JP2538955Y2 - 油圧モータ駆動制御用比例制御バルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、高所作業車等において
走行駆動用、旋回台旋回駆動用等として用いられる油圧
モータの駆動制御を行うために用いられる油圧モータ駆
動制御用比例制御バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる自走式作業車と称される作業車
は、油圧モータにより車輪を駆動して走行を行わせるよ
うになったものがある。また、高所作業車等において車
体上の旋回台の旋回を油圧モータにより駆動するように
なったものが多い。このような油圧モータの駆動制御
は、電磁比例制御バルブを用いて油圧モータに供給され
る作動油の流量を制御し、油圧モータの駆動を制御する
ようになっている。電磁比例制御バルブによる油圧モー
タの駆動制御を行う場合において、例えば、走行中に車
両を停止させるときには、油圧モータに供給される作動
油の油量を零まで減少させれば良い。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】走行中に車両を停止さ
せる場合に、走行安全性の観点からその停止距離を短く
することが要求される。ところが、上記のような油圧モ
ータ駆動の作業車において停止距離を短くするために、
油圧モータに供給される作動油の油量を急激に零まで減
少させて車両を停止させると、車両停止時にショックが
発生し、この車両に搭乗しているオペレータに不快感を
与えるおそれがあるという問題がある。なお、油圧モー
タへの作動油の供給量を緩やかに減少させて車両を停止
させ、このようなショックの防止を図ることは可能であ
るが、この場合には、車両の停止距離が長くなるという
問題がある。

【０００４】また、油圧モータ駆動により車両の走行を
行わせる場合、比例制御バルブによる油圧モータへの供
給油量制御を、油圧モータの入口側に繋がる供給油路の
流路面積を絞って行う（メータインにする）方法と、油
圧モータの出口側に繋がる排出油路の流路面積を絞って
行う（メータアウトにする）方法とがある。供給油路の
流路面積を絞る方法の場合には、例えば、下り坂を走行
するときに、油圧モータの回転が車体側からの駆動力を
受けて強制的に増速され、流路面積を絞ったのにも拘ら
ず車速が増加するおそれがあるという問題がある。逆
に、排出油路の流路面積を絞る方法の場合には、このよ
うな問題は生じないのであるが、このときには油圧モー
タの入口側と出口側との油圧圧力差があまり大きくなら
ず、油圧モータの出力トルク不足、すなわち、駆動力不
足をきたすおそれがあるという問題がある。

【０００５】このようなことに鑑みると、電磁比例制御
バルブにより、排出油路の流路面積を供給油路の流路面
積より若干大きくなるように、すなわち、軽いメータア
ウトとなるようにして走行制御を行うのが望ましい。と
ころが、このようにメータアウト特性を設定した場合、
油圧モータ出口側の方が絞られているために、車両を完
全に停止したときに、油圧モータが僅かに逆転側に駆動
され、車体に揺り返しが発生するという問題がある。こ
の揺り返しは、作業車に搭乗のオペレータに停止時のシ
ョックとして伝わり、オペレータに不快感を与えるとい
う問題に結びつく。

【０００６】本考案はこのような問題に鑑みたもので、
車両走行駆動用、旋回台旋回駆動用等として用いられる
油圧モータを停止させるときに、これを速やかに、且
つ、スムーズに停止させることができるような構成の油
圧モータ制御用比例制御バルブを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本考案の油圧モータ駆動制御用比例制御バルブは、
油圧供給源から油圧モータの入口側へ繋がる供給油路の
流路面積（Ａ１）および出口側からタンクへ繋がる排出
油路の流路面積（Ａ２）をそのストロークに応じて可変
制御するスプールと、このスプールのストロークを制御
するストローク制御手段とから構成される。そして、供
給油路の流路面積（Ａ１）および排出油路の流路面積
（Ａ２）は、スプールのストロークが中立位置から増加
するのに応じてほぼ零から連続的に増加するとともに、
この増加率は、スプールが中立位置から第１ストローク
（Ｓ１）移動するまでは小さく、第１ストローク（Ｓ
１）を越えて移動すると大きくなるように設定されてお
り、且つ、スプールが、中立位置から第２ストローク
（Ｓ２）（但し、Ｓ２＜Ｓ１である）移動するまでは、
供給油路の流路面積（Ａ１）が排出油路の流路面積（Ａ
２）より僅かに小さく、第２ストローク（Ｓ２）を越え
て移動すると、排出油路の流路面積（Ａ２）が供給油路
の流路面積（Ａ１）より僅かに小さくなるように設定さ
れている。

【作用】このような構成の比例制御バルブを用いて油圧
モータの制御を行う場合において、例えば、この油圧モ
ータにより駆動されて走行中の車両を停止させるには、
比例制御バルブのスプールストロークを零（中立位置）
まで移動させる制御が行われる。このとき、スプールの
ストロークが第１ストロークＳ１以下になるまでは両油
路の流路面積Ａ１，Ａ２はともに急激に減少し、車速は
急速に減速される。ところが、スプールのストロークが
第１ストロークＳ１以下になると、これら流路面積Ａ
１，Ａ２の減少率が緩やかになり、車両は滑らかに停止
される。これにより、車両はかなり低速まで急速に減速
された後、ショックなくスムーズに停止する。なお、こ
の比例制御バルブでは、スプールストロークが第２スト
ロークＳ２（＜Ｓ１）以上の範囲では、排出油路の流路
面積Ａ２が供給油路の流路面積Ａ１より僅かに小さく、
軽いメータアウトとなるように設定され、下り坂走行中
での速度増加が防止でき、且つ、十分な駆動力も得るこ
とができるような設定になっている。但し、スプールス
トロークが第２ストロークＳ２（＜Ｓ１）以下の範囲で
は逆に軽いメータインとなるように設定されており、こ
のように設定することにより、油圧モータを停止させて
車両を停止させたときの車体の揺り返し発生を防止して
いる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本考案の好ましい実施
例について説明する。本考案に係る比例制御バルブによ
り駆動制御がなされる油圧モータを搭載した高所作業車
の一例を図２に示している。この高所作業車は、車輪７
ａ，７ｂを有した車体１に旋回台２が旋回自在に取り付
けられ、この旋回台２に起伏シリンダ４により起伏自在
にブーム３が取り付けられている。このブーム３は基端
ブーム３ａと先端ブーム３ｂとからなり、先端ブーム３
ｂが基端ブーム３ａに対して伸縮自在となっている。先
端ブーム３ｂの先端にはオペレータが搭乗する作業台５
が取り付けられている。この高所作業車において、駆動
輪７ａが走行用油圧モータ８により駆動されて車両の走
行駆動がなされ、旋回台２が旋回用油圧モータ６により
駆動されて旋回台２の旋回駆動がなされるようになって
いる。

【０００９】これら走行用および旋回用油圧モータ８，
６はそれぞれ、本考案に係る比例制御バルブによりその
駆動制御がなされるのであるが、以下においては、走行
用油圧モータ８の駆動制御を例にして説明する。走行用
油圧モータ８の駆動回路は図１のように構成されてお
り、油圧ポンプ２０から油圧モータ８への作動油の供給
が電磁比例制御バルブ１０により制御されて油圧モータ
８の駆動制御が行われる。電磁比例制御バルブ１０は左
右のソレノイド１２ａ，１２ｂの励磁制御を行うことに
よりそのスプール１１を中立位置から左右いずれかに移
動させることにより、油圧ポンプ２０から供給油路２１
を介して供給される作動油を第１油路２２および第２油
路２３に選択的に供給する。

【００１０】この電磁比例制御バルブ１０の制御は、走
行操作レバー１６を有した走行コントローラ１５からの
制御信号により左右のソレノイド１２ａ，１２ｂの励磁
を制御して行われる。例えば、走行操作レバー１６を前
進（Ｆ）側に操作すれば、走行コントローラ１５から制
御ライン１５ａを介して右側のソレノイド１２ａに制御
信号が送られ、このソレノイド１２ａの励磁制御がなさ
れる。ソレノイド１２ａが励磁されるとスプール１１が
左動されて、油圧ポンプ２０からの作動油は第１油路２
２に供給され、油圧モータ８は高所作業車の駆動輪７ａ
を前進方向に駆動する。なお、油圧モータ８を駆動した
作動油は第２油路２３から電磁比例制御バルブ１０を通
って排出油路２４に流出し、タンク２５に戻される。走
行操作レバー１２を後進（Ｒ）側に操作すれば、左側の
ソレノイド１２ｂが励磁されてスプール１１が右動さ
れ、油圧モータ８は駆動輪７ａを後進方向に駆動する。
なお、走行操作レバー１６を中立（Ｎ）位置に保持すれ
ば、左右のソレノイド１２ａ，１２ｂはいずれも非励磁
で、電磁比例制御バルブ１０は図１に示す状態となり、
油圧モータ８は停止する。

【００１１】このようにして油圧モータ８の駆動を行う
場合、油圧モータ８の駆動速度は、油圧モータ８への作
動油の供給量を制御することにより制御できる。電磁比
例制御バルブ１０は、上記のようにソレノイド１２ａ，
１２ｂの励磁を切り換えることにより油圧モータ８の駆
動方向（駆動輪７ａの回転方向）の切換を行わせるだけ
でなく、ソレノイド１２ａ，１２ｂの励磁力を可変制御
して油圧モータ８への供給油量を制御し、油圧モータ８
の駆動速度制御も行うようになっている。

【００１２】このため、本例では、走行操作レバー１６
の操作量（中立位置からの倒れ角の大きさ）に比例して
ソレノイド１２ａ，１２ｂの励磁力が増大するようにな
っており、このように励磁力を可変制御することによ
り、スプール１１のストロークＳを可変調節するように
なっている。このスプール１１は上述のように、左右い
ずれかのソレノイド１２ａ，１２ｂが励磁されたとき
に、供給油路２１および排出油路２４を第１油路２２お
よび第２油路２３と選択的に連通させるようになってい
るのであるが、この場合での比例制御バルブ１０におけ
る連通部の流路面積（開度）が、スプール１１のストロ
ークＳに応じて変化するように設定されている。これに
より、走行操作レバー１６の操作量に応じてスプール１
１のストロークＳが変化し、上記連通部の流路面積が可
変制御される。

【００１３】この連通部の流路面積とストロークとＳと
の関係を図３に示している。このグラフにおいて、実線
Ａ１は供給油路２１に繋がる流路の面積を示し、破線Ａ
２は排出油路２４に繋がる流路の面積を示す。すなわ
ち、右ソレノイド１２ａが励磁されて供給油路２１と第
１油路２２とが連通されるとともに排出油路２４と第２
油路２３とが連通される場合には、供給油路２１と第１
油路２２とを繋ぐ流路の面積が実線Ａ１で示され、排出
油路２４と第２油路２３とを繋ぐ流路の面積が破線Ａ２
で示されている。逆に、左ソレノイド１２ｂが励磁され
た場合には、供給油路２１と第２油路２３とを繋ぐ流路
の面積が実線Ａ１で示され、排出油路２４と第１油路２
２とを繋ぐ流路の面積が破線Ａ２で示される。

【００１４】このグラフから分かるように、基本的には
両流路面積Ａ１，Ａ２はともに、スプール１１のストロ
ークが増加するのに応じて増大するように設定されてい
る。但し、その増加率は、スプール１１が中立位置（ス
トロークＳ＝０の位置）から第１ストロークＳ１まで移
動する間は小さい（緩やかに増加する）のであるが、ス
プール１１が第１ストロークＳ１を越えて移動すると大
きくなる（急速に増加する）ように設定されている。さ
らに、スプール１１が、中立位置から第２ストロークＳ
２（＜Ｓ１）まで移動する間の領域（すなわち、スプー
ル１１のストロークＳが極く小さい領域）では、供給油
路２１側の流路面積Ａ１が排出油路２４側の流路面積Ａ
２より僅かに小さく、油圧モータ８の駆動特性は軽いメ
ータインとなるように設定されている。そして、スプー
ル１１のストロークＳが第２ストロークＳ２を越える領
域では、逆に、排出油路２４側の流路面積Ａ２が供給油
路２１側の流路面積Ａ１より僅かに小さく、油圧モータ
８の駆動特性は軽いメータアウトとなるように設定され
ている。

【００１５】このような電磁比例制御バルブ１０による
油圧モータ８の駆動制御を行い走行制御を行う場合、通
常の走行制御はスプールストロークＳが第２ストローク
Ｓ２を越える範囲で行われ、軽いメータアウト特性で油
圧モータ８の駆動制御が行われる。このため、下り坂走
行において車速が増加したり、駆動力不足をきたしたり
することが防止できる。

【００１６】次に、走行中に車両を停止すべく、走行操
作レバー１６を中立位置に戻した場合について考える。
この場合での油圧モータ８に供給される作動油の流量Ｑ
の変化を図４に示している。この図では、時間ｔ1にお
いて走行操作レバー１６を中立に戻す操作をした場合を
示しており、レバー１６の操作に応じてスプール１１が
中立位置に戻されるため、油圧モータ８に供給される流
量Ｑは、それまでの流量Ｑ１から減少する。ここで、ス
プール１１のストロークＳが第１ストロークＳ１まで戻
るまでは流路面積Ａ１，Ａ２は急速に減少するため、流
量ＱはＱ１から急速にＱ２（スプールストロークＳ＝Ｓ
１での流路面積に対応する流量）まで減少し（時間ｔ1
〜ｔ2）、その後、零まで緩やかに減少する（時間ｔ2〜
ｔ3）。

【００１７】油圧モータ８への流量Ｑはその回転速度に
比例するため、この油圧モータ８の駆動により走行され
る車両の走行速度は、図４の流量変化と同様に変化す
る。このため、車両は極く低速まで急速に減速された
後、緩やかに停止されることになり、ショックのないス
ムーズな停止となる。さらに、この場合において、スプ
ール１１のストロークＳが第２ストロークＳ２以下まで
戻されると、油圧モータ８の駆動特性は軽いメータアウ
トから軽いメータインとなるので、車両の停止直前にお
いては軽いメータインの状態で油圧モータ８が駆動され
る。このため、車両停止時に車体の揺り返しが発生する
ことがない。

【００１８】なお、以上においては、走行用油圧モータ
８の駆動制御を行う電磁比例制御バルブ８について説明
したが、旋回用油圧モータ６も同様な電磁比例制御バル
ブによる駆動制御を行うことができる。さらに、本考案
はこのような高所作業車用の油圧モータに限られるもの
ではなく、他の様々な駆動用油圧モータに適用できる。

【００１９】

【考案の効果】以上説明したように、本考案の油圧モー
タ駆動制御用比例制御バルブにおいては、そのスプール
のストローク変化に対応して供給油路および排出油路の
流路面積（Ａ１，Ａ２）を可変制御するのであるが、両
流路面積（Ａ１，Ａ２）は、スプールのストロークが中
立位置から増加するのに応じてほぼ零から連続的に増加
するとともに、この増加率は、スプールが中立位置から
第１ストローク（Ｓ１）移動するまでは小さく、第１ス
トローク（Ｓ１）を越えて移動すると大きくなるように
設定されているので、この油圧モータにより駆動されて
走行している車両を停止させるために比例制御バルブの
スプールストロークを零（中立位置）まで移動させた場
合、スプールのストロークが第１ストロークＳ１以下に
なるまでは両油路の流路面積Ａ１，Ａ２はともに急激に
減少して車速は急速に減速され、スプールのストローク
が第１ストロークＳ１以下になると、これら流路面積Ａ
１，Ａ２の減少率が緩やかになって車両は滑らかに停止
される。このため、本考案の比例制御バルブを用いれ
ば、車両をかなり低速まで急速に減速させて短い停止距
離で停止させることができ、且つ、この停止をショック
なくスムーズに行わせることができる。

【００２０】さらに、この比例制御バルブにおいては、
スプールが、中立位置から第２ストローク（Ｓ２）（但
し、Ｓ２＜Ｓ１である）移動するまでは、供給油路の流
路面積（Ａ１）が排出油路の流路面積（Ａ２）より僅か
に小さくて油圧モータ駆動特性が軽いメータインとな
り、第２ストローク（Ｓ２）を越えて移動すると、排出
油路の流路面積（Ａ２）が供給油路の流路面積（Ａ１）
より僅かに小さくて軽いメータアウトとなるように設定
されているので、例えば、この油圧モータを停止させて
車両を停止させたときに、車体の揺り返しが発生するこ
とを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る比例制御バルブによる油圧モータ
の駆動制御回路を示す油圧回路図である。

【図２】上記比例制御バルブにより駆動制御がなされる
油圧モータを搭載した高所作業車を示す正面図である。

【図３】上記比例制御バルブにおけるスプールストロー
クと流路面積との関係を示すグラフである。

【図４】上記高所作業車停止時での油圧モータへの供給
油量の時間変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 車体 ２ 旋回台 ３ ブーム ５ 作業台 ６ 旋回用油圧モータ ７ａ，７ｂ 車輪 ８ 走行用油圧モータ １０ 電磁比例制御バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−258509（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−78303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−106333（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−86077（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−99701（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動用油圧モータへの作動油の給排制御
   を行うための油圧モータ駆動制御用比例制御バルブであ
   って、 油圧供給源から前記油圧モータの入口側へ繋がる供給油
   路の流路面積（Ａ１）および前記油圧モータの出口側か
   らタンクへ繋がる排出油路の流路面積（Ａ２）をそのス
   トロークに応じて可変制御するスプールと、このスプー
   ルの前記ストロークを制御するストローク制御手段とを
   有し、 前記供給油路の流路面積（Ａ１）および前記排出油路の
   流路面積（Ａ２）は、前記スプールのストロークが中立
   位置から増加するのに応じてほぼ零から連続的に増加す
   るとともに、この増加率は、前記スプールが、前記中立
   位置から第１ストローク（Ｓ１）移動するまでは小さ
   く、前記第１ストローク（Ｓ１）を越えて移動すると大
   きくなるように設定されており、 且つ、前記スプールが、前記中立位置から、前記第１ス
   トローク（Ｓ１）より小さな第２ストローク（Ｓ２）移
   動するまでは、前記供給油路の流路面積（Ａ１）が前記
   排出油路の流路面積（Ａ２）より僅かに小さく、前記第
   ２ストローク（Ｓ２）を越えて移動すると、前記排出油
   路の流路面積（Ａ２）が前記供給油路の流路面積（Ａ
   １）より僅かに小さくなるように設定されていることを
   特徴とする油圧モータ駆動制御用比例制御バルブ。