JP5032917B2

JP5032917B2 - 作業車両用独立型サスペンション機構

Info

Publication number: JP5032917B2
Application number: JP2007213933A
Authority: JP
Inventors: 瑞哉松藤; 源吉井
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-08-20
Also published as: JP2009046013A

Description

本発明は、農作業、建築、運搬作業等に用いる作業車両のサスペンション機構に関する。より詳細には、前記サスペンション機構に関する。

従来、作業車両用独立型サスペンション機構の油圧回路の構成に関する技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の技術の如くである。特許文献１に記載された技術は、ダブルウィッシュボーン式のサスペンションに関するものである。
欧州特許出願公開第８０７５４３号明細書

上述した特許文献１に開示された構成では、一の電磁弁を操作することで前記サスペンション機構を構成するアクチュエータに作動油を送油し、作業車両の車高を上昇させることができる。また、他の電磁弁を操作することで前記アクチュエータ内の作動油を排出し、前記作業車両の車高を下降させることができる。しかし、車高を上昇させるための電磁弁と、車高を下降させるための電磁弁と、をそれぞれ異なる油路に設けるため油圧回路が複雑となる点で不利であった。また、車高を下降させる際に、作動油の排出流量が一定ではなく、車高の下降速度が安定しない点で不利であった。

そこで、本発明は、単純な油圧回路により構成される作業車両用独立型サスペンション機構の油圧回路を提供することを目的とする。また、本発明は、車高を下降させる際に一定の速度で下降可能な作業車両用独立型サスペンション機構の油圧回路を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、左右独立したサスペンション（２３・２３）にそれぞれ設けられた油圧シリンダであるサスペンションシリンダ（２７・２７）を連通接続する第一油路（５０）と、前記第一油路（５０）とオイルタンク（１２）を連通接続する一本の油路により構成した第二油路（５１）と、前記第二油路（５１）の中途部に作動油の流通方向を切り換える作動油流通方向切換手段（５２）とを具備する作業車両用独立型サスペンション機構において、前記作動油流通方向切換手段（５２）を、作動油を前記オイルタンク（１２）から、前記第一油路（５０）へ向かって流通可能とさせる流入許可手段（５４）と、前記流入許可手段（５４）と、前記第一油路（５０）との間に配設され、作動油を前記第一油路（５０）から前記オイルタンク（１２）へ向かって流通可能とさせる流出許可手段（５５）とにより構成し、前記流入許可手段（５４）と、前記流出許可手段（５５）との間には、前記第一油路（５０）から前記オイルタンク（１２）へ流出する作動油の流量を一定に保つ流出流量制御手段（５３）とを配設し、該流出流量制御手段（５３）は、絞り（６６）、チェック弁（６７）、スプールから構成し、前記流出許可手段（５５）が切り換えられ、作動油が第一油路（５０）から流出流量制御手段（５３）を介してオイルタンク（１２）へと戻る場合、該絞り（６６）の前後の圧力差により前記スプールが移動して流出流量制御手段（５３）内の油路面積が変化し、該圧力差が大きい場合には油路面積は縮小し、圧力差が小さい場合には油路面積は拡大し、該絞り（６６）の前後の圧力差が変動しても作動油の流量を一定に保つものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１の如く構成することで、第一油路への作動油の流入及び流出が一本の油圧回路で可能となり、作業車両用独立型サスペンションの油圧回路をシンプルに構成することができ、油圧回路の省スペース化を図ることが可能となる。

また、部品点数の削減による生産コストの削減を図ることが可能となる。

また、作業車両の車高を一定の速度で安定して下降させることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明に係る作業車両の実施の一形態であるトラクタの全体構成について図１を用いて説明する。

なお、本発明に係る作業車両は本実施例で説明する農業用車両であるトラクタに限らず、ローダやバックホー等の建設機械等の作業車両にも利用可能である。また、以下の説明では図中の矢印Ａ方向を、トラクタ１の前方として説明する。

図１に示すように、トラクタ１は、機体フレーム２の前後部にそれぞれ前輪３・３及び後輪４・４を備え、トラクタ１前部のボンネット５内には原動機であるエンジン６が機体フレーム２に固設されている。ボンネット５の後方にはキャビン７が設けられている。キャビン７内の前部にはステアリングハンドル８が配設され、ステアリングハンドル８の後方には運転座席９が配置されている。キャビン７の左右両側方には、後輪４・４の上方を覆うようにフェンダ１０・１０が固設されている。エンジン６の後部にはクラッチ１１が配置され、エンジン６の動力はクラッチ１１を介して機体フレーム２後部に固設されたミッションケース１２内のトランスミッション（図示せず）へと伝達される。ミッションケース１２の左右両側面からは、左右両方向へ凸設された後車軸１３・１３を介して後輪４・４が取り付けられている。エンジン６からの動力は前記トランスミッションにより変速されると共に機体前後方向へと分配される。機体後方へ分配された動力は、後車軸１３・１３を介して後輪４・４に伝達される。また、機体フレーム２の前部にはサスペンション機構２０が設けられている。サスペンション機構２０により左右の前輪３・３が支持されている。前記トランスミッションにより機体前方へ分配されたエンジン６の動力は、サスペンション機構２０を構成するセンターケース２１内に設けられた差動装置２２へ伝達される（図２参照）。差動装置２２により、エンジン６の動力は機体左右方向へ分配され、前輪３・３へ伝達される。

次に、本実施例におけるトラクタのサスペンション機構２０の構成について図面を用いて詳細に説明する。なお、図２に示すように、本実施例におけるサスペンション機構２０はダブルウィッシュボーン式のサスペンションであるが、本発明はこれに限るものではなく、例えばマクファーソンストラット式等の独立型サスペンションであれば良い。

図２に示すように、サスペンション機構２０は、センターケース２１、サスペンション２３・２３等から構成されている。センターケース２１は、機体フレーム２の前下部に固設されている。サスペンション２３・２３は、それぞれ機体フレーム２及びセンターケース２１の左右に設けられている。

サスペンション２３は、アッパーアーム２４と、ロアアーム２５と、ジョイント２６と、サスペンションシリンダ２７と、から構成されている。なお、機体左右のサスペンション２３・２３は互いに同様の構成であるので、以下では機体右側のサスペンション２３の構成についてのみ説明する。

アッパーアーム２４は、平面視略Ａ字状の部材である。アッパーアーム２４の一端は、機体フレーム２の右側面にアッパーアームブラケット２８を介して回転可能に取り付けられている。アッパーアーム２４の他端は、ジョイント２６の上部に回転可能に取り付けられている。ロアアーム２５は、平面視略Ａ字状の部材である。ロアアーム２５の一端は、センターケース２１の右下部に機体前後方向に設けられた穿孔に回転可能に取り付けられている。ロアアーム２５の他端は、ジョイント２６の下部に回転可能に取り付けられている。

サスペンションシリンダ２７は、油圧により作動する油圧シリンダである。サスペンションシリンダ２７のチューブ側の端部は、機体フレーム２の右側面にシリンダブラケット２９を介して回転可能に取り付けられている。サスペンションシリンダ２７のロッド側の端部は、ロアアーム２５の中途部に回転可能に取り付けられている。

また、センターケース２１の内部には差動装置２２が設けられている。エンジン６の動力はトランスミッション等を介して差動装置２２に伝達される。エンジン６の動力は差動装置２２により機体左右へ分配される。機体左右へ分配された動力は、前輪駆動軸３０及びユニバーサルジョイント３１を介して最終減速装置３２へ伝達される。最終減速装置３２は、ジョイント２６の右側面に回動可能に設けられている。前輪３は最終減速装置３２に固設されており、最終減速装置３２で減速された動力により、前輪３が駆動される。

次に、本発明に係る実施の一形態であるトラクタ用独立型サスペンションの油圧回路について説明する。

図３に示すように、本実施例における油圧回路は主に、第一油路５０、第二油路５１、ミッションケース（オイルタンク）１２、サスペンションシリンダ２７、作動油流通方向切換手段５２、圧力補償型流量制御弁５３等から構成されている。

第一油路５０は、左右独立したサスペンション２３・２３にそれぞれ設けられたサスペンションシリンダ２７・２７を連通接続する油路である。

第二油路５１は、第一油路５０とオイルタンクであるミッションケース１２を連通接続する一本の油路である。

第二油路５１の中途部には、作動油の流通方向を切り換える作動油流通方向切換手段５２が設けられている。作動油流通方向切換手段５２は、流入許可手段である上昇電磁弁５４と、流出許可手段である下降電磁弁５５と、により構成されている。上昇電磁弁５４は、作動油をミッションケース１２から第一油路５０へ向かって流通可能とさせる電磁弁である。下降電磁弁５５は、上昇電磁弁５４と第一油路５０との間に配設され、作動油を第一油路５０からミッションケース１２へ向かって流通可能とさせる電磁弁である。なお本実施例においては、流入許可手段及び流出許可手段として電磁力により操作される電磁弁を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば機械的に操作されるものや、手動で操作されるものであっても良い。

圧力補償型流量制御弁５３は、第一油路５０からミッションケース１２へ流出する作動油の流量を一定に保つ流出流量制御手段である。圧力補償型流量制御弁５３は、上昇電磁弁５４と下降電磁弁５５との間に配設されている。

第二油路５１には油圧ポンプ６０が配設されている。油圧ポンプ６０はエンジン６の動力により駆動され、ミッションケース１２内の作動油を吸い上げる。油圧ポンプ６０により吸い上げられた作動油は、第二油路５１のミッションケース側の端部に設けられたサクションフィルタ６１により、作動油に混入している異物等を除去される。サクションフィルタ６１を通過した作動油は、作動油流通方向切換手段５２へと圧送される。

アンロード用電磁弁６２は、作動油流通方向切換手段５２により第二油路５１が遮断されている場合のエネルギーロスを抑制するために、油圧ポンプ６０と上昇電磁弁５４の間において第二油路５１から分岐されたアンロード用油路６３に設けられている。図３に示す状態においては、上昇電磁弁５４によって第二油路５１は遮断されている。この場合、油圧ポンプ６０によって圧送された作動油はアンロード用電磁弁６２を介してミッションケース１２へ戻される。上昇電磁弁５４が切り換えられ、作動油が第二油路５１を介して第一油路５０へ圧送可能となった場合は、同時にアンロード用電磁弁６２も切り換えられ、アンロード用油路６３を遮断する。

また、油圧ポンプ６０と上昇電磁弁５４の間において第二油路５１から分岐されたリリーフ用油路６４にはリリーフ弁６５が設けられている。リリーフ弁６５を設けることにより、配管内の圧力を設定すると共に、回路内で異常な圧力が発生した場合の回路の破損等を防止している。

圧力補償型流量制御弁５３は、絞り６６、チェック弁６７、スプール等から構成されている。上昇電磁弁５４が切り換えられ、作動油がミッションケース１２から第一油路５０へ圧送される場合、作動油は圧力補償型流量制御弁５３のチェック弁６７及び下降電磁弁５５を通過し、第一油路５０へと流入する。上昇電磁弁５４がノーマル位置で下降電磁弁５５が切り換えられ、作動油が第一油路５０から圧力補償型流量制御弁５３を介してミッションケース１２へと戻る場合、絞り６６の前後の圧力差によって前記スプールが移動して圧力補償型流量制御弁５３内の油路面積が変化する。つまり、圧力差が大きい場合には油路面積は縮小し、圧力差が小さい場合には油路面積は拡大する。この圧力補償型流量制御弁５３の作動により、絞り６６の前後の圧力差が変動しても作動油の流量を一定に保つことが可能となる。

アキュムレータ６８・６８は、第一油路５０の中途部から分岐されたアキュムレータ用油路６９により第一油路５０と連通接続されている。トラクタ１の前輪３・３が走行中に路面から受けた衝撃は、サスペンション２３・２３を介してサスペンションシリンダ２７に伝達される。この衝撃を、第一油路５０及びアキュムレータ用油路６９を介してアキュムレータ６８・６８に伝達し、吸収することができる。また、アキュムレータ用油路６９の中途部にはサスペンションロック切換電磁弁７０が配設されている。サスペンションロック切換電磁弁７０を切り換えることにより、アキュムレータ用油路６９を遮断することができる。なお、本実施例に係る油圧回路においては、アキュムレータ６８を２つ設けるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。つまり、油圧回路に用いるアキュムレータ６８は１つ若しくは３つ以上でも良く、サスペンションとしての衝撃吸収等の機能を十分に果たすことができるだけの容量があれば良い。

第一油路５０は、第一油路５０の中途部から分岐されたオーバーロード用油路７１によりミッションケース１２と連通接続されている。オーバーロード用油路７１の中途部にはオーバーロード弁７２が配設され、通常はオーバーロード用油路７１を遮断している。オーバーロード弁７２は、サスペンションシリンダ２７に過大な負荷が加わり、予めオーバーロード弁７２に設定された圧力を超える圧力が回路内に発生した場合に第一油路５０とミッションケース１２とを連通し、第一油路５０内の作動油をミッションケース１２へと戻すことで、回路の破損等を防止している。

第一油路５０上であってサスペンションシリンダ２７・２７の近傍には、ストップ弁７３・７３が設けられている。サスペンションシリンダ２７・２７のメンテナンス時等には、ストップ弁７３・７３を閉じることで第一油路５０を遮断することができる。また、第一油路５０の中途部には、圧力取出ポートが設けられている。不具合発生時等には圧力計７４を取り付け、圧力の確認を実施することができる。

また、サスペンションシリンダ２７・２７には、それぞれポジションセンサ１０１・１０１が設けられている。ポジションセンサ１０１は、サスペンションシリンダ２７のロッドの伸び量を検出する位置検出手段である。つまり、ポジションセンサ１０１は、サスペンションシリンダ２７のロッドが、基準となる位置から伸びた量（若しくは縮んだ量）を常時検出し、前記量を基に、バルブ等からのリークにより変化したシリンダ位置を補正することができる。ポジションセンサ１０１により検出されたサスペンションシリンダ２７のロッドの伸び量をモニター等の出力機器に表示することで、現在のサスペンションシリンダ２７の伸び量を確認することができる。また、ポジションセンサ１０１を、油圧回路内に設けられた電磁弁を制御する制御手段に接続することで、予め前記制御手段に記憶されたプログラムとポジションセンサ１０１の伸び量とに基づいて自動的に電磁弁を制御することも可能となる。

上記の如く構成された油圧回路の作用について以下に説明する。

まず、図３に示すような状態における油圧回路の作用について説明する。トラクタ１の作業時や走行時は、油圧回路は図３に示すような状態（以下、「通常状態」と言う。）である。

通常状態において、第二油路５１は作動油流通方向切換手段５２により遮断されている。この場合、油圧ポンプ６０によりミッションケース１２から吸い上げられ圧送される作動油は、アンロード用電磁弁６２を介して再びミッションケース１２へ戻される。

第一油路５０はアキュムレータ６８・６８と連通接続されている。これにより、サスペンションシリンダ２７・２７に加わる衝撃は、アキュムレータ６８・６８により吸収される。また、第一油路５０はサスペンションシリンダ２７・２７を相互に連通接続している。つまり、一方のサスペンションシリンダ２７が縮んだ時には、その余剰油が他方へ流入し、他方が伸びる構成となっている。これにより、一つの車軸ケースの左右に車輪を設け、左右の車輪が互いに上下に揺動可能となるように前記車軸ケースの中心部を機体フレーム部に枢設したトラクタにおける車輪の揺動作用と同様に、左右の車輪を互いに上下に揺動させることが可能となる。つまり、前輪３・３を互いに上下に揺動させながらも、トラクタ１が路面から受ける衝撃をアキュムレータにより吸収させ、トラクタ１の乗り心地や操縦安定性を向上することが可能となる。

次に、図４（ａ）に示すような状態における油圧回路の作用について説明する。サスペンションシリンダ２７内に作動油を圧送し、機体前方の車高を上昇させる場合は、油圧回路は図４（ａ）に示すような状態（以下、「上昇状態」と言う。）である。

図３に示すような通常状態の油圧回路において、上昇電磁弁５４及びアンロード用電磁弁６２を切り換えると図４（ａ）に示すような上昇状態となる。

上昇状態において、作動油はミッションケース１２から第一油路５０に向かって流通可能となる。この場合、ミッションケース１２内の作動油は油圧ポンプ６０により吸引され、上昇電磁弁５４、チェック弁６７、下降電磁弁５５を介して第一油路５０へと圧送される。

これにより、サスペンションシリンダ２７・２７内に作動油が流入し、サスペンションシリンダ２７・２７が伸びる。つまりは、サスペンション機構２０が配設されたトラクタ１の機体前方の車高が上昇する。

上昇状態は、サスペンションシリンダ２７内の作動油がオーバーロード弁７２を介してミッションケース１２内に流出し機体前方の車高が下降した場合や、機体前方に作業機を装着する際の作業性を向上する場合等に、機体前方の車高を上昇させるために用いられる。

なお、上昇状態への切り換えは、油圧回路内の電磁弁及びポジションセンサ１０１・１０１を制御手段に接続し、前記制御手段に予め設定した位置以下にサスペンションシリンダ２７・２７が縮んだ場合に自動的に切り換える方法や、油圧回路内の電磁弁を操作するためのスイッチを設け、前記スイッチを手動で操作し切り換える方法等がある。

次に、図４（ｂ）に示すような状態における油圧回路の作用について説明する。サスペンションシリンダ２７内の作動油をミッションケース１２内へと戻し、機体前方の車高を下降させる場合は、油圧回路は図４（ｂ）に示すような状態（以下、「下降状態」と言う。）である。

図３に示すような通常状態の油圧回路において、下降電磁弁５５を切り換えると図４（ｂ）に示すような下降状態となる。

下降状態において、作動油は第一油路５０からミッションケース１２に向かって流通可能となる。この場合、サスペンションシリンダ２７及び第一油路５０内の作動油は下降電磁弁５５及び絞り６６を介してミッションケース１２へと流出する。この場合、圧力補償型流量制御弁５３により、ミッションケース１２へ流出する作動油の流量が一定に保たれる。

これにより、サスペンションシリンダ２７・２７内の作動油が第一油路５０及び第二油路５１を介してミッションケース１２へと流出し、サスペンションシリンダ２７・２７が縮む。つまりは、サスペンション機構２０が配設されたトラクタ１の機体前方の車高が下降する。また、圧力補償型流量制御弁５３によりミッションケース１２へ流出する作動油の流量が一定に保たれるため、車高が急激に下降することを防止し、一定の速度で車高を下降させることができる。

下降状態は、上昇状態により上昇させた車高を再び下降させる場合や、登坂する際等の機体の姿勢を制御する場合等に、機体前方の車高を下降させるために用いられる。

なお、下降状態への切り換えは、油圧回路内の電磁弁が接続された制御手段により自動的に切り換える方法や、油圧回路内の電磁弁を操作するためのスイッチを設け、前記スイッチを手動で操作し切り換える方法等がある。

また、図３に示す通常状態の油圧回路において、サスペンションロック切換電磁弁７０を切り換えることで、サスペンション機能を停止した状態（以下、「サスペンションロック状態」と言う。）にすることもできる。即ち、サスペンションロック切換電磁弁７０を切り換えることで、アキュムレータ６８・６８と第一油路５０とを遮断し、アキュムレータ６８・６８の衝撃吸収機能を停止させることができる。サスペンションロック状態においては、トラクタ１が走行中にブレーキ操作を行うことで前輪３・３に加わる荷重が増加し、機体前方が下がる（沈み込む）状態を防止することができる。またローダ作業等においては、サスペンションロック状態の方が作業を行い易い場合があり、この場合オペレータの操作によりサスペンションをロックすることができる。

上述した通り、本実施例に係る作業車両用独立型サスペンションの油圧回路は、左右独立したサスペンション２３・２３にそれぞれ設けられたサスペンションシリンダ２７・２７を連通接続する第一油路５０と、第一油路５０とミッションケース１２を連通接続する一本の油路により構成した第二油路５１と、第二油路５１の中途部に作動油の流通方向を切り換える作動油流通方向切換手段５２と、を具備するものである。これにより、ミッションケース１２から第一油路５０への作動油の圧送と、第一油路５０からミッションケース１２への作動油の排出と、を一本の油路である第二油路５１を介して行うことができる。つまり、複数の油路を用いることなく作動油の圧送及び排出が可能となり、油圧回路をシンプルに構成することができる。これによって、油圧回路の省スペース化や、部品点数の削減による生産コストの削減を図ることが可能となる。

また、本実施例に係る作業車両用独立型サスペンションの油圧回路は、作動油流通方向切換手段５２を、作動油をミッションケース１２から第一油路５０へ向かって流通可能とさせる上昇電磁弁５４と、上昇電磁弁５４と第一油路５０との間に配設され、作動油を第一油路５０からミッションケース１２へ向かって流通可能とさせる下降電磁弁５５と、により構成したものである。これにより、ミッションケース１２から第一油路５０への作動油の圧送と、第一油路５０からミッションケース１２への作動油の排出と、を一本の油路である第二油路５１を介して行うことができる。つまり、複数の油路を用いることなく作動油の圧送及び排出が可能となり、油圧回路をシンプルに構成することができる。これによって、部品点数の削減や、コストの削減を図ることが可能となる。

さらに、本実施例に係る作業車両用独立型サスペンションの油圧回路は、上昇電磁弁５４と下降電磁弁５５との間に配設され、第一油路５０からミッションケース１２へ流出する作動油の流量を一定に保つ圧力補償型流量制御弁５３を具備するものである。これにより、トラクタ１の車高が急激に下降するのを防止し、一定の速度で安定して下降させることができる。

本発明の一実施例に係るトラクタの全体的な構成を示した全体側面図。同じくトラクタのサスペンション機構を示す正面拡大図。同じくトラクタのサスペンションの通常状態を示す油圧回路図。（ａ）同じくトラクタのサスペンションの上昇状態を示す油圧回路図、（ｂ）同じくトラクタのサスペンションの下降状態を示す油圧回路図。

１トラクタ
１２ミッションケース
２０サスペンション機構
２１センターケース
２３サスペンション
２７サスペンションシリンダ（油圧シリンダ）
５０第一油路
５１第二油路
５２作動油流通方向切換手段
５３圧力補償型流量制御弁（流出流量制御手段）
５４上昇電磁弁（流入許可手段）
５５下降電磁弁（流出許可手段）

Claims

左右独立したサスペンション（２３・２３）にそれぞれ設けられた油圧シリンダであるサスペンションシリンダ（２７・２７）を連通接続する第一油路（５０）と、前記第一油路（５０）とオイルタンク（１２）を連通接続する一本の油路により構成した第二油路（５１）と、前記第二油路（５１）の中途部に作動油の流通方向を切り換える作動油流通方向切換手段（５２）とを具備する作業車両用独立型サスペンション機構において、前記作動油流通方向切換手段（５２）を、作動油を前記オイルタンク（１２）から、前記第一油路（５０）へ向かって流通可能とさせる流入許可手段（５４）と、前記流入許可手段（５４）と、前記第一油路（５０）との間に配設され、作動油を前記第一油路（５０）から前記オイルタンク（１２）へ向かって流通可能とさせる流出許可手段（５５）とにより構成し、前記流入許可手段（５４）と、前記流出許可手段（５５）との間には、前記第一油路（５０）から前記オイルタンク（１２）へ流出する作動油の流量を一定に保つ流出流量制御手段（５３）とを配設し、該流出流量制御手段（５３）は、絞り（６６）、チェック弁（６７）、スプールから構成し、前記流出許可手段（５５）が切り換えられ、作動油が第一油路（５０）から流出流量制御手段（５３）を介してオイルタンク（１２）へと戻る場合、該絞り（６６）の前後の圧力差により前記スプールが移動して流出流量制御手段（５３）内の油路面積が変化し、該圧力差が大きい場合には油路面積は縮小し、圧力差が小さい場合には油路面積は拡大し、該絞り（６６）の前後の圧力差が変動しても作動油の流量を一定に保つことを特徴とする作業車両用独立型サスペンション機構。