JP7060112B2 - 流体制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、複数の流体制御弁を備えたクローズドセンター回路方式の流体制御装置に関する。
このような複数の流体制御弁（コントロールバルブ）を列設した構成を有する流体制御装置においては、作動液の液圧が過度に上昇することを防止するためにリリーフバルブが使用される。例えば、フォークリフトに使用される流体制御装置においては、リフト機能等の作動液に対して最大の圧力を必要とする領域に対しては、その最大圧力に対応したリリーフバルブが使用され、それよりも作動液の液圧が低い領域に対しては、各領域毎にリリーフバルブを設けた構成が採用されている。このため、各機能毎にリリーフバルブが必要となり、装置が複雑化かつ大型化し、また、装置コストが高くなるという問題を生ずる。
このため、メインリリーフバルブとセカンダリーリリーフバルブとの両方を利用した流体制御装置も使用されている。特許文献１には、複数の機能に対応した流体制御弁を列設したオープンセンター回路方式の流体制御装置において、最大の圧力を必要とする機能に対応した流体制御弁については、そのポート圧がメインリリーフバルブに導かれ、その他の機能に対応した複数の流体制御弁については、そのポート圧がセカンダリーリリーフバルブに導かれる構成を有する流体制御装置が開示されている。
ところで、単一の液圧源からの作動液を複数の機能に対応した流体制御弁に供給する構成においては、複数の機能を同時に使用した場合には、各機能の負荷に対応して応答速度が変化するという現象が生ずる。例えば、このような流体制御装置をフォークリフトに使用した場合において、リフトの上昇とチルトの後傾のように複数の機能を同時に実行した場合においては、負荷の軽い機能に作動液が優先的に流入することから、負荷が大きい機能は動作が遅くなり、負荷が小さい機能は動作が速くなるという現象が生ずる。このような現象が生じた場合においては、オペレータによる操作に支障をきたす。
このような問題に対応するため、特許文献２においては、圧力補償弁を備えたクローズドセンター回路方式の圧力補償器付液圧制御バルブ装置が提案されている。この特許文献２に記載された装置においては、流体制御弁毎に圧力補償弁を備え、各機能のうち最も負荷圧の高い作動液の圧力がロードセンシング通路を通じて各圧力補償弁に導かれる。この最も高い圧力とポート圧との差は、各圧力補償弁の差動圧が同一であれば常に一定となることから、各流体制御弁のスプール開度に応じてポートに導かれる作動液の流量が決定される。従って、負荷圧が異なる機能を同時に操作した場合においても、負荷圧に依存せず、常に一定の操作性を担保することが可能となる。
国際公開２０１７／００６４１７号 特開平１１－２１０７０５号公報
特許文献２に記載されたようなクローズドセンター回路方式の流体制御装置においても、特許文献１に記載されたようなメインリリーフバルブとセカンダリーリリーフバルブとを使用することにより、簡易な構成で複数の流体制御弁において作動液の圧力を制御したいという要請がある。
このとき、圧力補償弁を備えたクローズドセンター回路方式の流体制御装置において、メインリリーフバルブとセカンダリーリリーフバルブとを使用して複数の流体制御弁における作動液の圧力を制御するためには、各圧力補償弁に対して複数の流体制御弁のうち最も負荷圧が大きい機能に圧力を導くためのロードセンシング通路と、複数の流体制御弁のうち最大の圧力を必要とする機能以外の機能の最大圧力をセカンダリーリリーフバルブに導くためのセカンダリーリリーフ通路とを形成する必要がある。これらの通路を形成するためには、複数の流体制御弁を備えた流体制御装置全体のサイズが大きくなるばかりではなく、部品点数増加やそれに伴う組立工数の増加等が問題となる。
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、圧力補償弁を備えたクローズドセンター回路方式の流体制御装置においても、装置構成を複雑化することなく、メインリリーフバルブとセカンダリーリリーフバルブとの両方を利用して作動液の圧力を制御することが可能な流体制御装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、アクチュエータに接続されるポートを有するボディと、前記ボディ内に形成された流路を通過する作動液の流量を調整する流量調整部材と、圧力補償弁と、を各々備えた流体制御弁を、複数個列設した構成を有するクローズドセンター回路方式の流体制御装置であって、前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁に供給される作動液の圧力に対応したメインリリーフバルブと、前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁以外の複数の流体制御弁に供給される作動液の圧力に対応したセカンダリーリリーフバルブと、前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁の荷役ラインと、前記メインリリーフバルブと、前記複数の流体制御弁における各圧力補償弁とを接続する第１通路と、前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁以外の複数の流体制御弁の荷役ラインと前記セカンダリーリリーフバルブとを接続する第２通路と、前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁以外の複数の流体制御弁の荷役ラインと前記第２通路とを接続する通路に各々配設されたチェックバルブと、前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁の荷役ラインにおける作動液と前記第２通路における作動液とのうちの圧力の高い方の作動液を、前記第１通路を介して、前記メインリリーフバルブと、前記複数の流体制御弁における各圧力補償弁とに送液する通路切替手段と、を備え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、前記通路切替手段は、供給口が前記第２通路と前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁の荷役ラインとに接続され、吐出口が前記前記第１通路に接続されたシャトルバルブである。
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、前記通路切替手段は、前記第２通路と前記第１通路との間に配設されたチェックバルブと、前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁の荷役ラインと前記第１通路との間に配設されたチェックバルブとを有する。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記流量調整部材は、前記ボディ内を移動するスプールである。
請求項１から請求項４に記載の発明によれば、圧力補償弁を備えたクローズドセンター回路方式の流体制御装置においても、装置構成を複雑化することなく、メインリリーフバルブとセカンダリーリリーフバルブとの両方を利用して作動液の圧力を制御することが可能となる。
この発明に係る流体制御装置の縦断面概要図である。 この発明に係る流体制御装置における油圧回路図である。 シャトルバルブ９１により作動油の通路を切り替える構成を示す説明図である。 一対のチェックバルブ９８、９９により作動油の通路を切り替える構成を示す説明図である。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る流体制御装置の縦断面概要図である。また、図２は、この発明に係る流体制御装置における油圧回路図である。
この流体制御装置は、作動液として作動油を使用し、フォークリフトの各機能への作動油の供給を制御するものである。この流体制御装置は、油圧源１０から作動油が供給されるフロントカバー１と、リフトシリンダ２０に作動油を供給するための流体制御弁（コントロールバルブ）２と、チルトシリンダ３０に作動油を供給するための流体制御弁３と、回転アタッチメント用の回転駆動部４０に作動油を供給するための流体制御弁４と、リアカバー５とを列設した構成を有する。
フロントカバー１は、モータ１１の回転で駆動するポンプ１２と、タンク１３とを備える油圧源１０と接続されている。油圧源１０から供給された高圧の作動油は、ポンプ通路１０３を介して各流体制御弁２、３、４に供給され、タンク通路１０４を介して回収される。このフロントカバー１には、フォークリフトの座面に運転者が着座したときに閉止されるアンロード弁９と、流体制御弁２、３、４のいずれの機能も使用されていないときに作動油をタンク１３に案内するためのアンロードリリーフ弁８と、メインリリーフバルブ６とが配設されている。
流体制御弁２は、フォークリフトにおけるフォークを昇降するためのリフトシリンダ２０に作動油を供給するためのものであり、作動油の流れを制御するための流量調整部材としてのスプール２２と、圧力補償弁２１と、安全機構としてのリフトロックバルブ２９とを備える。この流体制御弁２においては、スプール２２が図２における上方に移動したときには、リフトシリンダ２０に対してリフトを上昇させるように作動油が供給され、スプール２２が図２における下方に移動したときには、リフトシリンダ２０に対してリフトを下降させるように作動油が供給される。
流体制御弁３は、フォークリフトにおけるフォークをチルトするためのチルトシリンダ３０に作動油を供給するためのものであり、作動油の流れを制御するための流量調整部材としてのスプール３２と、圧力補償弁３１と、安全機構としてのチルトロックバルブ３９とを備える。この流体制御弁３においては、スプール３２が図２における上方に移動したときには、チルトシリンダ３０に対してリフトを左方向に移動させるように作動油が供給され、スプール３２が図２における下方に移動したときには、チルトシリンダ３０に対してリフトを右方向に移動させるように作動油が供給される。
流体制御弁４は、フォークリフトにおける回転アタッチメントを回転させるための回転アタッチメント用の回転駆動部４０に作動油を供給するためのものであり、作動油の流れを制御するための流量調整部材としてのスプール４２と、圧力補償弁４１とを備える。この流体制御弁４においては、スプール４２が図２における上方に移動したときには、回転駆動部４０に対して回転アタッチメントを一方向に回転させるように作動油が供給され、スプール４２が図２における下方に移動したときには、回転駆動部４０に対して回転アタッチメントを他方向に回転させるように作動油が供給される。
リアカバー５には、セカンダリーリリーフバルブ７が配設されている。
なお、フォーク昇降の機能に使用されるリフトシリンダ２０の負荷圧は、チルトシリンダ３０の負荷圧や回転駆動部４０の負荷圧より大きなものとなっている。フロントカバー１に配設されたメインリリーフバルブ６は、負荷圧が最大の流体制御弁２に供給される作動油の圧力に対応したリリーフ特性を有している。一方、フォークチルトの機能に使用されるチルトシリンダ３０の負荷圧や回転アタッチメント回転の機能に使用される回転駆動部４０の負荷圧は、リフトシリンダ２０の負荷圧より小さなものとなっている。リアカバー５に配設されたセカンダリーリリーフバルブ７は、流体制御弁３、４に供給される作動油の圧力に対応したリリーフ特性を有している。
流体制御弁２、３、４のうち負荷圧が最大の流体制御弁２の荷役ライン１２２と、メインリリーフバルブ６と、各流体制御弁２、３、４における各圧力補償弁２１、３１、４１とは、ロードセンシング通路およびメインリリーフ通路として機能する第１通路１０１により接続されている。また、流体制御弁２、３、４のうち負荷圧が最大の流体制御弁２以外の流体制御弁３、４の荷役ライン１３２、１４２と、セカンダリーリリーフバルブ７とは、ロードセンシング通路およびセカンダリーリリーフ通路として機能する第２通路１０２により接続されている。
流体制御弁３の荷役ライン１３２と第２通路１０２との間には、チェックバルブ（逆止弁）９２が配設されている。また、流体制御弁４の荷役ライン１４２と第２通路１０２との間には、チェックバルブ９３が配設されている。さらに、第１通路１０１と第２通路１０２の間には、第２通路１０２における作動油と流体制御弁２の荷役ライン１２２における作動油のうちの圧力の高い方の作動油を、第１通路１０１を介して、メインリリーフバルブ６と、各流体制御弁２、３、４における各圧力補償弁２１、３１、４１とに送液する通路切替手段としてのシャトルバルブ９１が配設されている。
図３は、シャトルバルブ９１により作動油の通路を切り替える構成を示す説明図である。
シャトルバルブ９１における一方の供給口は、流体制御弁２、３、４のうち負荷圧が最大の流体制御弁２の荷役ライン１２２に接続されている。また、シャトルバルブ９１における他方の供給口は、セカンダリーリリーフバルブ７に接続されたロードセンシング通路およびセカンダリーリリーフ通路として機能する第２通路１０２に接続されている。そして、シャトルバルブ９１における吐出口は、メインリリーフバルブ６に接続されたロードセンシング通路およびメインリリーフ通路として機能する第１通路１０１と接続されている。これにより、荷役ライン１２２と第２通路１０２とのうち、作動油の圧力が高い方の通路が、第１通路１０１と接続される。
図４は、一対のチェックバルブ９８、９９により作動油の通路を切り替える構成を示す説明図である。
図２および図３に示す実施形態においては、通路切替手段としてのシャトルバルブ９１により荷役ライン１２２と第２通路１０２とのうち作動油の圧力が高い方の通路を第１通路１０１と接続する構成を採用している。このシャトルバルブ９１にかえて、図４に示すように、流体制御弁２、３、４のうち負荷圧が最大の流体制御弁２の荷役ライン１２２とメインリリーフバルブ６に接続されたロードセンシング通路およびメインリリーフ通路として機能する第１通路１０１との間にチェックバルブ９８を配設するとともに、セカンダリーリリーフバルブ７に接続されたロードセンシング通路およびセカンダリーリリーフ通路として機能する第２通路１０２と第１通路１０１との間にチェックバルブ９９を配設することにより、図３に示すシャトルバルブ９１と同様の作用を得ることが可能となる。
以上のような構成を有する流体制御装置において、フォークを昇降する機能のためにリフトシリンダ２０を駆動するその負荷圧が最大の流体制御弁２を開閉操作した場合においては、流体制御弁２におけるポート圧は、第１通路１０１を介してメインリリーフバルブ６に導かれ、メインリリーフバルブ６によりその最大圧が制御される。また、同時に、流体制御弁２におけるポート圧は、各流体制御弁２、３、４における各圧力補償弁２１、３１、４１に導かれる。これにより、流体制御弁２、３、４において負荷圧が異なる機能を同時に操作した場合においても、負荷圧に依存せず、常に一定の操作性を担保することが可能となる。なお、第１通路１０１と第２通路１０２との間には、シャトルバルブ９１が配設されていることから、流体制御弁２のポート圧がセカンダリーリリーフバルブ７に導かれることはない。
また、フォークをチルトする機能のためにチルトシリンダ３０を駆動する流体制御弁３を開閉操作した場合には、流体制御弁３のポート圧は、第２通路１０２を介してセカンダリーリリーフバルブ７に導かれるとともに、第１通路１０１を介してメインリリーフバルブ６および各流体制御弁２、３、４における各圧力補償弁２１、３１、４１に導かれる。このとき、セカンダリーリリーフバルブ７の設定圧はメインリリーフバルブ６の設定圧より小さくなっていることから、流体制御弁３の最大圧力はセカンダリーリリーフバルブ７により制御される。
同様に、回転アタッチメントを回転させる機能のために回転駆動部４０を駆動する流体制御弁４を開閉操作した場合には、流体制御弁４のポート圧は、第２通路１０２を介してセカンダリーリリーフバルブ７に導かれるとともに、第１通路１０１を介してメインリリーフバルブ６および各流体制御弁２、３、４における各圧力補償弁２１、３１、４１に導かれる。このとき、セカンダリーリリーフバルブ７の設定圧はメインリリーフバルブ６の設定圧より小さくなっていることから、流体制御弁４の最大圧力はセカンダリーリリーフバルブ７により制御される。
なお、流体制御弁３と流体制御弁４とを同時に開閉操作した場合においては、チェックバルブ９２とチェックバルブ９３との作用により、流体制御弁３と流体制御弁４とのうち、圧力が高い方のポート圧が、第２通路１０２を介してセカンダリーリリーフバルブ７に導かれるとともに、第１通路１０１を介してメインリリーフバルブ６および各流体制御弁２、３、４における各圧力補償弁２１、３１、４１に導かれる。
一方、負荷圧が最大の流体制御弁２と、流体制御弁３または流体制御弁４とを同時に開閉操作した場合には、上述した通路切替手段として機能するシャトルバルブ９１の作用により、各流体制御弁２、３、４における各圧力補償弁２１、３１、４１には、負荷圧が最大の流体制御弁２のポート圧が導かれる。これにより、流体制御弁３または流体制御弁４において負荷圧が低い機能を同時に操作した場合においても、負荷圧に依存せず、常に一定の操作性を担保することが可能となる。
この時には、シャトルバルブ９１の作用により、流体制御弁２の最大圧力はメインリリーフバルブ６により制御され、流体制御弁３または流体制御弁４の最大圧力はセカンダリーリリーフバルブ７により制御される。
このような構成を有する流体制御装置においては、各流体制御弁２、３、４に対するロードセンシング通路と、セカンダリーリリーフバルブ７へのリリーフ通路またはメインリリーフバルブ６へのリリーフ通路とを共通化していることから、流体制御装置全体のサイズを小さなものとすることができるとともに、装置の加工工数の低減や部品点数の減少と、それに伴う組立工数の低減が可能となる。
また、負荷圧が最大の流体制御弁２に供給される作動油の圧力に対応したリリーフ特性を有するメインリリーフバルブ６と、流体制御弁３、４に供給される作動油の圧力に対応したリリーフ特性を有するセカンダリーリリーフバルブ７とを使用することから、高圧が作用する機能と低圧が作用する機能を同時操作した場合においても、高圧または低圧どちらかが優先されることなく最適な圧力を得ることが可能となる。
１ フロントカバー
２ 流体制御弁
３ 流体制御弁
４ 流体制御弁
５ リアカバー
６ メインリリーフバルブ
７ セカンダリーリリーフバルブ
８ アンロードリリーフ弁
１０ 油圧源
１２ ポンプ
１３ タンク
２０ リフトシリンダ
２１ 圧力補償弁
２２ スプール
３０ チルトシリンダ
３１ 圧力補償弁
３２ スプール
４０ 回転機構
４１ 圧力補償弁
４２ スプール
１０１ 第１通路
１０２ 第２通路
１０３ ポンプ通路
１０４ タンク通路
１２２ 荷役ライン
１３２ 荷役ライン
１４２ 荷役ライン

Claims (4)

  1. アクチュエータに接続されるポートを有するボディと、前記ボディ内に形成された流路を通過する作動液の流量を調整する流量調整部材と、圧力補償弁と、を各々備えた流体制御弁を、複数個列設した構成を有するクローズドセンター回路方式の流体制御装置であって、
    前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁に供給される作動液の圧力に対応したメインリリーフバルブと、
    前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁以外の複数の流体制御弁に供給される作動液の圧力に対応したセカンダリーリリーフバルブと、
    前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁の荷役ラインと、前記メインリリーフバルブと、前記複数の流体制御弁における各圧力補償弁とを接続する第１通路と、
    前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁以外の複数の流体制御弁の荷役ラインと前記セカンダリーリリーフバルブとを接続する第２通路と、
    前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁以外の複数の流体制御弁の荷役ラインと前記第２通路とを接続する通路に各々配設されたチェックバルブと、
    前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁の荷役ラインにおける作動液と前記第２通路における作動液とのうちの圧力の高い方の作動液を、前記第１通路を介して、前記メインリリーフバルブと、前記複数の流体制御弁における各圧力補償弁とに送液する通路切替手段と、
    を備えたことを特徴とする流体制御装置。
  2. 請求項１に記載の流体制御装置において、
    前記通路切替手段は、供給口が前記第２通路と前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁の荷役ラインとに接続され、吐出口が前記前記第１通路に接続されたシャトルバルブである流体制御装置。
  3. 請求項１に記載の流体制御装置において、
    前記通路切替手段は、前記第２通路と前記第１通路との間に配設されたチェックバルブと、前記複数の流体制御弁のうち負荷圧が最大の流体制御弁の荷役ラインと前記第１通路との間に配設されたチェックバルブとを有する流体制御装置。
  4. 請求項１に記載の流体制御装置において、
    前記流量調整部材は、前記ボディ内を移動するスプールである流体制御装置。
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