JP2669202B2 - 産業車両の油圧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォークリフト等産業
車両の油圧装置に係り、詳しくは可変容量形ピストンポ
ンプの容量制御を改善した油圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アキシャルピストンポンプ（以下、単に
ポンプという）は、各種産業機械や産業車両などに広く
使用されており、図２はとくに斜板傾角の調節機構を装
備した可変容量形のポンプを例示したものである。同ポ
ンプは、ケ−シング１及びその開放端を閉止するエンド
カバ−２によって密封状の動作空間３が形成され、この
動作空間３内に挿入された駆動軸４は、これら両部材
１、２に軸受５を介して支承されている。駆動軸４に結
合され動作空間３内において駆動軸４と一体的に回転す
るシリンダブロック６には、その軸心の周りに軸心とほ
ぼ平行な複数のボア７が形成され、同ボア７内にはシュ
−８を介して斜板９に係留されたピストン１０が往復動
可能に嵌挿されている。

【０００３】また、エンドカバ−２に固定されて各ボア
７の開口端面を封止する弁板１１には、ボア開口７ａの
回転軌跡と符合して対向円弧状をなす吸入ポ−ト１２ａ
及び吐出ポ−ト１２ｂが穿設され、同ポ−ト１２ａ、１
２ｂはこれと同一形状に形成されたエンドカバ−２の吸
入及び吐出口１３ａ、１３ｂの端縁と整合すべく構成さ
れている。したがって、駆動軸４と共動するシリンダブ
ロック６の回転に伴い、斜板９に係留されて直動するピ
ストン１０がボア７の密閉空間容積を拡大する傾向にあ
るとき、同ボア７は吸入ポ−ト１２ａと対応して作動油
を吸入し、逆にピストン１０がボア７の密閉空間容積を
縮小する傾向にあるとき、同ボア７は吐出ポ−ト１２ｂ
と対応して作動油を吐出するようになされている。な
お、図示しない支軸に枢支された斜板９は制御ばね１４
により常に傾角を増大する向きに付勢されており、これ
に対抗する制御シリンダ１５を流体圧によって進退動せ
しめることにより、斜板傾角つまりポンプ１回転当たり
の理論吐出量が変更調節可能に構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の構成に
なるポンプでは、上記制御ばね１４が斜板傾角を増大方
向に付勢すべく配置されており、運転の停止時、シリン
ダブロック６の各摺動間隙を介した圧油の漏出や、制御
シリンダ１５又はその制御回路に設けられた還油オリフ
イスからの圧油の導出によって吐出系圧力が低下するた
め、制御シリンダ１５による対抗力は消失して斜板９は
制御ばね１４の付勢力により最大傾角を保って静止す
る。したがって、次期運転時のポンプは最大斜板傾角つ
まり最大容量で起動される結果、立上りトルクがきわめ
て大きくなるという避け難い不具合がある。しかも同ポ
ンプは斜板傾角を０°近傍に保持したごく小容量の運転
継続が不能（制御シリンダ１５の作動油圧が得られな
い）であるため、無負荷時にはクラッチ機構を設けてポ
ンプへの入力を遮断する必要がある。

【０００５】また、産業車両等エンジンによって駆動さ
れるポンプでは、荷役作業中、変動するエンジンの回転
数に比例して吐出流量が急増し、ポンプや負荷側に過大
な圧力上昇を招く虞れがある。本発明は、ポンプの立上
りトルクを低減して省動力化に寄与するとともに、ポン
プの最大吐出流量を一定に制御する連続可変容量機能を
も組込んで、ポンプを含む油圧装置のより高性能化を図
ることを解決すべき技術課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題解決の
ため、エンジンにより駆動される駆動軸の軸心に対し、
下死点側へ偏在する傾動枢軸によって支承された斜板、
及び復帰ばねに抗して該斜板傾角を増大させる向きに付
勢する制御シリンダを備えた可変容量型ピストンポンプ
と、該ポンプとアクチュエータとを結ぶ吐出管路と、該
吐出管路に配置された絞り弁の前後の差圧によってパイ
ロット操作され、上記制御シリンダに対する圧油の給排
を連続的に制御する容量制御弁とを包含してなる新規な
構成を採用している。

【０００７】

【作用】アクチュエータの休止時には、ポンプが駆動さ
れても油槽と直結する吐出管路内の圧力上昇はほとんど
なく、容量制御弁がばねの付勢力により開位置を保持し
ているものの、制御シリンダは実質的に機能せず、斜板
は零容量に等しい最小傾角（約０．１〜１°）を保って
クラッチ（オフ）機能を代替している。この状態から荷
役制御弁の操作によりアクチュエータへの給油が開始さ
れると、動作負荷に基づいて吐出管路内の圧力は上昇す
るが、吐出流量が少ない段階では絞り弁の前後の差圧も
至って小さく、絞り後のパイロット圧力が開位置を保持
する容量制御弁を介して制御シリンダに供給され、制御
ピストンの進動を促して斜板傾角を増大すべく付勢す
る。すなわちポンプは零に等しい最小容量から立上り、
斜板が最大傾角に達するに至って最大容量の定常運転に
移行する。

【０００８】この場合、実質的にエンジン回転数に左右
されるポンプの吐出流量は、これと同調する絞り弁の前
後の差圧に反映され、この差圧は該吐出管路から導出さ
れるパイロット圧力として容量制御弁に対抗的に付加さ
れている。したがって、ポンプの吐出流量が予め設定さ
れた最大吐出流量に近づくと、ばねとの協同による対抗
圧力の均衡がくずれて、それまで開位置に保持されてい
た容量制御弁は連続的に開度を絞り、果ては制御シリン
ダ内の圧油を徐々に還流させるべく動作する。かくして
制御シリンダ内の圧力降下が斜板傾角の縮小を促して、
ポンプ１回転当りの理論吐出量を変化（低減）させる
が、この吐出流量の変化はそのまま上記差圧の変動に反
映されて再び容量制御弁の変位操作に還元されるので、
結果的に斜板傾角は上記差圧つまり最大吐出流量が一定
に保持されるよう制御される。

【０００９】荷役等の作業を終え、実質的にアクチュエ
ータへの給油が停止されると、吐出管路内の圧力降下に
基づいて容量制御弁は元の開位置を保持し、同時にシリ
ンダブロックの各摺動間隙を介した圧油の漏出や制御シ
リンダに設けられた還油オリフイスなどからの圧油の導
出とも相まって、斜板傾角を増大する向きに付勢してい
た制御シリンダ内の圧力は低下し、これにより復帰ばね
の付勢力に屈した斜板は徐々に傾角縮小側へと変位し
て、ポンプは運転を継続したまま零に等しい最小容量に
移行する。

【００１０】なお、小さな斜板傾角に基づいてポンプが
比較的小容量で運転されている状態では、復帰ばねの付
勢力も当然に弱く、とかく斜板姿勢の安定性が懸念され
るところであるが、斜板の傾動枢軸が駆動軸の軸心に対
して下死点側へ偏在されているため、ピストンの圧縮反
力が斜板傾角を一層縮小させる向きのモーメントとして
復帰ばねに加勢すべく作用するので、斜板の安定性は良
好に確保される。

【００１１】

【実施例】以下、図に基づいて本発明の実施例を具体的
に説明する。図１は本発明をフォークリフトに適用した
油圧装置の要部を示すもので、エンジンＥによって駆動
される可変容量形油圧ポンプ２０には、基本的な構造に
おいて図２に示すものと変るところのない斜板式ピスト
ンポンプ（以下、単にポンプという）が用いられてお
り、該ポンプ２０の容量可変機構として、斜板２１を常
に傾角縮小側に付勢し、ストッパなどによりその最小傾
角を零容量に等しい約０．１〜１°に保持する復帰ばね
２２と、該復帰ばね２２に抗して斜板傾角を増大させる
向きに付勢する制御シリンダ２３が内装されている。な
お、上記斜板２１の傾動枢軸２１ａは駆動軸心Ｓに対し
て所要寸法Ｈだけ下死点側へ偏在すべく構成されてい
る。そして該ポンプ２０に連結された吐出管路３０は、
途中に介装された絞り弁３１及び荷役制御弁４０を経て
リフトシリンダやティルトシリンダ等の荷役用アクチュ
エータ５０と接続されている。

【００１２】３２は吐出管路３０からパイロット管路３
３を介して導出された絞り弁３１の前側圧力Ｐ₁ と、同
じくパイロット管路３４を介して導出された絞り弁４の
後側圧力Ｐ₂ との差圧△Ｐ（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）によって操作
され、管路３５を介して制御シリンダ２３に対する圧油
の給排を連続的に制御する容量制御弁であって、該容量
制御弁３２はこれを図示しないポンプ２０のエンドカバ
ー内に組込むことによって、装置全体のコンパクト化を
図ることが可能である。なお、２３ａは制御シリンダ２
３に設けられた還油オリフィスであり、例えばポンプ２
０の動作空間と導通されている。

【００１３】本実施例は上述のように構成されており、
以下にその作用を説明する。アクチュエータ５０の休止
時には、エンジンＥと共にポンプ２０が駆動されても油
槽と直結する吐出管路３０の圧力上昇はほとんどなく、
容量制御弁３２がばねの付勢力によりノーマル位置（開
位置）を保持しているものの、制御シリンダ２３は実質
的に機能せず、斜板２１は復帰ばね２２の付勢力により
零容量に等しい最小傾角（０．１〜１°）を保ってクラ
ッチ（オフ）機能を代替している。つまりポンプ２０の
起動トルクは小さく、したがって動力の消費も少ない。

【００１４】この状態から荷役制御弁４０の操作により
アクチュエータ５０への給油が開始されると、動作負荷
に基づいて吐出管路３０内の圧力は上昇するが、吐出流
量が少ない段階では、絞り弁３１の前後の差圧△Ｐも至
って小さく、絞り後のパイロット圧力Ｐ₂ が開位置を保
持する容量制御弁３２から管路３５を経て制御シリンダ
２３に供給され、復帰ばね２２の付勢力に抗した制御ピ
ストンの進動により斜板傾角を増大すべく付勢する。す
なわちポンプ２０は零に等しい最小容量から立上り、斜
板２１が最大傾角に達するに至って最大容量の定常運転
に移行する。

【００１５】この場合、実質的にエンジンＥの回転数に
左右されるポンプ２０の吐出流量は、これと同調する絞
り弁３１の前側圧力Ｐ₁ と後側圧力Ｐ₂ との差圧△Ｐ
（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）に反映され、この差圧△Ｐは吐出管路３
０から導出されるパイロット管路３３、３４を介して容
量制御弁３２に対抗的に付加されている。したがって、
エンジン回転数の上昇が進み、ポンプ２０の吐出流量が
予め設定された最大吐出流量に近づくと、比例的に増大
する△Ｐにより容量制御弁３２に付加される対抗圧力関
係が（Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ＋ばね力）となり、それまでノーマル
位置（開位置）に保持されていた容量制御弁３２は連続
的に開度を絞り、果ては管路３５を経由して制御シリン
ダ２２内の圧油を徐々に還流させるべく動作する。すな
わち制御シリンダ２３内の圧力降下は復帰ばね２２の付
勢力との均衡を保ちながら斜板傾角の縮小を促して、ポ
ンプ１回転当りの理論吐出量を低減させる。そしてかか
る吐出流量の変化はそのまま上記差圧△Ｐの変動に反映
されて、再び容量制御弁３２に付加される対抗圧力とし
て還元されるので、容量制御弁３２の開度はエンジン回
転数に追従して連続的に変化し、同調する斜板傾角の変
位を通じて上記差圧△Ｐつまり最大吐出流量を一定に保
持すべく制御する。

【００１６】荷役等の作業を終え、荷役制御弁４０の操
作によりアクチュエ−タ５０への給油が停止されると、
動作負荷の解除に基づいた吐出圧力Ｐ₁ 、Ｐ₂ の降下と
ともに、容量制御弁３２は元の開位置を保持し、同時に
シリンダブロックの各摺動間隙を介した圧油の漏出や制
御シリンダ２３に設けられた還油オリフイス２３ａなど
からの圧油の導出とも相まって、斜板傾角を増大する向
きに付勢していた制御シリンダ２３内の圧力は低下し、
復帰ばね２２の付勢力に屈した斜板２１は徐々に傾角縮
小側へと変位して、ポンプ２０は運転を継続したまま零
に等しい最小容量に移行する。

【００１７】なお、とくに小さな斜板傾角に基づいてポ
ンプ２０が比較的小容量で運転されている状態では、復
帰ばね２２の付勢力も当然に弱く、とかく斜板姿勢が不
安定となりがちであるが、斜板２１の傾動枢軸２１ａが
駆動軸心Ｓに対して下死点側へ偏在されているため、ピ
ストンの圧縮反力が斜板傾角を一層縮小させる向きのモ
ーメントとして復帰ばね２２に加勢すべく作用するの
で、斜板２１の安定性は良好に確保される。

【００１８】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明は、特許請
求の範囲に記載した構成を有するものであるから、以下
に掲記する優れた効果を奏する。 （１）実質的なポンプの作動（吐出）は常に零に等しい
最小容量から開始されるので、立上りトルクが小さく、
省動力化に加えて過激な負荷変動を抑制できる。

【００１９】（２）無負荷時の容量を零に等しい最小容
量に保持しうるため、クラッチ等入力の遮断機構を省略
できる。 （３）最小容量から最大容量に至るポンプの容量可変制
御に加えて、最大吐出流量を一定に維持する連続可変制
御が可能となるので、きわめて効率よくポンプや関連油
圧機器の防護を全うすることができる。

【００２０】（４）高価な電磁弁などを必要とせず、し
かも容量制御弁はポンプへの組込みも可能であるので、
装置全体をきわめて簡素化することができる。 （５）とくに小容量運転時における斜板の安定性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧装置の一実施例を一部模式的
に表した油圧回路図

【図２】従来の可変容量ピストンポンプの全容を示す断
面図

【符号の説明】

２０はポンプ、２１は斜板、２２は復帰ばね、２３は制
御シリンダ、３０は吐出管路、３１は絞り弁、３２は容
量制御弁、３３、３４はパイロット管路、５０はアクチ
ュエータ、Ｅはエンジン、Ｓは駆動軸心

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより駆動される駆動軸の軸心に
   対し、下死点側へ偏在する傾動枢軸によって支承された
   斜板、及び復帰ばねに抗して該斜板傾角を増大させる向
   きに付勢する制御シリンダを備えた可変容量型ピストン
   ポンプと、該ポンプとアクチュエータとを結ぶ吐出管路
   と、該吐出管路に配置された絞り弁の前後の差圧によっ
   てパイロット操作され、上記制御シリンダに対する圧油
   の給排を連続的に制御する容量制御弁とを包含してなる
   産業車両の油圧装置。