JP6294682B2 - ローダー用油圧回路 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくともバケット、アーム、およびオプションアタッチメントが取り付けられるローダーの油圧回路に関する。
この種の技術としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載のローダーの油圧回路は、油圧ポンプに接続されるアンロード通路に、その上流側から順に、ブーム用方向切換弁、バケット用方向切換弁、およびサービス弁が直列配置された油圧回路である。なお、ブーム用方向切換弁は、ブームシリンダを動作させるための弁であり、バケット用方向切換弁は、バケットシリンダを動作させるための弁である。サービス弁は、オプションシリンダを動作させるための弁である。
特開2011−208693号公報
特許文献1に記載のオプションシリンダは往復動作するものであるが、例えば、草刈用の回転刃のような回転するアタッチメントをオプションアタッチメントとしてローダーに取り付けているとする。この場合、オプションアクチュエータは、シリンダのような往復動作するものではなく、回転動作する油圧モータとなる。
このようなローダーにおいて、ブームまたはバケットと、草刈用の回転刃(オプションアタッチメント)とを同時操作したとする。このとき、特許文献1に記載の油圧回路のように、ブーム用方向切換弁、およびバケット用方向切換弁よりも下流側にサービス弁を配置していると、サービス弁よりもブーム用方向切換弁・バケット用方向切換弁へ圧油が流れやすい。
このような油圧回路であると、熟練した操縦者であれば、回転刃の回転速度を調整することができるが、操作に不慣れな操縦者は、思うように回転刃の回転速度を調整することができないことがある。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ローダーに取り付けられたオプションアタッチメントの操作性を従来よりも向上させることができる回路構成の油圧回路を提供することである。
本発明は、油圧ポンプに接続されるアンロード通路と、前記油圧ポンプからの圧油をアームアクチュエータへ給排するアーム用方向切換弁と、前記油圧ポンプからの圧油をバケットアクチュエータへ給排するバケット用方向切換弁と、前記油圧ポンプからの圧油をオプションアクチュエータへ給排するオプション用方向切換弁と、を備えるローダー用油圧回路である。ここで、前記オプション用方向切換弁は、前記アーム用方向切換弁および前記バケット用方向切換弁よりも上流側の前記アンロード通路に配置されている。また、前記オプション用方向切換弁には、当該オプション用方向切換弁よりも上流側の前記アンロード通路から分岐したオプション用圧油供給通路から圧油が供給され、前記アーム用方向切換弁には、前記オプション用方向切換弁と当該アーム用方向切換弁との間の前記アンロード通路から分岐したアーム用圧油供給通路から圧油が供給され、前記バケット用方向切換弁には、前記オプション用方向切換弁と当該バケット用方向切換弁との間の前記アンロード通路から分岐したバケット用圧油供給通路から圧油が供給されるように回路構成されている。
本発明の油圧回路によれば、アーム用方向切換弁またはバケット用方向切換弁へ圧油が流れることよりも、オプション用方向切換弁へ圧油が流れることのほうが優先されるので、アーム用方向切換弁またはバケット用方向切換弁の動作よりも、オプション用方向切換弁の動作の方が優先される。これにより、ローダーに取り付けられたオプションアタッチメントの操作性を従来よりも向上させることができる。
本発明の一実施形態に係るローダー用の多連方向切換弁の油圧回路図である。 図1に示す油圧回路のうちの上部の拡大図であり、オプション用方向切換弁に関しては、そのスプールのストローク中間域の状態を点線で示している。 オプション用方向切換弁のスプールが、図2に示すストローク中間域からフルストロークの位置まで移動したときの状態を示す油圧回路図である。
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つつ説明する。
(油圧回路の回路構成)
図1〜3を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るローダー用の多連方向切換弁の油圧回路1について説明する。油圧回路1は、油圧ポンプ2に接続されるアンロード通路21に直列配置された複数の方向切換弁6、7、8を備える油圧回路である。なお、図1に示す油圧回路1は、直列配置された複数の方向切換弁6、7、8を備える多連方向切換弁として把握することもできる。この場合、符号1で示すのが多連方向切換弁である。
ここで、図示を省略するローダーは、ローダー本体の前部に取り付けられるアーム、アームの先端部に取り付けられるバケットなどのアタッチメントを備えている。本実施形態の油圧回路1が適用されるローダーには、これらのアタッチメント以外に、オプションのアタッチメントが取り付けられる。オプションのアタッチメントとしては、例えば、草刈用の回転刃、ドリルを挙げることができる。以下の説明では、オプションのアタッチメントとして、草刈用の回転刃をローダーに取り付けていることとする。なお、オプションのアタッチメントは、草刈用の回転刃、ドリルに限定されるものではない。
図示を省略するアームは、アームシリンダ4(アームアクチュエータ)によって動作させられ、アームシリンダ4のヘッド側室4aに圧油が供給されることで上昇し、ロッド側室4bに圧油が供給されることで下降する。バケットは、バケットシリンダ5(バケットアクチュエータ)によって動作させられ、バケットシリンダ5のヘッド側室5aに圧油が供給されることでダンプ(前傾方向)し、ロッド側室5bに圧油が供給されることですくい方向(後傾方向)に動作する。回転刃は、油圧モータ3(オプションアクチュエータ)によって動作させられ、油圧モータ3に圧油が供給されることで回転する。
図1に示すように、本実施形態の油圧回路1は、アーム用方向切換弁7と、バケット用方向切換弁8と、オプション用方向切換弁6と、分配弁9と、流量調整弁10とを備えている。そして油圧回路1は、油圧ポンプ2、アームを動作させるアームシリンダ4、バケットを作動させるバケットシリンダ5、回転刃を回転させる油圧モータ3、および油が戻るタンク13と接続される回路である。
ここで、オプション用方向切換弁6は、アーム用方向切換弁7およびバケット用方向切換弁8よりも上流側のアンロード通路21に配置されている。アーム用方向切換弁7は、バケット用方向切換弁8よりも上流側のアンロード通路21に配置されている。なお、アーム用方向切換弁7をバケット用方向切換弁8よりも下流側のアンロード通路21に配置してもよい。
また、分配弁9は、オプション用方向切換弁6よりも上流側のアンロード通路21に配置されている。なお、分配弁9は、本発明の油圧回路を構成する一要素として設けることが好ましいが、必須の構成要素ではない。
オプション用方向切換弁6および分配弁9よりも上流側のアンロード通路21と、オプション用方向切換弁6とアーム用方向切換弁7との間のアンロード通路21とは、バイパス通路25で接続されている。このバイパス通路25に流量調整弁10が配置されている。なお、オプション用方向切換弁6および分配弁9よりも上流側のアンロード通路21と、アーム用方向切換弁7とバケット用方向切換弁8との間のアンロード通路21とを、バイパス通路25で接続し、このバイパス通路25に流量調整弁10を配置してもよい。
また、アーム用方向切換弁7をバケット用方向切換弁8よりも下流側のアンロード通路21に配置した場合は、例えば、オプション用方向切換弁6および分配弁9よりも上流側のアンロード通路21と、オプション用方向切換弁6とバケット用方向切換弁8との間のアンロード通路21とをバイパス通路25で接続し、このバイパス通路25に流量調整弁10を配置する。オプション用方向切換弁6および分配弁9よりも上流側のアンロード通路21と、バケット用方向切換弁8とアーム用方向切換弁7との間のアンロード通路21とをバイパス通路25で接続し、このバイパス通路25に流量調整弁10を配置してもよい。なお、バイパス通路25および流量調整弁10は、本発明の油圧回路を構成する一要素として設けることが好ましいが、必須の構成要素ではない。
<アーム用方向切換弁>
アーム用方向切換弁7は、油圧ポンプ2からの圧油をアームシリンダ4へ給排する3位置の方向切換弁である。このアーム用方向切換弁7には、オプション用方向切換弁6と当該アーム用方向切換弁7との間のアンロード通路21から分岐した圧油供給通路23(アーム用圧油供給通路)から圧油が供給される。
<バケット用方向切換弁>
バケット用方向切換弁8は、油圧ポンプ2からの圧油をバケットシリンダ5へ給排する3位置の方向切換弁である。このバケット用方向切換弁8には、アーム用方向切換弁7と当該バケット用方向切換弁8との間のアンロード通路21から分岐した圧油供給通路24(バケット用圧油供給通路)から圧油が供給される。
<オプション用方向切換弁>
オプション用方向切換弁6は、油圧ポンプ2からの圧油を油圧モータ3へ給排する3位置の方向切換弁である。このオプション用方向切換弁6には、当該オプション用方向切換弁6よりも上流側のアンロード通路21から分配弁9を介して分岐した圧油供給通路22(オプション用圧油供給通路)から圧油が供給される。なお、分配弁9を設けない場合、圧油供給通路22(オプション用圧油供給通路)は、オプション用方向切換弁6よりも上流側のアンロード通路21から直接分岐させられる。
<分配弁>
分配弁9は、油圧モータ3の負荷圧に応じて、アンロード通路21に流れる圧油と、圧油供給通路22に流れる圧油との流量配分を変更するように構成されている3位置の弁である。分配弁9の一方(位置9c側)の室には、油圧モータ3への圧油供給通路22の圧力(油圧ポンプ2のポンプ圧力、分配弁9とオプション用方向切換弁6との間の油圧の圧力)が入力され、分配弁9の他方(位置9a側)の室には、オプション用方向切換弁6が位置6b(中立位置)にあるときはタンク通路25の圧力が入力される(図1参照)。また、分配弁9の他方(位置9a側)の室には、バネ26が配置されている。
図3に示したように、オプション用方向切換弁6が位置6aまたは位置6c(フルストローク位置)にあるときは、分配弁9の他方(位置9a側)の室には、油圧モータ3の負荷圧力が入力される。また、図2に示したように、オプション用方向切換弁6がストローク中間域6x、6yにあるときも、分配弁9の他方(位置9a側)の室には、油圧モータ3の負荷圧力が入力される。
<流量調整弁>
流量調整弁10は、バイパス通路25に所定量の圧油が流れることを許容するように構成されている弁である。この流量調整弁10は、バイパス通路25に設けられた可変絞り11と、可変絞り11の前後の圧力が入力され、当該可変絞り11の前後差圧を一定に保持するバイパス弁12とで構成される。バイパス弁12の一方(位置12b側)の室には、バイパス通路25のうちの可変絞り11の上流側の圧力が入力され、バイパス弁12の他方(位置12a側)の室には、可変絞り11の下流側の圧力が入力されている。また、バイパス弁12の他方(位置12a側)の室には、バネ27が配置されている。
(油圧回路の動作(作用・効果))
(オプション用方向切換弁6が中立位置(位置6b)にあるとき)
油圧回路1の動作について説明する。まず、操縦者が、回転刃を回転させる油圧モータ3を操作していない、すなわち、オプション用方向切換弁6を操作していないとする。このとき、オプション用方向切換弁6は、中立位置(位置6b)にある(図1参照)。この場合、分配弁9の一方(位置9c側)の室と、他方(位置9a側)の室とにそれぞれ作用する油圧の差圧が、バネ26のバネ力よりも大きくなるので、分配弁9は位置9cに移動する。そのため、油圧ポンプ2からの圧油は、アンロード通路21を流れる。
(オプション用方向切換弁6がストローク中間域6x、6yにあるとき)
操縦者が、アームを動かすアームシリンダ4と、回転刃を回転させる油圧モータ3とを同時操作した、すなわち、アーム用方向切換弁7と、オプション用方向切換弁6とを同時操作したとする。なお、オプション用方向切換弁6は、フルストローク位置ではなく、図2に示したように、ストローク中間域6x(または6y)にあるとする(図2参照)。このとき、オプション用方向切換弁6がアーム用方向切換弁7よりも上流側のアンロード通路21に配置されているため、アーム用方向切換弁7へ圧油が流れることよりも、オプション用方向切換弁6へ圧油が流れることのほうが優先される。その結果、アーム用方向切換弁7の動作よりも、オプション用方向切換弁6の動作の方が優先される。これにより、ローダーに取り付けられた回転刃の操作性は従来よりも向上する。なお、操縦者が、バケットシリンダ5と油圧モータ3とを同時操作した場合についても同様の作用・効果がある(オプション用方向切換弁6がフルストローク位置にあるときも同様)。
ここで、分配弁9は、圧油供給通路22の圧力(油圧ポンプ2のポンプ圧力、分配弁9とオプション用方向切換弁6との間の油圧の圧力)と、油圧モータ3の負荷圧力(オプション用方向切換弁6の絞り28の下流側の圧力)との差圧が、バネ26のバネ力と等しくなる位置(位置9a、9b、9c間のどこかの位置)でバランスする。
<油圧モータ3の負荷圧力が高くなった場合>
分配弁9の位置9a側の室の圧力が高くなり、分配弁9は位置9a側に移動する。分配弁9は、アンロード通路21へ流れる通路面積を小さくする方向へ移動するため、圧油供給通路22の圧力(油圧ポンプ2のポンプ圧力、分配弁9とオプション用方向切換弁6との間の油圧の圧力)は高くなる。分配弁9の一方(位置9c側)の室と、他方(位置9a側)の室とにそれぞれ作用する油圧の差圧が、バネ26のバネ力と等しくなる位置で分配弁9はバランスする。
<油圧モータ3の負荷圧力が低くなった場合>
分配弁9の位置9a側の室の圧力が低くなり、分配弁9は位置9c側に移動する。分配弁9は、アンロード通路21へ流れる通路面積を大きくする方向へ移動するため、圧油供給通路22の圧力(油圧ポンプ2のポンプ圧力、分配弁9とオプション用方向切換弁6との間の油圧の圧力)は低くなる。分配弁9の一方(位置9c側)の室と、他方(位置9a側)の室とにそれぞれ作用する油圧の差圧が、バネ26のバネ力と等しくなる位置で分配弁9はバランスする。
このように、オプション用方向切換弁6の絞り28の前後の差圧が、分配弁9により常に一定に制御されることにより、油圧モータ3の負荷圧が変動しても(油圧モータ3の負荷圧に応じて)、一定の流量の圧油が油圧モータ3へ供給される(アンロード通路21に流れる圧油と、圧油供給通路22に流れる圧油との流量配分が変更される)。
なお、絞り28は、オプション用方向切換弁6がストローク中間域6xにあることで、圧油の通路が絞られて形成される。
(オプション用方向切換弁6がフルストローク位置(位置6a、6c)にあるとき)
ここで、操縦者が、オプション用方向切換弁6をフルストローク位置にしたとする(図3参照)。本実施形態では、フルストローク位置(位置6a)におけるオプション用方向切換弁6のメータイン側開口面積が絞られていないこととしている。この場合、オプション用方向切換弁6の圧油通過前後の圧力差は、分配弁9のバネ26のクラッキング力よりも小さくなる。そのため、分配弁9は位置9aとなり、分配弁9下流側のアンロード通路21へ圧油が流れなくなる。油圧ポンプ2からの圧油は、全流量、オプション用方向切換弁6に流入する。
なお、フルストローク位置(位置6a)におけるオプション用方向切換弁6のメータイン側開口面積が絞られている(絞りが設けられている)場合は、分配弁9は、オプション用方向切換弁6がストローク中間域6xにあるとき(図2参照)と同様の動きをする(フルストローク位置(位置6c)についても同様)。
<分配弁の効果>
油圧回路1に分配弁9を配置したことにより、油圧ポンプ2から供給される圧油を、油圧モータ3に作用する負荷圧の変化にかかわらず、オプション用方向切換弁6の操作量に応じた一定の流量で油圧モータ3に流しつつ、所定流量以上の圧油をアームシリンダ4またはバケットシリンダ5に流すことができる。
<流量調整弁の作用・効果>
また、本実施形態では、油圧回路1に、前記したバイパス通路25および流量調整弁10を設けている。操縦者が、アーム用方向切換弁7と、オプション用方向切換弁6とを同時操作したとする。そして、アームシリンダ4に作用する負荷圧が変化したとする。このとき、アームシリンダ4に作用する負荷圧が変化したとしても、バイパス通路25に設けられた可変絞り11の前後差圧がバイパス弁12により一定に保持されるので、余剰油はアンロード通路21からタンク13に戻る。すなわち、バイパス通路25および流量調整弁10を油圧回路1に設けたことで、油圧ポンプ2から供給される圧油を、アームシリンダ4に作用する負荷圧の変化にかかわらず、アーム用方向切換弁7の操作量に応じた一定の流量でアームシリンダ4に流すことができる。なお、操縦者が、バケットシリンダ5と油圧モータ3とを同時操作した場合についても同様の作用・効果がある。
また、絞りを可変としたことで(可変絞り11)、アームシリンダ4(またはバケットシリンダ5)と、油圧モータ3との同時操作時、アームシリンダ4(またはバケットシリンダ5)への圧油の供給量のバランスを任意に変更することができる。
1:油圧回路(ローダー用油圧回路)
2:油圧ポンプ
3:油圧モータ(オプションアクチュエータ)
4:アームシリンダ(アームアクチュエータ)
5:バケットシリンダ(バケットアクチュエータ)
6:オプション用方向切換弁
7:アーム用方向切換弁
8:バケット用方向切換弁
9:分配弁
10:流量調整弁
11:可変絞り
12:バイパス弁
13:タンク
21:アンロード通路
22:圧油供給通路(オプション用圧油供給通路)
23:圧油供給通路(アーム用圧油供給通路)
24:圧油供給通路(バケット用圧油供給通路)
25:バイパス通路

Claims (4)

  1. 油圧ポンプに接続されるアンロード通路と、
    前記油圧ポンプからの圧油をアームアクチュエータへ給排するアーム用方向切換弁と、
    前記油圧ポンプからの圧油をバケットアクチュエータへ給排するバケット用方向切換弁と、
    前記油圧ポンプからの圧油をオプションアクチュエータへ給排するオプション用方向切換弁と、
    を備えるローダー用油圧回路において、
    前記オプション用方向切換弁は、前記アーム用方向切換弁および前記バケット用方向切換弁よりも上流側の前記アンロード通路に配置され、
    前記オプション用方向切換弁には、当該オプション用方向切換弁よりも上流側の前記アンロード通路から分岐したオプション用圧油供給通路から圧油が供給され、
    前記アーム用方向切換弁には、前記オプション用方向切換弁と当該アーム用方向切換弁との間の前記アンロード通路から分岐したアーム用圧油供給通路から圧油が供給され、
    前記バケット用方向切換弁には、前記オプション用方向切換弁と当該バケット用方向切換弁との間の前記アンロード通路から分岐したバケット用圧油供給通路から圧油が供給され
    前記オプション用方向切換弁よりも上流側の前記アンロード通路には分配弁が配置されており、
    前記分配弁は、前記オプションアクチュエータの負荷圧に応じて、前記アンロード通路に流れる圧油と、前記オプション用圧油供給通路に流れる圧油との流量配分を変更するように構成されていることを特徴とする、ローダー用油圧回路。
  2. 油圧ポンプに接続されるアンロード通路と、
    前記油圧ポンプからの圧油をアームアクチュエータへ給排するアーム用方向切換弁と、
    前記油圧ポンプからの圧油をバケットアクチュエータへ給排するバケット用方向切換弁と、
    前記油圧ポンプからの圧油をオプションアクチュエータへ給排するオプション用方向切換弁と、
    を備えるローダー用油圧回路において、
    前記オプション用方向切換弁は、前記アーム用方向切換弁および前記バケット用方向切換弁よりも上流側の前記アンロード通路に配置され、
    前記オプション用方向切換弁には、当該オプション用方向切換弁よりも上流側の前記アンロード通路から分岐したオプション用圧油供給通路から圧油が供給され、
    前記アーム用方向切換弁には、前記オプション用方向切換弁と当該アーム用方向切換弁との間の前記アンロード通路から分岐したアーム用圧油供給通路から圧油が供給され、
    前記バケット用方向切換弁には、前記オプション用方向切換弁と当該バケット用方向切換弁との間の前記アンロード通路から分岐したバケット用圧油供給通路から圧油が供給され
    前記オプション用方向切換弁よりも上流側の前記アンロード通路と、前記オプション用方向切換弁と前記アーム用方向切換弁との間の前記アンロード通路または前記オプション用方向切換弁と前記バケット用方向切換弁との間の前記アンロード通路とを接続するバイパス通路が設けられており、
    前記バイパス通路に所定量の圧油が流れることを許容する流量調整弁が、前記バイパス通路に配置されていることを特徴とする、ローダー用油圧回路。
  3. 請求項に記載のローダー用油圧回路において、
    前記オプション用方向切換弁よりも上流側の前記アンロード通路と、前記オプション用方向切換弁と前記アーム用方向切換弁との間の前記アンロード通路または前記オプション用方向切換弁と前記バケット用方向切換弁との間の前記アンロード通路とを接続するバイパス通路が設けられており、
    前記バイパス通路に所定量の圧油が流れることを許容する流量調整弁が、前記バイパス通路に配置されていることを特徴とする、ローダー用油圧回路。
  4. 請求項2または3に記載のローダー用油圧回路において、
    前記流量調整弁は、
    前記バイパス通路に設けられた可変絞りと、
    前記可変絞りの前後の圧力が入力され、当該可変絞りの前後差圧を一定に保持するバイパス弁と、
    を有することを特徴とする、ローダー用油圧回路。
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