| 【発明の名称】 |
走行作業機のコントロールバルブ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】木村 明正
【住所又は居所】島根県八束郡東出雲町大字揖屋町６６７番地１ 三菱農機株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】昇降シリンダに設置される、コントロールバルブのスプールの伸縮作動を円滑に行うと共に、コントロールバルブ装置を長くすることなく小型化することができるコントロールバルブ装置を提供する。
【解決手段】走行機体１ｃに装着する作業機１２等を昇降可能に支持する油圧シリンダ１１と、バルブケース３に設置して油圧シリンダ１１に作動油を切り換え可能に送給するコントロールバルブ２０と、該コントロールバルブ２０のメインスプール２１を伸縮作動せしめるように連結した作動杆５０と、該作動杆５０に連結しメインスプール２１を戻し方向に付勢するスプリング５６を備えるものにおいて、前記作動杆５０の左右両側に、スプール戻し用のスプリング５６を略平行状に沿わせて併設する走行作業機のコントロールバルブ装置にしている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走行機体（１ｃ）に装着する作業機（１２）等を昇降可能に支持する油圧シリンダ（１１）と、バルブケース（３）に設置して油圧シリンダ（１１）に作動油を切り換え可能に送給するコントロールバルブ（２０）と、該コントロールバルブ（２０）のメインスプール（２１）を伸縮作動せしめるように連結した作動杆（５０）と、該作動杆（５０）に連結しメインスプール（２１）を戻し方向に付勢するスプリング（５６）を備えるものにおいて、前記作動杆（５０）の左右両側に、スプール戻し用のスプリング（５６）を略平行状に沿わせて併設することを特徴とする走行作業機のコントロールバルブ装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トラクタ等走行作業機のコントロールバルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、走行機体の後部に装着する耕耘作業機を、油圧シリンダに連結したリフトアームの回動によって昇降させるトラクタは、特開平１０─２８４０７号公報で示されるようなコントロールバルブ装置を備え、昇降操作レバー等を操作することにより前後移動する作動杆を介し、コントロールバルブの切換制御用のスプールを伸縮作動させて、油圧シリンダを作動するものが既に知られている。上記公報で示されるコントロールバルブ装置は、コントロールバルブのスプールに連結した作動杆を延長させ、その後端を支持部材のガイド孔にスライド可能に嵌挿支持した状態で、この作動杆の一側に一本のスプール戻し方向に付勢するスプリングを設けたものと、作動杆の後端に後方から２本のスプリングを連結し、作動杆を介してスプールを戻し方向に付勢するものが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記公報で示されるような構成のコントロールバルブ装置で、作動杆の一側に沿って１本のスプリングを設けてスプールを戻し方向に付勢するものは、スプリングがスプールの一側から偏ったモーメントをスプールに加えながら伸縮作動させるので、スプールにかじりを生じ易いものであると共に、作動杆の前後移動がスムースでないと言う欠点がある。また、作動杆の後端を後方に設けた２本のスプリングで連結してスプールを戻し方向に付勢するものは、作動杆の支持構造及びスプリングの張設構造が長くなると共に、作動杆に連結したスプリングの他端を上記支持部材と別な取付部材に係止するので、構成が複雑でコスト高になる上にコントロールバルブ装置が大型化する等の課題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明による走行作業機のコントロールバルブ装置は、第１に、走行機体１ｃに装着する作業機１２等を昇降可能に支持する油圧シリンダ１１と、バルブケース３に設置して油圧シリンダ１１に作動油を切り換え可能に送給するコントロールバルブ２０と、該コントロールバルブ２０のメインスプール２１を伸縮作動せしめるように連結した作動杆５０と、該作動杆５０に連結しメインスプール２１を戻し方向に付勢するスプリング５６を備えるものにおいて、前記作動杆５０の左右両側に、スプール戻し用のスプリング５６を略平行状に沿わせて併設することを特徴としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１において符号１は、本発明に係わるコントロールバルブ装置２を備えた走行作業機の一例として示すトラクタであり、このトラクタ１は前輪１ａ，後輪１ｂを有する走行機体１ｃの後部に、図示しない三点方式のリンク機構を介し、耕耘作業機等の作業機を昇降自在に装着している。また、走行機体１ｃの後部に設置するトランスミッションケース１ｄの上部には、図２で示すような構成によって、前記リンク機構を昇降動作せしめるリフトアーム１０を軸支し、該リフトアーム１０を油圧シリンダ１１の伸縮動作によって上下回動させるように連結し、油圧シリンダ１１への作動油を切り換えるコントロールバルブ２０を備えたコントロールバルブ装置２を配置している。
【０００６】そして、上記コントロールバルブ装置２の操作を司る昇降操作レバー（ポジションコントロールレバー）３Ｌと、耕深設定レバー（ポジションオートコントロールレバー）３Ｒは、その基部側をトランスミッションケース１ｄの側方に設けた開口を覆うバルブケース３に軸支していると共に、先端側を操縦席の側方に延長している。また、上記油圧シリンダ１１を作動せしめる油圧回路は、図６で示すように従来のものと同様な構成によって、昇降操作レバー３Ｌを操作すると、リフトアーム１０及びリンク機構を介して作業機をレバーの操作位置に対応せしめた高さ位置に設定するポジション制御を行うことができ、また耕深設定レバー３Ｒを操作すると、上記ポジション制御に合わせ、作業機がレバーの操作位置に対応した耕深になるように制御する耕深自動制御を行うことができるようにしている。
【０００７】尚、この実施形態で走行機体１ｃに装着する作業機１２は、図６で示すようにロータリ式の作業機を示し、ロータリ部１２ａの耕耘深さ（以下耕深と言う）は、ロータリカバー１３の後方に上下揺動可能に設けたリヤカバー１５をレベラとし、該リヤカバー１５が耕土面に接して上下動する変化量を、従来のものと同様にワイヤー及びリンク類からなる耕深フィードバック機構（耕深感知リンク機構）１６を介し、コントロールバルブ装置２にフィードバック制御可能に伝え、油圧シリンダ１１による作業機１２の上げ下げ位置を、耕深設定レバー３Ｒによって設定された耕深とするように耕深自動制御が行われる。
【０００８】また、同図で示す油圧回路のコントロールバルブ２０は、切換バルブ２１ａのスプール（メインスプールと言う）２１とポペットバルブ２２ａの下げスプール２２及びチェックバルブ２０ｂ，アンロードバルブ２３等からなり、ポンプ側から圧送される作動油は入力ポート２４内に送給され、またコントロールバルブ２０の出力ポート２０ａから、降下速度調整バルブ２６を介し油圧シリンダ１１に送給するように接続されており、コントロールバルブ２０を後述するように切り換えて、作動油を油圧シリンダ１１に送給させる構造となっている。
【０００９】次に、図３〜図５を参照しコントロールバルブ装置２について説明する。このコントロールバルブ装置２はバルブケース（ケース壁）３に装着され、バルブケース３は前記トランスミッションケース１ｄの右壁上方を前後方向に覆うケース蓋と兼用しており、このバルブケース３にバルブ取付座３ａ及び複数のボス部と後述する軸支座３７等を一体的に形成している。そして、バルブケース３の内側でバルブ取付座３ａには、前記コントロールバルブ２０を、そのメインスプール２１と下げスプール２２とが後方に向けて略水平方向となるように取付支持している。
【００１０】また、上記コントロールバルブ２０の後方には、図７〜図１２で後述するバルブ作動制御用のバルブ作動部５を、本実施形態の支持構造によって設置していると共に、バルブケース３の外側から昇降操作レバー３Ｌと耕深設定レバー３Ｒを、その昇降軸３０と耕深軸３１を上下方向に離間させ回動可能に軸支している。ここで上記バルブ作動部５の作動杆５０は、後述する構成によってメインスプール２１と連結されるものであり、厚肉な平帯状板を縦姿勢で支持した状態で、その中途部の左右両側に支点軸５Ｐを突設しており、各支点軸５Ｐにはそれぞれ中間部を枢支されて天秤状に回動可能な天秤杆（天秤リンク）５１，５２を設け、該天秤杆５１，５２は各上下端に、作動ピン５１ａ，５１ｂ並びに作動ピン５２ａ，５２ｂを側方に向けて突設している。
【００１１】そして、上記耕深設定レバー３Ｒの耕深軸３１は、軸中途に作動片３２を固着すると共に、軸端に作動片３３を枢支し、両者はそれぞれ作動杆５０の中途部で両側に配置した、上記天秤杆５１，５２の作動ピン５１ａ，５２ａに接当させている。尚、上記作動片３３はカム状に形成された他側を、従来構造と同様に前記リフトアーム１０の動作で連繋作動される昇降フィードバック機構１７の昇降フードバック軸３４が有する作動ピン３４ａに接当させている。
【００１２】また、上記昇降操作レバー３Ｌによって回動される昇降軸３０は、その回動アーム３０ａの先端に作動ピン３０ｂを突設し、該作動ピン３０ｂを天秤杆５１下端の作動ピン５１ｂに接当させている。上記昇降軸３０は、その筒軸内に前記耕深感知リンク機構１６と連結する耕深フィードバック軸３５を嵌挿しており、該耕深フィードバック軸３５の軸端に設けた作動片３５ａを、天秤杆５２の他端の作動ピン５２ｂに接当させている。
【００１３】また、図３〜図８で示すように、コントロールバルブ装置２のコントロールバルブ２０は、伸縮作動可能に突出せしめたメインスプール２１と下げスプール２２に連結杆２５を挿通し、該連結杆２５をナット２Ｎ・・によって位置決め連結しており、下げスプール２２は従来のものと同様に連結杆２５に対し、下げスプール２２の径より大きな取付孔によって融通可能に連結し、メインスプール２１が上げ側に縮動するときは作動することなく残置させるようにしている。
【００１４】このとき本実施形態では、作動杆５０の基部側（前側）に作動ブラケット部５３を一体的に設けており、該作動ブラケット部５３の中央部にメインスプール２１の径よりやや径大な取付孔５３ａを穿設し、該取付孔５３ａをメインスプール２１の連結杆２５から突出した端部に融通可能に嵌挿し、ナット２Ｎによって位置決めしている。また、作動ブラケット部５３は、メインスプール２１に連結杆２５を締め付け固定する前側のナット２Ｎとの間に、１ミリ程度或いはそれ以下の小隙間Ｌを形成するように位置決めしており、これにより作動ブラケット部５３はメインスプール２１に取付孔５３ａのばか孔と小隙間Ｌからなる融通代を有して連結し、この融通代によって作動杆５０が前後移動するとき、機体振動等によるスプリング５６の揺れに伴う不測な負荷等を緩衝せしめ、各スプールの伸縮作動をかじり等を伴うことなく円滑に行うようにしている。
【００１５】また、作動杆５０の後側にはメインスプール２１の伸縮作動ストローク長さの作動孔５５を長孔状に穿設し、該作動孔５５をバルブケース３の軸支座３７側から突設した支持軸３８に挿通し、作動杆５０の前後端をコントロールバルブ２０のメインスプール２１と支持軸３８によって、略水平状で前後移動可能に支持している。そして、作動杆５０はその両側に支持軸３８と連結させ、メインスプール２１を戻し方向に引っ張り付勢するスプリング５６，５６を、後述するスプリング張設構造によって張設し、メインスプール２１と下げポペット２２を作動ブラケット部５３及び連結杆２５を介して後方側に常時引き作動（戻し作動）するように付勢すると共に、また天秤杆５１，５２を各作動ピン５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ側に常時接当させるようにしている。
【００１６】つまり上記のようにコントロールバルブ２０のメインスプール２１と下げスプール２２を前記連結杆２５で連結し、メインスプール２１の後端に天秤杆５１，５２を備えた作動杆５０を設けると共に、該作動杆５０にスプール戻し用のスプリング５６を設けて、上記天秤杆５１，５２に昇降操作レバー３Ｌ及び耕深設定レバー３Ｒの各対応する作動片３０ａ，３２を接当せしめる構造、及びリフトアーム１０の動作をフィードバックさせたりリヤカバー１５の動作をフィードバックさせて、作業機１２のポジションの位置決め並びに耕深制御を行わせる構成について従来同様である。
【００１７】また、前記コントロールバルブ２０も従来のものと同様に、昇降操作レバー３Ｌが中立位置に操作されているときは、図６で示すように下げスプール２２のポペットバルブ２２ａとチェックバルブ２０ｂで、油圧シリンダ１１内の作動油の逆流を止めると共に、ポンプ側から送給される作動油を、メインスプール２１の切換バルブ２１ａからアンロードバルブ２３を介してタンク側（トランスミッションケース１ｄ内）に流すので、油圧シリンダ１１は伸縮作動せずリアトアーム１０を回動停止状態に保持する。
【００１８】そして、昇降操作レバー３Ｌを上げ操作し、メインスプール２１が押し込まれる（縮作動）と、切換バルブ２１ａがパイロット圧によってアンロードバルブ２３をアンロード状態から閉じ状態に作動せしめ、この状態でポンプ側から送給される作動油はチェックバルブ２０ｂを開いて油圧シリンダ１１内に流れ、油圧シリンダ１１が伸作動してリアトアーム１０を上昇回動させる。尚、このとき下げスプール２２は作動されないのでポペットバルブ２２ａは閉じている。
【００１９】また、昇降操作レバー３Ｌを下げ操作し、メインスプール２１と下げスプール２２が引き出される（伸作動）と、切換バルブ２１ａは作動油のパイロット圧を無くし、アンロードバルブ２３をアンロード状態に切換えると共に、該アンロードバルブ２３を介してポンプ側から送給される作動油をタンク側に流し、またポペットバルブ２２ａが開き、作業機自重で押し戻される油圧シリンダ１１内の作動油は降下速度調整バルブ２６を介してタンク側に排流させるので、油圧シリンダ１１は縮作動しリアトアーム１０を下降回動させるものである。
【００２０】このコントロールバルブ２０及び作動杆５０の動作の一例を図１０〜図１２を参照し説明すると、図１０はコントロールバルブ２０の中位状態を示し、この状態から昇降操作レバー３Ｌを上げ方向に操作すると、図１１で示すように回動アーム３０ａは矢印方向に回動し、その作動ピン３０ｂが作動ピン５１ｂを押動するので、天秤杆５１は作動片３３で固定支持状態にある作動ピン５１ａ側を支点に、支点軸５Ｐが作動杆５０をスプリング５６に抗し前方向に移動させ、メインスプール２１を縮動しコントロールバルブ２０を上げ側に切り換えて、作動油を油圧シリンダ１１に送給しリフトアーム１０を上昇させる。
【００２１】そして図１２で示すように、リフトアーム１０の上昇に伴い前記昇降フィードバック機構１７の作動ピン３４ａが上方に退避回動し、作動片３３が矢印方向に回動すると、天秤杆５１は作動ピン５１ｂを作動ピン３０ｂに接当支持させたまま、作動ピン５１ａが作動片３３に追動自由となるので、スプリング５６の戻し力（付勢力）で作動杆５０を後方移動させ、コントロールバルブ２０のメインスプール２１を中立位置に戻し、油圧シリンダ１１への作動油の送給を停止しリフトアーム１０の上昇を止める。
【００２２】以上のように、バルブ作動部５の作動杆５０を前後移動させてコントロールバルブ２０を切り換えるコントロールバルブ装置２は、従来のものと同様構成であるため、ここでは昇降操作レバー３Ｌ及び耕深設定レバー３Ｒを様々に操作して行う、バルブ作動部５の詳細な作動説明を割愛するが、本実施形態ではバルブ作動部５の作動杆５０を、図３〜図８で既述したことに加えて、次のような支持構造によって支持すると共に、スプリング５６の張設構造によって前後移動させるようにしているので、コントロールバルブ装置２を大型化させることなく、トランスミッションケース１ｄの上部にコンパクトにまとめて設置することができ、またコントロールバルブ２０の切り換え作動時に、スプールにかじり等を伴うことのない伸縮作動を円滑に行うことができるものである。
【００２３】次に、本実施形態による作動杆５０の支持構造及びスプリング５６の張設構造について説明する。図７，図８で示すように作動杆５０は、作動ブラケット部５３をコントロールバルブ２０のメインスプール２１に連結支持させた状態で、後端（自由端）側に形成した作動孔５５を、スプール戻し用のスプリング５６の一端を係止させるための支持軸３８にスライド可能に嵌挿支持している。このとき、上記支持軸３８は、作動孔５５の対向位置でバルブケース３から、作動杆５０の側面に摺接する長さに一体的に突出形成した軸支座３７に挿入し植立せしめるようにしている。
【００２４】そして、作動杆５０は平面視において、メインスプール２１と大きく偏位させることなく略同軸線上で後方に向けて直線的に配置し、その後端側の作動孔５５に支持軸３８を嵌挿した状態で、該支持軸３８を立設する軸支座３７をガイド部材として利用し、その端面をガイド面３７ａに形成し、該ガイド面３７ａで作動杆５０の後側面をスライド可能に位置決め案内する構成にしている。この構成において作動杆５０は、作動孔５５を有する後部を軸支座３７のガイド面３７ａに直接的に摺接させてもよいが、該ガイド面３７ａと作動杆５０間に、図９で示すようなライナ３９を介装するとよく、このライナ３９は、所定径の平滑面を有する円盤状の座金とし、その中心部に穿設する取付孔３９ａを支持軸３８径よりも大きくし、両者の嵌挿状態において、少なくとも左右方向への揺動間隙（ガタ付間隙）を有するようにしている。
【００２５】これにより、作動杆５０が静止状態から前方又は後方側に向けて移動をするとき、その移動開始時において、ライナ３９は揺動間隙分だけ作動杆５０の移動方向に追動するので、作動杆５０と軸支座３７の初期摩擦を低減せしめることができ、例えこの部への潤滑が不十分である場合でも、作動杆５０の移動を軽快に行うと共に支持軸３８の軸支座３７を摩損しないから、例えばアルミ鋳物材でバルブケース３に軸支座３７を一体的に形成するものにおいて、該軸支座３７の摩損を防止しながら、作動杆５０の作動初期摩擦を低減させて前後移動を軽快に行わせる等の利点がある。
【００２６】次に、スプリング５６の張設構造について説明すると、先ず作動杆５０の前側に設ける作動ブラケット部５３は、平面視においてメインスプール２１と連結する中央部の両側に、スプリング５６の前端側を係止する係止部５７を一体的に形成しており、左右の係止部５７に係止したスプリング５６の後端を、前記支持軸３８の先端と切欠した軸支座３７の中途部に露出する支持軸３８に係止することにより、両スプリング５６を作動杆５０の両側面に前記各作動片及び天秤杆等の接触を防止しながら、略平行状姿勢で可及的に近接させるようにしていると共に、両スプリング５６は略等しいバネ定数でスプリング径を小さくし張設するようにしている。
【００２７】この際図３，図７で示すように、作動ブラケット部５３は両側の係止部５７をメインスプール２１と連結する中央部側から、メインスプール２１側（前側）に前張り距離Ｈを有して張設するようにしており、これにより小径で長く形成したスプリング５６を、作動杆５０の側方において後方に大きなスペースを要することなく、コンパクトに設置することができるようにしている。尚、スプリング５６，５６は、作動杆５０を介しメインスプール２１に左右等距離に設置すると、両スプリング５６の戻し付勢力に伴うメインスプール２１のかじり方向のモーメン（作動モーメント）を相殺することができるものである。
【００２８】従って、上記のように構成したコントロールバルブ装置２は、前記コントロールバルブ２０の切り換え制御用のメインスプール２１を伸縮作動せしめるように連結した作動杆５０の左右両側に、小径状のスプール戻し用のスプリング５６を略平行状に沿わせて併設するようにしているので、前側をメインスプール２１で支持し後側を支持軸３８に作動孔５５を嵌挿支持する作動杆５０は、その両側に張設したスプリング５６，５６がメインスプール２１に大きな作動モーメントを生ずることを抑制でき、両スプリング５６によるモーメントのバランスを図り、前後作動をメインスプール２１の略同軸線上で直線的に行うことができ、またコントロールバルブ２０の切り換え作動時に、メインスプール２１及びポペットバルブ２２ａの下げスプール２２にかじり等を伴うことのない伸縮作動を円滑に行うことができる。
【００２９】また、スプリング５６を係止せしめる支持軸３８は、作動杆５０の後側を嵌挿支持する支持ガイドとし、また支持軸３８の軸支座３７を作動杆５０の後側面をスライド可能に位置決め案内するガイド面３７ａにしてガイド部材として兼用する構成にしており、これによりスプリング５６と作動杆５０の支持部を別構造にして構成を複雑にすることなく共通にし、部品点数の低減を図ると共に、作動杆５０を後方に長くすることなく、また該作動杆５０にスプリング５６を略同じ長さで併設せしめるから、作動杆５０の移動方向の位置決めを安定させることができ、またスプリング張設構造も短くしコントロールバルブ装置２を大型化させることなく、簡潔で廉価な構成を以てコンパクトにまとめて、トランスミッションケース１ｄへの設置を行い易くすることができる等の利点もある。
【００３０】
【発明の効果】本発明は以上説明したように走行作業機のコントロールバルブ装置を構成しているので、以下に記載するような効果を奏する。走行機体に装着する作業機等を昇降可能に支持する油圧シリンダと、バルブケースに設置して油圧シリンダに作動油を切り換え可能に送給するコントロールバルブと、該コントロールバルブのメインスプールを伸縮作動せしめるように連結した作動杆と、該作動杆に連結しメインスプールを戻し方向に付勢するスプリングを備えるものにおいて、前記作動杆の左右両側に、スプール戻し用のスプリングを略平行状に沿わせて併設することことにより、左右のスプリングを作動杆を介して両側に位置せしめ、モーメントを小さくすることができるので、スプールにかじり等を伴うことなくスプールの伸縮作動を円滑に行うことができる。また、スプリングは作動杆の側方に沿って設置されるので、コントロールバルブ装置を長くすることなく小型化することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８７８
【氏名又は名称】三菱農機株式会社
【住所又は居所】島根県八束郡東出雲町大字揖屋町６６７番地１
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| 【出願日】 |
平成１４年２月１日（２００２．２．１） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２１９７０５（Ｐ２００３−２１９７０５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年８月５日（２００３．８．５） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−２５２７２（Ｐ２００２−２５２７２） |
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