JP6424879B2 - 荷役車両の油圧駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷役車両の油圧駆動装置に関するものである。

荷役車両の油圧駆動装置として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の油圧駆動装置は、作動油の給排により昇降物を昇降させる昇降用油圧シリンダと、昇降用油圧シリンダを作動させるための昇降操作部と、昇降用油圧シリンダに対する作動油の給排を行う油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する電動機と、油圧ポンプの吸込口と昇降用油圧シリンダのボトム室との間に配設され、昇降操作部の下降操作の操作量に基づいて作動油の流れを制御する操作弁と、を備えている。また、この油圧駆動装置は、昇降用油圧シリンダの位置エネルギーを再利用するため、油圧ポンプにアキュムレータから加圧された作動油を供給する。

特表２００９−５１０３５８号公報

ここで、上述のような従来の油圧駆動装置においては、以下の問題点が存在する。すなわち、昇降用油圧シリンダ側の圧力が低いためにアキュムレータに作動油が流れない場合や、アキュムレータ側の圧力が高いことによって当該アキュムレータに作動油が流れない場合がある。これによって、昇降用の油圧シリンダからの作動油の流量が変動し、当該油圧シリンダを所望の下降速度で下降させることができないという問題がある。従って、積荷の位置エネルギーを効率よく回収可能であると共に、昇降用の油圧シリンダを所望の下降速度で下降させることが求められていた。

本発明の目的は、積荷の位置エネルギーを効率よく回収可能であると共に、昇降用の油圧シリンダを所望の下降速度で下降させることができる荷役車両の油圧駆動装置を提供することである。

本発明の一側面に係る荷役車両の油圧駆動装置は、作動油の給排により昇降物を昇降させる昇降用の油圧シリンダと、油圧シリンダを作動させるための操作部と、油圧シリンダに対する作動油の給排を行う油圧ポンプと、油圧シリンダに接続され、該油圧シリンダから排出される作動油が流れる下降油路と、下降油路に配設され、操作部の下降操作に基づいて油圧シリンダから排出された作動油の流れを制御する操作弁と、下降油路から分岐点にて分岐し、分岐点と作動油を貯留するタンクとを導通するバイパス油路と、バイパス油路に配設され、分岐点からタンクへ流れる作動油の流量であるバイパス流量を制御するバイパス流量制御弁と、下降油路の分岐点と油圧ポンプの吸込口とを接続する回生油路と、該回生油路上に設けられ、油圧シリンダから排出される作動油を蓄圧するアキュムレータと、回生油路における分岐点とアキュムレータとの間に設けられ、アキュムレータへ蓄圧される作動油の流量を制御する蓄圧流量制御弁と、を備える。

本発明に係る荷役車両の油圧駆動装置は、下降油路の分岐点と油圧ポンプの吸込口とを接続する回生油路上に設けられ、油圧シリンダから排出される作動油を蓄圧するアキュムレータを備えている。このようなアキュムレータに対して、アキュムレータへ蓄圧される作動油の流量を制御する蓄圧流量制御弁が回生油路上に設けられる。また、バイパス油路には、分岐点からタンクへ流れる作動油の流量であるバイパス流量を制御するバイパス流量制御弁が設けられている。このように、油圧駆動装置は、蓄圧流量制御弁及びバイパス流量制御弁という二つの流量制御弁を備えている。従って、アキュムレータへの蓄圧が可能な場合には、昇降用の油圧シリンダから吐出される作動油は、蓄圧流量制御弁を介してアキュムレータへ蓄圧可能である。このように、積荷の位置エネルギーをアキュムレータに蓄圧し、他のタイミングで利用することが可能となる。一方、アキュムレータへの蓄圧が出来ない場合には、昇降用の油圧シリンダから吐出される作動油をバイパス流量制御弁を介してタンクへ供給できる。従って、昇降用の油圧シリンダから吐出される作動油の流量の変動を抑制し、当該油圧シリンダを所望の下降速度で下降させることができる。以上より、積荷の位置エネルギーを効率よく回収可能であると共に、昇降用の油圧シリンダを所望の下降速度で下降させることができる。

また、本発明の他の側面に係る荷役車両の油圧駆動装置において、バイパス流量制御弁及び蓄圧流量制御弁は、操作弁を作動油が通過する際に生じる圧力差に応じて開度を調整するパイロット式の流量制御弁であり、蓄圧流量制御弁が流し得る作動油の流量である制御流量は、バイパス流量制御弁の制御流量よりも大きくてよい。これにより、昇降用の油圧シリンダからの作動油を蓄圧流量制御弁側へ向かわせて、アキュムレータに蓄圧することができる。また、アキュムレータが満杯（あるいは満杯近く）になった後は、作動油をバイパス流量制御弁を介してタンクへ向かわせることができる。このように、アキュムレータへの蓄圧か可能なタイミングで、自動的に積荷エネルギーの回収を行うことができる。

また、本発明の他の側面に係る荷役車両の油圧駆動装置において、蓄圧流量制御弁とバイパス流量制御弁の制御流量の差は１０％以下であってよい。このように、蓄圧流量制御弁とバイパス流量制御弁の制御流量の差を僅かな値にすることによって、作動油の流れが蓄圧流量制御弁側からバイパス流量制御弁側へ切り替わったとしても、昇降用の油圧シリンダからの作動油の流量の変動を抑制することができる。

また、本発明の他の側面に係る荷役車両の油圧駆動装置において、回生油路におけるアキュムレータよりも油圧ポンプ側に設けられ、アキュムレータに蓄圧された作動油を油圧ポンプ側へ放圧する放圧制御弁を更に備えてよい。これにより、アキュムレータに蓄圧された作動油を適切なタイミングで、油圧ポンプ側へ供給することができる。

また、本発明の他の側面に係る荷役車両の油圧駆動装置において、回生油路におけるアキュムレータと分岐点との間には、アキュムレータ側からの作動油の流れを遮断し、分岐点側からの作動油の流れを許容する逆止弁を更に備えてよい。これにより、アキュムレータに蓄圧された作動油が逆流することを抑制することができる。

本発明によれば、様々な条件下において、昇降用の油圧シリンダの位置エネルギーを回収することができる。

本発明の実施形態に係る油圧駆動装置を備えた荷役車両を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る油圧駆動装置を示す油圧回路図である。 図２に示した油圧駆動装置の制御系を示す構成図である。 荷役車両の油圧駆動装置の回生油路付近の構成について詳細に記載した構成図である。 蓄圧流量制御弁とバイパス流量制御弁の制御流量の差の様子を示すグラフである。 荷役車両の油圧駆動装置の各種パラメータの波形の一例を示すグラフである。 荷役車両の油圧駆動装置の各種パラメータの波形の一例を示すグラフである。 荷役車両の油圧駆動装置の各種パラメータの波形の一例を示すグラフである。

以下、本発明に係る荷役車両の油圧駆動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。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る油圧駆動装置を備えた荷役車両を示す側面図である。同図において、本実施形態に係る荷役車両１は、エンジン式のフォークリフトである。荷役車両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、昇降用油圧シリンダとしてのリフトシリンダ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（昇降物）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、傾動用油圧シリンダとしてのティルトシリンダ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（第１操作部）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）用油圧シリンダとしての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、荷役車両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用油圧シリンダとしての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。また、運転室１０には、アタッチメントシリンダ１５を作動させてアタッチメントを動作させるためのアタッチメント操作レバー（図示せず）が設けられている。

さらに、運転室１０には、特に図示はしないが、荷役車両１の走行方向（前進／後進／ニュートラル）を切り換えるためのディレクションスイッチが設けられている。

図２は、本発明に係る油圧駆動装置の第１実施形態を示す油圧回路図である。同図において、本実施形態の油圧駆動装置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１７と、この油圧ポンプ１７を駆動するエンジン１８を備えている。油圧ポンプ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１７は、一方向に回転可能な構成とされている。

油圧ポンプ１７の吸込口１７ａには、作動油を貯留するタンク１９が油圧配管２０を介して接続されている。油圧配管２０には、タンク１９から油圧ポンプ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１７は、リフト操作レバー１１による上昇操作時にはリフトシリンダ４に作動油を供給する。

油圧ポンプ１７の吐出口１７ｂとリフトシリンダ４のボトム室４ｂとは、油圧配管２２を介して接続されている。油圧配管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は、通常は閉位置２３ｂ（図示）にあり、ソレノイド操作部２３ｃに操作信号（リフト操作レバー１１の上昇操作の操作量に応じたリフト上昇用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置２３ａに切り換わる。すると、油圧ポンプ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。なお、電磁比例弁２３は、開位置２３ａにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。油圧配管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。

油圧配管２２における油圧ポンプ１７と電磁比例弁２３との分岐点には、油圧配管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。油圧配管２５には、油圧ポンプ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、油圧配管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は、通常は閉位置２６ｃ（図示）にあり、開位置２６ａ側のソレノイド操作部２６ｄに操作信号（ティルト操作レバー１２の後傾操作の操作量に応じたティルト用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置２６ａに切り換わり、開位置２６ｂ側のソレノイド操作部２６ｅに操作信号（ティルト操作レバー１２の前傾操作の操作量に応じたティルト用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置２６ｂに切り換わる。電磁比例弁２６が開位置２６ａに切り換わると、油圧ポンプ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、ティルトシリンダ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が開位置２６ｂに切り換わると、油圧ポンプ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、ティルトシリンダ９が伸長し、これに伴ってマスト３が前傾する。なお、電磁比例弁２６は、開位置２６ａ，２６ｂにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。

油圧配管２５における逆止弁２７の上流側には、油圧配管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。油圧配管３０には、油圧ポンプ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、油圧配管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。

電磁比例弁３１は、通常は閉位置３１ｃ（図示）にあり、開位置３１ａ側のソレノイド操作部３１ｄに操作信号（アタッチメント操作レバーの一方側操作の操作量に応じたアタッチメント用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置３１ａに切り換わり、開位置３１ｂ側のソレノイド操作部３１ｅに操作信号（アタッチメント操作レバーの他方側操作の操作量に応じたアタッチメント用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置３１ｂに切り換わる。なお、アタッチメントシリンダ１５の動作については省略する。また、電磁比例弁３１は、開位置３１ａ，３１ｂにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。

油圧配管３０における逆止弁３２の上流側には、油圧配管３５を介してＰＳ用の電磁比例弁３６が接続されている。油圧配管３５には、油圧ポンプ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の第１ロッド室１４ａ及び第２ロッド室１４ｂとは、油圧配管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１７からＰＳシリンダ１４の第１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１７からＰＳシリンダ１４の第２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。

電磁比例弁３６は、通常は閉位置３６ｃ（図示）にあり、開位置３６ａ側のソレノイド操作部３６ｄに操作信号（ステアリング１３の左右一方側操作の操作速度に応じたＰＳ用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置３６ａに切り換わり、開位置３６ｂ側のソレノイド操作部３６ｅに操作信号（ステアリング１３の左右他方側操作の操作速度に応じたＰＳ用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置３６ｂに切り換わる。なお、ＰＳシリンダ１４の動作については省略する。また、電磁比例弁３６は、開位置３６ａ，３６ｂにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。

油圧配管２２における油圧ポンプ１７と電磁比例弁２３との分岐点は、油圧配管４０を介してタンク１９と接続されている。油圧配管４０には、アンロード弁４１及びフィルタ４２が設けられている。また、油圧配管４０と電磁比例弁２６，３１，３６とは、油圧配管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、油圧配管４６を介して油圧配管４０と接続されている。

油圧ポンプ１７の吸込口１７ａとリフトシリンダ４のボトム室４ｂとは、油圧配管（下降油路）４７を介して接続されている。油圧配管４７には、リフト下降用の操作弁４８が配設されている。操作弁４８は、リフトシリンダ４のボトム室４ｂからの作動油の流通を許容する開位置４８ａと、リフトシリンダ４のボトム室４ｂからの作動油の流通を遮断する閉位置４８ｂとの間で切り換えられる。

操作弁４８は、通常は閉位置４８ｂ（図示）にあり、ソレノイド操作部４８ｃに操作信号（リフト操作レバー１１の下降操作の操作量に応じたリフト下降用ソレノイド電流指令値）が入力されると、開位置４８ａに切り換わる。すると、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、操作弁４８は、開位置４８ａにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。

油圧配管４７における油圧ポンプ１７と操作弁４８との分岐点は、油圧配管（バイパス油路）４９を介してタンク１９と接続されている。油圧配管４９には、バイパス流量制御弁５０が配設されている。バイパス流量制御弁５０は、圧力補償機能付きの流量制御弁である。なお、油圧配管４９には、フィルタ５４が設けられている。

バイパス流量制御弁５０は、作動油の流通を許容する開位置５０ａと、作動油の流通を遮断する閉位置５０ｂと、作動油の流通量を調整する絞り位置５０ｃとの間で切り換えられる。バイパス流量制御弁５０の閉位置５０ｂ側のパイロット操作部と操作弁４８の上流側（前側）とは、パイロット流路５１を介して接続されている。バイパス流量制御弁５０の開位置５０ａ側のパイロット操作部と操作弁４８の下流側（後側）とは、バイパス流路５２を介して接続されている。バイパス流量制御弁５０は、操作弁４８の前後の圧力差に応じた開度で開く。具体的には、操作弁４８の前後の圧力差が大きくなるほど、バイパス流量制御弁５０の開度が小さくなる。

油圧配管４７のうち、分岐点よりも油圧ポンプ１７側の油路である回生油路４７ａ上には、アキュムレータ８０、蓄圧流量制御弁８１、放圧制御弁８２、及び逆止弁８３が設けられている。これらの構成要素に関する詳細な説明については図４を参照して後述する。

上述で説明したシリンダのうち、作動油の給排によりリフトシリンダ（第１油圧シリンダ）４と異なる動作を行うティルトシリンダ９、アタッチメントシリンダ１５、及びＰＳシリンダ１４を総称して「第２油圧シリンダ７０」と称することがある。また、第２油圧シリンダ７０を操作するためのレバーである、ティルト操作レバー１２、ステアリング１３、アタッチメント操作レバーを総称して「第２操作部７３」と称することがある。

図３は、油圧駆動装置１６の制御系を示す構成図である。同図において、油圧駆動装置１６は、リフト操作レバー１１の操作量を検出するリフト操作レバー操作量センサ（操作量検出部）５５と、ティルト操作レバー１２の操作量を検出するティルト操作レバー操作量センサ５６と、アタッチメント操作レバー（図示せず）の操作量を検出するアタッチメント操作レバー操作量センサ５７と、ステアリング１３の操作速度を検出するステアリング操作速度センサ５８と、コントローラ６０と、を備えている。

コントローラ６０は、操作レバー操作量センサ５５〜５７、ステアリング操作速度センサ５８の検出値を入力し、所定の処理を行い、電磁比例弁２３，２６，３１，３６，４８制御する。なお、第２操作部７３の操作量を検出するセンサ５６，５７，５８を「第２操作量検出部７１」と称することがある。また、油圧ポンプ１７の吐出口１７ｂと第２油圧シリンダとの間に配設され、第２操作部７３の操作に基づいて前記作動油の流れを制御する電磁比例弁２６，３１，３６を「第２操作弁７２」と称することがある。

図４に、荷役車両１の油圧駆動装置１６の回生油路４７ａ付近の構成について詳細に記載した構成図を示す。上述のように、油圧配管４７のうち、分岐点よりもリフトシリンダ４側には操作弁４８が設けられる。分岐点とタンク１９を連通する油圧配管４９には、バイパス流量制御弁５０が設けられる。回生油路４７ａ上には、アキュムレータ８０が設けられ、分岐点とアキュムレータ８０との間には蓄圧流量制御弁８１が設けられ、アキュムレータ８０よりも油圧ポンプ１７側には放圧制御弁８２が設けられ、アキュムレータ８０と分岐点との間には逆止弁８３が設けられる。

本実施形態において、操作弁４８前後の圧力が、バイパス流量制御弁５０及び蓄圧流量制御弁８１のパイロット圧力として用いられる。操作弁４８は、前述のように操作者によるリフト操作レバー１１の操作量に応じた開度となる。よって、作動油の流量あたりに操作弁４８で発生する差圧は、リフト操作レバー１１の操作量に応じた値となり、レバー操作量が大きいほど小さくなる。

バイパス流量制御弁５０は、前述のように、操作弁４８を作動油が通過する際に生じる差圧に応じて開度を調整するパイロット式の流量制御弁である。すなわち、バイパス流量制御弁５０は、操作弁４８前後の圧力をパイロット圧力として入力しており、操作弁４８前後で発生する差圧が一定となるようにバイパス回路の流量を調節する。このような差圧を「制御差圧」と称する。操作弁４８の開度が小さいときは、少ない流量で制御差圧に達するため、それ以上流量が増えないように、バイパス流量制御弁５０は、バイパス流量を制御する。操作弁４８の開度が大きいときは、十分大きな流量の作動油が流れなければ制御差圧には達しない。従って、バイパス流量制御弁５０には十分に大きな流量の作動油が流れる。すなわち、レバー操作量に応じて、バイパス流量制御弁５０が流し得る流量が大きくなる。このように、流量制御弁が流し得る作動油の流量を「制御流量」と称する。バイパス流量制御弁５０の主たる機能は、積荷が軽い場合やアキュムレータ８０が満杯になった場合など、アキュムレータ８０に作動油が流れない場合にタンク１９側へバイパスさせることである。これによって、所望のリフトシリンダ４の下降速度を得ることができる。

蓄圧流量制御弁８１は、バイパス流量制御弁５０と同様、操作弁４８を作動油が通過する際に生じる差圧に応じて開度を調整するパイロット式の流量制御弁である。すなわち、蓄圧流量制御弁８１は、操作弁４８前後の圧力をパイロット圧力として入力しており、操作弁４８前後で発生する差圧が一定となるように回生油路４７ａの流量を調節する。蓄圧流量制御弁８１の制御流量は、レバー操作量に応じて大きくなる。ここで、制御流量は、バネなどによって調整が可能である。蓄圧流量制御弁８１の制御流量は、バイパス流量制御弁５０の制御流量よりも大きくなるように設定されている。図５に示すように、蓄圧流量制御弁８１の制御流量が、バイパス流量制御弁５０の制御流量に比して僅かに大きく設定されている。特に限定されないが、蓄圧流量制御弁８１とバイパス流量制御弁５０の制御流量の差は１０％以下であってよく、更に好ましくは５％以下であってよい。蓄圧流量制御弁８１とバイパス流量制御弁５０の制御流量の差が１０％より大きくなると、アキュムレータ８０が満杯となり、作動油の流れがバイパス流量制御弁５０を介してタンク１９へ移行するタイミング（例えば、図６において「４秒」付近）において、シリンダ流量の変動が大きくなる。なお、蓄圧流量制御弁８１とバイパス流量制御弁５０の制御流量の差は２％以上であってよい。制御流量の差が２％を下回ると、蓄圧可能な条件下においてもバイパス流量が生じ、蓄圧効率が低下する可能性がある。蓄圧流量制御弁８１の主たる機能は、積荷が重くアキュムレータ８０に過剰な流量が流れる場合に、その開度を絞り、所望のリフトシリンダ４の下降速度を得ることである。

具体的に、蓄圧流量制御弁８１は、作動油の流通を許容する開位置８１ａと、作動油の流通を遮断する閉位置８１ｂと、作動油の流通量を調整する絞り位置８１ｃとの間で切り換えられる。蓄圧流量制御弁８１の閉位置８１ｂ側のパイロット操作部と操作弁４８の上流側（前側）とは、パイロット流路８４を介して接続されている。蓄圧流量制御弁８１の開位置８１ａ側のパイロット操作部と操作弁４８の下流側（後側）とは、バイパス流路８６を介して接続されている。蓄圧流量制御弁８１は、操作弁４８の前後の圧力差に応じた開度で開く。具体的には、蓄圧流量制御弁８１は、通常は開位置（図示）にある。そして、操作弁４８の前後の圧力差が大きくなるほど、蓄圧流量制御弁８１の開度が小さくなる。

アキュムレータ８０は、作動油を蓄圧する機器である。また、アキュムレータ８０は、リフトシリンダ４側から流れてくる作動油を蓄圧し、油圧ポンプ１７側へ放圧する。アキュムレータ８０には内部にガスが充填されており、作動油が貯蔵されるに従ってガスが圧縮され、内部圧力が高まる。ここで、積荷が軽い状態でも回生を行う場合には、低い圧力の作動油を受け入れ可能であるように、低いガス圧に設定しておく必要がある。しかし、そのような設定を行った場合、積荷が十分に重い場合に、過剰な流量の作動油がアキュムレータ８０に流れる事となる。従って、リフトシリンダ４の下降速度が過剰となることを抑制するために、蓄圧流量制御弁８１の開度が絞られることとなり、圧力損失が大きくなり、効率が低下してしまう。従って、作業者の扱う積荷重量に合わせて、最も効率が良くなるように充填するガス圧を調整することが好ましい。なお、アキュムレータ８０の容積はリフトシリンダ４から吐出される作動油の全てを受け入れられるように、十分に大きくすることが好適である。しかし、体格の制約上、アキュムレータ８０を大きくすることが出来ない場合であっても、受け入れられなくなった作動油は、バイパス流量制御弁５０を介してタンク１９へ排出可能であるため、動作上の問題は生じない。

逆止弁８３は、アキュムレータ８０側からの作動油の流れを遮断し、分岐点側からの作動油の流れを許容する機器である。従って、リフトシリンダ４からアキュムレータ８０へ向かう作動油の流れは許容される。一方、アキュムレータ８０からリフトシリンダ４へ向かう作動油の流れは遮断される。

放圧制御弁８２は、アキュムレータ８０に蓄圧された作動油を油圧ポンプ１７側へ放圧する。放圧制御弁８２は、リフトシリンダ４の下降時にはその回路を遮断しておく。一方、放圧制御弁８２は、リフトシリンダ４の上昇、あるいは第２油圧シリンダ７０の動作が行われた場合にその回路を導通させ、アキュムレータ８０の加圧流体を油圧ポンプ１７へと誘導する。油圧ポンプ１７は、当該加圧流体により回転することができるため、動力源としてのエンジン１８のトルクを軽減することができ、燃料消費率を低減することができる。また、アキュムレータ８０に蓄積されたエネルギーを利用するタイミングは第２油圧シリンダ７０の動作時のみならず、走行中に利用することも考えられるため、放圧制御弁８２の切換タイミングは特に限定されるものではない。

具体的に、放圧制御弁８２は、アキュムレータ８０から油圧ポンプ１７の吸込口１７ａへの作動油の流通を許容する開位置８２ａと、当該流通を遮断する閉位置８２ｂとの間で切り換えられる。放圧制御弁８２は、通常は閉位置８２ｂ（図示）にあり、ソレノイド操作部８２ｃに操作信号（例えば、第２操作部７３の操作量に応じたソレノイド電流指令値など）が入力されると、開位置８２ａに切り換わる。すると、アキュムレータ８０から作動油が流れ出る。なお、放圧制御弁８２は、開位置４８ａにあるときは、操作信号に応じた開度で開く。

次に、図６〜図８を参照して、油圧駆動装置１６の各パラメータの波形の例を示す。ここでは、蓄圧流量制御弁８１とバイパス流量制御弁５０の制御流量の差は５％に設定されているものとする。図６（ａ）に示すように、アキュムレータ（Ａｃｃ）の入口圧力は作動油が蓄圧されるに従って上昇し、満杯になって以降は一定となる。一方、リフトシリンダ４のボトム室４ｂの圧力（シリンダボトム圧）、及び油圧配管４７の分岐点は作動開始と共に急激に上昇し、所定の圧力にて一定となる。アキュムレータの入口圧力と分岐点の圧力の差分は、流量調整のために蓄圧流量制御弁８１で絞られて熱に変換した分の圧力である。分岐点の圧力とアキュムレータ８０の入口圧力が等しくなると蓄圧側へ作動油が流れなくなるので、所望の下降速度に対応するシリンダ流量に対して不足する分を補うため、バイパス流量制御弁５０が開き、タンク１９側へ作動油が流れる。図６（ｂ）に示すように、当該切替のタイミング（４秒付近）においても、シリンダ流量の変動は小さく、略一定に保たれている。この点より、リフトシリンダ４の安定した動作が確認できる。

なお、図７（ａ）に示すように、シリンダ流量の積算値は単調に増加する一方、アキュムレータ８０への流量の積算値は、満杯になるまで単調に増加し、満杯になった後は増加が停止する。図７（ｂ）に示すように、アキュムレータ８０への蓄圧効率は（初期段階で急激に立ち上がる部分以外では）、蓄圧量が増えるに従って増加し、満杯になった以降は略０となる。図８（ａ）に示すように、流量に圧力を掛け合わせることで算出される電力は、シリンダボトム側では略一定となり、アキュムレータ８０の入口側では、蓄圧量が増えるに従って増加し、満杯になった後は略０となる。シリンダボトム側の電力量は単調に増加し、アキュムレータ８０の入口側では、単調に増加して満杯になった後は増加が停止する。

次に、本実施形態に係る荷役車両１の油圧駆動装置１６の作用・効果について説明する。

本実施形態に係る荷役車両１の油圧駆動装置１６は、油圧配管４７の分岐点と油圧ポンプ１７の吸込口１７ａとを接続する回生油路４７ａ上に設けられ、リフトシリンダ４から排出される作動油を蓄圧するアキュムレータ８０を備えている。このようなアキュムレータ８０に対して、アキュムレータ８０へ蓄圧される作動油の流量を制御する蓄圧流量制御弁８１が回生油路４７ａ上に設けられる。また、油圧配管４９には、分岐点からタンク１９へ流れる作動油の流量であるバイパス流量を制御するバイパス流量制御弁５０が設けられている。このように、油圧駆動装置１６は、蓄圧流量制御弁８１及びバイパス流量制御弁５０という二つの流量制御弁を備えている。従って、アキュムレータ８０への蓄圧が可能な場合には、昇降用のリフトシリンダ４から吐出される作動油は、蓄圧流量制御弁８１を介してアキュムレータ８０へ蓄圧可能である。このように、積荷の位置エネルギーをアキュムレータ８０に蓄圧し、他のタイミングで利用することが可能となる。一方、アキュムレータ８０への蓄圧が出来ない場合には、昇降用のリフトシリンダ４から吐出される作動油をバイパス流量制御弁５０を介してタンク１９へ供給できる。従って、昇降用のリフトシリンダ４から吐出される作動油の流量の変動を抑制し、当該リフトシリンダ４を所望の下降速度で下降させることができる。以上より、積荷の位置エネルギーを効率よく回収可能であると共に、昇降用のリフトシリンダ４を所望の下降速度で下降させることができる。

また、荷役車両１の油圧駆動装置１６において、バイパス流量制御弁５０及び蓄圧流量制御弁８１は、操作弁４８を作動油が通過する際に生じる圧力差に応じて開度を調整するパイロット式の流量制御弁である。また、蓄圧流量制御弁８１が流し得る作動油の流量である制御流量は、バイパス流量制御弁５０の制御流量よりも大きい。これにより、リフトシリンダ４からの作動油を蓄圧流量制御弁８１側へ向かわせて、アキュムレータ８０に蓄圧することができる。また、アキュムレータ８０が満杯になった後は、作動油をバイパス流量制御弁５０を介してタンク１９へ向かわせることができる。このように、アキュムレータ８０への蓄圧が可能なタイミングで、自動的に積荷エネルギーの回収を行うことができる。また、２つの流量制御弁が、荷重、油温、レバー操作量に応じて自動的に作動油の流量を調整するため、あらゆる条件下であっても、リフトシリンダ４を所望の下降速度にて下降させることができる。また、油圧駆動装置１６は、荷重センサ、油温センサ、回生専用の油圧モータ・ポンプ等を設けることなく、簡素な構成で、低いコストにて、上述の効果を得ることができる。

また、荷役車両１の油圧駆動装置１６において、蓄圧流量制御弁８１とバイパス流量制御弁５０の制御流量の差は１０％以下である。このように、蓄圧流量制御弁８１とバイパス流量制御弁５０の制御流量の差を僅かな値にすることによって、作動油の流れが蓄圧流量制御弁８１側からバイパス流量制御弁５０側へ切り替わったとしても、リフトシリンダ４からの作動油の流量の変動を抑制することができる。

また、荷役車両１の油圧駆動装置１６において、回生油路４７ａにおけるアキュムレータ８０よりも油圧ポンプ１７側に設けられ、アキュムレータ８０に蓄圧された作動油を油圧ポンプ１７側へ放圧する放圧制御弁８２を更に備える。これにより、アキュムレータ８０に蓄圧された作動油を適切なタイミングで、油圧ポンプ１７側へ供給することができる。

また、荷役車両１の油圧駆動装置１６において、回生油路４７ａにおけるアキュムレータ８０と分岐点との間には、アキュムレータ８０側からの作動油の流れを遮断し、分岐点側からの作動油の流れを許容する逆止弁８３を更に備える。これにより、アキュムレータ８０に蓄圧された作動油が逆流することを抑制することができる。

以上、本発明に係る荷役車両の油圧駆動装置の好適な実施形態について幾つか説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

上述の実施形態では、第２油圧シリンダとして、ティルトシリンダ、ＰＳシリンダ、及びアタッチメントシリンダが設けられている。しかし、第２油圧シリンダは少なくとも一本あればよく、一部は省略されてよい。例えば、上記実施形態では、アタッチメント及びパワーステアリングが搭載されているが、本発明の油圧駆動装置は、アタッチメント及びパワーステアリングが搭載されていないフォークリフトにも適用可能である。また、本発明の油圧駆動装置は、バッテリ式のフォークリフトはもとより、フォークリフト以外のエンジン式、バッテリ式の荷役車両にも適用可能である。

リフト操作レバーの下降操作に基づいて作動油の流れを制御する制御弁、及び第２操作部の操作に基づいて作動油の流れを制御する制御弁として、電磁式の比例弁を例示したが、油圧式、機械式のいずれでもよい。

１…荷役車両、４…リフトシリンダ（油圧シリンダ）、４ｂ…ボトム室、６…フォーク（昇降物）、１１…リフト操作レバー（操作部）、１６…油圧駆動装置、１７…油圧ポンプ、１７ａ…吸込口、１７ｂ…吐出口、１８…エンジン、４７…油圧配管（下降油路）、４７ａ…回生油路、４８…操作弁、４９…油圧配管（バイパス油路）、５０…バイパス流量制御弁、８０…アキュムレータ、８１…蓄圧流量制御弁、８２…放圧制御弁、８３…逆止弁。

Claims (5)

1. 作動油の給排により昇降物を昇降させる昇降用の油圧シリンダと、
   前記油圧シリンダを作動させるための操作部と、
   前記油圧シリンダに対する前記作動油の給排を行う油圧ポンプと、
   前記油圧シリンダに接続され、該油圧シリンダから排出される作動油が流れる下降油路と、
   前記下降油路に配設され、前記操作部の下降操作に基づいて前記油圧シリンダから排出された作動油の流れを制御する操作弁と、
   前記下降油路から分岐点にて分岐し、前記分岐点と前記作動油を貯留するタンクとを導通するバイパス油路と、
   前記バイパス油路に配設され、前記分岐点から前記タンクへ流れる作動油の流量であるバイパス流量を制御するバイパス流量制御弁と、
   前記下降油路の前記分岐点と前記油圧ポンプの吸込口とを接続する回生油路と、
   該回生油路上に設けられ、前記油圧シリンダから排出される作動油を蓄圧するアキュムレータと、
   前記回生油路における前記分岐点と前記アキュムレータとの間に設けられ、前記アキュムレータへ蓄圧される前記作動油の流量を制御する蓄圧流量制御弁と、を備える、荷役車両の油圧駆動装置。
2. 前記バイパス流量制御弁及び前記蓄圧流量制御弁は、前記操作弁を前記作動油が通過する際に生じる圧力差に応じて開度を調整するパイロット式の流量制御弁であり、
   蓄圧流量制御弁が流し得る前記作動油の流量である制御流量は、前記バイパス流量制御弁の制御流量よりも大きい、請求項１に記載の荷役車両の油圧駆動装置。
3. 前記蓄圧流量制御弁と前記バイパス流量制御弁の制御流量の差は１０％以下である、請求項２に記載の荷役車両の油圧駆動装置。
4. 前記回生油路における前記アキュムレータよりも前記油圧ポンプ側に設けられ、前記アキュムレータに蓄圧された前記作動油を前記油圧ポンプ側へ放圧する放圧制御弁を更に備える、請求項１〜３の何れか一項に記載の荷役車両の油圧駆動装置。
5. 前記回生油路における前記アキュムレータと前記分岐点との間には、前記アキュムレータ側からの作動油の流れを遮断し、前記分岐点側からの前記作動油の流れを許容する逆止弁を更に備える、請求項１〜４の何れか一項に記載の荷役車両の油圧駆動装置。

Images