JP2017030438A - Steering device having flow rate amplification function of hydraulic oil - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device having the flow rate amplification function of a hydraulic oil, enabling the flow rate amplification characteristic of the hydraulic oil with respect to the rotational speed of a steering wheel to be easily set or changed, for example, even at a user side.SOLUTION: The steering device having a flow rate amplification function of a hydraulic oil is provided that has a function of amplifying the flow rate of the hydraulic oil supplied to a steering cylinder 4 in accordance with the rotational speed of a steering wheel 8 when performing a steering operation by supplying the hydraulic oil supplied from a pump 1 to the steering cylinder 4 via a priority valve 2 and a control valve 3 for a steering wheel. The steering device has a single electromagnetic proportional valve 5, a steering wheel angle sensor 6 and a controller 7. The flow rate of the hydraulic oil in the electromagnetic proportional valve 5 is controlled by the controller 7 in accordance with the rotational speed of the steering wheel 8 measured by the steering wheel angle sensor 6, and the flow rate of the hydraulic oil supplied to the steering cylinder 4 is amplified.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置に関し、特に、ステアリング動作を行う際に、ハンドルの回転速度に応じてステアリングシリンダに供給する作動油の流量を増幅する機能を有するステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to a steering device having a function of amplifying the flow rate of hydraulic oil, and more particularly to a steering device having a function of amplifying the flow rate of hydraulic oil supplied to a steering cylinder in accordance with the rotational speed of a handle when performing a steering operation. Is.

作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置は、ハンドルの回転速度に応じてステアリングシリンダに供給する作動油の流量を増幅させることによって、素早いステアリング動作を行うことが可能となることから、建設・輸送・農業機械等に広く用いられている。   A steering device having a function of amplifying the flow rate of hydraulic oil can perform quick steering operation by amplifying the flow rate of hydraulic oil supplied to the steering cylinder according to the rotational speed of the steering wheel.・ Widely used for agricultural machinery.

この作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置においては、遅いハンドル操作ではタイヤの切れ角は小さく、早いハンドル操作では、少ないハンドル回転数で大きなタイヤの切れ角を生じさせることが可能となり、運転者の疲労低減に寄与することができる。   In the steering device having the function of amplifying the flow rate of the hydraulic oil, the tire turning angle is small when the steering wheel is operated slowly, and the steering angle of the tire can be increased with a small number of steering wheel revolutions when the steering wheel is operated quickly. This can contribute to the reduction of fatigue.

ところで、従来より、ステアリング装置として、ハンドル用制御弁に、流量メータを内蔵したステアリングコントロールユニットであるイートンコーポレーション製のオービットロール（登録商標）（本明細書において、「ステアリングコントロールユニット」という。）が広く用いられてきた（特許文献１〜３参照。）。   By the way, conventionally, an orbit roll (registered trademark) (referred to as “steering control unit” in this specification) manufactured by Eaton Corporation, which is a steering control unit in which a flow meter is incorporated in a steering valve, is used as a steering device. It has been widely used (see Patent Documents 1 to 3).

米国特許第Ｒｅ２５，１２６号明細書US Patent No. Re25,126 米国特許第３，９０５，７２８号明細書U.S. Pat. No. 3,905,728 米国特許第３，９５３，１５８号明細書US Pat. No. 3,953,158

上記ステアリングコントロールユニットにおいては、図５〜図６に示すように、その内部部品であるスプールＳＰ及びスリーブＳＬに、流量増幅させるためのオリフィス通路ＯＲを形成し、このオリフィス通路ＯＲによって、ハンドルの回転速度に応じてオリフィス通路ＯＲを流通する作動油の流量を制御することで、ステアリングシリンダに供給する作動油の流量を増幅するようにしていた。   In the steering control unit, as shown in FIGS. 5 to 6, an orifice passage OR for amplifying the flow rate is formed in the spool SP and the sleeve SL which are internal components, and the rotation of the steering wheel is performed by the orifice passage OR. The flow rate of the hydraulic fluid supplied to the steering cylinder is amplified by controlling the flow rate of the hydraulic fluid flowing through the orifice passage OR according to the speed.

このため、ハンドルの回転速度に対する作動油の流量増幅特性は、ステアリングコントロールユニットの内部部品であるスプールＳＰ及びスリーブＳＬによって形成されるオリフィス通路ＯＲで決定される当該ステアリングコントロールユニット固有のものとなるため、例えば、ユーザーサイドでは設定、変更することができなかった。
また、この作動油の流量増幅機能を利用できるステアリングシステムは、ロードセンシングステアリングシステムのみであった。 Therefore, the flow rate amplification characteristic of the hydraulic oil with respect to the rotational speed of the steering wheel is unique to the steering control unit determined by the orifice passage OR formed by the spool SP and the sleeve SL which are internal components of the steering control unit. For example, it was not possible to set or change on the user side.
Further, the only steering system that can utilize the flow rate amplifying function of the hydraulic oil is a load sensing steering system.

本発明は、上記従来のステアリングコントロールユニットを用いた作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置の有する問題点に鑑み、ハンドルの回転速度に対する作動油の流量増幅特性を、容易に、例えば、ユーザーサイドでも、設定、変更することができるようにした作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置を提供することを第１の目的とする。   In view of the problem of the steering apparatus having the hydraulic oil flow amplification function using the above-described conventional steering control unit, the present invention can easily obtain the flow amplification characteristic of the hydraulic oil with respect to the rotational speed of the handle, for example, the user side However, a first object is to provide a steering device having a function of amplifying the flow rate of hydraulic fluid that can be set and changed.

また、本発明は、作動油の流量増幅機能を利用できるステアリングシステムを、ロードセンシングステアリングシステムに加え、オープンセンタステアリングシステムに適用することができるようにした作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置を提供することを第２の目的とする。   In addition, the present invention provides a steering system having a hydraulic oil flow amplification function that can be applied to an open center steering system in addition to a load sensing steering system. The second purpose is to provide it.

上記第１の目的を達成するため、本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置は、ポンプから供給される作動油を、ハンドル用制御弁を介して、ステアリングシリンダに供給することによってステアリング動作を行う際に、ハンドルの回転速度に応じてステアリングシリンダに供給する作動油の流量を増幅する機能を有するステアリング装置において、単一の電磁比例弁、ハンドル角センサ及びコントローラを備え、ハンドル角センサによって測定したハンドルの回転速度に応じて、コントローラによって電磁比例弁の作動油の流量を制御し、ステアリングシリンダに供給する作動油の流量を増幅するようにしたことを特徴とする。   In order to achieve the first object, the steering device having the function of amplifying the flow rate of the hydraulic oil according to the present invention steers by supplying the hydraulic oil supplied from the pump to the steering cylinder via the steering control valve. A steering device having a function of amplifying the flow rate of hydraulic oil supplied to a steering cylinder in accordance with the rotational speed of a steering wheel when performing an operation, comprising a single electromagnetic proportional valve, a steering wheel angle sensor, and a controller. The flow rate of hydraulic oil supplied to the steering cylinder is amplified by controlling the flow rate of hydraulic oil in the electromagnetic proportional valve by a controller in accordance with the rotational speed of the steering wheel measured by the above.

この場合において、ハンドル用制御弁に、流量メータを内蔵したステアリングコントロールユニットを、電磁比例弁に、２ポート２位置の電磁比例弁を用い、ステアリングコントロールユニットの流量メータの作動油路と、電磁比例弁の作動油路とを並列に配列して作動油をステアリングシリンダに供給するようにすることができる。   In this case, a steering control unit incorporating a flow meter is used for the steering control valve, and a 2-port 2-position electromagnetic proportional valve is used for the electromagnetic proportional valve. The hydraulic fluid can be supplied to the steering cylinder by arranging the hydraulic fluid passages of the valves in parallel.

上記第２の目的を達成するため、本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置は、プライオリティバルブを備えることにより、ロードセンシングステアリングシステムに適用するようにしたり、圧力補償弁を備えることにより、オープンセンタステアリングシステムに適用するようにすることができる。   In order to achieve the second object, the steering device having the function of amplifying the flow rate of the hydraulic oil according to the present invention is provided with a priority valve so as to be applied to a load sensing steering system, or provided with a pressure compensation valve. It can be adapted to an open center steering system.

本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置によれば、ハンドル角センサによって測定したハンドルの回転速度に応じて、コントローラによって電磁比例弁の作動油の流量を制御し、ステアリングシリンダに供給する作動油の流量を増幅するようにするようにしているので、ハンドルの回転速度に対する作動油の流量増幅特性を、単一の電磁比例弁の作動油の流量を制御するコントローラのプログラミングにより、容易に、例えば、ユーザーサイドでも、設定、変更することができる。   According to the steering device having the function of amplifying the flow rate of hydraulic fluid of the present invention, the flow rate of the hydraulic fluid of the electromagnetic proportional valve is controlled by the controller in accordance with the rotational speed of the handle measured by the handle angle sensor and supplied to the steering cylinder. Since the flow rate of hydraulic fluid is amplified, the flow rate amplification characteristic of hydraulic fluid with respect to the rotational speed of the handle can be easily set by programming the controller that controls the flow rate of hydraulic fluid for a single solenoid proportional valve. For example, it can be set and changed on the user side.

また、ハンドル用制御弁に、流量メータを内蔵したステアリングコントロールユニットを、電磁比例弁に、２ポート２位置の電磁比例弁を用い、ステアリングコントロールユニットの流量メータの作動油路と、電磁比例弁の作動油路とを並列に配列して作動油をステアリングシリンダに供給するようにすることにより、電磁比例弁を小さいスペースに設置することができ、ハンドル用制御弁を構成するステアリングコントロールユニットに付属又は一体化することができる。   In addition, a steering control unit with a built-in flow meter is used as the steering control valve, and a 2-port 2-position electromagnetic proportional valve is used as the electromagnetic proportional valve. By arranging the hydraulic oil passage in parallel and supplying the hydraulic oil to the steering cylinder, the electromagnetic proportional valve can be installed in a small space and attached to the steering control unit constituting the steering control valve or Can be integrated.

また、本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置によれば、作動油の流量増幅機能を利用できるステアリングシステムを、ロードセンシングステアリングシステムに加え、オープンセンタステアリングシステムにも適用することができる。   Further, according to the steering device having the hydraulic oil flow amplification function of the present invention, the steering system that can use the hydraulic oil flow amplification function can be applied to an open center steering system in addition to the load sensing steering system. .

本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置をロードセンシングステアリングシステムに適用したシステム構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the system configuration | structure which applied the steering apparatus which has the flow volume amplification function of the hydraulic oil of this invention to the load sensing steering system. 同概略図である。It is the same schematic. 本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置をオープンセンタステアリングシステムに適用したシステム構成を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the system configuration | structure which applied the steering device which has the flow volume amplification function of the hydraulic oil of this invention to an open center steering system. 本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置をオープンセンタステアリングシステムに適用したシステム構成を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the system configuration | structure which applied the steering device which has the flow volume amplification function of the hydraulic oil of this invention to an open center steering system. 従来の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置をロードセンシングステアリングシステムに適用したシステム構成を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the system structure which applied the steering device which has the flow volume amplification function of the conventional hydraulic fluid to the load sensing steering system. ステアリングコントロールユニットの分解説明図である。It is a decomposition explanatory view of a steering control unit.

以下、本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。   Embodiments of a steering device having a function of amplifying hydraulic fluid according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

［ロードセンシングステアリングシステム］
図１〜図２に、本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置をロードセンシングステアリングシステムに適用したシステム構成を示す。 [Load sensing steering system]
1 to 2 show a system configuration in which a steering device having a function of amplifying hydraulic fluid according to the present invention is applied to a load sensing steering system.

この作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置は、ポンプ１から供給される作動油を、プライオリティバルブ２及びハンドル用制御弁３を介して、ステアリングシリンダ４に供給することによってステアリング動作を行う際に、ハンドル８の回転速度に応じてステアリングシリンダ４に供給する作動油の流量を増幅する機能を有するもので、単一の電磁比例弁５、ハンドル角センサ６及びコントローラ７を備え、ハンドル角センサ６によって測定したハンドル８の回転速度に応じて、コントローラ７によって電磁比例弁５の作動油の流量を制御し、ステアリングシリンダ４に供給する作動油の流量を増幅するようにしたものである。   The steering device having the function of amplifying the flow rate of hydraulic oil performs a steering operation by supplying hydraulic oil supplied from the pump 1 to the steering cylinder 4 via the priority valve 2 and the handle control valve 3. , Which has a function of amplifying the flow rate of hydraulic oil supplied to the steering cylinder 4 in accordance with the rotational speed of the handle 8, and includes a single electromagnetic proportional valve 5, a handle angle sensor 6, and a controller 7. The flow rate of the hydraulic oil supplied to the steering cylinder 4 is amplified by controlling the flow rate of the hydraulic oil in the electromagnetic proportional valve 5 by the controller 7 in accordance with the rotational speed of the handle 8 measured by the above.

この場合において、ハンドル用制御弁３には、流量メータ３１を内蔵したステアリングコントロールユニットであるイートンコーポレーション製のオービットロール（登録商標）を好適に用いることができる。
このステアリングコントロールユニットは、例えば、ハンドル８を左回転した場合はＬポートから、またハンドル８を右回転させた場合はＲポートから、ハンドル８の回転量に比例した作動油を吐出するように構成されている。
ステアリングコントロールユニットの入力側のＴポートはドレン油路を介してタンク９に接続されている。ステアリングシリンダ４の一方のシリンダ室に作動油が供給されている場合、他方のシリンダ室の油路は、このＴポートを介してドレン油路に接続される。 In this case, an orbit roll (registered trademark) manufactured by Eaton Corporation, which is a steering control unit with a built-in flow meter 31, can be suitably used for the handle control valve 3.
For example, the steering control unit is configured to discharge hydraulic oil proportional to the amount of rotation of the handle 8 from the L port when the handle 8 is rotated counterclockwise, and from the R port when the handle 8 is rotated clockwise. Has been.
The T port on the input side of the steering control unit is connected to the tank 9 via a drain oil passage. When hydraulic oil is supplied to one cylinder chamber of the steering cylinder 4, the oil passage of the other cylinder chamber is connected to the drain oil passage via this T port.

そして、ハンドル用制御弁３を構成するステアリングコントロールユニットの流量メータ３１の作動油路と、電磁比例弁５の作動油路とを並列に配列して作動油をステアリングシリンダ４に供給するようにする。   The hydraulic oil path of the flow meter 31 of the steering control unit constituting the steering control valve 3 and the hydraulic oil path of the electromagnetic proportional valve 5 are arranged in parallel to supply the hydraulic oil to the steering cylinder 4. .

電磁比例弁５は、１つの作動油路の作動油の流量を制御することができる、２ポート２位置の電磁比例弁を使用する。このため、この電磁比例弁５は、小さいスペースに設置することができ、ハンドル用制御弁３を構成するステアリングコントロールユニットに付属又は一体化することができる。   The electromagnetic proportional valve 5 uses a two-port, two-position electromagnetic proportional valve that can control the flow rate of the hydraulic oil in one hydraulic oil passage. For this reason, the electromagnetic proportional valve 5 can be installed in a small space, and can be attached to or integrated with the steering control unit constituting the steering control valve 3.

この作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置によれば、ハンドル角センサ６によって測定したハンドル８の回転速度に応じて、コントローラ７によって電磁比例弁５に印加する電流の大きさを変化させることで作動油の流量を制御し、ステアリングシリンダ４に供給する作動油の流量を増幅するようにするようにしているので、ハンドル８の回転速度に対する作動油の流量増幅特性を、単一の電磁比例弁５の作動油の流量を制御するコントローラ７のプログラミングにより、容易に、例えば、ユーザーサイドでも、設定、変更することができる。   According to the steering device having the function of amplifying the flow rate of hydraulic oil, the controller 7 changes the magnitude of the current applied to the electromagnetic proportional valve 5 according to the rotational speed of the handle 8 measured by the handle angle sensor 6. Since the flow rate of the hydraulic fluid is controlled to amplify the flow rate of the hydraulic fluid supplied to the steering cylinder 4, the flow rate amplification characteristic of the hydraulic fluid with respect to the rotational speed of the handle 8 can be expressed by a single electromagnetic proportional valve. By the programming of the controller 7 that controls the flow rate of the hydraulic fluid 5, it can be set and changed easily, for example, even on the user side.

［オープンセンタステアリングシステム］
図３及び図４に、本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置をオープンセンタステアリングシステムに適用したシステム構成を示す。 [Open center steering system]
3 and 4 show a system configuration in which the steering device having the function of amplifying the flow rate of hydraulic fluid according to the present invention is applied to an open center steering system.

オープンセンタステアリングシステムの場合、タンクラインにポンプ１からの作動油をブリードオフさせているため、ステアリングシリンダ４の負荷圧力によって電磁比例弁５を流通する作動油の流量が異なってくる。
このため、電磁比例弁５を流通する作動油の流量が、ステアリングシリンダ４の負荷圧力の影響を受けないようにするために、圧力補償弁１０を備えるようにしている。 In the case of the open center steering system, the hydraulic oil from the pump 1 is bleed off in the tank line, so that the flow rate of the hydraulic oil flowing through the electromagnetic proportional valve 5 varies depending on the load pressure of the steering cylinder 4.
For this reason, the pressure compensation valve 10 is provided so that the flow rate of the hydraulic oil flowing through the electromagnetic proportional valve 5 is not affected by the load pressure of the steering cylinder 4.

この場合、圧力補償弁１０は、ハンドル用制御弁３を構成するステアリングコントロールユニットに付属又は一体化することができる。   In this case, the pressure compensation valve 10 can be attached to or integrated with a steering control unit constituting the steering control valve 3.

図３は、電磁比例弁５の作動油路の上流側に、図４は、圧力補償弁１０を電磁比例弁５の作動油路の下流側に、圧力補償弁１０を配置した例を示す。   FIG. 3 shows an example in which the pressure compensation valve 10 is arranged on the upstream side of the hydraulic oil passage of the electromagnetic proportional valve 5, and FIG. 4 shows the pressure compensation valve 10 on the downstream side of the hydraulic oil passage of the electromagnetic proportional valve 5.

図３及び図４に示す作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置のその他の構成及び作用は、図１〜図２に示す作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置と同様である。   Other configurations and operations of the steering device having the hydraulic oil flow amplification function shown in FIGS. 3 and 4 are the same as those of the steering device having the hydraulic oil flow amplification function shown in FIGS.

以上、本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。   As mentioned above, although the steering device having the function of amplifying the flow rate of hydraulic fluid according to the present invention has been described based on a plurality of embodiments, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiments, and departs from the spirit thereof. The configuration can be appropriately changed within a range not to be performed.

本発明の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置は、ハンドルの回転速度に対する作動油の流量増幅特性を、容易に、例えば、ユーザーサイドでも、設定、変更することができるようにしたものであり、建設・輸送・農業機械等のステアリング装置の用途に好適に用いることができる。   The steering device having the function of amplifying the flow rate of the hydraulic oil according to the present invention is configured such that the flow rate amplification characteristic of the hydraulic oil with respect to the rotational speed of the handle can be set and changed easily, for example, even on the user side. It can be suitably used for steering devices such as construction, transportation, and agricultural machinery.

１ ポンプ
２ プライオリティバルブ
３ ハンドル用制御弁
４ ステアリングシリンダ
５ 電磁比例弁
６ ハンドル角センサ
７ コントローラ
８ ハンドル
９ タンク
１０ 圧力補償弁 1 Pump 2 Priority Valve 3 Handle Control Valve 4 Steering Cylinder 5 Electromagnetic Proportional Valve 6 Handle Angle Sensor 7 Controller 8 Handle 9 Tank 10 Pressure Compensation Valve

Claims (4)

ポンプから供給される作動油を、ハンドル用制御弁を介して、ステアリングシリンダに供給することによってステアリング動作を行う際に、ハンドルの回転速度に応じてステアリングシリンダに供給する作動油の流量を増幅する機能を有するステアリング装置において、単一の電磁比例弁、ハンドル角センサ及びコントローラを備え、ハンドル角センサによって測定したハンドルの回転速度に応じて、コントローラによって電磁比例弁の作動油の流量を制御し、ステアリングシリンダに供給する作動油の流量を増幅するようにしたことを特徴とする作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置。   When steering operation is performed by supplying the hydraulic oil supplied from the pump to the steering cylinder via the steering control valve, the flow rate of the hydraulic oil supplied to the steering cylinder is amplified according to the rotational speed of the steering wheel. In a steering device having a function, a single electromagnetic proportional valve, a handle angle sensor and a controller are provided, and the flow rate of the hydraulic proportional valve is controlled by the controller in accordance with the rotational speed of the handle measured by the handle angle sensor. A steering device having a function of amplifying the flow rate of hydraulic fluid, wherein the flow rate of hydraulic fluid supplied to the steering cylinder is amplified. ハンドル用制御弁に、流量メータを内蔵したステアリングコントロールユニットを、電磁比例弁に、２ポート２位置の電磁比例弁を用い、ステアリングコントロールユニットの流量メータの作動油路と、電磁比例弁の作動油路とを並列に配列して作動油をステアリングシリンダに供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置。   The steering control unit with a built-in flow meter is used as the steering control valve, and the 2-port 2-position electromagnetic proportional valve is used as the electromagnetic proportional valve. 2. The steering device having a function of amplifying the flow rate of hydraulic fluid according to claim 1, wherein the hydraulic fluid is supplied to the steering cylinder by arranging the passages in parallel. プライオリティバルブを備えることにより、ロードセンシングステアリングシステムに適用するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置。   The steering device having a function of amplifying the flow rate of hydraulic oil according to claim 1 or 2, wherein the steering device is applied to a load sensing steering system by providing a priority valve. 圧力補償弁を備えることにより、オープンセンタステアリングシステムに適用するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置。   The steering device having a function of amplifying the flow rate of hydraulic oil according to claim 1 or 2, wherein the steering device is applied to an open center steering system by providing a pressure compensation valve.
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