JP2023083782A - 電磁比例弁、電磁比例弁を用いた油圧制御ユニット及びこれらを備えている作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】パイロット圧を利用する油路系の単純化を可能にする電磁比例弁を構成する。【解決手段】電磁ソレノイド５３と、電磁ソレノイド５３に供給される電流に対応して作動する圧力制御スプール５６と、作動制御弁に作用させるパイロット圧を出力する第１制御ポートＡｘと、作動モード設定弁に作用させるパイロット圧を出力する第２制御ポートＢｘとを備え、電磁ソレノイド５３に供給される電流の上昇に伴い第１制御ポートＡｘのパイロット圧を上昇させ、第２制御ポートＢｘのパイロット圧を作動モード設定弁の操作に必要な値に維持する。【選択図】図９

Description

本発明は、電磁比例弁、電磁比例弁を用いた油圧制御ユニット及びこれらを備えている作業車に関する。

フロントローダの油圧制御装置を例に挙げると、特許文献１には、ブームシリンダに作動油を給排する方向切換弁と、バケットシリンダに作動を給排する方向切換弁とを備え、夫々の方向切換弁をパイロット圧によって各別に操作する電磁比例弁（文献では、電磁比例減圧弁）を備えた構成が記載されている。

この特許文献１に示される構成は、操縦レバーの操作によって電磁比例弁のソレノイドに供給する電流の設定によりパイロット圧を制御し、方向制御弁を操作してブームシリンダ、あるいは、バケットシリンダの作動を実現している。

また、特許文献１では、ブームをフローティング状態にするために、２つの逆止弁にパイロット圧を作用させる専用の電磁比例減圧弁を備えた構成が記載されている。

特開２０１１－２０２７３０号公報

特許文献１に記載されるように操作レバーの操作により、電磁制御弁に供給する電流を制御し、この電磁比例弁のパイロット圧で制御弁を操作するものでは、例えば、機械的な操作構造を用いて操作レバーの力で弁体を操作するものと比較して、操作構造の複雑化を解消できるものである。

ここで、バケット作業において、特許文献１のように２つの逆止弁を制御することでブームをフローティング状態に設定するものを考えると、２つの逆止弁に作用させるパイロット圧を作り出す電磁比例弁（単純な電磁弁でも良い）を必要とするため、専用の電磁比例弁を必要とするものである。

特に、バケット作業において土砂の排出速度を高速化するために、バケットシリンダからの戻り油を、供給側に合流させることで作動油を再生させる再生弁を用いる技術も考えられており、このような再生弁を用いるものでは、パイロット圧によって再生弁を制御する電磁比例弁を更に必要とするものであった。

このように複数の電磁比例弁を用いる油圧制御ユニットでは、部品点数の増大を招き、電流を供給するための配線数の増大を招くことが懸念されるものであった。

このような理由から、作動油を制御するためにパイロット圧を利用する油路系の単純化を可能にする電磁比例弁、この電磁比例弁を用いることでユニットが単純化する油圧制御ユニット、及び、これらを利用した作業車が必要とされる。

本発明に係る電磁比例弁の特徴構成は、電磁ソレノイドと、前記電磁ソレノイドに供給される電流に対応して作動する圧力制御スプールと、作動制御弁に作用させるパイロット圧を出力する第１制御ポートと、作動モード設定弁に作用させるパイロット圧を出力する第２制御ポートとを備え、前記電磁ソレノイドに供給される電流の上昇に伴い、前記第１制御ポートのパイロット圧を上昇させ、且つ前記第２制御ポートのパイロット圧を前記作動モード設定弁の操作に必要な値に維持する点にある。

この特徴構成によると、電磁ソレノイドに供給される電流に対応したパイロット圧を第１制御ポートから作動制御弁に作用させ、作動制御弁において作動油の油量の制御が可能となる。また、電磁ソレノイドに電流が供給された場合には、第２制御ポートのパイロット圧を上限まで上昇させることにより、作動モード設定弁のポジションの切り換えを迅速に行える。つまり、２つの電磁比例弁を用いることなく、２種のパイロット圧を得ることが可能となり、例えば、油圧制御ユニットを構成の部品点数を低減できる。
その結果、作動油を制御するためにパイロット圧を利用する油路系の単純化を可能にする電磁比例弁が構成された。

上記構成に加えた構成として、前記電磁ソレノイドに供給される電流の上昇の初期に、前記第２制御ポートのパイロット圧を、前記作動形態制御弁の操作に必要な値を超える値まで上昇させても良い。

これによると、第２制御ポートのパイロット圧で作動形態制御弁を迅速、確実に操作できる。

本発明に係る油圧制御ユニットの特徴構成は、前記電磁比例弁を用いた油圧制御ユニットであって、前記作動制御弁が、複動型の油圧シリンダに作動油を給排するように構成され、前記作動形態制御弁が、前記油圧シリンダの一方のシリンダ室に作動油を供給する流路に対し、前記油圧シリンダの他方のシリンダ室から排出された作動油を合流させるパイロット操作型の切換弁として構成されている点にある。

これによると、電磁比例弁の第１制御ポートのパイロット圧で作動制御弁を操作することで複動型の油圧シリンダを制御できる。また、電磁比例弁の第２制御ポートのパイロット圧で作動形態制御弁としての切換弁を操作することで、油圧シリンダの作動速度の高速化が可能となる。

上記構成に加えた構成として、前記作動制御弁が、前記油圧シリンダを伸長作動させる伸長ポジションと、前記油圧シリンダを収縮作動させる収縮ポジションと、作動油を給排しない中立ポジションとに切換自在な制御スプールを有し、前記油圧シリンダの作動時に前記作動制御弁から前記油圧シリンダに作動油を供給する第１流路と、前記油圧シリンダから作動油が排出される第２流路とを備え、前記切換弁が、３つのポジションのうち中央に前記第１流路の作動油を前記第２流路に合流させる合流ポジションを配置し、前記合流ポジションを挟む２つのポジションに前記作動制御弁からの作動油を前記第１流路に送り、前記第２流路の作動油を前記作動制御弁に戻す連通ポジションを配置した切換スプールを有し、２つの前記電磁比例弁の前記第１制御ポートのパイロット圧を前記制御スプールの両端部に各別に作用させるパイロット制御流路を備え、２つの前記電磁比例弁の前記第２制御ポートのパイロット圧を前記切換スプールの両端部に各別に作用させるモード制御流路を備えても良い。

これによると、２つの電磁比例弁の一方に電流を供給することにより、作動制御弁の制御スプールの一端側に第１制御ポートのパイロット圧を作用させ、制御スプールを伸長ポジションと収縮ポジションとの何れかに設定できる。また、２つの電磁比例弁の一方に電流が供給することにより、切換弁の切換スプールに第２制御ポートのパイロット圧を作用させ、連通ポジションに設定し、油圧シリンダに対する作動油の給排が可能となる。これにより、油圧シリンダの伸長作動、又は、収縮作動を適正に行える。

また、この構成では、２つの電磁比例弁に異なる電流を同時に供給した場合には、他方より大きい電流が供給された電磁比例弁の第１制御ポートのパイロット圧により制御スプールが、伸長ポジションと収縮ポジションとの何れかに設定される。また、２つの電磁比例弁に異なる電流を同時に供給した場合でも、２つの電磁比例弁の第２制御ポートから切換スプールの両端に等しいパイロット圧が作用するため、切換弁は合流ポジションに設定される。このため、作動油が合流する（再生さる）ことにより油圧シリンダの高速作動を可能にする。

上記構成に加えた構成として、前記油圧シリンダを制御する操作具を備え、前記操作具の操作位置に基づいて、２つの前記電磁比例弁に選択的に電流を供給する制御部を備えても良い。

これによると、操作具の人為的な操作に基づいて、２つの電磁比例弁に電流の供給を制御することが可能となる。

本発明に係る作業車の特徴構成は、前記電磁比例弁、前記油圧制御ユニットが車体に備えられている点にある。

この特徴構成によると、作業車において、電磁比例弁によりパイロット圧を利用した油圧系の単純化を可能にし、油圧シリンダの作動速度の高速化を可能にする作業車が構成された。

フロントローダを備えたトラクタの側面図である。 油圧制御ユニットの油圧回路図である。 バケット制御ブロックの油圧回路図である。 ハウジング内のスプール等と油路を示す断面図である。 高速ダンプ作動時のハウジング内のスプール等と油路を示す断面図である。 操作レバーと制御構成とを示す図である。 操作レバーのグリップ部を示す斜視図である。 電磁比例弁に電流を供給した際の第１制御ポートと第２制御ポートとのパイロット圧の変化を示すグラフである。 電磁比例弁の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１には、フロントローダ１０を備えたトラクタＡ（作業車の一例）を示している。同図では、トラクタの前方を「Ｆ」で示し、後方を「Ｒ」で示している。

トラクタＡは、前車輪１と後車輪２とを有する車体３の前部にエンジン４を備え、運転部を覆うキャビン５の内部に車体３の後部に運転座席６とステアリングホイール７とを収容している。

フロントローダ１０は、左右の支柱状フレーム１１と、左右のブーム１２と、１つのバケット１３と、左右のブームシリンダ１４（油圧シリンダの一例）と、１つのバケットシリンダ１５（油圧シリンダの一例）とを備えている。このフロントローダ１０は、左右の支柱状フレーム１１を車体３に着脱自在に取り付けることにより、車体３に対するフロントローダ１０の全体の着脱を可能にしている。

左右のブーム１２は、前端部が車体３の前側に突出し、この前端部が上下移動できるように、その基端部が対応する左右の支柱状フレーム１１の上端に支持されている。更に、左右のブーム１２の前端部に横向き姿勢の支軸１３ａを中心に揺動自在にバケット１３が支持されている。

ブームシリンダ１４は複動型であり、ブーム側ピストンロッド１４ａを支柱状フレーム１１に連結し、ブーム側シリンダ部１４ｂのボトムをブーム１２に連結している。バケットシリンダ１５は複動型であり、バケット側ピストンロッド１５ａをバケット１３に連結し、バケット側シリンダ部１５ｂのバケット側シリンダ部１５ｂをブーム１２に連結している。

この構成から、フロントローダ１０は、ブームシリンダ１４の伸長によりブーム１２の先端を上昇させ、ブームシリンダ１４の収縮によりブーム１２の先端を下降させる。また、フロントローダ１０は、バケットシリンダ１５の伸長により支軸１３ａを中心にバケット１３を揺動させるダンプ作動を行わせ、バケットシリンダ１５の収縮により支軸１３ａを中心にバケット１３を揺動させるスクイ作動を行わせる。

〔油圧制御ユニット〕
図１に示すように、フロントローダ１０は、運転座席６の近傍に配置した単一の操作レバー１６（操作具の一例）の操作によりブームシリンダ１４の伸縮作動と、バケットシリンダ１５の伸縮作動とを可能にしている。図６、図７に示すように操作レバー１６は、スクイ領域Ｓと、中立領域Ｎと、第１ダンプ領域Ｄ１と、第２ダンプ領域Ｄ２とに操作自在に支持され、グリップ部１６ａにモードスイッチ１７とフローティングスイッチ３９とを備えている。

尚、モードスイッチ１７とフローティングスイッチ３９とは、押し操作によりＯＮ状態に設定されるものが用いられている。また、この操作レバー１６は、図７に示すように、平面視で互いに直交する方向となるＹ方向とＺ方向とに操作自在に構成されている。特にＹ方向に操作することでバケット１３を制御し、Ｚ方向に操作することでブーム１２を制御する。

図２に示すように、油圧制御ユニットＢは、バケット１３を制御するバケット制御ブロックＢａと、ブーム１２を制御するブーム制御ブロックＢｂとを備えている。

図２、図３に示すように、バケット制御ブロックＢａは、エンジン４（図１を参照）で駆動される作動油ポンプ２１（油圧ポンプの一例）から作動油が供給される作動油流路２２を有し、作動油を排出するドレン流路２３を有している。更に、この油圧制御ユニットＢは、パイロット油ポンプ２８からのパイロット圧を伝えるパイロット流路２９を備え、パイロット油を排出するパイロットドレン流路３０を有している。

〔油圧制御ユニット：バケット制御ブロック〕
図３に示すように、バケット制御ブロックＢａでは、作動油流路２２の作動油をバケットシリンダ１５に給排するバケット制御弁２４（作動制御弁の一例）を有している。

バケット制御ブロックＢａは、バケット制御弁２４の操作によってバケット１３をダンプ作動させる際に、バケット制御弁２４からバケットシリンダ１５に作動油が供給される第１流路３１と、バケットシリンダ１５から排出された作動油がバケット制御弁２４に流れる第２流路３２とを有している。更に、第１流路３１と、第２流路３２とにパイロット操作型のチェック弁２７を有している。

バケット制御ブロックＢａは、第１流路３１の圧力上昇時に作動油をドレン流路２３に排出するリリーフ弁２６と、第２流路３２の圧力上昇時に作動油をドレン流路２３に排出するリリーフ弁２６とを有している。第１流路３１と、第２流路３２とにパイロット操作型のチェック弁２７を備えている。

バケット制御ブロックＢａは、第２流路３２に流れる作動油をバケット制御弁２４に戻す連通ポジション、及び、第２流路３２に流れる作動油を第１流路３１に合流させる合流ポジションに切り換え可能な切換弁３３（作動モード設定弁の一例）を備えている。

このバケット制御ブロックＢａは、モード弁３８を備えている。このモード弁３８は、切換弁３３が合流ポジションにある状態で、閉止ポジションに設定されることで、バケット１３のダンプ作動の高速化を可能にし、開放ポジションに設定されることで、バケット１３のフローティングを可能にする。

モード弁３８は、開放ポジションと、閉止ポジションとに切換自在なモードスプール３８ａを備えており、パイロット圧が作用しない状態でスプ－ルスプリングの付勢力によって連通ポジションに設定される。

バケット制御弁２４は、制御スプール２４ａを有し、この制御スプール２４ａは、パイロット圧により中立ポジションＮｐと、この中立ポジションＮｐを挟む位置のスクイポジションＳｐ（収縮ポジションの一例）と、ダンプポジションＤｐ（伸長ポジションの一例）との３ポジション自在に構成されている。

特に、切換弁３３は、切換スプール３３ａを有し、この切換スプール３３ａはパイロット圧の制御により中立位置となる合流ポジションと、この合流ポジションを挟む２箇所の連通ポジションとに操作自在に構成されている。

このバケット制御ブロックＢａは図６に示すように、操作レバー１６の操作領域をポテンショメータ等の操作位置センサ１８で電気的に検出し、検出された操作領域に基づき一対の電磁比例弁ＰＶに供給する電流を設定する制御部１９を備えている。

図４、図５に示すように、油圧制御ユニットＢのバケット制御ブロックＢａでは、ハウジングＨに対してバケット制御弁２４の制御スプール２４ａと、切換弁３３の切換スプール３３ａと、モード弁３８のモードスプール３８ａを移動自在に収容している。

更に、バケット制御ブロックＢａでは、ハウジングＨに対し、一対のリリーフ弁２６を収容し、一対のチェック弁２７を収容し、更に、一対のチェック弁２７の夫々に作用するパイロット圧を制御するポペット弁２７ａを収容している。尚、ポペット弁２７ａは、図４、図５に示す油圧制御ユニットＢの油圧回路図には示していない。

特に、ハウジングＨには、一対の電磁比例弁ＰＶを備えており、これらのうち、バケット１３をスクイ作動させるものを、スクイ側電磁比例弁ＰＶｓと称し、バケット１３をダンプ作動させるものをダンプ側電磁比例弁ＰＶｄと称する。

〔電磁比例弁〕
図９に示すように電磁比例弁ＰＶが構成されている。つまり、軸芯Ｘを中心とする筒状のケース部５１の内部に、軸芯Ｘに沿う方向に移動自在に鉄芯５２を収容し、ケース部５１の外周部に電磁ソレノイド５３を備え、ケース部５１の端部に嵌合状態で支持体５４を備えている。

支持体５４は、軸芯Ｘと同軸芯で貫通孔が形成され、この貫通孔に対し鉄芯５２と一体的に移動するプランジャ５５が挿通している。また、支持体５４のうち、プランジャ５５の反対側に形成された凹部にスプール５６（圧力制御スプールの一例）が嵌め込まれ、このスプール５６をプランジャ５５の方向に付勢するスプリング５７が、スプール５６に外嵌状態で配置されている。

このスプール５６は、プランジャ５５が突出端（図９で右側の端部）が当接可能な位置に配置されている スプール５６は、外周に複数のランド部が形成され、軸芯Ｘと同軸芯でドレン孔部５６ａが形成され、このドレン孔部５６ａの先端側（図９で右端）がランド部の外周面の部位に連通し、このドレン孔部５６ａの基端側（図９で左端）がドレンポートＴｘに連通している。

この電磁比例弁ＰＶは、油圧制御ユニットＢを構成するハウジングＨの孔状部に嵌め込む状態で使用される。ハウジングＨの孔状部には、パイロット流路２９に連通するポンプポートＰｘと、パイロットドレン流路３０に連通するドレンポートＴｘと、パイロット制御流路３５に連通する第１制御ポートＡｘと、モード制御流路３６に連通する第２制御ポートＢｘとが形成されている。

この電磁比例弁ＰＶは、電磁ソレノイド５３に供給する電流を増大することによりスプリング５７の付勢力に抗してプランジャ５５が突出作動（図９で右側への作動）し、スプール５６を作動させる。この作動に伴いパイロット流路２９のパイロット圧を制御して第１制御ポートＡｘと、第２制御ポートＢｘとから伝える。

また、電磁比例弁ＰＶは電磁ソレノイド５３に供給する電流の増大に伴い、第１制御ポートＡｘのパイロット圧を比例的に増大させるものであるが、第２制御ポートＢｘでは、第１制御ポートＡｘのパイロット圧が伝えられる以前に、上限（切換弁３３の操作に必要な値を超える値）となるパイロット圧（パイロット流路２９の圧力）を維持した状態を伝えるように構成されている。

このように作り出されるパイロット圧を図８に示している。同図に示すように電磁ソレノイド５３に供給される電流（電流値）を横軸に取り、第１制御ポートＡｘのパイロット圧Ｐ１と、第２制御ポートＢＸのパイロット圧Ｐ２との変化を縦軸方向で表しており、電磁ソレノイド５３に供給される電流（電流値）が増大した場合には、第２制御ポートＢＸのパイロット圧Ｐ２が極めて短時間のうちに上限まで上昇し、この後に第１制御ポートＡｘのパイロット圧Ｐ２が電流に比例して増大することが理解できる。

また、第２制御ポートＢＸのパイロット圧Ｐ２のパイロット圧の上限は、第１制御ポートＡｘのパイロット圧Ｐ１の上限と等しく、ポンプポートＰｘの圧力と等しい圧力となる。特に、第２制御ポートＢＸのパイロット圧Ｐ２のパイロット圧の上限は、決まった値に圧力に限定されるものではなく、任意の値であっても良い。

図４、図５に示すように、油圧制御ユニットＢは、ハウジングＨの一方に（図では左側）にスクイ側電磁比例弁ＰＶｓを備え、ハウジングＨの他方（図では右側）にダンプ側電磁比例弁ＰＶｄを備えている。

〔パイロット油路の構成〕
図３に示すように、バケット制御ブロックＢａは、バケット制御弁２４の制御スプール２４ａの一方の端部に一方の電磁比例弁ＰＶの第１制御ポートＡｘからのパイロット圧を作用させるパイロット制御流路３５を形成し、制御スプール２４ａの他方の端部に他方の電磁比例弁ＰＶの第１制御ポートＡｘからのパイロット圧を作用させるパイロット制御流路３５を形成している。

また、パイロット制御流路３５からチェック弁２７（ポペット弁２７ａ）に圧力を作用させる流路を分岐して形成し、モード弁３８のモードスプール３８ａに圧力を作用させる流路を分岐して形成している。

〔制御形態：スクイ作動〕
バケット制御ブロックＢａは、操作レバー１６を、スクイ領域Ｓに操作した場合には、バケット１３をスクイ作動させる。

この作動が行われる際には、制御部１９がスクイ側電磁比例弁ＰＶｓに電流を供給することにより、第２制御ポートＢｘのパイロット圧の作用により、切換弁３３が一方の連通ポジションに設定される。

この設定状態において、スクイ側電磁比例弁ＰＶｓの第１制御ポートＡｘからのパイロット圧によりバケット制御弁２４がスクイポジションＳｐに操作されることにより、バケットシリンダ１５のバケット側ピストンロッド１５ａの側のシリンダ室に作動油が供給され、バケットシリンダ１５が収縮作動することによりスクイ作動が行われる。

尚、バケット１３にスクイ作動させる制御では、モード弁３８のモードスプール３８ａに対して第１制御ポートＡｘのパイロット圧が作用し、モードスプール３８ａが開放ポジションに設定されることになるが、このスクイ作動では、モード弁３８に作動油が流れることはなく、スクイ作動に影響を与えることはない。

〔制御形態：ダンプモード（ａ）〕
また、モードスイッチ１７がＯＮ操作されない状況（ＯＦＦ状態にある状況）で、操作レバー１６を、図６に示す第１ダンプ領域Ｄ１から第２ダンプ領域Ｄ２に連続的に操作した場合には、第１ダンプ領域Ｄ１において、バケット１３を高速ダンプ作動させ、第２ダンプ領域においてバケット１３を標準的な速度で作動させる。

この作動において、操作レバー１６が第１ダンプ領域に操作された場合には、制御部１９がスクイ側電磁比例弁ＰＶｓに設定値の電流を供給すると共に、制御部１９がダンプ側電磁比例弁ＰＶｄに対しスクイ側の電磁比例弁ＰＶに供給する電流より大きい値の電流を供給する。

これにより、切換弁３３の切換スプール３３ａの両端に対し、２つの電磁比例弁ＰＶの第２制御ポートＢｘのパイロット圧が等しく作用し、この切換スプール３３ａは合流ポジションに設定される。

このように設定された状態では、２つの電磁比例弁ＰＶのうちスクイ側電磁比例弁ＰＶｓの第１制御ポートＡｘのパイロット圧が、モード弁３８のモードスプール３８ａを開放ポジションに向けて作用し、これと同時に、ダンプ側電磁比例弁ＰＶｄの第１制御ポートＡｘのパイロット圧が、モード弁３８のモードスプール３８ａを閉止ポジションに向けて作用する。

このようにパイロット圧がモードスプール３８ａの両端に作用するが、前述したように制御部１９が、ダンプ側電磁比例弁ＰＶｄと比較してスクイ側電磁比例弁ＰＶｓに供給する電流より大きい値の電流を供給するため、モード弁３８のモードスプール３８ａは閉止ポジションに設定される。

このモード弁３８のモードスプール３８ａと同様に、バケット制御弁２４の制御スプール２４ａの両端にパイロット圧が作用するものの、前述したように、制御部１９が、ダンプ側電磁比例弁ＰＶｄと比較してスクイ側電磁比例弁ＰＶｓに供給する電流より大きい値の電流を供給するため、制御スプール２４ａは、ダンプポジションＤｐに操作される。

その結果、バケット制御弁２４から第１流路３１を介してバケットシリンダ１５に作動油を供給し、バケットシリンダ１５から第２流路３２に排出される作動油を、合流ポジションにある切換弁３３が第２流路３２に合流させる。また、モード弁３８が閉止位置にあるため第２流路３２の作動油をドレン流路２３に排出することがなく、第１流路３１には第２流路３２から合流した作動油が供給されるためバケット１３の高速ダンプ作動を行わせる。これによりバケット１３の土砂等を迅速に排出できる。

この後に、操作レバー１６が第２ダンプ領域に操作された場合には、制御部１９がダンプ側電磁比例弁ＰＶｄだけに電流を供給する。これにより、制御部１９ダンプ側の電磁比例弁ＰＶの第２制御ポートＢｘのパイロット圧により、バケット制御弁２４がダンプポジションＤｐに操作される。

そのため、バケット制御弁２４で制御された作動油が、第１流路３１を介してバケットシリンダ１５のバケット側シリンダ部１５ｂのシリンダ室に供給され、バケット側ピストンロッド１５ａの側のシリンダ室から排出された作動油が第２流路３２を介してバケット制御弁２４に戻され、更に、ドレン流路２３に排出される。これにより、バケットシリンダ１５が伸長作動することにより標準的な速度でダンプ作動が行われる。

〔制御形態：ダンプモード（ｂ）〕
モードスイッチ１７がＯＮ操作した状況で、操作レバー１６を、図６に示す第１ダンプ領域Ｄ１から第２ダンプ領域Ｄ２に連続的に操作した場合には、前述したダンプモード（ａ）とは逆に、第１ダンプ領域Ｄ１において、バケット１３を標準的な速度で作動させ、第２ダンプ領域Ｄ２において、バケット１３を高速ダンプ作動させる。

このダンプモード（ｂ）において、バケット１３を標準的な速度で作動させる際の作動油の流れ、パイロット圧による弁の作動、及び、バケット１３を高速ダンプ作動させる際の作動油の流れ、パイロット圧による弁の作動はダンプモード（ａ）と共通する。

〔制御形態：フローティング〕
バケット１３のフローティングは、フローティングスイッチ３９のＯＮ操作により可能となる。

つまり、フローティングスイッチ３９がＯＮ操作された場合には、制御部１９がスクイ側電磁比例弁ＰＶｓと、ダンプ側電磁比例弁ＰＶｄとに等しい値の電流を供給する。

これにより、切換弁３３の切換スプール３３ａの両端に対し、２つの電磁比例弁ＰＶの第２制御ポートＢｘのパイロット圧が等しく作用するため、この切換スプール３３ａは合流ポジションに設定される。また、このようにパイロット圧が作用することにより第１流路３１と第２流路３２とに備えたチェック弁２７が開放する。

これと同様に、バケット制御弁２４の制御スプール２４ａの両端に対し、２つの電磁比例弁ＰＶの第１制御ポートＡｘの等しいパイロット圧が作用し、制御スプール２４ａは中立ポジションに操作される。

更に、モード弁３８のモードスプール３８ａの両端に対し、２つの電磁比例弁ＰＶの第１制御ポートＡｘの等しいパイロット圧が作用するものの、スプ－ルスプリングの付勢力によりモードスプール３８ａは開放ポジションに設定される。

このようにバケット制御弁２４が中立ポジションに設定され、モード弁３８が開放ポジションに設定されているため、バケット制御弁２４によって第１流路３１と第２流路３２との間での作動油の流れを可能にすると共に、このように流れる作動油の圧力が低減されるため、バケット１３のフローティング状態への移行を実現する。

尚、フローティングを行わせることにより、バケット１３を接地させた状態で土砂等を掬い取るために車体３を前進させた際に、バケット１３の姿勢を地面の凹凸に追従させて自由に変化させることが可能となる。

〔ブーム制御ブロック〕
図２に示すように、ブーム制御ブロックＢｂの油路構成は、バケット制御ブロックＢａと基本的に共通するが、バケット制御ブロックＢａのモード弁３８を備えていない点でバケット制御ブロックＢａと異なる。

このブーム制御ブロックＢｂでは、ブーム１２を制御するブーム制御弁４４（作動制御弁の一例）を備えている。このブーム制御弁４４は、作動油を供給する対象が異なるだけで、バケット制御ブロックＢａのバケット制御弁２４と共通する構成を有している。尚、共通する構成については、バケット制御ブロックＢａと共通する符号を付している。

このブーム制御ブロックＢｂでは、一対の電磁比例弁ＰＶの構成も、バケット制御ブロックＢａに備えた電磁比例弁ＰＶと共通する構成を有しており、操作レバー１６の操作（前述したＺ方向への操作）により電磁比例弁ＰＶから供給する電流を制御してブーム制御弁４４を操作する。

図２に示すように、ブーム制御ブロックＢｂの切換弁３３は、バケット制御ブロックＢａの切換弁３３と共通する構成であるが、合流ポジションに設定された場合に、合流状態の流路をドレン流路２３に連通させるように構成されている。

このような構成から、操作レバー１６の操作によりブームシリンダ１４を伸縮させることでブーム１２を昇降作動させ、バケット１３の高さを設定できる。

また、フローティングスイッチ３９をＯＮ操作することでブーム１２をフローティングさせることも可能である。つまり、フローティングスイッチ３９がＯＮ操作された場合には、制御部１９がスクイ側電磁比例弁ＰＶｓと、ダンプ側電磁比例弁ＰＶｄとに等しい値の電流を供給する。

これにより、バケット制御ブロックＢａにおける制御と同様に、切換弁３３は合流ポジションに設定され、第１流路３１と第２流路３２とに備えたチェック弁２７が開放し、ブーム制御弁４４が中立ポジションに設定される。

その結果、バケット１３を接地させた状態で土砂等を掬い取るために車体３を前進させた際に、バケット１３を地面の凹凸に追従させて自由に昇降させるようにブーム１２の上下方向への自由な移動を可能にする。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）実施形態では、電磁比例弁ＰＶのスプール５６（圧力制御スプール）をハウジングＨの孔状部に挿入することにより、スプール５６とハウジングの孔状部との境界に、ポンプポートＰｘと、ドレンポートＴｘと、第１制御ポートＡｘと、第２制御ポートＢｘとを形成していたが、これに代えて、スプール５６を収容するケースを備えて電磁比例弁ＰＶを構成することも可能である。

この別実施形態（ａ）のようにスプール５６を収容するケースを備えたものでは、ケースに対してポンプポートＰｘと、ドレンポートＴｘと、第１制御ポートＡｘと、第２制御ポートＢｘとを形成することになり、スプール５６と一体的にケースをハウジングに収容することで、各ポートとパイロット制御のための流路が接続することになる。

（ｂ）電磁比例弁ＰＶとして、第１制御ポートのパイロット圧が上昇する際に、第２制御ポートと同様にパイロット圧が上限まで上昇する制御ポート（例えば、第３制御ポート）を備える。この制御ポートは複数であっても良く、このように第２制御ポートと同様のパイロット圧を作用させる制御ポートを複数備えることにより、複数の対象に対して同時にパイロット圧を作用させることが可能となる。

（ｃ）モードスイッチ１７は、操作レバー１６のグリップ部１６ａに備える構成に限るものではなく、操作レバー１６のレバーガイド部や、メータパネル部に備えることも考えられる。この場合、モードスイッチ１７は操作位置が保持されるトグル型のものを用いることが考えられる。

（ｄ）操作レバー１６を、スクイ領域Ｓと、中立領域Ｎと、ダンプ領域（図示せず）との３領域に操作できるように構成し、操作レバー１６がこれらの３領域に操作された場合に、これ対応してバケット制御弁２４をスクイポジションと、中立ポジションと、ダンプポジションとの３ポジションに操作するように制御部の制御形態を設定する。

また、この別実施形態（ｄ）では、バケット制御弁２４がダンプポジションにある状態でモードスイッチ１７がＯＮ操作された場合に開閉弁２５を閉止ポジションに設定することで、バケット１３のダンプ作動を高速化させることが可能となる。

本発明は、電磁比例弁、電磁比例弁を用いた油圧制御ユニット、及び、作業車に利用することができる。

１４ ブームシリンダ（油圧シリンダ）
１５ バケットシリンダ（油圧シリンダ）
１６ 操作レバー（操作具）
１９ 制御部
２４ バケット制御弁（作動制御弁）
２４ａ 制御スプール
３１ 第１流路
３２ 第２流路
３３ 切換弁（作動モード設定弁）
３３ａ 切換スプール
３５ パイロット制御流路
３６ モード制御流路
４４ ブーム制御弁（作動制御弁）
５３ 電磁ソレノイド
５６ スプール（圧力制御スプール）
Ａ トラクタ（作業車）
Ａｘ 第１制御ポート
Ｂｘ 第２制御ポート
Ｎｐ 中立ポジション
Ｓｐ スクイポジション（収縮ポジション）
Ｄｐ ダンプポジション（伸長ポジション）
Ｂ 油圧制御ユニット
ＰＶ 電磁比例弁

Claims (6)

1. 電磁ソレノイドと、前記電磁ソレノイドに供給される電流に対応して作動する圧力制御スプールと、作動制御弁に作用させるパイロット圧を出力する第１制御ポートと、作動モード設定弁に作用させるパイロット圧を出力する第２制御ポートとを備え、
   前記電磁ソレノイドに供給される電流の上昇に伴い、前記第１制御ポートのパイロット圧を上昇させ、且つ前記第２制御ポートのパイロット圧を前記作動モード設定弁の操作に必要な値に維持する電磁比例弁。
2. 前記電磁ソレノイドに供給される電流の上昇の初期に、前記第２制御ポートのパイロット圧を、前記作動モード設定弁の操作に必要な値を超える値まで上昇させる請求項１に記載の電磁比例弁。
3. 請求項１又は２に記載の電磁比例弁を用いた油圧制御ユニットであって、
   前記作動制御弁が、複動型の油圧シリンダに作動油を給排するように構成され、前記作動モード設定弁が、前記油圧シリンダの一方のシリンダ室に作動油を供給する流路に対し、前記油圧シリンダの他方のシリンダから排出された作動油を合流させるパイロット操作型の切換弁として構成されている油圧制御ユニット。
4. 前記作動制御弁が、前記油圧シリンダを伸長作動させる伸長ポジションと、前記油圧シリンダを収縮作動させる収縮ポジションと、作動油を給排しない中立ポジションとに切換自在な制御スプールを有し、
   前記油圧シリンダの作動時に前記作動制御弁から前記油圧シリンダに作動油を供給する第１流路と、前記油圧シリンダから作動油が排出される第２流路とを備え、
   前記切換弁が、３つのポジションのうち中央に前記第１流路の作動油を前記第２流路に合流させる合流ポジションを配置し、前記合流ポジションを挟む２つのポジションに前記作動制御弁からの作動油を前記第１流路に送り、前記第２流路の作動油を前記作動制御弁に戻す連通ポジションを配置した切換スプールを有し、
   ２つの前記電磁比例弁の前記第１制御ポートのパイロット圧を前記制御スプールの両端部に各別に作用させるパイロット制御流路を備え、
   ２つの前記電磁比例弁の前記第２制御ポートのパイロット圧を前記切換スプールの両端部に各別に作用させるモード制御流路を備えている請求項３に記載の油圧制御ユニット。
5. 前記油圧シリンダを制御する操作具を備え、
   前記操作具の操作位置に基づいて、２つの前記電磁比例弁に選択的に電流を供給する制御部を備えている請求項４に記載の油圧制御ユニット。
6. 請求項１又は２に記載の電磁比例弁及び請求項３～５のいずれか一項に記載の油圧制御ユニットが車体に備えられている作業車。

Images