JP2019119251A - 作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーステアリング装置と作業装置を操作する油圧アクチュエータとを併用するものにおいて、動力ロスや装置の大型化を避けながら、静油圧式無段変速装置におけるチャージ油量の不足を回避する。【解決手段】パワーステアリング装置７と、作業装置を操作する油圧アクチュエータと、圧油供給ポンプ８と、を備え、圧油供給ポンプ８からパワーステアリング装置７及び油圧アクチュエータ４３，５３，５４に対して圧油を給排する圧油給排回路８０に、圧油供給ポンプ８ からパワーステアリング装置７を経て、油圧アクチュエータ４３，５３，５４に対して圧油を供給する第一油路８１と、パワーステアリング装置７からの戻り油路を静油圧式無段変速装置６のチャージ回路６３に接続する第二油路８２と、油圧アクチュエータ４３，５３，５４からの戻り油路を静油圧式無段変速装置６のチャージ回路６３に接続する第三油路８３と、が備えられたものである。【選択図】図３

Description

本発明は、共通の圧油供給ポンプからの圧油が供給される静油圧式無段変速装置とパワーステアリング装置を走行駆動系に備えるとともに、所定の作業を行うための作業装置を操作する油圧アクチュエータが備えられた作業車に関する。

この種の作業車では、下記［１］及び［２］に記載の技術が用いられていた。
［１］ 油圧ポンプから分流弁を経て、優先回路にパワーステアリング装置が接続され、余剰回路にモアー装置の昇降用油圧シリンダや、ＰＴＯクラッチの操作弁が接続されている。パワーステアリング装置からの排出油が静油圧式無段変速装置のチャージ回路に供給され、昇降用油圧シリンダや、ＰＴＯクラッチの操作弁かの排出油はタンクへ戻されている（例えば特許文献１参照。）。
［２］ チャージポンプから吐出された圧油が、パワーステアリング装置を経てモアー装置の昇降用油圧シリンダに供給されるように、パワーステアリング装置の制御弁における中立ポートと昇降用油圧シリンダの制御弁とが直列に接続されている。パワーステアリング装置の制御弁及び昇降用油圧シリンダの制御弁は、双方が中立位置にある場合だけ静油圧式無段変速装置のチャージ回路に供給され、いずれかの制御弁が使用状態であると、圧油はタンクに戻されるようになっている（例えば特許文献２参照。）。

特開平１０−１３１９８５号公報（段落番号００１２、００１４、図３、図６参照） 特開平６−３２３４３１号公報（段落番号００１０、図２参照）

上記の特許文献１に記載の作業車においては、パワーステアリング装置からの排出油が常時静油圧式無段変速装置のチャージ回路に供給されているので、チャージ油が不足することはない。しかし、並列接続されるモアー装置の昇降用油圧シリンダや、ＰＴＯクラッチへの圧油供給は、分流弁の余剰回路を介して行われるので、走行系と同時使用された場合にも、昇降用油圧シリンダや、ＰＴＯクラッチの動作速度が遅くならないようにするためには、ポンプ容量として十分大きなものを採用しなければならない。このため、吐出油量の大きな油圧ポンプが必要となり、動力ロスや装置の大型化が避けられないという点での不都合がある。

特許文献２に記載の作業車においては、パワーステアリング装置とモアー装置の昇降用油圧シリンダとが直列に接続されているので、並列接続した場合に比べて、油圧ポンプとしてはそれほど吐出油量の大きなものを必要とせず、動力ロスや装置の大型化を避け易いという点では有用である。
しかしながら、この構造のものでは、パワーステアリング装置による操向駆動中には、圧油供給ポンプからの供給油の一部がタンクポートへ戻されてしまうので、操向駆動中にモアー装置の昇降用油圧シリンダが操作されると、静油圧式無段変速装置のチャージ回路への供給油量が不足する虞があり、この点で改善の余地がある。

本発明は、パワーステアリング装置と作業装置を操作する油圧アクチュエータとを併用するものにおいて、動力ロスや装置の大型化を避けながら、静油圧式無段変速装置におけるチャージ油量の不足を回避しようとするものである。

本発明における作業車は、走行機体に、操向輪及び駆動輪を備えた走行装置と、前記駆動輪を駆動する静油圧式無段変速装置と、前記操向輪を操舵するパワーステアリング装置と、所定の作業を行う作業装置と、前記作業装置を操作する油圧アクチュエータと、前記パワーステアリング装置及び前記油圧アクチュエータに対して圧油を供給する圧油供給ポンプと、前記圧油供給ポンプから、前記パワーステアリング装置、及び前記油圧アクチュエータに対して圧油を給排する圧油給排回路と、が備えられ、前記圧油給排回路に、前記圧油供給ポンプから前記パワーステアリング装置を経て、前記油圧アクチュエータに対して圧油を供給する第一油路と、前記パワーステアリング装置からの戻り油路を前記静油圧式無段変速装置のチャージ回路に接続する第二油路と、前記油圧アクチュエータからの戻り油路を前記静油圧式無段変速装置のチャージ回路に接続する第三油路と、が備えられた、という特徴構成を有している。

本発明によれば、圧油供給ポンプからパワーステアリング装置に供給された圧油は、一部が作業装置の油圧アクチュエータに対して供給され、他の一部が静油圧式無段変速装置のチャージ回路に戻され、かつ作業装置の油圧アクチュエータからの戻り油も静油圧式無段変速装置のチャージ回路に供給される。
したがって、パワーステアリング装置を経た圧油を作業装置の油圧アクチュエータに供給して、動力ロスや装置の大型化を避け得るものでありながら、そのパワーステアリング装置の作動の有無や油圧アクチュエータの作動の有無に関係なく、静油圧式無段変速装置のチャージ回路に供給される油量を不足のないように確保し易い利点がある。

上記構成において、前記作業装置がモアー装置と集草装置であり、前記油圧アクチュエータが、前記モアー装置を昇降作動、又は前記集草装置の集草容器を昇降作動及び姿勢変更させる油圧シリンダであると好適である。

本構成によれば、動力ロスや装置の大型化を避け得るものでありながら、そのパワーステアリング装置の作動の有無や油圧アクチュエータの作動の有無に関係なく、静油圧式無段変速装置のチャージ回路に供給される油量を不足のないように確保し易い草刈り機を得ることができる。

上記構成において、前記第一油路における前記パワーステアリング装置から前記油圧アクチュエータへの圧油供給油路部分に絞り部を設けて、前記圧油供給油路部分における余剰油を前記第三油路に供給するように構成されていると好適である。

本構成によれば、油圧アクチュエータへの圧油供給油路部分に絞り部が備えられていることにより、パワーステアリング装置からの油量の変動に伴って油圧アクチュエータが必要以上に高速作動する傾向を避けながら、効率良く、静油圧式無段変速装置のチャージ回路側へ圧油を戻すことができる

乗用型草刈機の全体側面図である。 乗用型草刈機の全体平面図である。 油圧系統を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面の記載に基づいて説明する。
尚、本実施形態での説明における前後方向及び左右方向は、特段の説明がない限り、次のように記載している。つまり、本発明を適用した作業車の一例である乗用型草刈機の作業走行時における前進側の進行方向（図１における矢印Ｆ参照）が「前」、後進側への進行方向（図１における矢印Ｂ参照）が「後」、その前後方向での前向き姿勢を基準としての右側に相当する方向（図２における矢印Ｒ参照）が「右」、同様に左側に相当する方向（図２における矢印Ｌ参照）が「左」である。

〔乗用型草刈機の全体構成〕
図１には作業車としての乗用型草刈機の全体側面が、図２には乗用型草刈機の全体平面が示されている。この乗用型草刈機は、走行機体１における機体フレーム１０の前側に左右一対の操向操作自在な前輪１１，１１（操向輪に相当する）を備え、後側に左右一対の駆動自在な後輪１２，１２（駆動輪に相当する）を備えて自走するよう構成されている。
機体フレーム１０の下方で、前後方向における前輪１１と後輪１２の間に、リヤディスチャージ型式のモアー装置４が昇降操作可能に吊り下げ装着されている。その走行機体１の後方側に、モアー装置４（作業装置に相当する）で刈り取られた刈草を収容する集草装置５（作業装置に相当する）が設けられている。

図１及び２に示すように、走行機体１の機体フレーム１０上には、その前部に原動部２が設けられ、原動部２の後部側に搭乗運転部３が設けられている。
原動部２では、エンジン２０が、エンジンボンネット２１に内装された状態で機体フレーム１０に搭載されている。エンジン２０の後方側から取り出された動力は、主伝動軸２２を介して後方位置の静油圧式無段変速装置６に入力され、静油圧式無段変速装置６からの出力が、ギヤ伝動機構を内装したミッションケース２３を介して、左右の後車軸ケース２４に支持された後車軸１２ａに伝達され、後輪１２が駆動される。
前輪１１の操向操作は、搭乗運転部３に備えたステアリングホイール３１の操作に伴って作動するパワーステアリング装置７（図３参照）によって行われる。

エンジン２０の前方側からは、作業用の動力が取り出し可能に構成されている。つまり、エンジン２０の前側に、ベルト伝動機構によって構成された動力取り出し機構２５が設けられ、この動力取り出し機構２５に備えたＰＴＯ軸２６を介して、エンジン２０の動力がモアー装置４に伝達されている。

原動部２の後方側における搭乗運転部３には、エンジンボンネット２１の後方側に連なる操縦パネル３０、及びステアリングホイール３１等を備えた操縦部３Ａが設けられている。そして、操縦部３Ａの後方側には、足元に位置する搭乗ステップ３２の上側に運転座席３３が設置され、その運転座席３３の後部箇所にロプス３４が立設されている。

ロプス３４は正面視で門形に形成され、機体フレーム１０の後端部に一体に備えた左右一対のロプスベース（図示せず）に対して、左右両側における柱状脚部３４ａ，３４ａの下端側が連結固定されている。左右の柱状脚部３４ａ，３４ａの上端部側は門形の上部枠３４ｂで連結され、運転座席３３の上方側を覆う状態に設けられている。

機体フレーム１０の前部には、機体前部の保護部材となるガードフレーム１０Ａが設けられている。
このガードフレーム１０Ａには、複数個のバランスウェイトを装着可能な、バランスウェイト取付部１４が、設けられている。

〔モアー装置〕
モアー装置４は、前リンク１３ａ及び後リンク１３ｂの対を左右両側に備えたリンク機構１３を介して、機体フレーム１０に対して昇降可能に吊り下げ支持されたハウジング４０を備えている。
リンク機構１３のうち、前リンク１３ａの上端部には、モアー昇降シリンダ４３が連結されている。このモアー昇降シリンダ４３の伸縮作動に伴ってハウジング４０の機体フレーム１０に対する上下高さ位置を変更することができる。

ハウジング４０内には、左右一対の回転ブレード４１，４１が配設されている。各回転ブレード４１は、上下軸心回りに回転し、その回転軌跡の一部が互いに重複した状態で、等速回転駆動されることにより、草類の刈り取りを行うとともに、その回転運動で生起される搬送風によって、ハウジング４０の後部に形成された排出口から刈草を後方へ向けて排出するように構成されている。

〔集草装置〕
図１及び図２に示されるように集草装置５は、刈草を収容する集草容器５０と、その集草容器５０を走行機体に対して昇降作動及び刈草排出作動が可能であるように操作する昇降駆動機構５１とを備えている。
集草容器５０は、モアー装置４側から搬送ダクト４２を介して供給される刈草を受け入れる受入口（図示せず）を前端側に備え、後端側に排出用の排出口５０ａと、その排出口５０ａを覆う開閉蓋５０ｂとを備えている。

昇降駆動機構５１は、走行機体１の後方側に設けられたロプス３４に対して集草容器５０を連結する昇降リンク５２と、その昇降リンク５２をロプス３４に対して昇降作動させるリフトシリンダ５３（油圧アクチュエータに相当する）と、昇降リンク５２に対する集草容器５０の姿勢を、水平に近い回収姿勢の状態から後下がりの後傾姿勢に変更して、集草容器５０の開閉蓋５０ｂを開閉作動させるためのダンプシリンダ５４（油圧アクチュエータに相当する）とを備えている。
昇降リンク５２は、左右一対のアッパーリンク５２ａと、左右一対のロアーリンク５２ｂとを備え、各アッパーリンク５２ａとロアーリンク５２ｂの前端側がロプス３４の上部に着脱可能に連結され、後部側が集草容器５０の後端側近くの下部に連結されている。そして、油圧シリンダで構成されているリフトシリンダ５３の上端部はロアーリンク５２ｂに対して連結され、リフトシリンダ５３の伸縮作動によって、昇降リンク５２が揺動し、集草容器５０の昇降作動が行われる。

油圧シリンダで構成されたダンプシリンダ５４は、集草容器５０の後端側の下方に配置されている。このダンプシリンダ５４の伸縮作動によって、集草容器５０をひっくり返すように後傾させた排出姿勢と、水平に近い状態の回収姿勢と、に切り換え操作することが可能であるように、ダンプシリンダ５４の一端部を周知のダンプ操作機構（図示せず）に連結させている。
上記のリフトシリンダ５３及びダンプシリンダ５４も左右一対備えられていて、左右で同時作動するように油圧回路に配備されている。

〔圧油給排回路〕
上記の静油圧式無段変速装置６、パワーステアリング装置７、リフトシリンダ５３、ダンプシリンダ５４、及びモアー昇降シリンダ４３には、エンジン２０の動力によって駆動される圧油供給ポンプ８からの圧油が供給される。この圧油供給ポンプ８からの圧油が給排される圧油給排回路８０（図３参照）について説明する。

静油圧式無段変速装置６は、圧油供給ポンプ８と同様にエンジン２０の動力によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ６０と、可変容量型の油圧モータ６１と、を閉回路６２で接続した周知の構造のものである。また、この閉回路６２には、圧油を補充するためのチャージ回路６３が接続されている。

図３に示すように、圧油供給ポンプ８から吐出された圧油は、パワーステアリング装置７の操向制御バルブ７０に供給される。
操向制御バルブ７０は、ステアリングホイール３１の操作に伴って、中立位置７０Ｎと、右旋回位置７０Ｒと、左旋回位置７０Ｌとの三位置に切り換え操作される。このとき、ステアリングホイール３１の操作量に応じて、メータリングポンプ７１がステアリングホイール３１の操作量に応じた量の圧油をパワーステアリング装置７のステアリングシリンダ７２に送り込み、前輪１１をステアリングホイール３１の操作量に応じた角度に操舵する。

ステアリングホイール３１が「直進」に操作されている状態では、操向制御バルブ７０が中立位置７０Ｎに位置している。この状態では、圧油供給ポンプ８からの供給油の全量が第一油路８１に流入する。この第一油路８１では、下流側にリフトシリンダ５３、ダンプシリンダ５４、及びモアー昇降シリンダ４３が接続されており、これらのリフトシリンダ５３、ダンプシリンダ５４、及びモアー昇降シリンダ４３への圧油供給を行うことが可能である。

ステアリングホイール３１が「右旋回」又は「左旋回」に操作されている状態では、操向制御バルブ７０が右旋回位置７０Ｒ、又は左旋回位置７０Ｌに位置している。
この状態では、圧油供給ポンプ８からの供給油のうち、一部が前記第一油路８１に流れ、他の一部が第二油路８２に流れる。つまり、圧油供給ポンプ８からの供給油が第一油路８１と第二油路８２との双方に供給され、このうち、第二油路８２に流れた圧油が静油圧式無段変速装置６のチャージ回路６３に供給される。

第一油路８１には、油圧アクチュエータの作動を制御する制御弁として、昇降操作弁５５が設けられ、その昇降操作弁５５の下流側に、選択切換弁５６と、モアー昇降操作弁４４と、が設けられている。
選択切換弁５６は、リフトシリンダ５３とダンプシリンダ５４とのいずれを制御対象とするが択一的に切り換えるためのものであり、人為操作可能なソレノイド弁で構成されている。
モアー昇降操作弁４４は、モアー昇降シリンダ４３を駆動上昇、又は自重下降させるように切り換えるためのものであり、三位置切換弁によって構成されている。

昇降操作弁５５には、センターバイパス可能に構成された中立位置５５Ｎと、上昇位置５５Ｕと、下降位置５５Ｄと、自重下降位置５５Ｇとが備えられている。
選択切換弁５６が、図３に示すように、リフトシリンダ５３を選択接続し、モアー昇降操作弁４４が中立位置４４Ｎにある状態で、上記昇降操作弁５５の各操作位置における圧油の流れをみると、次の通りである。

中立位置５５Ｎでは、センターバイパス路を経て下流へ流れ、モアー昇降操作弁４４のセンターバイパス路を通過して第三油路８３に供給される。この第三油路８３は、静油圧式無段変速装置６のチャージ回路６３に接続されているので、第三油路８３に供給された圧油はチャージ油として用いられる。

昇降操作弁５５が上昇位置５５Ｕに操作されると、第一油路８１の圧油は、第五油路８５を介してリフトシリンダ５３の上昇室５３ａに供給され、リフトシリンダ５３が伸長して集草容器５０が上昇操作される。リフトシリンダ５３の下降室５３ｂの圧油は第六油路８６を経て昇降操作弁５５に戻されたのち、センターバイパス路を介して第三油路８３に供給される。

昇降操作弁５５が下降位置５５Ｄに操作されると、第一油路８１の圧油は、第六油路８６を介してリフトシリンダ５３の下降室５３ｂに供給され、リフトシリンダ５３が収縮して集草容器５０が下降操作される。リフトシリンダ５３の上昇室５３ａの圧油は第五油路８５を経て昇降操作弁５５に戻されたのち、センターバイパス路を介して第三油路８３に供給される。

昇降操作弁５５が下降位置５５Ｄに操作されると、第一油路８１の圧油は、第六油路８６を介してリフトシリンダ５３の下降室５３ｂに供給され、リフトシリンダ５３が収縮して集草容器５０が下降操作される。リフトシリンダ５３の上昇室５３ａの圧油は第五油路８５を経て昇降操作弁５５に戻されたのち、センターバイパス路を介して第三油路８３に供給される。

昇降操作弁５５が自重下降位置５５Ｇに操作されると、第一油路８１の圧油は、センターバイパス路を介して第三油路８３に供給される。そして、第五油路８５及び第六油路８６は、第四油路８４に接続され、リフトシリンダ５３の上昇室５３ａ又は下降室５３ｂの圧油はタンクへ戻される状態となる。

選択切換弁５６が、ダンプシリンダ５４を選択接続し、モアー昇降操作弁４４が中立位置４４Ｎにある状態では、上記昇降操作弁５５の各操作位置における圧油の流れは、ダンプシリンダ５４の上昇室５４ａ及び下降室５４ｂに対して、上述したリフトシリンダ５３が接続されていた場合と同じ結果となる。

次に、モアー昇降操作弁４４の操作位置における圧油の流れをみると、中立位置４４Ｎにある状態では、第一油路８１の圧油は、センターバイパス路を介して第三油路８３に供給される。上昇位置４４Ｕにある状態では、第九油路８９を介して第一油路８１の圧油がモアー昇降シリンダ４３の上昇室４３ａに供給される。
下降位置４４Ｄにある状態では、モアー昇降シリンダ４３の上昇室４３ａの圧油が、モアー装置４の自重で第九油路８９を介してモアー昇降操作弁４４に戻されたのち、第四油路８４に供給され、タンクに流れることになる。

このとき、第九油路８９には、モアー側絞り８８が設けられているので、モアー昇降操作弁４４が上昇位置４４Ｕにある状態で、第九油路８９に供給された圧油の流量が制限される。さらに、モアー装置４が最高到達位置に達した後は、圧油給排回路８０内のリリーフ弁や第二油路８２を介して、余剰分の圧油が静油圧式無段変速装置６のチャージ回路６３に供給される。

第五油路８５にも、流路を絞るための集草側絞り８７が設けられている。この集草側絞り８７が設けられていることにより、第一油路８１からの供給油量が多すぎる場合に、リフトシリンダ５３やダンプシリンダ５４への供給油量を制限することができる。これにより、余剰分の圧油が静油圧式無段変速装置６のチャージ回路６３に供給され易くなる。

上述のように、パワーステアリング装置７の操向制御バルブ７０に供給された圧油が、ステアリングシリンダ７２の作動の有無にかかわらず、直接的にタンクに還元されるものではない。つまり、パワーステアリング装置７からの圧油は、油圧アクチュエータとしてのリフトシリンダ５３やダンプシリンダ５４やモアー昇降シリンダ４３への供給回路である第一油路８１や、静油圧式無段変速装置６のチャージ回路６３に接続された第二油路８２に供給される。
そして、リフトシリンダ５３やダンプシリンダ５４への圧油供給経路においても、リフトシリンダ５３やダンプシリンダ５４からの戻り油を、全量がタンクに還元されるようにするのではなく、第三油路８３を介して静油圧式無段変速装置６のチャージ回路６３に供給している。

〔別実施形態の１〕
実施の形態では、モアー装置４を上昇及び下降させるシリンダとして、単動シリンダで構成されたモアー昇降シリンダ４３を示したが、この構造に限定されるものではない。
例えば、モアー装置４を上昇及び下降させるシリンダとして、複動型のものを採用して、リフトシリンダ５３やダンプシリンダ５４の場合と同様にチャージ回路６３に戻すようにしても良い。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。

〔別実施形態の２〕
実施の形態では、モアー側絞り８８や集草側絞り８７を設けた構造のものを例示したが、この構造に限られるものではなく、これらの絞りを省いたものであっても差し支えない。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。

〔別実施形態の３〕
実施の形態では、作業装置として、集草装置５やモアー装置４を採用した構造のものを例示したが、この構造に限られるものではない。
例えば、作業装置として、図示はしないが、耕耘装置、クレーン装置、リフトフォーク、ダンプ荷台、揚送装置、放水装置など、各種のものを採用することができる。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。

本発明は、乗用型草刈機に限らず、トラクタや運搬車、あるいはフォークリフトなど、パワーステアリング装置と各種の作業装置を操作するための油圧アクチュエータを備えた、各種の作業車に適用可能である。

１ 走行機体
４ モアー装置
５ 集草装置
６ 静油圧式無段変速装置
７ パワーステアリング装置
８ 圧油供給ポンプ
１１ 操向輪
１２ 駆動輪
４３，５３，５４ 油圧アクチュエータ
５０ 集草容器
６３ チャージ回路
８０ 圧油給排回路
８１ 第一油路
８２ 第二油路
８３ 第三油路
８７，８８ 絞り部

Claims (3)

1. 走行機体に、
   操向輪及び駆動輪を備えた走行装置と、
   前記駆動輪を駆動する静油圧式無段変速装置と、
   前記操向輪を操舵するパワーステアリング装置と、
   所定の作業を行う作業装置と、
   前記作業装置を操作する油圧アクチュエータと、
   前記パワーステアリング装置及び前記油圧アクチュエータに対して圧油を供給する圧油供給ポンプと、
   前記圧油供給ポンプから、前記パワーステアリング装置、及び前記油圧アクチュエータに対して圧油を給排する圧油給排回路と、が備えられ、
   前記圧油給排回路に、
   前記圧油供給ポンプから前記パワーステアリング装置を経て、前記油圧アクチュエータに対して圧油を供給する第一油路と、
   前記パワーステアリング装置からの戻り油路を前記静油圧式無段変速装置のチャージ回路に接続する第二油路と、
   前記油圧アクチュエータからの戻り油路を前記静油圧式無段変速装置のチャージ回路に接続する第三油路と、が備えられた作業車。
2. 前記作業装置がモアー装置と集草装置であり、
   前記油圧アクチュエータが、前記モアー装置を昇降作動、又は前記集草装置の集草容器を昇降作動及び姿勢変更させる油圧シリンダである請求項１記載の作業車。
3. 前記第一油路における前記パワーステアリング装置から前記油圧アクチュエータへの圧油供給油路部分に絞り部を設けて、前記圧油供給油路部分における余剰油を前記第三油路に供給するように構成されている請求項１又は２記載の作業車。

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