JP2014080812A

JP2014080812A - 作業機の油圧回路

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Publication number: JP2014080812A
Application number: JP2012230019A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Moriyasu; 利文守安; Naoki Kumazawa; 直樹熊澤
Original assignee: Kubota Corp; Sanyo Kiki Co Ltd
Current assignee: Kubota Corp; Sanyo Kiki Co Ltd
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: JP5944293B2

Abstract

【課題】リフトアーム２２の先端アタッチメント内の積荷位置の変更や、アタッチメントの種類変更等により、リフトアーム２２の支点から積荷を含むアタッチメントの重心までの水平距離が大きくなっても、リフトアーム２２の持上可能荷重が低下しないようにする。
【解決手段】リフトアーム２２を昇降駆動するリフトシリンダ２１に補助シリンダ６０を並設する。アタッチメントのバケット２３を上下方向に回転駆動するダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａと、補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａを、第３油圧配管６３で接続する。バケット２３に作用する積荷の荷重力Ｗによりスクイ作動室２４ａに発生する圧油を、第３油圧配管６３で補助シリンダ６０の持上力として活用する。バケット２３の地面に対する角度は、リフトアーム２２の昇降作動に関わらず、分流制御弁５６により一定に維持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、トラクタなどに装着して重量物を昇降するフロントローダなどの作業機の油圧回路と、当該油圧回路を備えた作業機に関する。

作業機はトラクタなどに着脱自在に装着するアタッチメント機器であり、図７のように、トラクタ１０の前側に装着するものはフロントローダ２０と呼ばれる。このフロントローダ２０は、リフトシリンダ２１によって昇降するリフトアーム２２を有し、このリフトアーム２２の先端に、バケット２３をはじめとして、フォーク、グレーダ、ロールグラブ、コンテナバケット、ローディングフック等の各種先端アタッチメントが作業内容に応じて取り付けられる。以下、アタッチメントがバケット２３であるとして説明することとする。リフトアーム２２の先端側上部にはダンプシリンダ２４が配設され、このダンプシリンダ２４によって、バケット２３が前傾（ダンプ作動）又は後傾（スクイ作動）するように構成されている。

リフトアーム２２の昇降作動とバケット２３のダンプ及びスクイ作動は、図８のようにトラクタ１０の運転席に設けられた例えばジョイスティック式操作レバー２５を、前後左右に操作することで行うようにしている。この操作レバー２５は、リフトアーム２２の昇降やバケット２３のダンプ、スクイ作動の各単独操作のほか、リフトアーム２２を上昇又は下降させながらバケット２３をダンプ又はスクイ作動させるなど、複合操作ができるようになっている。

ところで、フロントローダ２０の油圧回路は、例えば特許文献１（特許第３０９６９２２号公報）のように、積荷の落下や荷崩れを防止するために、レベリング機構を装備したものが知られている（図９参照）。このレベリング機構によって、リフトアーム２２の昇降動作と同時にバケット２３がダンプ又はスクイ作動して、地面に対するバケット２３の角度がほぼ一定に維持される。

すなわち、リフトシリンダ２１の横に平行制御シリンダ２７を並設し、この平行制御シリンダ２７によってバケット２３の平行度（地面に対する水平度）を維持する。平行制御シリンダ２７の作動室はダンプシリンダ２４のスクイ作動室と連結され、リフトアーム２２の昇降時に、リフトアーム２２の高さに合わせてダンプシリンダ２４のスクイ作動室に対する圧油の出し入れを行い、バケット２３のレベリングを行うようにしている。

また、平行制御シリンダ２７を使用しないレベリング機構として、例えば特許文献２（特許第３５４２３７３号公報）のような油圧回路も知られている。この油圧回路は、図１０に示すように、リフトシリンダ２１を作動させてリフトアーム２２を上昇させる時は、リフトシリンダ２１のヘッド側から出る圧油をダンプシリンダ２４のダンプ作動室に導入する。また、リフトアーム２２を下降させる時は、リフトシリンダ２１のキャップ側から出る圧油を分流制御弁５６を通してダンプシリンダ２４のスクイ作動室に導入する。このようにして、バケット２３のレベリングを行う。

特許第３０９６９２２号公報特許第３５４２３７３号公報

フロントローダ２０の最大持上力と最大持上高さは、フロントローダ２０を装着するトラクタ１０の強度やバランス、リフトシリンダ２１と油圧ポンプの能力等によって決まる。しかし、バケット２３がリフトアーム２２の回動支点から水平方向に遠ざかるにつれて、持上可能重量が小さくなるという構造上の制約がある。また、アタッチメントの種類は多種多様であり、大型のアタッチメントになるとそれ自体でかなりの重量がある。このため、フロントローダの使用状態によっては、最大持上力を充分に発揮できない場合がある。

前述した特許文献１（特許第３０９６９２２号公報）のフロントローダは、平行制御シリンダ２７がリフトシリンダに並設されているので、形式上はリフトアームの持上力の一部を負担する形にはなっている。しかしながら、平行制御シリンダ２７はダンプシリンダ２４をレベリング制御するためのものであり、平行制御シリンダ２７のシリンダ断面積とダンプシリンダ２４のヘッド側断面積は一定の比率に設定しなければならないという設計上の制約がある。

特許文献２（特許第３５４２３７３号公報）のフロントローダは、リフトアーム２２の持上力をリフトシリンダ２１にのみ依存する。このため、リフトアーム２２とアタッチメントであるバケット２３を水平方向に延ばした状態でリフトアーム２２を持ち上げたり、重量のある積荷を持ち上げたりする場合に、リフトシリンダ２１の力が不足気味になる場合がある。

本発明の目的は、レベリング機構を備えた作業機において、油圧供給源としての油圧ポンプやリフトシリンダの仕様を変更することなく、リフトアームの先端アタッチメントに作用する荷重力を利用して、リフトアームの持上力を必要な大きさで増大させることにある。また、レベリング機構を最適化するにあたり、リフトシリンダやダンプシリンダの利用可能なシリンダ径による設計上の制約を受けないようにすることにある。

本発明は前記課題を以下の手段により解決するものである。
すなわち、本発明に係る作業機の油圧回路は、先端部にアタッチメントが回動可能に装着されると共に基端部が支持ベースに回動可能に支持されるリフトアームと、前記アタッチメントを上下方向に回転駆動するための第１シリンダと、前記リフトアーム２２を昇降駆動するための第２シリンダと、前記第２シリンダに並設されて当該第２シリンダを補助する補助シリンダとを有する作業機のための油圧回路であって、当該油圧回路は、油圧源に接続され、切替位置としての第１位置、第２位置及びニュートラルのＮ位置をそれぞれ有する第１切換弁及び第２切換弁と、前記第１切換弁と前記第１シリンダを接続し、前記第１切換弁の第１位置で前記アタッチメントをスクイ作動させ、前記第１切換弁の第２位置で前記アタッチメントをダンプ作動させるように配管された第１油圧配管と、前記第２切換弁と前記第２シリンダを接続し、前記第２切換弁の第１位置で前記リフトアーム２２をリフトアップさせ、前記第２切換弁の第２位置で前記リフトアーム２２をリフトダウンさせるように配管された第２油圧配管と、前記第１シリンダのスクイ作動室と前記補助シリンダのリフトアップ作動室を接続する第３油圧配管と、前記リフトアーム２２の昇降高さに対応して、地面に対する前記アタッチメントの角度を一定にするように、前記第２シリンダから前記第１シリンダに流れる油量を調整する分流制御手段とを有し、前記第１切換弁をＮ位置にした状態で、前記第２切換弁を第１位置に切り替えたとき、前記第２シリンダのリフトダウン作動室から流出した圧油が前記アタッチメントをダンプ作動させるように前記第１シリンダのダンプ作動室に供給されると同時に、当該第１シリンダのスクイ作動室から流出した圧油の一部又は全部が前記補助シリンダのリフトアップ作動室に供給されると共に残りの圧油が油圧源に戻され、かつ、前記第２切換弁を第２位置に切り替えたとき、前記第２シリンダのリフトアップ作動室から流出した圧油が前記アタッチメントをスクイ作動させるように前記第１シリンダのスクイ作動室に供給されると同時に、当該第１シリンダのダンプ作動室から流出した圧油が前記油圧源に戻され、前記補助シリンダのリフトアップ作動室から流出した圧油が前記第１シリンダのスクイ作動室に戻されるように、前記第１から第３油圧配管を構成したことを特徴とする。

本発明によれば、リフトアームを昇降駆動する第２シリンダに補助シリンダを並設すると共に、アタッチメントを上下方向に駆動する第１シリンダのスクイ作動室と、前記補助シリンダのリフトアップ作動室を第３油圧配管で接続したので、アタッチメントに作用する積荷の荷重力によりスクイ作動室に発生する圧油を第３油圧配管で取り出して補助シリンダの持上力として活用することができる。このため、大重量の積荷を持ち上げたり、リフトアームを水平方向に延ばした状態で昇降させたりするような使用状態において、従来の油圧回路であればリフトシリンダの持上力が不足する場合であっても、積荷の荷重力を補助シリンダで持上力として活用することができるから、重い積荷でも安定的に昇降させることができる。また、分流制御手段で第２シリンダから第１シリンダに流れる油量を調整することでレベリング機構を最適化することができるので、補助シリンダの容積をレベリングを行う第１シリンダの容積に合わせて限定する必要がなく、第１、第２及び補助シリンダの各シリンダサイズや各リンク寸法間の設計的自由度が広がり、結果としてリフトアームの持上力を必要な大きさで増大させることができる。

本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（ニュートラル時）である。本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（リフトアップ時）である。本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（リフトダウン時）である。本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（スクイ時）である。本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（ダンプ時）である。本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（ターボダンプ時）である。従来のフロントローダを装着したトラクタの側面図である。従来のトラクタの操作レバーの操作方向を示す斜視図である。従来のフロントローダの側面図とその油圧回路（リフトアップ時）である。従来の別のフロントローダの側面図とその油圧回路（リフトアップ時）である。

以下、本発明の実施形態に係る作業機としてのフロントローダとその油圧回路を、図面に基づいて説明する。
（フロントローダとその油圧回路）
図１に示すように、フロントローダ２０の本体を構成するリフトアーム２２の先端部に、アタッチメントとしてのバケット２３が支持ピン２６によって回動可能に取り付けられている。リフトアーム２２の基端部は、図７のトラクタ１０に固定的に設けられた支持ベースとしての支持ブラケット２９に取り付けられている。すなわち、支持ブラケット２９の上部に支持ピン３０が設けられ、この支持ピン３０によって、リフトアーム２２の基端部が回動可能に支持されている。また、リフトアーム２２の長手方向中間部の下側に設けられたブラケット３２に支持ピン３３が設けられ、この支持ピン３３と支持ブラケット２９の下部に設けられた支持ピン３１との間に、リフトシリンダ２１が配設されている。

リフトシリンダ２１は、片ロッド複動型の油圧シリンダであって、そのキャップ側が前記支持ピン３１を介して支持ブラケット２９に連結され、ヘッド側が前記支持ピン３３を介してリフトアーム２２のブラケット３２に連結されている。本発明の特徴は、リフトシリンダ２１に補助シリンダ６０を並設したことと、この補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａを、第３油圧配管６３によって後述するダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａと接続したことにある。なお、補助シリンダ６０の詳細は油圧回路の基本動作を説明した後に説明する。

リフトアーム２２の長手方向中間部の上側にブラケット３４が配設され、このブラケット３４に支持ピン３５が設けられている。また、リフトアーム２２の先端側には、バケット２３の背面に支持ピン３９で連結された第１リンク４０と、リフトアーム２２の先端部に支持ピン４１で連結された第２リンク４２が配設されている。この第１リンク４０と第２リンク４２が連結ピン４３によって互いに連結され、この連結ピン４３と前記ブラケット３４の支持ピン３５との間に、ダンプシリンダ２４が配設されている。ダンプシリンダ２４はリフトシリンダ２１と同様に片ロッド複動型の油圧シリンダであって、そのキャップ側が前記支持ピン３５によってブラケット３４に支持され、またヘッド側が連結ピン４３によって第１リンク４０および第２リンク４２に連結されている。

油圧源としての油圧ポンプ５０はトラクタ１０に装備され、この油圧ポンプ５０とフロントローダ２０が図示しない油圧カプラ等を介して着脱可能に接続されるようになっている。油圧ポンプ５０に対して、図示するように第１切換弁５１と第２切換弁５２が並列状態で接続されている。従って、第１切換弁５１と第２切換弁５２は単独又は同時に操作可能である。この第１切換弁５１と第２切換弁５２の操作は、前述した図８の操作レバー２５で行うことができる。

油圧ポンプ５０の出口側にはリリーフ弁４９が接続され、このリリーフ弁４９を通して所定圧以上の圧油を油圧タンク５５に逃がすようにしている。第１切換弁５１は、切換位置としての第１位置Ｉ、第２位置ＩＩおよびニュートラルのＮ位置を有し、ダンプシリンダ２４に第１油圧配管５３を介して接続されている。第２切換弁５２は、切換位置としての第１位置Ｉ、第２位置ＩＩ及びニュートラルのＮ位置を有し、第２油圧配管５４を介してリフトシリンダ２１に接続されている。また、第２切換弁５２に分流制御弁５６が接続され、この分流制御弁５６が第４油圧配管５７を介して第１油圧配管５３のスクイ側５３ａに接続されている。

第４油圧配管５７には、ブレーキ弁５８が接続されている。このブレーキ弁５８は、リフトアップ作動時に、ダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａから排出されて油圧タンク５５に戻る圧油の流れを制御することでダンプシリンダ２４を制御するためのものである。そのために、リフトシリンダ２１のリフトダウン作動室２１ｂから排出されて第２切換弁５２を通りダンプシリンダ２４のダンプ作動室２４ｂに向かう圧油からのパイロット圧を配管４４を通じてブレーキ弁５８に導入し、ダンプ作動室２４ｂに続く第１油圧配管５３のダンプ側５３bに所定の圧力（例えば２９４ｋＰａ＝約３ｋｇｆ／ｃｍ²）が立って初めてブレーキ弁５８を開放するようにしている。

また、第２切換弁５２と第１油圧配管５３のダンプ側５３ｂとの間にチェック弁５９が配設されている。このチェック弁５９に対し、分流制御弁５６の下流側、つまり第４油圧配管５７を通り第１油圧配管５３のスクイ側５３ａに向かう管路から配管４５を通してパイロット圧が導入されるようになっている。これにより、分流制御弁５６からスクイ作動室２４ａに流れる圧油に圧力がかかった時、すなわちスクイ作動室２４ａで圧力が立ち上がった時、チェック弁５９が開放されるようになっている。なお、第１油圧配管５３、第２油圧配管５４及び第４油圧配管５７に、それぞれ、リリーフ弁４６〜４８が設けられている。

（フロントローダの作動）
前述したフロントローダ２０は以下のように作動する。なお、図１〜図６において、圧油が発生し又は圧油が流れている油圧配管を分かりやすいように太線で示す。
図１は、第１切換弁５１と第２切換弁５２が共にＮ位置に切り替えられた状態を示している。このＮ位置の状態では、油圧ポンプ５０の圧油がリフトシリンダ２１とダンプシリンダ２４のいずれにも供給されない。このため、リフトアーム２２は停止状態を維持する。

次に、リフトアーム２２をリフトアップ作動させる時、図２のように、第１切換弁５１をＮ位置にしたまま第２切換弁５２を第１位置Ｉに切り替える。これにより、油圧ポンプ５０の圧油がリフトシリンダ２１のリフトアップ室に導入され、リフトアーム２２が支持ピンを中心として矢印方向に上昇する。また、リフトシリンダ２１のリフトダウン作動室の圧油が第２油圧配管５４のリフトダウン側５４ｂと第２切換弁５２を通り、ダンプシリンダ２４のダンプ作動室に導入される。そして、リフトアーム２２が上昇すると共にダンプシリンダ２４が伸長作動し、バケット２３がダンプ作動することで、地面に対するバケット２３の角度が一定に維持される、いわゆるレベリング作動が行われる。

次に、リフトアーム２２を下降させる時、図３に示すように、第１切換弁５１をＮ位置にしたまま第２切換弁５２を第２位置ＩＩに切り替える。これにより、油圧ポンプ５０の圧油が第２切換弁５２と第２油圧配管５４を通って、リフトシリンダ２１のリフトダウン作動室２１ｂに導入される。また、リフトシリンダ２１のリフトアップ作動室２１ａの圧油が、第２油圧配管５４のリフトアップ側５４ａ、第２切換弁５２、分流制御弁５６、第４油圧配管５７、第１油圧配管５３のスクイ側５３ａを通って、ダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａに導入される。そして、リフトアーム２２がリフトダウンすると共にバケット２３がスクイ作動し、地面に対するバケット２３の角度が一定に維持される。ダンプシリンダ２４のダンプ作動室２４ｂの圧油は、第１油圧配管５３のダンプ側５３ｂ、チェック弁５９、第２切換弁５２を通って油圧タンク５５に戻される。

リフトアーム２２を下げてバケット２３を地面に付けた状態で、さらにリフトアーム２２を下げると、地面から受ける反力によりバケット２３がスクイ側に回転しようとする（この時、スクイ作動室２４ａの圧力が急減する）。この回転を許すと、バケット２３を地面に押さえ付けることによってトラクタ１０の前輪を浮かせる操作ができない。チェック弁５９はこのような場合のバケット２３のスクイ側への回転を防止するもので、スクイ作動室２４ａが負圧になると当該負圧でチェック弁５９が自動的に閉じてダンプシリンダ２４をロックする。これにより、リフトアーム２２のリフトダウンによるトラクタ１０の前輪浮かせ操作が可能になる。

次に、バケット２３がスクイ作動する時は、図４に示すように第２切換弁をＮ位置にし、第１切換弁５１を第１切換位置に切り替える。これにより、油圧ポンプ５０の圧油が第１切換弁５１と第１油圧配管５３のスクイ側５３ａを通ってダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａに導入され、これによりバケット２３がスクイ作動する。ダンプシリンダ２４のダンプ作動室２４ｂの圧油は、第１油圧配管５３のダンプ側５３ｂと第１切換弁５１を通って油圧タンク５５に戻される。

次に、バケット２３をダンプ作動する時は、図５に示すように、第２切換弁をＮ位置に切り替え、第１切換弁５１を第２切換位置ＩＩに切り替える。これにより、油圧ポンプ５０の圧油が第１切換弁５１と第１油圧配管５３のダンプ側５３ｂを通って、ダンプシリンダ２４のダンプ作動室２４ｂに導入される。そして、ダンプシリンダ２４が伸長作動してバケット２３がダンプ作動する。ダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａの圧油は、第１油圧配管５３のスクイ側５３ａと第１切換弁５１を通って、油圧タンク５５に戻される。

次に、ターボダンプについて説明する。このターボダンプを行うためには、図６に示すように、第１切換弁５１にターボダンプ切換位置Ｔを増設する。このターボダンプ切換位置Ｔによって、ダンプ作動時にスクイ作動室２４ａから排出される圧油を、第１油圧配管５３のスクイ側５３ａを通り、さらに第１切換弁５１のターボダンプ切換位置Ｔを通り、再びダンプシリンダ２４のダンプ作動室２４ｂに導入する。これにより、スクイ作動室２４ａから排出される圧油をダンプシリンダ２４のダンプ作動に利用することができ、ダンプ作動を増速することができる。

（補助シリンダとその作動）
補助シリンダ６０は、支持ブラケット２９の中間高さ位置に設けた支持ピン６１と、リフトアーム２２に設けた支持ピン６２との間に配設されている。補助シリンダ６０は、片ロッド単動型の油圧シリンダであって、上昇レベリング時の補助シリンダの容積増大量（押し込み量）は、その時のダンプシリンダのスクイ作動室の容積減少量（吐き出し量）以下になるように設計する。

補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａとダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａが、第３油圧配管６３によって、直接連結されている。そして、補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａとダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａの相互間で、第３油圧配管６３を経由した圧油の相互移動が可能とされている。これによって、ダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａの圧力が補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａに導入され、当該圧力がリフトアーム２２を押し上げる方向に作用する。

本発明は、このようにダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａを補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａに直接連結しているので、スクイ作動室２４ａの圧油をリフトアームの持上力として有効利用することができ、これにより油圧ポンプ５０にかかる負荷を低減し、省エネ運転を行うことができる。

詳しくは、リフトアップ作動を示す図２のように、バケット２３がほぼ水平状態にされ、しかもリフトアーム２２もほぼ水平状態にされて、支点ピン３０からバケット２３の積荷を含む重心Ｇまでの距離をＲ１とすると、リフトアーム２２に作用する支持ピン３０回りのモーメントＭ１は、Ｍ１＝Ｒ１×Ｗである。また、バケット２３の支持ピン２６を中心とする回転モーメントＭ２は、支持ピン２６から重心Ｇまでの距離をＲ２とすると、Ｍ２＝Ｒ２×Ｗである。この回転モーメントＭ２によって、ダンプシリンダ２４のピストンロッドが強く引っ張られ、スクイ作動室２４ａに大きな油圧が発生する。

本発明の油圧回路では、スクイ作動室２４ａに発生する大きな油圧上昇を、補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａに導入し、リフトアーム２２の持ち上げ補助力として有効利用することができる。リフトシリンダ２１によるリフトアーム２２の持ち上げモーメントをＭＬ、補助シリンダによるリフトアーム２２の持ち上げモーメントをＭＡとすると、Ｍ１＝Ｒ１×Ｗ＝ＭＬ＋ＭＡで表される。従って、Ｗ＝（ＭＬ＋ＭＡ）／Ｒ１となり、持ち上げ可能な最大荷重が増大する。これにより、重い積荷をバケット２３に搭載し、リフトアーム２２を水平方向に長く延ばした状態で支持するような場合でも、バケット２３の積荷を安定的に昇降移動させることができる。

このようにリフトアーム２２をリフトシリンダ２１と補助シリンダ６０の２つのシリンダによって支持し、補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａをダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａに連結した構造においても、バケット２３の角度は従来（特許文献２の発明）通り確保される。

すなわち、リフトアーム２２を図２のように上昇させる場合は、前述したようにリフトアーム２２が上昇すると共にダンプシリンダ２４が伸長作動し、バケット２３がダンプ作動して地面に対するバケット２３の角度が一定に維持される。この時、スクイ作動室２４ａから補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａに圧油が流れるが、リフトアップ作動ではスクイ作動室２４ａから第１油圧配管５３のスクイ側５３ａに排出される圧油を第１油圧配管５３のダンプ側５３ｂの圧力に応じてブレーキ弁５８から逃がす一方なので、その一部又は全部が補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａに流れても、バケット２３のレベリング作動にはまったく影響がない。

また、リフトアーム２２を図３のように下降させる場合、リフトシリンダ２１のリフトアップ作動室２１ａから排出された圧油が、分流制御弁５６で分流されてダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａに導入される。分流制御弁５６は２つの絞り部５６ａ、５６ｂの穴径の比（分流比）によって圧油を分流し、一方の絞り部５６ａを通過した圧油をスクイ作動室２４ａに導入し、残りの圧油は油圧タンク５５に戻す。前記分流比は、バケット２３が正しくレベリング作動するように、リフトシリンダ２１のリフトアップ作動室２１ａ、ダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａ及び補助シリンダ６０のリフトアップ作動室６０ａの各容積の比率に基づいて設定することができる。分流比を適切に設定することにより、分流制御弁５６の絞り部５６ａからレベリングに必要な油量がダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａに導入され、リフトダウン作動でもバケット２３のレベリング作動が正しく行われる。

分流制御弁５６の分流の仕組みは次の通りである。すなわち、２つの絞り部５６ａ、５６ｂを通過する圧油の量のバランスによって、内部のスプールが軸方向に片側又は反対側に移動する。そして一方の絞り部５６ａ（５６ｂ）を通過する圧油の量が増大すると、当該絞り部５６ａ（５６ｂ）での圧力損失が増えてスプールを反対側に移動させる力が働き、スプールが反対側に移動する。そうすると今度は一方の絞り部５６ａ（５６ｂ）を通過する圧油の量が減少し、この反対に反対側の絞り部５６ｂ（５６ａ）を通過する圧油の量が増え、タンクに戻される圧油の量が増大する。

分流制御弁５６のスプールが以上のような左右動を繰り返すことで、リフトダウン作動時にリフトシリンダ２１のリフトアップ作動室２１ａから排出される圧油が一定割合でダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａに供給され、これにより地面に対するバケット２３の角度が一定に維持される。

なお、分流制御弁５６は絞り部５６ａ、５６ｂの他に第３の絞り部５６ｃを有する。この第３の絞り部５６ｃは、ダンプシリンダ２４を限界までフルでスクイ作動させた状態でリフトアーム２２をリフトダウン操作しようとした時に、リフトシリンダ２１のリフトアップ作動室２１ａから排出される圧油を油圧タンク５５に徐々に逃がすためのものである。この第３の絞り部５６ｃがないと、バケット２３のスクイ角度によってはリフトダウン操作ができなくなることもある。絞り部５６ｃは分流制御弁５６の上流側又は下流側に配設することも可能である。

分流制御弁５６は以上のように構成されている。この分流制御弁５６により、レベリング機構の最適化が容易となり、作業機の設計の自由度を高めることができる。すなわち、従来の特許文献１のように平行制御シリンダ２７を使用したレベリング機構では、その最適化を図るために、リフトシリンダ２１やダンプシリンダ２４の取り付け位置やそのリンク機構を、レベリングに対応させて設計する必要があった。リフトシリンダ２１やダンプシリンダ２４に利用できる市販のシリンダの径（シリンダ容積）の種類は段階的であるため、作業機を設計する場合は利用可能なシリンダ径に合わせて前記取り付け位置やリンク機構を設計する必要があるからである。しかし、本発明では分流制御弁５６の絞り部５６ａ、５６ｂの穴径の比でレベリング機構の最適化を図ることができるので、利用可能なシリンダ径による設計上の制約から離れて作業機を自由に設計することが可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態では、分流制御手段として２つの絞り部５６ａ、５６ｂの通過油量で分流作用を行う分流制御弁５６を使用したが、この分流制御弁５６に代えて、先端アタッチメントの傾斜角やリフトアーム２２の傾斜角を角度センサで検知し、当該検知結果に基づいて可変ノズルのノズル開口面積を調節する形式の分流弁に置き換えてもよい。リフトシリンダ２１やダンプシリンダ２４の向きは、キャップ側とヘッド側を反対にしてもよい。また、補助シリンダは１本だけでなくスペース的余裕があれば例えば２本並設することも可能である。また、リフトアーム２２は一体形に限らず長手方向中間部で屈曲可能な形式に変更することもできる。また、先端アタッチメントはバケット２３に限らず、フォーク、グレーダ、ロールグラブ、コンテナバケット、ローディングフック等の各種先端アタッチメントを装着可能である。また、本発明はフロントローダ以外の各種作業機にも適用可能である。

１０：トラクタ
２０：フロントローダ
２１：リフトシリンダ
２２：リフトアーム
２３：バケット
２４：ダンプシリンダ
４６〜４９：リリーフ弁
５０：油圧ポンプ
５１：第１切換弁
５２：第２切換弁
５３：第１油圧配管
５４：第２油圧配管
５６：分流制御弁
５６ａ〜５６ｃ：絞り部
５７：第４油圧配管
５８：ブレーキ弁
６０：補助シリンダ
６３：第３油圧配管

Claims

先端部にアタッチメントが回動可能に装着されると共に基端部が支持ベースに回動可能に支持されるリフトアーム２２と、前記アタッチメントを上下方向に回転駆動するための第１シリンダと、前記リフトアーム２２を昇降駆動するための第２シリンダと、前記第２シリンダに並設されて当該第２シリンダを補助する補助シリンダとを有する作業機のための油圧回路であって、当該油圧回路は、
油圧源に接続され、切替位置としての第１位置、第２位置及びニュートラルのＮ位置をそれぞれ有する第１切換弁及び第２切換弁と、
前記第１切換弁と前記第１シリンダを接続し、前記第１切換弁の第１位置で前記アタッチメントをスクイ作動させ、前記第１切換弁の第２位置で前記アタッチメントをダンプ作動させるように配管された第１油圧配管と、
前記第２切換弁と前記第２シリンダを接続し、前記第２切換弁の第１位置で前記リフトアーム２２をリフトアップさせ、前記第２切換弁の第２位置で前記リフトアーム２２をリフトダウンさせるように配管された第２油圧配管と、
前記第１シリンダのスクイ作動室と前記補助シリンダのリフトアップ作動室を接続する第３油圧配管と、
前記リフトアーム２２の昇降高さに対応して、地面に対する前記アタッチメントの角度を一定にするように、前記第２シリンダから前記第１シリンダに流れる油量を調整する分流制御手段とを有し、
前記第１切換弁をＮ位置にした状態で、
前記第２切換弁を第１位置に切り替えたとき、前記第２シリンダのリフトダウン作動室から流出した圧油が前記アタッチメントをダンプ作動させるように前記第１シリンダのダンプ作動室に供給されると同時に、当該第１シリンダのスクイ作動室から流出した圧油の一部又は全部が前記補助シリンダのリフトアップ作動室に供給されると共に残りの圧油が油圧源に戻され、かつ、
前記第２切換弁を第２位置に切り替えたとき、前記第２シリンダのリフトアップ作動室から流出した圧油が前記アタッチメントをスクイ作動させるように前記第１シリンダのスクイ作動室に供給されると同時に、当該第１シリンダのダンプ作動室から流出した圧油が前記油圧源に戻され、前記補助シリンダのリフトアップ作動室から流出した圧油が前記第１シリンダのスクイ作動室に戻されるように、前記第１から第３油圧配管を構成したことを特徴とする作業機の油圧回路。
前記分流制御手段を、通過油量を絞るための２つの絞り部を有する分流制御弁で構成し、当該２つの絞り部の開口比に応じて、一方の絞り部を通して前記第１シリンダに圧油を供給し、他方の絞り部を通して残りの圧油を油圧源に戻すようにしたことを特徴とする請求項１の作業機の油圧回路。
前記第１切換弁に切替位置としての第３位置を追加し、前記第２切換弁をＮ位置にした状態で、前記第３位置で前記第１シリンダの前記スクイ作動室を前記ダンプ作動室に接続するように前記第１油圧配管を構成したことを特徴とする請求項１記載の作業機の油圧回路。
請求項１から３のいずれか１の油圧回路を備えたことを特徴とする作業機。