JP4859432B2 - フォークリフト用制御回路 - Google Patents

Description

この発明は、リフトシリンダとチルトシリンダとを備えたフォークリフト用制御回路に関する。

この種のものとして特許文献１に記載された制御回路が従来から知られている。この従来の制御回路は、定吐出量型ポンプに優先弁を接続するとともに、この優先弁の制御流ポートをステアリング系回路に接続し、余剰流ポートを作業機系回路に接続している。
そして、定吐出量型ポンプから吐出された流量のうち、一定流量すなわち制御流量は上記制御流ポートを介してステアリング系回路に優先的に供給され、定吐出量型ポンプの吐出容量から上記制御流量を差し引いた余剰流量が、常に作業機系回路に供給される。
特開２０００−００７３００号公報

上記のようにした従来の制御回路では、定吐出量型ポンプの吐出容量から上記制御流量を差し引いた余剰流量が、常に作業機系回路に供給される。しかし、作業機系回路に設けた作業機用切換弁のすべてを中立位置に保持しているときには、言い換えると、いずれの作業機も作動していないときには、上記余剰流量の全量がタンクに還流される。このタンクに還流される流量が多ければ多いほど、エネルギーロスが大きくなるという問題があった。

また、上記のようにエネルギーロスが発生すると、当然のこととして発熱量も大きくなるが、発熱量が大きくなればそれを冷却するための装置などが必要になるので、当該回路の製造コストが上昇するという問題もあった。
この発明の目的は、エネルギーロスが少ないフォークリフト用制御回路を提供することである。

第１の発明は、可変吐出量型ポンプと、可変吐出量型ポンプの吐出圧を導く一方のパイロット圧室と負荷圧を導く他方のパイロット圧室とを備えるとともにこれらパイロット圧室の差圧が一定に保たれるように上記可変吐出量型ポンプの吐出量を制御するレギュレータと、上記可変吐出量型ポンプに接続された優先弁と、この優先弁の制御流ポートに接続したステアリング系回路と、上記優先弁の余剰流ポートに接続した作業機系回路とを備えるとともに、この作業機系回路には、複数のアクチュエータと、これらのアクチュエータを制御する複数の制御弁と、上記制御弁の切り換え量で決まる要求流量をアクチュエータの負荷圧にかかわりなく一定に保つ圧力補償弁とを備えてなり、しかも、上記レギュレータの他方のパイロット圧室には、作業機系回路のアクチュエータの最高負荷圧とステアリング系回路の負荷圧との高い方の圧力を導く一方、上記圧力補償弁の両側に制御圧室を設けるとともに、いずれか一方の制御圧室にはスプリングを設け、しかも、上記アクチュエータの最高負荷圧とステアリング系回路との高い方の圧力を、上記スプリングを設けた圧力補償弁の一方の制御圧室に導き、他方の制御圧室には各アクチュエータの負荷圧を導く構成にした点に特徴を有する。

第２の発明は、上記レギュレータが、可変吐出量型ポンプの傾転角を制御する制御シリンダと、この制御シリンダの制御圧室をタンクに接続したり可変吐出量型ポンプに接続したりする制御弁とからなり、この制御弁は、その両側にパイロット室を設けるとともに、その一方のパイロット室にスプリングを設け、一方のパイロット室の圧力とスプリングのばね力とによる合計推力が、他方のパイロット室の推力とバランスする位置を保つ構成にし、さらに、通常は、優先弁の下流側であって、上記作業機系回路の最上流の圧力を、制御弁の他方のパイロット室に導き、ステアリング系回路の圧力が作用したとき、優先弁の上流側の圧力を、制御弁の他方のパイロット室に導く第１パイロット制御弁と、通常は、優先弁の上流側の圧力を、制御弁の他方のパイロット室に導き、ステアリング系回路あるいは作業機系回路のいずれかの負荷圧が作用したとき、閉位置を保持する第２パイロット制御弁とを備えた点に特徴を有する。

第１の発明によれば、作業機系回路に接続した作業機を作動していないとき、可変吐出量型ポンプは、ステアリング系回路が必要とする制御流量を吐出するとともに、その制御流量はステアリング系回路に供給される。また、作業機系回路における制御弁が切り換えられると、その切り換え量に応じた要求流量に見合った流量が、上記制御弁に接続したアクチュエータに供給されることになる。ただし、ステアリング系回路および作業機系回路のいずれにも負荷圧が発生していなければ、両回路に作動流体が供給されない。したがって、その分、従来に比べエネルギーロスが少なくなる。また、エネルギーロスが少ない分、発熱量も少なくなるので、冷却装置などが必要なくなり、当該回路の製造コストも下げることができる。

また、ステアリング系回路に一定流量を供給している状態で、作業機系回路の制御弁を切り換えると、その制御弁の切り換え量に見合った要求流量がアクチュエータに供給される。このようにステアリング系回路のアクチュエータと作業機系回路のアクチュエータとを同時操作しても、圧力補償弁が機能して、上記要求流量が安定的に供給されることになる。したがって、全体的な省エネルギー効果を達成できるとともに、アクチュエータを安定的に作動させることができる。

第２の発明によれば、作業機系回路のアクチュエータのみを操作しているとき、回路の圧力損失を最少に押さえることができる。また、作業機系回路の制御弁を中立位置に保っているとき、可変吐出量型ポンプのいわゆるスタンバイ流量を最小限に抑えることができるので、エネルギー損失をさらに少なくできる。

図１に示した可変吐出量型ポンプＰは、レギュレータ１に連係するとともに、この可変吐出量型ポンプＰには供給通路２を接続している。そして、このレギュレータ１は、制御シリンダ３と制御弁４とからなる。制御シリンダ３は可変吐出量型ポンプＰに連係した制御ロッド５と、この制御ロッド５に設けたピストン６と、ピストン６で区画されたロッド側室に設けたスプリング７と、ピストン側室に形成された制御圧室８とからなる。そして、上記ピストン６がスプリング７のばね力に抗して移動したとき、可変吐出量型ポンプＰの傾転角が小さくなり、その吐出量を減少させるものである。

また、上記制御弁４は、その両側にパイロット室９，１０を設けるとともに、一方のパイロット室９にスプリング１１を設けている。このようにした制御弁４は、第１〜３ポート１２〜１４を備えているが、上記第１ポート１２は通路１５を介して供給通路２に連通している。また、第２ポート１３は制御シリンダ３の制御圧室８に連通し、第３ポート１４はタンクＴに連通している。

上記のようにしたレギュレータ１は、上記両パイロット室９，１０の差圧が一定に保たれるように、可変吐出量型ポンプＰの吐出量を制御するが、その差圧が大きくなれば、吐出量を減少させ、差圧が小さくなれば吐出量を増大させるものである。

また、上記可変吐出量型ポンプＰに接続した供給通路２は優先弁１６の流入ポート１７に連通させている。このようにした優先弁１６は、その制御流ポート１８をステアリング系回路１９に接続し、余剰流ポート２０を作業機系回路２１に接続している。そして、この優先弁１６はステアリング系回路１９に制御流量Ｑ1を優先的に供給し、この制御流量Ｑ1以上の余剰流量Ｑ2を作業機系回路２１に供給するが、上記制御流量Ｑ1はステアリング系回路に設けた図示していない制御オリフィスとスプリング２２とによって決められる。すなわち、上記優先弁１６は、その一方のパイロット室１６ａに上記オリフィスの上流側の圧力を導き、他方のパイロット室１６ｂに上記制御オリフィスの下流側の圧力を導く構成にするとともに、上記他方のパイロット室１６ｂにスプリング２２を設けている。

このようにした優先弁１６は、上記制御オリフィス前後の差圧が、スプリング２２のバネ力に等しくなるように作動する。言い換えると、ステアリング系回路１９に設けた上記制御オリフィス前後の差圧を一定に保って、この制御オリフィスの開度によって決まる制御流量Ｑ1を常に一定に保つようにしている。そして、上記制御流量Ｑ1以上の余剰流量Ｑ2が流入ポート１７に流入したときには、その余剰流量Ｑ2を余剰流ポート２０から流出する。したがって、流入ポート１７に流入する流量が制御流量Ｑ1以下であれば、余剰流ポート２０から流出される余剰流量Ｑ2はゼロということになる。

一方、優先弁１６の余剰流ポート２０には上記したように作業機系回路２１を接続しているが、この作業機系回路２１には、リフトシリンダ２３を制御する第１制御弁２４と、チルトシリンダ２５を制御する第２制御弁２６と、アタッチメントである図示していないアクチュエータを制御する第３制御弁２７とを備えている。これら第１，２，３制御弁２４，２６，２７は、それらが図示の中立位置にあるとき、前記余剰流ポート２０に接続した接続流路２８を介して直列に接続される。ただし、この接続流路２８は第３制御弁２７の下流側においてブロックされている。

また、上記作業機系回路２１に設けた接続流路２８は、第１，２，３制御弁２４，２６，２７が、図示の中立位置から左右いずれかの位置に切り換えられたとき、上記第１，２，３制御弁２４，２６，２７に接続した各アクチュエータをパラレルに接続するものである。なお、図中符号５３はタンク通路である。

上記のようにした各第１，２，３制御弁２４，２６，２７には圧力補償弁３０〜３２を接続しているが、これら圧力補償弁３０〜３２にはその両側に制御圧室３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂを設けるとともに、その一方の制御圧室３０ａ、３１ａ、３２ａには、第１〜３制御弁２４，２６，２７に接続したアクチュエータの負荷圧がパイロット圧として導かれるようにしている。また、他方の制御圧室３０ｂ、３１ｂ、３２ｂのそれぞれには、スプリング３３〜３５を設けるとともに、シャトル弁３６で選択された最高負荷圧がパイロット圧として導かれるようにしている。

上記のようにしたシャトル弁３６は、その一方の流入口３６ａを、作業機系回路２１の各アクチュエータの最高負荷圧を導くパイロット通路３７に接続し、他方の流入口３６ｂを、ステアリング系回路１９の負荷圧を導くパイロット通路３８に接続している。そして、シャトル弁３６の流出口３６ｃは、パイロット通路３９に接続している。そして、このパイロット通路３９は、パイロット通路４０を介して各圧力補償弁３０〜３２の他方の制御圧室３０ｂ〜３２ｂに接続するとともに、前記制御弁４の一方のパイロット室９にも連通している。

したがって、制御弁４の一方のパイロット室９には、ステアリング系回路１９の負荷圧と作業機系回路２１の負荷圧との高い方の圧力が導かれるとともに、この最高負荷圧はパイロット通路４０を介して圧力補償弁３０〜３２の他方の制御圧室３０ｂ〜３２ｂにも導かれることになる。

そして、上記圧力補償弁３０〜３２は、第１，２，３制御弁２４，２６，２７の切り換え量で決まる絞り開度すなわち要求流量が、負荷圧の変化に関わりなく常に一定になるように制御する。言い換えると、第１，２，３制御弁２４，２６，２７の切り換え量で決まる絞り開度の前後の差圧が、他方の制御圧室３０ｂ〜３２ｂに設けたスプリング３３〜３５のバネ力に等しくなるように機能するものである。

なお、図中符号４１，４２はシャトル弁で、これらシャトル弁４１，４２によるトーナメント方式で、作業機系回路２１に設けたリフトシリンダ２３等のアクチュエータの最高負荷圧を選択して、その負荷圧を前記シャトル弁３６の一方の流入口３６ａに導くものである。

また、上記パイロット通路３８は第１パイロット制御弁４３のパイロット室４３ａに接続している。そして、この第１パイロット制御弁４３は、上記パイロット室４３ａに対向する側にスプリング４４を設けるとともに、第１〜３ポート４５〜４７を設けている。上記第１ポート４５は前記制御弁４の他方のパイロット室１０に接続している。第２ポート４６はパイロット通路４８を介して、優先弁１６と第１制御弁２４との間における接続流路２８に接続している。言い換えると、この第２ポート４６は上記優先弁１６の下流側に接続している。上記第３ポート４７は、供給通路２に接続している。

したがって、上記第１パイロット制御弁４３は、通常は、スプリング４４のばね力の作用で、図示のノーマル位置を保ち、第１，２ポート４５，４６を連通させ、第３ポート４７を閉じた状態に保つ。そして、ステアリング系回路１９を動作させて圧力が発生したとき、その圧力がパイロット圧として上記パイロット室４３ａに作用するが、この圧力作用で、第１パイロット制御弁４３が、スプリング４４のばね力に抗して切り換わる。このように第１パイロット制御弁４３が切換位置に切り換わると、今度は、第１，３ポート４５，４７を連通させ、第２ポート４６を閉じる。

結局、この第１パイロット制御弁４３は、ステアリング系回路１９を動作させない限り、図示のノーマル位置を保ち、優先弁１６の下流側の圧力を制御弁４の他方のパイロット室１０に導く。そして、ステアリング系回路１９を動作させたときには、優先弁１６の上流側における供給通路２の圧力を制御弁４の他方のパイロット室１０に導くものである。このように第１パイロット制御弁４３を設けて、ステアリング系回路１９を動作しているときと、動作していないときとで、制御弁４のパイロット室１０に作用させるパイロット圧の導入経路を相違させたのは、次の理由からである。

例えば、ステアリング系回路１９を動作させず、作業機系回路２１だけを動作させているときには、第１〜３制御弁２４，２６，２７の下流側の圧力を制御弁４の一方のパイロット室９に導き、上流側の圧力を他方のパイロット室１０に導くようにするが、このとき第１〜３制御弁２４，２６，２７の上流側の圧力を優先弁１６の上流側である供給通路２から取ることもできる。しかし、この供給通路２の圧力は、優先弁１６および供給通路２による圧力損失分だけ高くなるので、当然のこととして制御弁４の他方のパイロット室１０に導くパイロット圧も、上記圧力損失分だけ高くなる。そのために制御弁４のスプリング１１のばね力を強くしなければならなくなり、その分、エネルギー損失につながる。

しかし、上記のように第１パイロット制御弁４３を設けて、ステアリング系回路１９を動作していないときだけ、通路４８の圧力を、制御弁４の他方のパイロット室１０に導くようにしたので、上記優先弁１６の圧力損失を考慮せずにスプリング１１のばね力を決めることができ、その分、エネルギー損失も少なくなる。また、ステアリング系回路１９を動作させたときには、優先弁１６の上流側における供給通路２の圧力をパイロット圧として上記他方のパイロット室１０に導かなければ、目的の制御ができないので、この場合には、第１パイロット制御弁４３が上記した切換位置に切り換わるようにしている。

さらに、上記シャトル弁３６の流出口３６ｃに接続したパイロット通路３９は、第２パイロット制御弁４９のパイロット室４９ａにも接続している。そして、この第２パイロット制御弁４９は、第１，２ポート５０，５１を設けるとともに、上記パイロット室４９ａと対向する側にスプリング５２を設けている。

上記のようにした第２パイロット制御弁４９は、パイロット室４９ａに、シャトル弁３６で選択された最高負荷圧が作用しない限り、図示のノーマル位置を保つ。なお、上記のように最高負荷圧が作用しないとは、ステアリング系回路１９および作業機系回路２１のいずれも中立位置に保って、それら回路１９，２１に負荷が発生していない状態である。このようにパイロット室４９ａにパイロット圧が作用せず、第２パイロット制御弁４９がノーマル位置を保っているときには、第１，２ポート５０，５１が連通して、供給通路２を制御弁４の他方のパイロット室１０に連通する。一方、パイロット室４９ａにパイロット圧が作用したときには、第２パイロット制御弁４９がスプリング５２のばね力に抗して切換位置に切り換わり、第１，２ポート５０，５１の連通を遮断する。

上記のようにした第２パイロット制御弁４９を設けた理由は、次の通りである。すなわち、ステアリング系回路１９を動作せず、第１パイロット制御弁４３が図示のノーマル位置を立ち、かつ、作業機系回路２１も動作していなければ、第１パイロット制御弁４３を経由するパイロット圧がゼロになってしまう。そのために、もし、上記第２パイロット制御弁４９がなければ、上記他方のパイロット室１０に圧力が立たないので、制御弁４はスプリング１１のばね力で図示のノーマル位置を保つことになり、制御シリンダ３の制御圧室８をタンクＴに連通したままとなる。このように制御圧室８がタンクＴに連通すれば、制御シリンダ３はそのスプリング７のばね力の作用で、可変吐出量型ポンプＰの吐出量を増大させる方向に動作してしまう。

上記のように両回路１９，２１を中立に保っているときに可変吐出量型ポンプＰの吐出量が増大したのでは、それこそエネルギー損失が大きくなる。しかし、上記第２パイロット制御弁４９を設けておけば、両回路１９，２１を中立位置に保っているとき、供給通路２の圧力を上記他方のパイロット室１０に導くことができるので、可変吐出量型ポンプＰの吐出量を最少に保つことができる。

次に、この実施形態の作用を説明する。
今、作業機系回路２１の第１，２，３制御弁２４，２６，２７を中立位置に保って、リフトシリンダ２３、チルトシリンダ２５およびアタッチメント用アクチュエータを作動させていなければ、作業機系回路２１の負荷圧がほとんど発生しないし、ステアリング系回路１９のアクチュエータも作動していなければ、両回路１９，２１にはほとんど負荷圧が発生しない。このように両回路１９，２１に負荷圧が発生しなければ、シャトル弁３６で選択されるパイロット圧もゼロになる。したがって、第２パイロット制御弁４９が図示のノーマル位置を保ち、前記したように可変吐出容量型ポンプＰの吐出量を最少に保つ。

上記のようにステアリング回路１９および作業機系回路２１のいずれも操作をしていないときには、可変吐出量型ポンプＰの吐出量も少なくなるので、省エネルギー効果が大きくなる。ただし、上記の状態で作業機系回路２１におけるリフトシリンダ２３等のアクチュエータを動作させると、当該アクチュエータの最高負荷圧がシャトル弁４１，４２で選択されて、シャトル弁３６の一方の流入口３６ａに導かれる。また、ステアリング系回路１９を動作させていれば、シャトル弁３６の他方の流入口３６ｂには、ステアリング系回路１９の負荷圧が導かれる。

上記のようにシャトル弁３６に圧力が導かれれば、その圧力がパイロット圧として制御弁４の一方のパイロット室９に導かれるとともに、第２パイロット制御弁４９のパイロット室４９ａにも導かれる。第２パイロット制御弁４９のパイロット室４９ａにパイロット圧が作用すれば、この第２パイロット制御弁４９が切換位置に切り換わり、供給通路２と、制御弁４の他方のパイロット室１０との連通を遮断する。なお、このときステアリング系回路１９を動作していなければ、第１パイロット制御弁４３も図示のノーマル位置を保ち、パイロット通路４８からのパイロット圧を上記他方のパイロット室１０に導く。また、ステアリング系回路１９を動作させているときには、第１パイロット制御弁４３が切換位置に切り換わって、供給通路２の圧力を上記他方のパイロット室１０に導く。

いずれにしても、作業機系回路２１側の負荷圧と、ステアリング系回路１９の負荷圧との高い方の圧力が、シャトル弁３６で選択されて、可変吐出量型ポンプＰの吐出量が制御される。このとき、優先弁１６が動作して、一定の制御流量Ｑ１がステアリング系回路１９に供給されるので、必要流量が作業機系回路２１に十分に供給されないことも考えられる。

しかし、上記のように作業機系回路２１に供給される余剰流量Ｑ２が、上記第１〜３制御弁２４，２６，２７の切り換え量で決まる要求流量以下であれば、これら制御弁の絞り前後の差圧が小さくなる。このように絞り前後の差圧が小さくなれば、シャトル弁３６の一方の流入口３６ａに導かれる圧力はポンプ吐出圧に近くなる。シャトル弁３６で選択された負荷圧がポンプ吐出圧に近くなれば、制御弁４の両パイロット室９，１０に発生する差圧が小さくなるので、レギュレータ１は、可変吐出量型ポンプＰの吐出量を増加させる方向に作用する。したがって、作業機系回路２１のアクチュエータにも十分な流量が供給されることになる。

いずれにしても、この実施形態のフォークリフト用制御回路によれば、ステアリング系回路１９には、優先弁１６が機能して、一定の制御流量Ｑ１が必ず供給されるとともに、作業機系回路２１にも、その要求流量に応じた余剰流量Ｑ２が供給されることになる。しかも、このフォークリフト用制御回路では、アクチュエータを作動させていないとき、可変吐出量型ポンプＰの吐出量を最少に保てるので、大きな省エネルギー効果を期待できる。

この発明の実施形態を示す回路図である。

符号の説明

Ｐ 可変吐出量型ポンプ
１ レギュレータ
４ 制御弁
９，１０ パイロット室
１６ 優先弁
１８ 制御流ポート
１９ ステアリング系回路
２０ 余剰流ポート
２１ 作業機系回路
２３ 作業機系回路のアクチュエータであるリフトシリンダ
２４ 第１制御弁
２５ 作業機系回路のアクチュエータであるチルトシリンダ
２６ 第２制御弁
３０，３１ 圧力補償弁
３０ａ，３１ａ 制御圧室
３０ｂ〜３１ｂ 制御圧室
３３，３４ スプリング
４３ 第１パイロット制御弁
４９ 第２パイロット制御弁

Claims (2)

1. 可変吐出量型ポンプと、可変吐出量型ポンプの吐出圧を導く一方のパイロット圧室と負荷圧を導く他方のパイロット圧室とを備えるとともにこれらパイロット圧室の差圧が一定に保たれるように上記可変吐出量型ポンプの吐出量を制御するレギュレータと、上記可変吐出量型ポンプに接続された優先弁と、この優先弁の制御流ポートに接続したステアリング系回路と、上記優先弁の余剰流ポートに接続した作業機系回路とを備えるとともに、この作業機系回路には、複数のアクチュエータと、これらのアクチュエータを制御する複数の制御弁と、上記制御弁の切り換え量で決まる要求流量をアクチュエータの負荷圧にかかわりなく一定に保つ圧力補償弁とを備えてなり、しかも、上記レギュレータの他方のパイロット圧室には、作業機系回路のアクチュエータの最高負荷圧とステアリング系回路の負荷圧との高い方の圧力を導く一方、上記圧力補償弁の両側に制御圧室を設けるとともに、いずれか一方の制御圧室にはスプリングを設け、しかも、上記アクチュエータの最高負荷圧とステアリング系回路との高い方の圧力を、上記スプリングを設けた圧力補償弁の一方の制御圧室に導き、他方の制御圧室には各アクチュエータの負荷圧を導く構成にしたフォークリフト用制御回路。
2. 上記レギュレータは、可変吐出量型ポンプの傾転角を制御する制御シリンダと、この制御シリンダの制御圧室をタンクに接続したり可変吐出量型ポンプに接続したりする制御弁とからなり、この制御弁は、その両側にパイロット室を設けるとともに、その一方のパイロット室にスプリングを設け、一方のパイロット室の圧力とスプリングのばね力とによる合計推力が、他方のパイロット室の推力とバランスする位置を保つ構成にし、さらに、通常は、優先弁の下流側であって、上記作業機系回路の最上流の圧力を、制御弁の他方のパイロット室に導き、ステアリング系回路の圧力が作用したとき、優先弁の上流側の圧力を、制御弁の他方のパイロット室に導く第１パイロット制御弁と、通常は、優先弁の上流側の圧力を、制御弁の他方のパイロット室に導き、ステアリング系回路あるいは作業機系回路のいずれかの負荷圧が作用したとき、閉位置を保持する第２パイロット制御弁とを備えた請求項１記載のフォークリフト用制御回路。

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