JP2010023674A - 作業車両のステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オペレータの疲労感も少なく、操舵遅れも発生しない作業車両のステアリング装置を提供することである。
【解決手段】 ポンプＰに第１，２オービットロールＭＵ１，ＭＵ２を並列に接続するとともに、第１オービットロールＭＵ１はステアリングホイール１３に連係している。また、第２オービットロールＭＵ２は電動モータＭに連係するとともに、この電動モータＭはジョイスティックＪによってその回転方向、回転量および回転速度が制御される。このようにした第１，２オービットロールＭＵ１，ＭＵ２とステアリングバルブＶとの間には電磁切換弁ＳＶを設けている。この電磁切換弁ＳＶは、ステアリングホイール１３を操作したとき第１切換位置（ａ）に切り換わり、ジョイスティックＪを操作したとき第２切換位置（ｂ）に切り換えられる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えばホイルローダなどの車両に用いられる作業車両のステアリング装置に関する。

この種のものとして、例えば、図２に示すステアリング装置が従来から知られている。
この従来のステアリング装置は、オービットロール（商標名）１にポンプ２を接続し、このポンプ２の吐出流体がオービットロール１に供給されるようにしている。また、オービットロール１は、回転量および回転速度に応じたパイロット流量を、回転方向に応じてポート４あるいは５から吐出する。そして、このオービットロール１は、ステアリングホイール３に連係している。

上記のようにしたオービットロール１にはステアリングバルブ６を接続しているが、このステアリングバルブ６にはパイロットポート７，８を設けている。そして、一方のパイロットポート７を、オービットロール１の一方のポート４に接続し、他方のパイロットポート８を、オービットロール１の他方のポート５に接続している。
上記のようにしたステアリングバルブ６には、ステアリングポンプＳＰとタンクＴとを接続するとともに、シリンダポート９，１０を設けている。そして、一方のシリンダポート９を、パワーシリンダ１１のピストン側室１１ａとパワーシリンダ１２のロッド側室１２ｂとに接続し、他方のシリンダポート１０を、パワーシリンダ１１のロッド側室１１ｂとパワーシリンダ１２のピストン側室１２ａとに接続している。

上記のようにしたステアリングバルブ６は、オービットロール１から吐出されるパイロット流量に応じてその切り換え量が制御される。すなわち、オービットロール１が一方に回転したとき、ポート４からその回転量およびその回転速度に応じたパイロット流量が吐出されるが、このときのパイロット流量はステアリングバルブ６のパイロットポート７に導かれる。そして、ステアリングバルブ６は、パイロット流量に比例した分だけ一方に切り換えられるので、ステアリングポンプＳＰからの吐出流体がシリンダポート９を経由してパワーシリンダ１１のピストン側室１１ａとパワーシリンダ１２のロッド側室１２ｂに供給される。このようにしてパワーシリンダ１１，１２に供給される流量は、ステアリングバルブ６の切り換え量に比例することになる。

また、オービットロール１が他方に回転すると、ポート５からその回転量およびその回転速度に応じたパイロット流量が吐出されるが、このときのパイロット流量はステアリングバルブ６のパイロットポート８に導かれる。そして、ステアリングバルブ６は、パイロット流量に比例した分だけ他方に切り換えられるので、ステアリングポンプＳＰからの吐出流体がシリンダポート１０を経由してパワーシリンダ１２のピストン側室１２ａとパワーシリンダ１１のロッド側室１１ｂに供給される。このようにしてパワーシリンダ１１，１２に供給される流量は、ステアリングバルブ６の切り換え量に比例することになる。
なお、ステアリングバルブ６が切り換えられたとき、パワーシリンダ１１，１２からの戻り流体は、このステアリングバルブ６を経由して上記タンクＴに戻される。

上記のように一方のパワーシリンダ１１あるいは１２が伸長し、他方のパワーシリンダ１２あるいは１１が収縮すれば、当該車両が操舵されるが、その操舵量はステアリングバルブ６の切り換え量に依存する。そして、ステアリングバルブ６の切り換え量はオービットロール１から吐出されるパイロット流量に依存するが、このパイロット流量はステアリングホイール３の回転量および回転速度に比例するので、結局は、上記操舵量はステアリングホイール３の回転量および回転速度に依存することになる。
特開２００６−６９４５８号公報

上記したようにオービットロール１から吐出される流量は、ステアリングホイール３の回転量および回転速度に比例することになる。したがって、大きく操舵しようとすれば、その分、ステアリングホイール３を何回も回転させなければならない。
そのために、操舵によるオペレータの疲労感が大きくなるという問題があった。

この発明の目的は、オペレータの疲労感も少ない作業車両のステアリング装置を提供することである。
また、他の目的は、必要に応じてステアリングホイールを選択できるようにすることである。

第１の発明は、ポンプには、回転に応じた制御流量を吐出する第１，２オービットロールを並列に接続している。そして、第１オービットロールはステアリングホールに連係し、ステアリングホイールの回転力によって回転する構成にしている。また、第２オービットロールは電動モータに連係し、電動モータの駆動力で回転するとともに、この電動モータはジョイスティックによってその回転方向および回転速度が制御される構成にし、第１，２オービットロールに電磁切換弁を介して接続されるとともに、上記電磁切換弁の一方にはジョイスティックの操作信号で励磁するソレノイドを設け、他方にはソレノイドの推力に対向するパイロット圧が作用するパイロット室を設け、このパイロット室には第１オービットロールからの吐出圧が導かれる構成にしている。また、この電磁切換弁は、上記パイロット室に第１オービットロールの吐出流体圧であるパイロット圧が作用したとき、第１オービットロールをパワーシリンダに連通させる第１切換位置と、上記ソレノイドが励磁したとき、第２オービットロールをパワーシリンダに連通させる第２切換位置とに切り換え可能にしている。

第２の発明は、上記第１，２オービットロールの回転に関連して切り換え方向および切り換え量が制御されるステアリングバルブを、電磁切換弁とパワーシリンダとの間に設けるとともに、このステアリングバルブには、パワーシリンダに流体を供給するためのステアリングポンプと、パワーシリンダからの戻り流体を受け容れるタンクとを接続している。
第３の発明は、上記ソレノイドが励磁している状態で、上記パイロット室にパイロット圧が作用したとき、上記電磁切換弁が第１切換位置に切り換わる構成にして、ステアリングホイール操作を優先させる構成にしている。

第１，２の発明は、オービットロールを電動モータで回転させるとともに、この電動モータの回転方向、回転量および回転速度をジョイスティックで制御できるようにしたので、オペレータの疲労感を大幅に軽減させることができる。
また、ジョイスティックを操作せずにステアリングホイールを操作すれば、ステアリングホイールによる操舵に切り換えることができる。しかも、当該車両が公道を走行するときには、ステアリングホイールによる操作ができる。
第３の発明によれば、必要に応じステアリングホイールの操作を選択できるとともに、ステアリングホイール操作を優先させたので、オペレータが感覚的になれているステアリングホイールを操作すれば、それがジョイスティック操作よりも優先することになる。

図１に示した実施形態は、ポンプＰに第１，２オービットロールＭＵ１，ＭＵ２を並列に接続し、このポンプＰからの吐出流体が第１，２オービットロールＭＵ１，ＭＵ２に供給される構成にしている。
そして、第１オービットロールＭＵ１には、ステアリングホイール１３を連係し、このステアリングホイール１３の回転力で第１オービットロールＭＵ１が回転するとともに、その回転量および回転速度に応じた制御流量を、その回転方向に応じてポート１４あるいは１５から吐出するものである。

一方、第２オービットロールＭＵ２は、それに連係した電動モータＭの駆動力で回転するとともに、回転量および回転速度に応じた制御流量を、その回転方向に応じてポート１６あるいは１７から吐出するものである。
上記電動モータＭはジョイスティックＪに電気的に接続されている。そして、このジョイスティックＪの操作レバー１８の操作方向に応じて電動モータＭの回転方向が制御されるとともに、当該操作レバー１８の操作角に応じて電動モータＭの回転速度が制御される構成にしている。

上記のようにした第１，２オービットロールＭＵ１，ＭＵ２は、電磁切換弁ＳＶを介してステアリングバルブＶに接続しているが、上記電磁切換弁ＳＶは、図面右側位置である第１切換位置（ａ）と、図面左側位置である第２切換位置（ｂ）とに切り換え可能にしている。つまり、電磁切換弁ＳＶの一方にはパイロット室１９を設け、このパイロット室１９に対向する位置にソレノイド２０を設けている。
上記パイロット室１９には、第１オービットロールＭＵ１のポート１４，１５のうち選択弁２１で選択された高い方の圧力が導かれるが、このパイロット圧の作用で、電磁切換弁ＳＶは第１切換位置（ａ）に切り換えられる。また、ソレノイド２０はジョイスティックＪの操作信号によって励磁するが、ソレノイド２０が励磁したときには、電磁切換弁ＳＶが第２切換位置（ｂ）に切り換えられる。
ただし、ソレノイド２０が励磁している状態で、パイロット室１９にパイロット圧が作用したときには、電磁切換弁ＳＶが第１切換位置（ａ）に切り換わる構成にして、ステアリングホイール１３の操作を優先させるようにしている。

上記のようにした電磁切換弁ＳＶは、第１切換位置（ａ）において第１オービットロールＭＵ１のポート１４，１５に連通する流入ポート２２，２３を設けるとともに、第２切換位置において第２オービットロールＭＵ２のポート１６，１７に連通する流入ポート２４，２５を設けている。
さらに、この電磁切換弁ＳＶには、その第１切換位置（ａ）において上記流入ポート２２，２３に連通し、第２切換位置において流入ポート２４，２５に連通する流出ポート２６，２７を設けている。

上記ステアリングバルブＶには、電磁切換弁ＳＶの流出ポート２６，２７に連通するパイロットポート２８，２９を設けるとともに、シリンダポート３０，３１を設け、このシリンダポート３０，３１をパワーシリンダ３２，３３に接続している。
つまり、一方のシリンダポート３０を、パワーシリンダ３２のピストン側室３２ａとパワーシリンダ３３のロッド側室３３ｂとに接続している。また、他方のシリンダポート３１を、パワーシリンダ３２のロッド側室３２ｂとパワーシリンダ３３のピストン側室３３ａとに接続している。
このようにしたステアリングバルブＶは、第１，２オービットロールＭＵ１，ＭＵ２の回転に関連して切り換え方向が制御されるものである。

次に、この実施形態の作用を説明する。
ステアリングホイール１３を操作すると、その時の回転量と回転速度とに応じた流量が第１オービットロールＭＵ１のポート１４あるいは１５から吐出するとともに、その圧力が選択弁２１で選択されて、電磁切換弁ＳＶのパイロット室１９に作用し、当該電磁切換弁ＳＶを第１切換位置（ａ）に切り換える。
この状態で、例えば、第１オービットロールＭＵ１が一方の方向に回転し、それに関連して上記ステアリングバルブＶが一方の方向に切り換わると、第１オービットロールＭＵ１のポート１４から吐出された流体は、電磁切換弁ＳＶの流入ポート２２、流出ポート２６を経由して、ステアリングバルブＶのパイロットポート２８に流入する。ステアリングバルブＶのパイロットポート２８に第１オービットロールＭＵ１からのパイロット流量が導かれると、ステアリングバルブＶが切り換るとともに、その切り換え量はパイロット流量によって制御される。

第１オービットロールＭＵ１が一方の方向に回転して、パイロットポート２８にパイロット流量が導かれてステアリングバルブＶが一方に切り換り、ステアリングポンプＳＰの吐出流体が、シリンダポート３０から吐出すれば、その流体は、パワーシリンダ３２のピストン側室３２ａとパワーシリンダ３３のロッド側室３３ｂとに供給される。このとき、パワーシリンダ３２のロッド側室３２ｂとパワーシリンダ３３のピストン側室３３ａの作動流体は、ステアリングバルブＶのシリンダポート３１を経由してタンクＴに導かれる。
したがって、パワーシリンダ３２が伸長し、パワーシリンダ３３が収縮するとともに、当該車両は一方の方向に操舵される。

また、第１オービットロールＭＵ１が他方の方向に回転して、パイロットポート２９にパイロット流量が導かれてステアリングバルブＶが他方に切り換り、ステアリングポンプＳＰの吐出流体が、シリンダポート３１から吐出すれば、その流体は、パワーシリンダ３３のピストン側室３３ａとパワーシリンダ３２のロッド側室３２ｂとに供給される。このとき、パワーシリンダ３２のピストン側室３２ａとパワーシリンダ３３のロッド側室３３ｂの作動流体は、ステアリングバルブＶのシリンダポート３１を経由してタンクＴに導かれる。
したがって、パワーシリンダ３２が伸長し、パワーシリンダ３３が収縮するとともに、当該車両は他方の方向に操舵される。

次にオペレータがジョイスティックＪの操作レバー１８をいずれかの方向に傾斜させれば、その傾斜方向に応じて電動モータＭの回転方向が制御される。また、この操作レバー１８の傾斜角に応じて電動モータＭの回転速度が制御される。このようにして電動モータＭの回転方向が制御されれば、その回転方向に応じて第２オービットロールＭＵ２のポート１６あるいは１７から流体が吐出される。また、電動モータＭの回転量および回転速度に応じて、第２オービットロールＭＵ２のポート１６あるいは１７から吐出される流量が制御される。

そして、ジョイスティックＪを操作すると、その操作信号によって電磁切換弁ＳＶのソレノイド２０が励磁して、当該電磁切換弁ＳＶを第２切換位置（ｂ）に切り換える。このように電磁切換弁ＳＶが第２切換位置（ｂ）に切り換えられれば、第２オービットロールＭＵ２のポート１６，１７が、電磁切換弁ＳＶの流入ポート２４，２５を介して流出ポート２６，２７に連通する。したがって、第２オービットロールＭＵ２から吐出された流体がステアリングバルブＶに供給されることになる。このように第２オービットロールＭＵ２の吐出流体がステアリングバルブＶに供給されれば、ステアリングホイール１３を操作したときと同様にパワーシリンダ３２，３３が作動して当該車両が操舵される。
したがって、オペレータは、ジョイスティックＪを制御することによって、電動モータＭを介して第２オービットロールＭＵ２の回転方向、回転量および回転速度を制御することができる。

このようにジョイスティックＪの操作レバー１８を操作して、第２オービットロールＭＵ２の回転方向を制御できるので、その回転方向に応じて関連してステアリングバルブＶの切り換え方向を制御しながら、当該車両の操舵方向を制御することができる。
また、上記ジョイスティックＪの操作レバー１８を操作して、第２オービットロールＭＵ２の回転量と回転速度に応じた単位時間当たりの吐出流量を制御できるので、当該車両の操舵角と操舵角速度を制御できる。
つまり、オペレータは、ジョイスティックＪの操作レバー１８を操作することによって、ステアリングホイール１３を操作するのと同様にステアリング操作をすることができる。

上記のようにジョイスティックＪを操作して電磁切換弁ＳＶが第２切換位置（ｂ）を保っている状態で、ステアリングホイール１３を操作すると、この場合にはパイロット室１９の圧力作用がソレノイドの推力に打ち勝って、電磁切換弁ＳＶを第１切換位置（ａ）に切り換える。つまり、ジョイスティックＪによる操作をしていても、ステアリングホイール操作を優先させたので、オペレータが感覚的になれているステアリングホイール１３を操作すれば、それがジョイスティックＪの操作よりも優先することになる。

なお、上記実施形態では、第１，２オービットロールＭＵ１，ＭＵ２とパワーシリンダ３２，３３との間にステアリングバルブＶを介在させたが、このステアリングバルブＶを省略して、第１，２オービットロールＭＵ１，ＭＵ２から吐出される制御流量で、パワーシリンダ３２，３３を直接作動させるようにしてもよいものである。

この発明の第１実施形態を示す回路図である。 従来のステアリング装置の回路図である。

符号の説明

Ｐ ポンプ
ＭＵ１ 第１オービットロール
ＭＵ２ 第２オービットロール
Ｍ 電動モータ
Ｊ ジョイスティック
Ｖ ステアリングバルブ
ＳＶ 電磁切換弁
１９ パイロット室
２０ ソレノイド
３２ パワーシリンダ
３３ パワーシリンダ

Claims (3)

1. ポンプには、回転に応じた制御流量を吐出する第１，２オービットロールを並列に接続し、第１オービットロールはステアリングホールに連係して、ステアリングホイールの回転力によって回転する構成にし、第２オービットロールは電動モータに連係して、電動モータの駆動力で回転するとともに、この電動モータはジョイスティックによってその回転方向および回転速度が制御される構成にする一方、第１，２オービットロールに電磁切換弁を介して接続されるとともに、上記電磁切換弁の一方にはジョイスティックの操作信号で励磁するソレノイドを設け、他方にはソレノイドの推力に対向するパイロット圧が作用するパイロット室を設けるとともに、このパイロット室には第１オービットロールからの吐出圧が導かれる構成にし、かつ、この電磁切換弁は、上記パイロット室に第１オービットロールの吐出流体圧であるパイロット圧が作用したとき、第１オービットロールをパワーシリンダに連通させる第１切換位置と、上記ソレノイドが励磁したとき、第２オービットロールをパワーシリンダに連通させる第２切換位置とに切り換え可能にした作業車両のステアリング装置。
2. 上記第１，２オービットロールの回転に関連して切り換え方向および切り換え量が制御されるステアリングバルブを、電磁切換弁とパワーシリンダとの間に設けるとともに、このステアリングバルブには、パワーシリンダに流体を供給するためのステアリングポンプと、パワーシリンダからの戻り流体を受け容れるタンクとを接続してなる請求項１記載の作業車両のステアリング装置。
3. 上記ソレノイドが励磁している状態で、上記パイロット室にパイロット圧が作用したとき、上記電磁切換弁が第１切換位置に切り換わる構成にして、ステアリングホイール操作を優先させる構成にした請求項１または２記載の作業車両のステアリング装置。

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