(57)【要約】【課題】作業装置昇降用の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁において、専用のアキュムレータを導入することのないコンパクトな構造で、主スプールを安定よくデューティ制御できるようにする。【解決手段】電磁駆動される上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁から供給されるパイロット圧を主スプール１１の制御油室３０，３１に印加するよう構成し、この制御油室３０，３１とデューティ弁１２，１３とを連通するパイロット油路ｇ，ｈの制御油室近くにオリフィス３４を介在するとともに、このオリフィス３４よりデューティ弁側の油路容積を制御油室３０，３１の容積よりも大きく設定してある。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業装置昇降用の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁であって、
電磁駆動される上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁から供給されるパイロット圧を主スプールの制御油室に印加するよう構成し、この制御油室とデューティ弁とを連通するパイロット油路の制御油室近くにオリフィスを介在するとともに、このオリフィスよりデューティ弁側の油路容積を制御油室の容積よりも大きく設定してあることを特徴とする電磁制御弁。
【請求項２】
作業装置昇降用の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁であって、
電磁駆動される上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁から供給されるパイロット圧を主スプールの制御油室に印加するよう構成し、デューティ弁と制御油室とを連通するパイロット油路の最上部にデューティ弁を位置させて配備してあることを特徴とする電磁制御弁。
【請求項３】
作業装置昇降用の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁であって、
電磁駆動される上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁から供給されるパイロット圧を主スプールの制御油室に印加するよう構成し、下降用の戻り油を除く他の戻り油をタンク側に導く戻り油路を形成するとともに、この戻り油路中に前記デューティ弁を収容したバルブ収容室を形成し、該バルブ収容室内に流入した戻り油がスワールを発生しながら流出するように、バルブ収容室に臨む戻り油流入口と戻り油流出口の開口位置を設定してあることを特徴とする電磁制御弁。
【請求項４】
作業装置昇降用の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁であって、
電磁駆動される上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁から供給されるパイロット圧を主スプールの制御油室に印加するよう構成し、下降用の戻り油を除く他の戻り油をタンク側に導く戻り油路を形成するとともに、この戻り油路中に前記デューティ弁を収容したバルブ収容室を形成し、前記上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁の一次側の圧力を制限する減圧弁のバネ室と前記バルブ収容室とを大径の連通孔で接続するとともに、バネ室を小径の連通孔を介して排油口に連通してあることを特徴とする電磁制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業装置昇降用の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記電磁制御弁としては、電磁駆動される上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁から供給されるパイロット圧を主スプールの制御油室に印加して主スプールをデューティ制御するよう構成したものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の電磁制御弁においては、デューティ弁からの脈動的なパイロット圧が主スプールに作用するので、主スプールが振動して安定性が低下することがある。このような不具合を解消する手段として、パイロット系にアキュムレータを設けてパイロット圧の脈動を吸収することが有効であるが、そのためには大きい容積のアキュムレータをバルブボディに組み込む必要があり、電磁制御弁全体の大型化を招くことになる。また、パイロット油路にオリフィスを介在することもパイロット圧の脈動を吸収する上で有効であるが、これによると応答性が低下する新たな不具合が発生する。
【０００４】
また、作業機における作業装置昇降用の油圧装置においては、走行用ミッションケース内の潤滑油を作動油として利用するが、この作動油はミッションケース内でのギヤ回転に伴う攪拌などによって発生した気泡を多く含んでいることが多く、このような作動油を上記構成の電磁制御弁に利用すると、作動油に含まれた気泡が主スプールを作動制御するパイロット油路に入り、気泡の圧縮性によってパイロット圧の伝達の一次遅れが発生し、制御応答性が低下することがある。
【０００５】
また、上記構成の電磁制御弁においては、デューティ弁が間欠的に電磁駆動されるので、弁内の作動部材が往復作動する際の騒音（カチカチ音）が発生する。そこで、作動油が充満されるバルブ収容室をバルブボディ内に形成して、ここにデューティ弁を油浸状態に組み込むことで騒音の外部への洩れ出しを抑制することが可能である。しかし、この手段によると、作動油中に混入している気泡が次第にバルブ収容室に溜まってしまって、油圧系の作動不良を招く一因になる。
【０００６】
また、上記構成の電磁制御弁においては、デューティ弁の一次側圧力を安定させるために減圧弁が利用され、かつ、この減圧弁の基準圧力を決めるバネ室を、戻り油をタンクに導く油路に連通させておくのであるが、戻り油が急激に流動した場合に戻り油路の圧力が変動して減圧弁の基準圧力に影響し、主スプールの作動が安定しなくなることがある。
【０００７】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、作業装置昇降用の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁における上記した各種の問題や不具合を解消あるいは軽減して、安定したデューティ制御を行えるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用、および効果〕
【０００９】
請求項１に係る発明は、作業装置昇降用の単動型の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁であって、電磁駆動される上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁から供給されるパイロット圧を主スプールの制御油室に印加するよう構成し、この制御油室とデューティ弁とを連通するパイロット油路の制御油室近くにオリフィスを介在するとともに、このオリフィスよりデューティ弁側の油路容積を制御油室の容積よりも大きく設定してあることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によると、デューティ制御によってパイロット圧が脈動的に変化するが、容積の大きいパイロット油路がアキュムレータ機能を発揮して大きい脈動が吸収され、さらに、制御油室近くに設けたオリフィスによって通過流量が制限されることで小さい脈動が吸収されることになり、もって、主スプールの振動が抑制される。
【００１１】
従って、請求項１の発明によると、専用のアキュムレータを導入することのないコンパクトな弁構造で、主スプールを安定よくデューティ制御することができる。
【００１２】
〔請求項２に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００１３】
請求項２に係る発明は、作業装置昇降用の単動型の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁であって、電磁駆動される上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁から供給されるパイロット圧を主スプールの制御油室に印加するよう構成し、デューティ弁と制御油室とを連通するパイロット油路の最上部にデューティ弁を位置させて配備してあることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によると、作動油中に混入している気泡はパイロット油路を伝って上方に流動し、デューティ弁を経てバルブ収容室に導かれ、戻り油とともに流出される。従って、主スプールの制御油室に気泡が流入しても長く滞留することなくバルブ収容室に抜け出ることになり、パイロット油路および制御油室の作動油中に含まれる空気の含有量が少なく、かつ、安定する。その結果、混入空気に起因するパイロット圧伝達の一次遅れ要素が減少するとともに、適度に残留する細かい気泡によって作動油の圧縮特性が安定して、パイロット油路におけるアキュムレータ機能が安定する。
【００１５】
従って、請求項２の発明によると、混入気泡による悪影響を抑えて安定したデューティ制御を行うことができる。
【００１６】
〔請求項３に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００１７】
請求項３に係る発明は、作業装置昇降用の単動型の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁であって、電磁駆動される上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁から供給されるパイロット圧を主スプールの制御油室に印加するよう構成し、下降用の戻り油を除く他の戻り油をタンク側に導く戻り油路を形成するとともに、この戻り油路中に前記デューティ弁を収容したバルブ収容室を形成し、該バルブ収容室内に流入した戻り油がスワールを発生しながら流出するように、バルブ収容室に臨む戻り油流入口と戻り油流出口の開口位置を設定してあることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によると、間欠的に電磁駆動される両デューティ弁が戻り油が充満した、かつ、密閉されたバルブ収容室に内装されると、両デューティ弁が間欠駆動された際に発生する騒音（カチカチ音）の外部への伝播が抑制される。また、戻り油流入口から流入してきた戻り油は旋回流（スワール）を発生しながら勢いよく戻り油流出口から流出してゆき、この際、バルブ収容室の上部に溜まっている気泡が戻り油に巻き込まれて速やかに排出されることになる。
【００１９】
従って、請求項３の発明によると、デューティ弁からの駆動騒音の漏れ出しを効果的に抑制して静粛な作動を行わせることができるとともに、作動油に混入した気泡を速やかに排出できるので、ミッションケースの潤滑油などの、気泡が混入しやすい油を作動油に利用しても、気泡による悪影響を受けることなく良好な制御を行うことができる。
【００２０】
〔請求項４に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００２１】
請求項４に係る発明は、作業装置昇降用の油圧シリンダを作動制御する電磁制御弁であって、電磁駆動される上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁から供給されるパイロット圧を主スプールの制御油室に印加するよう構成し、下降用の戻り油を除く他の戻り油をタンク側に導く戻り油路を形成するとともに、この戻り油路中に前記デューティ弁を収容したバルブ収容室を形成し、前記上昇用デューティ弁および下降用デューティ弁の一次側の圧力を制限する減圧弁のバネ室と前記バルブ収容室とを大径の連通孔で接続するとともに、バネ室を小径の連通孔を介して排油口に連通してあることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によると、バネ室がバルブ収容室に大径の連通孔を介して接続されているので、減圧弁におけるパイロット系の基準圧力がバルブ収容室の圧力となり、主リリーフ弁などの戻り油がバルブ収容室に流入してきてバルブ収容室の圧が急激に変動すると、減圧弁におけるパイロット系の基準圧力も急激に変動することになるが、このバネ室は小径の連通孔を介して排油口に連通されているので、バネ室における大きい圧力変動が緩和され、減圧弁におけるパイロット系が安定したものとなる。
【００２３】
従って、請求項４の発明によると、主スプールを作動制御するパイロット系の基準圧力が安定して、安定したデューティ制御を行う上で有効となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に係る電磁制御弁を備えた作業機の一例である乗用型田植機が示されている。この田植機は、四輪駆動型の走行機体１の後部に、単動型の油圧シリンダ２によって駆動昇降されるリンク機構３が装備され、このリンク機構３の後端に多条（８条あるいは１０条）植え仕様の苗植付け装置４が連結されるとともに、走行機体１の後部に施肥装置５が装備された構造となっている。
【００２５】
苗植付け装置４には、苗を載置して一定ストロークで往復横移動する苗のせ台６、この苗のせ台６の下端から苗を１株分づつ切出して田面に植付けてゆく８条あるいは１０条分の回転式植付け機構７、田面の植え付け箇所を均平化する複数の整地フロート８、等が備えられており、並列配備された３個の整地フロート８のうち、中央の整地フロート８は、苗植付け装置４の田面に対する高さを電気的に検知するセンサフロートとしての機能を備えている。
【００２６】
本発明に係る電磁制御弁Ｖが前記油圧シリンダ２を作動制御する制御弁に利用されている。そして、この電磁制御弁Ｖは人為指令によって任意に操作できるとともに、センサフロートを利用して得られた検出情報に基づいて自動制御されるものであり、図２に油圧回路図が、また、図３〜図１０に電磁制御弁Ｖの詳細な構成がそれぞれ示されている。
【００２７】
電磁制御弁Ｖのバルブボディ１０には、ポンプ２０からの圧油供給を受けるポンプポートＰ、油圧シリンダ２に配管接続されるシリンダポートＣ、およびタンクポートＴが設けられるとともに、パイロット圧の供給を受けて正逆に作動する主スプール１１、上昇用のパイロット圧を主スプール１１に供給する上昇用デューティ弁１２、下降用のパイロット圧を主スプール１１に供給する下降用デューティ弁１３、両デューティ弁１２，１３に所定の一次圧を供給する減圧弁１４、主スプール１１とシリンダポートＣとをつなぐ給排油用油路ｂ中に介在されたパイロット式のチェック弁１５と手動操作式のロック弁１６、チェック弁１５のパイロット回路中に備えられたシャトル弁１７、アンロード弁１８、リリーフ弁１９、などが組込まれているとともに、ポンプポートＰに連なる圧油流入油路ａはラインフィルタ２１が装着されており、その作動は以下のようである。
【００２８】
〔中立〕
図２は、主スプール１１に上昇用および下降用のパイロット圧が共に供給されていない中立「Ｎ」にある状態を示す。この状態では、アンロード弁１８は圧油流入油路ａの圧によってバネ圧に抗して閉位置に切換えられ、圧油流入油路ａに供給された作動油はリリーフ弁１９を介してタンクポートＴから流出する。また、シリンダポートＣ側の圧油はチェック弁１５で流出が阻止され、油圧シリンダ２は現状位置に維持されて苗植付け装置４が固定される。
【００２９】
〔上昇〕
上昇用デューティ弁１２が間欠駆動されて主スプール１１に上昇作動用のパイロット圧が供給されると、主スプール１１がパイロット圧に応じて上昇「Ｕ」側に変位する。この場合、圧油流入油路ａは主スプール１１のランドに形成された絞り流路を介して二次側の給排油用油路ｂに連通するので、主スプール１１の一次側の圧が二次側の圧より高くなり、アンロード弁１８はバネ圧に抗して閉位置に切換えられ、圧油流入油路ａに供給された作動油はチェック弁１５を開いてシリンダポートＣから送出され、油圧シリンダ２が短縮駆動されて苗植付け装置４が上昇作動する。なお、この時の、油圧シリンダ２に供給される最大油圧はリリーフ弁１９によって制限される。
【００３０】
〔下降〕
下降用デューティ弁１３が間欠駆動されて主スプール１１に下降作動用のパイロット圧が供給されると、主スプール１１がパイロット圧に応じて下降「Ｄ」側に変位する。この場合、圧油流入油路ａがチェック弁１５の開路用パイロット油路ｄに連通してチェック弁１５が開状態に切換えられ、シリンダポートＣが給排油用油路ｂおよび主スプール１１を介してタンク側に連通し、油圧シリンダ２内の作動油が流出して苗植付け装置４が自重下降する。この時、圧油流入油路ａの圧と同圧となるパイロット油路ｄの圧がシャトル弁１７を介してアンロード弁１８に作用することになるので、アンロード弁１８はバネ圧によって開位置に切換えられ、圧油流入油路ａに供給された作動油はアンロード弁１８を介してタンクポートＴから流出する。
【００３１】
以上のように作動する電磁制御弁Ｖは走行機体１におけるミッションケース９の上面にボルト連結されており、ミッションケース９内の潤滑油をポンプ２０で吸引して作動油として加圧吐出し、前記ポンプポートＰに配管を介して供給するとともに、タンクポートＴ等から流出してくる戻り油を直接にミッションケース９に流下回収するよう構成されている。
【００３２】
図３，図５，図６に示すように、バルブボディ１０の上面には、上カバー２２によって閉塞されるバルブ収容室２３が凹入形成され、このバルブ収容室２３の底面に形成された一対の装着孔２４に前記上昇用デューティ弁１２と下降用デューティ弁１３が圧入装着されるとともに、バルブボディ１０の上面に連結された上カバー２２によって両デューティ弁１２，１３が皿ばね２５を介して押え付け固定されている。なお、両デューティ弁１２，１３から導出されたコード２６が、バルブボディ１０の外周部に油密状に組付けられたコネクタ２７に接続されており、図外の制御装置に配線接続されるようになっている。
【００３３】
ここで、前記バルブ収容室２３は戻り油通路中に位置して形成されており、このバルブ収容室２３における内周面の略中央部位に戻り油流入口ｅが両デューティ弁１２，１３の間に向かうよう水平に開口形成されるとともに、バルブ収容室２３の底面における横一側に偏った位置に、タンクポートＴとなる矩形の戻り油流出口ｆが上下に貫通形成されて、図示しないミッションケース９の上部に連通されている。
【００３４】
このように、間欠的に電磁駆動される両デューティ弁１２，１３が戻り油が充満した、かつ、密閉されたバルブ収容室２３に内装されると、両デューティ弁１２，１３が間欠駆動された際に発生する騒音の外部への洩れ出しが抑制される。また、水平向きに開口された戻り油流入口ｅに対して下向きに開口された戻り油流出口ｆが横側方に偏位した位置に在るので、戻り油流入口ｅから流入してきた戻り油は両デューティ弁１２，１３の間を通って内周壁に沿って回流し、旋回流（スワール）を発生しながら勢いよく戻り油流出口ｆから流出してゆき、この際、バルブ収容室２３の上部に溜まっている気泡が戻り油に巻き込まれて速やかに排出されることになる。
【００３５】
図４，図５に示すように、前記主スプール１１の両端には制御油室３０，３１がそれぞれ設けられており、この制御油室３０，３１に中立復帰用の戻しバネ３２が組込まれるとともに、各制御油室３０，３１と上昇用デューティ弁１２および下降用デューティ弁１３とが、装着孔２４の内奥から導出されたパイロット油路ｇ，ｈでそれぞれ連通され、各デューティ弁１２，１３が駆動されてデューティサイクルに応じたパイロット圧がパイロット油路ｇ，ｈを介して各制御油室３０，３１に供給され、供給されたパイロット圧に応じて主スプール１１が戻しバネ３２に抗して上昇側あるいは下降側に変位し、その結果、デューティサイクルに略正比例した流量で油圧シリンダ２が作動制御されるようになっている。なお、両デューティ弁１２，１３は例えば３０Ｈｚの発振周波数で駆動される。
【００３６】
前記制御油室３０，３１は、バルブボディ１０にねじ込み装着されたプラグ３３の内部に形成されており、制御油室３０，３１とパイロット油路ｇ，ｈとがプラグ３３の周面に穿設されたオリフィス３４で連通されている。そして、このオリフィス３４よりもデューティ弁側のパイロット油路ｇ，ｈの容積が制御油室３０，３１の容積よりも十分大きく設定されている。このような構成によると、デューティ制御によってパイロット圧が脈動的に変化しても、容積の大きいパイロット油路ｇ，ｈがアキュムレータ機能を発揮して大きい脈動が吸収され、さらに、オリフィス３３によって通過流量が制限されることで小さい脈動が吸収されることになり、もって、主スプール１１の振動が抑制される。
【００３７】
また、前記上昇用デューティ弁１２および下降用デューティ弁１３は、パイロット油路ｇ，ｈの最上部に位置して配備されており、作動油中に混入している気泡はパイロット油路ｇ，ｈを伝って上方に流動移動し、デューティ弁１２、１３を経てバルブ収容室２３に導かれ、戻り油とともに流出してゆく。このような構成によると、制御油室３０，３１に気泡が流入しても長く滞留することなくバルブ収容室２３に抜け出ることになり、パイロット油路ｇ，ｈおよび制御油室３０，３１の作動油中に含まれる空気の含有量が少なくなるとともに、気泡残留量が安定する。その結果、混入空気に起因するパイロット圧伝達の一次遅れ要素が減少するとともに適度に残留する細かい気泡によって作動油の圧縮特性が安定して、パイロット油路ｇ，ｈにおけるアキュムレータ機能が安定して発揮される。
【００３８】
また、図６に示すように、前記減圧弁１４の圧力設定バネ３５を収容したバネ室３６は前記バルブ収容室２３の下方に位置しており、このバルブ収容室２３に大径の連通路３７を介して連通されるとともに、小径の連通路３８を介して下方（ミッションケース内）に連通開放されている。なお、前記バネ室３６は、前記制御油室３０，３１を形成したオリフィス付きのプラグ３３と同一のプラグ３９を利用して形成されているが、ここではオリフィス３４は不要である。
【００３９】
この構成によると、バネ室３６がバルブ収容室２３に大径の連通孔３７を介して連通されているので、減圧弁１４におけるカイロット系の基準圧力がバルブ収容室２３の圧となり、アンローダ弁１８や主リリーフ弁１９の戻り油がバルブ収容室２３に流入してきてバルブ収容室２３の圧が急激に変動すると、減圧弁１４におけるパイロット系の基準圧力も急激に変動することになるが、このバネ室３６は小径の連通孔３８を介してミッションケース９内に連通されているので、バネ室３６における大きい圧力変動が緩和され、減圧弁１４におけるパイロット系が安定したものとなる。
【００４０】
なお、前記ロック弁１６は、切換えレバー４０の揺動によって「開」位置と、「閉」位置に選択可能に構成され、各操作位置は共通のストッパピン４１と切換えレバー４０との接当によって規制されるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】乗用型田植機の全体側面図
【図２】油圧回路図
【図３】電磁制御弁の上カバーを取外した状態の平面図
【図４】電磁制御弁の横断平面図
【図５】デューティ弁の組付け部位を示す縦断正面図
【図６】減圧弁の組付け部位を示す縦断正面図
【図７】ロック弁の組付け部位を示す縦断正面図
【図８】ポンプポート付近の縦断側面図
【図９】電磁制御弁の側面図
【図１０】電磁制御弁の底面図
【符号の説明】
２　　　　　　　　油圧シリンダ
１０　　　　　　　　バルブボディ
１１　　　　　　　　主スプール
１２　　　　　　　　上昇用デューティ弁
１３　　　　　　　　下降用デューティ弁
１４　　　　　　　　減圧弁
２３　　　　　　　　バルブ収容室
３０　　　　　　　　制御油室
３１　　　　　　　　制御油室
３４　　　　　　　　オリフィス
３６　　　　　　　　バネ室
３７　　　　　　　　連通孔
３８　　　　　　　　連通孔
ｅ　　　　　　　　　戻り油流入口
ｆ　　　　　　　　　戻り油流出口
ｇ　　　　　　　　　パイロット油路
ｈ　　　　　　　　　パイロット油路
【図１】
2004011768.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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