JP2019007563A

JP2019007563A - センサユニット、コントロールバルブ装置およびフォークリフト

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Publication number: JP2019007563A
Application number: JP2017124405A
Authority: JP
Inventors: 竜輔栗野; Ryusuke Kurino
Original assignee: Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2037-06-26
Also published as: JP6989229B2

Abstract

【課題】センサ付きコントロールバルブの全長を短くする。【解決手段】センサユニットは、ハウジング内を摺動して油の流れを制御するスプールの移動量を検出するためのセンサユニットであって、前記ハウジングの端面から突出する前記スプールの外周を取り囲み、前記スプールと連結されるカバーと、前記カバーが移動する際のガイド部を有し、前記ハウジングに固定されるケースと、前記カバーおよび前記ケースのうちの一方に内蔵される磁石と、前記カバーおよび前記ケースのうちの他方に内蔵され、前記磁石によって生じる磁束に応じた信号を生成するセンサと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、センサユニット、コントロールバルブ装置およびフォークリフトに関する。

特許文献１には、フォークリフトのフォークを昇降するリフト用油圧回路の圧油を制御するコントロールバルブ装置が開示されている。このコントロールバルブ装置は、スプールの一端に操作レバーが接続され、スプールの他端にスプールの移動量を検出するセンサ（アクチュエータ）が接続されている。

特開平５−１４７８９５号公報

特許文献１のコントロールバルブ装置は、スプールの他端にアクチュエータが軸方向に延在して設けられている。そのため、コントロールバルブ装置の全長が長くなりがちであるという問題がある。

本発明の第１の態様によるセンサユニットは、ハウジング内を摺動して油の流れを制御するスプールの移動量を検出するためのセンサユニットであって、前記ハウジングの端面から突出する前記スプールの外周を取り囲み、前記スプールと連結されるカバーと、前記カバーが移動する際のガイド部を有し、前記ハウジングに固定されるケースと、前記カバーおよび前記ケースのうちの一方に内蔵される磁石と、前記カバーおよび前記ケースのうちの他方に内蔵され、前記磁石によって生じる磁束に応じた信号を生成するセンサと、を備える。
本発明の第２の態様によるコントロールバルブ装置は、スプールを内蔵し、前記スプールの位置に基づいて油の流れを制御するように内部通路、入口ポート、出口ポートが形成されたハウジングと、前記ハウジングの端面から突出する前記スプールの外周を取り囲み、前記スプールと連結されるカバーと、前記カバーが移動する際のガイド部を有し、前記ハウジングに固定されるケースと、前記カバーおよび前記ケースのうちの一方に内蔵される磁石と、前記カバーおよび前記ケースのうちの他方に内蔵され、前記磁石によって生じる磁束に応じた信号を生成するセンサと、を備える。
本発明の第３の態様によるフォークリフトは、第２の態様によるコントロールバルブ装置と、電動モータで駆動され、油圧シリンダに油を供給する油圧ポンプと、を備え、前記センサから出力される前記信号に基づいて前記電動モータの回転数を制御し、前記スプールの操作量が大きいほど前記油圧ポンプの回転数が大きくなるようにする。

本発明によるセンサユニットは、スプールの周囲を取り囲むようにハウジングに装着され、その結果、センサ付きコントロールバルブの全長を短くすることができる。
本発明によるコントロールバルブ装置によれば、スプールの周囲を取り囲むようにハウジングに装着されたセンサユニットにより、コントロールバルブ装置の全長を短くしつつ、スプールが移動する両方向の移動量を検出することができる。
本発明によるフォークリフトによれば、操作レバーがフォーク上げ方向に操作されるとき、およびフォーク下げ方向に操作されるとき、それぞれの操作量をセンサユニットで検出し、その検出結果に基づいてリフト用油圧ポンプを駆動する電動モータの回転を制御することができる。

実施の形態に係るフォークリフトに係る荷役用油圧回路の一例を示す油圧回路図。実施の形態に係るセンサユニットの搭載例を説明するための図。実施の形態に係るセンサユニットの構成例を説明するための図。実施の形態に係るセンサユニットの構成例を示すブロック図。実施の形態に係るスプールの移動量とスプールセンサにより生成される信号との関係の一例を示す図。実施の形態に係るセンサユニットの動作例を説明するための図。実施の形態に係るフォークリフトの動作例を説明するフローチャート。

以下、図面を参照して実施の形態のフォークリフトについて説明する。図１は、実施の形態のフォークリフトに係る荷役用油圧回路の一例を示す油圧回路図である。図１に示すように、フォークリフトは、操作レバー１０と、コントロールバルブ装置１００と、制御装置３０と、インバータ３１と、電動モータ４０と、油圧ポンプ５０と、作動油が貯留される作動油タンク６０と、アンロード弁６５と、リフトシリンダ７０とを備えている。操作レバー１０は、リフトシリンダ７０を作動させてフォークリフトのフォークを上下方向に昇降させるための操作部材である。なお、実際には、フォークリフトは、リフトシリンダ７０以外の油圧シリンダ（フォークを前後方向に傾動させるためのティルトシリンダなど）も備えているが、図１においてはリフトシリンダ７０のみを図示している。

制御装置３０は、ＣＰＵやＦＰＧＡなどのプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、その他の周辺回路などから構成され、制御プログラムに基づいてフォークリフトの各部を制御する。制御装置３０は、車両全体を制御するビークルコントロールモジュール（以下、ＶＣＭと称する）３０である。ＶＣＭ３０は、電動モータ４０に接続されるインバータ３１に、電動モータ４０を制御するための駆動信号を出力する。ＶＣＭ３０は、インバータ３１に駆動信号を出力することで、電動モータ４０の回転数（回転速度）を制御する。ＶＣＭ３０は、電動モータ４０の回転数を制御することによって、油圧ポンプ５０から吐出される油の流量を制御する。

インバータ３１は、複数のスイッチング素子などにより構成され、ＶＣＭ３０から入力される駆動信号に基づいてスイッチング素子をオンオフ制御する。インバータ３１は、スイッチング素子をオンオフ制御することで、電動モータ４０に交流電力を供給し、電動モータ４０の回転数を制御する。電動モータ４０は、インバータ３１と電気的に接続され、油圧ポンプ５０と機械的に接続される。電動モータ４０は、ＶＣＭ３０によってその回転数が制御され、油圧ポンプ５０を駆動する。

油圧ポンプ５０は、第１ポート５１ａおよび第２ポート５１ｂを有し、電動モータ４０によって駆動されて回転する。油圧ポンプ５０の第１ポート５１ａは、油の吐出しポートであり、第１管路６１を介してコントロールバルブ装置１００に接続される。油圧ポンプ５０の第２ポート５１ｂは、油の吸い込みポートであり、作動油タンク６０に接続される。油圧ポンプ５０は、電動モータ４０によって回転駆動されて、第１ポート５１ａから第１管路６１に油を吐出する。油圧ポンプ５０から吐出される油の量は、電動モータ４０の回転数の増減に伴って増減する。油圧ポンプ５０から吐出された油は、コントロールバルブ装置１００を介してリフトシリンダ７０に供給される。

リフトシリンダ７０は、荷役用の油圧シリンダであり、フォークの昇降動作を調節する。リフトシリンダ７０は、シリンダチューブ７１と、ピストン７２と、ピストン７２に接続されるピストンロッド７３とを有する。シリンダチューブ７１内には、ピストン７２で仕切られた第１油室７４および第２油室７５が設けられる。フォークを昇降する場合には、油圧ポンプ５０による油圧が第１油室７４および第２油室７５に供給されることで、ピストン７２が油圧を受けてピストンロッド７３を図中の左右方向（ピストンロッド７３の軸方向）に移動させる。リフトシリンダ７０のピストンロッド７３が伸縮されることによって、リフトシリンダ７０に接続されたフォークリフトのマスト（不図示）が昇降して、フォークが昇降される。

コントロールバルブ装置１００は、第１管路６１を介して油圧ポンプ５０に接続され、第２管路６２を介して作動油タンク６０に接続される。また、コントロールバルブ装置１００は、第３管路６３を介してリフトシリンダ７０の第１油室７４に接続され、第４管路６４を介してリフトシリンダ７０の第２油室７５に接続される。なお、実際には、コントロールバルブ装置１００は複数の方向制御弁を含んで構成されるが、図１においては、油圧ポンプ５０からリフトシリンダ７０への油を制御する方向制御弁のみを図示している。

コントロールバルブ装置１００のスプール２０は、操作レバー１０と不図示の操作部材、例えばロッドなどと機械的に接続され、操作レバー１０の操作量（操作位置）に対応して移動する。図１において、スプール２０は、操作レバー１０の操作によって左右方向に移動する。コントロールバルブ装置１００は、操作レバー１０の操作によってスプール２０の位置が変更されることで、油圧ポンプ５０からの油の流れや流量を制御する。また、操作レバー１０の操作量がゼロであり、操作レバー１０からフォークの上昇および下降を指示しない場合には、スプール２０は中立位置に位置する。すなわち、中立位置は、フォークの上昇および下降を行わない場合の位置である。

スプール２０が中立位置に位置する場合には、コントロールバルブ装置１００は、第１管路６１、第２管路６２、第３管路６３、および第４管路６４を互いに遮断する。これにより、リフトシリンダ７０の第１油室７４および第２油室７５の油圧が保持され、リフトシリンダ７０の位置が所定の位置に保持される。アンロード弁６５は、スプール２０が中立位置に位置する場合、すなわちコントロールバルブ装置１００において油圧ポンプ５０からリフトシリンダ７０への流路が閉じている場合に、開状態となって油圧ポンプ５０からの余分な油を作動油タンク６０へと戻す。

操作レバー１０の操作によってスプール２０が中立位置より右方向に移動した場合は、コントロールバルブ装置１００は、第１管路６１と第３管路６３とを接続すると共に、第２管路６２と第４管路６４とを接続する。これにより、リフトシリンダ７０の第１油室７４が、第３管路６３および第１管路６１を介して油圧ポンプ５０に接続され、リフトシリンダ７０の第２油室７５が、第４管路６４および第２管路６２を介して作動油タンク６０に接続される。

スプール２０が中立位置より右方向に移動した状態において、油圧ポンプ５０の第１ポート５１ａから油が吐出されると、第１管路６１および第３管路６３を通ってリフトシリンダ７０の第１油室７４に油が供給される。第１油室７４の油圧が上昇すると、ピストン７２が第２油室７５に向かって移動する。この結果、ピストンロッド７３が右方向に移動する、すなわちリフトシリンダ７０が右方向に伸びる。また、ピストン７２が第２油室７５側に移動することにより、第２油室７５から油が排出される。第２油室７５から排出された油は、第４管路６４および第２管路６２を通って作動油タンク６０に排出される。こうして、ピストンロッド７３が右方向に移動するのに伴って、フォークリフトのフォークが上昇する。

操作レバー１０の操作によってスプール２０が中立位置より左方向に移動した場合は、コントロールバルブ装置１００は、第１管路６１と第４管路６４とを接続すると共に、第２管路６２と第３管路６３とを接続する。これにより、リフトシリンダ７０の第２油室７５が、第４管路６４および第１管路６１を介して油圧ポンプ５０に接続され、リフトシリンダ７０の第１油室７４が、第３管路６３および第２管路６２を介して作動油タンク６０に接続される。

スプール２０が中立位置より左方向に移動した状態において、油圧ポンプ５０の第１ポート５１ａから油が吐出されると、第１管路６１および第４管路６４を通ってリフトシリンダ７０の第２油室７５に油が供給される。第２油室７５の油圧が上昇すると、ピストン７２が第１油室７４に向かって移動する。この結果、ピストンロッド７３が左方向に移動する、すなわちリフトシリンダ７０が左方向に縮む。また、ピストン７２が第１油室７４側に移動することにより、第１油室７４から油が排出される。第１油室７４から排出された油は、第３管路６３および第２管路６２を通って作動油タンク６０に排出される。こうして、ピストンロッド７３が左方向に移動するのに伴って、フォークリフトのフォークが下降する。

このように、操作レバー１０の操作によりリフトシリンダ７０の伸縮動作が行われ、フォークが昇降される。フォークの昇降速度は、リフトシリンダ７０に供給される油の流量に応じて変化する。操作レバー１０の操作が行われた際に、油圧ポンプ５０からの油の吐出量を制御せずに、すなわち電動モータ４０を一定数で回転させるとともにコントロールバルブ装置１００のスプール移動量を制御してリフトシリンダ７０に供給される油量を調節すると、電費（電力消費率）の低下や操作性の低下が生じる。例えば、フォークを低速で動かしたい場合に、油の流量が少なくてよいにもかかわらずコントロールバルブ装置１００に大流量の油が供給され、これを操作レバー１０によるコントロールバルブの開度変更で調整する必要が生じる。このとき、余剰油はアンロード弁６５から作動油タンク６０に排出される。油圧ポンプ５０を一定の回転数で駆動するということは電動モータ４０を一定の回転数で回転することを意味するから、操作レバー１０の操作量に関わらず電動モータ４０は高回転数で駆動され、消費電力が大きくなる。

特許文献１に記載のコントロールバルブ装置では、フォークを上げる際にのみリフトレバー操作量が検出され、検出結果に基づいて電動モータの回転数を制御することができる。しかし、特許文献１に記載のコントロールバルブ装置では、フォークを下げる際にリフトレバー操作量が検出されないので、検出結果に基づいて電動モータの回転数を制御することができない。すなわち、特許文献１のコントロールバルブ装置は、リフト下げ時は載荷物などの自重でリフトシリンダを収縮させるフォークリフトに適用することを目的としている。
実施の形態によるフォークリフトは、リフト上げ動作も下げ動作もともに油圧力を用いるものである。上述したように実施の形態のフォークリフトは電動モータで油圧ポンプを回転駆動し、リフトレバーの上げ操作量と下げ操作量に応じてスプール移動量を機械的に調節するのみならず、レバー操作量に基づいて電動モータの回転数を制御することにより、電費の改善を図るものである。

そこで、実施の形態によるフォークリフトは、操作レバー１０の操作量に対応したスプール２０の移動量（または位置）を検出するためのセンサ（スプールセンサ）２１を有し、スプール２０の移動量に基づいて油圧ポンプ５０を制御して油の流量を制御する。以下に、より詳しく説明する。

コントロールバルブ装置１００を構成するセンサユニットは、相対移動する二つの部材を備え、一方の部材にスプールセンサ２１が取り付けられ、他方の部材にマグネット（磁石）２２（図２参照）が取り付けられる。マグネット２２は、操作レバー１０の操作によるスプール２０の移動に伴って移動する。スプールセンサ２１およびマグネット２２は、スプール２０の移動量を検出するセンサユニットを構成する。

スプールセンサ２１は、例えばホール素子を用いた非接触式のセンサであり、スプール２０と一体に移動するカバーに内蔵のマグネット２２からの磁束に応じた信号を生成する。スプールセンサ２１内部の磁束密度は、スプール２０に固定されたマグネット２２の位置、言い換えるとマグネット２２とスプールセンサ２１との移動方向の距離、すなわち相対位置関係に対応した値となる。スプールセンサ２１は、スプール２０の移動によってマグネット２２からの磁束が変化することを利用して、スプール２０の移動量を検出する。この磁束に応じた信号は、スプール２０の移動量に応じた信号（移動量信号）となる。スプールセンサ２１は、生成した移動量信号をＶＣＭ３０に出力する。

ＶＣＭ３０は、スプールセンサ２１からの移動量信号を用いて、スプール２０の位置、言い換えるとスプール２０の移動量を算出する。スプール２０の移動量は、例えば中立位置からの移動量（変位量）となる。ＶＣＭ３０は、算出したスプール２０の移動量に基づいて、電動モータ４０の回転数（回転速度）を決定する。ＶＣＭ３０は、回転数に応じた駆動信号を生成してインバータ３１に出力する。ＶＣＭ３０は、インバータ３１に駆動信号を出力することで、電動モータ４０の回転数を制御し、油圧ポンプ５０から吐出される油の流量を制御する。ＶＣＭ３０によって油圧ポンプ５０からの吐出油の流量が調整され、またスプール２０が機械的に移動することによりリフトシリンダ７０の伸縮速度が調整され、フォークの昇降速度が調整される。

このように、実施の形態では、ＶＣＭ３０は、スプールセンサ２１からの信号を用いてスプール２０の移動量を常時検出し、スプール２０の移動量に応じて油圧ポンプ５０の回転数を制御する。例えば、ＶＣＭ３０は、スプール２０の移動量が小さい場合に油圧ポンプ５０の回転数を小さくして、油圧ポンプ５０からの油の吐出量を少なくする。また、ＶＣＭ３０は、スプール２０の移動量が大きい場合には、油圧ポンプ５０の吐出量を多くする。これにより、フォークリフトの電費を向上させることができる。またフォークを適正な速度で駆動することが可能となるため、フォークリフトの操作性を向上させることができる。

さらに、実施の形態によるフォークリフトでは、スプールセンサ２１がスプール２０の移動に伴う磁束の変化を検出するため、スプール２０が一方の方向に動く場合と他方の方向に動く場合のいずれの方向に動く場合にも、スプール２０の移動量を検出することができる。このため、フォークの上昇および下降の両方向の制御を行うことができる。

図２は、実施の形態に係るセンサユニットの搭載例を説明するための図である。図２に示すカバー８２は、内部にマグネット２２を備え、スプール２０に取り付けられる。また、ケース８１は、内部にスプールセンサ２１を備え、コントロールバルブ装置１００のハウジング１０１（図３参照）に取り付けられる。スプール２０は、カバー８２およびケース８１の内部を貫通するように配置される。ケース８１は、スプール２０の端部を囲むように配置され、カバー８２は、ケース８１を囲むように配置される。ケース８１は、内側カバーとして機能するとともに、カバー８２が摺動して直進移動するように保持する機能を有する。カバー８２は、外側カバーとして機能する。すなわち、ケース８１は、カバー８２がスプール２０とともに直進運動する際のガイド部、例えば摺動部としても機能する。

カバー８２に内蔵されるマグネット２２は、スプール２０に対して固定して配置され、ケース８１に内蔵されるスプールセンサ２１は、コントロールバルブ装置１００のハウジング１０１に対して固定して配置されることになる。また、カバー８２とコントロールバルブ装置１００との間には、スプール２０を中立位置に付勢するための圧縮ばね（不図示）が備えられる。図２は、スプール２０が中立位置に配された状態を示している。

カバー８２は、スプール２０の上下方向（図中の矢印の方向）の移動に伴って移動する。操作レバー１０が操作されてスプール２０が上方向に移動する場合は、カバー８２も上方向に移動し、操作レバー１０が操作されてスプール２０が下方向に移動する場合には、カバー８２も下方向に移動する。このため、カバー８２に固定して設けられるマグネット２２は、スプール２０が上下方向に移動するのに伴って上下方向に移動する。一方、スプールセンサ２１は、コントロールバルブ装置１００に対して固定して設けられる。このため、操作レバー１０によるスプール２０の移動によって、マグネット２２とスプールセンサ２１との相対位置関係が変化する。スプールセンサ２１は、上述したように、マグネット２２による磁束に基づき、スプール２０の移動量に関する移動量信号を生成する。スプールセンサ２１により生成された移動量信号は、図のワイヤ８５を介してＶＣＭ３０に伝送される。

図３は、実施の形態に係るセンサユニットの構成例を示す図であり、図２に示した構成の断面構造を模式的に示している。マグネット２２は、カバー８２に内蔵されてスプール２０に取り付けられる。カバー８２は、コントロールバルブ装置１００のハウジング１０１から突出するスプール２０を囲繞するように設けられ、例えば、図３に示すピン８６によってスプール２０に連結され、スプール２０の図中の上下方向の移動に伴って移動する。ピン８６は操作レバー１０により駆動する操作部材９１、例えばロッドやプッシュプルケーブルなどをスプール２０に連結するためのものでもある。

スプールセンサ２１は、ケース８１に内蔵され、ハウジング１０１に取り付けられる。ケース８１は、ハウジング１０１から突出するスプール２０を囲繞するように取り付けられる。また、カバー８２は、ケース８１を囲むように配置される。

図４は、実施の形態に係るセンサユニットの構成例を示すブロック図である。スプールセンサ２１は、回路基板（例えば半導体基板）を用いて構成される。スプールセンサ２１は、信号生成部２１ａと、アンプ部２１ｂと、アナログ／デジタル変換部（ＡＤ変換部）２１ｃとを有する。信号生成部２１ａ、アンプ部２１ｂ、およびＡＤ変換部２１ｃには、それぞれ配線を介して電圧（例えば５Ｖ）が供給（印加）される。

信号生成部２１ａは、ホール素子等により構成され、マグネット２２による磁束密度に応じた電気信号（電圧信号）を生成する。アンプ部２１ｂは、増幅回路を含んで構成され、信号生成部２１ａから入力される電気信号を所定のゲイン（増幅率）で増幅してＡＤ変換部２１ｃに出力する。ＡＤ変換部２１ｃは、アンプ部２１ｂから入力される信号をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号をＶＣＭ３０に出力する。

図５は、実施の形態に係るスプール２０の移動量とスプールセンサ２１により生成される信号との関係の一例を示す図である。横軸は、スプール２０の移動量（単位はｍｍ）を示し、縦軸は、スプールセンサ２１から出力される移動量信号（単位はＶ）を示す。なお、図５において、スプール２０が中立位置に配された場合の移動量を０ｍｍとしている。

スプール２０が中立位置に配された場合は、スプールセンサ２１は、移動量がゼロであることを示す移動量信号、例えば図５に示すように２．５Ｖの電圧信号を、ＶＣＭ３０に出力する。スプール２０が中立位置よりも押し込まれた場合には、マグネット２２とスプールセンサ２１との距離が短くなり、スプールセンサ２１内の磁束密度が高くなる。この場合、スプールセンサ２１は、例えば中立位置の場合の電圧よりも高い電圧信号を生成する。具体的には、マグネット２２とスプールセンサ２１との距離が最も短い最短時においては、スプールセンサ２１は、例えば４．５Ｖの電圧信号をＶＣＭ３０に出力する。

スプール２０が中立位置よりも引き出された場合には、マグネット２２とスプールセンサ２１との距離が長くなり、スプールセンサ２１内の磁束密度が小さくなる。この場合、スプールセンサ２１は、例えば中立位置の場合の電圧よりも低い電圧信号を生成する。具体的には、マグネット２２とスプールセンサ２１との距離が最も長い、言い換えるとスプール２０が最も伸びた最伸時においては、スプールセンサ２１は、例えば０．５Ｖの電圧信号をＶＣＭ３０に出力する。

このように、操作レバー１０の前傾、中立、および後傾の操作に対応してスプール２０が移動すると、スプールセンサ２１は、スプール２０に取り付けられたマグネット２２の移動に伴う磁束の変化を検出し、スプール２０の移動量に応じた移動量信号を生成する。ＶＣＭ３０は、スプールセンサ２１から入力される移動量信号に基づいて、スプール２０の移動量を演算する。例えば、スプールセンサ２１から出力される移動量信号の信号レベル（電圧値）とスプール２０の位置との対応関係が、予め実験などにより求められ、データテーブルや計算式としてＶＣＭ３０の内部のメモリに記憶（記録）される。フォークリフトの実際の使用時には、ＶＣＭ３０は、内部のメモリに記憶されたこの対応関係を参照し、スプールセンサ２１から出力される移動量信号からスプール２０の移動量（または位置）を算出する。そして、ＶＣＭ３０は、スプール２０の移動量に基づいて、電動モータ４０の回転数を調節して油圧ポンプ５０の回転数を制御する。また、移動量信号は、例えば図５に示すように、スプールの移動量に応じて線形的に変化するため、ＶＣＭ３０は、移動量信号を用いてリフトの昇降速度を細かく調整することが可能となる。

図６は、実施の形態に係るセンサユニットの動作例を説明するための図である。図６（ａ）は、スプール２０が一方向、例えばフォーク下げ方向にフルストローク操作された図１の位置Ｐ１にある状態を示し、図６（ｂ）は、スプール２０が図１の中立位置Ｐ０にある状態を示し、図６（ｃ）は、スプール２０が他方向、例えばフォーク上げ方向にフルストローク操作された図１の位置Ｐ２にある状態を示す。コントロールバルブ装置１００のハウジング１０１には、図示しないが、スプール２０の位置に応じて、リフトシリンダ７０に油を供給するための第３管路６３および第４管路６４が接続される通路や、油圧ポンプ５０と作動油タンク６０にそれぞれ接続された第１管路６１および第２管路６２が接続される通路が設けられている。ハウジング１０１には、スプールセンサ２１が内蔵されたケース８１が取り付けられる。

操作レバー１０が前傾方向に操作され、スプール２０が中央位置よりも押し込まれた場合は、図６（ａ）に示すフォーク下げ方向のフルストローク位置に向かう方向にカバー８２も押し込まれた状態となる。これにより、図６（ｂ）の中立位置の場合よりも、カバー８２内のマグネット２２がケース８１内のスプールセンサ２１に近づく。一方、操作レバー１０が後傾方向に操作され、スプール２０が中央位置よりも引き出された場合は、図６（ｃ）に示すフォーク上げ方向の伸長方向のフルストローク位置に向かう方向にカバー８２も引き出された状態となる。これにより、図６（ｂ）の中立位置の場合よりも、カバー８２内のマグネット２２がケース８１内のスプールセンサ２１から遠ざかる。なお、操作レバー１０による操作が行われない場合には、スプール２０は、上述した圧縮ばねによって付勢され、図６（ｂ）に示すように中立位置に保持される。

図６（ａ）〜図６（ｃ）に示したように、スプール２０が軸方向に移動すると、マグネット２２とスプールセンサ２１との相対位置が変化し、スプールセンサ２１内の磁束密度が変化する。マグネット２２とスプールセンサ２１との距離が短い場合は、スプールセンサ２１内の磁束密度が大きくなり、マグネット２２とスプールセンサ２１との距離が長い場合は、スプールセンサ２１内の磁束密度が小さくなる。これにより、スプールセンサ２１から出力される移動量信号は、スプール２０の移動量（または位置）を反映した信号となる。

実施の形態によるコントロールバルブ装置１００では、マグネット２２を有するカバー８２をハウジング１０１から突出するスプール２０の端部を取り囲むように取り付け、スプールセンサ２１を有するケース８１をハウジング１０１に取り付けて、スプール２０の移動量の計測を行う。このため、コントロールバルブ装置１００自体の設計を変更することなく、スプール２０の上下方向の移動量を検出することができる。
また、コントロールバルブ装置１００に対して簡素なセンサユニットを追加するだけであり、部品点数を低減し、コントロールバルブ装置１００の全体としてのサイズを抑えることができる。例えば、スプール２０は操作レバー１０の操作によってハウジング１０１に対して摺動運動するように構成される。そのため、ハウジング１０１の端面からスプール２０が所定量突出している。実施の形態のセンサユニットのスプール移動方向の全長はスプール２０の突出量よりも小さい寸法として設計することができる。そのため、センサユニット２１を装着したコントロールバルブ装置１００の全長はセンサユニット未装着時と同一である。
さらに、スプールセンサ２１およびマグネット２２は、それぞれカバー８２とケース８１に内蔵して設けられるため、輸送時等にこれらが破損することを防止することができる。

図７は、実施の形態に係るフォークリフトの動作例を説明するフローチャートである。
ステップＳ１００において、作業者等により操作レバー１０が操作されると、コントロールバルブ装置１００のスプール２０が移動する。また、スプール２０の移動に伴って、スプール２０に取り付けられたカバー８２およびマグネット２２が移動し、マグネット２２とコントロールバルブ装置１００に取り付けられたスプールセンサ２１との距離が変化する。

ステップＳ１１０において、マグネット２２とスプールセンサ２１との距離が変化することで、スプールセンサ２１内を通過する磁束が変化する。スプールセンサ２１は、磁束密度に応じた移動量信号を生成する。スプールセンサ２１は、生成した移動量信号をＶＣＭ３０に出力する。
ステップＳ１２０において、ＶＣＭ３０は、スプールセンサ２１からの移動量信号を用いて、スプール２０の移動量を算出する。ＶＣＭ３０は、算出したスプール２０の移動量に基づいて、電動モータ４０の回転数を決定する。

ステップＳ１３０において、ＶＣＭ３０は、決定した回転数に応じた駆動信号をインバータ３１に出力し、電動モータ４０を制御する。電動モータ４０は、ＶＣＭ３０によってその回転数が制御されて、油圧ポンプ５０を駆動する。油圧ポンプ５０はスプール２０の移動量に応じた回転数で駆動され、油圧ポンプ５０から吐出される油の流量が調整される。

ステップＳ１４０において、リフトシリンダ７０は、油圧ポンプ５０から油が供給されて伸縮する。この結果、リフトシリンダ７０に接続されたフォークリフトのフォークが昇降される。油圧ポンプ５０からリフトシリンダ７０に供給される油の流量は、スプール２０の移動量に基づいて調整されるため、スプール２０の移動量に応じてフォークの昇降速度が適正な速度に調整される。

上述した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）実施の形態のセンサユニットは、ハウジング１０１内を摺動して油の流れを制御するスプール２０の移動量を検出するためのセンサユニットである。ハウジング１０１の端面から突出するスプール２０の外周を取り囲み、スプール２０と連結されるカバー８２と、カバー８２が移動する際のガイド部として摺動面を有し、ハウジング１０１に固定されるケース８１と、カバー８２およびケース８１のうちの一方に内蔵される磁石（マグネット）２２と、カバー８２およびケース８１のうちの他方に内蔵され、磁石２２によって生じる磁束に応じた信号を生成するセンサ２１と、を備える。実施の形態に係るセンサユニットは、スプール２０の周囲を取り囲むようにハウジング１０１に装着される。このため、スプールセンサ付きのコントロールバルブの全長を短くすることができる。また、操作レバー１０がフォーク上げ方向に操作されるとき、およびフォーク下げ方向に操作されるとき、マグネット２２とスプールセンサ２１との相対位置関係に対応した移動量信号が得られる。このため、異なる方向に操作されるスプールの移動量をそれぞれ検出することができる。

（２）コントロールバルブ装置１００は、スプール２０を内蔵し、スプール２０の位置に基づいて油の流れを制御するように内部通路、入口ポート、出口ポートが形成されたハウジング１０１と、ハウジング１０１の端面から突出するスプール２０の外周を取り囲み、スプール２０と連結されるカバー８２と、カバー８２が移動する際のガイド部を有し、ハウジング１０１に固定されるケース８１と、カバー８２およびケース８１のうちの一方に内蔵される磁石２２と、カバー８２およびケース８１のうちの他方に内蔵され、磁石２２によって生じる磁束に応じた信号を生成するセンサ２１と、を備える。実施の形態に係るコントロールバルブ装置１００では、センサユニットがスプール２０の周囲を取り囲むようにハウジング１０１に装着される。このため、コントロールバルブ装置１００の全長を短くすることができる。また、スプールセンサ２１からの移動量信号を用いて、スプール２０が移動する両方向の移動量を検出することができる。
（３）センサユニットは、ハウジング１０１から突出するスプール２０を囲繞するように取り付けられる。このため、コントロールバルブ装置１００自体の設計を変更することなく、スプール２０の上下方向の移動量を検出することができる。また、コントロールバルブ装置１００に対して簡素なセンサユニットを追加するだけであり、部品点数を低減し、コントロールバルブ装置１００の全体としてのサイズを抑えることができる。

（４）フォークリフトは、コントロールバルブ装置１００と、電動モータ４０で駆動され、油圧シリンダ７０に油を供給する油圧ポンプ５０と、を備え、センサ２１から出力される信号に基づいて電動モータ４０の回転数を制御し、スプール２０の操作量が大きいほど油圧ポンプ５０の回転数が大きくなるようにする。実施の形態に係るフォークリフトは、スプールセンサ２１から入力される移動量信号を用いてスプール２０の移動量を算出し、スプール２０の移動量に基づいて油圧ポンプ５０を制御する。このため、スプール２０の移動量に基づいて、フォークの昇降速度を調節することができる。また、スプール２０の移動量に応じて油圧ポンプ５０の回転数が制御されるため、フォークリフトの電費を向上させることができる。さらに、フォークを適正な速度で駆動することが可能となるため、フォークリフトの操作性を向上させることができる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
上述した実施の形態では、フォークリフトのフォークを昇降させるためのリフト用スプール２０に本発明のセンサ（スプールセンサ２１）を用いる例について説明した。しかし、フォークリフトのフォークを前後傾させるためのティルト用スプールに本発明のセンサを用いてもよい。この場合、ＶＣＭ３０は、ティルト用スプールに対して設けられたセンサからの移動量信号を受信し、この移動量信号を用いて油圧ポンプを制御する。これにより、フォークのティルト動作が適正な速度で行われる。
なお、リフト昇降動作とティルト動作を同時に行う場合もあり、この場合、例えば、リフト用コントロールバルブとティルト用コントロールバルブのスプール移動量に基づき、ＶＣＭ３０が電動モータ４０の回転数を調整する。

スプールおよびセンサの数は限定されず、油圧シリンダの数に対応してそれぞれ１つ、２つ、または３つ以上であってもよい。スプール移動量を検出するセンサからの信号は、スプールが中立位置の場合に出力される信号を基準信号として両方向に電圧信号が変化するものに限らず、基準信号となる位置がスプールの一方のエンド（移動端）であってもよい。

（変形例２）
上述した実施の形態では、マグネット２２をスプール２０に対して固定して配置し、スプールセンサ２１をコントロールバルブ装置１００のハウジング１０１に対して固定して配置する例について説明した。しかし、マグネット２２をハウジング１０１に対して固定して配置し、スプールセンサ２１をスプール２０に対して固定して配置してもよい。例えば、スプールセンサ２１をカバー８２に内蔵して設けて、マグネット２２をケース８１に内蔵して設けるようにしてもよい。

（変形例３）
上述した実施の形態では、スプールの移動量を検出するためのスプールセンサとして、ホール素子を用いたセンサについて説明した。しかし、磁気抵抗素子など他のセンサを用いてもよい。

（変形例４）
上述した実施の形態では、スプールの全ストロークの位置を検出するセンサを用いたが、ハウジングの端部から突出するスプールの周囲を取り囲むように構成したセンサユニットであれば、中立位置から一方向の移動量のみを検出するように用いるセンサも本発明によるセンサユニットに含まれる。また、このセンサユニットを有するコントロールバルブ製品およびフォークリフトも本発明に含まれる。この場合のフォークリフトでは、例えば、上げ方向のみポンプの回転数制御が行われる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１０操作レバー、２０スプール、２１スプールセンサ、２２マグネット、３０ＶＣＭ、４０電動モータ、５０油圧ポンプ、７０リフトシリンダ、８１ケース、８２カバー、１００コントロールバルブ装置、１０１ハウジング

Claims

ハウジング内を摺動して油の流れを制御するスプールの移動量を検出するためのセンサユニットであって、
前記ハウジングの端面から突出する前記スプールの外周を取り囲み、前記スプールと連結されるカバーと、
前記カバーが移動する際のガイド部を有し、前記ハウジングに固定されるケースと、
前記カバーおよび前記ケースのうちの一方に内蔵される磁石と、
前記カバーおよび前記ケースのうちの他方に内蔵され、前記磁石によって生じる磁束に応じた信号を生成するセンサと、を備えるセンサユニット。
請求項１に記載のセンサユニットにおいて、
前記スプールは、その端部に前記スプールを移動する部材の連結部を有し、
前記カバーは、前記連結部により前記スプールと連結されている、センサユニット。
スプールを内蔵し、前記スプールの位置に基づいて油の流れを制御するように内部通路、入口ポート、出口ポートが形成されたハウジングと、
前記ハウジングの端面から突出する前記スプールの外周を取り囲み、前記スプールと連結されるカバーと、
前記カバーが移動する際のガイド部を有し、前記ハウジングに固定されるケースと、
前記カバーおよび前記ケースのうちの一方に内蔵される磁石と、
前記カバーおよび前記ケースのうちの他方に内蔵され、前記磁石によって生じる磁束に応じた信号を生成するセンサと、を備えるコントロールバルブ装置。
請求項３に記載のコントロールバルブ装置において、
前記スプールは、その端部に前記スプールを移動する部材の連結部を有し、
前記カバーは、前記連結部により前記スプールと連結されている、コントロールバルブ装置。
請求項３または請求項４に記載のコントロールバルブ装置と、
電動モータで駆動され、油圧シリンダに油を供給する油圧ポンプと、を備え、
前記センサから出力される前記信号に基づいて前記電動モータの回転数を制御し、前記スプールの操作量が大きいほど前記油圧ポンプの回転数が大きくなるようした、フォークリフト。