JP5957735B2 - コンバインの刈取部昇降用油圧回路 - Google Patents

Description

本発明は、コンバインの刈取部を昇降させるための油圧回路に関する。

従来、コンバインは、一般に、機体前部に昇降自在の刈取部を装備している。刈取部は、例えば、刈取高さを設定する際には低速で昇降させ、作業終了後又は作業開始前には高速で昇降させたいという要望がある。そのため、刈取部を昇降させる油圧シリンダーを変速可能とする油圧回路が提案されている（例えば、特許文献１）。

この特許文献１の油圧回路は、刈取部を下降させる際には、並列に接続した流量の異なる電磁式開閉弁を選択操作して油圧シリンダーから排出される作動油の流量を制御する一方、刈取部を上昇させる際には、高速上昇時はポンプからの作動油の全流量を油圧シリンダーに供給し、低速上昇時は、前記電磁式開閉弁の少なくとも一方から作動油の一部を逃すブリードオフ回路に切り換えて、油圧シリンダーに供給する作動油の流量を制御している。

しかしながら、上記特許文献１の油圧回路は、刈取部の低速上昇させるためにいわゆるブリードオフ回路によって油圧シリンダーを制御しているため、刈取部にかかる負荷が大きくなると、それに応じて作動油の圧力が上昇し、逃げ流量が増加する結果、上昇流量が大幅に下落し、上昇速度が大幅に低下する。

また、上記油圧回路では、低速上昇時に油圧シリンダーからドレンされる作動油は、流量を制限する電磁式開閉弁を通過する際の摩擦により温度が上昇する。作動油の粘度は温度が上昇するほど低くなるため、温度が上昇するほど作動油の粘性抵抗が減少し、作動油が電磁開閉弁を通過しやすくなる。一方、刈取部に負荷がかかると作動油の圧力も上昇するため、温度上昇した状態で刈取部に負荷がかかると、負荷が増すほど、電磁式開閉弁の油路を通過しやすくなり、その結果、刈取部に負荷がかかるほど、作動油の逃げ流量が増して油圧シリンダーに供給される流量が減るため、刈取部の上昇速度が遅くなり、刈取部にかかる負荷による上昇速度のバラツキが大きい。

また、アイドリング時等でエンジンが低速回転のとき、刈取部を低速上昇させようとしても、ブリードオフ回路では、油圧ポンプからの吐出流量が少ないため、逃げ流量を上回る流量が確保できず、低速上昇させることができない。

さらに、流量の異なる２つの電磁開閉弁を選択して、刈取部の昇降速度を変更する構成であり、低速上昇用と低速下降用の絞りを共通で用いるため、コンバイン本機へのマッチングが困難な場合がある。

そこで、上記問題を解決するため、供給油路に設けた開閉可能な切換弁と並列に供給油量制限用絞りを接続し、低速上昇時には、供給油路に設けた切換弁を閉に切り換えることで、油圧シリンダーに供給される作動油を供給油量供制限用絞りによって制御されるメーターイン回路に切り換えることを可能にした油圧回路が提案されている（特許文献２）。

特開平６−１１３６０３号公報 特許第４９９４２９６号公報

上記特許文献２に開示された油圧回路によれば、作動油の逃げ流量による刈取部の上昇速度変動が抑制されるとともに、エンジンの低速回転時でも低速上昇が可能となるという優れた効果を発揮し得るが、回路構成によっては、特にアイドリング時等で作動油流量が少なく油温が高い場合等に、刈取部を高速で下降させる際に、高速下降操作開始時から実際に刈取部の下降が始まる迄に若干のタイムラグがあった。

そこで、本発明は、上記特許文献２に開示された油圧回路を更に改良し、刈取部を高速で下降させる際に生じるタイムラグを短縮することができるコンバインの刈取部昇降用油圧回路を提供することを主たる目的とする。

本発明者等による鋭意研究の結果、刈取部を高速で下降させる際に生じるタイムラグは、刈取部を高速で下降させる際に、油圧ポンプからの作動油が、低速上昇用に設けた供給油量制限用絞り（第１の絞り）を通ってドレンされる経路が構成されることが原因であることを突き止めた。

そこで、上記目的を達成するため、本発明に係るコンバインの刈取部昇降用油圧回路は、コンバインの刈取部を昇降させる油圧シリンダーを、オイルタンクから油圧ポンプを介して送られる作動油によって駆動するための油圧回路であって、パイロット圧を利用して前記油圧シリンダーから作動油の逆流を許容するパイロット操作型チェック弁と、給圧一次側ポートと油圧シリンダー作動油路用二次側ポートとを開通させる第１の位置と前記給圧一次側ポートとパイロット圧作動油路用二次側ポートとを開通させるとともに前記油圧シリンダー作動油路用二次側ポートとタンクポートとを開通させる第２の位置と前記給圧一次側ポートおよび前記油圧シリンダー作動油路用二次側ポートを閉じる第３の位置とに切り換え可能な第１の切換弁と、前記第１の切換弁と並列に接続され、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダーへ供給される作動油の流量を制限するための第１の絞りと、前記第１の絞りと直列に接続され、前記第１の切換弁が前記第２の位置にあるときに前記第１の絞りを通る作動油を規制して前記パイロット操作型チェック弁のパイロット圧を確保するための抵抗弁と、前記パイロット操作型チェック弁を逆流してドレンされる作動油の流量を制限するための第２の絞りと、前記第２の絞りより小さい流路断面積を備え、ドレンされる作動油の流量を制限するための第３の絞りと、ドレンされる作動油の油路を、前記第３の絞りを通じてドレンされる作動油の油路に選択的に切換可能な第２の切換弁と、を備えることを特徴とする。

前記パイロット操作型チェック弁は、チェック弁本体と、該チェック弁本体が離座可能なシートと、前記チェック弁本体を前記シートに押圧付勢するバネと、前記チェック弁本体と前記シートを介して対向して摺動自在に配置されたパイロットピストンと、を備えることが好ましい。

本発明によれば、作動油流量を制限して刈取部の低速上昇させる第１の絞りと直列に抵抗弁を接続することにより、油圧ポンプからの作動油が第１の絞りを通ってドレンされる前に、パイロット操作型チェック弁をパイロット操作により開弁させるので、アイドリング時等で作動油の投入流量が少ない場合であっても、迅速にパイロット操作型チェック弁にパイロット圧を供給し、パイロット操作型チェック弁を開弁させるので、刈取部の高速下降操作時のタイムラグを減少させることができる。

一般的なコンバインの要部を示す側面図である。 本発明に係るコンバインの刈取部昇降用油圧回路の一実施形態を示す油圧回路図である。 図２の油圧回路が組み込まれた油圧回路ブロックユニットを示す要部断面図である。 本発明に係るコンバインの刈取部昇降用油圧回路の変更態様を示す油圧回路図である。 本発明に係るコンバインの刈取部昇降用油圧回路の他の変更態様を示す油圧回路図である。

本発明に係るコンバインの刈取部昇降用油圧回路の実施形態について、以下に図１〜５を参照して説明する。なお、全図及び全実施例を通じて、同様の構成部分には同符号を付した。

先ず、コンバインの概略構成について説明すると、一般的なコンバインは、図１に示すように、前部に刈取部１を備えており、刈取部１は、油圧シリンダー２の駆動によって上下昇降する。油圧シリンダー２は、単動式の油圧シリンダーが採用され得る。

図２は、本発明に係るコンバインの刈取部昇降用油圧回路の一実施形態を示す油圧回路図である。

油圧回路は、基本的に、オイルタンク３から油圧ポンプ４によって油圧シリンダー２のピストン室２ａに作動油を供給し、ピストン２ｂを移動させて、ピストンロッド２ｃに連結している刈取部１（図１参照。以下同じ。）を上昇させる一方、ピストン室２ａの作動油をオイルタンク３にドレンすることにより、ピストン２ｂを元の位置に戻し、刈取部１を下降させる。

油圧ポンプ４と油圧シリンダー２との間には、油圧ポンプ４から順に、油路５ａ、電磁式切換弁６、油路５ｂ、第１の切換弁７、油路５ｃ、パイロット操作型チェック弁１１、油路５ｄ、スローリターン弁１２、油路５ｅが接続されるとともに、油路５ｂ及び油路５ｃにバイパス油路８が接続され、該バイパス油路８に介在され第１の切換弁７と並列接続された第１の絞り９と、バイパス油路８に第１の絞り９と直列に接続された抵抗弁１０とが接続されている。

抵抗弁１０は、シーケンス弁の一種であり、一次側のバイパス油路８が設定圧を超えるとバイパス油路８を開通させる。パイロット操作型チェック弁１１は、外部パイロットポートを備え、該外部パイロットポートに通じるパイロット圧作動油路１１ａに所定のパイロット圧の作動油が供給されるとパイロット操作型チェック弁１１のチェック弁本体１１ｂ（図３参照）を開き、作動油の逆流を許容する。抵抗弁１０の設定圧は、パイロット操作型チェック弁１１のパイロット圧より大きく設定されている。スローリターン弁１２は、チェック弁１２ａと、チェック弁１２ａに並列接続された第２の絞り１２ｂが内蔵されている。

なお、「絞り」の語は、流れの断面積を減少し、油路又は流体通路内に抵抗をもたせる機構のことであり、固定絞り、可変絞り、絞り弁、絞り切換弁などを含む。

電磁式切換弁６は、図示例では、一対のソレノイド６ａ、６ｂ及びバネ６ｃ、６ｄを備える、オープンセンターの４ポート３位置切換弁である。電磁式切換弁６は、非励磁状態では、バネ６ｃ、６ｄの釣り合いによって、図２に示す中立位置にある。中立位置では、油圧ポンプ４から油路５ａに圧送される作動油は、油路１３ａ、１３ｂ、１４を通じてオイルタンク３へドレンされる。一方のソレノイド６ａを励磁すると、油路５ａ、５ｂが開通する。他方のソレノイド６ｂを励磁すると、油路５ａと油路１５とが開通し、油圧ポンプ４から油路５ａに圧送される作動油は、油路１５を通じてコンバインに搭載されているグレンタンク昇降機やオーガー昇降部等の他の作業装備を駆動する油圧アクチュエータ（図示せず。）に供給される。

第１の切換弁７は、図示例では、一対のソレノイド７ａ、７ｂと一対のバネ７ｃ、７ｄを備える電磁弁であって、給圧一次側ポートＰ、タンクポートＴ、パイロット圧作動油路用二次側ポートＡ、油圧シリンダー作動油路用二次側ポートＢを備える、ポンプクローズドセンターの４ポート３位置切換弁である。第１の切換弁７は、ソレノイド７ａ、７ｂが非励磁の時は、バネ７ｃ、７ｄによって油路５ｂ、５ｃ間のポートＰＢ間を閉じる中立位置（図２に示された位置）に付勢されている。一方のソレノイド７ａを励磁することにより、第１の切換弁７は、前記中立位置から、油路５ｂ、５ｃ間をポートＰからポートＢへの油路を開通させる位置に切り換えられる。他方のソレノイド７ｂを励磁すると、ポートＰからポートＡへの油路を開通させるとともにポートＢからポートＴへの油路を開通させる位置に切り換えられる。

油圧ポンプ４と電磁式切換弁６との間の油路５ａに圧力制御弁としてのリリーフ弁１６が接続されている。リリーフ弁１６は、油圧ポンプ４から油路５ａに圧送される作動油が設定圧を超えたときに、作動油の一部を油路１７、１４を通じてオイルタンク３へドレンし、油圧シリンダー２に供給されるべき作動油の圧力を一定に保つ。

パイロット操作型チェック弁１１の２次側ポート（油圧シリンダー２の側）に接続された油路５ｄに、オイルタンク３に接続された油路１４が接続されている。油路１４には、第３の絞り１８と、第３の絞り１８からオイルタンク３へドレンされる作動油の流通を開閉するための第２の切換弁１９と、が介在されている。第３の絞り１８は、スローリターン弁１２に内蔵されている第２の絞り１２ｂより小さい流路断面積を有している。第２の切換弁１９は、電磁式の２位置切換弁であり、非励磁時にはバネ１９ａによって油路１４を閉じるチェック弁の位置に付勢されており、ソレノイド１９ｂを励磁することによって油路１４を開通する位置に切り換えられる。

パイロット操作型チェック弁１１は、電磁式切換弁６のソレノイド６ａ及び第１の切換弁７のソレノイド７ｂが励磁されて油路５ｂからの作動油がパイロット圧作動油路１１ａを通じてパイロット圧として供給されると、内蔵するチェック弁を押し開いて、作動油の逆流を許容する。パイロット操作型チェック弁１１を逆流した作動油は、油路５ｃ、第１の切換弁７（ポートＢ，Ｔ）、油路２０、油路１４を通じてオイルタンク３にドレンされる。

上記油圧回路は、油圧回路ブロックユニット２１に内蔵されている。図３は、上記油圧回路が内蔵された油圧回路ブロックユニット２１の要部を示す断面図である。

図３に示すように、抵抗弁１０は、油路８に段部で形成されたシート８ａに棒状の弁体１０ａがスプリング１０ｂによって押されて着座している。油路８の一次側に作動油が供給され、一次側圧力が設定圧を超えると弁体１０ａがシート８ａから離座し、作動油が油路８を通って油路５ｃに流れる。弁体１０ａは、シート８ａから離反すると、スプリング１０ｂのバネ力によってシート８ａからの離反距離が規制されている。

図３を参照すれば、パイロット操作型チェック弁１１は、チェック弁本体１１ｂと、シート１１ｃと、チェック弁本体１１ｂをシート１１ｃに押圧するバネ１１ｄと、パイロットピストン１１ｅとを備えている。パイロットピストン１１ｅは、シート１１ｃを介してチェック弁本体１１ｂと対向配置されており、図３において左右に摺動自在に設置されている。パイロット圧作動油路１１ａに作動油が供給されると、パイロットピストン１１ｅは、図３の右側に押されて、ロッド部１１ｇがシート１１ｃの油路孔を通って、バネ１１ｄの押圧力に抗してチェック弁１１ｂを図３の右側に押して開弁させる。

図外の油圧ポンプから油路５ｂに作動油が供給されると、油路８と油路１１ａとに供給される。抵抗弁１０は、油路８を通る作動油に抵抗を与えることにより、作動油の供給流量が少ない場合であっても、パイロット操作型チェック弁１１の開弁に必要なパイロット圧を確保し、パイロットピストン１１ｅがチェック弁本体１１ｂをシート１１ｃから離座させた後、抵抗弁１０の弁体１０ａがシート８ａから離座するように設計されている。

上記構成を有する第１実施形態の油圧回路において、刈取部１を高速上昇させる場合は、電磁式切換弁６のソレノイド６ａを励磁させて油路５ａ、５ｂ間を開通させるとともに、第１の切換弁７のソレノイド７ａを励磁させて、油路５ｂ、５ｃ間のポートＰＢ間を開通させる。その結果、油圧ポンプ４から、油路５ａ、電磁式切換弁６、油路５ｂ、第１の切換弁７（ポートＰ，Ｂ）、油路５ｃ、パイロット操作型チェック弁１１、油路５ｄ、スローリターン弁１２、及び油路５ｅを通じて油圧シリンダー２に作動油が供給される。なお、このとき、作動油は、所定圧に達することにより抵抗弁１０を開いてバイパス油路８も通過するが、第１の絞り９によって流量が制限されているため、パイパス油路８を通過する作動油の流量は、第１の切換弁７を通過する作動油の流量より少ない。また、このとき、油路１１ａと油路２０を接続するポートＡＴ間も開通しており、図３を参照すれば、パイロットピストン１１ｅが油路５ｃを通る作動油によって図３の左側に押され、パイロットピストン１１ｅのパイロット圧作動油室１１ｆの作動油が油路１１ａ、油路２０を通じてドレンされる。

次に、刈取部１を低速上昇させる場合は、電磁式切換弁６のソレノイド６ａを励磁して油路５ａ、５ｂ間のポートを開通させておいて、第１の切換弁７を非励磁状態として中立位置とし、油路５ｂ、５ｃ間のポートＰＢ間を閉じる。その結果、油圧ポンプ４から、油路５ａ、電磁式切換弁６、油路５ｂ、バイパス油路８の第１の絞り９及び抵抗弁１０、油路５ｃ、パイロット操作型チェック弁１１、油路５ｄ、スローリターン弁１２、油路５ｅを通じて油圧シリンダー２に作動油が供給される。この場合、リリーフ弁１６からドレンされる量を除き、油圧ポンプ４からの作動油の全流量がバイパス油路８を介して第１の絞り９を通るので、油圧シリンダー２に供給される作動油の流量が第１の絞り９によって制限され、上記高速上昇の場合より刈取部１の上昇速度が低下する。

刈取部１を高速下降させる場合は、電磁式切換弁６のソレノイド６ａを励磁して油路５ａ、５ｂ間を開通させる位置に切り換えておいて、第１の切換弁７のソレノイド７ｂを励磁させて、ポートＰＡ間を開通させて油路５ｂとパイロット圧作動油路１１ａと連通させ、且つ、ポートＢＴ間を開通させて油路５ｃと油路２０とを連通させてオイルタンク３にドレンする位置に切り換える。その結果、パイロット圧作動油路１１ａに供給された作動油が、油路２０を通じてパイロット圧として作用し、パイロット操作型チェック弁１１内のチェック弁本体１１ｂを開弁させ、作動油の逆流を許容する。このようにして、油圧シリンダー２のピストン室２ａ内の作動油が、油路５ｅ、スローリターン弁１２の第２の絞り１２ｂ、油路５ｄ、パイロット操作型チェック弁１１、油路５ｃを逆流し、第１の切換弁７（ポートＢ，Ｔ）から油路２０，１４を通じてオイルタンク３にドレンされる。オイルタンク３にドレンされる作動油は、第２の絞り１２ｂによってドレン流量が制限される。

刈取部１を低速下降させる場合は、第２の切換弁１９のソレノイド１９ｂを励磁させ、油路１４を開通させる。その結果、油圧シリンダー２のピストン室２ａ内に蓄積された作動油は、油路５ｅ、スローリターン弁１２の第２の絞り１２ｂ、油路１４に介在された第３の絞り１８を通じて、オイルタンク３にドレンされる。第３の絞り１８は、第２の絞り１２ｂより流路断面積が小さいから、油路１４を流れる流量は、第３の絞り１８によって決定される。なお、電磁式切換弁６は中立位置にあり、このとき、油圧ポンプ４からの作動油は、油路１３ａ、１３ｂ、１４を通じてオイルタンク３にドレンされる。

上記のように、刈取部１を低速上昇させる際には、第１の絞り９によって作動油の流量を制限することで、油圧シリンダー２のピストン移動速度を低下させている。従って、刈取部１の低速上昇時は、従来のブリードオフ回路とは異なり、メーターイン回路に切り換えて油圧シリンダー２を駆動することができるので、逃げ流量による変動が抑制され得る。なお、第１の絞り９によって作動油の流量が制限されても、第１の絞り９の一次側圧力はリリーフ弁１６によって圧力調整されているため、第１の絞り９を通過する作動油の流量の変動は防がれる。

油圧ポンプ４は、図示しないエンジンによって駆動しているため、例えばアイドリング時や湿田走行時等でエンジンが低速回転になると、油圧ポンプの吐出流量が低下する。エンジンが低速回転のとき、刈取部を低速上昇させようとしても、ブリードオフ回路では、油圧ポンプからの吐出流量が少ないため、逃げ流量を上回る流量が確保できず、低速上昇させることができないが、本発明では、エンジンが低速回転である場合、リリーフ弁１６から作動油の一部がドレンされても、作動油のリリーフ圧は確保されているため、低速上昇が可能である。

また、供給油量制限用の第１の絞り９を、ドレン流量制限用の第２、第３の絞り１２ｂ、１８と別にしたので、コンバイン本機へのマッチングが容易となる。

更に、上記のように刈取部１を高速下降させる場合、本発明の特徴部分である抵抗弁１０を備えない従来の油圧回路構成では、油圧ポンプ４から油路５ｂに供給された作動油が、油路８及び第１の絞り９、油路５ｃ、第１の切換弁７のポートＢＴ、油路２０、油路１４を通ってオイルタンク３にドレンされる経路が形成されるため、特にエンジンアイドリング時等の作動油投入流量が少ない場合に、パイロット操作型チェック弁１１を開弁するのにタイムラグが発生するが、本発明では、抵抗弁１０を設けたことにより、パイロット操作型チェック弁１１を開弁するのに必要なパイロット圧を直ちに発生させることができるので、タイムラグを減少させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

例えば、図４に示すように、上記第１実施形態のスローリターン弁１２に代えて、油路２０に第２の絞り１２ｂを設けることもできるし、さらに、図５に示すように、油路２０の第２の絞り１２ｂのドレンタンク３側に第２の切換弁１９Ａを設け、第２の切換弁１９Ａと並列に第３の絞り１８を接続する回路構成とすることもできる。

１ 刈取部
２ 油圧シリンダー
３ オイルタンク
４ 油圧ポンプ
７ 第１の切換弁
９ 第１の絞り
１０ 抵抗弁
１１ パイロット操作型チェック弁
１２ｂ 第２の絞り
１８ 第３の絞り
１９、１９Ａ 第２の切換弁

Claims (2)

1. コンバインの刈取部を昇降させる油圧シリンダーを、オイルタンクから油圧ポンプを介して送られる作動油によって駆動するための油圧回路であって、
   パイロット圧を利用して前記油圧シリンダーから作動油の逆流を許容するパイロット操作型チェック弁と、
   給圧一次側ポートと油圧シリンダー作動油路用二次側ポートとを開通させる第１の位置と、前記給圧一次側ポートとパイロット圧作動油路用二次側ポートとを開通させるとともに前記油圧シリンダー作動油路用二次側ポートとタンクポートとを開通させる第２の位置と、前記給圧一次側ポートおよび前記油圧シリンダー作動油路用二次側ポートを閉じる第３の位置と、に切り換え可能な第１の切換弁と、
   前記第１の切換弁と並列に接続され、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダーへ供給される作動油の流量を制限するための第１の絞りと、
   前記第１の絞りと直列に接続され、前記第１の切換弁が前記第２の位置にあるときに、前記第１の絞りを通る作動油を規制して前記パイロット操作型チェック弁のパイロット圧を確保するための抵抗弁と、
   前記パイロット操作型チェック弁を逆流してドレンされる作動油の流量を制限するための第２の絞りと、
   前記第２の絞りより小さい流路断面積を備え、ドレンされる作動油の流量を制限するための第３の絞りと、
   ドレンされる作動油の油路を、前記第３の絞りを通じてドレンされる作動油の油路に選択的に切換可能な第２の切換弁と、
   を備え、
   前記抵抗弁の設定圧は、前記パイロット操作型チェック弁のパイロット圧よりも大きい、油圧回路。
2. 前記パイロット操作型チェック弁は、チェック弁本体と、該チェック弁本体が離座可能なシートと、前記チェック弁本体を前記シートに押圧付勢するバネと、前記チェック弁本体と前記シートを介して対向して摺動自在に配置されたパイロットピストンと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の油圧回路。
   

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