JP2008114843A - ワイヤーバルブによる電子冗長ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングシステムにおいて、故障が生じてもパイロットオイルを供給できるようにする。
【解決手段】バルブ本体内に流体流を抵抗するために、基本および二次バルブ要素と組み合わせて、基本および二次ステアリング作動装置を使用する車両用ステアリングシステムである。基本ステアリングアクチュエータまたはバルブ要素が故障した場合に、二次ステアリング作動要素およびバルブ要素が、システムにパイロットオイルを供給できるよう、基本バルブ要素および二次バルブ要素の双方は、制御ユニットにより電気的に作動させられるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用ステアリング装置に関する。より詳細には、ワイヤーバルブシステムによるステアリングに関する。

流体式駆動車両用のステアリングシステムは、スプールバルブの作動を制御するために、バルブ要素を使用する複雑なシステムを必要としている。しかし、このシステムは、スプールバルブの運動を電子的に制御するものでもなく、単一のバルブパッケージ内に組み込まれているものでもない。

ワイヤー駆動システムによるステアリングは、制御システムの２つの別個の閉ループを設けることにより、ハンドルと車輪の間の機械的なリンクを解消している。第１ループは、ハンドルに関連する作動を制御し、第２ループは、車輪に関連する作動を制御するようになっている。

これら２つのループと制御ユニットとを組み合わせることにより、車両の改善された操作を行っている。これらの利点にも拘わらず、ワイヤーシステムによりステアリング内で使用されるステアリングアクチュエータおよびバルブは、摩耗したり誤作動することが多く、この場合、システム全体を交換しなければならない。

従って、本発明の主な目的は、ワイヤーステアリングシステムによる改良されたステアリングに、電気的な冗長作動を行わせることにある。

本発明の別の目的は、ワイヤーステアリングシステムによる改良されたステアリングを、単一パッケージ内に設けることにある。

本発明の更に別の目的は、車両用の耐久性のある、寿命の長いステアリングシステムを提供することにある。

明細書および特許請求の範囲から、本発明の上記およびそれ以外の目的、特徴または利点が明らかとなると思う。

本発明の車両用ステアリングシステムは、基本バルブ要素に流体接続された基本アクチュエータを有し、基本バルブ要素は、ワイヤーバルブ本体により、ステアリングに流体接続されている。バルブ本体内には、ステアリング動作を制御する比例制御スプールバルブが設けられており、更に、バルブ本体は、流体をタンクに排出するようになっている。

このシステムは、二次バルブ要素によりバルブ本体に流体接続された二次バルブ要素も備えている。従って、基本バルブ要素が第１位置にあり、二次バルブ要素も第１位置にあるとき、基本バルブは、パイロットオイルを基本アクチュエータから、比例制御スプールバルブに向け、一方、二次アクチュエータは流体をタンクに向ける。

基本アクチュエータが故障すると、制御ユニットは、基本バルブ要素および二次バルブ要素を、第２位置へ移動させることができ、この第２位置では、基本アクチュエータ、は流体をタンクに向け、一方、第２アクチュエータは、パイロットオイルを比例スプールバルブに向け、ステアリングシステムの作動を続ける。

図１は、ステアリングシステム１０、すなわちホイールローダー、または同様な装置のための流体ステアリングシステムとして使用されるワイヤーシステムによるステアリングシステムを示す。

このシステムは、パイロット圧力ポート１６と、負荷検出ポート１８と、システム高負荷検出圧力ポート２０と、圧力ポート２２とを有する、入口１４を備えるバルブ本体１２を含んでいる。

好ましい実施例では、バルブ本体はワイヤーバルブの本体となっており、入口ポート１６、１８、２０および２２により、流体がシステム内を通ってバルブ本体１２内の複数のバルブ要素２４に流れ、更に出口２６へ流れることができるようになっている。出口２６は、低圧力タンクポート２８と、タンクポート３０とを有する。更にバルブ本体１２内には、比例制御スプールバルブ３２が設けられている。

バルブ本体１２には、基本ステアリングアクチュエータ３４が流体接続されている。この基本ステアリングアクチュエータ３４は、第１基本流体ライン３６および第２基本流体ライン３８を介して、バルブ本体１２と流体接続されている。これらの流体ラインは、流体を基本バルブ要素４０を通してバルブ本体１２まで流すようになっている。

基本バルブ要素４０は、基本カートリッジマニホールド４２内に設けられており、好ましい実施例では、ソレノイドカートリッジ制御バルブとなっている。

第１位置にあるときの基本バルブ要素４０は、基本ステアリングアクチュエータ３４からのパイロットオイルを、比例制御スプールバルブ３２に向け、このバルブを作動させるための直接流体流路を構成している。ちなみに、基本バルブ要素４０が作動すると、このバルブは、基本ステアリングアクチュエータ３４からのパイロットオイルの向きを定め、低圧力タンク２８から流出させる流体流路を形成する。

バルブ本体１２の反対側において、二次ステアリングアクチュエータ４４は、第１二次流体ライン４６および第２二次流体ライン４８を構成し、これらのラインは、流体を二次カートリッジマニホールド５２内の二次バルブ要素５０内に流入させる。

好ましい実施例では、二次バルブ要素５０は、ソレノイドカートリッジ制御バルブとなっている。この二次バルブ要素５０が第１位置にあるとき、流体流路は、パイロットオイルを二次ステアリングアクチュエータ４４から向け、低圧力タンクから排出するように作動する。一方、第２位置にあるとき、この二次バルブ要素５０は、第２ステアリングアクチュエータ４４から比例制御スプールバルブ３２へパイロットオイルを向け、このバルブを作動させる流体流路を構成する。

好ましい実施例では、基本バルブ要素４０と二次バルブ要素５０とは、制御ユニット５４によって電気的に制御される。この制御ユニット５４は、基本アクチュエータ４５およびバルブ要素４０の機能をモニタしており、いずれかの故障が検出されると、制御ユニット５４は基本バルブ要素４０および二次バルブ要素５０を、同時に第１位置から第２位置へ作動させるようになっている。

作動について説明すると、基本バルブ要素４０および二次バルブ要素５０が第１位置にあるとき、パイロットオイルは、基本ステアリングアクチュエータから比例制御スプールバルブ３２へ流れ、システム１０を作動させるが、一方、二次ステアリングアクチュエータ４４は、パイロットオイルを低圧力タンク２８またはタンク３０へ排出する。

基本バルブ要素４０内の故障が検出されると、コントローラまたは制御ユニット５４は、パイロットオイルが比例制御バルブ３２へ流れる第１基本位置から、パイロットオイルが基本アクチュエータ３４からタンク２８へ流れる第２基本位置へ、基本バルブ要素４０を移動させるための信号を送る。

同時に、制御ユニット５４は、パイロットオイルが二次アクチュエータ４４からタンク２８へ流れる第１二次位置から、パイロットオイルが二次アクチュエータ４４から比例制御スプールバルブ３２へ流れる第２二次位置へ、二次バルブ要素１０を移動させる。従って、基本バルブ要素４０または基本ステアリングアクチュエータ３４が誤作動しても、比例制御スプールバルブ３２は、作動状態のままである。

更に、この構造によって、コントローラが、基本バルブ要素４０および二次バルブ要素５０を位置決めすることにより、スプールバルブ３２の作動を電気的に制御することを可能にしている。

従って、バルブまたはステアリングシステム１０は、基本電子バルブアクチュエータが故障した場合でも、スプールの比例制御を可能にする一体的二次的電子バルブアクチュエータを含んでいる。この二次アクチュエータは、基本アクチュエータと同じ性能および機能を提供する。単一パッケージにすることによるこのような構造によって、比例流体バルブの、小さい製造ラインでも、使用のための移動することが可能となっている。従って、少なくとも上記目的のすべてが満たされる。

当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、他の種々の変形を行うことが可能であることが理解できると思う。かかる変形例および変更例のいずれも、特許請求の範囲に含まれ、本発明は、専ら特許請求の範囲によってカバーされるものである。

ステアリングシステムの略図である。 ステアリングシステムの略図である。

符号の説明

１０ ステアリングシステム
１２ バルブ本体
１４ 入口
１６ パイロット圧力ポート
１８ 負荷検出ポート
２０ システム高負荷検出圧力ポート
２２ 圧力ポート
２４ バルブ要素
２６ 出口
２８ 低圧力タンクポート
３０ タンクポート
３２ 比例制御スプールバルブ
３４ 基本ステアリングアクチュエータ
３６ 第１基本流体ライン
３８ 第２基本流体ライン
４０ 基本バルブ要素
４２ 基本カートリッジマニホールド
４６ 第１二次流体ライン
４８ 第２二次流体ライン
５０ 二次バルブ要素
５２ 二次カートリッジマニホールド
５４ 制御ユニット

Claims (3)

1. 基本ステアリングアクチュエータと、
   前記基本ステアリングアクチュエータに流体接続された基本バルブ要素を有する基本カートリッジマニホールドと、
   入口およびタンクへの出口を有するとともに、前記基本バルブ要素に流体接続された比例制御スプールバルブを内部に有するバルブ本体とを備え、
   前記基本バルブ要素は、第１基本位置において、前記基本ステアリングアクチュエータから、前記比例制御スプールバルブへパイロットオイルを向けるようになっており、
   更に、二次カートリッジマニホールド内の二次バルブ要素を介して、前記バルブ本体に流体接続された二次ステアリングアクチュエータを備え、
   前記二次バルブ要素は、第１位置において、前記二次ステアリングアクチュエータを前記タンクに流体接続するようになっている車両用ステアリングシステム。
2. 前記基本アクチュエータは、前記基本バルブ要素が第２基本位置にあるときに、パイロットオイルを前記タンクに向けるようになっている、請求項１記載のステアリングシステム。
3. 比例制御スプールバルブへパイロットオイルを供給する方法において、
   基本バルブ要素および二次バルブ要素を介して、前記比例制御スプールバルブおよびタンクを有するワイヤーバルブに流体接続された基本アクチュエータおよび二次アクチュエータを設けるステップと、
   パイロットオイルが前記基本アクチュエータから前記比例制御スプールバルブに流れる第１基本位置から、パイロットオイルが前記基本アクチュエータから前記タンクに流れる第２基本位置へ、前記基本バルブ要素を作動させるステップと、
   パイロットオイルが前記二次アクチュエータからタンクへ流れる第１位置から、パイロットオイルが前記二次アクチュエータから前記比例制御スプールバルブへ流れる第２位置へ、前記二次バルブ要素を作動させるステップとを備える、比例制御スプールにパイロットオイルを供給する方法。

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