JP2007106308A - 油圧式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの作業内容等に応じてステアリング特性を簡単に切り替えることができるようにする。
【解決手段】コントローラ１００の記憶部１００Ｂには、３種類のモードをそれぞれ実現するための制御マップＴ１〜Ｔ３が予め記憶されている。モード切替スイッチ１０１を操作することにより、いずれか一つのモードを選択できる。高応答性モードは、標準モードよりもステアリング操作の応答性が高くなるように設定されている。微操作モードは、標準モードよりもステアリング操作の応答性が低下するように設定されている。コントローラ１００は、選択されたモードに含まれる各車速毎のステアリング特性のうち、車速センサ１０４で検出された車速に応じたステアリング特性を選択し、ステアリング操作量に基づいて、パイロット油圧源８に制御信号を出力し、パイロット元圧を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、建設機械や作業機械等に用いられる油圧式ステアリング装置に関する。

例えば、ダンプトラックやホイールローダ等の建設機械では、油圧式のステアリング装置を用いて、車体の進行方向を調節している。近年では、ジョイスティックレバー方式のステアリング装置も提案されている（特許文献１）。この文献に記載の装置によれば、ユーザは、レバー操作を行うだけで、車体の向きを変化させることができる。

一方、車速に応じて、ステアリングハンドルの操作量に対する前輪の操向量を調節できるようにした操向制御装置も知られている。
特開平１１−１０５７２３号公報 特開平１０−２７８８３２号公報

前記第２の文献によれば、高速走行時は、ステアリングハンドルの操作量に対する操向量を少なくし、低速走行時は、ステアリングハンドルの操作量に対する操向量を多くすることができる。従って、高速走行時の走行安定性と低速走行時の旋回性とを両立させることができる。

しかし、前記第２の文献に記載の従来技術では、操作量と操向量との関係を車速に応じて変化させる単一のモードを備えているだけである。従って、より細やかな市場要求に対応することができないという問題がある。

即ち、一口に低速走行といっても、実際の作業内容等に応じて、操作量と操向量との最適な関係は種々異なる。例えば、ダンプトラックへの積み込み作業を行うホイールローダの場合、限られた時間内により多くの運搬物を積み込むべく、より早い応答性が望まれることがある。これとは逆に、例えば、より慎重な作業を行う必要がある場合、より細やかな操作を望む場合もある。

作業内容やユーザの嗜好等に応じて操作量と操向量との関係を変化させるために、例えば、油圧回路中の機械的設定値を変更させることも考えられる。しかし、この場合は、部品の交換作業等が必要なため、設定変更に手間がかかり、また、作業中に変更することもできず、使い勝手が低い。さらに、ユーザの好みに応じて複数種類の部品を予め用意しておく必要があり、部品の管理コストも増大する。

そこで、本発明の目的は、より簡単にステアリング特性を変更させることができる油圧式ステアリング装置を提供することにある。

本発明に従う油圧式ステアリング装置は、ユーザから指示されたステアリング操作の操作量を検出する操作量検出手段と、中立位置と左右のステアリング位置とをそれぞれ有し、ステアリング操作に応じた位置に切り替わって、操作量検出手段により検出されたステアリング操作量に応じて流路面積を変化させることにより、パイロット油圧源からのパイロット元圧を減圧し、パイロット圧として出力するパイロットバルブと、中立位置と左右のステアリング位置とをそれぞれ有し、パイロットバルブから入力されたパイロット圧を受けて中立位置から左右のステアリング位置のいずれか一方に切り替わって、メイン油圧源からの圧油をステアリング用アクチュエータに供給することにより、このステアリング用アクチュエータを作動させるステアリング用バルブと、ステアリング操作量とパイロット圧との関係を示すステアリング特性を少なくとも一つ以上含む複数の異なるモードを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された各モードのうち、いずれか一つを選択するためのモード選択手段と、モード選択手段により選択されたモードに含まれているステアリング特性に基づいて、パイロット油圧源から吐出される圧油の圧力を制御する制御手段と、を備える。

これにより、ユーザは、予め用意された複数のモードの中から所望のモードをモード選択手段によって選択することにより、好みに応じたステアリング特性でステアリング操作を行うことができる。

本発明の実施形態では、各モードは、予め設定された複数種類の車速にそれぞれ対応するステアリング特性を有しており、制御手段は、モード選択手段により選択されたモードの有する各ステアリング特性のうち、検出された車速に応じたステアリング特性を選択し、この選択されたステアリング特性に基づいて、パイロット油圧源から吐出される圧油の圧力を制御する。

本発明の実施形態では、パイロット油圧源は、パイロットポンプと、このパイロットポンプの吐出側に接続された電磁制御式減圧弁とを備えて構成されており、電磁制御式減圧弁は、制御手段からの制御信号に基づいて、パイロットポンプの吐出圧を減圧してパイロット元圧を生成する。

本発明の実施形態では、各モードには、第１モードと、第２モードとが含まれており、第２モードに含まれる各ステアリング特性の少なくとも一つは、対応する第１モードのステアリング特性に比較して、相対的に少ないステアリング操作量で最大パイロット圧に到達するように設定されている。

本発明の実施形態では、各モードには、第１モードと、第３モードとが含まれており、第３モードに含まれる各ステアリング特性の少なくとも一つは、対応する第１モードのステアリング特性に比較して、相対的に多いステアリング操作量で最大パイロット圧に到達するように設定されている。

図１は、本発明の実施形態に係る油圧式ステアリング装置の全体構成を示す構成説明図である。このステアリング装置は、例えば、ホイールローダ等に搭載され、車体の向きを変更させる。

車体１は、前部車体１Ａと後部車体１Ｂとに分割されており、前部車体１Ａと後部車体１Ｂとは連結ピン１Ｃを介して回動自在に接続されている。そして、前部車体１Ａと後部車体１Ｂとの間には、その左右両側に、ステアリング用シリンダ２Ｌ，２Ｒがそれぞれ取り付けられている。本実施例では、ステアリング装置を操作するユーザの視点を基準にして、前後左右を区別する。なお、ユーザがステアリング装置を操作する運転室は、後部車体１Ｂの略中央部に設けられているものとする。

車体１の左側に取り付けられたシリンダ２Ｌのピストンロッドが伸長し、車体１の右側に取り付けられたシリンダ２Ｒのピストンロッドが縮小することにより、前部車体１Ａは、後部車体１Ｂに対して進行方向右側に回動する。これとは逆に、シリンダ２Ｒのピストンロッドが伸長し、シリンダ２Ｌのピストンロッドが縮小すると、前部車体１Ａは、後部車体１Ｂに対して進行方向左側に回動する。

ステアリングバルブ４は、シリンダ２Ｌ，２Ｒを作動させるためのもので、例えば、４ポート３位置の方向切替弁として構成されている。ステアリングバルブ４の出力側の各ポートは、各シリンダ２Ｌ，２Ｒにそれぞれ接続されている。ステアリングバルブ４は、パイロットバルブ６からのパイロット圧に基づいて作動し、その位置を切り替える。ステアリングバルブ４の位置が中立位置から左右いずれかのステアリング位置に切り替わることにより、ステアリング油圧源５からの圧油がステアリングバルブ４を介して、各シリンダ２Ｌ，２Ｒのうち所定のシリンダに供給される。

パイロットバルブ６は、例えば、４ポート３位置の方向切替弁として構成されており、その出力側の各ポートはステアリングバルブ４のパイロットポートにそれぞれ接続されており、その入力側の各ポートはパイロット油圧源８に接続されている。また、パイロットバルブ６には、ユーザにより操作される操作レバー７が取り付けられている。パイロットバルブ６は、操作レバー７の操作に応じて、その位置を切り替えると共に、流路面積を変化させてパイロット圧を調節するようになっている。

操作レバー７は、例えば、ジョイスティック型のレバー装置として構成されており、運転室内に設けられている。ユーザは、操作レバー７を左右に傾動させることにより、ステアリング操作を行うようになっている。

パイロット油圧源８は、例えば、圧油を吐出するパイロットポンプと、このパイロットポンプからの圧力を減圧して出力する電磁制御型減圧弁とを備えて構成される。パイロット油圧源８は、コントローラ１００からの制御信号に応じて、その吐出圧を制御するようになっている。

コントローラ１００は、例えば、コンピュータ装置として構成されるもので、運転室内に設けられる。コントローラ１００には、モード切替スイッチ１０１と、操作角検出センサ１０２と、ステアリング角検出センサ１０３及び車速センサ１０４がそれぞれ接続されている。

コントローラ１００は、制御回路１００Ａと、記憶部１００Ｂとを備えて構成することができる。記憶部１００Ｂは、例えば、半導体メモリ等の記憶装置から構成されており、複数種類のモード用の制御マップ（以下「マップ」と略記）Ｔ１〜Ｔ３をそれぞれ記憶している。

詳細はさらに後述するが、各マップＴ１〜Ｔ３は、それぞれ異なる車速に応じた複数のステアリング特性を備えている。各ステアリング特性は、ステアリング操作の操作量とパイロット圧（従って、車体の旋回速度）との関係を示しており、ステアリング操作量の増加に応じてパイロット圧が増加するように設定されている

本実施形態では、例えば、３種類のモードを予め用意する。第１のモードは、標準モードである。標準モードの各ステアリング特性は、応答性と微操作性とのバランスを考慮してそれぞれ設定されている。第２のモードは、高応答性モードである。高応答性モードの各ステアリング特性は、標準モードの場合よりも応答性が高くなるようにそれぞれ設定されている。第３のモードは、微操作モードである。微操作モードの各ステアリング特性は、標準モードの場合よりも応答性が低下するようにそれぞれ設定されている。

制御回路１００Ａは、モード切替スイッチ１０１によって選択されたモードに対応するいずれか一つのマップを記憶部１００Ｂから読み出し、このマップに基づいて、パイロット油圧源８に制御信号を出力する。即ち、制御回路１００Ａは、選択されたモードに対応するマップの中から現在の車速に応じたステアリング特性を一つ選択し、選択されたステアリング特性を実現させるべく、ステアリング操作量に応じた制御信号をパイロット油圧源８に出力する。

モード切替スイッチ１０１は、例えば、押釦スイッチやディップスイッチ等の手動操作スイッチから構成することができ、運転室等に設けられる。ユーザは、モード切替スイッチ１０１を操作することにより、予め用意された複数種類のモードの中から、いずれか一つのモードを選択できるようになっている。

なお、油圧式ステアリング装置を備えた建設機械の製造企業や販売代理店において、予めモードが選択される場合もある。この場合は、ユーザ以外のエンジニアやサービスマンがモード切替スイッチ１０１を操作する。また、モード切替スイッチ１０１は、機械的な手動スイッチから構成する必要はなく、例えば、コントローラ１００に有線または無線で接続されるコンピュータ端末１０５からの指令によって、モードを切り替える構成としてもよい。

操作角検出センサ１０２は、操作レバー７の操作量を回転角度θ１として検出し、これを電気信号としてコントローラ１００に出力する。ステアリング角検出センサ１０３は、後部車体１Ｂに対する前部車体１Ａの回動角度θ２を検出し、これを電気信号としてコントローラ１００に出力する。コントローラ１００は、両角度θ１，θ２の偏差Δθを算出し、この偏差Δθをステアリング操作の操作量として使用する。

車速センサ１０４は、車体１の速度を検出し、これを電気信号としてコントローラ１００に出力するものである。

次に、各モードの詳細を図２〜図４に基づいて説明する。図２は、標準モードを実現するためのマップＴ１を示す特性図である。このマップＴ１には、各車速Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のそれぞれに対応するステアリング特性線が含まれている。ここで、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４である。一例として、Ｖ１は時速１０ｋｍ程度、Ｖ４は時速４０ｋｍ程度に設定することができる。

なお、車速Ｖ２及びＶ３の各特性線は、ほぼ同一に設定されており、図２では重なって表示されている。また、実際の車速が各車速間の中間値である場合、近傍の特性線に基づいて演算することにより、旋回速度を算出することができる。但し、これに限らず、中間値の場合は、最も近い車速の特性線に従う構成でもよいし、各特性線が適用される車速の値に幅を持たせる構成でもよい。

車速による相違に着目すると、車速が早くなるほど、同一のステアリング操作量（偏差Δθ）であっても、旋回速度（ステアリング速度であり、パイロット圧と考えてもよい）は低下するように、ステアリング特性が設定されている。これにより、高速走行時の操作応答性を低下させて、走行安定性を得るようになっている。逆に、車速が遅くなるほど、同一のステアリング操作量であっても、旋回速度が大きくなるようにステアリング特性が設定されている。これにより、低速走行時の操作性を向上させている。以上は、後述の他のモードでも同様である。

ステアリング操作量と旋回速度との関係に着目すると、各車速の特性線は、例えば、３つの範囲Ａ１，Ａ２，Ａ３に分けて考えることができる。図２の下側に、車速Ｖ４の特性線を例に挙げて、説明する。例えば、第１の範囲Ａ１を旋回速度の低速範囲（速度０から所定値ｄ１まで）、第２の範囲Ａ２を中間旋回速度範囲（所定値ｄ１から最大値ｄmaxまで）、第３の範囲Ａ３を最大速度範囲（ｄmax）と呼ぶこともできる。

第１の範囲Ａ１では、ステアリング操作量に応じて旋回速度は緩やかに上昇してく。第１の範囲Ａ１において、旋回速度は、０から所定値ｄ１まで、比較的小さな上昇角度α１で緩やかに上昇していく。第１の範囲に続く第２の範囲Ａ２では、ステアリング操作量に応じて、旋回速度は比較的急激に上昇していく。第２の範囲Ａ２において、旋回速度は、所定値ｄ１から最大値ｄmaxに向けて、比較的大きな上昇角度α２をもって上昇していく（α２＞α１＞０）。第２の範囲Ａ２に続く第３の範囲Ａ３では、ステアリング操作量にかかわらず、旋回速度は最大値を維持する。第３の範囲Ａ３において、旋回速度は、常に最大値ｄmaxを維持し、特性線は水平となる。各範囲Ａ１〜Ａ３における上昇角度や所定値ｄ、旋回速度の最大値ｄmaxは、各車速の特性線毎にそれぞれ相違するが、各特性線は同様の傾向を有している。

図３は、高応答性モードを実現するためのマップＴ２を示す特性図である。このマップＴ２にも、各車速Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のそれぞれに対応するステアリング特性線が含まれている。各車速のステアリング特性線は、マップＴ１で説明したと同様に、車速が大きくなるほど、同一のステアリング操作量であっても旋回速度が小さくなるという特徴を備える。また、前記同様に、各ステアリング特性線は、旋回速度が比較的緩やかに変化する第１の範囲Ａ１と、旋回速度が比較的急激に変化する第２の範囲Ａ２と、旋回速度が最大値ｄmaxを維持する第３の範囲Ａ３とを備えている。

但し、標準モードのマップＴ１と高応答性モードのマップＴ２とを比較するとわかるように、最も低速なＶ１の特性線は、その第２の範囲Ａ２における上昇角度が、標準モードのそれよりも大きな値に設定されている。

ここで、標準モードにおける車速Ｖ１の上昇角度をα２（標準）、高応答性モードにおける車速Ｖ１の上昇角度をα２（高応答性）とそれぞれ表現すると、α２（高応答性）＞α２（標準）の関係となる。従って、高応答性モードにおいて、車速Ｖ１のステアリング特性線は、標準モードにおけるステアリング操作量よりも少ない操作量で、より早く旋回速度の最大値に到達する。

従って、ユーザは、標準モードよりも少ないレバー操作で、最大の旋回速度を得ることができる。これにより、例えば、ホイールローダの前部に取り付けられているパケットを左右に繰り返し往復させてダンプトラックへの積み込み作業を行う場合、作業効率が向上する。

他の車速Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の特性線は、標準モードにおいて対応する特性線とほぼ同一に設定されている。ホイールローダのような建設機械は、停止状態または低速走行時に、頻繁にステアリング操作を行って、所定の作業を実施するため、低速時のステアリング特性について応答性を改善すれば足りる。

換言すれば、高応答性モードは、作業のためのステアリング操作が比較的頻繁に行われる場合の車速に対応するステアリング特性のみを、それに対応する標準モードのステアリング特性よりも増大させている。これにより、建設機械の有する技術的性質（低速時に作業を行うという性質）に応じたステアリング特性を実現しつつ、高速走行時の安定性を確保することができる。なお、以上の記述は、本発明の範囲の意図的な限定を意味するものではない。

図４は、微操作モードを実現するためのマップＴ３を示す特性図である。このマップＴ３にも、各車速Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のそれぞれに対応するステアリング特性線が含まれている。ここで、比較的低速なグループに位置づけられる車速Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、それぞれ略同一のステアリング特性を備えており、図４において、これらの特性線は、ほぼ重なっている。また、前記同様に、各ステアリング特性線は、旋回速度が比較的緩やかに変化する第１の範囲Ａ１と、旋回速度が比較的急激に変化する第２の範囲Ａ２と、旋回速度が最大値ｄmaxを維持する第３の範囲Ａ３とを備えている。

ここで、標準モードのマップＴ１と微操作モードのマップＴ３とを比較するとわかるように、最も低速なＶ１の特性線は、その第２の範囲Ａ２における上昇角度が、標準モードのそれよりも小さな値に設定されている点に注意すべきである。

標準モードにおける車速Ｖ１の上昇角度をα２（標準）、微操作モードにおける車速Ｖ１の上昇角度をα２（微操作）とそれぞれ表現すると、α２（微操作）＜α２（標準）の関係となっている。従って、微操作モードにおいて、車速Ｖ１のステアリング特性線は、標準モードにおけるそれよりも、より緩やかに旋回速度の最大値に到達する。

従って、ユーザは、標準モードよりも多いレバー操作で、最大の旋回速度を得ることができる。換言すれば、ユーザによる操作量に比べて旋回速度の変化率は少ないため、ユーザは、より精密な操作を行うことができる。これにより、慎重性が要求される精密な作業にも対応することができる。

図５は、操作レバー７の構成等を模式的に示す構成説明図である。操作レバー７は、運転室内に設けられた運転席ＳＴの前部側方に設けられている。

操作レバー７は、例えば、レバー部７１と、連結部材７２と、操作軸７３と、ユニバーサルジョイント７４とを備えて構成される。レバー部７１は、ユーザによって把持され、傾動操作されるものである。レバー部７１は、板状の連結部材７２を介して、操作軸７３の上側に連結されている。従って、レバー部７１が操作されると、この操作力は連結部材７２を介して操作軸７３に伝達され、操作軸７３が略水平方向に回転する。

操作軸７３の回転力は、ユニバーサルジョイント７４を介して、パイロットバルブ６に伝達される。これにより、パイロットバルブ６が作動し、中立位置と左右のステアリング位置との間で位置が切り替わる。そして、操作レバー７の回転に応じて、パイロットバルブ６の流路面積が変化し、パイロット圧が変化する。

また、パイロットバルブ６には、フィードバック用リンク３が接続されている。このフィードバック用リンク３は、前部車体１Ａの角度変化を検出してパイロットバルブ６に伝達するためのものである。

ステアリング操作に応じてパイロットバルブ６がパイロット圧を発生させると、ステアリングバルブ４を介して各シリンダ２Ｌ，２Ｒが伸長または縮小し、前部車体１Ａの向きが変化する。この前部車体１Ａの方向変化量は、フィードバック用リンク３を介して、パイロットバルブ６に入力される。これにより、パイロットバルブ６は、操作レバー７から入力された回転角θ１と実際のステアリング角θ２との偏差Δθが小さくなるように制御され、パイロットバルブ６は、偏差Δθに応じたパイロット圧を発生させる。なお、本実施形態では、パイロット圧を生成するためのパイロット元圧は、コントローラ１００によって制御される。

なお、モード切替スイッチ１０１は、図５に示すように、例えば、運転席ＳＴの近傍に設けることもできるし、それ以外の場所に設けることもできる。ユーザによる自由なモード切替を許可する場合は、例えば、運転席ＳＴの近傍にモード切替スイッチ１０１を設ければよい。ユーザによるモード切替を原則として禁止し、サービスマン等がモード切替を行う場合は、ユーザが操作しにくい場所にモード切替スイッチ１０１を設ければよい。

図６は、油圧式ステアリング装置の回路を示す回路図である。まず、パイロットバルブ６の構成を説明する。構造を簡略化して説明すると、パイロットバルブ６は、内側本体６１の外側に、外側本体６２を相対回転可能に設けてなるロータリ式パイロットバルブとして構成されている。

内側本体６１の一端側には、入力軸６３が一体的に取り付けられており、この入力軸６３には、操作レバー７が連結されている。従って、操作レバー７が回転すると、内側本体６１は、外側本体６２に対して回転する。一方、外側本体６２の他端側には、フィードバック軸６４が一体的に取り付けられており、このフィードバック軸６４には、フィードバック用リンク３の端部が連結されている。従って、前部車体１Ａの向きが変化すると、これに応じて、外側本体６２は、内側本体６１に対して回転する。

パイロットバルブ６は、中立位置（ａ）及び左右のステアリング位置（ｂ），（ｃ）と、それぞれ２つずつの入力ポート及び出力ポートを備えている。初期状態では、パイロットバルブ６は中立位置にあり、操作レバー７の回転方向に応じて、左右いずれかのステアリング位置（ｂ），（ｃ）に切り替わる。

パイロットバルブ６の一方の入力ポートには、パイロット元圧管路８３が接続されており、他方の入力ポートには、ドレン管路８４が接続されている。パイロット元圧管路８３は、電磁制御式減圧弁８２を介して、パイロットポンプ８１に接続されている。ドレン管路８４は、タンクに接続されている。

これらのパイロットポンプ８１及び電磁制御式減圧弁８２等が、パイロット油圧源８を構成する。電磁制御式減圧弁８２は、コントローラ１００からの制御信号に応じてパイロットポンプ８１からの吐出圧を減圧し、これをパイロット元圧として出力する。コントローラ１００は、選択されたモードにおいて、現在の車速及びステアリング操作量（正確には偏差Δθ）に対応する旋回速度（パイロット圧）を実現させるべく、電磁制御式減圧弁に制御信号を出力する。パイロット元圧が上昇すればパイロットバルブ６から出力されるパイロット圧も増加し、パイロット元圧が低下すればパイロット圧も減少する。

さて、パイロットバルブ６の一方の出力ポートは、一方のパイロット管路９１を介して、ステアリングバルブ４の一方のパイロットポートに接続されている。パイロットバルブ６の他方の出力ポートは、他方のパイロット管路９２を介して、ステアリングバルブ４の他方のパイロットポートに接続されている。そして、各パイロット管路９１，９２は、途中に絞り部９４が設けられた連通管路９３を介して、相互に接続されている。

従って、パイロットバルブ６からのパイロット圧は、その一方がそのままで、その他方が減圧されて、ステアリングバルブ４の各パイロットポートにそれぞれ入力される。ステアリングバルブ４は、両パイロット圧の差圧に応じて、位置を切り替える。

ステアリングバルブ４は、中立位置（ａ）と左右のステアリング位置（ｂ），（ｃ）とを備えた４ポート３位置の方向切替弁である。ステアリングバルブ４の一方の入力ポートは、メイン油圧管路５２を介して、ステアリングポンプ５１に接続される。ステアリングバルブ４の他方の入力ポートは、ドレン管路５３を介して、タンクに接続される。また、ステアリングバルブ４の各出力ポートは、左右のステアリング用シリンダ２Ｌ，２Ｒの各圧力室にそれぞれ接続されている。

次に、基本動作の概略を説明すると、パイロットバルブ６は、最初中立位置にあり、操作レバー７の操作軸７３からユニバーサルジョイント７４を介して回転角θ１が入力されると、入力軸６３が回転する。パイロットバルブ６は、操作レバー７の回転角θ１とフィードバック軸６４から入力される角度θ２との現在の偏差Δθに応じて、パイロット元圧を減圧し、パイロット圧を発生させる。

ステアリングバルブ４は、各パイロットポートに入力されたパイロット圧の差圧に応じて動作し、ステアリングポンプ５１から吐出された圧油の流量及び方向を制御して、ステアリング用シリンダ２Ｌ，２Ｒを伸縮させる。これら左右のシリンダ２Ｌ，２Ｒの伸縮に応じてステアリング角度が変化する。このステアリング角度は、フィードバック用リンク３を介して検出され、パイロットバルブ６に伝達される。パイロットバルブ６は、偏差Δθが０になると、パイロット圧の出力を停止させる。
より詳しくは、パイロットバルブ６が左ステアリング位置（ｂ）に切り替わると、ステアリングバルブ４も左ステアリング位置（ｂ）に切り替わる。これにより、右シリンダ２Ｒが伸長し、左シリンダ２Ｌが縮小して、前部車体１Ａの向きは左側に変化する。これとは逆に、パイロットバルブ６が右ステアリング位置（ｃ）に切り替わると、ステアリングバルブも右ステアリング位置（ｃ）に切り替わる。これにより、左シリンダ２Ｌが伸長し、右シリンダ２Ｒが縮小して、前部車体１Ａの向きは右側に変化する。

図７は、モードの選択及び選択されたモードに基づいてパイロット元圧を制御するためのフローチャートを示す。

図７の左側には、モード設定処理のフローチャートが示されている。コントローラ１００は、モード切替スイッチ１０１が操作されたか否かを監視している（Ｓ１）。モード切替スイッチ１０１が操作されると（S1:YES）、コントローラ１００は、選択されたモードをメモリに記憶させ、ステアリング制御用のモードとして設定する（Ｓ２）。

図７の右側には、パイロット元圧制御処理のフローチャートが示されている。エンジンが始動すると本処理は開始され（S11:YES）、コントローラ１００は、モード設定処理で設定されたモードの値を参照する（Ｓ１２）。即ち、コントローラ１００は、設定されたモードに対応するマップを記憶部１００Ｂから読み出し、この読出したマップを制御用マップとして設定する。

次に、コントローラ１００は、車速センサ１０４からの車速検出信号を取得し（Ｓ１３）、マップに登録されている車速毎の各ステアリング特性のうち、現在の車速に応じたステアリング特性をいずれか一つ選択する（Ｓ１４）。そして、コントローラ１００は、各角度センサ１０２，１０３から角度検出信号をそれぞれ取得し（Ｓ１５）、両角度の偏差Δθに応じた制御信号を電磁制御式減圧弁８２に出力する（Ｓ１６）。これにより、パイロットバルブ６に入力されるパイロット元圧が変化し、パイロットバルブ６から出力されるパイロット圧が変化する。

そして、コントローラ１００は、エンジンが停止したか否かを判定し（Ｓ１７）、エンジン停止を確認するまでの間、Ｓ１３〜Ｓ１６のステップを繰り返す。エンジンが停止した場合（S17:YES）、本処理は終了する。

このように構成される本実施形態によれば、以下の効果を奏する。本実施形態では、ステアリング操作量とパイロット圧との関係を示すステアリング特性を少なくとも一つ以上含む複数の異なるモードを予め用意しておき、選択されたモードに含まれているステアリング特性に基づいて、パイロット油圧源から吐出される圧油の圧力を制御する。従って、ユーザは、作業内容や自分の好み等に応じて、所望のステアリング特性を選択することができ、使い勝手が向上する。

本実施形態では、パイロット元圧を制御することにより、選択されたモードのステアリング特性を実現させる。従って、例えば、パイロットバルブ６や絞り９４等の機械的構造を何ら変更することなく、複数種類のモードにおいて複数種類のステアリング特性を実現させることができる。これにより、ユーザの好みに応じた特性を得るための部品を予め用意したり、部品を交換する等の作業を廃止することができる。即ち、種々の市場要求に迅速かつ低コストに対応することができる。

本実施形態では、標準モードと高応答性モードの両方を備えている。従って、例えば、ホイールローダがパケットを左右に繰り返し往復させてダンプトラックへの積み込み作業を行うような場合、高応答性モードを選択すれば、パケットの移動速度（旋回速度）を早くして、作業効率を向上させることができる。

本実施形態では、さらに、微操作モードを備えている。従って、例えば、慎重な積み込み作業が要求されるような場合、微操作モードを選択すれば、旋回角度を微少制御することができ、作業の正確性を向上させることができる。

本実施形態では、高応答性モードにおいて、最低速のステアリング特性の上昇角度（変化率）のみを、標準モードの最低速のステアリング特性よりも増大させる構成とした。従って、停車時または低速時に頻繁にステアリング操作が行われるような建設機械において、高速走行時の安定性及び低速走行時の操作性を維持したまま、作業効率を向上させることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、当業者であれば、前記各実施例を適宜組み合わせることができる。

本発明の実施形態に係る油圧式ステアリング装置の全体構成説明図。 標準モードのステアリング特性図。 高応答性モードのステアリング特性図。 微操作モードのステアリング特性図。 操作レバーの構成を示す説明図。 油圧式ステアリング装置の回路図。 モード設定処理及びパイロット元圧の制御処理を示すフローチャート。

符号の説明

１…車体、１Ａ…前部車体、１Ｂ…後部車体、１Ｃ…連結ピン、２Ｌ，２Ｒ…ステアリング用シリンダ、３…フィードバック用リンク、４…ステアリングバルブ、５…ステアリング油圧源、６…パイロットバルブ、７…操作レバー、８…パイロット油圧源、５１…ステアリングポンプ、５２…メイン油圧管路、５３…ドレン管路、６１…内側本体、６２…外側本体、６３…入力軸、６４…フィードバック軸、７１…レバー部、７２…連結部材、７３…操作軸、７４…ユニバーサルジョイント、８１…パイロットポンプ、８２…電磁制御式減圧弁、８３…パイロット元圧管路、８４…ドレン管路、９１，９２…パイロット管路、９３…連通管路、９４…絞り、１００…コントローラ、１００Ａ…制御回路、１００Ｂ…記憶部、１０１…モード切替スイッチ、１０２…操作角検出センサ、１０３…ステアリング角検出センサ、１０４…車速センサ、１０５…コンピュータ端末

Claims (5)

1. ユーザから指示されたステアリング操作の操作量を検出する操作量検出手段（１０２，１０３）と、
   中立位置と左右のステアリング位置とをそれぞれ有し、前記ステアリング操作に応じた位置に切り替わって、前記操作量検出手段（１０２，１０３）により検出されたステアリング操作量に応じて流路面積を変化させることにより、パイロット油圧源（８）からのパイロット元圧を減圧し、パイロット圧として出力するパイロットバルブ（６）と、
   中立位置と左右のステアリング位置とをそれぞれ有し、前記パイロットバルブ（６）から入力された前記パイロット圧を受けて前記中立位置から前記左右のステアリング位置のいずれか一方に切り替わって、メイン油圧源（５）からの圧油をステアリング用アクチュエータ（２Ｌ，２Ｒ）に供給することにより、このステアリング用アクチュエータ（２Ｌ，２Ｒ）を作動させるステアリング用バルブ（４）と、
   前記ステアリング操作量と前記パイロット圧との関係を示すステアリング特性を少なくとも一つ以上含む複数の異なるモードを記憶する記憶手段（１００Ｂ）と、
   前記記憶手段（１００Ｂ）に記憶された前記各モードのうち、いずれか一つを選択するためのモード選択手段（１０１）と、
   前記モード選択手段（１０１）により選択されたモードに含まれている前記ステアリング特性に基づいて、前記パイロット油圧源（８）から吐出される圧油の圧力を制御する制御手段（１００）と、
   を備えた油圧式ステアリング装置。
2. 前記各モードは、予め設定された複数種類の車速にそれぞれ対応するステアリング特性を有しており、
   前記制御手段（１００）は、前記モード選択手段（１０１）により選択された前記モードの有する前記各ステアリング特性のうち、検出された車速に応じたステアリング特性を選択し、この選択されたステアリング特性に基づいて、前記パイロット油圧源（８）から吐出される圧油の圧力を制御する請求項１記載の油圧式ステアリング装置。
3. 前記パイロット油圧源（８）は、パイロットポンプ（８１）と、このパイロットポンプ（８１）の吐出側に接続された電磁制御式減圧弁（８２）とを備えて構成されており、
   前記電磁制御式減圧弁（８２）は、前記制御手段（１００）からの制御信号に基づいて、前記パイロットポンプ（８１）の吐出圧を減圧して前記パイロット元圧を生成する請求項２記載の油圧式ステアリング装置。
4. 前記各モードには、第１モード（Ｔ１）と、第２モード（Ｔ２）とが含まれており、
   前記第２モード（Ｔ２）に含まれる各ステアリング特性の少なくとも一つは、対応する前記第１モード（Ｔ１）のステアリング特性に比較して、相対的に少ないステアリング操作量で最大パイロット圧に到達するように設定されている請求項３記載の油圧式ステアリング装置。
5. 前記各モードには、第１モード（Ｔ１）と、第３モード（Ｔ３）とが含まれており、
   前記第３モード（Ｔ３）に含まれる各ステアリング特性の少なくとも一つは、前記第１モード（Ｔ１）のステアリング特性に比較して、相対的に多いステアリング操作量で最大パイロット圧に到達するように設定されている請求項３記載の油圧式ステアリング装置。
   

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