JP4217634B2 - 作業車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行中の油圧シリンダの圧力変動を吸収するアキュムレータを備えた作業車両用制御装置に関する。

この種の従来技術として、特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、油圧シリンダ例えばブームシリンダと、このブームシリンダに接続されるアキュムレータと、上記ブームシリンダのボトム室とアキュムレータとの間に配置され、開位置でボトム室をアキュムレータに連通させ、閉位置でボトム室をアキュムレータから遮断する開閉弁と、この開閉弁を切り換える切換手段とを備えている。

切換手段は、開閉弁の制御ポートにパイロット圧を供給する第１切換位置と、上述のパイロット圧の供給を阻止する第２切換位置とを有するパイロット弁、すなわち電磁弁と、この電磁弁にパイロット圧を供給すると共に、上述のアキュムレータにパイロット圧を供給し、アキュムレータ内の圧を所定圧に維持する減圧弁と、主ポンプの吐出管路、あるいは吐出管路に連通しブームシリンダに圧油を導く主管路から分岐され、減圧弁に直接に接続される分岐通路とを含んでいる。

なお、アキュムレータと減圧弁とを連絡する管路には、アキュムレータ側からの逆流を阻止するチェック弁が配置されている。また、車速が所定速度以上であるかどうか検出する車速センサと、この車速センサから出力される信号に応じて上述した電磁弁の切り換えを制御するコントローラも備えている。

この従来技術は、作業時にあっては、主ポンプから吐出され分岐通路で導かれ、減圧弁によって減圧されたパイロット圧を、電磁弁を第１切り換え位置に切り換えることにより開閉弁の制御ポートに供給し、これにより開閉弁を閉位置に切り換える。したがって、アキュムレータからブームシリンダのボトム室が遮断され、ボトム室の圧とアキュムレータの圧との差圧によるブームシリンダの不所望の作動が抑えられ、ブームシリンダを円滑に駆動して良好な作業性を確保できる。

走行時にあっては、電磁弁が第２切換位置に切り換えられることによって、分岐通路を介しての開閉弁の制御ポートへのパイロット圧の供給が阻止され、開閉弁が開位置に切り換えられる。したがって、ブームシリンダのボトム室がアキュムレータに連通し、走行中のブームシリンダのボトム室の圧力変動がアキュムレータによって吸収される。これによって、上述したボトム室の圧力変動に伴うブーム等の作業具、及び車体の振動が抑制される。

また、作業状態から走行状態への移行に伴って、開閉弁が閉位置から開位置に切り換えられた際に、例えば高圧となっているブームシリンダのボトム室の圧油が低圧側を形成するアキュムレータに瞬時に流れることによるブームシリンダの作動、すなわちブームの降下を防ぐように減圧弁が機能する。すなわち、減圧弁によってアキュムレータ内の圧が所定圧つまりブームシリンダのボトム圧に比べて著しくは低くならない圧に維持されている。これにより、作業状態から走行状態への移行時に、ブームシリンダのボトム室からアキュムレータへの圧油の多量の流入が抑えられ、この移行時のブームシリンダの作動が抑制される。
特開２０００−３０９９５３公報

上述した従来技術は、主ポンプの吐出管路、あるいは吐出管路に連通する主管路から分岐され、減圧弁に直接に接続される分岐通路を備えており、この分岐通路は独立した構造体を形成する長尺のホースによって作製されることから、装置構造が複雑になりやすい。また、ホースを備えなければならないので製作費が高くなると共に、全体の配管設計が難しくなる問題がある。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、主ポンプの吐出管路、あるいは吐出管路に連通する主管路から分岐され減圧弁と直接に接続されるような分岐通路を備えることなく、作業時の良好な作業性の確保と走行時の油圧シリンダの圧力変動の吸収とを実現できる作業車両用制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、油圧シリンダと、この油圧シリンダに接続されるアキュムレータと、上記油圧シリンダと上記アキュムレータ間に配置され、開位置で上記油圧シリンダを上記アキュムレータに連通させ、閉位置で上記油圧シリンダを上記アキュムレータから遮断する開閉弁と、この開閉弁を切り換える切換手段と、上記アキュムレータ内の圧力を所定圧に維持する減圧弁と、上記アキュムレータ側からの圧油の逆流を阻止するチェック弁とを備えた作業車両用制御装置において、上記切換手段が、上記油圧シリンダの圧を上記減圧弁を介在させることなく上記開閉弁の切換信号圧として導くパイロット通路を含み、上記開閉弁の閉位置が、上記油圧シリンダに連通する通路を有すると共に、上記開閉弁の上記閉位置の上記通路と上記減圧弁とを連絡する流路を備え、この流路に抵抗要素を配置したことを特徴としている。

このように構成した本発明は、作業時にあっては、油圧シリンダの圧を切換信号圧としてパイロット通路を介して開閉弁に導くことにより、この開閉弁が閉位置に切り換えられ、油圧シリンダがアキュムレータから遮断される。これにより、油圧シリンダの圧とアキュムレータの圧との差圧による油圧シリンダの不所望の作動が抑えられ、油圧シリンダを円滑に駆動して良好な作業性を確保することができる。

走行時にあっては、切換手段の有する機能によりパイロット通路を介して導かれる切換信号圧の開閉弁への供給を阻止させることにより、この開閉弁が開位置に切り換えられ、油圧シリンダがアキュムレータに連通する。これにより、走行中の油圧シリンダの圧力変動がアキュムレータによって吸収され、油圧シリンダで駆動される作業具、及び車体の振動が抑えられる。

すなわち、主ポンプの吐出管路、あるいは吐出管路に連通する主管路から分岐される分岐通路を備えることなく、パイロット通路によって導かれる開閉弁に対する切換信号圧によって、作業時の良好な作業性の確保と走行時の油圧シリンダの圧力変動の吸収とを実現できる。

開閉弁に切換信号圧を導くパイロット通路は、油圧シリンダとアキュムレータとを接続する管路に一端が接続され、他端が開閉弁の制御ポートに接続される短い通路に設定することができる。
また、本発明は、作業時に、油圧シリンダと減圧弁とが開閉弁の閉位置の通路を介して連通し、油圧シリンダの圧が減圧弁の設定圧すなわちアキュムレータの圧よりも高圧であるときには、油圧シリンダの圧油が減圧弁を介してアキュムレータに流入する傾向となるが、開閉弁と減圧弁の間の流路に抵抗要素を配置してあるので、上述した圧油の流入は緩慢となり、油圧シリンダの作動に与える影響を少なくすることができる。すなわち、油圧シリンダの作動を介して良好な作業を実施させることができる。

また本発明は、上記発明において、上記切換手段が、上記パイロット通路に介設され、このパイロット通路に導かれる上記切換信号圧を上記開閉弁の制御ポートに供給させる第１切換位置と、上記切換信号圧の上記開閉弁の上記制御ポートへの供給を阻止する第２切換位置とを有する電磁弁を含むことを特徴としている。

このように構成した本発明は、作業時にあっては、電磁弁が第２切換位置に切り換えられ、パイロット通路を介して導かれる信号圧の開閉弁への供給が電磁弁で阻止され、開閉弁が閉位置に切り換えられ、油圧シリンダがアキュムレータから遮断される。したがって上述したように、油圧シリンダの圧とアキュムレータの圧との差圧による油圧シリンダの不所望の作動が抑えられる。

また、走行時にあっては、電磁弁が第１切換位置に切り換えられ、油圧シリンダの圧が切換信号圧としてパイロット通路、電磁弁を介して開閉弁に導かれ、開閉弁が開位置に切り換えられ、油圧シリンダがアキュムレータに連通する。したがって上述したように、走行中の油圧シリンダの圧力変動がアキュムレータによって吸収される。

また本発明は、上記発明において、車速が所定速度以上であるかどうか検出する車速センサと、この車速センサから出力される信号に応じて上記電磁弁の切り換えを制御するコントローラとを含むことを特徴としている。

このように構成した本発明は、作業時には、車速センサによって車速が所定速度以上に至らないことが検出される。このとき車速センサから出力される信号に応じて電磁弁が第１切換位置に切り換えられ、上述したように開閉弁が閉位置に切り換えられる。また、走行時には、車速センサによって車速が所定速度以上であることが検出される。このとき車速センサから出力される信号に応じて電磁弁が第２切換位置に切り換えられ、上述したように開閉弁が開位置に切り換えられる。

また本発明は、上記発明において、上記流路の上記減圧弁と上記抵抗要素との間に位置する部分に、上記チェック弁を配置したことを特徴としている。

また本発明は、上記発明において、上記抵抗要素が絞りから成ることを特徴としている。

また本発明は、上記発明において、上記油圧シリンダがブームシリンダから成り、上記切換信号圧が上記ブームシリンダのボトム圧であることを特徴としている。

本発明は、主ポンプの吐出管路、あるいは吐出管路に連通する主管路から分岐され減圧弁に直接に接続されるような分岐通路を備えることなく、パイロット通路によって導かれる切換信号圧に応じて、開閉弁が閉位置に保持され、あるいは開位置に切り換えられ、作業時の良好な作業性の確保と走行時の油圧シリンダの圧力変動の吸収とを実現できる。上述のパイロット通路は、一端が油圧シリンダとアキュムレータとを接続する管路に接続され、他端が開閉弁の制御ポートに接続されるきわめて短い通路に設定することができる。これにより、装置構造を従来に比べて簡単にすることができ、製作費を安くすることができると共に、全体の配管設計が容易になる。また、作業時に、油圧シリンダと減圧弁とが開閉弁の閉位置の通路を介して連通し、油圧シリンダの圧が減圧弁の設定圧すなわちアキュムレータの圧よりも高圧であるときには、油圧シリンダの圧油が減圧弁を介してアキュムレータに流入する傾向となるが、開閉弁と減圧弁の間の流路に抵抗要素を配置してあるので、上述した圧油の流入は緩慢となり、油圧シリンダの作動に与える影響を少なくすることができる。すなわち、油圧シリンダの作動を介して良好な作業を実施させることができる。

以下，本発明に係る作業車両用制御装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態を示す油圧回路図である。本実施形態は作業車両、例えばホイールローダに備えられる制御装置である。

この図１に示すように本実施形態は、主ポンプ１と、この主ポンプ１から吐出される圧油によって駆動し、作業具例えば図示しないブームを駆動するボトム室２ａ及びロッド室２ｂを有するブームシリンダ２と、主ポンプ１からブームシリンダ２に供給される圧油の流れを制御するブーム用方向制御弁３と、タンク４とを備えている。

また、ブームシリンダ２のボトム室２ａに接続されるアキュムレータ５と、ブームシリンダ２のボトム室２ａとアキュムレータ５との間に配置され、開位置Ａ２でボトム室２ａをアキュムレータ５に連通させ、閉位置Ａ１でボトム室２ａをアキュムレータ５から遮断する開閉弁７と、アキュムレータ５内の圧を所定圧に維持する減圧弁１４と、アキュムレータ５側からの圧油の逆流を阻止するチェック弁１５と、開閉弁７を切り換える切換手段とを備えている。

上述の切換手段は、ブームシリンダ２のボトム室２ａの圧を減圧弁１４を介在させることなく開閉弁７の切換信号圧として導くパイロット通路１０と、このパイロット通路１０中に介設され、パイロット通路１０に導かれる切換信号圧を開閉弁７の制御ポート７ｂに供給させる第１切換位置Ｂ１と、上述した切換信号圧の開閉弁７の制御ポート７ｂへの供給を阻止する第２切換位置Ｂ２とを有する電磁弁１１とを含んでいる。パイロット通路１０は、一端がブームシリンダ２のボトム室２ａと開閉弁７とを連絡する制御管路９ａに接続され、他端が開閉弁７の制御ポート７ｂに接続されている。なお、ブームシリンダ２のロッド室２ｂと開閉弁７とは制御管路９ｂで接続されている。

また、開閉弁７の制御ポート７ｂに対抗する別の制御ポート７ａは、パイロット通路８を介してアキュムレータ５に接続されている。したがって開閉弁７は、パイロット通路８を介して導かれるアキュムレータ５の圧と、パイロット通路１０、電磁弁１１を介して導かれるブームシリンダ２のボトム室２ａの圧、すなわち切換信号圧との差圧による力と、ばね力との大小関係により閉位置Ａ１、開位置Ａ２のいずれかに切り換えられる。

開閉弁７は、閉位置Ａ１に切り換えられたときにブームシリンダ２のボトム室２ａに接続される制御管路９ａに連通する通路７ｃを有する。すなわち、開閉弁７が閉位置Ａ１に切り換えられると、この開閉弁７の通路７ｃが制御管路９ａに連通すると共に、ブームシリンダ２のボトム室２ａがアキュムレータ５から遮断され、また、ブームシリンダ２のロッド室２ｂがタンク４から遮断される。開閉弁７が開位置Ａ２に切り換えられると、ブームシリンダ２のボトム室２ａとアキュムレータ５とが連通すると共に、ブームシリンダ２のロッド室２ｂとタンク４とが連通する。

上述した減圧弁１４は、アキュムレータ５を開閉弁７から遮断すると共に、アキュムレータ５とタンク４とを連通させる切換位置Ｃ１と、アキュムレータ５と開閉弁７とを連通させると共に、アキュムレータ５をタンク４から遮断する切換位置Ｃ２とを有し、アキュムレータ５の圧とタンク圧との差圧による力と、ばね力との大小関係により、切換位置Ｃ１、切換位置Ｃ２のいずれかに切り換えられる。

開閉弁７の閉位置Ａ１の通路７ｃと減圧弁１４とを連絡する流路１７を備えると共に、この流路１７に抵抗要素、例えば絞り１６を配置してある。また、上述した流路１７の減圧弁１４と絞り１６との間に位置する部分に、上述したアキュムレータ５側からの圧油の逆流を阻止するチェック弁１５を配置してある。

上述した開閉弁７、電磁弁１１、パイロット通路１０、減圧弁１４、流路１７、絞り１６、及びチェック弁１５は、例えば１つの弁ブロック６内に設けてある。

また本実施形態は、車速が走行状態の速度と見做し得る所定速度以上であるかどうか、すなわち、車速が作業状態と見做し得る上述の所定速度に至らない速度であるかどうか検出する車速センサ１３と、この車速センサ１３から出力される信号に応じて電磁弁１１の切り換えを制御するコントローラ１２とを備えている。車速センサ１３によって車速が所定速度に至らない速度であると検出されたときには、コントローラ１２から電磁弁１１を第１切換位置Ｂ１に保持する制御信号が電磁弁１１の制御部に出力される。また、車速センサ１３によって車速が所定速度以上であると検出されたときには、コントローラ１２から電磁弁１１をばね力に抗して第２切換位置Ｂ２に切り換える制御信号が電磁弁１１の制御部に出力される。

以下、本実施形態の作業時の動作、走行時の動作、及び作業状態から走行状態への移行時の動作について説明する。

作業時には、車速センサ１３で車速が所定速度に至らないことが検出され、この車速センサ１３から出力される信号に応じてコントローラ１２から電磁弁１１の制御部に、この電磁弁１１を第１切換位置Ｂ１に保持する制御信号が出力される。これにより、ブームシリンダ２のボトム室２ａの圧が切換信号圧としてパイロット通路１０、電磁弁１１を介して開閉弁７の制御ポート７ｂに導かれる。したがって、制御ポート７ａの圧と制御ポート７ｂの圧との差圧による力がばね力よりも小さくなり、開閉弁７は閉位置Ａ１に切り換えられ、ブームシリンダ２のボトム室２ａがアキュムレータ５から遮断される。また、開閉弁７の通路７ｃを介してブームシリンダ２のボトム室２ａが、絞り１６、チェック弁１５を介して減圧弁１７に連通する。これにより、ブームシリンダ２の圧とアキュムレータ５の圧との差圧によるブームシリンダ２の不所望の作動が抑えられ、ブームシリンダ２を円滑に駆動して良好な作業性を確保できる。

なお、この作業時に、ブームシリンダ２のボトム室２ａと減圧弁１４とが開閉弁７の閉位置Ａ１の通路７ｃを介して連通し、ブームシリンダ２のボトム室２ａの圧が減圧弁１４の設定圧、すなわちアキュムレータ５の圧よりも高圧であるときには、ブームシリンダ２のボトム室２ａの圧油が減圧弁１４を介してアキュムレータ５に流入する傾向となるが、開閉弁７と減圧弁１４の間の流路１７に絞り１６を配置してあるので、上述した圧油の流入は緩慢となり、ブームシリンダ２の作動に与える影響を少なくすることができる。すなわち、ブームシリンダ２の作動を介して良好な作業を実施させることができる。

また、走行時には、車速センサ１３で車速が所定速度以上であることが検出され、この車速センサ１３から出力される信号に応じてコントローラ１２から電磁弁１１の制御部に、この電磁弁１１を第２切換位置Ｂ２に切り換える制御信号が出力される。これにより、パイロット通路１０を介して導かれる切換信号圧の開閉弁７の制御ポート７ｂへの供給が阻止され、開閉弁７の制御ポート７ｂは電磁弁１１を介してタンク４に連通する。したがって、制御ポート７ａの圧と制御ポート７ｂの圧との差圧による力がばねの力よりも大きくなり、開閉弁７は開位置Ａ２に切り換えられ、ブームシリンダ２のボトム室２ａが開閉弁７の開位置Ａ２を介してアキュムレータ５に連通する。これにより、走行中のブームシリンダ２のボトム室２ａの圧力変動がアキュムレータ５によって吸収され、アームシリンダ２で駆動される図示しないブーム、このブームに接続される他の作業具、及び車体の振動が抑えられる。

また、作業状態から走行状態への移行に伴って、開閉弁７が閉位置Ａ１から開位置Ａ２に切り換えられた際に、高圧となっているブームシリンダ２のボトム室２ａの圧油が低圧側のアキュムレータ５に瞬時に流入することによるブームシリンダ２の作動、すなわち図示しないブームの降下を防ぐように減圧弁１４が機能する。すなわち、減圧弁１４によってアキュムレータ５内の圧が所定圧、つまり、ブームシリンダ２のボトム室２ａの圧に比べて著しくは低くならない圧に維持されている。これにより、作業状態から走行状態への移行時に、ブームシリンダ２のボトム室２ａからアキュムレータ５への圧油の過度の流入が抑えられ、この移行時のブームシリンダ２の作動が抑制される。

上述したように本実施形態によれば、主ポンプ１の吐出管路、あるいはこの吐出管路に連通する主管路から分岐され減圧弁１４に直接に接続されるような分岐通路を備えることなく、パイロット通路１０によって導かれる開閉弁７に対する切換信号圧に応じて、作業時の良好な作業性の確保と走行時のブームシリンダ２のボトム室２ａの圧力変動の吸収とを実現できる。上述のパイロット通路１０は、弁ブロック３に内蔵されるものであり、一端がブームシリンダ２とアキュムレータ５とを接続する制御管路９ａに接続され、他端が開閉弁７の制御ポート７ｂに接続されるきわめて短い通路に設定できる。これにより、装置構造を簡単にすることができ、製作費を安くすることができると共に、全体の配管設計が容易になる。

本発明に係る作業車両用制御装置の一実施形態を示す油圧回路図である。

符号の説明

１ 主ポンプ
２ ブームシリンダ（油圧シリンダ）
２ａ ボトム室
２ｂ ロッド室
３ ブーム用方向制御弁
４ タンク
５ アキュムレータ
６ 弁ブロック
７ 開閉弁
７ａ 制御ポート
７ｂ 制御ポート
７ｃ 通路
８ パイロット通路
９ａ 制御管路
９ｂ 制御管路
１０ パイロット通路（切換手段）
１１ 電磁弁（切換手段）
１２ コントローラ
１３ 車速センサ
１４ 減圧弁
１５ チェック弁
１６ 絞り（抵抗要素）
１７ 流路
Ａ１ 閉位置
Ａ２ 開位置
Ｂ１ 第１切換位置
Ｂ２ 第２切換位置
Ｃ１ 切換位置
Ｃ２ 切換位置

Claims (6)

1. 油圧シリンダと、この油圧シリンダに接続されるアキュムレータと、上記油圧シリンダと上記アキュムレータ間に配置され、開位置で上記油圧シリンダを上記アキュムレータに連通させ、閉位置で上記油圧シリンダを上記アキュムレータから遮断する開閉弁と、この開閉弁を切り換える切換手段と、上記アキュムレータ内の圧力を所定圧に維持する減圧弁と、上記アキュムレータ側からの圧油の逆流を阻止するチェック弁とを備えた作業車両用制御装置において、
   上記切換手段が、上記油圧シリンダの圧を上記減圧弁を介在させることなく上記開閉弁の切換信号圧として導くパイロット通路を含み、
   上記開閉弁の閉位置が、上記油圧シリンダに連通する通路を有すると共に、
   上記開閉弁の上記閉位置の上記通路と上記減圧弁とを連絡する流路を備え、この流路に抵抗要素を配置したことを特徴とする作業車両用制御装置。
2. 上記請求項１記載の発明において、
   上記切換手段が、上記パイロット通路に介設され、このパイロット通路に導かれる上記切換信号圧を上記開閉弁の制御ポートに供給させる第１切換位置と、上記切換信号圧の上記開閉弁の上記制御ポートへの供給を阻止する第２切換位置とを有する電磁弁を含むことを特徴とする作業車両用制御装置。
3. 上記請求項２記載の発明において、
   車速が所定速度以上であるかどうか検出する車速センサと、この車速センサから出力される信号に応じて上記電磁弁の切り換えを制御するコントローラとを含むことを特徴とする作業車両用制御装置。
4. 上記請求項１記載の発明において、
   上記流路の上記減圧弁と上記抵抗要素との間に位置する部分に、上記チェック弁を配置したことを特徴とする作業車両用制御装置。
5. 上記請求項１または４記載の発明において、
   上記抵抗要素が絞りから成ることを特徴とする作業車両用制御装置。
6. 上記請求項１〜５のいずれか１項記載の発明において、
   上記油圧シリンダがブームシリンダから成り、上記切換信号圧が上記ブームシリンダのボトム圧であることを特徴とする作業車両用制御装置。

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