JP2537219B2 - 油圧シリンダの油圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は油圧シリンダの油圧制御装置に関する。

（従来の技術） 特公昭52−35886号において、タンクから複動型油圧
シリンダへの作動油路に方向切換弁を設け、該方向切換
弁の背圧室に作動油圧を導いて油圧シリンダの作動を制
御するようにしたことが開示される。

また特開昭54−99881号及び実開昭61−152213号に
は、ポンプから単動型油圧シリンダへの作動油路に弁体
を設け、該弁体の背圧室にパイロット圧油を導くパイロ
ット油路を接続し、該パイロット油路に開閉弁を設けた
ことが開示される。

そしてトラクタにおいて、接地作業機の昇降操作を単
動型油圧シリンダで行い、更に水平制御操作を複動型油
圧シリンダで行うようにした支持装置が実開昭57−2080
7号にて開示される。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来は複動型油圧シリンダの場合、方向切
換弁の背圧室に作動油圧を直接導いて油圧シリンダの作
動を制御していたが、その作動油圧は高圧であるため、
それに耐えるべく大型の方向切換弁を用い、且つ高精度
のシール対策を必要としていた。

また単動型油圧シリンダの場合のように弁体の背圧室
にパイロット圧油を導き、そのパイロット油路に設けら
れる開閉弁にて油圧シリンダの作動を制御しても、開閉
弁を閉じて弁体の背圧室にパイロット圧油を保持してお
くには、そのパイロット圧油は高圧の作動油圧に打ち勝
つべく高圧となるため、それに耐えるべく大型で大容量
の開閉弁を用い、且つ高精度のシール対策も必要とな
る。

そしてトラクタのように接地作業機の昇降操作と水平
制御操作を単動型と複動型の油圧シリンダでそれぞれ行
うようにした支持装置を装備した場合、特に制御弁を小
型化して制御ユニットのコンパクト化が望まれる。

そこで本発明の目的は、複動型油圧シリンダ用の方向
切換弁を別系統の低圧油で制御するとともに、単動型油
圧シリンダ用の弁体の背圧室へのパイロット圧油を別の
ポペットとスプールから成るパイロット弁で制御し、こ
のパイロット弁をそのスプール側背圧室に別系統の低圧
油を導いて開閉弁で制御することにより、方向切換弁の
小型化及び開閉弁の小型小容量化とシール対策の容易化
をも併せて図れるようにした油圧シリンダの油圧制御装
置を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題を解決して目的を達成すべく本発明は、ポ
ンプ32から分流弁33を介して二手に分岐された各作動油
路110,120の一方を単動型油圧シリンダ10に、他方を複
動型油圧シリンダ20にそれぞれ接続し、単動型油圧シリ
ンダ10への作動油路110に弁体40を設け、該弁体40に、
それのポペット41を閉動させる油をためる背圧室42を設
けるとともにポペット41に前記作動油路110の作動油を
排圧室42に導入するための小孔41aを開け、このような
排圧室42にパイロット油路141の一端を接続し、該パイ
ロット油路141の他端にポペット82とスプール83を同軸
上に配置して成るパイロット弁80を設け、このパイロッ
ト弁80にポペット82を開動させる油をためる排圧室86を
スプール83の背面に設け、一方、複動型油圧シリンダ20
への作動油路120には方向切換弁50を設け、この方向切
換弁50にもそれのスプール51を軸方向へ押圧するための
油をためる排圧室52を設け、前記作動油路110,120の何
れかに分岐油路123を設け、該分岐油路123に減圧弁38を
接続して作動油圧より低圧の制御油圧を導く制御油路13
0を設け、該制御油路130を二手に分岐して前記パイロッ
ト弁80のスプール側背圧室86と前記方向切換弁50の背圧
室52とにそれぞれ接続し、分岐された該各制御油路131,
132には前記パイロット弁80のスプール側背圧室86と前
記方向切換弁50の背圧室52とに制御油圧を給排するため
の開閉弁62,72を絞り弁61,71を介してそれぞれも設けた
ことを特徴とする。

（作用） 先ず複動型油圧シリンダ（20）用の方向切換弁（50）
の背圧室（52）に作動油圧より低圧の制御油圧を導いて
方向切換弁（50）を別系統の低圧油で制御するので、方
向切換弁及び開閉弁は小型化のものを採用することがで
き、そのシール面も少なくなるためにシール対策も簡単
なものになる。

また単動型シリンダ（10）用の弁体（40）の背圧室
（42）へのパイロット圧油を別のポペット（82）とスプ
ール（83）から成るパイロット弁（80）で制御し、この
バイロット弁（80）をそのスプール側背圧室（86）に別
系統の低圧油を導いて開閉弁（62）で制御するので、弁
体（40）の閉時に高圧となるパイロット圧油をパイロッ
ト弁（80）のポペット（82）で受けられ、そのポペット
（82）を保持するスプール（83）には低圧油を導くだけ
で良くなり、開閉弁（62）には高圧油がかからずに低圧
の制御油のみを制御すれば良く、従って開閉弁は小型小
容量化のものを採用することができ、そのシール面も少
なくなるためにシール対策も簡単なものになる。

そしてそれぞれの制御油路（131），（132）に絞り弁
（61），（71）を設けたことにより方向切換弁（50）及
び弁体（40）の開閉速度の調整も行える。

しかも同一のポンプ（32）から分流弁（33）にて二手
に作動油を分岐し、更に減圧弁（38）により制御油を低
圧にして方向切換弁（50）及び弁体（40）にそれぞれ導
くので、油圧回路を上流側で共用でき、併せて低圧油を
制御する各開閉弁も小型小容量で共通タイプのものを採
用でき、これによりコストダウンが図れて制御ユニット
もコンパクトに構成できる。

（実施例） 以下に添付図面を基に実施例を説明する。

第１図はトラクタの概略側面を示し、トラクタ（１）
の後方にはロータリー作業機（２）が装備され、第２図
にも示すようにロータリー作業機（２）はトラクタ
（１）後部に枢支された１本のアッパリンク（３）と２
本のロアリンク（４），（４）で支持され、またトラク
タ（１）後部上には昇降用の油圧シリンダ（10）が設置
され、この油圧シリンダ（10）により上下揺動される２
本のリフトアーム（５），（５）とロアリンク（４），
（４）とはそれぞれリフトロッド（６），（６）にて枢
着され、更に一方のリフトロッド（６）には水平制御用
の油圧シリンダ（20）が組み込まれる。

第４図はその油圧回路を示し、昇降用の油圧シリンダ
（10）は単動型シリンダ、水平制御用の油圧シリンダ
（20）は複動型シリンダであり、タンク（31）からポン
プ（32）で汲み上げられた油は分流弁（33）で二手に分
岐され、一方は単動型シリンダ（10）の給排ポート（1
1）、他方は複動型シリンダ（20）の給排ポート（2
1），（22）へと流れ、またポンプ（32）から分流弁（3
3）への油路（34）にリリーフ弁（35）が設けられる。

なお、以下の説明において排圧室の名称を使用する
が、この排圧室は、流路を開閉するポペットやスプール
の背面に圧油を溜めるための室であり、この排圧室の油
圧を変更することにより、前記ポペットやスプールを開
または閉方向へ移動することができる。

分流弁（33）から単動型シリンダ（10）内のピストン
（13）背面側の油室（14）の給排ポート（11）への作動
油路（110）には逆止弁（36）が設けられ、その下流に
分岐油路（111）を介して第１油作動装置（Ａ）を構成
するポペット式の第１弁体（40）が設けられ、更に給排
ポート（11）には絞り弁（211）、チェック弁（311）が
内蔵され、調圧弁（19）も接続される。第１弁体（40）
はポペット（41）の背圧室（42）内にスプリング（43）
を収納し、作動油路（110）側のポート（44）はポペッ
ト（41）にて開閉され、ポペット（41）が開くと作動油
はポート（45）からタンク（31）へ戻される。

分流弁（33）から複動型シリンダ（20）の給排ポート
（21），（22）への作動油路（120）には油作動装置
（Ｃ）をなすスプール式の方向切換弁（50）が設けら
れ、その下流で作動油路（120）は二手に分岐され、一
方の油路（121）は複動型シリンダ（20）内のピストン
（23）下方側の油室（24）の給排ポート（21）、他方の
油路（122）はピストン（23）上方側の油室（25）の給
排ポート（22）に接続される。方向切換弁（50）はスプ
ール（51）の両方に背圧室（52），（53）を有し、その
左側の一方のみにスプリング（54）を収納し、スプール
（51）には左右のランド（55），（56）とその両側方及
び中間を連続する油路（57）が形成される。この油路
（57）の中央が供給ポート（58）に臨むと両端のポート
（59），（59）から作動油がタンク（31）に戻される。

複動型シリンダ（20）への作動油路（120）の上流側
には分岐油路（123）が設けられ、この分岐油路（123）
に絞り弁（37）を介して減圧弁（38）が接続され、この
減圧弁（38）の下流に制御油路（130）が設けられ、更
に減圧弁（38）と並列に絞り弁（39）が設けられる。制
御油路（130）には減圧弁（38）により減圧されて作動
油圧より低圧の制御油圧が流れ、この制御油路（130）
には各種制御弁が設けられる。

制御油路（130）は下流で二手に分岐され、その両方
の油路（131），（132）には絞り弁（61），（71）を介
して電磁式の第１開閉弁（62），（72）がそれぞれ接続
され、左側の第１開閉弁（62）は単動型シリンダ（10）
への作動油路（110）に設けた前記第１弁体（40）を制
御し、右側の第１開閉弁（72）は複動型シリンダ（20）
への作動油路（120）に設けた方向切換弁（50）を制御
する。

即ち左側の第１開閉弁（62）の上流において分岐した
油路（133）に第１パイロット弁（80）を接続し、その
ポート（81）と第１弁体（40）の背圧室（42）とをパイ
ロット油路（141）で接続する。第１パイロット弁（8
0）はポート（81）を開閉するポペット弁（182）とスプ
ール弁（282）とを一体とし、ポート（81）をこれらの
間の溝部に臨ませたポペット（82）とスプール（83）と
を同軸上に配置して成り、ポペット（82）の背圧室（8
4）にスプリング（85）を収納し、スプール（83）の背
圧室（86）に制御油路（133）を接続する。また右側の
第１開閉弁（72）の上流において分岐した油路（134）
を方向切換弁（50）の左側の背圧室（52）に接続する。

ここで、第１パイロット弁（80）は、スプリング（8
5）の付勢力だけで、ポペット弁（182）とスプール弁
（282）とを一体としてポート（81）をこれらの間の溝
部に臨ませたポペット（82）がパイロット油路（141）
側のポート（81）を閉じる構造となっている。このた
め、ポート（81）を開くにはスプール（83）の背圧室
（86）にスプリング（85）の付勢力に打ち勝つだけの低
圧油を導くだけで良い。またポペットとスプールを一体
に形成した場合はケースも含んで高精度の加工を要する
が、実施例のように別体で構成すれば、加工精度はラフ
なもので足りる。

更に制御油路（130）は上流でも二手に分岐され、そ
の両方の油路（135），（136）にも絞り弁（65），（7
5）を介して電磁式の第２開閉弁（66），（76）がそれ
ぞれ接続され、左側の第２開閉弁（66）は単動型シリン
ダ（10）への作動油路（110）の逆止弁（36）の上流側
に設けられる第２油作動装置（Ｂ）を構成する第２弁体
（90）を制御し、右側の第２開閉弁（76）は複動型シリ
ンダ（20）への作動油路（120）に設けた方向切換弁（5
0）を制御する。

即ち単動型シリンダ（10）への作動油路（110）の逆
止弁（36）の上流側にも分岐油路（112）を介してポペ
ット式の第２弁体（90）が設けられ、この第２弁体（9
0）もポペット（91）の背圧室（92）内にスプリング（9
3）を収納し、作動油路（110）側のポート（94）はポペ
ット（91）にて開閉され、ポペット（91）が開くと作動
油はポート（95）からタンクへ戻される。左側の第２開
閉弁（66）の上流において分岐した油路（137）にも第
２パイロット弁（100）を接続し、そのポート（101）と
第２弁体（90）の背圧室（92）とをパイロット油路（14
2）で接続する。第２パイロット弁（100）もポート（10
1）を開閉するポペット弁（1102）とスプール弁（210
2）とを一体とし、ポート（101）をこれらの間の溝部に
臨ませたポペット（102）とスプール（103）とを同軸上
に配置して成り、ポペット（102）の背圧室（104）にス
プリング（105）を収納し、スプール（103）の背圧室
（106）に制御油路（137）を接続する。また右側の第２
開閉弁（76）の上流において分岐した油路（138）を方
向切換弁（50）の右側の背圧室（53）に接続する。

以上の各種制御弁及び油路は第３図に示すように油圧
制御ユニット（150）に内蔵され、この油圧制御ユニッ
ト（150）は前記昇降用の単動型シリンダ（10）の側面
に設置される。

次に第４図の油圧回路を基にその機能を説明する。

先ず作業機（２）の昇降操作から説明するに上昇させ
る場合は、左側の第１開閉弁（62）を開き、第２開閉弁
（66）を閉じる。第１開閉弁（62）の開により制御油は
ポート（63）からタンク（31）へ戻され、第１パイロッ
ト弁（80）のポート（81）がポペット（82）にて閉じら
れ、第１弁体（40）の背圧室（42）に分岐した油路（11
1）から小孔（41a）を介して作動油路の油圧によりパイ
ロット圧油が満たされ、スプリング（43）の付勢と併せ
てポペット（41）が前進し、ポート（44）が閉じられ
る。また第２開閉弁（66）の閉により低圧の制御油が第
２パイロット弁（100）のスプール（103）の背圧室（10
6）に導かれ、スプール（103）の前進でポート（101）
がポペット（102）にて閉じられ、第２弁体（90）の背
圧室（92）に分岐した油路（112）から小孔（91a）を介
して作動油路の油圧によりパイロット圧油が満たされ、
スプリング（93）の付勢と併せてポペット（91）が前進
し、ポート（94）が閉じられる。

このように第１及び第２の両弁体（40），（90）が閉
じられているので、高圧の作動油は単動型シリンダ（1
0）の油室（14）に送り込まれ、これによりリフトアー
ム（５）、リフトロッド（６）等を介して作業機（２）
が上昇する。

下降させる場合は、逆に第１開閉弁（62）を閉じ、第
２開閉弁（66）を開く。第１開閉弁（62）の閉により低
圧の制御油が第１パイロット弁（80）のスプール（83）
の背圧室（86）に導かれ、スプール（83）の前進でポー
ト（81）をポペット（82）が開き、第１弁体（40）の背
圧室（42）のパイロット圧油が背圧室（84）を通ってタ
ンク（31）に戻され、高圧の作動油によりスプリング
（43）に抗してポペット（41）が後退し、ポート（44）
が開かれる。第２開閉弁（66）の開により制御油はポー
ト（67）からタンク（31）へ戻され、第２パイロット弁
（100）のポート（101）をポペット（102）が開き、第
２弁体（90）の背圧室（92）のパイロット圧油がタンク
（31）に戻され、同様に高圧の作動油によりスプリング
（93）に抗してポペット（91）が後退し、ポート（94）
が開かれる。

このように第１及び第２の両弁体（40），（90）が開
かれているので、高圧の作動油は逆止弁（36）上流側の
第２弁体（90）からタンク（31）へ戻され、且つ単動型
シリンダ（10）の油室（14）内の油は逆止弁（36）下流
側の第１弁体（40）からタンク（31）へ戻され、これに
よりリフトアーム（５）、リフトロッド（６）等を介し
て作業機（２）が下降する。

高さ位置を維持する場合は、第１及び第２の両開閉弁
（62），（66）を開く。上述のように第２開閉弁（66）
の開により第２弁体（90）が開いて高圧の作動油は逆止
弁（36）上流側の第２弁体（90）からタンク（31）へ戻
されるが、第１開閉弁（62）の開により第１弁体（40）
が閉じて単動型シリンダ（10）の油室（14）内の油は逆
止弁（36）にてリークを阻止されるので、作業機（２）
の高さ位置は維持される。

そして作業機（２）の水平制御は複動型シリンダ（2
0）を伸縮させることにより行われ、先ず伸ばす場合
は、右側の第１開閉弁（72）を開き、第２開閉弁（76）
を閉じる。第１開閉弁（72）の開により制御油はポート
（73）からタンク（31）へ戻され、方向切換弁（50）の
左側の背圧室（52）から油が抜かれる。また第２開閉弁
（76）の閉により低圧の制御油が方向切換弁（50）の右
側の背圧室（53）に導かれ、左側のスプリング（54）に
抗するスプール（51）の図示位置からの左動で供給ポー
ト（58）から作動油が右側のランド（56）、油路（12
2）、給排ポート（22）を通って複動型シリンダ（20）
の上方の油室（25）に送り込まれ、下方の油室（24）の
油はパイプ（421）からスプール弁（321）で左方向に押
して開にしたチェック弁（221）を通り、油路（121）か
ら左側のランド（55）を通ってタンク（31）へ戻され
る。

従って複動型シリンダ（20）を備えた方のリフトロッ
ド（６）が伸びて作業機（２）の地面に対する姿勢を水
平に調節することが可能になる。

縮める場合は、逆に第１開閉弁（72）を閉じ、第２開
閉弁（76）を開く。第２開閉弁（76）の開で制御油はポ
ート（77）からタンク（31）へ戻され、方向切換弁（5
0）の右側の背圧室（53）から油が抜かれ、第１開閉弁
（72）の閉で制御油が左側の背圧室（52）に導かれるの
で、そのスプリング（54）の付勢と併せてスプール（5
1）が図示位置から右動し、作動油は左側のランド（5
5）、油路（121）、給排ポート（21）を通り、チェック
弁（221）を右方向へ押して複動型シリンダ（20）の下
方の油室（24）に送り込まれ、上方の油室（25）の油は
給排ポート（22）、油路（122）、右側のランド（56）
を通ってタンク（31）へ戻される。これにより複動型シ
リンダ（20）は縮む。

長さ状態を維持する場合は、第１及び第２の両開閉弁
（72），（76）を開く。上述のように両開閉弁（72），
（76）の開により方向切換弁（50）の左右の排圧室（5
2），（53）にはともに制御油が導かれなくなり、スプ
ール（51）は図示中立位置に保たれて左右のランド（5
5），（56）が閉じられるので、複動型シリンダ（20）
の上下の両油室（24），（25）からの油のリークは両ラ
ンド（55），（56）により阻止される。これにより複動
型シリンダ（20）の長さ状態が維持され、また作動油は
スプール（51）内の油路（57）を通ってポート（59），
（59）からタンク（31）へ戻される。また第１及び第２
の両開閉弁（72），（76）を開いても、スプール（51）
は中立位置に保たれる。

以上の実施例ではパイロット弁を別体のポペットとス
プールで構成したが、一体でも良く、制御油圧を別構造
の弁体の背圧室に直接導いたり、手動式等の開閉弁を採
用しても良い。また作業機は他の接地作業機でも良く、
更に油圧シリンダも作業機操作用のものに限られるもの
でもない。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、複動型油圧シリンダ用
の方向切換弁を別系統の低圧油で制御するとともに、単
動型油圧シリンダ用の弁体の背圧室へのパイロット圧油
を別のポペットとスプールから成るパイロット弁で制御
し、このパイロット弁をそのスプール側背圧室に別系統
の低圧油を導いて開閉弁で制御するようにしたため、方
向切換弁の小型化及び開閉弁の小型小容量化とシール対
策の容易化をも併せて達成できるとともに、絞り弁によ
り方向切換弁及び弁体の開閉速度の調整も行うことがで
きる。しかも同一のポンプから分流弁にて二手に作動油
を分岐し、更に減圧弁により制御油を低圧にして方向切
換弁及び弁体にそれぞれ導いたため、油圧回路を上流側
で共用でき、また低圧油を制御する各開閉弁も小型小容
量で共通タイプのものを採用できるので、コストダウン
が図れて制御ユニットのコンパクトも達成できる。更に
油圧ポンプ、油圧シリンダを除く第４図の油圧制御装置
を一体ケースに収められ、制御、作動回路が簡素化さ
れ、油路の点検整備も容易となる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はトラクタの概略側面図、第２図は作業機の支持
機構部の概略斜視図、第３図は油圧制御ユニット部の平
面図、第４図は油圧制御の回路構成図である。 尚、図面中、（１）はトラクタ、（２）は作業機、
（５）はリフトアーム、（６）はリフトロッド、（10）
は昇降用の油圧シリンダ、（20）は水平制御用の油圧シ
リンダ、（31）はタンク、（32）はポンプ、（33）は分
流弁、（36）は逆止弁、（38）は減圧弁、（40），（9
0）は弁体、（50）は方向切換弁、（61），（65），（7
1），（75）は絞り弁、（62），（66），（72），（7
6）は開閉弁、（80），（100）はパイロット弁、（11
0），（120）は作動油路、（130）は制御油路、（150）
は油圧制御ユニット、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は油作動
装置である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−99881（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−20807（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−152213（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−35886（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ32から分流弁33を介して二手に分岐
   された各作動油路110,120の一方を単動型油圧シリンダ1
   0に、他方を複動型油圧シリンダ20にそれぞれ接続し、 単動型油圧シリンダ10への作動油路110に弁体40を設
   け、 該弁体40に、それのポペット41を閉動させる油をためる
   背圧室42を設けるとともにポペット41に前記作動油路11
   0の作動油を排圧室42に導入するための小孔41aを開け、 このような排圧室42にパイロット油路141の一端を接続
   し、 該パイロット油路141の他端にポペット82とスプール83
   を同軸上に配置して成るパイロット弁80を設け、 このパイロット弁80にポペット82を開動させる油をため
   るスプール側排圧室86をスプール83の背面に設け、 一方、複動型油圧シリンダ20への作動油路120には方向
   切換弁50を設け、 この方向切換弁50にもそれのスプール51を軸方向へ押圧
   するための油をためる排圧室52を設け、 前記作動油路110,120の何れかに分岐油路123を設け、 該分岐油路123に減圧弁38を接続して作動油圧より低圧
   の制御油圧を導く制御油路130を設け、 該制御油路130を二手に分岐して前記パイロット弁80の
   スプール側背圧室86と前記方向切換弁50の背圧室52とに
   それぞれ接続し、 分岐された該各制御油路131,132には前記パイロット弁8
   0のスプール側背圧室86と前記方向切換弁50の背圧室52
   とに制御油圧を給排するための開閉弁62,72を絞り弁61,
   71を介してそれぞれも設けたこと、 を特徴とする油圧シリンダの油圧制御装置。