JP2011099239A

JP2011099239A - 作業機械

Info

Publication number: JP2011099239A
Application number: JP2009254058A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shimizu; 宏一清水
Original assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: JP5614972B2

Abstract

【課題】アームとアタッチメントとの連結機構部がドロ詰まり等により固着状態になっても確実に着脱可能な作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械は、ローダ装置等の油圧アクチュエータに駆動用のライン圧を供給する第１油圧ポンプＰ₁と、操作装置３０等に制御用の信号圧を供給する第２油圧ポンプＰ₂とを備える。クイックヒッチ機構の着脱切り換え弁４５は、アタッチメント操作スイッチ３５が係止位置にあるときに、第２油圧ポンプＰ₂から供給される信号圧の圧油をクイックヒッチシリンダ５５のボトム側油室５５ａに供給してアタッチメントを係止保持させ、同操作スイッチ３５が解除位置に位置するときに、第１油圧ポンプＰ₁から供給されるライン圧の圧油をクイックヒッチシリンダのロッド側油室５５ｂに供給してアタッチメントの係止を解除させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、車体に設けられたアームにバケットや杭打ち装置等の各種アタッチメントが着脱可能に取り付けられる作業機械に関する。

上記のような作業機械として、地面を掘削したり掘削した土砂等を移動させる際に使用されるショベルローダやバックホーなどが広く知られている。このような作業機械は、車体に上下揺動可能に設けられたアームの先端部に、バケットやブレード、チップブレーカ、オーガ装置などの各種アタッチメントが着脱可能に構成されており、アタッチメントを作業目的に応じて着脱交換することにより、一台の作業機械を多目的、多機能に使用可能になっている（例えば、特許文献１を参照）。

このような作業機械において、アタッチメントを交換するには、アームとアタッチメントとを連結するピンの抜き差しや固定作業が必要となる。アタッチメントは一般的に重量物であり、これを人力で行うとすれば多くの労力を要する。そのため、アームの先端部にアタッチメントを着脱させる油圧作動型のクイックヒッチ機構を設け、この機構を作動させるクイックヒッチシリンダに供給する圧油の供給を方向切り換え弁により切り換えて、アタッチメントを係止状態と解除状態とに切り換えるように構成された作業機械が実用されている。クイックヒッチシリンダに供給される圧油は、アタッチメントがアームに係止されれば、以降、低い保持圧で足りる。このため、クイックヒッチシリンダへの供給油路は、一般的に、車体各部の油圧制御機器に信号圧を供給する信号圧供給油路から分岐して設けられる（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００５−３３６７６７号公報特開２００４−０３６６３５号公報

ところが、上記のような作業機械では、アームとアタッチメントとの連結機構部がドロ詰まり等により固着状態となることがあり、クイックヒッチ機構への圧油の供給方向を切り換えても、シリンダ推力が不足して、解除状態に切り替わらないことが生じ得る。ここで、クイックヒッチシリンダの供給油路を含め信号圧供給油路の設定圧を高めることが考えられる。しかし、このような設定にすれば、油圧ポンプを駆動するエンジンやモータ等への負荷が増大し、好ましくない。

一方、作業機械には、アームを上下揺動させるアームシリンダや、作業台を旋回させる旋回モータ、車両を走行させる走行モータなど、作業装置を駆動する油圧アクチュエータが用いられており、これらの他の油圧アクチュエータは、信号圧回路と異なる高圧の油圧回路に設けられたコントロールバルブに接続されて作動が制御される。そこで、他の油圧アクチュエータのいずれか、例えばアームシリンダへの供給油路に方向切り換え弁を設け、アタッチメントの取り外し時にこの供給油路からクイックヒッチシリンダに高圧の圧油を供給して解除状態に切り換える構成が考えられる。ところが、このような構成では、アタッチメントを係止保持する信号圧供給油路の方向切り換え弁と、アームシリンダへの供給油路をクイックヒッチシリンダの供給油路に切り換える方向切り換え弁とを設ける必要があるとともに、アームシリンダの作動を制御するコントロールバルブを連動制御する必要が生じ、油圧回路及び制御回路の構成が複雑化する。アームシリンダへの供給油路は高圧・大流量であるため、この供給油路に設ける方向切り換え弁は大型となり、配置スペース、コストがともに増大する。さらに、アームシリンダの供給油路に設けられた方向切り換え弁を切り換えたときに、アームシリンダへの供給圧が変動してアームが一瞬動くなど、操作性が低下するという課題があった。

本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、簡明な構成で、アームとアタッチメントとの連結機構部がドロ詰まり等により固着状態になったような場合でも、アタッチメントの着脱を確実に実現可能な作業機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、車体に着脱可能に構成されたアタッチメント（例えば、実施形態におけるバケット２２、くい打ち装置２７等）と、車体に設けられアタッチメントを車体に着脱させる油圧作動型のクイックヒッチ機構とを備え、車体側の油圧源とクイックヒッチ機構を作動させるクイックヒッチアクチュエータ（例えば、実施形態におけるクイックヒッチシリンダ５５）とを結ぶ油路に設けられた着脱切り換え弁（例えば、実施形態におけるクイックヒッチ制御弁４５）により、クイックヒッチアクチュエータに供給される圧油の供給方向を切り換えて、車体にアタッチメントを係止する係止状態とアタッチメントの係止を解除する解除状態とに切り換え可能に構成された作業機械（例えば、実施形態におけるショベルローダ１）である。そのうえで、油圧源は、車体に設けられた油圧機器（例えば、実施形態における操作装置３０）に制御用の信号圧を供給する第１油圧源（例えば、実施形態における第２油圧ポンプＰ₂）と、車体に設けられた油圧作動型の作業装置（例えば、実施形態におけるローダ装置２０等）に信号圧よりも高圧のライン圧を供給する第２油圧源（例えば、実施形態における第１油圧ポンプＰ₁）とを備え、着脱切り換え弁は、係止状態において、第１油圧源から供給される信号圧の圧油を順方向でクイックヒッチアクチュエータに供給して、アタッチメントを車体に係止させ、解除状態において、第２油圧源から供給されるライン圧の圧油を逆方向でクイックヒッチアクチュエータに供給して、アタッチメントの係止を解除させるように構成される。

なお、前記作業装置は、圧油の供給を受けて作動する複数の油圧アクチュエータ（例えば、実施形態におけるアームシリンダ５１，バケットシリンダ５２等）を備え、前記車体には、第２油圧源が接続されてライン圧の圧油が供給される共通のライン圧油路を有し各々油圧アクチュエータへのライン圧の圧油の供給を制御する複数の方向切り換え弁（例えば、実施形態におけるアーム制御弁４１，バケット制御弁４２等）からなる多連マニホールド型のコントロールバルブを備え、前記着脱切り換え弁は、このコントロールバルブに一体的に組み込まれてライン圧油路を介してライン圧の圧油が供給されるとともに第１油圧源が接続されて信号圧が供給されており、着脱切り換え弁がノーマル位置のときに第１油圧源からの信号圧の圧油が順方向でクイックヒッチアクチュエータに供給され、着脱切り換え弁が操作位置のときに第２油圧源からのライン圧の圧油が逆方向でクイックヒッチアクチュエータに供給されるように構成することが好ましい。

また、前記着脱切り換え弁は４ポート２ポジションの油圧パイロット式スプール弁であり、バルブボディのポンプポートに第２油圧源、タンクポートにオイルタンク、ＡポートおよびＢポートにクイックヒッチアクチュエータ、第１パイロットポートに第１油圧源が接続され、バルブボディに摺動自在に配設されスプリング（例えば、実施形態における第１スプリング４７１）によりノーマル位置方向に付勢されたバルブスプールには、一端が軸端に開口して第１パイロットポートに繋がり、他端側がスプール内部を軸方向に延びてランド部の周面に開口する内部油路（例えば、実施形態におけるスプール内油路４６１）が形成されており、第２パイロットポートに解除信号圧が作用しないノーマル位置において、内部油路を介して第１パイロットポートとＡポートが接続され、タンクポートとＢポートが接続されて、信号圧が順方向でクイックヒッチアクチュエータに供給され、第２パイロットポートに解除信号圧が作用してバルブスプールがスプリングの付勢力に抗して移動された操作位置において、ランド部周面の開口が遮蔽されて信号圧が遮断されるとともに、Ａポートとタンクポート、Ｂポートとポンプポートがそれぞれ接続され、ライン圧が逆方向でクイックヒッチアクチュエータに供給されるように構成することが好ましい。

本発明の作業機械においては、クイックヒッチアクチュエータへの圧油の供給方向を切り換えてアタッチメントを係止状態と解除状態とに切り換える着脱切り換え弁が、係止状態において、第１油圧源から供給される信号圧の圧油を順方向でクイックヒッチアクチュエータに供給してアタッチメントを車体に係止させ、解除状態においては、第２油圧源から供給されるライン圧の圧油を逆方向でクイックヒッチアクチュエータに供給してアタッチメントの係止を解除させるように構成される。このため、係止状態では、比較的低圧の信号圧（保持圧）でアタッチメントが係止保持される一方、解除状態では、高圧のライン圧によりクイックヒッチアクチュエータが駆動されてアタッチメントの係止が解除される。このように、本構成の作業機械によれば、着脱切り換え弁が、第１油圧源から供給される信号圧の順方向供給と、第２油圧源から供給される高圧のライン圧の逆方向供給とを切り換える構成のため、一つの方向切り換え弁からなる簡明な構成で、アタッチメントの着脱を確実に実現可能な作業機械を提供することができる。

なお、前記着脱切り換え弁が、作業装置に設けられた油圧アクチュエータへのライン圧の供給を制御する多連マニホールド型（積層型）のコントロールバルブに一体的に組み込まれ、コントロールバルブのライン圧油路を介してライン圧が供給されるとともに第１油圧源が接続されて信号圧が供給され、着脱切り換え弁がノーマル位置のときに信号圧の圧油が順方向でクイックヒッチアクチュエータに供給され、着脱切り換え弁が操作位置のときにはライン圧の圧油が逆方向でクイックヒッチアクチュエータに供給されるような構成によれば、方向切り換え弁を他の油圧アクチュエータの供給油路に設けて同期制御する従来技術のように油圧回路及び制御回路の構成が複雑化したり、配置スペースやコストが増大したりするようなことがなく、コントロールバルブの積層段数を一段増設した簡潔かつコンパクトな構成で、アタッチメントの着脱を確実に実現可能な作業機械を提供することができる。また、本構成によれば、コントロールバルブ内のライン圧油路を介してライン圧が供給されるため、分岐された供給油路の油圧アクチュエータが動くようなことがなく、良好な操作性を確保することができる。

また、着脱切り換え弁が４ポート２ポジションの油圧パイロット式スプール弁であり、第２パイロットポートに解除信号圧が作用しないノーマル位置において、第１パイロットポートとＡポートとが内部油路を介して接続されて第１パイロットポートの信号圧が順方向でクイックヒッチアクチュエータに供給され、第２パイロットポートに解除信号圧が作用してバルブスプールが移動された操作位置において、第１パイロットポートの信号圧が遮断されるとともにポンプポートとＢポートとが接続されてポンプポートのライン圧が逆方向でクイックヒッチアクチュエータに供給されるような構成によれば、複雑な外部配管やバルブ構造を排除し、シンプルな構成で、前記機能を実現することができる。

本発明を適用した作業機械の一例として示すショベルローダの（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。上記ショベルローダの正面図である。上記ショベルローダにおけるローダ装置およびクイックヒッチ機構を主体とする制御回路のブロック図である。上記ショベルローダに杭打ち装置を取り付けた状態の側面図である。図１(ｂ)中のV−V矢視方向に見たクイックヒッチ機構の背面図である。クイックヒッチ機構の油圧回路図である。コントロールバルブにおけるクイックヒッチ制御弁の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。本発明に係る作業機械の一例として、図１〜４にショベルローダ１を示しており、まず、この図を参照してショベルローダ１の概要構成を説明する。

ショベルローダ１は、走行可能に構成された車体１０と、この車体１０に設けられたローダ装置２０とを備え、ローダ装置２０におけるアームの先端にバケット２２や杭打ち装置２７などのアタッチメント（作業装置）が着脱可能に設けられて構成される。

車体１０は、ショベルローダ１の躯体をなす車体フレーム１１と、この車体フレーム１１の上部に設けられたオペレータキャビン１２と、車体フレーム１１の左右に設けられた一対のクローラ機構からなる走行装置１５などを備えて構成される。

車体フレーム１１は、車体後部において上方に突出する左右の側部フレーム１１ａと、これらの側部フレーム１１ａの間を繋ぐ上部フレーム１１ｂ、および車体１０の後端面を形成する後部フレーム１１ｃなどからなり、これらに囲まれた車体フレーム１１の内部に、動力源であるエンジン、エンジン駆動される油圧ポンプ、コントロールバルブなどが配設されている。

オペレータキャビン１２は、車体１０の前後方向中央部に位置し、車体フレーム１１から上方に突出する矩形箱型のフレーム状に形成される。本構成形態においては、車両前方が開放され、左右側方が多数の矩形孔部が形成された側板により保護された形態の構成例を示す。

走行装置１５は、車体１０の左右に設けられた一対のクローラ機構１６からなり、各々車体フレーム１１の内部に設けられた油圧モータ（走行モータ）により回転駆動されるスプロケット１６ａ、車体フレーム１１に回転自在に支持されたアイドラ１６ｂおよびトラッククローラ１６ｃ、スプロケット１６ａとアイドラ１６ｂとの間に掛け渡されたトラックベルト（履帯）１６ｄなどから構成される。

ローダ装置２０は、側部フレーム１１ａに上下揺動可能に設けられた左右一対のアーム２１と、アーム２１を起伏動させるアームシリンダ５１とを主体として構成される。アーム２１は、基端側が側部フレーム１１ａの上部に枢結されて車体前方に延びるベースアーム部２１ａと、ベースアーム部２１ａの先端側と繋がって斜め下方に屈曲する屈曲アーム部２１ｂからなり、アームシリンダ５１のチューブ側端部が側部フレーム１１ａに枢結され、ロッド側端部が屈曲アーム部２１ｂの基端側に枢結されている。このため、アームシリンダ５１を伸縮作動させることにより、アーム２１を上下に揺動（起伏）させることができる。

左右アーム２１，２１の先端側は車体フレーム１１の前方に延び、前端部に枢結ピン２３を介してバックプレート２４が上下揺動可能に枢結され、このバックプレート２４に、後述するクイックヒッチ機構６０を介してバケット２２が取り付けられる。アーム２１の先端部とバックプレート２４との間には、バケットシリンダ５２が跨設されており、このバケットシリンダ５２を伸縮作動させることにより、アーム２１に対してバケット２２が上下に揺動される。

オペレータキャビン１２の内部には、作業者が車両前方を向いて着座可能なオペレータシート１３が設けられ、このオペレータシート１３の周囲に、走行装置１５やローダ装置２０、アタッチメント等の作動操作を行う操作装置３０が設けられている。操作装置３０は、車両の走行操作を行う第１操作レバー３１、アーム２１およびバケット２２（アタッチメント）の揺動操作を行う第２操作レバー３２のほか、杭打ち装置２７のオーガモータ５３等の作動操作を行う補助操作レバー３３や、クイックヒッチ機構６０の作動操作を行うクイックヒッチ操作スイッチ３５（図３を参照）などから構成される。

車体フレーム１１の内部には、操作装置３０（３１，３２，３３…３５等）から出力される操作信号を受けて、車体各部に設けられた油圧アクチュエータを作動させる油圧制御回路が設けられている。図３に、ローダ装置２０およびクイックヒッチ機構６０を主体とする油圧制御回路のブロック図を示す。なお、図３では走行装置１５に関する制御系の記載を省略している。

油圧制御回路には、操作装置３０から操作信号が入力される多連マニホールドタイプ（積層タイプ）のコントロールバルブ４０が備えられている。コントロールバルブ４０は、ローダ装置２０およびアタッチメントに設けられた各油圧アクチュエータ５１，５２，５３…に対応する複数の制御弁４１，４２，４３…からなり、エンジン駆動の第１油圧ポンプＰ₁から供給されるアタッチメント駆動用のライン圧の圧油を、操作レバー３２，３３…から入力される操作信号に基づいて各油圧アクチュエータに給排制御する。すなわち、コントロールバルブは、アームシリンダ５１に対応するアーム制御弁４１、バケットシリンダ５２に対応するバケット制御弁４２、オーガモータ５３等の補助機器に対応する補助制御弁４３などが積層連結されて構成される。

操作装置３０の第２操作レバー３２には、アーム操作弁３２ａとバケット操作弁３２ｂとが組み付けられており、エンジン駆動の第２油圧ポンプＰ₂から供給される油圧機器制御用の信号圧の圧油を、第２操作レバー３２の中立位置からの傾動方向および傾倒角度位置に応じた操作信号として、アーム制御弁４１およびバケット制御弁４２に出力する。

第２操作レバー３２の操作態様について、前後方向をアーム操作、左右方向をバケット操作とし、第２操作レバー３２を中立位置から前方／後方に傾動したときにアーム下げ／アーム上げ、中立位置から左方／右方に傾動したときにバケットすくい上げ／バケットダンプのように設定される。例えば、第２操作レバー３２を中立位置から所定角度後方に傾動させると、その傾動方向および角度位置に応じた「アーム上げ」の操作信号がアーム操作弁３２ａからアーム制御弁４１に入力され、アーム制御弁４１がこの操作信号に応じたスプール移動方向およびバルブ開度で作動されて、アームシリンダ５１にアーム上げの供給方向および供給量でライン圧の圧油が供給され、アーム２１が傾倒角度位置に応じた速度で上方に揺動される。

第２操作レバー３２を中立位置から左右に傾動したバケットすくい上げ／バケットダンプについても同様であり、例えば、第２操作レバー３２を中立位置から所定角度左方に傾動させると、その傾動方向および角度位置に応じた「バケットすくい上げ」の操作信号がバケット操作弁３２ｂからバケット制御弁４２に入力され、バケット制御弁４２がこの操作信号に応じたスプール移動方向およびバルブ開度で作動されて、バケットシリンダ５２にバケットすくい上げの供給方向および供給量でライン圧の圧油が供給され、バケット２２が傾倒角度位置に応じた速度で上方に揺動される。

補助操作レバー３３には、補助操作弁３３ａが接続されている。補助操作弁３３ａは電磁比例弁が用いられ、補助操作レバー３３の傾動方向および傾倒角度位置に応じた操作信号を補助制御弁４３に出力する。クイックヒッチ操作スイッチ３５にはクイックヒッチ操作弁３５ａが接続されており、クイックヒッチ操作弁３５ａを非励磁状態と励磁状態とに切り換える。具体的には、クイックヒッチ操作スイッチ３５が係止位置のときにクイックヒッチ操作弁３５ａを非励磁状態とし、クイックヒッチ操作スイッチ３５が解除位置のときにクイックヒッチ操作弁３５ａを励磁状態として解除操作の操作信号（解除信号という）がクイックヒッチ制御弁４５に出力されるようになっている。なお、このクイックヒッチの油圧制御回路については後に詳述する。

補助制御弁４３には、アーム２１に沿って前方に延び、前端にクイックカップリング４９が設けられた油路が接続されている。また、アーム先端のバックプレート２４には、クイックヒッチ機構６０を利用して、図４に例示する杭打ち装置（オーガ装置）２７、ミキサー、ドロップハンマのような各種アタッチメントを容易に着脱交換可能になっている。このため、クイックヒッチ機構により、バケットに代えて杭打ち装置２７を装着し、杭打ち装置側の油圧ホースをクイックカップリング４９に接続することにより、杭打ち装置２７に圧油を供給可能になっている。

杭打ち装置２７は、補助制御弁４３からクイックカップリング４９を介して圧油の供給を受けて回転駆動されるオーガモータ５３と、オーガモータ５３に接続されたオーガ減速機２８とを備え、下方に突出するオーガ減速機２８の駆動軸に杭部材ＰＩＬが係脱可能に接続される。前述したように、補助操作弁３３ａは電磁比例弁が用いられており、補助操作レバー３３が操作されると、補助操作弁３３ａから補助操作レバー３３の傾動方向および傾倒角度位置に応じた操作信号が補助制御弁４３に入力され、補助制御弁４３から操作信号に応じた供給方向および供給量でオーガモータ５３に圧油が供給されて、オーガモータ５３が正・逆方向に回動される。これによりオーガ減速機２８を介して杭部材ＰＩＬが平面視における時計回りまたは反時計回りに回動される。

このように概要構成されるショベルローダ１にあって、アーム２１に取り付けられたバックプレート２４に、バケット２２や杭打ち装置２７等のアタッチメントを着脱交換自在に装着するクイックヒッチ機構６０が設けられている。以下では、図５に示すクイックヒッチ機構６０の背面図、および図６に示すクイックヒッチ機構６０の油圧回路図を併せて参照しながら、クイックヒッチ機構６０について詳細に説明する。ここでは、アタッチメントとしてバケット２２を例示し、説明の便宜上、図５に示す背面視における左右方向を左右と称して説明する。

クイックヒッチ機構６０は、バックプレート２４の上部に設けられたクイックヒッチシリンダ５５、バックプレート２４の左右に上下移動可能に配設され、クイックヒッチシリンダ５５の伸縮に応じてバケット２２と係脱する連結シャフト６５を主体として構成される。

クイックヒッチシリンダ５５は、リンクアーム６２ａ，６２ｂを介してバックプレート２４の上部に配設される。すなわち、クイックヒッチシリンダ５５は、一端が枢結ピン６１ａによりバックプレート２４の左上部に枢結され、他端側が枢結ピン６３ａによりチューブエンドのクレビスに枢結されたリンクアーム６２ａと、一端が枢結ピン６１ｂによりバックプレート２４の右上部に枢結され、他端側が枢結ピン６３ｂによりロッドエンドのクレビスに枢結されたリンクアーム６２ｂとを介して、バックプレート２４の上部に左右に延びて取り付けられている。

図５は、クイックヒッチシリンダ５５が伸長してリンクアーム６２ａ，６２ｂが図示省略するストッパに当接した伸長状態を示している。この伸長状態からクイックヒッチシリンダ５５を縮長動させると、リンクアーム６２ａが枢結ピン６１ａを中心として反時計回りに回動し、リンクアーム６２ｂが枢結ピン６１ｂを中心として時計回りに回動して、クイックヒッチシリンダ５５が略水平姿勢のまま、スウィングするように上方に移動する。

伸長状態におけるクイックヒッチシリンダ５５のチューブエンド、及びロッドエンドの下方に位置して、連結シャフト６５，６５が上下移動可能に配設される。連結シャフト６５は、下端にテーパ状の連結部６５ｔが形成された大径の連結杆部６５ａと、この連結杆部６５ａと繋がって上方に延びる小径の作動杆部６５ｂとからなる段付きロッド状をなす。作動杆部６５ｂには、鍔付きカラー６６が上下に摺動自在に嵌挿されるとともに、作動杆部６５ｂの上端に固定されたカムフランジ６８の下面と鍔付きカラー６６の上面との間に位置する作動杆部６５ｂの外周部にコイルバネ６７が支持されている。

バックプレート２４には、連結杆部６５ａを上下に挿通させる連結杆案内孔２５ｈを有するハウジング部２５が形成されており、連結杆案内孔２５ｈに連結杆部６５ａを挿入して、ハウジング部上部のカラー固定部に鍔付きカラー６６を固定することにより、連結シャフト６５がバックプレート２４に上下移動可能に取り付けられる。連結シャフト６５の取り付け位置は、クイックヒッチシリンダ５５が伸長状態とされ、リンクアーム６２ａ，６２ｂがデッドポイントを幾分超えた角度位置にあるときの枢結ピン６３ａ，６３ｂの下方に設定されている。

ここで、連結シャフト６５は、鍔付きカラー６６とカムフランジ６８との間に装着されたコイルバネ６７のバネ力により上方に付勢されており、カムフランジ６８に押圧力が作用していない状態では、連結シャフト６５が上方に位置し、連結杆部下端の連結部６５ｔがハウジング部２５内に収容された収容状態に保持される。

クイックヒッチシリンダ５５が伸長動されると、リンクアーム６２ａが時計回り、リンクアーム６２ｂが反時計回りに回動し、リンクアーム６２ａ，６２ｂの下面が各連結シャフト６５のカムフランジ６８に当接し、コイルバネ６７の付勢力に抗して連結シャフト６５を押し下げる。このため、左右の連結シャフト６５が下動して下端の連結部６５ｔがハウジング部２５から下方に突出し、バケット２２に形成された連結シャフト受容孔２２ｔに嵌入して、バックプレート２４にバケット２２が連結固定された係止状態になる。

この状態から、クイックヒッチシリンダ５５が縮長動されると、リンクアーム６２ａ，６２ｂは、それぞれ反時計回り、時計回りに回動し、連結シャフト６５を下方に押圧していたリンクアーム６２ａ，６２ｂが、カムフランジ６８から離れて上方に移動する。このため、連結シャフト６５はコイルバネ６７の付勢力により上動して連結部６５ｔがハウジング部２５の内部に収容され、バックプレート２４とバケット２２との連結が解除された解除状態になる。

このように構成されるクイックヒッチ機構６０の制御回路について、以下、図６に示すクイックヒッチ機構６０の油圧回路図、図７に示すクイックヒッチ制御弁４５のスプールセクションの断面図を参照して詳細に説明する。

既述したように、コントロールバルブ４０は積層タイプの複合弁であり、コントロールバルブのポンプポート４０ｐに、油路７１を介して第１油圧ポンプＰ₁が接続されている。コントロールバルブ４０内では、アーム制御弁４１やバケット制御弁４２、補助制御弁４３等のライン圧油路とクイックヒッチ制御弁４５のライン圧油路４５１とが連通し、ポンプポート４０ｐに繋がる一連のライン圧油路が形成される。油路７１から分岐してオイルタンクＴに戻る油路７１ａには、リリーフ弁７３が設けられており、このリリーフ弁７３を調整することにより、ライン圧油路４５１に供給される作動油の最高圧力が、例えば２１[MPa]程度の所定のライン圧ＰＬに設定される。

コントロールバルブ４０内には、ライン圧油路と同様に、各制御弁のタンク油路が連通してタンクポート４０ｔに繋がるタンク油路が形成されており、クイックヒッチ制御弁４５のタンク油路４５４が、タンクポート４０ｔから油路７８を介してオイルタンクＴに接続されている。

操作装置３０の各操作弁３２ａ，３２ｂ，３３ａ等に制御用の信号圧を供給する第２油圧ポンプＰ₂の油路７２から分岐して、第１分岐油路７２ａ、第２分岐油路７２ｂが設けられ、第１分岐油路７２ａがクイックヒッチ制御弁４５の第１パイロットポート４５ｓ₁に接続され、第２分岐油路７２ｂが、クイックヒッチ操作弁３５ａを介して第２パイロットポート４５ｓ₂に接続されている。油路７２から分岐してオイルタンクＴに戻る油路７２ｃにはリリーフ弁７４が設けられ、このリリーフ弁７４を調整することにより、各操作弁やクイックヒッチ制御弁４５の第１，第２パイロットポートに供給される作動油の圧力が、例えば３．５[MPa]程度の所定の信号圧ＰＳに設定される。

クイックヒッチ制御弁４５は、ブロック状のバルブボディ４５０と、バルブボディ４５０のスプールハウジングに、図７における（以下同じ）左右方向に摺動自在に嵌装されたバルブスプール４６０、第１パイロットポート４５ｓ₁側のハウジング内に保持されバルブスプール４６０を右方に付勢する第１スプリング４７１、第２パイロットポート４５ｓ₂側のハウジング内に左右に摺動自在に設けられたピストン４７５、ピストン４７５を右方に付勢するガタ防止用の第２スプリング４７２などを備えて構成される。

バルブボディ４５０には、中央部左右に位置して前後に延びポンプポート４０ｐに繋がるライン圧油路４５１、中央下部に位置して前後に延びタンクポート４０ｔに繋がるとともにこのバルブ内で左右に延びるタンク油路４５４、上部左方に設けられたＡポート４５ａに繋がるＡ油路４５２、上部右方に設けられたＢポート４５ｂに繋がるＢ油路４５３、バルブボディ４５０の内部に形成された内部油路４５５，４５８や圧力補償弁４５６、ロードチェック弁４５７、バルブスプール４６０の移動位置にかかわらず信号圧を伝達するための円環状の信号圧伝達油路４６２などが設けられている。信号圧伝達油路４６２は、クイックヒッチ制御弁４５とともに積層連結された他の制御弁（例えば、アーム制御弁４１、バケット制御弁４２等）のスプール位置を検出するためのバルブポジション検出油路に、バルブハウジング内で繋がっている。

Ａポート４５ａには、油路７５ａを介してクイックヒッチシリンダ５５のボトム側油室５５ａが接続され、Ｂポート４５ｂには、油路７５ｂを介してクイックヒッチシリンダ５５のロッド側油室５５ｂが接続される。なお、前後連通するタンク油路４５４はバルブ内部で左右に延びて形成され、図７において記載を省略するが、右方に延びるタンク油路４５４ｂの端部にはオーバーロードリリーフ弁４８３（図６を参照）が取り付けられ、左方に延びるタンク油路４５４ａの端部はプラグで塞がれている。

バルブスプール４６０には、第１パイロットポート４５ｓ₁側の軸端から中心軸に沿って右方に延びる軸方向油路４６１ａ、この軸方向油路４６１ａと交差してランド部の周面に開口する第１径方向油路４６１ｂ及び第２径方向油路４６１ｃからなるスプール内油路４６１が穿設されている。

クイックヒッチ制御弁４５は、第２パイロットポート４５ｓ₂に信号圧ＰＳが作用していない状態では、第１スプリング４７１のバネ力によりバルブスプール４６０が右方に付勢されて図６及び図７に示すノーマル位置に配置されている。このノーマル位置においては、バルブスプール４６０に形成された第１径方向油路４６１ｂの開口部がＡ油路４５２内に位置して配設され、Ａポート４５ａと第１パイロットポート４５ｓ₁とがスプール内油路４６１およびＡ油路４５２を介して接続される。また、バルブスプール右端側のランド部に形成されたノッチを介してＢ油路４５３とタンク油路４５４とが連通状態となり、Ｂポート４５ｂとタンクポート４０ｔとが接続される。このとき、ライン圧油路４５１と内部油路４５５とはバルブスプール４６０のランド部により遮断される。

このため、クイックヒッチ操作スイッチ３５が係止位置にあり（クイックヒッチ操作弁３５ａが非励磁状態であり）、クイックヒッチ操作弁３５ａから第２パイロットポート４５ｓ₂に信号圧ＰＳが作用していないノーマル位置では、第１分岐油路７２ａから第１パイロットポート４５ｓ₁に供給される信号圧ＰＳの圧油が、スプール内油路４６１（４６１ａ，４６１ｂ）〜Ａ油路４５２を通りＡポート４５ａから油路７５ａを介してクイックヒッチシリンダ５５のボトム側油室５５ａに供給され、ピストンロッドを伸長方向に押圧する。このため、クイックヒッチシリンダ５５は伸長状態で比較的低圧の信号圧（保持圧）により保持され、バケット２２が係止状態に保持される。このとき、信号圧伝達油路４６２には、細径（オリフィス状）の第２径方向油路４６１ｃを介して信号圧ＰＳが作用しており、この信号圧伝達油路４６２に繋がるバルブポジション検出油路の圧力を検出することにより、他のバルブのスプール位置を検出可能になっている。なお、クイックヒッチシリンダのロッド側油室５５ｂから排出された作動油は、Ｂポート４５ｂからＢ油路４５３〜ランド部ノッチ〜タンク油路４５４ｂを通り、タンクポート４０ｔから油路７８を介してオイルタンクＴにドレンされる。

クイックヒッチ操作スイッチ３５が解除位置に切り替えられると、クイックヒッチ操作弁３５ａが励磁状態になり、クイックヒッチ操作弁３５ａから第２パイロットポート４５ｓ₂に信号圧ＰＳが作用する。第２パイロットポート４５ｓ₂のハウジングにはピストン４７５が配設されており、このピストン４７５の受圧面積はバルブスプール４６０の軸端の受圧面積よりも大きく、ピストン推力が第１スプリング４７１の付勢力よりも大きく設定されている。このため、第２パイロットポート４５ｓ₂に信号圧ＰＳが作用すると、バルブスプール４６０は第１スプリング４７１のバネ力に抗して左動され、操作位置に配設される。

操作位置においては、バルブスプール４６０に形成された第１径方向油路４６１ｂの開口部が、Ａ油路４５２と左方のタンク油路４５４ａとの間に位置し、バルブボディ４５０のランド支持部により閉止される一方、左端のランド部に形成されたノッチを介してＡ油路４５２とタンク油路４５４ａとが連通される。また、バルブスプール４６０の左動に伴い、ライン圧油路４５１と内部油路４５５とがノッチを介して連通され、内部油路４５８とＢ油路４５３とがロッド部を介して連通される一方、Ｂ油路４５３と右方のタンク油路４５４ｂとの連通が右端のランド部により遮断される。なお、第２径方向油路４６１ｃと信号圧伝達油路４６２とは、バルブスプール４６０のスプール位置によらず連通状態が保持されるため、他のバルブのスプール位置を検出可能になっている。

これにより、第１パイロットポート４５ｓ₁からスプール内油路を介してＡポート４５ａに供給されていた信号圧ＰＳが遮断され、Ａポート４５ａがＡ油路４５２及びタンク油路４５４を介してとタンクポート４０ｔと接続される。また、ライン圧油路４５１と内部油路４５５とが連通すると、ライン圧が圧力補償弁４５６を通してロードチェック弁４５７に作用して開弁させ、内部油路４５８及びＢ油路４５３を介してポンプポート４０ｐとＢポート４５ｂとが接続される。

このため、クイックヒッチ操作スイッチ３５が解除位置に切り替えられ、クイックヒッチ操作弁３５ａから第２パイロットポート４５ｓ₂に信号圧ＰＳが作用する操作位置では、ポンプポート４０ｐからライン圧油路４５１に供給されるライン圧ＰＬの圧油が、内部油路４５５〜圧力補償弁４５６〜ロードチェック弁４５７〜内部油路４５８〜Ｂ油路４５３を通り、Ｂポート４５ｂから油路７５ｂを介してクイックヒッチシリンダ５５のロッド側油室５５ｂに供給され、ピストンロッドを縮小方向に押圧する。

このときクイックヒッチシリンダ５５のロッド側油室５５ｂに作用する圧力は、信号圧ＰＳよりも高い２１[MPa]程度のライン圧ＰＬが作用する。そのため、クイックヒッチシリンダ５５は大きなシリンダ推力を発生し、仮にリンクアーム６２ａ，６２ｂが泥詰まり等により固着状態になっていたとしても、乾燥固着した泥等を破砕してクイックヒッチシリンダ５５を縮長作動させる。これにより連結シャフト６５が上動してバケット２２の固定が確実に解除され、バケット２２の係止を解除する解除状態になる。なお、クイックヒッチシリンダのボトム側油室５５ａに保持されていた作動油は、シリンダの縮長動に伴ってボトム側油室５５ａから排出され、Ａポート４５ａからＡ油路４５２〜ランド部ノッチ〜タンク油路４５４ａを通り、タンクポート４０ｔから油路７８を介してオイルタンクＴにドレンされる。

従って、このように構成されるショベルローダ１によれば、クイックヒッチシリンダ５５への圧油の供給方向を切り換えるクイックヒッチ制御弁４５が、第２油圧ポンプＰ₂から供給される信号圧をクイックヒッチシリンダのボトム側油室５５ａに供給してバケット２２を固定保持させる順方向供給と、第１油圧ポンプＰ₁から供給される高圧のライン圧をロッド側油室５５ｂに供給してバケット２２の固定を解除させる逆方向供給とに切り換える構成のため、一つの方向切り換え弁からなる簡明な構成で、アタッチメントの着脱を確実に実現可能な作業機械を提供することができる。また、バルブスプールに第２径方向油路４６１ｃを設け、バルブハウジングにスプール位置によらず連通状態を維持する信号圧伝達油路４６２を形成してバルブハウジング内で他のバルブのバルブポジション検出油路に接続し、他のバルブのスプール位置を検出することにより、従来別途設けられていた作動状態検出用の油圧回路（フィルタやオリフィス、配管部材等）を削減し、回路構成を簡明化することができる。

なお、以上の説明では、クイックヒッチ操作スイッチ３５が解除位置に切り換えられたときに、クイックヒッチ制御弁４５の第２パイロットポートに信号圧ＰＳを作用させて操作位置に切り換える構成を例示したが、クイックヒッチ制御弁の駆動源として電磁コイルを用い、クイックヒッチ操作スイッチ３５を解除位置に切り換えたときに、電磁コイルを励磁してクイックヒッチ制御弁を操作位置に切り換えるように構成してもよい。

また、以上説明した実施形態では、バケット２２等のアタッチメントを着脱させるための油圧アクチュエータとして直動シリンダを用い、リンクアーム６２ａ，６２ｂを介して連結シャフトを移動させる形態を例示したが、リンクアーム等を介することなく直動シリンダで直接的に固定解除を行うものであってもよく、揺動モータなど他の作動形態の油圧アクチュエータを用いて構成するものであってもよい。さらに、本発明を適用した作業機械の一例としてショベルローダを示したが、本発明は、ショベルローダに限られるものではなく、ブルドーザやバックホー等についても同様に適用し同様の効果を得ることができる。

Ｐ₁ 第１油圧ポンプ（第２油圧源）
Ｐ₂ 第２油圧ポンプ（第１油圧源）
１ショベルローダ（作業機械）
１０車体
１５走行装置
２０ローダ装置
２１アーム
２２バケット（アタッチメント）
２７杭打ち装置（アタッチメント）
３０操作装置
３２第２操作レバー
３３補助操作レバー
３５クイックヒッチ操作スイッチ
３５ａクイックヒッチ操作弁
４０コントロールバルブ（４０ｐ：ポンプポート、４０ｔ：タンクポート）
４１アーム制御弁（方向切り換え弁）
４２バケット制御弁（方向切り換え弁）
４５クイックヒッチ制御弁（着脱切り換え弁）
（４５ａ：Ａポート、４５ｂ：Ｂポート、４５ｓ₁：第１パイロットポート、４５ｓ₂：第２パイロットポート）
５１アームシリンダ（作業装置の油圧アクチュエータ）
５２バケットシリンダ（作業装置の油圧アクチュエータ）
５５クイックヒッチシリンダ（クイックヒッチアクチュエータ）
６０クイックヒッチ機構
４５０バルブボディ
４６０バルブスプール
４６１スプール内油路（内部油路）
４７１第１スプリング（スプリング）

Claims

車体に着脱可能に構成されたアタッチメントと、前記車体に設けられ前記アタッチメントを前記車体に着脱させる油圧作動型のクイックヒッチ機構とを備え、
車体側の油圧源と前記クイックヒッチ機構を作動させるクイックヒッチアクチュエータとを結ぶ油路に設けられた着脱切り換え弁により、前記クイックヒッチアクチュエータに供給される圧油の供給方向を切り換えて、前記車体に前記アタッチメントを係止する係止状態と、前記アタッチメントの係止を解除する解除状態とに切り換え可能に構成された作業機械において、
前記油圧源は、前記車体に設けられた油圧機器に制御用の信号圧を供給する第１油圧源と、前記車体に設けられた油圧作動型の作業装置に前記信号圧よりも高圧のライン圧を供給する第２油圧源とを備え、
前記着脱切り換え弁は、
前記係止状態において、前記第１油圧源から供給される前記信号圧の圧油を順方向で前記クイックヒッチアクチュエータに供給して、前記アタッチメントを前記車体に係止させ、
前記解除状態において、前記第２油圧源から供給される前記ライン圧の圧油を逆方向で前記クイックヒッチアクチュエータに供給して、前記アタッチメントの係止を解除させるように構成したことを特徴とする作業機械。
前記作業装置は、圧油の供給を受けて作動する複数の油圧アクチュエータを備え、
前記車体には、前記第２油圧源が接続されて前記ライン圧の圧油が供給される共通のライン圧油路を有し、各々前記油圧アクチュエータへの前記ライン圧の圧油の供給を制御する複数の方向切り換え弁からなる多連マニホールド型のコントロールバルブを備え、
前記着脱切り換え弁は、前記コントロールバルブに一体的に組み込まれて前記ライン圧油路を介して前記ライン圧の圧油が供給されるとともに、前記第１油圧源が接続されて前記信号圧が供給され、
前記着脱切り換え弁がノーマル位置のときに、前記第１油圧源からの前記信号圧の圧油が前記順方向で前記クイックヒッチアクチュエータに供給され、
前記着脱切り換え弁が操作位置のときに、前記第２油圧源からの前記ライン圧の圧油が前記逆方向で前記クイックヒッチアクチュエータに供給されることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
前記着脱切り換え弁は４ポート２ポジションの油圧パイロット式スプール弁であり、
バルブボディのポンプポートに前記第２油圧源、タンクポートにオイルタンク、ＡポートおよびＢポートに前記クイックヒッチアクチュエータ、第１パイロットポートに前記第１油圧源が接続され、
前記バルブボディに摺動自在に配設されスプリングによりノーマル位置方向に付勢されたバルブスプールには、一端が軸端に開口して前記第１パイロットポートに繋がり、他端側がスプール内部を軸方向に延びてランド部の周面に開口する内部油路が形成されており、
第２パイロットポートに解除信号圧が作用しない前記ノーマル位置において、前記内部油路を介して前記第１パイロットポートと前記Ａポートが接続され、前記タンクポートと前記Ｂポートが接続されて、前記信号圧が前記順方向で前記クイックヒッチアクチュエータに供給され、
第２パイロットポートに解除信号圧が作用して前記バルブスプールが前記スプリングの付勢力に抗して移動された前記操作位置において、前記ランド部周面の開口が遮蔽されて前記信号圧が遮断されるとともに、前記Ａポートと前記タンクポート、前記Ｂポートと前記ポンプポートがそれぞれ接続され、前記ライン圧が前記逆方向で前記クイックヒッチアクチュエータに供給されるように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の作業機械。