(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントローダの各作動部を作動させる油圧シリンダと油圧ポンプとを油圧回路を介して接続し、同油圧回路に設けた比例制御弁にコントローラを接続して、コントローラによって比例制御弁をＰＷＭ制御することによって各作動部を作動させるべく構成したフロントローダにおいて、
前記コントローラは、エンジン回転数検出手段によって検出したエンジンの回転数と、比例制御弁を駆動するためのデューティ比とが、係数が負の一次関数の関係を有するように、前記デューティ比を補正すると共に、
リフトアームが上昇している場合、又は、アタッチメントが上方へ向けて回動している場合にのみ、前記デューティ比を補正して、比例制御弁をＰＷＭ制御すべく構成したことを特徴とするフロントローダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントローダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフロントローダは、各作動部を作動させる油圧シリンダと油圧ポンプとを油圧回路を介して接続し、同油圧回路に設けた比例制御弁にコントローラを接続して、コントローラによって比例制御弁をＰＷＭ制御することによって各作動部を作動させるべく構成していた。
【０００３】
そして、コントローラは、エンジンの回転数とは無関係に、一定のデューティ比のパルスを比例制御弁に入力することにより、比例制御弁をＰＷＭ制御しており、エンジンの回転数に応じたデューティ比の制御は行っていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のフロントローダにあっては、エンジンの回転数とは無関係に、一定のデューティ比のパルスを比例制御弁に入力することにより、比例制御弁を駆動していたため、エンジンの回転数が低い場合には、油圧回路を流れる油の量が少なく、油圧シリンダが作動しないおそれがあった。
【０００５】
また、比例制御弁を最大に開いた状態にしなければ油圧シリンダが作動せず、従って、エンジンの回転数に応じてオペレータが操作レバーの操作量を適宜変更しなければ同様な操作を行えないおそれがあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、フロントローダの各作動部を作動させる油圧シリンダと油圧ポンプとを油圧回路を介して接続し、同油圧回路に設けた比例制御弁にコントローラを接続して、コントローラによって比例制御弁をＰＷＭ制御することによって各作動部を作動させるべく構成したフロントローダにおいて、前記コントローラは、エンジン回転数検出手段によって検出したエンジンの回転数と、比例制御弁を駆動するためのデューティ比とが、係数が負の一次関数の関係を有するように、前記デューティ比を補正すると共に、リフトアームが上昇している場合、又は、アタッチメントが上方へ向けて回動している場合にのみ、前記デューティ比を補正して、比例制御弁をＰＷＭ制御すべく構成することとした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るフロントローダは、リフトアームやアタッチメント等の各作動部を作動させる油圧シリンダと油圧ポンプとを油圧回路を介して接続し、同油圧回路に設けた比例制御弁にコントローラを接続して、コントローラによって比例制御弁をＰＷＭ制御することによって各作動部を作動させるべく構成したものである。
【００１０】
しかも、コントローラは、エンジンの回転数に基づいて、比例制御弁を駆動するためのデューティ比を補正して、比例制御弁をＰＷＭ制御すべく構成したものである。
【００１１】
そのため、エンジンの回転数によらず、常に一定の操作量で一定の作動をさせることができて、一定の操作感を保持することができるので、フロントローダの操作性を向上させることができるものである。
【００１２】
また、始動時やアイドリング時等のようにエンジンの回転数が低い場合でも、油圧シリンダを作動させることができ、作業性を向上させることができるものである。
【００１３】
しかも、エンジンの回転数が低い場合でも、比例制御弁を最大に開いた状態にしなくても油圧シリンダを作動させることができ、一定の操作感で比例制御弁を微妙に制御するいわゆるインチング操作を行うことができ、これによっても操作性・作業性を向上させることができるものである。
【００１４】
特に、エンジンの回転数を検出するためのエンジン回転数検出手段を具備し、同エンジン検出手段によって検出したエンジンの回転数と、比例制御弁を駆動するためのデューティ比とが、係数が負の一次関数の関係を有するように、比例制御弁を駆動するためのデューティ比を補正することにより、簡単な構成でデューティ比を補正することができ、フロントローダの製造コストを低減させることができるものである。
【００１５】
また、リフトアームが上昇している場合、又は、アタッチメントが上方へ向けて回動している場合にのみ、上述した比例制御弁を駆動するためのデューティ比を補正すべく制御することにより、負荷が掛からないリフトアーム下降時又はアタッチメントの下方への回動時には、通常の制御を行うこととなり、油圧による無理な負荷がリフトアームやバケットに掛かることがなくなり、フロントローダの耐久性を向上させることができるものである。
【００１６】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る作業機としてのフロントローダ１を示す図であり、フロントローダ１は、本機としてのトラクタ２に着脱自在に装着している。
【００１８】
トラクタ２は、図１に示すように、機体フレーム３の前部に原動機部４を配設し、同原動機部４の直後方位置に運転操作部５を配設し、更には、機体フレーム３の前後下部に左右一対の前車輪６, ６と後車輪７, ７とをそれぞれ配設している。
【００１９】
また、トラクタ２は、機体フレーム３の中途部に左右一対のヒッチステー8,8 を取付け、各ヒッチステー8,8 に本機側ヒッチ9,9 を立設し、両本機側ヒッチ9,9 の上端部間に正面視で門型状の連結フレーム10を跨設している。
【００２０】
フロントローダ１は、図１に示すように、本機側ヒッチ9,9 に着脱自在に取付けた作業機側ヒッチ11,11 に、作動部としての左右一対の側面視略へ字状のリフトアーム12,12 の基端部を上下回動自在に枢着し、同リフトアーム12,12 の先端部にアタッチメントヒッチ13を上下回動自在に枢着し、同アタッチメントヒッチ13に作動部としてのアタッチメントであるバケット14を着脱自在に取付けている。図中、25はスタンド、83は連結ピンである。
【００２１】
また、フロントローダ１は、右側の作業機側ヒッチ11の下部と右側のリフトアーム12の中途下部との間に、リフトアーム12,12 を昇降させるための油圧シリンダ15を架設する一方、右側のリフトアーム12の中途上部に支持体16を上下回動自在に枢着し、同支持体16の後部と右側の作業機側ヒッチ11の上部との間に連結ロッド17を回動自在に取付けており、各枢着部18,19,20,21 を平行四辺形の頂点位置に配置して、作業機側ヒッチ11とリフトアーム12と支持体16と連結ロッド17とによってリフトアーム12を昇降させるための平行リンクを構成している。
【００２２】
そして、昇降用の油圧シリンダ15を伸張することによって、リフトアーム12,12 を上昇作動させ、一方、昇降用の油圧シリンダ15を短縮することによって、リフトアーム12,12 を下降作動させるようにしている。
【００２３】
さらに、フロントローダ１は、リフトアーム12の先端部に連結体22の基端部を上下回動自在に取付け、同連結体22の先端部と支持体16の上部との間に、アタッチメントを回動させてアタッチメントの姿勢を変更するための油圧シリンダ23を架設するとともに、連結体22の先端部とアタッチメントヒッチ13の上部との間に連結ロッド24を架設している。図中、76,78,79は枢着部、84は連結ピンである。
【００２４】
そして、姿勢変更用の油圧シリンダ23を伸張することによって、アタッチメントの先端部を下方へ向けて回動させる。この際に、アタッチメントとしてバケット14を装着している場合には、バケット14の先端部を下方へ向けて降り下げるダンプ作動を行うことになる。一方、姿勢変更用の油圧シリンダ23を短縮することによって、アタッチメントの先端部を上方へ向けて回動させる。この際に、アタッチメントとしてバケット14を装着している場合には、バケット14の先端部を上方へ向けて振り上げるスクイ作動を行うことになる。
【００２５】
また、フロントローダ１には、リフトアーム12の回動角度を検出するためのリフトアーム回動角度検出手段71と、アタッチメントの回動角度を検出するためのアタッチメント回動角度検出手段72とを設けている。
【００２６】
リフトアーム回動角度検出手段71は、支持体16と連結ロッド17との枢着部20にポテンシオメータ73を取付け、同ポテンシオメータ73の検出アーム74を連結ロッド17に立設した上下一対のピン75,75 でスライド自在に保持しており、ポテンシオメータ73をコントローラ36に接続して、ポテンシオメータ73の検出アーム74の回動角度によってリフトアーム12の回動角度を検出するようにしている。
【００２７】
アタッチメント回動角度検出手段72は、アタッチメントヒッチ13と連結ロッド24との枢着部78にポテンシオメータ80を取付け、同ポテンシオメータ80の検出アーム81を連結ロッド24に立設した上下一対のピン82,82 でスライド自在に保持しており、ポテンシオメータ80をコントローラ36に接続して、ポテンシオメータ80の検出アーム81の回動角度によってアタッチメントの回動角度を検出するようにしている。
【００２８】
図５は、リフトアーム12やアタッチメントの各作動部を作動させるために、各油圧シリンダ15,23 と油圧ポンプ26との間に介設した油圧回路27を示した図であり、同油圧回路27は、リフトアーム12を昇降させるための油圧シリンダ15と油圧ポンプ26との間にリフトアーム12の昇降動作を変更するための流路切換バルブ28を介設し、同流路切換バルブ28のスプール29の両端に一対の比例制御弁30,31 を連動連結する一方、アタッチメントの姿勢を変更させるための油圧シリンダ23と油圧ポンプ26との間にアタッチメントの姿勢を変更するための流路切換バルブ32を介設し、同流路切換バルブ32のスプール33の両端に一対の比例制御弁34,35 を連動連結し、各比例制御弁30,31,34,35 をコントローラ36に接続している。図中、54はバッテリー、55は比例制御弁30,31,34,35 の駆動電圧を検出するための駆動電圧検出手段、56はＰＷＭ出力用のインターフェイス、57はＣＰＵである。
【００２９】
そして、コントローラ36によって各比例制御弁30,31,34,35 をＰＷＭ制御することによって各作動部を作動させるべく構成している（図６参照。尚、図中、86は警告音を発生するための警告手段である）。
【００３０】
コントローラ36には、制御用のデータを内蔵したＥＥＰＲＯＭが接続されている。
【００３１】
また、コントローラ36には、操作部37を接続しており、同操作部37は運転操作部５の右側方位置に配設している。
【００３２】
すなわち、図２〜図４に示すように、運転操作部５の右側方位置に前後一対の支持体38,39 の基端部を上方へ向けて跳ね上げ自在に取付け、同支持体38,39 の先端部間に連結体40を架設するとともに、前側の支持体38に本体ケーシング41を取付け、同本体ケーシング41にジョイスティック型の操作レバー42を立設し、同操作レバー42の頂部にフロートボタン43、水平ボタン44、第三回路切換ボタン45、ワンタッチボタン46をそれぞれ配設する一方、本体ケーシング41にローダ電源スイッチ47、水平角度設定ダイヤル48、オートボタン49をそれぞれ配設している。
【００３３】
操作レバー42の基端部には、操作レバー42が揺動操作された方向及び揺動角度を検出するためのレバーセンサー50を取付け、同レバーセンサー50及び各種操作部材43,44,45,46,47,48,49をコントローラ36に接続している。
【００３４】
また、操作レバー42の基端部には、操作レバー42の揺動操作に応じてリフトアーム12とアタッチメントの作動を図示した表示パネル51を配設しており、これにより、オペレータがどの方向に操作レバー42を揺動操作すればよいか簡単に目視できるようにして、操作性を向上させている。
【００３５】
すなわち、操作レバー42を後方（図４中、矢印52で示す方向）に揺動操作すると、コントローラ36が、比例制御弁31をＰＷＭ制御し、比例制御弁31では、入力パルスのデューティ比に応じたパイロット圧力で流路切換バルブ28のスプール29を上昇流路53に切り換えるとともに、パイロット圧力に応じた油量で昇降用の油圧シリンダ15を伸張させることによって、リフトアーム12がパイロット圧力に応じた速度で上昇する。
【００３６】
その際に、コントローラ36は、操作レバー42の揺動角度に応じて比例制御弁31のスプールを作動させるコイルにパルスを入力するようにしており、操作レバー42の揺動角度が大きいほどパルスのデューティ比を大きくして、昇降用の油圧シリンダ15を高速で伸張させ、リフトアーム12を高速で上昇させるようにしている。
【００３７】
また、操作レバー42を前方（図４中、矢印58で示す方向）に揺動操作すると、コントローラ36が、比例制御弁30をＰＷＭ制御し、比例制御弁30では、入力パルスのデューティ比に応じたパイロット圧力で流路切換バルブ28のスプール29を下降流路59に切り換えるとともに、パイロット圧力に応じた油量で昇降用の油圧シリンダ15を短縮させることによって、リフトアーム12がパイロット圧力に応じた速度で下降する。
【００３８】
この際に、フロートボタン43を押圧操作した場合には、コントローラ36が流路切換バルブ28のスプール29をフロート流路60に切り換え、昇降用の油圧シリンダ15を油圧タンクに連通させて、リフトアーム12を自重により降下させた状態になる。
【００３９】
また、操作レバー42を左側方（図４中、矢印61で示す方向）に揺動操作すると、コントローラ36が、比例制御弁34をＰＷＭ制御し、比例制御弁34では、入力パルスのデューティ比に応じたパイロット圧力で流路切換バルブ32のスプール33をスクイ流路62に切り換えるとともに、パイロット圧力に応じた油量で姿勢変更用の油圧シリンダ23を短縮させることによって、バケット14の先端部がパイロット圧力に応じた速度で上方に向けて回動し、バケット14が後傾姿勢となってスクイ作動を行う。
【００４０】
また、操作レバー42を右側方（図４中、矢印63で示す方向）に揺動操作すると、コントローラ36が、比例制御弁35をＰＷＭ制御し、比例制御弁35では、入力パルスのデューティ比に応じたパイロット圧力で流路切換バルブ32のスプール33をダンプ流路64に切り換えるとともに、パイロット圧力に応じた油量で姿勢変更用の油圧シリンダ23を伸張させることによって、バケット14の先端部がパイロット圧力に応じた速度で下方に向けて回動し、バケット14が前傾姿勢となってダンプ作動を行う。
【００４１】
また、操作レバー42を直立状態にすると、コントローラ36が、比例制御弁30又は比例制御弁31をＰＷＭ制御し、流路切換バルブ28のスプール29を中立流路65に切り換え、昇降用の油圧シリンダ15と油圧タンクとの流路を遮断するとともに、比例制御弁34又は比例制御弁35をＰＷＭ制御し、流路切換バルブ32のスプール33を中立流路66に切り換え、姿勢変更用の油圧シリンダ23と油圧タンクとの流路を遮断して、リフトアーム12とバケット14の姿勢を保持する。
【００４２】
また、操作レバー42を斜め方向に揺動操作すると、リフトアーム12とアタッチメントとが複合的に作動する。すなわち、操作レバー42を左側後方（図４中、矢印67で示す方向）に揺動操作すると、リフトアーム12が上昇しながらアタッチメントがスクイ作動し、操作レバー42を右側後方（図４中、矢印68で示す方向）に揺動操作すると、アタッチメントがダンプ作動しながらリフトアーム12が上昇し、操作レバー42を左側前方（図４中、矢印69で示す方向）に揺動操作すると、リフトアーム12が下降しながらアタッチメントがスクイ作動し、操作レバー42を右側前方（図４中、矢印70で示す方向）に揺動操作すると、リフトアーム12が下降しながらアタッチメントがダンプ作動する。
【００４３】
本実施例では、コントローラ36は、エンジンの回転数に基づいて、比例制御弁30,31,34,35 を駆動するためのデューティ比を補正して、比例制御弁30,31,34,35 をＰＷＭ制御すべく構成している。
【００４４】
すなわち、図６に示すように、コントローラ36に、エンジンの回転数を検出するためのエンジン回転数検出手段85を接続し、同エンジン検出手段85によって検出したエンジンの回転数と、比例制御弁を駆動するためのデューティ比とが、係数が負の一次関数の関係を有するように、比例制御弁30,31,34,35 を駆動するためのデューティ比を補正している。
【００４５】
図７は、エンジンの回転数とデューティ比との関係を示すグラフであり、エンジンの回転数が定格値（例えば2500rpm ）の回転数N0の時のデューティ比を定格デューティ比D0とし、アイドリング時のエンジンの回転数N1の時のデューティ比をアイドリング時デューティ比D1とすると、エンジン回転数検出手段85によって検出したエンジンの回転数N2に対するデューティ比D2を
D2＝D0＋（D1−D0）・（N0−N2）／（N0−N1）
に補正して、コントローラ36が比例制御弁30,31,34,35 を駆動するようにしている。
【００４６】
そして、エンジンの回転数が減少した場合には、デューティ比を増加させて、油圧シリンダ15,23 に流入又は流出する油量を増加させる一方、エンジンの回転数が増加した場合には、デューティ比を減少させて、油圧シリンダ15,23 に流入又は流出する油量を減少させて、エンジンの回転数が異なる場合でも、油圧シリンダ15,23 の作動量がほぼ一定となるようにしている。
【００４７】
そのため、エンジンの回転数によらず、常に一定の操作量で一定の作動をさせることができて、一定の操作感を保持することができるので、フロントローダの操作性を向上させることができる。
【００４８】
また、始動時やアイドリング時等のようにエンジンの回転数が低い場合でも、油圧シリンダ15,23 を作動させることができ、作業性を向上させることができる。
【００４９】
しかも、エンジンの回転数が低い場合でも、比例制御弁30,31,34,35 を最大に開いた状態にしなくても油圧シリンダ15,23 を作動させることができ、一定の操作感で比例制御弁30,31,34,35 を微妙に制御するいわゆるインチング操作を行うことができ、これによっても操作性・作業性を向上させることができる。
【００５０】
しかも、本実施例では、コントローラ36に、エンジンの回転数を検出するためのエンジン回転数検出手段85を接続し、同エンジン検出手段85によって検出したエンジンの回転数と、比例制御弁を駆動するためのデューティ比とが、係数が負の一次関数の関係を有するように、比例制御弁30,31,34,35 を駆動するためのデューティ比を補正しているため、簡単な構成でデューティ比を補正することができ、フロントローダ１の製造コストを低減させることができる。
【００５１】
特に、リフトアームが上昇している場合、又は、アタッチメントが上方へ向けて回動している場合にのみ、上述した比例制御弁を駆動するためのデューティ比を補正すべく制御することにより、負荷が掛かるリフトアーム上昇時やアタッチメントの上方への回動時には、油圧により負荷をかけて、リフトアームの上昇やアタッチメントの回動を円滑に行わせることができ、一方、負荷が掛からないリフトアーム下降時又はアタッチメントの下方への回動時には、通常の制御を行うこととなり、油圧による無理な負荷がリフトアームやバケットに掛かることがなくなり、フロントローダの耐久性を向上させることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５３】
（１）本発明では、フロントローダの各作動部を作動させる油圧シリンダと油圧ポンプとを油圧回路を介して接続し、同油圧回路に設けた比例制御弁にコントローラを接続して、コントローラによって比例制御弁をＰＷＭ制御することによって各作動部を作動させるべく構成したフロントローダにおいて、前記コントローラは、エンジン回転数検出手段によって検出したエンジンの回転数と、比例制御弁を駆動するためのデューティ比とが、係数が負の一次関数の関係を有するように、前記デューティ比を補正すると共に、リフトアームが上昇している場合、又は、アタッチメントが上方へ向けて回動している場合にのみ、前記デューティ比を補正して、比例制御弁をＰＷＭ制御すべく構成しているため、エンジンの回転数によらず、常に一定の操作量で一定の作動をさせることができて、一定の操作感を保持することができるので、フロントローダの操作性を向上させることができる。
【００５４】
また、始動時やアイドリング時等のようにエンジンの回転数が低い場合でも、油圧シリンダを作動させることができ、作業性を向上させることができる。
【００５５】
しかも、エンジンの回転数が低い場合でも、比例制御弁を最大に開いた状態にしなくても油圧シリンダを作動させることができ、常に一定の操作感で比例制御弁を微妙に制御するいわゆるインチング操作を行うことができ、これによっても操作性・作業性を向上させることができる。
【００５６】
また、本発明では、エンジンの回転数を検出するためのエンジン回転数検出手段を具備し、同エンジン検出手段によって検出したエンジンの回転数と、比例制御弁を駆動するためのデューティ比とを、係数が負の一次関数の関係を有するように、比例制御弁を駆動するためのデューティ比を補正しているため、簡単な構成でデューティ比を補正することができ、フロントローダの製造コストを低減させることができる。
【００５７】
さらに、本発明では、リフトアームが上昇している場合、又は、アタッチメントが上方へ向けて回動している場合にのみ、上述した比例制御弁を駆動するためのデューティ比を補正すべく制御することにより、負荷が掛からないリフトアーム下降時又はアタッチメントの下方への回動時には、通常の制御を行うこととなり、油圧による無理な負荷がリフトアームやバケットに掛かることがなくなり、フロントローダの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフロントローダを示す側面図。
【図２】操作部を示す平面図。
【図３】同側面図。
【図４】表示板を示す平面図。
【図５】油圧回路を示す説明図。
【図６】フロントローダの制御部を示すブロック図。
【図７】エンジンの回転数とデューティ比との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１  フロントローダ
２  トラクタ
11  作業機側ヒッチ
12  リフトアーム
13  アタッチメントヒッチ
14  バケット
15  油圧シリンダ
16  支持体
17  連結ロッド
22  連結体
23  油圧シリンダ
24  連結ロッド
26  油圧ポンプ
27  油圧回路
28,32   流路切換バルブ
30,31,34,35   比例制御弁
36  コントローラ
42  操作レバー
71  リフトアーム回動角度検出手段
72  アタッチメント回動角度検出手段
85  エンジン回転数検出手段
【図１】
0004216425.tif 000002
【図２】
0004216425.tif 000003
【図３】
0004216425.tif 000004
【図４】
0004216425.tif 000005
【図５】
0004216425.tif 000006
【図６】
0004216425.tif 000007
【図７】
0004216425.tif 000008