JP3853336B2 - 産業車両用コントロール弁 - Google Patents

Description

本願発明は、塵芥収集車等の産業車両における各種アクチュエータを制御するための産業車両用コントロール弁に関する。

従来より、各種産業車両に電気−油圧制御の電磁コントロール弁が設けられ、各機器のアクチュエータが油圧制御されている。

例えば、この種のコントロール弁として、電気−油圧制御のバッテリーフォークリフト等の産業車両に適した産業車両用電磁制御弁に係る発明を本出願人が先に出願した（特許文献１）。図５はこの産業車両用電磁制御弁の油圧回路図である。

図示するように、この発明は、タンク１１１から油圧ポンプ１００によって供給される圧油でフォークリフトのフロントフォークを上下動作をさせるリフトシリンダ１０１とティルト動作をさせるティルトシリンダ１０２とを駆動制御するように構成されている。

リフトシリンダ１０１を制御するメインスプール１０３とティルトシリンダ１０２を制御するメインスプール１０４は、ポンプポートＰとタンクポートＴとをつなぐバイパス通路１０５上に配置されており、両メインスプール１０３，１０４が中立位置でポンプポートＰとタンクポートＴとが連通状態となる。

また、上流側に位置するメインスプール１０３よりも上流側のバイパス通路１０５から、それぞれのメインスプール１０３，１０４を駆動するパイロット弁１１２〜１１５の１次側に接続されるパイロット通路１０６が設けられ、このパイロット通路１０６に減圧弁１０７が設けられている。

そして、それぞれのメインスプール１０３，１０４の制御ポートに接続されたシリンダ１０１，１０２からの戻り油を下流側のメインスプール１０４の下流でバイパス通路１０５に合流させるタンク通路１０８を設け、このタンク通路１０８とバイパス通路１０５との合流点１０９よりも上流側でメインスプール１０４よりも下流側に、圧油が流れることによってその上流側にスプール１０３，１０４を駆動するためのパイロット圧の１次圧を発生させる１次圧発生弁１１０を設けている。
特開２００２−６８６９６号公報（第３−９頁、図２）

ところで、前記電磁制御弁の油圧回路の場合、各メインスプール１０３，１０４が中立位置にあるときにポンプ１００からバイパス通路１０５に油が流れてくると、１次圧発生弁１１０はバイパス通路１０５上の１次圧発生弁直前の圧力が１次圧発生弁復帰スプリングにより予め設定された設定圧力となるように作動する。この設定圧力は、パイロット弁１１２〜１１５がメインスプール１０３，１０４を切換えることができる必要最低圧力に設定されている。また、この時のポンプポートＰの圧力は、１次圧発生弁１１０が発生させる圧力にポンプポートＰから１次圧発生弁１１０までのバイパス通路１０５で生じる通路抵抗分が付加された圧力になる。

そのため、バルブ連数を増やしてバイパス通路１０５が長くなった場合や、中立状態でのバイパス通路１０５に流れる流量が増えた場合には、図６に示す流量と圧力との関係を模式的に示すグラフのように、バイパス通路１０５での圧力損失が増えて、ポンプポートＰの圧力（アンロード圧力）はパイロット弁１１２〜１１５がメインスプール１０３，１０４を切換えるための必要最低圧力（一次圧発生弁１１０の設定圧力）にバイパス通路１０５で発生する圧力損失分が付加されて非常に高くなってしまう。

前記したバッテリーフォークリフトに適した電磁制御弁の場合、各アクチュエータ１０１，１０２を作動させるレバー操作を行わない限り油圧ポンプ駆動用電動機は作動しないので、制御弁バイパス通路１０５には油が流れない。そして、各アクチュエータ１０１，１０２を作動させるレバー操作を行った時には電動機が作動し油圧ポンプが油を吐出してバイパス通路に油が流れるが、それと同時にメインスプール１０３，１０４が動いてアクチュエータ１０１，１０２に油が流れるので、１次圧発生弁部を流れた時のアンロード圧力が高くても問題はない。

しかしながら、エンジンでポンプを駆動するような一般産業車両（塵芥収集車や脱着ボディ車等）の場合には、各アクチュエータ１０１，１０２を作動させていないスプール１０３，１０４が中立状態にある時でも、常に油がバイパス通路１０５を流れている。しかも、一般産業車両では、オプション機器の増加によって制御対象のアクチュエータが増加する場合があり、そのような場合にはスプール数（バルブ連数）が増加するので前記したようにバイパス通路１０５内の圧力損失は更に増える。また、産業車両によってはバルブ中立状態で流量を多く設定してあるものもあり、その場合にもバイパス通路１０５における圧力損失は大きくなる。

このため、前記電磁制御弁の油圧回路では、常に油がバイパス通路１０５を流れているような使用条件ではアンロード圧力が高くなって無駄なエネルギーを消費し、かつ作動油の温度も上昇してしまう。

そこで、前記課題を解決するために、本願発明は、バイパス通路上に配置した複数のアクチュエータ用メインスプールの中立位置でポンプポートとタンクポートとが連通状態となるように構成し、前記メインスプールの最上流スプールの上流側のバイパス通路から、各メインスプールを制御するパイロット弁の１次側に接続されるパイロット通路を設け、該パイロット通路に減圧弁を設け、各メインスプールの制御ポートに接続されたアクチュエータからの戻り油を最下流スプールの下流側のバイパス通路に合流させるタンク通路を設けた産業車両用コントロール弁において、前記最下流スプールの下流側のバイパス通路上で、前記タンク通路とバイパス通路との合流点より上流側に、圧油が流れることによりその上流側にメインスプール制御用のパイロット弁の１次圧を発生させる１次圧発生弁を設け、該１次圧発生弁に制御圧力を導く導圧通路を前記バイパス通路の最上流スプールよりも上流側に接続している。これにより、１次圧発生弁の制御圧力として、常に最上流スプールよりも上流側の圧力を得ることができる。

また、この産業車両用コントロール弁において、前記導圧通路を、前記パイロット通路よりも上流側に接続すれば、連数や流量が増えた場合においても、ポンプポートの圧力は一次圧発生弁で設定された一定の圧力となる。

本願発明は、以上説明したような手段により、１次圧発生弁の制御圧力を常に一定圧力で確保して無駄なエネルギー消費を抑止できるコントロール弁を構成することが可能となる。しかも、バルブ連数や流量が変化しても常に一定のポンプポートの圧力（アンロード圧力）を安定して得ることができるコントロール弁を構成することができる。

以下、本願発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本願発明の一実施形態を示す産業車両用コントロール弁を示す油圧回路図である。この実施形態では、バルブ連数（この明細書及び特許請求の範囲の書類中において「バルブ連数」とは、各アクチュエータを駆動する「アクチュエータ用メインスプール」をそれぞれ備えた「バルブ」の連数をいう。）が４連のコントロール弁を例にし、説明中で図示する左側の上流側から第１，第２，第３，第４を付す場合がある。

図示するように、この実施形態の産業車両用コントロール弁１は、タンク２内の油が油圧ポンプ３によってポンプポートＰからバイパス通路４へ供給され、このバイパス通路４の最下流のタンクポートＴを介してタンク２へと戻るように構成されている。バイパス通路４には、複数のアクチュエータ用メインスプール５〜８が直列に設けられている。これらのアクチュエータ用メインスプール５〜８は各バルブ９〜１２（図２参照）に独立的設けられており、それぞれ異なったアクチュエータを駆動するように構成されている。

また、最上流のアクチュエータ用メインスプール５の上流側には、全てのスプール５〜８のパイロット弁一次圧を一定にする減圧弁１３の一次側が接続されている。この実施形態では、減圧弁１３を設けることによってスプール５〜８を操作するパイロットラインの圧力を常に一定圧力に保っている。

さらに、この減圧弁１３の一次側と同様に、最上流のアクチュエータ用メインスプール５の上流側に、バイパス通路４内の圧力が上昇した場合に圧油をタンク通路１４へ逃がすリリーフ弁１５が設けられている。

また、この実施形態では、最上流のアクチュエータ用メインスプール５（第１スプール）には、バイパス通路４から分岐した分岐通路１６によって単独で圧油が供給されている。他の３連のアクチュエータ用メインスプール６，７，８（第２，３，４スプール）には、バイパス通路４から分岐したパラレル通路１７によってそれぞれに圧油が供給されている。

前記分岐通路１６は、チェック弁１８を介して第１スプール５の入口ポート１９と接続されている。前記パラレル通路１７は、それぞれチェック弁２０，２１，２２を介して第２〜第４スプール６，７，８の入口ポート２３，２４，２５と接続されている。この実施形態では、バイパス通路４から第１スプール５と第２〜第４スプール６，７，８とに別系統で圧油を導くように構成しているが、この構成は一例であり、アクチュエータの種類等に応じて他の組合わせにしてもよい。

これらのアクチュエータ用メインスプール５〜８を介して駆動されるアクチュエータ（図示略）としては、油圧ジャッキや油圧モータ等であり、ポートＡ１〜Ａ４とポートＢ１〜Ｂ４のいずれかが供給側、いずれかが排出側に接続される。

また、これらのアクチュエータ用メインスプール５〜８は、全てを中立位置としてバイパス通路４を連通状態とすると油圧ポンプ３からの圧油をタンク２へ戻してポンプ圧力をアンロードするように構成されている。この実施形態のアクチュエータ用メインスプール５〜８は、中立位置で全てのポートＡ１〜Ａ４，ポートＢ１〜Ｂ４をブロックするように構成しているが、中立位置で一方をタンクに逃すような構成もあり、メインスプール５〜８の構成はアクチュエータの種類や条件によって決定すればよい。また、この実施形態ではスプール５〜８を全て同一の構成で示しているが、これらのメインスプール５〜８はアクチュエータの種類や使用条件等に応じたもので構成される。

これらのアクチュエータ用メインスプール５〜８は、所定のパイロット圧で制御されるスプール駆動用パイロット弁２６〜３３によってストロークさせられる。これらのパイロット弁２６〜３３は、減圧弁１３に接続されたパイロット通路３４からの圧力を１次圧とし、各パイロット弁２６〜３３のコイルを励磁することによりパイロット弁２６〜３３に２次圧が発生して、アクチュエータ用メインスプール５〜８が中立位置からストロークさせられる。３５はドレン通路である。

アクチュエータ用メインスプール５〜８を中立位置とした状態では、全アクチュエータ用メインスプール５〜８のパイロット弁２６〜３３のコイルは励磁されておらず、各アクチュエータ用メインスプール５〜８のポートＡ１〜Ａ４、ポートＢ１〜Ｂ４をブロックした状態が保たれる。

また、これらのアクチュエータ用メインスプール５〜８の図示する上側のスプール駆動用パイロット弁２６，２８，３０，３２を励磁すると、各メインスプール５〜８は図の下向きにストロークさせられて上側ファンクションに切り換わる。これらのメインスプール５〜８が上側ファンクションに切り替ると、バイパス通路４が全閉となり、入口ポート１９，２３，２４，２５がポートＡ１〜Ａ４と連通し、タンク通路１４がポートＢ１〜Ｂ４と連通する。逆に、これらのアクチュエータ用メインスプール５〜８の図示する下側のスプール駆動用パイロット弁２７，２９，３１，３３を励磁すると、各メインスプール５〜８は図の上向きにストロークさせられて下側ファンクションに切り換わる。これらのメインスプール５〜８が下側ファンクションに切り替ると、バイパス通路４が全閉となり、入口ポート１９，２３，２４，２５がポートＢ１〜Ｂ４と連通し、タンク通路１４がポートＡ１〜Ａ４と連通する。

このような油圧回路において、バイパス通路４の最下流側アクチュエータ用メインスプール８の下流側で、全アクチュエータ用メインスプール５〜８から圧油をタンク２へ戻すタンク通路１４とバイパス通路４との合流点３６より上流側に、パイロット弁２６〜３３を駆動するための１次圧を発生させる１次圧発生弁３７が設けられている。

この１次圧発生弁３７は、バイパス通路４の圧油の流れを制御することによって、減圧弁１３の１次側に所定の圧力を発生させ、この減圧弁１３で減圧された油によって、各アクチュエータ用メインスプール５〜８を電磁制御弁（電磁操作弁，電磁比例弁、共に含む）として動作させるためのパイロット圧を確保している。

そして、この１次圧発生弁３７を動作させるための導圧通路３８が、前記減圧弁１３に通じるパイロット通路３４とバイパス通路４との接続部よりも上流側のバイパス通路４に接続されている。このように導圧通路３８の上流端をポンプポートＰと減圧弁１３に通じるパイロット通路３４の接続部との間に設けることにより、ポンプポートＰの直後の圧油を１次圧発生弁３７まで直接導いている。なお、この１次圧発生弁３７のスプリング側には、パイロット通路３４に連通する圧力検出経路３９が接続されている。

このようにポンプポートＰ直後の圧油圧力を１次圧発生弁３７の制御圧力として導くことにより、１次圧発生弁３７はバイパス通路４内での圧力損失の影響を受けることなく常にポンプポートＰの圧力を一定にすることができる。つまり、ポンプポートＰ直後から１次圧発生弁３７を制御するための圧力を導いているので、バイパス通路４で発生する圧力損失とは無関係にポンプポートＰの圧力を１次圧発生弁３７の設定圧力とすることができる。

なお、この実施形態では、導圧通路３８をパイロット通路３４よりも上流側に接続しているが、この導圧通路３８を最上流スプール５よりも上流側に接続して常に最上流スプール５よりも上流側の圧力を１次圧発生弁３７の制御圧力として得るようにしても、バルブ連数を増やしてバイパス通路４が長くなった場合の圧力損失の影響を受けることなくポンプポートＰの圧力を常に一定に制御することができる。

図２は図１に示す産業車両用コントロール弁の主要部を示す縦断面図であり、図３は図２に示すIII−III断面図である。図２の左側がポンプポート側ブロック４０であり、図の右側がバイパス通路下流側ブロック４１である。図では主要部の構成のみを示している。前記図１と同一の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

これらの図に示すように、産業車両用コントロール弁１としては、ポンプポート側ブロック４０と、前記複数のアクチュエータ用メインスプール５〜８を備えた各バルブ９〜１２と、バイパス通路下流側ブロック４１とが一体的に連結されたものである。

そして、各バルブ９〜１２を貫通するように前記導圧通路３８が設けられている。この導圧通路３８は、ポンプポート側ブロック４０のポンプポートＰに形成された油室５３のバイパス通路４よりも上流側からバイパス通路下流側ブロック４１に設けられた導圧室４２まで連通するように設けられている。

このバイパス通路下流側ブロック４１には、図の上下方向にスライド穴４３が設けられている。このスライド穴４３には、上部から、前記導圧室４２と、前記バイパス通路４と連通する作動室４４と、前記タンクポートＴと連通する排油室４５と、減圧弁１３の２次側からの圧力が圧力検出経路３９を介して導かれるスプリング室４６とが設けられている。

このスライド穴４３内には上下方向にスライドする１次圧発生弁スプール４７が設けられている。このスプール４７の下側は、スプリング室４６に設けられたスプリング４８によって上向きに付勢されている。このスプリング４８の付勢力によって、スプール４７の上端はスライド穴４３の上端に設けられたプラグ４９に当接している。

この１次圧発生弁スプール４７には、前記導圧室４２と作動室４４との間のシール部５０と、排油室４５とスプリング室４６との間のシール部５１と、作動室４４と排油室４５との間の閉鎖板５２とが形成されている。この閉鎖板５２により、スプール４７がスプリング４８によって上向きに付勢された状態では作動室４４と排油室４５との間を閉鎖し、スプール４７がスプリング４８に抗して下向きにスライドした時には作動室４４と排油室４５とを連通させる。

これにより、導圧通路３８から導圧室４２に導かれる圧力がスプリング４８の力とスプリング室４６に作用する圧力（圧力検出経路３９からの圧力）との合力よりも大きくなると、スプール４７が下向きにスライドする。このスプール４７が押し下げられると閉鎖板５２が下がって作動室４４と排油室４５とが連通し、作動室４４の圧油が排油室４５からタンクポートＴへ排出される。

つまり、導圧通路３８から導圧室４２に作用する圧力が、１次圧発生弁３７の設定圧（例えば、１次圧発生弁３７のスプリング力相当圧力＋減圧弁１３の２次圧力）よりも高くなると、１次圧発生弁３７のスプール４７が下向きにスライドしてポンプポートＰ側とタンクポートＴ側とを連通させるので、ポンプポートＰより流入した圧油はタンクポートＴからタンク２へと戻される（図１）。この状態では、減圧弁１３の１次側圧力は常に減圧弁設定２次圧力以上になるため、メインスプールを駆動するための減圧弁１３の２次圧力は常に確保される。

また、メインスプール５〜８の切換時において、スプール駆動用パイロット弁２６〜３３を作動させると、メインスプール５〜８がストロークするが、その過渡状態でバイパス通路４がメインスプール５〜８により全閉となるまではポンプポートＰより流入した作動油の一部がバイパス通路４を経て１次圧発生弁３７を通過するため、中立状態と同様に、メインスプール５〜８を駆動するのに必要なパイロット圧は確保することができる。このバイパス通路４がメインスプール５〜８により完全に閉止された場合には、ポンプポートＰから流入した油はアクチュエータに全量流れる。この時、アクチュエータを駆動するのに必要な圧力がポンプポートＰに発生するが、通常、この圧力は減圧弁１３の設定圧力（２次圧力）以上であるため、スプール駆動圧は確保される。

従って、前記産業車両用コントロール弁１によれば、塵芥収集車のように多くのアクチュエータが設けられ、それらのアクチュエータのいずれかに圧油が常に供給されているような使用条件であっても、ポンプポートＰより流入した圧油はバイパス通路４を経由して１次圧発生弁３７の作動室４４に流れるとともに、このポンプポートＰの圧力が導圧通路３８から導圧室４２に導かれ、一方、スプリング室４６には、減圧弁１３の２次圧が圧力検出経路３９を介して導かれるので、アクチュエータ用メインスプール５〜８が中立位置と作動位置との間のどの位置にあっても、ポンプポートＰの圧力（作動室４４の圧力）は「１次圧発生弁スプリング力相当圧力＋減圧弁２次圧力」に上昇して減圧弁１３の１次圧が確保され、常にパイロット弁２６〜３３を正常動作させるために必要なパイロット圧力を確保することができる。

これにより、図４の流量と圧力との関係を模式的に示すグラフのように、１次圧発生弁の制御圧力を常に一定圧力で確保して無駄なエネルギー消費を抑止できるコントロール弁を構成することが可能となる。

しかも、この実施形態では、減圧弁１３の２次圧力を圧力検出経路３９で１次圧発生弁３７のスプリング室４６へ導いているので、この１次圧発生弁３７を減圧弁１３の設定圧に応じて調圧することができる。この圧力検出経路３９は必ずしも設ける必要はなく、減圧弁１３の設定圧以上の１次圧をスプリングのみで発生させる弁を設けるようにしてもよい。

また、この実施形態における１次圧発生弁３７は、ポンプポートＰ直後から導圧通路３８を介して導圧室４２に導いた圧油で所定圧力を得ているため、流量又はバルブ連数が増えることによりバイパス通路４の部分での圧力損失が変化しても、１次圧発生弁３７によって減圧弁１３の１次圧力として必要な最低圧力を保つことができるので、アンロード圧力が高くなるのを抑止して無駄なエネルギー消費を抑止することができる。

その上、前記産業車両用コントロール弁１によれば、各アクチュエータ用メインスプール５〜８の中立状態においてポンプポートＰの圧力を一定に保つことにより、大流量時には１次圧発生弁３７の制御圧力（絞り量）が相対的に小さくなるので、１次圧発生弁３７を流体が通過する時に生じる流体音（騒音）も少なくなる。

なお、前記実施の形態では、４連のバルブ連数を例に説明したが、４連バルブに限定されるものではなく、バルブ連数は上述する実施形態に限定されるものではない。

また、前述した実施形態は一例を示しており、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は前述した実施形態に限定されるものではない。

本願発明に係る産業車両用コントロール弁は、塵芥収集車等のようにアクチュエータに常時圧油が供給させる産業車両において有用である。

本願発明の一実施形態を示す産業車両用コントロール弁を示す油圧回路図である。 図１に示す産業車両用コントロール弁の主要部を示す縦断面図である。 図２に示すIII−III断面図である。 本願発明の産業車両用コントロール弁における流量と圧力との関係を模式的に示すグラフである。 従来の産業車両用コントロール弁を示す油圧回路図である。 従来の産業車両用コントロール弁における流量と圧力との関係を模式的に示すグラフである。

符号の説明

１…油圧ポンプ
２…タンク
３…油圧ポンプ
４…バイパス通路
５〜８…アクチュエータ用メインスプール
９〜１２…バルブ
１３…減圧弁
１４…タンク通路
１５…リリーフ弁
１６…分岐通路
１７…パラレル通路
１８…チェック弁
１９…入口ポート
２０〜２２…チェック弁
２３〜２５…入口ポート
２６〜３３…スプール駆動用パイロット弁
３４…パイロット通路
３５…ドレン通路
３６…合流点
３７…１次圧発生弁
３８…導圧通路
３９…圧力検出経路
４０…ポンプポート側ブロック
４１…バイパス通路下流側ブロック
４２…導圧室
４３…スライド穴
４４…作動室
４５…排油室
４６…スプリング室
４７…１次圧発生弁スプール
４８…スプリング
４９…プラグ
５０，５１…シール部
５２…閉鎖板
５３…油室
Ｐ…ポンプポート
Ｔ…タンクポート

Claims (2)

1. バイパス通路上に配置した複数のアクチュエータ用メインスプールの中立位置でポンプポートとタンクポートとが連通状態となるように構成し、前記メインスプールの最上流スプールの上流側のバイパス通路から、各メインスプールを制御するパイロット弁の１次側に接続されるパイロット通路を設け、該パイロット通路に減圧弁を設け、各メインスプールの制御ポートに接続されたアクチュエータからの戻り油を最下流スプールの下流側のバイパス通路に合流させるタンク通路を設けた産業車両用コントロール弁において、
   前記最下流スプールの下流側のバイパス通路上で、前記タンク通路とバイパス通路との合流点より上流側に、圧油が流れることによりその上流側にメインスプール制御用のパイロット弁の１次圧を発生させる１次圧発生弁を設け、該１次圧発生弁に制御圧力を導く導圧通路を前記バイパス通路の最上流スプールよりも上流側に接続した産業車両用コントロール弁。
2. 請求項１記載の産業車両用コントロール弁において、
   前記導圧通路を、前記パイロット通路よりも上流側に接続した産業車両用コントロール弁。
   
   

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