JPH06257558A - 油圧システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンポンプの容量の切換操作と、荷役用
アクチュエータの荷役切換操作を一つの切換弁で行い、
容量・荷役切換弁の構造を簡素化する。 【構成】 可変容量ポンプ２１の吸入管路２３及び吐出
管路２４に昇降シリンダ２６を接続する。前記吐出通路
２４とポンプ２１の容量調整用の制御シリンダ１９の制
御室１９ａとを制御通路４９により連通する。そして、
該制御通路４９の下流側の吐出管路２４及び吸入管路２
３に容量・荷役切換弁２２を配設する。該切換弁２２が
中立位置Ｐｎでは吐出管路２４と吸入管路２３を第１連
通路３３により連通して、ポンプ２１を零容量運転す
る。又、切換弁２２を第１荷役位置Ｐ１に切り換えてポ
ンプ２１を大容量で運転してシリンダ２６のロッド２９
を上昇する。さらに、第２荷役位置Ｐ２に切り換えて、
作動室３０内の圧油を吐出管路２４から絞りを有する第
２連通路３４を通して吸入管路２３へ還流し、シリンダ
２６のロッド２９を下降する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、各種産業機械や産業
車輌等に広く使用され、特に斜板傾斜角の調節機構を装
備した可変容量型斜板式ピストンポンプを含んで構成さ
れた油圧システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、産業車両においては荷役用アクチ
ュエータを駆動する油圧システムが装着されている。こ
の油圧システムとして従来二つの方式が提案されてい
る。

【０００３】第１の油圧システムは、エンジンのトラン
スミッションに装着され、かつ切換機構を備えた動力取
出装置（ＰＴＯ）と、該動力取出装置に連動された切換
バルブ付きの定容量ギヤポンプと、該ギヤポンプに接続
された荷役用アクチュエータとから構成されている。

【０００４】又、第２の油圧システムは、エンジンのト
ランスミッションに装着された動力取出装置（ＰＴＯ）
と、該動力取出装置に連動連結された開閉バルブ付きの
可変容量ピストンポンプと、該ピストンポンプに切換バ
ルブを介して接続された荷役用アクチュエータとから構
成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の油圧
システムは荷役用アクチュエータを作動するため、動力
取出装置を作動して定容量ポンプを駆動する切換操作
と、ポンプから油圧を荷役用アクチュエータに供給する
荷役切換バルブの切換操作との二つの操作が必要であ
る。このため、切換操作が非常に面倒であるとともに、
構造が複雑で装置のコストダウンを図ることができない
という問題があった。

【０００６】又、後者の油圧システムは荷役操作が切換
バルブのみの単一操作で済むという利点がある。しか
し、可変容量ピストンポンプの容量切換バルブと、荷役
切換バルブの二つのバルブを必要とするので、構造が複
雑で装置のコストダウンを図ることができないという問
題があった。

【０００７】この発明の目的は上記従来の技術に存する
問題点を解消して、ピストンポンプの容量の切換操作
と、荷役用アクチュエータの切換操作を一つの切換弁で
行うことができるとともに、切換弁の構造を簡素化し製
品のコストダウンを図ることができる油圧システムを提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、可変容量型斜板式ピストンポンプと、上記
ピストンポンプの吸入ポート及び吐出ポートに吸入通路
及び吐出通路を介して接続された荷役用アクチュエータ
と、上記ピストンポンプの吐出通路と前記制御シリンダ
の制御室とを連通して制御油を制御シリンダに供給する
ための制御通路と、前記吸入通路及び吐出通路の途中に
介在され、かつ前記ピストンポンプをほぼ零容量に等し
い最小容量に保持して荷役用アクチュエータの動作を無
効化する非荷役位置と、前記ピストンポンプを大容量に
保持して荷役用アクチュエータを駆動する荷役位置との
間で切り換え可能な容量・荷役切換弁とを備え、上記容
量・荷役切換弁は非荷役位置で、吐出通路と吸入通路を
連通する連通路を開放し、荷役位置で該連通路を閉鎖す
る弁体を備えている。

【０００９】

【作用】この発明は上記手段をとったことにより、容量
・荷役切換弁が零容量・非荷役位置に切り換えられた荷
役用アクチュエータの休止時には、ポンプが駆動されて
もほぼ零容量に等しい吐出油は吐出通路から連通路を通
して吸入通路に流れる。このため油タンクと連通する吐
出通路内の圧力上昇は殆どなく、制御通路の圧力がほぼ
大気圧に保持され、斜板は復帰手段により零容量に等し
い最小傾斜角（約０．１〜４°）を保ってクラッチ（オ
フ）機能を代替している。

【００１０】容量・荷役切換弁が非荷役位置から荷役位
置に切り換えられると、弁体が連通路を閉鎖するので、
吐出通路内の圧力が最小容量の吐出油によって上昇す
る。このため制御通路から制御シリンダの制御室に圧油
が供給され、制御ピストンの移動により斜板の傾斜角が
増大する方向に押圧される。従って、ポンプはほぼ零に
等しい最小容量から立ち上がり斜板が最大傾斜角に達す
るに至って最大容量の定常運転に移行される。このポン
プの定常運転により荷役用アクチュエータへ作動油が供
給されて該アクチュエータが作動される。

【００１１】又、容量・荷役切換弁が荷役位置から非荷
役位置に切り換えられると、弁体が連通路を開放するの
で、吐出通路から連通路を通して作動油が吸入通路へ流
入されるので、直ちに吐出通路内の圧力が大気圧まで下
降する。このため制御通路から制御シリンダの制御室へ
圧油が供給されなくなり、復帰手段により斜板の傾斜角
が最小となる方向に押圧される。従って、ポンプは零に
等しい最小容量に移行される。

【００１２】この発明では容量・荷役切換弁の操作レバ
ーのみを操作するのみで、ピストンポンプの容量切換
と、荷役用アクチュエータの荷役切換が同時に行われ
る。又、この発明では容量切換用の制御弁を別途設けな
くてもよいので、切換弁の構造が簡素化される。

【００１３】

【実施例】以下、この発明を具体的した油圧システムの
一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１４】図１はこの発明を産業車両に適用した油圧
システムの回路を示すもので、エンジンＥによって駆動
される可変容量型油圧ポンプとしては、斜板式ピストン
ポンプが用いられている。このピストンポンプを図３に
基づいて説明すると、センターハウジング１の前（左）
端面にはフロントハウジング２が接合固定されている。
又、センターハウジング１の後（右）端面にはリヤエン
ドカバー３が接合固定され、それらの内部にはクランク
室４が形成されている。前記フロントハウジング２とリ
ヤエンドカバー３の対向端壁間には回転軸５がベアリン
グ６，７により支持されており、その外端部は図示しな
い動力取出装置（ＰＴＯ）に連結され、エンジンＥによ
り直接回転されるようになっている。

【００１５】又、前記回転軸５にはシリンダブロック８
がスプライン嵌合によって同期回転可能に結合されてお
り、該シリンダブロック８内には複数のシリンダボア９
が回転軸５と平行に形成されている。これらのシリンダ
ボア９内にはそれぞれシュー１０を介して斜板１１に係
留されるピストン１２が往復動可能に収容されている。
又、回転軸５と一体的に回転するシリンダブロック８内
のボア９がバルブプレート１３に透設した円弧状をなす
吸入ポート１４及び吐出ポート１５と交互に連通され
る。これにより作動油が吸入ポート１４からシリンダボ
ア９内に吸入され、シリンダボア９内の作動油は吐出ポ
ート１５から吐出される。なお、前記リヤエンドカバー
３には前記吸入ポート１４及び吐出ポート１５と連通す
る吸入通路１６及び吐出通路１７が形成されている。

【００１６】前記斜板１１は復帰手段としての復帰バネ
１８により常にはその傾斜角をほぼ零容量に等しい最小
傾斜角（約０．１〜４°）に変位する方向、つまり最小
容量位置に付勢されている。又、前記リヤエンドカバー
３には制御シリンダ１９が片持ち支持され、該シリンダ
１９内には制御ピストン２０が回転軸５と平行に、かつ
同方向に往復動可能に収容されている。前記制御ピスト
ン２０の先端面が斜板１１の一部に係留した球体を押動
して斜板１１の傾斜角を該復帰バネ１８の弾性力に抗し
て増大させる向きに押動することにより、ピストン１２
のストロークを変更し、吐出容量を調整することができ
るようになっている。従って、油圧回路の停止時におい
ては前記制御シリンダ１９内の制御室１９ａが大気圧と
なっているので、前記復帰バネ１８の弾性力により斜板
１１が図３において傾斜角が最小となる位置、つまり最
小吐出容量位置に付勢保持される。なお、フロントハウ
ジング２に形成したストッパ２ａは斜板１１の最大傾斜
角を規制するものである。

【００１７】又、以上のように構成された可変容量型斜
板式ピストンポンプ２１の吸入通路１６及び吐出通路１
７には、この発明の要部である後述する容量・荷役切換
弁２２が配設されている。又、前記吸入通路１６及び吐
出通路１７には吸入管路２３、吐出管路２４及びリリー
フ弁２５を介して荷役用アクチュエータとしての昇降シ
リンダ２６が接続されている。この昇降シリンダ２６は
ケーシング２７とピストン２８及びロッド２９からな
る。又、このシリンダ２６のピントン側作動室３０は前
記吐出管路２４と連通され、ロッド側作動室３１は前記
吸入管路２３と連通されている。前記リリーフ弁２５及
びロッド側作動室３１（吸入管路２３）は油タンクＴに
接続されている。

【００１８】次に、この発明の要部である容量・荷役切
換弁２２の構成について説明する。図３に示すように、
前記リヤエンドカバー３に形成された吐出通路１７の途
中には円筒状をなす第１及び第２の弁室１７ａ，１７ｂ
が上下に所定間隔をおいて同一軸線上に位置するように
形成されている。又、前記第１弁室１７ａと前記吸入通
路１６の弁室１６ａは第１連通路３３により連通されて
いる。さらに、前記第１弁室１７ａと第２弁室１７ｂは
前記第１連通路３３と同径かつ同一軸線上に位置する第
２連通路３４により連通されている。前記第１及び第２
の連通路３３，３４には両連通路を開閉する弁体として
のスプール弁３５が上下方向への往復動可能に収容され
ている。このスプール弁３５は前記両連通路３３，３４
を閉鎖可能な大径弁部３６と、吸入通路１６の弁室１６
ａからリヤエンドカバー３の外部に連通する挿通孔３７
に貫通された大径部３８を備えている。又、このスプー
ル弁３５は前記大径弁部３６と大径部３８の間に小径部
３９を備えている。そして、スプール弁３５の外端部に
取着した操作レバー４０を操作することにより、スプー
ル弁３５を往復動させて大径弁部３６及び小径部３９が
第１連通路３３及び第２連通路３４を選択的に開閉す
る。

【００１９】前記大径弁部３６の下端部は、リヤエンド
カバー３の下部に形成した大気室４１に進入され、該下
端部に形成されたネジ孔３６ａにはボルト４２が螺合固
定されている。このボルト４２の頭部４２ａは円柱状に
形成され、その外周面には係止リング４３を係合する環
状溝４２ｂが形成されている。又、前記大気室４１の内
周面には、第１〜第３の係合溝４１ａ，４１ｂ，４１ｃ
が所定間隔をおいて形成されている。そして、前記係止
リング４３がいずれか一つの係合溝に係合することで、
前記スプール弁３５を中立（非荷役）位置Ｐｎ、第１荷
役（上昇）位置Ｐ１、又は第２荷役（下降）位置Ｐ２に
保持可能である。そして、この実施例では図１に示すよ
うに前記切換弁２２を４ポート、３位置切換弁としてい
る。

【００２０】図２に示すように、前記第１弁室１７ａ及
び第２弁室１７ｂの間に位置する吐出通路１７の途中に
は逆止弁４５が介在されている。この逆止弁４５は吐出
通路１７の弁孔１７ｃを開閉する弁体４６と、該弁体４
６を閉鎖方向へ付勢するバネ４７と、該バネ４７を支持
する蓋４８とにより構成されている。

【００２１】図３に示すように前記制御シリンダ１９の
制御室１９ａは、制御通路４９により第１弁室１７ａの
上流側の吐出通路１７と連通されている。次に、前記の
ように構成した油圧システムについてその作用を説明す
る。

【００２２】油圧システムの不作動状態では図３に示す
ように容量・荷役切換弁２２が零容量・非荷役位置Ｐｎ
に切り換えられている。この状態では図２に示すように
スプール弁３５の大径弁部３６は第１連通路３３を開放
し、かつ第２連通路３４を閉鎖する位置に保持されてい
る。又、可変容量ポンプ２１のクランク室４内の圧力及
び吐出通路１７、制御室１９ａ内の圧力はともに大気圧
となっている。このため復帰バネ１８により斜板１１は
傾斜角が零の位置に保持されている。

【００２３】この状態でエンジンＥが起動されると、動
力取出装置を介してポンプ２１の回転軸５が回転され
る。このためポンプ２１は吐出油量が零に等しい最小容
量状態で起動される。このとき第１連通路３３により吐
出通路１７の第１弁室１７ａと吸入通路１６の弁室１６
ａが連通されているので、制御通路４９内の圧力が上昇
することはない。従って、ポンプ２１は零容量状態で運
転が継続され、クラッチレスの機能を代替する。

【００２４】今、この状態において、操作レバー４０が
操作されて容量・荷役切換弁２２が非荷役位置Ｐｎから
シリンダ２６のピストンロッド２９を上昇する第１荷役
位置Ｐ１に切換られる。すると、図４に示すようにスプ
ール弁３５の大径弁部３６が第１連通路３３及び第２連
通路３４をともに閉鎖する位置に移動される。このため
零に近い容量で運転されていたポンプ２１の吐出ポート
１５から吐出通路１７に少量の油が供給される。このと
き吐出通路１７に逆止弁４５があり、バネ４７の荷重に
より、該弁４５の上流側の吐出通路１７内の圧力が上昇
する。これにより、制御通路４９から制御シリンダ１９
の制御室１９ａに圧油が供給されて、制御ピストン２０
は突出され斜板１１の傾斜角が増大し、ポンプ２１は吐
出容量が増大し吐出圧力は急上昇する。この結果、吐出
通路１７の逆止弁４５は開放されて吐出管路２４からシ
リンダ２６の作動室３０に高圧の油が供給され、ピスト
ンロッド２９が上昇する。なお、ロッド２９が上限に移
動されると、高圧油はリリーフ弁２５から油タンクＴに
還流される。

【００２５】ピストンロッド２９を上昇する荷役作業が
終了して、ロッド２９を下降する荷役作業を行う場合に
は、容量・荷役切換弁２２の操作レバー４０を操作し
て、大径弁部３６を図４に示す位置から図５に示す位置
へ移動する。すると、スプール弁３５の小径部３９が第
１及び第２の連通路３３，３４を開放する位置に切り換
えられる。このため、ピストン側作動室３０内の油が吐
出管路２４、吐出通路１７、第２弁室１７ｂ、第２連通
路３４、第１弁室１７ａ、第１連通路３３、弁室１６
ａ、吸入通路１６、及び吸入管路２３を通して油タンク
Ｔに還流される。このためピストンロッド２９は下降さ
れるが、このとき、油の還流速度は第２連通路３４と大
径部３６との隙間の通路面積（絞り量）に応じた速度と
なる。

【００２６】又、このピストンロッド２９の下降動作が
行われると、吐出通路１７と吸入通路１６が第１連通路
３３により連通されるので、吐出通路１７内の圧力が急
降下する。このため制御通路４９から制御室１９ａへの
圧油の供給が停止され、斜板１１は復帰バネ１８により
ほぼ零容量の傾斜位置に復帰され、ポンプ２１は零容量
運転に移行する。

【００２７】一方、ピストンロッド２９の上昇作業の途
中で、操作レバー４０を操作してスプール弁３５を図２
に示すように中立位置Ｐｎに切り換えると、閉鎖されて
いた第１連通路３３が大径弁部３６の移動により開放さ
れる。このため、ポンプ２１は大容量運転から零容量運
転に切り換えられる。そして、ピストン側作動室３０の
油は逆止弁４５により逆流を阻止されるので、ピストン
ロッド２９は所定位置に停止される。なお、下降荷役作
業の途中で、操作レバー４０を操作してスプール弁３５
を図２に示すように中立位置に切り換えた場合も同様に
ピストンロッド２９は所定位置に停止される。

【００２８】さて、前記実施例では容量・荷役切換弁２
２の操作レバー４０を操作するのみで、ピストンポンプ
２１の容量切換と、昇降シリンダ２６の動作切換を同時
に、かつ簡単に行うことができる。

【００２９】又、前記実施例では吐出通路１７と吸入通
路１６を連通する第１連通路３３、第１弁室１７ａと第
２弁室１７ｂとを連通する第２連通路３４、及び両連通
路３３，３４を開閉するスプール弁３５により容量・荷
役切換弁２２を構成している。このため、容量切換用の
複雑な制御弁を別途設けることなく、容量切換と荷役切
換を行うことができ、切換弁２２の構造を簡素化して、
製品のコストダウンを図ることができる。

【００３０】なお、前記実施例では切換弁２２をリヤエ
ンドカバー３内に収容したが、この場合には零容量運転
状態で吐出通路１７から第１連通路３３を通して吸入通
路１６へ還流される油の経路が最短となるので、動力軽
減上有利となる。

【００３１】又、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、次のように具体化することもできる。 （１）昇降シリンダ２６に代えて前後に往復動作される
シリンダ（図示略）を使用すること。

【００３２】（２）前記実施例では容量・荷役切換弁２
２を非荷役位置Ｐｎ、第１荷役位置Ｐ１、第２荷役位置
Ｐ２の間で切り換え可能に構成したが、非荷役と荷役の
２位置間のみで切り換え可能に構成すること。

【００３３】（３）前記実施例では容量・荷役切換弁２
２をポンプ２１のリヤエンドカバー３に組み込んだが、
これをポンプ２１と別体に構成すること。 （４）荷役用アクチュエータとしてシリンダ以外に、例
えば油圧モータを使用すること。この場合には例えば中
立位置、正転位置及び逆転位置の３つの位置を有する容
量・荷役切換弁を使用すればよい。

【００３４】なお、復帰手段として斜板の傾転軸を駆動
軸に対し下死点側に偏心させることで、斜板角度を小さ
くする方向のモーメントを発生させ、復帰バネの荷重を
小さなものにしたり、省略することも可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明では容量
・荷役切換弁の非荷役位置で、吐出通路と吸入通路を連
通する連通路を弁体により開放し、荷役位置で該連通路
を弁体により閉鎖するように構成した。このため、ピス
トンポンプの容量の切換操作と、荷役用アクチュエータ
の荷役切換操作を一つの容量・荷役切換弁で容易に行う
ことができるとともに、容量・荷役切換弁の構造を簡素
化し製品のコストダウンを図ることができる効果があ
る。又、容量・荷役切換弁が中立、下降位置ではポンプ
はほぼ零容量であり動力損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る油圧システムの一実施例を一部
模式的に表した非荷役状態の油圧回路図である。

【図２】容量・荷役切換弁の非荷役位置の部分断面図で
ある。

【図３】可変容量型ピストンポンプの中央部縦断面図で
ある。

【図４】容量・荷役切換弁の第１荷役位置の部分断面図
である。

【図５】容量・荷役切換弁の第２荷役位置の部分断面図
である。

【符号の説明】

１１…斜板、１６…吸入通路、１７…吐出通路、１７ａ
…第１弁室、１７ｂ…第２弁室、１７ｃ…弁孔、１８…
復帰手段としての復帰バネ、１９…制御シリンダ、１９
ａ…制御室、２１…可変容量型斜板式ピストンポンプ、
２２…容量・荷役切換弁、２３…吸入管路、２４…吐出
管路、２６…荷役用アクチュエータとしての昇降シリン
ダ、３３…第１連通路、３４…第２連通路、３５…弁体
としてのスプール弁、３６…大径弁部、３９…小径部、
４９…制御通路、Ｅ…動力供給源としてのエンジン、Ｐ
ｎ…中立（非荷役）位置、Ｐ１…第１荷役（上昇）位
置、Ｐ２…第２荷役（下降）位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜板を零容量に等しい最小傾斜角に付勢
   する復帰手段と、これに対向して該斜板の傾斜角を増大
   して容量を増大させる向きに押動する制御シリンダとを
   備え、動力供給源に直結された可変容量型斜板式ピスト
   ンポンプと、 上記ピストンポンプの吸入ポート及び吐出ポートに吸入
   通路及び吐出通路を介して接続された荷役用アクチュエ
   ータと、 上記ピストンポンプの吐出通路と前記制御シリンダの制
   御室とを連通して制御油を制御シリンダに供給するため
   の制御通路と、 前記吸入通路及び吐出通路の途中に介在され、かつ前記
   ピストンポンプをほぼ零容量に等しい最小容量に保持し
   て荷役用アクチュエータの動作を無効化する非荷役位置
   と、前記ピストンポンプを大容量に保持して荷役用アク
   チュエータを駆動する荷役位置との間で切り換え可能な
   容量・荷役切換弁とを備え、 上記容量・荷役切換弁は非荷役位置で、吐出通路と吸入
   通路を連通する連通路を開放し、荷役位置で該連通路を
   閉鎖する弁体を備えている油圧システム。