JP2007320362A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハンドルの回動量に対してアーティキュレート角又は車輪の操舵角の変化量の比率を連続的に変化させることができ、しかも簡易な構造で構成できる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】 ハンドル6の回動量に応じてサーボ式ロータリーバルブ2のスプールが回動したとき、油圧ポンプ7から操舵用油圧シリンダ9に供給する圧油の流量は可変容量型油圧モータ3の回転によって計量される。可変容量型油圧モータ3の回転は、減速機4、回転伝達機構5を介してサーボ式ロータリーバルブ2にフィードバックされ、ハンドル6の回動量に対応した流量に達すると、サーボ式ロータリーバルブ2は中立位置（II）に戻る。車速センサ16からの車両の速度に基づいて可変容量型油圧モータ3の容量が制御され、操舵用油圧シリンダ9に供給する圧油の流量を制御できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハンドルの操作に応じた油圧制御により、車輪を操舵させる車両用操舵装置に関するものである。

従来から、ハンドルの操作に応じて油圧制御を行わせ、同油圧制御によって車輪を操舵させる車両用操舵装置として様々な構成のものが提案されている。車両用操舵装置として、油圧ポンプと、油圧モータと、車輪を操舵する操舵用油圧シリンダと、ハンドルの操作により切換わるバルブと、を備えた構成のものとしては、特許文献１には車両用操舵装置としてのステアリング制御機構を備えた連結車両が開示されている。また、特許文献２には、車両用操舵装置としての操向制御装置が開示されている。

特許文献１に記載された連結車両は、２台連結のアーティキュレート車両を１名のオペレータで前後進制御できるようにした構成に特徴を有しているものではあるが、本発明との関係では、ステアリング制御機構の構成が問題となるので、以下ではステアリング制御機構について説明を行う。

特許文献１に記載されたステアリング制御機構を、本発明における従来例１として図３にはその油圧回路を示している。図３に示すように、二点鎖線で囲んだステアリングユニット51によって、油圧ポンプ52から吐出された圧油をハンドル45の回動量に応じた分だけ計量して、ステアリング制御用シリンダ46に供給することができる。

即ち、ハンドル45の回動量を電気的に検出した制御部47から、前記回動量に応じた駆動信号が電動モータ53に対して出力される。電動モータ53が回転制御されることにより、回転シャフト54は右方向または左方向に回転する。回転シャフト54の回転は、回転伝動機構55を介してメータリングバルブ56のスプール作動部57に伝達されることになる。

メータリングバルブ56は、スプールの作動位置に応じて流量を連続的に変化させる絞り切換弁として構成されている。メータリングバルブ56としては、例えば、回転シャフト54が右回転のときは、メータリングバルブ56のスプールは右位置に切換り、また、回転シャフト54が左回転のときは、メータリングバルブ56のスプールは左位置に切換わる構成となっている。

油圧ポンプ52から吐出された圧油は、メータリングバルブ56及びメータリングポンプ・モータ58を経て、このメータリングポンプ・モータ58を一方向又は他方向に回転させながら、一方又は他方の管路59を通って、一側のステアリング制御用シリンダ46のヘッド側及び他側のステアリング制御用シリンダ46のロッド側に供給される。

これにより、一側のステアリング制御用シリンダ46は伸びる方向に作動し、他側のステアリング制御用シリンダ46は縮む方向に作動する。同時に、各ステアリング制御用シリンダ46から押出された排油は、反対側の管路59及びメータリングバルブ56を経てタンクに戻される。

このとき、メータリングポンプ・モータ58は回転しながら、ステアリング制御用シリンダ46へ供給された通過油量を計量し、通過油量に応じて回転伝動機構55を介してメータリングバルブ56のスプールを戻す方向に作用する。回転シャフト54により設定された油量を計量した時点で、メータリングバルブ56のスプールは中立位置に戻り、ステアリング制御用シリンダ46への作動油供給が停止する。

このようにして、ハンドル45の回動量に応じた分だけ、一側のステアリング制御用シリンダ46が伸び、他側のステアリング制御用シリンダ46が縮むことになり、図示せぬ本体フレームとフロントフレームとの間におけるアーティキュレート角度が決定されることになる。

特許文献２に記載された操向制御装置を、本発明における従来例２として図４にはその油圧回路を示している。図４に示すように、操向制御装置は、第１油圧コントロールユニット63a、第２油圧コントロールユニット63b、油圧ポンプ67、メータリングモータ65、油路切換手段となる電磁バルブ75等から構成されている。

第１油圧コントロールユニット63aと第２油圧コントロールユニット63bとは略同じ構成として２組並列接続されている。そこで、同じ部材に関して、第１油圧コントロールユニット63aの構成では添え字に「a」の符号を付し、第２油圧コントロールユニット63bの構成では添え字に「b」の符号を付すことにする。以下では、第１油圧コントロールユニット63aについての説明を行い、第２油圧コントロールユニット63bについての説明は省略する。

第１油圧コントロールユニット63aは、方向切換バルブ64aとメータリングモータ65aとを一体的に構成したものである。第１油圧コントロールユニット63aのポートPaは、油圧ポンプ67に接続されており、ポートTaは、タンクに接続されている。ポートPaとタンクへのドレン油路との間、及びポートPbとドレン油路との間にはチェックバルブ66が介装されている。

第１油圧コントロールユニット63aの出力ポートLaは、油圧配管68aを介してパワステシリンダ61Lのボトム側とパワステシリンダ61Rのロッド側とに接続されている。出力ポートRaは、油圧配管69aを介してパワステシリンダ61Lのロッド側とパワステシリンダ61Rのボトム側とに接続されている。メータリングモータ65aの吸排ポートは、油路70a、71aを介して方向切換バルブ64aの出力側と接続されている。

方向切換バルブ64aは、ハンドル60のハンドル軸60aに連動連結されており、かつ、メータリングモータ65aのフィードバック系73aとも連結されている。第２油圧コントロールユニット63bにおける方向切換バルブ64bも、ハンドル60のハンドル軸60aに連動連結されているが、図示例ではハンドル軸60aと方向切換バルブ64bとの連結構成は省略して示している。

第１油圧コントロールユニット63aは、ハンドル60の基部（ハンドル軸の下端）に配置されており、ハンドル60の回転により方向切換バルブ64aが切り換えられる。同様に、第２油圧コントロールユニット63bは、ハンドル60の基部（ハンドル軸の下端）に配置されており、ハンドル60の回転により方向切換バルブ64bが切り換えられる構成となっている。

油圧ポンプ67から吐出した圧油を、方向切換バルブ64aを介して一対のパワステシリンダ61L、61Rに供給することができる。これにより、一対のパワステシリンダ61L、61Rを相対的に伸縮させることができ、図示せぬ前輪を操舵させることができる。

車両を旋回させる時にハンドル60を回転操作すると、方向切換バルブ64aが中立位置から切り換えられる。これにより、油圧ポンプ67からの圧油は、方向切換バルブ64aを介してメータリングモータ65aを経て方向切換バルブ64aに一旦戻り、更に、一対のパワステシリンダ61L、61Rに供給されることになる。そして、一方のパワステシリンダ61を伸長させ、他方のパワステシリンダ61を縮小させる。

その結果、一対のパワステシリンダ61L、61Rの各ピストンロッド62に連結した図示せぬナックルアームが回動されて前輪が旋回運動する。また、メータリングモータ65aへの圧油の送油によって回転駆動されたメータリングモータ65aの回転は、フィードバック系73aを介して方向切換バルブ64aを中立位置に戻す力として作用し、方向切換バルブ64aが中立位置に切換えられた状態で停止する。

このときハンドル60を回動した分だけ、パワステシリンダ61が伸縮されたことになる。また、方向切換バルブ64aが中立位置から一方側に切換えられた後に、フィードバック系73aからの作用によって中立位置に復帰すると、油圧ポンプ67から吐出した圧油は、パワステシリンダ61に供給されていた状態から、方向切換バルブ64aによって遮断された状態になる。これにより、一対のパワステシリンダ61L、61Rは、それぞれのピストンロッド62が伸縮した位置に維持されることとなり、前輪の旋回角も維持されることになる。

電磁バルブ75は、第２油圧コントロールユニット63bの二次側の出力ポートLb、Rbと一対のパワステシリンダ61L、61Rとを接続する油圧配管68b、69bに配設されている。電磁バルブ75は、第２油圧コントロールユニット63bに導入された油圧ポンプ67からの圧油を、一対のパワステシリンダ61L、61Rに対して供給する第１状態と、タンクにドレンする第２状態と、にソレノイドの作動により切換えられる構成となっている。ソレノイドの励磁、非励磁はコントローラ76によって制御される。

例えば、作業車両が低速走行で旋回動作を行うときには、コントローラ76からの制御信号によって電磁バルブ75は前記第１状態となり、二つの油圧コントロールユニット63a、63bから一対のパワステシリンダ61L、61Rに対して圧油を同時に供給すことができる。これにより、一対のパワステシリンダ61L、61Rに供給される圧油の量を増大させることができ、ハンドルの回動量に対して大きな旋回角でもって、前輪を操舵することができる。

また、例えば、作業車両が高速走行のときには、コントローラ76からの制御信号によって電磁バルブ75は前記第２状態となる。これにより、一対のパワステシリンダ61L、61Rには第１油圧コントロールユニット63aからのみ圧油が供給されることになり、一対のパワステシリンダ61L、61Rに供給される圧油の量は減少する。即ち、ハンドルの回動量に対して小さな旋回角でもって、前輪を操舵することができる。
特開平８−１５６８０１号公報 特開２００３−２３７６０３号公報

特許文献１に示すメータリングポンプ・モータ58及び特許文献２に示すメータリングモータ65は、ともに固定容量型として構成されているため、ハンドルの回動量に対するアーティキュレート角又は前輪の旋回角の変化量の比率は一定となっている。そのため、前記比率を連続的に変化させることはできない。

前記比率に変化を持たせるため、特許文献２では油圧コントロールユニットを２組並列接続した構成を採用している。しかし、前記比率に変化を持たせたとしても、前記比率として利用できるのは２つの比率、即ち、電磁バルブ75を第１状態とした場合において得られる比率と第２状態とした場合において得られる比率との２つの比率、だけでしかなかった。

従って、ハンドルの回動量に対して前輪の旋回角の変化量の比率を連続的に変化させることはできなかった。また、二つの油圧コントロールユニットを配設するためには、広い場積を必要とし、操向制御装置としての価格が高くなってしまう問題があった。

特許文献１に示すステアリング制御機構では、制御部47から出力する制御信号をハンドル45の回動量に対して適宜変更させれば、ハンドル45の回動量に応じてアーティキュレート角度を変更することは理屈上可能ではある。しかしこの場合においても、ハンドル45の回動量に応じた回転制御が制御部47によって行われる電動モータ53は、必ず必要な構成となる。

また、電動モータをハンドル45の回転と連動させる必要があるため、例えば、サーボモータ等の高価な電動モータを用いなければならない。このように、ステアリング制御機構の価格が高くなってしまう問題があった。

本願発明では、ハンドルの回動量に対してアーティキュレート角の変化量の比率や車輪の操舵角度の変化量の比率を連続的に変化させることができ、しかも簡易な構造で構成することのできる車両用操舵装置を提供することにある。

本願発明の課題は請求項１〜４に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本願発明では請求項１に記載したように、油圧ポンプと、油圧モータと、車輪を操舵する操舵用油圧シリンダと、ハンドルの操作により切換わるバルブと、前記油圧モータの回転により前記バルブの開口を減ずる方向に制御するサーボ機構と、を有し、ハンドルの操作により前記車輪を操舵させる車両用操舵装置において、前記油圧モータが、可変容量型油圧モータで構成され、前記油圧ポンプからの圧油が、前記バルブを介して前記可変容量型油圧モータに供給され、かつ、前記可変容量型油圧モータを通った圧油が、前記操舵用油圧シリンダに供給されてなることを最も主要な特徴となしている。

また、本願発明では請求項２に記載したように、減速機を介して取り出した可変容量型油圧モータの回転を、サーボ機構に接続する構成を特定したことを主要な特徴となしている。
更に、本願発明では請求項３に記載したように、車速センサからの検出信号に基づいて可変容量型油圧モータの容量を制御する構成を特定したことを主要な特徴となしている。

更にまた、本願発明では請求項４に記載したように、可変容量型油圧モータの容量と車輪の操舵角との関係を特定したことを主要な特徴となしている。

本発明は、従来から固定容量型のものからでしか構成されていなかったメータリングモータを、可変容量型油圧モータで構成するという発想に基づいて発明されたものであり、可変容量型油圧モータで構成することによって、メータリングモータとしての容量を可変に、しかも連続的に制御することが可能となる。しかも、可変容量型油圧モータの容量を制御することにより、ハンドルの操作量に対する車輪の操舵角の割合を自由に制御することができる。

本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本発明における車両用操舵装置の構成としては、以下で説明する形状、配置構成以外にも本発明の課題を解決することができる形状、配置構成であれば、それらの形状、配置構成を採用することができるものである。

このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。また、本発明に係わる車両用操舵装置を適用できる車両としては、建設用作業車両、土木用作業車両、乗用車、バス、トラック等の多岐に亘って適用することができる。しかも、これらの車両以外においても、ハンドルの操作やレバー操作に応じた油圧制御で、車輪を操舵させることができるものであれば、良好に適用することができる。

図１は、本発明の実施形態に係わる車両用操舵装置の油圧回路図を示している。車両用操舵装置1は、油圧ポンプ7と、サーボ式ロータリーバルブ2と、可変容量型油圧モータ3と、減速機4と、回転伝達機構5と、を備えた構成となっている。以下では、車両用操舵装置1を構成する一部として、ハンドル6の操作により切換わるサーボ式ロータリーバルブ2を用いた例について説明を行う。

油圧ポンプ7は、タンク8内の油を吸引して、油路30を介してサーボ式ロータリーバルブ2のポートfに圧油を供給することができる。サーボ式ロータリーバルブ2は、両端に一対のバネ22が配設され、３位置６ポートの切換弁として構成されており、サーボ式ロータリーバルブ2におけるスプールの作動位置に応じて流量を連続的に変化させることができる。

サーボ式ロータリーバルブ2のスプールは、ハンドル6のハンドル軸6aに連動連結されている。ハンドル6が回動操作されたときには、ハンドル6の回動量及び回動方向がハンドル軸6aを介してサーボ式ロータリーバルブ2のスプールに伝達される。これにより、サーボ式ロータリーバルブ2のスプールは、ハンドル6の回動方向に応じて中立位置（II）から第１の位置（I）側又は第２の位置（III）側に切換わる。

またこのとき、ハンドル6の回動量に応じて、サーボ式ロータリーバルブ2のスプールが中立位置（II）から第１の位置（I）側又は第２の位置（III）側へ回動するときの回動量が、制御されることになる。

例えば、車両を右方向に操舵させるためにハンドル6を右方向に回動したときには、サーボ式ロータリーバルブ2は第２の位置（III）側に切換わり、車両を右方向に操舵させる。ハンドル6を左方向に回動したときには、サーボ式ロータリーバルブ2は第１の位置（I）側に切換わり、車両を左方向に操舵させる。

サーボ式ロータリーバルブ2は、６ポートa〜fを備えており、ポートaは、油路33を介して操舵用油圧シリンダ9の油圧室26aと接続している。ポートbは、油路31を介して可変容量型油圧モータ3のポート3aと接続しており、ポートcは、油路32を介して可変容量型油圧モータ3のポート3bと接続している。ポートdは、油路34を介して操舵用油圧シリンダ9の油圧室26bと接続している。また、ポートeは、タンク8に接続し、ポートfは、油圧ポンプ7の吐出ポートと接続している。

サーボ式ロータリーバルブ2の中立位置（II）では、油圧ポンプ7と可変容量型油圧モータ3との連通状態と、可変容量型油圧モータ3と操舵用油圧シリンダ9との連通状態と、操舵用油圧シリンダ9とタンク8との連通状態とが、全て遮断された状態となっている。

ハンドル6を操作してサーボ式ロータリーバルブ2を中立位置（II）から第１の位置（I）側に切換えると、油圧ポンプ7は油路31に連通して、油圧ポンプ7からの吐出圧油をポート3aから可変容量型油圧モータ3に供給し、可変容量型油圧モータ3を回転させる。

可変容量型油圧モータ3を通った圧油は、油路32を通り、ポートcからポートdを経由して油路34から操舵用油圧シリンダ9の油圧室26bに供給することができる。操舵用油圧シリンダ9の油圧室26aから排出された油は、油路33を通り、ポートaからポートeを経由して、油路29を通ってタンク8に排出される。

操舵用油圧シリンダ9の油圧室26bに供給された圧油によって、ピストン25aは図1に向かって左方向に摺動する。ピストン25aの両側に設けられたピストンロッド25bの移動によって、図示せぬタイロッドを介して図示せぬアクスルビーム等に回動可能に支承されたナックルアーム27を回動させ、ナックルアーム27に支持されたタイヤ10を操舵させることができる。これにより、車両を左方向に操舵させることができる。

同様に、ハンドル6を操作してサーボ式ロータリーバルブ2を中立位置（II）から第２の位置（III）側に切換えると、油圧ポンプ7は油路32に連通して、油圧ポンプ7からの吐出圧油をポート3bから可変容量型油圧モータ3に供給し、可変容量型油圧モータ3を回転させる。

可変容量型油圧モータ3を通った圧油は、油路31を通り、ポートbからポートaを経由して油路33から操舵用油圧シリンダ9の油圧室26aに供給することができる。操舵用油圧シリンダ9の油圧室26bから排出された油は、油路34を通り、ポートdからポートeを経由して、油路29を通ってタンク8に排出される。

操舵用油圧シリンダ9の油圧室26aに供給された圧油によって、ピストン25aは図1に向かって右方向に摺動する。ピストン25aの両側に設けられたピストンロッド25bの移動によって、タイヤ10を操舵させることができる。これにより、車両を右方向に操舵させることができる。

可変容量型油圧モータ3は、コントローラ15によって制御される可変容量装置11によってその斜板角が制御され、可変容量型油圧モータ3の容量を制御している。可変容量型油圧モータ3の回転は、回転軸28により取り出される。回転軸28によって取り出された可変容量型油圧モータ3の回転は、減速機4を介して回転伝達機構5に伝達され、回転伝達機構5に伝達された回転は、サーボ式ロータリーバルブ2のサーボ作動部側に伝達される。

減速機4は、遊星歯車機構から構成されており、太陽歯車4aが可変容量型油圧モータ3の回転軸28に連結されている。太陽歯車4aの周りを自転及び公転しながら回る遊星歯車4bは、キャリヤ4dに回転自在に支承され、かつ、車体フレーム等に固定されたリンク歯車4cに噛合している。キャリヤ4dには、キャリヤ4dの回転を取り出せるように回転伝達機構5が接続されている。

このように、サーボ式ロータリーバルブ2のサーボ作動部と回転伝達機構5とによって、可変容量型油圧モータ3の回転でサーボ式ロータリーバルブ2の開口を減ずる方向に制御するサーボ機構が構成されている。

減速機4の構成としては、太陽歯車4aを回転伝達機構5に連結し、キャリヤ4dを可変容量型油圧モータ3の回転軸28に連結した構成とすることもできる。尚、減速機4における減速比としては、所望の減速比となるように各歯車の歯数を調整しておくことが必要である。

減速機4を介して可変容量型油圧モータ3の回転を回転伝達機構5に伝達する構成について説明を行っているが、減速機4は必ずしも必要とする構成ではない。減速機4を用いずに、可変容量型油圧モータ3の回転を直接回転伝達機構5に伝達する構成とすることもできる。減速機として遊星歯車機構を用いずに他の減速機構を用いることもできる。

サーボ式ロータリーバルブ2のスプールの回転角、即ち、ハンドル6の回動量に比例した値は、ハンドル角検出センサ18によって検出され、また、タイヤの10のステアリング角は、ステアリング角センサ19によって検出される。ハンドル角検出センサ18及びステアリング角センサ19によって検出された検出信号は、それぞれコントローラ15に入力される。車速センサ16からの検出信号は、コントローラ15に入力される。

車速センサ16は、公知の検出手段を用いて構成され、車両の走行速度を検出する。その検出値に基づいて、可変容量型油圧モータの容量を制御し、ハンドル6の回転量とタイヤ10のステアリング角との関係を可変に制御している。

また、油路33及び油路34には、それぞれ電磁制御弁17a、17bが設けられている。電磁制御弁17a、17bは、ハンドル角検出センサ18とタイヤ10のステアリング角センサ19とからの検出信号に基づいて、ハンドル回転角のズレを補正するように構成されている。

即ち、ハンドル角検出センサ18で検出したハンドル角と、ステアリング角センサ19で検出したタイヤ10のステアリング角と、を比較して、ハンドル角がステアリング角よりも小さなときには、油路33または油路34における圧油を抜く作動を行う。
これにより、操舵用油圧シリンダ9に供給される圧油の流量が減少し、タイヤ10のステアリング角を小さくしてハンドル角に対応させることができる。

また、ハンドル角がステアリング角よりも大きなときには、油路33または油路34に圧油を注入する作動を行う。
これにより、操舵用油圧シリンダ9に供給される圧油の流量が増大し、タイヤ10のステアリング角を大きくしてハンドル角に対応させることができる。

このように、ハンドル回転角にズレが生じた場合、電磁制御弁17aまたは電磁制御弁17bによって、油路33または油路34に対して圧油を注入したり、圧油を抜いたりすることにより、ハンドル回転角のズレを補正することができる。

次に、車両用操舵装置の作動について説明する。
サーボ式ロータリーバルブ2のスプールは、ハンドル6の回動量に対応して回動し、油圧ポンプ7から吐出した圧油をハンドル6の回動量に対応した流量だけ可変容量型油圧モータ3に供給することができる。可変容量型油圧モータ3に導入された圧油によって可変容量型油圧モータ3は回転しながら、可変容量型油圧モータ3を通った圧油を操舵用油圧シリンダ9に供給することができる。

尚、サーボ式ロータリーバルブ2の代わりに、スプールがその軸方向に往復摺動するサーボ式バルブを用いた場合には、ハンドル6の回動量に対応してスプールはその軸方向に摺動することになる。

可変容量型油圧モータ3は、可変容量装置11によって設定されている可変容量型油圧モータ3の容量でもって、可変容量型油圧モータ3を通過した油量を計量することになる。即ち、サーボ式ロータリーバルブ2のスプールの回動量に対応した流量が、可変容量型油圧モータ3の回転によって計量されていくことになる。

可変容量型油圧モータ3は通過油量を計量しながら回転していくことで、回転伝達機構5を介してサーボ式ロータリーバルブ2のサーボ作動部を回動させ、サーボ式ロータリーバルブ2のスプールとサーボ作動部との間に形成された相対的な回動量の差を減少させていく。即ち、サーボ式ロータリーバルブ2を中立位置（II）に戻していくことになる。

サーボ式ロータリーバルブ2のサーボ作動部とスプールとの間に生じた相対的な回動量に差がなくなったとき、即ち、ハンドル6の操作によってサーボ式ロータリーバルブ2のスプールが回動して、サーボ作動部との間に生じていた相対的な回動量の差がゼロになったとき、サーボ式ロータリーバルブ2は中立位置(II)に戻り、油圧ポンプ7からの圧油を操舵用油圧シリンダ9に供給するのを遮断できる。

同時に、可変容量型油圧モータ3の回転が停止し、操舵用油圧シリンダ9ではピストン25aが摺動した位置においてロックされる。これにより、ピストン25aの摺動により操舵されたタイヤ10の操舵角度がその位置で保持されることになる。

次に、可変容量型油圧モータ3の容量を制御することによって、ハンドル6の回動量に対するタイヤ10の旋回角の変化量の比率が変化することについて説明する。
車両用操舵装置１では、例えば、車速センサ16によって車両の走行速度を検出しており、車両が高速走行状態であるときには、コントローラ15は、可変容量型油圧モータ3の容量が小さくなるように、車速センサ16で検出した車速に応じて可変容量装置11を制御することができる。
即ち、可変容量型油圧モータ3の容量を車速に応じて制御することができ、例えば、車速が速くなるのに従って、前記容量が小さくなるように制御することができる。

車両が高速走行状態であるとき、例えば、走行中に車線変更を行うためにハンドル6が操作されると、ハンドル6の回動量に対応して、サーボ式ロータリーバルブ2のサーボ作動部とスプールとの間には相対的な回動量の差が生じる。この回動量の差をゼロにするために、容量を小さく制御された可変容量型油圧モータ3が、容量が大きかったときと同じだけ回転しても、可変容量型油圧モータ3を通過する流量は減少する。
これにより、操舵用油圧シリンダ9に供給される圧油の流量が少なくなり、タイヤ10の操舵角度は小さく操舵されることになる。

車両の走行時においてはハンドル6の回動量に対して、車速に応じてタイヤ10の操舵角度に違いを持たせることができる。即ち、例えば、高速走行時に大きなハンドル操作を行っても、タイヤ10の操舵角を抑えた安全な車線変更を行うことができる。また、中速走行時には高速走行時のときよりも小さなハンドル操作で、タイヤ10に対して大きな操舵角を与えることができ、コーナリングが容易になる。

また、例えば、車速センサ16において車両の走行速度を検出しており、車両が低速走行状態であるときには、コントローラ15は、可変容量型油圧モータ3の容量が大きくなるように、車速センサ16で検出した車速に応じて可変容量装置11を制御することができる。即ち、車速が遅くなるのに従って、可変容量型油圧モータ3の容量が大きくなるように制御することができる。

このように構成されているので、車庫入れや路地等を曲がるためにハンドル6が操作されると、ハンドル6の回動量に対応してサーボ式ロータリーバルブ2のサーボ作動部とスプールとの間には相対的な回動量の差が生じる。この回動量の差をゼロにするために、容量を大きく制御された可変容量型油圧モータ3が、容量が小さかったときと同じだけ回転しても、可変容量型油圧モータ3を通過する流量は増大する。

これによって、ハンドル6の回動量に対してより大きくタイヤを操舵させることができ、車庫入れや路地等を曲がるときに、ハンドル6の回動量に比べて車両を大きく操舵させることができる。特に、車速が低速であればあるほど、ハンドル6の回動量に対応して車両をより大きく操舵させることができるように構成できる。

尚、例えば、車速に応じて可変容量型油圧モータ3の容量を制御する場合、所定の速度範囲内では、車速に応じた可変容量型油圧モータ3の容量制御を行わないように構成することもできる。即ち、車速に応じた可変容量型油圧モータ3の容量制御を行うのは、車速が所定の速度以上の場合と、他の所定の速度以下の場合とに制限して行うこともできる。

車両が作業車両等である場合には、作業時、非作業時、走行時等に応じて可変容量型油圧モータ3の容量を制御することができ、作業状況等に応じてハンドル6の回動量に対するタイヤ10の旋回角の変化量の比率を、任意に調整することができる。また、作業状況等に応じて前記比率を連続的に変化させることもできる。

また、可変容量型油圧モータ3の回転は、減速機4を介して取り出され、サーボ式ロータリーバルブ2にフィードバックされているので、予め減速機4における減速比を調整しておくことにより、ハンドル6の回動量に対するタイヤ10の操舵角の変化量を調整することが可能となる。

このように本発明では、可変容量型油圧モータ3の容量を連続的に変化させるだけで、ハンドル6の回動量に対するアーティキュレート角の変化量の比率や車輪の操舵角度の変化量の比率を連続的に変化させることができる。

言い換えると、パワーステアリング機能を有する車両用操舵装置において、例えば、車速に応じて前記比率を連続的に変化させることなどが可能となる。

尚、電磁制御弁17a、17bによるハンドル回転角のズレの補正は、可変容量型油圧モータ3の容量を制御している条件下において行われるものである。このため、ハンドル角とタイヤ10のステアリング角との関係は、１対１の関係におけるズレの補正に限定されるものではなく、制御された可変容量型油圧モータ3の容量に応じて、検出したハンドル角又はステアリング角を修正した上での対応関係となる。

本発明に係わる車両用操舵装置は、タイヤ10の操舵角度を制御する車両に適用する代わりに、本体フレームに対してフロントフレームを回動自在に支承したアーティキュレート構造の車両に対しても好適に適用することができる。図２は、車両用操舵装置をアーティキュレート構造の車両に適用した場合の油圧回路図を示している。

図２の油圧回路図では、油路33及び油路34に一対の操舵用油圧シリンダ35、37を接続した構成が図１の構成とは異なっている。しかし、他の構成は図１に示す構成と同様の回路構成となっている。このため、実施例１で説明した構成と同様の構成については、図１で用いた部材符号と同じ部材符号を用いることで、その説明を省略する。

車輌用操舵装置1が搭載されたアーティキュレート車輌40は、従来から公知の構成を備えており、図２ではアーティキュレート車輌40を構成するフロントフレーム41aの一部と本体フレーム41bの一部との関係を模式的に示している。フロントフレーム41aは、ピボットピン42を介して本体フレーム41bに回動自在に支承されている。また、フロントフレーム41a及び本体フレーム41bには、それぞれ一対の車輪43a、43bを備えている。

一対の操舵用油圧シリンダ35、37は、それぞれフロントフレーム41aに回動自在に支承されており、一対の操舵用油圧シリンダ35、37における各ピストンロッド35b、37bは、それぞれ本体フレーム41bに回動自在に支承されている。

アーティキュレート車輌40は、例えば、操舵用油圧シリンダ35のピストンロッド35bが突出し、操舵用油圧シリンダ37のピストンロッド37bが縮小すれば、フロントフレーム41aは、ピボットピン42を回動中心として図２において時計回り方向に回動して、アーティキュレート車輌は右方向に旋回操作されることになる。

同様に、操舵用油圧シリンダ35のピストンロッド35bが縮小し、操舵用油圧シリンダ37のピストンロッド37bが突出すれば、アーティキュレート車輌40は左方向に旋回操作されることになる。これらの構成は、アーティキュレート車輌として、従来から公知の構成となっている。

フロントフレーム41aと本体フレーム41bとの間には、アーティキュレート車輌40の操舵角を検出する操舵角センサ44が配設されており、本体フレーム41bに対するフロントフレーム41aの回動量、即ち、アーティキュレート車輌40の操舵角を検出することができる。操舵角センサ44で検出されたアーティキュレート車輌40の操舵角は、コントローラ15に入力される。

油路33は、操舵用油圧シリンダ35のボトム側の油圧室36b及び操舵用油圧シリンダ37のヘッド側の油圧室38aに接続している。また、油路34は、操舵用油圧シリンダ35のヘッド側の油圧室36a及び操舵用油圧シリンダ37のボトム側の油圧室38bに接続している。

これにより、油圧ポンプ7からの圧油が、サーボ式ロータリーバルブ2から可変容量型油圧モータ3を通り、再度サーボ式ロータリーバルブ2を通って、油路33を流れると、操舵用油圧シリンダ35のピストン35aは油圧室36aを縮小する方向に摺動して、ピストンロッド35bを突出させる。同時に、操舵用油圧シリンダ37のピストン37aは油圧室38bを縮小する方向に摺動して、ピストンロッド37bを縮小させる。

また、このとき、操舵用油圧シリンダ35の油圧室36a及び操舵用油圧シリンダ37の油圧室38b内の油は、油路34を通ってタンク8に排出される。これにより、フロントフレーム41aは、ピボットピン42を回動中心として回動して、アーティキュレート車輌40は右方向に旋回操作されることになる。

逆に、油圧ポンプ7からの圧油が、サーボ式ロータリーバルブ2から可変容量型油圧モータ3を通り、再度サーボ式ロータリーバルブ2を通って、油路34を流れると、操舵用油圧シリンダ35のピストン35aは油圧室36aを拡大する方向に摺動して、ピストンロッド35bを縮小させる。同時に、操舵用油圧シリンダ37のピストン37aは油圧室38aを縮小する方向に摺動して、ピストンロッド37bを突出させる。

また、このとき、操舵用油圧シリンダ35の油圧室36b及び操舵用油圧シリンダ37の油圧室38a内の油は、油路33を通ってタンク8に排出される。これにより、フロントフレーム41aは、ピボットピン42を回動中心として回動して、アーティキュレート車輌40は左方向に旋回操作されることになる。

本体フレーム41bとフロントフレーム41aとの間におけるアーティキュレート角度は、ハンドル6の回動量及び可変容量型油圧モータ3の容量によって制御されることになる。しかも、実施例１の場合で説明したように、ハンドル6の回動量に対するアーティキュレート角度の変化量の比率を、車両の操作状態に応じて可変容量型油圧モータ3の容量を制御することによって任意に設定したり、連続的に変化させたりすることができる。

また、ハンドル回転角にズレが生じた場合、油路33に接続した電磁制御弁17aまたは油路34に接続した電磁制御弁17bによって、油路33または油路34に対して圧油を注入したり、圧油を抜いたりすることにより、ハンドル回転角のズレを補正することができる。

尚、ハンドル回転角におけるズレの補正に関して、ハンドル角検出センサ18と操舵角センサ44とで検出したそれぞれの角度の比較は、実施例１で説明したと同様に、可変容量型油圧モータ3の容量を制御している条件下において行われている。即ち、制御された可変容量型油圧モータ3の容量に応じて、少なくとも一方の検出角度を修正した上で角度の比較を行っている。

本願発明は、本願発明の技術思想を適用することができる装置等に対しては、本願発明の技術思想を適用することができる。

車両用操舵装置の油圧回路図である。（実施例１） 車両用操舵装置の他の油圧回路図である。（実施例２） ステアリング制御機構の油圧回路図である。（従来例１） 操向制御装置の油圧回路図である。（従来例２）

符号の説明

１・・・車両用操舵装置、２・・・サーボ式ロータリーバルブ、３・・・可変容量型油圧モータ、４・・・減速機、５・・・回転伝達機構、６・・・ハンドル、９・・・操舵用油圧シリンダ、１１・・・可変容量装置、１５・・・コントローラ、２５ｂ・・・ピストンロッド、３５・・・操舵用油圧シリンダ、３７・・・操舵用油圧シリンダ、４０・・・アーティキュレート車輌、４６・・・ステアリング制御用シリンダ、４７・・・制御部、５１・・・ステアリングユニット、５３・・・電動モータ、５５・・・回転伝動機構、５６・・・メータリングバルブ、５８・・・メータリングポンプ・モータ、６１Ｒ、６１Ｌ・・・パワステシリンダ、６３・・・油圧コントロールユニット、６４・・・方向切換バルブ、６５・・・メータリングモータ、７３・・・フィードバック系。

Claims (4)

1. 油圧ポンプと、油圧モータと、車輪を操舵する操舵用油圧シリンダと、ハンドルの操作により切換わるバルブと、前記油圧モータの回転により前記バルブの開口を減ずる方向に制御するサーボ機構と、を有し、ハンドルの操作により前記車輪を操舵させる車両用操舵装置において、
   前記油圧モータが、可変容量型油圧モータで構成され、
   前記油圧ポンプからの圧油が、前記バルブを介して前記可変容量型油圧モータに供給され、かつ、前記可変容量型油圧モータを通った圧油が、前記操舵用油圧シリンダに供給されてなることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記可変容量型油圧モータの回転が減速機を介して、前記サーボ機構に接続されてなることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。
3. 車両の車速を検出する車速センサを備え、
   前記可変容量型油圧モータの容量が、前記車速センサからの検出信号に基づいて制御されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用操舵装置。
4. 前記可変容量型油圧モータの容量を小さくする制御を行ったときには、前記可変容量型油圧モータの容量に応じて車輪の操舵角は小さく制御され、前記可変容量型油圧モータの容量を大きくする制御を行ったときには、前記可変容量型油圧モータの容量に応じて車輪の操舵角は大きく制御されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車輌用操舵装置。

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