JP3973584B2 - 作業装置のための油圧シリンダを制御する油圧制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択的に作業車両に装備される作業装置のための油圧シリンダを制御する油圧制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上述のような油圧制御装置を採用した作業車両としてはトラクタタイプのフロントローダが挙げられる。このフロントローダでは、バケットを揺動可能に取り付けたブームがトラクタフレームに装備され、このブームを昇降するためのブームシリンダやこのバケットを揺動させるバケットシリンダはそれぞれの油圧制御弁によって制御される(例えば、特許文献1参照。)。ここでは、バケットシリンダのための油圧制御弁はロールバック位置と中立位置とダンプ位置とを備えた3位置切換制御弁として構成されており、さらにこのダンプ位置においてバケットシリンダからの戻り圧油がバケットシリンダへの供給圧油に合流する、いわゆる再生回路が形成されるので、このダンプ位置は急速ダンプ位置として機能することになる。このような再生回路による急速ダンプでは、バケットシリンダのボトム側が圧油で素早く完全に満たされ、これにより迅速にバケットが揺動して、粘っこい土砂などをバケットから簡単に除去することができる。しかしながら、このような3位置切換制御弁は、制御対象がバケットである場合には好都合であるが、もし、バケットに代えて他の作業装置を取り付けた場合、その急速なシリンダの動きがかえって操作性を悪くする可能性がある。さらには、取り付けられた作業装置が油圧シリンダではなく油圧モータで動作するようなものである場合、再生回路はINポートとOUTポートの圧力を同じにすることにより油圧モータを動作させないという致命的な不都合を生じさせる。従って、このような3位置切換制御弁は、選択的に作業車両に装備される作業装置のための切換制御弁としては不適である。
この問題を解消するために、図7で示すように、バケットシリンダ15を制御するために、ロールバック位置RBと中立位置Nとダンプ位置SDを有する従来の3位置切換制御弁に再生回路を付属させた急速ダンプ位置RDを第4の位置として追加させた4位置切換制御弁400が提案されている。しかしながら、このような4位置切換制御弁400では、バケットを操作するオペレータがバケットから積み荷をダンプする時この制御弁に対して単に中立位置から隣のダンプ位置に操作すると、シリンダピストンの動きに比べて油圧の流速が十分でないことからバケットシリンダ15のボトム側が作業油で満たされないことが生じ可能性があり、さらに、このことは、ダンプ作業後、制御弁がダンプ位置からロールバック位置に戻されたとき、バケットシリンダ15のボトム側に圧油が満たされるまでバケットは動かないということを引き起こす。そのため、オペレータは、バケットから積み荷をダンプする時、制御弁に対して中立位置からダンプ位置を通り越して急速ダンプ位置に操作する必要がある。急速ダンプ位置では、バケットシリンダ15のボトム側が圧油で素早く完全に満たされ、迅速にダンプして粘っこい土砂をバケットから簡単に除去することができる。しかし、中立位置からダンプ位置を通り越してさらに急速ダンプ位置まで操作しなければならないので、バケットのロールバックからダンプまでの作業を繰り返して行う場合、常にダンプ位置を経由することからその操作性が悪いという問題があった。なお、図7において、図番300はブームシリンダ14を制御するための、上昇位置Uと中立位置Nと下降位置Dとフローティング位置Fを有している4位置切換制御弁である。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−316915号公報(第2頁、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記実状に鑑み、本発明の課題は、少なくとも作業装置が選択的に作業車両に装備されるような形態における作業装置用油圧シリンダのための、特にバケット作業における操作性に優れた油圧制御装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、選択的に作業車両に装備される作業装置のための油圧シリンダを制御する、本発明による油圧制御装置では、油圧源と、前記油圧シリンダと前記油圧源との間に設けられた4位置切換制御弁と、前記4位置切換制御弁を操作する操作機構が備えられ、前記4位置切換制御弁では前記油圧シリンダのロッドを一方方向に移動させる第1位置と前記油圧シリンダのロッドを停止させる第2位置と再生回路の働きで前記油圧シリンダのロッドを他方方向により速い速度で移動させる第3位置と前記前記油圧シリンダのロッドを再生回路なしで他方方向に標準速度で移動させる第4位置がその順に設けられており、前記操作機構の操作変位経路に沿ってロールバック位置と中立位置と急速ダンプ位置と標準ダンプ位置が設定されており、前記第1位置が前記ロールバック位置に対応し、前記第2位置が前記中立位置に対応し、前記第3位置が前記急速ダンプ位置に対応し、前記第4位置が前記標準ダンプ位置に対応している。
【0006】
この構成では、制御弁のスプール構造上においても制御弁用操作機構の操作経路構造上においてもバケット作業に適した再生回路(油圧シリンダからの戻り圧油が油圧シリンダへの供給圧油に合流する回路)が機能する第3位置(急速ダンプ位置)と第1位置(ロールバック位置)が第2位置(中立位置)は挟んで隣り合っており、これらの切換位置を頻繁に繰り返す作業での操作性が向上する。そして、再生回路を利用しないような作業装置を装備する場合には、第1位置(ロールバック位置)と第2位置(中立位置)と第4位置(標準ダンプ位置)が使用される。この場合、中立位置(第2位置)と標準ダンプ位置(第4位置)との間の移行には急速ダンプ位置を通過することになるが、再生回路を利用した急速な圧油供給が要求しないような作業では、一般的にそれほど頻繁に切換制御弁を切換操作しないので、操作上の不都合はほとんどない。
【0007】
再生回路を利用した急速な圧油供給を要求する典型的な作業はフロントローダにおけるバケット作業であるので、本発明の好適な実施形態では、前記作業装置はフロントローダとしてトラクタに装備されるバケット作業装置であり、このバケット作業装置に代わってスノーブロア等の他の作業装置が前記4位置切換制御弁によって制御可能に前記トラクタに装備可能となっている。
【0008】
さらに、同じ方向にシリンダロッドを移動させる目的で2つの切換位置、第3位置(急速ダンプ位置)と第4位置(標準ダンプ位置)が存在し、特に第3位置(急速ダンプ位置)は特殊な圧油の流れを伴うため、このことをオペレータに認識してもらうために、本発明の好適な実施形態では、前記4位置切換制御弁又は前記操作機構あるいはその両方に前記第3位置又は前記急速ダンプ位置における操作感を与えるデテント機能が備えられている。このデテント機能により、オペレータは第3位置(急速ダンプ位置)に操作したことを、例えばクリック感で認知することが可能となる。
【0009】
第1位置(ロールバック位置)と第2位置(中立位置)と第3位置(急速ダンプ位置)との間を繰り返して切換ながら作業する際、オペレータが不用意に第4位置(標準ダンプ位置)まで操作しないように、本発明の好適な実施形態によれば、前記操作機構には、必要に応じて前記操作経路をロールバック位置と中立位置と急速ダンプ位置とに限定するストッパープレートが設けられている。特にこのストッパープレートが揺動式で、必要に応じて操作経路上に覆い被さることができるように構成することが好都合である。
本発明によるその他の特徴及び利点は、以下図面を用いた実施形態の説明により明らかになるだろう。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明による油圧制御装置を採用するとともにバケット作業装置としてのフロントローダ装置10を装備したトラクタ1が図1に示されている。トラクタ1は前輪2と後輪3とこれらの前輪2と後輪3によって対地支持されるトラクタ車体4を備え、このトラクタ車体4にエンジン(図示されていない、ハンドル5、運転席6、耕耘装置などのための3点リンク機構7などが搭載されている。
【0011】
フロントローダ装置10は、トラクタ車体4の側部に設けられた左右一対の取付台7のそれぞれに装着されるマスト11と、このマスト11に上下揺動可能に枢支されたブーム12と、このブーム12の先端部に揺動可能に取り付けられたバケット13と、ブーム12を昇降揺動するためブームシリンダ14と、バケット13をロールバック位置とダンプ位置の間で揺動させるバケットシリンダ15から構成されている。
【0012】
このようなフロントローダ装置10を装備したトラクタ1はフロントローダとして機能し、土砂、堆肥等の積込み、積降ろし、運搬等の作業を行うことができる。また、フロントローダ装置10に代えて、例えばスノーブロア等の他の作業装置を装備することで、異なる作業を行うことができる。
【0013】
装備した作業装置、ここではフロントローダ装置10を油圧操作するために、このトラクタ1には油圧制御装置が装備されている。この油圧制御装置は、運転者によって操作される操作機構20と図2に示す油圧回路から構成されている。
【0014】
図2から明らかなように、この油圧回路には、前述したブームシリンダ14とバケットシリンダ15、ブームシリンダ14のための4位置切換制御弁(以後単にブーム制御弁と呼ぶ)30とバケットシリンダ15のための4位置切換制御弁(以後単にバケット制御弁と呼ぶ)40、トラクタ1のエンジンによって駆動される油圧ポンプユニット51、前述した3点リンク機構に付属する3点リンク油圧ユニット52が含まれている。ブーム制御弁30とバケット制御弁40は、タンクポートTとポンプポートPとポートブロックPBを有するケーシングを有する弁ユニット60内に形成されており、ブーム制御弁30のスプール31とバケット制御弁40のスプール41は互いに平行に延びている。なお、バケット制御弁40にはそれ自体はよく知られた再生回路が形成されている。弁ユニット60内において、ブーム制御弁30とバケット制御弁40は、ブーム制御弁30がポンプ側に位置するように直列接続されている。つまり、ポンプポートPからブーム制御弁30の一次側に接続される油路61、ブーム制御弁30の二次側からバケット制御弁40の一次側に接続される油路62、ブーム制御弁30の二次側からブームシリンダ14へ通じる油路63a,63b、バケット制御弁40の二次側からポートブロックPBに接続される油路64、バケット制御弁40の二次側からバケットシリンダ15へ通じる油路64a,64bが形成されている。さらにブーム制御弁30とバケット制御弁40の一次側からタンクポートTに接続されている共通の油路66も形成されている。
【0015】
ブーム制御弁30は、制御切換位置として上昇位置Uと中立位置Nと下降位置Dとフローティング位置Fを有している。上昇位置Uでは、油路61とブームシリンダ14のボトム側油路63bを連通させるとともに、ブームシリンダ14のトップ側油路63aを油路62に連通させている。中立位置Nでは、油路61と油路63a,63bの間を遮断するとともに油路61と油路62の間は連通させている。下降位置Dでは、油路61とブームシリンダ14のトップ側油路63aを連通させるとともに、ブームシリンダ14のボトム側油路63bを油路62に連通させている。フローティング位置Fでは、油路61と油路63a,63bの間を遮断するとともに油路61と油路62の間は連通させており、同時に、油路63a,63bの両者を油路66に開放している。
【0016】
バケット制御弁30は、第1制御切換位置としてのロールバック位置RBと、第2制御切換位置としての中立位置Nと、第3制御切換位置としての急速ダンプ位置RDと、第4制御切換位置としての標準ダンプ位置SDを有している。ロールバック位置RBでは、油路62と油路64を連通させ、かつバケットシリンダ14のトップ側油路64aを油路62に連通させるとともにバケットシリンダ14のボトム側油路64bが油路66に開放されている。これにより、バケットシリンダ14のロッドが引き戻されバケット13が土砂等を掬う姿勢となる。中立位置Nでは、油路62と油路64a,64bとの間を遮断するとともに油路62と油路64の間は連通させている。油路64a,64bは遮断されているので、バケット13のその姿勢を維持することになる。急速ダンプ位置RDでは、油路62とバケットシリンダ14のボトム側油路64bが連通されるとともに再生回路の働きによりバケットシリンダ14のトップ側油路64bからの排流もそのボトム側油路64bに合流される。これにより、バケットシリンダ14のロッドが急速に引き出され、バケット13が土砂等を素早く放出する姿勢となる。標準ダンプ位置SDでは、油路62とバケットシリンダ14のボトム側油路64bが連通されるとともにバケットシリンダ14のトップ側油路64aが油路66に開放されている。従って、再生回路のような追加的な圧油制御を伴わずに標準的な速度でバケットシリンダ14のロッドがに引き出され、バケット13が土砂等を放出する姿勢となる。しかしながら、この実施形態のようなフロントローダ作業におけるバケット操作では、標準ダンプ位置SDは使用せずに急速ダンプ位置RDが用いられる。その理由は、制御弁40をロールバック位置から急速ダンプ位置に切り替えることで、バケットシリンダ14のボトム側が圧油で素早く完全に満たされ、迅速にバケット内堆積物がダンプされ、もしその堆積物が粘っこい土砂であってもバケット13から簡単に除去することができるからである。
【0017】
しかも、好都合なことに、本発明によるバケット制御弁30では、そのスプールの一方方向の操作変位に伴って、ロールバック位置RB−中立位置N−急速ダンプ位置RD−標準ダンプ位置SDが順番に切り替えられ、スプールの他方方向の操作変位に伴って、標準ダンプ位置SD−急速ダンプ位置RD−中立位置N−ロールバック位置RBが順番に切り替えられる。すなわち、標準ダンプ位置SDを使用しない、フロントローダ作業においては、ロールバック位置RB−中立位置N−急速ダンプ位置RDの間でバケット制御弁30を頻繁に切り替えることにより、土砂の掬いとダンプを素早く繰り返されることになり、その操作性は優れたものとなっている。
【0018】
フロントローダ装置10以外の作業装置、例えば油圧モータを利用した作業装置などが装備された場合は、第1位置(ロールバック位置)RBと第2位置(中立位置)Nと第4位置(標準ダンプ位置SD)が使用されるが、そのような作業装置では頻繁に第1位置と第4位置を切り替えるといった操作はされないので、その切換途中に第3位置(急速ダンプ位置RD)が存在していても、操作性に大きな影響を与えることはない。
【0019】
上述したように、フロントローダ作業では、ロールバック位置RB−中立位置N−急速ダンプ位置RD間の切換だけが要求され、標準ダンプ位置SDまでへの切換操作は必要なく、不用意に標準ダンプ位置SDまでスプール41を変位することを避けるため、急速ダンプ位置RDにおいて機能するそれデテント機構42が設けられている。デテント機構自体はよく知られており、例えばスプール41に設けられた凹部とこの凹部の方にスプリングによって付勢されたボールとから構成することができる。このデテント機構41はスプール41以外の場所、例えば後述する油圧制御装置の操作機構20に設けても良い。
【0020】
油圧制御装置の操作機構20、ここでは、ブーム制御弁30とバケット制御弁40の操作機構20が、図3と図4と図5に示されている。この操作機構20は、X軸及びこれに直角なY軸周りに揺動変位可能な操作レバー21と、この操作レバー21のX軸周りの揺動変位をブームシリンダ30のスプール31に対する直線変位として伝達する第1リンク機構22と、この操作レバー21のY軸周りの揺動変位をバケットシリンダ40のスプール41に対する直線変位として伝達する第2リンク機構23と、これらのリンク機構22,23の動きをロックするロック機構25を備えている。運転席6近傍には、この操作機構20や弁ユニット60の取り付け台として機能する操作ポスト24が設けられている。この操作ポスト24はベースプレート24aやポストハウジング24bからなる。
【0021】
ポストハウジング24bの上面には操作レバー21が突き出して開口部24cが設けられている。操作レバー21は、図6で模式的に示されているように、この開口部24c内において、ブームシリンダ30の全ての切換位置に対応する位置への移動及びバケットシリンダ40の全ての切換位置に対応する位置への移動が許されている。なお、開口部24cの近くに、この実施形態では揺動フラップとして形成されたストッパープレート25が設けられており、このストッパープレート25を開口部24cの一部を塞ぐように揺動させることにより、操作レバー21はバケットシリンダ40の第4切換位置としての標準ダンプ位置SDへの切換位置に操作できないように工夫されている。つまり、前述したフロントローダ作業では、ストッパープレート25を作動位置に倒すことで、必然的には操作レバー21によるバケットシリンダ40の切換操作は、急速ダンプ位置RD−中立位置N−ロールバック位置RBに限定され、操作性が向上する。ストッパープレート25は揺動式に代えて、スライド式でもよいし、必要に応じて開口部24cにはめ込むような形式にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による油圧制御装置を採用するとともにフロントローダ装置を装備したトラクタの側面図
【図2】油圧制御装置の油圧回路図
【図3】油圧制御装置の操作機構を示す分解図
【図4】操作機構の一部を示す拡大図
【図5】操作機構のハウジングを示す分解図
【図6】操作レバーの操作変位領域を示す説明図
【図7】従来技術としてのフロントローダ装置用油圧制御装置の油圧回路図
【符号の説明】
1 作業車両
15 油圧シリンダ
20 操作機構
40 位置切換制御弁(バケット制御弁)
51 油圧源
RB ロールバック位置
N 中立位置(N)
RD 急速ダンプ位置
SD 標準ダンプ位置
Claims (4)
- 選択的に作業車両に装備される作業装置のための油圧シリンダを制御する油圧制御装置において、
油圧源と、前記油圧シリンダと前記油圧源との間に設けられた4位置切換制御弁と、前記4位置切換制御弁を操作する操作機構が備えられ、前記4位置切換制御弁では前記油圧シリンダのロッドを一方方向に移動させる第1位置と前記油圧シリンダのロッドを停止させる第2位置と再生回路の働きで前記油圧シリンダのロッドを他方方向により速い速度で移動させる第3位置と前記前記油圧シリンダのロッドを再生回路なしで他方方向に標準速度で移動させる第4位置がその順に設けられており、前記操作機構の操作変位経路に沿ってロールバック位置と中立位置と急速ダンプ位置と標準ダンプ位置が設定されており、前記第1位置が前記ロールバック位置に対応し、前記第2位置が前記中立位置に対応し、前記第3位置が前記急速ダンプ位置に対応し、前記第4位置が前記標準ダンプ位置に対応していることを特徴とする作業装置のための油圧シリンダを制御する油圧制御装置。 - 前記作業装置はフロントローダとしてトラクタに装備されるバケット作業装置であり、このバケット作業装置に代わってスノーブロア等の他の作業装置が前記4位置切換制御弁によって制御可能に前記トラクタに装備可能であることを特徴とする請求項1に記載の作業装置のための油圧シリンダを制御する油圧制御装置。
- 前記4位置切換制御弁又は前記操作機構あるいはその両方に前記第3位置又は前記急速ダンプ位置における操作感を与えるデテント機能が備えられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の作業装置のための油圧シリンダを制御する油圧制御装置。
- 前記操作機構には、必要に応じて前記操作経路をロールバック位置と中立位置と急速ダンプ位置とに限定するストッパープレートが設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の作業装置のための油圧シリンダを制御する油圧制御装置。
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