(57)【要約】【課題】簡素な構成で被動作部を作動させたり機体の降下を防止したりすることが可能な降下防止弁装置、ブレード装置および作業機械を提供する。【解決手段】コントロールバルブ28からブレードシリンダ34のヘッド室34hへの作動油の流れを許容しその逆方向の作動油の流れを阻止する逆止弁41を設ける。逆止弁41の収容部70とは別個にピストン収容部42を設ける。ピストン収容部42にパワーピストン43を移動可能に収容する。パワーピストン43は、ピストン収容部42にブレードシリンダ34のロッド室34rと連通する第一ピストン室42p1と逆止弁41のポペット71側に位置しタンク52と連通するドレン用の第二ピストン室42p2とを画成する。パワーピストン43を逆止弁41のポペット71と接続し、逆止弁41のスプリング72によるポペット71の付勢力とブレードシリンダ34のロッド室圧との差により作動可能とする。【選択図】図１
2020063788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被動作部による機体の支持動作用の第一流体室およびその反対の第二流体室への制御弁からの作動流体の給排により伸縮されて被動作部を作動させる流体圧シリンダに取り付けられる降下防止弁装置であって、
制御弁および流体圧シリンダの第一流体室と連通する収容部と、収容部に移動可能に収容された弁体と、弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材とを備え、制御弁から流体圧シリンダの第一流体室への作動流体の流れを許容しその逆方向の作動流体の流れを阻止する逆止弁と、
逆止弁の収容部とは別個に設けられたピストン収容部と、
ピストン収容部に移動可能に収容され、ピストン収容部に流体圧シリンダの第二流体室と連通する第一ピストン室と逆止弁の弁体側に位置しタンクと連通するドレン用の第二ピストン室とを画成するとともに、逆止弁の弁体と接続され、逆止弁の付勢部材による弁体の付勢力と流体圧シリンダの第二流体室圧との差により作動可能なパワーピストンと
を具備したことを特徴とする降下防止弁装置。
【請求項２】
逆止弁、ピストン収容部、および、パワーピストンを内蔵するとともに、逆止弁の収容部と流体圧シリンダの第一流体室とを直接連通する通路を内部に備え、流体圧シリンダに直付けされた弁本体を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の降下防止弁装置。
【請求項３】
逆止弁の弁体とパワーピストンとは、互いに別体で設けられた
ことを特徴とする請求項１または２記載の降下防止弁装置。
【請求項４】
逆止弁は、付勢部材を収容するとともに流体圧シリンダの第一流体室圧を供給可能な背圧室を収容部に有するパイロット逆止弁である
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一記載の降下防止弁装置。
【請求項５】
流体圧シリンダの第一流体室圧が予め設定されたリリーフ圧に達すると開弁するリリーフ弁と、
リリーフ弁から流出する流体圧シリンダの第一流体室からの作動流体によりパイロット操作されて、背圧室と流体圧シリンダの第一流体室とを連通する位置と、背圧室とタンクとを連通する位置とを切り換え可能な選択弁とを備えた
ことを特徴とする請求項４記載の降下防止弁装置。
【請求項６】
対をなす流体圧シリンダにそれぞれ取り付けられる降下防止弁装置であって、
対をなす流体圧シリンダの第一流体室を連通するバランスラインと、
バランスラインに設けられ、前後差圧が予め所定された所定圧に達すると閉弁するヒューズ弁とを備えた
ことを特徴とする請求項４または５記載の降下防止弁装置。
【請求項７】
パワーピストンが流体圧シリンダの第二流体室圧を受ける面積は、逆止弁の弁体が流体圧シリンダの第一流体室圧を受ける面積よりも大きい
ことを特徴とする請求項４乃至６いずれか一記載の降下防止弁装置。
【請求項８】
被動作部であるブレードと、
ブレードを機体に上下動可能に軸連結する連結アームと、
第一流体室であるヘッド室と、第二流体室であるロッド室とを備え、伸縮によりブレードを上下動させる流体圧シリンダと、
流体圧シリンダに取り付けられた請求項１乃至７いずれか一記載の降下防止弁装置と、
流体圧シリンダのヘッド室およびロッド室に給排される作動流体の方向および流量を制御する制御弁と
を具備したことを特徴とするブレード装置。
【請求項９】
機体と、
機体に設けられた請求項８記載のブレード装置と
を具備したことを特徴とする作業機械。
【請求項１０】
機体は、
ブレード装置の連結アームによりブレードが連結されるとともに流体圧シリンダが配置される下部走行体と、
ブレード装置の制御弁が配置され、下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、
上部旋回体の旋回中心に配置され、制御弁と降下防止弁装置および流体圧シリンダとを接続するスイベルジョイントとを備えた
ことを特徴とする請求項９記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被動作部を上下動させる流体圧シリンダに取り付けられる降下防止弁装置、これを有するブレード装置、および、これを備える作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば油圧ショベルなどの作業機械において、排土作業用のブレード装置を備えるものがある。このブレード装置は、例えばバケットによる掘削作業を行う場合にブレードを接地させ、掘削作業に伴う地面からの反力を機体に作用させて機体を傾きにくくするアウトリガとして用いられることがある。このようにブレード装置をアウトリガとして用いる場合、ブレードシリンダに接続される配管に仮に損傷などが生じた場合にブレードシリンダが縮んで機体が降下しないようにすることが求められる。
【０００３】
例えばコントロールバルブのスプール切り換えに応じてパイロットラインから供給されたパイロット圧によりパイロット式切換弁を切り換えることで、アームシリンダの落下を防止する構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、例えばブレードシリンダに対してロッド室とコントロールバルブとを連通する通路にパイロットラインから供給されたパイロット圧により開閉を切り換え可能なパイロットチェック弁を設けて、ブレードの落下を防止する構成が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
しかしながら、ブレードシリンダの場合、機体の下部走行体に配置されていることから、地面と近く、上部旋回体の配管と比較して、土砂や岩石などによって配管に損傷が生じやすく、油圧ラインを増設しづらいとともに、機体の上部旋回体と下部走行体との油圧配管を接続するスイベルジョイントを介してコントロールバルブから圧油が供給される構成となっているため、コストやレイアウトを考慮すると、機体の降下防止用の弁を設ける際に、スイベルジョイントに油圧ラインやパイロットライン用の新たなポートを追加することなく機体の降下を防止可能とすることが望まれる。
【０００５】
この点、例えばパイロット圧としてロッド側圧が供給されるパイロット逆止弁を用い、ブレード下げの際にはブレードシリンダのロッド室への作動油の供給を絞る構成が知られている（例えば、特許文献３参照。）。この構成では、コントロールバルブと油圧シリンダのヘッド室とが直接配管により接続されていることから、この配管に仮に損傷などが生じた場合、ヘッド室から作動油が流出することとなり、機体の降下を防止することが困難である。
【０００６】
また、例えばパイロット圧としてヘッド側圧が供給されるパイロット逆止弁を用い、コントロールバルブと油圧シリンダのヘッド室およびロッド室とをそれぞれ接続する構成が知られている（例えば、特許文献４参照。）。この構成では、パイロット逆止弁のピストンがポペットを開弁方向に押した際に、ピストンに対してヘッド側圧とロッド側圧とが加わることとなり、ピストンの適切な動作を得ることが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公平６−６２４７号公報
【特許文献２】特開平１１−３３６１１６号公報
【特許文献３】実開昭５１−１７８２６号公報
【特許文献４】特開昭４８−９２９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、油圧ラインやパイロットラインなどの追加に伴う複雑化を招くことなくブレードなどの被動作部を作動させたり機体の降下を防止したりすることが求められる。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、簡素な構成で被動作部を作動させたり機体の降下を防止したりすることが可能な降下防止弁装置、これを有するブレード装置、および、これを備えた作業機械を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、被動作部による機体の支持動作用の第一流体室およびその反対の第二流体室への制御弁からの作動流体の給排により伸縮されて被動作部を作動させる流体圧シリンダに取り付けられる降下防止弁装置であって、制御弁および流体圧シリンダの第一流体室と連通する収容部と、収容部に移動可能に収容された弁体と、弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材とを備え、制御弁から流体圧シリンダの第一流体室への作動流体の流れを許容しその逆方向の作動流体の流れを阻止する逆止弁と、逆止弁の収容部とは別個に設けられたピストン収容部と、ピストン収容部に移動可能に収容され、ピストン収容部に流体圧シリンダの第二流体室と連通する第一ピストン室と逆止弁の弁体側に位置しタンクと連通するドレン用の第二ピストン室とを画成するとともに、逆止弁の弁体と接続され、逆止弁の付勢部材による弁体の付勢力と流体圧シリンダの第二流体室圧との差により作動可能なパワーピストンとを具備した降下防止弁装置である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の降下防止弁装置において、逆止弁、ピストン収容部、および、パワーピストンを内蔵するとともに、逆止弁の収容部と流体圧シリンダの第一流体室とを直接連通する通路を内部に備え、流体圧シリンダに直付けされた弁本体を備えた降下防止弁装置である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の降下防止弁装置における逆止弁の弁体とパワーピストンとが、互いに別体で設けられた降下防止弁装置である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３いずれか一記載の降下防止弁装置の逆止弁が、付勢部材を収容するとともに流体圧シリンダの第一流体室圧を供給可能な背圧室を収容部に有するパイロット逆止弁である降下防止弁装置である。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の降下防止弁装置において、流体圧シリンダの第一流体室圧が予め設定されたリリーフ圧に達すると開弁するリリーフ弁と、リリーフ弁から流出する流体圧シリンダの第一流体室からの作動流体によりパイロット操作されて、背圧室と流体圧シリンダの第一流体室とを連通する位置と、背圧室とタンクとを連通する位置とを切り換え可能な選択弁とを備えた降下防止弁装置である。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の降下防止弁装置において、対をなす流体圧シリンダにそれぞれ取り付けられる降下防止弁装置であって、対をなす流体圧シリンダの第一流体室を連通するバランスラインと、バランスラインに設けられ、前後差圧が予め所定された所定圧に達すると閉弁するヒューズ弁とを備えたものである。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項４乃至６いずれか一記載の降下防止弁装置において、パパワーピストンが流体圧シリンダの第二流体室圧を受ける面積が、逆止弁の弁体が流体圧シリンダの第一流体室圧を受ける面積よりも大きい降下防止弁装置である。
【００１７】
請求項８記載の発明は、被動作部であるブレードと、ブレードを機体に上下動可能に軸連結する連結アームと、第一流体室であるヘッド室と、第二流体室であるロッド室とを備え、伸縮によりブレードを上下動させる流体圧シリンダと、流体圧シリンダに取り付けられた請求項１乃至７いずれか一記載の降下防止弁装置と、流体圧シリンダのヘッド室およびロッド室に給排される作動流体の方向および流量を制御する制御弁とを具備したブレード装置である。
【００１８】
請求項９記載の発明は、機体と、機体に設けられた請求項８記載のブレード装置とを具備した作業機械である。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の作業機械における機体が、ブレード装置の連結アームによりブレードが連結されるとともに流体圧シリンダが配置される下部走行体と、ブレード装置の制御弁が配置され、下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、上部旋回体の旋回中心に配置され、制御弁と降下防止弁装置および流体圧シリンダとを接続するスイベルジョイントとを備えた作業機械である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明によれば、逆止弁の弁体側の第二ピストン室から流体圧が作用しないパワーピストンが逆止弁の弁体と接続される。そのため、制御弁から流体圧シリンダの第二流体室側へと作動流体を供給した場合、逆止弁の付勢部材による弁体の付勢力を流体圧シリンダの第二流体室圧が上回ってパワーピストンにより逆止弁の弁体が開弁方向に移動し、流体圧シリンダの第一流体室から制御弁へと作動流体を排出できる。また、制御弁から流体圧シリンダの第一流体室側へと作動流体を供給した場合、逆止弁の付勢部材による弁体の付勢力に抗して弁体が開弁方向に移動し、流体圧シリンダの第一流体室へと作動流体を供給できる。さらに、例えば逆止弁の収容部と制御弁とを連通する通路に破損などが生じた際には、逆止弁の弁体が付勢部材による付勢力により閉弁方向に保持され、流体圧シリンダの第一流体室から制御弁への作動流体の排出を阻止し、被動作部が機体の支持を解除しないようにする。したがって、制御弁側からのパイロットラインなどを新たに追加することなく、簡素な構成で被動作部を作動させたり、被動作部により支持した機体の降下を防止したりすることが可能となる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、逆止弁、ピストン収容部、および、パワーピストンを内蔵する弁本体を流体圧シリンダに直付けし、その内部に逆止弁の収容部と流体圧シリンダの第一流体室とを直接連通する通路を形成することで、収容部と流体圧シリンダの第一流体室とを接続するための配管をなくし、収容部と流体圧シリンダの第一流体室とを連通する通路の破損を防止でき、この破損に起因する機体の降下を防止できる。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、逆止弁の弁体とパワーピストンとを互いに別体とすることで、降下防止弁装置の密閉性を向上できるとともに、製造が容易になる。
【００２３】
請求項４記載の発明によれば、逆止弁を、付勢部材を収容するとともに流体圧シリンダの第一流体室圧を供給可能な背圧室を収容部に画成したパイロット逆止弁とすることで、流体圧シリンダの第一流体室圧を利用して逆止弁の弁体の動作をよりきめ細かく制御できる。
【００２４】
請求項５記載の発明によれば、流体圧シリンダの第一流体室に過負荷が加わったときにリリーフ弁が開弁し、リリーフ弁から流出する流体圧シリンダの第一流体室からの作動流体により選択弁がパイロット操作されて背圧室とタンクとを連通する位置とに切り換わることで、逆止弁の背圧を抜いて弁体を開弁方向に移動させることができ、第一流体室から制御弁を介してタンクへと作動流体を戻して過負荷を逃がすことができる。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、対をなす流体圧シリンダの第一流体室を連通するバランスラインにヒューズ弁を設けることで、例えばバランスラインが破損した際に、ヒューズ弁の前後差圧が予め所定された所定圧に達してヒューズ弁が閉弁し、流体圧シリンダの第一流体室からバランスラインを介して作動流体が流出することを防止でき、この流出に起因する機体の降下を防止できる。
【００２６】
請求項７記載の発明によれば、パワーピストンが流体圧シリンダの第二流体室圧を受ける面積を、逆止弁の弁体が流体圧シリンダの第一流体室圧を受ける面積よりも大きくすることで、流体圧シリンダの第一流体室と第二流体室とを、それぞれ制御弁を介してタンクに連通しようとすると、第二流体室圧によりパワーピストンが受ける力が、第一流体室圧により逆止弁の弁体が受ける力を上回り、パワーピストンによって逆止弁の弁体を開弁方向に移動させることができるので、第一流体室と第二流体室とをともにタンクに連通させることが可能になる。このため、流体圧シリンダにフロート機能を容易に付与することが可能になる。
【００２７】
請求項８記載の発明によれば、被動作部であるブレードを上下動させる流体圧シリンダに対して請求項１乃至７いずれか一記載の降下防止弁装置を取り付けることで、制御弁側からのパイロットラインなどを新たに追加することなく、簡素な構成でブレードを上下動させたり、接地されたブレードの反力により支持した機体の降下を防止したりすることが可能となる。
【００２８】
請求項９記載の発明によれば、請求項８記載のブレード装置を備えることで、簡素な構成でブレードを上下動させたり接地されたブレードの反力により支持した機体の降下を防止したりすることが可能な作業機械を提供できる。
【００２９】
請求項１０記載の発明によれば、スイベルジョイントにパイロットラインなどのポートを新たに追加することなく、簡素な構成でブレードを上下動させたり、接地されたブレードの反力により支持した機体の降下を防止したりすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る降下防止弁装置を有するブレード装置を備える作業機械の一実施の形態を示すブレードの中立位置の流体圧回路図である。
【図２】同上作業機械を示すブレードの上げ動作時の流体圧回路図である。
【図３】同上作業機械を示すブレードの下げ動作時の流体圧回路図である。
【図４】同上作業機械を示すブレードのフロート動作時の流体圧回路図である。
【図５】同上作業機械を示す配管損傷時の流体圧回路図である。
【図６】同上作業機械を示す過負荷のリリーフ時の流体圧回路図である。
【図７】同上降下防止弁装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を、図１乃至図７に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。
【００３２】
図１乃至図６において、10は作業機械である。本実施の形態の作業機械10としては、例えば油圧ショベル型の作業機械を例に挙げて説明する。
【００３３】
作業機械10は、機体11を備えている。機体11は、本実施の形態において、下部走行体12上に上部旋回体13が旋回可能に設けられて構成されている。下部走行体12は、ホイール式でも履体式でもよく、走行モータにより駆動される。また、上部旋回体13は、旋回モータにより駆動される。また、機体11は、キャブ14を備えている。キャブ14は、上部旋回体13に搭載される。
【００３４】
さらに、機体11には、作業装置15が設けられている。作業装置15は、例えば上部旋回体13の基端部が上下方向回動自在に軸連結されたブームの先端部に、スティックであるアームが軸連結されているとともに、アームの先端部に、バケットが軸連結されている。そして、ブームは、流体圧シリンダであるブームシリンダによって回動され、アームは、流体圧シリンダであるアームシリンダによって回動され、バケットは、流体圧シリンダであるバケットシリンダにより回動される。これらブームシリンダ、アームシリンダ、および、バケットシリンダには、配管を介して制御弁であるコントロールバルブ28から作動流体である作動油が給排される。コントロールバルブ28は、上部旋回体13に搭載される。
【００３５】
そして、機体11には、ブレード装置31が設けられている。ブレード装置31は、下部走行体12に設けられた下部支持装置である。ブレード装置31は、排土体である車幅方向に延びる被動作部であるブレード32と、ブレード32を機体11の下部走行体12に対して回動可能に支持する連結アーム33と、流体圧シリンダであるブレードシリンダ34とを備えている。本実施の形態において、連結アーム33およびブレードシリンダ34は、例えばそれぞれ左右一対ずつ設けられている。また、ブレードシリンダ34は、コントロールバルブ28からスイベルジョイント35を介して作動油が給排される。スイベルジョイント35は、上部旋回体13の旋回中心に配置されている。また、ブレードシリンダ34には、降下防止弁装置36が搭載されている。降下防止弁装置36は、図７に示されるように、ブレードシリンダ34に直付けされた一つのブロック状の弁本体40を備えている。弁本体40には、逆止弁41、ピストン収容部42、パワーピストン43が内蔵されている。
【００３６】
そして、作業機械10には、図１乃至図６に示される流体圧システムである油圧システムが搭載されている。
【００３７】
機体11に搭載された流体圧ポンプであるメインポンプ50は、機体11に搭載されたエンジンにより駆動される。メインポンプ50は、コントロールバルブ28に設けられたセンタバイパス通路51を介してタンク52に接続され、コントロールバルブ28の制御用スプールの変位量に応じてメインポンプ50からセンタバイパス通路51を通じてタンク52に戻される作動油の流量が減少されるようになっている。また、コントロールバルブ28には、センタバイパス通路51から分岐した供給通路53にチェック弁54が設けられている。さらに、コントロールバルブ28には、センタバイパス通路51と接続されてタンク52と接続される戻り通路55が設けられている。また、コントロールバルブ28には、左右の走行モータ、旋回モータ、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ、ブレードシリンダ34などの各アクチュエータと接続される接続通路57，58が設けられている。さらに、本実施の形態では、接続通路57とセンタバイパス通路51とを接続する通路60に、メイクアップチェック（負圧防止）用のチェック弁61を備えるラインリリーフ弁62が設けられている。
【００３８】
本実施の形態のコントロールバルブ28において、走行モータ、旋回モータ、ブームシリンダ、アームシリンダおよびバケットシリンダ用の制御用スプールは、既知のものを用いることができるため図示を省略し、ブレードシリンダ34用の制御用スプール28BLのみを図示するものとする。ここで、制御用スプール28BLは、例えばキャブ14に配置されたレバーやペダルなどの操作器の操作に伴うパイロット弁の操作方向および操作量に応じて変位方向および変位量が制御され、メインポンプ50からブレードシリンダ34の第一流体室であるヘッド室34hおよび第二流体室であるロッド室34rに供給される作動油を方向制御および流量制御し、操作量の増加に応じて作動油流量を増加させるように変位する。制御用スプール28BLは、本実施の形態において、中立位置Ｎと、作動位置Ｐ1，Ｐ2と、フロート位置Ｐ3とを備える。制御用スプール28BLは、パイロット圧が供給されていない状態では、ブレードシリンダ34への圧油供給を行なわない中立位置Ｎに位置する。また、制御用スプール28BLは、パイロット圧が供給されることでメインポンプ50の吐出油をブレードシリンダ34のヘッド室34hおよびロッド室34rに給排する作動位置Ｐ1，Ｐ2、または、ブレードシリンダ34のヘッド室34hおよびロッド室34rをタンク52に接続するフロート位置Ｐ3に切り換わるように構成されている。この場合、制御用スプール28BLの変位量（移動ストローク）は、入力されるパイロット圧の増減に対応して増減し、変位量が大きいほど、通過油量が大きくなるように、つまり弁開度が大きくなるように制御される。
【００３９】
そして、接続通路57，58は、スイベルジョイント35を介して、通常、アクチュエータと接続されるものであるが、本実施の形態では、ブレードシリンダ34に対して取り付けられた降下防止弁装置36と接続されている。
【００４０】
本実施の形態において、接続通路57は、降下防止弁装置36の通路65と接続され、接続通路58は、降下防止弁装置36の通路66と接続されるとともに、分岐通路67を介してブレードシリンダ34のロッド室34rと直接接続される。
【００４１】
降下防止弁装置36の通路65は、逆止弁41と接続される。逆止弁41は、弁本体40に形成された収容部70に弁体であるポペット71が移動可能に収容され、ポペット71が閉弁方向すなわち弁座に向かって付勢部材であるスプリング72により付勢されている。収容部70内には、ポペット71により、弁座を含んで通路65と連通する弁座室70r1と背圧室70r2とが画成される。弁座室70r1に弁座を挟んで通路65と通路74とが接続される。通路74は、弁本体40に形成され、ブレードシリンダ34のヘッド室34hと直接接続される。また、通路74には、弁本体40に形成された連通路75が分岐され、連通路75は、弁本体40に設けられたリリーフ弁77および絞り78を介してタンク52と接続される。リリーフ弁77は、ブレードシリンダ34のヘッド室圧が予め設定されたリリーフ圧に達すると開弁するように設定されている。
【００４２】
また、連通路75には、弁本体40に形成された分岐通路80が分岐され、分岐通路80には、選択弁81が設けられている。すなわち、ブレードシリンダ34のヘッド室34hが、選択弁81を介して逆止弁41の背圧室70r2に連通される。選択弁81は、リリーフ弁77から流出するブレードシリンダ34のヘッド室34hからの作動油によりパイロット操作される。選択弁81は、逆止弁41の背圧室70r2とブレードシリンダ34のヘッド室34hとを連通する第一位置Ｐ4と、背圧室70r2とタンク52とを連通する第二位置Ｐ5とを切り換え可能となっている。
【００４３】
さらに、連通路75には、反対側のブレードシリンダ34に取り付けられた降下防止弁装置36と接続されるバランスライン83が分岐され、バランスライン83にヒューズ弁84が設けられている。すなわち、バランスライン83は、一対のブレードシリンダ34のヘッド室34hを連通している。バランスライン83は、一部が弁本体40に形成され、反対側の降下防止弁装置36の弁本体40との間は、例えば配管により形成されている。ヒューズ弁84は、バランスライン83が破損した際のブレードシリンダ34のヘッド室34hの油漏れを阻止するものである。ヒューズ弁84は、弁本体40に内蔵され、前後差圧が予め所定された所定圧に達すると閉弁するように構成されている。
【００４４】
また、降下防止弁装置36の通路66は、ピストン収容部42と接続される。ピストン収容部42は、逆止弁41の収容部70とは独立して弁本体40に形成される。このピストン収容部42は、パワーピストン43を移動可能に収容するとともに、パワーピストン43により、第一ピストン室42p1と第二ピストン室42p2とがピストン収容部42内に画成される。第一ピストン室42p1は、通路66と接続されている。したがって、第一ピストン室42p1は、通路66、接続通路58および分岐通路67を介してブレードシリンダ34のロッド室34rと接続される。第一ピストン室42p1に臨むパワーピストン43の表面積であるパワーピストン43の受圧面積は、背圧室70r2に臨むポペット71の表面積であるポペット71の受圧面積よりも相当大きい。また、第二ピストン室42p2は、パワーピストン43に対して逆止弁41のポペット71側（図中左側）に位置し、絞り78の下流側でタンク52と連通するドレン用である。したがって、パワーピストン43には、ピストン収容部42内において、逆止弁41側（ポペット71側）に向かう方向に油圧が作用するものの、その反対方向から反力を受けないように、すなわち基本的に圧力が立たないように構成されている。第二ピストン室42p2は、図７示されるように、弁本体40に形成される連通部86を介して逆止弁41の収容部70の弁座室70r1と連通される。連通部86には、パワーピストン43の移動をポペット71に伝達してポペット71の移動をパワーピストン43の移動に連動させる連結部材である連結ロッド87が配置されている。連結ロッド87は、パワーピストン43およびポペット71とは別体に形成されている。また、連結ロッド87は、長尺に形成され、パワーピストン43およびポペット71に対して、これらパワーピストン43およびポペット71に対向する端面の面積が小さく設定されている。
【００４５】
次に、図示された実施の形態の動作を説明する。
【００４６】
（ブレード中立）
オペレータが操作器を中立位置としている場合、図１に示されるように、コントロールバルブ28の制御用スプール28BLが中立位置Ｎとなると、メインポンプ50はセンタバイパス通路51に接続され、逆止弁41はスプリング72の付勢力により、ポペット71が閉弁方向に移動されて弁座と当接し、通路65および通路74とそれぞれ連通するポート間を遮断する。このため、メインポンプ50から吐出される作動油はセンタバイパス通路51を経由してタンク52へと戻され、ブレードシリンダ34に作動油が供給されることがなく、ブレードシリンダ34が伸縮作動せずに現状を維持する。
【００４７】
（ブレード上げ）
オペレータが操作器をブレード上げ方向に操作した場合、図２に示されるように、コントロールバルブ28の制御用スプール28BLが作動位置Ｐ1に切り換わり、メインポンプ50が供給通路53のチェック弁54を介して接続通路58に接続され、接続通路57が戻り通路55を介してタンク52に接続される。そのため、メインポンプ50から吐出された作動油は、制御用スプール28BLの作動量に応じて、接続通路58から分岐通路67を介してブレードシリンダ34のロッド室34rに供給されるとともに、降下防止弁装置36の通路66からピストン収容部42の第一ピストン室42p1に供給される。この結果、パワーピストン43が、ブレードシリンダ34のロッド側圧（ポンプ圧）により逆止弁41に接近する側（図中左側）へと押し込まれて移動され、連結ロッド87を介して逆止弁41のポペット71がスプリング72の付勢に抗して押し込まれて強制的に移動され、弁座が開かれて通路65と通路74とが連通して、接続通路57が通路65、通路74を介してブレードシリンダ34のヘッド室34hと接続され、ヘッド室34hから作動油がタンク52へと戻される。したがって、ブレードシリンダ34が短縮され、ブレード32が上げ動作される。なお、この状態で、オペレータが操作器を中立位置に戻した場合には、ブレードシリンダ34のヘッド室34hとロッド室34rとの作動油が増減されず、ブレード32が上げ位置を維持する。
【００４８】
（ブレード下げおよび機体11持ち上げ）
オペレータが操作器をブレード下げ方向に操作した場合、図３に示されるように、コントロールバルブ28の制御用スプール28BLが作動位置Ｐ2に切り換わり、メインポンプ50が供給通路53のチェック弁54を介して接続通路57に接続され、接続通路58が戻り通路55を介してタンク52に接続される。そのため、メインポンプ50から吐出された作動油は、制御用スプール28BLの作動量に応じて、接続通路57から降下防止弁装置36の通路65を介して逆止弁41の弁座室70r1に供給され、ポペット71がスプリング72の付勢に抗して押し込まれて移動し、弁座が開かれて通路65と通路74とが連通して、接続通路57が通路65、通路74を介してブレードシリンダ34のヘッド室34hに接続され、メインポンプ50から作動油がブレードシリンダ34のヘッド室34hに供給される。連結ロッド87は、ポペット71から離れる。また、ブレードシリンダ34のロッド室34rからは、分岐通路67、接続通路58、および、戻り通路55を介してタンク52と接続され、ロッド室34rから作動油がタンク52へと戻される。したがって、ブレードシリンダ34が伸張され、ブレード32が下げ動作される。そこで、ブレード32を接地させた状態でブレード32を上記のように下げ動作させることで、機体11を持ち上げることが可能になる。なお、この状態で、オペレータが操作器を中立位置に戻した場合には、ブレードシリンダ34のヘッド室34hとロッド室34rとの作動油が増減されず、ブレード32が下げ位置を維持する。
【００４９】
（ブレードフロート）
オペレータが操作器をフロート位置に切り換えた場合、図４に示されるように、コントロールバルブ28の制御用スプール28BLがフロート位置Ｐ3に切り換わり、メインポンプ50がセンタバイパス通路51に接続され、接続通路57，58がそれぞれタンク52に接続される。すなわち、ブレードシリンダ34のロッド室34rが接続通路58および戻り通路55を介してタンク52と連通する。このとき、ブレードシリンダ34のロッド室圧（タンク圧）がパワーピストン43の第一ピストン室42p1に供給される一方、ブレードシリンダ34のヘッド室圧は逆止弁41の背圧室70r2に作用するものの、パワーピストン43の受圧面積がポペット71の受圧面積より相当大きいことで、僅かなタンク圧であってもパワーピストン43に加わる圧力がスプリング72の付勢力とポペット71の背圧との和を上回り、逆止弁41に接近する側（図中左側）へと押し込まれて移動され、連結ロッド87を介して逆止弁41のポペット71がスプリング72の付勢に抗して押し込まれて強制的に移動される。そのため、逆止弁41の弁座が開かれて通路65と通路74とが連通して、接続通路57および戻り通路55を介してブレードシリンダ34のヘッド室34hもタンク52に接続される。この結果、ブレードシリンダ34のヘッド室34hとロッド室34rとがともにタンク52に接続されてこれらに圧力が作用せず、作動油がヘッド室34hとロッド室34rとの間で自由に行き来可能となるため、ブレード32が固定されることなく作業機械10の重量によって自由に上下動可能なフロート状態となる。このフロート機能を用いることで、例えば作業機械10の重量により地面を均すことができる。
【００５０】
（配管破損時およびバランスライン破損時）
例えば、接続通路57が仮に破損した場合、図５に示されるように、逆止弁41のポペット71がスプリング72の付勢力により弁座への当接を維持し、通路65と通路74との連通が遮断された状態を維持する。そこで、ブレードシリンダ34のヘッド室34hが接続通路57と接続されて接続通路57の破損部分からヘッド室34hの作動油が油圧システム外に漏出し、ブレードシリンダ34が短縮されることを阻止する。そのため、ブレード32を接地させて機体11を持ち上げ支持している状態で接続通路57が仮に破損した場合でも、ブレードシリンダ34の短縮による機体11の降下を阻止することができる。なお、仮に接続通路58が破損した場合には、接続通路58の破損部分からブレードシリンダ34のロッド室34rの作動油が油圧システム外に漏出する場合もあり得るものの、このような漏出は、ブレードシリンダ34を伸張させる方向に働くものであり、ブレードシリンダ34の短縮、ひいては機体11の降下を招くものではない。
【００５１】
また、例えば、バランスライン83が仮に破損した場合、バランスライン83に設けられたヒューズ弁84の前後差圧が拡大することとなり、ヒューズ弁84が閉弁し、バランスライン83に対してブレードシリンダ34のヘッド室34hを遮断する。この結果、ブレードシリンダ34のヘッド室34hの作動油がバランスライン83から油圧システム外に漏出することを防止する。そのため、ブレード32を接地させて機体11を持ち上げ支持している状態でバランスライン83が仮に破損した場合でも、ブレードシリンダ34の短縮による機体11の降下を阻止することができる。
【００５２】
（過負荷時）
例えば、ブレード32に対して過負荷が加わった場合、図６に示されるように、コントロールバルブ28の制御用スプール28BLが仮に中立位置Ｎであったとしても、ブレードシリンダ34のヘッド室34hが所定圧に達するとリリーフ弁77が開弁し、リリーフ弁77から流出するブレードシリンダ34のヘッド室34hからの作動油により選択弁81がパイロット操作されて第一位置Ｐ4から第二位置Ｐ5に切り換わり、逆止弁41の背圧室70r2とタンク52とが連通する。このため、逆止弁41の背圧が抜け、ポペット71がブレードシリンダ34のヘッド室圧によりスプリング72の付勢に抗して開弁方向に強制的に移動され、弁座が開かれて通路65と通路74とが連通して、ブレードシリンダ34のヘッド室34hが通路74および通路65を介して接続通路57と接続される。そこで、ヘッド室34hからの圧油は、接続通路57から、通路60のラインリリーフ弁62を開いてセンタバイパス通路51からタンク52へと戻され、過負荷を逃がしてブレードシリンダ34や配管の破損を防止する。
【００５３】
次に、図示された実施の形態の効果を列記する。
【００５４】
逆止弁41のポペット71側の第二ピストン室42p2から油圧が作用しないパワーピストン43が逆止弁41のポペット71と接続される。そのため、コントロールバルブ28からブレードシリンダ34のロッド室34r側へと作動油を供給した場合、逆止弁41のスプリング72によるポペット71の付勢力をブレードシリンダ34のロッド室圧が上回ってパワーピストン43により逆止弁41のポペット71が開弁方向に移動し、ブレードシリンダ34のヘッド室34hからコントロールバルブ28へと作動油を排出できる。また、コントロールバルブ28からブレードシリンダ34のヘッド室34h側へと作動油を供給した場合、逆止弁41のスプリング72によるポペット71の付勢力に抗してポペット71が開弁方向に移動し、ブレードシリンダ34のヘッド室34hへと作動油を供給できる。さらに、例えば逆止弁41の収容部70とコントロールバルブ28とを連通する通路、例えば接続通路57に破損などが生じた際には、逆止弁41のポペット71がスプリング72による付勢力により閉弁方向に保持され、ブレードシリンダ34のヘッド室34hからコントロールバルブ28への作動油の排出を阻止し、ブレード32が機体11の支持を解除しないようにする。したがって、コントロールバルブ28側からのパイロットラインなどを新たに追加することなく、簡素な構成でブレード32を作動させたり、ブレード32により支持した機体11の降下を防止したりすることが可能となる。
【００５５】
逆止弁41、ピストン収容部42、および、パワーピストン43を内蔵する弁本体40をブレードシリンダ34に直付けし、その内部に逆止弁41の収容部70とブレードシリンダ34のヘッド室34hとを直接連通する通路74を形成することで、収容部70とブレードシリンダ34のヘッド室34hとを接続するための配管をなくし、収容部70とブレードシリンダ34のヘッド室34hとを連通する通路74の破損を防止でき、この破損に起因する機体11の降下を防止できる。
【００５６】
逆止弁41のポペット71とパワーピストン43とを互いに別体とすることで、降下防止弁装置36の密閉性を向上できるとともに、製造が容易になる。
【００５７】
逆止弁41を、スプリング72を収容するとともにブレードシリンダ34のヘッド室圧を供給可能な背圧室70r2を収容部70に画成したパイロット逆止弁とすることで、ブレードシリンダ34のヘッド室圧を利用して逆止弁41のポペット71の動作をよりきめ細かく制御できる。また、逆止弁41を作動させるためのパイロット圧は、ブレードシリンダ34のヘッド室圧を利用でき、そのための通路は弁本体40の内部に形成可能であることから、逆止弁41がパイロット逆止弁であっても、追加の配管を上部旋回体13側から引く必要がない。
【００５８】
ブレードシリンダ34のヘッド室34hに過負荷が加わったときに、リリーフ弁77が開弁し、リリーフ弁77から流出するブレードシリンダ34のヘッド室34hからの作動油により選択弁81がパイロット操作されて背圧室70r2とタンク52とを連通する第二位置Ｐ5に切り換わることで、逆止弁41の背圧を抜いてポペット71を開弁方向に移動させることができ、ヘッド室34hからコントロールバルブ28を介してタンク52へと作動油を戻して過負荷を逃がすことができる。
【００５９】
対をなすブレードシリンダ34のヘッド室34hを連通するバランスライン83にヒューズ弁84を設けることで、例えばバランスライン83が破損した際に、ヒューズ弁84の前後差圧が予め所定された所定圧に達してヒューズ弁84が閉弁し、ブレードシリンダ34のヘッド室34hからバランスライン83を介して作動油が流出することを防止でき、この流出に起因する機体11の降下を防止できる。
【００６０】
パワーピストン43がブレードシリンダ34のロッド室圧を受ける面積を、逆止弁41のポペット71がブレードシリンダ34のヘッド室圧を受ける面積よりも大きくすることで、ブレードシリンダ34のヘッド室34hとロッド室34rとを、それぞれコントロールバルブ28を介してタンク52に連通しようとすると、ロッド室圧によりパワーピストン43が受ける力が、ヘッド室圧により逆止弁41のポペット71が受ける力を上回り、パワーピストン43によって逆止弁41のポペット71を開弁方向に移動させることができるので、ヘッド室34hとロッド室34rとをともにタンク52に連通させることが可能になる。このため、ブレードシリンダ34にフロート機能を容易に付与することが可能になる。
【００６１】
また、降下防止弁装置36は、すべての構造や通路が弁本体40の内部に組み込まれ、弁本体40の内部で構造が完結しているため、追加の配管が最小限で済み、降下防止弁装置36を有しない一般的な作業機械に対しても容易に増設可能となる。
【００６２】
ブレード32を上下動させるブレードシリンダ34に対して降下防止弁装置36を取り付けることで、コントロールバルブ28側からのパイロットラインなどを新たに追加することなく、簡素な構成でブレード32を上下動させたり、接地されたブレード32の反力により支持した機体11の降下を防止したりすることが可能となる。
【００６３】
そして、作業機械10において、上記のブレード装置31を備えることで、上部走行体13に位置するコントロールバルブ28から作動油を下部走行体12に位置するブレード装置31のブレードシリンダ34に対して供給する際に必要となるスイベルジョイント35にパイロットラインなどのポートを新たに追加することなく、簡素な構成でブレード32を上下動させたり接地されたブレード32の反力により支持した機体11の降下を防止したりすることが可能な作業機械10を提供できる。そのため、専用のスイベルジョイント34を製造するためのコストの増加やレイアウトの変更を伴わず、安価に製造でき、かつ、従来の作業機械に対しても容易に適用可能となる。特に、地面に近い下部走行体12に位置するブレード装置31の場合、例えば跳ね上がった岩石などによる損傷の可能性を低減するために、配管などを可能な限り減らすことが望ましいため、上記の降下防止弁装置36およびブレード装置31を適用することで、機体11の降下を防止しつつ、追加の配管などを抑制した、信頼性が高い作業機械10を提供できる。
【００６４】
なお、上記一実施の形態において、降下防止弁装置36は、例えば被動作部であるアウトリガを作動させて機体11を安定させる流体圧シリンダであるアウトリガシリンダに適用してもよい。すなわち、スイベルジョイント35を介して作動油が供給される下部走行体12に設けられる下部支持装置であるアウトリガ装置においても、ブレード装置31と同様に、コストやレイアウトを考慮するとスイベルジョイント35に別途の油圧ラインやパイロットライン用の新たなポートを追加することなく機体11の降下する、という課題が生じるため、上記の降下防止弁装置36を好適に用いることができる。
【００６５】
また、降下防止弁装置36は、作業機械10の被動作部としての作業装置15のバケットを地面に押し付けて機体11を持ち上げるブームシリンダなどの流体圧シリンダに適用してもよい。作業装置15を地面に押し付けて機体11を持ち上げる場合、ブームシリンダなどは、伸長により機体11が下がるため、降下防止弁装置36に対して、一実施の形態とは流体圧シリンダのヘッド室とロッド室とを逆に接続することで、同様の作用効果を奏することができる。したがって、油圧システムに応じて、第一流体室は、ヘッド室でもロッド室でもよく、第二流体室は、ロッド室でもヘッド室でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、例えば油圧ショベルなどの作業機械に用いられるブレード装置用の油圧シリンダや、この油圧シリンダを搭載した作業機械を製造、販売等する事業者にとって、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００６７】
10    作業機械
11    機体
12    下部走行体
13    上部旋回体
28    制御弁であるコントロールバルブ
31    ブレード装置
32    被動作部であるブレード
33    連結アーム
34    流体圧シリンダであるブレードシリンダ
34h   第一流体室であるヘッド室
34r   第二流体室であるロッド室
35    スイベルジョイント
36    降下防止弁装置
40    弁本体
41    逆止弁
42    ピストン収容部
42p1  第一ピストン室
42p2  第二ピストン室
43    パワーピストン
52    タンク
70    収容部
70r2  背圧室
71    弁体であるポペット
72    付勢部材であるスプリング
74    通路
77    リリーフ弁
81    選択弁
83    バランスライン
84    ヒューズ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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