JPH05164105A - 油圧制御シリンダの油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複動形態の油圧シリンダ２を有する油圧制御回
路において、重い作業機荷重が働くと、下降制御時に振
動を生じ易い。このため、荷重が重いときや供給油量が
少いときは、パイロット圧の変化によって、スプール６
を移動させ、絞り部３の閉鎖によって、排油量を調整し
ながら、そのパイロット圧を上昇に戻し、この絞り部３
を開く。これによって、油の供給に均合ったポペット５
の絞り孔４と絞り部３とによって排油を行わせ、円滑な
作業機の姿勢制御を行わせることができる。 【構成】パイロットチェックバルブ１と複動形態の油圧
シリンダ２との間に、パイロット圧によって作動して開
閉される絞り部３と、絞り孔４を形成するポペット５と
を有したスプール６を設けてなる油圧制御シリンダの油
圧回路。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、油圧制御シリンダの
油圧回路に関し、トラクタ、コンバイン、苗植機の油圧
水平制御等に用いられる複動形態の油圧シリンダの油圧
回路に利用できる。

【０００２】

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】車体
に対して作業機を左右水平状の姿勢に制御する水平制御
乃至ローリング制御にあっては、油圧で伸縮する油圧シ
リンダを用いて、この油圧シリンダの作動を行う油圧回
路には、制御弁との間にパイロットチェックバルブ付き
の絞りを設ける等によって、作業機の重さに対応し円滑
な水平制御が行われるように構成している。

【０００３】しかしながら、作業機が作業抵抗等で重く
なったり、想定以上の思い作業機に付け換えると、自重
による自然降下に油の供給が追いつかず、パイロットチ
ェックバルブが閉じたり、開いたりして、“ガクガク”
とした下りになる。又、設定位置近くでは、パルス制御
により、油供給量を少なくして、滑らかな停止をさせよ
うとすると、シリンダの伸びは、油供給量を少なくする
ことで、逆に伸び速度にこの供給流量が追いつかず、パ
イロットチェックバルブが閉じたり、開いたりして、上
記同様の現象が発生する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、パイロット
チェックバルブ１と複動形態の油圧シリンダ２との間
に、パイロット圧によって作動して開閉される絞り部３
と、絞り孔４を形成するポペット５とを有したスプール
６を設けてなる油圧制御シリンダの油圧回路の構成とす
る。

【０００５】

【作用、及び発明の効果】通常時、油圧シリンダ２を短
縮するときは、制御弁の短縮側への切換えによって、パ
イロットチェックバルブ１を経る油圧が、スプール６の
絞り部３やポペット５等を押し開いて、油圧シリンダ２
を短縮する。このとき、油圧シリンダ２から押し出され
る油は、スプール６の排油側を経てタンクポートへ戻さ
れる。

【０００６】又、油圧シリンダ２を伸出するときは、制
御弁の伸出側への切換えによって、スプール６の供給側
を経て油圧シリンダ２へ油圧が働き、この油圧シリンダ
２を伸出させる。このとき供給側回路に働く油圧力によ
って、該パイロットチェックバルブ１が開かれて、排油
を許すと共に、油圧シリンダ２から押し出される排油
は、スプール６の絞り部３、ポペット５の常時開いてい
る絞り孔４を経て、該パイロットチェックバルブ１を経
て排油される。

【０００７】しかしながら、油圧シリンダ２に重い荷重
が伸出方向に働くときは、油圧シリンダ２の伸び力が強
いために、スプール６に働くパイロット圧が負圧とな
り、これによってスプール６を移動させて、絞り部３を
閉鎖することとなる。従って、油圧シリンダ２から押出
される排油は、この絞り部３の閉鎖によってポペット５
の絞り孔４を経てのみ排油される。しかも、この絞り孔
４による排油制限によって、パイロット圧が上昇して戻
り、結局油の供給に均合った、絞り部３と絞り孔４とに
よる排油が行われて、バランスを維持することとなる。
又、油圧シリンダ２に対する油供給量が少い場合にも、
これと同様の作用が行われる。

【０００８】このように、油圧シリンダ２の伸縮による
作業機姿勢の制御において、作業機が重いときや、供給
油量が少いときは、パイロット圧の変化によって、スプ
ール６を移動させ、絞り部３の閉鎖によって、排油量を
調整しながら、そのパイロット圧を上昇に戻してこの絞
り部３を開き、油の供給に均合ったポペット５の絞り孔
４と絞り部３とによる排油を行わせることとなり、円滑
な作業機の姿勢制御を行わせることができる。

【０００９】

【実施例】トラクタ車体７の後側のロアリンク８とトッ
プリンク９とに、作業機である耕耘装置１０を装着した
もので、車体の左右傾斜に拘らず、耕耘装置１０を左右
水平状の姿勢に維持すべく水平制御を行う油圧シリンダ
２について利用している。車体７は、前後四輪走行形態
で、前車輪１１側上部にエンジン１２を搭載し、ステア
リングハンドル１３によって前車輪１１を操向しうる。
後車輪１４は、ミッションケース１５から左右外側方へ
突出する車軸１６によって回転される構成で、エンジン
１２からミッションケース１５内部の伝動装置を介して
伝動駆動する。このミッションケース１５上には、操縦
席１７や操作盤１８を有するフェンダー１９等を設けて
いる。

【００１０】又、ミッションケース１５の後部には、油
圧シリンダによって昇降回動されるリフトアーム２０が
設けられ、上下回動自在に連結した左右一対のロアリン
ク８との間をリフトロッド２１と、油圧伸縮される複動
形態の油圧シリンダ２とで連結して、この一側の油圧シ
リンダ２を伸縮することによって、この油圧シリンダ２
側のロアリンク８を、リフトロツド２１側のロアリンク
８に対して上下動させて、これら左右ロアリンク８後端
に連結する耕耘装置１０を、左右方向へ水平状、乃至傾
斜姿勢にローリングさせるものである。２２はストロー
クセンサで、油圧シリンダ２と平行して、リフトアーム
２０とロアリンク８との間に亘って設けられ、この油圧
シリンダ２の伸縮量を検出しながらフィードバック制御
を行うものである。

【００１１】耕耘装置１０は、左右横方向の耕耘軸２３
に耕耘爪２４を配設して、車体７側の動力取出軸２５か
らの伝動によって駆動回転しながら耕耘するもので、こ
の耕耘爪２５の後側には、上下回動自在で下端を耕耘土
壌面に押圧して均平にする均平板２６を有し、この均平
板２６の耕耘装置１０本体に対する上下回動角度を検出
して耕深とする耕深センサ２７を有する。この耕深セン
サ２７と、操作盤１８における耕深設定器２８と、リフ
トアーム２０を昇降する油圧回路の昇降比例制御弁２９
出力信号３０，３１と等によって、耕耘装置１０の耕耘
深さを設定値に沿うように制御する。

【００１２】耕耘装置１０をこのように耕深制御した
り、左右に傾斜、又は水平に制御する制御装置は、マイ
クロコンピュータを有するコントローラＣＰＵの入力と
して、該耕深設定器２８や耕深センサ２７の他に、車体
７の左右方向の傾斜角度を検出する傾斜センサ３２、前
記ストロークセンサ３３、車体７に対する耕耘装置１０
の傾斜角度を維持させるように制御する傾斜設定器３４
等を設け、出力としては、油圧シリンダ２の油圧回路３
５における水平制御弁３６を出力する出力信号３７，３
８、又、前記昇降制御弁２９等を設けている。

【００１３】この他に、入力側には、耕耘装置１０の対
地高さを設定する対地高さ設定器３９を設けて、リフト
アーム２０の角度を検出する対地高さセンサとによっ
て、耕耘装置１０を上昇位置、下降位置等を決めて昇降
制御する。前記油圧回路３５には、水平制御弁３６と、
この切換えによって伸縮される水平制御用の油圧シリン
ダ２との間に、パイロットチェックバルブ１と、パイロ
ット圧によって切換移動されるスプール６とを設ける。
このスプール６は、スプールケース４１内において、パ
イロット油圧力によって移動されながら、絞り部３の開
度乃至閉度を変更するもので、油圧シリンダ２の短縮エ
リアＡと伸出エリアＢとに通ずるポートＡ２，Ｂ２を有
し、スプール６の両端面とスプールケース４１との間に
形成したパイロットエリアＡ３，Ｂ３を、各対応のポー
トＡ２，Ｂ２と連通させて、このパイロットエリアＡ
３，Ｂ３に働くパイロット油圧力によって、スプール６
を軸方向へ移動させる。４２，４３はパイロットエリア
Ａ３，Ｂ３内のばねで、スプール６を左右両端側から押
し合うように設けている。

【００１４】このようなスプール６のポートＡ２側に
は、絞り孔４を常時開通させるポペット５を、ばね４４
で張圧させている。このポペット５と、この受座との間
には絞り４５が形成されて、水平制御弁３６によって、
短縮ポートＡ１から、パイロットチェックバルブ１、短
縮ポートＡ２、短縮エリアＡへ油圧供給するときは、こ
のポペット５をばね４４に抗して押して、絞り４５を開
くことができる。

【００１５】又、パイロットチェックバルブ１は、伸出
ポートＢ１の油圧力が上昇されることによって開かれ
て、該短縮ポートＡ１側へ排油させるものである。又、
油圧シリンダ２は、ロアリンク８側の耕耘装置１０の荷
重Ｗが自重として伸出側に働くようになっている。コン
トローラＣＰＵの水平制御モードにおいては、車体７の
左右傾斜により、傾斜センサ３２が一定以上の傾斜角を
検出すると、コントローラＣＰＵの伸出、短縮信号出力
によって、水平制御弁３６が切換えられて、油圧シリン
ダ２が伸縮されて、この油圧シリンダ２側のロアリンク
８が上下動されるため、耕耘装置１０は、車体７の左右
傾斜とは逆側にローリングして、左右水平姿勢で耕耘作
業が行われる。

【００１６】油圧シリンダ２を短縮側に制御するとき
は、水平制御弁３６の中立状態（図１）からの切換えに
よって、パイロットチェックバルブ１を通る圧油は、パ
イロットエリアＡ３に働くために、スプール６は矢印Ｄ
方向へ移動されて、絞り部３を閉じてはいるが、ポペッ
ト５をばね４４に抗して押し開き、この絞り４５と、常
時開通状態にある絞り孔４とからポートＡ２へ供給され
て、シリンダエリアＡに送り込まれて、荷重Ｗに抗して
油圧シリンダ２を短縮し、この側のロアリンク８を他方
に対して上昇させる。

【００１７】又、水平制御弁３６の切換によって、油圧
シリンダ２を伸出するときは、通常時では、図２のよう
に、伸出ポートＢ１からポートＢ２を経てシリンダエリ
アＢへ圧油が供給されて、このシリンダエリアＡの油
は、ポートＡ２、パイロットチェックバルブ１、水平制
御弁３６等を経て、タンクポートＴへ排油される。この
とき、伸出ポートＢ１のパイロット圧によってパイロッ
トチェックバルブ１が開かれ、パイロットエリアＢ３の
パイロット圧でスプール６が反矢印Ｄ方向へ移動され
て、絞り部３が開かれている。従ってポートＡ２の排油
は、この絞り部３及び常時開通の絞り孔４を通って、パ
イロットチェックバルブ１側へ排出される。

【００１８】しかしながら、この油圧シリンダ２の伸出
時に荷重Ｗが大きいときや、油圧回路３５からの供給油
量が少いときは、シリンダＡでは油圧が上昇し、逆のエ
リアＢ側では負圧が働くようになる（図３）。伸出ポー
トＢ１における油圧回路３５からの油供給量が追いつか
ないために、ポートＢ２及びパイロットエリアＢ３等も
負圧になり、パイロットチェックバルブ１は閉鎖状態乃
至開度は小さい。スプール６が矢印Ｄ方向へ移動され
る。このため絞り部３が閉鎖されて、ポペット５の絞り
孔４からのみ排油される。このとき、パイロット圧によ
るパイロットチェックバルブ１は開かれていないか、も
しくはその開きは小さいものであるが、絞り孔孔４を通
る油量は少いものであるから、油圧シリンダ２の伸出を
制限して緩速とし、この間に伸出ポートＢ１における油
圧も上昇して、パイロット圧も復帰するので、スプール
６を反矢印Ｄ方向へ押し戻して絞り部３を適度に開き、
パイロットチェックバルブ１の開度も大きくして排油量
を多くする。このようにして、荷重Ｗに応じて自動的に
開閉する絞り部３の開度を調整しながら、油圧シリンダ
２の伸出を制御して、振動を少なくすることができる。

【００１９】なお、トラクタの油圧回路について、図７
で説明する。油圧ポンプは、エンジン１２ボディ部に装
着して駆動される構成で、メインポンプＰ１とサブポン
プＰ２とを有する。タンクポートＴは、ミッションケー
ス１５の潤滑油を利用する。メインポンプＰ１によるメ
イン油圧回路４６には、リリーフバルブ４７、付属作業
機器類を油圧操作する補助シリンダ４８の補助制御弁４
９、前記水平制御弁３６の油圧回路３５に分流する流量
制御可能な分流弁４９、及び、前記リフトアーム２０を
昇降するリフトシリンダ５０用の昇降制御弁２９等を配
設する。

【００２０】又、サブポンプＰ２によるサブ油圧回路５
１には、パワーステアリング５２、減圧弁５３，５４、
走行伝動を通常の前後四輪駆動形態４ＷＤと旋回操向時
に前車輪１１を二倍の速度に変速する倍速形態とに切換
える倍速旋回クラッチのためのシフトシリンダ５５にお
ける切換制御弁５６、前記動力取出軸２５のクラッチを
作業機の昇降と関連させて昇圧弁５７により適宜圧に制
御しなから入り切りさせるシフトシリンダ５８における
ＰＴＯクラッチ制御弁５９、走行方向を前進Ｆ、後進Ｒ
に切換えるシフトシリンダ６０における比例減圧弁６１
付きのリバース制御弁６２、及びミッションケース１５
内の走行変速装置をシフトするシフトシリンダ６３にお
けるロータリバルブ６４等を配設している。

【００２１】図７のリフトシリンダ５０の昇降制御弁２
９には、リフトシリンダ５０の下降制御を行うスローリ
ターンバルブ６５が設けられているが、この構成を図
８、図９のように構成している。即ち、リフトシリンダ
５０の下降制御を行う下げ用のチェックバルブ６６に、
タンクポートＴへの排油流量を制御する流路６７を設
け、この下げ用チェックバルブ６６のばね６８に抗する
移動によって、開度を変えることができるものである。

【００２２】バルブケース６９には、スプールバルブ７
０と、スプール形態の下げ用チェックバルブ６６とが、
同軸心上に摺動自在で、先端部を当接させて設けられ
て、このスプールバルブ７０のポンプポートＰ１とタン
クポートＴとの間には、アンロードバルブ７１をばね７
２で弾発させて設けている。このスプールバルブ７０
と、リフトシリンダ５０に通ずるシリンダポートＣとの
間には、上げ用チェックバルブ７３をばね７４で張圧さ
せている。前記下げ用チェックバルブ６６は、これらシ
リンダポートＣ及び上げ用チェックバルブ７３と、タン
クポートＴとの間に設けられるこの下げ用チェックバル
ブ６６は、錐形状の閉鎖面７５より先端側のスプールバ
ルブ７０寄りの位置に流路６７を形成し、この下げ用チ
ェックバルブ６６をばね６８に抗して矢印Ｅ方向へ移動
することにより、閉鎖面７５が弁座７６から離れて、流
路６７の開度を閉鎖から開口へ順次大きくする構成であ
る。

【００２３】スプールバルブ７０を中立位置（図８）か
ら反矢印Ｅ方向へ操作して上げ位置にすると、ポンプポ
ートＰ１からの圧油が、スプールバルブ７０を通り、上
げ用チェックバルブ７３押し開いて、シリンダポートＣ
へ送り込まれ、リフトシリンダ５０を伸出してリフトア
ーム２０を上昇する。このとき、一部の圧油が、スプー
ルバルブ７０の中心部に形成せる孔道７７から、アンロ
ードバルブ７１のばね７２エリアに供給されて、アンロ
ードバルブ７１を閉鎖して、タンクポートＴを閉じるた
め、上げ用チェックバルブ７３を押し開くこととなる。

【００２４】中立位置（図８）では、上げ用チェックバ
ルブ７３、下げ用チェックバルブ６６も共に全閉になっ
ているため、該シリンダポートＣの圧油は流出しない。
又、ポンプポートＰ１の圧油は、アンロードバルブ７１
からタンクポートＴへ流出している。スプールバルブ７
０を矢印Ｅ方向へ操作して下げ位置にすると、このスプ
ールバルブ７０の先端部でチェックバルブ６６を押し開
き、このチェックバルブ６６の閉鎖面７５が弁座７６か
ら離間して流路６７が開き、シリンダポートＣの圧油
は、この間隙部及び流路６７を経てタンクポートＴへ流
出される。このとき、スプールバルブ７０の移動量によ
り、バルブケース６９の弁座７６とチェックバルブ６６
との間の流路６７開口量が変化するため、シリンダポー
トＣ圧油の流出量を制御できる。

【００２５】図１０、図１１において、上例と異なる点
は、スプールバルブ７０の先端と、前記下げ用チェック
バルブ６６に代えて、下げ用チェックバルブ７８を設
け、この先端との間に適当な間隔Ｌを有して、下げ操作
時は、このスプールバルブ７０の移動によって押し開
き、下げ用チェックバルブ７８の開度を制御する。スプ
ールバルブ７０を下げ位置にすると、この先端が下げ用
チェックバルブ７８を押し開き、シリンダポートＣの圧
油は、この下げ用チェックバルブ７８の開かれた閉鎖面
７５と弁座７６との間の開口部７９を通り、間隔Ｌ部、
スプールバルブ７０のノッチ８０等を経てタンクポート
Ｔへ流出し、リフトシリンダ５０を短縮して、リフトア
ーム２０を下降させる。このとき、スプールバルブ７０
の移動量によって、ノッチ８０の開口量が変化し、リフ
トシリンダ５０によるリフトアーム２０の降下速度を調
整できる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示す。

【図１】水平制御弁の断面図。

【図２】その作用図。

【図３】その作用図。

【図４】トラクタのリフトアーム部の斜視図。

【図５】トラクタの側面図。

【図６】一部制御のブロック図。

【図７】トラクタ各部の油圧回路図。

【図８】その昇降制御弁の断面図。

【図９】その一部の拡断図。

【図１０】一部別実施例を示す昇降制御弁の断面図。

【図１１】その油圧回路図。

【符号の説明】

１ パイロットチェックバルブ ２ 油圧シリンダ ３ 絞り部 ４ 絞り孔 ５ ポペット ６ スプール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイロットチェックバルブ１と複動形態
   の油圧シリンダ２との間に、パイロット圧によって作動
   して開閉される絞り部３と、絞り孔４を形成するポペッ
   ト５とを有したスプール６を設けてなる油圧制御シリン
   ダの油圧回路。