JP2559287Y2 - 作業用走行車における作業部昇降シリンダの油圧制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、トラクタ等の作業用走
行車における作業部昇降シリンダの油圧制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来技術及び考案が解決しようとする課題】一般に、
この種作業用走行車に設けられる作業部昇降シリンダ
は、圧油供給に基づく伸長作動で作業部を強制上昇させ
る一方、排油許容に基づく縮小作動で作業部を自重下降
せしめるべく単動式油圧シリンダで構成されている。し
かるに従来では、それぞれ独立して設けられる上昇用お
よび下降用の電磁切換え弁でシリンダを伸縮制御するべ
く構成していたため、弁要素が多くなつて油圧機構が複
雑になる欠点がある許りでなく、速度制御を行う場合に
は少なくとも２個の電磁弁を比例制御する必要があり、
このため、制御が複雑化すると共に、電磁ノイズの発生
や干渉が問題になつている。しかも、前記上昇用および
下降用の電磁切換え弁でシリンダを作動切換えする場合
においては、作動切換えの中間で油圧経路の内圧が油タ
ンクの内圧程度まで低下するため、激しい圧力変動によ
り大きなシヨツクが発生して円滑な作動切換えを行えな
い許りか、応答性にも劣るのが実状であつて、これら不
具合の解消が課題となつている。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記の如き実
情に鑑みこれらの欠点を一掃することができる作業用走
行車における作業部昇降シリンダの油圧制御装置を提供
することを目的として創案されたものであつて、作業部
昇降シリンダを、圧油供給に基づく伸長作動で作業部を
強制上昇させる一方、排油許容に基づく縮小作動で作業
部を自重下降せしめる単動式油圧シリンダで構成してな
る作業用走行車において、前記シリンダに至る油路を分
岐し、該分岐した油路を、圧力補償機能を有する電磁流
量制御弁を経由して油タンクに接続される戻し油路に構
成する一方、前記分岐部からシリンダに至る油路には、
電磁パイロツト弁のパイロツト操作に基づき、シリンダ
内の油排出を規制する油排出規制位置と、これを許容す
る油排出許容位置とに切換わるチエツク弁を設けて、電
磁流量制御弁の流量規制動作に基づく増圧状態では、油
排出規制状態のチエツク弁を経由してシリンダに圧油供
給をし、電磁パイロツト弁のパイロツト操作に基づくチ
エツク弁の油排出許容状態では、シリンダの排出油を分
岐油路を経由して油タンクに戻すべく構成し、さらに、
上記シリンダの伸縮両作動速度を、電磁流量制御弁によ
る分岐油路の流量制御に基づいてそれぞれ無段階に調整
するのに際して、シリンダ停止時よりも流量を減少させ
る制御範囲で流量制御を行う上昇制御モードと、シリン
ダ停止時よりも流量を増大させる制御範囲で流量制御を
行う下降制御モードとを設定したことを特徴とするもの
である。そして本考案は、この構成によつて、油圧機構
や制御を簡略化すると共に、作動切換え時のシヨツクを
無くして極めて円滑なシリンダ作動を実現し、またさら
には応答性の向上も計ることができるようにしたもので
ある。

【０００４】

【実施例】次に、本考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。図面において、１はトラクタの走行機体であつ
て、該走行機体１の後部には、昇降リンク機構２を介し
てロータリ耕耘式の作業部３が連結されており、そして
作業部３は、油圧シリンダ４の伸縮作動に伴うリフトア
ーム５の上下揺動に基づいて昇降するが、前記油圧シリ
ンダ４は、圧油供給に基づく伸長作動で作業部３を強制
上昇させる一方、排油許容に基づく縮小作動で作業部３
を自重下降せしめるべく単動式油圧シリンダで構成され
ている。

【０００５】６は前記油圧シリンダ４の油圧回路であつ
て、該油圧回路６は、作動油が貯溜される油タンク７、
該油タンク７内の油をエンジンＥの駆動力で圧送するポ
ンプ８、回路内圧力が所定値以上となつた場合に回路内
の油を油タンク７に還流させる安全弁９、ポンプ８から
圧送される圧油を油圧シリンダ４側とその他の油圧アク
チユエータ側とに分流させる分流弁１０、該分流弁１０
から油圧シリンダ４に至る油路に設けられるシリンダ制
御弁１１等で構成されている。

【０００６】前記シリンダ制御弁１１は、流入口からシ
リンダポートＣに至るシリンダ油路と、シリンダ油路の
始端部で分岐されて第一戻りポートＴ１に至る分岐油路
とを有し、そして分岐油路には電磁流量制御弁１２が介
設されている。この電磁流量制御弁１２は、ソレノイド
ＳＯＬａの励磁電流に比例する流量制御が可能なもので
あるが、入口圧力Ｐや出口圧力Ｐ１の変化に拘りなく所
定流量を保持するよう圧力補償機能が付加されている。
即ち、電磁流量制御弁１２の下手側には常開の差圧弁で
ある圧力補償弁１３が設けられ、該圧力補償弁１３のス
プール端には、圧力差ΔＰ１（＝Ｐ−Ｐ１）がバネＳ１
に抗して作用している。そして圧力補償弁１３は、圧力
差ΔＰ１がバネＳ１相当の圧力よりも低い状態では全開
状態となる一方、圧力差ΔＰ１がバネＳ１相当の圧力を
越えた状態ではその圧力に応じて内部抵抗を増して圧力
補償をするようになつている。

【０００７】一方、１４は前記シリンダ油路に設けられ
るメインチエツク弁であつて、該メインチエツク弁１４
は、油圧シリンダ４の油排出を一方向規制する油排出規
制位置と、これを許容する油排出許容位置とにスプール
切換え可能であり、常時はバネＳ２の付勢によつて油排
出規制位置側に位置するが、さらにメインチエツク弁１
４には、常時シリンダポートＣに連通するオリフイス１
４ａが設けられると共に、その出口部は電磁パイロツト
チエツク弁１５を介して第二戻りポートＴ２に連通され
ている。この電磁パイロツトチエツク弁１５は、ソレノ
イドＳＯＬｂの作動に基づき、第二戻りポートＴ２への
流出を一方向規制する流出規制位置と、これを許容する
流出許容位置とに切換え可能に構成されるが、電磁パイ
ロツトチエツク弁１５の入口部圧力Ｐ２は、メインチエ
ツク弁１４のバネ側スプール端に作用しており、またス
プール他端には、メインチエツク弁１４の出口部圧力Δ
Ｐ２が作用している。即ち、電磁パイロツトチエツク弁
１５が流出規制位置に位置する状態では、Ｐ２＝Ｐｃに
基づきΔＰ２＝０となつてメインチエツク弁１４を油排
出規制位置に位置させる一方、電磁パイロツトチエツク
弁１５をソレノイドＳＯＬｂのＯＮに伴い流出許容状態
に切換えた場合には、Ｐ２＝０に基づきΔＰ２＝Ｐｃと
なつてメインチエツク弁１４を油排出許容位置に切換え
るよう構成されている。

【０００８】次に、シリンダ制御弁１１の作用を停止、
上昇、下降の各動作別に説明する。まず、電磁流量制御
弁１２および電磁パイロツトチエツク弁１５が共に非励
磁の状態では、電磁パイロツトチエツク弁１５の流出規
制に基づいて第二戻りポートＴ２の流量ＱＴ２は０、シ
リンダポートＣの圧力Ｐｃは作業部支持圧の状態にあ
る。ここで電磁流量制御弁１２における圧力差ΔＰ１が
略０であるため、圧力補償弁１３の内部抵抗も略０とな
り、故にシリンダ圧力Ｐｃが供給圧力Ｐに勝つて供給油
Ｑｐは全て第一戻りポートＴ１から流出し、そしてこの
アンロード状態ではメインチエツク弁１４の油排出規制
に基づいて油圧シリンダ４が停止することになる。

【０００９】また、電磁流量制御弁１２が励磁され、か
つ電磁パイロツトチエツク弁１５が非励磁の状態では、
電磁流量制御弁１２の励磁電流に比例して絞り量が増大
するのに伴い供給油の圧力Ｐが増大する。そしてこの圧
力Ｐがシリンダ圧Ｐｃに勝つた段階で駆動流量Ｑｐｃが
発生し、この圧力がメインチエツク弁１４を押し開いて
油圧シリンダ４内に流入することで油圧シリンダ４が上
昇作動（伸長）することになるが、この状態では、電磁
流量制御弁１２における絞り量に対応して駆動流量Ｑｐ
ｃが増減するため、電磁流量制御弁１２の励磁電流値に
基づいて油圧シリンダ４の上昇時作動速度を無段階に制
御し得ることになる。

【００１０】一方、電磁パイロツトチエツク弁１５が励
磁された状態では、電磁パイロツトチエツク弁１５が流
出許容位置に切換り、これに基づいて入口部圧力Ｐ２が
Ｐ２＝Ｐｃの状態からＰ２＝０の状態に変化すると共
に、メインチエツク弁１４の出口部圧力ΔＰ２がΔＰ２
＝０の状態からΔＰ２＝Ｐｃの状態に変化する。故にメ
インチエツク弁１４が油排出許容状態に切換つて油圧シ
リンダ４が下降作動することになるが、このときシリン
ダ排出油は、分岐油路に合流して第一戻りポートＴ１か
ら流出するため、分岐油路に設けられる電磁流量制御弁
１２の励磁電流値に基づいて油圧シリンダ４の下降時作
動速度を無段階に制御できることになる。尚、作業部３
の着脱作業時においては、電磁パイロツトチエツク弁１
５が励磁され、かつ電磁流量制御弁１２が非励磁の状態
に制御されることに基づき、手押しによる油圧シリンダ
４の油排出が許容されるようになつている。

【００１１】さらに、前記電磁流量制御弁１２および電
磁パイロツトチエツク弁１５の励磁制御に基づく油圧シ
リンダ４の作動速度制御について詳述する。まず、油圧
シリンダ４を適速で作動させる場合の動的圧力をΔＰｃ
として各部の状態を説明すると、供給流量Ｑｐ（圧力
Ｐ）は、電磁流量制御弁１２の絞り部（開口面積ａｉ）
を経由し、その出口部の圧力Ｐ１はΔＰ（＝Ｐ−Ｐ１＝
一定圧力）となるよう圧力補償弁１３によつて調圧され
る。ここで第一戻りポートＴ１の流量をＱＴ１とし、そ
の背圧ＰＴと電磁流量制御弁１２の出口部圧力Ｐ１との
差圧ΔＰ１を圧力補償弁１３の内部抵抗γｐが支えるも
のとするとγｐ＝ΔＰ／ＱＴ１が成立ち、また第一戻り
ポートＴ１の背圧ＰＴが略０であれば上記差圧ΔＰ１が
電磁流量制御弁１２の出口部圧力Ｐ１に等しくなる。そ
して供給圧力Ｐを上昇させた場合、その圧力Ｐがシリン
ダ内圧Ｐｃと適速作動圧力ΔＰｃとの和を越えると、第
一戻りポートＴ１の流量ＱＴ１が減少するのに伴い駆動
流量Ｑｐｃが供給されて油圧シリンダ４が適速で上昇作
動することになるが、ここで上記圧力Ｐの発生に必要な
開口面積ａｉ１から電磁流量制御弁１２の適正励磁電流
ｉ１が得られる。一方、メインチエツク弁１４の状態値
Ｆ（０＝油排出規制状態、１＝油排出許容状態）を電磁
パイロツトチエツク弁１５の励磁に基づきＦ＝１とした
状態において、供給圧力Ｐがシリンダ内圧Ｐｃと適速作
動圧力ΔＰｃとの和よりも小さくなると、作業部支持荷
重により流量Ｑｃのシリンダ油排出が生じて油圧シリン
ダ４が適速で下降作動することになるが、ここで上記圧
力Ｐの発生に必要な開口面積ａｉ２から電磁流量制御弁
１２の適正励磁電流ｉ２が得られる。そしてこの関係
を、横軸に励磁電流ｉ、縦軸に第一戻りポートＴ１の流
量ＱＴ１を示し、かつΔＰを一定としたときの直線を示
すグラフ（図５）で説明すると、電磁流量制御弁１２
は、上昇時適正励磁電流ｉ１の交点ｅ１と、下降時適正
励磁電流ｉ２の交点ｅ２との間で制御され、その中間点
ｅ３は第一戻りポートＴ１の流量ＱＴ１が供給流量Ｑｐ
（停止時）に一致する制御点となる。即ち、ｅ３〜ｅ１
の範囲で励磁を行う上昇制御モードと、これよりも開口
面積ａｉが大きいｅ３〜ｅ２の範囲で励磁を行う下降制
御モードとを設定し、連続する両制御範囲において無段
階な励磁を行うことによつて激しい圧力変動が生じ得な
い円滑な昇降制御を行うようになつている。尚、図６は
横軸に第一戻りポートＴ１の流量ＱＴ１、縦軸に圧力損
失をとり、上昇時の適正励磁電流ｉ１を一定励磁した状
態の開度曲線ａｉ１を示すグラフであるが、さらには、
流量ＱＴ１＝Ｑｐ＋Ｑｐｃ（下降時流量）となる点ｈ
１’がΔＰと同一レベルに位置し得ないことを示すと共
に、Ｑｐ＋ＱｐｃとΔＰの交点ｈ２を通る開度曲線ａｉ
２が得られる励磁電流が下降時の適正励磁電流ｉ２とな
ることを示している。

【００１２】叙述の如く構成された本考案の実施例にお
いて、シリンダ制御弁１１は、電磁流量制御弁１２が励
磁され、かつ電磁パイロツトチエツク弁１５が非励磁の
状態では、電磁流量制御弁１２の絞りに伴つて増大する
供給油の圧力Ｐがシリンダ圧Ｐｃに勝つた段階でメイン
チエツク弁１４を押し開いて油圧シリンダ４内に圧油を
流入せしめ、そしてこの状態では、電磁流量制御弁１２
の絞り量に応じて駆動流量Ｑｐｃが増減することになる
ため、電磁流量制御弁１２の励磁電流値に基づいて油圧
シリンダ４の上昇時作動速度を無段階に制御できること
になる。一方、電磁パイロツトチエツク弁１５が励磁さ
れた状態では、メインチエツク弁１４が油排出許容状態
に切換つて油圧シリンダ４が下降作動することになる
が、このときシリンダ排出油は、分岐油路に合流して第
一戻りポートＴ２から流出するため、分岐油路に設けら
れる電磁流量制御弁１２の励磁電流値に基づいて油圧シ
リンダ４の下降時作動速度を無段階に制御できることに
なる。従つて、それぞれ独立して設けられる上昇用およ
び下降用の電磁切換え弁でシリンダ制御を行う従来の如
く、作動切換え時に油圧経路の内圧が著しく低下し、こ
れに伴う激しい圧力変動により大きなシヨツクが発生す
るような不具合無く、不連続点のない無段階なシリンダ
制御を行い得て、この結果、油圧シリンダ４の作動を極
めて円滑に行うことができる許りでなく、応答性も著し
く向上させることができる。

【００１３】しかも、電磁流量制御弁１２の励磁制御に
おいては、シリンダ停止時の励磁電流と上昇時適正励磁
電流ｉ１との間を上昇制御モードとし、シリンダ停止時
の励磁電流と下降時適正励磁電流ｉ２との間を下降制御
モードとして励磁を行うべく構成されるため、各動作状
態において必要な流量を確実に確保して圧力損失の変動
によつて適性作動速度を得られないような不都合がない
許りか、連続した両制御範囲における無段階励磁に基づ
いて極めて円滑な昇降制御を行うことができる。

【００１４】さらに、従来のものに比して弁要素を少な
くすることができるため、油圧機構の構造を簡略化でき
る許りか、速度制御を行う場合における比例制御対象
を、電磁流量制御弁１２のみとでき、従つて、油圧機構
の制御構成を著しく簡略化し得ると共に、電磁ノイズの
発生や干渉を可及的に防止することができる。

【００１５】

【作用効果】以上要するに、本考案は叙述の如く構成さ
れたものであるから、単動式油圧シリンダで構成される
作業部昇降シリンダを作動制御するものでありながら、
電磁流量制御弁の流量規制動作に基づく増圧で、油排出
規制状態のチエツク弁を押し開いてシリンダに圧油を供
給する一方、電磁パイロツト弁のパイロツト操作に基づ
くチエツク弁の油排出許容で、シリンダの排出油を分岐
油路を経由して油タンクに戻すべく構成したため、上記
両状態、即ちシリンダの伸縮作動状態における作動速度
を、電磁流量制御弁による分岐油路の流量制御に基づい
てそれぞれ無段階に調整できることになる。従つて、上
昇用および下降用の電磁切換え弁でシリンダの作動切換
えを行うものの様に、作動切換え時の内圧低下に基づく
激しい圧力変動で大きなシヨツクが生じることなく、不
連続点のない無段階なシリンダ作動切換えが可能とな
り、この結果、シリンダ作動の円滑性を著しく向上させ
ることができる許りか、応答性の向上も計ることができ
る。

【００１６】しかも、電磁流量制御弁による分岐油路の
流量制御に基づいてシリンダの伸縮両作動速度をそれぞ
れ無段階に調整するのに際しては、シリンダ停止時より
も流量を減少させる制御範囲で流量制御を行う上昇制御
モードと、シリンダ停止時よりも流量を増大させる制御
範囲で流量制御を行う下降制御モードとを設定して電磁
流量制御弁の励磁制御を行うべく構成したため、圧力損
失の変動によつて適正流量を確保し得ないような不都合
がない許りか、連続した両制御モード範囲において無段
階な励磁を行うことに基づいてシリンダ作動の円滑性を
さらに著しく向上させることができる。

【００１７】また、本考案においては、弁要素を少なく
して油圧機構の簡略化を計ることができる許りでなく、
速度制御時における比例制御対象を電磁流量制御弁のみ
の単一対象とできるため、制御の簡略化を計れると共
に、複数の電磁ノイズの発生やこれに伴うノイズの干渉
を確実に防止できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの側面図である。

【図２】油圧機構全体を示す油圧回路図である。

【図３】作用を示す表図である。

【図４】シリンダ制御弁の概念図である。

【図５】作用を示すグラフ図である。

【図６】同上グラフ図である。

【符号の説明】

４ 油圧シリンダ １１ シリンダ制御弁 １２ 電磁流量制御弁 １３ 圧力補償弁 １４ メインチエツク弁 １５ 電磁パイロツトチエツク弁

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業部昇降シリンダを、圧油供給に基づ
   く伸長作動で作業部を強制上昇させる一方、排油許容に
   基づく縮小作動で作業部を自重下降せしめる単動式油圧
   シリンダで構成してなる作業用走行車において、前記シ
   リンダに至る油路を分岐し、該分岐した油路を、圧力補
   償機能を有する電磁流量制御弁を経由して油タンクに接
   続される戻し油路に構成する一方、前記分岐部からシリ
   ンダに至る油路には、電磁パイロツト弁のパイロツト操
   作に基づき、シリンダ内の油排出を規制する油排出規制
   位置と、これを許容する油排出許容位置とに切換わるチ
   エツク弁を設けて、電磁流量制御弁の流量規制動作に基
   づく増圧状態では、油排出規制状態のチエツク弁を経由
   してシリンダに圧油供給をし、電磁パイロツト弁のパイ
   ロツト操作に基づくチエツク弁の油排出許容状態では、
   シリンダの排出油を分岐油路を経由して油タンクに戻す
   べく構成し、さらに、上記シリンダの伸縮両作動速度
   を、電磁流量制御弁による分岐油路の流量制御に基づい
   てそれぞれ無段階に調整するのに際して、シリンダ停止
   時よりも流量を減少させる制御範囲で流量制御を行う上
   昇制御モードと、シリンダ停止時よりも流量を増大させ
   る制御範囲で流量制御を行う下降制御モードとを設定し
   たことを特徴とする作業用走行車における作業部昇降シ
   リンダの油圧制御装置。