JPH08277547A - 車両の走行系制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行路の傾斜度に応じてカウンタバランス弁
の機能を制御することにより、降坂時の安全を確保しつ
つ平地走行での操作性を向上させる。 【構成】 降坂時にて走行モータ16，116 からの戻り油
にカウンタバランス弁13，113 により絞り抵抗を付与す
る建設機械等の走行系制御回路である。このカウンタバ
ランス弁13，113 のバイパスライン24a ，26a ，124a，
126aに電磁バルブ31，32，131 ，132 を配置する。これ
らの電磁バルブ31，32，131 ，132 のソレノイドに制御
装置６の制御信号ラインを接続し、この制御装置６に対
し傾斜計５を接続する。傾斜計５から平地信号を受けた
制御装置６は、電磁バルブ31，32，131 ，132 を開くよ
うに制御することにより、カウンタバランス弁13，113
の機能を抑制または無効にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば油圧ショベルの
ような建設機械等の車両におけるカウンタバランス弁を
有する走行系制御回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来の油圧ショベル等の走行系油
圧回路を示す。この油圧回路において、カウンタバラン
ス弁は、降坂走行時の車速が機体の慣性によりオーバス
ピードになることを防止するためにある。

【０００３】このカウンタバランス弁の作動を、コント
ロールバルブ12，112 が切換えられて、各々弁位置ａに
なった場合を一例として説明する。

【０００４】(1) 左系統ポンプ11の吐出油は管路19，2
0，21、チェック弁14、管路23を経て走行モータ16に供
給される。吐出油は同時に管路22を経てカウンタバラン
ス弁13にも作用するから、このカウンタバランス弁13は
スプリングｆに抗して切換えられ、カウンタバランス弁
13の弁位置はａになる。これにより走行モータ16の戻り
油は管路25，26、カウンタバランス弁13、管路29，30を
経て、タンク４に連通される。

【０００５】同様に、右系統ポンプ111 の吐出油は、管
路119 ，120 ，121 、チェック弁114 、管路123 を経
て、走行モータ116 に供給される。同時に吐出油は管路
122 を経てカウンタバランス弁113 にも作用するから、
このカウンタバランス弁113 はスプリングｆに抗して切
換えられ、弁位置はａになる。走行モータ116 の戻り油
は管路125 ，126 、カウンタバランス弁113 、管路129
，130 を経てタンク４に連通される。

【０００６】この時、左系モータ16への供給圧油は流量
Ｑ_L 、圧力Ｐ_L であり、右系モータ116 への供給圧油は
流量Ｑ_R 、圧力Ｐ_R であり、概ねＱ_L とＱ_R はほぼ等し
く、Ｐ_L とＰ_R はほぼ等しい。また、走行モータ16，11
6 の回転数は供給流量Ｑ_L ，Ｑ_R に見合った値Ｎ_L ，Ｎ
_R であり、概ねＮ_L とＮ_R はほぼ等しい関係で、機体１
は直進する。

【０００７】(2) 降坂路においては、機体１の慣性で車
速が増加傾向になろうとする。即ち、走行モータ16，11
6 は、機体１の慣性によってポンピング運転状態（外力
によって駆動される状態）となって、供給流量に見合っ
た回転数Ｎ_L ，Ｎ_R より増加する状態となる。

【０００８】この状態になると、供給圧力Ｐ_L ，Ｐ_R が
急激に低下し、カウンタバランス弁13，113 はスプリン
グｆによって中立方向に戻されて、弁位置はａからｂに
切換わる。カウンタバランス弁13，113 の弁位置がｂの
状態においては、走行モータ16，116 の戻り油は弁位置
ｂで絞られるから、管路25，26および管路125 ，126に
制動圧力が発生する。この制動圧力によって走行モータ
16，116 は減速する。

【０００９】上記の繰返し作用により、走行モータ16，
116 は供給流量Ｑ_L ，Ｑ_R に見合った回転数Ｎ_L ，Ｎ_R
となり、したがって機体１の車速も供給流量Ｑ_L ，Ｑ_R
に見合った車速を維持する。以上の様にカウンタバラン
ス弁13、113 は降坂時の安全を確保する為に不可欠であ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように降坂時の安
全確保に必要なカウンタバランス弁13，113 が、平地走
行時の加速・減速操作においては以下に説明する如く走
行操作フィーリングを悪化させる場合がある。

【００１１】車速の加速・減速はコントロールバルブ1
2，112 を操作して走行モータ16，116 への供給量
Ｑ_L ，Ｑ_R を変化させて行なうが、操作レバーのガタ、
ヒステリシス等によって、必ずしもＱ_L ＝Ｑ_R の関係が
確保できない場合がある。

【００１２】この時の不具合をＱ_L ＞Ｑ_R の場合を一例
に説明する。

【００１３】1)平地において、機体１を全速走行状態か
ら、減速して中間車速に設定する場合を想定する。この
場合、オペレータは操作レバーを操作してコントロール
バルブ12，112 の弁位置をａからｂに変更する。弁位置
ｂは操作レバーの操作量によってコントロールバルブの
開度が設定される可変絞り域である。

【００１４】この時、操作レバーのガタや、コントロー
ルバルブのヒステリシスがあると、コントロールバルブ
12の開度と、コントロールバルブ112 の開度とに差が生
じる。例えばコントロールバルブ12の開度がコントロー
ルバルブ112 の開度より大きい場合は、走行モータ16へ
の供給流量Ｑ_L と走行モータ116 への供給流量Ｑ_R との
関係はＱ_L ＞Ｑ_R となる。

【００１５】2)供給流量Ｑ_L およびＱ_R に対応した走行
モータ16および116 の回転数はＮ_LおよびＮ_R である
が、Ｑ_L ＞Ｑ_R であるから、Ｎ_L ＞Ｎ_R となる。

【００１６】3)走行モータ16および116 は剛性の大きい
機体１のシャーシに組込まれているから、小さい回転数
（Ｎ_R ）のモータ116 は大きい回転数（Ｎ_L ）のモータ
16にひきずられる状態となる。即ち、モータ116 の回転
数Ｎ_R は増加してＮ_R ´となり、Ｎ_R ´はＮ_L とほぼ等
しくなろうとする。

【００１７】4)回転数Ｎ_R ´は、供給流量Ｑ_R に対応し
たＮ_R より大きいから、走行モータ116 はポンピング運
転状態（外力によって駆動されて、ポンプ作用をする状
態）となって、供給圧力Ｐ_R は急激に低下する。

【００１８】Ｐ_R が減少し、Ｐ_R によるカウンタバラン
ス弁113 への作用力がスプリングｆより小さくなると、
カウンタバランス弁113 は中立方向に戻されて、弁位置
はａからｂに切り換わる。弁位置ｂは走行モータ116 の
戻り油を絞る状態となり、管路125 ，126 に制動圧力を
発生させるから、走行モータ116 の回転数は急激に低下
し、Ｎ_R ”となる。

【００１９】5)Ｎ_R ”＜Ｎ_R の状態となるとＰ_R は急激
に上昇し、Ｐ_R によるカウンタバランス弁113 への作用
力がスプリングｆより大きくなるから、カウンタバラン
ス弁113 の開度は再び弁位置ａとなって、走行モータ11
6 の回転数は増加して供給流量Ｑ_R に見合った回転数Ｎ
_R となる。

【００２０】6)上記2)〜5)の現象がカウンタバランス弁
113 の作用によって繰返されるので、機体１にショック
が発生し、走行フィーリングが悪化する。

【００２１】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、建設機械等のカウンタバランス弁を有する車両の
走行系制御回路において、走行路の傾斜度に応じてカウ
ンタバランス弁の機能を制御することにより、降坂時の
安全を確保しつつ平地走行での操作性を向上させること
を目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、降坂時にて走行モータ油圧回路の戻り油にカウン
タバランス弁により絞り抵抗を付与する車両の走行系制
御回路において、カウンタバランス弁の機能を抑制また
は無効にし得る位置に配置された制御信号操作型バルブ
と、走行路の傾斜度を計測して少なくとも降坂信号及び
平地信号を出力する傾斜計と、この傾斜計の平地信号を
受けて制御信号操作型バルブを制御することによりカウ
ンタバランス弁の機能を抑制または無効にする制御装置
とを具備した構成の車両の走行系制御回路である。

【００２３】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された車両の走行系制御回路において、カウンタバ
ランス弁をバイパスする位置に制御信号操作型バルブと
しての切換弁を配置し、平地においてはこの切換弁を開
としてバイパスラインを構成する。

【００２４】請求項３に記載された発明は、請求項１に
記載された車両の走行系制御回路において、カウンタバ
ランス弁をバイパスする位置に制御信号操作型バルブと
しての逆止解除機能を持つパイロット操作型チェック弁
を配置し、このパイロット操作型チェック弁の逆止解除
用パイロット圧を制御装置により制御する構成である。

【００２５】請求項４に記載された発明は、請求項１に
記載された車両の走行系制御回路において、カウンタバ
ランス弁のパイロットラインに制御信号操作型バルブを
配置した構成である。

【００２６】請求項５に記載された発明は、請求項１乃
至４のいずれかに記載された車両の走行系制御回路にお
いて、制御信号操作型バルブをオン／オフ型切換弁とし
た構成である。

【００２７】請求項６に記載された発明は、請求項１乃
至４のいずれかに記載された車両の走行系制御回路にお
いて、制御信号操作型バルブを比例切換弁とした構成で
ある。

【００２８】

【作用】請求項１に記載された発明は、降坂路において
は制御信号操作型バルブがカウンタバランス弁の機能を
損なわないように制御し、カウンタバランス弁により走
行モータ油圧回路の戻り油に絞り抵抗を付与して安全な
走行を確保する。一方、平地においては制御信号操作型
バルブによりカウンタバランス弁の機能を抑制または無
効にし、平地走行での操作性を向上させる。

【００２９】請求項２に記載された発明は、降坂路にお
いては切換弁を閉じて、カウンタバランス弁を機能さ
せ、平地においては切換弁を開いてバイパスラインを形
成することにより、カウンタバランス弁の機能を抑制ま
たは無効とする。

【００３０】請求項３に記載された発明は、降坂路にお
いてはパイロット操作型チェック弁の本来の逆止機能に
よりカウンタバランス弁を作動させ、平地においては逆
止解除用パイロット圧によりパイロット操作型チェック
弁を開いてバイパスラインを形成することにより、カウ
ンタバランス弁の機能を抑制または無効となるように制
御する。

【００３１】請求項４に記載された発明は、降坂路にお
いてはカウンタバランス弁のパイロットラインにある制
御信号操作型バルブを開いて、カウンタバランス弁を作
動させ、平地においては制御信号操作型バルブを閉じ
て、カウンタバランス弁の働きを抑制または無効にする
ように制御する。

【００３２】請求項５に記載された発明は、一定の傾斜
角を基準として降坂路か平地かを判断して、制御信号操
作型バルブとしてのオン／オフ型切換弁を開閉制御する
ことにより、例えば平地でのカウンタバランス弁の機能
を抑制または無効にするように制御する。

【００３３】請求項６に記載された発明は、比例切換弁
にて傾斜度に応じて絞り開度を制御することにより、カ
ウンタバランス弁効果を傾斜度に比例させるようにす
る。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を図１乃至図３に示される種々
の実施例を参照しながら詳細に説明する。なお、図４に
示される従来例と同様の部分には同一符号を付してその
説明を省略する。

【００３５】(1) 図１は本発明の第１実施例を示し、カ
ウンタバランス弁13に対し、これをバイパスするバイパ
スライン24a ，26a を設け、同様にカウンタバランス弁
113に対し、これをバイパスするバイパスライン124a，1
26aを設け、これらのバイパスライン24a ，26a ，124
a，126a中に制御信号操作型バルブとしてのオン／オフ
型電磁切換弁31，32，131 ，132 をそれぞれ介在させ
る。

【００３６】すなわち、切換弁31，32は、カウンタバラ
ンス弁13をバイパスする位置に配置し、切換弁131 ，13
2 は、カウンタバランス弁113 をバイパスする位置に配
置する。

【００３７】さらに、前記電磁切換弁31，32，131 ，13
2 のソレノイドに対し、制御装置６からの制御信号ライ
ン31a ，32a ，131a，132aを接続する。制御装置６には
傾斜計５からの出力ラインを接続する。

【００３８】この傾斜計５は、走行路の傾斜度を自動計
測して、制御装置６に計測信号を入力する。

【００３９】この制御装置６は、前記傾斜計５の指示値
を受けてオン／オフ型切換弁31，32，131 ，132 を作動
させ、例えば平地においては、この切換弁31，32，131
，132 を「開」に制御して、バイパスライン24a ，26a
，124a，126aを開通することにより、カウンタバラン
ス弁自体の作動は従来通りであるが、バイバスライン効
果によってシステム全体に与えるカウンタバランス弁1
3，113 の機能を抑制または無効にするように制御す
る。

【００４０】次に、この図１に示された第１実施例の作
用を説明する。

【００４１】先ず、傾斜計５の指示値が平地（走行路の
傾斜度が概ね５°以下）を示すと、制御装置６は切換弁
31，32，131 ，132 を切換える。これによって、カウン
タバランス弁13およびカウンタバランス弁113 をバイパ
スするバイパスライン24a ，26a ，124a，126aが開通状
態となる。

【００４２】このバイパス状態においては、カウンタバ
ランス弁13が如何なる作動をしても、走行モータ16の戻
り油管路25（逆方向回転においては管路23）に制動圧力
は発生しない。同様に、カウンタバランス弁113 が如何
なる作動をしても、走行モータ116 の戻り油管路125
（逆方向回転においては管路123 ）に制動圧力は発生し
ない。

【００４３】したがって、従来例の欠点としてあげた如
く車速の加速、減速操作を実施しても、カウンタバラン
ス弁13，113 の機能は発揮されないから、機体１へのシ
ョックも発生せず、走行フィーリングが向上する。

【００４４】一方、傾斜計５の指示値が降坂路（走行路
の傾斜度が概ね５°以上）を示すと、制御装置６からの
制御信号がなくなり、切換弁31，32，131 ，132 は図示
されたスプリングリターン位置に復帰し、バイパスライ
ン24a ，26a ，124a，126aを閉止状態とする。この状態
ではカウンタバランス弁13および113 をバイパスする連
通回路は構成されないから、カウンタバランス弁13およ
び113 は、所定の機能を発揮する。

【００４５】すなわち、カウンタバランス弁13および11
3 により走行モータ油圧回路の戻り油に絞り抵抗を付与
して、降坂時のオーバスピードを防止することができ、
降坂時の安全が確保される。

【００４６】(2) 次に、図２は本発明の第２実施例を示
し、第１実施例（図１）においては特別なバイパスライ
ンを設けて切換弁31，32，131 ，132 を追加したが、こ
の第２実施例では、図１に示されるように基本的に存在
するチェック弁14，18，114，118 の設けられたバイパ
スラインに、図２に示されるような逆止解除用パイロッ
ト圧による逆止解除機能を複合させた制御信号操作型バ
ルブとしてのパイロット操作型チェック弁33，34，133
，134 を、制御信号操作型バルブとして設けるもので
ある。

【００４７】そして、降坂道においては、その状態を傾
斜計５により検出した制御装置６が逆止解除用パイロッ
トライン33a ，34a ，133a，134aにパイロット圧を出力
しないので、パイロット操作型チェック弁33，34，133
，134 は本来のチェック弁として機能し、走行モータ
からの戻り油をカウンタバランス弁13，113 に供給して
カウンタバランス弁機能を発揮させる。

【００４８】一方、平地においては、制御装置６から前
記逆止解除用パイロットライン33a，34a ，133a，134a
にパイロット圧が発生して、パイロット操作型チェック
弁33，34，133 ，134 のチェック弁機能（逆止機能）が
解除される。このため、チェック弁33，34，133 ，134
を経たバイパスラインが形成されて、カウンタバランス
弁13，113 はその機能を抑制または無効にされる。

【００４９】すなわち、比較的小さなパイロット圧によ
りチェック弁33，34，133 ，134 の開度が比較的小さい
ときは、カウンタバランス弁13，113 の機能は抑制され
るが、比較的大きなパイロット圧によりチェック弁33，
34，133 ，134 の開度が大きいときは、カウンタバラン
ス弁13，113 の機能は無効となる。

【００５０】(3) 次に、図３は本発明の第３実施例を示
し、カウンタバランス弁13，113 のパイロットライン2
2，27，122 ，127 に制御信号操作型バルブとしての比
例電磁切換弁35，36，135 ，136 を配置し、カウンタバ
ランス弁自体の作動を抑制するものである。

【００５１】すなわち、図１および図２の第１および第
２実施例においては、カウンタバランス弁13，113 をバ
イパスする位置に切換弁などを配置したが、図３に示さ
れた第３実施例では、カウンタバランス弁13，113 のパ
イロットライン22，27，122，127 に比例電磁切換弁3
5，36，135 ，136 を配置し、傾斜度に応じてこれらの
切換弁35，36，135 ，136 の絞り開度を制御することに
よってカウンタバランス弁13，113 の作動スピードを制
御し、傾斜度に比例した最適なカウンタバランス弁作用
を得るようにしている。

【００５２】そして、比例電磁切換弁35，36，135 ，13
6 は、傾斜度が大であるほど開度が大となるように制御
される。すなわち、降坂路が急勾配であるほど、制御装
置６からの制御信号が小さく、比例電磁切換弁35，36，
135 ，136 はスプリングにより大きく開いて、カウンタ
バランス弁13，113 を有効に作動させるが、平地に近い
ほど、制御装置６からの制御信号が大きくなり、比例電
磁切換弁35，36，135，136 を絞って、カウンタバラン
ス弁13，113 の働きを抑制または無効にするように制御
する。

【００５３】このように、制御装置６からの制御信号に
よって比例電磁切換弁35，36，135，136 の開度が制限
されたときは、カウンタバランス弁13，113 を制御する
パイロットライン22，27，122 ，127 が絞られて、カウ
ンタバランス弁13，113 の機能が抑制される。さらに、
制御装置６からの最大の制御信号により比例電磁切換弁
35，36，135 ，136 がパイロットライン22，27，122 ，
127 を完全に閉じたときは、カウンタバランス弁13，11
3 の機能は無効となる。

【００５４】(4) 次に、制御信号操作型バルブとして、
第１実施例（図１）ではオン／オフ型切換弁31，32，13
1 ，132 の例で説明したが、代替として比例電磁切換弁
（可変絞り弁）を配置し、傾斜度に応じて絞り弁開度
（バイパス開度）を制御することによって、カウンタバ
ランス弁効果を傾斜度に比例させる、最適なカウンタバ
ランス弁効果を得るようにしても良い。

【００５５】すなわち、走行路の傾斜度に対応（比例）
してカウンタバランス弁13，113 の機能を抑制できるか
ら、傾斜度に応じた最適の走行フィーリングを得ること
ができる。

【００５６】また、制御信号操作型バルブとして、第３
実施例（図３）では比例電磁切換弁（可変絞り弁）35，
36，135 ，136 の例を説明したが、これをオン／オフ型
切換弁にしても良い。

【００５７】さらに、第１実施例（図１）および第３実
施例（図３）では制御信号操作型バルブに供給される制
御信号は電気信号であるが、この電気信号をパイロット
油圧等に変換して制御信号としても良い。すなわち、第
１実施例および第３実施例における制御信号操作型バル
ブをパイロット操作バルブとしても良い。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、制御信号
操作型バルブによって、平地ではカウンタバランス弁の
機能を抑制または無効にしたので、従来例に見られたカ
ウンタバランス弁機能による機体ショックの発生を防止
することができ、走行フィーリングを向上させることが
できる。一方、降坂路においては、所定のカウンタバラ
ンス弁機能が得られるので、車速のオーバスピードを防
止でき、従来通りの安全性を確保できる。

【００５９】請求項２記載の発明によれば、制御信号操
作型バルブとしての切換弁の開度制御により、平地にお
けるカウンタバランス弁機能の抑制または無効化と、降
坂路におけるカウンタバランス弁機能の有効利用とを実
現できる。

【００６０】請求項３記載の発明によれば、制御信号操
作型バルブとしてのパイロット操作型チェック弁によ
り、平地におけるカウンタバランス弁機能の抑制または
無効化と、降坂路におけるカウンタバランス弁機能の有
効利用とを実現できる。

【００６１】請求項４記載の発明によれば、カウンタバ
ランス弁のパイロットラインに配置した制御信号操作型
バルブにより、平地におけるカウンタバランス弁機能の
抑制または無効化と、降坂路におけるカウンタバランス
弁機能の有効利用とを実現できる。

【００６２】請求項５記載の発明によれば、オン／オフ
型切換弁により、平地におけるカウンタバランス弁機能
の無効化と、降坂路におけるカウンタバランス弁機能の
有効利用とを実現できる。また、このオン／オフ型切換
弁はその制御を容易に行える利点がある。

【００６３】請求項６記載の発明によれば、比例切換弁
にて傾斜度に応じて絞り弁開度を制御することによっ
て、傾斜度に応じた最適の走行フィーリングを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両の走行系制御回路の第１実施
例を示す油圧回路図である。

【図２】同上制御回路の第２実施例を示す油圧回路図で
ある。

【図３】同上制御回路の第３実施例を示す油圧回路図で
ある。

【図４】従来の走行系制御回路を示す油圧回路図であ
る。

【符号の説明】

５ 傾斜計 ６ 制御装置 13，113 カウンタバランス弁 16，116 走行モータ 31，32，131 ，132 制御信号操作型バルブとしての
切換弁 33，34，133 ，134 制御信号操作型バルブとしての
パイロット操作型チェック弁 35，36，135 ，136 制御信号操作型バルブとしての
比例切換弁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 降坂時にて走行モータ油圧回路の戻り油
   にカウンタバランス弁により絞り抵抗を付与する車両の
   走行系制御回路において、 カウンタバランス弁の機能を抑制または無効にし得る位
   置に配置された制御信号操作型バルブと、 走行路の傾斜度を計測して少なくとも降坂信号及び平地
   信号を出力する傾斜計と、 この傾斜計の平地信号を受けて制御信号操作型バルブを
   制御することによりカウンタバランス弁の機能を抑制ま
   たは無効にする制御装置とを具備したことを特徴とする
   車両の走行系制御回路。
2. 【請求項２】 カウンタバランス弁をバイパスする位置
   に制御信号操作型バルブとしての切換弁を配置し、平地
   信号によってこの切換弁を開としてバイパスラインを構
   成することを特徴とする請求項１に記載された車両の走
   行系制御回路。
3. 【請求項３】 カウンタバランス弁をバイパスする位置
   に制御信号操作型バルブとしての逆止解除機能を持つパ
   イロット操作型チェック弁を配置し、このパイロット操
   作型チェック弁の逆止解除用パイロット圧を制御装置に
   より制御することを特徴とする請求項１に記載された車
   両の走行系制御回路。
4. 【請求項４】 カウンタバランス弁のパイロットライン
   に制御信号操作型バルブを配置したことを特徴とする請
   求項１に記載された車両の走行系制御回路。
5. 【請求項５】 制御信号操作型バルブをオン／オフ型切
   換弁としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載された車両の走行系制御回路。
6. 【請求項６】 制御信号操作型バルブを比例切換弁とし
   たことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載さ
   れた車両の走行系制御回路。