JP6977128B2 - 作業機の油圧システム及び制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、スキッドステアローダ、コンパクトトラックローダ等の作業機の油圧システム及び制御弁に関する。

従来、作業機の油圧システムとして特許文献１が知られている。特許文献１の作業機は、ブームと、バケットと、ブームを作動させるブームシリンダと、バケットを作動させるバケットシリンダと、予備アタッチメントを作動させる予備アクチュエータと、ブームシリンダの伸縮を制御する第１制御弁と、バケットシリンダの伸縮を制御する第２制御弁と、予備アクチュエータを作動させる第３制御弁を備えている。

特開２０１０−２７０５２７号公報

特許文献１の作業機では、第１制御弁のスプールを操作していない場合には、ポンプから吐出した作動油は、第１制御弁の内部を通過して第２制御弁及び第３制御弁に供給することが可能である。一方、第１制御弁のスプールを操作した場合では、ブームシリンダから第１制御弁に戻ってきた作動油（戻り油）を、第２制御弁及び第３制御弁に供給することが可能である。即ち、特許文献１の作業機の油圧回路では、上流側の制御弁（第１制御弁）から戻って来た戻り油を下流側の制御弁（第２制御弁、第３制御弁）に供給するシリーズ回路を採用している。しかしながら、シリーズ回路では、上流側の制御弁の作動時などに、下流側の第２制御弁や第３制御弁等を作動させることが難しくなる場合があった。

本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、シリーズ回路において、複数の制御弁（油圧アクチュエータ）を容易に作動させることができる作業機の油圧システムを提供することを目的とする。

制御弁は、第１油圧機器に接続された第１油路が接続される第１ポートと、第１油圧機器に接続された第２油路が接続される第２ポートと、作動油を吐出する油圧ポンプに接続される第３油路が接続される第３ポートと、作動油タンクに作動油を排出する第１排出油路が接続される第４ポートと、第１ポート又は第２ポートを通過した作動油を外部の制御弁に排出する第５ポートと、第１ポート、第２ポート、第３ポート、第４ポート、及び第５ポートに接続された第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路及び第５内部油路と、を有する本体と、本体の内部を移動することで第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路、及び第５内部油路の連通先を変更可能であり且つ第２内部油路と第５内部油路とが連通又は第１内部油路と第５内部油路とが連通する連通位置と、中立位置とに移動可能なスプールを備え、スプールは、連通位置と中立位置との間、及び連通位置である場合に、第２内部油路と第４内部油路又は第１内部油路と第４内部油路とを連通する第１連通部を有している。

また、スプールは、第１内部油路と第３内部油路とが連通している場合、第２内部油路と、第５内部油路とを連通する。
また、第１連通部は、スプールの長手方向に延びる第１延設油路と、第１延設油路の一方端からスプールの外周面に延びる複数の第２延設油路と、第１延設油路の中途部からスプールの外周面に延びる複数の第３延設油路とを含む。

また、スプールは、第１内部油路と第３内部油路とを連通可能な第２連通部を有しており、第２連通部は、スプールの外周面に形成された凹部である。

本発明によれば、シリーズ回路において、複数の制御弁（油圧アクチュエータ）を容易に作動させることができる。

第１実施形態における油圧システム（油圧回路）を示す図である。 第１実施形態における油圧システム（油圧回路）の変形例を示す図である。 第２実施形態における油圧システム（油圧回路）を示す図である。 中立位置における制御弁の内部図である。 中立位置と第１位置の間における制御弁の内部図である。 第１位置における制御弁の内部図である。 作業機として例示するスキッドステアローダの全体図である。

［第１実施形態］
図５は、本発明に係る作業機１の側面図を示している。図５では、作業機１の一例として、スキッドステアローダを示している。但し、本発明に係る作業機はスキッドステローダに限定されず、例えば、コンパクトトラックローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。

作業機１は、機体（車体）２と、キャビン３と、作業装置４と、走行装置５Ａ、５Ｂとを備えている。
機体２上にはキャビン３が搭載されている。キャビン３内の後部には運転席８が設けられている。本発明の実施形態において、作業機１の運転席８に着座した運転者の前側（図５の左側）を前方、運転者の後側（図５の右側）を後方、運転者の左側（図５の手前側）を左方、運転者の右側（図５の奥側）を右方として説明する。また、前後の方向に直交する方向である水平方向を機体幅方向として説明する。機体２の中央部から右部或いは左部へ向かう方向を機体外方として説明する。言い換えれば、機体外方とは、機体幅方向であって、機体２から離れる方向である。機体外方とは反対の方向を、機体内方として説明する。言い換えれば、機体内方とは、機体幅方向であって、機体２に近づく方向である。

キャビン３は、機体２に搭載されている。作業装置４は、作業を行う装置で、機体２に装備されている。走行装置５Ａは、機体２を走行させる装置であって、機体２の左側に設けられている。走行装置５Ｂは、機体２を走行させる装置であって、機体２の右側に設けられている。機体２内の後部には原動機７が設けられている。原動機７は、ディーゼルエンジン（エンジン）である。なお、原動機７は、エンジンに限定されず、電動モータ等であってもよい。

運転席８の左側には、走行レバー９Ｌが設けられている。運転席８の右側には、走行レバー９Ｒが設けられている。左側の走行レバー９Ｌは、左側の走行装置５Ａを操作するものであり、右側の走行レバー９Ｒは、右側の走行装置５Ｂを操作するものである。
作業装置４は、ブーム１０と、バケット１１と、リフトリンク１２と、制御リンク１３と、ブームシリンダ（油圧シリンダ）１４と、バケットシリンダ１７とを有する。ブーム１０は、機体２の側方に設けられている。バケット１１は、ブーム１０の先端（前端）に設けられている。リフトリンク１２及び制御リンク１３は、ブーム１０の基部（後部）を支持する。ブームシリンダ１４は、ブーム１０を上又は下に駆動する。

詳しくは、リフトリンク１２、制御リンク１３及びブームシリンダ１４は、機体２の側方に設けられている。リフトリンク１２の上部は、ブーム１０の基部の上部に枢支されている。リフトリンク１２の下部は、機体２の後部の側部に枢支されている。制御リンク１３は、リフトリンク１２の前方に配置されている。制御リンク１３の一端は、ブーム１０の基部の下部に枢支され、他端が機体２に枢支されている。

ブームシリンダ１４は、ブーム１０を昇降する油圧シリンダである。ブームシリンダ１４の上部は、ブーム１０の基部の前部に枢支されている。ブームシリンダ１４の下部は、機体２の後部の側部に枢支されている。ブームシリンダ１４を伸縮すれば、リフトリンク１２及び制御リンク１３によってブーム１０が上下に揺動する。バケットシリンダ１７は、バケット１１を揺動する油圧シリンダである。バケットシリンダ１７は、バケット１１の左部と左のブームとの間を連結すると共に、バケット１１の右部と右のブームとの間を連結する。なお、ブーム１０の先端（前部）には、バケット１１の代わりに、油圧圧砕機，油圧ブレーカ，アングルブルーム，オーガー，パレットフォーク，スイーパー，モア，スノウブロア等の予備アタッチメントが装着可能とされている。

走行装置５Ａ，５Ｂは、本実施形態では前輪５Ｆ及び後輪５Ｒを有する車輪型の走行装置５Ａ，５Ｂが採用されている。なお、走行装置５Ａ，５Ｂとしてクローラ型（セミクローラ型を含む）の走行装置５Ａ，５Ｂを採用してもよい。
次に、作業機１に設けられた作業系油圧回路（作業系油圧システム）について説明する。

図１に示すように、作業系油圧システムは、ブーム１０、バケット１１、予備アタッチメント等を作動させるシステムであって、制御弁ユニット７０と、作業系の油圧ポンプ（第１油圧ポンプ）Ｐ１を備えている。また、第１油圧ポンプＰ１とは異なる第２油圧ポンプＰ２を備えている。
第１油圧ポンプＰ１は、原動機７の動力によって作動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第１油圧ポンプＰ１は、タンク（作動油タンク）１５に貯留された作動油を吐出可能である。第２油圧ポンプＰ２は、原動機７の動力によって作動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第２油圧ポンプＰ２は、タンク（作動油タンク）１５に貯留された作動油を吐出可能である。なお、第２油圧ポンプＰ２は、油圧システムにおいて、信号用の作動油、制御用の作動油を吐出する。信号用の作動油及び制御用の作動油のことをパイロット油という。

制御弁ユニット７０は、複数の制御弁２０を含む。複数の制御弁２０は、作業機１に設けられた様々な油圧アクチュエータ（油圧機器）を制御する弁である。油圧アクチュエータとは、作動油によって作動する装置で、油圧シリンダ、油圧モータ等である。この実施形態では、複数の制御弁２０は、第１制御弁２０Ａ、第２制御弁２０Ｂ、第３制御弁２０Ｃである。

まず、第２制御弁２０Ｂ及び第３制御弁２０Ｃについて説明する。
第２制御弁２０Ｂは、バケット１１を制御する油圧シリンダ（バケットシリンダ）１７を制御する弁である。言い換えれば、第２制御弁２０Ｂは、作動油によって作動する第２油圧機器であるバケットシリンダ１７を制御する弁である。第３制御弁２０Ｃは、予備アタッチメントに装着された油圧アクチュエータ（油圧シリンダ、油圧モータ等）１６を制御する弁である。

第２制御弁２０Ｂは、それぞれパイロット方式の直動スプール形３位置切換弁である。第２制御弁２０Ｂは、中立位置２０ｂ３、中立位置２０ｂ３とは異なる第１位置２０ｂ１、中立位置２０ｂ３及び第１位置２０ｂ１とは異なる第２位置２０ｂ２に切り換わる。第２制御弁２０Ｂにおいて、中立位置２０ｂ３、第１位置２０ｂ１及び第２位置２０ｂ２の切換は、操作部材の操作によりスプールを動かすことによって行う。第２制御弁２０Ｂには、油路を介してバケットシリンダ１７が接続されている。

したがって、操作部材の操作によって当該第２制御弁２０Ｂを第１位置２０ｂ１にすれば、バケットシリンダ１７は収縮する。バケットシリンダ１７の収縮により、バケット１１はスクイ動作する。操作部材の操作によって当該第２制御弁２０Ｂを第２位置２０ｂ２にすれば、バケットシリンダ１７は伸長する。バケットシリンダ１７の伸長により、バケット１１はダンプ動作する。なお、第２制御弁２０Ｂの切換は、操作部材によってスプールを直接移動させることにより行っているが、スプールを作動油（パイロット油）の圧力によって移動させてもよい。第２制御弁２０Ｂは、中央油路６８ａにより第１制御弁２０Ａと接続されている。第２制御弁２０Ｂと第３制御弁２０Ｃは中央油路６８ｂによって接続されている。第２制御弁２０Ｂが中立位置２０ｂ３にあるとき、第２制御弁２０Ｂに供給された作動油が第３制御弁２０Ｃに中央油路６８ｂを介して供給される。

第３制御弁２０Ｃは、それぞれパイロット方式の直動スプール形３位置切換弁である。第３制御弁２０Ｃは、中立位置２０ｃ３、中立位置２０ｃ３とは異なる第１位置２０ｃ１、中立位置２０ｃ３及び第１位置２０ｃ１とは異なる第２位置２０ｃ２に切り換わる。第３制御弁２０Ｃにおいて、中立位置２０ｃ３、第１位置２０ｃ１及び第２位置２０ｃ２の切換は、パイロット油の圧力によってスプールを動かすことによって行う。第３制御弁２０Ｃには、給排油路８３ａ、８３ｂを介して接続部材１８が接続されている。給排油路８３ａ、８３ｂは、第１給排油路８３ａと第２給排油路８３ｂとを含む。接続部材１８には、予備アタッチメントの油圧アクチュエータ１６に接続された油路が接続される。

したがって、第３制御弁２０Ｃを第１位置２０ｃ１にすれば、第１給排油路８３ａから予備アタッチメントの油圧アクチュエータ１６に作動油を供給することができる。第３制御弁２０Ｃを第２位置２０ｃ２にすれば、第２給排油路８３ｂから予備アタッチメントの油圧アクチュエータ１６に作動油を供給することができる。このように、給排油路８３ａ又は給排油路８３ｂから油圧アクチュエータ１６に作動油を供給することにより、当該油圧アクチュエータ１６（予備アタッチメント）を作動させることができる。なお、第３制御弁２０Ｃが中立位置２０ｃ３にあるとき、中央油路６８ｂから第３制御弁２０Ｃに供給された作動油は、第３制御弁２０Ｃに接続された中央油路６８ｃから排出される。

次に、第１制御弁について説明する。
図１に示すように、第１制御弁２０Ａは、シリーズ回路に適用可能な弁である。上流側の制御弁（例えば、第１制御弁２０Ａ）と下流側の制御弁（例えば、第２制御弁２０Ｂ）を有するシリーズ回路においては、第１制御弁２０Ａの作動時に油圧アクチュエータから当該第１制御弁２０Ａに戻ってきた作動油（戻り油）は第２制御弁２０Ｂに流すことになる。第１制御弁２０Ａは、作動時に油圧アクチュエータから戻ってきた戻り油の一部を、作動油を排出する油路に出力可能な弁である。本実施形態では、第１制御弁２０Ａは、油路を介して油圧アクチュエータの１つである油圧シリンダ（ブームシリンダ）１４に接続されている。言い換えれば、第１制御弁２０Ａは、作動油によって作動する第１油圧機器であるブームシリンダ１４を制御する弁である。また、第１制御弁２０Ａは、ブームシリンダ１４から戻ってきた作動油を後述する第４油路（排出油路）２４に排出する。

このブームシリンダ１４は、筒体１４ａと、筒体１４ａに移動自在に設けられたロッド１４ｂと、ロッド１４ｂに設けられたピストン１４ｃとを備えている。ブームシリンダ１４と第１制御弁２０Ａは、連通路２１、２２を介して接続されている。連通路２１、２２は第１油路（第１連通路）２１と第２油路（第２連通路）２２とを有している。言い換えれば、第１油路（第１連通路）２１は、第１油圧機器であるブームシリンダ１４の収縮時の戻り油が流れる油路である。また、第２油路（第２連通路）２２は、第１油圧機器であるブームシリンダ１４の伸長時の戻り油が流れる油路である。第１油路２１及び第２油路２２は作動油を流すことが可能で油圧ホース、パイプ、継手等の管材である。

筒体１４ａの基端部（ロッド１４ｂ側とは反対側）には、作動油を給排する第１給排ポート１４ｄが設けられている。筒体１４ａの先端部（ロッド１４ｂ側）には、作動油を給排する第２給排ポート１４ｅが設けられている。ブームシリンダ１４が収縮する場合、ブームシリンダ１４は第１給排ポート１４ｄから作動油を排出する。ブームシリンダ１４が伸長する場合、ブームシリンダ１４が第２給排ポート１４ｅから作動油を排出する。第１給排ポート１４ｄには、第１油路２１の一端が接続され、第２給排ポート１４ｅには、第２油路２２の一端が接続されている。即ち、第２油路２２は、ブームシリンダ１４に接続された第１油路２１とは異なる位置で、ブームシリンダ１４に接続する油路である。

図１に示すように、第１制御弁２０Ａは、それぞれパイロット方式の直動スプール形３位置切換弁である。第１制御弁２０Ａは、中立位置２０ａ３、中立位置２０ａ３とは異なる第１位置２０ａ１、中立位置２０ａ３及び第１位置２０ａ１とは異なる第２位置２０ａ２に切り換わる。
第１制御弁２０Ａは、複数のポートを有している。図１に示すように、複数のポートは、第１ポート３１、第２ポート３２、第３ポート３３、第４ポート３４、第５ポート３５を含んでいる。

第１ポート３１は、ブームシリンダ１４に接続された第１油路２１の他端を接続するポートである。したがって、第１ポート３１からブームシリンダ１４に向かう作動油は、第１油路２１を通ってブームシリンダ１４の第１給排ポート１４ｄに入る。また、第１給排ポート１４ｄから第１制御弁２０Ａに向かう作動油は、第１油路２１を通って第１ポート３１に入る。

第２ポート３２は、ブームシリンダ１４に接続された第２油路２２の他端を接続するポ
ートである。したがって、第２ポート３２からブームシリンダ１４に向かう作動油は、第２油路２２を通ってブームシリンダ１４の第２給排ポート１４ｅに入る。また、第２給排ポート１４ｅから第１制御弁２０Ａに向かう作動油は、第２油路２２を通って第２ポート３２に入る。

第３ポート３３は、作動油を吐出する第１油圧ポンプＰ１に接続される第３油路（メイン油路）２３が接続されるポートである。具体的には、第３油路２３は中途部で３つに分岐していて、第１分岐油路２３ａと、第２分岐油路２３ｂと、第３分岐油路２３ｃとが第３ポート３３に接続されている。即ち、第３ポート３３は、第１分岐油路２３ａに接続されるポート３３ａと、第２分岐油路２３ｂに接続されるポート３３ｂと、第３分岐油路２３ｃに接続されるポート３３ｃとを含んでいる。

第４ポート３４は、作動油タンク１５に接続された第４油路（排出油路）２４が接続されるポートである。詳しくは、第４油路２４は、油路２４ａを含んでいる。油路２４ａは、第１制御弁２０Ａを通過した作動油を作動油タンク１５に流す油路である。
油路２４ａは、第１油路２１に接続された第１排出部２４ａ１と、第２油路２２には接続された第２排出部２４ａ２と、第１排出部２４ａ１と第２排出部２４ａ２とを接続する第３排出部２４ａ３と、第３排出部２４ａ３と作動油タンク１５とを接続する第４排出部２４ａ４を含んでいる。ここで、第３排出部２４ａ３と、第４排出部２４ａ４と、を含む油路を第１排出油路２４ａ３、２４ａ４ということがある。また、排出油路２４は、第２排出油路２４ｂを含んでいる。第２排出油路２４ｂは、吐出油路６８から分岐し、第２制御弁２０Ｂを通過した作動油と、第３制御弁２０Ｃを通過した作動油とを油路２４ａに流す油路である。第２排出油路２４ｂは、第１排出油路２４ａ３に合流する油路である。

第１排出部２４ａ１及び第２排出部２４ａ２には、リリーフ弁２７が接続されている。また、第１排出部２４ａ１及び第２排出部２４ａ２には、リリーフ弁２７の両側を連結するバイパス油路が設けられ、当該バイパス油路に逆止弁２９が設けられている。逆止弁２９は、排出油路２４側から連通路（第１連通路２１、第２連通路２２）に向けて作動油が流れるのを許容し、連通路から排出油路２４側に作動油が流れるのを阻止する弁である。第４排出部２４ａ４は、第２排出油路２４ｂが接続されている。第３排出部２４ａ３は、第１排出部２４ａ１と第２排出部２４ａ２とを繋ぐ連結部２６ａと、連結部２６ａから少なくとも２つに分岐した分岐排出部２６ｂ、２６ｃとを含んでいる。第１制御弁２０Ａの第４ポート３４には、分岐排出部２６ｂ、２６ｃが接続されている。即ち、第４ポート３４は、分岐排出部２６ｂに接続されるポート３４ａと、分岐排出部２６ｃに接続されるポート３４ｂとを含んでいる。なお、本実施形態では、第４ポート３４は、２つのポート３４ａ、３４ｂを含むポートであるが、ポートの数は限定されず、例えば、ポートは１つであってもよい。

第５ポート３５は、第１ポート３１又は第２ポート３２を通過した作動油を外部に排出するポートである。即ち、第５ポート３５は、ブームシリンダ１４から第１ポート３１に戻ってきた作動油（戻り油）、又は、ブームシリンダ１４から第２ポート３２に戻ってきた作動油（戻り油）を、下流側の制御弁（第２制御弁２０Ｂ）に排出するポートである。
さて、作業系油圧システムは、第５油路２５を備えている。第５油路２５は、第１制御弁２０Ａの作動時（第１制御弁２０Ａのスプール５０が移動時）に、戻り油を第２制御弁２０Ｂに流す油路である。詳しくは、第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１にあるとき、第１制御弁２０Ａと第２制御弁２０Ｂとは、第５油路（供給油路）２５により接続される。第５油路２５は、第１油圧アクチュエータ１４から第１制御弁２０Ａに第２油路２２を介して戻る戻り油を、第１制御弁２０Ａを通過させて第２制御弁２０Ｂに供給する。

第５油路２５の一端は、２つに分岐していて、一方の第１供給油路（分岐後の一方の分岐流路）２５ａと、他方の第２供給油路（分岐後の他方の供給油路）２５ｂとが第５ポート３５に接続されている。即ち、第５ポート３５は、一方の第１供給油路２５ａに接続されるポート３５ａと、他方の第２供給油路２５ｂに接続されるポート３５ｂとを含んでいる。なお、本実施形態では、第５ポート３５は、２つのポート３５ａ、３５ｂを含むポー
トであるが、ポートの数は限定されず、例えば、ポートは１つであってもよい。

また、第１制御弁２０Ａが第２位置２０ａ２にあるとき、第１油路２１と第５油路２５とは、第１接続油路６１ａによって接続されている。第１接続油路６１ａは接続油路ともいう。第１接続油路６１ａは、第１制御弁２０Ａに設けられ且つ第１油路２１に連通する油路である。詳しくは、第１接続油路６１ａは、第１制御弁２０Ａを第２位置２０ａ２にした場合に、第１制御弁２０Ａの第１ポート３１と第１制御弁２０Ａの第５ポート３５とを接続する油路である。

作業系油圧システムは、第１接続油路６１ａから分岐し且つ戻り油を排出する分岐流路（第１分岐流路）６５ａを備えている。第１分岐流路６５ａは、第１接続油路６１ａから分岐していて、第１制御弁２０Ａが第２位置２０ａ２である場合、ポート３４ａに連通する油路である。第１分岐流路６５ａには、作動油の流量を低減する絞り部（第１絞り部）６７ａが設けられている。第１絞り部６７ａは、例えば、第１分岐流路６５ａの一部を他の部分よりも細くすることにより構成されている。言い換えれば、第１分岐流路６５ａにおいて作動油が流れる部分の断面積を他の部分よりも小さくすることにより構成されている。なお、第１絞り部６７ａの構成は、前述した例に限定されない。

一方、第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１にあるとき、第２油路２２と第５油路２５とは、第２内部油路（第２接続油路）６１ｂによって接続されている。第２接続油路６１ｂは接続油路ともいう。第２接続油路６１ｂは、第１制御弁２０Ａに設けられ且つ第２油路２２に連通する油路である。第２接続油路６１ｂは、第１制御弁２０Ａを第１位置２０ａ１にした場合に、第１制御弁２０Ａの第２ポート３２と第１制御弁２０Ａの第５ポート３５とを接続する油路である。

さて、作業系油圧システムは、第２接続油路６１ｂから分岐し且つ戻り油を排出する分岐流路（第２分岐流路）６５ｂを備えている。具体的には、第２分岐流路６５ｂは、第２接続油路６１ｂから分岐していて、第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１である場合、ポート３４ｂに連通する油路である。第２分岐流路６５ｂには、作動油の流量を低減する絞り部（第２絞り部）６７ｂが設けられている。第２絞り部６７ｂは、例えば、第２分岐流路６５ｂの一部を他の部分よりも細くすることにより構成されている。言い換えれば、第２分岐流路６５ｂにおいて作動油が流れる部分の断面積を他の部分よりも小さくすることにより構成されている。なお、第２絞り部６７ｂの構成は、前述した例に限定されない。

また、作業系油圧システムは、第１分岐流路６５ａ又は第２分岐流路６５ｂに繋がる排出油路２４の圧力を上昇させる設定部を有している。図１に示すように、設定部は、作動弁である逆止弁（第１逆止弁）１９ｃとオイルクーラ２８とを含んでいる。逆止弁１９ｃは、吐出油路６８（中央油路６８ａ、中央油路６８ｂ、中央油路６８ｃ）に連通する第３排出油路２４ｃの中途部に設けられている。逆止弁１９ｃは、作動油が作動油タンク１５に向けて流れることを許容し且つ作動油が吐出油路６８に向けて流れるのを阻止する弁である。逆止弁１９ｃは差圧を設定する設定部材１９ｃ１を有している。設定部材１９ｃ１はスプリング等で構成されていて、作動油の流れを許容する方向と反対側（阻止する方向）から弁体を所定の付勢力で押すことによって差圧を生じさせる。オイルクーラ２８は、第２排出油路２４ｂに繋がる第１排出油路２４ａ３、２４ａ４の中途部に設けられている。第１排出油路２４ａ３、２４ａ４から排出された作動油はオイルクーラ２８の流入ポート２８ａに流入する。オイルクーラ２８の流入ポート２８ａとは異なる排出ポート２８ｂは、作動油タンク１５と接続されている。ここで、逆止弁１９ｃが設けられた第３排出油路２４ｃと、第２排出油路２４ｂとに着目した場合、第３排出油路２４ｃと第２排出油路２４ｂとは接続部２６を介して接続されている。逆止弁１９ｃは、第２排出油路２４ｂから第３排出油路２４ｃに向かう作動油を許容し、第３排出油路２４ｃから第２排出油路２４ｂに向かう作動油を阻止する。

したがって、逆止弁１９ｃと接続部２６との区間、接続部２６とオイルクーラ２８の流入ポート２８ａとの区間は、設定部である逆止弁１９ｃによって作動油の圧力が高くなる。それゆえ、例えば、第５油路（供給油路）２５に供給する作動油が少なくなった場合に、第２排出油路２４ｂ及び第１排出油路２４ａ３、２４ａ４の作動油を、分岐流路６５ａ、６５ｂ及び接続油路６１ａ、６１ｂを介して第５油路２５に供給することができる。例えば、ブームシリンダ１４を伸長させる場合（ブーム１０を上げ）、戻り油は第２連通路２２、第２ポート３２及び第２接続油路６１ｂを介して、第５油路２５に作動油が供給されることになる。ここで、ブーム１０の上げの状態で、バケットシリンダ１７を伸長した場合（バケット１１のダンプ）は、比較的多くの作動油が必要になるが、第２排出油路２４ｂ及び第１排出油路２４ａ３、２４ａ４の作動油を、分岐流路６５ｂ及び接続油路６１ｂを介して第５油路２５に供給することができる。つまり、ブーム１０を上昇させながらバケット１１をダンプする際の操作をスムーズにすることができる。

図２は、設定部の変形例を示している。図２に示すように、設定部は、第４排出部２４ａ４に設けられた絞り６７ｄ及び第３排出油路２４ｃに設けられた絞り６７ｅである。
以上の作業機の油圧システムでは、接続油路（第１接続油路６１ａ、第２接続油路６１ｂ）から分岐する分岐流路（第１分岐流路６５ａ、第２分岐流路６５ｂ）に連通する排出油路（第１排出油路２４ａ３の分岐排出部２６ｂ、２６ｃ）の圧力を上昇させる設定部（絞り６７ｄ、絞り６７ｅ）を設けている。

したがって、分岐排出部２６ｂ、２６ｃにおいて、ポート３４ａ、３４ｂと設定部（絞り６７ｄ、絞り６７ｅ）との区間の圧力を上昇させることができるため、例えば、第５油路（供給油路）２５に供給する作動油が少なくなった場合に、分岐排出部２６ｂ、２６ｃの作動油を、分岐流路６５ａ、６５ｂ及び接続油路６１ａ、６１ｂを介して第５油路に供給することができる。

上述した実施形態では、第１制御弁２０Ａの第１位置２０ａ１、第２位置２０ａ２に対応して、それぞれ分岐流路６５ａ、６５ｂを設けているが、第１位置２０ａ１のみに対応して分岐流路６５ｂを設け、当該分岐流路６５ｂに排出油路２４の作動油を供給するようにしてもよい。また、設定部は、排出油路２４の圧力を上昇させればよく、設定部は、第４排出部２４ａ４及び第３排出油路２４ｃに設けられたリリーフ弁であってもよい。

また、本実施形態において、排出油路２４は、第２排出油路２４ｂと、第３排出油路２４ｃとの２本の油路を有しているが、第２排出油路２４ｂと第３排出油路２４ｃとを１本の油路とした場合、設定部は、当該油路の中途部に設けられたオイルクーラ２８、逆止弁１９ｃであってもよい。なお、設定部は、オイルクーラ２８、逆止弁１９ｃ、絞り、若しくはリリーフ弁、又はこれらの組み合わせであってもよい。

なお、第２絞り部６７ｂは、作動油の流れる部分の断面積が第１絞り部６７ａよりも小さい。言い換えれば、ブームシリンダ１４が伸長する場合に戻り油が流れる第２絞り部６７ｂの方が、ブームシリンダ１４が収縮する場合に戻り油が流れる第１絞り部６７ａよりも、戻り油の流れる部分の断面積が小さい。即ち、第２絞り部６７ｂは絞りが効き、第１絞り部６７ａは、第２絞り部６７ｂよりも絞りが効かない。したがって、第１制御弁２０Ａを第１位置２０ａ１にした場合における第５油路２５に供給する作動油の流量と、第２位置２０ａ２にした場合における第５油路２５に供給する作動油の流量とを略同じにすることができる。ブームシリンダ１４におけるロッド１４ｂと、ピストン１４ｃとの横断面（ロッド１４ｂと直交する方向の断面）を考える。横断面において、ピストン１４ｃの断面積は、ロッド１４ｂの断面積より大きい。そのため、ブームシリンダ１４を収縮した場合は、ブームシリンダ１４を伸長した場合に比べて、第１給排ポート１４ｄから排出される作動油の量は多くなる。つまり、ブームシリンダ１４を収縮した場合は、第１油路２１及び第１ポート３１へ戻る作動油の量（戻り油の量）が多くなってしまう。従来では、戻り油を第２制御弁２０Ｂにそのまま供給していたため、第１制御弁２０Ａと同時に第２制御弁２０Ｂを操作すると、第２制御弁２０Ｂで作動する油圧アクチュエータ（バケットシリンダ１７）の操作性が低下する。即ち、第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂを同時に操作した場合と、同時に操作しなかった場合とで操作感覚が異なる。一方、第１制御弁２０Ａによれば、第２絞り部６７ｂの断面積が第１絞り部６７ａの断面積よりも小さいことから、ブームシリンダ１４の伸縮に関わらず、油圧アクチュエータ（バケットシリンダ１７）の操作感覚を変わらないようにすることができる。

特に、ブームシリンダ１４を伸長した（ブーム１０を上げる）場合、シリンダ１４のロ
ッド１４ｂとピストン１４ｃとの横断面（ロッド１４ｂと直交する方向の断面）の面積比により、第１給排ポート１４ｄに供給された作動油よりも第２給排ポート１４ｅから排出される作動油（戻り油）は少なくなる。また、バケットシリンダ１７を伸長する（バケット１１をダンプさせる）場合、バケット１１に荷を積んでいる等により、バケットシリンダ１７を伸長する方向に外力が加わる。これによって、第５油路２５の圧力は接続部２６や流入ポート２８ａより低くなるため、第３排出部２４ａ３の油はタンク１５へ戻らずに第２分岐流路６５ｂへ流れる。

なお、本実施形態における第１絞り部６７ａと第２絞り部６７ｂと同様の構成は、第２制御弁２０Ｂおいても適用可能である。係る場合、バケットシリンダ１７が伸長する場合に戻り油が流れる絞り部の方が、バケットシリンダ１７が収縮する場合に戻り油が流れる絞り部よりも、戻り油の流れる部分の断面積が小さい。
［第２実施形態］
図３は、本発明に係る制御弁２０の第２実施形態を示している。第２実施形態の制御弁２０は、上述した第１実施形態の制御弁２０に適用可能である。なお、第１実施形態と同様の構成の説明は省略する。図３に示すように、作業機の油圧システムには、第１分岐流路６５ａ、第２分岐流路６５ｂ、設定部（作動弁）が設けられていないシステムである。

図４Ａに示すように、第１制御弁２０Ａは、本体Ｂ１を備えている。本体Ｂ１は、鋳物や樹脂などで形成されている。本体Ｂ１の内部には、作動油を流す油路が形成されている。即ち、本体Ｂ１は、第１内部油路４１、第２内部油路４２、第３内部油路４３、第４内部油路４４及び第５内部油路４５を有する。
説明の便宜上、図４Ａ〜図４Ｃにおいて紙面左側を左、紙面右側を右、左及び右の方向を横方向、横方向に直交する方向を縦方向という。また、第１内部油路４１、第２内部油路４２、第３内部油路４３、第４内部油路４４及び第５内部油路４５は、図４Ａの断面視にて説明する。

第１内部油路４１は、本体Ｂ１の内部に形成された油路であって、第１ポート３１に連通している。本体Ｂ１の横方向の左部に第１ポート３１が設けられ、当該第１ポート３１に続いて第１内部油路４１が形成されている。第１内部油路４１は、少なくとも縦方向に延設している。
第２内部油路４２は、本体Ｂ１の内部に形成された油路であって、第２ポート３２に連通している。本体Ｂ１の横方向の右部に第２ポート３２が設けられ、当該第２ポート３２に続いて第２内部油路４２が形成されている。第２内部油路４２は、少なくとも縦方向に延設している。

第３内部油路４３は、本体Ｂ１の内部に形成された油路であって、第３ポート３３に連通している。本体Ｂ１の横方向の中央部に第３内部油路４３が形成されている。具体的には、第３内部油路４３は、左油路４３ａと、右油路４３ｂと、中央油路４３ｃとを含んでいる。中央油路４３ｃは、本体Ｂ１の横方向の中央に形成され且つポート３３ｃに連通している。左油路４３ａは、中央油路４３ｃの左に位置して且つポート３３ａに連通している。右油路４３ｂは、中央油路４３ｃの右に位置して且つポート３３ｂに連通している。左油路４３ａと中央油路４３ｃとは連通し、右油路４３ｂと中央油路４３ｃとは連通している。左油路４３ａ、右油路４３ｂ及び中央油路４３ｃは、少なくとも縦方向に延設している。

第４内部油路４４は、本体Ｂ１の内部に形成された油路であって、第４ポート３４に連通している。具体的には、第４内部油路４４は、左油路４４ａと、右油路４４ｂとを含んでいる。左油路４４ａは、本体Ｂ１の横方向の左部に形成され且つポート３４ａに連通している。左油路４４ａは、第１内部油路４１の左側に位置している。右油路４４ｂは、本体Ｂ１の横方向の右部に形成され且つポート３４ｂに連通している。右油路４４ｂは、第２内部油路４２の右側に位置している。左油路４４ａと、右油路４４ｂは、少なくとも縦方向に延設している。

第５内部油路４５は、本体Ｂ１の内部に形成された油路であって、第５ポート３５に連通している。具体的には、第５内部油路４５は、左油路４５ａと、右油路４５ｂとを含ん
でいる。左油路４５ａは、本体Ｂ１の横方向の左部に形成され且つポート３５ａに連通している。左油路４５ａは、第１内部油路４１と第４内部油路４４の左油路４４ａとの間に位置している。右油路４５ｂは、本体Ｂ１の横方向の右部に形成され且つポート３５ｂに連通している。右油路４５ｂは、第２内部油路４２と第４内部油路４４の右油路４４ｂとの間に位置している。左油路４５ａと、右油路４５ｂは、少なくとも縦方向に延設している。

さて、本体Ｂ１の横方向の一端（左端）から他端（右端）に延びる環状の壁部３６（貫通孔３６ａ）が形成されている。即ち、本体Ｂ１には、円柱状に形成されたスプール５０を挿入する直線状の貫通孔３６ａが形成されている。貫通孔３６ａを構成する環状の壁部３６には、第１内部油路４１、第２内部油路４２、第３内部油路４３、第４内部油路４４及び第５内部油路４５が達している。第１内部油路４１の端部４１ａが壁部３６に達している。第２内部油路４２の端部４２ａが壁部３６に達している。第３内部油路４３の左油路４３ａの端部４３ａ１が壁部３６に達している。第３内部油路４３の右油路４３ｂの端部４３ｂ１が壁部３６に達している。第３内部油路４３の中央油路４３ｃの端部４３ｃ１が壁部３６に達している。第４内部油路４４の左油路４４ａの端部４４ａ１が壁部３６に達している。第４内部油路４４の右油路４４ｂの端部４４ｂ１が壁部３６に達している。第５内部油路４５の左油路４５ａの端部４５ａ１が壁部３６に達している。第５内部油路４５の右油路４５ｂの端部４５ｂ１が壁部３６に達している。なお、端部４１ａ、端部４２ａ、端部４３ａ１、端部４３ｂ１、端部４３ｃ１、端部４４ａ１、端部４４ｂ１、端部４５ａ１、端部４５ｂ１は、凹状に形成されている。

図４Ａに示すように、第１制御弁２０Ａは、スプール５０を有している。スプール５０は、本体Ｂ１の内部を移動することによって、第１内部油路４１、第２内部油路４２、第３内部油路４３、第４内部油路４４及び第５内部油路４５の連通先を変更可能である。
以下、スプール５０について詳しく説明する。
スプール５０は、円柱状に形成されている。円柱状のスプール５０は、本体Ｂ１の内部に形成された貫通孔３６ａに挿入されている。スプール５０の左端又は右端は、本体Ｂ１から突出している。スプール５０の突出した部分（突出部）にレバー等の操作部材が連結されている。

スプール５０は、第１連通部５１を有している。第１連通部５１は、第２内部油路４２、第４内部油路４４及び第５内部油路４５を連通可能な部分である。具体的には、第１連通部５１は、第１延設油路５１ａと、複数の第２延設油路５１ｂと、複数の第３延設油路５１ｃと、第１凹部５１ｄを含んでいる。第１延設油路５１ａは、スプール５０の内部を長手方向（軸方向）に延びる油路であって、当該スプール５０の内部に軸方向に延びる孔を形成することにより構成されている。第１延設油路５１ａは、スプール５０の中途部から右部にかけて延びている。第１延設油路５１ａの左端及び右端は閉鎖されている。したがって、第１延設油路５１ａに入った作動油は、スプール５０の内部を軸方向に流れる。

複数の第２延設油路５１ｂは、第１延設油路５１ａの左端からスプール５０の外周面に延びる油路であって、第１延設油路５１ａと連通している。第１延設油路５１ａの左部には、複数の第２延設油路５１ｂが連通している。図４Ａに示すように、スプール５０には、周方向に所定の間隔で複数の第２延設油路５１ｂが設けられている。
複数の第３延設油路５１ｃは、第１延設油路５１ａの中途部からスプール５０の外周面に延びる油路であって、第１延設油路５１ａと連通している。第１延設油路５１ａの中途部には、複数の第３延設油路５１ｃが連通している。図４Ａに示すように、スプール５０には、周方向に所定の間隔で複数の第３延設油路５１ｃが設けられている。

第１凹部５１ｄは、スプール５０の外周面を環状に凹ますことにより形成した部分である。第１凹部５１ｄは、スプール５０の右部であって、第２延設油路５１ｂと重なるよう位置している。
さて、スプール５０は、第２連通部５２を有している。
第２連通部５２は、第１内部油路４１と第５内部油路４５とを連通可能である。また、第２連通部５２は、第１内部油路４１と第３内部油路４３とを連通可能である。具体的に
は、第２連通部５２は、第２凹部５２ａを含んでいる。第２凹部５２ａは、スプール５０の外周面を環状に凹ますことにより形成した部分である。第２凹部５２ａは、スプール５０の左部に位置している。

図４Ｂに示すように、スプール５０を中立位置２０ａ３と第１位置２０ａ１との中途部（中途位置２０ａ４）に位置させる。詳しく説明すると、第１凹部５１ｄと、第２内部油路４２の端部４２ａとをオーバーラップ（一致）させる。また、第３延設油路５１ｃと第４内部油路４４の右油路４４ｂ（端部４４ｂ１）とをオーバーラップ（一致）させる。即ち、第１制御弁２０Ａが中途位置２０ａ４である場合、第２内部油路４２と第４内部油路４４とを連通することができる。第１制御弁２０Ａが中途位置２０ａ４である場合、図４Ｂに示したＲ１のように、ブームシリンダ（第１油圧機器）１４から第１制御弁２０Ａに戻る戻り油は、第２油路２２、第２内部油路４２、第１凹部５１ｄ、第１連通部５１、第４内部油路４４、第４油路２４を介して排出される。

図４Ｃに示すように、スプール５０を第１位置２０ａ１（連通位置２０ａ１）に位置する。詳しく説明すると、第１凹部５１ｄと、第２内部油路４２の端部４２ａと、第５内部油路４５の右油路４５ｂ（端部４５ｂ１）とをオーバーラップ（一致）させる。また、第３延設油路５１ｃと第４内部油路４４の右油路４４ｂ（端部４４ｂ１）とをオーバーラップ（一致）させる。第２凹部５２ａと、第１内部油路４１の端部４１ａと、第３内部油路４３の左油路４３ａ（端部４３ａ１）とをオーバーラップ（一致）させる。即ち、第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１である場合、第２内部油路４２と第４内部油路４４と第５内部油路４５とを連通することができる。

第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１である場合、図４Ｃに示したＲ２のように、ブームシリンダ１４から第１制御弁２０Ａに戻る戻り油は、第２内部油路４２、第１連通部５１、第４内部油路４４を介して排出される。また、ブームシリンダ１４から第１制御弁２０Ａに戻る当該戻り油は、第２油路２２、第２内部油路４２、第１連通部５１、第５内部油路４５、第５油路２５を介して第２制御弁２０Ｂに供給される。第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１である場合、図４Ｃに示したＲ３のように、作動油ポンプＰ１から吐出された作動油は、第３内部油路４３（左油路４３ａ）、第２連通部５２（第２凹部５２ａ）、第１内部油路４１（端部４１ａ）、第１油路２１を介してブームシリンダ１４に供給される。

以上によれば、スプール５０は、中途位置２０ａ４である場合に、第２内部油路４２と第４内部油路４４とを連通可能な第１連通部５１を有している。これによって、スプール５０を中立位置２０ａ３から第１位置２０ａ１に移動させる場合、第２内部油路４２と第５内部油路４５とが連通する前に、第２内部油路４２と第４内部油路４４とを連通可能である。また、スプール５０を中立位置２０ａ３から第１位置２０ａ１に移動させる場合、第１内部油路４１と第３内部油路４３とが連通する前に、第２内部油路４２と第４内部油路４４とを連通可能である。例えば、上流側の制御弁（第１制御弁２０Ａ）と下流側の制御弁（第２制御弁２０Ｂ）とに着目した場合、第２内部油路４２と第５内部油路４５とが連通する前に、第２内部油路４２と第４内部油路４４とを連通させることができるため、下流側の制御弁（第２制御弁２０Ｂ）に依存することなく、上流側の制御弁（第１制御弁２０Ａ）を通過した作動油を排出することができるため、上流側の第１油圧機器１４を安定して作動させることができる。

また、スプール５０は、第２内部油路４２と、第４内部油路４４と、第５内部油路４５とを連通可能な第１連通部５１を有している。第１連通部５１は、スプール５０の長手方向に延びる第１延設油路５１ａと、第１延設油路５１ａの一方端からスプール５０の外周面に延びる複数の第２延設油路５１ｂと、第１延設油路５１ａの中途部からスプール５０の外周面に延びる複数の第３延設油路５１ｃとを含む。これによって、スプール５０の内部及び外周面に第１延設油路５１ａと、第２延設油路５１ｂと、第３延設油路５１ｃとを形成することで、第１連通部５１を設けることができる。このため、本体Ｂ１を加工しなくても、スプール５０に設けた第１連通部５１によって作動油を排出することができる。

なお、第１連通部５１と同様の構成は、スプール５０の左側においても適用可能である
。即ち、第１位置２０ａ１と同様の構成を第２位置２０ａ２にも適用すれば、スプール５０を中立位置２０ａ３から第２位置２０ａ２に移動させる場合、第１内部油路４１と第５内部油路４５とが連通する前に、第１内部油路４１と、第４内部油路４４とを連通可能である。また、スプール５０を中立位置２０ａ３から第２位置２０ａ２に移動させる場合、第２内部油路４２と第３内部油路４３とが連通する前に、第１内部油路４１と、第４内部油路４４とを連通可能である。

以上、本発明について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
上述した実施形態では、第１油圧機器はブームシリンダ１４であり、第２油圧機器はバケットシリンダ１７であったが、その他の油圧シリンダであってもよいし限定されない。また、排出油路２４は、作動油タンク１５に接続されているが、作動油の排出先は作動油タンク１５に限定されず、油圧ポンプの吸込み部であってもよいし、その他の場所であってもよく限定されない。

１ 作業機
１９ｃ 第１逆止弁
２０ 制御弁
２１ 第１油路（第１連通路）
２２ 第２油路（第２連通路）
２３ 第３油路（メイン油路）
２４ 第４油路（排出油路）
２４ｂ 第２排出油路
２５ 第５油路（供給油路）
２８ オイルクーラ
３１ 第１ポート
３２ 第２ポート
３３ 第３ポート
３４ 第４ポート
３５ 第５ポート
４１ 第１内部油路
４２ 第２内部油路
４３ 第３内部油路
４４ 第４内部油路
４５ 第５内部油路
５０ スプール
５１ 第１連通部
５１ａ 第１延設油路
５１ｂ 第２延設油路
５１ｃ 第３延設油路
５２ 第２連通部
６１ａ 第１接続油路
６１ｂ 第２接続油路
６５ａ 第１分岐流路
６５ｂ 第２分岐流路
６７ａ 第１絞り部
６７ｂ 第２絞り部
６７ｃ 絞り
６７ｄ 絞り
６７ｅ 絞り
Ｂ１ 本体
Ｐ１ 第１油圧ポンプ
Ｐ２ 第２油圧ポンプ

Claims (4)

1. 第１油圧機器に接続された第１油路が接続される第１ポートと、前記第１油圧機器に接続された第２油路が接続される第２ポートと、作動油を吐出する油圧ポンプに接続される第３油路が接続される第３ポートと、作動油タンクに作動油を排出する第１排出油路が接続される第４ポートと、前記第１ポート又は前記第２ポートを通過した作動油を外部の制御弁に排出する第５ポートと、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポート、前記第４ポート、及び前記第５ポートに接続された第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路及び第５内部油路と、を有する本体と、
   前記本体の内部を移動することで前記第１内部油路、前記第２内部油路、前記第３内部油路、前記第４内部油路、及び前記第５内部油路の連通先を変更可能であり且つ前記第２内部油路と前記第５内部油路とが連通又は前記第１内部油路と前記第５内部油路とが連通する連通位置と、中立位置とに移動可能なスプールを備え、
   前記スプールは、前記連通位置と前記中立位置との間、及び前記連通位置である場合に、前記第２内部油路と前記第４内部油路又は前記第１内部油路と前記第４内部油路とを連通する第１連通部を有している制御弁。
2. 前記スプールは、前記第１内部油路と前記第３内部油路とが連通している場合、前記第２内部油路と、前記第５内部油路とを連通する請求項１に記載の制御弁。
3. 前記第１連通部は、前記スプールの長手方向に延びる第１延設油路と、前記第１延設油路の一方端から前記スプールの外周面に延びる複数の第２延設油路と、前記第１延設油路の中途部から前記スプールの外周面に延びる複数の第３延設油路とを含む請求項１又は２に記載の制御弁。
4. 前記スプールは、前記第１内部油路と前記第３内部油路とを連通可能な第２連通部を有しており、
   前記第２連通部は、前記スプールの外周面に形成された凹部である請求項１〜３のいずれかに記載の制御弁。

Images