JP5503198B2

JP5503198B2 - 作業機の油圧装置

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Publication number: JP5503198B2
Application number: JP2009147483A
Authority: JP
Inventors: 佳彦黒下; 享梅本; 彰太長澤; 和信菅野; 寛央藤本; 登伊藤; 悠子舟久保
Original assignee: Kubota Corp; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kubota Corp; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-06-22
Also published as: JP2011002073A

Description

本発明は、走行機体に付設のリフトアームで支持された作業装置を、昇降用シリンダで駆動昇降自在に構成するとともに、前記走行機体に対して前後軸心回りでローリング自在に支持した前記作業装置を、ローリング用シリンダでローリング制御可能に構成してある作業機の油圧装置に関する。

この種の作業機の油圧装置としては、下記［１］又は［２］に記載の構造のものが従来より知られている。
［１］ポンプからの吐出油を、昇降用シリンダへの圧油供給路と、ローリング用シリンダへの圧油供給路とに分配供給可能に構成し、その分配供給を、ポンプから前記両圧油供給路への分岐箇所に設けたフロープライオリティバルブで行い、ローリング用シリンダ側へ制御流を供給し、昇降用シリンダ側へ余剰流を供給するように構成したもの（例えば、特許文献１参照）。
［２］ポンプからの吐出油を、昇降用シリンダへの圧油供給路と、ローリング用シリンダへの圧油供給路とに分配供給可能に構成し、その分配供給を、ポンプから前記両圧油供給路への分岐箇所に設けた分流弁で行い、ローリング用シリンダ側へ制御流を供給し、昇降用シリンダ側へ余剰流を供給し、かつ、ローリング用シリンダ側への制御流の流量を変更可能な制御流変更手段を備えたもの（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−９２９１１号公報（段落番号００４８、００４９、図３）特開平１１−２８０７０４号（段落番号００２７、００３０、図３）

上記［１］に示す従来構造のものでは、前記フロープライオリティバルブを介して、昇降用シリンダへの圧油供給路とローリング用シリンダへの圧油供給路とに、ポンプからの吐出油を分配供給可能に構成したものであるから、昇降用シリンダへの圧油供給路とローリング用シリンダへの圧油供給路との、何れに対しても常時ポンプ吐出油を供給することができる。特に、ローリング用シリンダ側へは、余剰流のように大きく流量の変動する圧油ではなく、制御流を供給するようにしているので、使用頻度が高いローリング用シリンダ側へは常時必要な流量の圧油を確保でき、昇降用シリンダが使用されているときに、ローリング用シリンダ側への供給油量が不足してローリング作動が良好に行えないというような不具合を招くことがなく、便利に用いることができる点では有用なものである。
しかしながら、上記従来構造のものでは、制御流としてローリング用シリンダへの圧油供給路側へ供給される油量は、昇降用シリンダ側へは供給することができないので、その分、昇降用シリンダ側の油量を多く確保したい場合は、ポンプ容量そのものを大きくする必要があった。

上記［２］に記載の従来技術では、ポンプから前記両圧油供給回路への分岐箇所に設けた分流弁で行い、ローリング用シリンダ側へ制御流を供給し、昇降用シリンダ側へ余剰流を供給するようにするとともに、ローリング用シリンダ側への制御流の流量を変更可能な制御流変更手段を備えたものであるから、制御流の流量を少なくしたときにおける余剰流の流量をある程度増大することが可能である。
しかしながら、このように構成された構造のものでも、使用していない制御流のすべてを昇降用シリンダ側へ供給できるものではなく、この点で改善の余地がある。

本発明の目的は、ローリング制御弁側へ制御流による圧油を供給して、昇降制御弁側での作動状態に関わりなく常にローリング制御が的確に行われる状態を維持しながら、ローリング制御が行われないローリング制御弁の中立位置操作時は、流量分配弁よりも上流側の圧油の全量を昇降制御弁側へ送り込み可能にして、圧油の有効利用を図るようにすることにある。

上記課題を解決するために講じた本発明の技術手段は、走行機体に連結された作業装置を昇降用シリンダで駆動昇降自在に構成するとともに、前記作業装置をローリング用シリンダでローリング制御可能に構成してある作業機の油圧装置において、
前記昇降用シリンダへの圧油供給路に昇降制御弁を備え、前記ローリング用シリンダへの圧油供給路にローリング制御弁を備え、
前記昇降制御弁と前記ローリング制御弁との双方に対して圧油を分配供給可能な流量分配弁を備え、
前記流量分配弁は、供給される圧油の全量を前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側に供給して前記昇降用シリンダへの圧油供給路側への圧油の供給を行わないローリング供給状態と、供給される圧油のうち、制御流を前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側に供給して余剰流を前記昇降用シリンダへの圧油供給路側に供給する分配供給状態と、供給される圧油の全量を前記昇降用シリンダへの圧油供給路側に供給して前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側への圧油の供給を行わない昇降供給状態とに切換自在に構成してあり、
前記ローリング制御弁が前記ローリング用シリンダ側へ圧油を供給するローリング操作位置に操作されると、前記流量分配弁を前記分配供給状態に切り換え、且つ、前記ローリング制御弁が前記ローリングシリンダ側への圧油供給を停止する中立位置に操作されると、前記流量分配弁を前記分配供給状態又は前記昇降供給状態に切り換えるように、前記流量分配弁の作動を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記ローリング制御弁がローリング操作位置に操作されている場合、定常状態において前記流量分配弁が前記分配供給状態に位置し、前記ローリング用シリンダの負荷圧が急激に増大した際には過渡的に前記流量分配弁が前記ローリング供給状態に位置するように前記流量分配弁を制御し、
前記ローリング制御弁は、電磁比例制御弁で構成され、手動操作スイッチの操作で人為的に操作可能に構成され、
前記手動操作スイッチによる昇降の入り操作に伴ってローリング制御弁を作動させる制御電流は、前記手動操作スイッチによる入り操作時点の電流から徐々に増大するように構成されていることを特徴とする。

上記のように、本発明の作業機の油圧装置では、昇降用シリンダへの圧油供給路に昇降制御弁を備え、ローリング用シリンダへの圧油供給路にローリング制御弁を備え、ローリング制御弁側のみへ圧油を供給するローリング供給位置と、前記昇降制御弁とローリング制御弁との双方に対して圧油を分配供給可能な分配供給位置と、昇降制御弁側のみへ圧油を供給する昇降供給位置とに、圧油の供給形態を制御する流量分配弁を備えている。
このように、圧油の供給形態を制御する流量分配弁を備えたことにより、ローリング用シリンダ側へ制御流を供給するようにして、使用頻度が高いローリング用シリンダ側へ常時必要な流量の圧油を確保し、昇降用シリンダが使用されているときにローリング用シリンダ側への供給油量が不足してローリング作動が良好に行えないというような不具合を避け得て、ローリング制御の安定化を図ることができる。

また、本発明の作業機の油圧装置では、ローリング制御弁がローリング用シリンダ側への圧油供給を停止する中立位置に操作されると、上流側の圧油の全量を前記昇降制御弁側へ供給するように、前記流量分配弁を構成している。
これによって、制御流としてローリング用シリンダ側へ供給されていた油量も、昇降用シリンダ側へ供給することが可能となり、昇降用シリンダ側の油量をより多く確保することができるようになった。したがって、ポンプ容量自体を大きくする必要なく昇降用シリンダを操作性良く作動させられる利点がある。

しかも、圧油の供給形態を制御可能な流量分配弁自体、及びその流量分配弁の作動を制御する制御手段によって、前述のローリング用シリンダ側への圧油供給停止時における昇降制御弁側への全量供給が可能となるので、この全量供給のための構造を、特別な構造の付加などを要さず、構造簡単に構成することができる利点がある。
さらに、ローリング制御を行うための電磁比例制御弁を、手動操作スイッチの操作で人為的に操作可能に構成してあるので、通常作業中のローリング制御とは別に、人為操作によって一時的に機体姿勢を変更して、各種作業装置の取り付けや取り外し作業を行うなど、各種の用い方が可能になる利点がある。
さらに、手動操作スイッチによる入り操作に伴ってローリング制御弁を作動させる制御電流を、前記手動操作スイッチによる入り操作時点の電流から徐々に増大するようにしたので、単なるオン・オフによるスイッチ操作でありながら、緩やかなインチング操作を行う場合に便利に用いることができる。

また、本発明の技術手段は、走行機体に連結された作業装置を昇降用シリンダで駆動昇降自在に構成するとともに、前記作業装置をローリング用シリンダでローリング制御可能に構成してある作業機の油圧装置であって、
前記昇降用シリンダへの圧油供給路に昇降制御弁を備え、前記ローリング用シリンダへの圧油供給路にローリング制御弁を備え、
前記昇降制御弁と前記ローリング制御弁との双方に対して圧油を分配供給可能な流量分配弁を備え、
前記流量分配弁は、供給される圧油の全量を前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側に供給して前記昇降用シリンダへの圧油供給路側への圧油の供給を行わないローリング供給状態と、供給される圧油のうち、制御流を前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側に供給して余剰流を前記昇降用シリンダへの圧油供給路側に供給する分配供給状態と、供給される圧油の全量を前記昇降用シリンダへの圧油供給路側に供給して前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側への圧油の供給を行わない昇降供給状態とに切換自在に構成してあり、
前記ローリング制御弁が前記ローリング用シリンダ側へ圧油を供給するローリング操作位置に操作されると、前記流量分配弁を前記分配供給状態に切り換え、且つ、前記ローリング制御弁が前記ローリングシリンダ側への圧油供給を停止する中立位置に操作されると、前記流量分配弁を前記分配供給状態又は前記昇降供給状態に切り換えるように、前記流量分配弁の作動を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記ローリング制御弁がローリング操作位置に操作されている場合、定常状態において前記流量分配弁が前記分配供給状態に位置し、前記ローリング用シリンダの負荷圧が急激に増大した際には過渡的に前記流量分配弁が前記ローリング供給状態に位置するように前記流量分配弁を制御することを特徴とする。

さらに、本発明の技術手段は、前記流量分配弁は、前記ローリング供給状態に対応するローリング供給位置、前記分配供給状態に対応する分配供給位置、前記昇降供給状態に対応する昇降供給位置の順に並ぶ３つの位置に対して、作用される力によっていずれかの位置に切換操作され、
前記流量分配弁の前記昇降供給位置側に、前記流量分配弁よりも圧油供給方向での下流側で前記ローリング制御弁よりも上流側の流路から導出されたパイロット圧を作用させるパイロット通路を設け、
前記流量分配弁の前記ローリング供給位置側に、前記ローリング供給位置側から前記昇降供給位置側に向けて前記流量分配弁を付勢する付勢バネを設けている。

トラクタの全体右側面図トラクタおける後部の縦断右側面図トラクタの制御系を示すブロック図昇降・ローリング用の油圧機構の構成を示す油圧回路図流量分配弁の動作を示す油圧回路図流量分配弁の動作を示す油圧回路図制御系の作動を示すタイムチャート

以下、本発明に係る作業機の油圧装置を、作業機の一例であるトラクタに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。

〔全体構成〕
図１はトラクタの全体右側面図である。この図に示すように、トラクタは、その前部にエンジン１を搭載してある。エンジン１には、フレーム兼用のミッションケース２を、エンジン１の後部から車体後方に向けて延出するように連結してある。エンジン１の左右両側方には、左右一対の前輪３を操舵可能かつ駆動可能に配備してある。ミッションケース２における後部の左右両側方には、左右一対の後輪４を駆動可能かつ制動可能に配備してある。ミッションケース２の上方には、前輪操舵用のステアリングホイール５や運転座席６などを配備して搭乗運転部７を形成してある。

図２はトラクタおける後部の縦断右側面図、図３はトラクタの昇降制御構造及びローリング制御構造を示す図である。図１〜３に示すように、ミッションケース２の後部には、このトラクタの後部に連結するロータリ耕耘装置やプラウなどの作業装置（図示せず）の昇降操作を可能にする左右一対のリフトアーム８や、対応するリフトアーム８を上下方向に揺動駆動する左右一対の昇降用シリンダ９などを配備してある。

右側のリフトアーム８は、作業装置連結用としてミッションケース２の後端右下部に上下揺動可能に連結した右側の下部リンク１０にローリング用シリンダ１１を介して連結してある。左側のリフトアーム８は、作業装置連結用としてミッションケース２の後端左下部に上下揺動可能に連結した左側の下部リンク１０に連係ロッド１２を介して連結してある。左右の昇降用シリンダ９には単動型の油圧シリンダを採用し、ローリング用シリンダ１１には複動型の油圧シリンダを採用してある。

つまり、このトラクタは、左右の昇降用シリンダ９に対する作動油の流れを切り換えて、左右の昇降用シリンダ９を伸縮作動させることにより、作業装置を昇降駆動することができる。又、ローリング用シリンダ１１に対する作動油の流れを切り換えて、ローリング用シリンダ１１を伸縮作動させることにより、作業装置をローリング駆動することができる。

左右の昇降用シリンダ９及びローリング用シリンダ１１に対する作動油の流れは、昇降・ローリング用の油圧機構１３の作動によって切り換える。油圧機構１３の作動は、制御装置１４によって制御される。

〔昇降・ローリング制御〕
上記昇降・ローリング用の油圧機構１３の作動を制御する制御装置１４は次のように構成されている。
制御装置１４は、マイクロコンピュータを利用して構成してあり、各種入力信号に基づいて前記油圧機構１３に対して出力する制御指令を制御プログラムとして備えた制御手段１４Ａと、昇降制御用のデータ、及びローリング制御用のデータを記憶する記憶手段１４Ｂとを備えている。

まず、昇降制御関係について説明する。
搭乗運転部７における運転座席６の右側方の位置に位置保持可能に配備してある（図１参照）第１昇降レバー１５を操作することにより、このトラクタの後部に連結した作業装置を、その第１昇降レバー１５の操作位置に応じた高さ位置に位置させることができる。
つまり、制御手段１４Ａは、作業装置昇降用の第１昇降レバー１５の操作位置を検出する第１レバーセンサ１６の出力と、リフトアーム８の揺動角を検出するアームセンサ１７の出力と、それらの出力を対応させた昇降用の相関関係データとに基づいて、リフトアーム８の揺動角が第１昇降レバー１５の操作位置に対応するように油圧機構１３の作動を制御する。

前記第１レバーセンサ１６及びアームセンサ１７は、回転式のポテンショメータで構成されている。また、前記昇降用の相関関係データは、昇降制御用のデータとして制御装置１４に備えたＥＥＰＲＯＭなどからなる不揮発性の記憶手段１４Ｂに記憶してある。尚、前記昇降用の相関関係データには、前記第１レバーセンサ１６側の出力と対応するアームセンサ１７側の出力として、予め設定したマップデータなどを採用することができる。

制御手段１４Ａは、作業装置昇降用の第２昇降レバー１８の操作を検出する第２レバーセンサ１９の出力に基づいて、第２昇降レバー１８の上方への操作を検知した場合には、作業装置の上昇限界位置を設定する上限設定器２０の出力と、アームセンサ１７の出力とに基づいて、リフトアーム８の揺動角が作業装置の設定上限位置に対応するように油圧機構１３の作動を制御する。

逆に、第２昇降レバー１８の下方への操作を検知した場合には、第１レバーセンサ１６の出力と、アームセンサ１７の出力と、昇降用の相関関係データとに基づいて、リフトアーム８の揺動角が第１昇降レバー１５の操作位置に対応するように油圧機構１３の作動を制御する。
つまり、第２昇降レバー１８を操作することにより、このトラクタの後部に連結した作業装置の高さ位置を、上限設定器２０により設定した作業装置の上昇限界位置と、第１昇降レバー１５により設定した作業装置の高さ位置とに切り換えることができる。

尚、第２昇降レバー１８は、中立復帰型で、搭乗運転部７におけるステアリングホイール５の右下方の位置に配備してある（図１参照）。第２レバーセンサ１９には、第２昇降レバー１８の上方への揺動操作に連動して閉操作される常開型の第１接点と、第２昇降レバー１８の下方への揺動操作に連動して閉操作される常開型の第２接点とを備えたスイッチを利用して構成したものなどを採用することができる。上限設定器２０は搭乗運転部７における運転座席６の右側方の位置に配備してある。上限設定器２０は回転式のポテンショメータで構成されている。

制御手段１４Ａは、作業装置の下降時に、作業装置の作業深さを検出するように作業装置に備えた作業深さセンサ（図示せず）の出力に基づいて、作業装置の接地を検知した場合には、その作業深さセンサの出力と、作業装置の作業深さを設定する作業深さ設定器２１の出力とに基づいて、作業装置の作業深さが設定作業深さに対応するように油圧機構１３の作動を制御する。

つまり、このトラクタの後部に、作業深さセンサを備えたロータリ耕耘装置などの接地作業式の作業装置を連結した場合には、作業装置の作業深さを、作業深さ設定器２１により設定した作業深さに維持することができる。

尚、作業深さ設定器２１は搭乗運転部７における運転座席６の右側方の位置に配備してある。作業深さ設定器２１には回転式のポテンショメータなどを採用することができる。作業深さセンサには、回転式のポテンショメータを利用して構成したものや、超音波センサを利用して構成したものなどを採用することができる。

次に、ローリング制御関係について説明する。
このトラクタには、トラクタ本体のローリング角度を検出する角度センサ２２と、トラクタ本体のローリング角速度を検出する角速度センサ２３とを装備してある。

制御手段１４Ａは、角度センサ２２の出力と角速度センサ２３の出力とに基づいて、トラクタの実際のローリング角度を算出する。又、その算出値と、作業装置のローリング目標角度を設定する角度設定器２４の出力と、トラクタに対する作業装置のローリング角度とローリング用シリンダ１１の長さとを対応させたローリング用の相関関係データとに基づいて、ローリング用シリンダ１１の目標長さを設定する。
そして、その設定値と、ローリング用シリンダ１１の長さを検出するストロークセンサ２５の出力とに基づいて、ストロークセンサ２５の出力が設定値に対応するように油圧機構１３の作動を制御する。これにより、作業装置を角度設定器２４で設定した目標ローリング角度に維持することができる。

ローリング角度を検出する角度センサ２２には重水式の角度センサなどを採用することができる。ローリング角速度を検出する角速度センサ２３には振動式のジャイロセンサなどを採用することができる。前記角度設定器２４は搭乗運転部７における運転座席６の右側方の位置に配備してある。角度設定器２４には回転式のポテンショメータなどを採用することができる。ローリング用シリンダ１１の長さを検出するストロークセンサ２５には摺動式のポテンショメータなどを採用することができる。

また、ローリング用の相関関係データは、ローリング制御用のデータとして制御装置１４に備えたＥＥＰＲＯＭなどからなる不揮発性の記憶手段１４Ｂに記憶してある。このローリング用の相関関係データには、前記作業装置のローリング目標角度を設定する角度設定器２４の出力と対応する、前記ローリング用シリンダ１１側のストロークセンサ２５の出力として予め設定したマップデータなどを採用することができる。

前記制御手段１４Ａには、搭乗運転部７で操作可能に設けたローリング用手動操作スイッチ６０からの操作信号も入力されるように構成してある。
このローリング用手動操作スイッチ６０は、押しボタン式の上げ操作スイッチ６１と、押しボタン式の下げ操作スイッチ６２とを、個別に操作可能に設けてあり、上げ操作スイッチ６１を押し操作している間だけ、制御手段１４Ａに上げ操作指令を入力し、押し操作を解除すると制御手段１４Ａに対する上げ操作指令の入力も消失する。同様に、下げ操作スイッチ６２を押し操作している間だけ、制御手段１４Ａに下げ操作指令を入力し、押し操作を解除すると制御手段１４Ａに対する下げ操作指令の入力も消失する。
上げ操作スイッチ６１の押し操作でローリング用シリンダ１１を収縮させて作業装置を上昇させるように、前記制御手段１４Ａから電磁比例バルブ３９に対する操作信号が出力され、前記下げ操作スイッチ６２の押し操作でローリング用シリンダ１１を伸長させて作業装置を下降させるように、前記制御手段１４Ａから電磁比例バルブ３９に対する操作信号が出力されるように構成されている。

前記ローリング用手動操作スイッチ６０の操作指令は、前記角度センサ２２や角速度センサ２３、及び角度設定器２４による操作指令に優先して、制御手段１４Ａから電磁比例バルブ３９に対する操作信号として出力され、そのローリング用手動操作スイッチ６０の操作指令が出力されなくなると、前記制御手段１４Ａは前記角度センサ２２や角速度センサ２３、及び角度設定器２４による操作指令に基づいて電磁比例バルブ３９に対するローリング制御用の操作信号を出力する状態に切換られる。

前記ローリング用手動操作スイッチ６０の操作指令が入力された制御手段１４Ａでは、ローリング用手動操作スイッチ６０が押し操作されてから、電磁比例バルブ３９に対して出力するローリング制御用の操作信号を次のように制御している。
つまり、電磁比例バルブ３９に対して出力するローリング制御用の操作信号として、最初から所定の電流値での操作指令を出力するのではなく、最初は小さな電流値での操作指令を送り、微小時間を掛けて徐々に所定電流値に達するようにしている。これによって、ローリング用手動操作スイッチ６０による人為的な操作指令に基づいて、電磁比例バルブ３９が緩やかに操作され、ローリング用シリンダ１１を、人為的なインチング操作によっても滑らかに操作可能であるように構成してある。

〔油圧回路〕
昇降・ローリング用の油圧機構１３は、図４に示すように、エンジン１からの動力で作動する油圧ポンプ２６に対して、第１供給油路２７及び第２供給油路２８を介して接続された第１バルブユニット２９と、その第１バルブユニット２９に対して接続された第２バルブユニット３３との組み合わせで構成されている。

前記第１バルブユニット２９には、一対の第１給排油路３０及び一対の第２給排油路３１を介してローリング用シリンダ１１を接続し、かつ、第３供給油路３２を介して第２バルブユニット３３を接続してある。第２バルブユニット３３には、第３給排油路３４及び左右一対の第４給排油路３５を介して左右の昇降用シリンダ９を接続してある。第２供給油路２８には、リリーフバルブ３６を接続してある。又、第２供給油路２８、一対の第１給排油路３０、第３供給油路３２、及び第３給排油路３４には、それぞれオイルフィルタ３７を介装してある。

第１バルブユニット２９は、油圧ポンプ２６からの作動油を昇降用とローリング用とに分流するパイロット操作式の分流バルブ（流量分配弁の一例）３８、ローリング用の電磁比例バルブ（ローリング制御弁の一例）３９、シーケンスバルブ４０、及び高圧選択弁５３を、それらのバルブボディを一体形成した一体構造に構成してある。電磁比例バルブ３９には一対の第１排出油路４１を接続してある。

第２バルブユニット３３は、パイロット操作式の上昇用比例バルブ４２、上昇用比例バルブ４２に対するパイロット圧調整用の上昇用パイロットバルブ４３、パイロット操作式の下降用比例バルブ４４、下降用比例バルブ４４に対するパイロット圧調整用の下降用パイロットバルブ４５、パイロット圧調整用のシャトルバルブ４６、及びアンロードバルブ４７を、共通のバルブボディ４８Ａに組み入れて構成したモノブロック形の昇降用比例バルブ（昇降制御弁の一例）４８と、その昇降用比例バルブ４８のバルブボディ４８Ａに一体形成した、チェックバルブ４９と、絞りバルブ５０とで構成されている。つまり、チェックバルブ４９のバルブボディ４９Ａと絞りバルブ５０のバルブボディ５０Ａとが昇降用比例バルブ４８のバルブボディ４８Ａに一体に形成されたものである。前記下降用比例バルブ４４には第２排出油路５１を接続し、アンロードバルブ４７には第３排出油路５２を接続してある。

前記チェックバルブ４９は、上昇用比例バルブ４２から左右の昇降用シリンダ９への作動油の流動を許容し、左右の昇降用シリンダ９から上昇用比例バルブ４２への作動油の流動を阻止するように構成され、前記絞りバルブ５０は、左右の昇降用シリンダ９から下降用比例バルブ４４に向けて流れる作動油の流量を制限して左右のリフトアーム８（作業装置）の下降速度を調整するように構成されている。

前記分流バルブ３８は、ローリング用の電磁比例バルブ３９の作動に基づいて、電磁比例バルブ３９がローリング用シリンダ１１に対する作動油の給排を阻止している場合には、全油量を第２バルブユニット３３に供給し、電磁比例バルブ３９がローリング用シリンダ１１に対する作動油の給排を許容している場合には、予め設定したローリング用シリンダ１１に対する限界流量を上限にして、ローリング用シリンダ１１の作動に必要な油量を、電磁比例バルブ３９を介してローリング用シリンダ１１に供給し、残りの油量を第２バルブユニット３３に供給するように構成してある。

つまり、前記分流バルブ３８は、油圧ポンプ２６から供給される上流側の作動油を、予め設定した限界流量を上限にして、ローリング用シリンダ１１への供給回路側へ供給し、昇降用シリンダ９側へは作動油の供給を行わないローリング供給位置３８ａと、油圧ポンプ２６からの全吐出油量のうち、前記ローリング用シリンダ１１への供給回路側へは前記限界流量を上限とし、昇降用シリンダ９への供給回路側へは残りの全量を振り分けて、共に供給することが可能な分配供給位置３８ｃと、昇降用シリンダ９への供給回路側へ供給し、ローリング用シリンダ１１側へは作動油の供給を行わない昇降供給位置３８ｂとを備えている。

そして、この分流バルブ３８の昇降供給位置３８ｂ側に、分流バルブ３８よりも作動油供給方向での下流側で電磁比例バルブ３９よりは上流側の流路から導出されたパイロット圧を作用させるように、第１パイロット通路ＰＬ１が設けてある。
また、前記分流バルブ３８のローリング供給位置３８ａ側には、ローリング用シリンダ１１の負荷圧力を作用させるように第２パイロット通路ＰＬ２を設けてある。つまり、前記第１バルブユニット２９に、ローリング用シリンダ１１の負荷圧力を導く第３パイロット通路ＰＬ２ｕ，ＰＬ２ｄと、その第３パイロット通路ＰＬ２ｕ，ＰＬ２ｄの高圧側を選択する高圧選択弁５３とが備えられ、高圧選択されたパイロット圧力を分流バルブ３８のローリング供給位置３８ａ側に作用させるように、前記第３パイロット通路ＰＬ２ｕ，ＰＬ２ｄに対して前記第２パイロット通路ＰＬ２が接続されている。
さらに、分流バルブ３８のローリング供給位置３８ａ側には、ローリング供給位置３８ａ側から昇降供給位置３８ｂ側に向けて分流バルブ３８を押し付け付勢する付勢バネ３８ｄを設けている。

前記電磁比例バルブ３９は、ローリング用シリンダ１１の上昇側室１１ｕに対して作動油を供給し、ローリング用シリンダ１１の下降側室１１ｄからの戻り油を油タンクＴに導く上昇側位置３９ｕと、ローリング用シリンダ１１の下降側室１１ｄに対して作動油を供給し、ローリング用シリンダ１１の上昇側室１１ｕからの戻り油を油タンクＴに導く下降側位置３９ｄと、ローリング用シリンダ１１に対する圧油の給排を停止する中立位置３９ｃとを備えて、前記制御装置１４の制御手段１４Ａからの操作信号で切換操作可能に構成されている。

〔油圧回路での制御動作〕
電磁比例バルブ３９が上昇側位置３９ｕ、または下降側位置３９ｄに操作されている場合には、ローリング用シリンダ１１の負荷圧力が第３パイロット通路ＰＬ２ｕ，ＰＬ２ｄに伝わり、高圧選択弁５３、第２パイロット通路ＰＬ２を経て分流バルブ３８のローリング供給位置３８ａ側に作用する。
さらに、分流バルブ３８のローリング供給位置３８ａ側には、ローリング供給位置３８ａ側から昇降供給位置３８ｂ側に向けて分流バルブ３８を押し付け付勢する付勢バネ３８ｄの付勢力が作用している。
このため分流バルブ３８は、前記付勢バネ３８ｄの付勢力と前記負荷圧力による油圧力との合計が、前記昇降供給位置３８ｂ側に作用する電磁比例弁３９の上流圧力による油圧力とが釣り合うように、分流バルブ３８の中間部に設けられた分配供給位置３８ｃでの絞り量を調節可能に構成されている。（図５（ａ）、及び図５（ｂ）参照）

すなわち、電磁比例バルブ３９を上昇側位置３９ｕ、または下降側位置３９ｄに操作してローリング用シリンダ１１に対する圧油の給排を行っている定常状態でのローリング制御中は、図５（ａ）に示すように、分流バルブ３８は、分配供給位置３８ｃにあって、付勢バネ３８ｄの付勢力とローリング用シリンダ１１の負荷圧力による油圧力との合計が、前記昇降供給位置３８ｂ側に作用する電磁比例弁３９の上流圧力による油圧力とが釣り合うように制御している。
そして、前記ローリング用シリンダ１１がストロークエンドに達して急激に負荷圧力が増大したり、走行路面の凹凸などによってローリング用シリンダ１１に作用する負荷圧力が急激に増大した場合などには、図５（ｂ）に示すように、分流バルブ３８が過渡的にローリング供給位置３８ａ側に操作される場合がある。
前記負荷圧力の急増が走行路面の凹凸などの自然に解消するものであれば、その負荷圧力の変動の解消とともに元の分配供給位置３８ｃに戻るように制御される。また、ストロークエンドに達して生じた負荷圧力であれば、そのストロークエンドの検出に伴って前記電磁比例バルブ３９が、図６（ａ）、（ｂ）に示すように中立位置３９ｃに操作されるので、これにともなって分流バルブ３８も後述するように分配供給位置３８ｃに操作されることになる。
尚、前記ローリング供給位置３８ａは、図４に示すようにエンジン１が始動されていない初期状態にも、付勢バネ３８ｄの付勢力が作用して現出するが、エンジン１が始動して油圧ポンプ２６からの圧油が供給されると直ちに分配供給位置３８ｃに操作される。

前記電磁比例バルブ３９がローリング用シリンダ１１に対する圧油の給排を停止する中立位置３９ｃに操作された場合には、分流バルブ３８は次のように操作される。
電磁比例バルブ３９が中立位置３９ｃに操作されると、第３パイロット通路ＰＬ２ｕ，ＰＬ２ｄがともにタンクＴに通じるので、第２パイロット通路ＰＬ２を経て分流バルブ３８のローリング供給位置３８ａ側に作用していたパイロット圧が消失する。これによって、分流バルブ３８は、昇降供給位置３８ｂ側に作用する第１パイロット通路ＰＬ１のパイロット圧が、他端側の付勢バネ３８ｄの付勢力に打ち勝って、分流バルブ３８を中間の分配供給位置３８ｃ側、もしくは昇降供給位置３８ｂ側に切換操作するように構成されている。（図６（ａ）、及び図６（ｂ）参照）

図６（ａ）に示すように、電磁比例バルブ３９が中立位置３９ｃに操作された状態で分流バルブ３８が分配供給位置３８ｃに操作されると、ローリング用シリンダ１１側へは圧油の給排が停止されているので、油圧ポンプ２６側から供給される圧油は、その全量が第２バルブユニット３３側へ供給される。
また、図６（ｂ）に示すように、電磁比例バルブ３９が中立位置３９ｃに操作された状態で分流バルブ３８が昇降供給位置３８ｂ側に操作された場合にも、ローリング用シリンダ１１側へは圧油の給排が停止されているので、油圧ポンプ２６側から供給される圧油は、その全量が第２バルブユニット３３側へ供給される。ただし、このような状態は、例えば、図５（ａ）又は図５（ｂ）に示すように、電磁比例バルブ３９を上昇側位置３９ｕ、または下降側位置３９ｄに操作してローリング用シリンダ１１に対する圧油の給排を行っていた状態から、電磁比例バルブ３９を急激に中立位置３９ｃに操作した直後などの特異な状況で過渡的に生じるものであって、定常的な使用状態で生じる現象ではない。そして、その後、他端側の付勢バネ３８ｄの付勢力によって分流バルブ３８は分配供給位置３８ｃ側に操作され、結局、図６（ａ）に示す状態になる。

前記分流バルブ３８よりも圧油供給方向での上流側に設けてあるリリーフバルブ３６は、ローリング用シリンダ１１がストロークエンドに達した場合や、前記電磁比例バルブ３９が中立位置３９ｃに操作されて、油圧ポンプ２６から供給される作動油の行き場が失われたときに、第１供給油路２７及び第２供給油路２８の圧油を油タンクＴ側へ排出し得るようにリリーフ圧を設定してある。
そして、第２バルブユニット３３の第３供給油路３２に設けられるアンロードバルブ４７は、上昇用比例バルブ４２が中立位置４２ａのとき、アンロードバルブ４７のバネ室がタンク通路（第２排出油路５１）に通じるため、第３供給油路３２の圧力をアンロードさせる。
上昇用比例バルブ４２が上昇位置４２ｂのとき、アンロードバルブ４７のバネ室には昇降シリンダ９の負荷圧力が導かれるため、第３供給油路３２の圧力を、「Ｐｕ（第３供給油路３２の圧力）＝Ｐｆ（昇降シリンダ９の負荷圧力）＋Ｐｓ（バネ４７ｃの付勢力に対抗する圧力）」に制御する。
リリーフバルブ３６のリリーフ圧力は、前記の「Ｐｆ＋Ｐｓ」よりも高く設定されているので、電磁比例バルブ３９が中立位置３９ｃに操作されている場合は、第２バルブユニット３３の第３供給油路３２がオンロード状態かアンロード状態かによらず、分流バルブ３８は分配供給位置３８ｃに制御され、油圧ポンプ２６からの供給作動油は、その全量が第３供給油路３２側に供給される。

前記ローリング用シリンダ１１がストロークエンドに達した場合、リリーフバルブ３６のリリーフ作動はローリング用シリンダ１１がストロークエンドに達すると同時的に生じる。
そして、制御装置１４の前記制御手段１４Ａ側では、ストロークセンサ２５の検出信号が入力されると、同時に電磁比例バルブ３９を中立位置３９ｃに戻し操作するように制御指令を出力するのではなく、ストロークセンサ２５によるストロークエンドの検出信号が所定時間ｄｔ（図７参照）続いたことが確認されると、その所定時間ｄｔ後に電磁比例バルブ３９を中立位置３９ｃに戻し操作する制御指令を出力するようにプログラム設定されている。この所定時間ｄｔの遅れは前記ローリング用シリンダ１１がストロークエンドに達した状態であることを確実に認識するためのものである。

上記のように構成された前記分流バルブ３８と、電磁比例バルブ３９と、前記制御装置１４の制御手段１４Ａとが、互いに連係作動して油圧ポンプ２６からの作動油を、昇降用シリンダ９への供給回路側とローリング用シリンダ１１への供給回路側に分配供給するように構成されている。

そして、制御手段１４Ａでは、上記の記分流バルブ３８と、電磁比例バルブ３９、及び、リリーフバルブ３６と関係して、前記第２バルブユニット３３の上昇用比例バルブ４２の作動を次のように制御している。

すなわち、図７に示すように、ローリング用シリンダ１１がストロークエンドに達した時点ｔ０と同時的に、リリーフバルブ３６が開き、リリーフ作動する。このとき、ストロークセンサ２５によるストロークエンドの検出信号が制御手段１４Ａに入力されるが、この時点ｔ０では制御手段１４Ａからは未だ電磁比例バルブ３９を中立位置３９ｃに戻し操作する制御指令は出力されない。
そして、ストロークセンサ２５からの検出信号を入力された制御手段１４Ａは、ストロークエンドの検出信号発生時点ｔ０から、予め設定された所定時間ｄｔ経過後の時点ｔ１に、電磁比例制御弁３９に対して中立位置３９ｃへの戻し操作指令を出力する。

電磁比例制御弁３９が中立位置３９ｃへ戻し操作されると、同時的に分流バルブ３８が分配供給位置３８ｃに切換操作される。
そうすると、電磁比例制御弁３９が中立位置３９ｃへ戻されていて、ローリング用シリンダ１１側へは圧油が供給されないので、油圧ポンプ２６からの吐出油の全量が昇降用シリンダ９側の圧油供給回路である第２バルブユニット３３の第３供給油路３２に送り込まれることになる。そして、この第３供給油路３２に設けられたアンロードバルブ４７が作動し、分流バルブ３８よりも上流側の第１供給油路２７及び第２供給油路２８の回路圧を下げ、リリーフバルブ３６が閉じられることになる。

このとき、ローリング用シリンダ１１がストロークエンドに達したことをストロークセンサ２５で検出した時点ｔ０と、前記所定時間ｄｔを経て電磁比例制御弁３９が中立位置３９ｃへ戻し操作された時点ｔ１との間、つまり、リリーフバルブ３６がリリーフ作動している間に、第２バルブユニット３３の上昇用比例バルブ４２が操作されると、上昇用比例バルブ４２は次のように制御される。

つまり、図７に示すように、上昇用比例バルブ４２は、その操作開始時点ｔ２から昇降用シリンダ９の上昇作動を滑らかに行わせるように、徐々に弁開度を大きくして圧油供給量を緩やかに増すように制御されている。このとき、前記操作開始時点ｔ２から電磁比例制御弁３９が中立位置３９ｃへ戻し操作される時点ｔ１に達するまでの間では、分流バルブ３８が分配供給位置３８ｃではなく、ローリング供給位置３８ａに操作されている状態であるから、第２バルブユニット３３の第３供給油路３２には圧油が送り込まれていない。

このため、前記操作開始時点ｔ２と、電磁比例制御弁３９が中立位置３９ｃへ戻し操作される時点ｔ１との間における経過時間ｔ３内で徐々に弁開度を大きくし始めた第２バルブユニット３３の上昇用比例バルブ４２は、圧油が供給され始める前記時点ｔ１では、図７中に「上昇用比例バルブの動作（１）」で示す開度表示線Ｌ１上の開度ｈ１として示すように、既にある程度開放された状態となっている。
この状態で第２バルブユニット３３の第３供給油路３２に圧油が送り込まれてくると、第２バルブユニット３３の上昇用比例バルブ４２は、閉止状態から弁開度を徐々に開き始めるのではなく、図７に示すように、前記経過時間ｔ３を過ぎて開度ｈ１、または開度ｈ２に、ある程度開かれた状態からさらに開度を増すように操作される。

上記の開度ｈ１は、ストロークセンサ２５でストロークエンドに達したことが検出された時点ｔ０と、電磁比例制御弁３９が中立位置３９ｃへ戻し操作される時点ｔ１との間、つまり、リリーフバルブ３６がリリーフ作動している間に、第２バルブユニット３３の上昇用比例バルブ４２が操作された場合における圧油供給量の増加率を緩やかにするように制御された状態での開度を示している。

また、図７には、「上昇用比例バルブの動作（２）」で示す開度表示線Ｌ２上の開度ｈ２として、上昇用比例バルブ４２が既にある程度開放された別の状態を示している。
前記開度ｈ２は、上記のような、ローリング用シリンダ１１がストロークエンドに達したことがストロークセンサ２５で検出された時点ｔ０と、電磁比例制御弁３９が中立位置３９ｃへ戻し操作される時点ｔ１との間以外の、つまり、前記時点ｔ０と前記時点ｔ１との間で上昇用比例バルブ４２が操作されるのではなく、前記リリーフバルブ３６がリリーフ作動している間ではない時点で、第２バルブユニット３３の上昇用比例バルブ４２が操作された場合における制御状態での開度を示している。

ただし、この「上昇用比例バルブの動作（２）」で示す開度表示線Ｌ２は、上述のような、ローリング用シリンダ１１がストロークエンドに達したことがストロークセンサ２５で検出された時点ｔ０と、電磁比例制御弁３９が中立位置３９ｃへ戻し操作される時点ｔ１との間、つまり、リリーフバルブ３６がリリーフ作動している間に、第２バルブユニット３３の上昇用比例バルブ４２が操作された場合、を示すのではない。つまり、前記時点ｔ０と前記時点ｔ１との間ではなく、かつ前記リリーフバルブ３６がリリーフ作動している間でもない時点に上昇用比例バルブ４２が操作された場合、の開度表示線Ｌ２を示しているので、上昇用比例バルブ４２の操作時期としては図７に正しく表示されたものではないが、前記「上昇用比例バルブの動作（１）」で示す開度表示線Ｌ１との対比を行い易くするために同一タイムチャート上に記載している。
この開度表示線Ｌ２上において、上昇用比例バルブ４２の操作開始時点を、開度表示線Ｌ１上における上昇用比例バルブ４２の操作開始時点と一致させた場合を仮定すると、前記時点ｔ１では、上昇用比例バルブ４２は開度ｈ２だけ開放された状態となる。

このように、第２バルブユニット３３の上昇用比例バルブ４２は、その操作開始時期が、前述のように、ストロークセンサ２５でストロークエンドに達したことが検出された時点ｔ０と、電磁比例制御弁３９が中立位置３９ｃへ戻し操作される時点ｔ１との間、つまり、リリーフバルブ３６によって圧油が油タンクＴ側へ排出作動中であるか、否かによって、その開閉条件が変更されるように構成してある。
つまり、リリーフバルブ３６によって圧油が油タンクＴ側へ排出作動中に上昇用比例バルブ４２の操作が開始されると、図７で開度ｈ１を有した「上昇用比例バルブの動作（１）」に示すように、開度表示線Ｌ１が緩やかに変化し、圧油供給量の増加率を、図７で開度ｈ２を有した「上昇用比例バルブの動作(２)」に示す開度表示線Ｌ２で示される場合よりも緩やかになるように上昇用比例バルブ４２の開閉操作を制御手段１４Ａによって制御している。

このように、ストロークセンサ２５でストロークエンドに達したことが検出された時点ｔ０と、電磁比例制御弁３９が中立位置３９ｃへ戻し操作される時点ｔ１との間で徐々に弁開度を大きくし始めた第２バルブユニット３３の上昇用比例バルブ４２は、圧油が供給され始める時点ｔ１では、図７中に開度ｈ１として示したように、既にある程度は開放された状態となっているが、その開度ｈ１は、上述の緩やかな増加率によるものであるため、非排出作動中における開度ｈ２ほどは大きく開かれていない。
したがって、開度ｈ１で開かれた範囲での圧油は一時的に流れるので、この開かれた範囲での油量によるショックは避けられないが、その開度ｈ１が大きいものでないことから、ショックとしては無視できる程度の小さなもので済む。

本発明の油圧装置を適用する作業機としては、トラクタの他、乗用型田植機やコンバイン、あるいはモーアなどであっても良い。

９昇降用シリンダ
１１ローリング用シリンダ
１４Ａ制御手段
３６リリーフ弁
３８分流バルブ（流量分配弁）
３８ａローリング供給位置
３８ｂ昇降供給位置
３８ｃ分配供給位置
３９ローリング制御弁（電磁比例バルブ）
３９ｕ上昇側位置
３９ｄ下降側位置
３９ｃ中立位置
４２昇降制御弁
６０手動操作スイッチ
Ｔ油タンク

Claims

走行機体に連結された作業装置を昇降用シリンダで駆動昇降自在に構成するとともに、前記作業装置をローリング用シリンダでローリング制御可能に構成してある作業機の油圧装置であって、
前記昇降用シリンダへの圧油供給路に昇降制御弁を備え、前記ローリング用シリンダへの圧油供給路にローリング制御弁を備え、
前記昇降制御弁と前記ローリング制御弁との双方に対して圧油を分配供給可能な流量分配弁を備え、
前記流量分配弁は、供給される圧油の全量を前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側に供給して前記昇降用シリンダへの圧油供給路側への圧油の供給を行わないローリング供給状態と、供給される圧油のうち、制御流を前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側に供給して余剰流を前記昇降用シリンダへの圧油供給路側に供給する分配供給状態と、供給される圧油の全量を前記昇降用シリンダへの圧油供給路側に供給して前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側への圧油の供給を行わない昇降供給状態とに切換自在に構成してあり、
前記ローリング制御弁が前記ローリング用シリンダ側へ圧油を供給するローリング操作位置に操作されると、前記流量分配弁を前記分配供給状態に切り換え、且つ、前記ローリング制御弁が前記ローリングシリンダ側への圧油供給を停止する中立位置に操作されると、前記流量分配弁を前記分配供給状態又は前記昇降供給状態に切り換えるように、前記流量分配弁の作動を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記ローリング制御弁がローリング操作位置に操作されている場合、定常状態において前記流量分配弁が前記分配供給状態に位置し、前記ローリング用シリンダの負荷圧が急激に増大した際には過渡的に前記流量分配弁が前記ローリング供給状態に位置するように前記流量分配弁を制御し、
前記ローリング制御弁は、電磁比例制御弁で構成され、手動操作スイッチの操作で人為的に操作可能に構成され、
前記手動操作スイッチによる昇降の入り操作に伴ってローリング制御弁を作動させる制御電流は、前記手動操作スイッチによる入り操作時点の電流から徐々に増大するように構成されていることを特徴とする作業機の油圧装置。
走行機体に連結された作業装置を昇降用シリンダで駆動昇降自在に構成するとともに、前記作業装置をローリング用シリンダでローリング制御可能に構成してある作業機の油圧装置であって、
前記昇降用シリンダへの圧油供給路に昇降制御弁を備え、前記ローリング用シリンダへの圧油供給路にローリング制御弁を備え、
前記昇降制御弁と前記ローリング制御弁との双方に対して圧油を分配供給可能な流量分配弁を備え、
前記流量分配弁は、供給される圧油の全量を前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側に供給して前記昇降用シリンダへの圧油供給路側への圧油の供給を行わないローリング供給状態と、供給される圧油のうち、制御流を前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側に供給して余剰流を前記昇降用シリンダへの圧油供給路側に供給する分配供給状態と、供給される圧油の全量を前記昇降用シリンダへの圧油供給路側に供給して前記ローリング用シリンダへの圧油供給路側への圧油の供給を行わない昇降供給状態とに切換自在に構成してあり、
前記ローリング制御弁が前記ローリング用シリンダ側へ圧油を供給するローリング操作位置に操作されると、前記流量分配弁を前記分配供給状態に切り換え、且つ、前記ローリング制御弁が前記ローリングシリンダ側への圧油供給を停止する中立位置に操作されると、前記流量分配弁を前記分配供給状態又は前記昇降供給状態に切り換えるように、前記流量分配弁の作動を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記ローリング制御弁がローリング操作位置に操作されている場合、定常状態において前記流量分配弁が前記分配供給状態に位置し、前記ローリング用シリンダの負荷圧が急激に増大した際には過渡的に前記流量分配弁が前記ローリング供給状態に位置するように前記流量分配弁を制御することを特徴とする作業機の油圧装置。
前記流量分配弁は、前記ローリング供給状態に対応するローリング供給位置、前記分配供給状態に対応する分配供給位置、前記昇降供給状態に対応する昇降供給位置の順に並ぶ３つの位置に対して、作用される力によっていずれかの位置に切換操作され、
前記流量分配弁の前記昇降供給位置側に、前記流量分配弁よりも圧油供給方向での下流側で前記ローリング制御弁よりも上流側の流路から導出されたパイロット圧を作用させるパイロット通路を設け、
前記流量分配弁の前記ローリング供給位置側に、前記ローリング供給位置側から前記昇降供給位置側に向けて前記流量分配弁を付勢する付勢バネを設けている請求項１又は２に記載の作業機の油圧装置。