JP3750719B2 - 作業車両の油圧回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧で作動する作業機と操向装置とを備えた作業車両（特にフォークリフト）の油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、油圧で作動する作業機と操向装置とを備えた作業車両（特にフォークリフト）の油圧回路について図６を参照して以下に説明する。
【０００３】
図６に、一般的な作業車両の油圧回路図を例示する。
エンジン１に駆動されるポンプ５２は、プライオリティ弁５５を介して第１操作弁１３に圧油を送り込んでいる。第１操作弁１３は、図示しない作業機を駆動自在とする作業機シリンダ１４，１５に操作により圧油を供給する。
プライオリティ弁５５はまた、ポンプ５２の吐出する圧油の一部を、負荷の大小によらず一定流量だけ第２操作弁１０に送り込んでいる。第２操作弁１０は、図示しない操舵輪を操向自在とする操向シリンダ１１に操作により圧油を供給する。
作業機シリンダ１４，１５から第１操作弁１３を介して戻る圧油と、操向シリンダ１１から第２操作弁１０を介して戻る圧油とは、合流してクーラ５０を通過して冷却された後タンク４に戻る。
【０００４】
ポンプ５２とプライオリティ弁５５との間には、第１操作弁１３及び作業機シリンダ１４，１５の最大圧力を規定する作業機リリーフ弁５７が設けられ、プライオリティ弁５５と第２操作弁１０との間には、第２操作弁１０及び操向シリンダ１１の最大圧力を規定する操向リリーフ弁５８が設けられている。
なお、特にフォークリフトにおいては、操向リリーフ弁５８の規定圧力は作業機リリーフ弁５７の規定圧力よりも低いのが普通である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記油圧回路には、作業機と操向との動力源を１つのポンプ５２でまかなっているため、以下の問題が発生している（特にフォークリフトにおいて）。
（１）例えば、作業機操作しないで操向だけを行う（逆の操作でも可）といったとき、操向シリンダ１１を駆動する圧油の流量は、ポンプ５２の吐出流量の一部である（ことが多い）のに、ポンプ５２の吐出流量の全体に負荷圧力がかかる。したがって、ポンプ５２は無駄なトルクを吸収し、燃費を悪化させる。
（２）例えば、作業機操作と操向の両方でリリーフさせたとき、ポンプ５２の吐出流量の全部にリリーフ弁５７の規定圧力がかかる。前述の通りリリーフ弁５８はリリーフ弁５７よりも規定圧力が低いのが普通だから、ポンプ５２は無駄なトルク（リリーフ弁５７，５８の規定圧力の差×リリーフ弁５８の通過流量分）を吸収する。吸収トルクが無駄に大きくなると、エンスト防止のためにエンジン１は大型になり、製造コストが上昇する。
（３）（１）及び（２）で述べた無駄なトルクで発生するエネルギーは、その大半が熱となって油温を上昇させる。したがって、油温の上がり過ぎを防止するためにクーラ５０が必要となり、製造コストが上昇する。
（４）プライオリティ弁５５が一定流量の圧油を優先的に第２操作弁１０に送り込むために、特にエンジン低速回転時にはポンプ５２の吐出流量の大部分が第２操作弁１０に送られるので、作業機速度が極端に低下し、操作性が悪い。操作性を向上させるにはエンジン回転を上げねばならないので、燃費が悪化する。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、必要以外の負荷によるポンプの吸収トルクを低減することでエンジンの負担増と油温の上昇とを抑え、燃費が良く製造コストの低い作業車両の油圧回路を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に関わる作業車両の油圧回路は、歯車ポンプからの圧油を第１操作弁を介して作業機アクチュエータに供給することにより作業機を駆動自在とするとともに、歯車ポンプからの圧油を第２操作弁を介して操向アクチュエータに供給することにより操舵輪を操向自在とする作業車両において、歯車ポンプは、第１操作弁に圧油を供給する第１ポンプと、第２操作弁に圧油を供給する第２ポンプとを有する多連ポンプであり、第２ポンプと第２操作弁との間に、第２操作弁に供給する圧油の流量が所定流量値を越えたときに余剰分の流量の圧油を分流して排出するプライオリティ弁を設けるとともに、プライオリティ弁の排出する圧油の余剰分の流量を、第１ポンプの吐出圧力に応じて、第１ポンプの吐出する圧油に合流させるか、またはタンク若しくは多連ポンプの吸込口へ戻すかを切換自在とする切換手段を設けている。
【０００８】
【発明の効果】
上記構成によれば、以下の如き効果が得られる。
(１) ポンプを２つにしたことにより、作業機と操向との負荷をそれぞれ別のポンプで分担でき、各々のポンプを必要な吐出圧力で作動できるので、無駄な吸収トルクがなくなる。したがって、燃費が向上するとともに、エンジンを小型化して製造コストを低減可能となる。また、作動油温の上昇も抑えられ、クーラが必要なくなる。
(２) 第１ポンプの吐出圧力が高いときに、第２ポンプからの余剰分の圧油を第１ポンプからの圧油に合流させると、第２ポンプの吐出圧力も上昇して吸収トルクが増加し、燃費の悪化と油温の上昇とを招く。そこで本発明では、第２ポンプからの余剰分の圧油を、第１ポンプからの圧油に合流させるか、またはタンク等へ戻すかを、切換手段によって切替自在としている。これにより、第１ポンプの吐出圧力が低いときは、第２ポンプからの余剰分の流量の圧油を、第１ポンプの吐出する圧油に合流させることで、第１操作弁に流れる圧油の流量が増加し、作業機の速度を上げて作業能力を向上でき、第１ポンプの吐出圧力が高いときは、第２ポンプからの余剰分の流量の圧油を、タンクまたは多連ポンプの吸込口へ戻すことで、第２ポンプにおける吸収トルクの増加や、余剰分の流量が第２操作弁に流れることで生じる通路抵抗の増大による、燃費の悪化および油温の上昇を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
まず、第１の実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
なお、説明は従来技術の実施形態と相違する部分のみに限ることとして、従来技術の実施形態と同一の構成要素には同一符号を付し、ここでの説明を省く。
【００１４】
図１に、本発明の実施形態による作業車両（特にフォークリフト）の油圧回路図を示す。
エンジン１に駆動される歯車ポンプ２０は、第１操作弁１３に圧油を供給する第１ポンプ２と第２操作弁１０に圧油を供給する第２ポンプ３とを有する多連ポンプである。第２ポンプ３と第２操作弁１０との間には、第２操作弁１０に供給する圧油の流量が所定流量値を越えたときに余剰分の流量の圧油を分流して排出するプライオリティ弁５を設ける。プライオリティ弁５と第１ポンプ２との間には、合流切替弁６を設ける。合流切替弁６はプライオリティ弁５の排出する余剰分の流量の圧油を、第１ポンプ２の吐出圧力が規定圧力を越えるときにタンク４へ戻し、これ以外のときに第１ポンプ２の吐出する圧油に合流させる。また、合流切替弁６はチェック弁６ａを有して、第１ポンプ２からプライオリティ弁５への逆流を防止している。
合流切替弁６と第１操作弁１３との間には、第１操作弁１３及び作業機シリンダ１４，１５の最大圧力を規定する作業機リリーフ弁７が設けられ、プライオリティ弁５と第２操作弁１０との間には、第２操作弁１０及び操向シリンダ１１の最大圧力を規定する操向リリーフ弁８が設けられている。
なお、フォークリフトの場合リリーフ弁８の規定圧力はリリーフ弁７の規定圧力よりも低いものである。
【００１５】
上記の合流切替弁６の作動によれば、第１ポンプ２の吐出圧力が低いときには第２ポンプ３の圧油の余剰分の流量を合流させ、第１操作弁１３への供給流量を増加して作業機速度を増加できるとともに、第１ポンプ２の吐出圧力が高い（合流させると第２ポンプ３の吐出圧力が上昇し、リリーフ弁８が作動する）ときにはタンク４に戻して、第２ポンプ３の合流時のリリーフ弁８からのリリーフ損失による燃費の悪化及び油温の上昇を防止できる。
【００１６】
なお、合流切替弁６が非合流から合流に急激に切替わると、第２ポンプ３の吐出圧力及び吸収トルクが急激に増大してエンストを招く可能性がある。そのため、例えば図１中に示したようにスローリターン絞り６ｂを設けるなどして、合流切替弁６の切替速度を緩慢にするのが望ましい。
【００１７】
合流切替弁６の替わりに、図２中に示したように圧油の余剰分の流量を常に合流させる合流ブロック６ｅ、または図３中に示したように圧油の余剰分の流量を常にタンク４に戻す非合流ブロック６ｆを設けても良い。
【００１８】
また、第１ポンプ２の吐出圧力及び吸収トルクの急な増大によるエンストを防止するために、図１中に示したように第１ポンプ２と第１操作弁１３との間にブリードオフする絞り弁９を設けても良い。
絞り弁９は第１操作弁１３へ供給される圧油のわずかな一部を、絞りを通じてタンク４へ戻している。第１操作弁１３への供給圧力すなわち第１ポンプ２の吐出圧力が、高いときは絞りの開口が狭まり、低いときは広がる。こうして可変絞り弁９はタンク４へ戻す圧油の流量を圧力によらず略一定に制御している。
ところが、第１ポンプ２の吐出圧力の急激な上昇時は、絞りの開口を狭めるのに作動遅れを生じて、一瞬の間過分に多量の圧油がタンク４へ戻る。これによって、第１ポンプ２の吐出圧力の急激な上昇を緩和し、吸収トルクの急な増大によるエンストを防止できる。
【００１９】
つぎに、ポンプ２０の構成について、図４、図５を参照して説明する。
まず、図４は、ポンプ２０を軸方向に破断した断面図である。
ポンプ２０において一体のケーシング２１内に、第１ポンプ２及び第２ポンプ３が形成されている。第１ポンプ２は第１ドライブギヤ２２と第１ドリブンギヤ２４とを有し、第２ポンプ３は第２ドライブギヤ２３と第２ドリブンギヤ２５とを有する。第１、第２ドライブギヤ２２、２３はそれぞれに固設した第１、第２回転軸２６、２７を有し、これらの回転軸によって回転力を授受する。
【００２０】
第１、第２回転軸２６、２７はその結合部において、一方（ここでは第１回転軸２６）がオス、他方がメスのスプライン形状を有し、互いに係合することによって一方から他方へ回転力を伝達自在とする。
第１、第２回転軸２６、２７が直接係合することで継手が不要となり、軸方向長さを短縮してポンプ２０を小型化できる。
なお、軸の係合形状は、セレーション、キー溝またはその他の形状でも良い。
【００２１】
次に、図５は、ポンプ２０を第２ポンプ３の部分で軸に垂直な方向に破断した断面図である。
プライオリティ弁５及びリリーフ弁８をケーシング２１内に設けるとともに、第２ポンプ３の吐出口３ａからプライオリティ弁５及びリリーフ弁８までの通路と、リリーフ弁８から第２ポンプ３の吸込口３ｂまでの（戻り）通路とをケーシング２１内に形成している。
これにより配管を簡素化し、組立工数の低減とポンプ２０の小型化とが可能になる。
なお、プライオリティ弁５及びリリーフ弁８を別ブロックとして、ケーシング２１に締結しても、同様の効果が得られる。
【００２２】
本発明の実施形態によれば、ポンプを２つ有するので、作業機と操向との負荷をそれぞれ別のポンプで分担でき、それぞれのポンプを異なる吐出圧力で駆動できて無駄な吸収トルクがなくなる。したがって燃費が向上するとともに、エンジンを小型化して製造コストを低減可能となる。また、作動油温の上昇も抑えられ、クーラを備える必要がなくなる。
単に作業機用と操向用との２つのポンプをそれぞれ備えるだけでは大型化して大きな設置スペースが必要となり、コストも上昇する。特にフォークリフトでは油圧ポンプを設置する場所が非常に狭く、単に２つのポンプを連結するだけでは設置スペースを確保できない。本発明では、第１、第２ポンプ２，３を、プライオリティ弁５及びリリーフ弁８をも含めて一体化したので、機器の小型化、配管の簡素化及び製造コストの低減が可能となる。
【００２３】
なお、本発明の回路は必ずしもポンプの数を２つに限定するものではない。例えば図１に示すように、他の油圧回路７０に圧油を供給する第３ポンプ６０を、第１、第２ポンプ２，３と同軸上に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による油圧回路図である。
【図２】合流ブロック６ｅの油圧回路図である。
【図３】非合流ブロック６ｆの油圧回路図である。
【図４】油圧ポンプ２０の軸方向の断面図である。
【図５】油圧ポンプ２０の軸に垂直な方向の断面図である。
【図６】従来の技術に係る油圧回路図である。
【符号の説明】
２…第１ポンプ、３…第２ポンプ、４…タンク、５…プライオリティ弁、６…合流切替弁、１０…第２操作弁、１３…第１操作弁、２０…歯車ポンプ、２１…ケーシング、２２…第１ドライブギヤ、２３…第２ドライブギヤ、２４…第１ドリブンギヤ、２５…第２ドリブンギヤ、２６…第１回転軸、２７…第２回転軸。

Claims (1)

1. 歯車ポンプからの圧油を第１操作弁を介して作業機アクチュエータに供給することにより作業機を駆動自在とするとともに、歯車ポンプからの圧油を第２操作弁を介して操向アクチュエータに供給することにより操舵輪を操向自在とする作業車両において、
   歯車ポンプは、第１操作弁に圧油を供給する第１ポンプと、第２操作弁に圧油を供給する第２ポンプとを有する多連ポンプであり、
   第２ポンプと第２操作弁との間に、第２操作弁に供給する圧油の流量が所定流量値を越えたときに余剰分の流量の圧油を分流して排出するプライオリティ弁を設けるとともに、
   プライオリティ弁の排出する圧油の余剰分の流量を、第１ポンプの吐出圧力に応じて、第１ポンプの吐出する圧油に合流させるか、またはタンク若しくは多連ポンプの吸込口へ戻すかを切換自在とする切換手段を設けたことを特徴とする作業車両の油圧回路。

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