JP2008143456A

JP2008143456A - パワーステアリング装置

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Publication number: JP2008143456A
Application number: JP2006335834A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Itoga; 健太郎糸賀; Tsuyoshi Nakamura; 剛志中村; Kazunori Nakamura; 和則中村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-12-13
Also published as: JP4805118B2

Abstract

【課題】安全性と操作の容易性とを兼ね備えた自走式建設機械・産業機械用のパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵機構を構成する油圧アクチュエータ１１，１２と、油圧アクチュエータ１１，１２を制御するステアリングバルブ２５と、ステアリングバルブ２５へ作動圧油を供給する第１油圧ポンプ２１と、ステアリングバルブ２５にパイロット圧油を供給する第２油圧ポンプ２２とを備えた油圧回路に、ステアリングバルブ２５を遠隔操作するためのハンドル式操作ユニット４０と電気レバー式操作ユニット５０とを備え、ハンドル４１の操作によっても、電気レバー６０の操作によっても油圧アクチュエータ１１，１２を駆動できるようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ホイールローダ、オフロードダンプトラック、フォークリフト等の自走式建設・産業機械に備えられた走行体のパワーステアリング装置に係り、特に、その操作性の改善に関する。

建設機械・産業機械は、その作業によって車体が受ける負荷や衝撃が大きいことなどから、構造を頑丈に作る必要がある。また、鉱山や大規模造成地等の現場では作業効率の向上のために機械の大型化が求められてきた。その結果として機械の自重は非常に重くなっている。自走式の機械では、多くの場合ステアリング機能を備えているが、ステアリング動作のためには重量の重い機構を動かさなくてはならず、ステアリングに大きな力が必要となる。そこで、自走式の機械では、一般的に全油圧式パワーステアリング装置が採用されている。全油圧式パワーステアリング装置を採用している建設機械としては、例えばホイールローダがある。

ホイールローダは、土砂の積込や掘削等を行うバケットと、このバケットを上下に揺動させることを可能にするブームを前部走行体に接続配置し、このバケット及びブームは各々作業機用シリンダによって駆動される。また、前部走行体の後方には水平方向に相対的に揺動可能な後部走行体が接続されており、前部走行体と後部走行体を屈折させて車両のステアリングを行う第１、第２のステアリングシリンダ（油圧アクチュエータ）を車体両側に備えている。

上記の作業機用シリンダを駆動する油圧システムは、油圧ポンプ等からなる第１油圧源と、第１油圧源からの圧油をステアリング操作時はステアリング装置側へ、作業機操作時は作業機側へ圧油を分配する（ただし、ステアリング側が優先される）流量調整弁と、バケット及びブーム等の作業機用シリンダへ供給される圧油の流れ方向を切り換える各々の方向切換弁とを備えている。そして走行体のステアリング装置としては、パイロット圧用の第２油圧源（パイロットポンプ）から供給される圧油を、ハンドルの操作方向と操作量に応じた流量だけ吐出するステアリング用パイロットバルブと、そのパイロット流量に応じて第２油圧源からの圧油を第１及び第２ステアリングシリンダへ供給するステアリングバルブからなる全油圧式パワーステアリング装置が設けられている。

ハンドルを非操作状態から右回転させると（操作状態になると）、上記ステアリング用パイロットバルブ内部のスプールが切換り、パイロット圧用の第２油圧源から供給される圧油がステアリング用パイロットバルブ内のジロータへ流れ込む。ジロータはハンドル操作量に応じた流量の圧油を吐出し、吐出された圧油はステアリングバルブへ供給される。ステアリングバルブではステアリング用パイロットバルブから供給された圧油の流量に応じてスプールが切換り、第１油圧源から流量調整弁を通って供給された圧油が第１ステアリングシリンダのロッド側と第２ステアリングシリンダのボトム側へ流れ込み、同時に第１ステアリングシリンダのボトム側と第２ステアリングシリンダのロッド側の圧油がステアリングバルブを通って作動油タンクへ導かれる。これにより、前部走行体と後部走行体はオペレータのハンドル操作が停止されるか、或いは限界屈折角度に達するまで屈折することになる。

ハンドルを左回転させた場合には、圧油は上記ステアリングバルブを通って第１ステアリングシリンダのボトム側と第２テアリングシリンダのロッド側に流れ込む。同時に、第１ステアリングシリンダのロッド側と第２ステアリングシリンダのボトム側の圧油はステアリングバルブを通って作動油タンクへ導かれることで、前部走行体と後部走行体を屈折させる（例えば、特許文献１参照）。
実開平１−１５４９７４号公報

上述のハンドル操作によって車両のステアリングを行う全油圧式パワーステアリング装置は、自走式建設・産業機械の公道走行及び作業現場における高速走行若しくは長距離走行を可能にするためには安全上不可欠であるが、作業機の操作方法であるレバー操作と操作感触が全く異なるので、短距離の走行と停止とを繰り返す作業おいては運転者の負担が大きく、レバー操作などのより簡単な操作で車両のステアリングを実行可能なパワーステアリング装置を併せて備えることが求められている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、安全性と操作の容易性とを兼ね備えた自走式建設機械・産業機械用のパワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、前記の目的を達成するため、第１に、操舵機構を構成する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータを制御するステアリングバルブと、ステアリングバルブへ圧油を供給する第１油圧源と、ステアリングバルブを遠隔操作するハンドル式操作ユニットと、ハンドル式操作ユニットへ圧油を供給する第２油圧源とを備え、ハンドル式操作ユニットは、ハンドルと、ハンドルの操作速度に応じた流量を吐出するステアリングポンプと、ハンドルの操作方向に応じてステアリングポンプから吐出された流量の吐出方向を切り換えるステアリング用パイロットバルブとから構成されるパワーステアリング装置において、ステアリング用パイロットバルブを介さずに第２油圧源とステアリングバルブの入出力ポートとをつなぐ管路と、この管路に設けられ、電気レバー操作によりステアリングバルブを遠隔操作する電気レバー式操作ユニットとをさらに備え、ハンドル操作及び電気レバー操作のいずれかにより油圧アクチュエータの駆動を可能にするという構成にした。

かかる構成によると、ハンドル操作によって自走式建設・産業機械のステアリングを行うハンドル式操作ユニットと電気レバー操作によって自走式建設・産業機械のステアリングを行う電気レバー式操作ユニットの双方を備えるので、公道走行時及び作業現場における高速走行時若しくは長距離走行時にはハンドル操作により自走式建設・産業機械を安全に走行させることができ、また、短距離の走行と停止とを繰り返す作業時には電気レバー操作により自走式建設・産業機械を容易かつ効率的に走行させることができる。

本発明は、第２に、前記第１の構成のパワーステアリング装置において、前記電気レバー式操作ユニットは、前記管路に設けられた電磁比例弁と、操作レバーの操作方向及び操作量に応じた電気信号を出力する電気レバーと、当該電気レバーの出力信号を前記電磁比例弁の駆動信号に変換して出力する演算処理装置と、前記電磁比例弁の切換に連動して切り換えられ、前記ステアリングバルブの入出力ポートを通過した圧油を作動油タンクに戻す切換弁とから構成するという構成にした。

かかる構成によると、電気レバー操作によって電磁比例弁の開度を調整し、ステアリングバルブの入出力ポートに供給されるパイロット圧を制御するので、構成が簡単で操作性が良好な電気レバー式操作ユニットとすることができる。

本発明は、第３に、前記第２の構成のパワーステアリング装置において、電気レバー操作時には前記電磁比例弁を介して前記第２油圧源からステアリングバルブの入出力ポートへの圧油の供給を可能とし、ハンドル操作時には前記ステアリング用パイロットバルブ及び前記管路を介して前記第２油圧源から前記電磁比例弁への圧油の流れ込みを遮断する逆止弁を前記管路に備えるという構成にした。

かかる構成によると、ハンドル操作によって発生する圧油が電気レバー式操作ユニットの電磁比例弁に流れ込まないので、ハンドル操作による自走式建設・産業機械のステアリングと電気レバー操作による自走式建設・産業機械のステアリングとをそれぞれ独立して行うことができ、ハンドル式操作ユニットと電気レバー式操作ユニットの双方を備えたパワーステアリング装置の信頼性を高めることができる。

本発明は、第４に、前記第１乃至第３の構成のパワーステアリング装置において、ハンドル操作時に前記ステアリングバルブの入出力ポートに供給される圧油の圧力よりも電気レバー操作時に前記ステアリングバルブの入出力ポートに供給される圧油の圧力の方が低くなるように前記第２油圧源から前記電気レバー式操作ユニットに供給される圧油の圧力を調整する減圧弁を前記管路に備えるという構成にした。

かかる構成によると、ハンドル式操作ユニットを通ってステアリングバルブの入出力ポートに供給される圧油の圧力よりも電気レバー式操作ユニットを通ってステアリングバルブの入出力ポートに供給される圧油の圧力の方が常に低くなり、ハンドル操作による自走式建設・産業機械のステアリングを電気レバー操作による自走式建設・産業機械のステアリングに優先させることができるので、仮に電気レバー操作系統に異常が発生した場合にもハンドル操作による自走式建設・産業機械のステアリングを確保でき、パワーステアリング装置のフェールセーフ性を高めることができる。

本発明のパワーステアリング装置は、ハンドル操作によって自走式建設・産業機械のステアリングを行うハンドル式操作ユニットと電気レバー操作によって自走式建設・産業機械のステアリングを行う電気レバー式操作ユニットの双方を備えるので、公道走行時などにおける安全性を確保しつつ作業能率の改善を図ることができる。

以下、本発明に係るパワーステアリング装置の第１実施形態について、図１及び図４を用いて以下に説明する。

図１はホイールローダの車体側面図、図２は図１のホイールローダの車体上面図、図３は図２の状態からステアリング操作を行った状態を示すホイールローダの車体上面図、図４は第１実施形態に係るパワーステアリング装置の油圧回路図である。

図１乃至図３に示すように、ホイールローダ１は、前部走行体２と、後部走行体３と、これらの各走行体２，３を水平方向に屈曲可能に連結するセンターヒンジ４とから主に構成されている。前部走行体２には、土砂等の積込み及び掘削等の作業を行うバケット７と、バケット７を上下方向に揺動させるブーム８とが設けられており、バケット７及びブーム８はそれぞれバケットシリンダ５、ブームシリンダ６によって駆動される。一方、後部走行体３上には、操縦席であるキャブ９と、駆動源であるエンジンや油圧ポンプなどを納めた機械室１０が搭載される。さらに、車体の両側には、前部走行体２と後部走行体３とを相対的に水平方向に屈曲させるための第１ステアリングシリンダ１１及び第２ステアリングシリンダ１２が備えられている。バケットシリンダ５、ブームシリンダ６、第１及び第２のステアリングシリンダ１１，１２としては、油圧シリンダが用いられる。

キャブ９内には、ステアリング用の操作部材としてハンドル４１と電気レバー６０とが設置されており、ハンドル４１又は電気レバー６０のいずれかを操作することにより、ホイールローダ１の操舵を行えるようになっている。即ち、ハンドル４１を中立状態（非操作状態）から左方向に回転操作すると、第１ステアリングシリンダ１１が伸び、第２ステアリングシリンダ１２が縮むことによって、前部走行体２と後部走行体３とがセンターヒンジ４を回転中心軸として屈曲し、図３に示すような姿勢へ変化する。したがって、走行状態にある場合、ホイールローダ１は左方向へ進んで行く。これとは逆に、ハンドル４１を中立状態から右回転に操作を行うと、第１ステアリングシリンダ１１が縮み、第２ステアリングシリンダ１２が伸びることで車体は図３に示す姿勢とは対称な姿勢へ変化し、ホイールローダ１は右方向へ進んで行く。ハンドル４１に代えて電気レバー６０を操作した場合も同様であり、電気レバー６０を中立状態から左方向に揺動操作すると、第１ステアリングシリンダ１１が伸び、第２ステアリングシリンダ１２が縮むことでホイールローダ１が図３に示すよう姿勢に変化し、逆に、電気レバー６０を中立状態から右方向に揺動操作すると、第１ステアリングシリンダ１１が縮み、第２ステアリングシリンダ１２が伸びることで車体は図３に示す姿勢とは対称な姿勢へ変化する。

第１実施形態に係るパワーステアリング装置は、図４に示すように、原動機２０と、原動機２０によって駆動される第１油圧ポンプ（第１油圧原）２１及び第２油圧ポンプ（第２油圧原）２２と、第１油圧ポンプ２１から吐出される圧油を作業機操作時はバケットシリンダ５及びブームシリンダ６側へ、ステアリング操作時は第１ステアリングシリンダ１１及び第２ステアリングシリンダ１２側へ分配する流量調整弁２３とを備えており、流量調整弁２３には、第１ステアリングシリンダ１１及び第２ステアリングシリンダ１２の駆動圧力を設定するためのリリーフ弁２４が備えられている。なお、この図４においては、本発明の要旨ではなくかつ公知に属する事項であることから、第１油圧ポンプ２１から吐出される圧油をバケットシリンダ５及びブームシリンダ６に供給するための油圧回路が省略されている。

流量調整弁２３には、ステアリングバルブ２５の入出力ポート２６が接続されており、ステアリングバルブ２５の入出力ポート２７，２８には、第１ステアリングシリンダ１１及び第２ステアリングシリンダ１２がそれぞれ接続されている。ステアリングバルブ２５は、２つのパイロット圧油の入出力ポート２９，３０と３つの切換位置２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃとを有しており、入出力ポート２９にパイロット圧油が供給された場合にはスプールが中立位置２５Ａから右切換位置２５Ｂに切り換えられ、入出力ポート３０にパイロット圧油が供給された場合にはスプールが中立位置２５Ａから左切換位置２５Ｃに切り換えられる。なお、図中の符号３１，３２は、ステアリングバルブ２５のバルブ内流路を示している。これら流量調整弁２３及びステアリングバルブ２５の下流には作動油を貯留する作動油タンク３３が接続される。

第２油圧ポンプ２２は、管路３４，３５を介してステアリングバルブ２５を遠隔操作するためのハンドル式操作ユニット４０及び電気レバー式操作ユニット５０にそれぞれ接続されている。

ハンドル式操作ユニット４０は、ハンドル４１と、ハンドル４１の回転操作によって切換位置が中立位置４２Ａから右切換位置４２Ｂに、或いは中立位置４２Ａから左切換位置４２Ｃに切り換わるステアリング用パイロットバルブ４２と、ハンドル４１の操作量に応じた流量の圧油を吐出するジロータ４３とを含んで構成されている。ハンドル４１とジロータ４３とは、シャフト４４を介して連結される。このステアリング用パイロットバルブ４２には２つの入出力ポート４５，４６が備えられており、各入出力ポート４５，４６は、それぞれステアリングバルブ２５のパイロット圧油の入出力ポート２９，３０に接続されている。また、ステアリング用パイロットバルブ４２は、作動油タンク３３にも接続されている。

一方、電気レバー式操作ユニット５０は、ステアリング用パイロットバルブ４２を介さずに第２油圧ポンプ２２とステアリングバルブ２５の入出力ポート２９，３０とをつなぐ管路３４と、この管路３４に備えられた第１及び第２の電磁比例弁５２，５３と、第１電磁比例弁５２とステアリングバルブ２５の入出力ポート２９とをつなぐ第１パイロット管路５４に備えられた第１逆止弁５５と、第２電磁比例弁５３とステアリングバルブ２５の入出力ポート３０とをつなぐ第２パイロット管路５６に備えられた第２逆止弁５７と、第１電磁比例弁５２の切換に対応して切り換えられ、第２パイロット管路５６内の圧油を作動油タンク３３に戻す第１切換弁５８と、第２電磁比例弁５３の切換に対応して切り換えられ、第１パイロット管路５４内の圧油を作動油タンク３３に戻す第２切換弁５９とから構成されており、操作レバー６０ａの操作方向及び操作量に応じた電気信号を出力する電気レバー６０と、当該電気レバー６０の出力信号を第１及び第２の電磁比例弁５２，５３の駆動信号に変換して出力する演算処理装置６１とにより操作される。

第１電磁比例弁５２は、両端にバネ７１と励磁コイル７２とを配置し、励磁コイル７２に入力される演算処理装置６１からの駆動信号により、図のニュートラル位置（流れ制限位置）５２Ａから切換位置（連通位置）５２Ｂに切り替わるように構成されている。第２電磁比例弁５３も同様であって、両端にバネ７３と励磁コイル７４とを配置し、励磁コイル７４に入力される演算処理装置６１からの駆動信号により、図のニュートラル位置（流れ制限位置）５３Ａから切換位置（連通位置）５３Ｂに切り替わるように構成されている。

一方、第１切換弁５８は、両端にバネ７５と入力ポート７６とを配置し、入力ポート７６に入力される圧力により、図のニュートラル位置（連通位置）５８Ａから切換位置（流れ制限位置）５８Ｂに切り替わるように構成されている。第２切換弁５９も同様であって、両端にバネ７７と入力ポート７８とを配置し、入力ポート７８に入力される圧力により、図のニュートラル位置（連通位置）５９Ａから切換位置（流れ制限位置）５９Ｂに切り替わるように構成されている。

次に、このように構成された本例パワーステアリング装置の動作について説明する。

第１油圧ポンプ２１から吐出された圧油は、流量調整弁２３によってステアリングバルブ２５と図示しない作業機コントロールバルブとに分流される。ステアリングバルブ２５はハンドル４１の操作又は電気レバー６０の操作に応じて第１ステアリングシリンダ１１と第２ステアリングシリンダ１２とに圧油を供給する。

流量調整弁２３のバネ室には、ステアリングバルブ２５から第１ステアリングシリンダ１１及び第２ステアリングシリンダ１２へ出力される圧油の圧力が導かれており、この圧力によりステアリングバルブ２５の切り替わり作動状況を流量調整弁２３へフィードバックして流量調整弁２３による通過流量を調整している。この流量調整弁２３の機能により、常にステアリングバルブ２５へ優先的に圧油が供給される。

第２油圧ポンプ２２から吐出された圧油（パイロット圧）は、管路３５を通ってステアリング用パイロットバルブ４２へ供給される。ステアリング用パイロットバルブ４２は、オペレータによるハンドル４１の回転操作によって切り換えられ、ハンドル４１の操作量及び操作スピードに応じた流量の圧油を、ステアリングバルブ２５の切り替え量及び切り替えスピードを制御するパイロット圧油としてステアリングバルブ２５の入出力ポート２９，３０に送り出す。

オペレータがハンドル４１を右方向へ操作した場合、ステアリング用パイロットバルブ４２は中立状態４２Ａから回転して左切換位置４２Ｃに切り替わる。第２油圧ポンプ２２から供給された圧油は、左切換位置４２Ｃの内部を通過してジロータ４３に流れ込む。ジロータ４３は、シャフト４４を介してハンドル４１に接続されており、圧油の流入によってオペレータのハンドル操作をアシストする。これにより、パワーステアリング機能が発揮される。ジロータ４３を通過した圧油は、再び左切換位置４２Ｃの内部を通過した後、入出力ポート４５からパイロット圧油として送り出される。

このパイロット圧油は、入出力ポート２９からステアリングバルブ２５に流入し、ステアリングバルブ２５を中立状態２５Ａから右切換位置２５Ｂに切り替える。このパイロット圧油は、バルブ内流路３１、右切換位置４２Ｂの内部、バルブ内流路３２を通って入出力ポート３０から流出し、入出力ポート４６からステアリング用パイロットバルブ４２に流入する。その後、左切換位置４２Ｃを通過して作動油タンク３３へ導かれる。

ステアリングバルブ２５が右切換位置２５Ｂに切り替えられると、第１油圧ポンプ２１の圧油が流量調整弁２３を経由して入出力ポート２６からステアリングバルブ２５に流入する。この圧油は右切換位置２５Ｂを通過した後、入出力ポート２８から流出して、第１ステアリングシリンダ１１のロッド側と、第２ステアリングシリンダ１２のボトム側とに流入する。このとき、第１ステアリングシリンダ１１のボトム側と第２ステアリングシリンダ１２のロッド側の圧油は入出力ポート２７からステアリングバルブ２５に流入し、右切換位置２５Ｂを経て作動油タンク３３に導かれる。これにより、第１ステアリングシリンダ１１は縮み、第２ステアリングシリンダ１２は伸びて、車体は右向きへ屈曲し、車体の進行方向が右側へ変化する。

オペレータがハンドル４１を左方向へ操作した場合には、ステアリング用パイロットバルブ４２が中立状態４２Ａから回転して右切換位置４２Ｂに切り替わる。第２油圧ポンプ２２から供給された圧油は、右切換位置４２Ｂの内部を通過してジロータ４３に流れ込み、ジロータ４３を通過した圧油は、再び右切換位置４２Ｂの内部を通過して入出力ポート４６からパイロット圧油として送り出される。

このパイロット圧油は、入出力ポート３０からステアリングバルブ２５に流入し、ステアリングバルブ２５を中立状態２５Ａから左切換位置２５Ｃに切り替える。このパイロット圧油は、バルブ内流路３２、左切換位置２５Ｃの内部、バルブ内流路３１を通って入出力ポート２９から流出し、入出力ポート４５からステアリング用パイロットバルブ４２に流入する。その後、右切換位置４２Ｂを通過して作動油タンク３３へ導かれる。

ステアリングバルブ２５が左切換位置２５Ｃに切り替えられると、第１油圧ポンプ２１の圧油が流量調整弁２３を経由して入出力ポート２６からステアリングバルブ２５に流入する。この圧油は左切換位置２５Ｃを通過した後、入出力ポート２７から流出して、第１ステアリングシリンダ１１のボトム側と、第２ステアリングシリンダ１２のロッド側とに流入する。このとき、第１ステアリングシリンダ１１のロッド側と第２ステアリングシリンダ１２のボトム側の圧油は入出力ポート２８からステアリングバルブ２５に流入し、左切換位置２５Ｃを経て作動油タンク３３に導かれる。これにより、第１ステアリングシリンダ１１は伸び、第２ステアリングシリンダ１２は縮んで、車体は左向きへ屈曲し、車体の進行方向が左側に変化する。

オペレータがハンドル４１に代えて電気レバー６０の操作レバー６０ａを右方向へ操作すると、操作レバー６０ａの操作方向及び操作量に応じた電気信号が電気レバー６０から出力され、演算処理装置６１に入力される。演算処理装置６１は、電気レバー６０の出力信号に応じた第１電磁比例弁５２の駆動信号を出力し、励磁コイル７１を励磁して第１電磁比例弁５２をニュートラル位置５２Ａから切換位置５２Ｂに切り換える。また、第１電磁比例弁５２がニュートラル位置５２Ａから切換位置５２Ｂに切り換えられると、第１切換弁５８の入力ポート７６に第２油圧ポンプ２２からの圧油が供給され、第１切換弁５８がニュートラル位置５８Ａから切換位置５８Ｂに切り換えられる。これにより、第２油圧ポンプ２２から供給された圧油が、第１電磁比例弁５２、第１逆止弁５５、第１パイロット管路５４及び入出力ポート２９を通ってステアリングバルブ２５に流入し、ステアリングバルブ２５を中立状態２５Ａから右切換位置２５Ｂに切り替える。また、このパイロット圧油が、バルブ内流路３１、右切換位置２５Ｂの内部、バルブ内流路３２、入出力ポート３０及び第２パイロット管路５６を経て第１切換弁５８を通過し、作動油タンク３６へ導かれる。

したがって、この場合には、ハンドル４１を右方向に操作した場合と同様に、第１油圧ポンプ２１の圧油が、流量調整弁２３を経由して入出力ポート２６からステアリングバルブ２５に流入する。この圧油は右切換位置２５Ｂを通過した後、入出力ポート２８から流出して、第１ステアリングシリンダ１１のロッド側と、第２ステアリングシリンダ１２のボトム側とに流入する。このとき、第１ステアリングシリンダ１１のボトム側と第２ステアリングシリンダ１２のロッド側の圧油は入出力ポート２７からステアリングバルブ２５に流入し、右切換位置２５Ｂを経て作動油タンク３３に導かれる。これにより、第１ステアリングシリンダ１１は縮み、第２ステアリングシリンダ１２は伸びて、車体は右向きへ屈曲し、車体の進行方向が右側へ変化する。

これとは逆に、オペレータが電気レバー６０の操作レバー６０ａを左方向へ操作すると、操作レバー６０ａの操作方向及び操作量に応じた電気信号が電気レバー６０から出力され、演算処理装置６１に入力される。演算処理装置６１は、電気レバー６０の出力信号に応じた第２電磁比例弁５３の駆動信号を出力し、励磁コイル７４を励磁して第２電磁比例弁５３をニュートラル位置５３Ａから切換位置５３Ｂに切り換える。また、第２電磁比例弁５３がニュートラル位置５３Ａから切換位置５３Ｂに切り換えられると、第２切換弁５９の入力ポート７８に第２油圧ポンプ２２からの圧油が供給され、第２切換弁５９がニュートラル位置５９Ａから切換位置５９Ｂに切り換えられる。これにより、第２油圧ポンプ２２から供給された圧油が、第２電磁比例弁５３、第２逆止弁５７、第２パイロット管路５６及び入出力ポート３０を通ってステアリングバルブ２５に流入し、ステアリングバルブ２５を中立状態２５Ａから左切換位置２５Ｃに切り替える。また、このパイロット圧油が、バルブ内流路３２、左切換位置２５Ｃの内部、バルブ内流路３１、入出力ポート２９及び第１パイロット管路５４を経て第２切換弁５９を通過し、作動油タンク３６へ導かれる。

したがって、この場合には、ハンドル４１を左方向に操作した場合と同様に、第１油圧ポンプ２１の圧油が、流量調整弁２３を経由して入出力ポート２６からステアリングバルブ２５に流入する。この圧油は左切換位置２５Ｃを通過した後、入出力ポート２７から流出して、第１ステアリングシリンダ１１のボトム側と、第２ステアリングシリンダ１２のロッド側とに流入する。このとき、第１ステアリングシリンダ１１のロッド側と第２ステアリングシリンダ１２のボトム側の圧油は入出力ポート２８からステアリングバルブ２５に流入し、左切換位置２５Ｃを経て作動油タンク３３に導かれる。これにより、第１ステアリングシリンダ１１は伸び、第２ステアリングシリンダ１２は縮んで、車体は左向きへ屈曲し、車体の進行方向が左側へ変化する。

なお、ハンドル４１を操作することによってステアリング用パイロットバルブ４２の入出力ポート４５，４６から第１及び第２のパイロット管路５４，５６に達するパイロット圧油は、第１及び第２の逆止弁５５，５７によって遮断され、第１及び第２の電磁比例弁５２，５３への流入が防止される。また、電気レバー６０を操作することによって第１及び第２のパイロット管路５４，５６に供給されるパイロット圧油は、ステアリング用パイロットバルブ４２の中立位置４２Ａによって遮断され、ステアリング用パイロットバルブ４２の右切換位置４２Ｂ及び左切換位置４２Ｃへの流入が防止される。よって、ハンドル式操作ユニット４０の操作に電気レバー式操作ユニット５０が悪影響を及ぼしたり、電気レバー式操作ユニット５０の操作にハンドル式操作ユニット４０が悪影響を及ぼすということがなく、これら両操作ユニット４０，５０を独立して操作することができる。

本例のパワーステアリング装置は、ハンドル操作によって自走式建設・産業機械のステアリングを行うハンドル式操作ユニット４０と電気レバー操作によって自走式建設・産業機械のステアリングを行う電気レバー式操作ユニット５０の双方を備えるので、公道走行時及び作業現場における高速走行時若しくは長距離走行時にはハンドル操作により自走式建設・産業機械を安全に走行させることができ、また、短距離の走行と停止とを繰り返す作業時には電気レバー操作により自走式建設・産業機械を容易かつ効率的に走行させることができる。よって、公道走行時などにおける安全性を確保しつつ作業能率の改善を図ることができる。

また、本例のパワーステアリング装置は、電気レバー式操作ユニット５０を、第１及び第２の電磁比例弁５２，５３と、操作レバー６０ａの操作方向及び操作量に応じた電気信号を出力する電気レバー６０と、当該電気レバー６０の出力信号を第１及び第２の電磁比例弁５２，５３の駆動信号に変換して出力する演算処理装置６１と、第１及び第２の電磁比例弁５２，５３の切換に連動して切り換えられ、ステアリングバルブ２５の入出力ポート２９，３０を通過した圧油を作動油タンク３３に戻す第１及び第２の切換弁５８，５９とから構成するので、構成が簡単で操作性が良好な電気レバー式操作ユニットを実現できる。

以下、本発明の第２実施形態につき、図５を用いて説明する。

図５は本発明の第２実施形態に係るパワーステアリング装置の油圧回路図である。この図から明らかなように、本例のパワーステアリング装置は、図４に示した第１実施形態に係るパワーステアリング装置に、減圧弁８０を備えたことを特徴とする。

減圧弁８０は、ステアリング用パイロットバルブ４２を介さずに第２油圧ポンプ２２とステアリングバルブ２５の入出力ポート２９，３０とをつなぐ管路３４に設定されており、ハンドル操作時にステアリングバルブ２５の入出力ポート２９，３０に供給されるパイロット圧油の圧力よりも電気レバー操作時にステアリングバルブ２５の入出力ポート２９，３０に供給されるパイロット圧油の圧力の方が低くなるように、第２油圧ポンプ２２から電気レバー式操作ユニット５０に供給される圧油の圧力を調整する。その他については、第１実施形態に係るパワーステアリング装置と同じであるので、対応する部分に同一の符号を表示して説明を省略する。

本例のパワーステアリング装置は、第１実施形態に係るパワーステアリング装置と同じ効果を奏するほか、ハンドル操作時にステアリングバルブ２５の入出力ポート２９，３０に供給されるパイロット圧油の圧力よりも電気レバー操作時にステアリングバルブ２５の入出力ポート２９，３０に供給されるパイロット圧油の圧力の方が低くなるように第２油圧ポンプ２２から電気レバー式操作ユニット５０に供給される圧油の圧力を調整する減圧弁８０を管路３４に設定したので、ハンドル操作によるホイールローダのステアリングを電気レバー操作によるホイールローダのステアリングに優先させることができ、仮に電気レバー操作系統に異常が発生した場合にもハンドル操作によるホイールローダのステアリングを確保できて、装置のフェールセーフ性を高めることができる。

なお、前記各実施形態においては、ホイールローダのパワーステアリング装置を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、ホイールローダ以外の自走式建設機械・作業機械のパワーステアリング装置にも応用することができる。

ホイールローダの車体側面図である。図１のホイールローダの車体上面図である。図２の状態からステアリング操作を行った状態を示すホイールローダの車体上面図である。第１実施形態に係るパワーステアリング装置の油圧回路図である。第２実施形態に係るパワーステアリング装置の油圧回路図である。

符号の説明

１１第１ステアリングシリンダ
１２第２ステアリングシリンダ
２０原動機
２１第１油圧ポンプ
２２第２油圧ポンプ
２３流量調整弁
２５ステアリングバルブ
４０ハンドル式操作ユニット
４１ハンドル
４２ステアリング用パイロットバルブ
４３ジロータ
４５，４６入出力ポート
５０電気レバー式操作ユニット
５２，５３電磁比例弁
５４，５６パイロット管路
５５，５７逆止弁
５８，５９切換弁
６０電気レバー
６０ａ操作レバー
８０減圧弁

Claims

操舵機構を構成する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータを制御するステアリングバルブと、ステアリングバルブへ圧油を供給する第１油圧源と、ステアリングバルブを遠隔操作するハンドル式操作ユニットと、ハンドル式操作ユニットへ圧油を供給する第２油圧源とを備え、ハンドル式操作ユニットは、ハンドルと、ハンドルの操作速度に応じた流量を吐出するステアリングポンプと、ハンドルの操作方向に応じてステアリングポンプから吐出された流量の吐出方向を切り換えるステアリング用パイロットバルブとから構成されるパワーステアリング装置において、ステアリング用パイロットバルブを介さずに第２油圧源とステアリングバルブの入出力ポートとをつなぐ管路と、この管路に設けられ、電気レバー操作によりステアリングバルブを遠隔操作する電気レバー式操作ユニットとをさらに備え、ハンドル操作及び電気レバー操作のいずれかにより油圧アクチュエータの駆動を可能にしたことを特徴とするパワーステアリング装置。
請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記電気レバー式操作ユニットは、前記管路に設けられた電磁比例弁と、操作レバーの操作方向及び操作量に応じた電気信号を出力する電気レバーと、当該電気レバーの出力信号を前記電磁比例弁の駆動信号に変換して出力する演算処理装置と、前記電磁比例弁の切換に連動して切り換えられ、前記ステアリングバルブの入出力ポートを通過した圧油を作動油タンクに戻す切換弁とから構成したことを特徴とするパワーステアリング装置。
請求項２に記載のパワーステアリング装置において、電気レバー操作時には前記電磁比例弁を介して前記第２油圧源からステアリングバルブの入出力ポートへの圧油の供給を可能とし、ハンドル操作時には前記ステアリング用パイロットバルブ及び前記管路を介して前記第２油圧源から前記電磁比例弁への圧油の流れ込みを遮断する逆止弁を前記管路に備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、ハンドル操作時に前記ステアリングバルブの入出力ポートに供給される圧油の圧力よりも電気レバー操作時に前記ステアリングバルブの入出力ポートに供給される圧油の圧力の方が低くなるように前記第２油圧源から前記電気レバー式操作ユニットに供給される圧油の圧力を調整する減圧弁を前記管路に備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。