることから、付勢部材４５においては初期撓み量Ｘ０を大きくする必要がある。したがって、比較例では、図３に示すような単独動作から同時動作に切り替わった際のシリンダ流量の変化が小さい特性を得るためには、付勢部材４５に関し、初期撓み量Ｘ０を大きくする必要があり、かつばね定数Ｋを極めて小さくする必要があるため、付勢部材４５が大型化してしまう。また、付勢部材４５の大型化に伴い流量制御弁３７も大型化してしまうこととなる。

そこで、図４（ａ）に示すように、本実施形態では、第２パイロット流路５２の一端を、分岐点Ｑよりも油圧ポンプ３０側に接続している。このことから、流量制御弁３７の開度を決定する圧力ΔＰから圧力損失Ｐｚを除去することができる。

また、図４（ｂ）に示すように、ポンプ流量の増加に伴って増加する圧力損失Ｐｒも圧力ΔＰに加えることができ、圧力ΔＰをＰｘ＋Ｐｙ＋Ｐｒとしている。よって、ポンプ流量がゼロの状態とリフトシリンダ１４から排出される作動油が全てポンプ流量となる状態との圧力差である上述のΔＰｂ−ΔＰａの値を、比較例よりも大きくすることができ、式２から、付勢部材４５のばね定数Ｋを大きくすることができ、式３より、初期撓み量Ｘ０も小さくすることができる。すなわち、ばね定数Ｋが大きい付勢部材４５を選択することができるため、コイル径を小さくしたり巻き数を減らしたりして、付勢部材４５を小型化することができる。

このような油圧制御装置において、リフトシリンダ１４によるフォーク１６の下降動作のみを行っている場合は、作動油の流量関係は図３のグラフのＳ点での関係にある。すなわち、ドレイン流量はゼロであり、シリンダ流量とポンプ流量が同じである。ここで、フォーク１６の下降動作を行っている最中に、同時にマスト１３の傾動動作を行うように単独動作から同時動作への切替えが行われたとする。制御部Ｓは、油圧ポンプ３０に送る作動油の量を調整するために流量制御弁３７を駆動させ第３位置３７ｃに位置させる。すると、ドレイン流量が発生し、図３のグラフのＴ点に変位する。このとき、流量制御弁３７において、その開度を決定するΔＰは、圧力損失Ｐｚの影響を受けず、圧力損失Ｐｒを加味した値なので、ポンプ流量がゼロのときのΔＰａと、シリンダ流量とポンプ流量が等しいときのΔＰｂとの差が大きくなる。このため、付勢部材４５としてばね定数Ｋの大きなもので、初期撓み量Ｘ０の小さいものを使用することができ、その結果として、流量制御弁３７の切替動作を速やかに行うことができる。

以下、本実施形態の油圧制御装置の作用を説明する。
フォーク１６の下降動作中に、マスト１３の前傾動作又は後傾動作の何れか一方の動作を行わせる場合について説明する。

まず、フォーク１６の下降動作について説明する。
制御部Ｓは、リフトレバー２２の操作によってフォーク１６の下降動作が指示される一方で、ティルトレバー２３が操作されていない場合、単独動作にてフォーク１６を下降動作させるための制御を行う。当該制御において制御部Ｓは、リフトレバー２２の操作量に応じた指示速度で下降動作させるために必要な油圧ポンプ３０の必要回転数と、リフト下降用比例弁３２の弁開度を算出する。そして、制御部Ｓは、算出した必要回転数を電動機３１の指令回転数として電動機３１の駆動を制御するとともに、リフト下降用比例弁３２を算出した弁開度の第２位置３２ｂで開く。さらに、制御部Ｓは、リフト上昇用比例弁３８を第２位置３８ｂとするとともに、ティルト用比例弁４０を第１位置４０ａとする。また、流量制御弁３７は、圧力ΔＰによって第１位置３７ａを取る。

リフト下降用比例弁３２が開弁すると、リフトシリンダ１４のボトム室１４ｂから排出される作動油は、第１油路Ｋ１を流通するとともに、リフト下降用比例弁３２を介して油圧ポンプ３０の吸入ポート３０ｂに流入する。このとき、電動機３１は、油圧ポンプ３０が、ボトム室１４ｂから排出された作動油を駆動力として指令回転数で動作する場合、電力回生動作を行う。電力回生によって電動機３１で生じた電力は、インバータＳ１を介してバッテリＢＴに蓄電されることになる。

流量制御弁３７は、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の圧力差である圧力ΔＰに応じて所望開度による開弁状態を取る。このとき、作動油は、第１油路Ｋ１を通じて油圧ポンプ３０側へ流通する。そして、フォーク１６の下降動作の最中に、同時にマスト１３の前傾動作又は後傾動作が行われると、制御部Ｓは、リフトレバー２２の操作量に応じた指示速度で下降動作させるために必要な油圧ポンプ３０の必要回転数と、リフト下降用比例弁３２の弁開度を算出する。また、制御部Ｓは、ティルトレバー２３の操作量に応じた指示速度で前傾動作又は後傾動作させるために必要な油圧ポンプ３０の必要回転数と、ティルト用比例弁４０の弁開度を算出する。

制御部Ｓは、前傾動作又は後傾動作に必要な必要回転数を電動機３１の指令回転数とする。そして、制御部Ｓは、リフト下降用比例弁３２を算出した弁開度の第２位置３２ｂで開くとともに、ティルト用比例弁４０を算出した弁開度の第２位置４０ｂ又は第３位置４０ｃで開く。制御部Ｓは、ティルト用比例弁４０を、後傾動作の場合に第２位置４０ｂで開き、前傾動作の場合に第３位置４０ｃで開く。また、制御部Ｓは、リフト上昇用比例弁３８を第２位置３８ｂとする。

このとき、流量制御弁３７は圧力ΔＰに応じた第３位置３７ｃを取る。このように流量制御弁３７が第３位置３７ｃとなった場合は、リフトシリンダ１４のボトム室１４ｂから排出される作動油を油圧ポンプ３０側と油タンクＴ側に流通させる。これにより、ボトム室１４ｂから排出される作動油は、流量制御弁３７を介して油タンクＴ（ドレイン側）に流通するとともに、油圧ポンプ３０の吸入ポート３０ｂに吸入された後、吐出ポート３０ａから吐出される。この作動油は、第４油路Ｋ４を流通するとともにチェック弁４２及びティルト用比例弁４０を通じて、第９油路Ｋ９又は第１０油路Ｋ１０からロッド室１９ｒ又はボトム室１９ｂに供給される。これにより、マスト１３は、ティルトレバー２３の操作量に応じた指示速度で前傾動作又は後傾動作を行う。

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）油圧制御装置において、流量制御弁３７はパイロット圧を決定する圧力のうち、第２収容室４６に導入する圧力を、第１油路Ｋ１における分岐点Ｑより油圧ポンプ３０側から導入するようにした。このため、流量制御弁３７の開度を決定する圧力ΔＰには、分岐点Ｑから流量制御弁３７までに生じる圧力損失Ｐｚが加味されなくなる。その結果として、流量制御弁３７の付勢部材４５のばね定数Ｋを大きくすることができるとともに、初期撓み量Ｘ０を小さくできる。よって、例えば、ばね定数Ｋが小さく、初期撓み量Ｘ０の大きな付勢部材を使用した場合と比べると、パイロット圧に対する弁体４４の応答性を高めることができる。したがって、フォーク１６の下降動作の最中に、同時にマスト１３の傾動動作を行い、単独動作から同時動作への切替時に流量制御弁３７の流量制御が行われる際、流量制御弁３７では、パイロット圧に対し弁体４４が速やかに応答し、動作の切替えに対し速やかに応答することができる。

また、流量制御弁３７の第２収容室４６に導入する圧力を、分岐点Ｑより流量制御弁３７側から導入する場合と比べると、付勢部材４５のばね定数Ｋを大きくすることができる。このため、付勢部材４５の巻数を減らし、付勢部材４５を小型化することができる。

（２）油圧制御装置において、流量制御弁３７の第２収容室４６に導入する圧力を、第１油路Ｋ１における分岐点Ｑより油圧ポンプ３０側から導入するようにした。このため、流量制御弁３７の開度を決定するパイロット圧には、ポンプ流量の増加に伴って増加する圧力損失Ｐｒも加えることができ、より一層ばね定数Ｋの大きな付勢部材４５を採用することが可能となる。

（３）付勢部材４５のばね定数Ｋを大きくすることができるため、流量制御弁３７に導入される圧力変化に対する弁体４４の変位を抑えることができ、弁体４４の変位によって生じる流量脈動を抑えることができる。

（４）流量制御弁３７を圧力差によって開弁及び閉弁する構成としたので、弁開度を電気的に制御する場合に比して油圧制御装置の構成及び制御を簡素化することができる。
（５）第２油路Ｋ２の流量を流量制御弁３７によって無段階に切替えることができるので、切り換え時のチャタリングやショックの発生を抑制することができる。

（第２の実施形態）
次に、フォークリフトの油圧制御装置を具体化した第２の実施形態を図６にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図６（ａ）に示すように、第２パイロット流路５２は、一端が第１油路Ｋ１のうち、分岐点Ｑよりもリフトシリンダ１４側の位置に接続され、他端が第２収容室４６に接続されている。すなわち、第２パイロット流路５２は、第１油路Ｋ１におけるリフト下降用比例弁３２から分岐点Ｑを通過して油圧ポンプ３０に作動油を流す油路のうち、分岐点Ｑよりもリフト下降用比例弁３２側から第２収容室４６に圧力を導入している。よって、流量制御弁３７の開度を決定するパイロット圧には、分岐点Ｑから流量制御弁３７までに生じる圧力損失Ｐｚが加味されなくなる。

したがって、図６（ｂ）のグラフに示すように、ΔＰｂ−ΔＰａの値が比較例よりも大きくなり、式２から、付勢部材４５のばね定数Ｋも大きくすることができる。また、式３から、ΔＰｂ−ΔＰａの値が比較例より大きくなることから、初期撓み量Ｘ０も比較例より小さくすることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図７に示すように、リフト下降用比例弁３２の上流側（リフトシリンダ１４側）に、弁切替え時のショックを緩和するためにポペット弁６０と電磁弁６１を設けてもよい。下降動作時には、電磁弁６１が開弁することでポペット弁６０が徐々に開弁して作動油がリフト下降用比例弁３２に流れることになる。そして、リフト下降用比例弁３２の開度によって油圧ポンプ３０側へ流通する作動油の流量が制御される。なお、第２の実施形態のリフト下降用比例弁３２の上流側（リフトシリンダ１４側）に、弁切替え時のショックを緩和するためにポペット弁６０と電磁弁６１を設けてもよい。

○ 各実施形態において、油圧ポンプ３０に接続する動作用油圧シリンダを、フォーク１６の昇降動作やマスト１３の前傾動作又は後傾動作とは異なる他の荷役動作を行わせる油圧シリンダとしてもよい。例えば、フォーク１６を左右動作、傾動動作、又は回転動作させるための荷役用油圧シリンダを動作用油圧シリンダとしてもよい。また、荷をクランプするためのクランプ装置を動作させるための油圧シリンダ（荷役用油圧シリンダ）を動作用油圧シリンダとしてもよい。なお、荷役用部材とは、荷の積み降ろしを行う場合にフォークリフトの運転者の操作によって動作する部材である。

○ 昇降指示部材や指示部材はリフトレバー２２やティルトレバー２３などのレバー式に限らず、他の構造でもよい。例えば、ボタン式でもよい。
○ 流量制御弁３７とリフト下降用比例弁３２をユニット化してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記付勢部材はコイルばねであるフォークリフトの油圧制御装置。

Ｑ…分岐点、Ｋ１…第１油路、Ｋ２…第２油路、１４ｂ…ボトム室、１３…動作部材としてのマスト、１４…昇降用油圧シリンダとしてのリフトシリンダ、１４ｂ…ボトム室、１６…フォーク、２２…昇降指示部材としてのリフトレバー、２３…指示部材としてのティルトレバー、３０…油圧ポンプ、３０ｂ…吸入ポート、３１…電動機、３２…下降用制御弁としてのリフト下降用比例弁、３７…流量制御弁、４３…第１収容室、４４…弁体、４５…付勢部材、４６…第２収容室、５１…第１パイロット流路、５２…第２パイロット流路。

Claims (3)

1. 昇降指示部材の操作によって昇降用油圧シリンダへ作動油を給排させることによりフォークを昇降動作させるとともに、指示部材の操作によって動作用油圧シリンダへ作動油を給排させることにより動作部材を動作させるフォークリフトの油圧制御装置において、
   油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプに連結された電動機と、
   前記フォークの下降動作時に、前記昇降用油圧シリンダから排出される作動油を前記油圧ポンプの吸入ポートへ流通させる第１油路と、
   前記第１油路に配設されるとともに、前記フォークの下降動作時には前記昇降用油圧シリンダのボトム室から前記油圧ポンプへの作動油の流出を許容する一方で、前記フォークの停止時又は上昇動作時には前記昇降用油圧シリンダのボトム室から前記油圧ポンプへの作動油の流出を遮断する下降用制御弁と、
   前記油圧ポンプと前記下降用制御弁の間の前記第１油路上の分岐点から分岐するとともに、前記昇降用油圧シリンダから排出される作動油をドレイン側へ流通させる第２油路と、
   前記第２油路に配設されるとともに、前記フォークの下降動作時に前記昇降用油圧シリンダから排出される作動油について、前記下降用制御弁の上流側と下流側の圧力差に応じて前記油圧ポンプ側へ流す流量と前記ドレイン側へ流す流量を制御するものであって、前記第２油路の開度を決める弁体と、該弁体を収容した第１収容室と、前記弁体を付勢する付勢部材と、前記付勢部材を収容した第２収容室とを含む流量制御弁と、
   前記第１油路における前記昇降用油圧シリンダと前記下降用制御弁との間の油路の圧力を、前記下降用制御弁の上流側の圧力として前記流量制御弁の前記第１収容室に導入する第１パイロット流路と、
   前記第１油路における前記下降用制御弁から前記分岐点を通過して前記油圧ポンプに作動油を流す油路の圧力を、前記下降用制御弁の下流側の圧力として前記流量制御弁の前記第２収容室に導入する第２パイロット流路と、
   を備えることを特徴とするフォークリフトの油圧制御装置。
2. 前記第２パイロット流路は、前記第１油路における前記下降用制御弁から前記分岐点を通過して前記油圧ポンプに作動油を流す油路のうち、前記分岐点よりも前記油圧ポンプ側から圧力を導入している請求項１に記載のフォークリフトの油圧制御装置。
3. 前記第２パイロット流路は、前記第１油路における前記下降用制御弁から前記分岐点を通過して前記油圧ポンプに作動油を流す油路のうち、前記分岐点よりも前記下降用制御弁側から圧力を導入している請求項１に記載のフォークリフトの油圧制御装置。