JP6167004B2 - コントロール弁 - Google Patents

Description

本発明は、フォークリフト等の産業機械に備わるアクチュエータに対する流体の供給及び排出を切換えるコントロール弁に関する。

フォークリフトは、走行駆動する車両本体を備えており、車両本体の前方に荷物等を昇降するためのリフト装置が設けられている。リフト装置は、一対のフォーク爪を備えている。一対のフォーク爪は、前方に延在し、荷物を載せることができるようになっている。一対のフォーク爪は、リフトシリンダで駆動される。リフトシリンダは、いわゆる単動シリンダであり、駆動用油圧装置に接続されている。駆動用油圧装置は、リフトシリンダに対する作動油の供給及び排出を切換えることができるようになっている。リフトシリンダは、作動油が供給されると、伸張してフォーク爪を上昇させ、またその中の作動油が排出されると、収縮してフォーク爪を下降させるようになっている。

このようにリフトシリンダを駆動する駆動用油圧装置としては、例えば特許文献１のようなリフトシリンダ用油圧装置がある。このリフトシリンダ用油圧装置は、油圧ポンプと、コントロールバルブと、下げ速度規制バルブとを備えている。油圧ポンプは、コントロールバルブを介してリフトシリンダに接続されている。コントロールバルブは、リフトシリンダの接続先を油圧ポンプ又はタンクに切換えることができるようになっており、油圧ポンプに切換えることでリフトシリンダを伸張してフォーク爪を上昇させ、またタンクに切換えることでリフトシリンダを収縮させてフォーク爪を下降させるようになっている。このようにフォーク爪の昇降を切換えできるコントロールバルブには、リフトシリンダとの間に下げ速度規制バルブが設けられている。

下げ速度規制バルブは、絞りと逆止弁とを有している。これら絞りと逆止弁は、コントロールバルブとリフトシリンダとを繋ぐ流路に並列的に配置されている。逆止弁は、コントロールバルブからリフトシリンダに流れる作動油を許容し、その逆方向に流れる流体を止めるようになっている。このように構成される下げ速度規制バルブでは、フォーク爪を上昇させる際、作動油が逆止弁を通ってリフトシリンダに流れるので、フォーク爪を素早く上昇させることができる。逆に、フォーク爪を下降させる際、リフトシリンダに供給された作動油が逆止弁を通ることなく絞りを通ってタンクに排出されるので、フォーク爪の下降速度が制限される。

特開２０００−２５５９９８号公報

特許文献１のリフトシリンダ用油圧装置では、コントロールバルブと下げ速度規制バルブとを接続する通路が長くなることを防ぐために、コントロールバルブと下げ速度規制バルブとが一体的に設けられている。しかし、コントロールバルブと下げ速度規制バルブとを繋ぐ流路をコントロールバルブのケーシングに形成しなければならず、余分な流路が形成されてしまう。このような余分な流路を形成し、また別途下げ速度規制バルブを設けなければならないので、部品点数が多く、構成が大型化することにより、高コスト化してしまうという問題がある。また、特許文献１のリフトシリンダ用油圧装置では、リフトシリンダからの慣性負荷による流量を制御するとき、振動が発生するという問題がある。

そこで本発明は、コンパクトな構造でアクチュエータからの最大排出流量を規制できるとともに、慣性負荷による流量制御時の振動発生を防止することができるコントロール弁を提供することを目的としている。

本発明のコントロール弁は、アクチュエータからの流体を封止する中立位置からアクチュエータから流体をタンクに排出する排出位置に移動させると、タンク通路を形成するメインスプールと、前記メインスプール内に変位自在に挿入されるコンペンセータスプールとを備え、前記コンペンセータスプールは、前記タンク通路の開度を調整し、前記アクチュエータから前記タンクに排出される流体の最大流量をその圧力変動に係わらず所定の流量に規制するようになっているものである。

本発明に従えば、メインスプールを供給位置に移動させると、アクチュエータに流体が供給され、メインスプールを排出位置に移動させると、アクチュエータに供給された流体がタンク通路を介して排出される。タンク通路は、その開度がコンペンセータスプールにより調整されており、アクチュエータに供給された流体の圧力に係わらず所定の流量しかタンクに流れないように前記流体の流量を規制している。このように流量を規制するコンペンセータスプールがメインスプールに挿入されていることにより、コンパクトな構成となり、低コストなコントロール弁を実現できる。

上記発明において、前記タンク通路が開く方向に前記コンペンセータスプールを付勢する付勢手段と、前記タンク通路の途中に設けられる可変絞りと、前記可変絞りの上流に設けられる固定絞りと、前記固定絞りの上流側の流体が導入され、前記付勢手段に抗する方向に前記コンペンセータスプールに力を与える第１圧力室と、前記固定絞りの下流側の流体が導入され、前記付勢手段と同じ方向に前記コンペンセータスプールに力を与える第２圧力室とを有し、前記コンペンセータスプールは、前記第１圧力室の流体の圧力を受圧する第１受圧面と、前記第２圧力室の流体の圧力を受圧する第２受圧面と、前記固定絞りより上流側から前記第１圧力室に流体を導く上流側スプール内通路と、前記固定絞りより下流側から前記第２圧力室に流体を導く下流側スプール内通路とを有することが好ましい。

上記構成に従えば、コンペンセータスプールが、付勢手段、第１受圧面及び第２受圧面からの力が釣り合うように移動することで、メインスプールとコンペンセータスプールによって形成される可変絞りの開度が制御され、可変絞りの上流に設けられる固定絞りの前後の差圧をほぼ一定とする圧力補償が可能となる。
これにより、アクチュエータから排出される流体の流量を流体の圧力変動に係わらず、所定の流量に規制することができる。

上記発明において、前記コンペンセータスプールは、前記第１圧力室と前記上流側スプール内通路の間に設けられ、前記第１圧力室から前記上流側スプール内通路への流体の排出を規制する逆止弁を有していることが好ましい。

上記構成に従えば、タンク通路から上流側スプール内通路を通じて第１圧力室に導かれた流体が上流側スプール内通路に戻ることを防ぐことができる。つまり、コンペンセータスプールがタンク通路を閉じる（可変絞りの開度を小さくする）方向に移動する際は、上流側スプール内通路から逆止弁を通じて第１圧力室に流体を速やかに導入することができ、コンペンセータスプールがタンク通路を開く（可変絞りの開度を大きくする）方向に移動する際は、逆止弁によって第１圧力室から上流側スプール内通路に流体が排出されることを制限することができる。これにより、コンペンセータスプールの作動に強いダンピング力を付加することができるので、慣性負荷による流量を制御するときに発生する圧力変化に起因するハンチングを防ぐことができる。

上記発明において、前記コンペンセータスプールは、その外周部の前記第１受圧面側に全周にわたって延びる環状の第３圧力室を有し、前記第３圧力室は、前記タンク通路の下流側と前記第１受圧面との間に形成されていることが好ましい。

上記構成に従えば、第１圧力室からメインスプールとコンペンセータスプールとの間隙を通じてタンク通路に排出される流量を低減させることができる。つまり、コンペンセータスプールがタンク通路を閉じる（可変絞りの開度を小さくする）方向に移動する際に、第１圧力室からメインスプールとコンペンセータスプールの間隙を通じてタンク通路に流体が排出される。しかし、第１圧力室とタンク通路との間に第３圧力室を設けることにより、第１圧力室からの排出流量に関係する第１圧力室と第３圧力室との圧力差を小さくすることができるので、第１圧力室からタンク通路に排出される流量が低減する。これにより、コンペンセータスプールの作動に強いダンピング力を付加することができるので、慣性負荷による流量を制御するときに発生する圧力変化に起因するハンチングを防ぐことができる。

上記発明において、前記コンペンセータスプールは、その外周部に全周にわたって延びる突環部を有し、前記固定絞りは、前記突環部と前記メインスプールの内周部とによって形成されて環状になっていることが好ましい。

上記構成に従えば、絞りが円環状になっているため、コンペンセータスプールの外径を小さくしても絞りの開口面積を確保することができる。これにより、コントロール弁をコンパクトにすることができる。

本発明によれば、コンパクトな構造でアクチュエータからの最大排出流量を規制できるとともに、慣性負荷による流量制御時の振動発生を防止することができる。

フォークリフトを側方から見た側面図である。 フォークリフトに備わる油圧駆動装置の油圧回路を示す油圧回路図である。 図２に示す油圧駆動装置に備わるリフトシリンダ用コントロール弁の周辺を拡大して示す油圧回路図である。 リフトシリンダ用コントロール弁を切断して示す断面図である。 図４に示すリフトシリンダ用コントロール弁に備わるコンペンセータスプールの周辺を拡大して示す拡大断面図である。

以下では、本発明に係るリフトシリンダ用コントロール弁１、及びそれを備えるフォークリフト２について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。以下で説明するリフトシリンダ用コントロール弁１及びフォークリフト２は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は、以下に示す実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。また、以下の説明における方向の概念は、説明の便宜上、用いた方向の概念であり、同様の方向の概念を有するものに限定するものではない。

［フォークリフト］
フォークリフト２は、前方に置かれた荷物等を持ち上げて搬送する産業機械である。フォークリフト２は、図１に示すように走行可能な車両本体３を備えており、車両本体３の走行方向前方にリフト装置４が設けられている。リフト装置４は、一対のマスト５、一対のチルトシリンダ機構６、一対のフォーク爪７及び一対のリフトシリンダ機構８を有している。一対のマスト５は、上下方向に夫々延在しており、前後方向に傾動可能に車両本体３の前側部分に夫々設けられている。一対のマスト５の各々には、チルトシリンダ機構６が取り付けられている。一対のチルトシリンダ機構６は、車両本体３に夫々取り付けられている。一対のチルトシリンダ機構６は、互いに連動しており、伸縮することで対応するマスト５を前後方向に傾動させることできるようになっている。

このように傾動可能な一対のマスト５には、フォーク爪７が夫々取り付けられている。一対のフォーク爪７は、前後方向に延在しており、対応するマスト５に沿って上下方向にスライドするようになっている。即ち、各フォーク爪７は、対応するマスト５に沿って昇降するようになっている。このように昇降可能な一対のフォーク爪７には、リフトシリンダ機構８が夫々設けられている。一対のリフトシリンダ機構８は、いわゆる単動シリンダ機構であり、一対のマスト５に取り付けられている。一対のリフトシリンダ機構８は、互いに連動しており、伸長することで一対のフォーク爪７を上昇させ、伸縮することで一対のフォーク爪７を下降させるようになっている。このように伸縮する一対のリフトシリンダ機構８には、それらを伸縮駆動するための油圧駆動装置１０が接続されている。

［油圧駆動装置について］
油圧駆動装置１０は、図２に示すような油圧回路であり、基本的に油圧ポンプ１１と、リフトシリンダ用コントロール弁（以下、単に「リフトコントロール弁」ともいう）１と、図示しないチルトシリンダ用コントロール弁（以下、単に「チルトコントロール弁」ともいう）を備えている。油圧ポンプ１１は、電動機、又はエンジン等の駆動源１２の出力軸１２ａに機械的に接続されており、駆動源１２が駆動することでタンク１３から作動油を吸入して吐出ポート１１ａから吐出するようになっている。油圧ポンプ１１の吐出ポート１１ａには、ポンプ通路１４が接続されている。ポンプ通路１４には、リリーフ弁１５が接続されており、リリーフ弁１５より下流側にリフトコントロール弁１及びチルトコントロール弁が直列的に接続されている。また、チルトコントロール弁の下流側には、図示しないアンローダ弁を介してタンク１３が接続されている。

＜リフトコントロール弁について＞
リフトコントロール弁１は、図２及び図３に示すようなセンターオープン型の電磁比例制御弁であり、５つのポート１ａ〜１ｅを有している。第１ポート１ａは、ポンプ通路１４を介して油圧ポンプ１１に接続されている。また、第２ポート１ｂは、主逆止弁１６を介してポンプ通路１４に繋がっており、第１ポート１ａと並列して油圧ポンプ１１に接続されている。第３ポート１ｃは、ドレン通路５１を介してタンク１３に接続されている。第４ポート１ｄは、チルトコントロール弁に接続され、第５ポート１ｅは、ロジック弁４３を介して一対のリフトシリンダ機構８の各々に接続されている。

このように５つのポート１ａ〜１ｅを有するリフトコントロール弁１は、メインスプール１７を有しており、このメインスプール１７を中立位置１７Ａから第１オフセット位置１７Ｂ又は第２オフセット位置１７Ｃに動かすことで、５つのポート１ａ〜１ｅの接続状態が切替わるようになっている。接続状態について説明すると、メインスプール１７が中立位置１７Ａにある場合、第１ポート１ａが第４ポート１ｄに接続され、その他の第２、第３及び第５ポート１ｂ，１ｃ，１ｅが夫々遮断されている。それ故、メインスプール１７が中立位置１７Ａにあると、油圧ポンプ１１から吐出される作動油は、図示しないチルトコントロール弁へと導かれる。なお、チルトコントロール弁では、リフトコントロール弁と同様に作動油の流れる方向を切換えられるようになっており、リフトコントロール弁１から流れる作動油の方向を切換えることでチルトシリンダ機構６を伸縮させて一対のマスト５を前後方向に傾動できるようになっている。

次に、メインスプール１７を中立位置１７Ａから第１オフセット位置１７Ｂに動かした場合、第２ポート１ｂが第５ポート１ｅに接続され、他の第１、第３及び第４ポート１ａ，１ｃ，１ｄが夫々遮断される。これにより、油圧ポンプ１１から吐出される作動油が一対のリフトシリンダ機構８の各々に導かれる。リフトシリンダ機構８は、シリンダ８ａとピストン８ｂとを有しており、ピストン８ｂがシリンダ８ａに摺動可能に挿入されている。シリンダ８ａ内は、ピストン８ｂにより上下の２つの空間８ｃ，８ｄに分けられており、下側の空間８ｃがロジック弁４３を介して第５ポート１ｅに接続され、上側の空間８ｄがタンク１３に接続されている。それ故、リフトシリンダ機構８では、油圧ポンプ１１から吐出される作動油が下側の空間８ｃに導かれ、導かれた作動油によりピストン８ｂが上方に押し上げられるようになっている。押し上げられることで、リフトシリンダ機構８が伸長し、フォーク爪７が昇降する。

逆に、メインスプール１７を中立位置１７Ａから第２オフセット位置１７Ｃに動かした場合、新たに第３ポート１ｃが第５ポート１ｅに接続される。なお、第２ポート１ｂは、遮断されたままである。このように第３ポート１ｃと第５ポート１ｅとが接続されることで、リフトシリンダ機構８とタンク１３とが接続される。これにより、下側の空間８ｃにある作動油がタンク１３へと排出され、リフトシリンダ機構８が収縮し、フォーク爪７が下降する。また、リフトコントロール弁１は、後述する第１パイロット圧ｐ１及び第２パイロット圧ｐ２を制御するべく第１電磁比例減圧弁１８及び第２電磁比例減圧弁１９を有している。

第１電磁比例減圧弁１８及び第２電磁比例減圧弁１９は、制御装置（図示せず）に接続され、この制御装置によって制御されている。制御装置は、運転席に設けられるリフト用レバー２０（図１参照）の操作量に応じた電流を第１電磁比例減圧弁１８及び第２電磁比例減圧弁１９に与えるようになっている。第１電磁比例減圧弁１８及び第２電磁比例減圧弁１９は、その電流に応じた圧力に第１パイロット圧ｐ１及び第２パイロット圧ｐ２を調整し、メインスプール１７に与えるようになっている。即ち、リフトコントロール弁１では、第１電磁比例減圧弁１８及び第２電磁比例減圧弁１９の作用により、リフト用レバー２０の操作に応じた位置にメインスプール１７を移動させ、開口面積が制御される。これにより、一対のリフトシリンダ機構８への供給流量、又は一対のリフトシリンダ機構８からの排出流量を制御でき、フォーク爪７を昇降させることができる。

このように構成されるリフトコントロール弁１は、一対のリフトシリンダ機構８の各々からタンク１３に排出される最大排出流量を規制するためにコンペンセータスプール２１を備えている。コンペンセータスプール２１は、固定絞り２２及び可変絞り２３を有する。固定絞り２２は、メインスプール１７の内周面とコンペンセータスプール２１の外周面によって形成され、可変絞り２３より第５ポート１e側に設けられている。可変絞り２３は、メインスプール１７の開口部とコンペンセータスプール２１のランド部によって形成され、固定絞り２２より上流側及び下流側の油圧、即ち上流圧と下流圧の差圧に応じて開度が変わるようになっている。このように固定絞り２２及び可変絞り２３を構成するコンペンセータスプール２１は、メインスプール１７内に挿入されている。以下では、メインスプール１７及びコンペンセータスプール２１を中心にリフトコントロール弁１の構造について説明する。

＜リフトコントロール弁の構造について＞
リフトコントロール弁１は、図４に示すようにケーシング２４を有する。ケーシング２４は、ケーシングブロック２５と、第１カバー２６と、第２カバー２７とを有しており、ケーシングブロック２５は、それを図４の左右方向に略一直線に貫通するスプール孔２８が形成されている。このスプール孔２８では、８箇所で部分的に拡径しており、各々の拡径した部分において円環状の流体室が形成されている。これら８つの流体室は、左から順に、第１タンク室２８ａ、排出室２８ｂ、第１ポンプ室２８ｃ、第２タンク室２８ｄ、第２ポンプ室２８ｅ、第３ポンプ室２８ｆ、供給室２８ｇ及び第３タンク室２８ｈである。

第１タンク室２８ａは、第３ポート１ｃ（図２及び３参照）を介してタンク１３（図２及び３参照）に接続されている。排出室２８ｂは、ケーシングブロック２５に形成される連通路２９によって供給室２８ｇと連通している。この連通路２９は、第５ポート１ｅ及びロジック弁４３を介して一対のリフトシリンダ機構８に接続されている。第１及び第２ポンプ室２８ｃ，２８ｅは、第１ポート１ａ（図２及び３参照）を介して油圧ポンプ１１（図２参照）に接続され、第２タンク室２８ｄは、第４ポート１ｄ（図２及び３参照）を介してチルト用コントロール弁（図示せず）に接続されている。第３ポンプ室２８ｆは、第２ポート１ｂを介して主逆止弁１６に接続されている。この主逆止弁１６は、ケーシングブロック２５に一体的に形成されている。

このように８つの流体室２８ａ〜２８ｈが形成されるスプール孔２８には、メインスプール１７が挿入されている。メインスプール１７は、大略的に中空の円柱状になっており、両端部（図４の左側端部及び右側端部）がスプール孔２８から外側に突出している。ケーシングブロック２５の両端面（図４の左端面及び右端面）には、第１カバー２６及び第２カバー２７が夫々固定されている。第１カバー２６は、第１パイロット室２６ａを有しており、この第１パイロット室２６ａには、メインスプール１７の左側端部が挿入されている。また、第２カバー２７は、第２パイロット室２７ａを有しており、この第２パイロット室２７ａには、メインスプール１７の右側腕部が挿入されている。

このようにメインスプール１７の両端部が夫々挿入される第１パイロット室２６ａ及び第２パイロット室２７ａには、更に第１ばね部材３０及び第２ばね部材３１が夫々収容されている。第１ばね部材３０は、メインスプール１７の左側端部に嵌挿されており、メインスプール１７を第２パイロット室２７ａに向かって（即ち、図４の右側に向かって）付勢している。また、第２ばね部材３１は、メインスプール１７の右側端部に嵌挿されており、メインスプール１７を第１パイロット室２６ａに向かって（即ち、図４の左側に向かって）付勢している。第１ばね部材３０及び第２ばね部材３１は、図４に示すような中立位置１７Ａに位置するように略同じ付勢力でメインスプール１７を付勢している。

また、ケーシングブロック２５には、第１電磁比例減圧弁１８及び第２電磁比例減圧弁１９が一体的に設けられ、第１電磁比例減圧弁１８と第１パイロット室２６ａとを繋ぐ第１パイロット通路３２と、第２電磁比例減圧弁１９と第２パイロット室２７ａとを繋ぐ第２パイロット通路３３とが形成されている。第１電磁比例減圧弁１８は、前述の通り第１パイロット圧ｐ１を調圧でき、また第２電磁比例減圧弁１９は、第２パイロット圧ｐ２を調圧することができるようになっている。第１パイロット通路３２は、調圧された第１パイロット圧ｐ１を第１パイロット室２６ａに導き、また第２パイロット通路３３は、調圧された第２パイロット圧ｐ２を第２パイロット室２７ａに導くようになっている。そして、メインスプール１７は、導かれた２つのパイロット圧ｐ１，ｐ２を夫々受圧し、２つのパイロット圧ｐ１，ｐ２の差圧に応じた位置に移動するようになっている。このように差圧に応じて移動するメインスプール１７は、中立位置１７Ａにおいて、
第１タンク室２８ａ、排出室２８ｂ及び第１ポンプ室２８ｃの各々の間を遮断し、また供給室２８ｇと第３タンク室２８ｈとの間を遮断している。

このように各部屋を遮断するメインスプール１７は、その軸線方向中間部分の外周部に凹部１７ａを有する。凹部１７ａは、メインスプール１７の外周面において、周方向全周にわたって形成されている。また、メインスプール１７の軸線方向中間部分の外周部には、第１及び第２仕切部１７ｂ、１７ｃが形成されている。第１及び第２仕切部１７ｂ，１７ｃは、メインスプール１７の軸線方向に離して設けられ、周方向全周にわたって延在している。また、第１及び第２仕切部１７ｂ，１７ｃは、半径方向外方に向かって突出しており、それらの外周面は、スプール孔２８を規定する内周面に当接している。

第１仕切部１７ｂは、メインスプール１７が第１オフセット位置１７Ｂにあると、第２タンク室２８ｄと第２ポンプ室２８ｅとの間を遮断するようになっている。この際、第２タンク室２８ｄは、メインスプール１７により第１ポンプ室２８ｃからも遮断されている。また、メインスプール１７が第２オフセット位置１７Ｃに動かされると、第１仕切部１７ｂは、第２タンク室２８ｄと第１ポンプ室２８ｃとの間を遮断するようになっている。これに対して、第２仕切部１７ｃは、メインスプール１７の位置に係わらず第２ポンプ室２８ｅと第３ポンプ室２８ｆとを遮断している。このように遮断された第３ポンプ室２８ｆは、メインスプール１７が中立位置１７Ａ及び第２オフセット位置１７Ｃにあるとき、供給室２８ｇと遮断されているが、メインスプール１７が第１オフセット位置１７Ｂまで動くと、供給室２８ｇと接続される。

このように各部屋２８ａ〜２８ｈの接続状態を切換えるメインスプール１７は、その右端部を構成する本体部３５と左端部を構成する蓋部３６とを有する。本体部３５は、大略円柱状に形成されており、その左端には、軸線に沿って挿入孔３５ａが形成されている。挿入孔３５ａは、有底の孔であり、メインスプール１７の左端側に形成され、そこには、コンペンセータスプール２１が摺動可能に挿入されている。このようにコンペンセータスプール２１が挿入された挿入孔３５ａの開口には、蓋部３６が螺合されており、挿入孔３５ａは、蓋部３６で閉じられている。

コンペンセータスプール２１は、図５に示すように大略的に円柱状になっており、その軸線方向先端側（図４の右側）が基端側（図４の左側）よりも小径になっている。このような形状を有するコンペンセータスプール２１は、先端側にばね受け部２１ａが形成されている。このばね受け部２１ａは、周方向全周にわたって延在しており、外周面が本体部３５の内周部３５ｂに摺動可能に当接している。

また、コンペンセータスプール２１において、ばね受け部２１ａよりも先端側には、付勢手段であるコンペン用コイルばね３７が外装されている。コンペン用コイルばね３７は、圧縮コイルばねであり、ばね受け部２１ａと挿入孔３５ａの底面３５ｃとの間に設けられている。コンペン用コイルばね３７は、コンペンセータスプール２１を蓋部３６に向かって付勢する。これにより、コンペンセータスプール２１の先端が底面３５ｃから離れてコンペンセータスプール２１と底面３５ｃとの間に第２圧力室３５ｄが形成される。他方、コンペンセータスプール２１の基端が蓋部３６に当接する。このように当接するコンペンセータスプール２１の基端と蓋部３６との間に第１圧力室３５ｅが形成されている。なお、コンペンセータスプール２１が底面３５ｃ側に動くことで、上流側パイロット室３５ｅが広くなっていく（例えば、図５参照）。

コンペンセータスプール２１の外周部において、ばね受け部２１ａより基端側には、半径方向内方に向かって凹む凹部２１ｄがある。凹部２１ｄは、周方向全周にわたって延在し、本体部３５の内周部３５ｂとの間に円環状の内部流路３８を形成する。この凹部２１ｄには、突環部２１ｅが形成されている。

突環部２１ｅは、凹部２１ｄの周方向全周にわたって延在し、半径方向外方に向かって突出している。突環部２１ｅは、その外径がコンペンセータスプール２１の基端側の外径より小径になっている。それ故、突環部２１ｅと本体部３５の内周部３５ｂとの間に隙間が形成され、この隙間が円環状の固定絞り２２を成している。このような円環状の固定絞り２２は、コンペンセータスプール２１の外径を小さくしても固定絞り２２の開口面積を確保することができる。それ故、コンペンセータスプール２１の外径を小さくすることができる。このような利点を有する固定絞り２２は、内部流路３８の途中に介在し、この固定絞り２２により内部流路３８が下流側３８ａ（図４及び図５の左側）と上流側３８ｂ（図４及び図５の右側）とに分けられる。

また、コンペンセータスプール２１には、下流側スプール内通路２１ｆ及び上流側スプール内通路２１ｇが形成されている。下流側スプール内通路２１ｆは、内部流路３８の下流側３８ａと第２圧力室３５ｄとを繋ぐようになっている。上流側スプール内通路２１ｇは、内部流路３８の上流側３８ｂと第１圧力室３５ｅとを繋ぐようになっている。これにより、第２圧力室３５ｄには、内部流路３８の下流側３８ａから下流圧に応じた下流側タンク通路圧ｐ３が導かれ、第１圧力室３５ｅには、内部流路３８の上流側３８ｂから上流圧に応じた上流側タンク通路圧ｐ４が導かれる。コンペンセータスプール２１は、下流側タンク通路圧ｐ３を第２受圧面２１ｂ（図４の右側端面）で受圧し、上流側タンク通路圧ｐ４を第１受圧面２１ｃ（図４の左側端面）で受圧するようになっている。これら下流側及び上流側タンク通路圧ｐ３，ｐ４には、固定絞り２２で隔てられた内部流路３８の下流側３８ａの下流圧及び上流側３８ｂの下流圧が夫々導かれるため下流側及び上流側タンク通路圧ｐ３，ｐ４の間に差圧が生じており、コンペンセータスプール２１の位置は、この差圧に応じて変わるようになっている。

このように構成されるコンペンセータスプール２１が挿入されるメインスプール１７の本体部３５には、内部流路３８の下流側３８ａ及び上流側３８ｂを本体部３５外に夫々開放する下流側連通路３５ｆ及び上流側連通路３５ｇが形成されている。上流側連通路３５ｇは、メインスプール１７の位置に係わらず排出室２８ｂに接続されている。他方、下流側連通路３５ｆは、メインスプール１７が中立位置１７Ａ又は第１オフセット位置１７Ｂにあると排出室２８ｂに接続される。しかし、メインスプール１７が第２オフセット位置１７Ｃに移動すると、下流側連通路３５ｆは、第１タンク室２８ａに接続され、排出室２８ｂ、上流側連通路３５ｇ及び内部流路３８と共に、連通路２９とタンク１３とを繋ぐタンク通路４１を成す。

なお、一対のリフトシリンダ機構８の収縮時（フォーク爪７の下降時）における最大速度までは、メインスプール１７の作動による下流側連通路３５ｆの開口面積の変化で流量制御を行う。メインスプール１７の切換え量が大きくなり、下流側連通路３５ｆの開口面積が所定値を超えると、後述するように、コンペンセータスプール２１が作動する。また、メインスプール１７の開口部とコンペンセータスプール２１のランド部によって形成される可変絞り２３を閉じることにより、最大流量が制限され、一対のリフトシリンダ機構８の収縮時（フォーク爪７の下降時）の速度を制限できる。

つまり、コンペンセータスプール２１の位置に応じてタンク通路４１の開度が変わるようになっており、下流側連通路３５ｆと内部流路３８とで可変絞り２３を成している。この可変絞り２３は、前述の通りコンペンセータスプール２１の位置に応じてタンク通路４１の開度を変えるが、コンペンセータスプール２１の位置が前述の通り下流側タンク通路圧ｐ３及び上流側タンク通路圧ｐ４との差圧に依存しているため、下流側タンク通路圧ｐ３及び上流側タンク通路圧ｐ４の差圧に応じてタンク通路４１の開度を調整するようになっている。それ故、可変絞り２３は、シリンダ８の下側の空間８ｃの油圧の高低に係わらずタンク１３に排出する排出流量を一定流量に制限する。

このように一定流量に制限するコンペンセータスプール２１の上流側スプール内通路２１ｇには、逆止弁３９が設けられている。逆止弁３９は、内部流路３８の上流側３８ｂから第１圧力室３５ｅへの流れを許容し、その逆方向の流れを遮断するようになっている。このような逆止弁３９を設けることで、タンク通路４１から上流側スプール内通路２１ｇを通じて第１圧力室３５ｅに導かれた流体が上流側スプール内通路２１ｇに戻ることを防ぐことができる。つまり、コンペンセータスプール２１がタンク通路４１を閉じる（可変絞りの開度を小さくする）方向に移動する際は、上流側スプール内通路２１ｇから逆止弁３９を通じて第１圧力室３５ｅに流体を速やかに導入することができる。また、コンペンセータスプール２１がタンク通路４１を開く（可変絞りの開度を大きくする）方向に移動する際は、逆止弁３９によって第１圧力室３５ｅから上流側スプール内通路２１ｇに流体が排出されることを制限することができる。これにより、コンペンセータスプール２１の作動に強いダンピング力を付加することができるので、慣性負荷による流量を制御するときに発生する圧力変化に起因するハンチングを防ぐことができる。

また、コンペンセータスプール２１の外周面には、凹部２１ｄより第１圧力室３５ｅ側に円環状の第３圧力室４０が形成されている。第３圧力室４０は、周方向全周にわたって形成されており、コンペンセータスプール２１の位置に係わらずメインスプール１７の本体部３５の内周部３５ｂに対向している。第３圧力室４０は、上流側スプール内通路２１ｇに繋がっており、内部流路３８の下流側３８ａより高圧に保たれている。これにより、第１圧力室３５ｅの上流側タンク通路圧ｐ４が内周部３５ｂとコンペンセータスプール２１との間を通って内部流路３８の下流側３８ａにリークすることを防ぐことができる。つまり、コンペンセータスプール２１がタンク通路４１を閉じる（可変絞りの開度を小さくする）方向に移動する際に、第１圧力室３５ｅからメインスプール１７とコンペンセータスプール２１の間隙を通じてタンク通路に流体が排出される。しかし、第１圧力室３５ｅとタンク通路４１との間に第３圧力室４０を設けることにより、第１圧力室３５ｅからの排出流量に関係する第１圧力室３５ｅと第３圧力室４０との圧力差を小さくすることができるので、第１圧力室３５ｅからタンク通路４１に排出される流量が低減する。これにより、コンペンセータスプール１７の作動に強いダンピング力を付加することができるので、慣性負荷による流量を制御するときに発生する圧力変化に起因するハンチングを防ぐことができる。

このように構成されるリフトコントロール弁１は、メインスプール１７が中立位置１７Ａにあるとき、一対のリフトシリンダ機構８の各々への作動油の供給を停止する。メインスプール１７を第１オフセット位置１７Ｂに移動させると、リフトコントロール弁１は、一対のリフトシリンダ機構８の各々に作動油を供給して、一対のリフトシリンダ機構８を伸長させてフォーク爪７を上昇させる。この際、作動油の供給量が規制されることがないので、フォーク爪７を素早く上昇させることができる。他方、メインスプール１７を第２オフセット位置１７Ｃに移動させると、リフトコントロール弁１は、タンク通路４１を介して一対のリフトシリンダ機構８の各々の作動油をタンク１３に排出して（図５の矢印参照）、ピストン８ｂの自重により一対のリフトシリンダ機構８を収縮させてフォーク爪７を下降させる。この際、リフトシリンダ機構８からタンク１３に排出される作動油の流量は、可変絞り２３により一定流量に規制される。これにより、フォーク爪７の下降速度を規制し、ゆっくりとフォーク爪７を下降させることができる。このように構成されるリフトコントロール弁１とリフトシリンダ機構８との間には、図２及び３に示すようにロジック弁４３が設けられている。

＜ロジック弁について＞
ロジック弁４３は、図４に示すようにケーシングブロック２５に一体的に設けられている。ロジック弁４３は、Ａポート４３ａと、Ｂポート４３ｂとを有している。Ａポート４３ａは、リフトコントロール弁１の第５ポート１ｅに接続され、Ｂポート４３ｂは、リフトシリンダ機構８の下側の空間８ｃに接続されている。このように接続されるロジック弁４３は、弁体４４及びスプリング４５を有している。弁体４４は、Ａポート４３ａを閉じる閉位置とＡポート４３ａを開く開位置との間で動くようになっている。このように移動する弁体４４は、Ａポート４３ａを開く方向にＡポート４３ａの油圧（以下、単に「入口圧」ともいう）を受け、スプリング４５によって閉位置に向かって付勢されている。それ故、ロジック弁４３は、入口圧から弁体４４が受ける作用力がスプリング４５の付勢力より高くなると、弁体４４が開位置の方へと動いてＡポート４３ａが開くようになっている。

また、ロジック弁４３は、パイロット室４６を有している。パイロット室４６は、弁体４４に形成されるロジック弁用絞り４７を介してＢポート４３ｂに接続されている。それ故、パイロット室４６には、Ｂポート４３ｂの油圧（以下、単に「出口圧」ともいう）に応じたロジック弁用パイロット圧ｐ５が導かれる。このロジック弁用パイロット圧ｐ５は、弁体４４を閉位置に向かって押圧するように作用する。それ故、ロジック弁用パイロット圧ｐ５が高くなると、入口圧からロジック弁用パイロット圧ｐ５を減算した差圧が小さくなる。そうすると、スプリング４５の付勢力より弁体４４が閉位置に向かって動く。第２ポート１ｂと第５ポート１ｅとの間が遮断される等して入口圧が下降すると、やがてＡポート４３ａが閉じられ、ロジック弁４３によりリフトシリンダ機構８とリフトコントロール弁１との間が遮断される。

このようにロジック弁４３によりリフトシリンダ機構８とリフトコントロール弁１との間が遮断されると、リフトシリンダ機構８の下側の空間８ｃからタンク１３への流出がなくなるので、定位置にてフォーク爪７が保持される。このようにフォーク爪７を保持するロジック弁４３は、パイロット室４６に接続されるコントロールポート４３ｃを有している。コントロールポート４３ｃは、セレクター弁４８を介してタンク１３に接続されている。

＜セレクター弁について＞
セレクター弁４８は、図４に示すようにケーシングブロック２５に一体的に設けられている。セレクター弁４８は、第1ポート４８ａ、第２ポート４８ｂ及び両ポート４８ａ，４８ｂを接続する通路４８ｈの開閉を行う弁部４８ｇから構成されている。第１ポート４８ａは、ケーシング２５に設けた流路５０を介して前記コントロールポート４３ｃと連通しており、第２ポート４８ｂは第３タンク室２８ｈと連通している。したがって、セレクター弁は、前記ロジック弁のパイロット室４６とタンク１３との接続及び遮断を切換できるようになっている。セレクター弁４８のパイロット室４８ｄ（図４の右側空間）は、第２パイロット室２７ａとパイロット通路４９を介して繋がっており、パイロット室４８ｄに第２パイロット圧ｐ２が導かれている。また、弁部４８ｇには、スプール４８ｅが一体成形されており、スプール４８ｅには、ばね４８ｆが設けられている。ばね４８ｆは、弁部４８ｇにより通路４８ｈを閉じるようにスプール４８ｅを付勢している。

このように構成されるセレクター弁４８は、第２パイロット圧ｐ２が所定の圧力まで上昇すると、スプール４８ｅがばね４８ｆに抗して左行する。これにより、通路４８ｈが開いてパイロット室４６とタンク１３とが接続され、第２パイロット圧ｐ２が所定の圧力未満になると、パイロット室４６とタンク１３との間を遮断するようになっている。パイロット室４６とタンク１３とが接続されることで、パイロット室４６がタンク圧になる。これにより、入口圧Ｂポート４３ｂに作用する負荷圧力によって弁体４４が開位置に向かって移動してＡポート４３ａが開き、リフトシリンダ機構８とリフトコントロール弁１とが接続される。この際、メインスプール１７が第２オフセット位置１７Ｃにあると、リフトシリンダ機構８の自重により押された作動油がリフトコントロール弁１を介してタンク１３へと導かれ、ピストン８ｂが下降してフォーク爪７が下降する。

［油圧駆動装置の動作について］
以下では、油圧駆動装置１０によりフォーク爪７を昇降させる昇降動作について説明する。フォークリフト２を始動させると、駆動源１２が油圧ポンプ１１を駆動して作動油を吐出させる。始動時、リフト用レバー２０は、中間位置にあり、それに伴ってメインスプール１７が中立位置１７Ａに位置している。中立位置１７Ａでは、第２ポンプ室２８ｅが第２タンク室２８ｄに接続される。つまり、第１ポート１ａと第４ポート１ｄとが接続され、油圧ポンプ１１から吐出される作動油がチルトコントロール弁（図示せず）に導かれる。チルトコントロール弁もまたセンターオープン型の弁であるので、作動油は、チルトコントロール弁及びアンローダ弁を通ってタンク１３へと戻される。

フォーク爪７を上昇させるべくリフト用レバー２０を操作する（例えば、後方に引く）と、第１電磁弁１８が開かれて第１パイロット室２６ａに第１パイロット圧ｐ１が導かれる。そうすることで、メインスプール１７が第１オフセット位置１７Ｂに移動し、第３ポンプ室２８ｆと供給室２８ｇとが接続される。つまり、第２ポート１ｂと第５ポート１ｅとが接続され、油圧ポンプ１１から吐出される作動油は、主逆止弁１６及び連通路２９を通ってロジック弁４３のＡポート４３ａに導かれる。この際、第１タンク室２８ａと排出室２８ｂとの間がメインスプール１７により遮断されているため、連通路２９を流れる作動油がタンク１３に戻されることがない。

油圧ポンプ１１の吐出圧が高いので、入口圧は、スプリング４５の付勢力よりも十分に高くなっている。それ故、前記油圧がスプリング４５の付勢力に打ち勝ってＡポート４３ａを開き、作動油がＡポート４３ａ及びＢポート４３ｂを通ってリフトシリンダ機構８の下側の空間８ｃに供給される。このようにして下側の空間８ｃに作動油が供給されることで、ピストン８ｂが上昇してリフトシリンダ機構８が伸長し、フォーク爪７が上昇する。

フォーク爪７を所望の位置まで上昇させた後、リフト用レバー２０を中間位置に戻すと、第１パイロット室２６ａのパイロット油がタンク１３に戻される。そうすると、メインスプール１７が第２ばね部材３１により押されて中立位置１７Ａに戻される。メインスプール１７が中立位置１７Ａに戻ると、第３ポンプ室２８ｆと供給室２８ｇとが遮断される。遮断されることで、ロジック弁４３の入口圧が低下する。これに対して、ロジック弁４３では、下側の空間８ｃの作動油圧力が絞り４７を介してパイロット室４６に作用しており、入口圧が低下することで、ロジック弁４３の弁体４４が閉位置へと移動し、Ａポート４３ａが閉じられて下側の空間８ｃとリフトコントロール弁１との間が遮断される。これにより、ピストン８ｂが下がらなくなり、フォーク爪７が所望の高さで保持される。

その後、フォーク爪７を下降させるべくリフト用レバー２０を操作する（例えば、前方に押す）と、第２電磁弁１９が開かれて第２パイロット室２７ａに第２パイロット圧ｐ２が導かれる。更に、第２パイロット室２７ａに導かれた第２パイロット圧ｐ２は、セレクター弁４８に導かれる。セレクター弁４８が開位置に切り換わる（即ち、通路４８ｈが開く）と、パイロット室４６とタンク１３とが接続される。これにより、ロジック弁４３の弁体に作用するパイロット圧ｐ５が低下してＡポート４３ａが開き、リフトシリンダ機構８の下側の空間８ｃがＢポート４３ｂ及びＡポート４３ａを介して連通路２９に接続される。

また、第２パイロット室２６ａに第２パイロット圧ｐ２が導かれることで、メインスプール１７が第２オフセット位置１７Ｃに移動する。これにより、第１タンク室２８ａと排出室２８ｂとが接続され、タンク通路４１が構成される。つまり、第３ポート１ｃと第５ポート１ｅとが接続される。そうすると、下側の空間８ｃから押し出された作動油がタンク通路４１を通ってタンク１３に排出される。このように作動油が排出されることで、ピストン８ｂが下降してリフトシリンダ機構８が収縮し、フォーク爪７が下降する。

この際、タンク通路４１を通ってタンク１３に排出される作動油は、固定絞り２２及び可変絞り２３を通って第１タンク室２８ａに導かれ、タンク１３に排出される。可変絞り２３は、コンペンセータスプール２１がコンペン用コイルばね３７、第２受圧面２１ｂ及び第１受圧面２１ｃからの力が釣り合うように移動することで、その開度が制御され、可変絞り２３の上流に設けられる固定絞り２１ｅの前後の差圧をほぼ一定とする圧力補償が可能となる。これにより、リフトシリンダ機構８の下側の空間８ｃの油圧の高低に係わらずタンク１３に排出する作動油の最大排出流量を一定流量に制限できる。したがって、排出される作動油の最大排出流量を一定流量に制限することで、フォーク爪７の下降速度が過大になることを防止し、フォーク爪７を所望の速度で下降させることができる。

また、コンペンセータスプール２１に、逆止弁３９、及び第３圧力室４０を設けることにより、コンペンセータスプール２１の作動に強いダンピング力を付加することができるので、慣性負荷による流量を制御するときに発生する圧力変化に起因するハンチングを防ぐことができる。

このようにリフトコントロール弁１では、強いダンピング効果が付加されたコンペンセータスプール２１をメインスプール１７内に設けることで、リフトコントロール弁１だけでリフトシリンダ機構８から排出される作動油の排出流量を制御する際に、振動発生を防止し、かつ所望の流量に規制することができる。

本実施形態では、走行可能なフォークリフト２にリフトコントロール弁１を適用した場合ついて説明したが、固定式のフォークリフトにリフトコントロール弁１を適用することも可能である。また、リフトコントロール弁１を適用する機器は、フォークリフトに限定されず、ホイルローダやクレーン等の産業機械であってもよい。

本実施形態では、ロジック弁４３及びセレクター弁４８が設けられているが、必ずしも必要ではない。

本件発明は、フォークリフト等の産業機械に備わるアクチュエータに対する流体の供給及び排出を切換えるためのコントロール弁及びそれを備える産業機械に適用することができる。

１ リフトコントロール弁
２ フォークリフト
８ リフトシリンダ機構
１３ タンク
１７ メインスプール
１７Ａ 中立位置
１７Ｂ 第１オフセット位置
１７Ｃ 第２オフセット位置
２１ コンペンセータスプール
２１ｂ 第２受圧面
２１ｃ 第１受圧面
２１ｅ 突環部
２１ｆ 下流側スプール内通路
２１ｇ 上流側スプール内通路
２２ 固定絞り
２３ 可変絞り
３５ｄ 第２圧力室
３５ｅ 第１圧力室
３７ コンペン用コイルばね
３８ 内部流路
３８ａ 下流側
３８ｂ 上流側
３９ 逆止弁
４０ 第３圧力室
４１ タンク通路

Claims (4)

1. アクチュエータからの流体を封止する中立位置からアクチュエータから流体をタンクに排出する排出位置に移動させると、タンク通路を形成するメインスプールと、
   前記メインスプール内に変位自在に挿入され、前記タンク通路の開度を調整することによって前記アクチュエータから前記タンクに排出される流体の最大流量をその圧力変動に係わらず所定の流量に規制するようになっているコンペンセータスプールと、
   前記タンク通路が開く方向に前記コンペンセータスプールを付勢する付勢手段と、
   前記タンク通路の途中に設けられる可変絞りと、
   前記可変絞りの上流に設けられる固定絞りと、
   前記固定絞りの上流側の流体が導入され、前記付勢手段に抗する方向に前記コンペンセータスプールに力を与える第１圧力室と、
   前記固定絞りの下流側の流体が導入され、前記付勢手段と同じ方向に前記コンペンセータスプールに力を与える第２圧力室とを備え、
   前記コンペンセータスプールは、
   前記第１圧力室の流体の圧力を受圧する第１受圧面と、
   前記第２圧力室の流体の圧力を受圧する第２受圧面と、
   前記固定絞りより上流側から前記第１圧力室に流体を導く上流側スプール内通路と、
   前記固定絞りより下流側から前記第２圧力室に流体を導く下流側スプール内通路とを有する、コントロール弁。
2. 前記コンペンセータスプールは、前記第１圧力室と前記上流側スプール内通路の間に設けられ、前記第１圧力室から前記上流側スプール内通路への流体の排出を規制する逆止弁を有している、請求項１に記載のコントロール弁。
3. 前記コンペンセータスプールは、その外周部の前記第１受圧面側に全周にわたって延びる環状の第３圧力室を有し、
   前記第３圧力室は、前記タンク通路の下流側と前記第１受圧面との間に形成されている、請求項２に記載のコントロール弁。
4. 前記コンペンセータスプールは、その外周部に全周にわたって延びる突環部を有し、
   前記固定絞りは、前記突環部と前記メインスプールの内周部とによって形成されて環状になっている、請求項１乃至３の何れか１つに記載のコントロール弁。

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