JP6725081B2 - コントロールバルブ - Google Patents

Description

この発明は、リーチフォークリフトにおいてフォークを昇降させるためのマストを前後に移動させるための油圧シリンダに連結されるコントロールバルブに関する。

リーチフォークリフトは、フォークを昇降させるためのマストを引き込んだ状態であるリーチイン状態と、前方に出した状態であるリーチアウト状態との間で前後方向に移動させることが可能な構成を有する。

このようなリーチフォークリフトにおいてマストを移動させるために使用される油圧シリンダに連結されるコントロールバルブは、バルブボディに対してスプールを移動させることにより、高圧の作動油が導入される第１流路と、低圧域に開放される第２流路とを、マストを前方に移動させる側にピストンを付勢するためのリーチアウト側アクチュエータポートと、マストを後方に移動させる側にピストンを付勢するためのリーチイン側アクチュエータポートとに選択的に接続する構成を有する。そして、このようなコントロールバルブにおいては、スプールにおけるランド部に形成された切り欠き部（ノッチ）により、作動油の流量制御を行っている。

このようなリーチフォークリフトにおいては、ワークを支持して走行する状態において、リーチアウト側にリーチレバーを操作しているときにリーチフォークリフトを急停車した場合においては、慣性力によってマストが車体の進行方向に移動しようとする力が発生する。この力は、油圧シリンダに伝わることから、油圧シリンダによるマストの前後方向の位置を規制する力が不安定になり、マストおよびそれにより支持されているフォークが不安定な状態となる現象が生ずる。

特許文献１においては、マストをリーチさせるリーチシリンダと、リーチシリンダに送る作動油量をレバーの操作に応じて調整するオイルコントロールバルブと、オイルコントロールバルブとリーチシリンダとの間の油路に設けた流量調整弁と、リーチフォークリフトの車速を検出する車速検出手段と、フォークの積荷荷重を検出する荷重検出手段と、車速検出手段からの車速データと荷重検出手段からの荷重データとを用いて流量調整弁の絞り量を演算して制御するコントローラ５とを有するリーチフォークリフトのリーチ制御装置が開示されている。

特開２０００−５３３９８号公報

特許文献１に記載のリーチ制御装置は、流量調整弁だけではなく、車速検出手段や荷重検出手段を設ける必要があることから、装置が高価となるばかりではなく構成も複雑となり、また、制御が容易ではないという問題がある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成でありながら、リーチアウト操作時にリーチフォークリフトを急停車させたときにも、マストを安定させることが可能なコントロールバルブを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、リーチフォークリフトにおいて、フォークを昇降させるためのマストを前後に移動させるための油圧シリンダに連結され、バルブボディに対してスプールを移動させることにより、高圧の作動油が導入される第１流路と、低圧域に開放される第２流路とを、前記マストを前方に移動させる側に前記油圧シリンダのピストンを付勢するためのリーチアウト側アクチュエータポートと、前記マストを後方に移動させる側に前記油圧シリンダのピストンを付勢するためのリーチイン側アクチュエータポートとに、選択的に接続するコントロールバルブであって、前記スプールにおける前記リーチイン側アクチュエータポートと前記第２流路との連通を遮断するためのランド部に形成された切り欠き部を、前記バルブボディと前記ランド部との間に形成される開口面積が二段階に変化する形状としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スプールにおける前記リーチイン側アクチュエータポートと前記第２流路との連通を遮断するためのランド部に形成された切り欠き部を、前記バルブボディと前記ランド部との間の距離が、少なくとも二段階に変化する形状である。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スプールにおける前記リーチイン側アクチュエータポートと前記第２流路との連通を遮断するためのランド部に形成された切り欠き部を、前記バルブボディと前記ランド部との間の開口面積が徐々に大きくなる第１領域と、前記第１領域に連設され前記バルブボディと前記ランド部との間の開口面積が一定となる第２領域と、前記第２領域に連設され前記バルブボディと前記ランド部との間の開口面積が徐々に大きくなる第３領域と、前記第３領域に連設され前記バルブボディと前記ランド部との間の開口面積が一定となる第４領域と、を備え、前記第１領域の表面と前記第２領域の表面とは、前記バルブボディとの距離が第１の距離に設定され、前記第２領域の表面と前記第３領域の表面とは、前記バルブボディとの距離が前記第１の距離より大きい第２の距離に設定されるとともに、前記第１領域と前記第３領域とは、平面視において半円形の形状を有する。

請求項１から請求項３に記載の発明によれば、スプールにおけるリーチアウト側アクチュエータポートと第２流路との連通を遮断するためのランド部に形成された切り欠き部を、バルブボディとランド部との間に形成される開口面積が二段階に変化する形状としたことから、開口面積が小さい切り欠き領域の作用により、リーチアウト操作時にリーチフォークリフトを急停車させたときにもマストを安定させることが可能となる。また、開口部が大きい切り欠き領域の作用により、マストの移動を高速で実行でき、また、作動油を供給するポンプの負荷を低減して電力消費量を抑えることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、第１、第２、第３、第４領域を、容易に加工することが可能となる。

この発明に係るコントロールバルブ２０を適用するリーチフォークリフト１０の概要図である。 この発明に係るコントロールバルブ２０の断面図である。 この発明に係るコントロールバルブ２０の断面図である。 この発明に係るコントロールバルブ２０の断面図である。 主スプール３０におけるランド部３１に形成された切り欠き部４１とバルブボディ４０との関係を示す平面図である。 参考例として示す、主スプール３０におけるランド部３１に形成された切り欠き部４１とバルブボディ４０との関係を示す縦断面図である。 主スプール３０の位置と、その時の切り欠き部４１、４２、４３、４４、４５、４６等によりバルブボディ４０とランド部３１、３２、３３、３４、３５との間に形成される開口面積との関係を示すグラフである。 図７におけるリーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積部分の拡大図である。 主スプール３０におけるランド部３１に形成された切り欠き部４１とバルブボディ４０との関係を示す平面図である。 主スプール３０におけるランド部３１に形成された切り欠き部４１とバルブボディ４０との関係を示す縦断面図である。 主スプール３０の位置と、その時の切り欠き部４１、４２、４３、４４、４５、４６等によりバルブボディ４０とランド部３１、３２、３３、３４、３５との間に形成される開口面積との関係を示すグラフである。 図１１におけるリーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積部分の拡大図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、この発明に係るコントロールバルブ２０を適用するリーチフォークリフト１０の構成について説明する。図１は、この発明に係るコントロールバルブ２０を適用するリーチフォークリフト１０の概要図である。

このリーチフォークリフト１０は、ワークを支持するフォーク１１を昇降させるためのマスト１２を引き込んだ状態であるリーチイン状態と、前方に出した状態であるリーチアウト状態との間で前後方向に移動させることが可能なタイプのフォークリフトである。このリーチフォークリフト１０は、前輪１４および後輪１５を備えた本体１３と、ステアリング１６と、各種の操作を実行するためのレバー１７とを備える。本体１３の下部には、フォーク１１を昇降させるためのマスト１２を前後方向に移動させるための油圧シリンダ１８が配設されている。

次に、この発明に係るコントロールバルブ２０の構成について説明する。図２は、この発明に係るコントロールバルブ２０の断面図である。なお、この図においては、主スプール３０が中立位置に配置された状態を示している。

このコントロールバルブ２０は、フォーク１１を昇降させるためのマスト１２を移動させるための油圧シリンダ１８に連結されるものである。このコントロールバルブ２０は、油圧ポンプから高圧の作動油が導入される第１流路Ｐと、油圧タンク等の低圧域に開放される第２流路Ｔとを、マスト１２を後方に移動させる側に油圧シリンダ１８のピストン１９を付勢するためのリーチイン側アクチュエータポートＡと、マスト１２を前方に移動させる側に油圧シリンダ１８のピストン１９を付勢するためのリーチアウト側アクチュエータポートＢと、に選択的に接続するためのものである。

このコントロールバルブ２０は、複数のランド部３１、３２、３３、３４、３５と、複数の溝部３６、３７、３８、３９とが交互に形成されるとともに、バルブボディ４０に対して図２に示す左右方向に往復移動可能な主スプール３０を備える。この主スプール３０の右側の端部は、図１に示すレバー１７に接続されている。

ランド部３１には、マスト１２を後方に移動させる側に油圧シリンダ１８のピストン１９を付勢するためのリーチイン側アクチュエータポートＡから油圧タンク等の低圧域に開放される第２流路Ｔに向けて作動油が流れるときに使用される切り欠き部４１（Ａ→Ｔ）が形成されている。この切り欠き部４１は、ノッチ（ｎｏｔｃｈ）とも呼称される切り込み領域である。リーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔに向けて作動油を流すときに、ランド部３１により作動油の流れを防止した状態から溝部３６により作動油の流れを許容する状態まで一度に遷移したときには、高圧の作動油の作用によりコントロールバルブ２０に衝撃が生ずる。このため、この切り欠き部４１を介して作動油を流すことにより、このような衝撃の発生を防止している。

同様の理由により、ランド部３２には、第１流路Ｐからリーチイン側アクチュエータポートＡに作動油を流すときに使用される切り欠き部４２（Ｐ→Ａ）と、第１流路Ｐから第２流路Ｔに作動油を流すときに使用される切り欠き部４３（Ｐ→Ｔ）とが形成されている。また、ランド部３４には、第１流路Ｐから第２流路Ｔに作動油を流すときに使用される切り欠き部４４（Ｐ→Ｔ）と、第１流路Ｐからリーチアウト側アクチュエータポートＢに作動油を流すときに使用される切り欠き部４５（Ｐ→Ｂ）とが形成されている。さらに、ランド部３５には、リーチアウト側アクチュエータポートＢから第２流路Ｔに作動油を流すときに使用される切り欠き部４６（Ｂ→Ｔ）が形成されている。

次に、この発明に係るコントロールバルブ２０の動作について説明する。図３および図４は、この発明に係るコントロールバルブ２０の動作を説明するための、コントロールバルブ２０の断面図である。なお、これらの図においては、コントロールバルブ２０とともに、ワークＷ、フォーク１１、マスト１２および油圧シリンダ１８を、模式的に示している。ここで、図３は、主スプール３０が左側の位置に配置された状態を示し、図４は、主スプール３０が右側の位置に配置された状態を示している。

図２に示すように、主スプール３０が中立位置に配置された状態においては、マスト１２を後方に移動させる側に油圧シリンダ１８のピストン１９を付勢するためのリーチイン側アクチュエータポートＡおよびマスト１２を前方に移動させる側に油圧シリンダ１８のピストン１９を付勢するためのリーチアウト側アクチュエータポートＢと、油圧ポンプから高圧の作動油が導入される第１流路Ｐおよび油圧タンク等の低圧域に開放される第２流路Ｔとは、主スプール３０における複数のランド部３１、３２、３３、３４、３５の作用により遮断されている。このため、油圧シリンダ１８に対する作動油の圧送は実行されない。

この状態から、オペレータが図１に示すレバー１７を操作することにより、図３に示すように、レバー１７に連結された主スプール３０を左側に移動させた場合には、切り欠き部４５および溝部３９の作用により、高圧の作動油が導入される第１流路Ｐからリーチアウト側アクチュエータポートＢに至る作動油の通路が形成される。また、切り欠き部４１の作用により、リーチイン側アクチュエータポートＡから油圧タンク等の低圧域に開放される第２流路Ｔに至る作動油の通路が形成される。これにより、作動油は図３において矢印で示すように流れ、油圧シリンダ１８のピストン１９は、図３に示す左側に移動し、フォーク１１を昇降させるためのマスト１２は、本体１３側から前方に移動したリーチアウト状態となる。

一方、図２に示す状態から、オペレータが図１に示すレバー１７を操作することにより、図４に示すように、レバー１７に連結された主スプール３０を右側に移動させた場合には、切り欠き部４２および溝部３６の作用により、高圧の作動油が導入される第１流路Ｐからリーチイン側アクチュエータポートＡ至る作動油の通路が形成される。また、切り欠き部４６および溝部３９の作用により、リーチアウト側アクチュエータポートＢから油圧タンク等の低圧域に開放される第２流路Ｔに至る作動油の通路が形成される。これにより、作動油は図４において矢印で示すように流れ、油圧シリンダ１８のピストン１９は、図４に示す右側に移動し、フォーク１１を昇降させるためのマスト１２は、本体１３側に移動したリーチイン状態となる。

このようなコントロールバルブ２０において、フォーク１１にワークＷを支持した状態において、オペレータが図１に示すレバー１７を操作することにより、フォーク１１を昇降させるためのマスト１２を本体１３側から前方に移動したリーチアウト状態としているときに、リーチフォークリフト１０を急停車させる場合がある。このような場合においては、ワークＷや、フォーク１１およびマスト１２に対する慣性力によって、マスト１２が本体１３から離隔して車体の進行方向に移動しようとする力が発生する。この力は、油圧シリンダ１８に伝わることから、油圧シリンダ１８内における作動油の圧力が低下し、油圧シリンダ１８によるマスト１２の前後方向の位置を規制する力が不安定になることによって、マスト１２およびそれにより支持されているフォーク１１およびワークＷが不安定な状態となる。

この点についてさらに詳細に説明する。図５は、参考例として示す、主スプール３０におけるランド部３１に形成された切り欠き部４１とバルブボディ４０との関係を示す平面図である。図６は、参考例として示す、主スプール３０におけるランド部３１に形成された切り欠き部４１とバルブボディ４０との関係を示す縦断面図である。図７は、主スプール３０の位置と、その時の切り欠き部４１、４２、４３、４４、４５、４６等によりバルブボディ４０とランド部３１、３２、３３、３４、３５との間に形成される開口面積との関係を示すグラフである。図８は、図７における、図５および図６に示す切り欠き部４１により、リーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積部分の拡大図である。なお、図７および図８に示す横軸は、主スプール３０の移動距離を示し、縦軸は、開口面積（平方ミリメートル）を示している。

例えば、図８において破線で示すように、切り欠き部４１によりリーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積を大きく設定した場合においては、上述したように、マスト１２をリーチアウト状態としているときにリーチフォークリフト１０を急停車させたときには、マスト１２およびそれにより支持されているフォーク１１およびワークＷが不安定な状態となる。これに対して、図８においてハッチングを付して示すように、切り欠き部４１によりリーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積を小さく設定した場合においては、マスト１２の不安定さは軽減される。

しかしながら、切り欠き部４１によりリーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積を小さく設定した場合においては、この開口面積領域を通過する作動油の流量が小さくなることから、リーチアウト動作を実行した場合において、フォーク１１の前方への移動速度が小さくなるという問題が生ずる。

また、切り欠き部４１によりリーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積を小さく設定した場合においては、レバー１７によりリーチアウト操作を実行したときにおける油圧シリンダ１８に対する作動油の供給圧が大きくなることとなって、作動油を供給する油圧ポンプを駆動するための消費電力が大きくなる。このため、バッテリーが早期に消耗するという問題が生ずる。

このため、この発明に係るコントロールバルブ２０においては、主スプール３０におけるリーチイン側アクチュエータポートＡと第２流路Ｔとの連通を遮断するためのランド部３１に形成された切り欠き部４１を、バルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積が二段階に変化する形状とすることにより、このような問題を解決している。

図９は、この発明に係るコントロールバルブ２０において、主スプール３０におけるランド部３１に形成された切り欠き部４１とバルブボディ４０との関係を示す平面図である。図１０は、この発明に係るコントロールバルブ２０において、主スプール３０におけるランド部３１に形成された切り欠き部４１とバルブボディ４０との関係を示す縦断面図である。図１１は、主スプール３０の位置と、その時の切り欠き部４１、４２、４３、４４、４５、４６等によりバルブボディ４０とランド部３１、３２、３３、３４、３５との間に形成される開口面積との関係を示すグラフである。図１２は、図１１における、図９および図１０に示す切り欠き部４１により、リーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積部分の拡大図である。なお、図１１および図１２に示す横軸は、主スプール３０の移動距離を示し、縦軸は、開口面積（平方ミリメートル）を示している。

これらの図に示すように、この発明に係るコントロールバルブ２０においては、主スプール３０におけるリーチイン側アクチュエータポートＡと第２流路Ｔとの連通を遮断するためのランド部３１に形成された切り欠き部４１を、第１切り欠き部４１ａと第２切り欠き部４１ｂとから構成することで、バルブボディ４０と切り欠き部４１の表面との間の距離が二段階に変化する形状としている。

より具体的には、切り欠き部４１における第１切り欠き部４１ａを、バルブボディ４０とランド部３１との間の開口面積が徐々に大きくなる平面視において半円形状の第１領域と、この第１領域に連設されバルブボディ４０とランド部３１との間の開口面積が一定となる第２領域ととから構成するとともに、切り欠き部４１における第２切り欠き部４１ｂを、バルブボディ４０とランド部３１との間の開口面積が徐々に大きくなる平面視において半円形状の第３領域と、この第３領域に連設されバルブボディ４０とランド部３１との間の開口面積が一定となる第４領域とから構成し、さらに、第１領域の表面と第２領域の表面とは、バルブボディ４０との間の距離を第１の距離に設定し、第２領域と前記第３領域とは、バルブボディ４０との間の距離を第１の距離より大きい第２の距離に設定している。

このような構成を採用することにより、通常のリーチアウト動作時においては、第１切り欠き部４１ａを使用してリーチイン側アクチュエータポートＡと第２流路Ｔとを連通させることにより、リーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積を小さなものとすることができる。これにより、リーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへ流出する作動油の流量を制限することができ、マスト１２をリーチアウト状態としているときにリーチフォークリフト１０を急停車させた場合においても、マスト１２の不安定さを軽減することが可能となる。

一方、通常の動作時においては、第２切り欠き部４１ｂを使用してリーチイン側アクチュエータポートＡと第２流路Ｔとを連通させることにより、リーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積を大きなものとすることができる。これにより、リーチアウト動作を実行した場合において、フォーク１１の前方への移動速度が小さくなるという問題の発生を防止することが可能となる。

また、切り欠き部４１によりリーチイン側アクチュエータポートＡから第２流路Ｔへの作動油の流路におけるバルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積を大きなものとすることができることから、レバー１７によりリーチアウト操作を実行したときにおける油圧シリンダ１８に対する作動油の供給圧が大きくならないことから、作動油を供給する油圧ポンプを駆動するための消費電力が大きくなることはない。このため、バッテリーの消費を軽減することが可能となる。

上述した実施形態においては、切り欠き部４１における第１切り欠き部４１ａを、バルブボディ４０とランド部３１との間の開口面積が徐々に大きくなる平面視において半円形状の第１領域と、この第１領域に連設されバルブボディ４０とランド部３１との間の開口面積が一定となる第２領域ととから構成するとともに、切り欠き部４１における第２切り欠き部４１ｂを、バルブボディ４０とランド部３１との間の開口面積が徐々に大きくなる平面視において半円形状の第３領域と、この第３領域に連設されバルブボディ４０とランド部３１との間の開口面積が一定となる第４領域とから構成している。このような形状を採用することにより、第１切り欠き部４１ａと第２切り欠き部４１ｂとを、エンドミルを使用したフライス加工により二工程で形成することができる。このため、切り欠き部４１を容易かつ低コストで下降することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、主スプール３０におけるリーチイン側アクチュエータポートＡと第２流路Ｔとの連通を遮断するためのランド部３１に形成された切り欠き部４１を、バルブボディ４０と切り欠き部４１の表面との間の距離が二段階に変化する形状としている。しかしながら、切り欠き部４１の幅方向の寸法を変更することにより、バルブボディ４０とランド部３１との間に形成される開口面積が二段階に変化する形状としてもよい。

１０ リーチフォークリフト
１１ フォーク
１２ マスト
１８ 油圧シリンダ
１９ ピストン
３０ 主スプール
３１ ランド部
４０ バルブボディ
４１ 切り欠き部
４１ａ 第１切り欠き部
４１ｂ 第２切り欠き部
Ａ リーチイン側アクチュエータポート
Ｂ リーチアウト側アクチュエータポート
Ｐ 第１流路
Ｔ 第２流路

Claims (3)

1. リーチフォークリフトにおいてフォークを昇降させるためのマストを前後に移動させるための油圧シリンダに連結され、バルブボディに対してスプールを移動させることにより、高圧の作動油が導入される第１流路と、低圧域に開放される第２流路とを、前記マストを前方に移動させる側に前記油圧シリンダのピストンを付勢するためのリーチアウト側アクチュエータポートと、前記マストを後方に移動させる側に前記油圧シリンダのピストンを付勢するためのリーチイン側アクチュエータポートとに、選択的に接続するコントロールバルブであって、
   前記スプールにおける前記リーチイン側アクチュエータポートと前記第２流路との連通を遮断するためのランド部に形成された切り欠き部を、前記バルブボディと前記ランド部との間に形成される開口面積が二段階に変化する形状としたことを特徴とするコントロールバルブ。
2. 請求項１に記載のコントロールバルブにおいて、
   前記スプールにおける前記リーチイン側アクチュエータポートと前記第２流路との連通を遮断するためのランド部に形成された切り欠き部を、前記バルブボディと前記切り欠き部の表面との間の距離が、少なくとも二段階に変化する形状であるコントロールバルブ。
3. 請求項１に記載のコントロールバルブにおいて、
   前記スプールにおける前記リーチイン側アクチュエータポートと前記第２流路との連通を遮断するためのランド部に形成された切り欠き部は、前記バルブボディと前記ランド部との間の開口面積が徐々に大きくなる第１領域と、前記第１領域に連設され前記バルブボディと前記ランド部との間の開口面積が一定となる第２領域と、前記第２領域に連設され前記バルブボディと前記ランド部との間の開口面積が徐々に大きくなる第３領域と、前記第３領域に連設され前記バルブボディと前記ランド部との間の開口面積が一定となる第４領域と、を備え、
   前記第１領域の表面と前記第２領域の表面とは、前記バルブボディとの距離が第１の距離に設定され、前記第２領域の表面と前記第３領域の表面とは、前記バルブボディとの距離が前記第１の距離より大きい第２の距離に設定されるとともに、
   前記第１領域と前記第３領域とは、平面視において半円形の形状を有するコントロールバルブ。
   

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