JP7304205B2 - 流体圧装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体圧装置に関するものである。

特許文献１には、油タンクよりの油を油圧回路に供給するモータポンプと、直列接続された第１及び第２の電磁弁と、第１の電磁弁の油流入側との接続点にロッドを吐出させる側のシリンダが接続され、第２の電磁弁の油を流入させる側にロッドを収納する側のシリンダが接続された複動シリンダと、複動シリンダのシリンダと第１及び第２の電磁弁との接続部分に設けられる比例電磁弁と、を備える複動シリンダの油圧制御回路が開示されている。

特開２０１１－２１４５９８号公報

特許文献１に開示の油圧回路では、モータポンプから吐出された作動油を導く吐出通路から分岐するリリーフ通路にリリーフ弁が設けられる。例えばシリンダがストロークエンドまで作動した場合など吐出通路において急激な圧力上昇が生じるような場合であっても、リリーフ弁が開弁することで吐出通路の急激な圧力上昇が抑制される。これにより、ポンプやシリンダに対する過負荷が抑制される。

一方、上記の油圧回路では、比例電磁弁を作動させることで、複動シリンダに供給される作動油の流量を制御して、複動シリンダのロッドのスタート及びストップ時の速度を緩やかにしている。比例電磁弁の開度を小さくして複動シリンダに供給される作動油の流量を制限すると、比例制御弁の上流にあるモータポンプの吐出圧が上昇する。しかしながら、このようにモータポンプの吐出圧が大きくなっても、吐出圧がリリーフ弁のリリーフ圧未満であればリリーフ弁は開弁しない。つまり、比例電磁弁の開度が小さく制御されポンプの吐出圧が上昇してもリリーフ弁は速やかに作動せず、モータポンプの吐出圧は、リリーフ圧に達するまで上昇する。この場合、モータポンプの負荷が大きくなり、その分電力消費も大きくなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧装置を省エネルギー化することを目的とする。

本発明は、流体圧装置であって、ポンプから流体圧アクチュエータに供給される作動流体の流量を制御する比例電磁弁と、ポンプから吐出される作動流体を導くと共に比例電磁弁が設けられる吐出通路と、比例電磁弁よりも上流側において吐出通路から分岐してタンクに連通するリリーフ通路と、リリーフ通路を開閉するリリーフ機構と、を備え、リリーフ機構は、比例電磁弁の前後差圧が所定の設定差圧に達するとリリーフ通路を開放し、吐出通路における比例電磁弁の下流側の圧力が所定の設定圧に達するとリリーフ通路を開放し、比例電磁弁の前後差圧が設定差圧に達すると吐出通路における比例電磁弁の下流側の圧力が設定圧未満であってもリリーフ通路が開放するように構成され、設定圧は設定差圧よりも大きいことを特徴とする。

この発明では、流体圧アクチュエータに供給される作動流体の流量を比例電磁弁によって制御することで、流体圧アクチュエータが速度制御される。比例電磁弁の前後差圧がリリーフ機構の設定差圧に達すると、リリーフ通路が開放されてポンプから吐出される作動流体の一部がタンクに排出される。このように、比例電磁弁の前後差圧に応じてリリーフ機構が作動するため、比例電磁弁による流量制御に起因してポンプの吐出圧が上昇しても、リリーフ機構が速やかに作動してポンプの吐出圧の上昇を抑制し、ポンプにかかる負荷を抑制することができる。このため、ポンプを駆動する電動モータの負荷を低減することができる。よって、流体圧装置における電力消費を抑制することができる。また、吐出通路における比例電磁弁の下流側の圧力が設定圧に達すると、リリーフ機構によってリリーフ通路が開放されポンプから吐出される作動流体の一部はタンクに排出される。これにより、ポンプの吐出圧が急激に上昇してポンプに過大な負荷がかかることが抑制される。また、比例電磁弁の前後差圧が設定差圧に達すると、吐出通路における比例電磁弁の下流側の圧力が設定圧未満であっても、リリーフ通路が開放されてポンプから吐出される作動流体の一部がタンクに排出される。吐出通路における比例電磁弁の下流側の圧力が設定圧に達するよりも前にポンプから吐出される作動流体を排出できるため、流体圧アクチュエータの低速作動時におけるポンプの吐出圧の上昇が抑制できる。よって、ポンプ及び電動モータへの過負荷を抑制しつつ、電力消費をより一層抑制することができる。

また、本発明は、リリーフ機構が、リリーフ通路に設けられるリリーフ弁と、リリーフ通路を閉じるように付勢力を発揮するパイロット圧として比例電磁弁の下流側の圧力をリリーフ弁に導くパイロット通路と、パイロット通路に設けられ通過する作動流体の流れに抵抗を付与する絞り部と、を有することを特徴とする。

この発明では、流体圧アクチュエータの作動中に意図せず外力が作用しても、絞り部が付与する抵抗によって、パイロット通路を通じてリリーフ弁に導かれる圧力の変動が抑制される。これにより、リリーフ弁が意図せず作動することを抑制することができる。

また、本発明は、リリーフ機構が、リリーフ通路に設けられるリリーフ弁と、リリーフ通路を閉じるように付勢力を発揮するパイロット圧として比例電磁弁の下流側の圧力をリリーフ弁に導くパイロット通路と、パイロット通路から分岐してタンクに連通するドレン通路と、パイロット通路から分岐してタンクに連通するドレン通路と、ドレン通路に設けられパイロット通路からタンクに向かう作動流体の流れのみを許容するチェック弁と、を有し、設定圧は、チェック弁が開弁するクラッキング圧であり、設定差圧は、リリーフ弁が開弁するリリーフ圧であることを特徴とする。

この発明では、設定圧であるクラッキング圧を有するチェック弁が、パイロット通路から分岐してタンクに連通するドレン通路に設けられる。これにより、リリーフ機構が設定圧で開弁する安全弁としての機能を有するため、別途、安全弁を設ける必要がなくなる。さらに、安全弁を設ける通路も必要ないため、流体圧装置における通路構成を簡素化できる。よって、流体圧装置をよりコンパクト化することができる。

本発明によれば、流体圧装置を省エネルギー化することができる。

本発明の実施形態に係るウィング開閉装置を備えるトラック車を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るウィング開閉装置の油圧回路図である。 本発明の実施形態に係るウィング開閉装置の比例電磁弁への通電量と時間との関係を示すグラフ図である。 本発明の実施形態の比較例に係るウィング開閉装置の油圧回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る流体圧装置について説明する。以下では、流体圧装置が、荷室４を覆う左右一対のウィング２，３を備えたトラック車１に搭載され、ウィング２，３を駆動するウィング開閉装置１００である場合を説明する。

まず、図１及び図２を参照して、実施形態に係るウィング開閉装置１００の全体構成について説明する。

図１に示すように、一対のウィング２,３は、それぞれ荷室４の上部に設けられる回動軸５を介して荷室４に回動自在に連結される。

左右のウィング２，３は、トラック車１に設けられる操作スイッチ（図示省略）が作業者によって操作されることにより、ウィング開閉装置１００によってそれぞれ独立して上下に開閉される。左右のウィング２，３は同時に開閉されることはなく、どちらか一方のウィングの駆動中には他方のウィングは駆動されないように構成される。以下では、主に左側のウィング２の開閉について説明し、右側のウィング３の開閉については、同様の構成であるため図示及び詳細な説明を適宜省略する。

ウィング開閉装置１００は、図２に示すように、電力供給によって回転する電動モータ１０と、電動モータ１０によって駆動されるポンプ１１と、作動油を貯留するタンク１２と、ポンプ１１から吐出される作動流体としての作動油によって伸縮作動してウィング２を開閉する一対の流体圧アクチュエータとしての油圧シリンダ２０と、一対の油圧シリンダ２０に給排される作動油の流れを制御する流体圧制御装置３０と、流体圧制御装置３０を制御するためのコントローラ７０と、を備える。

電動モータ１０は、例えば、三相ブラスレスモータであり、電力供給によって駆動される。本実施形態では、電動モータ１０は、一定の速度で回転する。

ポンプ１１は、電動モータ１０によって回転駆動され吐出通路１３を通じて作動油を加圧して吐出する。ポンプ１１は、例えば、ギヤポンプが用いられる。吐出通路１３は、２つに分岐してそれぞれ一対の油圧シリンダ２０に作動油を導く。

一対の油圧シリンダ２０は、荷室４内の前後にそれぞれ設けられる（図１参照）。一対の油圧シリンダ２０が同調して伸縮作動することにより、ウィング２が回動軸５を中心に回転して上下に開閉される。

ここで、一対の油圧シリンダ２０は互いに同一の構成を有する。また、流体圧制御装置３０において、吐出通路１３の分岐部分から油圧シリンダ２０までの間に設けられ油圧シリンダ２０の作動を制御する構成（以下、それぞれ「制御部Ｃ１」、「制御部Ｃ２」とする。図２参照。）も互いに同一の構成を有するである。よって、以下では、一方の油圧シリンダ２０及びこれの作動を制御する制御部Ｃ１についてのみ詳細に説明する。他方の油圧シリンダ２０については対応する構成に同一の符号を付して説明を省略する。また、他方の制御部Ｃ２については、詳細な図示及び説明を省略する。

油圧シリンダ２０は、円筒状のシリンダチューブ２１と、シリンダチューブ２１内に挿入されるピストンロッド２２と、ピストンロッド２２の端部に設けられシリンダチューブ２１の内周面に沿って摺動するピストン２３、を備える。

シリンダチューブ２１の内部は、ピストン２３によってロッド側室２４とボトム側室２５とに仕切られる。ロッド側室２４室及びボトム側室２５には、作動油が充填される。

流体圧制御装置３０は、ポンプ１１から油圧シリンダ２０に供給される作動油の流れを制御して油圧シリンダ２０の作動を制御する制御弁４０と、ポンプ１１から油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量を制御する比例電磁弁５０と、を備える。制御弁４０及び比例電磁弁５０は、コントローラ７０によって作動が制御される。

制御弁４０は、分岐した吐出通路１３に設けられる。制御弁４０は、ソレノイド４１ａ，４１ｂの励磁によってポジションが切り換わる４ポート３ポジションの電磁切換弁である。制御弁４０の一方側のポートには、ポンプ１１に連通する吐出通路１３とタンク１２に連通する排出通路１６とが接続される。切換弁の他方側のポートには、油圧シリンダ２０のロッド側室２４に連通するロッド側通路１４と、油圧シリンダ２０のボトム側室２５に連通するボトム側通路１５と、が接続される。

制御弁４０は、各ポジションの切り換えによって、吐出通路１３及び排出通路１６に対するロッド側通路１４及びボトム側通路１５の連通と遮断を切り換える。具体的には、制御弁４０は、吐出通路１３とボトム側通路１５とを連通すると共に排出通路１６とロッド側通路１４とを連通する上昇ポジション４０Ａと、吐出通路１３とロッド側通路１４とを連通すると共に排出通路１６とボトム側通路１５とを連通する下降ポジション４０Ｂと、ロッド通路及びボトム側通路１５の両方を排出通路１６に連通する中立ポジション４０Ｃと、を有する。制御弁４０は、ソレノイド４１ａ，４１ｂの消磁時においては一対のリターンスプリング４２ａ，４２ｂによって中立ポジション４０Ｃとなる。

ロッド側通路１４には、ロッド側室２４へ供給される作動油の流れのみを許容するオペレートチェック弁３１が設けられる。ボトム側通路１５には、ウィング２（負荷）の自重による急降下を防止するためのカウンタバランス弁３５が設けられる。オペレートチェック弁３１は、カウンタバランス弁３５の上流側におけるロッド側通路１４の作動油の圧力がパイロット圧として導かれることで開弁し、ロッド側室２４から排出される作動油の流れを許容する。カウンタバランス弁３５は、オペレートチェック弁３１の上流側の圧力が外部パイロット圧として導かれることで開弁し、ボトム側室２５から排出される作動油の流れを許容する。オペレートチェック弁３１及びカウンタバランス弁３５は、公知の構成を採用することができるため、より具体的な説明は省略する。

比例電磁弁５０は、吐出通路１３の分岐部分よりも上流側（ポンプ１１側）において、吐出通路１３に設けられる。比例電磁弁５０は、ソレノイド５１への通電量の増加に伴い、吐出通路１３を遮断する遮断ポジション５０Ａから吐出通路１３を開放する開放ポジション５０Ｂへと切り換えられる。より具体的には、比例電磁弁５０は、ソレノイド５１への通電によって生じる電磁力と付勢部材であるスプリング５２のばね力とが釣り合う位置に弁体（図示省略）が移動して、弁体の位置に応じた開口面積（開度）で開放ポジション５０Ｂとなるように開弁する。比例電磁弁５０は、ソレノイド５１への通電量に応じて開口面積が変化することにより、通過する作動油の流量を制御する。比例電磁弁５０は、ソレノイド５１の消磁時においてはスプリング５２の付勢力によって吐出通路１３を遮断する遮断ポジション５０Ａとなるノーマルクローズ型である。比例電磁弁５０は、ソレノイド５１への通電量が大きくなるにつれて開度が増加し、開度が増加するのに伴い、比例電磁弁５０を通過する作動油の圧力損失が小さくなって比例電磁弁５０の前後差圧が小さくなる。

コントローラ７０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。コントローラ７０は、複数のマイクロコンピュータで構成されてもよい。コントローラ７０は、少なくとも、各実施形態や変形例に係る制御のために必要な処理を実行可能となるようにプログラムされている。なお、コントローラ７０は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、本実施形態における各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていてもよい。

コントローラ７０は、トラック車１に設けられる操作スイッチを通じて作業者により入力される操作入力に応じて、制御弁４０、比例電磁弁５０、及び電動モータ１０の作動を制御する。

ウィング開閉装置１００は、比例電磁弁５０とポンプ１１の間（言い換えれば比例電磁弁５０の上流側）における吐出通路１３から分岐してタンク１２に連通するリリーフ通路１７と、リリーフ通路１７を開閉するリリーフ機構６０と、をさらに備える。

リリーフ機構６０は、２段階の作動圧（後述する設定圧及び設定差圧）によってリリーフ通路１７を開放して、吐出通路１３の作動油の一部をタンク１２に排出する。

リリーフ機構６０は、リリーフ通路１７に設けられるリリーフ弁６１と、比例電磁弁５０の下流側の圧力をパイロット圧としてリリーフ弁６１に導くパイロット通路６２と、パイロット通路６２から分岐してタンク１２に連通するドレン通路６３と、ドレン通路６３に設けられパイロット通路６２からタンク１２への作動油の流れを許容するチェック弁６４と、を有する。

パイロット通路６２には、ドレン通路６３が分岐する分岐点の上流側（吐出通路１３に対する分岐点とドレン通路６３が分岐する分岐点との間）において、通過する作動油の流れに抵抗を付与する絞り部としての絞り６６が設けられる。また、ドレン通路６３におけるチェック弁６４の上流側（パイロット通路６２に対するドレン通路６３の分岐点とチェック弁６４との間）には、絞り６７が設けられる。絞り６６，６７によって、パイロット通路６２とドレン通路６３とにおける急激な圧力変動が抑制される。

リリーフ弁６１は、弁体（図示省略）を閉弁方向に付勢する付勢部材としてのリリーフスプリング６１ａを有する。リリーフスプリング６１ａの付勢力によって、リリーフ弁６１が開弁するリリーフ圧（設定差圧）が設定される。リリーフ弁６１には、吐出通路１３からリリーフ通路１７を通じて導かれるポンプ１１の吐出圧が内部パイロットとして導かれる。弁体は、ポンプ１１の吐出圧によって開弁方向に付勢される。また、弁体は、パイロット通路６２を通じて導かれる比例電磁弁５０の下流側の圧力によって閉弁方向に付勢される。したがって、リリーフ弁６１は、ポンプ１１の吐出圧である比例電磁弁５０の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧である前後差圧が、設定差圧を上回ると開弁する。リリーフ弁６１が開弁することにより、ポンプ１１から吐出される作動油の一部がリリーフ通路１７からタンク１２へと排出される。

チェック弁６４は、弁体（図示省略）を閉弁方向に付勢するチェックスプリング６５を有する。チェックスプリング６５は、付勢力が可変となるように構成されており、チェックスプリング６５の付勢力を調整することで、チェック弁６４のクラッキング圧（設定圧）が調整される。チェック弁６４は、絞り６６を通じて導かれる比例電磁弁５０の下流側の圧力がクラッキング圧に達すると開弁し、パイロット通路６２の作動油をタンク１２に排出する。

次に、ウィング開閉装置１００の作動について説明する。

トラック車１が停止した状態で、作業者により起動スイッチ（図示省略）が押されると、コントローラ７０は、電動モータ１０に電流を供給して所定の回転速度で電動モータ１０を駆動する。

作業者によってウィング２を開く操作入力があると、コントローラ７０は、制御弁４０の一方のソレノイド４１ａと比例電磁弁５０のソレノイド５１とにそれぞれ通電する。よって、制御弁４０は、上昇ポジション４０Ａに切り換えられる。比例電磁弁５０は、ソレノイド５１への通電量に応じた開度で吐出通路１３を開放する。なお、比例電磁弁５０の制御については、後に詳細に説明する。

比例電磁弁５０によって吐出通路１３が開放され、制御弁４０が上昇ポジション４０Ａに切り換えられると、ポンプ１１から吐出される作動油は吐出通路１３を通じてボトム側通路１５に導かれる。ボトム側通路１５に導かれた作動油は、カウンタバランス弁３５を開弁して油圧シリンダ２０のボトム側室２５に供給される。また、ボトム側通路１５に作動油が導かれると、ロッド側室２４のオペレートチェック弁３１が開弁し、油圧シリンダ２０のロッド側室２４からタンク１２へ排出される作動油の流れが許容される。よって、油圧シリンダ２０が伸長作動して、ウィング２が開かれる。

作業者によってウィング２を閉じる操作入力があると、コントローラ７０は、制御弁４０の他方のソレノイド４１ｂと比例電磁弁５０のソレノイド５１にそれぞれ通電する。よって、制御弁４０は、下降ポジション４０Ｂに切り換えられ、比例電磁弁５０は、ソレノイド５１への通電量に応じた開度で吐出通路１３を開放する。

比例電磁弁５０によって吐出通路１３が開放され、制御弁４０が下降ポジション４０Ｂに切り換えられると、ポンプ１１から吐出される作動油は吐出通路１３を通じてロッド側通路１４に導かれる。ロッド側通路１４に導かれた作動油は、オペレートチェック弁３１を開弁して油圧シリンダ２０のロッド側室２４に供給される。また、ロッド側通路１４に作動油が導かれると、ロッド側室２４のカウンタバランス弁３５が開弁し、油圧シリンダ２０のボトム側室２５からタンク１２へ排出される作動油の流れが許容される。よって、油圧シリンダ２０が収縮作動して、ウィング２が閉じられる。

次に、コントローラ７０による比例電磁弁５０の通電量の制御について説明する。

コントローラ７０は、図３に示すように、ウィング２の開作動又は閉作動の操作入力の検知（Ｔ＝０）から所定の時間Ｔ１が経過するまでの間、比例電磁弁５０への通電率を初期通電量（本実施形態ではゼロ）から次第に増加させる。これにより、比例電磁弁５０の開度が時間経過に伴い徐々に増加し、比例電磁弁５０の開度の増加に伴って油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量も増加する。よって、操作入力の検知から所定時間Ｔ１が経過するまでは、油圧シリンダ２０は、徐々に速度が増加するように伸縮作動する（加速工程）。これにより、ウィング２の開作動及び閉作動の始動が低速で行われる。

操作入力の検知から所定時間Ｔ１が経過し比例電磁弁５０への通電量が所定値Ａ１に達すると、コントローラ７０は、比例電磁弁５０への通電量を当該所定値Ａ１に維持する。これにより、油圧シリンダ２０は、通電量Ａ１に応じた速度によって一定速で伸縮作動する（定速工程）。

ウィング２が全開又は全閉となる付近まで移動すると、コントローラ７０は、ウィング２が全閉又は全開となるまで比例電磁弁５０への通電率を時間経過に伴い次第に減少させる。これにより、比例電磁弁５０の開度が徐々に減少し、比例電磁弁５０の開度の低下に伴って油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量も減少する。よって、油圧シリンダ２０は、徐々に速度が低下するように伸縮作動する（減速工程）。これにより、ウィング２の開作動及び閉作動の停止が低速で行われる。

なお、全開又は全閉となる付近までのウィング２の移動は、例えば、トラック車１の荷室４に取り付けられる検出センサ（図示省略）によって検出される。検出センサの検出信号がコントローラ７０に入力されると、コントローラ７０は減速工程を開始する。

また、開閉作動中に作業者が操作スイッチを離し、操作入力が遮断された場合においても、コントローラ７０は、比例電磁弁５０への通電量を時間経過に伴い次第に減少させる。これにより、全開状態と全閉状態との間である中間位置において停止する場合でも、ウィング２を減速させて停止させることができる。

このように、ウィング開閉装置１００では、ウィング２の開閉作動の始動時と停止時において、油圧シリンダ２０が低速で作動される。これにより、ウィング２が動き始める際及び停止する際の衝撃を低減することができる。

本実施形態では、図３に示すように、比例電磁弁５０への通電量は、開閉作動の始動時には時間経過に伴って比例的（線形的）に増加し、停止時には時間経過に伴って比例的に減少する。なお、これに限らず、比例電磁弁５０への通電量の増加・減少割合は、それぞれ時間経過に伴い単調変化するものであればよい。例えば、時間に対する通電量の変化割合は、指数関数的に変化する等、非線形のものでもよい。

次に、リリーフ機構６０の作動について説明する。

リリーフ機構６０は、吐出通路１３の圧力が急激に上昇してポンプ１１、油圧シリンダ２０、及びウィング開閉装置１００の各構成において使用されるシール部材（図示省略）等の許容圧力を超えないように制限すると共に、比例電磁弁５０によって油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量が制限される際のポンプ１１の吐出圧の過度の圧力上昇を抑制するものである。なお、シール部材は、ポンプ１１、油圧シリンダ２０、制御弁４０、及び比例電磁弁５０等で使用され、各構成において作動油の漏れを防止するためのものである。

まず、比例電磁弁５０が流量制御する際のポンプ１１の吐出圧の上昇を抑制する機能について説明する。

比例電磁弁５０では、開度が小さいほど通過する作動油に生じる圧力損失が大きく、ポンプ１１が一定速で回転する場合、比例電磁弁５０の開度が小さいほどポンプ１１の吐出圧が大きくなる。つまり、比例電磁弁５０が遮断ポジション５０Ａにある状態（開度がゼロ）や、ウィング２の開閉作動の始動時・停止時など比例電磁弁５０の開度が比較的低く制御された状態では、ポンプ１１の吐出圧が上昇し、比例電磁弁５０の前後差圧が大きくなる。

比例電磁弁５０の前後差圧が設定差圧（リリーフ弁６１のリリーフ圧）よりも大きくなると、リリーフ弁６１が開弁する。これにより、吐出通路１３の作動油の一部がリリーフ通路１７を通じてタンク１２へと排出され、比例電磁弁５０の前後差圧は設定差圧以下に保たれる。つまり、ポンプ１１の吐出圧は、設定差圧を生じさせるような所定の圧力以下に保たれる。

比例電磁弁５０の開度が増加すると、比例電磁弁５０で生じる圧力損失が小さくなり、比例電磁弁５０の前後差圧が小さくなる。比例電磁弁５０の前後差圧がリリーフ弁６１の設定差圧を下回ると、リリーフ弁６１は閉弁する。

このように、ウィング開閉装置１００では、比例電磁弁５０による流量制御において、設定差圧を生じさせる圧力以上にポンプ１１の吐出圧が上昇することを抑制することができる。

次に、吐出通路１３の圧力がポンプ１１等の許容圧力を超えないように制限する機能について説明する。

ウィング開閉装置１００では、ピストンロッド２２が収縮方向のストローク端に達して油圧シリンダ２０が最収縮状態となると、ウィング２が全閉状態となる。また、ピストンロッド２２が伸長方向のストローク端に達して油圧シリンダ２０が最伸長状態となると、ウィング２が全開状態となる。油圧シリンダ２０のピストンロッド２２が伸長方向又は収縮方向のストローク端まで移動すると、吐出通路１３の圧力が急激に上昇する。これに伴い、パイロット通路６２に導かれる作動油の圧力も上昇する。

パイロット通路６２の圧力がリリーフ機構６０のチェック弁６４のクラッキング圧に達すると、チェック弁６４が開弁する。チェック弁６４が開弁することで、パイロット圧としてリリーフ弁６１に作用する比例電磁弁５０の下流側の圧力がタンク１２に排出され、比例電磁弁５０の下流側の圧力が低下する。これにより、比例電磁弁５０の前後差圧が大きくなり、比例電磁弁５０の前後差圧がリリーフ弁６１のリリーフ圧を上回ってリリーフ弁６１が開弁する。よって、吐出通路１３の圧力がリリーフ通路１７を通じてタンク１２に排出される。このように、油圧シリンダ２０のピストンロッド２２がストローク端まで移動しても、吐出通路１３の圧力は、チェック弁６４のクラッキング圧以下に保たれる。したがって、過大な圧力がポンプ１１、油圧シリンダ２０、及びウィング開閉装置１００の各構成におけるシール部材に作用することが抑制される。

なお、チェック弁６４のクラッキング圧は、ポンプ１１や油圧シリンダ２０が通常の動作において使用される圧力よりも大きく、ポンプ１１や油圧シリンダ２０の仕様上許容される圧力に設定される。つまり、ウィング開閉装置１００の通常の動作時には、チェック弁６４は開弁しないように設定される。また、チェック弁６４のクラッキング圧は、比例電磁弁５０の前後差圧が設定差圧となる際の比例電磁弁５０の上流側の圧力よりも、比例電磁弁５０の開度に関わらず高くなるように設定される。

ここで、リリーフ機構６０の理解を容易にするために、図４に示す比較例について説明する。図４に示す比較例は、上記実施形態におけるリリーフ機構６０、具体的には、パイロット通路６２、ドレン通路６３、及びチェック弁６４が設けられない点において、上記実施形態とは相違する。つまり、比較例に係るリリーフ弁６１は、比例電磁弁５０の前後差圧に応じてリリーフ通路１７を開放するものではなく、２段階の作動圧を有するものではない。

比較例に係るウィング開閉装置２００では、リリーフ弁６１のリリーフ圧は、ポンプ１１や油圧シリンダ２０の通常の作動圧力よりも大きな圧力（許容圧力）に設定される。比較例に係るウィング開閉装置２００では、比例電磁弁５０の前後差圧が高くなっても開弁せず、ポンプ１１の吐出圧がリリーフ圧に達するまでは開弁しない。このため、比例電磁弁５０の開度が小さく制御されポンプ１１の吐出圧が上昇してもリリーフ弁６１は速やかに作動せず、ポンプ１１の吐出圧は、比較的高圧なリリーフ圧に達するまで上昇する。この場合、ポンプ１１の負荷が大きく、その分電力消費も大きくなる。

これに対し、本実施形態では、ポンプ１１の吐出圧が油圧シリンダ２０の許容圧力である設定圧未満であっても、比例電磁弁５０の前後差圧が設定差圧に達すると、リリーフ弁６１が開弁する。このため、比例電磁弁５０の開度を小さく制御しても、リリーフ弁６１が速やかに作動してポンプ１１の吐出圧の過度な圧力上昇を抑制し、ポンプ１１の吐出圧が設定圧に達することを防止できる。

以上のように、ウィング開閉装置１００では、比例電磁弁５０のソレノイド５１への通電量を制御して比例電磁弁５０の開度を調整することにより、油圧シリンダ２０の伸縮作動の速度が制御される。このため、ウィング２の開閉作動の始動と停止を低速で行うことができ、動き始めや停止時の衝撃を低減することができる。

また、比例電磁弁５０によって流量制御する際、比例電磁弁５０の前後差圧が設定差圧よりも大きければ、ポンプ１１の吐出圧が油圧シリンダ２０やウィング開閉装置１００の各構成において使用されるシール部材の許容圧力である設定圧より小さい場合であっても、リリーフ弁６１が開弁して吐出通路１３の圧力がタンク１２に排出される。このため、許容圧力を超えないようにポンプ１１の吐出圧を制御してポンプ１１や油圧シリンダ２０を保護すると共に、比例電磁弁５０によって流量制御しても、ポンプ１１の負荷の増大を抑制し、省エネルギー化することができる。

また、一般に、油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御して油圧シリンダの伸縮作動の速度を制御するには、電動モータの回転数を制御（変更）してポンプの吐出流量を制御することも考えられる。しかしながら、電動モータの回転数の制御では、回転する電動モータやポンプの慣性力やウィングの重力による負荷圧力等の影響を受ける。このため、所望の回転数となるように電動モータに電力を供給しても、応答遅れが生じ電動モータの回転数を直ちに所望の回転数に制御することは困難である。

これに対し、ウィング開閉装置１００では、比例電磁弁５０の開度を制御することで、油圧シリンダ２０の伸縮作動が制御される。比例電磁弁５０は、ポンプ１１等の慣性や負荷圧力の影響を受けにくいため、油圧シリンダ２０の伸縮作動を応答性よく速度制御することができる。

また、電動モータ１０の回転数を変更する構成ではないため、ウィング開閉装置１００では、電動モータ１０は、電流の供給によって一定速で作動する、いわゆる一定速モータを利用できる。一般に、高精度の制御性を有する電動モータは、一定速モータと比較して、構造が複雑であるため耐久性が低く、製造コストも高い。よって、電動モータ１０に一定速モータを利用することにより、ウィング開閉装置１００の製造コストを低減できると共に、複雑な構造を必要としないため、耐久性を向上させることができる。なお、電動モータ１０は一定速モータに限定されるものではなく、回転数制御が可能なモータであってもよい。一般に、ギヤポンプ等のポンプは、低速で回転するほど、ポンプ効率が低下する。よって、電動モータ１０が一定速モータではない場合であっても、電動モータ１０の回転数を一定に制御することが望ましい。これによれば、電動モータ１０の回転数変化によるポンプ効率の変化を抑制できるため、油圧シリンダ２０を安定して作動させることができる。

また、電動モータを回転制御する場合には、回転数制御に伴い電動モータの故障のリスクが増加し、電動モータが故障すると、ウィングの開閉作動ができなくなる。これに対し、ウィング開閉装置１００では、電動モータ１０の回転数を制御する構成ではないため、回転数制御に伴う電動モータ１０の故障のリスクが低減される。また、仮に、比例電磁弁５０の制御に伴い比例電磁弁５０が故障しても、手動で比例電磁弁５０を切り換える手段を設けることで、ウィング２の開閉作動を行うことができる。よって、比例電磁弁５０が故障したとしても、ウィング２が中間位置で停止したままの状態が継続することも防止できる。そのものには影響しない。よって、電動モータ１０を一定速で回転させ、比例電磁弁５０によって油圧シリンダ２０の作動を制御する構成とすることで、ウィング開閉装置１００を安定して作動させることができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ウィング開閉装置１００では、電動モータ１０の回転数を制御する構成ではなく、比例電磁弁５０の開度を調整することで、油圧シリンダ２０の伸縮作動が制御される。比例電磁弁５０は、電動モータ１０の回転数を制御する場合と比較してポンプ１１等の慣性や負荷圧力の影響を受けにくいため、油圧シリンダ２０の伸縮作動を応答性よく速度制御することができる。また、一般に、比例電磁弁５０のポジションの切り換えに要する電力量は、電動モータ１０の回転数制御に要する電力量よりも小さい。このため、ウィング開閉装置１００では、電動モータ１０を回転数制御する場合と比較して、省エネルギー化することができる。

また、ウィング開閉装置１００では、吐出通路１３の圧力がチェック弁６４のクラッキング圧に達すると、リリーフ弁６１が開弁してポンプ１１から吐出される作動油の一部はタンク１２に排出される。これにより、ポンプ１１の吐出圧が急激に上昇してポンプ１１に過大な負荷がかかることが抑制される。また、比例電磁弁５０の前後差圧がリリーフ弁６１のリリーフ圧に達すると、吐出通路１３の圧力がチェック弁６４のクラッキング圧未満であっても、リリーフ弁６１が開弁してポンプ１１から吐出される作動油の一部がタンク１２に排出される。このように、吐出通路１３の圧力がチェック弁６４のクラッキング圧に達するよりも前にポンプ１１から吐出される作動油を排出できるため、油圧シリンダ２０の低速作動時におけるポンプ１１の吐出圧の上昇が抑制でき、省エネルギー化することができる。

また、ウィング開閉装置１００では、リリーフ機構６０がリリーフ弁６１及びチェック弁６４を備えることにより、２段階の作動圧によってリリーフ通路１７を開放するように構成される。このため、本実施形態によれば、２つのリリーフ通路をそれぞれ２つのリリーフ弁によって開放することで２段階の作動圧を実現するような形態と比較して、装置構成をコンパクト化すると共に製造コストを低減することができる。

また、ウィング開閉装置１００では、上述のように電力消費を抑制して省エネルギー化することができるため、電動モータ１０等を駆動するためのバッテリ（図示省略）は、容量が小さくコンパクトなものを使用することができる。これにより、ウィング開閉装置１００全体としての重量を軽くできると共に、ウィング開閉装置１００を小型化することができる。このようにウィング開閉装置１００が軽量化及び小型化される分、ウィング開閉装置１００が搭載されるトラック車１の積載重量を増やすことができると共にトラック車１の積荷スペースを増加させることができる。

また、ウィング開閉装置１００では、電動モータ１０の回転数を制御する構成ではないため、電動モータ１０に一定速モータを利用することで、ウィング開閉装置１００の製造コストを低減できると共に、耐久性を向上させることができる。また、一定速モータを利用しない場合であっても、電動モータ１０の回転数は一定に制御すればよいため、電動モータ１０の回転数変化によるポンプ効率の変化を抑制でき、油圧シリンダ２０を安定して作動させることができる。さらに、電動モータ１０の回転数を変更する必要がないため、回転数制御に伴う電動モータ１０の故障のリスクが低減される。

また、一般に、ウィング開閉装置では、ウィングの開閉作動中にウィングが風などの外力を受けることで、油圧シリンダが意図せず伸縮作動するおそれがある。これに対し、ウィング開閉装置１００では、リリーフ機構６０は、パイロット通路６２に設けられる絞り６６と、ドレン通路６３に設けられる絞り６７と、を有する。よって、意図せず伸縮するような外力が油圧シリンダ２０に作用しても、絞り６６，６７による抵抗により、パイロット通路６２及びドレン通路６３の圧力変動が緩和される。このため、リリーフ弁６１及びチェック弁６４が意図せず作動することが抑制される。より具体的には、外力によるパイロット通路６２及びドレン通路６３の圧力変動に起因したリリーフ弁６１及びチェック弁６４のチャタリングやハンチングの発生が抑制される。したがって、ウィング開閉装置１００の作動を安定させることができると共に、リリーフ弁６１やチェック弁６４の故障を抑制することができる。

次に、本発明の変形例について説明する。

上記実施形態では、比例電磁弁５０は、ノーマルクローズ型である。これに対し、比例電磁弁５０は、ノーマルオープン型であってもよい。しかしながら、ウィング２を停止する状態では、油圧シリンダ２０（より具体的には、制御弁４０）に対して作動油の供給を停止することが望ましい。よって、比例電磁弁５０が、ノーマルオープン型であると、油圧シリンダ２０に作動油の供給を停止するには、ソレノイド５１へ通電して吐出通路１３を遮断する必要がある。よって、比例電磁弁５０は、消磁時において、油圧シリンダ２０に作動油が供給されない構成、具体的には、ノーマルクローズ型とすることが望ましい。これによれば、油圧シリンダ２０への作動油の供給を停止するためにソレノイド５１へ通電する必要がないため、比例電磁弁５０の制御が容易になると共に、省エネルギー化することができる。

また、上記実施形態では、流体圧装置がウィング開閉装置１００である場合について説明した。これに限らず、流体圧装置は、その他の装置に対して適用されるものでもよい。また、上記実施形態では、流体圧アクチュエータは、作動油の給排によって伸縮作動する油圧シリンダ２０である。これに限らず、流体圧アクチュエータは、例えば作動油の給排によって回転駆動される油圧（流体圧）モータなど、その他のものであってもよい。

また、上記実施形態では、リリーフ機構６０は、２段階の作動圧を有する。これに対し、リリーフ機構６０が２段階の作動圧を有する構成は必須ではなく、リリーフ機構６０は、少なくとも比例電磁弁５０の前後差圧に応じて作動するものであればよい。また、リリーフ機構６０が２段階の作動圧を有する場合であっても、上記実施形態におけるリリーフ機構６０の構成に限定されるものではない。図示は省略するが、例えば、リリーフ機構６０は、上記実施形態におけるチェック弁６４に代えて、吐出通路１３から分岐する第２リリーフ通路に設けられリリーフ弁６１のリリーフ圧よりも大きなリリーフ圧で開弁する第２リリーフ弁を有する構成でもよい。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

ウィング開閉装置１００は、電動モータ１０によって駆動されるポンプ１１から吐出される作動油によって伸縮作動してウィング２を開閉する油圧シリンダ２０と、ポンプ１１から油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量を制御する比例電磁弁５０と、ポンプ１１から吐出される作動油を導くと共に比例電磁弁５０が設けられる吐出通路１３と、比例電磁弁５０よりも上流側において吐出通路１３から分岐してタンク１２に連通するリリーフ通路１７と、リリーフ通路１７を開閉するリリーフ機構６０と、を備え、リリーフ機構６０は、比例電磁弁５０の前後差圧が所定の設定差圧に達するとリリーフ通路１７を開放する。

この構成では、油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量を比例電磁弁５０によって制御することで、油圧シリンダ２０が速度制御される。比例電磁弁５０の前後差圧がリリーフ機構６０の設定差圧に達すると、リリーフ通路１７が開放されてポンプ１１から吐出される作動油の一部がタンク１２に排出される。このように、比例電磁弁５０の前後差圧に応じてリリーフ機構６０が作動するため、比例電磁弁５０による流量制御に起因してポンプ１１の吐出圧が上昇しても、リリーフ機構６０が速やかに作動してポンプ１１の吐出圧の上昇を抑制することができる。したがって、ウィング開閉装置１００における電力消費が抑制され、省エネルギー化することができる。

また、ウィング開閉装置１００では、リリーフ機構６０が、リリーフ通路１７に設けられるリリーフ弁６１と、リリーフ通路１７を閉じるように付勢力を発揮するパイロット圧として比例電磁弁５０の下流側の圧力をリリーフ弁６１に導くパイロット通路６２と、パイロット通路６２に設けられ通過する作動油の流れに抵抗を付与する絞り６６と、を有する。

この構成では、油圧シリンダ２０が意図せず伸縮するような外力が作用しても、絞り６６が付与する抵抗によって、パイロット通路６２を通じてリリーフ弁６１に導かれる圧力の変動が抑制される。これにより、リリーフ弁６１が意図せず作動することを抑制することができる。

また、ウィング開閉装置１００では、リリーフ機構６０は、吐出通路１３の圧力が所定の設定圧に達するとリリーフ通路１７を開放するように構成され、設定圧は、設定差圧よりも大きい。

この構成では、吐出通路１３の圧力が設定圧に達すると、リリーフ機構６０によってリリーフ通路１７が開放されポンプ１１から吐出される作動油の一部はタンク１２に排出される。これにより、ポンプ１１の吐出圧が急激に上昇してポンプ１１に過大な負荷がかかることが抑制される。また、比例電磁弁５０の前後差圧が設定差圧に達すると、吐出通路１３の圧力が設定圧未満であっても、リリーフ通路１７が開放されてポンプ１１から吐出される作動油の一部がタンク１２に排出される。吐出通路１３の圧力が設定圧に達するよりも前にポンプ１１から吐出される作動油を排出できるため、油圧シリンダ２０の低速作動時におけるポンプ１１の吐出圧の上昇が抑制できる。よって、ポンプ１１及び電動モータ１０への過負荷を抑制しつつ、電力消費を抑制することができ、ウィング開閉装置１００をより一層省エネルギー化することができる。

また、ウィング開閉装置１００では、リリーフ機構６０が、パイロット通路６２から分岐してタンク１２に連通するドレン通路６３と、ドレン通路６３に設けられパイロット通路６２からタンク１２に向かう作動油の流れのみを許容するチェック弁６４と、をさらに有し、設定圧は、チェック弁６４が開弁するクラッキング圧であり、設定差圧は、リリーフ弁６１が開弁するリリーフ圧である。

この構成では、設定圧であるクラッキング圧を有するチェック弁６４が、パイロット通路６２から分岐してタンク１２に連通するドレン通路６３に設けられる。これにより、リリーフ機構６０が設定圧で開弁する安全弁としての機能を有するため、別途、安全弁を設ける必要がなくなる。さらに、安全弁を設ける通路も必要ないため、ウィング開閉装置１００における通路構成を簡素化できる。よって、ウィング開閉装置１００をよりコンパクト化することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

２，３…ウィング、４…荷室、１０…電動モータ、１１…ポンプ、１２…タンク、１３…吐出通路、１７…リリーフ通路、１９…分岐通路、２０…油圧シリンダ（流体圧アクチュエータ）、４０…制御弁、５０，１５０…比例電磁弁、６０…リリーフ機構、６１…リリーフ弁、６２…パイロット通路、６３…ドレン通路、６４…チェック弁、６６…絞り（絞り部）、１００…ウィング開閉装置（流体圧装置）

Claims (3)

1. 電力供給によって回転する電動モータと、
   前記電動モータによって駆動されるポンプと、
   前記ポンプから吐出される作動流体によって作動する流体圧アクチュエータと、
   前記ポンプから前記流体圧アクチュエータに供給される作動流体の流量を制御する比例電磁弁と、
   前記ポンプから吐出される作動流体を導くと共に前記比例電磁弁が設けられる吐出通路と 、
   前記比例電磁弁よりも上流側において前記吐出通路から分岐してタンクに連通するリリーフ通路と、
   前記リリーフ通路を開閉するリリーフ機構と、を備え、
   前記リリーフ機構は、
   前記比例電磁弁の前後差圧が所定の設定差圧に達すると前記リリーフ通路を開放し、
   前記吐出通路における前記比例電磁弁の下流側の圧力が所定の設定圧に達すると前記リリーフ通路を開放し、
   前記比例電磁弁の前記前後差圧が前記設定差圧に達すると前記吐出通路における前記比例電磁弁の下流側の圧力が前記設定圧未満であっても前記リリーフ通路が開放するように構成され、
   前記設定圧は、前記設定差圧よりも大きいことを特徴とする流体圧装置。
2. 前記リリーフ機構は、
   前記リリーフ通路に設けられるリリーフ弁と、
   前記リリーフ通路を閉じるように付勢力を発揮するパイロット圧として前記比例電磁弁の下流側の圧力を前記リリーフ弁に導くパイロット通路と、
   前記パイロット通路に設けられ通過する作動流体の流れに抵抗を付与する絞り部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の流体圧装置。
3. 前記リリーフ機構は、
   前記リリーフ通路に設けられるリリーフ弁と、
   前記リリーフ通路を閉じるように付勢力を発揮するパイロット圧として前記比例電磁弁の下流側の圧力を前記リリーフ弁に導くパイロット通路と、
   前記パイロット通路から分岐して前記タンクに連通するドレン通路と、
   前記ドレン通路に設けられ前記パイロット通路から前記タンクに向かう作動流体の流れのみを許容するチェック弁と、を有し、
   前記設定圧は、前記チェック弁が開弁するクラッキング圧であり、
   前記設定差圧は、前記リリーフ弁が開弁するリリーフ圧であることを特徴とする請求項１に記載の流体圧装置。

Images