JP2008008433A - 油圧コントロールバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 ロードチェックバルブを必要としない油圧コントロールバルブを提供する。
【解決手段】 リフトロックポペットＲＰが外部接続ポートＡ１方向にフリーフローとなる向きに設置されている。リフトロックポペットＲＰは軸方向に摺動可能な直径Ｄ２のガイド部４３と直径Ｄ２より小さい直径Ｄ３の同心円筒部４４からなり、その同心円筒部４４はバネ５２によりケース３４に設けられたシート座ＳＺに押し付けられている。同心円筒部４４の内側には、シート座４８とそこに着座してリフトロックポペットＲＰの内部と外部を繋ぐ通路４７を閉塞する閉塞部材４９とその閉塞部材４９をシート座４８に押し付ける方向に付勢するバネ５０とバネ５０を保持するバネリテーナ５１からなる内部チェック弁ＴＶが設けられている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、産業用車両やフォークリフトに搭載される油圧制御装置における油圧コントロールバルブの改良に関するものである。

従来、例えば図７の全体説明図に示すように、フォークリフトは車体１の前部にチルトシリンダ２により傾動するマスト３を備えるとともに、このマスト３に沿ってリフトシリンダ４により昇降するフォーク５を備えており、フォーク５を荷物の下部にさし込み、荷物を上げ、保持し、運搬するよう構成されている。

このようなフォークリフトのフォーク５の昇降動を行うリフトシリンダ４の昇降は、図８の油圧回路に示すように油圧源１１から吐出した作動油をコントロールバルブ１２に供給し、その操作レバー１３を切り換えて、スプール１４を上昇位置（Ｕ）、停止位置（Ｓ）、下降位置（Ｄ）に移動することにより行う。本願発明はこの油圧コントロールバルブに関するものである。

以下、従来におけるこの種の油圧コントロールバルブを、図７から図１５について説明する。スプール１４の位置とリフトシリンダ４の動作状態を、コントロールバルブ１２の縦断面図である図９、図１０、図１１とこれらの縦断面図の紙面に垂直な方向のＸ−Ｘ面の断面図である図１２、図１３、図１４にしたがってその構成を説明する。

図９および図１２は、前記スプール１４が図８における停止位置（Ｓ）にある場合のコントロールバルブ１２の縦断面を示す。図９において、１５はコントロールバルブ１２のケースである。スプール１４は軸方向に摺動可能で、一端にはバネ部１６とそして他端には図８における操作レバー１３の取付け部１７とを有し、それらの間に深い溝１８、１９と浅い溝２０およびランド２１、２２、２３を有する円柱状をなしている。

このスプール１４の深い溝１８とケース１５に設けた外部接続ポートＡとを繋ぐ油路２４の中間にあって、外部接続ポートＡからスプール１４の深い溝１８への流れを遮断するシート部２５を有するリフトロックポペットＲＰと、そのリフトロックポペットＲＰの反シート側のバネ室２６とタンク通路２７を連通する油路２８の中間にあって、リフトロックポペットＲＰのバネ室２６からタンク通路２７への流れを遮断する電磁弁２９と、図９のケース１５をＸ−Ｘ面で紙面に垂直な方向に切断した断面を示す図１２に示すように、前記油圧源１１（図８）から吐出した作動油入口ＰとリフトロックポペットＲＰ（図９）の入口側に連通する油路３０との中間にあって前記作動油入口Ｐ側にシート部３２を有するロードチェックポペットＬＰとで構成されている。

なお、スプール１４が図８における停止位置（Ｓ）にあるとき、油路３０はスプール１４のランド２２で遮断され、油路２８は電磁弁２９の下流側でスプール１４のランド２３により遮断されている。そのため、作動油は外部接続ポートＡに流れることなく、リフトシリンダ４（図８）は停止している。

いま、図８において操作レバー１３により、スプール１４を上昇位置（Ｕ）に移動すると、図１０のようにランド２２により遮断されていた油路３０がリフトロックポペットＲＰの入口に連通し、同時に図１３に示すようにロードチェックポペットＬＰの作動油入口Ｐ側に待機していた圧油がロードチェックポペットＬＰを押し開き、油路３０に流れ、リフトシリンダ４（図８）に掛かる負荷圧に打ち勝ってリフトロックポペットＲＰ（図１０）を押し開いて外部接続ポートＡへの流れａを発生する。このようにしてリフトシリンダ４を上昇させる。

次に、スプール１４を図８の停止位置（Ｓ）から図１１のように下降位置（Ｄ）に移動し、電磁弁２９を切り替えて出入り口を連通状態にするとランド２３で遮断されていた油路２８はタンク通路２７に繋がり、リフトロックポペットＲＰのバネ室２６とタンク通路２７が連通して流れｂを発生する。このときロードチェックポペットＬＰは図１４に示すようにリシートし作動油入口Ｐを塞ぐ。一方、図１５にその詳細を示すようにリフトロックポペットＲＰには外部接続ポートＡ（図１１）側とバネ室２６との間に絞り３１が設けられており、流れｂ（図１１）により外部接続ポートＡ（図１１）側の圧力Ｐ１とバネ室２６の圧力Ｐ２との間に圧力差ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）を発生する。

この差圧ΔＰがリフトロックポペットＲＰのシート部直径Ｄ１とガイド部直径Ｄ２との直径差によりできる面積差ΔＳ（＝π／４（Ｄ２²−Ｄ１²））に作用する。
もちろん、閉じる力はＰ２とπ／４（Ｄ２²）の積であり、また、開く力はＰ１とΔＳ（＝π／４（Ｄ２²−Ｄ１²）との積であり、単純にΔＰとΔＳとの積の値だけ開くという状況ではないが、バネ５０のリフトロックポペットＲＰをシート部２５に押し付ける力に打ち勝ってリフトロックポペットＲＰを押し開く。このことにより外部接続ポートＡ（図１１）とタンク通路２７が連通し、流れｃ（図１１）が発生してリフトシリンダ４（図７）が下降する。
特開２００２−２３５７０１号公報

上記フォークリフトのための油圧コントロールバルブでは、スプール１４を図８における停止位置（Ｓ）に切り換えたとき、流れｂ（図１１）が停止するため、それまでシート座から離れていたリフトロックポペットＲＰをシート部２５に着座させるには絞り３１を通ってバネ室２６に油を素早く充填しなければない。ところが絞り３１の影響で充填に時間がかかるため、リフトロックポペットＲＰがシート部２５に着座するのに時間遅れを生じていた。そのため、スプール１４が停止位置（Ｓ）から上昇位置（Ｕ）や下降位置（Ｄ）に切り替える過渡期の全通路が一旦繋がる状態のとき、図８におけるリフトシリンダ４にかかる負荷圧が油圧源１１の吐出圧力より大きい場合にはリフトシリンダ４が負荷に押し戻されてずり落ちる現象を生じ、それを防止するため別途応答性の高いロードチェックポペットＬＰ（図１３）を設ける必要があった。

本発明が提供する油圧コントロールバルブは、上記課題を解決するために、軸方向に摺動可能なガイド部を有する円筒部材の一方にガイド部より直径寸法が小さい同心円筒部を設け、その同心円筒部の外周から内側に貫通する細い孔を穿孔し、更に同心円筒部の内径側にシート座とシート座に着座して軸方向内部から軸方向外部への連通を遮断する部材とその部材をシート座に押し付ける方向に付勢するバネとそのバネを保持し、バネ室と反対の部屋とを十分な面積で連通する通路を有する部材とで構成するチェック弁機構を内部に設けたものである。

本発明の円筒状ポペットによれば、従来のリフトロックポペットが着座するときの絞りの影響を、内部チェック弁が開くことによってバネ室の圧力を素早く外部圧力と同圧にし、差圧をゼロにして瞬時にリフトロックポペットが着座することになる。

本発明が提供する油圧コントロールバルブによれば、フォークリフトの油圧回路を利用することにより、リフトシリンダの昇・降・停止時のずれ落ちを防止するという機能上の効果の他に従来ずれ落ち防止に使用していたロードチェックバルブを廃止したので大きなコスト効果および圧力損失量の低減を得ることができる。

リフトロックポペットを外部接続ポート方向にフリーフローとなる向きに設置する。リフトロックポペットは軸方向に摺動可能な直径のガイド部と直径より小さい直径の同心円筒部からなり、その同心円筒部はバネによりケースに設けられたシート座に押し付けられるよう構成する。同心円筒部の内側には、シート座とそこに着座してリフトロックポペットの内部と外部を繋ぐ通路を閉塞する閉塞部材とその閉塞部材をシート座に押し付ける方向に付勢するバネとこのバネを保持するバネリテーナからなる内部チェック弁を設ける。

本発明が提供する油圧コントロールバルブは、フォークリフトに好適に利用されるが、図７において、フォークリフトの作業体であるフォーク５の昇降動を行うリフトシリンダ４の昇降は、図６の油圧回路に示すように油圧源１１から吐出した作動油をコントロールバルブＣＶに供給し、操作レバー１３を切り換えることにより、スプール１４を上昇位置（Ｕ）、停止位置（Ｓ）、下降位置（Ｄ）に移動して行う。

図１および図２は前記スプール１４が停止位置（Ｓ）にある場合のコントロールバルブＣＶの縦断面図およびその縦断面図の紙面に垂直な方向のＸ−Ｘ部断面図を示す。図１、図２において、３４はコントロールバルブＣＶのケースであり、円柱状のスプール１４を軸方向に摺動可能なるよう収納している。スプール１４には、一端にスプール１４を停止位置（Ｓ）に保持するバネ部３５と他端に図示していない操作レバーの取付け部３６とを設けてあり、円周方向に深い溝１８、１９と浅い溝２０およびランド２１、２２、２３が設けられている。ケース３４にはタンク通路３７に連通するリセス３８、３９およびスプール１４の深い溝１８に軸方向に一致する位置にリセス４０と、図２における作動油入口ＰＭと連通するリセス４１、電磁弁ＥＶの出口側に連通するリセス４２が施されている。

ケース３４のリセス４０と図６におけるリフトシリンダ４に接続する外部接続ポートＡ１とを繋ぐ油路ＡＲの間には、リフトロックポペットＲＰが外部接続ポートＡ１方向にフリーフローとなる向きに設置されている。リフトロックポペットＲＰは図５にその詳細を示すように軸方向に摺動可能な直径Ｄ２のガイド部４３と直径Ｄ２より小さい直径Ｄ３の同心円筒部４４からなり、その同心円筒部４４はバネ５２によりケース３４に設けられたシート座ＳＺに押し付けられている。同心円筒部４４の内側には、シート座４８とそこに着座してリフトロックポペットＲＰの内部と外部を繋ぐ通路４７を閉塞する閉塞部材４９とその閉塞部材４９をシート座４８に押し付ける方向に付勢するバネ５０とバネ５０を保持するバネリテーナ５１からなる内部チェック弁ＴＶが設けられている。また、同心円筒部４４の外周からバネ５０の部屋と連通する絞り孔４６が設けられている。

図１および図５において電磁弁ＥＶはリセス４２とリフトロックポペットＲＰのバネ５２側とを連通する油路ＢＲの間に設けられ、油路ＢＲを開通及び遮断する。

いま、図１および図６においてスプール１４を上昇位置（Ｕ）に切り換えると、図２、図３に示すようにリセス４０、４１が連通し、作動油は作動油入口ＰＭからリフトロックポペットＲＰの入口へ流れ、リフトロックポペットＲＰを押し開け外部接続ポートＡ１を通り図６におけるリフトシリンダ４に送り込まれる。（流れａ１参照）

次に図６におけるスプール１４を停止位置（Ｓ）に切り換えると、図１におけるランド２２によってリセス４０と４１は遮断され、作動油の流れは停止する。しかし、切り換え直後には、リフトロックポペットＲＰは図５における絞り孔４６による効果のためバネ５２の部屋に油が充填されるのに時間がかかり、まだシート座ＳＺに着座しておらずそのため図１におけるリセス４０は外部接続ポートＡ１と連通したままである。この状態でもしスプール１４を上昇位置（Ｕ）に切り替えたとき、リフトシリンダ４（図６）の負荷による圧力が作動油入口圧力より高い場合、作動油は作動油入口ＰＭへ逆流し、リフトシリンダ４がズレ落ちることになるが、本発明ではリフトロックポペットＲＰに内臓の内部チェック弁ＴＶが開いてバネ５２の部屋に素早く油を充填するため殆ど時間遅れを生じることなくリフトロックポペットＲＰをシート座ＳＺに着座させることができリフトシリンダ４（図６）のズレ落ちを防止することができる。

次に図６においてスプール１４を降下位置（Ｄ）に切り換えると、図４に示すようにランド２３がリセス４２をタンク通路３７に開通し、電磁弁ＥＶが開いている場合は油路ＢＲがタンク通路３７に連通する。このためリフトロックポペットＲＰ（図５）の絞り４６を通り、図４に示すようにタンク通路３７への作動油の流れｂ１が生じる。この流れにより図５に示すようにリフトロックポペットＲＰの外部と内部に圧力差ΔＳ（＝ＰＳ１−ＰＳ２）が生じ、この差圧ΔＳがリフトロックポペットＲＰのガイド部４３の直径Ｄ２とシート部直径Ｄ１との差による面積差ΔＳ（＝π／４（Ｄ２²−Ｄ１²））に作用する。もちろん、閉じる力はＰＳ２とπ／４（Ｄ２²）の積であり、また、開く力はＰＳ１とΔＳ（＝π／４（Ｄ２²−Ｄ１²）との積であり、単純にΔＰとΔＳとの積の値だけ開くという状況ではないが、リフトロックポペットＲＰを押し開き、外部接続ポートＡ１をタンク通路３７に連通して図６におけるリフトシリンダ４を降下させる。

次にスプール１４を停止位置（Ｓ）に切り換える瞬間の過渡状態を見てみるとランド２３がリセス４２を遮断し、作動油の流れｂ１は停止するが前述同様リフトロックポペットＲＰは図５に示す絞り４６の影響でシートＳＺへの着座が遅れる。そして本発明の内部チェック弁ＴＶが開いてリフトロックポペットＲＰの差圧ΔＳが迅速に消失し殆ど時間遅れの無いリシートを実現する。

本発明の油圧コントロールバルブの構成を示す縦断面図である。 油圧コントロールバルブの一部の構成を示す図である。 本発明の油圧コントロールバルブのスプールの作動説明のための図である。 本発明の油圧コントロールバルブのスプールの作動説明のための図である。 本発明のリフトロックポペットの構成を示す縦断面図である。 本発明をフォークリフトに実施したときの油圧回路構成図である。 フォークリフトの全体を示す図である。 従来におけるフォークリフトの油圧回路図である。 従来の油圧コントロールバルブのスプールの構成を示す縦断面図である。 従来の油圧コントロールバルブのスプールの作動状態を示す縦断面図である。 従来の油圧コントロールバルブのスプールの作動状態を示す縦断面図である。 従来の油圧コントロールバルブのスプールの一部の構成を示す図である。 従来の油圧コントロールバルブのスプールの一部の構成を示す図である。 従来の油圧コントロールバルブのスプールの一部の構成を示す図である。 従来のリフトロックポペットの構成を示す図である。

符号の説明

１ 車体
２ チルトシリンダ
３ マスト
４ リフトシリンダ
５ フォーク
１１ 油圧源
１２、ＣＶ コントロールバルブ
１３ 操作レバー
１４ スプール
１５、３４ ケース
１６、３５ バネ部
１７、３６ 取付け部
１８、１９、２０ 深い溝
２１、２２、２３ ランド
２４、２８、３０、ＡＲ、ＢＲ 油路
２５、３２ シート部
２６ バネ室
２７ タンク通路
２９、ＥＶ 電磁弁
３１、４６ 絞り
３７ タンク通路
３８、３９、４０、４１、４２ リセス
４３ ガイド部
４４ 同心円筒部
４７ 通路
４８、ＳＺ シート座
４９ 閉塞部材
５０、５２ バネ
５１ バネリテーナ
Ａ、Ａ１ 外部接続ポート
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ 直径
ＬＰ ロードチェックポペット
Ｐ、ＰＭ 作動油入口
ＲＰ リフトロックポペット
ＴＶ 内部チェック弁
ａ、ａ１、ｂ、ｂ１、ｃ 流れ

Claims (2)

1. 軸方向に摺動可能なガイド部を有する円筒部材の一方にガイド部より直径寸法が小さい同心円筒部と、この同心円筒部の外周から内側に貫通する細い孔を穿孔し、更に同心円筒部の内径側にシート座とシート座に着座して軸方向内部から軸方向外部への連通を遮断する遮断部材とこの遮断部材をシート座に付勢するバネと、このバネを収容保持するバネ室と対向する室とを連通する連通路で構成するチェック弁機構を設けたことを特徴とする油圧コントロールバルブ。
2. 油圧コントロールバルブは、軸方向にスライドするスプールの移動により外部のアクチュエータへ作動油を送油し又はアクチュエータからの作動油をタンクに戻す油路の切り換え機構を有し、アクチュエータポートとスプールの一方向の移動により作動油入口とアクチュエータポートを連通し、逆方向の移動によりアクチュエータポートとタンク通路とを連通する油路切り換え通路との間に設置されることを特徴とする請求項１記載の油圧コントロールバルブ。

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