JP6434112B2 - ローダー用油圧回路 - Google Patents

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に対して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から分岐した圧油供給通路２２から圧油が供給されるため、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 (1)

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、
   前記オプション用方向切換弁が、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に配置され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には、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から分配弁を介して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、前記分配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、前記分配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、
   前記分配弁の一方の室には、前記オプション用圧油供給通路の圧力が入力され、
   前記分配弁の他方の室には、バネが配置されるとともに、前記オプション用方向切換弁が中立位置にあるときはタンク通路の圧力が入力され、前記オプション用方向切換弁がフルストローク位置にあるときは前記オプションアクチュエータの負荷圧力が入力され、
   前記分配弁は、前記オプションアクチュエータの負荷圧力に応じて、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ことを特徴とする、ローダー用油圧回路。

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