WO2023080108A1 - 産業車両の油圧システム - Google Patents
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- F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
Definitions
- This disclosure relates to hydraulic systems for industrial vehicles.
- Industrial vehicles such as wheel loaders and forklifts are equipped with a hydraulic system that includes a steering circuit for changing the direction of travel and a cargo handling circuit for moving the bucket and fork.
- Patent Document 1 discloses a hydraulic system for a forklift in which a variable displacement steering pump is used in the steering circuit and a variable displacement cargo handling pump is used in the cargo handling circuit.
- hydraulic fluid is supplied from the steering pump to the steering actuator via the steering supply line and steering valve, and in the cargo handling circuit, the cargo handling pump supplies the cargo handling supply line and two cargo handling control valves to the two cargo handling actuators. oil is supplied.
- a merging line branches off from the steering supply line, and this merging line is connected to the cargo handling supply line.
- a switching valve is provided in the merging line. The switching valve shuts off the merging line when a cargo handling operation is not performed, and opens the merging line when a cargo handling operation is performed. That is, when the merging line is released by the switching valve, the hydraulic oil discharged from the steering pump is combined with the hydraulic oil discharged from the cargo handling pump and supplied to the cargo handling actuator.
- hydraulic fluid discharged from the steering pump is supplied to both the steering actuator and the cargo handling actuator.
- the displacement of the steering pump is changed by the steering regulator, and the capacity of the cargo handling pump is changed by the cargo handling regulator. From the viewpoint of joining the hydraulic fluid discharged from the steering pump to the hydraulic fluid discharged from the cargo handling pump as described above, the displacement of the steering pump and the displacement of the cargo handling pump are controlled in the same manner.
- load sensing control is adopted as the control method.
- the maximum load pressure which is the higher of the load pressures of the two cargo handling actuators, is input to the cargo handling regulator as the load sensing pressure.
- the cargo handling regulator controls the displacement of the cargo handling pump so that the differential pressure between the load sensing pressure and the discharge pressure of the cargo handling pump is constant.
- the higher of the load pressure of the steering actuator and the maximum load pressure of the cargo handling actuator is input to the steering regulator as the load sensing pressure.
- the steering regulator controls the displacement of the steering pump so that the differential pressure between the load sensing pressure and the discharge pressure of the steering pump is constant. Therefore, when steering operation and cargo handling operation are performed at the same time, the displacement of the steering pump changes according to the higher demand.
- an object of the present disclosure is to provide a hydraulic system for an industrial vehicle that can control the displacement of a cargo handling pump by positive control and appropriately control the displacement of a steering pump.
- the present disclosure provides a variable displacement steering pump that supplies hydraulic fluid to a steering actuator via a steering supply line and a steering valve, and hydraulic fluid to at least one cargo handling actuator via a cargo handling supply line and at least one cargo handling control valve.
- a variable displacement cargo handling pump that supplies the cargo handling supply line, a junction line branched from the steering supply line and connected to the cargo handling supply line, and a junction line provided in the junction line that shuts off the junction line when no cargo handling operation is performed. Then, a priority valve for opening the merging line when a cargo handling operation is performed, and a cargo handling request command pressure that indicates a positive correlation with the operation amount of the cargo handling operation are input.
- a cargo handling regulator that increases the capacity of the steering valve, and a steering request command pressure that exhibits a negative correlation with a differential pressure between the upstream side and the downstream side of a throttle portion that determines the amount of hydraulic oil supplied to the steering actuator in the steering valve, and the cargo handling
- a hydraulic system for an industrial vehicle comprising: a steering regulator to which the higher of required command pressures is input as a signal pressure, and which increases the displacement of the steering pump as the signal pressure increases.
- the displacement of the cargo handling pump can be positively controlled, and the displacement of the steering pump can be appropriately controlled.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hydraulic system of an industrial vehicle according to one embodiment
- FIG. 4 is an enlarged view of a steering circuit of the hydraulic system
- FIG. 4 is an enlarged view of a cargo handling circuit of the hydraulic system
- FIG. It is an operation system circuit diagram of the said cargo-handling circuit.
- 4 is a graph showing the relationship between the manipulated variable of the cargo handling operation and the required cargo handling command pressure.
- 4 is a graph showing the relationship between the differential pressure on the upstream side and the downstream side of the throttle portion of the steering valve and the steering request command pressure.
- FIG. 1 shows a hydraulic system 1 for an industrial vehicle according to one embodiment.
- the industrial vehicle is a wheel loader that includes a hoist (also called an arm or boom) and a bucket.
- the industrial vehicle may be a forklift or the like.
- the hydraulic system 1 includes a steering circuit 2 for changing the direction of travel and a cargo handling circuit 3 for moving the bucket.
- a front vehicle body including front wheels and a rear vehicle body including rear wheels are connected so as to be able to swing horizontally.
- a hoist is connected to the front vehicle body so as to be able to swing in the vertical direction, and a bucket is connected to the tip of the hoist so as to be able to swing in the vertical direction.
- the steering circuit 2 includes a steering pump 21, a steering valve 23 and a steering actuator 11, as shown in FIG.
- the steering pump 21 supplies hydraulic fluid to the steering actuator 11 via a steering supply line 22 and a steering valve 23 .
- the steering actuator 11 is composed of a pair of hydraulic cylinders provided on both left and right sides of the connecting portion between the front vehicle body and the rear vehicle body. If the industrial vehicle is a forklift, the steering actuator 11 is composed of a single double-rod hydraulic cylinder.
- the steering pump 21 is connected to the steering valve 23 via a steering supply line 22
- the steering valve 23 is connected to the steering actuator 11 via a pair of supply/discharge lines 24
- the steering valve 23 is connected to the tank by a tank line 25 .
- the steering valve 23 has a throttle portion 23 a that determines the amount of hydraulic oil supplied to the steering actuator 11 . Both ends of an intermediate line 27 interposed between the steering supply line 22 and the supply/discharge line 24 are also connected to the steering valve 23 . A check valve 28 is provided in the intermediate line 27 .
- the steering valve 23 shifts from the neutral position to the right turning position or the left turning position when a handle provided in the driver's cab of the industrial vehicle is operated.
- the steering supply line 22 both ends of the intermediate line 27, the pair of supply/discharge lines 24 and the tank line 25 are all blocked.
- the steering supply line 22 communicates with one supply/discharge line 24 via the intermediate line 27
- the other supply/discharge line 24 communicates with the tank line 25 .
- the opening area of the throttle portion 23a increases as the amount of operation of the handle increases.
- the steering valve 23 has a pair of pilot ports, and these pilot ports are connected to the Orbitroll (registered trademark) 26 by pilot lines 26a and 26b.
- the orbit roll 26 is connected to the steering wheel, and outputs a pilot pressure corresponding to the amount of operation of the steering wheel to the pilot port of the steering valve 23 through a pilot line 26a or 26b in the rotating direction of the steering wheel.
- a load pressure line 64 and a tank line 68 are also connected to the steering valve 23 .
- the load pressure line 64 communicates with the tank line 68 when the steering valve 23 is in the neutral position.
- the pressure on the downstream side of the throttle portion 23 a is introduced to the load pressure line 64 .
- a compensator 61 is provided in the steering supply line 22 .
- the compensator 61 opens the steering supply line 22 at the neutral position, and the opening area of the compensator 61 decreases as the compensator 61 shifts from the neutral position.
- the pressure on the upstream side and the pressure on the downstream side of the throttle portion 23a of the steering valve 23 act on the compensator 61 so as to oppose each other.
- the pressure on the downstream side of the throttle portion 23a in the steering valve 23 is guided to the compensator 61 through the load pressure line 64 and acts on the compensator 61 so as to shift the opening area in the direction of increasing.
- the pressure on the upstream side of the throttle portion 23a in the steering valve 23 is guided to the compensator 61 through the supply pressure line 62, and acts on the compensator 61 so as to shift the opening area in the direction of decreasing.
- the supply pressure line 62 branches off from the steering supply line 22 downstream of the compensator 61 .
- the supply pressure line 62 and the load pressure line 64 are provided with the throttles 63 and 65, respectively, but the throttles 63 and 65 can be omitted.
- a relief line 66 branches from the load pressure line 64, and a relief valve 67 provided in the relief line 66 keeps the pressure of the load pressure line 64 at a predetermined value or less.
- the steering pump 21 described above is driven by the prime mover.
- the prime mover is, for example, an internal combustion engine or an electric motor.
- the prime mover also drives a cargo handling pump 31 and a sub-pump 15, which will be described later.
- the steering pump 21 is a variable displacement pump.
- the steering pump 21 is a swash plate pump having a swash plate 21a.
- the steering pump 21 may be a tilted shaft pump.
- a relief line branches from a portion upstream of a priority valve 72 in the steering supply line 22 or a confluence line 71, which will be described later. is kept below a predetermined value.
- the displacement of the steering pump 21 is changed by the steering regulator 4.
- the steering regulator 4 performs flow control using the flow control piston 46 and horsepower control using the horsepower control piston 47 .
- the steering regulator 4 may only control the flow rate.
- a signal pressure is input to the steering regulator 4 for flow rate control.
- the steering regulator 4 increases the capacity of the steering pump 21 as the signal pressure increases.
- the steering regulator 4 is configured as shown in FIG. 2, but the configuration of the steering regulator 4 is not limited to this and can be changed as appropriate.
- the steering regulator 4 includes a flow rate control piston 46 and a horsepower control piston 47, a servo piston 41 connected to the swash plate 21a of the steering pump 21, and a control valve 42 for driving the servo piston 41.
- Steering regulator 4 also includes a housing that slidably retains flow control piston 46 , horsepower control piston 47 and servo piston 41 . Part of the housing may be integrated with the casing of the steering pump 21 .
- the steering regulator 4 is formed with a first pressure receiving chamber 4a into which the discharge pressure of the steering pump 21 is introduced and a second pressure receiving chamber 4b into which the control pressure is introduced.
- the servo piston 41 has a first end exposed in the first pressure receiving chamber 4a and a second end exposed in the second pressure receiving chamber 4b and having a larger diameter than the first end.
- the adjustment valve 42 is for adjusting the control pressure introduced into the second pressure receiving chamber 4b.
- the regulating valve 42 includes a spool 43 that moves in a direction of decreasing the control pressure (capacity increasing direction, leftward in FIG. 2) and a direction of increasing the control pressure (capacity decreasing direction, rightward in FIG. 2), and a spool It includes a sleeve 44 that accommodates 43 .
- the spool 43 is connected to the flow rate control piston 46 via a lever 46a, and is connected to the horsepower control piston 47 via a lever 47a.
- the spool 43 moves in the capacity increasing direction as the flow control piston 46 moves forward, and moves in the capacity decreasing direction as the flow control piston 46 moves backward. Further, the spool 43 moves in the capacity decreasing direction as the horsepower control piston 47 moves forward, and moves in the capacity increasing direction as the flow control piston 46 moves backward.
- the flow rate control piston 46 and the horsepower control piston 47 are configured so that the one that restricts the capacity to a small value (that is, the one that commands a smaller capacity) preferentially moves the spool 43 . Since this configuration is a well-known technology, detailed description is omitted.
- the sleeve 44 is connected with the servo piston 41 by a feedback lever 45 .
- the sleeve 44 is formed with a pump port, a tank port, and an output port (the output port communicates with the second pressure receiving chamber 4b). port, or the output port is in communication with either the pump port or the tank port.
- the steering regulator 4 is formed with an operating chamber 4c that applies the above-mentioned signal pressure to the flow rate control piston 46. That is, the flow control piston 46 moves forward when the signal pressure increases and moves backward when the signal pressure decreases.
- the steering regulator 4 is formed with an operating chamber 4 d that applies the discharge pressure of the steering pump 21 to the horsepower control piston 47 . That is, the horsepower control piston 47 moves forward when the discharge pressure of the steering pump 21 increases, and moves backward when the discharge pressure decreases.
- the cargo handling circuit 3 includes a cargo handling pump 31, two cargo handling control valves 33, and two cargo handling actuators 12, as shown in FIG.
- the cargo handling pump 31 supplies hydraulic oil to the two cargo handling actuators 12 via the cargo handling supply line 32 and the two cargo handling control valves 33 .
- the two cargo handling actuators 12 are the bucket actuator 13 and the hoist actuator 14 .
- the bucket actuator 13 is composed of a single hydraulic cylinder
- the hoist actuator 14 is composed of a pair of hydraulic cylinders.
- the two cargo control valves 33 are a bucket control valve 34 and a hoist control valve 35 .
- the cargo handling pump 31 is connected to the bucket control valve 34 and the hoist control valve 35 by the cargo handling supply line 32 .
- the cargo handling supply line 32 includes a common passage 32 a extending from the cargo handling pump 31 , a bucket branch passage 32 b extending from the downstream end of the common passage 32 a to the bucket control valve 34 , and extending from the downstream end of the common passage 32 a to the hoist control valve 35 .
- hoist branch 32c includes hoist branch 32c.
- the bucket branch passage 32b and the hoist branch passage 32c are provided with check valves 32d and 32e, respectively.
- the hoist branch passage 32c is provided with a bucket priority valve 32f for limiting the supply of hydraulic oil to the hoist actuator 14 when the bucket operation and the hoist operation are performed simultaneously.
- the bucket priority valve 32f opens the hoist branch passage 32c at the neutral position, and the opening area of the bucket priority valve 32f decreases as the bucket priority valve 32f shifts from the neutral position.
- the bucket priority valve 32f is of a pilot type and has a pilot port. As the pilot pressure introduced to the pilot port of the bucket priority valve 32f increases, the opening area of the bucket priority valve 32f decreases.
- the bucket priority valve 32f may be of an electromagnetic type.
- the bucket control valve 34 described above is connected to the bucket actuator 13 by a pair of supply/discharge lines 36 , and the hoist control valve 35 is connected to the hoist actuator 14 by a pair of supply/discharge lines 37 . Also, the bucket control valve 34 and the hoist control valve 35 are connected to the tank by a tank line 38 .
- the bucket control valve 34 shifts from the neutral position to the first operating position or the second operating position.
- the cargo handling supply line 32, the pair of supply and discharge lines 36 and the tank line 38 are all blocked.
- the cargo handling supply line 32 communicates with one supply/discharge line 36
- the other supply/discharge line 36 communicates with the tank line 38 .
- the bucket control valve 34 is of a pilot type and has a pair of pilot ports. When the pilot pressure is introduced into one of the pilot ports, the bucket control valve 34 shifts from the neutral position to the first operating position, and the opening area of the bucket control valve 34 increases as the pilot pressure increases. Conversely, when pilot pressure is introduced to the other pilot port, bucket control valve 34 shifts from the neutral position to the second operating position, and the opening area of bucket control valve 34 increases as the pilot pressure increases.
- the bucket control valve 34 may be of an electromagnetic type.
- the hoist control valve 35 shifts from the neutral position to the first operating position or the second operating position. Additionally, the hoist control valve 35 also shifts between the second and third operating positions. In the neutral position, the cargo handling supply line 32, the pair of supply and discharge lines 37 and the tank line 38 are all blocked. At the first operating position or the second operating position, the cargo handling supply line 32 communicates with one supply/discharge line 37 , and the other supply/discharge line 37 communicates with the tank line 38 . In the third operating position, the supply and discharge lines 37 communicate with each other within the hoist control valve 35 .
- the hoist control valve 35 is of a pilot type and has a pair of pilot ports.
- pilot pressure is introduced into one of the pilot ports, the hoist control valve 35 shifts from the neutral position to the first operating position, and the opening area of the hoist control valve 35 increases as the pilot pressure increases.
- pilot pressure is introduced into the other pilot port, the hoist control valve 35 shifts from the neutral position to the second operating position, and the opening area of the hoist control valve 35 increases as the pilot pressure increases.
- the hoist control valve 35 may be electromagnetic.
- a center bypass line 39 branches off from the common path 32a of the cargo handling supply line 32, and this center bypass line 39 passes through the bucket control valve 34 and the hoist control valve 35 and extends to the tank. .
- the bucket control valve 34 and the hoist control valve 35 decrease the opening area on the center bypass line 39 as they shift from the neutral position to the first operating position or the second operating position.
- the pilot port of the bucket control valve 34 is connected via a pair of pilot lines to a pair of proportional bucket solenoid valves 94 and 95
- the pilot port of the hoist control valve 35 is connected via a pair of pilot lines to a pair of proportional bucket valves 94 and 95.
- hoist electromagnetic proportional valves 96 and 97 The bucket electromagnetic proportional valves 94 and 95 and the hoist electromagnetic proportional valves 96 and 97 are connected by the primary pressure line 16 to the sub pump 15 (see FIG. 1).
- a relief line branches off from the primary pressure line 16, and the discharge pressure of the auxiliary pump 15 is maintained at a predetermined value by a relief valve provided in this relief line.
- each of the bucket electromagnetic proportional valves 94, 95 and the hoist electromagnetic proportional valves 96, 97 is a direct proportional type in which the command current and the secondary pressure exhibit a positive correlation.
- each of the bucket electromagnetic proportional valves 94, 95 and the hoist electromagnetic proportional valves 96, 97 may be of the inverse proportional type in which the command current and the secondary pressure exhibit a negative correlation.
- the driver's cab of the industrial vehicle is provided with a bucket operating device 92 and a hoist operating device 93 in addition to the steering wheel described above.
- the bucket operation device 92 includes an operation lever for bucket operation
- the hoist operation device 93 includes an operation lever for hoist operation.
- each of the bucket operation device 92 and the hoist operation device 93 is an electric joystick that outputs an electric signal according to the tilting direction and tilting angle of the control lever (that is, the amount of bucket operation or hoist operation). . Electrical signals output from the bucket operation device 92 and the hoist operation device 93 are input to the control device 91 .
- each of the bucket operation device 92 and the hoist operation device 93 may be a pilot operation valve that outputs a pilot pressure corresponding to the tilting direction and tilting angle of the operation lever.
- the bucket electromagnetic proportional valves 94, 95 and the hoist electromagnetic proportional valves 96, 97 are omitted, and the pilot port of the bucket control valve 34 is connected by a pair of pilot lines to the bucket operation device 92, which is a pilot operation valve.
- a pilot port of the hoist control valve 35 may be connected to a hoist operating device 93, which is a pilot operated valve, via a pair of pilot lines.
- the control device 91 supplies a command current to the bucket electromagnetic proportional valve 94 or 95 corresponding to the tilting direction of the operation lever. Further, the control device 91 increases the command current as the operation amount of the bucket operation increases.
- the secondary pressure output from one of the bucket solenoid proportional valves 94 (the one that swings the bucket upward) is also guided to the pilot port of the above-described bucket priority valve 32f as shown in FIG.
- the control device 91 sends a command current to the hoist electromagnetic proportional valve 96 or 97 corresponding to the tilting direction of the operation lever. Further, the control device 91 increases the command current as the operation amount of the hoist operation increases.
- the functions of the elements disclosed herein can be general purpose processors, special purpose processors, integrated circuits, Application Specific Integrated Circuits (ASICs), conventional circuits, configured or programmed to perform the functions disclosed. and/or combinations thereof.
- a processor is considered a processing circuit or circuit because it includes transistors and other circuits.
- a circuit, unit, or means is hardware that performs or is programmed to perform the recited functions.
- the hardware may be the hardware disclosed herein, or other known hardware programmed or configured to perform the recited functions.
- a circuit, means or unit is a combination of hardware and software where the hardware is a processor which is considered a type of circuit, the software being used to configure the hardware and/or the processor.
- the cargo handling pump 31 described above is a variable displacement pump.
- the cargo handling pump 31 is a swash plate pump having a swash plate 31a.
- the cargo handling pump 31 may be a bent shaft pump.
- a relief line branches off from the cargo handling supply line 32, and a relief valve provided in this relief line keeps the discharge pressure of the cargo handling pump 31 at a predetermined value or less.
- the capacity of the cargo handling pump 31 is changed by the cargo handling regulator 5 .
- the cargo handling regulator 5 performs flow control using the flow control piston 56 and horsepower control using the horsepower control piston 57 .
- the cargo handling regulator 5 may perform only flow rate control.
- a cargo handling request command pressure is input to the cargo handling regulator 5 for flow rate control.
- the cargo handling request command pressure will be described later in detail.
- the cargo handling regulator 5 increases the displacement of the cargo handling pump 31 as the required cargo handling command pressure increases.
- the cargo handling regulator 5 is configured as shown in FIG. 3, but the configuration of the cargo handling regulator 5 is not limited to this, and can be changed as appropriate.
- the cargo handling regulator 5 includes a servo piston 51 connected to the swash plate 31a of the cargo handling pump 31 and an adjustment valve 52 for driving the servo piston 51, in addition to the flow control piston 56 and the horsepower control piston 57.
- the cargo handling regulator 5 also includes a housing that slidably holds the flow control piston 56, the horsepower control piston 57, and the servo piston 51. As shown in FIG. Part of the housing may be integrated with the casing of the cargo pump 31 .
- the cargo handling regulator 5 is formed with a first pressure receiving chamber 5a into which the discharge pressure of the cargo handling pump 31 is introduced and a second pressure receiving chamber 5b into which the control pressure is introduced.
- the servo piston 51 has a first end exposed in the first pressure receiving chamber 5a and a second end exposed in the second pressure receiving chamber 5b and having a larger diameter than the first end.
- the adjustment valve 52 is for adjusting the control pressure introduced into the second pressure receiving chamber 5b.
- the regulating valve 52 includes a spool 53 that moves in a direction of decreasing the control pressure (capacity increasing direction, leftward in FIG. 3) and a direction of increasing the control pressure (capacity decreasing direction, rightward in FIG. 3), and a spool It includes a sleeve 54 that accommodates 53 .
- the spool 53 is connected to the flow rate control piston 56 via a lever 56a, and is connected to the horsepower control piston 57 via a lever 57a.
- the spool 53 moves in the capacity increasing direction as the flow control piston 56 moves forward, and moves in the capacity decreasing direction as the flow control piston 56 moves backward. Further, the spool 53 moves in the capacity decreasing direction as the horsepower control piston 57 moves forward, and moves in the capacity increasing direction as the flow control piston 56 moves backward.
- the flow rate control piston 56 and the horsepower control piston 57 are configured so that the one that restricts the capacity to a small value (that is, the one that commands a smaller capacity) preferentially moves the spool 53 .
- the sleeve 54 is connected with the servo piston 51 by a feedback lever 55 .
- the sleeve 54 is formed with a pump port, a tank port, and an output port (the output port communicates with the second pressure receiving chamber 5b). port, or the output port is in communication with either the pump port or the tank port.
- the cargo handling regulator 5 is formed with an operation chamber 5c for applying the cargo handling request command pressure to the flow rate control piston 56 .
- the flow rate control piston 56 advances when the required cargo handling command pressure increases, and moves backward when the required cargo handling command pressure decreases.
- the cargo handling regulator 5 is formed with an operating chamber 5 d for applying the discharge pressure of the cargo handling pump 31 to the horsepower control piston 57 . That is, the horsepower control piston 57 moves forward when the discharge pressure of the cargo handling pump 31 increases, and moves backward when the discharge pressure decreases.
- the working chamber 5c is connected to the electromagnetic proportional valve 81 through the command pressure line 82.
- the electromagnetic proportional valve 81 is connected to the auxiliary pump 15 through the primary pressure line 16 described above.
- the proportional solenoid valve 81 is of a direct proportional type in which the command current and the secondary pressure exhibit a positive correlation.
- the electromagnetic proportional valve 81 may be of an inverse proportional type in which the command current and the secondary pressure exhibit a negative correlation.
- the electromagnetic proportional valve 81 is controlled by the control device 91 described above, and outputs the secondary pressure to the operating chamber 5c as the cargo handling request command pressure.
- the control device 91 supplies a command current to the electromagnetic proportional valve 81 when a cargo handling operation (bucket operation or hoist operation) is performed.
- the control device 91 increases the command current as the operation amount of the cargo handling operation increases. That is, as shown in FIG. 5, the cargo handling request command pressure exhibits a positive correlation with the manipulated variable of the cargo handling operation.
- the operating chamber 4c of the steering regulator 4 is connected to the output port of the high pressure selection valve 84 by the command pressure line 85, as shown in FIG.
- One of a pair of input ports of the high pressure selection valve 84 is connected to the pressure reducing valve 75 via an input line 79, and the other is connected via an input line 83 to the command pressure line 82 (see FIG. 3).
- the input line 83 may be connected to the working chamber 5 c of the cargo handling regulator 5 instead of the command pressure line 82 .
- the pressure reducing valve 75 is connected to the sub-pump 15 through the primary pressure line 16 described above.
- the pressure reducing valve 75 is driven by the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the throttle portion 23a in the steering valve 23, and outputs the secondary pressure as the steering request command pressure so that the secondary pressure decreases as the differential pressure increases. . That is, as shown in FIG. 6, the steering request command pressure shows a negative correlation with the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the throttle portion 23a in the steering valve 23.
- the pressure reducing valve 75 includes a piston 76 for adjusting the secondary pressure.
- the pressure on the upstream side of the throttle portion 23a and the pressure on the downstream side of the throttle portion 23a act on the piston 76 so as to face each other.
- the pressure on the upstream side of the throttle portion 23a is guided to the piston 76 through a pilot line 78 branched from the steering supply line 22, and the pressure on the downstream side of the throttle portion 23a is guided to the piston 76 through a pilot line 77 branched from the load pressure line 64. be killed.
- the high pressure selection valve 84 selects the higher one of the steering request command pressure, which is the secondary pressure of the pressure reducing valve 75 , and the cargo handling request command pressure, which is the secondary pressure of the electromagnetic proportional valve 81 , and outputs it to the steering regulator 4 .
- the higher one of the steering request command pressure and the cargo handling request command pressure is input to the steering regulator 4 as the signal pressure described above.
- a junction line 71 branches off from the steering supply line 22 on the upstream side of the compensator 61 , and the junction line 71 is connected to the cargo handling supply line 32 .
- a priority valve 72 is provided in the merge line 71 .
- the priority valve 72 shuts off the merging line 71 when cargo handling operations are not performed, and opens the merging line 71 when cargo handling operations are performed.
- the priority valve 72 is piloted and has a first pilot port 72a and a second pilot port 72b.
- the priority valve 72 may be of an electromagnetic type.
- the priority valve 72 blocks the confluence line 71 at the neutral position, and the opening area of the priority valve 72 increases as the priority valve 72 shifts from the neutral position.
- the priority valve 72 has a spring 72c (see FIG. 3) for maintaining the priority valve 72 in a neutral position.
- the first pilot port 72a is for shifting the priority valve 72 in the direction to decrease the opening area
- the second pilot port 72b is for shifting the priority valve 72 in the direction for increasing the opening area.
- the first pilot port 72a of the priority valve 72 is connected to the input line 79 by the pilot line 73, and the second pilot port 72b is connected to the command pressure line 82 by the pilot line 74. That is, the steering request command pressure is introduced through the pilot line 73 to the first pilot port 72a, and the cargo handling request command pressure is introduced through the pilot line 74 to the second pilot port 72b. Therefore, the steering request command pressure and the cargo handling request command pressure act on the priority valve 72 so as to oppose each other.
- the priority valve 72 cuts off the merging line 71 when the cargo handling command pressure is lower than the reference pressure obtained by adding a predetermined value (the pressure corresponding to the biasing force of the spring 72c) to the steering command pressure.
- a predetermined value the pressure corresponding to the biasing force of the spring 72c
- the priority valve 72 has an opening area corresponding to the differential pressure between the cargo handling request command pressure and the reference pressure.
- the cargo handling demand command pressure that exhibits a positive correlation with the operation amount of the cargo handling operation is input to the cargo handling regulator 5, so the displacement of the cargo handling pump 31 is controlled by positive control. can do.
- the steering regulator 4 receives the higher one of the steering request command pressure and the cargo handling request command pressure, which show a negative correlation with the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the throttle portion 23a in the steering valve 23 .
- the steering request command pressure is input to the steering regulator 4. Therefore, the capacity of the steering pump 21 is adjusted as the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the throttle portion 23a in the steering valve 23 becomes smaller. can be increased.
- the displacement of the steering pump 21 changes according to the higher demand. Therefore, the displacement of the steering pump 21 can be appropriately controlled.
- the pressure reducing valve 75 driven by the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the throttle portion 23a of the steering valve 23 is employed. and the differential pressure on the downstream side can be converted into the steering request command pressure.
- the compensator 61 is provided in the steering supply line 22 downstream of the branching position of the merging line 71, so that the compensator 61 adjusts the supply flow rate of the hydraulic oil to the steering actuator 11 to the required flow rate.
- surplus hydraulic oil can be guided to the cargo handling supply line 32 through the junction line 71 .
- the priority valve 72 provided in the merging line 71 is of a pilot type, so the priority valve 72 can be mechanically operated. Moreover, the hydraulic oil discharged from the steering pump 21 can be preferentially supplied to the steering actuator 11 by changing the opening area of the priority valve 72 .
- the number of cargo handling actuators 12 and the number of cargo handling control valves 33 in the cargo handling circuit 3 of the hydraulic system 1 may be one, or three or more.
- each of the bucket operation device 92 and the hoist operation device 93 is a pilot operation valve
- the electromagnetic proportional valve 81 may be omitted, and the pilot pressure output from the bucket operation device 92 and the pilot pressure output from the hoist operation device 93 may be omitted.
- the highest pilot pressure among the pressures may be guided to the working chamber 5c of the cargo handling regulator 5 and the high pressure selection valve 84 as the cargo handling request command pressure.
- the priority valve 72 may be a simple switching valve.
- variable displacement steering pump that supplies hydraulic fluid to a steering actuator via a steering supply line and a steering valve, and hydraulic fluid to at least one cargo handling actuator via a cargo handling supply line and at least one cargo handling control valve.
- a variable displacement cargo handling pump that supplies the cargo handling supply line, a junction line branched from the steering supply line and connected to the cargo handling supply line, and a junction line provided in the junction line that shuts off the junction line when no cargo handling operation is performed. Then, a priority valve for opening the merging line when a cargo handling operation is performed, and a cargo handling request command pressure that indicates a positive correlation with the operation amount of the cargo handling operation are input.
- a cargo handling regulator that increases the capacity of the steering valve, and a steering request command pressure that exhibits a negative correlation with a differential pressure between the upstream side and the downstream side of a throttle portion that determines the amount of hydraulic oil supplied to the steering actuator in the steering valve, and the cargo handling
- a hydraulic system for an industrial vehicle comprising: a steering regulator to which the higher of required command pressures is input as a signal pressure, and which increases the displacement of the steering pump as the signal pressure increases.
- the cargo handling demand command pressure that exhibits a positive correlation with the operation amount of the cargo handling operation is input to the cargo handling regulator, so the capacity of the cargo handling pump can be controlled by positive control.
- the higher one of the steering request command pressure and cargo handling request command pressure which shows a negative correlation with the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the throttle portion of the steering valve, is input to the steering regulator.
- the above hydraulic system is driven by the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the throttle portion in the steering valve, and sets the secondary pressure as the steering request command pressure so that the secondary pressure decreases as the differential pressure increases.
- a pressure reducing valve for outputting, and a high pressure selection valve for selecting the higher one of the steering request command pressure and the cargo handling request command pressure and outputting it to the steering regulator may be further provided. According to this configuration, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the throttle portion in the steering valve can be converted into the steering request command pressure by the pressure reducing valve.
- the opening area decreases as the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the throttle portion of the steering valve, which is provided in the steering supply line on the downstream side of the branching position of the confluence line, increases.
- a compensator may be further provided. According to this configuration, the flow rate of hydraulic fluid supplied to the steering actuator can be adjusted to the required flow rate by the compensator, and surplus hydraulic fluid can be guided to the cargo handling supply line through the merging line.
- the priority valve has a first pilot port into which the steering demand command pressure is introduced and a second pilot port into which the cargo handling demand command pressure is introduced, and the cargo handling demand command pressure is predetermined as the steering demand command pressure.
- the merging line is cut off, and when the cargo handling required command pressure is larger than the reference pressure, the opening area corresponding to the differential pressure between the cargo handling required command pressure and the reference pressure.
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Abstract
油圧システム(1)は、ステアリングアクチュエータ(11)へ作動油を供給する可変容量型のステアリングポンプ(21)と、少なくとも1つの荷役アクチュエータ(12)へ作動油を供給する可変容量型の荷役ポンプ(31)と、ステアリング供給ライン(22)から分岐して荷役供給ライン(32)につながる合流ライン(71)と、合流ライン(71)に設けられた優先弁(72)を含む。さらに、油圧システム(1)は、荷役要求指令圧が入力され、荷役要求指令圧が大きくなるほど荷役ポンプ(31)の容量を増加する荷役レギュレータ(5)と、ステアリング要求指令圧と荷役要求指令圧のうちの高い方が信号圧として入力され、前記信号圧が大きくなるほどステアリングポンプ(21)の容量を増加するステアリングレギュレータ(4)を含む。
Description
本開示は、産業車両の油圧システムに関する。
ホイールローダやフォークリフトなどの産業車両には、進行方向を変更するためのステアリング回路と、バケットやフォークを動かすための荷役回路を含む油圧システムが搭載される。
例えば、特許文献1には、ステアリング回路に可変容量型のステアリングポンプが用いられ、荷役回路に可変容量型の荷役ポンプが用いられた、フォークリフトの油圧システムが開示されている。ステアリング回路では、ステアリングポンプからステアリング供給ラインおよびステアリング弁を介してステアリングアクチュエータへ作動油が供給され、荷役回路では、荷役ポンプから荷役供給ラインおよび2つの荷役制御弁を介して2つの荷役アクチュエータへ作動油が供給される。
さらに、特許文献1に開示された油圧システムでは、ステアリング供給ラインから合流ラインが分岐しており、この合流ラインが荷役供給ラインにつながっている。合流ラインには切換弁が設けられている。切換弁は、荷役操作が行われないときに合流ラインを遮断し、荷役操作が行われるときに合流ラインを開放する。つまり、切換弁によって合流ラインが解放されるときは、荷役ポンプから吐出された作動油にステアリングポンプから吐出された作動油が合流されて荷役アクチュエータへ供給される。なお、荷役操作がステアリング操作と同時に行われるときは、ステアリングポンプから吐出された作動油がステアリングアクチュエータと荷役アクチュエータの双方へ供給される。
ステアリングポンプの容量はステアリングレギュレータにより変更され、荷役ポンプの容量は荷役レギュレータにより変更される。上述したように荷役ポンプから吐出された作動油にステアリングポンプから吐出された作動油を合流するという観点から、ステアリングポンプの容量と荷役ポンプの容量とは同じ方式で制御される。特許文献1では、その制御方式としてロードセンシング制御が採用されている。
より詳しくは、荷役レギュレータには2つの荷役アクチュエータの負荷圧のうちの高い方である最高負荷圧がロードセンシング圧として入力される。荷役レギュレータは、ロードセンシング圧と荷役ポンプの吐出圧との差圧が一定となるように荷役ポンプの容量を制御する。
一方、ステアリングレギュレータにはステアリングアクチュエータの負荷圧と荷役アクチュエータの最高負荷圧のうちの高い方がロードセンシング圧として入力される。ステアリングレギュレータは、ロードセンシング圧とステアリングポンプの吐出圧との差圧が一定となるようにステアリングポンプの容量を制御する。このため、ステアリング操作と荷役操作が同時に行われるときは、要求が高い方に応じてステアリングポンプの容量が変化する。
ところで、荷役ポンプの容量の制御方式としては、ロードセンシング制御に代えて、荷役操作の操作量が大きくなるほど容量を増加させるポジティブ制御を採用したいという要望がある。しかし、この場合には、ステアリングポンプの容量をどのように制御するかが問題となる。
そこで、本開示は、荷役ポンプの容量をポジティブ制御で制御するとともにステアリングポンプの容量を適切に制御することができる産業車両の油圧システムを提供することを目的とする。
本開示は、ステアリング供給ラインおよびステアリング弁を介してステアリングアクチュエータへ作動油を供給する可変容量型のステアリングポンプと、荷役供給ラインおよび少なくとも1つの荷役制御弁を介して少なくとも1つの荷役アクチュエータへ作動油を供給する可変容量型の荷役ポンプと、前記ステアリング供給ラインから分岐して前記荷役供給ラインにつながる合流ラインと、前記合流ラインに設けられた、荷役操作が行われないときに前記合流ラインを遮断し、荷役操作が行われるときに前記合流ラインを開放する優先弁と、前記荷役操作の操作量と正の相関を示す荷役要求指令圧が入力され、前記荷役要求指令圧が大きくなるほど前記荷役ポンプの容量を増加する荷役レギュレータと、前記ステアリング弁における前記ステアリングアクチュエータへの作動油の供給量を決定する絞り部の上流側と下流側の差圧と負の相関を示すステアリング要求指令圧と前記荷役要求指令圧のうちの高い方が信号圧として入力され、前記信号圧が大きくなるほど前記ステアリングポンプの容量を増加するステアリングレギュレータと、を備える、産業車両の油圧システムを提供する。
本開示によれば、荷役ポンプの容量をポジティブ制御で制御するとともにステアリングポンプの容量を適切に制御することができる。
図1に、一実施形態に係る産業車両の油圧システム1を示す。本実施形態では、産業車両がホイスト(アームまたはブームとも呼ばれる)およびバケットを含むホイールローダである。ただし、産業車両はフォークリフトなどであってもよい。
油圧システム1は、進行方向を変更するためのステアリング回路2と、バケットを動かすための荷役回路3を含む。ホイールローダでは、前輪を含む前側車体と後輪を含む後側車体とが水平方向に揺動可能に連結される。また、前側車体にはホイストが鉛直方向に揺動可能に連結され、ホイストの先端にバケットが鉛直方向に揺動可能に連結される。
ステアリング回路2は、図2に示すように、ステアリングポンプ21、ステアリング弁23およびステアリングアクチュエータ11を含む。ステアリングポンプ21は、ステアリング供給ライン22およびステアリング弁23を介してステアリングアクチュエータ11へ作動油を供給する。ステアリングアクチュエータ11は、上述した前側車体と後側車体との連結部の左右両側に設けられた一対の油圧シリンダで構成される。なお、産業用車両がフォークリフトである場合はステアリングアクチュエータ11が単一の両ロッドの油圧シリンダで構成される。
具体的に、ステアリングポンプ21はステアリング供給ライン22によりステアリング弁23と接続されており、ステアリング弁23は一対の給排ライン24によりステアリングアクチュエータ11と接続されている。また、ステアリング弁23はタンクライン25によりタンクと接続されている。
ステアリング弁23は、ステアリングアクチュエータ11への作動油の供給量を決定する絞り部23aを有する。また、ステアリング弁23には、ステアリング供給ライン22と給排ライン24の間に介在する中間ライン27の両端も接続されている。中間ライン27には逆止弁28が設けられている。
ステアリング弁23は、産業車両の運転室に設けられたハンドルが操作されると、中立位置から右旋回位置または左旋回位置へシフトする。中立位置では、ステアリング供給ライン22、中間ライン27の両端、一対の給排ライン24およびタンクライン25の全てがブロックされる。右旋回位置または左旋回位置では、ステアリング供給ライン22が中間ライン27を介して一方の給排ライン24と連通し、他方の給排ライン24がタンクライン25と連通する。右旋回位置または左旋回位置では、絞り部23aの開口面積が、ハンドルの操作量が大きくなるほど大きくなる。
より詳しくは、ステアリング弁23は一対のパイロットポートを有し、これらのパイロットポートはパイロットライン26a,26bによりオービットロール(登録商標)26と接続されている。オービットロール26はハンドルに連結されており、ハンドルの操作量に応じたパイロット圧をハンドルの回転方向のパイロットライン26aまたは26bを通じてステアリング弁23のパイロットポートへ出力する。
さらに、ステアリング弁23には負荷圧ライン64およびタンクライン68も接続されている。ステアリング弁23が中立位置に位置するとき、負荷圧ライン64はタンクライン68と連通する。ステアリング弁23が右旋回位置または左旋回位置に位置するとき、負荷圧ライン64には絞り部23aの下流側の圧力が導かれる。
ステアリング供給ライン22には、コンペンセータ61が設けられている。コンペンセータ61は中立位置でステアリング供給ライン22を開放するものであり、コンペンセータ61が中立位置からシフトするにつれてコンペンセータ61の開口面積が減少する。コンペンセータ61には、互いに対向するようにステアリング弁23における絞り部23aの上流側の圧力と下流側の圧力とが作用する。
ステアリング弁23における絞り部23aの下流側の圧力は、上述した負荷圧ライン64を通じてコンペンセータ61へ導かれ、開口面積が増大する方向にシフトするようにコンペンセータ61に作用する。一方、ステアリング弁23における絞り部23aの上流側の圧力は、供給圧ライン62を通じてコンペンセータ61へ導かれ、開口面積が減少する方向にシフトするようにコンペンセータ61に作用する。供給圧ライン62はコンペンセータ61の下流側でステアリング供給ライン22から分岐している。本実施形態では、供給圧ライン62および負荷圧ライン64に絞り63,65がそれぞれ設けられているが、絞り63,65は省略可能である。
このような構成により、コンペンセータ61の開口面積は、ステアリング弁23における絞り部23aの上流側と下流側の差圧が大きくなるほど減少する。なお、負荷圧ライン64からはリリーフライン66が分岐しており、このリリーフライン66に設けられたリリーフ弁67によって負荷圧ライン64の圧力が所定値以下に保たれる。
上述したステアリングポンプ21は、原動機により駆動される。原動機は、例えば内燃機関または電動機である。原動機は、後述する荷役ポンプ31および副ポンプ15も駆動する。
ステアリングポンプ21は、可変容量型のポンプである。本実施形態では、ステアリングポンプ21が斜板21aを有する斜板ポンプである。ただし、ステアリングポンプ21は、斜軸ポンプであってもよい。なお、図示は省略するが、ステアリング供給ライン22または後述する合流ライン71における優先弁72よりも上流側部分からはリリーフラインが分岐しており、このリリーフラインに設けられたリリーフ弁によってステアリングポンプ21の吐出圧が所定値以下に保たれる。
ステアリングポンプ21の容量は、ステアリングレギュレータ4により変更される。本実施形態では、ステアリングレギュレータ4が流量制御ピストン46を用いた流量制御および馬力制御ピストン47を用いた馬力制御を行う。ただし、ステアリングレギュレータ4は流量制御のみを行ってもよい。
ステアリングレギュレータ4には流量制御用として信号圧が入力される。ステアリングレギュレータ4は、信号圧が大きくなるほどステアリングポンプ21の容量を増加する。本実施形態では、ステアリングレギュレータ4が図2に示すように構成されているが、ステアリングレギュレータ4の構成はこれに限られず、適宜変更可能である。
より詳しくは、ステアリングレギュレータ4は、流量制御ピストン46および馬力制御ピストン47に加えて、ステアリングポンプ21の斜板21aと連結されたサーボピストン41と、サーボピストン41を駆動するための調整弁42を含む。また、ステアリングレギュレータ4は、流量制御ピストン46、馬力制御ピストン47およびサーボピストン41を摺動可能に保持するハウジングを含む。ハウジングの一部は、ステアリングポンプ21のケーシングと一体となってもよい。
ステアリングレギュレータ4には、ステアリングポンプ21の吐出圧が導入される第1受圧室4aと、制御圧が導入される第2受圧室4bが形成されている。サーボピストン41は、第1受圧室4aに露出する第1端部と、第2受圧室4bに露出する、第1端部よりも大径の第2端部を有している。
調整弁42は、第2受圧室4bに導入される制御圧を調整するためのものである。具体的に、調整弁42は、制御圧を低下させる方向(容量増加方向、図2では左向き)および制御圧を上昇させる方向(容量減少方向、図2では右向き)に移動するスプール43と、スプール43を収容するスリーブ44を含む。
スプール43は、レバー46aを介して流量制御ピストン46と連結されるとともに、レバー47aを介して馬力制御ピストン47と連結されている。スプール43は、流量制御ピストン46の前進に伴って容量増加方向に移動し、流量制御ピストン46の後進に伴って容量減少方向に移動する。また、スプール43は、馬力制御ピストン47の前進に伴って容量減少方向に移動し、流量制御ピストン46の後進に伴って容量増加方向に移動する。なお、流量制御ピストン46と馬力制御ピストン47は、そのうちの容量を小さく制限する方(すなわち、少ない容量を指令する方)が優先してスプール43を移動させるように構成される。この構成は公知技術であるため、詳細な説明は省略する。
スリーブ44は、フィードバックレバー45によりサーボピストン41と連結されている。スリーブ44には、ポンプポート、タンクポートおよび出力ポート(出力ポートは第2受圧室4bと連通する)が形成されており、スリーブ44とスプール43との相対位置によって、出力ポートがポンプポートおよびタンクポートの双方から遮断されるか、出力ポートがポンプポートおよびタンクポートのどちらかと連通される。そして、スプール43が容量増加方向または容量減少方向に移動されると、サーボピストン41の両側から作用する力(圧力×サーボピストン受圧面積)が釣り合うようにスプール43とスリーブ44との相対位置が定まり、制御圧が調整される。
さらに、ステアリングレギュレータ4には、流量制御ピストン46に上述した信号圧を作用させる作動室4cが形成されている。つまり、流量制御ピストン46は、信号圧が高くなると前進し、信号圧が低くなると後進する。
また、ステアリングレギュレータ4には、馬力制御ピストン47にステアリングポンプ21の吐出圧を作用させる作動室4dが形成されている。つまり、馬力制御ピストン47は、ステアリングポンプ21の吐出圧が高くなると前進し、吐出圧が低くなると後進する。
荷役回路3は、図3に示すように、荷役ポンプ31、2つの荷役制御弁33および2つの荷役アクチュエータ12を含む。荷役ポンプ31は、荷役供給ライン32および2つの荷役制御弁33を介して2つの荷役アクチュエータ12へ作動油を供給する。
2つの荷役アクチュエータ12は、バケットアクチュエータ13とホイストアクチュエータ14である。バケットアクチュエータ13は単一の油圧シリンダで構成され、ホイストアクチュエータ14は一対の油圧シリンダで構成される。2つの荷役制御弁33は、バケット制御弁34とホイスト制御弁35である。
具体的に、荷役ポンプ31は、荷役供給ライン32によりバケット制御弁34およびホイスト制御弁35と接続されている。つまり、荷役供給ライン32は、荷役ポンプ31から延びる共通路32aと、共通路32aの下流端からバケット制御弁34まで延びるバケット分岐路32bと、共通路32aの下流端からホイスト制御弁35まで延びるホイスト分岐路32cを含む。バケット分岐路32bおよびホイスト分岐路32cには、逆止弁32d,32eがそれぞれ設けられている。
さらに、ホイスト分岐路32cには、バケット操作とホイスト操作が同時に行われるときにホイストアクチュエータ14への作動油の供給を制限するためのバケット優先弁32fが設けられている。バケット優先弁32fは中立位置でホイスト分岐路32cを開放するものであり、バケット優先弁32fが中立位置からシフトするにつれてバケット優先弁32fの開口面積が減少する。本実施形態では、バケット優先弁32fがパイロット式であり、パイロットポートを有する。バケット優先弁32fのパイロットポートに導入されるパイロット圧が上昇するほどバケット優先弁32fの開口面積が減少する。ただし、バケット優先弁32fは電磁式であってもよい。
上述したバケット制御弁34は一対の給排ライン36によりバケットアクチュエータ13と接続されており、ホイスト制御弁35は一対の給排ライン37によりホイストアクチュエータ14と接続されている。また、バケット制御弁34およびホイスト制御弁35はタンクライン38によりタンクと接続されている。
バケット制御弁34は、中立位置から第1作動位置または第2作動位置へシフトする。中立位置では、荷役供給ライン32、一対の給排ライン36およびタンクライン38の全てがブロックされる。第1作動位置または第2作動位置では、荷役供給ライン32が一方の給排ライン36と連通し、他方の給排ライン36がタンクライン38と連通する。
本実施形態では、バケット制御弁34がパイロット式であり、一対のパイロットポートを有する。一方のパイロットポートへパイロット圧が導入されるとバケット制御弁34が中立位置から第1作動位置へシフトし、そのパイロット圧が上昇するほどバケット制御弁34の開口面積が増大する。逆に、他方のパイロットポートへパイロット圧が導入されるとバケット制御弁34が中立位置から第2作動位置へシフトし、そのパイロット圧が上昇するほどバケット制御弁34の開口面積が増大する。ただし、バケット制御弁34は電磁式であってもよい。
ホイスト制御弁35は、中立位置から第1作動位置または第2作動位置へシフトする。さらに、ホイスト制御弁35は、第2作動位置と第3作動位置との間でもシフトする。中立位置では、荷役供給ライン32、一対の給排ライン37およびタンクライン38の全てがブロックされる。第1作動位置または第2作動位置では、荷役供給ライン32が一方の給排ライン37と連通し、他方の給排ライン37がタンクライン38と連通する。第3作動位置では、給排ライン37同士がホイスト制御弁35内で連通する。
本実施形態では、ホイスト制御弁35がパイロット式であり、一対のパイロットポートを有する。一方のパイロットポートへパイロット圧が導入されるとホイスト制御弁35が中立位置から第1作動位置へシフトし、そのパイロット圧が上昇するほどホイスト制御弁35の開口面積が増大する。逆に、他方のパイロットポートへパイロット圧が導入されるとホイスト制御弁35が中立位置から第2作動位置へシフトし、そのパイロット圧が上昇するほどホイスト制御弁35の開口面積が増大する。他方のパイロットポートへ導入されるパイロット圧がさらに上昇すると、ホイスト制御弁35は第2作動位置から第3作動位置へシフトする。ただし、ホイスト制御弁35は電磁式であってもよい。
さらに、本実施形態では、荷役供給ライン32の共通路32aからセンターバイパスライン39が分岐しており、このセンターバイパスライン39がバケット制御弁34およびホイスト制御弁35を通過してタンクまで延びている。バケット制御弁34およびホイスト制御弁35は、中立位置から第1作動位置または第2作動位置へシフトするにつれてセンターバイパスライン39上の開口面積を小さくする。
図4に示すように、バケット制御弁34のパイロットポートは一対のパイロットラインにより一対のバケット用電磁比例弁94,95と接続されており、ホイスト制御弁35のパイロットポートは一対のパイロットラインにより一対のホイスト用電磁比例弁96,97と接続されている。バケット用電磁比例弁94,95およびホイスト用電磁比例弁96,97は一次圧ライン16により副ポンプ15(図1参照)と接続されている。なお、図示は省略するが、一次圧ライン16からはリリーフラインが分岐しており、このリリーフラインに設けられたリリーフ弁によって副ポンプ15の吐出圧が所定値に保たれる。
本実施形態では、バケット用電磁比例弁94,95およびホイスト用電磁比例弁96,97のそれぞれが、指令電流と二次圧が正の相関を示す正比例型である。ただし、バケット用電磁比例弁94,95およびホイスト用電磁比例弁96,97のそれぞれは、指令電流と二次圧が負の相関を示す逆比例型であってもよい。
図3に戻って、産業車両の運転室には、上述したハンドルの他に、バケット操作装置92およびホイスト操作装置93が設けられている。バケット操作装置92はバケット操作を受ける操作レバーを含み、ホイスト操作装置93はホイスト操作を受ける操作レバーを含む。
本実施形態では、バケット操作装置92およびホイスト操作装置93のそれぞれが、操作レバーの傾倒方向および傾倒角(すなわち、バケット操作またはホイスト操作の操作量)に応じた電気信号を出力する電気ジョイスティックである。バケット操作装置92およびホイスト操作装置93から出力される電気信号は制御装置91に入力される。
ただし、バケット操作装置92およびホイスト操作装置93のそれぞれは、操作レバーの傾倒方向および傾倒角に応じたパイロット圧を出力するパイロット操作弁であってもよい。この場合、バケット用電磁比例弁94,95およびホイスト用電磁比例弁96,97が省略され、バケット制御弁34のパイロットポートが一対のパイロットラインによりパイロット操作弁であるバケット操作装置92と接続され、ホイスト制御弁35のパイロットポートが一対のパイロットラインによりパイロット操作弁であるホイスト操作装置93と接続されてもよい。
制御装置91は、バケット操作装置92の操作レバーがバケット操作を受けると、操作レバーの傾倒方向に対応するバケット用電磁比例弁94または95へ指令電流を送給する。また、制御装置91は、バケット操作の操作量が大きくなるほど指令電流を大きくする。なお、一方(バケットを上向きに揺動させる方)のバケット用電磁比例弁94から出力される二次圧は、図4に示すように上述したバケット優先弁32fのパイロットポートにも導かれる。
同様に、ホイスト操作装置93の操作レバーがホイスト操作を受けると、制御装置91は、操作レバーの傾倒方向に対応するホイスト用電磁比例弁96または97へ指令電流を送給する。また、制御装置91は、ホイスト操作の操作量が大きくなるほど指令電流を大きくする。
制御装置91に関し、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウエアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウエアである。ハードウエアは、本明細書に開示されているハードウエアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウエアであってもよい。ハードウエアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウエアとソフトウエアの組み合わせであり、ソフトウエアはハードウエアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。
上述した荷役ポンプ31は、可変容量型のポンプである。本実施形態では、荷役ポンプ31が斜板31aを有する斜板ポンプである。ただし、荷役ポンプ31は、斜軸ポンプであってもよい。なお、図示は省略するが、荷役供給ライン32からはリリーフラインが分岐しており、このリリーフラインに設けられたリリーフ弁によって荷役ポンプ31の吐出圧が所定値以下に保たれる。
荷役ポンプ31の容量は、荷役レギュレータ5により変更される。本実施形態では、荷役レギュレータ5が流量制御ピストン56を用いた流量制御および馬力制御ピストン57を用いた馬力制御を行う。ただし、荷役レギュレータ5は流量制御のみを行ってもよい。
荷役レギュレータ5には流量制御用として荷役要求指令圧が入力される。荷役要求指令圧については後述にて詳しく説明する。荷役レギュレータ5は、荷役要求指令圧が大きくなるほど荷役ポンプ31の容量を増加する。本実施形態では、荷役レギュレータ5が図3に示すように構成されているが、荷役レギュレータ5の構成はこれに限られず、適宜変更可能である。
より詳しくは、荷役レギュレータ5は、流量制御ピストン56および馬力制御ピストン57に加えて、荷役ポンプ31の斜板31aと連結されたサーボピストン51と、サーボピストン51を駆動するための調整弁52を含む。また、荷役レギュレータ5は、流量制御ピストン56、馬力制御ピストン57およびサーボピストン51を摺動可能に保持するハウジングを含む。ハウジングの一部は、荷役ポンプ31のケーシングと一体となってもよい。
荷役レギュレータ5には、荷役ポンプ31の吐出圧が導入される第1受圧室5aと、制御圧が導入される第2受圧室5bが形成されている。サーボピストン51は、第1受圧室5aに露出する第1端部と、第2受圧室5bに露出する、第1端部よりも大径の第2端部を有している。
調整弁52は、第2受圧室5bに導入される制御圧を調整するためのものである。具体的に、調整弁52は、制御圧を低下させる方向(容量増加方向、図3では左向き)および制御圧を上昇させる方向(容量減少方向、図3では右向き)に移動するスプール53と、スプール53を収容するスリーブ54を含む。
スプール53は、レバー56aを介して流量制御ピストン56と連結されるとともに、レバー57aを介して馬力制御ピストン57と連結されている。スプール53は、流量制御ピストン56の前進に伴って容量増加方向に移動し、流量制御ピストン56の後進に伴って容量減少方向に移動する。また、スプール53は、馬力制御ピストン57の前進に伴って容量減少方向に移動し、流量制御ピストン56の後進に伴って容量増加方向に移動する。なお、流量制御ピストン56と馬力制御ピストン57は、そのうちの容量を小さく制限する方(すなわち、少ない容量を指令する方)が優先してスプール53を移動させるように構成される。
スリーブ54は、フィードバックレバー55によりサーボピストン51と連結されている。スリーブ54には、ポンプポート、タンクポートおよび出力ポート(出力ポートは第2受圧室5bと連通する)が形成されており、スリーブ54とスプール53との相対位置によって、出力ポートがポンプポートおよびタンクポートの双方から遮断されるか、出力ポートがポンプポートおよびタンクポートのどちらかと連通される。そして、スプール53が容量増加方向または容量減少方向に移動されると、サーボピストン51の両側から作用する力(圧力×サーボピストン受圧面積)が釣り合うようにスプール53とスリーブ54との相対位置が定まり、制御圧が調整される。
さらに、荷役レギュレータ5には、流量制御ピストン56に上述した荷役要求指令圧を作用させる作動室5cが形成されている。つまり、流量制御ピストン56は、荷役要求指令圧が高くなると前進し、荷役要求指令圧が低くなると後進する。
また、荷役レギュレータ5には、馬力制御ピストン57に荷役ポンプ31の吐出圧を作用させる作動室5dが形成されている。つまり、馬力制御ピストン57は、荷役ポンプ31の吐出圧が高くなると前進し、吐出圧が低くなると後進する。
本実施形態では、作動室5cが指令圧ライン82により電磁比例弁81と接続されている。電磁比例弁81は上述した一次圧ライン16により副ポンプ15と接続されている。本実施形態では、電磁比例弁81が、指令電流と二次圧が正の相関を示す正比例型である。ただし、電磁比例弁81は、指令電流と二次圧が負の相関を示す逆比例型であってもよい。
電磁比例弁81は、上述した制御装置91により制御され、荷役要求指令圧として二次圧を作動室5cへ出力する。制御装置91は、荷役操作(バケット操作またはホイスト操作)が行われると、電磁比例弁81へ指令電流を送給する。また、制御装置91は、荷役操作の操作量が大きくなるほど指令電流を大きくする。つまり、図5に示すように、荷役要求指令圧は荷役操作の操作量と正の相関を示す。
一方、ステアリングレギュレータ4の作動室4cは、図2に示すように、指令圧ライン85により高圧選択弁84の出力ポートと接続されている。高圧選択弁84の一対の入力ポートのうちの一方は入力ライン79により減圧弁75と接続され、他方は入力ライン83により指令圧ライン82と接続されている(図3参照)。なお、入力ライン83は、指令圧ライン82ではなく、荷役レギュレータ5の作動室5cにつながってもよい。減圧弁75は上述した一次圧ライン16により副ポンプ15と接続されている。
減圧弁75は、ステアリング弁23における絞り部23aの上流側と下流側の差圧によって駆動され、その差圧が大きくなるほど二次圧が低くなるようにステアリング要求指令圧として二次圧を出力する。つまり、図6に示すように、ステアリング要求指令圧はステアリング弁23における絞り部23aの上流側と下流側の差圧と負の相関を示す。
より詳しくは、減圧弁75は、二次圧を調整するためのピストン76を含む。ピストン76には、互いに対向するように絞り部23aの上流側の圧力と絞り部23aの下流側の圧力とが作用する。絞り部23aの上流側の圧力はステアリング供給ライン22から分岐するパイロットライン78を通じてピストン76へ導かれ、絞り部23aの下流側の圧力は負荷圧ライン64から分岐するパイロットライン77を通じてピストン76へ導かれる。
高圧選択弁84は、減圧弁75の二次圧であるステアリング要求指令圧と電磁比例弁81の二次圧である荷役要求指令圧のうちの高い方を選択してステアリングレギュレータ4へ出力する。換言すれば、ステアリング要求指令圧と荷役要求指令圧のうちの高い方が上述した信号圧としてステアリングレギュレータ4へ入力される。
図1~図3に示すように、ステアリング供給ライン22からはコンペンセータ61よりも上流側で合流ライン71が分岐しており、この合流ライン71は荷役供給ライン32につながっている。合流ライン71には優先弁72が設けられている。
優先弁72は、荷役操作が行われないときに合流ライン71を遮断し、荷役操作が行われるときに合流ライン71を開放する。本実施形態では、優先弁72がパイロット式であり、第1パイロットポート72aおよび第2パイロットポート72bを有する。ただし、優先弁72は電磁式であってもよい。
より詳しくは、優先弁72は中立位置で合流ライン71を遮断するものであり、優先弁72が中立位置からシフトするにつれて優先弁72の開口面積が増大する。優先弁72は当該優先弁72を中立位置に維持するためのスプリング72c(図3参照)を有する。第1パイロットポート72aは優先弁72を開口面積が減少する方向にシフトさせるためのものであり、第2パイロットポート72bは優先弁72を開口面積が増大する方向にシフトさせるためのものである。
優先弁72の第1パイロットポート72aはパイロットライン73により入力ライン79と接続されており、第2パイロットポート72bはパイロットライン74により指令圧ライン82と接続されている。つまり、第1パイロットポート72aにはパイロットライン73を通じてステアリング要求指令圧が導入され、第2パイロットポート72bにはパイロットライン74を通じて荷役要求指令圧が導入される。このため、優先弁72には、互いに対向するようにステアリング要求指令圧と荷役要求指令圧とが作用する。
優先弁72は、荷役要求指令圧がステアリング要求指令圧に所定値(スプリング72cの付勢力に対応する圧力)を加算した基準圧よりも小さいときは合流ライン71を遮断する。一方、荷役要求指令圧が前記基準圧よりも大きいときは、優先弁72は荷役要求指令圧と前記基準圧の差圧に応じた開口面積となる。
以上説明したように、本実施形態の油圧システム1では、荷役レギュレータ5に荷役操作の操作量と正の相関を示す荷役要求指令圧が入力されるため、荷役ポンプ31の容量をポジティブ制御で制御することができる。一方、ステアリングレギュレータ4にはステアリング弁23における絞り部23aの上流側と下流側の差圧と負の相関を示すステアリング要求指令圧と荷役要求指令圧のうちの高い方が入力される。ステアリング操作が単独で行われるときは、ステアリング要求指令圧がステアリングレギュレータ4に入力されるため、ステアリングポンプ21の容量を、ステアリング弁23における絞り部23aの上流側と下流側の差圧が小さくなるほど増加することができる。また、ステアリング操作と荷役操作が同時に行われるときは、要求が高い方に応じてステアリングポンプ21の容量が変化する。従って、ステアリングポンプ21の容量を適切に制御することができる。
しかも、本実施形態ではステアリング弁23における絞り部23aの上流側と下流側の差圧によって駆動される減圧弁75が採用されているので、減圧弁75によってステアリング弁23における絞り部23aの上流側と下流側の差圧をステアリング要求指令圧に変換することができる。
また、本実施形態では合流ライン71が分岐する位置よりも下流側でステアリング供給ライン22にコンペンセータ61が設けられているので、ステアリングアクチュエータ11への作動油の供給流量をコンペンセータ61で必要流量に調整することができるとともに、余剰の作動油を合流ライン71を通じて荷役供給ライン32へ導くことができる。
さらに、本実施形態では合流ライン71に設けられた優先弁72がパイロット式であるので、優先弁72を機械的に作動させることができる。しかも、優先弁72の開口面積の変化によって、ステアリングポンプ21から吐出される作動油をステアリングアクチュエータ11へ優先して供給することができる。
(変形例)
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、産業車両の種類によっては、油圧システム1の荷役回路3における荷役アクチュエータ12の数および荷役制御弁33の数がそれぞれ1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
また、バケット操作装置92およびホイスト操作装置93のそれぞれがパイロット操作弁である場合、電磁比例弁81が省略されて、バケット操作装置92から出力されるパイロット圧とホイスト操作装置93から出力されるパイロット圧のうちの最も高いパイロット圧が荷役要求指令圧として荷役レギュレータ5の作動室5cおよび高圧選択弁84へ導かれてもよい。
また、優先弁72は、単なる切換弁であってもよい。
(まとめ)
本開示は、ステアリング供給ラインおよびステアリング弁を介してステアリングアクチュエータへ作動油を供給する可変容量型のステアリングポンプと、荷役供給ラインおよび少なくとも1つの荷役制御弁を介して少なくとも1つの荷役アクチュエータへ作動油を供給する可変容量型の荷役ポンプと、前記ステアリング供給ラインから分岐して前記荷役供給ラインにつながる合流ラインと、前記合流ラインに設けられた、荷役操作が行われないときに前記合流ラインを遮断し、荷役操作が行われるときに前記合流ラインを開放する優先弁と、前記荷役操作の操作量と正の相関を示す荷役要求指令圧が入力され、前記荷役要求指令圧が大きくなるほど前記荷役ポンプの容量を増加する荷役レギュレータと、前記ステアリング弁における前記ステアリングアクチュエータへの作動油の供給量を決定する絞り部の上流側と下流側の差圧と負の相関を示すステアリング要求指令圧と前記荷役要求指令圧のうちの高い方が信号圧として入力され、前記信号圧が大きくなるほど前記ステアリングポンプの容量を増加するステアリングレギュレータと、を備える、産業車両の油圧システムを提供する。
本開示は、ステアリング供給ラインおよびステアリング弁を介してステアリングアクチュエータへ作動油を供給する可変容量型のステアリングポンプと、荷役供給ラインおよび少なくとも1つの荷役制御弁を介して少なくとも1つの荷役アクチュエータへ作動油を供給する可変容量型の荷役ポンプと、前記ステアリング供給ラインから分岐して前記荷役供給ラインにつながる合流ラインと、前記合流ラインに設けられた、荷役操作が行われないときに前記合流ラインを遮断し、荷役操作が行われるときに前記合流ラインを開放する優先弁と、前記荷役操作の操作量と正の相関を示す荷役要求指令圧が入力され、前記荷役要求指令圧が大きくなるほど前記荷役ポンプの容量を増加する荷役レギュレータと、前記ステアリング弁における前記ステアリングアクチュエータへの作動油の供給量を決定する絞り部の上流側と下流側の差圧と負の相関を示すステアリング要求指令圧と前記荷役要求指令圧のうちの高い方が信号圧として入力され、前記信号圧が大きくなるほど前記ステアリングポンプの容量を増加するステアリングレギュレータと、を備える、産業車両の油圧システムを提供する。
上記の構成によれば、荷役レギュレータに荷役操作の操作量と正の相関を示す荷役要求指令圧が入力されるため、荷役ポンプの容量をポジティブ制御で制御することができる。一方、ステアリングレギュレータにはステアリング弁における絞り部の上流側と下流側の差圧と負の相関を示すステアリング要求指令圧と荷役要求指令圧のうちの高い方が入力される。ステアリング操作が単独で行われるときは、ステアリング要求指令圧がステアリングレギュレータに入力されるため、ステアリングポンプの容量を、ステアリング弁における絞り部の上流側と下流側の差圧が小さくなるほど増加することができる。また、ステアリング操作と荷役操作が同時に行われるときは、要求が高い方に応じてステアリングポンプの容量が変化する。従って、ステアリングポンプの容量を適切に制御することができる。
上記の油圧システムは、前記ステアリング弁における前記絞り部の上流側と下流側の差圧によって駆動され、前記差圧が大きくなるほど二次圧が低くなるように前記ステアリング要求指令圧として二次圧を出力する減圧弁と、前記ステアリング要求指令圧と前記荷役要求指令圧のうちの高い方を選択して前記ステアリングレギュレータへ出力する高圧選択弁と、をさらに備えてもよい。この構成によれば、減圧弁によってステアリング弁における絞り部の上流側と下流側の差圧をステアリング要求指令圧に変換することができる。
上記の油圧システムは、前記合流ラインが分岐する位置よりも下流側で前記ステアリング供給ラインに設けられた、前記ステアリング弁における前記絞り部の上流側と下流側の差圧が大きくなるほど開口面積が減少するコンペンセータをさらに備えてもよい。この構成によれば、ステアリングアクチュエータへの作動油の供給流量をコンペンセータで必要流量に調整することができるとともに、余剰の作動油を合流ラインを通じて荷役供給ラインへ導くことができる。
前記優先弁は、前記ステアリング要求指令圧が導入される第1パイロットポートと、前記荷役要求指令圧が導入される第2パイロットポートを有し、前記荷役要求指令圧が前記ステアリング要求指令圧に所定値を加算した基準圧よりも小さいときは前記合流ラインを遮断し、前記荷役要求指令圧が前記基準圧よりも大きいときは前記荷役要求指令圧と前記基準圧の差圧に応じた開口面積となってもよい。この構成によれば、優先弁を機械的に作動させることができる。しかも、優先弁の開口面積の変化によって、ステアリングポンプから吐出される作動油をステアリングアクチュエータへ優先して供給することができる。
1 油圧システム
11 ステアリングアクチュエータ
12 荷役アクチュエータ
2 ステアリング回路
21 ステアリングポンプ
22 ステアリング供給ライン
23 ステアリング弁
23a 絞り部
3 荷役回路
31 荷役ポンプ
32 荷役供給ライン
33 荷役制御弁
4 ステアリングレギュレータ
5 荷役レギュレータ
71 合流ライン
72 優先弁
72a 第1パイロットポート
72b 第2パイロットポート
75 減圧弁
84 高圧選択弁
11 ステアリングアクチュエータ
12 荷役アクチュエータ
2 ステアリング回路
21 ステアリングポンプ
22 ステアリング供給ライン
23 ステアリング弁
23a 絞り部
3 荷役回路
31 荷役ポンプ
32 荷役供給ライン
33 荷役制御弁
4 ステアリングレギュレータ
5 荷役レギュレータ
71 合流ライン
72 優先弁
72a 第1パイロットポート
72b 第2パイロットポート
75 減圧弁
84 高圧選択弁
Claims (4)
- ステアリング供給ラインおよびステアリング弁を介してステアリングアクチュエータへ作動油を供給する可変容量型のステアリングポンプと、
荷役供給ラインおよび少なくとも1つの荷役制御弁を介して少なくとも1つの荷役アクチュエータへ作動油を供給する可変容量型の荷役ポンプと、
前記ステアリング供給ラインから分岐して前記荷役供給ラインにつながる合流ラインと、
前記合流ラインに設けられた、荷役操作が行われないときに前記合流ラインを遮断し、荷役操作が行われるときに前記合流ラインを開放する優先弁と、
前記荷役操作の操作量と正の相関を示す荷役要求指令圧が入力され、前記荷役要求指令圧が大きくなるほど前記荷役ポンプの容量を増加する荷役レギュレータと、
前記ステアリング弁における前記ステアリングアクチュエータへの作動油の供給量を決定する絞り部の上流側と下流側の差圧と負の相関を示すステアリング要求指令圧と前記荷役要求指令圧のうちの高い方が信号圧として入力され、前記信号圧が大きくなるほど前記ステアリングポンプの容量を増加するステアリングレギュレータと、
を備える、産業車両の油圧システム。 - 前記ステアリング弁における前記絞り部の上流側と下流側の差圧によって駆動され、前記差圧が大きくなるほど二次圧が低くなるように前記ステアリング要求指令圧として二次圧を出力する減圧弁と、
前記ステアリング要求指令圧と前記荷役要求指令圧のうちの高い方を選択して前記ステアリングレギュレータへ出力する高圧選択弁と、をさらに備える、請求項1に記載の産業車両の油圧システム。 - 前記合流ラインが分岐する位置よりも下流側で前記ステアリング供給ラインに設けられた、前記ステアリング弁における前記絞り部の上流側と下流側の差圧が大きくなるほど開口面積が減少するコンペンセータをさらに備える、請求項1に記載の産業車両の油圧システム。
- 前記優先弁は、前記ステアリング要求指令圧が導入される第1パイロットポートと、前記荷役要求指令圧が導入される第2パイロットポートを有し、前記荷役要求指令圧が前記ステアリング要求指令圧に所定値を加算した基準圧よりも小さいときは前記合流ラインを遮断し、前記荷役要求指令圧が前記基準圧よりも大きいときは前記荷役要求指令圧と前記基準圧の差圧に応じた開口面積となる、請求項1~3の何れか一項に記載の産業車両の油圧システム。
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