JP4028229B2 - 全油圧式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全油圧式パワーステアリング装置に関し、特に、ハンドルの操舵角と実舵角との偏差を補正する補正バルブに不具合が生じた場合でも、ハンドル中立時の操舵輪を安定させるとともに、油圧源がなくなった場合のマニュアルステアリング時の空転現象を防止して安全性をより高めることができ、さらに、低コストで汎用性の高い全油圧式パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
全油圧式パワーステアリング装置は、ステアリングギアや機械的なリンクを省略できるため、フォークリフトトラック等の車両に多く使用されている。
この全油圧式パワーステアリング装置は、ハンドルによって操作するステアリングユニットに、ハンドルの回転により作動するメータリングポンプと、ハンドルの中立時に閉じ、ハンドルの回転に連動して選択的に開く左右１対の可変オリフィスとを備え、メータリングポンプの作動油を左右の可変オリフィスを介してステアリングシリンダに導入することにより、操舵輪を操向している。
【０００３】
ところで、このような全油圧式パワーステアリング装置においては、作動油の油圧機器内でのリークのために、ステアリングホイール（本明細書において、ハンドルという）の向きと操舵輪の向きの関係が少しずつずれてくる事態が発生する。
このような場合は、ハンドルの操舵角と実舵角との間に偏差が生じることから、例えば、実舵角が直進状態であるのに、ハンドルのスポークやノブの位置が当初の位置と比べてずれることになる。
このように、ハンドルの舵角位置がずれると、フォークリフトのような操舵輪が直接見えないような車両では、動き出すまで操舵輪の方向がわからず、狭い通路などの走行には注意が必要となり、また、ハンドルのスポークの位置のずれによって、車両の指示計（速度計など）が見にくいなどの問題があった。
【０００４】
そこで、従来では、特公平３−３０５４４号に示されるように、このハンドルの舵角位置のずれを修正するために、ステアリングシリンダ入口側に供給する油圧経路とタンク経路とを繋ぐ補正バルブ設け、ハンドルと操舵輪の角度を検出するとともに、コントローラで演算を行い、それらのずれが生じた場合に、補正バルブを開くことにより、ステアリングシリンダ入口側の作動油をタンク経路に短絡させ、これにより、ハンドルの位置のずれを修正する全油圧式パワーステアリング装置が開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の全油圧式パワーステアリング装置においては、この補正バルブがコンタミや、コントローラの不具合などによって閉らない状態が生じたときに、下記のような問題が発生する。
１つ目は、ハンドルに回転力を加えずに直進又は定常旋回走行している状況において、補正バルブが開いていると、シリンダ経路からタンク経路に短絡しているため、操舵輪にかかる外力によって操舵輪が動く一方、ハンドルが利かないという状況が発生し、安定した走行ができなくなるという問題である。
２つ目は、走行中に何らかの要因でポンプ停止等の油圧源がなくなるような緊急時において、補正バルブが開いているとハンドルを回しても空転し操舵輪が動かないという現象が発生する。これは走行中にハンドルによる危険回避操作不能という重大事故になる現象である。
これらの事故を防ぐため、従来の補正バルブでは、そのバルブの出入り口にフィルターを設け、バルブヘのコンタミの流入を避けるなどの対策を取っているが、根本的な安全対策にはなっていない。
【０００６】
また、上記問題の解決を目的とした従来技術として、ポンプ経路とシリンダ経路と間に形成した補正経路にハンドル位置のずれを補正する電磁切換弁を配置するとともに、この電磁切換弁の下流側に、逆流防止用のチェック弁を配設した全油圧式パワーステアリング装置があるが、このチェック弁によりコストが上昇するとともに、チェック弁に異物が噛み込んだ場合は逆流を防止できないことから、油圧源がなくなって補正用電磁弁が開状態となった場合に緊急のマニュアルステアリングができなくなったり、また、ロードセンシングシステム専用の分流弁（プライオリティーバルブ）が必要となって極めて高価なシステム構成となるという問題を有している。
【０００７】
本発明は、上記従来の全油圧式パワーステアリング装置が有する問題点に鑑み、ハンドルの操舵角と実舵角との偏差を補正する補正バルブに不具合が生じた場合でも、ハンドル中立時の操舵輪を安定させるとともに、油圧源がなくなった場合のマニュアルステアリング時の空転現象を防止して安全性をより高めることができ、さらに、低コストで汎用性の高い全油圧式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の全油圧式パワーステアリング装置は、ハンドルによって操作するステアリングユニットに、ハンドルの回転により作動するメータリングポンプと、該メータリングポンプの下流側に直列に配設され、ハンドルの回転に連動して開閉動作する２個の可変オリフィスを備え、メータリングポンプの作動油を前記可変オリフィスを介してステアリングシリンダに導入することにより、操舵輪を操向させる全油圧式パワーステアリング装置において、前記２個の可変オリフィスの間の油圧経路とタンク又はタンク経路とを連結する補正経路を形成し、該補正経路に、ハンドルの操舵角と実舵角との偏差に応じてステアリングシリンダに供給される圧油を低圧側に逃がす１個の補正バルブを設けるとともに、前記ステアリングユニット内の補正経路に、前記２個の可変オリフィスの開き動作の途中から開口面積が減少し、全開時に閉じる補正用可変オリフィスを設けたことを特徴とする。
【０００９】
この全油圧式パワーステアリング装置は、ステアリングユニットの２個の可変オリフィスの間の油圧経路とタンク又はタンク経路とを連結する補正経路を形成するとともに、この補正経路に、ハンドルの操舵角と実舵角との偏差に応じてステアリングシリンダに供給される圧油を低圧側に逃がす１個の補正バルブを設けるとともに、ステアリングユニット内の補正経路に、２個の可変オリフィスの開き動作の途中から開口面積が減少し、全開時に閉じる補正用可変オリフィスを設けたことから、ハンドルの操舵角と実舵角とがずれて偏差が生じた場合に、補正バルブにより、ステアリングシリンダに供給される圧油を偏差に応じて低圧側に逃がすことができ、これにより、ハンドルの位置のずれを修正する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の全油圧式パワー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。
【００１１】
図１〜図５に、本発明の全油圧式パワーステアリング装置の一実施例を示す。
この全油圧式パワーステアリング装置は、ハンドル１によって操作するステアリングユニット２に、ハンドル１の回転により作動するメータリングポンプ３と、このメータリングポンプ３の下流側に直列に配設され、ハンドル１の回転に連動して開閉動作する２個の可変オリフィス４、５を備え、メータリングポンプ３の作動油を可変オリフィス４、５を介してステアリングシリンダ６に導入することにより、操舵輪７を操向させる既知の基本構成を有している。
【００１２】
ステアリングユニット２には、例えば、当社製「オービットロール」（登録商標）を用いることができ、図４に示すように、ハンドル１によって回転するスプール２１と、このスプール２１が所定範囲の角度で回動可能に内挿されたスリーブ２２と、このスリーブ２２が回動可能に内挿されたハウジング２３と、スプール２１の回転がドライブ２４等を介して伝達されることにより回転作動するメータリングポンプ３とを備えている。
なお、図４において、ポートＴはタンク１７への戻り経路、ポートＬはステアリングユニットへの左側経路、ポートＲはステアリングユニットへの右側経路、ポートＰはポンプ８からの圧油経路を示している。
このステアリングユニット２では、ハンドル１の中立時には、図５（ａ）に示すように、油圧源としてのポンプ８から吐出された作動油はスリーブ２２とスプール２１のバイパス路を通って循環し、メータリングポンプ３へは行かず、また、２個の可変オリフィス４、５が閉じた状態となるため、ステアリングシリンダ経路はブロック状態となる。
一方、例えば、ハンドル１を右回転した場合は、図５（ｂ）に示すように、ポンプ８から吐出された作動油は、ハンドル１の回転によって開いたスリーブ２２とスプール２１の経路からメータリングポンプ３に入り、このメータリングポンプ３からスリーブ２２とスプール２１の別の経路を通り、ステアリングシリンダに供給される。
この場合、メータリングポンプ３から送出された作動油は、その下流のスリーブ２２とスプール２１の経路で、可変オリフィス４、５で流量調整されることにより安定した状態でステアリングシリンダ６に供給されることになる。
【００１３】
そして、本実施例の全油圧式パワーステアリング装置は、このようなステアリングユニット２において、図１に示すように、２個の可変オリフィス４、５の間の油圧経路９と、作動油のタンク１７（又はタンク経路１０）とを連結する補正経路１１を形成し、この補正経路１１に、ハンドル１の操舵角と実舵角との偏差に応じてステアリングシリンダ６に供給される圧油を低圧側に逃がす補正バルブ１２を設けるとともに、ステアリングユニット２内の補正経路１１に、２個の可変オリフィス４、５の全開時に閉じる補正用可変オリフィス１３を設けるようにしている。
なお、図１では、ステアリングシリンダ６の右側の室６１に作動油を供給する場合を示しており、ステアリングシリンダ６の左側の室６２に供給する場合は、この図と対称に形成される油圧回路（図示省略）により対処される。
【００１４】
補正バルブ１２は電磁弁からなり、ハンドル１の操舵角を検出するハンドル角センサ１４と、操舵輪の角度（実舵角）を検出するタイヤ角センサ１５と、これら各センサ１４、１５からの信号を検出するとともに、検出された情報を判定して補正バルブ１２に開閉の信号を送信するコントローラ１６とを備えている。
これにより、ステアリングシリンダ６に供給される圧油を偏差に応じて低圧側に逃がし、ハンドル位置のずれを修正することができる。
なお、補正バルブ１２は、この補正バルブ１２までの補正経路とともに電磁ブロックとして形成し、ステアリングユニット２に直結するか、あるいはステアリングユニット２と一体化することができる。
【００１５】
補正用可変オリフィス１３は、２個の可変オリフィス４、５とともに、ロータリーバルブとしてステアリングユニット２のスリーブ２２とスプール２１に形成されており、図２に示すように、可変オリフィス４、５の開き動作の途中から開口面積が減少し、全開時に閉じるように設定されている。
また、同図に示すように、２個の可変オリフィス４、５は、ハンドル１の中立時は閉じるように、スリーブ２２とスプール２１に形成されている。
したがって、補正経路１１が開いている区間は、図示の如く、ハンドル１が回転し、可変オリフィス４、５が開き始めてから全開するまでの区間となる。
【００１６】
次に、本実施例の全油圧式パワーステアリング装置の動作を説明する。
平常時において、ハンドル１と操舵輪の相対位置がずれて、なおかつハンドル１の回転方向に対して操舵輪が先行しているようなずれを生じた場合、その角度をハンドル角センサ１４とタイヤ角センサ１５により検知し、コントローラ１６が判定して、補正バルブ１２を開く。
その結果、ステアリングシリンダ６の入口へ繋がる経路から作動油をタンク１７又はタンク経路１０に逃がすことができる。
【００１７】
これによって、ハンドル１の操舵角と操舵輪７の角度が規定の範囲内に修正された場合、コントローラ１６は補正バルブ１２を閉じる。
この一連の動作を行うことにより、ハンドル１の操舵角と操舵輪７の角度の相対関係が正しい位置に制御される。
なお、ハンドル１がステアリングエンドに達した場合、及びハンドル１が動いていない場合は、コントローラ１６は補正バルブ１２を閉じ、ステアリングシリンダ６の経路からの作動油の流出を停止する。
【００１８】
このとき、何らかの要因で補正バルブ１２が開いたままの状態となった場合は、ハンドル１すなわちステアリングユニット２が中立の状態では、ステアリングユニット２の２個の可変オリフィス４、５が両方とも閉じているので、ステアリングシリンダ６経路はブロック状態となり、操舵輪７に外力がかかってもそれによって操舵輪７が動かされることがなく、安定した走行が可能となる。
そして、同様に補正バルブ１２が開いた状態で、油圧源がなくなった場合は、ステアリング操作をすると、ステアリングユニット２の２個の可変オリフィス４、５が全開になり、補正用可変オリフィス１３も閉じることになることから、これにより、メータリングポンプ３から吐出された作動油は補正経路１１に抜けることなく全量がステアリングシリンダ６に供給され、ハンドル１の空転をなくした緊急のマニュアルステアリングが可能となる。
【００１９】
また、本実施例の全油圧式パワーステアリング装置では、従来のようなチェック弁が不要となるため、チェック弁の異物噛み込み等による逆流防止不良は生じず、安全でシンプルかつ低コストなステアリングシステムを構成するとともに、補正用可変オリフィス１３がステアリングユニット２の２個の可変オリフィス４、５の開き動作の途中から開口面積が減少し、全開時に閉じることから、汎用性が高まり、オープンセンタシステムやロードセンシングシステム、クローズドセンタシステム等に適用することができる。
【００２０】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明の全油圧式パワーステアリング装置はこの実施例の記載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に変更することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の全油圧式パワーステアリング装置によれば、ステアリングユニットの２個の可変オリフィスの間の油圧経路とタンク又はタンク経路とを連結する補正経路を形成するとともに、この補正経路に、ハンドルの操舵角と実舵角との偏差に応じてステアリングシリンダに供給される圧油を低圧側に逃がす１個の補正バルブを設けるとともに、ステアリングユニット内の補正経路に、２個の可変オリフィスの開き動作の途中から開口面積が減少し、全開時に閉じる補正用可変オリフィスを設けたことから、ハンドルの操舵角と実舵角とがずれて偏差が生じた場合に、補正バルブにより、ステアリングシリンダに供給される圧油を偏差に応じて低圧側に逃がすことができ、これにより、ハンドルの位置のずれを修正することができる。
そして、何らかの要因で補正バルブが開いたままの状態となった場合、ハンドルに力を加えていない中立の状態では、ステアリングユニットの２個の可変オリフィスが両方とも閉じているので、ステアリングシリンダ経路はブロック状態となり、操舵輪に外力がかかってもそれによって操舵輪が動かされることがなく、安定した走行が可能となる。
さらに、同様に補正バルブが開いた状態で、油圧源がなくなった場合は、ステアリング操作をすると、ステアリングユニットの２個の可変オリフィスが全開になる一方で、補正用可変オリフィスが閉じることになり、これにより、メータリングポンプから吐出された作動油は補正経路に抜けることなく全量がステアリングシリンダに供給され、ハンドルの空転をなくした緊急のマニュアルステアリングが可能となる。
また、従来のようなチェック弁が不要となるため、チェック弁の異物噛み込み等による逆流防止不良は生じず、安全でシンプルかつ低コストなステアリングシステムを構成するとともに、補正用可変オリフィスがステアリングユニットの２個の可変オリフィスの全開時に閉じることから、汎用性を高めて、オープンセンタシステムやロードセンシングシステム、クローズドセンタシステム等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の全油圧式パワーステアリング装置の一実施例を示す要部の油圧回路図である。
【図２】 同実施例の可変オリフィスと補正用可変オリフィスにおいて、そのバルブとしての変位異角度とオリフィス開口面積との関係を示すグラフである。
【図３】 本発明の全油圧式パワーステアリング装置の一実施例を示す油圧回路図である。
【図４】 ステアリングユニットを示す断面図である。
【図５】 ステアリングユニットの動作を示し、（ａ）は中立時を示す説明図、（ｂ）は右回転時を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ハンドル
２ ステアリングユニット
２１ スプール
２２ スリーブ
２３ ハウジング
２４ ドライブ
３ メータリングポンプ
４ 可変オリフィス
５ 可変オリフィス
６ ステアリングシリンダ
６１ 右側の室
６２ 左側の室
７ 操舵輪
８ ポンプ
９ 油圧経路
１０ タンク経路
１１ 補正経路
１２ 補正バルブ
１３ 補正用可変オリフィス
１４ ハンドル角センサ
１５ タイヤ角センサ
１６ コントローラ
１７ タンク

Claims (1)

1. ハンドルによって操作するステアリングユニットに、ハンドルの回転により作動するメータリングポンプと、該メータリングポンプの下流側に直列に配設され、ハンドルの回転に連動して開閉動作する２個の可変オリフィスを備え、メータリングポンプの作動油を前記可変オリフィスを介してステアリングシリンダに導入することにより、操舵輪を操向させる全油圧式パワーステアリング装置において、前記２個の可変オリフィスの間の油圧経路とタンク又はタンク経路とを連結する補正経路を形成し、該補正経路に、ハンドルの操舵角と実舵角との偏差に応じてステアリングシリンダに供給される圧油を低圧側に逃がす１個の補正バルブを設けるとともに、前記ステアリングユニット内の補正経路に、前記２個の可変オリフィスの開き動作の途中から開口面積が減少し、全開時に閉じる補正用可変オリフィスを設けたことを特徴とする全油圧式パワーステアリング装置。

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