JP6716449B2 - 作業機の油圧システム - Google Patents
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Description
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、制振動作とフロート動作との両方を行う油圧システムについて、制振動作とフロート動作とを良好に作動させることができる作業機の油圧システムを提供することを目的とする。
作業機の油圧システムは、第1油室と第2油室とを有する油圧アクチュエータと、アキュムレータと、作動油を排出する排出油路と、前記第1油室及び前記第2油室を前記排出油路に連通してフロート動作を可能にする第1位置と、前記第1油室と前記アキュムレータとを連通し且つ前記第2油室と前記排出油路とを連通して制振動作を可能にする第2位置とに切り換え可能な弁であって、前記作動油であるパイロット油が供給される電磁弁と、前記電磁弁に供給されたパイロット油を受圧する受圧部と、前記電磁弁と前記受圧部とを接続する内部油路と、前記内部油路の作動油を排出する排出油路とを含む切換弁と、前記電磁弁を制御することで前記受圧部が受圧するパイロット油の受圧を設定する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記作動油の暖機を行う場合は、前記受圧を、前記第1位置又は前記第2位置に切り換える切換圧未満に設定する。
作業機の油圧システムは、前記フロート切換弁又は制振切換弁は、スプールを有し、前記受圧部は、前記スプールの長手方向一方に配置された第1受圧部と、前記スプールの長手方向他方に配置された第2受圧部とを含み、前記第1受圧部及び前記第2受圧部に前記パイロット油が付与される。
[第1実施形態]
まず、作業機から説明する。
図6は、本発明に係る作業機1の側面図を示している。図6では、作業機1の一例として、スキッドステアローダを示している。但し、本発明に係る作業機1はスキッドステローダに限定されず、例えば、コンパクトトラックローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。
機体2上にはキャビン3が搭載されている。キャビン3内の後部には運転席8が設けられている。本発明の実施形態において、作業機1の運転席8に着座した運転者の前側(図6の左側)を前方、運転者の後側(図6の右側)を後方、運転者の左側(図6の手前側)を左方、運転者の右側(図6の奥側)を右方として説明する。また、前後の方向に直交する方向である水平方向を機体幅方向として説明する。機体2の中央部から右部或いは左部へ向かう方向を機体外方として説明する。言い換えれば、機体外方とは、機体幅方向であって、機体2から離れる方向である。機体外方とは反対の方向を、機体内方として説明する。言い換えれば、機体内方とは、機体幅方向であって、機体2に近づく方向である。
作業装置4は、ブーム10と、バケット11と、リフトリンク12、制御リンク13と、ブームシリンダ14と、バケットシリンダ17とを有する。ブーム10は、機体2の側方に設けられている。バケット11は、ブーム10の先端(前端)に設けられている。リフトリンク12及び制御リンク13は、ブーム10の基部(後部)を支持する。ブームシリンダ14は、ブーム10を上又は下に駆動する。
次に、スキッドステアローダ1に設けられた作業系油圧回路(作業系油圧システム)について説明する。
第1油圧ポンプP1は、原動機7の動力によって作動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第1油圧ポンプP1は、タンク(作動油タンク)15に貯留された作動油を吐出可能である。第2油圧ポンプP2は、原動機7の動力によって作動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第2油圧ポンプP2は、タンク(作動油タンク)15に貯留された作動油を吐出可能である。なお、第2油圧ポンプP2は、作業機の油圧システムにおいて、信号用の作動油、制御用の作動油を吐出する。信号用の作動油及び制御用の作動油のことをパイロット油という。
第1制御弁20Aは、ブーム10を作動する油圧アクチュエータ(ブームシリンダ)14を制御する弁である。第1制御弁20Aは、直動スプール形3位置切換弁である。第1制御弁20Aは、中立位置20a3、中立位置20a3とは異なる第1位置20a1、中立位置20a3及び第1位置20a1とは異なる第2位置20a2に切り換わる。第1制御弁20Aにおいて、中立位置20a3、第1位置20a1及び第2位置20a2の切換は、操作部材の操作によりスプールを動かすことによって行う。なお、第1制御弁20Aの切換は、操作部材を手動操作することによってスプールを直接移動させることにより行っているが、スプールを油圧操作(パイロットバルブによる油圧操作、比例弁による油圧操作)で移動させてもよいし、電気操作(ソレノイドを励磁することによる電気操作)で移動させてもよいし、その他の方法で移動させてもよい。
詳しくは、ブームシリンダ14は、筒体14aと、筒体14a内に軸方向移動自在に設けられたピストン14cと、ピストン14cに連結されたロッド14bとを備えている。ピストン14cは、筒体(シリンダチューブ)14aの内部を第1油室14fと第2油室14gとに区画している。第1油室14fは、筒体14aのボトム側(ロッド14b側とは反対側)の油室である。第2油室14gは、筒体14aのロッド側の油室である。筒体14aの基端部(ロッド14b側とは反対側)には、作動油を給排するポートであって第1油室14fに連通する第1ポート14dが設けられている。筒体14aの先端(ロッド14b側)には、作動油を給排するポートであって第2油室14gに連通する第2ポート14eが設けられている。
したがって、第1制御弁20Aを第1位置20a1にすれば、第1供給路21aからブームシリンダ14の第1ポート14d(第1油室14f)に作動油を供給することができると共に、ブームシリンダ14の第2ポート14e(第2油室14g)から第2供給路21bに作動油を排出することができる。これによって、ブームシリンダ14は伸長し、ブーム10は上昇する。第1制御弁20Aを第2位置20a2にすれば、第2供給路21bからブームシリンダ14の第2ポート14e(第2油室14g)に作動油を供給することができると共に、ブームシリンダ14の第1ポート14d(第1油室14f)から第1供給路21aに作動油を排出することができる。これによって、ブームシリンダ14は収縮し、ブーム10は下降する。
第2制御弁20Bは、バケット11を作動する油圧アクチュエータ(バケットシリンダ)17を制御する弁である。第2制御弁20Bは、直動スプール形3位置切換弁である。第2制御弁20Bは、中立位置20b3、中立位置20b3とは異なる第1位置20b1、中立位置20b3及び第1位置20b1とは異なる第2位置20b2に切り換わる。第2制御弁20Bにおいて、中立位置20b3、第1位置20b1及び第2位置20b2の切換は、操作部材の操作によりスプールを動かすことによって行う。なお、第2制御弁20Bの切換は、操作部材を手動操作することによってスプールを直接移動させることにより行っているが、スプールを油圧操作(パイロットバルブによる油圧操作、比例弁による油圧操作)で移動させてもよいし、電気操作(ソレノイドを励磁することによる電気操作)で移動させてもよいし、その他の方法で移動させてもよい。説明の便宜上、油圧アクチュエータ(バケットシリンダ)17のことを第2油圧アクチュエータ17ということがある。
したがって、第2制御弁20Bを第1位置20b1にすれば、第1供給路22aからバケットシリンダ17の第2ポート17e(第2油室17g)に作動油を供給することができると共に、バケットシリンダ17の第1ポート17d(第1油室17f)から第2供給路22bに作動油を排出することができる。これによって、バケットシリンダ17は収縮し、バケット11はスクイ動作する。第1制御弁20Aを第2位置20a2にすれば、第2供給路22bからバケットシリンダ17の第1ポート17d(第1油室17f)に作動油を供給することができると共に、バケットシリンダ17の第2ポート17e(第2油室17g)から第1供給路22aに作動油を排出することができる。これによって、バケットシリンダ17は伸長し、ダンプ動作する。
作業機の油圧システムは、制振動作とフロート動作とを切り換える切換弁(動作切換弁)50を備えている。切換弁50は、第1位置50aと、第2位置50bと、中立位置50cとに切り換え可能な3位置切換弁である。切換弁50は、第1位置50aである場合にフロート動作を行い、第2位置50bである場合に制振動作を行い、中立位置50cである場合に制振動作及びフロート動作を停止する。
切換弁50は、第1ポート51、第2ポート52、第3ポート53、第4ポート54、第5ポート55を有している。第1ポート51には、第1供給路21aに接続された第1連通路61が接続されている。第2ポート52には、第2供給路21bに接続された第2連通路62が接続されている。第3ポート53及び第4ポート54は、作動油タンク15に繋がる排出油路24が接続されている。第5ポート55には、蓄圧装置であるアキュムレータ56が接続されている。
また、切換弁(動作切換弁)50によって、制振動作とフロート動作とのいずれかを切り換える構成であることから、制振動作の切換を行う切換弁とフロート動作の切換を行う切換弁とを別々に構成した油圧回路において両者の切換弁を同時に作動させた場合に比べて、当該切換弁50は、切換弁から排出される作動油を減らすことができる。
さて、切換弁50は、パイロット油の暖機が行える構造を有していてもよい。図2Aは、切換弁50の内部一部を油圧回路で示した図である。即ち、図1で示した切換弁50と図2Aの切換弁50とは等価である。図2Aに示すように、第1ソレノイド50Cを有する第1電磁弁57A及び第2ソレノイド50Dを有する第2電磁弁57Bには、パイロット供給路23が接続されている。第1電磁弁57Aと第1受圧部50Aとは第1内部油路65で繋がっており、第2電磁弁57Bと第2受圧部50Bとは第2内部油路66で繋がっている。第1内部油路65の中途部には、排出油路25Aが設けられており、排出油路25Aは、作動油タンク15に接続されている。また、第2内部油路66の中途部には、排出油路25Bが設けられており、排出油路25Bは、作動油タンク15に接続されている。また、排出油路25A及び排出油路25Bの内径は、第1内部油路65及び第2内部油路66の内径よりも小さく、これにより絞り部68が形成されている。なお、図2Aにはスプール58を概略で示している。
また、第1電磁弁57A及び第2電磁弁57Bを暖機のために開いて作動油(パイロット油)の与圧を行っている状況下(暖機処理中)では、第1スイッチ91及び第2スイッチ92がオンになったとしても制御装置42はフロート動作又は制動動作を禁止し、切換弁50における切換を行わない(中立位置50cに保持する)のが好ましい。詳しくは、制御装置42は、暖機処理中は、第1指令及び第2指令を取得したとしても、第1電磁弁57A及び第2電磁弁57Bを切換圧未満に対応する開度に維持し、暖機処理が終了すると、一旦、第1電磁弁57A及び第2電磁弁57Bを全閉して内部油路(第1内部油路65、第2内部油路66)の作動油を作動油タンク15等に排出する。そして、一旦、第1電磁弁57A及び第2電磁弁57Bを全閉した後は、制御装置42は、第1スイッチ91及び第2スイッチ92の指令に基づく切換弁50の切換を行う。このように、暖機処理中において、フロート動作又は制動動作の切換を禁止すれば、フロート動作又は制動動作の切換開始時におけるスプール58Aの位置を略同じ位置(適正な中立位置50c)にすることができる(ヒステリシスの影響を抑制して定位置から移動開始ができる)ため、より良好に切換弁50の切換を行うことができる。
[第2実施形態]
図3は、第2実施形態を示す油圧システムを示している。第2実施形態における作業機の油圧システムは、フロート動作と制振動作とを1つの切換弁ではなく別々に行うシステムである。第2実施形態では、第1実施形態と同様である部分は同様の符号を付して説明を省略する。第2実施形態では、主として、第1実施形態と異なる構造について説明する。
制振切換弁70は、アキュムレータ56とブームシリンダ14とを連通して制振動作にする制振位置70aと、アキュムレータ56とブームシリンダ14との連通を遮断して制振動作を停止する停止位置70bとに切り換え可能な二位置切換弁である。また、制振切換弁70は、バネによって停止位置70bに切り換えられ、ソレノイド70cを励磁することで制振位置70aに切り換えられる電磁切換弁である。
また、上述した実施形態では、切換弁50にパイロット油の暖機のための油路を設けていたが、制振切換弁70又はフロート切換弁80に暖機のための油路を設けてもよい。なお、制御装置42における制振切換弁70又はフロート切換弁80に対する暖機処理は、切換弁50と同様であるため説明を省略する。
図5Aは、切換弁50の変形例を示している。
図5Aに示すように、切換弁50には2つのアキュムレータ、即ち、第1アキュムレータ56Aと、第2アキュムレータ56Bとが接続されている。具体的には、第5ポート55には、第1アキュムレータ56Aが接続されている。第3ポート53には、第2アキュムレータ56Bが接続されている。
上述した実施形態では、作動油の排出は、作動油タンクにしていたが、その他の場所であってもよい。即ち、作動油を排出するための油路は、作動油タンク以外に接続されていてもよく、例えば、油圧ポンプの吸込部(作動油を吸い込む部分)に接続してもよいし、その他の個所に接続してもよい。また、複数の制御弁(切換弁)に上述した暖機回路(排出油路25A〜25D、内部油路、排出部等)を設ける場合では、油圧ポンプ(ポンプポート)から最も遠い下流側の切換弁に暖機回路を設けるとよい。
23 パイロット油路
24 排出油路
25A 排出油路
25B 排出油路
42 制御装置
50 切換弁(動作切換弁)
50A 第1受圧部
50B 第2受圧部
50a 第1位置
50b 第2位置
50c 中立位置
56 アキュムレータ
56A 第1アキュムレータ
56B 第2アキュムレータ
57A 第1電磁弁
57B 第2電磁弁
58 スプール
61 第1連通路
62 第2連通路
65 第1内部油路
66 第2内部油路
67 排出溝
68 絞り部
69 測定装置
70 制振切換弁
70a 制振位置
70b 停止位置
76 排出油路
77 第3連通路
78 第4連通路
80 フロート切換弁
80A 第1フロート切換弁
80B 第2フロート切換弁
80a フロート位置
80b 遮断位置
Claims (11)
- 第1油室と第2油室とを有する油圧アクチュエータと、
アキュムレータと、
作動油を排出する排出油路と、
前記第1油室及び前記第2油室を前記排出油路に連通してフロート動作を可能にする第1位置と、前記第1油室と前記アキュムレータとを連通し且つ前記第2油室と前記排出油路とを連通して制振動作を可能にする第2位置とに切り換え可能な弁であって、前記作動油であるパイロット油が供給される電磁弁と、前記電磁弁に供給されたパイロット油を受圧する受圧部と、前記電磁弁と前記受圧部とを接続する内部油路と、前記内部油路の作動油を排出する排出油路とを含む切換弁と、
前記電磁弁を制御することで前記受圧部が受圧するパイロット油の受圧を設定する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記作動油の暖機を行う場合は、前記受圧を、前記第1位置又は前記第2位置に切り換える切換圧未満に設定する作業機の油圧システム。 - 前記フロート動作の第1指令を行う第1スイッチと、
前記制振動作の第2指令を行う第2スイッチと、
を備え、
前記制御装置は、前記第1指令及び第2指令に基づいて前記切換弁を第1位置又は第2位置に切り換え且つ、前記第2指令により前記切換弁を第2位置に切り換えている際に、前記第1指令を取得すると前記切換弁を第1位置に切り換える請求項1に記載の作業機の油圧システム。 - 前記制御装置は、前記作動油の暖機を行っている際には、前記第1指令及び前記第2指令に基づく前記切換弁の切換を行わない請求項2に記載の作業機の油圧システム。
- 第1油室と第2油室とを有する油圧アクチュエータと、
アキュムレータと、
作動油を排出する排出油路と、
前記第1油室及び前記第2油室を前記排出油路に連通してフロート動作を可能にする第1位置と、前記第1油室と前記アキュムレータとを連通し且つ前記第2油室と前記排出油路とを連通して制振動作を可能にする第2位置とに切り換え可能な切換弁と、
前記フロート動作の第1指令を行う第1スイッチと、
前記制振動作の第2指令を行う第2スイッチと、
前記第1指令及び第2指令に基づいて前記切換弁を第1位置又は第2位置に切り換え且つ、前記第2指令により前記切換弁を第2位置に切り換えている際に、前記第1指令を取得すると前記切換弁を第1位置に切り換える制御装置と、
を備えている作業機の油圧システム。 - 油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータのフロート動作を行うフロート切換弁と、
前記油圧アクチュエータの制振動作を行う制振切換弁と、
前記フロート切換弁によるフロート動作時に前記制振切換弁による制振動作を停止させる制御装置と、
前記制御装置に接続され且つ前記フロート動作の第1指令を行う第1スイッチと、
前記制御装置に接続され且つ前記制振動作の第2指令を行う第2スイッチと、
を備え、
前記制御装置は、前記第2指令により前記制振動作が行われている際に、前記第1指令を取得すると前記第2指令による前記制振制御を停止する作業機の油圧システム。 - アキュムレータを備え、
前記制振切換弁は、前記アキュムレータと前記油圧アクチュエータとを連通して制振動作を可能にする制振位置と、前記アキュムレータと前記油圧アクチュエータとの連通を遮断して制振動作を停止する停止位置とに切り換え可能であり、
前記制御装置は、前記フロート切換弁によるフロート動作時に前記制振切換弁を前記停止位置に切り換える請求項5に記載の作業機の油圧システム。 - 前記油圧アクチュエータに供給する作動油を制御する制御弁と、
前記制御弁と前記第1油室とを接続する第1供給路と、
前記制御弁と前記第2油室とを接続する第2供給路と、
作動油を排出する排出油路と、
を備え、
前記フロート切換弁は、前記第1供給路及び前記第2供給路と前記排出油路とを連通するフロート位置と、前記第1供給路及び前記第2供給路と前記排出油路との連通を遮断する遮断位置とに切り換え可能である請求項5又は6に記載の作業機の油圧システム。 - 油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータのフロート動作を行うフロート切換弁と、
前記油圧アクチュエータの制振動作を行う制振切換弁と、
を備え、
前記フロート切換弁又は制振切換弁は、前記作動油であるパイロット油が供給される電磁弁と、前記電磁弁に供給されたパイロット油を受圧する受圧部と、前記受圧部と前記切換弁の排出ポートとを連結する排出部を有するスプールとを有している作業機の油圧システム。 - 前記フロート動作の第1指令を行う第1スイッチと、
前記制振動作の第2指令を行う第2スイッチと、
前記第1指令及び第2指令に基づいて前記切換弁を第1位置又は第2位置に切り換え、且つ、前記作動油の暖機を行っている際には前記第1指令及び前記第2指令に基づく切換を行わない制御装置と、
を備えている請求項8に記載の作業機の油圧システム。 - 油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータのフロート動作を行うフロート切換弁と、
前記油圧アクチュエータの制振動作を行う制振切換弁と、
前記フロート動作の第1指令を行う第1スイッチと、
前記制振動作の第2指令を行う第2スイッチと、
を備え、
前記フロート切換弁又は制振切換弁は、前記作動油であるパイロット油が供給される電磁弁と、前記電磁弁に供給されたパイロット油を受圧する受圧部と、前記電磁弁と前記受圧部とを接続する内部油路と、前記内部油路の作動油を排出する排出油路とを有している作業機の油圧システム。 - 前記フロート切換弁又は制振切換弁は、スプールを有し、
前記受圧部は、前記スプールの長手方向一方に配置された第1受圧部と、前記スプールの長手方向他方に配置された第2受圧部とを含み、
前記第1受圧部及び前記第2受圧部に前記パイロット油が付与される請求項8〜10のいずれかに記載の作業機の油圧システム。
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