JP2765979B2

JP2765979B2 - 産業車両の作動油流量制御装置

Info

Publication number: JP2765979B2
Application number: JP21968689A
Authority: JP
Inventors: 勝美永井; 輝之西明; 正敬大澤; 仁司伴
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: JPH0382675A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、フォークリフトやショベルローダ等の産業
車両に使用される油圧回路に関し、特に油圧ポンプから
吐き出される作動油の流量を制御するための装置に関す
るものである。

［従来の技術］フォークリフトにおける従来一般の油圧回路は、例え
ば第13図に示すように、エンジン１により油圧ポンプ２
を駆動してオイルタンク３内の作動油をコントロールバ
ルブ４に圧送し、コントロールバルブ４の荷役レバー
５、６を傾動操作することにより、必要量の作動油をリ
フトシリンダ７又はティルトシリンダ８に給排するよう
になっている。また、コントロールバルブ４内には定量
型フローデバイダ（図示しない）が設けられており、そ
の流出口側に、ブレーキブースタ９、クラッチブースタ
10及びパワーステアリングギヤボックス11等の走行制御
系回路12が接続されている。

［発明が解決しようとする課題］従来においては、油圧ポンプ２は固定容量型であるた
め、油圧ポンプ２の吐出流量Q₀は、エンジン１の回転数
が一定ならば常に一定であり、走行制御系回路12に供給
される流量Q₁も、コントロールバルブ４内のフローディ
バイダが定量型であるので、荷役操作の有無に拘わらず
一定となっている。また、油圧ポンプ２の吐出流量Q
₀は、走行制御系回路12への流量Q₁と、荷役操作を行っ
た場合にリフトシリンダ７又はティルトシリンダ８に供
給される流量Q_2L、Q_2Tの最大値Q_2maxとを足した値に設
定されている。従って、第14図に概略的に示すように、
荷役レバー５、６の動作量が小さく、荷役操作に必要な
作動油のQ_2L、Q_2Tが少ない場合には、荷役操作に用いら
れなかった作動油が余剰分としてコントロールバルブ４
からドレン管13を介してオイルタンク３に還流されるこ
とになる。特に荷役操作を全く行っていない場合には、
Q_2maxの全てが余剰分としてオイルタンク３に戻され
る。この余剰分作動油の流れによるエネルギーロスが、
油温の上昇を招き、燃料を浪費するという問題を生じて
いた。

従って、本発明の第１の目的は、上記技術的課題を解
決するために、油圧ポンプから吐き出される作動油の流
量を必要に応じて制御する作動油流量制御装置を提供す
ることにある。

また、車両を停止した状態で荷役操作を行う場合、従
来においてはアクセルペダルを踏み込んでエンジンの回
転数を上げる必要があり、煩わしいものであった。そこ
で、本発明の第２の目的は、アクセルペダルの非踏込み
時であっても、荷役操作を可能とする作動油流量制御装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記第１の目的を達成するために、本発明による産業
車両の作動油流量制御装置は、産業車両の荷役用油圧回
路において、可変容量型の油圧ポンプと、荷役レバーの
動作量を検出するレバー動作量検出器と、前記レバー動
作量検出器からの信号に応じて前記油圧ポンプからの作
動油の吐出流量が荷役操作に必要な量だけ増量されるよ
うに前記油圧ポンプの一回転当たりの吐出量を変化させ
る信号を出力するコントローラと、該コントローラから
の信号に基づいて前記吐出量を変化させる吐出量可変手
段とから成ることを特徴としている。以下、この発明を
第１の発明と称する。

また、上記第２の目的を達成するために、第２の発明
は、前記第１の発明による作動油流量制御装置におい
て、油圧ポンプを駆動するエンジンと、該エンジンの出
力を車両の走行動力へと変換する変速機と、前記エンジ
ンへの燃料供給量を調整するスロットルアクチュエータ
と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検
出器と、クラッチの断続を検出するクラッチ断続検出器
又は前記変速機がニュートラルであることを検出するニ
ュートラル検出器と、前記クラッチ断続検出器又は前記
ニュートラル検出器からの出力信号及び前記レバー動作
量検出器からの出力信号に基づいて前記クラッチが切ら
れているか又は前記変速機がニュートラルであり且つ荷
役レバーが傾動操作されていると判定した場合に、前記
エンジン回転数検出器及びレバー動作量検出器からの信
号に応じて前記エンジンの回転数を所定値まで上げるよ
うに前記スロットルアクチュエータの操作量の信号を出
力するコントローラとから成ることを特徴としている。

［作用］前記第１の発明によれば、荷役レバーの動作量から油
圧回路に必要な流量を求め、その流量となるように可変
容量型油圧ポンプを制御することができる。従って、油
圧回路中を流れる不必要な作動油が低減される。

また、第２の発明によれば、車両停止時に荷役操作を
行う場合、クラッチの断続又は変速機がニュートラルで
あることを検出することで車両停止状態を判断し、エン
ジンの回転数を自動的に上げ、アクセルペダルの踏込み
を不要とする。

［実施例］以下、図面と共に第１及び第２の発明による好適な実
施例について詳細に説明するが、図中、同一又は相当部
分には同一符号を用いることとする。

第１図は第１の発明の第１実施例が適用されるフォー
クリフトの油圧回路を示しており、オイルタンク３と、
エンジン１により駆動される油圧ポンプ20と、油圧ポン
プ20の吐出口に接続されたコントロールバルブ４と、コ
ントロールバルブ４に接続されたリフトシリンダ７及び
ティルトシリンダ８とを備えている。また、ブレーキブ
ースタ９、クラッチブースタ10及びパワーステアリング
ギヤボックス11から成る走行制御系回路12がコントロー
ルバルブ４内の定量型フローデバイダ（図示しない）の
流出口に接続されている。

上記構成は先に説明した従来構成とほぼ同じである
が、本発明では油圧ポンプ20が可変容量型となってい
る。この実施例では、可変容量型油圧ポンプ20として斜
板式ラジアルピストンポンプが用いられており、斜板21
の角度を容量可変機構22によって調節することで一回転
当たりの吐出量を変化させることができる。

コントロールバルブ４にはリフト用ティルト用の荷役
レバー５、６が接続されており、これらを傾動操作する
ことによりリフトシリンダ７及びティルトシリンダ８に
対して必要量の作動油を給排できるようになっている。
各荷役レバー５、６にはその動作量を検出するためのレ
バー動作量検出器としてポテンショメータ23、24が設け
られている。これらのポテンショメータ23、24の取付方
法は、例えば第２図に示すように、コントロールバルブ
４の近傍のフレーム25にポテンショメータ23を固定し、
荷役レバー５とコントロールバルブ４のスプール26との
間のロッド27にレバー28を溶着し、このレバー28とポテ
ンショメータ23の可動軸29を連結するものが考えられ
る。この場合、荷役レバー５を傾動操作すると、その動
きがロッド27及びレバー28を介して可動軸29に伝えら
れ、その動作量に応じた信号をポテンショメータ23から
発せられる。

各ポテンショメータ23、24はコントローラ（例えばマ
イクロコンピュータ）の入力部に接続されている。ま
た、コントローラ30の出力部は油圧ポンプ20の容量可変
機構22に接続されており、ポテンショメータ23、24から
の信号に応じて容量可変機構22に制御信号を出力し、斜
板21の角度を調節するようになっている。

第３図はコントローラ30の制御ロジックを示したもの
である。図示の如く、コントローラ30においては、各ポ
テンショメータ23、24から荷役レバー５、６の動作量に
対応する信号を受け、その信号からリフトシリンダ７と
ティルトシリンダ８に必要な一回転当たりの吐出量
q_2L、q_2Tをそれぞれ算出する。次に、これらの吐出量q
_2L、q_2Tの大小を比較し、大きい方を選択し荷役作業に
必要な真の吐出量q₂とする。更に、この吐出量q₂に走行
制御系回路12への必要流量Q₁に相当する一回転当たりの
吐出量q₁を加え、当該油圧回路全体で必要とされる一回
転当たりの吐出量ｑを求め、それに対応する制御信号ｖ
を容量可変機構22に出力する。この結果、油圧ポンプ20
の斜板21の傾斜角が調節され、エンジン１の回転数が基
準回転数n₀の場合、油圧ポンプ20からの吐出流量Q₀は荷
役に必要とされる流量Ｑとなる。尚、本実施例において
は、エンジン１は基準回転数n₀で運転されるものとす
る。

荷役操作を行わない場合は、荷役用流量Q₂はゼロであ
るので、油圧回路に必要な流量Ｑは走行制御系回路12へ
の流量Q₁だけとなる。よって、コントローラ30による制
御によって、ポンプ吐出流量Q₀はQ₁に設定される。

このようにして油圧ポンプ20が制御されると、第４図
に概略的に示すように、レバー動作量が大きくなったと
きだけその増加量に従って油圧ポンプ20の吐出流量Q₀が
増加するので、油圧回路内で余剰作動油は殆ど生じなく
なり、コントロールバルブ４からドレン管13を介して還
流される作動油は微小となる。

尚、作動油の体積は油温及び圧力によって変化するの
で、例えばオイルタンク３内に油温計31を配置すると共
に、油圧ポンプ20の吐出側の管路14中に圧力計32を設
け、これらの検出値をコントローラ30に入力し、一回転
当たりの吐出量ｑの計算において、例えば次式のような
補正を施すことにより、より正確な流量を供給できる。

ｑ′＝q/（α×β）ｖ＝func（ｑ′）式中、ｑ：必要吐出量ｑ′：補正後必要吐出量 α ：温度補正係数 β ：圧力補正係数 finc（ｑ′）：制御信号ｖへの変換演算上記実施例では、エンジン１の回転数を予め定めてお
き、その値に基づき一回転当たりの吐出量ｑを算出する
ことにとしているが、エンジン１の回転数が基準回転数
n₀に設定されていない場合には、ポンプ吐出量に過不足
を生じてしまう。そこで、本発明の第１の発明に属する
第２実施例では、第５図に示すように、エンジン回転数
検出器42をエンジン１に取り付け、コントローラ30にお
いて、荷役操作時におけるエンジン回転数とレバー動作
量とから油圧ポンプの１回転当たりの吐出量ｑを求める
ようにしても良い。第５図の構成は、エンジン回転数検
出器42に付加した以外は前記第１実施例の構成と同一な
ので、コントローラ30の制御ロジックとその作用のみを
説明する。

第６図は、コントローラ30の制御ロジックを示したも
のである。図示の如く、コントローラ30においては、各
ポテンショメータ23、24から荷役レバー５、６の動作量
に対応する信号を受け、その信号からリフトシリンダ７
とティルトシリンダ８に必要な流量Q_2L、Q_2Tをそれぞれ
算出する。次に、これらの流量Q_2L、Q_2Tの大小を比較
し、大きい方を選択し、荷役作業に必要な真の流量Q₂と
する。更に、この流量Q₂に走行制御系回路12への必要流
量Q₁を加え、当該油圧回路全体で必要とされる流量Ｑを
求める。一方、コントローラ30は、エンジン１の回転数
を検出する回転数検出器42からの信号を受け、前記流量
Ｑをエンジン１の回転数ｎで除することにより、油圧ポ
ンプ20の一回転当たりの吐出量ｑを求め、該吐出量ｑに
対応する制御信号ｖを容量可変機構22に出力する。

このようにして、油圧ポンプ20が制御されると、エン
ジン回転数ｎが基準回転数n₀でない時にも、荷役レバー
５、６の動作量に対応した流量が過不足なく供給され、
余剰作動油の削減により効果を発揮すると共に、エンジ
ン回転数ｎが基準回転数n₀に満たない時にも、必要流量
Ｑが供給され、より迅速な荷役作業が可能となる。更
に、荷役を行わない時には、該ポンプ吐出流量Ｑは、走
行制御系回路12への必要流量Q₁のみとなるが、該流量Q₁
は、回転数信号を用いて、常に所定の値に制御されるた
め、エンジン回転数の増加に伴う余剰流量が減少でき、
本発明の目的とする余剰作動油の削減により効果を発揮
する。

上記第２実施例においては、荷役レバーの動作量に対
応して作動油流量Q₂を設定し、走行制御系回路12の必要
流量Q₁を加えて油圧ポンプ吐出流量Ｑを調節していたの
であるが、第１実施例との組合せも容易に考えられる。
即ち、走行制御系回路12に必要とされる流量Q₁はエンジ
ン回転数信号を用いて所定値に制御すると共に、Q₁を越
える荷役に必要とされる流量は、荷役レバーの動作量に
対応したポンプ一回転当たりの吐出量q₂を用いる。容量
可変機構22への制御信号ｖは、Q₁をエンジン回転数ｎで
除したポンプ一回転当たりの吐出量q₁と、荷役レバーの
動作量に対応したq₂とを加えたｑに対応する値を用い
る。このように油圧ポンプ20を制御することにより、荷
役を行わない時の走行制御系回路12の流量は、エンジン
回転数に関係なく所定値に設定され、余剰流量の削減に
効果を発揮すると共に、荷役時には、操作者は荷役レバ
ーの動作量に対応したポンプ一回転当たりの吐出量、即
ち斜板傾斜角と、アクセルを踏み込むことにより設定さ
れるエンジン回転数の両方を制御することが可能とな
り、微少流量の制御、即ち緩やかな荷役作業や、連続し
た荷役作業等、荷役操作の自由度が増し、余剰流量の削
減と共に、作業効率の向上が図られる。

また、上記実施例においては、荷役レバー５、６の動
作量を検出するための手段としてポテンショメータ23、
24を用いているが、その他の手段も考えられる。例え
ば、ポテンショメータに代えてリミットスイッチを用い
ても良い。この場合、荷役操作を行うべく荷役レバー
５、６を所定量動かすと、リミットスイッチがオンとな
り、コントローラ30はその信号を受けて油圧ポンプ２の
一回転当たりの吐出量ｑが最大となるように制御信号を
容量可変機構22に発する。非荷役操作時には、リミット
スイッチはオフのままで、コントローラ30は吐出量ｑを
最小とするよう油圧ポンプ20を制御するので、荷役作業
時以外には無駄な還流が生じない。この関係を第７図に
示す。

しかしながら、各荷役レバー５、６に対して１個のリ
ミットスイッチしか設けられていない場合、第７図から
理解されるように、吐出容量Q₀を大小２段階にしか調節
できないので、荷役作業に必要な流量Q₂が少ない場合に
は余剰作動油が生ずる。そこで、リミットスイッチを複
数個設けて、ポンプ吐出流量Q₀を多段階に切り換えるよ
うにすると、より有効なものとなることは当業者ならば
容易に理解されよう。

第８図はタンデム型油圧ポンプが用いられている油圧
回路に第１の発明を適用した本発明の第３実施例であ
る。タンデム型油圧ポンプとは、同一のエンジン１によ
って駆動される大小２個の油圧ポンプ40、41から成るも
のをいい、大容量の油圧ポンプ40はコントロールバルブ
４に接続されている。また、走行制御系回路12は小容量
の油圧ポンプ41に接続されている。これらの油圧ポンプ
40、41は共に可変容量型となっている。エンジン１には
その回転数を検出するためのエンジン回転数検出器42が
設けられている。

このような構成において、コントローラ30は、エンジ
ン回転数検出器42及びポテンショメータ23、24からそれ
ぞれエンジン１の回転数及び荷役レバー５、６の動作量
を読み取り、各油圧ポンプ40、41の吐出容量Ｑ′_０、
Ｑ′_１を制御する。即ち、大容量の油圧ポンプ40は荷役
専用となっているため、荷役作業を行っていない場合に
は、油圧ポンプ40の吐出量Ｑ′_０はゼロ若しくは最小に
制限され、荷役操作時には、前述したように荷役レバー
５、６の動作量及びエンジン回転数に応じて容量可変機
構43が制御され、吐出流量Ｑ′_０が増大される。また、
小容量の油圧ポンプ41は走行系回路12専用となっている
ので、エンジン１が設定回転数、例えばアイドル回転数
以上になるとその吐出流量Ｑ′_１が所定値で一定に保持
されるように、エンジン回転数に従って油圧ポンプ41の
容器可変機構44が制御される。第９図は大容量のポンプ
40についてのレバー動作量とポンプ吐出流量Ｑ′_０との
関係を示し、第10図は小容量の油圧ポンプ41についての
エンジン回転数とポンプ吐出流量Ｑ′_１との関係を示す
ものである。この構成ではフローデバイダを廃止するこ
とができるので、圧力損失を低減でき、油圧系の効率が
より一層向上するという利点がある。

次に、第２の発明について説明する。第11図は第２の
発明が適用されたフォークリフトの油圧回路であり、第
１図に示した油圧回路とほぼ同様であるが、エンジン１
に取り付けられたスロットルアクチュエータ50と、クラ
ッチ51の断続を検出するクラッチ断続検出器52と、図示
しない変速機のニュートラル検出器53と、エンジン回転
数検出器42とを備えている点で第１図のものとは異なっ
ている。クラッチ断続検出器52、ニュートラル検出器53
及びエンジン回転数検出器42はコントローラ30の入力部
に接続されており、スロットルアクチュエータ50はコン
トローラ30の出力部に接続されている。

コントローラ30においては、第12図に示すように、ポ
テンショメータ23、24からのレバー動作量に対応する信
号を受けて荷役作業に必要な流量Q₂を決定すると共に、
エンジン回転数検出器42からの実際の回転数ｎを取り入
れ、油圧ポンプ20の一回転当たりの吐出量ｑを算出す
る。また、クラッチ断続検出器52及びニュートラル検出
器53からの信号により、クラッチ51の断続及び変速機位
置がニュートラルであるか否かを認識する。クラッチ51
がつながっていて、しかも変速機位置がニュートラルで
ない場合には、第１図の実施例と同様に、コントローラ
30は先に算出した吐出量ｑに対応する制御信号を油圧ポ
ンプ20の容量可変機構22に発して油圧ポンプ20の流量制
御を行う。一方、クラッチ51が切られているか或は変速
機がニュートラルである場合であって、荷役レバー５、
６が傾動操作された場合には、コントローラ30はスロッ
トルアクチュエータ50にエンジン回転数増加指令を出力
し、エンジン１の回転数を上げ、エンジン回転数検出器
42からの検出値が所定の値に達したところでエンジン１
をその回転数に維持する。この回転数は荷役操作に必要
な基準回転数n₀に設定するのが好適である。また、コン
トローラ30は、エンジン回転数増加指令をスロットルア
クチュエータ50に発するのと同時に、容量可変機構22に
レバー動作量に応じた制御信号を発し、油圧ポンプ20の
吐出流量Q₀を増加させる。このように、車両が停止して
いる状態で荷役作業を行う場合、アクセルペダルを踏み
込まなくても、荷役レバー５、６の傾動操作を行うだけ
でエンジン１の回転数が自動的に上がり、必要な荷役操
作を行うことができる。

［発明の効果］以上のように、第１の発明によれば、荷役操作を行っ
た場合に、その荷役操作に必要な流量分だけ油圧ポンプ
の吐出流量が増加するので、油圧回路中を流れる余剰分
の作動油が低減される。従って、流量損失や圧力損失が
著しく減少し、油圧系の効率が上がり、燃費も向上す
る。また、作動油の油温の上昇も抑えられるので、油温
上昇による各種トラブル、例えばパッキン、シール類の
劣化、ポンプの摩耗、作動油の劣化等を防止することが
できる。これらは、油圧部品の長寿命化、車両全体の信
頼性の向上につながる。

更に、第２の発明によれば、上記効果を奏することは
もとより、車両停止時に荷役作業を行う場合、アクセル
ペダル操作を行わなくとも荷役操作に必要なエンジン回
転数が自動的に得られ、荷役作業が容易化される。

また、本発明の第１の発明及び第２の発明によれば、
荷役レバーをその他の特殊作業用の可変アタッチメント
操作レバーに置き換えても、またこれらを並列に構成し
ても、上記と同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の第１実施例が適用されたフォーク
リフトの油圧回路の回路図、第２図はレバー動作量検出
器であるポテンショメータの取付方法を示す概略説明
図、第３図は第１図のコントローラにおける制御ロジッ
クを概略的に示す図、第４図は第１の発明によるレバー
動作量とポンプ吐出流量との関係を示すグラフ、第５図
は第１の発明の第２実施例が適用されたフォークリフト
の油圧回路の回路図、第６図は第５図のコントローラに
おける制御ロジックを概略的に示す図、第７図はレバー
動作量検出器としてリミットスイッチを用いた場合にお
けるレバー動作量とポンプ吐出流量との関係を示すグラ
フ、第８図はタンデム型油圧ポンプを用いた油圧回路に
第１の発明を適用した第３実施例を示す回路図、第９図
は第８図の大容量油圧ポンプについてのレバー動作量と
ポンプ吐出流量との関係を示すグラフ、第10図は第８図
の小容量油圧ポンプについてのエンジン回転数とポンプ
吐出流量との関係を示すグラフ、第11図は第２の発明が
適用されたフォークリフトの油圧回路の回路図、第12図
は第11図のコントローラにおける制御ロジックを概略的
に示す図、第13図は従来の油圧回路の回路図、第14図は
従来におけるレバー動作量とポンプ吐出流量との関係を
示すグラフである。図中、１……エンジン、４……コントロールバルブ 5,6……荷役レバー、12……走行制御系回路 20,40,41……可変容量型油圧ポンプ 22,43,44……容量可変機構 23,24……ポテンショメータ 30……コントローラ 42……エンジン回転数検出器 50……スロットルアクチュエータ 51……クラッチ、52……クラッチ断続検出器 53……ニュートラル検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大澤正敬愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者伴仁司愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B66F 9/22 B66F 9/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】産業車両の荷役用油圧回路において、可変
容量型の油圧ポンプと、荷役レバーの動作量を検出する
レバー動作量検出器と、前記レバー動作量検出器からの
信号に応じて前記油圧ポンプからの作動油の吐出流量が
荷役操作に必要な量だけ増量されるように前記油圧ポン
プの一回転当たりの吐出量を変化させる信号を出力する
コントローラと、該コントローラからの信号に基づいて
前記吐出量を変化させる吐出量可変手段とから成ること
を特徴とする産業車両の作動油流量制御装置。
【請求項２】請求項１記載の産業車両の作動油流量制御
装置において、油圧ポンプを駆動するエンジンと、該エ
ンジンの出力を車両の走行動力へと変換する変速機と、
前記エンジンへの燃料供給量を調整するスロットルアク
チュエータと、前記エンジンの回転数を検出するエンジ
ン回転数検出器と、クラッチの断続を検出するクラッチ
断続検出器又は前記変速機がニュートラルであることを
検出するニュートラル検出器と、前記クラッチ断続検出
器又は前記ニュートラル検出器からの出力信号及び前記
レバー動作量検出器からの出力信号に基づいて前記クラ
ッチが切られているか又は前記変速機がニュートラルで
あり且つ荷役レバーが傾動操作されていると判定した場
合に、前記エンジン回転数検出器及びレバー動作量検出
器からの信号に応じて前記エンジンの回転数を所定値ま
で上げるように前記スロットルアクチュエータの操作量
の信号を出力するコントローラとから成ることを特徴と
する産業車両の作動油流量制御装置。