JP2011167140A - 作業車両の油圧昇降装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機の下降速度の調整と、作業機の下降のロックとを行うことのできる作業車両の油圧昇降装置において、作業機の下降速度の調整操作と、作業機の下降ロック操作とを違和感なく行うことができるとともに、製造コストを低く抑えることが可能な作業車両の油圧昇降装置を提供する。
【解決手段】作業機を昇降させるリフトシリンダ１７を備え、流量制御バルブ１８の開度調整によって作業機の下降速度が調整可能であるとともに、電磁バルブ１９の閉作動によって作業機の下降をロックする作業車両の油圧昇降装置において、作業機の下降速度の増減を調整する下降速度設定器を設け、該下降速度設定器における作業機の下降速度を最小にする操作がされた場合には、電磁バルブ１９を閉作動させることにより作業機の下降をロックするロック手段を設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、作業機の下降をロックできる作業車両の油圧昇降装置に関する。

作業機を昇降させるリフトシリンダと、該リフトシリンダに対して油圧の供給・排出を行う開度調整可能な流量制御バルブと、リフトシリンダの作動の許可・禁止を行う電磁バルブとを備え、流量制御バルブの開度調整によって作業機の下降速度が調整可能であるとともに、電磁バルブの閉作動によって作業機の下降をロックできる特許文献１に示す作業車両の油圧昇降装置が公知になっている。

特開２００８−２７１８３７号公報

上記文献の作業車両の油圧昇降装置は、作業環境や作業機の自重等に応じて作業機の下降速度を調整可能であるため利便性が高いとともに、路上走行時における作業機の下降ロックによって路面への作業機の接触を防止できる他、作業機メンテナンス時の作業機の下降ロックによって効率の良いメンテナンス作業を行うことが可能である一方で、作業機の下降速度の調整操作と、作業機の下降ロック操作とを各別の器具によって行うため、例えば、作業機の下降速度が速い設定のままで急なロック操作を行う場合がある等、操作性が悪く、部品点数も増加して製造コストも高くなるという課題がある。
本発明は、上記課題を解決し、作業機の下降速度の調整と、作業機の下降のロックとを行うことのできる作業車両の油圧昇降装置において、作業機の下降速度の調整操作と、作業機の下降ロック操作とを違和感なく行うことができるとともに、製造コストを低く抑えることが可能な作業車両の油圧昇降装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の作業車両の油圧昇降装置は、第１に、作業機を昇降させるリフトシリンダ１７と、該リフトシリンダ１７に対して油圧の供給・排出を行う開度調整可能な流量制御バルブ１８と、リフトシリンダ１７の作動の許可・禁止を行う電磁バルブ１９とを備え、流量制御バルブ１８の開度調整によって作業機の下降速度が調整可能であるとともに、電磁バルブ１９の閉作動によって作業機の下降をロックする作業車両の油圧昇降装置において、一方側への操作が流量制御バルブ１８を介した作業機の下降速度増加操作になるとともに、他方側への操作が流量制御バルブ１８を介した作業機の下降速度減少操作になる下降速度設定器１６を設け、該下降速度設定器１６における作業機の下降速度を最小にする操作がされた場合には、電磁バルブ１９を閉作動させることにより作業機の下降をロックするロック手段を設けたことを特徴としている。

第２に、作業機の下降がロックされた際にその旨を報知する報知手段４１を備えたことを特徴としている。

以上のように構成される本発明の作業車両の油圧昇降装置によれば、作業機の下降速度の調整操作と、作業機の下降のロック操作とを単一の操作具である下降速度設定器により行うことができるため、部品点数が減少して製造コストを低く抑えることができるという効果がある他、下降速度設定器により下降速度を最小にする操作がされた際に作業機の下降がロックされるため、上述のような単一の操作具においても違和感なく作業機の下降のロック操作を行うことができるという効果がある。

また、作業機の下降がロックされた際にその旨を報知する報知手段を備えたことにより、オペレータは下降速度設定器を目視することなく作業機の下降がロックされたことを知ることができるという効果がある。

本発明の作業車両の油圧昇降装置を適用したトラクタの斜視図である。 キャビン内の操縦部を示す平面図である。 作業機の調整操作パネルを示した図である。 油圧昇降装置の油圧回路図である。 制御部のブロック図である。 制御部の処理フロー図である。

以下、図示する例に基き本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の作業車両の油圧昇降装置を適用したトラクタの斜視図である。作業車両の一種である本トラクタは、左右一対のクローラ式の走行装置１，１と、左右の走行装置に機体フレーム２を介して支持される走行機体３とを備え、走行機体３の後方には左右のロアリンク（図示しない）及びその上方の単一のトップリンク（図示しない）からなる３点リンク機構である昇降リンクによってロータリ耕耘機等の作業機（図示しない）が昇降自在に支持されており、該作業機は油圧昇降装置（図４参照）によって昇降駆動される。

走行機体３は、機体フレーム２上の前部にエンジンを収容するボンネット４が設置され、機体フレーム２上のボンネット４後方に操縦部及びそれを覆うキャビン６が設置されている。

図２は、キャビン内の操縦部を示す平面図である。操縦部には、オペレータが着座する座席７の側方にサイド操作パネル８を設け、座席７の前方には操向操作を行うステアリングハンドル９を配置し、座席７とステアリングハンドル９との間には床面であるフロアステップ１１が形成されている。

サイド操作パネル８には、前後揺動によって走行変速操作を行う走行変速レバー１２と、前後揺動によってエンジン回転数の変更操作を行うアクセルレバー１３と、前後揺動によって作業機の昇降操作を行う昇降レバー１５と、作業機の調整操作パネル１４とが設けられている。

図３は、作業機の調整操作パネルを示した図である。作業機の調整操作パネル１４には、ダイヤル操作によって作業機の昇降速度（実際には主に下降速度）を設定する設定ダイヤル１６（下降速度設定器）が設けられている。該設定ダイヤル１６を、一方側（図示する例では時計回り）に回動することにより油圧昇降装置を介した作業機の下降速度を増加させ、他方側に回動することにより油圧昇降装置を介した作業機の下降速度を減少させる。

このため設定ダイヤル１６を該左右他方側に所定以上（略最大限）回動させた場合には、該設定ダイヤルの回動位置が速度最小範囲内に収まり、作業機の下降速度が最小に設定される。そして、設定ダイヤル１６の速度最小範囲外から速度最小範囲内への回動操作によって、上記の昇降速度の最小設定の他、油圧昇降装置を介した作業機の昇降ロック（作業機の下降ロック及び上昇ロック）が行われる一方で、速度最小範囲内から速度最小範囲外への回動操作によって、作業機の昇降ロック解除が行われる。すなわち、作業機の昇降速度の増減調整と、作業機の昇降ロック及び昇降ロック解除とを単一の器具である設定ダイヤル１６によって行うことができる。

該構成によれば、下降速度を最小にするという昇降ロックに近い操作によって作業機の昇降がロックされるため、オペレータは違和感無く作業機の昇降ロックを行うことができる。

次に、図４に基き、油圧昇降装置の構成について説明する。
図４は、油圧昇降装置の油圧回路図である。油圧昇降装置は、単動式の油圧シリンダであって伸縮作動により作業機の昇降動作を行う左右のリフトシリンダ１７，１７と、圧油の供給・排出を制御することによりリフトシリンダ１７を伸縮作動させる昇降制御バルブ１８（流量制御バルブ）と、リフトシリンダ１７と昇降制御バルブ１８との間の圧油経路に配置されて昇降制御バルブ１８を介したリフトシリンダ１７への圧油の供給・排出の禁止及び許可を行う油圧ロックバルブ１９（電磁バルブ）と、複動式の油圧シリンダであって作業機の左右傾斜を制御するロッドシリンダ２１と、該ロッドシリンダ２１への圧油の供給・排出を制御する電磁弁である姿勢制御バルブ２２と、油圧ポンプ２３から圧送される圧油を昇降制御バルブ１８側への圧油と姿勢制御バルブ２２側への圧油とに分流する分流弁２４とを備えている。

上記昇降制御バルブ１８は、パイロット圧（油圧）によって開度が調整されるバルブである上昇バルブ２６及び下降バルブ２７と、上昇バルブ２６へのパイロット圧を調整する上昇側比例電磁弁２８と、下降バルブ２７へのパイロット圧を調整する下降側比例電磁弁２９とを備えた構成となっている。

上昇バルブ２６は、分流弁２４（油圧ポンプ側）から左右のリフトシリンダ１７，１７の伸長室３１への圧油供給経路を開閉するように構成され、上昇側比例電磁弁２８は、入力されるパルス信号のデューティ比に応じた開度で開作動し、この開度に応じた大きさのパイロット圧を上昇バルブ２６側に供給する。

パイロット圧の大きさに応じた開度で開作動する上昇バルブ２６は、分流弁２４からの圧油を左右の各リフトシリンダ１７の伸長室３１に供給して該リフトシリンダ１７を伸長作動させ、上昇バルブ２６の開度に応じたスピードで作業機を上昇駆動させる。すなわち、上昇側比例電磁弁２８に入力するパルス信号のデューティ比を調整することによって作業機の上昇速度を制御できる。

下降バルブ２７は、左右のリフトシリンダ１７，１７の伸長室３１から油圧タンク３２への圧油排出経路を開閉するように開閉され、下降側比例電磁弁２９は、入力されるパルス信号のデューティ比に応じた開度で開作動し、この開度に応じた大きさのパイロット圧を下降バルブ２７側に供給する。

パイロット圧の大きさに応じた開度で開作動する下降バルブ２７は、左右のリフトシリンダ１７，１７の伸長室３１から圧油タンク３２への圧油経路を開放して該リフトシリンダ１７を縮小作動させ、下降バルブ２７の開度に応じたスピードで作業機を下降させる。すなわち、下降側比例電磁弁２９に入力するパルス信号のデューティ比を調整することによって作業機の下降速度を制御するように構成されている。ちなみに、作業機の自重によってリフトシリンダ１７は、縮小側に付勢されているため、伸長室３１からの圧油排出に際しては、油圧ポンプ２３のような動力源は必要ない。

すなわち、昇降制御バルブ１８は、リフトシリンダ１７に対して圧油の供給・排出を行うことによりリフトシリンダ１７の伸縮制御をまとめて行うとともに、開度調整によってリフトシリンダ１７の伸縮速度制御を行うことが可能なように構成されており、該構成によって作業機の昇降制御及び昇降速度制御を行う。ちなみに、左右のリフトシリンダ１７，１７はこの単一の昇降制御バルブ１８によって、まとめて伸縮作動させ、伸張状態は常に同一になる。

上記油圧ロックバルブ１９は、昇降制御バルブ１８からリフトシリンダ１７への圧油経路を開閉する電磁切換バルブである。そして、油圧ロックバルブ１９の閉作動により、昇降制御バルブ１８から各リフトシリンダ１７への圧油の供給・排出を禁止して作業機の昇降ロックを行う一方で、油圧ロックバルブ１９の開作動により、昇降制御バルブ１８から各リフトシリンダ１７への圧油経路を開放して作業機の昇降ロック解除を行う。ちなみに、該油圧ロックバルブ１９は、バネ等の弾性部材によって常に閉作動側に付勢されている。

すなわち、油圧昇降装置は、上記油圧ロックバルブ１９に電力を供給して通電させることにより作業機を昇降ロックから昇降ロック解除への切換を行う一方で、油圧ロックバルブ１９への電力供給を停止することによって作業機の昇降ロック解除から昇降ロックへの切換を行う構成となっており、エンジン停止時における電力供給停止状態では、作業機の昇降がロックされる。

なお、作業機の昇降ロック時においては、昇降制御バルブ１８と左右のリフトシリンダ１７，１７との間の圧油の流れが禁止されることから、上昇側あるいは下降側いずれの比例電磁弁２８，２９に電力が供給されて、上昇バルブ２６あるいは下降バルブ２７が開作動した場合においても、リフトシリンダ１７に対する圧油の供給・排出が行われないため作業機が昇降されずにその昇降高さで保持される。

上記ロッドシリンダ２１は、左右のロアリンクをそれぞれ吊下げ支持する左右のリフトロッドの一方側を構成しており、全長が変わらない他方のリフトロッドに対して該ロッドシリンダ２１を伸縮させることにより、作業機の左右傾斜を変更することができる。

上記姿勢制御バルブ２２は、ロッドシリンダ２１を伸縮作動させるソレノイドバルブであって、具体的には、電気的な制御信号によって、分流弁２４からの圧油を油圧タンク３２に戻す圧油経路を形成する停止モードと、分流弁２４からの圧油をロッドシリンダ２１の伸長室３３に供給すると共に縮小室３４の圧油を圧油タンク３２に戻す圧油経路を形成する伸長モードと、分流弁２４からの圧油をロッドシリンダの縮小室３４に供給すると共に伸長室３３の圧油を油圧タンク３２に戻す圧油経路を形成する縮小モードとを有している。

該構成の油圧昇降装置における上昇側比例電磁弁２８、下降側比例電磁弁２９、油圧ロックバルブ１９及び姿勢制御バルブ２２への通電の有無は、マイコン等からなる制御部３６によって制御される。

次に、図５及び６に基き、制御部の構成について説明する。
図５は、制御部のブロック図である。トラクタに搭載された制御部３６の入力側には、昇降レバー１５の操作位置を検出する操作位置検出手段として機能するポテンショメータであるレバーセンサ３７と、作業機の昇降高さを検出する昇降高さ検出手段として機能するポテンショメータである高さセンサ３８と、設定ダイヤルの回動操作位置を示す回動操作角を検出する設定値検出手段であるポテンショメータである設定センサ３９とが接続されている。

一方、制御部３６の出力側には、上昇側比例電磁弁２８と、下降側比例電磁弁２９及び油圧ロックバルブ１９の他、オペレータや周辺の者にブザー音によって報知を行う報知手段である報知ブザー４１とが接続されている。

制御部３６は、高さセンサ３８によって検出される作業機の昇降高さが、レバーセンサ３７によって検出される昇降レバー１５の操作位置に応じた昇降高さとなるように、昇降制御バルブ１８を介してリフトシリンダ１７を伸縮させて作業機を昇降させる。

この作業機の昇降の内の作業機の下降時、制御部３６は、設定センサ３９によって設定ダイヤル１６の回動操作角を検出し、該検出された回動操作位置に基づいて下降側比例電磁弁２９に入力されるパルス信号のデューティ比（下降側比例電磁弁に流す最大電流値）を定め、下降速度を設定する。具体的には、設定ダイヤル１６の回動操作角が大きくなるに従ってパルス信号のデューティ比（下降側比例電磁弁に流す最大電流値）が大きくなり、作業機の下降速度が速くなる。

また、制御部３６は、設定ダイヤル１６が速度最小範囲外から速度最小範囲内に回動操作されたことを設定センサ３９によって検出した場合には、油圧ロックバルブ１９を閉作動させ、作業機の昇降ロックを行う一方で、設定ダイヤル１６が速度最小範囲内から速度最小範囲外に回動操作されたことを設定センサ３９によって検出した場合には、油圧ロックバルブ１９を開作動させ、作業機の昇降ロック解除を行う。

さらに、制御部３６は、設定ダイヤル１６によって作業機の昇降ロック操作が行われた際には、報知ブザー４１によるブザー音によってオペレータ等にその旨を報知するとともに、昇降ロック解除操作が行われた際にも、報知ブザー４１によるブザー音によってオペレータ等にその旨を報知する。

図６は、制御部の処理フロー図である。制御部３６は処理が開始されると、ステップＳ１に進む。ステップＳ１では、設定センサ３９によって設定ダイヤル１６の回動操作角を検知し、該回動操作角に応じた設定値（Ａ）を決定してステップＳ２に進む。

ここでは、図３に示す設定ダイヤル１６の操作位置近傍に表示した値（Ｖ）によって、設定値（Ａ）がＡ０〜Ａ９の１０段階で定められる。操作位置の値（Ｖ）が０よりも小さい位置における回動操作角が検出された場合（設定ダイヤル１６の回動操作位置が速度最小範囲内にある場合）にはＡ＝Ａ０とし、操作位置の値（Ｖ）が０以上１未満の場合にはＡ＝Ａ１とし、操作位置の値（Ｖ）が１以上２未満の場合にはＡ＝Ａ２とし、操作位置の値（Ｖ）が２以上３未満の場合にはＡ＝Ａ３とし、操作位置の値（Ｖ）が３以上４未満の場合にはＡ＝Ａ４とし、操作位置の値（Ｖ）が４以上５未満の場合にはＡ＝Ａ５とし、操作位置の値（Ｖ）が５以上６未満の場合にはＡ＝Ａ６とし、操作位置の値（Ｖ）が６以上７未満の場合にはＡ＝Ａ７とし、操作位置の値（Ｖ）が７以上８未満の場合にはＡ＝Ａ８とし、操作位置の値（Ｖ）が８以上の場合にはＡ＝Ａ９とする。

ステップＳ２では、設定値（Ａ）がＡ０で且つ前回の処理フロー実行時における設定値である前回設定値（Ｂ）がＡ０でない場合（作業機の昇降ロック操作が行われた場合）と、設定値（Ａ）がＡ０ではなく且つ前回設定値（Ｂ）がＡ０の場合（作業機の昇降ロック解除操作が行われた場合）の２つの条件の何れかを満たす場合には、ステップＳ３に進む一方で、上記２つの条件の何れも満たさない場合には、ステップＳ４に進む。ステップ３では、報知ブザー４１によってオペレータ等へのブザー音による報知を行った後にステップＳ４に進む。このような報知によって、オペレータは設定ダイヤル１６を目視することなく上述の２つの操作が行われたことを把握することができる。

ステップＳ４では、設定値（Ａ）がＡ０でない場合にはステップＳ５に進む一方で、Ａ０の場合には、ステップＳ６に進む。ステップＳ５では、油圧ロックバルブ１９を介した作業機の昇降ロック解除が行われた後にステップＳ７に進む一方で、ステップＳ６では、油圧ロックバルブ１９を介した作業機の昇降ロックが行われた後にステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、現設定値（Ａ）を次の処理フロー実行時における前回設定値（Ｂ）として利用するため、前回設定値（Ｂ）に現設定値（Ａ）の値を入力し、ステップＳ１に処理を戻す。

ちなみに、制御部３６では、設定値（Ａ）の値（Ａ０〜Ａ９）に応じて下降側比例電磁弁２９に入力するパルス信号のデューティ比を決定し、作業機の下降速度は全１０段階で段階的に増減する構成となっている。

なお、ここまで、設定ダイヤル１６によって作業機の下降速度を設定する例につき説明したが、該設定ダイヤル１６で作業機の上昇速度も併せて設定してもよい。この場合、制御部３６は、設定値（Ａ）の値（Ａ０〜Ａ９）に応じて、下降側比例電磁弁２９及び上昇側比例電磁弁２８に入力するパルス信号のデューティ比を決定し、作業機の昇降速度を全１０段階で段階的に増減させる。

１６ 設定ダイヤル（下降速度設定器）
１７ リフトシリンダ
１８ 昇降制御バルブ（流量制御バルブ）
１９ 油圧ロックバルブ（電磁バルブ）
４１ 報知ブザー（報知手段）

Claims (2)

1. 作業機を昇降させるリフトシリンダ（１７）と、該リフトシリンダ（１７）に対して油圧の供給・排出を行う開度調整可能な流量制御バルブ（１８）と、リフトシリンダ（１７）の作動の許可・禁止を行う電磁バルブ（１９）とを備え、流量制御バルブ（１８）の開度調整によって作業機の下降速度が調整可能であるとともに、電磁バルブ（１９）の閉作動によって作業機の下降をロックする作業車両の油圧昇降装置において、一方側への操作が流量制御バルブ（１８）を介した作業機の下降速度増加操作になるとともに、他方側への操作が流量制御バルブ（１８）を介した作業機の下降速度減少操作になる下降速度設定器（１６）を設け、該下降速度設定器（１６）における作業機の下降速度を最小にする操作がされた場合には、電磁バルブ（１９）を閉作動させることにより作業機の下降をロックするロック手段を設けた作業車両の油圧昇降装置。
2. 作業機の下降がロックされた際にその旨を報知する報知手段（４１）を備えた請求項１の作業車両の油圧昇降装置。

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