(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧ポンプ、タンク、降下側及び上昇側を有する流体圧作動昇降用シリンダ、及び上記ポンプ及び上記タンクに接続され、上記降下側及び上昇側にそれぞれ接続されている第１及び第２のモータポートを有する制御弁を有し、上記制御弁は、中立位置から中間動作位置を通って完全に開いた位置まで運動可能である流体圧システムと共に使用するようになっている急速降下弁制御装置であって、上記急速降下弁制御装置は、
流体圧的に上記制御弁と上記昇降用シリンダの上記降下側及び上記上昇側との間に配置され、上記第１のモータポートを上記降下側に通じさせ、上記第２のモータポートを上記上昇側に通じさせる第１の位置と、上記降下側及び上記上昇側を上記第１のモータポートに通じさせる第２の位置とを有する急速降下弁を備え、上記急速降下弁は、第１及び第２の端と、上記第１の端に配置されていて上記急速降下弁をその第１の位置に弾力的にバイアスするばねとを有しており、
上記急速降下弁制御装置は更に、
上記昇降用シリンダの上記降下側及び上記上昇側に接続された圧力入口と、圧力出口ポートとを有し、上記昇降用シリンダの上記降下側及び上記上昇側の圧力うちの高い方の圧力を前記圧力出口ポートから出力する切換弁と、
上記急速降下弁の上記第１の端を上記昇降用シリンダの上記上昇側に通じさせ、上記急速降下弁の上記第２の端を上記タンクに通じさせる第１の位置と、上記急速降下弁の上記第１の端を上記昇降用シリンダの上記降下側に通じさせ、上記急速降下弁の上記第２の端を上記切換弁の圧力出口ポートに通じさせる急速降下位置とを有する弁手段と、
上記制御弁が上記中間位置に達した時に上記弁手段を上記急速降下位置へ運動させる運動手段と、
を備えていることを特徴とする急速降下弁制御装置。
【請求項２】
上記弁手段は、上記急速降下弁の上記第１の端を上記タンクに通じさせ、上記急速降下弁の上記第２の端を上記圧力出口ポートに通じさせる浮動位置を有している請求項１に記載の急速降下弁制御装置。
【請求項３】
上記弁手段は、上記切換弁の上記圧力出口ポートと、上記急速降下弁の上記第２の端とに接続されているソレノイド弁を含み、上記ソレノイド弁は、上記第２の端を上記タンクに通じさせる滅勢位置と、上記第２の端を上記圧力出口ポートに通じさせる付勢位置とを有している請求項２に記載の急速降下弁制御装置。
【請求項４】
上記弁手段は、上記昇降用シリンダの上記降下側及び上記上昇側と、上記急速降下弁の上記第１の端とに接続されている第２のソレノイド弁を含み、上記第２のソレノイド弁は、上記第１の端を上記上昇側に通じさせる滅勢位置と、上記第１の端を上記降下側に通じさせる付勢位置とを有している請求項３に記載の急速降下弁制御装置。
【請求項５】
上記第２のソレノイド弁は、上記急速降下弁の上記第１の端を上記タンクに通じさせる別の付勢位置を有している請求項４に記載の急速降下弁制御装置。
【請求項６】
上記各ソレノイド弁はソレノイドを有し、上記運動手段は電気エネルギの源と、上記電気源と上記ソレノイドに接続されている電気スイッチとを有している請求項５に記載の急速降下弁制御装置。
【請求項７】
上記電気スイッチは、上記制御弁がその中間位置に到達した時に閉じられるような位置に位置決めされている請求項６に記載の急速降下弁制御装置。
【請求項８】
上記第２のソレノイド弁は第２のソレノイドを有し、上記運動手段は上記電気スイッチと上記第２のソレノイド弁の両ソレノイドとの間に配置されているセレクタスイッチを含んでいる請求項７に記載の急速降下弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはブルドーザブレードと共に使用する急速降下弁に関し、特定的には、急速降下及び浮動の両機能を遂行させる急速降下弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
急速降下弁は、ブルドーザブレード等の流体圧システムに広く使用され、ブレードを重力の下に大地まで自由に降下させることができるようにしている。複動流体圧作動昇降用（リフト）シリンダの収縮上昇側（もしくは、リフト側）から排出される流体は、急速降下弁によって昇降用シリンダの膨張する降下側（もしくは、ドロップ側）へ転流されて、膨張させるために降下側へ送られているポンプ流に追加される。ブレードが大地に静止している時には、昇降用シリンダの降下側は本質的に流体で満たされているから、ブレードに下向きを力を急速に加えて大地へ突入させることができる。
米国特許第 5,226,348号に開示されている１つの公知の急速降下弁制御装置は、方向性制御弁が急速降下位置に到達して、ブレードが自由に降下し始めた直後に急速降下弁の上昇側から排出される流体を降下側へ導くように、負荷によって生成された圧力を昇降用シリンダの上昇側から導いて急速降下弁をその急速降下位置へ運動させるソレノイド弁を使用している。米国特許第 5,251,705号は、類似の型の急速降下弁制御装置を開示している。
【０００３】
ブルドーザブレードは時には清掃動作に使用され、その場合、ブレードは操作員が関与することなく地表に沿って浮動し、地表輪郭に追随することができる。典型的には、これは、昇降用シリンダの上昇及び降下側が一緒に相互接続され、またポンプ及びタンクの両者に接続されている浮動位置を有する方向性制御弁を設けることによって達成される。方向性制御弁内に浮動位置を組み込むと、弁本体及び制御スプールの両者の長さが増加し、また弁本体内のポーティングの複雑さが増す。急速降下弁を統合したブルドーザブレード昇降制御システムに浮動位置を設けることによってもたらされる問題の１つは、方向性制御弁内に組み込まれた浮動位置が、本質的に、急速降下弁の急速降下位置と重複することである。方向性制御弁及び急速降下弁は、必然的に、急速降下動作中の大きい流体の流れを取り扱うサイズでなければならないから、方向性制御弁内に浮動位置を設けると上昇制御システムの費用を不当に増加させることになる。
【０００４】
従って、急速降下及び浮動の両機能のために使用できるように急速降下弁を制御する急速降下弁制御装置を提供することが望まれている。
本発明は、上述した問題の１つまたはそれ以上を解消する。
【０００５】
【発明の開示】
本発明の一面においては、急速降下弁制御装置は、流体圧ポンプ、タンク、降下側及び上昇側を有する流体圧作動昇降用シリンダ、及びポンプ及びタンクに接続され、降下側及び上昇側にそれぞれ接続されている第１及び第２のモータポートを有する制御弁を有する流体圧システムと共に使用される。この制御弁は、中立位置から、中間動作位置を通り、完全に開いた位置まで運動可能である。急速降下弁制御装置は、流体圧的に制御弁と昇降用シリンダの降下側及び上昇側との間に配置され、第１のモータポートを降下側に通じさせ、第２のモータポートを上昇側に通じさせる第１の位置と、降下側及び上昇側の両者を第１のモータポートに通じさせる第２の位置とを有する急速降下弁を備えている。急速降下弁は第１及び第２の端と、第１の端に配置され、急速降下弁をその第１の位置に弾力的にバイアスするばねとを有している。昇降用シリンダの降下側及び上昇側に接続されている切換弁は、圧力出口ポートを有している。弁デバイスは、急速降下弁の第１の端を昇降用シリンダの上昇側に通じさせ、急速降下弁の第２の端をタンクに通じさせる第１の位置を有している。弁デバイスは、急速降下弁の第１の端を昇降用シリンダの降下側に通じさせ、急速降下弁の第２の端を切換弁の圧力出口ポートに通じさせる急速降下位置を更に有している。デバイスは、制御弁が中間位置に到達した時に、弁デバイスを第２の位置へ運動させる。
【０００６】
【実施例】
急速降下弁制御装置１０は、ブルドーザブレート１３等の位置を制御する流体圧システム１２内に組み込まれているパイロット作動急速降下弁１１に機能的に接続されている。流体圧システム１２は、流体圧ポンプ１４と、タンク１６と、ポンプ１４及びタンク１６に接続され、１対の入口モータポート１８及び出口モータポート１９を有する方向性制御弁１７と、各々が上昇側２３及び降下側２４を有する１対の複動流体圧作動昇降用シリンダ２１と、モータポート１８を降下側に接続し、モータポート１９を上昇側に接続する１対のモータ導管２６、２７とを含んでいる。昇降用シリンダ２１は、作業機械（図示してない）と、ブレード１３とに適当に接続されている。ブレードには重力が作用するので、その重量は概ね下向きの降下方向を確立して昇降用シリンダを伸長させるようになる。後述するように制御弁１７は、図示の中立の負荷保持位置から完全に開いた位置まで両方向に運動可能であり、所定の中間位置を通過する。
【０００７】
急速降下弁１１は、モータ導管２６、２７内に配置され、ばね端２８と、シフト端２９と、ばね端２８において急速降下弁を図示の位置に弾力的にバイアスしているばね３１とを有している。
急速降下弁制御装置１０は、パイロットライン３３を通して急速降下弁のばね端２８に接続されている３位置ソレノイド弁３２と、パイロットライン３６を通してシフト端２９に接続されている２位置ソレノイド弁３４とを含んでいる。３位置ソレノイド弁３２はその両端に配置されている１対のソレノイド３８、３９を有し、これらのソレノイドは、１対のパイロットライン４１、４２を通してモータ導管２６、２７に接続され、そしてタンクに接続されている。２位置ソレノイド弁３４は、その一方の端に配置されているソレノイド４３を有しており、この弁３４は切換弁４６の圧力出口ポート４４に接続されている。切換弁４６は、パイロットライン４１、４２及びモータラインを通して昇降用シリンダの上昇側及び降下側に通じている。ソレノイド弁３２及び３４を分離した弁として図示してあるが、代替として、これらは単一の弁内に組み込むことができる。
【０００８】
ソレノイド弁３２及び３４は、急速降下弁１１のばね端２８を昇降用シリンダ２１の上昇側２３に通じさせ、急速降下弁１１のシフト端２９をタンク１６に通じさせる第１の動作位置と、ばね端２８を昇降用シリンダ２１の降下側２４に通じさせ、シフト端２９を切換弁４６の圧力出口ポート４４に通じさせる急速降下位置と、ばね端２８をタンク１６に通じさせ、シフト端２９を圧力出口ポート４４に通じさせる浮動位置とを有する弁手段４７を構成している。
制御弁が中間位置に到達した時に、弁手段４７を急速降下位置または浮動位置へ選択的に運動させる手段４８が設けられている。運動手段４８は、例えば、電池５１のような電気エネルギの源と、電気ライン５３を通してセレクタスイッチ５２とに接続されている常開電気スイッチ４９であることができる。セレクタスイッチ５２は、ソレノイド弁３２の両ソレノイド３８及び３９に接続されている。スイッチ４９は、制御弁１７が中間位置に到達した時に、例えば、制御弁に適当に接続されているカム５４によって閉位置に移動させられる充分な位置に位置決めされている。
【０００９】
ソレノイド弁３２及び３４は、制御弁が図示の中立の流体閉塞位置にある時には、通常は図示の滅勢された位置にバイアスされている。急速降下弁１１も通常は図示の位置にバイアスされていて、モータ導管２６を通してモータポート１８を昇降用シリンダ２１の降下側２４に通じさせ、またモータ導管２７を通してモータポート１９を昇降用シリンダ２１の上昇側２３に通じさせている。ソレノイド弁３４が図示の滅勢位置にあると、急速降下弁１１のシフト端２９はタンクに通じている。ソレノイド弁３２は、昇降用シリンダ２１の上昇側２３を、滅勢位置にある急速降下弁１１のばね端２８に通じさせている。従って、もしブレード１３が昇降用シリンダによって支持されていれば、上昇側内の負荷によって生成される圧力はばね端２８へ伝送され、急速降下弁を図示の位置にバイアスするばね３１の力を援助する。
【００１０】
ブレード１３を上昇させるためには、操作者は制御弁１７を右方へ移動させてポンプ１４からの加圧流体を昇降用シリンダ２１の上昇側２３へ導き、降下側２４から排出された流体をタンクへ伝える。加圧流体の若干は、パイロットライン４２、ソレノイド弁３２、及びパイロットライン３３を通過して急速降下弁のばね端２８へ到達し、急速降下弁を図示の位置に維持してそれを通る流体の流れを制限しないようにすることを可能にする。
ブレード１３を上昇した位置から制御可能に降下させるためには、操作者は制御弁１７を、中立位置から左方へ途中まで移動させて、ポンプ１４からの流体を昇降用シリンダ２１の降下側へ導き、また上昇側２３から排出される流体をタンク１６へ導く。もしカム５４がスイッチ４９を閉じる程制御弁が充分に運動しなければソレノイド弁３２は滅勢位置に留まるので、上昇側２３から排出される加圧流体の若干はばね端２８へ導かれ、前述したように急速降下弁１１を図示の位置に維持するから、ブレードの降下に影響は与えない。
【００１１】
ブレード１３を上昇した位置から自由降下させることを可能にするには、制御弁１７を左方へ、即ち所定の中間動作位置を越えて移動させる。これによりカム５４がスイッチ４９を閉じてソレノイド４３を付勢するので、ソレノイド弁３４は右方の付勢された位置へ運動する。これは、切換弁４６の圧力出口ポート４４を急速降下弁１１のシフト端２９へ通じさせる。この状態では、上昇側２３から排出される流体の圧力は、降下側へ導かれる流体の圧力よりも高いので、モータ導管２７内の加圧流体は切換弁４６によってシフト端２９へ導かれる。セレクタスイッチ５２が図示の急速降下位置にあると、閉じたスイッチ４９がソレノイド３８を付勢し、ソレノイド弁３２を付勢された急速降下位置まで右方へ運動させて降下側２４からの低い圧力の流体をばね端２８へ通じさせる。シフト端２９の高い圧力の流体は急速降下弁をその左方の急速降下位置へ運動させるので、上昇側から排出される流体はポンプから降下側へ導かれる流体と組合され、伸長する降下側を満たすのを援助する。
【００１２】
ブレード１３が大地に接触し、その後に大地に支えられていると、上昇側２３からの流体の排出が停止して上昇側、モータ導管２７、及びパイロットライン４２内の圧力は直ちにゼロになり、一方降下側２４、モータ導管２６、及びパイロットライン４１内の流体は加圧される。これにより、ばね端２８及びシフト端２９の圧力が等化され、急速降下弁１１はばね３１によって図示の位置へ復帰するように運動するので昇降用シリンダ２１の降下側２３に全ポンプ圧を発生させることができ、たとえ制御弁１７が中間位置を越えてシフトした位置に留まろうとも、ブレードに下向きの力を加える。
浮動状態は、セレクタスイッチ５２を右側へ倒して電気ライン５３をソレノイド弁３２のソレノイド３９へ接続し、カム５４がスイッチ４９を閉じるように制御弁１７を充分に左方へ運動させることによって確立される。この状態でスイッチ４９が閉じられると、ソレノイド弁３４のソレノイド４３及びソレノイド弁３２のソレノイド３９が付勢される。従って、ソレノイド弁３４はその付勢位置へ運動して圧力出口ポート４４を急速降下弁のシフト端２９に通じさせ、ソレノイド弁３２はその左方の付勢位置へ運動してばね端２８をタンクへ通じさせる。前述したように、制御弁１７が左方へ運動すると、ポンプ１４からの流体はモータ導管２６を通って降下側２４へ導かれ、上昇側はモータ導管２７を通してタンクへ通ずる。ばね側２８がタンクへ通ずると、モータ導管２６内に生成された加圧流体は、切換弁４６及びソレノイド弁３２によってシフト端２９へ通ずるようになる。シフト端の加圧流体は、ばね３１によるバイアスに対抗して急速降下弁を左方へ運動させてモータ導管２６、２７を相互接続させるので、ポンプ、タンク、及び昇降用シリンダの上昇側及び降下側を効果的に相互に通じさせる。急速降下弁の位置、及びモータ導管２６内に生成される圧力は、ばね３１のバイアスによって決定される。この実施例における圧力は極めて低いので、ブレードは操作者が関与せずに大地の輪郭に追随することができる。
【００１３】
以上の説明から本発明の構造が、急速降下弁が急速降下及び浮動機能の両者を提供できるようにした改善された急速降下弁制御装置を提供していることが容易に理解されよう。これは、急速降下弁の位置を制御する第１及び第２のソレノイド弁を使用し、方向性制御弁が所定の位置に到達した時にこれらのソレノイド弁を付勢することによって達成される。急速降下機能は、第１のソレノイド弁を付勢して急速降下弁のシフト端を、１対の昇降用シリンダの降下側及び上昇側に接続されている切換弁の圧力出口ポートに通じさせ、同時に第２のソレノイド弁の第１のソレノイドを付勢して急速降下弁のばね端を昇降用シリンダの降下側に通じさせることによって確立される。これによって、上昇側から排出される流体のより高い圧力がシフト端に導かれて急速降下弁を降下側と上昇側とが相互接続される位置へ運動させ、上昇側から排出される流体とポンプから降下側へ行く流体とを組合せる。浮動機能は、第１のソレノイド弁を付勢して急速降下弁のシフト側を圧力出口ポートに通じさせ、同時に第２のソレノイド弁の第２のソレノイドを付勢して急速降下弁のばね端をタンクに通じさせる。これによって、降下側内に生成された圧力がシフト端へ導かれ、急速降下弁を、それが降下側及び上昇側を相互に接続する位置まで運動させるので、ポンプ、タンク及び昇降用シリンダの上昇側及び降下側が効果的に相互に通じさせる。
【００１４】
本発明の他の面、目的、及び長所は、添付図面、以上の説明、及び特許請求の範囲から容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例の概要図である。
【符号の説明】
１０  急速降下弁制御装置
１１  パイロット作動急速降下弁
１２  流体圧システム
１３  ブルドーザブレード
１４  流体圧ポンプ
１６  タンク
１７  方向性制御弁
１８、１９  モータポート
２１  複動流体圧作動昇降用シリンダ
２３  上昇側
２４  降下側
２６、２７  モータ導管
２８  ばね端
２９  シフト端
３１  ばね
３２  ３位置ソレノイド弁
３３、３６  パイロットライン
３４  ２位置ソレノイド弁
３８、３９  ソレノイド
４１、４２  パイロットライン
４３  ソレノイド
４４  圧力出口ポート
４６  切換弁
４７  弁手段
４８  運動手段
４９  常開スイッチ
５１  電池
５２  セレクタスイッチ
５３  電気ライン
５４  カム
【図１】
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