JP3601965B2 - 作業機の油圧装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタやホイールローダ、或いは作業装置付き運搬車等の作業機の油圧装置に係り、詳しくは、作業装置の昇降を分流弁による余剰流で作動するように構成しながら、アイドリング時でも迅速に昇降作動できるようにする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクタの油圧装置として、特開平８‐２５２００３号公報（図２参照）や、特開平９‐７２４５２号公報（図２参照）に示されたものが知られている。つまり、耕耘作業中に比較的頻繁に使用するローリングシリンダに優先的に一定流量の圧油を供給し、その余剰流を昇降シリンダに供給する分流弁（プライオリティーバルブ）を油圧回路中に備えており、実使用状況に見合った油圧回路を構成することで、油圧ポンプをあまり大きなものにすることなく各油圧装置を必要十分に駆動できる合理的なものとしてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記合理的な油圧回路においても、ある状況においては思いどおりに動いてくれない場合があった。すなわち、エンジンを始動してのアイドリング時に作業装置を上昇操作すると、非常にゆっくりとしか上昇移動しないとか、場合によっては上昇移動しないということがあった。これは、単位時間当たりのポンプの吐出量の少ないアイドリング時でも、ローリングシリンダに所定の流量を確保する分流弁の機能から生じる現象である。
【０００４】
上記不都合があると、作業装置を持ち上げての発進がなかなか行えず、作業能率上で芳しくないとか、迅速に上昇させるにはアクセルアップ操作を伴う面倒さが加わるといった不利がある。そこで、本発明の目的は、油圧装置の工夫により、ローリングシリンダへ優先的に圧油を供給するようにしながら、アイドリング時等のローリングシリンダを駆動していないときでの前述した不都合が解消されるようにする点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
【０００６】
第１発明は、作業機の油圧装置において、第１油圧アクチュエータに対する一定流量の制御流と第２油圧アクチュエータに対する余剰流とに圧油を分配する分流弁を設け、制御流の圧を検出する圧検出手段と、制御流の流量を変更可能な制御流量変更手段とを分流弁に備え、圧検出手段の検出圧が所定圧未満のときには、余剰流への分配量が増大されるように圧検出手段と制御流量変更手段とを連係してあり、
前記第１アクチュエータの作動を司る第１制御弁を、パルス電流によって切換え作動される電磁式に構成するとともに、前記第１制御弁を、これの切換わり作動途中に全てのポートが閉じとなる全閉じ状態が現出されるように構成してあることを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、作業機の油圧装置において、第１油圧アクチュエータに対する一定流量の制御流と第２油圧アクチュエータへに対する余剰流とに圧油を分配する２個の分流弁を並列に設け、これら両分流弁の双方に圧油供給する両開状態と、両分流弁のうちの一方にのみ圧油供給する片開状態とを切換え可能な切換手段と、制御流の圧を検出する圧検出手段とを備え、圧検出手段の検出圧が所定圧以上のときには両開状態が、かつ、所定圧未満のときには片開状態が夫々現出されるように、切換手段と圧検出手段とを連係してあり、
前記第１アクチュエータの作動を司る第１制御弁を、パルス電流によって切換え作動される電磁式に構成するとともに、前記第１制御弁を、これの切換わり作動途中に全てのポートが閉じとなる全閉じ状態が現出されるように構成してあることを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、作業機の油圧装置において、第１発明における制御流量変更手段、又は第２発明における切換手段に対する圧油流入は迅速に行わせ、かつ、圧油流出は緩速で行わせるスローリターン機構を備えてあることを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
第４発明は、第１発明において、制御流量変更手段を、制御流に対する絞りの数を変更する切換弁を設けて構成し、この切換弁を、第１アクチュエータに供給される圧によって切換わり作動するパイロット式スプール弁に構成するとともに、スプールを付勢するリターンバネが配置されるバネ収容室とドレン油路とを連通接続してあることを特徴とする。
【００１１】
〔作用〕
請求項１の構成によれば、（イ）第２油圧アクチュエータへの圧油の分配量を、第１油圧アクチュエータでの負荷圧が所定圧未満のときには、該負荷圧が所定圧以上のときよりも増大するように分配供給手段が機能する。従って、第１油圧アクチュエータをローリングシリンダに、かつ、第２油圧アクチュエータを昇降シリンダに夫々設定することにより、トラクタ機体が停止してのアイドリング時に昇降シリンダを駆動すると、そのときにはローリングシリンダは駆動されておらずその負荷圧が低いので、昇降シリンダへの圧油流量が増大され、従来に比べて迅速に耕耘機等の作業装置を上昇できるようになる。この作業装置上昇速度の迅速化は、耕耘等の作業走行中であっても、ローリングシリンダが動いていないときには同様に発揮される。
【００１２】
また、この構成によれば、第１油圧アクチュエータに対する一定流量の制御流と、第２油圧アクチュエータに対する余剰流とに圧油を分配する分流弁単体での構造工夫により、上記作用（イ）を発揮するものを比較的コンパクトに構成することができた。すなわち、ローリングシリンダが作動していないときには制御流の圧が低いので、余剰流への分配量が増大され、昇降シリンダを迅速に駆動可能になる。
さらに、請求項１の構成によれば、（ロ）パルス電流による電磁弁に構成された第１アクチュエータ用の第１制御弁を、切換わり作動途中に全てのポートが閉じとなる全閉じ状態が現出されるように構成してあるので、切換わり作動中における全閉じ状態によって回路圧を効率良く上昇させることができ、検出圧による分流弁等の分配供給手段の切換えが円滑で迅速に行わせることができる。
【００１３】
請求項２の構成によれば、第１アクチュエータへの制御流の圧が所定圧以上であれば、並列配置される２個の分流弁の双方に圧油供給し、制御流の圧が所定圧未満であれば、１個の分流弁のみに圧油供給するように制御されるので、やはり上述の作用（イ）を発揮することができる。この場合には、分流弁を２個備えて構成するものであり、請求項１のもののように単一の分流弁内に種々の機能を盛り込むに比べて弁構造は簡素化される。
【００１４】
請求項３の構成によれば、制御流量変更手段又は切換手段に対する圧油流入は迅速に行わせ、かつ、圧油流出は緩速で行わせるスローリターン機構を備えてあるので、昇降シリンダへの圧油増量が迅速に行われる応答性の良いものとしながら、第１アクチュエータの圧変動に伴うハンチング、すなわち、第２アクチュエータに対する圧油流量の通常状態と増量状態との素早い切換わり現象、が防止され、第２アクチュエータの作動速度の高速化を安定して発揮させることができるようになる。
【００１５】
【００１６】
請求項４の構成によれば、制御流量変更手段を、制御流に対する絞りの数を変更する切換弁を設けて構成し、この切換弁を、第１アクチュエータに供給される圧によって切換わり作動するパイロット式スプール弁に構成するとともに、スプールを付勢するリターンバネが配置されるバネ収容室とドレン油路とを連通接続してあるので、バネ収容室が密閉状態になっての抵抗でもってスプール移動の妨げになることが防止され、軽快なスプール動が現出される。従って、上記（イ）の作用が不都合なく円滑に行われるようになる。
【００１７】
〔効果〕
請求項１〜４のいずれに記載された作業機の油圧装置でも、（ハ）アイドリング時等のエンジン回転数が低いときでも、ローリングシリンダが作動していない場合であれば昇降シリンダを迅速駆動可能になり、ポンプを大型化するといった油圧回路容量を増すことなく、従来に比べて作業装置を素早く上昇させることができるようになった。
【００１８】
請求項１に記載の作業機の油圧装置では、油圧回路中に設けられる分流弁を、それ単体での構造工夫によってコンパクトに構成しながら前記効果（ハ）を発揮することができた。
また、請求項１に記載の作業機の油圧装置では、（ニ）第１アクチュエータ用の制御弁に、切換わり作動途中での全ポートのクローズド状態を設けることにより、分流弁等の分配供給手段の切換えが円滑で素早く行えるようになった。
【００１９】
請求項２に記載の作業機の油圧装置では、一対の分流弁を備えて連係作動させる工夫により、既存機種にも採用し易いものとしながら前記効果（ハ）を発揮できる利点がある。
【００２０】
請求項３に記載の作業機の油圧装置では、スローリターン機構を追加する程度の改造により、昇降シリンダ等の第２アクチュエータの作動速度の高速化を安定して発揮できる信頼性に優れたものにできた。
【００２１】
【００２２】
請求項４に記載の作業機の油圧装置では、コンパクトに構成された単一の分流弁を円滑に作動する状態に構成しながら、前記効果（ハ）を発揮することができる利点がある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を作業機の一例であるトラクタに適用した場合について、図面に基づいて説明する。
図１にトラクタが示され、１は前輪、２は後輪、３は走行機体、４はエンジン、５は機体フレームを兼ねたミッションケース、６はフェンダ、７は運転席、８は操縦ハンドル、９は耕耘装置、１０は耕耘装置９を走行機体３に対して上げ下げする昇降リンク機構である。
【００２４】
図２に示すように、昇降リンク機構１０は、走行機体３と耕耘装置９とを連結する左右一対のロアーアーム１１，１１、昇降シリンダ（第２油圧アクチュエータの一例）１２で昇降揺動される左右のリフトアーム１３，１３、左側のロアーアーム１１と左側のリフトアーム１３とを連結するリフトロッド１７、右側のロアーアーム１１と右側のリフトアーム１３とを連結するリフトロッドシリンダ（第１油圧アクチュエータの一例）１４と直線ポテンショメータ１５、及び走行機体３と耕耘装置９とを連結する単一のトップリンク１６等から構成される。
【００２５】
走行機体３には、機体の左右傾斜を検出する傾斜センサ１８を備えてあり、この傾斜センサ１８の検出情報に基づいて、リフトロッドシリンダ１４の制御弁１９を切換えることにより、耕耘装置９を圃場に対する所定の角度位置に維持する公知のローリング制御を行えるようにしてある。又、耕深設定レバー２０で操作された目標耕深が維持されるように、耕耘カバー２１の角度を検出する角度検出センサ２２の検出情報に基づいて、昇降シリンダ１２の制御弁２３を切換える公知の昇降制御が行われるようにもなっている。尚、これら両制御の詳細な構造、及び作用は割愛する。
【００２６】
次に、昇降シリンダ１２とリフトロッドシリンダ１４に関する油圧装置に付いて説明する。図３に油圧回路Ｌが示され、エンジン４で駆動される油圧ポンプＰの吐出油を、プライオリティーバルブ（分流弁）２４を介して、複動型のリフトロッドシリンダ１４用の電磁制御弁１９と、単動型の昇降シリンダ１２用の制御弁２３とに分配する。つまり、ポンプ吐出量の大小に拘わらずに、リフトロッドシリンダ１４には一定流量である制御流の圧油が供給され、その余剰流の圧油が昇降シリンダ１２に供給される優先順位が付くようにプライオリティーバルブ２４を構成してある。
【００２７】
プライオリティーバルブ（分配供給手段Ｆの一例）２４は、リフトロッド用の電磁制御弁１９と油圧ポンプＰとの間に介装されており、制御流を通す主油路２５と、昇降シリンダ用の制御弁２３への余剰流を通す分岐油路２６を備えている。主油路２５には、第１絞り２７と、切換弁２８を介して第１絞り２７と並列な第２絞り２９とが備えてあるとともに、切換弁２８を、主油路２５における第１絞り２７に対する圧供給下手側の分岐箇所ａに、スローリターン機構３０を介して接続された検出油路３１の圧（パイロット圧）で切換わり作動するパイロット弁に構成してある。
【００２８】
すなわち、切換弁２８を流路閉じ位置ｔに付勢するリターンバネ２８ａの押圧力よりも、主油路２５の圧が高くなるとそのパイロット圧によってリターンバネ２８ａの押圧力に抗して切換弁２８を流路開き位置ｈに切換えるように作動する。これによると、リフトロッドシリンダ１４が停止しているときの主油路２５の回路圧と、リフトロッドシリンダ１４が伸縮作動しているときの主油路２５の回路圧との中間圧となるように、リターンバネ２８ａの押圧力を設定してある。
【００２９】
しかして、ローリング制御作動等によってリフトロッドシリンダ１４が駆動されているときには第１及び第２絞り２７，２９の双方によって定まる一定量の制御流が主油路２５に供給され、その余剰流が昇降シリンダ用の制御弁２３に供給される。そして、リフトロッドシリンダ１４が停止しているときには、主油路２５の圧は管路抵抗程度の極低い値となって切換弁２８が閉じ位置に戻り、主油路２５には第１絞り２７のみで定まる一定量の制御流が供給され、その残りが余剰流として制御弁２３に供給される。
【００３０】
つまり、主油路２５に供給される制御流の流量は、第１絞り２７のみで定まるときよりも第１及び第２絞り２７，２９の双方で定まるときの方が多いから、油圧ポンプＰの吐出量を同じとすれば、リフトロッドシリンダ１４が作動していないときのほうが、作動しているときよりも昇降シリンダ１２への余剰流の流量が多くなるようにプライオリティーバルブ２４が機能するようになる。従って、走行機体３を停止させてのアイドリング時といったリフトロッドシリンダ１４の非作動時には、作動しているときに比べて迅速に耕耘装置９を上昇させることができるのである。この構造では、検出油路３１が圧検出手段Ｂに、かつ、切換弁２８が制御流量変更手段Ｃに夫々相当する。
【００３１】
図３に示すように、リフトロッドシリンダ用の電磁制御弁１９を、パルス電流によって切換え作動されるように構成し、かつ、該電磁制御弁１９の切換わり作動途中に全てのポートが閉じとなる全閉じ状態が現出されるように構成してある。すなわち、中立位置ｎと上昇位置ｕとの間、及び中立位置ｎと下降位置ｄとの間の夫々に、ポンプポート３７、ドレンポート３８、上昇側ポート３９、及び下降側ポート４０の４ポート全部が閉じる閉鎖位置ｓを形成してある。
【００３２】
従って、パルス電流による中立位置ｎと上昇又は下降位置ｕ又はｎとの高速での連続切換わり作動途中で必ず閉鎖位置ｓを通過することにより、プライオリティーバルブ２４が存在する部分の回路圧が迅速に上昇するようになり、切換弁２８を閉じ位置ｔから開き位置ｈへの迅速な切換わり作動をより促進できて応答性がさらに改善されている。
【００３３】
前述したスローリターン機構３０は、分岐箇所ａから切換弁２８に向けての流れは許容するチェック弁３０ａと、オリフィス３０ｂとを並列に接続させる一般的な構造に構成されており、切換弁２８を閉じ位置ｔから開き位置ｈには迅速に切換え移動し、開き位置ｈから閉じ位置ｔには緩速に切換え移動するようにして、ハンチング等の不安定な切換わり挙動が生じ難いようにしてある。
【００３４】
又、パイロット式の切換弁２８はスプール弁に構成され、スプール３２を戻し付勢するリターンバネ２８ａが配置されるバネ収容室３３と、電磁制御弁１９用のドレン油路３５とを連通接続する連結油路３４を設けて息抜きできるようにしてあり、バネ収容室３３が密閉状態となってスプール３２の移動抵抗が増加することが生じないようにしてある（図４参照）尚、弁ブロックＡにおいては、バネ収容室３３とドレン路３５とは極めて接近した位置にあり、極短い連結油路３４で接続されている。
【００３５】
ところで、上記のプライオリティーバルブ２４、回路保護用のリリーフ弁３６、電磁制御弁１９等は一体化された弁ブロックＡに構成されており、次にその構造について説明する。
【００３６】
図４に示すように、弁ブロックＡの断面図が示され、入力ポート４５から取り込まれた圧油は、分岐油路２６への余剰流と、第１絞り２７を介した制御流とに供給され、制御流の圧は連絡油路ｃを介して切換弁２８部位にも達する。第１絞り２７通過後の制御流は主油路２５に流れ、その主油路２５の圧を検出油路３１とスローリターン機構３０を介してスプール３２を強制移動するためのパイロット圧に使っている。そして、第１絞り２７とバランスバネ４６を介して対向配置される第２絞り２９を設け、切換弁２８が開き状態であるときにはその第２絞り２９通過後の制御流も主油路２５に流れる。
【００３７】
〔別実施形態〕
図５に示すように、１個のプライオリティーバルブ２４に代えて、複数の部品から成る圧油分流装置Ｄを備えても良い。すなわち、リフトロッドシリンダ１４に対する一定流量の制御流と昇降シリンダ１２に対する余剰流とに圧油を分配する２個の第１及び第２分流弁４１，４２を並列に設け、これら両分流弁４１，４２の双方に圧油供給する両開状態と、第１分流弁４１にのみ圧油供給する片開状態とを切換え可能な２位置切換弁（切換手段の一例）４３を設ける。そして、２位置切換弁４３を、第１分流弁４１の圧供給下手側の接続箇所ｂに接続される検出油路４４の圧で切換わるパイロット弁として圧油分流装置Ｄを構成する。尚、検出油路４４には、図３に示すスローリターン機構３０が採用してある。
【００３８】
つまり、リフトロッドシリンダ１４が駆動されて負荷圧が高くなると、その圧で２位置切換弁４３をリターンバネ４３ａに抗して開き位置ｈに切換え、２個の分流弁４１，４２による大流量で一定の制御流がリフトロッドシリンダ１４に供給される。そして、リフトロッドシリンダ１４が停止されて負荷圧が低くなると、リターンバネ４３ａによって２位置切換弁４３は閉じ位置ｔに戻され、１個の分流弁４１による少流量で一定に制御流がリフトロッドシリンダ１４に供給され、換言すれば多くなった余剰流が昇降シリンダ１２に供給されるのである。
【００３９】
この構造では、検出油路４４で圧検出手段Ｅが構成され、２位置切換弁４３で圧検出手段の検出圧が所定圧以上のときには両開状態（２位置切換弁４３が開き位置ｈとなる状態）が、かつ、所定圧未満のときには片開状態（２位置切換弁４３が閉じ位置ｔにある状態）が夫々現出されるように、２位置切換弁４３と検出油路４４とが連係されている。
【００４０】
又、図６に示すように、図５における第２分流弁４２に代えて、単純な絞り弁４７を備えて圧油分流装置Ｄを構成しても良い。この回路では、第２分流弁４２の制御流のような安定した油量は期待できないが、切換弁４３の開閉によりリフトロッドシリンダ１４が作動していないときには、これが作動しているときよりも多くの余剰流を昇降シリンダ１２に供給できる機能は確保されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクタの側面図
【図２】昇降リンク機構の構造を示す斜視図
【図３】油圧回路図
【図４】弁ブロックの内部構造を示す断面図
【図５】別構造の油圧回路における要部を示す回路図
【図６】その他の構造の油圧回路における要部を示す回路図
【符号の説明】
１２ 第２アクチュエータ
１４ 第１アクチュエータ
１９ 第１制御弁
２４ 分流弁
２８ 切換弁
２８ａ リターンバネ
３０ スローリターン機構
３２ スプール
３３ バネ収容室
３５ ドレン油路
４１，４２ 分流弁
４３ 切換手段
４４ 圧検出手段
Ｂ 圧検出手段
Ｃ 制御流量変更手段
Ｆ 分配供給手段

Claims (4)

1. 第１油圧アクチュエータに対する一定流量の制御流と第２油圧アクチュエータに対する余剰流とに圧油を分配する分流弁を設け、
   前記制御流の圧を検出する圧検出手段と、前記制御流の流量を変更可能な制御流量変更手段とを前記分流弁に備え、前記圧検出手段の検出圧が所定圧未満のときには、前記余剰流への分配量が増大されるように前記圧検出手段と前記制御流量変更手段とを連係してあり、
   前記第１アクチュエータの作動を司る第１制御弁を、パルス電流によって切換え作動される電磁式に構成するとともに、前記第１制御弁を、これの切換わり作動途中に全てのポートが閉じとなる全閉じ状態が現出されるように構成してある作業機の油圧装置。
2. 第１油圧アクチュエータに対する一定流量の制御流と第２油圧アクチュエータに対する余剰流とに圧油を分配する２個の分流弁を並列に設け、
   これら両分流弁の双方に圧油供給する両開状態と、前記両分流弁のうちの一方にのみ圧油供給する片開状態とを切換え可能な切換手段と、前記制御流の圧を検出する圧検出手段とを備え、前記圧検出手段の検出圧が所定圧以上のときには前記両開状態が、かつ、所定圧未満のときには前記片開状態が夫々現出されるように、前記切換手段と前記圧検出手段とを連係してあり、
   前記第１アクチュエータの作動を司る第１制御弁を、パルス電流によって切換え作動される電磁式に構成するとともに、前記第１制御弁を、これの切換わり作動途中に全てのポートが閉じとなる全閉じ状態が現出されるように構成してある作業機の油圧装置。
3. 請求項１に記載の制御流量変更手段、又は請求項２に記載の切換手段に対する圧油流入は迅速に行わせ、かつ、圧油流出は緩速で行わせるスローリターン機構を備えてある作業機の油圧装置。
4. 前記制御流量変更手段を、前記制御流に対する絞りの数を変更する切換弁を設けて構成し、この切換弁を、前記第１アクチュエータに供給される圧によって切換わり作動するパイロット式スプール弁に構成するとともに、スプールを付勢するリターンバネが配置されるバネ収容室とドレン油路とを連通接続してある請求項１記載の作業機の油圧装置。

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