JP6621382B2

JP6621382B2 - 作業機の油圧駆動装置

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Publication number: JP6621382B2
Application number: JP2016136974A
Authority: JP
Inventors: 翔太千葉
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2019-12-18
Anticipated expiration: 2036-07-11
Also published as: JP2018009596A

Description

本発明は、走行機体に装備された作業装置を昇降操作する単動シリンダと、単動シリンダに対して圧油を供給する油圧ポンプと、油圧ポンプと単動シリンダとの間における圧油の給排を制御する制御弁ユニットと、を備えた作業機の油圧駆動装置に関する。

上記のように、油圧ポンプと、単動シリンダと、単動シリンダに対する圧油の給排を制御する制御弁ユニットを備えた作業機の油圧駆動装置としては、下記［１］に記載の技術が知られている。
［１］制御弁ユニットに、油圧ポンプから単動シリンダへの圧油の給排を制御する方向制御弁（特許文献１では「主スプール」参照）を備え、その方向制御弁を、上昇用デューティ弁と、下降用デューティ弁とで昇降切り換え操作可能に構成している。また、方向制御弁の上昇側の回路には圧力補償弁が接続されていて、単動シリンダの上昇速度を制御できるように構成されている。そして、方向制御弁の下降側の回路では、高圧選択弁（特許文献１では「シャトル弁」参照）によって選択されたパイロット油路に圧油が供給され、パイロット式逆止弁を開いて苗植付装置が自重下降するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−７３０２９号公報（段落「００３６」、「００３７」、及び図面の「図２」参照）

特許文献１に示された構造のものでは、方向制御弁の上昇操作時に油圧ポンプからの圧油供給経路を圧力補償弁に接続して単動シリンダの上昇速度を制御し、方向制御弁の下降操作時にポンプから圧油供給経路をパイロット油路に導いてパイロット式逆止弁を開くように、高圧選択弁と、その高圧選択弁を所期通りに動作させるための複雑な油路を形成する必要がある。このため、制御弁ユニットの構造が複雑化する傾向がある点で改善の余地があった。

本発明は、方向制御弁の上昇操作時に油圧ポンプからの圧油供給経路を圧力補償弁に接続して単動シリンダの上昇速度を制御し、方向制御弁の下降操作時にポンプから圧油供給経路をパイロット油路に導いてパイロット式逆止弁を開くものでありながら、高圧選択弁や、その高圧選択弁を動作させるための専用の油路を省いて、制御弁ユニット全体の構造を簡素化しようとするものである。

本発明における作業機の油圧駆動装置の特徴は、走行機体に装備された作業装置を昇降操作する単動シリンダと、前記単動シリンダに対して圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプと前記単動シリンダとの間における圧油の給排を制御する制御弁ユニットと、を備えた作業機の油圧駆動装置において、
前記制御弁ユニットに、前記油圧ポンプからの圧油供給路が接続されるポンプポートと、作動油タンクへのドレン油路が接続されるタンクポートと、前記単動シリンダに対する圧油給排路が接続されるシリンダポートと、が形成され、前記制御弁ユニットに、前記圧油の給排方向を切り換え制御する方向制御弁と、前記単動シリンダからの圧油の戻りを規制するチェック弁と、前記油圧ポンプから前記単動シリンダへ供給される圧油の圧力補償を行うアンロード弁と、が備えられ、前記方向制御弁は、前記ポンプポートから前記シリンダポートへの通油路を開く上昇位置と、前記シリンダポートから前記タンクポートへの通油路を開く下降位置と、前記ポンプポートから前記タンクポートへの通油路を開く中立位置と、に操作位置を切換可能に構成され、前記制御弁ユニットに、前記チェック弁の戻り規制を解除する側へ圧油を導入可能なパイロット油路が形成され、前記アンロード弁は、前記ポンプポートから前記シリンダポートへの通油路と前記パイロット油路とを接続可能なバイパス路に配設されていて、前記ポンプポートから前記シリンダポートへの通油路における圧力上昇に伴って前記バイパス路を開放するとともに、前記ポンプポートから前記シリンダポートへの通油路の圧力降下に伴って前記バイパス路を閉塞可能に構成され、前記パイロット油路は、前記方向制御弁の上昇位置で前記タンクポートに連通し、前記方向制御弁の下降位置で前記ポンプポートに連通して前記チェック弁の戻り規制を解除する側へ圧油を導き、かつ前記方向制御弁の中立位置で前記タンクポート及び前記ポンプポートの双方に連通する位置、に設けられていることである。

本発明によれば、アンロード弁は、ポンプポートからシリンダポートへの通油路とパイロット油路とにわたるバイパス路に存在していて、ポンプポートからシリンダポートへの通油路における圧力変動に伴ってバイパス路を開閉可能であるように構成されている。そして方向制御弁の上昇位置では、パイロット油路はタンクポートに連通している。
その結果、本来は方向制御弁の下降位置でのみ利用されるパイロット油路を、方向制御弁が上昇位置にあるときにおいても、そのパイロット油路がタンクポートに連通した状態であることを利用して、ドレン用の油路に用いることができる。そして、バイパス路に存在するアンロード弁と方向制御弁とが、単動シリンダの上昇時にパイロット油路に圧油を供給せず、単動シリンダの下降時にパイロット油路に圧油を供給する高圧選択弁の役割を果たしている。
これにより、単動シリンダは、アンロード弁による圧力補償が行われた状態で上昇作動し、その上昇速度が適正であるように制御される。それでいて、高圧選択弁や、高圧選択弁を作動させるための専用の油路を省略することができ、制御弁ユニットにおける全体構造の簡素化を図り得る利点がある。
また、高圧選択弁や、高圧選択弁を作動させるための専用の油路を省くことにより、バルブブロックにおける制御弁ユニットの占有面積を削減することもでき、余剰部位に別の部品を配設するなど、スペースの有効利用を図り得る点でも有利である。

本発明においては、前記アンロード弁のスプールに、圧油の流れ方向における上流側が前記ポンプポートから前記シリンダポートへの通油路に連通し、下流側が前記パイロット油路に連通可能な連通路が形成されていると好適である。

本構成によれば、アンロード弁のスプール自体に連通路を形成してあるので、より一層、制御弁ユニットの製作加工の簡素化を図り易いものである。つまり、連通路をスプール自体にではなく、例えばバルブブロックに形成した場合に比べ、製作加工が簡単である点で有利である。

本発明においては、前記アンロード弁の背圧室に圧力補償用の付勢バネが装填され、この背圧室が前記シリンダポートから前記タンクポートへの通油路に連通していると好適である。

本構成を備えることで、アンロード弁の背圧室には、付勢バネによる付勢力のみならず、シリンダポートからタンクポートへの通油路における圧油の圧力も付加される。したがって、このシリンダポートからタンクポートへの通油路における圧油の圧力に、付勢バネによる付勢力が加えられることで、アンロード弁の位置をパイロット油路が確保されるように切り換えられた位置に固定して、方向制御弁による下げ制御を確実に行わせ易い。

苗植付装置の昇降装置を示す左側面図である。苗植付け装置昇降用の油圧回路図である。中立操作状態におけるバルブブロックの展開断面図である。上昇操作状態におけるバルブブロックの展開断面図である。下降操作状態におけるバルブブロックの展開断面図である。比較例を示す中立操作状態でのバルブブロックの展開断面図である。比較例を示す上昇操作状態でのバルブブロックの展開断面図である。比較例を示す下降操作状態でのバルブブロックの展開断面図である。

以下、本発明における実施形態の一例を図面の記載に基づいて説明する。
尚、本実施形態での説明における前後方向及び左右方向は、特段の説明がない限り、次のように記載している。つまり、本発明を適用した作業機の一例である乗用型田植機の作業走行時における前進側の進行方向（図１における矢印Ｆ参照）が「前」、後進側への進行方向（図１における矢印Ｂ参照）が「後」である。そして、その前後方向での前向き姿勢を基準としての右側に相当する方向が「右」、同様に左側に相当する方向が「左」であるとして説明している。

〔作業機の構成〕
図１は、本発明に係る油圧駆動装置を適用した作業機の一例である乗用型田植機の後部を示している。
この乗用型田植機は、操向可能な前輪（図外）および操向不能な後輪１ａを備えて四輪駆動で走行する走行機体１の後部に、作業装置としての苗植付装置２が配置されているとともに、その苗植付装置２を上下昇降駆動する昇降装置１０（油圧駆動装置に相当する）が備えられている。

苗植付装置２は、６条分の苗を載置して左右方向に設定ストロークで往復移動される苗のせ台２０と、苗のせ台２０の下端から１株分ずつ苗を切り出して圃場に植付けてゆく６組の回転式の植付け機構２１と、植付け箇所を整地する３個の整地フロート２２とを備えている。そして、走行機体１の走行にともなって、整地フロート２２によって整地された箇所の圃場に、植付け機構２１が苗のせ台２０上の苗を切り出して植付作業を行うように構成されている。

昇降装置１０は、走行機体１の後端部に前端側を連結した平行四連リンク構造の昇降リンク機構１１と、その昇降リンク機構１１を揺動駆動する単動型の油圧シリンダ１２（単動シリンダに相当する）とを備えている。
昇降リンク機構１１は、走行機体１の後端側上部位置で、水平方向に沿う上部横軸心ｘ１を揺動支点として揺動作動するアッパーリンク１１Ｕと、前記上部横軸心ｘ１に沿う水平方向で、その下方に位置する下部横軸心ｘ２を揺動支点として揺動作動するロワーリンク１１Ｌとを備えている。アッパーリンク１１Ｕとロワーリンク１１Ｌとの各後端部は、縦リンク１１Ｖに相対回動自在に連結され、この縦リンク１１Ｖに苗植付装置２が支持されている。

前記油圧シリンダ１２は、前端側がアッパーリンク１１Ｕの揺動支点と同じ上部横軸心ｘ１を揺動支点として揺動作動可能に連結されている。後端側はロワーリンク１１Ｌの後端部と縦リンク１１Ｖの下端部との連結箇所における横軸心（図示せず）と同心上の横軸（図示せず）に相対回動自在に連結されている。

図１では、油圧シリンダ１２が伸長して、苗植付装置２が下降した植付作業可能な作業姿勢位置にある。この油圧シリンダ１２の伸長状態から油圧シリンダ１２を収縮作動させるようにシリンダ部１２ａに圧油が供給されると、昇降リンク機構１１が上部横軸心ｘ１及び下部横軸心ｘ２のまわりで揺動作動し、苗植付装置２が持ち上げられた非作業姿勢位置に姿勢変更される。

〔油圧回路〕
昇降装置１０の油圧シリンダ１２は、図２に示すように、制御弁ユニット３を介して圧油供給用の油圧ポンプ１３及び作動油タンク１４に接続されている。
制御弁ユニット３には、油圧ポンプ１３から供給される圧油の給排方向を切り換え制御する電磁制御弁からなる方向制御弁４と、油圧シリンダ１２からの圧油の戻りを規制するチェック弁５と、油圧ポンプ１３から油圧シリンダ１２へ供給される圧油の圧力補償を行うアンロード弁６と、油圧ポンプ１３から方向制御弁４への圧油供給路３１に接続されたリリーフ弁７と、チェック弁５から油圧シリンダ１２への圧油給排路３２に介装された手動開閉弁８とが備えられている。

これらの方向制御弁４、チェック弁５、アンロード弁６、及びリリーフ弁７は、共通のバルブブロック３０内に備えられている。
バルブブロック３０には、油圧ポンプ１３からの圧油供給路３１が接続されるポンプポートＰと、作動油タンク１４へのドレン油路３３が接続されるタンクポートＴと、油圧シリンダ１２に対する圧油給排路３２が接続されるシリンダポートＣと、が形成されている。

バルブブロック３０内で、方向制御弁４は、ポンプポートＰからシリンダポートＣへの通油路３４を開く上昇位置Ｕと、シリンダポートＣからタンクポートＴへの通油路３５を開く下降位置Ｄと、ポンプポートＰからタンクポートＴへの通油路３６を開く中立位置Ｎと、に操作位置を切換可能に構成されている。
この方向制御弁４の上昇位置Ｕへの操作に伴って、油圧ポンプ１３からの圧油が油圧シリンダ１２に供給され、方向制御弁４の下降位置Ｄへの操作に伴って、パイロット油路３７を介してチェック弁５が開放され、油圧シリンダ１２から作動油タンク１４に圧油が戻され、方向制御弁４の中立位置Ｎへの操作に伴って、油圧シリンダ１２の昇降作動は停止され、油圧ポンプ１３の圧油は作動油タンク１４に戻される。

〔制御弁ユニットの具体構造〕
制御弁ユニット３は、図３乃至図５に示すように構成されている。
すなわち、方向制御弁４は、バルブブロック３０内に形成された第一弁室４０内に主スプール４１を挿入した状態で配備されている。そして、主スプール４１の両端部に操作ロッド４２が連設されていて、この操作ロッド４２が、バルブブロック３０の左右両側に装備させたソレノイド４３に挿入されている。また、主スプール４１の両端部近くで操作ロッド４２の外周部に、主スプール４１を中立位置Ｎへ復帰付勢する復帰バネ４４，４４が設けられている。
したがって、方向制御弁４は、各ソレノイド４３の何れか一方への通電によって、主スプール４１が上昇位置Ｕ又は下降位置Ｄの何れかに択一的に切り換えられ、両ソレノイド４３への通電が断たれると、両端部の復帰バネ４４，４４の復元力によって中立位置Ｎへ復帰するように構成されている。

主スプール４１は、その長手方向の中央部に位置する中央大径部４５と、図中右端側寄りに位置する右大径部４６と、図中左端側寄りに位置する左大径部４７とを備えている。中央大径部４５と右大径部４６との間、及び中央大径部４５と左大径部４７との間には、第一弁室４０の内周面との間に通油用の間隙を存在させるための、右小径部４８と左小径部４９とが形成されている。

チェック弁５は、圧油給排路３２に連なる第二弁室５０内に逆流防止用の鋼球５１が設けられている。この鋼球５１は、第二弁室５０内に備えた逆止付勢バネ５２によって、弁座部５０ａの存在する側へ押圧付勢されている。
つまり、鋼球５１は、ポンプポートＰからシリンダポートＣへの通油路３４に圧油が送り込まれると、圧油の圧力によって弁座部５０ａから離れてシリンダポートＣ側への圧油供給を許容する。逆に、シリンダポートＣからタンクポートＴへは、逆止付勢バネ５２の付勢力、及び圧油給排路３２に作用する戻り油の圧力によって鋼球５１が弁座部５０ａに密着する側へ押し付けられ、シリンダポートＣからタンクポートＴへの通油路３５が閉塞された状態となる。

そして、チェック弁５の鋼球５１は、逆止付勢バネ５２による押し付け方向とは逆方向に作動する解除ピストン５３の作動によって、逆流阻止状態を解除できるように構成されている。つまり、解除ピストン５３は、パイロット油路３７に接続されたピストン油室５４に装備されていて、パイロット油路３７に圧油が供給されてきたとき、解除ピストン５３が逆止付勢バネ５２の付勢力に抗して、鋼球５１を弁座部５０ａから離れる側に押し戻すように作用する。これによって、油圧シリンダ１２からの戻り油を、圧油給排路３２及び通油路３５を経て逆流させ、タンクポートＴに戻すことができる。

アンロード弁６は、第三弁室６０内に、圧力補償用の筒状スプール６１を内装している。
第三弁室６０は、方向制御弁４が上昇位置Ｕに位置している状態で、ポンプポートＰからシリンダポートＣへの通油路３４に連なる中間通油路３８と、パイロット油路３７とにわたって形成されている。つまり、この第三弁室６０は、中間通油路３８と、パイロット油路３７とにわたるバイパス路に相当する。

筒状スプール６１は、中間通油路３８に近い側の端部が中実で反対側の端部が筒状に形成されている。そのうち、中実に形成された端部側の肉厚内部に、中間通油路３８とパイロット油路３７とを接続することが可能な連通路６２が形成されている。
連通路６２が形成された側とは反対側で筒状に形成された端部には、第三弁室６０内において筒状スプール６１を中間通油路３８側へ押圧付勢する圧力補償用のコイルスプリング６３が内装されている。
この第三弁室６０には、パイロット油路３７の存在箇所よりも中間通油路３８から遠い側で、かつ筒状スプール６１の中実に形成された端部が最も中間通油路３８に近い側に移動した時点における、筒状スプール６１の他端側よりも前記中間通油路３８から遠い側に通油開口６０ａが形成されている。そして、その通油開口６０ａが、シリンダポートＣからタンクポートＴへの通油路３５に対して、接続油路３９を介して接続されている。

これにより、方向制御弁４が上昇位置Ｕに操作された状態では、図４に示すように、ポンプポートＰに近い中間通油路３８の圧が上昇して筒状スプール６１を中間通油路３８から遠ざかる側へ押し、筒状スプール６１内の連通路６２を通してパイロット油路３７へ導き、タンクポートＴから排出される。
この上昇位置Ｕでは、ポンプポートＰから供給された圧油は、シリンダポートＣへの通油路３４に供給され、油圧シリンダ１２が上昇作動する。このとき、シリンダポートＣへの通油路３４に供給された圧油は接続油路３９を介して通油開口６０ａから第三弁室６０にも流れ込む。したがって、筒状スプール６１には、中間通油路３８における圧油の圧力と、接続油路３９を介して通油路３４から供給された第三弁室６０内の圧油の圧力とが相反する方向で作用し、かつ、第三弁室６０内の圧油の圧力と同方向にコイルスプリング６３の付勢力が作用する。
これによって、中間通油路３８における圧油の圧力と、第三弁室６０内の圧油の圧力と、の圧力差がコイルスプリング６３の付勢力と釣り合うように第三弁室６０内の筒状スプール６１の位置が調節されて連通路６２からの流量が制御される。

方向制御弁４が下降位置Ｄに操作された状態では、図５に示すように、ポンプポートＰからパイロット油路３７に流入した圧油の圧力でピストン油室５４の圧が高められ、解除ピストン５３の作用でチェック弁５が開かれる。これにともなって、油圧シリンダ１２からの戻り油がシリンダポートＣを経てタンクポートＴへの通油路３５に流れ込む。このとき、シリンダポートＣからタンクポートＴへの通油路３５の圧油が接続油路３９を経て第三弁室６０にも送り込まれる。
これによって、筒状スプール６１の、中間通油路３８に面する側の端部にポンプポートＰからの圧油の圧力が作用している状態で、その反対側の端部における第三弁室６０の内部では、接続油路３９を介して通油路３５の圧力が作用する。したがって、筒状スプール６１には、両端部側から、ほぼ同等の圧油の圧力が互いに逆向きに作用して均衡する。この状態で圧力補償用のコイルスプリング６３の付勢力が中間通油路３８の存在する側へ向けて加えられるので、筒状スプール６１は図５に示すように、中間通油路３８に近い側のストロークエンドまで移動した状態に維持される。
このように、接続油路３９を介して通油路３５の圧力が作用する状態における第三弁室６０の内部が、アンロード弁６の背圧室に相当する。

方向制御弁４が中立位置Ｎに操作された状態では、図３に示すように、ポンプポートＰからタンクポートＴへの通油路３６が形成され、パイロット油路３７、中間通油路３８、及び第三弁室６０内に大きな圧は作用せず、筒状スプール６１はコイルスプリング６３の付勢力で中間通油路３８に近い側のストロークエンドまで移動した状態に維持され、チェック弁５は閉じ位置にあって、油圧シリンダ１２への圧油給排路３２は閉塞されている。

リリーフ弁７は、タンクポートＴに連通する第四弁室７０に、栓体７１とリリーフバネ７２とを備えている。
栓体７１は、中間通油路３８に臨む開口３８ａに対して挿抜可能に構成されたものであり、リリーフバネ７２によって前記開口３８ａを閉塞する側へ向けて押し付け付勢可能に構成されている。

手動開閉弁８は、図示しない手動操作具に連係されていて、図２に示す閉止位置と、開放位置との二位置に、択一的に操作可能であるように構成されている。
この手動開閉弁８は、必ずしも制御弁ユニット３を構成するバルブブロック３０に内装された状態に設けられる必要はなく、バルブブロック３０からは離れた位置に設けられていてもよい。

上記の通油路３４と通油路３５は次のように構成されている。つまり、方向制御弁４が存在する第一弁室４０とシリンダポートＣとの間では、通油路３４と通油路３５は共通の油路によって構成されているが、通油路３４は方向制御弁４によって上昇位置Ｕに切り換えられた第一弁室４０内の空間がポンプポートＰにつながり、通油路３５は方向制御弁４によって下降位置Ｄに切り換えられた第一弁室４０内の空間がタンクポートＴにつながっている点で相違する。

〔制御弁ユニットの動作〕
上記のように構成された制御弁ユニット３の作動形態を説明する。
図３に示すように、方向制御弁４に対する方向切り換え用の左右のソレノイド４３，４３を非作動状態にして、左右の復帰バネ４４，４４の付勢作用により、主スプール４１を中立位置Ｎに操作する。
この状態では、主スプール４１の中央大径部４５が、第一弁室４０内において、ポンプポートＰを、中間通油路３８と、パイロット油路３７と、タンクポートＴに連通させる位置にあり、ポンプポートＰからタンクポートＴへの通油路３６が形成されている。
この状態では、アンロード弁６の両端部は開放されており、油圧ポンプ１３に、アンロード弁６による圧力補償動作を行わせるための圧力損失が生じるものではない。

図４に示すように、方向制御弁４に対する方向切り換え用の左側のソレノイド４３を作動状態にして主スプール４１を左方向に引き、上昇位置Ｕに操作する。この状態では、主スプール４１の中央大径部４５が、第一弁室４０内における、中間通油路３８とパイロット油路３７との連通状態を断ち、ポンプポートＰを、ポンプポートＰからシリンダポートＣへの通油路３４と、その通油路３４に連通する中間通油路３８とに対して接続する。
この上昇位置Ｕでは、ポンプポートＰから通油路３４を経てチェック弁５を開き、シリンダポートＣから油圧シリンダ１２に圧油が供給される。同時に、通油路３４に連通する中間通油路３８に供給された圧油は、第三弁室６０内の筒状スプール６１を中間通油路３８から遠ざかる側に押し、その内部に形成されている連通路６２を通して、パイロット油路３７に中間通油路３８側の余剰圧油を排出する。また、ポンプポートＰから通油路３４に供給された圧油は接続油路３９を介して通油開口６０ａから第三弁室６０にも流れ込む。
したがって、筒状スプール６１には、中間通油路３８における圧油の圧力と、接続油路３９や通油開口６０ａを介して通油路３４から供給された第三弁室６０内の圧油の圧力とが相反する方向で作用し、かつ、第三弁室６０内の圧油の圧力と同方向にコイルスプリング６３の付勢力が作用する。
その結果、中間通油路３８における圧油の圧力と、第三弁室６０内の圧油の圧力と、の圧力差がコイルスプリング６３の付勢力と釣り合うように第三弁室６０内の筒状スプール６１の位置が調節され、圧力差が一定となるように連通路６２からの流量が制御される。

図５に示すように、方向制御弁４に対する方向切り換え用の右側のソレノイド４３を作動状態にして主スプール４１を右方向に引き、下降位置Ｄに操作する。この状態では、主スプール４１の中央大径部４５が、第一弁室４０内における、シリンダポートＣからタンクポートＴへの通油路３５と、中間通油路３８との連通状態を断ち、ポンプポートＰをパイロット油路３７に接続させる。
この下降位置Ｄでは、パイロット油路３７に導入された圧油は解除ピストン５３を操作して鋼球５１を強制的に開放側に操作し、チェック弁５を開いて油圧シリンダ１２からの戻り油を、シリンダポートＣから通油路３５に導き、タンクポートＴから作動油タンク１４へ排出する。
このとき、通油路３５を流れる戻り油が、接続油路３９を介してアンロード弁６の背圧室となる第三弁室６０の内部に送り込まれ、筒状スプール６１を中間通油路３８に近づける側へ押圧付勢し、中間通油路３８側から作用するポンプポートＰからの圧油の圧力と対向し、ほぼ均衡した状態に近くなる。かつ、それに加えてコイルスプリング６３の付勢力が第三弁室６０の背圧に付加されることで、筒状スプール６１を中間通油路３８に近づける側へ押し付けた状態に維持することができる。

〔比較例との対比〕
上記のように構成した本発明における作業機の油圧駆動装置を、図６乃至図８に示す比較例の構造と比較してみると、次の点で相違している。
つまり、比較例の構造のものでは、高圧選択弁９を第五弁室９０に備えており、この高圧選択弁９の作用により、チェック弁５の解除ピストン５３を作動させたり、アンロード弁６の背圧室である第三弁室６０に対するパイロット油路３７からの圧油の供給状態を切り換えるようにした点で相違している。

高圧選択弁９は、バルブブロック３０に形成した第五弁室９０内に高圧選択用の鋼球９１を備えている。第五弁室９０の内部は、接続油路９２を介してチェック弁５の解除ピストン５３が配備されたピストン油室５４とは反対側に位置するロッド側油室５５と連通している。
このロッド側油室５５はポンプポートＰからシリンダポートＣへの通油路３４に接続されている。したがって方向制御弁４が上昇位置Ｕに操作された状態では、油圧ポンプ１３からの圧油供給に伴って接続油路９２を経て第五弁室９０の内部へ圧油が供給される。
第五弁室９０の内部では、供給された圧油が鋼球９１をロッド側油室５５に近い側の前弁座部９０ａに押し付けて、アンロード弁６の背圧室である第三弁室６０の存在する側へ向けて供給される。

図８に示すように、方向制御弁４が下降位置Ｄに操作された状態では、パイロット油路３７に導入された圧油は解除ピストン５３を操作して鋼球５１を強制的に開放側に操作し、チェック弁５を開いて油圧シリンダ１２からの戻り油を、シリンダポートＣから通油路３５に導き、タンクポートＴから作動油タンク１４へ排出する。
このとき、パイロット油路３７から第五弁室９０に供給された圧油は、鋼球９１をロッド側油室５５から遠い側の後弁座部９０ｂに押し付け、アンロード弁６の背圧室となる第三弁室６０側への流路を開いて第三弁室６０の内部に送り込まれる。これにより、筒状スプール６１はコイルスプリング６３による付勢方向と同方向に押圧される。その結果、筒状スプール６１には、ポンプポートＰからの圧油の圧力と対向する方向で、ほぼ均衡した状態に近い押圧力が生じる。それに加えてコイルスプリング６３の付勢力が第三弁室６０の背圧に付加されることで、筒状スプール６１をポンプポートＰからの通油路３５に近づける側へ押し付けた状態に維持することができる。

第五弁室９０の内部では、方向制御弁４が下降位置Ｄに操作された状態では、鋼球９１が、ロッド側油室５５に近い側の前弁座部９０ａに押し付けられるか、ロッド側油室５５から遠い側の後弁座部９０ｂに押し付けられるかを、第五弁室９０に送り込まれるパイロット油路３７からの圧油の圧力と、シリンダポートＣから接続油路９２を経て送り込まれる戻り油の圧力との差で決められることになる。ところが、その差が少ないと、鋼球９１の位置が安定せず、高圧選択弁９が振動してしまうことがある。

また、比較例の構造のものでは、図６に示すように、方向制御弁４が中立位置Ｎに操作された状態では、ポンプポートＰから送り込まれた圧油が、アンロード弁６のコイルスプリング６３に抗して筒状スプール６１を押圧し、連通路６２を介してタンクポートＴに排出されるように構成されている。
つまり、中立位置Ｎにおいても、筒状スプール６１を押圧してコイルスプリング６３を収縮させるための負荷が作用している状態である。

上記の比較例に示した構造のものにおいても、方向制御弁４で作業装置を上昇させる際における油圧シリンダ１２の上昇速度をアンロード弁６による圧力補償の機能によって調整することができるものであるが、そのようにアンロード弁６を作用させるために、比較例に示した構造のものでは、別途高圧選択弁９を用いている。本発明では、アンロード弁６とパイロット油路３７との配設構造を利用して、高圧選択弁９を省略することができるようにしている。
また、比較例に示した構造のものでは、方向制御弁４の中立位置Ｎでも稼動負荷が生じるものであるが、本発明では、このような不具合を回避できる。

〔別実施形態の１〕
上記の実施形態では、アンロード弁６の筒状スプール６１の肉厚内部に連通路６２を設けた構造のものを例示したが、この構造に限られるものではない。
例えば、図示はしないが、連通路６２を筒状スプール６１の外周面で軸線方向に沿った溝状に形成したり、逆に、筒状スプール６１を内装する第三弁室６０の内周面で軸線方向に沿った溝状に形成するなど、適宜の構造を採用することができる。要は、ポンプポートＰから供給される圧油の圧力変動による筒状スプール６１の位置変化にともなって、タンクポートＴへ逃がす圧油の流量を調節できる構造であればよい。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。

〔別実施形態の２〕
上記の実施形態では、アンロード弁６の背圧室としての第三弁室６０が、シリンダポートＣからタンクポートＴへの通油路３５に連通している構造のものを例示したが、この構造に限られるものではない。
例えば、図示はしないが、方向制御弁４が下降位置Ｄに操作されたとき、ポンプポートＰからの圧油を第三弁室６０に導くようにするための別の油路を形成するなど、適宜の構造を採用することができる。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。

〔別実施形態の３〕
上記の実施形態では、方向制御弁４を電磁弁で構成して、その操作位置の切換を、ソレノイド４３と復帰バネ４４とによって行うように構成したものを示したが、この構造に限られるものではなく、例えば人為的に手動操作で切り換えられるようにするなど、任意の動作形態のものを選択することができる。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。

本発明における作業機の油圧駆動装置は、実施形態で示した乗用型田植機の昇降装置に限らず、トラクタの作業機昇降装置や運搬車両に装備した昇降装置など、単動シリンダを用いる適宜の作業機における油圧駆動装置に適用することができる。

１走行機体
３制御弁ユニット
４方向制御弁
５チェック弁
６アンロード弁
１２単動シリンダ
１３油圧ポンプ
１４作動油タンク
３１圧油供給路
３２圧油給排路
３３ドレン油路
３４通油路
３５通油路
３６通油路
３７パイロット油路
６０バイパス路
６２連通路
６３付勢バネ
Ｔタンクポート
Ｐポンプポート
Ｃシリンダポート
Ｕ上昇位置
Ｎ中立位置
Ｄ下降位置

Claims

走行機体に装備された作業装置を昇降操作する単動シリンダと、
前記単動シリンダに対して圧油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプと前記単動シリンダとの間における圧油の給排を制御する制御弁ユニットと、を備えた作業機の油圧駆動装置において、
前記制御弁ユニットに、前記油圧ポンプからの圧油供給路が接続されるポンプポートと、作動油タンクへのドレン油路が接続されるタンクポートと、前記単動シリンダに対する圧油給排路が接続されるシリンダポートと、が形成され、
前記制御弁ユニットに、前記圧油の給排方向を切り換え制御する方向制御弁と、前記単動シリンダからの圧油の戻りを規制するチェック弁と、前記油圧ポンプから前記単動シリンダへ供給される圧油の圧力補償を行うアンロード弁と、が備えられ、
前記方向制御弁は、前記ポンプポートから前記シリンダポートへの通油路を開く上昇位置と、前記シリンダポートから前記タンクポートへの通油路を開く下降位置と、前記ポンプポートから前記タンクポートへの通油路を開く中立位置と、に操作位置を切換可能に構成され、
前記制御弁ユニットに、前記チェック弁の戻り規制を解除する側へ圧油を導入可能なパイロット油路が形成され、
前記アンロード弁は、前記ポンプポートから前記シリンダポートへの通油路と前記パイロット油路とを接続可能なバイパス路に配設されていて、前記ポンプポートから前記シリンダポートへの通油路における圧力上昇に伴って前記バイパス路を開放するとともに、前記ポンプポートから前記シリンダポートへの通油路の圧力降下に伴って前記バイパス路を閉塞可能に構成され、
前記パイロット油路は、前記方向制御弁の上昇位置で前記タンクポートに連通し、前記方向制御弁の下降位置で前記ポンプポートに連通して前記チェック弁の戻り規制を解除する側へ圧油を導き、かつ前記方向制御弁の中立位置で前記タンクポート及び前記ポンプポートの双方に連通する位置、に設けられている作業機の油圧駆動装置。
前記アンロード弁のスプールに、圧油の流れ方向における上流側が前記ポンプポートから前記シリンダポートへの通油路に連通し、下流側が前記パイロット油路に連通可能な連通路が形成されている請求項１記載の作業機の油圧駆動装置。
前記アンロード弁の背圧室に圧力補償用の付勢バネが装填され、この背圧室が前記シリンダポートから前記タンクポートへの通油路に連通している請求項１又は２記載の作業機の油圧駆動装置。