JP3988148B2 - ステアリングバルブ - Google Patents

Description

本発明は、ホイルローダの如き車両に用いられるステアリングバルブに関する。

一般的に、ステアリングバルブはホイルローダの如き車両に用いられている。図４はホイールローダの一部破断側面図である。図４に示すように、ホイールローダ１００は車体１０１を備える。この車体１０１の前方上部には、アーム１０２の基端部が回動自在に取り付けられている。車体１０１のアーム１０２の基端部の取付位置よりも下方に、軸方向に進退可能なロッド１０３ａを有するアームシリンダ１０３が回動自在に取り付けられている。アームシリンダ１０３のロッド１０３ａの先端部がアーム１０２の先端部と基端部との中間部に接続されている。アーム１０２が、アームシリンダ１０３のロッド１０３ａの進退によってアーム１０２の基端部を中心として上下方向に回動されるようになっている。

アーム１０２の先端部には、土砂ＬＤなどを収容するバケット１０４が回動自在に取り付けられている。車体１０１の前方上部に当該バケット１０４を回動させるバケットシリンダ１０５の基端部が回動自在に取り付けられている。バケットシリンダ１０５は軸方向に進退可能なロッド１０５ａを有しており、ロッド１０５ａの先端部がレバー１０６を介して前記バケット１０４が接続されている。バケット１０４が、バケットシリンダ１０５のロッド１０５ａの進退によってアーム１０２の先端部を中心として上下方向に回動されるようになっている。

前記車体１０１の前方下部および後方下部には、一対の車輪１０７ａ、１０７ｂがそれぞれ設けられている。車体１０１の前輪１０７ａと後輪１０７ｂとの間には、図示されていないが、それぞれが軸方向に進退可能なロッド１０８ａを有する２つのステアリングシリンダ１０８が、軸方向がホイルローダ１００の進行方向と略一致するように車体１０１の幅方向に並設されている。各ロッド１０８ａは、前輪１０７ａの車体１０１の進行方向に対する向きを変えうるように、つまりホイルローダ１００を左右に旋回させたり直進させることが可能なように、車体１０１の前方部１０１ａに接続されている。

前記車体１０１の後方部１０１ｂには、動力を発生する原動機１０９が搭載されている。この原動機１０９には、変速機１０９ａを介して前記車輪１０７ａ、１０７ｂが接続されている。これにより車体１０１の走行速度を変えることが可能となる。また原動機１０９には、前記アームシリンダ１０３およびバケットシリンダ１０５のそれぞれに作動油を送給するメインポンプ１１０と、前記ステアリングシリンダ１０８に作動油を送給するステアリングポンプ１１１とが同軸にまたは並列に連結されている。これらのポンプ１１０、１１１は、車体１０１の進行方向中央近傍であって原動機１０９の前方に配置されている。また車体１０１の進行方向中央近傍には、ステアリングシリンダ１０８への作動油の送給を制御して当該ステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａの進退を制御するステアリングバルブ１１２、前記アームシリンダ１０３およびバケットシリンダ１０５への作動油の送給を制御して各シリンダ１０３、１０５のロッド１０３ａ、１０５ａの進退を制御するマルチコントロールバルブ１１３、および、作動油を溜めるタンク１１４が設けられている。

図５は、以上のように構成されるホイルローダ１００の概略油圧回路図である。図５に示すように、前記ステアリングシリンダ１０８は、前記ステアリングバルブ１１２を通じてステアリングポンプ１１１に油圧的に接続されている。同様に前記アームシリンダ１０３およびバケットシリンダ１０５は、前記マルチコントロールバルブ１１３を通じてメインポンプ１１０に油圧的に接続されている。

ステアリングバルブ１１２は、ステアリングシリンダ１０８への作動油の流れ方向を切り換える方向切換バルブ１１５と、ステアリングシリンダ１０８への作動油の流量を制御する流量コントロールバルブ１１６とを備える。方向切換バルブ１１５は、４ポート３ポジションの弁構造を有し、内部にその軸方向に移動可能なステアリングスプールを備える。流量コントロールバルブ１１６は、３ポート２ポジションの弁構造を有し、内部にその軸方向に移動可能なフロコンスプールを備える。

上述した方向切換バルブ１１５の４ポートのうち１つは、一方のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａ側に、および他方のステアリングシリンダ１０８のシリンダ側に連通している。方向切換バルブ１１５の４ポートのうちの他の１つは、一方のステアリングシリンダ１０８のシリンダ側に、および他方のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａ側に連通している。方向切換バルブ１１５の４ポートのうちのさらに他の１つは、流量コントロールバルブ１１６の３つのポートのうちの１つに連通している。方向切換バルブ１１５の４ポートのうちの別の１つは、タンク１１４に連通している。

上述した流量コントロールバルブ１１６の３ポートの１つは、上記のとおり、方向切換バルブ１１５の４ポートのうちの１つに連通している。流量コントロールバルブ１１６の３ポートのうちの他の１つは、前記マルチコントロールバルブ１１３に連通している。流量コントロールバルブ１１６の３ポートのうちのさらに他の１つは、前記ステアリングポンプ１１１の吐出側に連通している。

前記方向切換バルブ１１５のステアリングスプールの軸方向両側には、当該ステアリングスプールの軸方向両端部をそれぞれ付勢する第一のバネ１１５ａと、当該ステアリングスプールの軸方向両端部にパイロット圧力を導くパイロットポート１１５ｂが設けられている。前記ステアリングスプールは、前記第一のバネ１１５ａの付勢力およびパイロットポート１１５ｂから導かれるパイロット圧力によって３つのポジションＡ、Ｂ、Ｃに移動されるようになっている。パイロットポート１１５ｂから導かれるパイロット圧力が略同じである場合、前記ステアリングスプールの軸方向両側に配置される第一のバネ１１５ａのステアリングスプールに作用する付勢力が釣り合って、ステアリングスプールがポジションＢ（中立位置）に位置するようになっている。図５の右側のパイロットポート１１５ｂから導かれるパイロット圧力が図５の左側のパイロットポート１１５ｂに導かれるパイロット圧力よりも大きい場合、ステアリングスプールがポジションＣに位置するようになっている。これとは逆の場合、ステアリングスプールがポジションＡに位置するようになっている。ここではパイロット圧力によってステアリングスプールを移動させているが、これに代えてステアリングスプールを機械的にリンクなどを用いて移動させる場合もある。

前記流量コントロールバルブ１１６のフロコンスプールは、その軸方向一端部に配置される第二のバネ１１６ａの付勢力、および、軸方向他端部に作用するステアリングポンプ１１１からの作動油の圧力によって２つのポジションＤ、Ｅに移動されるように構成されている。ステアリングポンプ１１１から吐出される作動油の圧力が所定値を超えるときに、第二のバネ１１６ａの付勢力に打ち勝って、フロコンスプールがポジションＥに移動されるようになっている。

具体的にステアリングスプールがポジションＡに移動されると、例えばホイルローダ１００の進行方向に対して左側のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａ側、および、右側のステアリングシリンダ１０８のシリンダ側に作動油が送給されるとともに、左側のステアリングシリンダ１０８のシリンダ側の作動油、および、右側のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａ側の作動油がタンク１１４に戻る。これにより左側のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａが後退し、右側のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａが前進する。その結果、前輪１０７ａが車体１０１の進行方向に対して左側に向き、車体１０１が左側に旋回する。

ステアリングスプールがポジションＢに移動されると、２つのステアリングシリンダ１０８と、ステアリングポンプ１１１およびタンク１１４とが油圧的に遮断される。その結果車体１０１は旋回状態を保持する。このとき、ステアリングポンプ１１１から吐出される作動油は行き場がなくステアリングポンプ１１１の吐出側の作動油の圧力が上昇する。この圧力がフロコンスプールをポジションＤに保持するための第二のバネ１１６ａの付勢力に打ち勝って、フロコンスプールがポジションＥに移動される。その結果、ステアリングポンプ１１１から吐出される作動油はマルチコントロールバルブ１１３に送給され、アームシリンダ１０３およびバケットシリンダ１０５の駆動に供される。

ステアリングスプールがポジションＣに移動されると、ホイルローダ１００の進行方向に対して左側のステアリングシリンダ１０８のシリンダ側、および、右側のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａ側に作動油が送られ、左側のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａ側の作動油、および、右側のステアリングシリンダ１０８のシリンダ側の作動油がタンク１１４に戻る。これにより左側のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａが前進し、右側のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａが後退する。その結果、前輪１０７ａが車体１０１の進行方向に対して右側に向き、車体１０１が右側に旋回する。

以上のように構成されるステアリングバルブ１１２では、ステアリングポンプ１１１を運転していないとき、上述した作用により、ステアリングスプールがポジションＢに、またフロコンスプールがポジションＤに位置する。したがってステアリングポンプ１１１始動時には各スプールはポジションＢ、Ｄに位置する。このような構成の場合、組立、修理直後には、ステアリングポンプ１１１始動時にステアリングポンプ１１１およびステアリングバルブ１１２の方向切換弁１１５までの油路内に空気が溜まる。さらに上述のようにステアリングポンプ１１１を運転していないときは、各スプールがポジションＢ、Ｄに位置しており、空気がタンク１１４側に抜けにくいという問題がある。その結果、ステアリングポンプ１１１の潤滑が不十分となるためステアリングポンプ１１１はいわゆるドライ運転状態となり、当該ステアリングポンプ１１１が摩耗したり損傷する場合がある。

もちろんこの場合、ステアリングポンプ１１１をタンク１１４内の作動油の液面レベルより低い場所に設置すれば上記のような問題は生じないが、ホイルローダ１００の如き車両では設置スペースの制限からステアリングポンプ１１１をタンク１１４内の作動油の液面レベルより低い場所に設置することができない場合が多い。

そのため従来より、ステアリングポンプ１１１のドライ運転を防止すべく、ステアリングポンプ１１１の始動時の運転時間を制限している。しかしながらこの方法ではステアリングポンプ１１１から吐出される作動油の圧力が上昇するまでに時間を要する。その結果ホイルローダ１００をすぐに始動させることができないし、また始動運転中にステアリングポンプ１１１がドライ運転状態になる可能性もある。さらに上記空気が前記油路内から前記運転時間内に抜けない場合、何回もステアリングポンプ１１１を起動させる必要があり、手間が掛かりうる。

また特許文献１に開示された発明では、ステアリングポンプの吸い込みラインにエア抜きフィルタを設けて、ステアリングポンプに空気が流入するのを防止している。これによりキャビテーションの発生を抑制してステアリングポンプの損傷を防止している。しかしながらホイルローダ１００が全体的に大きくなるとともに油圧回路が複雑になりうる。したがってこの方法はコンパクトにすることが要求されるようなホイルローダ１００の如き車両には不向きである。またこれでは上記のステアリングポンプ１１１とステアリングバルブ１１２との間の油路内にある空気を抜くことができない。
実開平６−３４７０３号公報 （第２頁、図１）

本発明は、簡単な構造で、ステアリングポンプからステアリングバルブに至るまでの油路に溜まる空気をタンク側に迅速に抜くことができるステアリングバルブを提供することを目的とする。

また本発明は、ステアリングポンプからステアリングバルブに至るまでの油路に溜まる空気とともにタンク側に抜ける作動油の量を抑えることができるステアリングバルブを提供することを目的とする。

本発明に係るステアリングバルブは、車体の進行方向に対する向きを変えうるように連結された軸方向に進退可能なロッドを有するステアリングシリンダと、当該ステアリングシリンダに作動油を送給するステアリングポンプとを有する車両に適用される、前記ステアリングポンプとステアリングシリンダとの間を油圧的に接続する油路に設けられ当該ステアリングポンプから前記ステアリングシリンダに送給される作動油の流れの状態量を制御するステアリングバルブであって、前記ステアリングシリンダへの作動油の流れ方向を切り換える方向切換バルブと、当該方向切換バルブを通じて前記ステアリングシリンダに送給する作動油の流量を制御する流量コントロールバルブとを備えており、当該方向切換バルブが、前記ステアリングシリンダのロッド側およびシリンダ側にそれぞれ連通する第一および第二のポート、前記ステアリングポンプの吐出側に連通する第三のポート、並びに作動油を溜めるタンクに連通する第四のポートと、軸方向に移動可能なステアリングスプールと、当該ステアリングスプールの軸方向両端側に設けられて、ステアリングスプールを軸方向の両側のいずれか一方または両方から付勢して、前記各ポート間を遮断する中立位置、前記第一ポートと第四のポートとの間および前記第二のポートと第三のポートとの間をそれぞれ連通する第一の位置、並びに第一のポートと第三のポートとの間および第二のポートと第四のポートとの間をそれぞれ連通する第二の位置のうちのいずれかの位置に移動可能な第一の付勢手段とを備えており、当該ステアリングスプールが、前記中立位置で前記第三のポートおよび前記第四のポートを油圧的に接続するバイパス通路を備えており、前記流量コントロールバルブが、前記ステアリングポンプの吐出側に連通する第五のポート、前記方向切換バルブの第三のポートに連通する第六のポート、および前記車両のステアリングシリンダに利用されていない油路に連通する第七のポートと、軸方向に移動可能なフロコンスプールと、当該フロコンスプールの軸方向一端部側に配置され、フロコンスプールの軸方向一端部を付勢して前記第五のポートと第六のポートとの間を連通する位置を維持する第二の付勢手段とを備えており、前記ステアリングポンプの吐出側の作動油の圧力が所定値を超えるときに、当該圧力による前記フロコンスプールの軸方向他端部に作用する力が前記第二の付勢手段の付勢力に打ち勝って当該フロコンスプールを前記第五のポートと第七のポートとを連通する位置に移動するように構成されている。

ステアリングポンプを初めて起動する場合やステアリングポンプを比較的長時間停止していて再起動する場合、ステアリングポンプからステアリングバルブに至るまでの油路に空気が溜まっていることがある。しかもこの場合ステアリングスプールは中立位置にあるので、ステアリングポンプを起動しても前記空気は前記油路からタンク側にすぐに抜けない。

これに対処するため本発明では、ステアリングスプールが中立位置にあるときに第三のポートおよび第四のポートを油圧的に接続するバイパス通路を設けている。これにより、ステアリングポンプからステアリングバルブに至るまでの油路に溜まる空気を、前記バイパス通路を通じてタンクに迅速に抜くことが可能となる。その結果、ステアリングポンプは作動油をスムーズに吸い込むことが可能となる。これにより、ステアリングポンプのドライ運転を防止することが可能となる。

また作業用車両の旋回の駆動用に作動油を用いない場合、つまりステアリングスプールが中立位置にある場合、ステアリングポンプの吐出側の作動油の圧力が上昇し、この圧力による前記フロコンスプールの軸方向他端部に作用する力が前記第二の付勢手段の付勢力に打ち勝って、フロコンスプールは、前記第五のポートと第七のポートとを連通する位置に移動される。これによりステアリングポンプから吐出される作動油は、作業用車両の作業用油路に送られ作業用車両の作業に供される。

前記バイパス通路が、その中を流れる作動油の流量を規制する絞り部を備えてもよい。この構成では、ステアリングスプールが中立位置にあるときに、ステアリングポンプからバイパス通路を通じてタンクに流れる作動油の量を抑えることが可能となる。これにより、ステアリングポンプの動力損失を抑制することが可能となる。なお、絞り部の流路断面積は前記空気を前記油路から抜くのに必要な大きさに適宜設定される。

前記バイパス通路が、前記ステアリングスプールをその軸方向に対して横切るように形成されており、前記バイパス通路の軸方向の所定位置に、当該バイパス通路の内壁面から内側に向けて延びるように流路断面積を減少させる絞り部が形成されることが好ましい。また前記バイパス通路および前記絞り部の各流路が、それぞれの軸方向に対して断面円形状に形成され、かつ同軸に配されてなることが好ましい。

ステアリングポンプからステアリングバルブに至るまでの油路に溜まる空気を抜く方法として、ステアリングポンプとステアリングバルブとの間の油路に空気抜き回路（外部配管）を別体に設けることも可能である。しかし本発明では、上記の通り、バイパス通路をステアリングスプールに設けることにより、ステアリングバルブの構成を簡単にしている。

本発明に係るステアリングバルブを用いれば、ステアリングポンプからステアリングバルブに至るまでの油路に溜まる空気を迅速に抜くことが可能となる。これによりステアリングポンプのドライ運転を防止することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るステアリングバルブは、図４および図５を参照して説明した従来のステアリングバルブと相違するところは、ステアリングスプールがバイパス通路を有する点である。従って、図５に示した従来のステアリングバルブと同等の部品には、同一の符号を付している。

図１は、本発明の実施形態に係るステアリングバルブの油圧回路図を示しており、（ａ）は本実施形態の特徴を表す概略油圧回路図を示し、（ｂ）は本実施形態の詳細油圧回路図を示している。図１中の符号ＡＡ〜ＥＥは、図５中の符号ＡＡ〜ＥＥにそれぞれ対応する。

図１（ａ）に示すように、本発明の実施形態に係るステアリングバルブ１１２は、図５に示した従来技術と同様に、方向切換バルブ１１５と、流量コントロールバルブ１１６を備える。以下、詳細に説明する。なおこの説明には、説明の都合上、従来技術の説明と重複する部分を含む。

前記方向切換バルブ１１５は、４ポート３ポジションの弁構造を有し、内部にその軸方向に移動可能なステアリングスプールを備える。前記流量コントロールバルブ１１６は、３ポート２ポジションの弁構造を有し、内部にその軸方向に移動可能なフロコンスプールを備える。ただし、これに限定されるものではない。

図１（ａ）および図５を参照して、前記方向切換バルブ１１５の４ポートのうち１つは、一方のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａ側に、および他方のステアリングシリンダ１０８のシリンダ側に連通している。方向切換バルブ１１５の４ポートのうちの他の１つは、一方のステアリングシリンダ１０８のシリンダ側に、および他方のステアリングシリンダ１０８のロッド１０８ａ側に連通している。方向切換バルブ１１５の４ポートのうちのさらに他の１つは、流量コントロールバルブ１１６の３つのポートのうちの１つに連通している。方向切換バルブ１１５の４ポートのうちの別の１つは、タンク１１４に連通している。以下、これらのポートをそれぞれ第一〜第四のポート１１７ａ〜１１７ｄと呼ぶ。

前記流量コントロールバルブ１１６の３ポートの１つは、前記ステアリングポンプ１１１の吐出側に連通している。流量コントロールバルブ１１６の３ポートのうちの他の１つは、上記のとおり、方向切換バルブ１１５の４ポートのうちの１つに連通している。流量コントロールバルブ１１６の３ポートのうちのさらに他の１つは、マルチコントロールバルブ１１３に連通している。以下、これらのポートをそれぞれ第五〜第七のポート１１８ａ〜１１８ｃと呼ぶ。

前記方向切換バルブ１１５のステアリングスプールの軸方向両側には、当該ステアリングスプールの軸方向両端部を付勢する第一のバネ１１５ａと、当該ステアリングスプールの軸方向両端部にパイロット圧力を導くパイロットポート１１５ｂとが設けられている。前記ステアリングスプールは、第一のバネ１１５ａの付勢力、および、パイロットポート１１５ｂから導かれるパイロット圧力によって３つのポジションＡ、Ｂ、Ｃに移動されるようになっている。両側のパイロットポート１１５ｂから導かれるパイロット圧力が略同じである場合、前記ステアリングスプールの軸方向両側にそれぞれ配置される第一のバネ１１５ａのステアリングスプールに作用する付勢力が釣り合って、ステアリングスプールがポジションＢ（中立位置）に位置する。図１（ａ）の右側のパイロットポート１１５ｂから導かれるパイロット圧力が図１（ａ）の左側のパイロットポート１１５ｂに導かれるパイロット圧力よりも大きい場合、ステアリングスプールがポジションＣに位置する。これとは逆の場合、ステアリングスプールがポジションＡに位置する。なお、この第一のバネ１１５ａおよびパイロットポート１１５ｂが第一の付勢手段を構成する。

この方向切換バルブ１１５は、ステアリングスプールがポジションＡにあるとき、第一のポート１１７ａおよび第三のポート１１７ｃの間を連通するとともに、第二のポート１１７ｂおよび第四のポート１１７ｄの間を連通するようになっている。また方向切換バルブ１１５は、ステアリングスプールがポジションＣにあるとき、第一のポート１１７ａおよび第四のポート１１７ｄの間を連通するとともに、第二のポート１１７ｂおよび第三のポート１１７ｃの間を連通するようになっている。さらに方向切換バルブ１１５は、ステアリングスプールがポジションＢにあるとき、第三のポート１１７ｃおよび第四のポート１１７ｄの間のみが連通されるようになっている。具体的にステアリングスプールに、第三のポート１１７ｃおよび第四のポート１１７ｄの間を連通するバイパス通路１２８が設けられている。このバイパス通路１２８には、その中を流れる作動油の量を規制する絞り部１２９が設けられている。これにより、ステアリングスプールがポジションＢにあるとき、第三のポート１１７ｃおよび第四のポート１１７ｄの間が連通されうる。詳細は後述する。

前記流量コントロールバルブ１１６のフロコンスプールの軸方向一端部には、フロコンスプールの軸方向一端部を付勢する第二のバネ１１６ａが設けられている。流量コントロールバルブ１１６は、前記フロコンスプールの軸方向他端部にステアリングポンプ１１１から吐出される作動油の圧力が作用するように構成されている。これによりフロコンスプールは、前記第二のバネ１１６ａの付勢力およびフロコンスプールの軸方向他端部に作用する上記圧力によって、２つのポジションＤ、Ｅのいずれかの位置に移動される。より具体的にはステアリングポンプ１１１から吐出される作動油の圧力が所定値を超えるときに、当該圧力が第二のバネ１１６ａの付勢力に打ち勝って、フロコンスプールはポジションＥに移動される。また前記第二のバネ１１６ａが第二の付勢手段を構成する。

以上に述べた油圧回路をさらに詳細に示すと、図１（ｂ）のようになる。上記の説明と重複する部品については説明を省略する。

図中の符号２００は、第一のポート１１７ａに連通する油路と第四のポート１１７ｄに連通する油路との間に介在して、第一のポート１１７ａに連通する油路内の作動油の圧力が所定値を超えたときに作動油を第四のポート１１７ｄに連通する油路を通じてタンク１１４に戻すための第一のリリーフ弁を示している。同様に符号２０１は、第二のポート１１７ｂに連通する油路と第四のポート１１７ｄに連通する油路との間に介在して、第二のポート１１７ｂに連通する油路内の作動油の圧力が所定値を超えたときに作動油を第四のポート１１７ｄに連通する油路を通じてタンク１１４に戻すための第二のリリーフ弁を示している。図中の符号Ｐａ、Ｐｂは、パイロットポート１１５ｂに導かれる圧力を示している。図中の符号２０２は、第四のポート１１７ｄ内の圧力を上記流量コントロールバルブ１１６のフロコンスプールの第二のバネ１１６ａ側に絞りを介して導くパイロットライン２０３と、第四のポート１１７ｄとの間に介在して、パイロットライン２０３内の作動油の圧力が所定値を超えたときに作動油を第四のポート１１７ｄに連通する油路を通じてタンク１１４に戻すための第三のリリーフ弁を示している。

上述した両側のパイロットポート１１５ｂは、２つのフィルタ２０４ａとその間に配される絞り２０４ｂとを通じて油圧的に接続されている。また方向切換バルブ１１５は、ポジションＡ、Ｃにおいて両側のパイロットポート１１５ｂを可変絞り２０５ａ、ｂを通じてそれぞれ油圧的に接続する通路を有している。さらに方向切替バルブ１１５がポジションＡに位置するとき、第一のポート１１７ａと第三のポート１１７ｃとを油圧的に接続する通路には、チェック弁２０６ａと可変絞り２０６ｂとが第一のポート１１７ａから第三のポート１１７ｃに向かって直列に配設され、また第二のポート１１７ｂと第四のポート１１７ｄとを油圧的に接続する通路にはチェック弁２０６ｃが配設されている。また方向切替バルブ１１５がポジションＣに位置するとき、第一のポート１１７ａと第四のポート１１７ｄとを油圧的に接続する通路にはチェック弁２０７ａが配設され、また第二のポート１１７ｂと第三のポート１１７ｃとを油圧的に接続する通路にはチェック弁２０７ｂと可変絞り２０７ｃが第二のポート１１７ｂから第三のポート１１７ｃに向かって直列的に配設されている。

以上のように構成されるステアリングバルブを図２の部分破断面図を用いてより具体的に説明する。なお、図２は、前記フロコンスプールがポジションＤに、また前記ステアリングスプールがポジションＢに位置する場合を示している。

図２に示すように、ステアリングバルブ１１２の方向切換バルブ１１５と流量コントロールバルブ１１６は一体に形成されている。もちろんこれらをそれぞれ別個に形成しても構わない。

ステアリングバルブ１１２は、前記フロコンスプール１１９と、前記ステアリングスプール１２０と、これらを内蔵する本体１２１とを備える。フロコンスプール１１９およびステアリングスプール１２０はいずれも円筒状に形成され、それぞれの軸線が所定距離を離隔して略平行になるように配置されている。フロコンスプール１１９およびステアリングスプール１２０はいずれもそれぞれの軸方向に摺動可能なように前記本体１２１に支持されている。

図示されていないが、フロコンスプール１１９の軸方向一端側に前記第二のバネ１１６ａが配置されている。またフロコンスプール１１９の軸方向中間部には縮径部分１１９ａが設けられている。これにより、フロコンスプール１１９の縮径部分１１９ａと、本体１２１との間に環状の第一の空間１２２が形成される。本体１２１の、前記縮径部分１１９ａの第二のバネ１１６ａと反対側（以下、この方向を左側と称し、その反対方向を右側と称する）の外周部分に対向する部分には、半円状の流路断面を形成するように径方向外方に窪んだ第五のポート１１８ａが周設されている。本体１２１には、フロコンスプール１１９の軸線に対して略垂直に第五のポート１１８ａから、本体１２１のステアリングスプール１２０側とは反対の外面１２１ａまで延びるように貫通する第一の連絡通路１２１ｂが設けられている。本体１２１の、前記縮径部分１１９ａの右側の外周部分に対向する部分には、半円状の流路断面を形成するように径方向外方に窪んだ第六のポート１１８ｂが周設されている。

図２に示すように、前記ステアリングスプール１２０の軸方向中間部分には、第一〜第四の縮径部分１２３ａ〜１２３ｄがステアリングスプール１２０の軸方向の前記第二のバネ１１６ａ側に向けて所定距離を離隔してそれぞれ形成されている。ステアリングスプール１２０の各縮径部分１２３ａ〜１２３ｄの軸方向両側には段部が形成されている。つまりステアリングスプール１２０の各縮径部分１２３ａ〜１２３ｄに対応する部分に、その周方向視断面が略矩形状をなすような凹部が形成される。もちろんこれに限定されるものではない。

本体１２１の第一の縮径部分１２３ａに対向する部分には、半円状の流路断面を形成するように径方向外方に窪んだ前記第三のポート１１７ｃが周設されている。本体１２１の、第三のポート１１７ｃと上述した第六のポート１１８ｂとの間には、これらのポート１１７ｃ、１１８ｂ間を連通する第二の連絡通路１２４が配設されている。本体１２１の第二の縮径部分１２３ｂに対向する部分には、半円状の流路断面を形成するように径方向外方に窪んだ第一の溝部１２５ａが周設されている。本体１２１の第三の縮径部分１２３ｃに対向する部分には、半円状の通路断面を形成するように径方向外方に窪んだ第四のポート１１７ｄが周設されている。この第四のポート１１７ｄは、前記第四の縮径部分１２３ｄと本体１２１との間に形成される空間と連通するように形成されている。本体１２１には、ステアリングスプール１２０の軸線に略垂直に第四のポート１１７ｄから、本体１２１のステアリングスプール１２０側の外面１２１ｃまで延びるように貫通する第三の連絡通路１２１ｄが設けられている。ステアリングスプール１２０の軸方向に前記第四のポート１１７ｄとの間に第四の縮径部分１２３ｄが配置されるように半円状の流路断面を形成するように径方向外方に窪んだ第二の溝部１２５ｂが周設されている。この第二の溝部１２５ｂは、図示されていないが前記第一の溝部１２５ａと連通するように形成されている。また第二の溝部１２５ｂは、上述した第四の縮径部分１２３ｄと本体１２１との間に形成される空間を経て第四のポート１１７ｄに連通するように形成されている。

ステアリングスプール１２０の第一の縮径部分１２３ａと第一の溝部１２５ａとの間であってステアリングスプール１２０の周方向の前記第二の連絡通路１２４に対応する部分には、ステアリングスプール１２０の軸方向に、前記第一の縮径部分１２３ａの右側の段部から前記第一の溝部１２５ａに至る途中まで延びる第三の溝部１２６が形成されている。この第三の溝部１２６は延設方向に垂直な断面が矩形状に形成されており、その底部が第一の縮径部分１２３ａの外面と連続している。

ステアリングスプール１２０の第一の縮径部分１２３ａと第一の溝部１２５ａとの間であって前記第三の溝部１２６の反対側の部分には、ステアリングスプール１２０の軸方向に、第一の溝部１２５ａの左側の段部から前記第三のポート１１７ｃに至る途中まで延びる第四の溝部１２７が形成されている。この第四の溝部１２７は延設方向に垂直な断面が矩形状に形成されており、その底部が第一の溝部１２５ａの底面と連続している。

ステアリングスプール１２０は、前記第三の溝部１２６の先端側底部と前記第四の溝部１２７の先端側底部との間を連通するバイパス通路１２８を備える。このバイパス通路１２８は、図示されていないが、例えば軸方向に垂直な断面が円形状をなしている。このバイパス通路１２８は、ステアリングスプール１２０の軸心を通るように、ステアリングスプール１２０を横切るように形成される。

図３はバイパス通路を含むステアリングスプールの部分拡大断面図である。図３に示すように、このバイパス通路１２８の軸方向途中には、作動油の流れを規制する絞り部１２９が設けられている。この絞り部１２９は、バイパス通路１２８と同心に配置されるとともに、バイパス通路１２８の内周面から軸心に向けて延びるようにかつ環状に形成されている。これによりバイパス通路１２８の流路断面を絞っている。もちろんこれに限定するものではない。なお、絞り部１２９の流路断面積は、ステアリングポンプ１１１からステアリングバルブ１１２までの油路に溜まる空気を速く抜くことができるように適宜設定される。

以上のようにバイパス通路１２８が絞り部１２９を備えることにより、ステアリングポンプ１１１からステアリングバルブ１１２までの油路に溜まりうる空気を速く抜くことができる。これにより、ステアリングポンプ１１１のドライ運転を防止することが可能となる。またステアリングポンプ１１１からタンク１１４に流れる作動油の量を抑えることが可能となる。これにより、ステアリングポンプ１１１の動力損失を抑制することが可能となる。さらに上記のとおりバイパス通路１２８および絞り部１２９は非常に簡単な構造を有することから製作も容易である。

例えば上記のバイパス通路１２８は以下のように製作する。まずステアリングスプール１２０の第三の溝部１２６の先端側底部から前記第四の溝部１２７の先端側底部に向かって所定深さの穴を開ける。この穴の底部にこの穴よりも小径の穴を開ける。そのあとステアリングスプール１２０の第四の溝部１２７の先端側底部から前記第三の溝部１２６の先端側底部に向かって所定深さの穴を開ける。このようにしてバイパス通路１２８および絞り部１２９が製作される。この製作作業はステアリングスプール１１２を加工するときに併せて行うことができるので、手間が掛からない。

なお、ここでは、バイパス通路１２８が絞り部１２９を１つ備えるが、これに限定されるものではない。例えば絞り部を省略してバイパス通路をその軸方向に一様な流路断面を有する単純な貫通孔としてもよい。これにより製作が容易となる。

以上のように構成されるステアリングバルブ１１２の作用効果について図２を用いて説明する。

まずステアリングポンプ１１１を始動する。するとステアリングポンプ１１１からステアリングバルブ１１２までの油路に溜まる空気は、ステアリングポンプ１１１から吐出される作動油に押されて、図２中の矢符が示すように第一の連絡通路１２１ｂを通じて第五のポート１１８ａに流入する。この空気は第一の空間１２２を通じて第六のポート１１８ｂに流入する。この空気は第六のポート１１８ｂから第二の連絡通路１２４を通じて第三のポート１１７ｃに流入する。この空気は第三のポート１１７ｃからバイパス通路１２８を通じて第一の溝部１２５ａに流入する。この空気は第一の溝部１２５ａ、第二の溝部１２５ｂ、および、第四の縮径部分１２３ｄと本体１２１との間に形成される空間を経て第四のポート１１７ｄに流入する。この空気は第四のポート１１７ｄから第三の連絡通路１２１ｄを通じてタンク１１４に排出される。タンク１１４内に排出された空気は大気中に放出される。また空気とともに作動油がタンク１１４内に排出される場合、タンク１１４内で空気と作動油とが分離されて空気が大気中に放出される。

以上のようにすることにより、ステアリングポンプからステアリングバルブに至るまでの油路に溜まる空気を迅速に抜くことができる。これにより、ステアリングポンプのドライ運転を防止することが可能となる。

本発明の実施形態に係るステアリングバルブの油圧回路図を示しており、（ａ）は本実施形態を特徴を表す概略油圧回路図を示し、（ｂ）は本実施形態の詳細油圧回路図を示している。 本発明の実施形態に係るステアリングバルブの部分破断面図である。 バイパス通路を含むステアリングスプールの部分拡大断面図である。 ホイールローダの一部破断側面図である。 従来のホイルローダの概略油圧回路図である。

符号の説明

１０８ ステアリングシリンダ
１０８ａ ロッド
１１１ ステアリングポンプ
１１２ ステアリングバルブ
１１５ 方向切換バルブ
１１５ａ 第一のバネ
１１５ｂ パイロットポート
１１６ 流量コントロールバルブ
１１６ａ 第二のバネ
１１７ａ〜１１７ｄ 第一〜第四のポート
１１８ａ〜１１８ｃ 第五〜第七のポート
１１９ フロコンスプール
１１９ａ 縮径部分
１２０ ステアリングスプール
１２１ 本体
１２１ａ、ｃ 外面
１２１ｂ 第一の連絡通路
１２１ｄ 第三の連絡通路
１２２ 第一の空間
１２３ａ〜１２３ｄ 第一〜第四の縮径部分
１２４ 第二の連絡通路
１２５ａ、１２５ｂ 第一の溝部、第二の溝部
１２６ 第三の溝部
１２７ 第四の溝部
１２８ バイパス通路
１２９ 絞り部

Claims (2)

1. 車体の進行方向に対する向きを変えうるように連結された軸方向に進退可能なロッドを有するステアリングシリンダと、当該ステアリングシリンダに作動油を送給するステアリングポンプとを有する車両に適用される、前記ステアリングポンプとステアリングシリンダとの間を油圧的に接続する油路に設けられ、当該ステアリングポンプから前記ステアリングシリンダに送給される作動油の流れの状態量を制御するステアリングバルブであって、
   前記ステアリングシリンダへの作動油の流れ方向を切り換える方向切換バルブと、当該方向切換バルブを通じて前記ステアリングシリンダに送給する作動油の流量を制御する流量コントロールバルブとを備えており、
   当該方向切換バルブが、
   前記ステアリングシリンダのロッド側およびシリンダ側にそれぞれ連通する第一および第二のポート、前記ステアリングポンプの吐出側に連通する第三のポート、並びに作動油を溜めるタンクに連通する第四のポートと、
   軸方向に移動可能なステアリングスプールと、
   当該ステアリングスプールの軸方向両端側に設けられて、ステアリングスプールを軸方向の両側のいずれか一方又は両方から付勢して、前記各ポート間を遮断する中立位置、前記第一のポートと第四のポートとの間および前記第二のポートと第三のポートとの間をそれぞれ連通する第一の位置、並びに第一のポートと第三のポートとの間および第二のポートと第四のポートとの間をそれぞれ連通する第二の位置のうちのいずれかの位置に移動可能な第一の付勢手段とを備えており、
   当該ステアリングスプールが、前記中立位置で前記第三のポートおよび前記第四のポートを油圧的に接続するバイパス油路を備えており、
   前記流量コントロールバルブが、
   前記ステアリングポンプの吐出側に連通する第五のポート、前記方向切換バルブの第三のポートに連通する第六のポート、および前記車両のステアリングシリンダに利用されていない油路に連通する第七のポートと、
   軸方向に移動可能なフロコンスプールと、
   当該フロコンスプールの軸方向一端部側に配置され、フロコンスプールの軸方向一端部を付勢して前記第五のポートと第六のポートとの間を連通する位置を維持する第二の付勢手段とを備えており、
   前記ステアリングポンプの吐出側の作動油の圧力が所定値を超えるときに、当該圧力による前記フロコンスプールの軸方向他端部に作用する力が前記第二の付勢手段の付勢力に打ち勝って当該フロコンスプールを前記第五のポートと第七のポートとを連通する位置に移動するように構成されており、
   前記バイパス通路がその中を流れる作動油の流量を規制する絞り部を備え、前記絞り部の流路断面積が、前記ステアリングポンプから前記ステアリングバルブまでの油路に溜まる空気を抜き且つ動力損失を抑制すべく設定されており、
   前記バイパス通路が、前記ステアリングスプールをその軸方向に対して横切るように形成され、前記絞り部が、当該パイパス通路の内壁面から内側に向けて延びるように形成され、
   前記バイパス通路及び前記絞り部の各流路が、それぞれの軸方向に対して断面円形状に形成され、かつ同軸に配されてなる、ステアリングバルブ。
2. 前記ステアリングスプール及び前記フロコンスプールが一体のバルブ本体に収容され、
   前記バルブ本体に前記第三のポートと前記第六のポートとを連通する油路が形成されている、請求項１記載のステアリングバルブ。

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