JP7379307B2 - 作業機の油圧システム - Google Patents
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Description
特許文献1の作業機の油圧システムでは、メインポンプから供給された作動油を流すための作動油流通路と、この作動油流通路に接続され且つメインポンプとは異なるサブポンプから供給された作動油を流して作動油流通路の作動油を増量するための増量油路と、この増量油路と連通した作動油流通路の端部側に設けられ油圧アクチュエータを接続するための接続装置と、この増量油路に設けられていて当該増量油路の作動油の増量を制御するハイフロー弁と、操作手段に応じてハイフロー弁における作動油の増量を制御するコントローラとを備えている。
本発明の作業機の油圧システムは、作動油を吐出する油圧ポンプと、ブームシリンダを制御するブーム制御弁と、作業具シリンダを制御する作業具制御弁と、予備アクチュエータを制御する第1予備制御弁と、予備アクチュエータを制御する第2予備制御弁と、予備アクチュエータと第1予備制御弁とを接続する第1給排油路と、予備アクチュエータと第1予備制御弁とを接続する第2給排油路と、第1給排油路と第2予備制御弁とを接続する第3給排油路と、第2給排油路と第2予備制御弁とを接続する第4給排油路と、第1予備制御弁に接続され且つ、第1給排油路及び第2給排油路のいずれかを流れる作動油を排出する第1排出油路と、第2予備制御弁に接続され且つ、第3給排油路及び第4給排油路のいずれかを流れる作動油を排出する第2排出油路と、第2排出油路に接続されたオイルクーラと、を備え、第1予備制御弁及び第2予備制御弁は、複数の切換位置に切り換え可能であり且つ、パイロット圧が作用する受圧部を有し、第1予備制御弁の受圧部と第2予備制御弁の受圧部とは、パイロット油路で接続されていて、第2予備制御弁は、パイロット油路を介して受圧部にパイロット圧が作用した場合に、複数の切換位置のうち、中立位置に切り換え可能である。
また、本発明の一態様では、第1予備制御弁及び第2予備制御弁は、油圧ポンプから吐出した作動油が入力される入力ポートと、入力ポートに入力された作動油を出力する出力ポートと、複数の切換位置のうち所定の切換位置である減少位置である場合に入力ポートに入力された作動油を減少させて出力ポートに出力する流量減少部とを含み、第2予備制御弁は、複数の切換位置のうち所定とは異なる切換位置である増加位置である場合に入力ポートに入力された作動油を流量減少部よりも多く出力ポートに出力する流量増加部を有している。
[第1実施形態]
まず、作業機の全体の構成から説明する。作業機1は、図6に示すように、作業機1は、機体2と、キャビン3と、作業装置4と、走行装置5とを備えている。尚、図6では、作業機の一例としてコンパクトトラックローダを示しているが、本発明に係る作業機はコンパクトトラックローダに限定されず、例えば、トラクタ、スキッドステアローダ、バックホー等であってもよい。尚、本発明において、作業機の運転席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。
作業装置4は、ブーム10と、作業具11と、リフトリンク12と、制御リンク13と、ブームシリンダ14と、作業具シリンダ15とを有している。
リフトリンク12、制御リンク13及びブームシリンダ14は、左側と右側の各ブーム10に対応して機体2の左側と右側にそれぞれ設けられている。
リフトリンク12は、各ブーム10の基部の後部に、縦向きに設けられている。このリフトリンク12の上部(一端側)は、各ブーム10の基部の後部寄りに枢支軸16を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。また、リフトリンク12の下部(他端側)は、機体2の後部寄りに枢支軸17を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸17は、枢支軸16の下方に設けられている。
制御リンク13は、リフトリンク12の前方に設けられている。この制御リンク13の一端は、枢支軸20を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸20は、機体2であって、リフトリンク12の前方に対応する位置に設けられている。制御リンク13の他端は、枢支軸21を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸21は、ブーム10であって、枢支軸17の前方で且つ枢支軸17の上方に設けられている。
図1に示すように、作業機の油圧システムは、第1油圧ポンプP1と、第2油圧ポンプP2と、複数の制御弁56とを備えている。
複数の制御弁56のそれぞれは、複数の位置(切換位置)に切り換え可能であって、油圧アクチュエータを制御する制御弁である。複数の制御弁56のそれぞれは、例えば、油圧アクチュエータの1つであるブームシリンダ14、作業具シリンダ15、予備アタッチメントに設けられた予備アクチュエータ26等を制御する。複数の制御弁56は、ブーム制御弁56Aと、作業具制御弁56Bと、第1予備制御弁56Cと、第2予備制御弁56Dとを含んでいる。ブーム制御弁56Aは、ブームシリンダ14を制御する弁であって、
作業具制御弁56Bは、作業具シリンダ15を制御する弁である。ブーム制御弁56A、作業具制御弁56Bは、それぞれパイロット方式の直動スプール形3位置切換弁である。ブーム制御弁56Aは、中立位置80c、第1位置80a、第2位置80bに切り換え可能である。作業具制御弁56Bは、パイロット圧によって、中立位置82c、第1位置82a、第2位置82bに切り換わる。
ブーム10、バケット11の操作は、運転席8の周囲に設けられた操作レバー58によって行うことができる。操作レバー58は、中立位置から、前後、左右、斜め方向に傾動可能に支持されている。操作レバー58を傾動操作することにより、操作レバー58の下部に設けられた各パイロット弁を操作することができる。
操作レバー58を後側に傾動させると、上昇用パイロット弁59Bが操作されて当該上昇用パイロット弁59Bからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、ブーム制御弁56Aの受圧部に作用し、ブーム制御弁56Aが第2位置80bに切り換わり、ブーム10は上昇する。
操作レバー58を左側に傾動させると、バケットスクイ用のパイロット弁59Dが操作されて当該バケットスクイ用のパイロット弁59Dからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、作業具制御弁56Bの受圧部に作用し、作業具制御弁56Bが第2位置82bに切り換わり、バケット11がスクイ動作する。
比例弁60は、励磁によって開度が変更可能な電磁弁である。複数の比例弁60は、第1比例弁60Aと、第2比例弁60B、第3比例弁60Cである。第1比例弁60A、第2比例弁60B及び第3比例弁60Cには、油路100を介して第1油圧ポンプP1が接続されている。
したがって、第1比例弁60Aを開くと、パイロット油はパイロット油路86を介して第1予備制御弁56Cの受圧部87aに作用し、当該第1比例弁60Aの開度によって受圧部87aに付与(作用)するパイロット圧が決まる。また、第2比例弁60Bを開くと、パイロット油はパイロット油路86を介して第1予備制御弁56Cの受圧部87bに作用し、当該第2比例弁60Bの開度によって受圧部87bに付与(作用)するパイロット圧が決まる。また、第3比例弁60Cを開くと、パイロット油はパイロット油路125を介して第2予備制御弁56Dの受圧部121aに作用し、当該第3比例弁60Cの開度によって受圧部121aに付与(作用)するパイロット圧が決まる。
さて、図2Aに示すように、複数の制御弁56(ブーム制御弁56A、作業具制御弁56B、第1予備制御弁56C、第2予備制御弁56D)は、入力ポート90と、出力ポート91とを有している。入力ポート90は、第2油圧ポンプP2(可変容量油圧ポンプ)から吐出した作動油が入力されるポートである。具体的には、ブーム制御弁56Aの入力ポート90は、油路41aを介して吐出油路41に接続され、作業具制御弁56Bは、油路41bを介して吐出油路41に接続され、第1予備制御弁56Cは、油路41cを介して吐出油路41に接続されている。第2予備制御弁56Dは、油路41dを介して吐出油路41に接続されている。出力ポート91は、入力ポート90に入力された作動油を出力する出力ポート91である。
また、複数の制御弁56(ブーム制御弁56A、作業具制御弁56B、第1予備制御弁56C、第2予備制御弁56D)は、流量減少部92を有している。流量減少部92は、入力ポート90に入力された作動油を減少させて出力ポート91に出力する部分である。言い換えれば、流量減少部92は、入力ポート90へ導入された作動油の圧力と、出力ポート91から出力される作動油の圧力とに差圧を発生させる部分である。流量減少部92は、それぞれの制御弁56の複数の切換位置(第1位置80a、82a、83a、110a、第2位置80b、82b、83b、110b、中立位置80c、81c、83c、110c)のうち、所定の切換位置である減少位置(第1位置80a、82a、83a、110a、第2位置80b、82b、83b)に設けられている。
制御装置88は、操作部材89の操作量が第1範囲(小~中程度)A1の操作量である場合、第1比例弁60Aの開度のみを操作量に応じて大きくしていく。この場合、第1予備制御弁56Cは、第1位置83a[減少位置(ノッチ領域)]であるため、ラインL10に示すように、徐々に作動油の流量Q1が増加する。また、操作部材89の操作量が第2範囲(中程度)A2の操作量である場合、第1比例弁60Aの開度は固定である一方、操作量に応じて第3比例弁60Cの開度を操作量に応じて大きくしていく。この場合、第2予備制御弁56Dは、第1位置110a[減少位置(ノッチ領域)]であるため、ラインL11に示すように、徐々に作動油の流量Q2が増加して、ラインL12に示すように、合計の流量Q3も徐々に増加する。
ている状況下において、ブーム制御弁56A及び作業具制御弁56Bが操作される場合、制御装置88は、第3比例弁60Cに出力する制御信号(電流)を下げることで、第2予備制御弁56Dを第1位置110a[減少位置(ノッチ領域)]にまで戻す。また、第2予備制御弁56Dの第2受圧部121bがパイロット油路86に接続されているため、第1比例弁60Aから出力されるパイロット油の圧力(パイロット圧)によって、第1予備制御弁56Cを第2位置83bに切り換えた場合に、第2予備制御弁56Dを強制的に中立位置110cに戻すことができる。
油圧制御ユニットB1の排出ポート170と作動油タンク22とは、第3排出油路175に接続されている。第2予備制御弁56Dに接続された第2排出油路162は、第3排出油路175に接続されている。なお、上述した実施形態では、第3排出油路175は、作動油タンク22に接続されていたが、油圧ポンプ(第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2)の吸込み部177に接続されていてもよい。
る。
図2Aの実施形態では、第2排出油路162に絞り部140を設けていたが、オイルクーラ163に連通する油路に絞り部を設ければよく、例えば、図2Bに示すように、第2予備制御弁56Dの第1位置110aにおいてオイルクーラ163に連通する油路に絞り部141を設けてもよいし、第2予備制御弁56Dの第2位置110bにおいてオイルクーラ163に連通する油路に絞り部142を設けてもよい。また、図2Dに示すように、第2予備制御弁56Dの第1位置110aでは、作動油を遮断する(ポートの連通を遮断する)構成であってもよい。
あり且つ、パイロット圧が作用する受圧部を有し、第1予備制御弁56Cの受圧部と第2予備制御弁56Dの受圧部とは、パイロット油路で接続されていて、第2予備制御弁56Dは、パイロット油路を介して受圧部に圧力が作用した場合に、複数の切換位置のうち、中立位置に切り換え可能である。これによれば、ブーム10、バケット等の作業具11を作動させつつ、予備アクチュエータ26も作動させることができる。言い換えれば、ブーム10、バケット等の作業具11を作動させる場合には、予備アクチュエータのみに作動油が集中して流れることを抑制し、バランスよく作業を行うことができる。
[第2実施形態]
図5Aは、第2実施形態における作業機の油圧システムを示している。
排出油路284は、第1給排油路81aと切換弁285とを繋ぐ第1ドレイン油路284aと、切換弁285とオイルクーラ263とを繋ぐ第2ドレイン油路284bと、オイルクーラ263と作動油タンク22とを繋ぐ第3ドレイン油路284cとを含んでいる。
また、排出油路284に、絞り部279が設けられている。具体的には、絞り部279は、排出油路284の第2ドレイン油路284bであって、逆止弁278よりもオイルクーラ263側に設けられている。絞り部279によれば、オイルクーラ263に向けて流れる作動油(ドレイン)の圧力を抑えることができる。
なお、図5Bは、第2実施形態における作業機の油圧システムの変形例を示している。
第1切換弁285Aは、図5Aに示した切換弁285と構成が同じである。第2切換弁285Bは、第1切換弁285Aと同様に、第1位置285aと第2位置285bとに切り換え可能な二位置切換弁である。第2切換弁285Bは、パイロット圧が作用する受圧部294及び受圧部295を有している。切換弁285Bの受圧部294には、第2比例弁60B及び第1予備制御弁56Cの受圧部87bに接続されるパイロット油路286bが接続されている。パイロット油路286bは、第1切換弁285Aの受圧部292にも接続されている。
図5Bに示す排出油路284は、第1ドレイン油路284a、第2ドレイン油路284b、第3ドレイン油路284cの他に、第4ドレイン油路284d、第5ドレイン油路284eを含んでいる。第4ドレイン油路284dは、第2給排油路81bと第2切換弁285Bとを繋いでいる。第5ドレイン油路284eは、第2切換弁285Bと第2ドレイン油路284bとを繋いでいて、第2ドレイン油路284bに合流している。
ここで、第1切換弁285Aの受圧部292に作用させるパイロット圧を、第1切換弁285Aの付勢部材293によって第1位置285a側に付勢されているスプールを第2位置285bに移動させるパイロット圧以上にすれば、第1給排油路81aの作動油を、排出油路284に排出することができる。加えて、第2比例弁60Bの開度を所定の開度(閾値)以上にすると、第2切換弁285Bの受圧部294にパイロット圧が作用するため、第2切換弁285Bを強制的に第1位置285a(初期位置)に戻すことができる。
ここで、第2切換弁285Bの受圧部295に作用させるパイロット圧を、第2切換弁285Bの付勢部材296によって第1位置285a側に付勢されているスプールを第2位置285bに移動させるパイロット圧以上にすれば、第2給排油路81bの作動油を、排出油路284に排出することができる。加えて、第1比例弁60Aの開度を所定の開度(閾値)以上にすると、第1切換弁285Aの受圧部291にパイロット圧が作用するため、第1切換弁285Aを強制的に第1位置285a(初期位置)に戻すことができる。
設けていたが、これに代えて、図5Eに示すように、切換弁285の第2位置285bに対応する油路に絞り部279を設けてもよい。
[第3実施形態]
図5Dは、第3実施形態における作業機の油圧システムを示している。上述した実施形態と共通の構成については説明を省略する。第3実施形態の油圧システムは、ロードセンシングシステムが設けられていない。
第3油圧ポンプP3は、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、第1油圧ポンプP1及び第2油圧ポンプ(作業系油圧ポンプ)とは異なる位置に設置されたポンプである。第2油圧ポンプP2及び第3油圧ポンプP3は、原動機32の動力によって駆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。つまり、第3実施形態では、第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2、第3油圧ポンプP3は、定容量型のギヤポンプである。特に、第3油圧ポンプP3は、作動油を増量するためのポンプ、即ち、増量系の油圧ポンプである。
作動弁(ハイフロー弁)320は、油路323の中途部に設けられた弁であって、開度が変更可能な弁である。作動弁320は、パイロット圧で作動する2位置切換弁である。この作動弁320は、パイロット圧によって2つの切換位置(第1位置320aと第2位置320b)に切り換え可能ある。作動弁320が第1位置320aである場合には開度は略ゼロであって、油路323に流れる作動油の流量を零にする。また、作動弁320が第2位置320bである場合には開度は全開であって、油路323に流れる作動油の流量を零から所定の流量にする。言い換えると、作動弁320は、第1位置320aであるときは油路323を遮断し、第2位置320bであるときは油路323を連通させる。
作動弁320の切換は、作動弁321によって行う。作動弁321は、電磁式の2位置切換弁である。作動弁321は、第1位置321aと第2位置321bとに切換可能である。作動弁321と作動弁320とは油路325により接続されている。詳しくは、作動弁320は、受圧部320cを有している。受圧部320cは、パイロット油を受圧することが可能である。作動弁320の受圧部320cと作動弁321とが油路325によって接続されている。
作動弁321における第1位置321a及び第2位置321bの切換は、制御装置88で行う。油路325には、油路305が接続され、油路305は作動弁389が接続されている。作動弁389は、第2切換弁285Bを切り換える弁であって、開度が変更可能である。作動弁389は、電磁弁、或いは、手動で開度を変更可能な手動弁である。作動弁389が手動弁である場合、手動で作動弁389を全開又は全閉にすることによって、第2切換弁285Bの受圧部295に作用するパイロット圧を設定することができる。
以上のように、第3実施形態においては、作動油を増量している状況下において、作動弁389の開度を閾値以上にすることによって、第2切換弁285Bの受圧部295に作用するパイロット圧を上昇させ、第2切換弁285Bを第2位置285bすることができる。これにより、第2給排油路81bの作動油を、第6ドレイン油路284fを介してオイルクーラ263に流すことができる。一方、第2比例弁60Bの開度を所定の開度(閾値)以上にすると、第2切換弁285Bの受圧部294に作用させるパイロット圧を作用させることができ、第2切換弁285Bを強制的に第1位置285a(初期位置)に戻すことができる。
10 :ブーム
11 :作業具
14 :ブームシリンダ
15 :作業具シリンダ
22 :作動油タンク
26 :予備アクチュエータ
56 :制御弁
56A :ブーム制御弁
56B :作業具制御弁
56C :第1予備制御弁
56D :第2予備制御弁
80c :中立位置
81a :給排油路
81a :第1給排油路
81b :第2給排油路
81b :給排油路
81c :中立位置
82c :中立位置
83c :中立位置
86 :パイロット油路
87a :受圧部
87b :受圧部
90 :入力ポート
91 :出力ポート
92 :流量減少部
93 :流量増加部
96 :給排油路
97 :給排油路
100 :油路
107 :第3給排油路
108 :第4給排油路
110c :中立位置
121a :受圧部
125 :パイロット油路
144 :出力ポート
161 :給排油路
161 :第1排出油路
162 :第2排出油路
163 :オイルクーラ
170 :排出ポート
175 :第3排出油路
177 :吸込み部
181 :油路
182 :油路
263 :オイルクーラ
286a :パイロット油路
286b :パイロット油路
Claims (4)
- 作動油を吐出する油圧ポンプと、
ブームシリンダを制御するブーム制御弁と、
作業具シリンダを制御する作業具制御弁と、
予備アクチュエータを制御する第1予備制御弁と、
前記予備アクチュエータを制御する第2予備制御弁と、
前記予備アクチュエータと前記第1予備制御弁とを接続する第1給排油路と、
前記予備アクチュエータと前記第1予備制御弁とを接続する第2給排油路と、
前記第1給排油路と前記第2予備制御弁とを接続する第3給排油路と、
前記第2給排油路と前記第2予備制御弁とを接続する第4給排油路と、
前記第1予備制御弁に接続され且つ、前記第1給排油路及び前記第2給排油路のいずれかを流れる作動油を排出する第1排出油路と、
前記第2予備制御弁に接続され且つ、前記第3給排油路及び前記第4給排油路のいずれかを流れる作動油を排出する第2排出油路と、
前記第2排出油路に接続されたオイルクーラと、
を備え、
前記第1予備制御弁及び前記第2予備制御弁は、複数の切換位置に切り換え可能であり且つ、パイロット圧が作用する受圧部を有し、
前記第1予備制御弁の受圧部と前記第2予備制御弁の受圧部とは、パイロット油路で接続されていて、
前記第2予備制御弁は、前記パイロット油路を介して受圧部にパイロット圧が作用した場合に、前記複数の切換位置のうち、中立位置に切り換え可能である作業機の油圧システム。 - 作動油を吐出する油圧ポンプと、
ブームシリンダを制御するブーム制御弁と、
作業具シリンダを制御する作業具制御弁と、
予備アクチュエータを制御する第1予備制御弁と、
前記予備アクチュエータを制御する第2予備制御弁と、
前記予備アクチュエータと前記第1予備制御弁とを接続する第1給排油路と、
前記予備アクチュエータと前記第1予備制御弁とを接続する第2給排油路と、
前記第1給排油路と前記第2予備制御弁とを接続する第3給排油路と、
前記第2給排油路と前記第2予備制御弁とを接続する第4給排油路と、
前記第1予備制御弁に接続され且つ、前記第1給排油路及び前記第2給排油路のいずれかを流れる作動油を排出する第1排出油路と、
前記第2予備制御弁に接続され且つ、前記第3給排油路及び前記第4給排油路のいずれかを流れる作動油を排出する第2排出油路と、
前記第2排出油路に接続されたオイルクーラと、
前記第1予備制御弁の一方の受圧部にパイロット圧を作用させる第1比例弁と、
前記第1予備制御弁の他方の受圧部にパイロット圧を作用させる第2比例弁と、
前記第2予備制御弁の一方の受圧部にパイロット圧を作用させる第3比例弁と、
を備え、
前記第1予備制御弁及び前記第2予備制御弁は、複数の切換位置に切り換え可能であり、
前記第1予備制御弁は、前記第1比例弁によって前記第1予備制御弁の一方の受圧部にパイロット圧が作用することで、前記第1給排油路を介して前記予備アクチュエータに作動油を供給する一方位置に切り換わり、前記第2比例弁によって前記第1予備制御弁の他方の受圧部にパイロット圧が作用することで、前記第2給排油路を介して前記予備アクチュエータに作動油を供給する他方位置に切り換わり、
前記第2予備制御弁は、前記第3比例弁によって前記第2予備制御弁の一方の受圧部にパイロット圧が作用することで、前記第1給排油路を介して前記予備アクチュエータに作動油を供給する第1位置に切り換わり、前記第3比例弁によって前記第2予備制御弁の一方の受圧部に作用するパイロット圧が増大することで、前記第1給排油路を介して前記予備アクチュエータに供給する作動油を前記第1位置よりも増加させる第2位置に切り換わる作業機の油圧システム。 - 作動油を貯留する作動油タンクと、
前記油圧ポンプの吸込み部と、
前記ブーム制御弁、前記作業具制御弁及び前記第1予備制御弁を格納し且つ作動油を排出する排出ポートを有する油圧制御ユニットと、
を備え、
前記第1排出油路は、前記油圧制御ユニットの前記排出ポートに接続され、
前記第2排出油路は、前記排出ポートと、前記作動油タンク及び前記吸込み部のいずれかに接続する第3排出油路に接続されている請求項1又は2に記載の作業機の油圧システム。 - 前記第1予備制御弁及び前記第2予備制御弁は、前記油圧ポンプから吐出した作動油が入力される入力ポートと、前記入力ポートに入力された作動油を出力する出力ポートと、前記複数の切換位置のうち所定の切換位置である減少位置である場合に前記入力ポートに入力された作動油を減少させて前記出力ポートに出力する流量減少部とを含み、
前記第2予備制御弁は、前記複数の切換位置のうち前記所定とは異なる切換位置である増加位置である場合に前記入力ポートに入力された作動油を前記流量減少部よりも多く前記出力ポートに出力する流量増加部を有している請求項1~3のいずれかに記載の作業機の油圧システム。
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