JP3769158B2 - ダンプカーにおける荷箱昇降制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダンプカーにおける荷箱昇降制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車体フレームに上下揺動可能に枢支した荷箱と、この荷箱と車体フレーム間に設けた油圧シリンダと、この油圧シリンダと油圧源・油タンクとの間に介装されるダンプ切換弁と、このダンプ切換弁のスプール弁体を荷箱上げ位置・中立位置・荷箱下げ位置の三位置間で強制摺動させるスプール駆動手段と、スプール弁体の作動位置を任意に選択操作するための操作入力手段と、その操作入力手段への操作入力に応じてスプール弁体の作動位置が切換えられるようにスプール駆動手段を制御する制御手段とを備え、操作入力手段には、スプール弁体の荷箱上げ位置・中立位置・荷箱下げ位置にそれぞれ対応して上げ操作部・中立操作部・下げ操作部が設定されるダンプカーにおける荷箱昇降制御装置は、例えば特開平８−１５６６７４号公報に開示されるように従来公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来普通のダンプカーに使用されるダンプ切換弁において、スプール弁体の摺動位置と、弁を通過する作動油の流量との関係は、例えば図１４に例示したように中立位置Ｎ〜第１中間位置Ａ１間の領域と、第２中間位置Ａ２〜荷箱下げ位置Ｄ間の領域とにおいては流量変化が殆どなく（即ちこれらの領域は無効ストローク区間であり）、また第１中間位置Ａ１〜第２中間位置Ａ２間の領域では、第１中間位置Ａ１を過ぎた当初は緩やかに増加してゆき、第２中間位置Ａ２に近づくにつれて急激に（即ち概ね二次曲線的に）増加するような変化傾向があった。
【０００４】
ところが従来では、スプール弁体が荷箱上げ位置又は中立位置にある状態で操作入力手段の下げ操作部が操作入力されると、スプール弁体を中立位置Ｎから荷箱下げ位置Ｄまでの全区間に亘り最大速度で瞬間的に切換移動させるようにしていたので、その下げ操作部への操作入力と略同時に流量が急激に増大変化してしまい、そのため、荷箱の下方揺動開始の際に切換えショックが少なからず発生し、荷箱や車体をふらつかせ、その姿勢が不安定になる等の問題があった。
【０００５】
またダンプカーでは、荷箱内の砂利等の積載物を少しずつ降ろすような場合に荷箱をその下方揺動途中で一時停止させることがあるが、その停止の際に、従来では中立操作部への操作入力に基づき荷箱下げ位置のスプール弁体を中立位置まで最大速度で瞬間的に切換移動させるようにしているため、流量の急激な減少変化に因り荷箱の下方揺動停止の際に切換えショックが少なからず発生し、上記と同様の問題があった。
【０００６】
そこで此のような問題を解決するために、本発明者は、スプール弁体が中立位置Ｎと荷箱下げ位置Ｄとの間を摺動するときの摺動速度をその全摺動区間で一定の低速度に制御するようにした改良技術１（図１２の（１）を参照）と、これを更に改良して一層のショック低減を図るために、第１中間位置Ａ１〜第２中間位置Ａ２の摺動区間だけ低速としてそれ以外の無効ストローク区間（Ｎ〜Ａ１間、Ａ２〜Ｄ間）では最大速度で急速に摺動させるようにした改良技術２（図１２の（２）を参照）とを、既に特願平１１−１５５５２０号において提案している。而して、これらの改良技術によれば、それ以前の従来技術（即ち中立位置と荷箱下げ位置との間の全摺動区間でスプール弁体を高速で一気に切換摺動させるようにしたもの）と比べると、荷箱の下方揺動開始または下方揺動停止の際のショックをある程度は低減できる効果がある。
【０００７】
しかしながら上記改良技術２においても、中立位置Ｎと荷箱下げ位置Ｄ間の一部摺動区間（Ａ１〜Ａ２間）ではスプール弁体が一定の低速度で摺動するため、特に第１中間位置Ａ１の近くで流量変化が必要以上に緩慢となってしまい、それだけ弁切換時間が無用に長くなる不都合がある。また、このような不都合のない程度にスプール弁体の摺動速度を多少速くした場合には、特に第２中間位置Ａ２の近くの領域では流量変化が比較的大きくなってショック低減効果が十分には発揮されなくなる不都合がある。
【０００８】
即ち、上記改良技術にあっても、後者の不都合を回避するために弁体摺動速度を十分遅く設定すれば、前者の不都合が強く現れてしまい、またその前者の不都合を回避するために弁体摺動速度を多少速めに設定すれば、後者の不都合が強く現れてしまうといった相反する問題がある。
【０００９】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであって、上記従来装置の問題や、上記改良技術の相反する問題を一挙に解決することができる、ダンプカーにおける荷箱昇降制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、車体フレームに上下揺動可能に枢支した荷箱と、この荷箱と車体フレーム間に設けた油圧シリンダと、この油圧シリンダと油圧源・油タンクとの間に介装されるダンプ切換弁と、このダンプ切換弁のスプール弁体を荷箱上げ位置・中立位置・荷箱下げ位置の三位置間で強制摺動させるスプール駆動手段と、スプール弁体の作動位置を任意に選択操作するための操作入力手段と、その操作入力手段への操作入力に応じてスプール弁体の作動位置が切換えられるようにスプール駆動手段を制御する制御手段とを備え、操作入力手段には、スプール弁体の荷箱上げ位置・中立位置・荷箱下げ位置にそれぞれ対応して上げ操作部・中立操作部・下げ操作部が設定されるダンプカーにおいて、制御手段が、スプール弁体が荷箱上げ位置又は中立位置にある状態で下げ操作部が操作入力されたときに、スプール弁体の中立位置から荷箱下げ位置までの摺動区間で、切換弁を通過する油の流量とスプール弁体の摺動位置とがリニアな関係になくてもその油の流量変化率が略一定となるように、スプール駆動手段を自動制御することを特徴とする。
【００１１】
この特徴によれば、スプール弁体の中立位置から荷箱下げ位置までの摺動区間で、切換弁を通過する油の流量とスプール弁体の摺動位置とがリニアな関係になくても、その摺動区間で流量が略一定の変化率で増加するようにスプール駆動手段を自動制御して、弁体の位置変化に対する流量増加変化の小さい領域では摺動速度を比較的高く、大きい領域では摺動速度を比較的低くするようにしたから、該弁体を無用に低速で摺動させ続けなくても、荷箱の下方揺動開始の際に流量が急激に増加変化することが回避され、その揺動開始の際のショックが効果的に軽減されると共に該弁の切換移動時間の短縮が図られる。
【００１２】
また請求項２の発明は、前記ダンプカーにおいて、制御手段が、スプール弁体が荷箱下げ位置にある状態で中立操作部が操作入力されたときに、スプール弁体の荷箱下げ位置から中立位置までの摺動区間で、切換弁を通過する油の流量とスプール弁体の摺動位置とがリニアな関係になくてもその油の流量変化率が略一定となるように、スプール駆動手段を自動制御することを特徴とする。
【００１３】
この特徴によれば、スプール弁体の荷箱下げ位置から中立位置までの摺動区間で、切換弁を通過する油の流量とスプール弁体の摺動位置とがリニアな関係になくても、その摺動区間で流量が略一定の変化率で減少するようにスプール駆動手段を自動制御して、弁体の位置変化に対する流量減少変化の小さい領域では摺動速度を比較的高く、大きい領域では摺動速度を比較的低くするようにしたから、弁体を無用に低速で摺動させ続けなくても、荷箱の下方揺動停止の際に流量が急激に減少変化することが回避され、その揺動停止の際のショックが効果的に軽減されると共に弁の切換移動時間の短縮が図られる。
【００１４】
また請求項３の発明は、請求項１又は２の発明の前記特徴に加えて、制御手段が、スプール弁体の前記摺動区間のうち、無効ストロークとなる区間では該弁体を最大速度で急速に摺動させるようにスプール駆動手段を制御し、またその他の区間では、切換弁を通過する油の流量と該弁体の摺動位置との予め求められた関係特性に基づいてその流量変化率が略一定となるようにスプール駆動手段を自動制御することを特徴とする。
【００１５】
この特徴によれば、スプール弁体の無効ストローク区間では、該弁体を最大速度で急速に（即ち瞬間的に）摺動させる一方、その他の区間では、切換弁を通過する油の流量と弁体位置との予め求められた関係特性を利用して、その油の流量変化率が略一定となるようにスプール駆動手段が制御されるため、スプール弁体に無効ストロークが有っても、弁切換時間の短縮を図りながら全体として弁体の駆動制御を極力単純化することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。
【００１７】
図１〜図１４は本発明の一実施例を示すもので、図１はダンプカーの要部側面図、図２はダンプ切換弁及びアクチュエータの拡大図、図３は作用の説明図、図４は操作盤の正面図、図５及び図６は制御系のブロック図、図７は制御手順を示すフローチャートの第１分図、図８は同フローチャートの第２分図、図９は図８のフローチャートにおけるステップ２５，３１の処理Ｘの一例を示すサブルーチン、図１０は、図８のフローチャートにおけるステップ３５の処理Ｚの一例を示すサブルーチン、図１１はスプール弁体の位置と移動速度との関係を示すグラフ、図１２は、スプール弁体の変位と該変位に伴う流量変化を従来例の改良技術と比較して示すタイミンクチャートであって、特に（１）は改良技術１を、また（２）は改良技術２を、（３）は本発明の実施例をそれぞれ示している。また図１３は、スプール弁体の摺動位置とポートとの関係を示す説明図、図１４は、本発明を含めた一般的なダンプ切換弁のスプール弁体の位置と弁の通過流量との関係を示すグラフである。
【００１８】
図１に示すように、ダンプカーＶの車体フレーム１の前部にはキャビン２が設けられており、このキャビン２の後部に荷箱３が起立・伏倒自在に枢支される。車体フレーム１と荷箱３との間には単動式の油圧シリンダ４が設けられており、油圧シリンダ４を伸長駆動することにより荷箱３は起立し、また油圧シリンダ４を収縮駆動することにより荷箱３は伏倒する。
【００１９】
キャビン２の下部に配置されたエンジンＥには、その出力を随時に取出可能なＰＴＯ装置５が接続されており、このＰＴＯ装置５には、これにより駆動される油圧源としての油圧ポンプ６が連動連結される。この油圧ポンプ６が油タンク７から汲み上げるオイルがダンプ切換弁８を経て油圧シリンダ４に供給されると、油圧シリンダ４が伸長して荷箱３が起立する。また荷箱３が伏倒する場合には、荷箱３の自重で油圧シリンダ４が収縮し、油圧シリンダ４内のオイルはダンプ切換弁８を経て油タンク７に還流する。
【００２０】
エアタンク９にソレノイド弁１０を介して接続されたエアシリンダ１１により、ＰＴＯ装置５の「接」・「断」が切り換えられる。また、ダンプ切換弁８にはスプール駆動手段としてのアクチュエータ１２が連設されており、このアクチュエータ１２により、後述するようにダンプ切換弁８のスプール弁体１８が荷箱上げ位置Ｕ、中立位置Ｎ及び荷箱下げ位置Ｄの三位置間で強制摺動させて切換えられる。
【００２１】
キャビン２の内部にはエンジンの始動・停止を操作するキースイッチ１３と、荷箱３の昇降を操作する操作入力手段としての操作盤１４とが設けられる。車体の適所には制御手段としての電子制御ユニットＥＣＵが設置され、この電子制御ユニットＥＣＵは、キースイッチ１３及び操作盤１４からの信号に基づき、ソレノイド弁１０及びアクチュエータ１２の作動を制御する。
【００２２】
次に、図２を参照しながらダンプ切換弁８の構造を説明する。
【００２３】
ダンプ切換弁８の弁函１５には、油圧ポンプ６の吐出側に連なる第１油路Ｌ１と、油タンク７に連なる第２油路Ｌ２と、油圧シリンダ４に連なる第３油路Ｌ３と、油圧シリンダ４に連なってダンプ切換弁８から油圧シリンダ４へのオイルの流れのみを許容する一方向弁１６を介装した第４油路Ｌ４とが形成される。弁函１５に穿設したスプール孔１７には、第１油路Ｌ１及び第４油路Ｌ４に連通する第１ポートＰ１と、第２油路Ｌ２に連通する第２ポートＰ２と、第３油路Ｌ３に連通する第３ポートＰ３とが形成される。一方、スプール孔１７に摺動自在に嵌合するスプール弁体１８にはグルーブ１８ａが形成されており、このグルーブ１８ａの左端に隣接するランド部外周には、先細の切欠き１８ｂ…が周方向に間隔をおいて複数個形成される。尚、この切欠き１８ｂの存在により、スプール弁体１８が第１中間位置Ａ１を過ぎて第２中間位置Ａ２に向かう当初における流量変化のスプール位置変化に対する増加変化率を、図１４に示す如く比較的緩やかなものとしている。
【００２４】
図２はスプール弁体１８が中立位置Ｎにある状態を示しており、ここからスプール弁体１８が一定量右動すると図３（Ａ）に示す荷箱上げ位置Ｕとなり、また一定量左動すると図３（Ｂ）に示す荷箱下げ位置Ｄとなる。
【００２５】
次に、図２を参照しながらアクチュエータ１２の構造を説明する。
【００２６】
弁函１５の左端に結合されたガイド筒１９の左端に、第１ギヤハウジング２０及び第２ギヤハウジング２１が結合される。スプール弁体１８の左端はガイド筒１９の内部に延びており、そこに雌ねじ部材２２がピン２３で結合される。雌ねじ部材２２の外周に軸方向に刻設された溝２２ａには、ガイド筒１９に螺入したボルト２４の先端が係合しており、これによりスプール弁体１８は回転を規制された状態で軸方向の摺動を許容される。
【００２７】
第１ギヤハウジング２０には、前記雌ねじ部材２２に螺合する雄ねじ部材２５がボールベアリング２６及びシール部材２７を介して回転自在に支持される。第１ギヤハウジング２０及び第２ギヤハウジング２１の内部に延出する雄ねじ部材２５の左端には、トルクリミッタ２８を介して第４ギヤ２９が支持されており、第１ギヤハウジング２０の外側面に設けたモータ３０の第１ギヤ３１が、中間軸３２に設けた第２ギヤ３３及び第３ギヤ３４を介して前記第４ギヤ２９に噛合する。一方、第２ハウジング２１の外側面に設けたポテンショメータ３５が第５ギヤ３６及び第６ギヤ３７を介して雄ねじ部材２５に接続される。
【００２８】
而して、モータ３０により雄ねじ部材２５を回転させると、それに噛合する雌ねじ部材２２と共にスプール弁体１８が軸方向に駆動される。そして、スプール弁体１８の摺動位置がポテンショメータ３５によって検出される。而してポテンショメータ３５は、スプール弁体１８の位置を検出してその検出情報を制御手段としての電子制御ユニットＥＣＵに送る位置検出手段を構成する。
【００２９】
次に、図４に基づいて操作盤１４の構造を説明する。
【００３０】
操作盤１４には、電源スイッチ３８、電源ランプ３９及び３個の操作スイッチ４０，４１，４２が設けられる。電源スイッチ３８は一度押すと閉成して電源ランプ３９が点灯し、再び押すと開成して電源ランプ３９が消灯する。電源スイッチ３８が閉成しているとき、即ち電源ランプ３９が点灯しているとき、上げスイッチ４０、中立スイッチ４１又は下げスイッチ４２を閉成すると、アクチュエータ１２が作動してダンプ切換弁８のスプール弁体１８を荷箱上げ位置Ｕ、中立位置Ｎ又は荷箱下げ位置Ｄに駆動する。
【００３１】
図５に示すように、上げスイッチ４０、中立スイッチ４１又は下げスイッチ４２の操作に基づいて、電子制御ユニットＥＣＵに設けたＰＴＯ切換手段４６がソレノイド弁１０を駆動し、ＰＴＯ装置５の「接」・「断」が切り換えられる。
【００３２】
図６に示すように、電子制御ユニットＥＣＵ内に設けられる目標位置切換手段５０は、各スイッチ４０〜４２の操作状態と、ポテンショメータ３５が検出する弁体位置とに基づいて目標位置を選択的に切換え、その切換えに際しては、複数の固定目標位置Ｕ，Ｎ，Ａ１，Ａ２及びＤ、並びに目標流量・位置変換手段５１から出力される可変目標位置の何れかが、各スイッチ４０〜４２の操作状態とスプール弁体１８の摺動位置とに応じて選択的に出力される。
【００３３】
前記目標流量・位置変換手段５１には、これに目標流量を出力する目標流量設定手段５２が接続される。この目標流量設定手段５２は、ポテンショメータ３５が検出する弁体位置を監視しており、スプール弁体１８の第１中間位置Ａ１から第２中間位置Ａ２に至るまでの間の摺動過程では、目標流量をそれが略一定の時間変化率で増加するように一定の時間間隔で出力し、またその逆にスプール弁体１８の第２中間位置Ａ２から第１中間位置Ａ１に至るまでの間の摺動過程では、目標流量をそれが略一定の時間変化率で減少するように一定の時間間隔で出力する。そして前記目標流量・位置変換手段５１は、前記目標流量設定手段５２から出力された目標流量と、流量／位置対応データ記憶手段５３に予め記憶された流量／位置対応データとに基づいて、目標流量に応じた目標位置を目標位置切換手段５０に出力する。
【００３４】
その目標位置切換手段５０が目標位置を位置制御手段５４に出力すると、その位置制御手段５４は目標位置に応じたモータ駆動信号を出力してアクチュエータ１２のモータ３０を駆動し、これにより、ダンプ切換弁８のスプール弁体１８が目標位置に向かって摺動する。このとき、スプール弁体１８の実際の摺動位置がポテンショメータ３５から目標流量設定手段５２、目標位置切換手段５０及び位置制御手段５４にフィードバックされ、スプール弁体１８の摺動位置を目標位置に収束させる。
【００３５】
前記流量／位置対応データ記憶手段５３には、予め実験等により求められた流量／位置対応データ、例えばデータテーブル、データマップ或いは近似式が記憶されており、そのデータテーブルの一例を次の表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
このデータテーブルにおいてスプール位置0.0 mmは、スプール弁体１８がその中立位置Ｎ（図１３の（ａ））より所定の無効ストローク区間を移動して、そのランド部外周の切欠き１８ｂの端が第３ポートＰ３に掛かって同ポートを開き始める位置、即ち第１中間位置Ａ１（図１３の（ｂ））に対応しており、この時の作動油の流量Ｑは０Ｌ／min である。またスプール位置4.6 mmは、スプール弁体１８が最大開度（従って流量Ｑが最大１５０Ｌ／min ）に達した第２中間位置Ａ２（図１３の（ｃ））に対応するものであって、前記スプール位置0.0 mmを起点として荷箱下げ位置Ｄ側に4.6 mm変位した位置である。而してスプール弁体１８のＡ１〜Ａ２の摺動区間内においては、作動油の流量Ｑは一定間隔（図示例では１０Ｌ／min 刻み）で複数段階に設定され、その各段階の流量Ｑに対応したスプール位置がそれぞれ実験等により予め求められる。従ってスプール弁体１８の位置制御を、該弁体が一定の時間間隔で上記各段階のスプール位置に来るように行なうようにすれば、作動油の流量ＱをＡ１〜Ａ２の区間で略一定の時間変化率で増減変化させることができる。
【００３８】
上記データテーブルに代えて、作動油流量と弁体位置の関係特性を示す図１４のようなデータマップを予め実験データより作成して流量／位置対応データ記憶手段５３に記憶させるようにしてもよい。
【００３９】
更に上記データテーブルやマップに代えて、作動油流量と弁体位置の関係特性を示す近似式を流量／位置対応データ記憶手段５３に記憶させるようにしてもよい。即ち、図１４に示したスプール位置・流量特性のうち、特にスプール弁体１８のＡ１〜Ａ２の摺動区間では、作動油の流量Ｑと、スプール弁体１８の摺動位置ｘとは予め行われた実験データの解析により、Ｑ＝Ｆ（ｘ）という近似式で表すことが可能であり、そのＦの逆関数をＦ′で表すと、ｘ＝Ｆ′（Ｑ）となり、この近似式を用いて目標流量に応じた目標位置を演算することができる。
【００４０】
而して電子制御ユニットＥＣＵからの指令でアクチュエータ１２が作動してダンプ切換弁８のスプール弁体１８が荷箱上げ位置Ｕに置かれた状態では、図３（Ａ）から明らかなように、油圧ポンプ６により油タンク７から汲み上げられたオイルが第１油路Ｌ１、第１ポートＰ１、第４油路Ｌ４及び一方向弁１６を経て油圧シリンダ４に供給され、油圧シリンダ４が伸長することにより荷箱３が起立する。
【００４１】
またスプール弁体１８が中立位置Ｎに置かれた状態では、図２から明らかなように、油圧ポンプ６により油タンク７から汲み上げられたオイルが第１油路Ｌ１、第１ポートＰ１、グルーブ１８ａ、第２ポートＰ２及び第２油路Ｌ２を経て油タンク７に還流する一方、第３ポートＰ３（従って第３油路Ｌ３）がスプール１２で閉塞され、且つ第４油路Ｌ４が一方向弁１６で閉塞されることにより、油圧シリンダ４がロックされて荷箱３はその位置に停止する。
【００４２】
さらにスプール弁体１８が荷箱下げ位置Ｄに置かれた状態では、荷箱３の自重で油圧シリンダ４のオイルが第３油路Ｌ３、第３ポートＰ３、グルーブ１８ａ、第２ポートＰ２及び第２油路Ｌ２を順次経て油タンク７に還流し、荷箱３は伏倒する。
【００４３】
次に、前記実施例の作用を、図７〜図１０のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４４】
先ず、図７のフローチャートにおいて、キースイッチ１３を閉成してエンジンＥを運転した状態で操作盤１４の電源スイッチ３８を閉成すると（ステップＳ１）、電源がＯＮして電源ランプ３９が点灯するとともに、スプール最終目標位置データ変換手段４７が出力するスプール目標位置が中立位置Ｎに初期設定される（ステップＳ２）。次いでステップＳ３で上げスイッチ４０の操作が確認された場合には、電子制御ユニットＥＣＵからの指令でソレノイド弁１０が作動してＰＴＯ装置５が「接」になると共に、油圧ポンプ６が駆動され（ステップＳ４）、次いでステップＳ５でスプール目標位置が荷箱上げ位置Ｕに設定される。また、ステップＳ６で中立スイッチ４１の操作が確認された場合には、ＰＴＯ装置５が現状維持されるとともに（ステップＳ７）、スプール目標位置が中立位置Ｎに設定される（ステップＳ８）。更にステップＳ９で下げスイッチ４２の操作が確認された場合には、ＰＴＯ装置５が「断」状態に切換えられ（ステップＳ１０）、次いでステップＳ１１でスプール目標位置が荷箱下げ位置Ｄに設定される。尚、何れのスイッチ４０〜４２の操作も確認されない場合には、ＰＴＯ装置５が現状維持されると共に（ステップＳ１２）、スプール目標位置も現状維持される（ステップＳ１３）。
【００４５】
次に図８のフローチャートに移り、ステップＳ２０で、スプール目標位置が荷箱上げ位置Ｕであると判断された場合には、先ずステップＳ２１で、ポテンショメータ３５により検出されたスプール弁体１８の位置が中立位置Ｎより上げ側か下げ側かが判断される。そして上げ側と判断された場合にはステップＳ２２でスプール弁体１８が荷箱上げ位置Ｕに到達しているか否かが判断され、到達していない場合はスプール弁体１８を最大速度で上げ側、即ち荷箱上げ位置Ｕ側に急速に摺動させ（ステップＳ２３）、到達している場合はスプール弁体１８をそのまま荷箱上げ位置Ｕに停止させる（ステップＳ２４）。
【００４６】
またステップＳ２１でスプール弁体１８の位置が中立位置Ｎより下げ側であると判断された場合には、ステップＳ２５で処理Ｘを行う。この処理Ｘは、図９に示すサブルーチンを実行することにより行われるものであり、先ず、ステップＳ１００でスプール弁体１８の位置が第１中間位置Ａ１よりも上げ側か下げ側かが判断され、上げ側と判断された場合にはスプール弁体１８を上げ側、即ち荷箱上げ位置Ｕ側に最大速度で急速に摺動させ（ステップＳ１０１）、また第１中間位置Ａ１よりも下げ側と判断された場合には、ステップＳ１０２でスプール弁体１８の位置が第２中間位置Ａ２よりも上げ側か下げ側かが判断され、上げ側である場合には、ステップＳ１０３に移って、流量変化率（ｄＱ／ｄｔ）を略一定として流量が減少するよう目標流量Ｑを設定し、更にステップＳ１０４で目標流量Ｑに対応したスプール目標位置ｘに向かってスプール弁体１８を摺動させる。またステップＳ１０２でスプール弁体１８の位置が第２中間位置Ａ２よりも下げ側にあると判断されると、ステップＳ１０５に移って、スプール弁体１８を上げ側、即ち第２中間位置Ａ２側に最大速度で急速に摺動させる。
【００４７】
またステップＳ２６でスプール目標位置が中立位置Ｎであると判断された場合には、先ずステップＳ２７でスプール弁体１８の位置が中立位置Ｎより上げ側か下げ側かが判断される。そして上げ側と判断された場合にはステップＳ２８でスプール弁体１８が中立位置Ｎに到達しているか否かが判断され、到達していない場合はスプール弁体１８を最大速度で下げ側、即ち中立位置側に急速に摺動させ（ステップＳ２９）、到達している場合はスプール弁体１８をそのまま中立位置Ｎに停止させる（ステップＳ３０）。またステップＳ２７でスプール弁体１８の位置が中立位置Ｎより下げ側であると判断された場合には、ステップＳ３１で処理Ｘを行う。この処理Ｘは、図９に示すサブルーチンを実行することにより前記ステップＳ２５と同様の処理態様で行われる。
【００４８】
さらにステップＳ２６でスプール目標位置が中立位置でないと判断された場合は、ステップＳ３２でスプール目標位置が荷箱下げ位置Ｄとされる。そして先ずステップＳ３３でスプール弁体１８の位置が中立位置Ｎより上げ側か下げ側かが判断される。そして下げ側と判断された場合にはステップＳ３４でスプール弁体１８が荷箱下げ位置Ｄに到達しているか否かが判断され、到達していない場合には、ステップＳ３５で処理Ｙを行う。この処理Ｙは、図１０に示すサブルーチンを実行することにより行われるものであり、先ず、ステップＳ２００でスプール弁体１８の位置が第２中間位置Ａ２よりも上げ側か下げ側かが判断され、下げ側にある場合にはスプール弁体１８を下げ側、即ち荷箱下げ位置Ｄ側に最大速度で急速に摺動させ（ステップＳ２０１）、また第２中間位置Ａ２よりも上げ側にある場合には、ステップＳ２０２でスプール弁体１８の位置が第１中間位置Ａ１よりも上げ側か下げ側かが判断され、下げ側にある場合には、ステップＳ２０３に移って、流量変化率（ｄＱ／ｄｔ）を略一定として流量が増加するよう目標流量Ｑを設定し、更にステップＳ２０４で目標流量Ｑに対応したスプール目標位置ｘに向かってスプール弁体１８を摺動させる。またステップＳ２０２でスプール弁体１８の位置が第１中間位置Ａ１よりも上げ側にあると判断された場合には、ステップＳ２０５に移って、スプール弁体１８を下げ側、即ち第１中間位置Ａ１側に最大速度で急速に摺動させる。
【００４９】
またステップＳ３４でスプール弁体１８が荷箱下げ位置Ｄに到達していると判断された場合は、スプール弁体１８をそのまま荷箱下げ位置Ｄに停止させる（ステップＳ３６）。またステップＳ３３でスプール弁体１８の位置が中立位置Ｎより上げ側であると判断された場合には、ステップＳ３７に移って、スプール弁体１８を最大速度で下げ側、即ち第１中間位置Ａ１側に急速に摺動させる。
【００５０】
次にステップＳ３８で電源スイッチ３８が開かれたか否かが判断され、開かれていない場合はステップＳ３に戻って一連の制御手順を繰り返し、また開かれた場合は電源をＯＦＦにすると共に電源ランプ３９を消灯する。
【００５１】
図１１は、以上の制御過程におけるスプール弁体１８の位置と移動速度との関係を示している。スプール弁体１８は、それが中立位置Ｎと荷箱上げ位置Ｕとの間の全区間を摺動するときと、中立位置Ｎと荷箱下げ位置Ｄとの間の一部区間（即ちＮ〜Ａ１間の無効ストローク区間と、Ａ２〜Ｄの無効ストローク区間）を摺動するときは、最大速度で急速に摺動するになっているが、それ以外の区間（即ちＡ１〜Ａ２の区間）を摺動するときは、流量変化率（ｄＱ／ｄｔ）が略一定となるような前述の位置制御に応じた移動速度で摺動するようになっている。
【００５２】
また図１２の（３）は、スプール弁体１８を中立位置Ｎと荷箱下げ位置Ｄとの間で切換える過程での該弁体１８の位置と通過油の流量とのタイミングチャートを示している。例えば、荷箱の停止状態で下げスイッチ４２を閉成すると、それまで中立位置Ｎにあったスプール弁体１８が第１中間位置Ａ１まで最大速度で急速に摺動し、次いで第１中間位置Ａ１から第２中間位置Ａ２までは、スプール弁体１８は流量増加変化率（ｄＱ／ｄｔ）が略一定となるよう目標流量に応じた目標位置に位置制御されながら下げ側へ摺動する。そしてスプール弁体１８は第２中間位置Ａ２に達すると、荷箱下げ位置Ｄまで最大速度で急速に摺動する。従って下げスイッチ４２の閉成と略同時に作動油の流量Ｑは、スプール弁体１８が荷箱下げ位置Ｄに到達するまで、略一定の時間変化率で増加変化してゆき、荷箱下げ位置Ｄに到達するのと略同時に一定流量となり、以後は荷箱が一定速度で下降する。
【００５３】
一方、荷箱の下降状態で中立スイッチ４１を閉成すると、それまで荷箱下げ位置Ｄにあったスプール弁体１８が第２中間位置Ａ２まで最大速度で急速に摺動し、次いで第２中間位置Ａ２から第１中間位置Ａ１まではスプール弁体１８は流量変化率（ｄＱ／ｄｔ）が略一定となるよう目標流量に応じた目標位置に位置制御されながら上げ側へ摺動する。そしてスプール弁体１８は、第１中間位置Ａ１に達すると、中立位置Ｎまで最大速度で急速に摺動する。従って中立スイッチ４１の閉成と略同時に流量Ｑは、スプール弁体１８が中立位置Ｎに到達するまで略一定の時間変化率で減少変化してゆき、中立位置Ｎに到達するのと略同時にゼロとなって、荷箱の下降が停止する。尚、図示例ではスプール弁体１８の、中立位置Ｎと荷箱下げ位置Ｄ間の切換所要時間を約１．５秒に設定しているが、その切換所要時間はダンプ切換弁１２の性能や使用環境、作業条件等に応じて適宜設定可能である。
【００５４】
上記のようにスプール弁体１８の中立位置Ｎと荷箱下げ位置Ｄとの間の摺動区間においては、スプール弁体１８の位置と流量とがリニアな関係になくても（図１４参照）、その摺動区間で流量変化率（ｄＱ／ｄｔ）が略一定となるため、該弁体１８の位置変化に対する流量変化の小さい領域（例えば第１中間位置Ａ１近くの領域）では摺動速度が比較的高く、大きい領域（例えば第２中間位置Ａ２近くの領域）では摺動速度が比較的低くなる。従って図１２の（１），（２）に示す従来の改良技術のようにスプール弁体を無用に低速で摺動させ続けなくても、荷箱の下方揺動開始の際に流量が急激に変化することが回避されるから、その揺動開始の際のショックを効果的に軽減できると共にダンプ切換弁８の切換移動時間を極力短縮できる。
【００５５】
また図示例では、スプール弁体１８の中立位置Ｎと荷箱下げ位置Ｄとの間の全摺動区間のうち、無効ストロークとなる両端の区間Ｎ〜Ａ１，Ａ２〜Ｄで該弁体１８を最大速度で瞬間的に摺動させるようにしており、またその他の区間Ａ１〜Ａ２においてのみ、流量と弁体位置との予め求められた関係特性（即ち前述の流量／位置対応データテーブル、マップ又は近似式）を利用して、流量変化率ｄＱ／ｄｔが略一定となるようにスプール駆動手段を制御するようにしている。従ってスプール弁体１８に無効ストロークが有っても、弁切換時間の短縮を図りながら全体として弁体の駆動制御を極力単純化することができる。
【００５６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。例えば、前記実施例では、スプール弁体１８が荷箱下げ位置Ｄと中立位置Ｎ間を摺動する区間の前後にそれぞれ無効ストロークのあるダンプ切換弁８を示したが、本発明（請求項１，２）では、そのような無効ストロークのないダンプ切換弁にも適用可能である。また前記実施例では、スプール弁体１８に切欠き１８ｂのあるダンプ切換弁８を示したが、本発明（請求項１，２）では、そのような切欠き１８ｂのないダンプ切換弁にも適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、スプール弁体の中立位置から荷箱下げ位置までの摺動区間では、切換弁を通過する油の流量とスプール弁体の摺動位置とがリニアな関係になくても、その摺動区間で流量変化率が略一定となるようにスプール駆動手段を自動制御するので、弁体の位置変化に対する流量変化の小さい領域では摺動速度が比較的高く、大きい領域では摺動速度が比較的低くなり、従って該弁体を無駄に低速で摺動させ続けなくても、荷箱の下方揺動開始の際に流量が急激に変化することが回避されるから、その揺動開始の際のショックを効果的に軽減できると共に該弁の切換移動時間を極力短縮できる。
【００５８】
また請求項２の発明によれば、スプール弁体の荷箱下げ位置から中立位置までの摺動区間で、切換弁を通過する油の流量とスプール弁体の摺動位置とがリニアな関係になくても、その摺動区間で流量変化率が略一定となるようにスプール駆動手段を自動制御するので、弁体の位置変化に対する流量変化の小さい領域では摺動速度が比較的高く、大きい領域では摺動速度が比較的低くなり、従って弁体を無駄に低速で摺動させ続けなくても、荷箱の下方揺動停止の際に流量が急激に変化することが回避されるから、その揺動停止の際のショックを効果的に軽減できると共に該弁の切換移動時間を極力短縮できる。
【００５９】
また特に請求項３の発明によれば、スプール弁体の前記摺動区間のうち、無効ストロークとなる区間では該弁体を瞬間的に摺動させる一方、その他の区間では、流量と弁体位置との予め求められた関係特性を利用して、その流量変化率が略一定となるようにスプール駆動手段を自動制御するようにしたから、スプール弁体に無効ストロークが有っても、弁切換時間の短縮を図りながら全体として弁体の駆動制御を極力単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダンプカーの要部側面図
【図２】スプール弁及びアクチュエータの拡大図
【図３】作用の説明図
【図４】操作盤の正面図
【図５】制御系のブロック図
【図６】制御系のブロック図
【図７】制御手順を示すフローチャートの第１分図
【図８】制御手順を示すフローチャートの第２分図
【図９】図８のフローチャートにおけるステップ２５，３１の処理Ｘの一例を示すサブルーチン
【図１０】図８のフローチャートにおけるステップ３５の処理Ｚの一例を示すサブルーチン
【図１１】スプール弁体の位置と移動速度との関係を示すグラフ
【図１２】スプール弁体の変位と該変位に伴う流量変化を従来例の改良技術と比較して示すタイミンクチャートであって、特に（１）は改良技術１を、また（２）は改良技術２を、（３）は本発明の実施例をそれぞれ示す
【図１３】スプール弁体の摺動位置とポートとの関係を示す説明図
【図１４】本発明を含めた一般的なダンプ切換弁のスプール弁体の位置と弁の通過流量との関係を示すグラフ
【符号の説明】
Ａ１ 第１中間位置
Ａ２ 第２中間位置
ＥＣＵ 電子制御ユニット（制御手段）
Ｄ 荷箱下げ位置
Ｎ 中立位置
Ｕ 荷箱上げ位置
３ 荷箱
４ 油圧シリンダ
６ 油圧ポンプ（油圧源）
７ 油タンク
８ ダンプ切換弁
１２ アクチュエータ（スプール駆動手段）
１４ 操作盤（操作入力手段）
１８ スプール弁体
３５ ポテンショメータ（位置検出手段）
４０ 上げスイッチ（上げ操作部）
４１ 中立スイッチ（中立操作部）
４２ 下げスイッチ（下げ操作部）

Claims (3)

1. 車体フレーム（１）に上下揺動可能に枢支した荷箱（３）と、この荷箱（３）と車体フレーム（１）間に設けた油圧シリンダ（４）と、この油圧シリンダ（４）と油圧源（６）・油タンク（７）との間に介装されるダンプ切換弁（８）と、このダンプ切換弁（８）のスプール弁体（１８）を荷箱上げ位置（Ｕ）・中立位置（Ｎ）・荷箱下げ位置（Ｄ）の三位置間で強制摺動させるスプール駆動手段（１２）と、スプール弁体（１８）の作動位置を任意に選択操作するための操作入力手段（１４）と、その操作入力手段（１４）への操作入力に応じてスプール弁体（１８）の作動位置が切換えられるようにスプール駆動手段（１２）を制御する制御手段（ＥＣＵ）とを備え、操作入力手段（１４）には、スプール弁体（１８）の荷箱上げ位置（Ｕ）・中立位置（Ｎ）・荷箱下げ位置（Ｄ）にそれぞれ対応して上げ操作部（４０）・中立操作部（４１）・下げ操作部（４２）が設定されるダンプカーにおいて、
   制御手段（ＥＣＵ）は、スプール弁体（１８）が荷箱上げ位置（Ｕ）又は中立位置（Ｎ）にある状態で下げ操作部（４２）が操作入力されたときに、スプール弁体（１８）の中立位置（Ｎ）から荷箱下げ位置（Ｄ）までの摺動区間で、切換弁（８）を通過する油の流量とスプール弁体（１８）の摺動位置とがリニアな関係になくてもその油の流量変化率が略一定となるように、スプール駆動手段（１２）を自動制御することを特徴とする、ダンプカーにおける荷箱昇降制御装置。
2. 車体フレーム（１）に上下揺動可能に枢支した荷箱（３）と、この荷箱（３）と車体フレーム（１）間に設けた油圧シリンダ（４）と、この油圧シリンダ（４）と油圧源（６）・油タンク（７）との間に介装されるダンプ切換弁（８）と、このダンプ切換弁（８）のスプール弁体（１８）を荷箱上げ位置（Ｕ）・中立位置（Ｎ）・荷箱下げ位置（Ｄ）の三位置間で強制摺動させるスプール駆動手段（１２）と、スプール弁体（１８）の作動位置を任意に選択操作するための操作入力手段（１４）と、その操作入力手段（１４）への操作入力に応じてスプール弁体（１８）の作動位置が切換えられるようにスプール駆動手段（１２）を制御する制御手段（ＥＣＵ）とを備え、操作入力手段（１４）には、スプール弁体（１８）の荷箱上げ位置（Ｕ）・中立位置（Ｎ）・荷箱下げ位置（Ｄ）にそれぞれ対応して上げ操作部（４０）・中立操作部（４１）・下げ操作部（４２）が設定されるダンプカーにおいて、
   制御手段（ＥＣＵ）は、スプール弁体（１８）が荷箱下げ位置（Ｄ）にある状態で中立操作部（４１）が操作入力されたときに、スプール弁体（１８）の荷箱下げ位置（Ｄ）から中立位置（Ｎ）までの摺動区間で、切換弁（８）を通過する油の流量とスプール弁体（１８）の摺動位置とがリニアな関係になくてもその油の流量変化率が略一定となるように、スプール駆動手段（１２）を自動制御することを特徴とする、ダンプカーにおける荷箱昇降制御装置。
3. 前記請求項１又は２に記載のダンプカーにおける荷箱昇降制御装置において、
   制御手段（ＥＣＵ）は、スプール弁体（１８）の前記摺動区間のうち、無効ストロークとなる区間（Ｎ〜Ａ１，Ａ２〜Ｄ）では該弁体（１８）を最大速度で急速に摺動させるようにスプール駆動手段（１２）を制御し、またその他の区間（Ａ１〜Ａ２）では、切換弁（８）を通過する油の流量と該弁体（１８）の摺動位置との予め求められた関係特性に基づいてその油の流量変化率が略一定となるようにスプール駆動手段（１２）を自動制御することを特徴とする、ダンプカーにおける荷箱昇降制御装置。

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