JP6135398B2 - バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばフォークリフト等に搭載されるバルブ装置に関するものである。

バッテリ式のフォークリフトは、フォークを昇降させるリフトシリンダと、マストを傾動させるティルトシリンダと、リフトシリンダ及びティルトシリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する電動機とを備えている。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ときに、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というものがある。しかし、例えばフォークに積荷が無い状態（軽負荷状態）のように油圧ポンプへの戻り油の圧力が低い場合には、所望の下降速度を得るために電動機により油圧ポンプを回転させる必要があるため、かえって電力を消費してしまう。

そのような不具合を解決する従来技術としては、例えば特許文献１に記載されているようなバルブ装置がある。特許文献１に記載のバルブ装置は、リフトシリンダのボトム室と油圧ポンプとの間に配設されたリフト用制御弁と、リフト用制御弁と油圧ポンプのタンク側との分岐路に設けられ、開位置と閉位置との間で切り換えられるパイロット制御式切換弁とを備えている。フォークが重負荷で下降すると、リフトシリンダからの戻り油圧がパイロット設定圧を超えるため、パイロット制御式切換弁は閉位置に切り換えられ、戻り油が油圧ポンプに強制的に圧送される。フォークが無負荷または極めて低い負荷の状態で下降すると、リフトシリンダからの戻り油圧がパイロット設定圧に達することはないため、パイロット制御式切換弁は開位置に保持され、低圧の戻り油が油圧ポンプに流れることはなく、電動機は停止保持される。

特開平２−２３１３９８号公報

しかしながら、上記従来技術においては、パイロット制御式切換弁が開いている状態のときに、積荷荷重（負荷）によってリフト用制御弁（流量制御弁）を流れる作動油の流量が大きく変わるため、結果的にリフトシリンダの作動速度（フォークの下降速度）が大きく変動してしまうという問題がある。

本発明の目的は、負荷によらず流量制御弁に一定流量の作動油を流すことができるバルブ装置を提供することである。

本発明のバルブ装置は、油圧アクチュエータと接続される第１油圧流路に配設された開閉弁と、第１油圧流路における開閉弁に対して油圧アクチュエータの反対側から分岐して設けられた第２油圧流路に配設され、開閉弁の前後圧力差に応じた開度で開く流量制御弁とを備え、流量制御弁は、油圧流路の一部を形成するスプール収容部を移動するスプールを有し、第１油圧流路における開閉弁と油圧アクチュエータとの間とスプール収容部の一方側とは、第１パイロット流路を介して連通されており、第１油圧流路と第２油圧流路との分岐点とスプール収容部の他方側とは、第２パイロット流路を介して連通されており、第２パイロット流路には、当該流路内で圧力差を発生させる第１抵抗成分が設けられており、スプール収容部の他方側は、第２パイロット流路と異なる流路を介して第２油圧流路と連通されており、第２パイロット流路と異なる流路上には、当該流路内で圧力差を発生させる第２抵抗成分が設けられていることを特徴とするものである。

このような本発明のバルブ装置においては、開閉弁の前後圧力差、第１油圧流路と第２油圧流路との分岐点とスプール収容部の他方側とを連通する第２パイロット流路に設けられた第１抵抗成分の前後圧力差、スプール収容部の他方側と第２油圧流路とを連通する、第２パイロット流路と異なる流路上に設けられた第２抵抗成分の前後圧力差、流量制御弁のスプールの受圧面積、流量制御弁のバネ定数及びバネ初期たわみ量、スプールの変位量を用いて、低負荷時及び高負荷時におけるスプールの釣り合い式が得られる。そのスプールの釣り合い式を解くと、流量制御弁のバネ定数及びバネ初期たわみ量が求められる。このとき、低負荷時における開閉弁の前後圧力差と高負荷時における開閉弁の前後圧力差とを等しくしても、バネ初期たわみ量の式が成立するため、体格上実現可能なバネを使用することができる。従って、低負荷時に流量制御弁に流れる作動油の流量と高負荷時に流量制御弁に流れる作動油の流量とを等しくすることができる。つまり、負荷によらず流量制御弁に一定流量の作動油を流すことができる。

好ましくは、第２パイロット流路と異なる流路は、スプール収容部の他方側と第２油圧流路とを連通する第３パイロット流路である。この場合には、第３パイロット流路が形成されるので、第２抵抗成分の配置や形状など設計の自由度が向上する。

このとき、好ましくは、第１抵抗成分及び第２抵抗成分は、第２パイロット流路及び第３パイロット流路にそれぞれ設けられたオリフィスである。この場合には、第２パイロット流路及び第３パイロット流路にそれぞれ簡単に且つ確実に圧力差を発生させることができる。

また、好ましくは、第１抵抗成分は、第２パイロット流路に設けられたオリフィスであり、第２パイロット流路と異なる流路及び第２抵抗成分は、スプール収容部の他方側と第２油圧流路とを連通するようにスプールに設けられたスプール内通路である。この場合には、第２抵抗成分を有するパイロット流路を設けなくて済むため、バルブ装置の小型化を図ることができる。

本発明によれば、負荷によらず流量制御弁に一定流量の作動油を流すことができる。これにより、例えば油圧アクチュエータがフォークリフトに搭載された昇降用油圧シリンダである場合に、積荷荷重（負荷）の変動によるフォークの下降速度の変動を抑えることが可能となる。

本発明に係るバルブ装置の一実施形態を備えたフォークリフトを示す側面図である。 本発明に係るバルブ装置の一実施形態を含む油圧駆動装置を示す油圧回路図である。 図２に示したバルブ装置の概略断面図である。 比較例として、従来のバルブ装置の一例を示す概略断面図である。 図４に示したバルブ装置において、シリンダ圧（負荷）と流量制御弁を流れる作動油のバイパス流量との関係を示すグラフである。 図３に示したバルブ装置において、シリンダ圧（負荷）と流量制御弁を流れる作動油のバイパス流量との関係を示すグラフである。 本発明に係るバルブ装置の他の実施形態を示す概略断面図である。

以下、本発明に係るバルブ装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係るバルブ装置の一実施形態を備えたバッテリ式フォークリフトを示す側面図である。同図において、フォークリフト１は、車体フレーム２と、この車体フレーム２の前部に配置されたマスト３とを備えている。

マスト３は、車体フレーム２に傾動可能に支持された左右１対のアウターマスト３ａと、これらのアウターマスト３ａの内側に配置され、アウターマスト３ａに対して昇降可能なインナーマスト３ｂとからなっている。マスト３の後側には、リフトシリンダ４が配置されている。リフトシリンダ４のピストンロッド４ｐの先端部は、インナーマスト３ｂの上部に連結されている。

インナーマスト３ｂには、リフトブラケット５が昇降可能に支持されている。リフトブラケット５には、荷物を積載するフォーク６が取り付けられている。インナーマスト３ｂの上部にはチェーンホイール７が設けられ、チェーンホイール７にはチェーン８が掛装されている。チェーン８の一端部はリフトシリンダ４に連結され、チェーン８の他端部はリフトブラケット５に連結されている。リフトシリンダ４を伸縮させると、チェーン８を介してフォーク６がリフトブラケット５と共に昇降する。

車体フレーム２の左右両側には、ティルトシリンダ９がそれぞれ支持されている。ティルトシリンダ９のピストンロッド９ｐの先端部は、アウターマスト３ａの高さ方向ほぼ中央部に回動可能に連結されている。ティルトシリンダ９を伸縮させると、マスト３が傾動する。

車体フレーム２の上部には、運転室１０が設けられている。運転室１０の前部には、リフトシリンダ４を作動させてフォーク６を昇降させるためのリフト操作レバー１１と、ティルトシリンダ９を作動させてマスト３を傾動させるためのティルト操作レバー１２とが設けられている。

また、運転室１０の前部には、操舵を行うためのステアリング１３が設けられている。ステアリング１３は、油圧式のパワーステアリングであり、パワーステアリング（ＰＳ）シリンダ１４（図２参照）により運転者の操舵をアシストすることが可能である。

また、フォークリフト１は、アタッチメント（図示せず）を動作させるアタッチメントシリンダ１５（図２参照）を備えている。アタッチメントとしては、例えばフォーク６を左右移動、傾動、回転させるもの等がある。

図２は、本発明に係るバルブ装置の一実施形態を含む油圧駆動装置を示す油圧回路図である。同図において、油圧駆動装置１６は、リフトシリンダ４、ティルトシリンダ９、アタッチメントシリンダ１５及びＰＳシリンダ１４を駆動する装置である。

油圧駆動装置１６は、単一の油圧ポンプモータ１７と、この油圧ポンプモータ１７を駆動する単一の電動モータ１８とを備えている。油圧ポンプモータ１７は、作動油を吸い込むための吸込口１７ａと、作動油を吐出するための吐出口１７ｂとを有している。油圧ポンプモータ１７は、一方向に回転可能な構成とされている。

電動モータ１８は、電動機または発電機として機能する。具体的には、油圧ポンプモータ１７が油圧ポンプとして作動する場合には、電動モータ１８は電動機として機能し、油圧ポンプモータ１７が油圧モータとして作動する場合には、電動モータ１８は発電機として機能する。電動モータ１８が発電機として機能すると、電動モータ１８で発生した電力がバッテリ（図示せず）に蓄電される。つまり、回生動作が行われることとなる。

油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａには、作動油を貯留するタンク１９が油圧流路２０を介して接続されている。油圧流路２０には、タンク１９から油圧ポンプモータ１７への方向にのみ作動油を流通させる逆止弁２１が設けられている。

油圧ポンプモータ１７の吐出口１７ｂとリフトシリンダ４のボトム室４ｂとは、油圧流路２２を介して接続されている。油圧流路２２には、リフト上昇用の電磁比例弁２３が配設されている。電磁比例弁２３は、油圧ポンプモータ１７からリフトシリンダ４のボトム室４ｂへの作動油の流通を許容する開位置２３ａと、油圧ポンプモータ１７からリフトシリンダ４のボトム室４ｂへの作動油の流通を遮断する閉位置２３ｂとの間で切り換えられる。

電磁比例弁２３が閉位置２３ｂ（図示）から開位置２３ａに切り換わると、油圧ポンプモータ１７からリフトシリンダ４のボトム室４ｂに作動油が供給され、リフトシリンダ４が伸長し、これに伴ってフォーク６が上昇する。油圧流路２２における電磁比例弁２３とリフトシリンダ４との間には、電磁比例弁２３からリフトシリンダ４への方向にのみ作動油を流通させる逆止弁２４が設けられている。

油圧流路２２における油圧ポンプモータ１７と電磁比例弁２３との間には、油圧流路２５を介してティルト用の電磁比例弁２６が接続されている。油圧流路２５には、油圧ポンプモータ１７から電磁比例弁２６への方向にのみ作動油を流通させる逆止弁２７が設けられている。

電磁比例弁２６とティルトシリンダ９のロッド室９ａ及びボトム室９ｂとは、油圧流路２８，２９を介してそれぞれ接続されている。電磁比例弁２６は、油圧ポンプモータ１７からティルトシリンダ９のロッド室９ａへの作動油の流通を許容する開位置２６ａと、油圧ポンプモータ１７からティルトシリンダ９のボトム室９ｂへの作動油の流通を許容する開位置２６ｂと、油圧ポンプモータ１７からティルトシリンダ９への作動油の流通を遮断する閉位置２６ｃの間で切り換えられる。

電磁比例弁２６が閉位置２６ｃ（図示）から開位置２６ａに切り換わると、油圧ポンプモータ１７からティルトシリンダ９のロッド室９ａに作動油が供給され、リフトシリンダ９が収縮し、これに伴ってマスト３が後傾する。電磁比例弁２６が閉位置２６ｃ（図示）から開位置２６ｂに切り換わると、油圧ポンプモータ１７からティルトシリンダ９のボトム室９ｂに作動油が供給され、リフトシリンダ９が伸長し、これに伴ってマスト３が前傾する。なお、このようなマスト３の前後傾動作をティルト動作と呼ぶこととする。

油圧流路２５における逆止弁２７の上流側には、油圧流路３０を介してアタッチメント用の電磁比例弁３１が接続されている。油圧流路３０には、油圧ポンプモータ１７から電磁比例弁３１への方向にのみ作動油を流通させる逆止弁３２が設けられている。

電磁比例弁３１とアタッチメントシリンダ１５のロッド室１５ａ及びボトム室１５ｂとは、油圧流路３３，３４を介してそれぞれ接続されている。電磁比例弁３１は、油圧ポンプモータ１７からアタッチメントシリンダ１５のロッド室１５ａへの作動油の流通を許容する開位置３１ａと、油圧ポンプモータ１７からアタッチメントシリンダ１５のボトム室１５ｂへの作動油の流通を許容する開位置３１ｂと、油圧ポンプモータ１７からアタッチメントシリンダ１５への作動油の流通を遮断する閉位置３１ｃの間で切り換えられる。なお、電磁比例弁３１及びアタッチメントシリンダ１５の動作については省略する。

油圧流路３０における逆止弁３２の上流側には、油圧流路３５を介してＰＳ用の電磁比例弁３６が接続されている。油圧流路３５には、油圧ポンプモータ１７から電磁比例弁３６への方向にのみ作動油を流通させる逆止弁３７が設けられている。

電磁比例弁３６とＰＳシリンダ１４のロッド室１４ａ，１４ｂとは、油圧流路３８，３９を介してそれぞれ接続されている。電磁比例弁３６は、油圧ポンプモータ１７からＰＳシリンダ１４の一方のロッド室１４ａへの作動油の流通を許容する開位置３６ａと、油圧ポンプモータ１７からＰＳシリンダ１４の他方のロッド室１４ｂへの作動油の流通を許容する開位置３６ｂと、油圧ポンプモータ１７からＰＳシリンダ１４への作動油の流通を遮断する閉位置３６ｃの間で切り換えられる。なお、電磁比例弁３６及びＰＳシリンダ１４の動作については省略する。

油圧流路２２における油圧ポンプモータ１７と電磁比例弁２３との間は、油圧流路４０を介してタンク１９と接続されている。油圧流路４０には、アンロード弁４１が設けられている。また、油圧流路４０と電磁比例弁２６，３１，３６とは、油圧流路４３〜４５を介して接続されている。さらに、電磁比例弁２３，２６，３１，３６は、油圧流路４６を介して油圧流路４０と接続されている。

本実施形態のバルブ装置４２は、リフトシリンダ４とタンク１９との間に配置されている。リフトシリンダ４のボトム室４ｂと上記の油圧流路２０とは、油圧流路（第１油圧流路）４３を介して接続されている。油圧流路４３の一端は、油圧流路２０における油圧ポンプモータ１７と逆止弁２１との間に接続・連通されている。油圧流路４３には、油圧流路（第２油圧流路）４４が分岐して接続・連通されている。油圧流路４４の一端は、タンク１９に接続されている。

バルブ装置４２は、図３にも示すように、リフトシリンダ４側からタンク１９側に向かって順に配設されたリフト下降用の電磁比例弁４５、圧力補償機能付きの流量制御弁４６及びバイパス用の電磁切換弁４７を備えている。これらの電磁比例弁４５、流量制御弁４６及び電磁切換弁４７は、弁本体４８（図３参照）に一体的に設けられている。

電磁比例弁４５は、油圧流路４３におけるリフトシリンダ４と油圧流路４３，４４の分岐点との間に配設されている。

電磁比例弁４５は、リフトシリンダ４のボトム室４ｂから油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａまたはタンク１９への作動油の流通を許容する開位置４５ａと、リフトシリンダ４のボトム室４ｂから油圧ポンプモータ１７の吸込口１７ａまたはタンク１９への作動油の流通を遮断する閉位置４５ｂとの間において、操作者によるリフト操作レバー１１の操作量に応じて開度が調整される開閉弁である。

電磁比例弁４５が閉位置４５ｂ（図示）から操作者によるリフト操作レバー１１の操作量に応じた所定の開度の開位置４５ａに切り換わると、フォーク６の自重によりフォーク６が下降し、これに伴ってリフトシリンダ４が収縮し、リフトシリンダ４のボトム室４ｂから作動油が流れ出る。なお、このようなフォーク６の下降動作をリフト下降動作と呼ぶこととする。

流量制御弁４６は、油圧流路４４に配設されている。流量制御弁４６は、作動油の流通を許容する開位置４６ａと、作動油の流通を遮断する閉位置４６ｂと、作動油の流通量を調整する絞り位置４６ｃとの間で切り換えられる弁である。流量制御弁４６の閉位置４６ｂ側と油圧流路４３における電磁比例弁４５とリフトシリンダ４との間とは、パイロット流路（第１パイロット流路）４９を介して接続されている。流量制御弁４６の開位置４６ａ側と油圧流路４３，４４の分岐点とは、パイロット流路（第２パイロット流路）５０を介して接続されている。

具体的には、流量制御弁４６は、図３に示すように、油圧流路４４の一部を形成するスプール収容部５１を移動するスプール５２を有している。スプール収容部５１におけるスプール５２の一方側には、バネ５３が配置されている。パイロット流路４９の一端は、油圧流路４３における電磁比例弁４５とリフトシリンダ４との間に接続・連通され、パイロット流路４９の他端は、スプール収容部５１の一方側（バネ５３の反対側）に接続・連通されている。パイロット流路５０の一端は、油圧流路４３，４４の分岐点に接続・連通され、パイロット流路５０の他端は、スプール収容部５１の他方側（バネ５３側）に接続・連通されている。

また、流量制御弁４６の開位置４６ａ側と油圧流路４４における流量制御弁４６と電磁切換弁４７との間とは、パイロット流路（第３パイロット流路）５４を介して接続されている。パイロット流路５４の一端は、パイロット流路５０に接続・連通され、パイロット流路５４の他端は、油圧流路４４における流量制御弁４６と電磁切換弁４７との間（油圧流路４４における流量制御弁４６に対して油圧流路４３，４４の分岐点の反対側）に接続・連通されている。

パイロット流路５０には、当該パイロット流路５０内に圧力差を発生させるオリフィス（第１抵抗成分）５５が設けられている。パイロット流路５４には、当該パイロット流路５４内に圧力差を発生させるオリフィス（第２抵抗成分）５６が設けられている。このため、油圧流路４３，４４の分岐点から油圧流路４４における流量制御弁４６と電磁切換弁４７との間までには、パイロット流路５０，５４を通る作動油の流れが発生するようになる。

このような流量制御弁４６は、電磁比例弁４５の上流側と下流側との圧力差（前後圧力差）に応じた開度で開く。具体的には、流量制御弁４６は、通常は開位置４６ａ（図示）にある。そして、電磁比例弁４５の前後圧力差が大きくなるほど、流量制御弁４６の開度が小さくなる。

電磁切換弁４７は、作動油の流通を許容する開位置４７ａと作動油の流通を遮断する閉位置４７ｂとの間で切り換えられるＯＮ／ＯＦＦ弁である。電磁切換弁４７は、図３に示すように、リフトロック弁５７及びパイロット電磁弁５８から構成されている。リフトロック弁５７は、油圧流路４４における流量制御弁４６とタンク１９との間に配設されている。パイロット電磁弁５８は、リフトロック弁５７と油圧流路４４との間に接続されるパイロット流路５９に配設されている。

以上のように構成した油圧駆動装置１６において、リフト下降単独動作を行う場合は、リフト操作レバー１１の操作量に応じた電流指令値が電磁比例弁４５に出力され、電磁比例弁４５が閉位置４５ｂから開位置４５ａに切り換えられる。また、リフト操作レバー１１の操作量に応じたモータ指令回転数が電動モータ１８に出力される。

このとき、積荷荷重が大きい状態（高負荷状態）では、電磁比例弁４５の前後圧力差が大きくなるため、流量制御弁４６が開位置４６ａから閉位置４６ｂ側に切り換えられる。また、電磁切換弁４７がＯＦＦ状態（閉位置４７ｂ）に維持される。これにより、リフトシリンダ４からの作動油が全て油圧ポンプモータ１７に供給されるため、油圧ポンプモータ１７が油圧モータとして機能し、電動モータ１８が発電機として機能するようになる。その結果、上述した荷役回生を効率的に行うことができる。

一方、積荷荷重が無い状態（低負荷状態）では、電磁比例弁４５の前後圧力差が小さいため、流量制御弁４６が開いた状態に維持される。また、電磁切換弁４７がＯＦＦ状態（閉位置４７ｂ）からＯＮ状態（開位置４７ａ）に切り換えられる。これにより、リフトシリンダ４からの作動油が流量制御弁４６及び電磁切換弁４７を通ってタンク１９に戻るようになる。従って、必要なリフト下降速度を確保することができる。また、電動モータ１８を力行させることは無いので、消費電力を低く抑えることができる。

また、リフト下降動作とティルト動作とを同時に行う場合は、リフト操作レバー１１の操作量に応じた電流指令値が電磁比例弁４５に出力され、電磁比例弁が閉位置４５ｂから開位置４５ａに切り換えられると共に、ティルト操作レバー１２の操作量に応じた電流指令値が電磁比例弁２６に出力され、電磁比例弁２６が閉位置２６ｃから開位置２６ａ，２６ｂの何れかに切り換えられる。また、ティルト操作レバー１２の操作量に応じたモータ指令回転数が電動モータ１８に出力される。

このとき、積荷荷重が大きい状態（高負荷状態）では、リフト下降単独動作時に比べて、油圧ポンプモータ１７に供給される作動油の流量が少なくなるが、タンク１９に戻る作動油のバイパス流量が増加するように流量制御弁４６の開度が大きくなり、リフトシリンダ４から流れる作動油の流量がほぼ一定になる。

一方、積荷荷重が無い状態（低負荷状態）では、リフト下降単独動作時に比べて、油圧ポンプモータ１７に供給される作動油の流量が多くなるが、タンク１９に戻る作動油のバイパス流量が減少するように流量制御弁４６の開度が小さくなり、リフトシリンダ４からの作動油の流量がほぼ一定になる。

このようなリフト下降動作とティルト動作とを同時に行う際には、高負荷時にも低負荷時にも、流量制御弁４６に同じ流量の作動油を流して、リフト下降速度を一定に保つことが要求されている。

ここで、比較例として、従来のバルブ装置の一例を図４に示す。図４に示すバルブ装置１００は、弁本体４８に設けられた上記の電磁比例弁４５、流量制御弁４６及び電磁切換弁４７を有している。しかし、弁本体４８には、上記のパイロット流路５４は形成されておらず、また上記のオリフィス５５，５６が設けられていない。

このようなバルブ装置１００では、電磁比例弁４５で発生する前後圧力差がそのまま流量制御弁４６のスプール５２の駆動力となる。従って、無負荷時に発生する電磁比例弁４５の前後圧力差をΔＰ_Ｐ１とし、最大負荷時に発生する電磁比例弁４５の前後圧力差をΔＰ_Ｐ２とし、無負荷時に発生する流量制御弁４６のパイロット流路４９，５０の圧力差をΔＰ_１とし、最大負荷時に発生する流量制御弁４６のパイロット流路４９，５０の圧力差をΔＰ_２とすると、下記式が得られる。

ΔＰ_１＝ΔＰ_Ｐ１ …（１）
ΔＰ_２＝ΔＰ_Ｐ２ …（２）

また、無負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油のバイパス流量が流量Ｑ_１となるようなスプール５２の変位量をｘ_１とし、最大負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油のバイパス流量が流量Ｑ_２となるようなスプール５２の変位量をｘ_２とすると、下記式が得られる。

ΔＰ_１・Ｓ＝ｋ・（ｘ_１＋ｘ_０） …（３）
ΔＰ_２・Ｓ＝ｋ・（ｘ_２＋ｘ_０） …（４）
Ｓ：スプール受圧面積
ｋ：バネ定数
ｘ_０：バネ初期たわみ量

これらの（３）式、（４）式を解くと、下記のように必要なバネ定数ｋ及びバネ初期たわみ量ｘ_０が求まる。

ここで、無負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油の流量Ｑ_１と最大負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油の流量Ｑ_２とを同じ（Ｑ_１＝Ｑ_２）にしようとすると、電磁比例弁４５の開度は同じになるので、ΔＰ_Ｐ１＝ΔＰ_Ｐ２となる。すると、（１）式及び（２）式より、ΔＰ_１＝ΔＰ_２となる。これを（５）式及び（６）式に代入すると、ｋ＝０、ｘ_０＝∞となり、バルブ装置１００の構造が成り立たなくなる。従って、バルブ装置１００の構造を成り立たせるためには、Ｑ_２＞Ｑ_１とし、ΔＰ_２＞ΔＰ_１とする必要がある。その際、Ｑ_２とＱ_１との差が小さいと、ΔＰ_２−ΔＰ_１が小さくなるため、ｘ_０が大きくなり、長いバネが必要になることから、体格上実現が困難となる。

従って、図５に示すように、無負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油のバイパス流量と最大負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油のバイパス流量との間には、ある程度の差が必要とならざるを得ない。その結果、無負荷時と最大負荷時とでは、リフト下降速度の差がどうしても生じてしまう。

これに対し本実施形態では、流量制御弁４６のバネ５３側と油圧流路４４における流量制御弁４６の上流側とを接続するパイロット流路５０にオリフィス５５が設けられていると共に、流量制御弁４６のバネ５３側と油圧流路４４における流量制御弁４６の下流側とがパイロット流路５４を介して接続され、そのパイロット流路５４にオリフィス５６が設けられている。

ここで、オリフィス５５の上流側及び下流側の圧力差（前後圧力差）をΔＰ_ａとし、オリフィス５６の上流側及び下流側の圧力差（前後圧力差）をΔＰ_ｂとすると、下記式が得られる。なお、ΔＰ_ａ１は、無負荷時におけるオリフィス５５の前後圧力差であり、ΔＰ_ａ２は、最大負荷時におけるオリフィス５６の前後圧力差である。

ΔＰ_１＝ΔＰ_Ｐ１＋ΔＰ_ａ１ …（７）
ΔＰ_２＝ΔＰ_Ｐ２＋ΔＰ_ａ２ …（８）

また、オリフィス５５，５６の分圧比α＝ΔＰ_ａ／ΔＰ_ｂとし、ΔＰ_ＦＲ＝ΔＰ_ａ＋ΔＰ_ｂとすると、流量制御弁４６のスプール５２の釣り合いの式は、下記の通りとなる。なお、ΔＰ_ＦＲ１は、無負荷時における流量制御弁４６の前後圧力差に相当し、ΔＰ_ＦＲ２は、最大負荷時における流量制御弁４６の前後圧力差に相当する。

これらの（９）式及び（１０）式を解くと、下記のように必要なバネ定数ｋ及びバネ初期たわみ量ｘ_０が求まる。

ここで、ΔＰ_ＦＲは積荷荷重に応じた圧力となるため、ΔＰ_ＦＲ２−ΔＰ_ＦＲ１＞０であり、ΔＰ_Ｐ２＝ΔＰ_Ｐ１となっても、（１２）式が成立する。このため、図６に示すように、無負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油のバイパス流量と最大負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油のバイパス流量とを等しくする、つまりＱ_１＝Ｑ_２とすることができる。従って、流量制御弁４６の良好な制御流量特性を得ることができる。

また、オリフィス５５，５６の分圧比αは、下記式で表される。なお、Ａ_ａはオリフィス５５の流路面積であり、Ａ_ｂはオリフィス５６の流路面積であり、ｄ_ａはオリフィス５５の直径であり、ｄ_ｂはオリフィス５６の直径である。

つまり、オリフィス５５，５６の分圧比αは、オリフィス５５，５６の径によって決めることができる。従って、体格上実現可能なバネが得られるように、分圧比αを決定すれば良い。

以上のように本実施形態によれば、無負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油のバイパス流量と最大負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油のバイパス流量とを等しくすることができるので、無負荷時と最大負荷時とでリフト下降速度を一定に保つことができる。これにより、リフト下降動作とティルト動作とを同時に行うときに、積荷荷重（負荷）の変動によるリフト下降速度の変動を抑えることが可能となる。

また、リフト下降動作とアタッチメント動作とを同時に行う場合、リフト下降動作とステアリング（操舵）動作とを同時に行う場合にも、積荷荷重の変動によるリフト下降速度の変動を抑えることが可能となる。

図７は、本発明に係るバルブ装置の他の実施形態を示す断面図である。図中、図３に示すものと同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態のバルブ装置４２は、上記実施形態と同様に、弁本体４８に設けられた電磁比例弁４５、流量制御弁４６及び電磁切換弁４７を備えている。弁本体４８には、上記のパイロット流路４９，５０が形成されているが、上記のパイロット流路５４は形成されていない。パイロット流路５０には、上記実施形態と同様に、オリフィス５５が設けられている。

流量制御弁４６のスプール５２には、オリフィス機能を有するスプール内通路６０が形成されている。つまり、スプール内通路６０自体が第２抵抗成分を構成している。スプール内通路６０は、スプール収容部５１のパイロット流路５０側（バネ５３側）と油圧流路４４における流量制御弁４６の下流側とを連通するように形成されている。このため、油圧流路４３，４４の分岐点から油圧流路４４における流量制御弁４６と電磁切換弁４７との間までには、パイロット流路５０及びスプール内通路６０を通る作動油の流れが発生するようになる。

従って、本実施形態においても、無負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油のバイパス流量と最大負荷時に流量制御弁４６を流れる作動油のバイパス流量とを等しくすることができるので、無負荷時と最大負荷時とでリフト下降速度を一定に保つことができる。

また、本実施形態では、流量制御弁４６のスプール５２にスプール内通路６０を形成することにより、弁本体４８に上記のパイロット流路５４及びオリフィス５６を設けなくて済むため、バルブ装置４２の小型化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、パイロット流路にオリフィスを設ける構成としたが、パイロット流路を流れる作動油は粘性を有しているため、パイロット流路には粘性抵抗が生じることから、粘性抵抗が必要以上あれば、特にオリフィスを設けなくても良い。この場合には、パイロット流路の径や長さを変えることで、必要な分圧比αに設定すれば良い。

また、上記実施形態では、電磁比例弁４５、流量制御弁４６及び電磁切換弁４７が弁本体４８に一体的に設けられているが、特にその構造には限られず、電磁比例弁及び流量制御弁をそれぞれ別体で構成しても良い。

さらに、上記実施形態では、リフト下降用の開閉弁として、操作者によるリフト操作レバー１１の操作量に応じて開度が調整される電磁比例弁４５を使用したが、そのような電磁比例弁４５に代えて、開位置と閉位置とが切り換えられる単なる開閉弁を用いても良い。

また、上記実施形態のバルブ装置４２は、フォークリフトにおけるリフトシリンダ４とタンク１９との間に配置されているが、本発明のバルブ装置は、フォークリフト以外であっても、油圧アクチュエータを有するものであれば適用可能である。

４…リフトシリンダ（油圧アクチュエータ）、４２…バルブ装置、４３…油圧流路（第１油圧流路）、４４…油圧流路（第２油圧流路）、４５…電磁比例弁（開閉弁）、４６…流量制御弁、４９…パイロット流路（第１パイロット流路）、５０…パイロット流路（第２パイロット流路）、５１…スプール収容部、５２…スプール、５４…パイロット流路（第３パイロット流路）、５５…オリフィス（第１抵抗成分）、５６…オリフィス（第２抵抗成分）、６０…スプール内通路（第２抵抗成分）。

Claims (5)

1. 油圧アクチュエータと接続される第１油圧流路に配設された開閉弁と、
   前記第１油圧流路における前記開閉弁に対して前記油圧アクチュエータの反対側から分岐して設けられた第２油圧流路に配設され、前記開閉弁の前後圧力差に応じた開度で開く流量制御弁とを備え、
   前記流量制御弁は、前記第２油圧流路の一部を形成するスプール収容部を移動するスプールを有し、
   前記第１油圧流路における前記開閉弁と前記油圧アクチュエータとの間と前記スプール収容部の一方側とは、第１パイロット流路を介して連通されており、
   前記第１油圧流路と前記第２油圧流路との分岐点と前記スプール収容部の他方側とは、第２パイロット流路を介して連通されており、
   前記第２パイロット流路には、当該流路内で圧力差を発生させる第１抵抗成分が設けられており、
   前記スプール収容部の他方側は、前記第２パイロット流路と異なる流路を介して前記第２油圧流路における前記流量制御弁の下流側と連通されており、
   前記第２パイロット流路と異なる流路上には、当該流路内で圧力差を発生させる第２抵抗成分が設けられていることを特徴とするバルブ装置。
2. 前記第２パイロット流路と異なる流路は、前記スプール収容部の他方側と前記第２油圧流路における前記流量制御弁の下流側とを連通する第３パイロット流路であることを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
3. 前記第１抵抗成分及び前記第２抵抗成分は、前記第２パイロット流路及び前記第３パイロット流路にそれぞれ設けられたオリフィスであることを特徴とする請求項２記載のバルブ装置。
4. 前記第１抵抗成分は、前記第２パイロット流路に設けられたオリフィスであり、
   前記第２パイロット流路と異なる流路及び前記第２抵抗成分は、前記スプール収容部の他方側と前記第２油圧流路における前記流量制御弁の下流側とを連通するように前記スプールに設けられたスプール内通路であることを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
5. 前記第２パイロット流路は、前記第１油圧流路における前記開閉弁の下流側と前記スプール収容部の他方側とを連通することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のバルブ装置。

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