JP2004314810A

JP2004314810A - 油圧式パワーステアリング装置及びそのエア抜き方法

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Publication number: JP2004314810A
Application number: JP2003112078A
Authority: JP
Inventors: Junpei Obara; 淳平小原; Kenji Kobayashi; 堅二小林
Original assignee: Maruyama Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Maruyama Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-16
Also published as: JP3965369B2

Abstract

【課題】簡単な装置構成であって、専門技術の無い作業者でも工場以外の適宜の場所で容易にエア抜き作業を行なうことができる油圧式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】前輪１０と後輪１１をそれぞれ操向させる一対の複動型のステアリングシリンダ１５，１６を同期油路３４により直列に接続し、パワーステアリングユニット２０から右と左の操向油路２８，２９を介して操向用油圧を供給することによって前記両複動型油圧シリンダを連動させるようにした油圧式パワーステアリング装置において、前記同期油路と前記各操向油路とを、それぞれ開閉弁４０，４１を有するバイパス油路４２，４３で連絡した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、農業用の走行作業機械に用いられる、油圧式パワーステアリング装置及びそのエア抜き方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧式パワーステアリング装置として、前輪操向用の複動型油圧シリンダと後輪操向用の複動型油圧シリンダを同期油路で直列に接続し、これをパワーステアリングユニットの一対のシリンダ操作用ポートの間に直列に介装する形式のものが知られている。このような装置は、簡単な構造で前後輪を同期させて操舵することができるので、圃場のような足場の悪い領域を小回りを利かせて走行しなければならない農耕作業用機械等に多用されている。この装置では、同期油路とこれによって連絡された２つの油室によって形成された空間は複動型油圧シリンダの作動に伴い作動油が往復する密閉された油路である。
【０００３】
このような油路は作動油で充填されていなければならず、ここに種々の理由でエアが混入すると、両シリンダの中立位置が変位したりシリンダの動作に遅れが生じたりして、ステアリング機能が損なわれることになる。この問題を回避するために、同期油路に対してパワーステアリングユニットからの吐出油を供給するバイパス油路を設けたり、あるいはエア抜きを促進するために、バイパス油路にドレン油路を設けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実公平５−４７７３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、油圧シリンダと同期油路によって構成される密閉回路自体の体積の変化は無いので、これらにドレンポートやドレン油路を設けない限り、作動油が入れ替わることは期待できず、従って、充分なエア抜きの効果が得られない。また、油圧シリンダや同期油路にドレンポートやドレン油路を設けるのは、バイパス油路の構成を複雑にして製造コストを増加させるとともに、エア抜き作業が専用の設備や機器を必要とする煩雑な作業となり、農家の作業者等が自宅等で簡単に行うことができる作業ではなくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、密閉回路を構成する同期油路や油圧シリンダにドレンポートやドレン油路を設けることの無い簡単な装置構成であって、専門技術の無い作業者でも工場以外の適宜の場所で容易にエア抜き作業を行なうことができる油圧式パワーステアリング装置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】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、前輪（１０）と後輪（１１）をそれぞれ操向させる一対の複動型のステアリングシリンダ（１５，１６）を同期油路（３４）により直列に接続し、パワーステアリングユニット（２０）から右と左の操向油路（２８，２９）を介して操向用油圧を供給することによって前記両ステアリングシリンダ（１５，１６）を連動させるようにした油圧式パワーステアリング装置において、前記同期油路（３４）と前記各操向油路（２８，２９）とを、それぞれ開閉弁（４０，４１）を有するバイパス油路（４２，４３）で連絡したことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明においては、バイパス油路の開閉弁の開閉と、操向油路からの油圧の供給を組み合わせることにより、同期油路によって形成される密閉回路の体積を変化させ、密閉回路内の作動油を操向油路に流入させることができる。具体的には、バイパス油路の一方を開き他方を閉じた状態で、パワーステアリングユニットから閉じた側のバイパス油路に接続された操向油路に油圧を供給する。これによって閉じた側の操向油路に接続されたステアリングシリンダが動作し、これから同期油路に排出された作動油は、開いたバイパス油路からリターン側となっている操向油路に流れる。これによって、密閉回路が圧縮され、密閉回路内の作動油中のエアが密閉回路から排除される。操向油路に流入した作動油に含まれるエアは操向油路において作動油中を移動し、オイルタンクに放出される。
【０００９】
また、バイパス油路の一方を開き他方を閉じた状態で、パワーステアリングユニットから開いた側のバイパス油路に接続された操向油路に油圧を供給すると、油圧は同期油路に供給され、閉じた側の操向油路に接続されたステアリングシリンダが逆に動作する。これにより、操向油路から同期油路に作動油が流入し、密閉回路が拡張する。１つのステアリングシリンダを動作させて密閉回路の収縮工程と拡張工程を繰り返し行なうことにより、同期油路と操向油路の間で作動油が往復流動し、密閉回路内の作動油中のエアの移動を促進する。また、一方のステアリングシリンダを動作させて密閉回路を収縮させて、エア抜きを行った後、他方のステアリングシリンダを動作させて密閉回路を拡張させることにより、収縮によってずれた中立位置を復帰させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記開閉弁（４０，４１）が手動弁であることを特徴とする請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置である。これにより、複雑な制御手段を要せず、簡単な構成によってエア抜きを行なうことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記バイパス油路（４２，４３）が、ドレン回路が無い密閉型油路であることを特徴とする請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置である。ドレン回路が無いので、装置構成が簡単であり、また、作業が準備や後処理を必要とせず、工場以外の適宜の場所で行うことができる簡単なものとなる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の油圧式パワーステアリング装置において、一方のバイパス油路（４２，４３）の前記開閉弁（４０，４１）を開とした状態で前記パワーステアリングユニット（２０）から他方のバイパス油路（４２，４３）に接続された操向油路（２８，２９）に油圧を供給し、前記同期油路（３４）から前記操向油路（２８，２９）に作動油を移動させることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置のエア抜き方法である。
【００１３】
請求項４に記載の発明においては、密閉回路が圧縮され、密閉回路内の作動油中のエアが密閉回路から排除される。操向油路に流入した作動油に含まれるエアは操向油路において作動油中を移動し、オイルタンクに放出される。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の油圧式パワーステアリング装置のエア抜き方法において、さらに、他方のバイパス油路（４２，４３）の前記開閉弁（４０，４１）を開とした状態で前記パワーステアリングユニット（２０）から一方のバイパス油路（４２，４３）に接続された操向油路（２８，２９）に油圧を供給し、前記操向油路（２８，２９）から前記同期油路（３４）に作動油を移動させることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明においては、密閉回路が拡張する。１つのステアリングシリンダを動作させて密閉回路の収縮工程と拡張工程を繰り返し行なうことにより、同期油路と操向油路の間で作動油が往復流動し、密閉回路内の作動油中のエアの移動を促進する。また、一方のステアリングシリンダを動作させて密閉回路を収縮させて、エア抜きを行った後、他方のステアリングシリンダを動作させて密閉回路を拡張させることにより、収縮によってずれた中立位置を復帰させることができる。
【００１６】
なお、上記における括弧内の符号は、図面において対応する要素を便宜的に表記したものであり、したがって本発明は図面上の記載に限定されるものではない。これは、「特許請求の範囲」の欄の記載についても同様である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るパワーステアリング装置の油圧系統図である。同図に示すように、このパワーステアリング装置は、前輪１０と後輪１１をそれぞれタイロッド１２、ナックルアーム１３等からなるリンク機構１４を介して操舵する複動型のステアリングシリンダ１５，１６と、これらのステアリングシリンダ１５，１６に操向用の圧油を供給するパワーステアリングユニット２０を備えている。パワーステアリングユニット２０においては、作動油はオイルタンク２１からフィルタ２２を介してポンプ２３に吸い込まれ、ポンプ２３から吐出された油は、供給油路２４，２５を介して、ステアリングホイール（図示略）の右回転時はＲポート２６より、左回転時はＬポート２７より、それぞれステアリングホイールの回転量に比例した量が吐出される。
【００１８】
パワーステアリングユニット２０のＲポート２６は、Ｒ操向油路２８を介して前輪操向用のステアリングシリンダ１５の駆動側油室３０に接続され、パワーステアリングユニット２０のＬポート２７は、Ｌ操向油路２９を介して後輪操向用のステアリングシリンダ１６の右側の駆動側油室３１に接続されている。また、前輪操向用のステアリングシリンダ１５の右側の従動側油室３２と、後輪操向用のステアリングシリンダ１６の従動側油室３３とは同期油路３４によって接続されている。これにより、一対の油圧ポート２６，２７の一方にパワーステアリングユニット２０から圧油が供給されると、前後のステアリングシリンダ１５，１６が同じ向きに同じストローク作動し、前後の車輪１０，１１が逆の向きに同じ角度だけステアリングされるようになっている。
【００１９】
図２に示すように、右と左の操向油路２８，２９と同期油路３４とが集合するマニホルド３５が設けられており、ここに、右と左の操向油路２８，２９をニードル弁（手動開閉弁）４０，４１を介して同期油路３４に接続するバイパス油路４２，４３が設けられている。このマニホルド３５は、図３に示すように、車体のステアリングシリンダ１５，１６の中間に配置し、これらとマニホルド３５を接続する油圧ホースの長さを前後均等にすることによって配管抵抗を減らし、両ステアリングシリンダ１５，１６が確実に同期するようにしている。ニードル弁４０，４１は、この例では６角ボルトの先端をニードル加工して用いており、作業者がスパナ等を用いてバイパス油路４２，４３を開閉できるようになっている。なお、マニホルド３５は、同期油路３４中の高い位置に設置し、マニホルド３５内の同期油路３４に作動油中のエア成分が溜まりやすい構造にしておくと、エア抜きの効率が良い。
【００２０】
次に、このように構成されたパワーステアリング装置の動作を説明する。図４以下は、図１からパワーステアリングユニット２０を除いた油圧回路を簡略化して示すもので、図中、黒く塗りつぶされたニードル弁４０，４１は閉状態を、白抜きは開状態を表している。
【００２１】
通常の運転動作の際は、図４に示すように、双方のニードル弁４０，４１を閉としておけば、バイパス油路４２，４３が無い従来の装置と同様にステアリング動作が行われる。図５（ａ）は左折する場合、図５（ｂ）は右折する場合を示す。左折する場合は、図４の状態から、ステアリングハンドルを左に回してＬポート２７からＬ操向油路２９に圧油を供給すると、圧油は、後輪操向用のステアリングシリンダ１６の駆動側油室３１に作用してこれをリミットまで拡張し、従動側油室３３は収縮して作動油を同期油路３４に吐出する。この吐出された作動油は前輪操向用のステアリングシリンダ１５の従動側油室３２に流入してこれを拡張する（図５（ａ））。これによって前輪１０が左に傾斜し、後輪１１が右に傾斜し、車両は左に曲がる。右折の場合も同様である。
【００２２】
次に、同期油路３４から作動油の一部を操向油路２８，２９の作動油と入れ替えることによってエア抜きを行なう手順の一例を図６を参照して説明する。このようなエア抜きは、装置を組み立てて作動油を供給した直後や、使用に伴う油漏れ等によって同期油路３４内にエアが巻き込まれた時、あるいは両ステアリングシリンダ１５，１６のストロークの同期がずれたり、中立位置が変位した時に行われる。
【００２３】
まず、図４の状態から、Ｒ操向油路２８に接続されたバイパス油路４２のニードル弁４０を閉、Ｌ操向油路２９に接続されたバイパス油路４３のニードル弁４１を開とし、ステアリングハンドルを右に回してＲポート２６からＲ操向油路２８に圧油を供給する（図６（ａ））。すると、圧油は、前輪操向用のステアリングシリンダ１５の駆動側油室３０に作用してこれをステアリングシリンダ１５のリミットまで拡張し、従動側油室３２は収縮して作動油を同期油路３４に吐出する。この吐出された作動油は、負荷の掛かっているステアリングシリンダ１６ではなく、オイルタンク２１に開放されているリターン回路であるＬ操向油路２９に、バイパス油路４３及びニードル弁４１を通って流入する。従って、同期油路３４を含む密閉空間の体積は縮小したことになる（図６（ｂ））。
【００２４】
次に、ステアリングハンドルを回しながらニードル弁４１を閉とし、ニードル弁４０を開とし、ステアリングハンドルを右に回してＲポート２６からＲ操向油路２８に圧油を供給する（図６（ｃ））。すると圧油はリミットまで拡張した駆動側油室３０ではなく、バイパス油路４２及びニードル弁４０から同期油路３４に流入し、ステアリングシリンダ１６の従動側油室３３に作用してこれをリミットまで拡張し、駆動側油室３１は収縮する（図６（ｄ））。この結果、車輪１０，１１は右折するようにステアリングされた状態となり、密閉回路はもとの体積に戻る。ここで、ステアリングハンドルを回しながらニードル弁４０を閉とすれば、図５の（ｂ）の通常運転時の右折状態となり、ステアリングハンドルを左に回せば図４の直進状態に戻る。
【００２５】
上記において、図６（ｂ）の密閉回路からの吐出の工程を複数回行うようにしてもよい。これにより、一回ではエアを効率良く動かして抜き去ることができない場合でも、エアを流動させて確実に操向油路に移動させることができる。この場合は、図６（ｂ）の後、ニードル弁４０，４１をそのままの状態として、ステアリングハンドルを左に回し、Ｌポート２７からＬ操向油路２９に圧油を供給する。すると、圧油はバイパス油路４３のニードル弁４１を通って同期油路３４からステアリングシリンダ１５の従動側油室３２に流入し、これをリミットまで拡張する。（図７）。ここで、ステアリングハンドルを右に回せば、ステアリングシリンダ１５の従動側油室３２が再度収縮し、図６（ｂ）の状態になる。
なお、図６及び図７によって説明したニードル弁の開閉と油圧の作動の組み合わせの方法は一例であり、例えば、密閉回路を先に拡張してから収縮させるようにしても良い。
【００２６】
ここにおいて、同期油路３４内の作動油の一部（初期状態でバイパス油路４３への分岐点からステアリングシリンダ１５側の部分のステアリングシリンダ１５のほぼ半分のストロークに対応する量）が、密閉回路の外部であるＬ操向油路２９側に移動し、その部分に含まれていたエアは、密閉回路から排出される。このエアは、この操向油路がリターンに連絡した時に順次パワーステアリングユニット２０側に移動して、やがてオイルタンクに放出されることによって作動油から排出される。
【００２７】
上記の説明から分かるように、この発明の装置を用いたエア抜き工程は、ニードル弁４０，４１の開閉動作と、ステアリングハンドルの回動動作を交互に行なうのみであるから、特殊な工具などは不要であり、知識や技術が無い一般の作業者でも容易に行なうことができる。また、作動油をドレンさせることもないので、準備や後処理も不要で、汚れ作業にもならない。また、特別の設備は不要であるから、工場以外の適宜の場所で行なうことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バイパス油路の開閉弁の開閉と、操向油路からの油圧の供給を組み合わせることにより、同期油路によって形成される密閉回路の体積を変化させ、密閉回路内の作動油を操向油路に流入させることができ、密閉回路内の作動油中のエアは密閉回路から排除される。従って、密閉回路を構成する同期油路や油圧シリンダにドレンポートやドレン油路を設けることの無い簡単な装置構成により、専門技術の無い作業者でも工場以外の適宜の場所で容易にエア抜き作業を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るパワーステアリング装置の油圧系統図である。
【図２】図１のパワーステアリング装置のマニホルドの構造を一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図３】マニホルドの位置を示す底面図である。
【図４】パワーステアリング装置の通常運転時の直進状態を示す図である。
【図５】パワーステアリング装置の通常運転時の左折状態（ａ）及び右折状態（ｂ）を示す図である。
【図６】パワーステアリング装置における密閉回路のエア抜きの工程を示す図である。
【図７】同じく、パワーステアリング装置における密閉回路のエア抜きの工程を示す図である。
【符号の説明】
１０，１１車輪
１５，１６ステアリングシリンダ
２０パワーステアリングユニット
２８Ｒ操向油路
２９Ｌ操向油路
３４同期油路
４０，４１ニードル弁
４２，４３バイパス油路

Claims

前輪（１０）と後輪（１１）をそれぞれ操向させる一対の複動型のステアリングシリンダ（１５，１６）を同期油路（３４）により直列に接続し、パワーステアリングユニット（２０）から右と左の操向油路（２８，２９）を介して操向用油圧を供給することによって前記両ステアリングシリンダ（１５，１６）を連動させるようにした油圧式パワーステアリング装置において、前記同期油路（３４）と前記各操向油路（２８，２９）とを、それぞれ開閉弁（４０，４１）を有するバイパス油路（４２，４３）で連絡したことを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
前記開閉弁（４０，４１）は手動弁であることを特徴とする請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置。
前記バイパス油路（４２，４３）は、ドレン回路が無い密閉型油路であることを特徴とする請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の油圧式パワーステアリング装置において、一方のバイパス油路（４２，４３）の前記開閉弁（４０，４１）を開とした状態で前記パワーステアリングユニット（２０）から他方のバイパス油路（４２，４３）に接続された操向油路（２８，２９）に油圧を供給し、前記同期油路（３４）から前記操向油路（２８，２９）に作動油を移動させることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置のエア抜き方法。
さらに、他方のバイパス油路（４２，４３）の前記開閉弁（４０，４１）を開とした状態で前記パワーステアリングユニット（２０）から一方のバイパス油路（４２，４３）に接続された操向油路（２８，２９）に油圧を供給し、前記操向油路（２８，２９）から前記同期油路（３４）に作動油を移動させることを特徴とする請求項４に記載の油圧式パワーステアリング装置のエア抜き方法。