JP2009184618A - 作業車の油圧制御構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 分流弁の有効活用によって、ロータリー耕耘装置の昇降制御回路にも必要な油量を確保できる農用トラクタの油圧制御構造を提供する。
【解決手段】 ロータリー耕耘装置Ａを昇降制御する昇降制御回路とパワーステアリング装置用制御回路とを備え、圧油を優先制御してパワーステアリング装置用制御回路に投入するとともに余剰流を昇降制御回路に投入する主分流弁３４Ｂを設ける。油圧ポンプＰから主分流弁３４Ｂに至る給油路ａと昇降制御回路とを連結し主分流弁３４Ｂを迂回するバイパス路ｆを形成するとともに、バイパス路ｆに補助分流弁３４Ａを設ける。補助分流弁３４Ａで油圧ポンプＰからの圧油を制御した制御流を昇降制御回路に優先供給し、余剰流を、給油路ａにおけるバイパス路ｆとの連結部位より主分流弁側に投入すべく構成してある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、農用トラクタ等の作業車の油圧制御構造に関する。

この種の作業車の油圧制御構造としては、作業装置としてのロータリ耕耘装置を姿勢制御すべく昇降駆動する昇降制御回路とロータリ耕耘装置をローリング駆動するローリング制御回路と、を備え、操向装置としてのパワーステアリング装置を駆動制御するパワーステアリング装置用制御回路を備えていた。
そして、油圧ポンプからの油を優先してパワーステアリング装置用制御回路に供給し、ステアリング操作を行っていない場合のみ、ロータリ耕耘装置用の昇降制御回路及びローリング制御回路に給油していた（特許文献１）。
または、特許文献を示すことはできないが、油圧ポンプからの圧油を分流弁によって優先的にパワーステアリング装置用制御回路に供給するとともに、余剰流をロータリ耕耘装置用の昇降制御回路に供給する構成を採っていた。
特開２０００−８５５９７号公報（段落〔００１３〕，図２）

特許文献１で示された従来構造では、パワーステアリング装置を使用する場合には、ロータリ耕耘装置等を昇降作動させ難いものになっていた。

一方、分流弁を使用して、パワーステアリング装置用制御回路に優先的に圧油を供給する形態のものでは、エンジン回転速度が低下すると、エンジンで駆動される油圧ポンプの吐出量が少なくなり、ロータリ耕耘装置の昇降制御への圧油の供給が少なくなって、ロータリ耕耘装置を昇降作動させ難いものになっていた。

上記したいずれの場合においても、必要な時期にロータリ耕耘装置の昇降作動が十分に行えないという欠点があり、かといって、油圧ポンプの増設、増容量化を図るのはコスト増を来たし、有効な策ではなかった。
本発明の目的は、分流弁の有効活用によって、作業装置用姿勢制御回路にも必要な油量を確保できる作業車の油圧制御構造を提供する点にある。

〔構成〕
請求項１に係る発明の特徴構成は、作業装置を姿勢制御する作業装置用姿勢制御回路と走行操向装置用制御回路とを備え、圧油を優先制御して前記走行操向装置用制御回路に投入するとともに余剰流を前記作業装置用姿勢制御回路に投入する主分流弁を設け、前記油圧ポンプから前記主分流弁に至る給油路と作業装置用姿勢制御回路とを連結し前記主分流弁を迂回するバイパス路を形成するとともに、前記バイパス路に補助分流弁を設け、前記補助分流弁で前記油圧ポンプからの圧油を制御した制御流を前記作業装置用姿勢制御回路に優先供給し、余剰流を、前記給油路における前記バイパス路との連結部位より前記主分流弁側に投入すべく構成してある点にあり、その作用効果は次の通りである。

〔作用〕
主分流弁に圧油を供給する給油路に、主分流弁を迂回して作業装置用姿勢制御回路に接続するバイパス路を設け、そのバイパス路に補助分流弁を設けて、主分流弁に供給する前の圧油を、補助分流弁を介して作業装置用姿勢制御回路に供給した。これによって、作業装置用姿勢制御回路に補助分流弁からの制御流を優先的に確保でき、作業装置の姿勢制御を安定して行うことができた。

一方、補助分流弁での余剰流は給油路に戻して主分流弁に供給する構成を採っているので、走行操向装置用制御回路には、補助分流弁からの余剰流と油圧ポンプからの圧油のうちのバイパス路に供給されなかった残りの油量を供給することができ、走行操向装置用制御回路にも必要な圧油を供給することができる。
バイパス路を介して主分流弁の余剰流を給油路に供給する構成を採ることによって、補助分流弁での制御流を主分流弁からの余剰流に合流させて圧油の供給の安定化を図ることができ、作業装置用姿勢制御回路にも必要な油量を確保でき、作業装置の姿勢制御を安定して行うことができる。

〔効果〕
したがって、走行操向操作に支障を来たすことが少なく、作業走行の安定性を維持しながら、作業装置の姿勢制御も必要に応じて十分に対応できるようになった。
しかも、バイパス路に補助分流弁を介装するだけで、油圧ポンプの増設や増容量を行うことなく、作業走行の安定性及び作業装置への姿勢制御の安定性を確保でき、油圧ポンプの容量を大きくした場合の馬力ロスを回避することができる。

〔構成〕
請求項２に係る発明の特徴構成は、作業装置を姿勢制御する作業装置用姿勢制御回路と走行操向装置用制御回路とを備え、圧油を優先制御して前記走行操向装置用制御回路に投入するとともに余剰流を前記作業装置用姿勢制御回路に投入する主分流弁を設け、前記油圧ポンプから前記主分流弁に至る給油路と作業装置用姿勢制御回路とを連結し前記主分流弁を迂回するバイパス路を形成するとともに、前記バイパス路に絞り機構を設け、前記作業装置用姿勢制御回路に供給すべく構成してある点にあり、その作用効果は次の通りである。

〔作用効果〕
バイパス路を介して主分流弁の上流側より圧油を作業装置用姿勢制御回路に導入できるので、作業装置用姿勢制御回路に優先して圧油を供給することができ、作業装置用姿勢制御の安定性が向上する。しかも、バイパス路に介在させる機構が絞り機構であるので、主分流弁に投入する流量を必要以上に減らすものではなく、作業装置用姿勢制御と走行操向制御とをバランスよく行うことができる。

〔第1実施形態〕
作業車としての農用トラクタは、図１に示すように、ステアリング操作自在に構成された駆動型の前車輪１と、駆動型の後車輪２とを備えた車体の前部にエンジンＥを搭載すると共に、この車体の中央部に作業者が着座する運転座席３とステアリングハンドル４とを備えている。エンジンＥからの動力がクラッチ機構５を介して伝えられるミッションケース６を車体後部に配置し、このミッションケース６の後端上部に作業用の油圧シリンダとしてのリフトシリンダ７で昇降操作される左右一対のリフトアーム８を備えている。このミッションケース６の後端に単一のトップリンク９と左右一対のロアーリンク１０とで成る３点リンク機構を介してロータリ耕耘装置（作業装置の一例）Ａを連結し、前記左右のリフトアーム８と左右のロアーリンク１０とをリフトロッド１１を介して吊り下げ状態に連結し、一方のリフトロッド１１に作業用の油圧シリンダとしてのローリングシリンダ３８を介装することで、ロータリ耕耘装置Ａの姿勢制御である昇降作動、及び、ローリング作動を行うべく構成されている。

前記原動部に油圧ポンプＰを前記エンジンＥによって駆動されるように構成した状態で設けるとともに、この油圧ポンプＰが前記ミッションケース６から取出して供給する潤滑油を作動油として左右前輪１を操向操作する走行操向装置としての油圧式のパワーステアリング装置ＰＳを装備してある。

図２に示すように、前記パワーステアリング装置ＰＳは、前記油圧ポンプＰの吐出側に給油路ａを介してポンプポートが接続しているステアリングバルブ１２と、このステアリングバルブ１２に一対のポンプ側駆動油路１３によって接続しているメータリングポンプ１４と、前記ステアリングバルブ１２の一対のシリンダポートにシリンダ側駆動油路１５によって接続しているパワーシリンダ１６とによって構成してあり、全油圧形に構成してある。

パワーシリンダ１６のシリンダロッドを左右前輪１のナックルアーム（図示せず）に連動させてある。ステアリングバルブ１２の操作側部材を、運転部に設けたステアリングハンドル４にハンドル軸などを介して連動させ、ステアリングバルブ１２の操作側部材を連動機構１８によってメータリングポンプ１４の駆動部に連動させてある。これにより、ステアリングバルブ１２もメータリングポンプ１４も前記ステアリングハンドル４に連動しており、このパワーステアリング装置は、ステアリングハンドル４を操作することによって次の如く作動する。

すなわち、ステアリングハンドル４を回転操作すると、ステアリングバルブ１２が停止操作位置１２ａから駆動操作位置１２ｂに切り換わるとともにメータリングポンプ１４が回動し、油圧ポンプＰから給油路ａによってステアリングバルブ１２のポンプポートに供給される圧油は、ステアリングバルブ１２、ポンプ側駆動油路１３、メータリングポンプ１４、シリンダ側駆動油路１５を介してパワーシリンダ１６に供給される。これにより、パワーシリンダ１６のシリンダロッドが所定方向に駆動されて左右前輪１をステアリングハンドル４の回転方向に対応する左や右向きにステアリングハンドル４の回転角に対応する操向角度を操向操作する。このとき、ステアリングバルブ１２は、油圧ポンプＰから供給される圧油のうち、パワーシリンダ１６の駆動に必要なものとして予め設定してある設定量の圧油をパワーシリンダ１６に供給し、これ以外の余剰量の圧油を余剰ポート１２ｃから排出する。また、パワーシリンダ１６から排出される油をタンクポート１２ｄから排出し、このタンクポート１２ｄをタンクとしての前記ミッションケース６に連通させているドレン油路１９によってミッションケース６に戻す。

ステアリングハンドル４がストロークエンドに達するまでにステアリングハンドル４の回転操作を停止すると、ステアリングバルブ１２が前記停止操作位置１２ａになり、パワーシリンダ１６への圧油供給を停止する。これにより、パワーシリンダ１６は左右前輪１をステアリングハンドル４の操作位置に対応する向きの操向状態に維持する。このとき、ステアリングバルブ１２は、油圧ポンプＰからの圧油の全量を余剰ポート１２ｃから排出する。

ステアリングハンドル４をストロークエンドまで回転操作すると、ステアリングバルブ１２はエンド操作位置１２ｅになってポンプポートをポンプ側駆動油路１３に接続するが、油圧ポンプＰからの圧油を分流させる機能を発揮せず、油圧ポンプＰからの圧油を余剰ポート１２ｃからは排出しない。

前記ミッションケース６の前部に、無段変速装置２０を設けてある。図２に示すように、この無段変速装置２０は、前記エンジンＥの回転出力が伝達される可変容量形のプランジャ式油圧ポンプ２１と、この油圧ポンプ２１からの圧油によって駆動されて回転出力を走行用副変速装置２２に伝達する油圧モータ２３とによって構成してある。すなわち、油圧ポンプ２１の斜板操作部に連動している油圧式の変速シリンダ２４を変速バルブ２５の切り換え操作によって操作することにより、油圧ポンプ２１の斜板角が変化し、エンジンＥからの回転動力を前進側と後進側とに切り換えて走行用副変速装置２２を介して前後輪１，２に伝達するとともに前進側と後進側のいずれにおいても無段階に変速して伝達することによって、車体を前進側や後進側に走行させるとともにその走行速度を変化させたり、走行用副変速装置２２に対する動力伝達を停止することによって、車体走行を停止させるように静油圧式の無段変速装置に構成してある。

前記無段変速装置２０は、前記ミッションケース６の内部に走行用副変速装置２２などの潤滑用に貯留されている潤滑油を作動油として作動するように、この無段変速装置２０の作動油補給回路２６に作動油を補給する構造を図２に示す如く構成してある。尚、図中２７はリリーフ弁である。

この作動油補給構造は、無段変速装置２０の前記作動油補給回路２６の受け入れ部２６ａを前記ステアリングバルブ１２の前記余剰ポート１２ｃに接続している接続回路３０によって構成してある。

無段変速装置２０の作動油補給回路２６は、前記接続回路３０が接続している前記受け入れ部２６ａを一端側に備えている受け入れ側回路部２６ｂと、この受け入れ側回路部２６ｂの他端側に一端側が接続しているとともに途中にオイルフィルター２８を備えているフィルター回路部２６ｃと、このフィルター回路部２６ｃの他端側に一端側が接続しているとともに他端側が無段変速装置２０のリリーフ回路２９に接続している供給側回路部２６ｄとによって構成してある。作動油補給回路２６は、接続回路３０から受け入れ部２６ａに供給された作動油を、オイルフィルター２８に導入して混入異物を除去し、この後、供給側回路部２６ｄからリリーフ回路２９に流入させることにより、無段変速装置２０の油圧ポンプ２１と油圧モータ２３とを接続している一対の駆動油路２１ａに流入させる。

作業装置用制御回路Ｂについて説明する。図２に示すように、前記エンジンＥで駆動される油圧ポンプＰからの作動油をパワーステアリング装置ＳＰ及び接続回路３０に送る前に、分流弁機構（フロープライオリティ弁機構）３４を介して作業装置用制御回路Ｂに優先して供給している。

作業装置用制御回路Ｂの構成は次ぎのようになっている。図２に示すように、作業装置用制御回路Ｂは、給油路ａからの作動油を後記する分流弁機構３４を介して導入する導入油路ｂと、作業装置昇降用のリフトシリンダ７に作動油を供給する昇降制御回路３５と、作業装置をローリング制御するローリング制御回路３６とで構成される。昇降制御回路３５とローリング制御回路３６との分岐点には、ローリング制御回路３６に優先して制御流を流入させる作業用分流弁３７が設けてある。

つまり、作業用分流弁３７を介して一定量の制御流を電磁操作型のローリング制御弁ＲＶに供給する油路系を形成し、又、作業用分流弁３７からの余剰流を電磁比例型の昇降制御弁ＳＶに供給する油路系が構成されている

前記ローリング制御弁ＲＶは電気信号に基づいてローリングシリンダ３８を収縮作動させる収縮位置と、伸張作動させる伸張位置と、伸縮を阻止する中立位置とに切換自在に構成されている。又、前記昇降制御弁ＳＶは、リフトシリンダ７に対して作動油を供給する上昇制御弁３２と、この上昇制御弁３２をパイロット圧で開閉操作する電磁操作型の上昇用パイロット弁３２Ｐと、リフトシリンダ７から作動油を排出する下降制御弁３３と、この下降制御弁３３をパイロット圧で開閉操作する電磁操作型の下降用パイロット弁３３Ｐとを備えて構成されると共に、上昇用パイロット弁３２Ｐ及び下降用パイロット弁３３Ｐは夫々の電磁ソレノイド３２Ｓ，３３Ｓに供給される電流値に正比例して開度が変化してパイロット圧を変化させ、上昇制御弁３２、下降制御弁３３夫々の開度を調節できるよう構成されている。

分流弁機構３４について説明する。図２に示すように、分流弁機構３４は、補助分流弁としての上手側分流弁３４Ａと主分流弁としての下手側分流弁３４Ｂとを備えており、下手側分流弁３４Ｂの余剰流を昇降制御回路３５に供給する導入油路ｂとホンプＰからの給油路ａとに亘って下手側分流弁３４Ｂを迂回するバイパス路ｆを構成し、そのバイパス路ｆに上手側分流弁３４Ａを介装し、パワーステアリング装置ＰＳ及び静油圧式の無段変速装置２０への供給に優先して、昇降制御回路３５に作動油を供給すべく構成してある。

具体的には、図２に示すように、上手側分流弁３４Ａの入口ポート３４ａを給油路ａに接続するとともに、上手側分流弁３４Ａの出力ポート３４ｂを作業用分流弁３７に連結接続された導入油路ｂに接続してある。これによって、上手側分流弁３４Ａで制御された制御流を、導入油路ｂを介して作業用分流弁３７に導入すべく構成してある。

図２に示すように、上手側分流弁３４Ａの余剰流出口ポート３４ｃから延出した油路ｃと下手側分流弁３４Ｂの入口ポート３４ｄに繋がる油路ｄとを連結して、上手側分流弁３４Ａの余剰流を給油路ａに合流させて、下手側分流弁３４Ｂに投入する。下手側分流弁３４Ｂでは制御流出口ポート３４ｅをステアリングバルブ１２の入口ポートに連結し、下手側分流弁３４Ｂで制御された制御流をステアリングバルブ１２に送り込むように構成してある。
下手側分流弁３４Ｂの余剰流出口ポート３４ｆを前記した導入油路ｂに接続して、上手側分流弁３４Ａの制御流に合流させて昇降制御回路３５に投入すべく構成する。

ここに、上手側分流弁３４Ａと下手側分流弁３４Ｂの作動油に対する流入抵抗は、上手側分流弁３４Ａの方を小さくして、給油路ａより投入される作動油が上手側分流弁３４Ａに投入され、上手側分流弁３４Ａの余剰流が下手側分流弁３４Ｂに投入されるように構成する。
このように構成することによって、作動油をパワーステアリング装置ＰＳ及び無段変速装置２０に優先して、耕耘ロータリー等の作業装置用制御回路Ｂに投入すべく構成することができる。

作業装置用制御回路Ｂに優先して作動油を供給する方法としては、次ぎのような方法が考えられる。作業装置用制御回路Ｂに優先的に圧油を投入すべく、図４に示すように、上手側分流弁３４Ａの余剰流出口ポート３４ｃから延出した油路ｃと下手側分流弁３４Ｂの入口ポート３４ｄに繋がる油路ｄとの連結部位で、その連結部位より上流側に絞り機構３９を設けてもよい。
上手側分流弁３４Ａと下手側分流弁３４Ｂとの作動油に対する流入抵抗に差を設けることと共に、上記絞り機構３９を設ける点を併用してもよく、または、絞り機構３９だけで対応してもよい。

ここで給油量の一例を示す。ポンプ油量を低速回転時の油量をＱとする。この油量Ｑを上手側分流弁３４Ａによって、Ｑ／４の制御流を得る。残りの油量は下手側分流弁３４Ｂに流す。エンジン回転数が上がり、２．６倍に油量が増えた場合には、下手側分流弁３４Ｂには、２．６Ｑ−Ｑ／４＝２．３Ｑの油量が流れる。下手側分流弁３４Ｂに流れる分のうち、パワーステアリング装置用制御回路には、必要量Ｑが流れる。残りは、余剰流となるので、再び、作業装置用制御回路に戻され、結局、作業装置用制御回路に流入する油量は、２．３Ｑ−Ｑ＋Ｑ／４＝１．５Ｑとなる。

〔第２実施形態〕
ここでは、第1実施形態とは異なる部分のみ主として説明する。図３に示すように、分流弁機構３４としては、主分流弁としての下手側分流弁３４Ｂと絞り機構４０とで構成する。つまり、補助分流弁としての上手側分流弁３４Ａの代わりに絞り機構４０を設ける。絞り機構４０を介装する位置は、上手側分流弁３４Ａと同様の位置であり、給油路ａを介して投入された圧油を下手側分流弁３４Ｂと絞り機構４０とに振り分けて投入し、絞り機構４０を通して導入した圧油を、下手側分流弁３４Ｂの余剰流に合流させて、作業装置用姿勢制御回路に導入する構成を採っている。

〔別実施の形態〕
（１） 作業装置用姿勢制御回路としては、昇降制御回路だけでもよく、ローリング制御回路はなくてもよい。また、反対に、ローリング制御回路だけでもよく、昇降制御回路はなくてもよい。
（２） 走行操向装置用制御回路としては、パワーステアリング装置用制御回路だけでもよく、無段変速装置用制御回路はなくてもよく、無段変速装置用制御回路だけでもよく、パワーステアリング装置用制御回路はなくてもよい。また、油圧クラッチ制御回路等を走行操向装置用制御回路に含めてもよい。
（３） 上記作業装置用姿勢制御回路としては、他の農作業機に適用してもよい。

農用トラクター全体の側面図 パワステアリング装置及び走行用主変速装置の油圧回路図 別の実施形態を有するパワステアリング装置及び走行用主変速装置の油圧回路図 別の実施形態を有するパワステアリング装置及び走行用主変速装置の油圧回路図

符号の説明

２０ 無段変速装置（走行操向操作装置）
３４ 分流弁機構
３４Ａ 主分流弁
３４Ｂ 補助分流弁
３５ 昇降制御回路（作業装置姿勢制御回路）
３６ ローリング制御回路（作業装置姿勢制御回路）
４０ 絞り機構
Ａ ロータリー耕耘装置（作業装置）
Ｐ 油圧ポンプ
ＰＳ パワーステアリング装置（走行操向操作装置）
ａ 給油路
ｆ バイパス路

Claims (2)

1. 作業装置を姿勢制御する作業装置用姿勢制御回路と走行操向装置用制御回路とを備え、圧油を優先制御して前記走行操向装置用制御回路に投入するとともに余剰流を前記作業装置用姿勢制御回路に投入する主分流弁を設け、前記油圧ポンプから前記主分流弁に至る給油路と作業装置用姿勢制御回路とを連結し前記主分流弁を迂回するバイパス路を形成するとともに、前記バイパス路に補助分流弁を設け、前記補助分流弁で前記油圧ポンプからの圧油を制御した制御流を前記作業装置用姿勢制御回路に優先供給し、余剰流を、前記給油路における前記バイパス路との連結部位より前記主分流弁側に投入すべく構成してある作業車の油圧制御構造。
2. 作業装置を姿勢制御する作業装置用姿勢制御回路と走行操向装置用制御回路とを備え、圧油を優先制御して前記走行操向装置用制御回路に投入するとともに余剰流を前記作業装置用姿勢制御回路に投入する主分流弁を設け、前記油圧ポンプから前記主分流弁に至る給油路と作業装置用姿勢制御回路とを連結し前記主分流弁を迂回するバイパス路を形成するとともに、前記バイパス路に絞り機構を設け、前記作業装置用姿勢制御回路に供給すべく構成してある作業車の油圧制御構造。

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