特開 2023-111311 昇降装置の油圧回路に使用する切換弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023111311

(43)【公開日】2023-08-10

(54)【発明の名称】昇降装置の油圧回路に使用する切換弁

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20230803BHJP

   B66F 3/24 20060101ALI20230803BHJP

   F15B 11/024 20060101ALI20230803BHJP

【ＦＩ】

E02F9/22 E

B66F3/24 K

F15B11/024 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022013108

(22)【出願日】2022-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】000177184

【氏名又は名称】三陽機器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100093997

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀佳

(72)【発明者】

【氏名】小郷 学

【テーマコード（参考）】

2D003

3H089

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB03

2D003BA01

2D003CA02

2D003DA02

3H089AA33

3H089BB01

3H089BB15

3H089CC01

3H089CC12

3H089DA02

3H089DB03

3H089DB47

3H089DB49

3H089DB50

3H089GG02

3H089JJ07

3H089JJ17

(57)【要約】

【課題】リフトアームの瞬間的急下降が生じない増速上昇位置を選択可能な切換弁を提供する。
【解決手段】昇降装置のリフトアーム２２を昇降するリフトシリンダ２１と、リフトシリンダ２１のリフトアップ作動室２１ａとリフトダウン作動室２１ｂに圧油を供給する油圧ポンプ５０との間に配設される切換弁（第２切換弁）５２である。この切換弁は、油圧ポンプ５０の圧油をリフトアップ作動室２１ａに供給すると共に、リフトダウン作動室２１ｂの圧油を油圧タンク５５に戻す通常上昇位置（リフトアップＩ）に加えて、油圧ポンプ５０の圧油をリフトアップ作動室２１ａに供給すると共に、リフトダウン作動室２１ｂの圧油を逆止弁７０を介してリフトアップ作動室２１ａに対する給油路に合流させる増速上昇位置（増速リフトアップIII）を有することを特徴とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

昇降装置のリフトアームを昇降するリフトシリンダと、当該リフトシリンダのリフトアップ作動室とリフトダウン作動室に圧油を供給する油圧ポンプとの間に配設される切換弁であって、
前記油圧ポンプの圧油を前記リフトアップ作動室に供給すると共に、前記リフトダウン作動室の圧油を前記油圧タンクに戻す通常上昇位置に加えて、
前記油圧ポンプの圧油を前記リフトアップ作動室に供給すると共に、前記リフトダウン作動室の圧油を逆止弁を介して前記リフトアップ作動室に対する給油路に合流させる増速上昇位置を有することを特徴とする切換弁。

【請求項2】

請求項１の切換弁を有することを特徴とする自走式又は固定式の昇降装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、重量物を昇降する昇降装置の油圧回路に使用する切換弁に関する。

【背景技術】

【0002】

重量物を昇降する昇降装置の一例として、図９のようにトラクタ１０の前側に装着されるフロントローダ２０がある。このフロントローダ２０は、リフトシリンダ２１によって昇降するリフトアーム２２を有し、このリフトアーム２２の先端に、バケット２３をはじめとして、フォーク、グレーダ、ロールグラブ、コンテナバケット、ローディングフック等の各種先端アタッチメントが作業内容に応じて取り付けられる。

【0003】

リフトアーム２２の先端側上部にはダンプシリンダ２４が配設され、このダンプシリンダ２４によって、バケット２３が前傾（ダンプ作動）又は後傾（スクイ作動）するように構成されている。リフトアーム２２の昇降作動とバケット２３のダンプ及びスクイ作動は、図８のようにトラクタ１０の運転席に設けられた例えばジョイスティック式操作レバー２５を、前後左右に操作することで行うようにしている。この操作レバー２５は、リフトアーム２２の昇降やバケット２３のダンプ、スクイ作動の各単独操作のほか、リフトアーム２２を上昇又は下降させながらバケット２３をダンプ又はスクイ作動させるなど、複合操作ができるようになっている。

【0004】

フロントローダ２０の油圧回路として、例えば特許文献１（特開平０７－２５２８５７号公報）の油圧回路が知られている。この油圧回路は、図１１のように第１切換弁５１と第２切換弁５２を有する。第２切換弁５２を図示のリフトアップ位置に切替えることにより、リフトシリンダ２１のキャップ側（リフトアップ作動室）に圧油を供給してリフトアーム２２を上昇させる。また、リフトアーム２２を下降させる時は、リフトシリンダ２１のヘッド側（リフトダウン作動室）に圧油を供給してリフトアーム２２を下降させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０７－２５２８５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

リフトアーム２２が上昇する速度は、トラクタポンプ流量（∝エンジン回転数）で定まる。しかしながら、バケット２３に積荷がないか、積荷があっても比較的軽量の場合は、作業効率を高めるためにリフトアーム２２をより速く上昇させたいという顧客ニーズがある。エンジン回転数を上げればリフトアーム２２をより速く上昇させることができるが、それではエネルギーロスが大きい。

【0007】

一般に、シリンダ伸長時の負荷が軽負荷の場合に、ヘッド側の排出油をキャップ側に流入させる差動回路によって、シリンダ作動速度（伸長速度）を速くすることが行われている。しかしながら、フロントローダ２０のリフトシリンダ２１のように常時リフトアーム２２の負荷が掛かっている場合、差動回路を組込んで図８のジョイスティック式操作レバー２５でリフトアップ作動を行うと、リフトアップ作動に切替えた瞬間にリフトアーム２２が瞬間的に急下降する。すなわち、キャップ側の圧油がリフトアーム２２の負荷で差動回路を介して逆にヘッド側に逃げる結果、リフトアーム２２が瞬間的に「ガクン」と急下降する危険性がある。

【0008】

そこで本発明の目的は、リフトアームの瞬間的急下降が生じない増速上昇位置を選択可能な切換弁を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するため、本発明に係る切換弁は、昇降装置のリフトアームを昇降するリフトシリンダと、当該リフトシリンダのリフトアップ作動室とリフトダウン作動室に圧油を供給する油圧ポンプとの間に配設される切換弁であって、前記油圧ポンプの圧油を前記リフトアップ作動室に供給すると共に、前記リフトダウン作動室の圧油を前記油圧タンクに戻す通常上昇位置に加えて、前記油圧ポンプの圧油を前記リフトアップ作動室に供給すると共に、前記リフトダウン作動室の圧油を逆止弁を介して前記リフトアップ作動室に対する給油路に合流させる増速上昇位置を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の切換弁によれば、リフトアームの瞬間的急下降が生じない増速上昇位置を選択可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（ニュートラル時）である。

【図2】本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（リフトアップ時）である。

【図3】本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（増速リフトアップ時）である。

【図4】本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（リフトダウン時）である。

【図5】本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（スクイ時）である。

【図6】本発明の実施形態に係るフロントローダの側面図とその油圧回路（ダンプ時）である。

【図7】変形実施形態１に係る３位置切換弁の油圧回路である。

【図8】変形実施形態２に係る５位置切換弁の油圧回路である。

【図9】従来のフロントローダを装着したトラクタの側面図である。

【図10】従来のトラクタの操作レバーの操作方向を示す斜視図である。

【図11】従来のフロントローダの側面図とその油圧回路（リフトアップ時）である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態に係る昇降装置としてのフロントローダとその油圧回路を、図面に基づいて説明する。
（●フロントローダとその油圧回路）
図１に示すように、フロントローダ２０の本体を構成するリフトアーム２２の先端部に、アタッチメントとしてのバケット２３が支持ピン２６によって回動可能に取り付けられている。リフトアーム２２の基端部は、図９のトラクタ１０に固定的に設けられた支持ベースとしての支持ブラケット２９に取り付けられている。

【0013】

すなわち、支持ブラケット２９の上部に支持ピン３０が設けられ、この支持ピン３０によって、リフトアーム２２の基端部が回動可能に支持されている。また、リフトアーム２２の長手方向中間部の下側に設けられたブラケット３２に支持ピン３３が設けられ、この支持ピン３３と支持ブラケット２９の下部に設けられた支持ピン３１との間に、リフトシリンダ２１が配設されている。

【0014】

リフトシリンダ２１は、片ロッド複動型の油圧シリンダであって、そのキャップ側が前記支持ピン３１を介して支持ブラケット２９に連結され、ヘッド側が前記支持ピン３３を介してリフトアーム２２のブラケット３２に連結されている。

【0015】

リフトアーム２２の長手方向中間部の上側にブラケット３４が配設され、このブラケット３４に支持ピン３５が設けられている。また、リフトアーム２２の先端側には、バケット２３の背面に支持ピン３９で連結された第１リンク４０と、リフトアーム２２の先端部に支持ピン４１で連結された第２リンク４２が配設されている。

【0016】

この第１リンク４０と第２リンク４２が連結ピン４３によって互いに連結され、この連結ピン４３と前記ブラケット３４の支持ピン３５との間に、ダンプシリンダ２４が配設されている。ダンプシリンダ２４は複動型の油圧シリンダであって、そのキャップ側が前記支持ピン３５によってブラケット３４に支持され、またヘッド側が連結ピン４３によって第１リンク４０および第２リンク４２に連結されている。

【0017】

油圧源としての油圧ポンプ５０はトラクタ１０に装備され、この油圧ポンプ５０とフロントローダ２０が図示しない油圧カプラ等を介して着脱可能に接続されるようになっている。油圧ポンプ５０に対して、図示するように第１切換弁５１と第２切換弁５２が並列状態で接続されている。

【0018】

従って、第１切換弁５１と第２切換弁５２は単独又は同時に操作可能である。この第１切換弁５１と第２切換弁５２の操作は、前述した図１０の操作レバー２５で行うことができる。

【0019】

油圧ポンプ５０の出口側にはリリーフ弁４９が接続され、このリリーフ弁４９を通して所定圧以上の排出油を油圧タンク５５に逃がすようにしている。第１切換弁５１は、切換位置としての第１位置Ｉ、第２位置ＩＩおよび中立位置Ｎを有し、ダンプシリンダ２４に第１油圧配管５３を介して接続されている。

【0020】

第２切換弁５２は、切換位置としての第１位置Ｉ、第２位置ＩＩ及び中立位置Ｎを有し、第２油圧配管５４を介してリフトシリンダ２１に接続されている。第１油圧配管５３と第２油圧配管５４には、それぞれ、リリーフ弁４６～４８が設けられている。

【0021】

［フロントローダの作動］
前述したフロントローダ２０は以下のように作動する。なお、図１～図６において、圧油が発生し又は排出油が流れる油圧配管を分かりやすいように太線で示す。
（●ニュートラル）
図１は、第１切換弁５１と第２切換弁５２が共に中立位置Ｎ（ニュートラル）に切り替えられた状態を示している。この中立位置Ｎの状態では、油圧ポンプ５０の圧油がリフトシリンダ２１とダンプシリンダ２４のいずれにも供給されない。このため、リフトアーム２２は停止状態を維持する。

【0022】

（●リフトアップ作動）
次に、リフトアーム２２をリフトアップ作動させる時、図２のように、第１切換弁５１を中立位置Ｎにしたまま第２切換弁５２を第１位置Ｉに切り替える。これにより、油圧ポンプ５０の圧油がリフトシリンダ２１のリフトアップ室に導入され、リフトアーム２２が支持ピンを中心として矢印方向に上昇する。また、リフトシリンダ２１のリフトダウン作動室の排出油が第２油圧配管５４のリフトダウン側５４ｂと第２切換弁５２を通り、油圧タンク５５に戻される。

【0023】

（●増速リフトアップ作動）
次に、増速リフトアップ作動について説明する。この増速リフトアップ（増速上昇）を行うために、図３に示すように、第２切換弁５２に増速上昇位置として増速リフトアップ切換位置IIIを増設する。すなわち、第２切換弁５２は４位置切換弁となる。

【0024】

この増速リフトアップ切換位置IIIによって、リフトアップ作動時にリフトダウン作動室２１ｂから排出される排出油を、第２油圧配管５４のリフトダウン側５４ｂを通り、さらに第２切換弁５２の増速リフトアップ切換位置III（逆止弁７０）を通り、再びリフトシリンダ２１の今度はリフトアップ作動室２１ａに導入する。これにより、リフトダウン作動室２１ｂから排出される排出油をリフトシリンダ２１のリフトアップ作動に利用することができ、リフトアップ作動を増速（増速リフトアップ）することができる。

【0025】

この際、リフトアーム２２の荷重によってリフトアップ作動室２１ａからリフトダウン作動室２１ｂに圧油の逃げが発生しそうになっても、増速リフトアップ切換位置IIIに逆止弁７０が配設されているので、圧油の逃げを防止することができる。したがって、リフトアーム２２が瞬間的に「ガクン」と急下降するのを防止して作業の安全を確保することができる。

【0026】

（●リフトダウン作動）
次に、リフトアーム２２をリフトダウン作動させる時、図４に示すように、第１切換弁５１を中立位置Ｎにしたまま第２切換弁５２を第２位置ＩＩに切り替える。これにより、油圧ポンプ５０の圧油が第２切換弁５２と第２油圧配管５４を通って、リフトシリンダ２１のリフトダウン作動室２１ｂに導入される。リフトシリンダ２１のリフトアップ作動室２１ａの排出油は、第２油圧配管５４のリフトアップ側５４ａと第２切換弁５２を通って油圧タンク５５に戻される。

【0027】

（●スクイ作動）
次に、バケット２３がスクイ作動する時は、図５に示すように第２切換弁を中立位置Ｎにし、第１切換弁５１を第１切換位置に切り替える。これにより、油圧ポンプ５０の圧油が第１切換弁５１と第１油圧配管５３のスクイ側５３ａを通ってダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａに導入され、これによりバケット２３がスクイ作動する。ダンプシリンダ２４のダンプ作動室２４ｂの排出油は、第１油圧配管５３のダンプ側５３ｂと第１切換弁５１を通って油圧タンク５５に戻される。

【0028】

（●ダンプ作動）
次に、バケット２３をダンプ作動する時は、図６に示すように、第２切換弁を中立位置Ｎに切り替え、第１切換弁５１を第２切換位置ＩＩに切り替える。これにより、油圧ポンプ５０の圧油が第１切換弁５１と第１油圧配管５３のダンプ側５３ｂを通って、ダンプシリンダ２４のダンプ作動室２４ｂに導入される。

【0029】

そして、ダンプシリンダ２４が伸長作動してバケット２３がダンプ作動する。ダンプシリンダ２４のスクイ作動室２４ａの排出油は、第１油圧配管５３のスクイ側５３ａと第１切換弁５１を通って、油圧タンク５５に戻される。

【0030】

（●変形実施形態１）
前述した第２切換弁５２は４位置切換弁であるが、本発明は３位置切換弁や５位置切換弁にも適用可能である。図７は、変形実施形態１に係る３位置切換弁１５２の油圧回路である。この３位置切換弁１５２は、ニュートラル、リフトアップおよび増速リフトアップの３位置に切換え可能である。

【0031】

リフトシリンダ２１をリフトアップ作動した状態からニュートラルに切換えると、リフトアームの自重でリフトシリンダ２１のキャップ側からの排出油が油圧配管のリフトアップ側５４ａを通して油圧タンク５５に戻される（自然リフトダウン）。増速リフトアップに切換えると、前述と同様に、リフトダウン作動室２１ｂから排出される排出油をリフトシリンダ２１のリフトアップ作動に利用することができ、リフトアップ作動を増速（増速リフトアップ）することができる。リフトアームの荷重によってリフトアップ作動室２１ａからリフトダウン作動室２１ｂに圧油の逃げが発生しそうになっても、増速リフトアップ切換位置に逆止弁７０が配設されているので、圧油の逃げを防止することができる。

【0032】

（●変形実施形態２）
図８は、変形実施形態２に係る５位置切換弁１５２の油圧回路である。この５位置切換弁１５２は、ニュートラル、リフトアップ、リフトダウン、フローティングダウンおよび増速リフトアップの５位置に切換え可能である。

【0033】

増速リフトアップに切換えると、前述と同様に、リフトダウン作動室２１ｂから排出される排出油をリフトシリンダ２１のリフトアップ作動に利用することができ、リフトアップ作動を増速（増速リフトアップ）することができる。リフトアームの荷重によってリフトアップ作動室２１ａからリフトダウン作動室２１ｂに圧油の逃げが発生しそうになっても、増速リフトアップ切換位置に逆止弁７０が配設されているので、圧油の逃げを防止することができる。

【0034】

「フローティングダウン」はフローティング作業を行うためのもので、リフトシリンダ２１のリフトアップ作動室２１ａからの排出油は自然に油圧タンク５５に戻され、リフトアームは自重でゆっくりと降下している。リフトアームは自然降下し、その先端のアタッチメントが地表に接して地表の起伏に応じて傾動する。またリフトアームは上下に微動する。したがって、地表を傷つけることなく集草や整地等のフローティング作業が容易に行なうことができる。

【0035】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明の切換弁はフロントローダ以外の各種昇降装置にも適用可能であって、当該昇降装置には、伸縮可能なリフトアーム（ブーム）の先端にバケットを取付けた高所作業車のような自走式昇降装置も含まれる。また、リフトアーム２２は一体形に限らず長手方向中間部で屈曲可能な形式に変更することもできる。また、先端アタッチメントはバケット２３に限らず、フォーク、グレーダ、ロールグラブ、コンテナバケット、ローディングフック等の各種先端アタッチメントを装着可能である。

【符号の説明】

【0036】

１０：トラクタ ２０：フロントローダ
２１：リフトシリンダ ２２：リフトアーム
２３：バケット ２４：ダンプシリンダ
４６～４９：リリーフ弁 ５０：油圧ポンプ
５１：第１切換弁 ５２：第２切換弁
５３：第１油圧配管 ５４：第２油圧配管
７０：逆止弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】