JP2010071007A - 作業車両の切換弁操作機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁は、前記電磁式切換弁に比べると油路・切換制御構成の簡素化や部品コストの低減が図れるものの、操作力の小さい手元スイッチ等を使って簡単かつ迅速な切換操作を行うことが難しく、切換操作性に劣る、という問題があった。
【解決手段】切換弁操作機構110には、PTO用切換弁240のスプール145に操作リンク161を介して接続される油圧ピストンである操作ピストン176・179、該操作ピストン176・179の往復動を油圧制御する電磁弁113、及び該電磁弁113に動作信号を送信する制御装置であるコントローラ123を設け、前記電磁弁113の動作制御により、操作ピストン176・179と操作リンク161を介してスプール145を移動し、PTO用切換弁240を切換操作する。
【選択図】図5

Description

本発明は、油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁を操作する、作業車両の切換弁操作機構に関する。
従来より、バックホーローダ等の作業車両には、ブレーカやグラップル等の外部油圧機器の油圧アクチュエータに作動油を供給するためのPTO用油圧ポートが備えられ、該PTO用油圧ポートへの圧油の給排には、電磁ソレノイドにより切換弁内部のスプールを直接移動して圧油の経路を変更する電磁切換弁や、先に電磁ソレノイドを使った電磁パイロット弁を動かし該電磁パイロット弁からの油圧でメインスプールを間接的に移動して圧油の径路を変更する電磁油圧切換弁のように、電磁ソレノイドを用いる電磁式切換弁を利用する技術が公知となっている(例えば、特許文献1参照)。
一方、このような電磁式切換弁には、その切換に複雑な油路や制御構成が必要なことに加え、外部油圧機器を直接動作させるべく大型のものが使用されるため、多用すると部品コストが高くなることから、切換弁におけるスプールの移動を、ペダルやレバー等によって伝達されてきた手動力を利用して機械的に行う機械式切換弁を利用する技術も公知となっている(例えば、特許文献2参照)。
特開2007−92763号公報 特開2003−176549号公報
しかし、このような機械式切換弁は、前記電磁式切換弁に比べると、油路・切換制御構成の簡素化や部品コストの低減は図れるものの、電磁式切換弁を用いた場合のように操作力の小さい手元スイッチ等を使って簡単かつ迅速な切換操作を行うことは難しく、切換操作性に劣る、という問題があった。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項1においては、油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁を操作する作業車両の切換弁操作機構において、該切換弁操作機構には、前記機械式切換弁のスプールに操作リンクを介して接続される油圧ピストン、該油圧ピストンの往復動を油圧制御する電磁弁、及び該電磁弁に動作信号を送信する制御装置を設け、前記電磁弁の動作制御により、油圧ピストンと操作リンクを介してスプールを移動し、機械式切換弁を切換操作するものである。
請求項2においては、前記油圧ピストンと電磁弁を一体的に構成するものである。
請求項3においては、前記油圧ピストンは、前記スプールをスプール移動方向の前方側と後方側にそれぞれ移動させるための二個の油圧ピストンより成り、該油圧ピストンのいずれも、ピストン移動方向の前後一端側のみに作動油室を設けた単動式に構成するものである。
請求項4においては、油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁を操作する作業車両の切換弁操作機構において、該切換弁操作機構には、前記機械式切換弁のスプールに操作リンクを介して接続され電気制御可能なモータと、該モータに動作信号を送信する制御装置を設け、前記モータからの揺動出力により、操作リンクを介してスプールを移動し、機械式切換弁を切換操作するものである。
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項1においては、油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁を操作する作業車両の切換弁操作機構において、該切換弁操作機構には、前記機械式切換弁のスプールに操作リンクを介して接続される油圧ピストン、該油圧ピストンの往復動を油圧制御する電磁弁、及び該電磁弁に動作信号を送信する制御装置を設け、前記電磁弁の動作制御により、油圧ピストンと操作リンクを介してスプールを移動し、機械式切換弁を切換操作するので、小型で低コストの簡単な構造の電磁切換弁等の電磁弁を利用して機械式切換弁を切換操作することができ、大型で高コストの電磁式切換弁だけを用いる場合に比べると、油路・切換制御構成の簡素化や部品コストの低減が図れ、加えて、前記電磁弁の動作に、手元スイッチ等を連動接続させることにより、従来の電磁式切換弁と同様に、機械式切換弁を小さな操作力で簡単かつ迅速に切り換えることができ、切換操作性を大きく向上できる。しかも、前記油圧ピストン、電磁弁等は、現行の機械式切換弁に容易に後付けできるため、切換弁の基本構成を変更することなく、ユーザーからの切換操作性の改善要求に迅速に対応することができ、汎用性に優れた作業車両が提供できる。
請求項2においては、前記油圧ピストンと電磁弁を一体的に構成するので、前記油圧ピストンと電磁弁を、単一のユニット構造にして前記切換弁操作機構内で容易に着脱することができ、組立性やメンテナンス性が向上できると共に、油圧ピストンと電磁弁に係わる油路や取付具等に必要な部品を共通化することができ、部品コストの更なる低減を図ることができる。加えて、油圧ピストンと電磁弁の設置空間を縮小することができ、切換弁操作機構全体のコンパクト化も図ることができる。
請求項3においては、前記油圧ピストンは、前記スプールをスプール移動方向の前方側と後方側にそれぞれ移動させるための二個の油圧ピストンより成り、該油圧ピストンのいずれも、ピストン移動方向の前後一端側のみに作動油室を設けた単動式に構成するので、ピストン移動方向の前後両端側に作動油室を設けた復動式と異なり、一端側の作動油室内の油圧を制御するだけで済むと共に、中立位置保持のための複雑な位置制御機構等が不要となり、油圧制御構成を簡素化することができ、ピストンの応答性の向上や、部品コストの更なる低減を図ることができる。
請求項4においては、油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁を操作する作業車両の切換弁操作機構において、該切換弁操作機構には、前記機械式切換弁のスプールに操作リンクを介して接続され電気制御可能なモータと、該モータに動作信号を送信する制御装置を設け、前記モータからの揺動出力により、操作リンクを介してスプールを移動し、機械式切換弁を切換操作するので、小型で低コストのモータを利用して機械式切換弁を切換操作することができ、大型で高コストの電磁式切換弁だけを用いた場合に比べると、油路・切換制御構成の簡素化や部品コストの低減が図れ、加えて、前記モータの動作に手元スイッチ等を連動接続させることにより、従来の電磁式切換弁と同様に、機械式切換弁を小さな操作力で簡単かつ迅速に切り換えることができ、切換操作性を大きく向上できる。しかも、前記モータ等は現行の機械式切換弁に容易に後付けできるため、切換弁の基本構成を変更することなく、ユーザーからの切換操作性の改善要求に迅速に対応することができ、汎用性に優れた作業車両が提供できる。加えて、機械式切換弁の操作に小型の電磁弁を利用する場合等に比べ、油圧配管等を更に減少させ、組立性やメンテナンス性の向上を図ることができる。
次に、発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明に係わる作業車両の全体構成を示す側面図、図2は作業車両全体の油圧回路図、図3はローダ制御弁セクションの油圧回路図、図4は本発明の切換弁操作機構を備える操作部の正面一部断面図、図5は切換弁操作機構の正面一部断面図、図6は切換弁操作機構の油圧回路図、図7は別形態の切換弁操作機構を備える操作部の正面一部断面図である。
まず、本発明に係わる作業車両1の全体構成について、図1、図2、図4により説明する。
該作業車両1は、バックホーローダであって、中央の走行機体2の前後には、積み込み装置であるローダ3と掘削装置4が配設されている。そして、該走行機体2の前端部から後端部にかけては、機体フレーム5が延設され、該機体フレーム5の前部と後部には、それぞれ図示せぬフロントアクスルケースとリアアクスルケースを介して左右の前輪8・8と後輪9・9が装着されており、作業車両1は、前記ローダ3と掘削装置4を装着したままの状態で走行可能に構成されている。
前記走行機体2においてキャノピー42により覆われた操縦部14には、ステアリングハンドル11や運転席12が配設され、該運転席12の側方に、前記ローダ3等を操作するための各種油圧操作具や図示せぬメータ等の表示装置が操作部10として集中配置されている。そして、該操作部10には、アクセルレバー13や、本発明に係わる複数の機械式の切換弁から成る制御弁ユニット15等が配置されており、このようにして、操縦部14により、作業車両1の走行操作およびローダ3によるローダ作業操作を可能としている。
前記ローダ3は、走行機体2の側部に接続して前方に延出され、ブラケット40、リフトアーム41、及び先端に装着されたバケット16等により構成されており、フロントローダとして用いられるものである。そして、前記走行機体2の機体フレーム5の前部には、エンジン6が搭載され、該エンジン6は、前記機体フレーム5上のボンネット7により覆われ、該ボンネット7の外側に、前記ローダ3が配設されている。
前記掘削装置4は、走行機体2の後部に着脱自在に装着され、ブームブラケット22、ブーム24、アーム26及び先端に装着されたバケット28等によって構成されており、バックホーとして用いられるものである。そして、前記運転席12の後方には、掘削装置4用の制御弁ユニット43を内蔵した操作コラム37が立設されており、該操作コラム37上の操作レバー等を操作することにより、掘削作業操作が行えるようにしている。
更に、前記機体フレーム5後部の左右両側にはスタビライザ20・20が配設されており、該スタビライザ20・20に備えたスタビライザシリンダ21・21のロッドを伸縮させることにより、掘削作業時に掘削装置4を昇降回動したり、ローダ3のバケット16と一緒になって作業車両1を前後から突っ張るようにして良好な車体安定性を確保したりするようにしている。
また、前記操縦部14の側方には、作動油のリザーバタンクとして機能する作動油タンク33が配設されると共に、前記エンジン6の後方には、ローダ3や掘削装置4等の作業装置に作動油を供給するための油圧ポンプ装置130が配設されている。そして、該油圧ポンプ装置130には、前記エンジン6から後方に突出された出力軸6aが接続されており、エンジン動力によって油圧ポンプ装置130が駆動され、作動油が該油圧ポンプ装置130から各作業装置等に向かって供給される。
詳しくは、前記ローダ3においては、左右のリフトシリンダ17・17と、ダンプシリンダ18・18に作動油が供給され、掘削装置4においては、ブームシリンダ25、アームシリンダ27、バケットシリンダ29、ロッド34を伸縮させて掘削装置4を左右回動させるスイングシリンダ23・23、及び前記左右のスタビライザシリンダ21・21に作動油が供給される。更に、前輪8・8の操向を行うためのパワーステアリングシリンダ141にも作動油が供給される。
なお、前記エンジン6の出力軸6aには、伝達軸30等を介して、ミッションケース31内の油圧式無段変速装置101が接続されると共に、該油圧式無段変速装置101の出力軸となるモータ軸32は、図示せぬ差動機構、クラッチ機構、車軸等を介して前記後輪9・9に接続されており、エンジン動力が無段変速された後、変速動力として後輪9・9に伝達され、作業車両1が走行駆動されるようにしている。
次に、作業車両1の油圧回路100について、図2、図3により説明する。
該油圧回路100は、前記油圧式無段変速装置101、作動油タンク33、油圧ポンプ装置130、パワーステアリング制御弁セクション140、ローダ3の制御用の機械式切換弁群であるローダ制御弁セクション200、掘削装置4の制御用の機械式切換弁群であるバックホー制御弁セクション150等により構成されている。
このうちの油圧式無段変速装置101においては、いずれも可変容積型である油圧ポンプ59と油圧モータ60が一対のメイン油路61a・61bによって流体的に接続されることにより閉回路が構成され、該閉回路において、前記油圧ポンプ59と油圧モータ60の各可動斜板59a・60aの斜板角度を調整することにより、伝達軸30等を介して油圧ポンプ59に入力されたエンジン動力の回転数と回転方向が自在に変更され、変速動力として前記モータ軸32から出力されるようにしている。
前記作動油タンク33は、油圧回路100で用いられる作動油を貯溜する容器であり、必要に応じて、作業車両1が具備する前記ミッションケース31と兼用する構成とすることもできる。
また、前記油圧ポンプ装置130は、可変容積型の二個の油圧ポンプP1・P2と、ギアポンプ等の固定容積型の油圧ポンプP3から成り、このうちの油圧ポンプP1・P2は、一体型に構成されており、個別に油圧ポンプを設ける場合に比べて、油圧ポンプ装置130の設置空間を縮小してコンパクト化を図るようにしている。
そして、前記油圧ポンプP1・P2・P3の吸引側は、いずれもポート131に接続され、該ポート131は、配管121を介して前記作動油タンク33に接続されている。つまり、共通の配管121を通って前記油圧ポンプP1・P2・P3に作動油が供給されており、作動油の取込み径路の簡便化による配管コストの低減と、作動油吸引時の吸引抵抗の軽減を図ることができる。
更に、前記油圧ポンプP1・P2・P3の吐出側は、それぞれ吐出口132・133・134を備え、このうちの吐出口132・133は、それぞれ配管137・136を介して前記ローダ制御弁セクション200に接続され、吐出口134は、配管135を介して前記パワーステアリング制御弁セクション140に接続されている。
これにより、油圧ポンプ装置130では、作動油タンク33内の作動油が、配管121とポート131を介して吸入され、吐出口132・133・134から、ローダ制御弁セクション200とパワーステアリング制御弁セクション140に向かって供給されるようにしている。
また、前記パワーステアリング制御弁セクション140には、図示せぬステアリング制御弁が設けられており、該ステアリング制御弁により、前記ステアリングハンドル11の操作に応じてパワーステアリングシリンダ141の摺動が制御され、操舵力を補助できるようにしている。なお、パワーステアリング制御弁セクション140に設けたポート142に、前記配管135が接続されており、前記油圧ポンプP3から吐出された作動油が、配管135からポート142を介してステアリング制御弁に供給される構成となっている。
更に、該パワーステアリング制御弁セクション140に設けたポート102は、途中部にフィルタ104を設けた配管103を介して、前記油圧式無段変速装置101のチャージ回路64に接続されている。該チャージ回路64は、チェック弁62・62、チェックリリーフ弁63等から成り、該チェックリリーフ弁63によってチャージリリーフ圧に調圧された作動油が、前記チェック弁62・62を介して前記閉回路に補給されるようにしている。
また、前記ローダ制御弁セクション200は、後で詳述するように、ローダ3の前記リフトシリンダ17・17とダンプシリンダ18・18等への作動油を制御する各種切換弁210・220・230・240が設けられており、該切換弁210・220・230・240によって、前記ローダ3の駆動制御を行うようにしている。
更に、該ローダ制御弁セクション200には、ポンプポート251、タンクポート252、キャリーオーバポート253、ダンプシリンダ用ポート254・255、リフトシリンダ用ポート256・257、ポート258・259、及びPTO用ポート260・261が設けられている。
そして、このうちのポンプポート251は、油圧ポンプP2の吐出口133に連通する配管136に接続され、ポート258は、油圧ポンプP1の吐出口132に連通する配管137に接続され、タンクポート252は、作動油タンク33に連通する配管262に接続されており、前記油圧ポンプP1・P2から吐出された作動油が、ローダ制御弁セクション200の各切換弁210・220・230・240に供給され、リフトシリンダ17・17、ダンプシリンダ18・18、及び外部油圧機器の油圧アクチュエータ等が駆動される構成となっている。
また、前記バックホー制御弁セクション150は、スタビライザシリンダ21・21、スイングシリンダ23・23、ブームシリンダ25、アームシリンダ27、及びバケットシリンダ29の動作を制御する各種切換弁51乃至58が設けられると共に、ポート151・152が設けられている。
そして、このうちのポート151は、前記ローダ制御弁セクション200のキャリーオーバポート253に連通する配管263に接続され、ポート152は、前記ローダ制御弁セクション200のポート259に連通する配管264に接続されており、配管263を介してポート151から供給される作動油によって、一方のスタビライザシリンダ21、スイングシリンダ23・23、及びアームシリンダ27が駆動され、配管264を介してポート152から供給される作動油によって、他方のスタビライザシリンダ21、バケットシリンダ29、及びブームシリンダ25が駆動される構成となっている。
次に、前記ローダ制御弁セクション200の詳細構成について、図2、図3により説明する。
該ローダ制御弁セクション200には、ダンプシリンダ用切換弁210、リフトシリンダ用切換弁220、モード切換弁230、PTO用切換弁240が設けられている。
このうちのダンプシリンダ用切換弁210は、6ポート3位置(位置A・B・C)の方向制御弁であって、前記ポンプポート251とダンプシリンダ18・18との間に介設されている。そして、該ポンプポート251とダンプシリンダ用切換弁210との間は、油路270によって接続され、該油路270と、前記タンクポート252に接続する油路272との間は、油路271によって接続され、該油路271の途中部には、リリーフ弁271aが設けられている。
更に、前記油路272とダンプシリンダ用ポート254との間は、油路274によって接続され、該油路274の途中部が、油路273を介してダンプシリンダ用切換弁210に接続されると共に、該油路274上で前記油路272との接続部近傍には、アンチボイド付リリーフ弁274aが設けられている。前記油路272とダンプシリンダ用ポート255との間は、油路276によって接続され、該油路276の途中部が、油路275を介してダンプシリンダ用切換弁210に接続されると共に、該油路276上で前記油路272との接続部近傍にも、アンチボイド付リリーフ弁276aが設けられている。
そして、前記ダンプシリンダ用ポート254は、配管265を介してダンプシリンダ18・18のボトム室に連通されると共に、前記ダンプシリンダ用ポート255は、配管266を介してダンプシリンダ18・18のロッド室に連通されている。
このような構成において、前記油圧ポンプP2の吐出口133より吐出された作動油は、配管136、ポンプポート251、油路270を経て、ダンプシリンダ用切換弁210に供給される。 そして、ダンプシリンダ用切換弁210を位置Cに切り換えると、作動油は、油路273、油路274、ダンプシリンダ用ポート254、及び配管265を経て、ダンプシリンダ18・18のボトム室へと圧送され、これにより、ダンプシリンダ18・18のロッドを伸長させることができる。
ダンプシリンダ用切換弁210を位置Bに切り換えると、作動油は、油路275、油路276、ダンプシリンダ用ポート255、及び配管266を経て、ダンプシリンダ18・18のロッド室へと圧送され、これにより、ダンプシリンダ18・18のロッドを短縮させることができる。このようにして、ダンプシリンダ用切換弁210に位置切換操作を行うことにより、ダンプシリンダ18・18のロッドが伸縮し、バケット16がリフトアーム41・41に対して上下に回動する。
また、リフトシリンダ用切換弁220は、6ポート4位置(位置D・E・F・G)の方向制御弁であって、前記ダンプシリンダ用切換弁210とリフトシリンダ17・17との間に介設されている。そして、このリフトシリンダ用切換弁220は、油路277を介して、前記ダンプシリンダ用切換弁210に接続されている。
更に、前記油路272とリフトシリンダ用ポート256との間は、油路279によって接続され、該油路279の途中部が、油路278を介してリフトシリンダ用切換弁220に接続されると共に、該油路279上で前記油路272との接続部近傍には、チェック弁279aが設けられている。リフトシリンダ用切換弁220とリフトシリンダ用ポート257との間は、油路280によって接続されている。
そして、リフトシリンダ用ポート256は、配管267を介してリフトシリンダ17・17のロッド室に連通されると共に、前記リフトシリンダ用ポート257は、配管268を介してリフトシリンダ17・17のボトム室に連通されている。
以上のような構成において、前記ダンプシリンダ用切換弁210を位置Aに切り換えると、該ダンプシリンダ用切換弁210を通過した作動油は、油路277を経て、リフトシリンダ用切換弁220に供給され、更に、リフトシリンダ用切換弁220を位置Eに切り換えると、作動油は、油路280、リフトシリンダ用ポート257、及び配管268を経て、リフトシリンダ17・17のボトム室へと圧送され、これにより、リフトシリンダ17・17のロッドを伸長させることができる。
リフトシリンダ用切換弁220を位置Fに切り換えると、作動油は、油路278、油路279、リフトシリンダ用ポート256、及び配管267を経て、リフトシリンダ17・17のロッド室へと圧送され、これにより、リフトシリンダ17・17のロッドを短縮させることができる。このようにして、リフトシリンダ用切換弁220に位置切換操作を行うことにより、リフトシリンダ17・17のロッドが伸縮し、リフトアーム41が上下に昇降する。
また、モード切換弁230は、5ポート3位置(位置J・K・H)の方向切換弁であって、前記リフトシリンダ用切換弁220とキャリーオーバポート253との間に介設されている。そして、このモード切換弁230には、一次側のポート230a・230bと、二次側のポート230c・230d・230eが設けられており、「作業位置H」に切り換えると、このうちのポート230aとポート230cが連通され、ポート230dとポート230eが連通され、ポート230bが閉塞される。「戻し位置J」に切り換えると、ポート230a、ポート230b、ポート230c、ポート230d、及びポート230eが全て連通され、「合流位置K」に切り換えると、ポート230aとポート230c・230dが連通され、ポート230bとポート230eが連通される。そして、このうちのポート230aは、油路281を介して、前記リフトシリンダ用切換弁220に接続されている。
更に、モード切換弁230のポート230bは、油路282を介して前記油路272に接続され、ポート230dは、油路283を介して前記ポート258に接続され、ポート230eは、油路284を介して、油路285の途中部に接続されている。そして、該油路285は、前記油路272とポート259とを接続すると共に、該油路285上で油路272との接続部近傍には、アンチボイド付リリーフ弁285aが設けられている。
PTO用切換弁240については、6ポート4位置(位置L・M・N・P)の方向制御弁であって、前記モード切換弁230とキャリーオーバポート253との間に介設されている。そして、このPTO用切換弁240には、一次側のポート240a・240b・240cと、二次側のポート240d・240e・240fが設けられており、「位置L」に切り換えると、このうちのポート240aとポート240dが連通され、ポート240b・240c・240e・240fが閉塞される。「位置M」に切り換えると、ポート240bとポート240fが連通され、ポート240cとポート240eが連通され、ポート240a・240dが閉塞される。「位置N」に切り換えると、ポート240bとポート240eが連通され、ポート240cとポート240fが連通され、ポート240a・240dが閉塞される。そして、「連続位置P」に切り換えると、ポート240bとポート240eが連通され、ポート240cとポート240fが連通され、ポート240a・240dが閉塞される。そして、このうちのポート240aは、油路286を介して、前記モード切換弁230のポート230cに接続されている。
更に、PTO用切換弁240のポート240bは、油路287を介して前記油路286の途中部に接続されると共に、油路287の途中部には、チェック弁287aが設けられている。ポート240cは、油路288を介して前記油路272に接続され、ポート240dは、油路289を介して前記キャリーオーバポート253に接続され、ポート240eは、油路290を介して、油路291の途中部に接続されている。そして、該油路291は、前記油路272とPTO用ポート260とを接続すると共に、該油路291上で油路272との接続部近傍には、プラグ291aが設けられている。ポート240fは、油路292を介して油路293の途中部に接続されている。そして、該油路293は、前記油路272とPTO用ポート261とを接続すると共に、該油路293上で油路272との接続部近傍には、プラグ293aが設けられている。
ここで、このような構成から成るモード切換弁230とPTO用切換弁240を使った、作動油流路の切換構成について説明する。
前記掘削装置4を用いて掘削作業等を行う場合には、モード切換弁230は作業位置Hに、PTO用切換弁240は位置Lに設定する。
すると、油圧ポンプP2の吐出口133より吐出された作動油は、配管136、ポンプポート251、油路270、ダンプシリンダ用切換弁210、油路277、リフトシリンダ用切換弁220、油路281、モード切換弁230、油路286、PTO用切換弁240、油路289、キャリーオーバポート253、及び配管263を経て、前記バックホー制御弁セクション150へと供給される。一方、油圧ポンプP1の吐出口132より吐出された作動油は、配管137、ポート258、油路283、モード切換弁230、油路284、油路285、ポート259、及び配管264を経て、バックホー制御弁セクション150へと供給される。これにより、油圧ポンプP1・P2の各吐出口132・133より圧送される作動油を、バックホー制御弁セクション150に供給することができ、該供給された作動油によって前記掘削装置4を駆動するようにしている。
前記PTO用ポート260・261に図示せぬ外部油圧機器を接続し、該外部油圧機器を用いて作業を行う場合には、モード切換弁230は作業位置Hに、PTO用切換弁240は位置Mまたは位置Nに設定する。
すると、油圧ポンプP2の吐出口133より吐出された作動油は、配管136、ポンプポート251、油路270、ダンプシリンダ用切換弁210、油路277、リフトシリンダ用切換弁220、油路281、モード切換弁230、及び油路286・287を経て、PTO用切換弁240へと供給される。そして、作動油は、位置Mでは、ポート240f、油路292、及び油路293からPTO用ポート261に圧送され、位置Nでは、ポート240e、油路290、及び油路291からPTO用ポート260に圧送される。これにより、作動油をPTO用ポート260またはPTO用ポート261から取り出して、前記外部油圧機器を駆動するようにしている。
前記ローダ3を用いて土砂の運搬作業等を行う場合、または走行を行う場合は、モード切換弁230を戻し位置Jに設定する。
すると、油圧ポンプP2の吐出口133より吐出された作動油は、配管136、ポンプポート251、及び油路270を経てダンプシリンダ用切換弁210へと供給され、更に、油路277を経てリフトシリンダ用切換弁220へと供給され、これにより、ローダ3を駆動するようにしている。
そして、これらダンプシリンダ用切換弁210とリフトシリンダ用切換弁220を通過した後の作動油は、油路281を経てモード切換弁230へと供給される。一方、油圧ポンプP1の吐出口132より吐出された作動油も、配管137、ポート258、及び油路283を経て、モード切換弁230へと供給される。このように、油圧ポンプP1・P2の各吐出口132・133より供給されてきた作動油は、油路282、油路272、タンクポート252、及び配管262を経て、作動油タンク33へと戻される。
なお、前記PTO用ポート260・261に接続された外部油圧機器が、油圧ポンプP2の吐出口133から吐出される作動油の流量よりも大きな流量を必要とする場合には、モード切換弁230を合流位置Kに、PTO用切換弁240を連続位置Pに設定する。
すると、油圧ポンプP2の吐出口133より吐出された作動油は、配管136、ポンプポート251、油路270、ダンプシリンダ用切換弁210、油路277、リフトシリンダ用切換弁220、及び油路281を経て、モード切換弁230へと供給される。一方、油圧ポンプP1の吐出口132より吐出された作動油も、配管137、ポート258、及び油路283を経て、モード切換弁230へと供給される。これにより、油圧ポンプP1・P2の各吐出口132・133より供給された作動油を、モード切換弁230内で合流し、該合流した作動油を、油路286、油路287、PTO用切換弁240、油路290、油路291、及びPTO用ポート260を経て外部油圧機器に圧送し駆動するようにしている。
次に、このようなローダ制御弁セクション200を構成する前記制御弁ユニット15について、図2乃至図4により説明する。
該制御弁ユニット15は、前述の如く、操作部10に配設され、該操作部10の枠体を構成する操作フレーム105の垂直壁面に、ボルト等の締結部材106によって固定されている。
該制御弁ユニット15の左部には、上下に前記タンクポート252とポンプポート251が設けられると共に、前記切換弁210・220・230・240が、各スプールが上下摺動するように左から順に接続され、このうちの最右端のPTO用切換弁240の右部に、前記キャリーオーバポート253が配設されている。
更に、該切換弁210・220・230・240の各側面の下部と上部には、それぞれ、前記ダンプシリンダ用ポート255・254、リフトシリンダ用ポート257・256、ポート259・258、及び外部油圧機器の油圧アクチュエータに接続するPTO用ポート261・260が形成されている。
そして、前記ダンプシリンダ用切換弁210・リフトシリンダ用切換弁220の各スプールの一端は、それぞれリンク107・108を介してローダ操作レバー44に連動連結されており、該ローダ操作レバー44の傾倒操作により、ダンプシリンダ用切換弁210・リフトシリンダ用切換弁220を各位置に切換制御し、前述のようにして、ダンプシリンダ18・18とリフトシリンダ17・17のロッドを伸縮させ、ローダ3を駆動できるようにしている。
前記モード切換弁230のスプールの一端も、リンク109を介してモード切換レバー45に連動連結されており、該モード切換レバー45の傾倒操作により、モード切換弁230を前記作業位置H・戻し位置J・合流位置Kのいずれかに切換制御できるようにしている。同様に、前記PTO用切換弁240のスプールの一端も、本発明に係わる切換弁操作機構110に連動連結されており、後述する手元スイッチ124等の操作手段により、PTO用切換弁240のスプール145を簡単かつ迅速に摺動させ、前記位置L・M・N・Pのいずれかに切換制御できるようにしている。そして、このような、モード切換弁230とPTO用切換弁240の各設定位置を組み合わせることにより、前述の如く、作動油流路を切り換えて各種作業を行えるようにしている。
次に、前記切換弁操作機構110について、図2乃至図6により説明する。
該切換弁操作機構110は、電磁ソレノイド111によって移動するスプール112を有する電磁弁113、該電磁弁113に油路114・115を介してそれぞれ接続される一対の操作アクチュエータ174・177、及び操作リンク161等によって構成されると共に、該操作リンク161は、前記操作アクチュエータ174・177によって揺動駆動される揺動部180と、該揺動部180を前記PTO用切換弁240のスプール145の一端に連動連結する連結部148とから成る。
このうちの電磁弁113は、4ポート3位置式に構成されると共に、電磁ソレノイド111・111に連結されたスプール112が、前記制御弁ユニット15に近設配置された弁ブロック120のスプール室120a内に、側方より挿嵌するようにして形成されている。そして、このうちの電磁ソレノイド111・111は、配線122・122を介して、走行操作や各種作業等を制御するコントローラ123に接続され、該コントローラ123は、配線128を介して前記操作部10内に設けた手元スイッチ124に接続されている。該手元スイッチ124はローダ操作レバー44のグリップに設けたり、操作フレーム105の上面に設けたりすることが可能であり、操作し易い位置であればよく、その取り付け位置は特に限定されるものではない。
更に、前記弁ブロック120下面に開口されたポンプポート169は、配管269を介して、前記パワーステアリング制御弁セクション140と油圧式無段変速装置101との間の配管103上でフィルタ104よりも油圧式無段変速装置101に近い部分に接続されており、油圧ポンプP3の吐出口134から吐出された作動油の一部が、配管269を介して、切換弁操作機構110に供給されるようにしている。
この際、該配管269も、前記配管103と同様に、油圧式無段変速装置101のチャージ回路64に接続されており、前記チェックリリーフ弁63によってチャージリリーフ圧に調圧された作動油が、配管269を介して電磁弁113に供給されるようにしている。一方、前記弁ブロック120下面で、前記ポンプポート169に並設されたタンクポート170は、配管171を介して前記作動油タンク33に接続されており、電磁弁113からの作動油を、作動油タンク33に排出できるようにしている。
また、前記操作アクチュエータ174は、前記弁ブロック120上部で一端を上方に開放したシリンダ室120bと該シリンダ室120b内に上から嵌装した栓143とより成る操作シリンダ175と、該操作シリンダ175内に摺動可能に上から内挿した操作ピストン176とより構成され、該操作ピストン176の下端側の前記シリンダ室120b内に作動油室120dが設けられ、該作動油室120dは、前記油路114を介して電磁弁113の一方のアクチュエータポート125に接続されている。
同様に、前記操作アクチュエータ177も、前記シリンダ室120bに並設するシリンダ室120cと該シリンダ室120c内に上から嵌装した栓144より成る操作シリンダ178と、該操作シリンダ178内に摺動可能に上から内挿した操作ピストン179とより構成され、該操作ピストン179の下端側の前記シリンダ室120c内に作動油室120eが設けられ、該作動油室120eは、前記油路115を介して電磁弁113の他方のアクチュエータポート126に接続されている。そして、いずれの操作ピストン176・179も弁ブロック120を介して前記電磁弁113と一体的に構成されている。
これにより、弁ブロック120内において、電磁弁113からの作動油が、操作アクチュエータ174・177の各作動油室120d・120eに給排され、その油圧によって、操作ピストン176・179が、それぞれ操作シリンダ175・178内を上下摺動できるようにしている。
また、前記操作リンク161において、揺動部180は、前記操作フレーム105の垂直壁面から、弁ブロック120の上方で操作アクチュエータ174と操作アクチュエータ177との間の空間に向かって水平に突設された支軸181と、該支軸181の周りにボス182aによって回動可能に嵌設された揺動体182とより構成される。
そして、該揺動体182においては、前記ボス182aの外周で互いに180度離れた位置に、受板182b・182cが半径方向に突設され、該受板182b・182cの下面は、それぞれ前記操作ピストン176・179の頂部に当接される一方、ボス182aの外周で前記受板182bよりも制御弁ユニット15に近い部分には、押動板182dが半径方向に突設されている。
該押動板182dには、前記連結部148を構成する連結ステー148bの上端が、連結軸148aを介して回動可能に連結される一方、連結ステー148bの下端は、前記PTO用切換弁240のスプール145の外部上端に連結されている。
これにより、前記操作アクチュエータ174・177の各操作ピストン176・179が上下摺動すると、揺動部180の受板182b・182cが押動されて揺動体182が支軸181の周りを回動し、それに伴い、PTO用切換弁240のスプール145が、押動板182dと連結部148を介して、上下に移動される。
以上のような構成において、手元スイッチ124のスイッチレバー127を傾倒操作すると、位置117・118・119に対応したスイッチ信号がコントローラ123に送信され、該コントローラ123が、この受信したスイッチ信号に基づいて前記電磁ソレノイド111・111に切換信号を送信すると、該電磁ソレノイド111・111が励磁されて、スプール112が位置X1・X2・X3のいずれかに設定される。
なお、前記コントローラ123を省いて直接手元スイッチ124の操作により電磁ソレノイド111・111に操作信号を送信する構成とすることができ、コントローラ123に安全装置や油圧検知手段や油温検知手段やモード切換レバー45の位置検知手段等と接続することにより、異常が発生した時やバックホーによる掘削作業時に、電磁ソレノイド111・111に切換信号を送信しないように制御することができる。
例えば、スイッチレバー127を位置117に傾倒すると、スプール112が位置X1に設定されて、油圧ポンプP3の吐出口134からの作動油が、配管135、パワーステアリング制御弁セクション140、配管103、フィルタ104、配管269、電磁弁113、及び油路114を経て、作動油室120dに供給されると共に、作動油室120e内の作動油は、油路115、電磁弁113、及び配管171を経て、作動油タンク33に排出される。これにより、図5に示すように、操作ピストン176が上昇する一方、操作ピストン179は下降し、揺動体182が方向146に回転する。すると、これに伴い、スプール145が、押動板182dと連結部148を介して引き上げられて、PTO用切換弁240が位置Nに設定され、PTO用ポート260を通って外部油圧機器に作動油が供給される一方、PTO用ポート261を通って作動油が排出される。
スイッチレバー127を位置118にすると、スプール112が位置X2に設定され、作動油が作動油室120d・120eのいずれにも供給されず、操作ピストン176・179が揺動体182を押動することなく、図4に示すように、受板182b・182cが水平に保持された中立状態となる。すると、これに伴い、スプール145が位置Nに設定されて中立状態となり、PTO用ポート260・261のいずれに対しても作動油は給排されなくなる。
スイッチレバー127を位置119に傾倒すると、スプール112が位置X3に設定され、作動油室120d内の作動油が、油路114、電磁弁113、及び配管171を経て、作動油タンク33に排出されると共に、油圧ポンプP3の吐出口134からの作動油が、配管135、パワーステアリング制御弁セクション140、配管103、フィルタ104、配管269、電磁弁113、及び油路115を経て、作動油室120eに供給される。これにより、操作ピストン176が下降する一方、操作ピストン179は上昇し、揺動体182が前記方向146と逆方向の方向147に回転する。すると、これに伴い、スプール145が、押動板182dと連結部148を介して押し下げられて、PTO用切換弁240が位置Mに設定され、PTO用ポート261を通って外部油圧機器に作動油が供給される一方、PTO用ポート260を通って作動油が排出される。以上のようにして、PTO用ポート260・261からブレーカやグラップル等の外部油圧機器の油圧アクチュエータに、作動油を供給できるようにしている。
すなわち、アタッチメントとして取り付けた作業機を駆動する油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁であるPTO用切換弁240を操作する作業車両1の切換弁操作機構110において、該切換弁操作機構110には、前記PTO用切換弁240のスプール145に操作リンク161を介して接続される油圧ピストンである操作ピストン176・179、該操作ピストン176・179の往復動を油圧制御する電磁弁113、及び該電磁弁113に動作信号を送信する制御装置であるコントローラ123を設け、前記電磁弁113の動作制御により、操作ピストン176・179と操作リンク161を介してスプール145を移動し、PTO用切換弁240を切換操作するので、小型で低コストの簡単な構造の電磁切換弁等の電磁弁113を利用して機械式のPTO用切換弁240を切換操作することができ、大型で高コストの電磁式切換弁だけを用いる場合に比べると、油路・切換制御構成の簡素化や部品コストの低減が図れ、加えて、前記電磁弁113の動作に、手元スイッチ124等を連動接続させることにより、従来の電磁式切換弁と同様に、機械式切換弁を小さな操作力で簡単かつ迅速に切り換えることができ、切換操作性を大きく向上できる。しかも、前記油圧ピストンである操作ピストン176・179、電磁弁113等は、現行の機械式切換弁であるPTO用切換弁240に容易に後付けできるため、切換弁の基本構成を変更することなく、ユーザーからの切換操作性の改善要求に迅速に対応することができ、汎用性に優れた作業車両1が提供できる。
更に、前記油圧ピストンである操作ピストン176・179と電磁弁113を一体的に構成するので、操作ピストン176・179と電磁弁113を、単一のユニット構造にして前記切換弁操作機構110内で容易に着脱することができ、組立性やメンテナンス性が向上できると共に、操作ピストン176・179と電磁弁113に係わる油路や取付具等に必要な部品を共通化することができ、部品コストの更なる低減を図ることができる。加えて、操作ピストン176・179と電磁弁113の設置空間を縮小することができ、切換弁操作機構110全体のコンパクト化も図ることができる。
そして、前記油圧ピストンである操作ピストンは、前記スプール145をスプール移動方向の前方側と後方側にそれぞれ移動させるための二個の操作ピストン176・179より成り、該操作ピストン176・179のいずれも、ピストン移動方向の前後一端側のみに作動油室120d・120eを設けた単動式に構成するので、ピストン移動方向の前後両端側に作動油室を設けた復動式と異なり、一端側の作動油室内の油圧を制御するだけで済むと共に、中立位置保持のための複雑な位置制御機構等が不要となり、油圧制御構成を簡素化することができ、ピストンの応答性の向上や、部品コストの更なる低減を図ることができる。但し、もちろん、前記操作アクチュエータ174・177を、単一の複動式の操作ピストンを有する操作アクチュエータにより構成して電磁弁113と接続し、その操作ピストンを連結部148と連結する構成とすることも可能である。
次に、前記切換弁操作機構110の別形態の切換弁操作機構110Aについて、図7により説明する。
該切換弁操作機構110Aは、PTO用切換弁240のスプール145の移動を電磁ソレノイド111ではなく、電動式のモータ190の回転力によって行うものであり、油圧配管等の部材の削減を図ったものである。
該切換弁操作機構110Aにおいては、モータ190の本体190aが、前記操作部10の枠体を構成する操作フレーム105の垂直壁面に、図示せぬボルト等によって固定され、該本体190aからモータ軸190bが水平に突設されている。そして、このようなモータ190も、図示せぬ配線を介して前記コントローラ123に接続され、該コントローラ123は、配線128を介して前記操作部10に設けた手元スイッチ124に接続されている。更に、前記モータ軸190bは、操作リンク149を介して、前記PTO用切換弁240のスプール145の外部上端に連結されている。
該操作リンク149も、揺動部191と前記連結部148から構成され、このうちの揺動部191は、前記モータ軸190bの周りに嵌設されたボス191aと、該ボス191aの外周から半径方向に突設された押動板191bとから成る。そして、該押動板191bには、前記連結部148を構成する連結ステー148bの上端が、連結軸148aによって回動可能に連結される一方、連結ステー148bの下端は、前記PTO用切換弁240のスプール145の外部上端に連結されている。
これにより、前記手元スイッチ124のスイッチレバー127を傾倒操作すると、モータ190が駆動されて、揺動部191の押動板191bがモータ軸190bの周りを回動し、それに伴い、押動板191bと連結部148を介して、前記切換弁操作機構110と同様に、PTO用切換弁240のスプール145が移動される。
すなわち、油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁であるPTO用切換弁240を操作する作業車両1の切換弁操作機構110Aにおいて、該切換弁操作機構110Aには、前記PTO用切換弁240のスプール145に操作リンク149を介して接続され電気制御可能なモータ190と、該モータ190に動作信号を送信する制御装置であるコントローラ123を設け、前記モータ190からの揺動出力により、操作リンク149を介してスプール145を移動し、PTO用切換弁240を切換操作するので、小型で低コストのモータを利用して機械式のPTO用切換弁240を切換操作することができ、大型で高コストの電磁式切換弁だけを用いた場合に比べると、油路・切換制御構成の簡素化や部品コストの低減が図れ、加えて、前記モータ190の動作に手元スイッチ124等を連動接続させることにより、従来の電磁式切換弁と同様に、機械式切換弁を小さな操作力で簡単かつ迅速に切り換えることができ、切換操作性を大きく向上できる。しかも、前記モータ190等は現行の機械式切換弁であるPTO用切換弁240に容易に後付けできるため、切換弁の基本構成を変更することなく、ユーザーからの切換操作性の改善要求に迅速に対応することができ、汎用性に優れた作業車両1が提供できる。加えて、機械式切換弁の操作に小型の電磁弁113を利用する場合等に比べ、油圧配管等を更に減少させ、組立性やメンテナンス性の向上を図ることができる。
本発明は、前記実施例で説明したバックホーローダはもとより、トラクター、田植機、運搬車等の作業車両全般において、外部油圧機器の油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁を操作するための全ての切換弁操作機構に適用することができる。
本発明に係わる作業車両の全体構成を示す側面図である。 作業車両全体の油圧回路図である。 ローダ制御弁セクションの油圧回路図である。 本発明の切換弁操作機構を備える操作部の正面一部断面図である。 切換弁操作機構の正面一部断面図である。 切換弁操作機構の油圧回路図である。 別形態の切換弁操作機構を備える操作部の正面一部断面図である。
符号の説明
1 作業車両
110・110A 切換弁操作機構
113 電磁弁
120d・120e 作動油室
123 コントローラ(制御装置)
145 スプール
149・161 操作リンク
176・179 操作ピストン(油圧ピストン)
190 モータ
240 PTO用切換弁(機械式切換弁)

Claims (4)

  1. 油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁を操作する作業車両の切換弁操作機構において、該切換弁操作機構には、前記機械式切換弁のスプールに操作リンクを介して接続される油圧ピストン、該油圧ピストンの往復動を油圧制御する電磁弁、及び該電磁弁に動作信号を送信する制御装置を設け、前記電磁弁の動作制御により、油圧ピストンと操作リンクを介してスプールを移動し、機械式切換弁を切換操作することを特徴とする作業車両の切換弁操作機構。
  2. 前記油圧ピストンと電磁弁を一体的に構成することを特徴とする請求項1に記載の作業車両の切換弁操作機構。
  3. 前記油圧ピストンは、前記スプールをスプール移動方向の前方側と後方側にそれぞれ移動させるための二個の油圧ピストンより成り、該油圧ピストンのいずれも、ピストン移動方向の前後一端側のみに作動油室を設けた単動式に構成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の作業車両の切換弁操作機構。
  4. 油圧アクチュエータ制御用の機械式切換弁を操作する作業車両の切換弁操作機構において、該切換弁操作機構には、前記機械式切換弁のスプールに操作リンクを介して接続され電気制御可能なモータと、該モータに動作信号を送信する制御装置を設け、前記モータからの揺動出力により、操作リンクを介してスプールを移動し、機械式切換弁を切換操作することを特徴とする作業車両の切換弁操作機構。
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