JPH0828701A

JPH0828701A - 油圧制御弁並びにこれを用いた車両用及び船舶用速度制御装置

Info

Publication number: JPH0828701A
Application number: JP16105194A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hashimoto; 洋之橋本
Original assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】外部から電気的に与えられる入力に応じて送
油先への送給油圧を自動調整することができ、サーボ弁
と電磁比例弁との中間的な使用が可能となる簡素な構成
の油圧制御弁を提供する。【構成】シリンダハウジング２の内部に、絞りスリー
ブ10を介してスプール１を嵌挿する。このスプール１
を、シリンダハウジング２の一側に連設したコイルハウ
ジング30内のソレノイドコイル３への通電により軸長方
向に移動させ、絞りスリーブ10の中央部を貫通する絞り
孔の絞り面積を、スプール１中央のランドにより増減
し、元圧Ｐ₀を減圧して送油先Ａ又はＢに送油孔17，17
を経て送給する。送油孔17，17を連通する連通孔18の内
圧を、シリンダハウジング２に一体的に取り付けた圧力
センサ４により検出し、この検出結果を制御回路に与え
る。制御回路にはまた、送油先Ａ又はＢにて要求される
目標油圧を与え、この目標油圧と圧力センサ４による検
出油圧とを比較し、両者の偏差を解消すべくソレノイド
コイル３の通電を制御する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧源と送油先との間
に介装して用いられ、送油先に所望の油圧を得るべく動
作する油圧制御弁、並びに、該油圧制御弁を用いて構成
される車両用及び船舶用の速度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの産業分野において広く実施されて
いる油圧を利用した各種の制御においては、所望の油圧
を得るべく各種の油圧制御弁が用いられている。この油
圧制御弁は、油圧源と送油先との間に介装して用いら
れ、油圧源の発生油圧を送油先での要求に従って調圧す
る作用をなすものであり、ハウジングに内蔵されたスプ
ールを適宜のアクチュエータにより動作させ、油圧源と
送油先との間の絞り孔の絞り面積を増減し、該絞り孔の
通流に伴う減圧により前記調圧を実現する構成となって
いる。

【０００３】前記アクチュエータとしては、軽量に構成
でき、ハウジングとの一体化が容易であり、また電気的
な動作制御が可能であることから、ソレノイド等の電磁
アクチュエータが広く用いられている。この種の油圧制
御弁は、電磁ソレノイド弁、電磁比例弁及びサーボ弁に
大別される。

【０００４】電磁ソレノイド弁は、ハウジングに内蔵さ
れたスプールを一側に連設されたソレノイドへの通電及
び非通電に応じて夫々の位置に移動させ、各別の絞り開
度を実現して、送油先への送給油圧を変更する構成とな
っている。

【０００５】電磁比例弁は、通電電流に比例した電磁力
を発生するリニアソレノイドを備えてなり、該リニアソ
レノイドの発生力により、ハウジングに内蔵されたスプ
ールを直接的に又は間接的に移動させ、種々に異なるス
プール位置及びこれに対応する絞り開度を連続的に実現
して、送油先への送給油圧を連続的に変化する構成とな
っている。

【０００６】またサーボ弁は、電気的な入力信号を電磁
力に変換するトルクモータと、この電磁力を信号圧力に
変換するノズルフラッパ弁等の変換部とを備え、この信
号圧力の作用によりスプールを移動させて、送油先への
送給油圧を連続的に変化させる構成となっており、前記
入力信号の変化に応じた前記スプールの移動が高い応答
速度にて生じることから、送油先への送給油圧を高精度
に制御する必要がある用途に用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上の如き従来の油圧
制御弁の内、電磁ソレノイド弁は、簡素な構成を有する
安価な弁である反面、実質的にはオンオフ弁であること
から、送油先への油圧の送給，非送給の切り換え、又は
高圧，低圧の切り換えの用途に限られる難点を有してい
る。逆にサーボ弁は、正確な送給油圧の制御が可能であ
る反面、複雑な構成を有する高価な弁である上、油内に
混在する塵芥に弱い難点を有しており、送油先での必要
油圧が高頻度に変動し、この変動に追随するために高精
度及び高応答に送給油圧を変更する必要がある特殊な用
途に限って、作動油を清浄化するための装置を付設して
用いられている。

【０００８】油圧制御系の送油先での一般的な要求は、
一定の送給油圧を保つこと、又は所定の変化手順に沿っ
て送給油圧を変化させることであり、このような用途に
おいては、電磁比例弁を用い、リニアソレノイドへの通
電電流を前記要求に従って変化させる開ループでの通電
制御により対応している。

【０００９】ところが、一般的な油圧制御系において
は、外乱による油圧の変動が避けられず、この変動分を
吸収しつつ所望の送給油圧を正確に維持することは、前
述した開ループでの制御によっては不可能であり、送油
先の油圧を検出し、この検出結果に基づいて目標油圧を
補正する閉ループでの通電制御が必要となり、前記油圧
の検出手段と、この検出結果に基づいて前記補正を行う
制御系とが別途に必要となり、これらの配置及び調整に
多大の手間を要する難点があった。

【００１０】また、従来の電磁比例弁においては、油圧
の送給先のライン圧がスプールに加わっており、このラ
イン圧に抗してスプールを移動させるためにリニアソレ
ノイドに大電流の通電を要し、リニアソレノイド及びこ
れの通電制御のための制御系を含めた装置全体が大型化
するという問題がある。この問題は、主スプールに副ス
プールを並設し、該副スプールををリニアソレノイドに
より移動させ、この移動に応じた信号圧力を主スプール
に加える間接操作形の電磁比例弁により解消されるが、
この場合、弁自体の構成が複雑化する不都合がある。

【００１１】以上の如き油圧制御弁の一つの適用例とし
て、車両（特に、乗用移植機、トラクタ、コンバイン等
の農業用車両）の速度制御装置がある。これは、エンジ
ンから駆動車輪に至る走行用伝動系の中途に、多板式油
圧クラッチ等、外部から送給される作動油圧に応じて係
合強さを無段階に変えるクラッチを配し、前記駆動車輪
に所定の回転速度を得るべく前記作動油圧を増減制御す
る構成となっており、前記クラッチは、有段式の変速装
置に直列に接続され、該変速装置の段間を埋めて、所望
の車速を保っての走行を行わしめるべく使用される。

【００１２】ところが、目標となる車速と現状の車速と
の偏差に基づいて決定される前記クラッチの目標係合強
さと、この係合強さに対応する該クラッチの作動油圧と
は、車輪に加わる負荷に応じて変動し、この変動は、不
整地を走行する場合が多い農業用車両において顕著であ
るから、前記作動油圧の制御に電磁比例弁を用いた場
合、応答性不足により所望の車速を精度良く保ち得ない
という問題がある。

【００１３】また、油圧制御弁の他の適用例として、船
舶の推進用スクリューを駆動するための速度制御装置が
ある。船舶の推進用スクリューとこれにより掻き回され
る水との間の相対関係は、該スクリューの起動直後と定
常航行前とでは異なる。これは、推進用スクリューの起
動時には船舶が略停止状態にあるのに対し、起動後には
スクリューの回転に伴う船舶の推進により、水とスクリ
ューとの間に相対速度が生じるためである。そこで、舶
用機関と推進用スクリューとの間には、多板式油圧クラ
ッチ等、外部から送給される作動油圧に応じて係合強さ
を無段階に変えるクラッチが配され、スクリューの起動
時から定常航行に至るまでの間、略一定加速度での推進
を行わしめるべく前記クラッチの係合強さを増減制御す
る速度制御が行われている。

【００１４】ところが、以上の如き速度制御において、
クラッチの係合強さの変化態様はスクリューと水との相
対関係に応じて異なり、一意的に決定し得ないことか
ら、該クラッチの作動油圧の制御に電磁比例弁を用いた
場合、所望の推進状態を安定して実現することは困難で
ある。

【００１５】車両用又は船舶用の速度制御装置における
以上の難点は、夫々のクラッチの作動油圧の制御系にサ
ーボ弁を採用することにより解決される。ところが、サ
ーボ弁は、前述の如く、複雑な構成を有する高価な弁で
ある上、作動油を清浄化するための装置を必要とする精
密機器であり、安定した動作を補償するために頻繁な保
守点検を強いられるという問題があり、前述した速度制
御装置への適用は、その必要性と経済性との相対評価か
ら望ましいものではない。

【００１６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、外部から電気的に与えられる入力に応じて送油
先への送給油圧を自動調整することができ、この調整動
作中におけるライン圧の影響を構成の複雑化を招くこと
なく解消し、また十分な送給油量を確保することがで
き、使い勝手に優れると共に、サーボ弁と同様の使用が
可能となる簡素な構成の油圧制御弁と、該油圧制御弁を
用いてなる車両用及び船舶用の速度制御装置とを提供す
ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る油圧制御弁
は、ハウジングに内蔵されたスプールを電磁アクチュエ
ータの動作により軸長方向に移動させ、該スプールの中
途に設けたランドにより前記ハウジングを貫通する絞り
孔の絞り面積を増減して、該絞り孔の出側に接続された
送油先への送給油圧を制御する油圧制御弁において、前
記送給油圧を検出する圧力センサと、該圧力センサの検
出油圧と目標油圧との偏差を解消すべく前記電磁アクチ
ュエータの駆動電流を制御する制御回路とを具備し、前
記スプールの最適ダンピング化を容易にしたことを特徴
とする。

【００１８】更に加えて、前記絞り孔が、前記ランドの
軸長方向両側にてその絞り面積を変える構成としてある
こと、また、前記ランドの周方向に複数個並設してある
ことを夫々特徴とし、更に、前記制御回路は、前記目標
油圧に相当する目標油圧指令信号と前記検出油圧に相当
する油圧フィードバック信号との偏差を入力とする比例
要素に、前記油圧フィードバック信号を入力とする微分
要素を並設してなるＰＤ演算部を備えることを特徴とす
る。

【００１９】また本発明に係る車両用速度制御装置は、
エンジンから駆動車輪に至る車両走行用伝動系の中途
に、外部から送給される作動油圧に応じて係合強さを無
段階に変えるクラッチを配し、前記駆動車輪に所定の回
転速度を得るべく前記作動油圧を増減制御する車両用速
度制御装置において、前記駆動車輪の回転速度を検出す
る回転速度センサと、該回転速度センサの検出速度と所
定の目標速度との偏差を解消すべく作動油圧を演算し、
出力する制御回路と、該制御回路の出力に基づく動作に
より前記作動油圧を調圧する前述した構成の油圧制御弁
とを具備することを特徴とする。

【００２０】更に、本発明に係る船舶用速度制御装置
は、エンジンからスクリューに至る船舶推進用伝動系の
中途に、外部から送給される作動油圧に応じて係合強さ
を無段階に変える係合クラッチを配し、前記スクリュー
に所定の回転速度を得るべく前記作動油圧を増減制御す
る船舶用速度制御装置において、前記スクリューの回転
速度を検出する回転速度センサと、該回転速度センサの
検出速度と所定の目標速度との偏差を解消すべく前記作
動油圧を演算し、出力する制御回路と、該制御回路の出
力に基づく動作に前記作動油圧を調圧する前述した構成
の油圧制御弁とを具備することを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明においては、ハウジングの一部に一体的
に備えられた圧力センサが送油先への送給油圧を検出
し、この検出油圧と外部から電気的に与えられる目標油
圧とを突き合わせ、両者の偏差を解消すべく制御回路が
発する出力により電磁アクチュエータが動作し、ハウジ
ングに内蔵されたスプールを移動させ、該スプール中途
のランドにより絞りスリーブに形成された絞り孔を開閉
せしめて、該絞り孔の下流側に得られる送給油圧を増減
する。

【００２２】また本発明においては、スプールの移動に
伴う絞り孔の開閉がランドの軸長方向の両側にて生じ、
該ランドの両側の油室の内部圧力が各別に平衡して、ス
プールは、送油先への送給油圧の影響を受けることな
く、電磁アクチュエータが発生する軽度の力により滑ら
かに移動し、また、スプールの周方向に並べて複数の絞
り孔を設け、各絞り孔を通過する作動油を送油先に送給
して、送給油量の不足による動作速度の低下を防止し、
応答性の向上を図る。

【００２３】また本発明においては、前記目標油圧の指
令信号と圧力センサによる検出油圧に対応する油圧フィ
ードバック信号との偏差を入力とする比例要素と、油圧
フィードバック信号を入力とする微分要素とによるＰＤ
演算により、検出油圧の変化状態を加味して制御回路か
ら電磁アクチュエータに与える制御量を決定し、動作初
期にはスプールを急峻に移動させ、送給油圧が変化する
に伴ってスプールの移動速度を緩め、目標油圧への速や
かな整定を図る。

【００２４】更に本発明においては、車両用又は船舶用
の速度制御装置に以上の如く構成された油圧制御弁を適
用し、前者においては、駆動車輪の回転速度により代表
される車速の検出結果を所定の目標速度に一致させるべ
く決定されたクラッチ係合用の油圧を、また後者におい
ては、推進用スクリューの回転速度を所定の目標速度に
一致させるべく決定されたクラッチ係合用の油圧を夫々
のクラッチに送給し、該クラッチの係合強さを連続的に
変化させて、所望の速度又は所望の推進状態を実現す
る。

【００２５】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係る油圧制御弁の縦断面図
である。図示の如く本発明に係る油圧制御弁Ｖは、筒形
をなすシリンダハウジング２の内側に、円筒形の絞りス
リーブ10を嵌合し、該絞りスリーブ10にスプール１を内
嵌してなる。

【００２６】シリンダハウジング２の両端は、夫々に嵌
着されたコイルハウジング30，30により液密に閉塞して
あり、絞りスリーブ10は、コイルハウジング30，30の先
端に両端面を突き当てて軸長方向の移動を拘束され、そ
の外周には、軸長方向に所定の間隔を隔てて５本の環状
溝が周設されている。またスプール１は、軸長方向に所
定の間隔を隔てて３つのランドＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を備え
ており、これらのランドＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を介して絞り
スリーブ10に内嵌され、軸長方向への摺動自在となって
いる。該スプール１両側のランドＬ₁，Ｌ₃の外面は、
シリンダハウジング２内部においてコイルハウジング3
0，30の端面に端面に対向しており、夫々との間には戻
しばね23，24が介装されている。

【００２７】前記スプール１は、両側のランドＬ₁，Ｌ
₃の外側に同軸的に突設された操作杆11，12を備えてい
る。これらは、同側のコイルハウジング30，30の軸心部
を貫通して端部に至るまで延長されており、該端部に取
付けられたねじ杆14，14の先端に臨ませてある。これら
操作杆11，12の中途部外側は、コイルハウジング30，30
に夫々周設保持されたソレノイドコイル31，31に臨ませ
てあり、これらへの通電に応じた軸長方向の力をスプー
ル１に加えるリニアソレノイド３を構成している。

【００２８】即ちスプール１は、通常時には、ランドＬ
₁，Ｌ₃の外側に弾接する前記戻しばね23，24のばね荷
重によりスプリングセンターを形成し、図１に示す中立
位置にて停止しており、ソレノイドコイル31への通電、
又はねじ杆14，14の手動操作に応じて軸長方向に変位す
ることになる。

【００２９】絞りスリーブ10外周の前記環状溝は、シリ
ンダハウジング２の内周との間に５つの環状室を形成し
ている。これらの内、中央の環状室には、シリンダハウ
ジング２を貫通する導圧孔15を介して、図示しない油圧
源が発生する元圧Ｐ₀が導入されており、また両端側の
２つの環状室は、シリンダハウジング２を貫通する還流
孔16，16を介して低圧状態に維持された油タンクＴに開
放されている。

【００３０】更に残りの２つ環状室は、シリンダハウジ
ング２に貫通形成された各別の送油孔17，17を介して相
異なる送油先Ａ，Ｂに夫々接続されている。これらの送
油孔17，17は、その他側において、連通孔18により相互
に連通させてあり、これらの連通部には、両送油孔17，
17からの流入のみを許容する向きに各別の逆止弁19，19
が嵌着してあり、これらの間の圧力がシリンダハウジン
グ２に一体的に取り付けた圧力センサ４に導かれ、検出
されるようになしてある。なお、前記連通孔18は、コン
トロールオリフィス4aを介して油タンクＴに開放されて
いる。

【００３１】図２及び図３は、以上の如く構成された油
圧制御弁の動作説明図である。これらの図に示す如く絞
りスリーブ10の内側には、スプール１の３つのランドＬ
₁，Ｌ₂，Ｌ₃間に２つの油室Ｒ₁，Ｒ₂が形成されて
いる。また絞りスリーブ10には、これの外周の前記環状
室の夫々に基端を発し、軸心に向けて周壁を貫通する５
組の貫通孔Ｓ₁〜Ｓ₅が形成されている。

【００３２】これらの貫通孔Ｓ₁〜Ｓ₅の内、絞りスリ
ーブ10外周の中央の環状室に連通する貫通孔Ｓ₃は、図
２に示す如くスプール１が前記中立位置にあるとき、中
央のランドＬ₂により閉塞される位置にあり、該スプー
ル１の両方向の変位に応じて油室Ｒ₁又は油室Ｒ₂内に
開口し、前記導圧孔15を経て導入される元圧Ｐ₀を減圧
して油室Ｒ₁又は油室Ｒ₂に導入する可変絞り孔として
作用する。以下の説明では、この貫通孔Ｓ₃を絞り孔Ｓ
₃と呼称する。

【００３３】また絞りスリーブ10外周の両側の環状室に
夫々連通する貫通孔Ｓ₁，Ｓ₅は、図１及び図２に示す
如くスプール１が中立位置にあるとき、両側のランドＬ
₁，Ｌ₃により夫々閉塞されており、該スプール１の両
方向の変位によりいずれか一方が油室Ｒ₁又は油室Ｒ₂
内に開口して、これらを前記還流孔16，16を介して油タ
ンクＴに開放する作用をなす。更に、絞りスリーブ10外
周の残りの２つの環状室に夫々連通する貫通孔Ｓ₂，Ｓ
₄の開口位置は、スプール１の変位の如何に拘わらず、
前記油室Ｒ₁，Ｒ₂夫々の内部に常時開口する位置に設
定してある。

【００３４】前記貫通孔Ｓ₁，Ｓ₅の開口は、前記絞り
孔Ｓ₃の開口側と逆側において常に生じ、スプール１が
図３に示す位置にあり、絞り孔Ｓ₃が油室Ｒ₁内に開口
している場合、貫通孔Ｓ₅の開口により他方の油室Ｒ₂
が油タンクＴに連通される一方、スプール１の変位が図
３と逆方向に生じ、絞り孔Ｓ₃が油室Ｒ₂内に開口した
場合、貫通孔Ｓ₁の開口により他方の油室Ｒ₁が油タン
クＴに開放される。

【００３５】スプール１が図３に示す摺動位置にある場
合、導圧孔15を経て導入される元圧Ｐ₀は、前記絞り孔
Ｓ₃の通過により減圧され、Ｐ_aとなって油室Ｒ₁内に
導入され、貫通孔Ｓ₂及び対応する送油孔17を介して送
油先Ａに送給される。この送給油圧Ｐ_aは、絞り孔Ｓ₃
の絞り面積に応じて定まり、この絞り面積は、スプール
１の軸長方向の変位に対応し、スプール１の変位は、両
側の操作杆11，12を含んで一体的に構成されたリニアソ
レノイド３，３におけるソレノイドコイル31，31への通
電に応じて生じるから、前記送給油圧Ｐ_aは、ソレノイ
ドコイル31，31の通電量の調節により自在に制御でき
る。

【００３６】このような油圧制御は、ソレノイドコイル
31，31への通電を逆に行うことにより送油先Ｂに対して
も同様に実施できる。また、ソレノイドコイル31，31の
断線等のリニアソレノイド３，３の故障時には、操作杆
11，12の端部に臨ませたねじ杆14，14の操作によりスプ
ール１を移動させ、送油先Ａ又は送油先Ｂへの送給油圧
を調圧することができる。

【００３７】このような動作の間、油室Ｒ₁，Ｒ₂は、
一方が前記絞り孔Ｓ₃の開口により高圧となり、他方が
貫通孔Ｓ₁，Ｓ₅の開口により低圧となり、両室間には
圧力差が存在するが、油室Ｒ₁の内圧は、これの両側壁
となるランドＬ₂及びＬ₁の端面への作用により相殺さ
れ、油室Ｒ₂の内圧は、同じくランドＬ₂及びＬ₃の端
面への作用により相殺される。即ち、スプール１の移動
のために必要な力は、前記戻しばね23，24のばね力に抗
するだけの力であればよく、ソレノイドコイル31への大
電流の給電は不要であり、また前記ねじ杆14の手動操作
によるスプール１の移動も問題なく行える。

【００３８】図４は、図２のIV−IV線による横断面図、
即ち、前記絞り孔Ｓ₃の形成位置での横断面図である。
図示の如く絞り孔Ｓ₃は、スプール１の中央のランドＬ
₃と絞りスリーブ10との嵌合周上に、略等配をなして複
数個（図の場合には４個）形成されており、スプール１
の変位に応じた絞り面積の変化は、これら複数の絞り孔
Ｓ₃，Ｓ₃…の夫々において生じるようになしてある。

【００３９】この構成により送油先Ａ又は送油先Ｂへ
は、並列状態に介在する４つの絞り孔Ｓ₃，Ｓ₃…を経
て十分な量の油が送給されることになり、この送給油に
よる送油先Ａ又は送油先Ｂでの各種の動作における動作
速度を増し、高い応答性を確保することができる。前記
絞り孔Ｓ₃，Ｓ₃…の形成個数は、絞りスリーブ10の周
上に配置可能な範囲で増すことができ、この形成個数の
増加により応答性を更に改善することができる。なお、
単一の絞り孔Ｓ₃を備えるものも本発明の範囲に含まれ
ることは言うまでもない。

【００４０】また以上の構成により、送給油圧Ｐ_a，Ｐ
_bの調圧は、スプール１の中央のランドＬ₂の両側にて
生じる絞り孔Ｓ₃，Ｓ₃…の絞り面積の変化に応じて一
括して行われ、スプール１は、油タンクＴに連なる貫通
孔Ｓ₁，Ｓ₅を開閉するための他の２つのランドＬ₁，
Ｌ₃を備えるのみである。従って、スプール１の限られ
た長さ範囲内において両側のランドＬ₁，Ｌ₃を広幅化
することができ、スプール１の反復変位に伴って両側の
ランドＬ₁，Ｌ₃に生じる偏摩耗を大幅に低減し、経時
的な動作不良の発生を防ぎ、耐久性の向上が図れる。更
に、スプール１の変位に対する送給油圧Ｐ_a，Ｐ_bの変
化特性は、絞り孔Ｓ₃，Ｓ₃…を開閉する中央のランド
Ｌ₂の幅寸法の管理により実現でき、精密な加工を要す
る部分が少なくなって、加工工数の削減が図れる。

【００４１】さて、図３に示す如く、絞り孔Ｓ₃が油室
Ｒ₁内に開口し、該油室Ｒ₁に送油先Ａへの送給油圧Ｐ
_aが発生しているとき、他方の油室Ｒ₂は油タンクＴへ
の開放により低圧状態にあるから、送油孔17，17間を連
通する連通孔18内には、送油先Ａ側の逆止弁19を押し開
けて送油先Ａへの送給油圧Ｐ_aが導入され、前記圧力セ
ンサ４に作用する。逆に、絞り孔Ｓ₃が油室Ｒ₂内に開
口している場合、連通孔18内には、送油先Ｂ側の逆止弁
19を押し開けて送給油圧Ｐ_bが導入され、前記圧力セン
サ４に作用する。

【００４２】圧力センサ４は、歪ゲージ、圧電素子等を
用いてなり、作用する圧力に応じた電圧又は電流出力を
発する公知の構成のものであればよく、この出力は、図
５に示す制御回路５に、フィードバックアンプ54を介し
て与えられている。

【００４３】制御回路５には、送油先Ａ又は送油先Ｂで
の動作制御のための図示しない上位の制御系から、送給
油圧の目標値となすべき信号（目標油圧信号Ｅ）が与え
られており、該制御回路５は、圧力センサ４からフィー
ドバックアンプ54を介して与えられる油圧フィードバッ
ク信号Ｅ_pと前記目標油圧信号Ｅとの偏差を解消すべく
ソレノイドコイル31の駆動電流を制御する制御動作をな
すものであり、送給油圧Ｐ_a又はＰ_bは、この制御動作
により調圧される。

【００４４】図５は、本発明に係る油圧制御弁Ｖを制御
回路５の内部構成と共に示すブロック線図である。制御
回路５は、入力として与えられる目標油圧信号Ｅと油圧
フィードバック信号Ｅ_pとを逐次比較し、両者の偏差を
解消するために必要な絞り孔Ｓ₃の絞り面積の変化量を
演算して、この演算結果を実現すべくソレノイドコイル
31への通電電流の制御量を決定し、この結果を制御信号
ｅとして出力する動作をなす。

【００４５】制御回路５の出力が与えられるソレノイド
コイル31は、比例感度Ｋ_mを有する比例要素として表さ
れ、前記制御信号ｅは、スプール１を移動せしめるため
の力Ｆに変換されてスプール１に作用する。スプール１
は、自身の質量ｍ、スプール１と絞りスリーブ10との間
にてダンパとして作用する油の粘性に起因する速度抵抗
係数η、及び両側に弾接する戻しばね23，24のばね定数
ｋを含む二次の遅れ要素として表され、スプール１に作
用する力Ｆは、この遅れ要素を経て軸長方向の変位ｘに
変換され、更に比例要素25を経て送給油圧Ｐ（Ｐ_a又は
Ｐ_b）に変換される。なお比例要素25は、スプール１の
変位ｘと送給油圧Ｐとの関係を示す圧力勾配Ｋ₀を有す
るものである。

【００４６】この送給油圧Ｐは、前述の如く配された圧
力センサ４により検出されて、油圧フィードバック信号
Ｅ_pとして制御回路５にフィードバックされる。制御回
路５は、図示の如く、比例感度ｋ_pを有する比例要素50
とゲインｋ_dを有する微分要素51とを一対の加算器52，
53間に並設してなるＰＤ演算部を備えてなる。

【００４７】制御回路５に入力される目標油圧信号Ｅ
は、比例要素50に前置された加算器52に与えられてい
る。加算器52にはまた、圧力センサ４の出力信号Ｅ
_p0が、フィードバックアンプ54での所定の増幅により目
標油圧信号Ｅに対応するレベルに変換されて油圧フィー
ドバック信号Ｅ_pとなり、フィルタ55を介して与えられ
ており、該加算器52を経て得られる両者の偏差信号（＝
Ｅ−Ｅ_p）は、比例要素50に与えられている。

【００４８】一方、比例要素50に並設された微分要素51
には、油圧フィードバック信号Ｅ_pのみが与えられてお
り、両要素50，51の出力側の加算器53においては、比例
要素50による前記偏差信号のＰ演算値を、微分要素51に
よる油圧フィードバック信号Ｅ_pの微分値により減量補
正するＰＤ演算が行われ、この演算結果は、これらの出
力側の比例要素56により所定の比例ゲインｋ_aを乗じら
れ、前記制御信号ｅとして出力される。

【００４９】以上の如き制御回路５は、ソレノイドコイ
ル31への通電に対し二次の遅れ要素として挙動するスプ
ール１に対応するものとなり、該スプール１の変位に伴
う送給油圧Ｐの変化に対し、応答性及びダンピング特性
の調整改善が容易に行えるようになる。即ち、以上の如
きＰＤ演算部を含む制御回路５を備えた場合、前記目標
油圧信号Ｅを入力とし、送油先への送給油圧Ｐを出力と
する油圧制御弁Ｖの伝達関数Ｇ₁（＝Ｐ／Ｅ）は、次式
に示す如くになる。

【００５０】

【数１】

【００５１】（１）式に明らかな如く、前述した構成の
制御回路５を備えることにより、伝達関数Ｇは２次の遅
れ系として表されるようになる。制御回路５内のＰＤ演
算部は、スプール１に対する遅れ補償要素としての作用
をなし、特に、微分要素51がダンピングの改善に寄与
し、目標値として与えられる目標油圧信号Ｅと、スプー
ル１の移動の結果として得られる油圧フィードバック信
号Ｅ_pとの偏差が大きい間には、比例要素50によるＰ演
算の結果に応じて送給油圧Ｐは急峻に変化し、その後
は、微分要素51における油圧フィードバック信号Ｅ_pの
微分演算値による減量補正が行われる結果、送給油圧Ｐ
の変化率が緩やかとなり、目標油圧信号Ｅに対応する目
標値に速やかに整定し、高い応答性とダンピングの最適
化とを達成することができる。

【００５２】このように本発明に係る油圧制御弁Ｖは、
送給油圧Ｐを検出する圧力センサ４と制御回路５とを備
える構成により、外部から電気的に与えられる入力に応
じて送油先Ａ，Ｂへの送給油圧Ｐ_a，Ｐ_bを自動調整す
る機能を有し、送油先Ａ，Ｂにて必要とされる油圧の変
動に対し、高い応答性にて精度良く追随することができ
る。また、シリンダハウジング２の内部に絞りスリーブ
10を介して嵌合された単一のスプール１を備える簡素な
構成を有しており、煩雑な保守点検を強いることなく安
定した動作が補償され、また油の汚れに対しても強く、
使い勝手に優れる利点を有している。

【００５３】図６は、以上の如く構成された本発明に係
る油圧制御弁Ｖの適用例としての車両の速度制御装置の
構成を示すスケルトン図である。この速度制御装置は、
エンジン６から駆動車輪60，60に至る駆動用伝動系の中
途に、主クラッチ61と変速装置62との間に位置して前後
進調速クラッチ63を配し、該前後進調速クラッチ63の係
合状態をすべり領域を含めて連続的に変え、前記変速装
置62による各変速段間にて無段階での速度調節を行い、
駆動車輪60，60の定速度回転により一定走行速度での走
行を可能としたものである。なお図示の伝動系は、車体
後側のＰＴＯ軸67にエンジン６の出力を伝達するための
ＰＴＯ駆動装置を備えている。

【００５４】前記前後進調速クラッチ63は、油圧多板ク
ラッチ等、外部から送給される作動油圧に応じてその係
合強さを無段階に変える構成となっており、該前後進調
速クラッチ63に送給される作動油圧の調圧に本発明に係
る油圧制御弁Ｖが用いられている。

【００５５】最終的な制御対象となる駆動車輪60，60の
回転速度は、前後進調速クラッチ63の出力側に嵌着され
た検出歯車64と、これの外周に臨ませた速度ピックアッ
プ65とを備えてなる回転速度センサにより、前後進調速
クラッチ63の出力回転速度を媒介として検出され、クラ
ッチ制御部７に与えられている。

【００５６】クラッチ制御部７は、回転速度センサから
与えられる前後進調速クラッチ63の検出速度を所定の目
標速度と比較し、両者の偏差を解消すべく前後進調速ク
ラッチ63の作動油圧を演算し、この結果を油圧信号ｅと
して油圧制御弁Ｖに与える動作をなす。クラッチ制御部
７から油圧信号ｅが与えられた油圧制御弁Ｖは、前述し
た動作を行い、油圧制御弁Ｖからの送給油圧により前後
進調速クラッチ63の係合強さが変わり、前記目標速度が
実現される。

【００５７】駆動車輪60，60の回転速度は、これらに作
用する路面抵抗等の負荷に応じて変動し、この変動は、
不整地での走行を前提とする農業用車両において顕著で
あるが、図示の速度制御装置においては、前述した如き
動作をなす油圧制御弁Ｖの採用により、前後進調速クラ
ッチ63への送給油圧Ｐが高い応答性にて精度良く調圧さ
れる結果、目標速度を正しく保っての無段変速走行が可
能となる。このことは、一定速度にて走行するための微
変速調整を必要とする乗用移植機等、一定速度下にて各
種の作業を行う農業用車両において極めて有用である。

【００５８】なお、以上の如き車両用速度制御装置全体
のブロック線図を図７に、クラッチ制御部７のブロック
線図を図８に夫々示す。また（２）式は、車両用速度制
御装置全体の伝達関数Ｇ₂（＝Ｎ／Ｅ_s）である。

【００５９】

【数２】

【００６０】図９は、以上の如く構成された本発明に係
る油圧制御弁Ｖの他の適用例としての船舶用速度制御装
置の構成を示すブロック図である。この速度制御装置
は、舶用機関８から推進用スクリュー80に至る伝動系の
中途に、変速装置81に前置して前後進調速クラッチ82を
配し、該前後進調速クラッチ82の係合状態をすべり領域
を含めて連続的に変え、スクリュー80の回転速度を舶用
機関８の回転速度に対して連続的に変化せしめる構成と
したものである。

【００６１】前記前後進調速クラッチ82は、油圧多板ク
ラッチ等、外部から送給される作動油圧に応じてその係
合強さを無段階に変える構成となっており、該前後進調
速クラッチ82に送給される作動油圧の調圧に本発明に係
る油圧制御弁Ｖが用いられている。

【００６２】最終的な制御対象となるスクリュー80の回
転速度は、変速装置81の出力側に嵌着された検出歯車83
と、これの外周に臨ませた速度ピックアップ84とを備え
てなる回転速度センサにより、変速装置81の出力回転速
度を媒介として検出され、クラッチ制御部９に与えられ
ている。クラッチ制御部９は、回転速度センサから与え
られるスクリュー80の検出速度を所定の目標速度と比較
し、両者の偏差を解消すべく前後進調速クラッチ82の作
動油圧を演算し、この結果を油圧信号ｅとして油圧制御
弁Ｖに与える動作をなす。

【００６３】クラッチ制御部９から油圧信号ｅが与えら
れた油圧制御弁Ｖは、前述した動作を行い、該油圧制御
弁Ｖからの送給油圧Ｐにより前後進調速クラッチ82の係
合強さが変更されて、スクリュー80の回転速度はエンジ
ン８の出力端の回転速度に対して無段階に変速される。

【００６４】船舶の推進用スクリュー80とこれにより掻
き回される水との間の相対関係は、船舶の航行状態に応
じて異なる。船舶においては、発進直後から定常航行に
移行するまでの過渡的な進行状態において、変速ショッ
クを避けるべく、その係合強さをランプ状に漸増減し、
略一定の角加速度での推進を行わしめることが望まし
く、このために前後進調速クラッチ82が用いられる。即
ち、前述した過渡的な進行状態において、クラッチ制御
部９の目標速度は逐次変化し、またスクリュー80の回転
速度は、水との相対関係の変化に応じて変動するが、図
示の速度制御装置においては、油圧制御弁Ｖの前述した
動作により、前後進調速クラッチ82への送給油圧Ｐが高
い応答性にて精度良く調圧される結果、前述した過渡状
態においても、エンジン８の回転速度を一定に保ったま
ま滑らかな推進が可能となる。

【００６５】なお図10はクラッチ制御部７のブロック線
図であり、（３）式は、船舶用速度制御装置全体の伝達
関数Ｇ₃（＝Ｎ／ｅ_s）である。

【００６６】

【数３】

【００６７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る油圧制御
弁においては、絞り孔を開閉するスプールを収納するハ
ウジングに圧力センサを一体的に備え、該圧力センサに
より送油先への送給油圧を検出し、この検出油圧と目標
油圧との偏差を解消すべく制御回路が発する出力により
電磁アクチュエータが動作し、ハウジングに内蔵された
スプールを移動させ、絞り孔の絞り面積を増減して送給
油圧を加減するから、ハウジング内に単一のスプールを
摺動自在に備える簡素な構成により、前記目標油圧に対
応する電気信号を外部から与えるのみで使用できる。

【００６８】またスプールの移動に伴う絞り孔の開閉が
ランドの軸長方向の両側にて生じるから、ランドの両側
の内部圧力が各別に平衡し、スプールはライン圧の影響
を受けることなくわずかな力にて移動でき、この移動の
ための電磁アクチュエータを小電流にて駆動し得る。ま
た、スプールの周方向に並べて複数の絞り孔を設けたか
ら、各絞り孔を通過する作動油が送油先に送給され、送
給油量の不足による動作速度の低下を防止し、応答性の
向上を図ることができる。

【００６９】また前記制御回路は、目標油圧の指令信号
と圧力センサによる検出油圧に対応する油圧フィードバ
ック信号との偏差を入力とする比例要素と、油圧フィー
ドバック信号を入力とする微分要素とによるＰＤ演算部
を備え、電磁アクチュエータに与える制御量を検出油圧
の変化状態を加味して決定するから、応答性の向上とダ
ンピングの最適化とが達成され、目標油圧への速やかな
整定が可能となる。

【００７０】更に本発明に係る車両用速度制御装置にお
いては、駆動車輪の伝動系に配した前後進調速クラッチ
への送給油圧の制御に前記油圧制御弁を適用し、また、
本発明に係る船舶用速度制御装置においては、推進用ス
クリューの伝動系に配した前後進調速クラッチへの送給
油圧の制御に前記油圧制御弁を適用したから、所望の速
度での走行又は所望の推進状態を精度良く実現できるよ
うになる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧制御弁の縦断面図である。

【図２】本発明に係る油圧制御弁の調圧動作の説明図で
ある。

【図３】本発明に係る油圧制御弁の調圧動作の説明図で
ある。

【図４】図２のIV−IV線による横断面図である。

【図５】本発明に係る油圧制御弁を制御回路の望ましい
構成と共に示すブロック線図である。

【図６】本発明に係る油圧制御弁の適用例としての車両
用速度制御装置の構成を示すスケルトン図である。

【図７】車両用速度制御装置のブロック線図である。

【図８】車両用速度制御装置におけるクラッチ制御部の
ブロック線図である。

【図９】本発明に係る油圧制御弁の適用例としての船舶
用速度制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１０】船舶用速度制御装置におけるクラッチ制御部
のブロック線図である。

【符号の説明】

１スプール２シリンダハウジング３リニアソレノイド４圧力センサ５制御回路７クラッチ制御部９クラッチ制御部 10 絞りスリーブ 15 導圧孔 16 還流孔 17 送油孔 18 連通孔 19 逆止弁 30 コイルハウジング 31 ソレノイドコイル 50 比例要素 51 微分要素 52 加算器 53 加算器 63 前後進調速クラッチ 82 前後進調速クラッチＥ目標油圧信号Ｅ_p 油圧フィードバック信号Ｌ₁ ランドＬ₂ ランドＬ₃ ランドＳ₃ 絞り孔Ｖ油圧制御弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングに内蔵されたスプールを電磁
アクチュエータの動作により軸長方向に移動させ、該ス
プールの中途に設けたランドにより前記ハウジングを貫
通する絞り孔の絞り面積を増減して、該絞り孔の出側に
接続された送油先への送給油圧を制御する油圧制御弁に
おいて、前記送給油圧を検出する圧力センサと、該圧力
センサの検出油圧と目標油圧との偏差を解消すべく前記
電磁アクチュエータの駆動電流を制御する制御回路とを
具備し、前記スプールの最適ダンピング化を容易にした
ことを特徴とする油圧制御弁。
【請求項２】前記絞り孔は、前記ランドの軸長方向両
側にてその絞り面積を変える請求項１記載の油圧制御
弁。
【請求項３】前記絞り孔は、前記ランドの周方向に複
数個並設してある請求項１又は請求項２記載に油圧制御
弁。
【請求項４】前記制御回路は、前記目標油圧に相当す
る目標油圧指令信号と前記検出油圧に相当する油圧フィ
ードバック信号との偏差を入力とする比例要素に、前記
油圧フィードバック信号を入力とする微分要素を並設し
てなるＰＤ演算部を備える請求項１乃至請求項３のいず
れかに記載の油圧制御弁。
【請求項５】エンジンから駆動車輪に至る車両走行用
伝動系の中途に、外部から送給される作動油圧に応じて
係合強さを無段階に変えるクラッチを配し、前記駆動車
輪に所定の回転速度を得るべく前記作動油圧を増減制御
する車両用速度制御装置において、前記駆動車輪の回転
速度を検出する回転速度センサと、該回転速度センサの
検出速度と所定の目標速度との偏差を解消すべく作動油
圧を演算し、出力する制御回路と、該制御回路の出力に
基づく動作により前記作動油圧を調圧する請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の油圧制御弁とを具備するこ
とを特徴とする車両用速度制御装置。
【請求項６】エンジンからスクリューに至る船舶推進
用伝動系の中途に、外部から送給される作動油圧に応じ
て係合強さを無段階に変える係合クラッチを配し、前記
スクリューに所定の回転速度を得るべく前記作動油圧を
増減制御する船舶用速度制御装置において、前記スクリ
ューの回転速度を検出する回転速度センサと、該回転速
度センサの検出速度と所定の目標速度との偏差を解消す
べく前記作動油圧を演算し、出力する制御回路と、該制
御回路の出力に基づく動作に前記作動油圧を調圧する請
求項１乃至請求項４のいずれかに記載の油圧制御弁とを
具備することを特徴とする船舶用速度制御装置。