JP4727488B2 - 作業車両の操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホイールローダ、ホイールショベル等の作業車両に備えられ、操舵アクチュエータを制御する作業車両の操舵制御装置に関する。

この種の従来技術として、特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出圧を規定するリリーフバルブと、油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する操舵アクチュエータ、すなわちステアリングシリンダと、油圧ポンプからステアリングシリンダへ供給される圧油の流れを制御するバルブと、このバルブを切り換えるステアリングホイール、すなわちステアリングハンドルとを備えた構成になっている。

ステアリングハンドルを回すことによりバルブが切り換えられ、油圧ポンプから吐出される圧油がバルブを介してステアリングシリンダに供給され、これによって車体、あるいは車輪が左右いずれかの方向に曲げられるようになっている。
特開平４−２２８３７１号公報

この種の作業車両では、停止状態からステアリングハンドルを大きく回して、作業車両を左右いずれかの方向に例えば最大限に曲げるときには大きなステアリング力が必要になる。すなわち、ステアリングシリンダの負荷圧に抗する力が高くなる。特に、ブレーキ装置が作動している停止状態からステアリングハンドルを最大限まで回して、作業車両を大きく曲げようとするときには大きなステアリング力が必要になる。

したがって従来にあっては、このようなステアリングハンドルを最大限まで回したときの大きなステアリング力を考慮してリリーフバルブの設定圧力が決められている。このために、バルブやステアリングシリンダ等の装置構成機器の強度設計が厳しくなり、これらの装置構成機器の製作コストが高くなりやすい。なお、ステアリングハンドルの回し方が少ないときとか、走行時等にあっては、仮にブレーキ装置が作動している状態であっても、ステアリング力すなわちステアリングシリンダの負荷圧に抗する力が小さくて済む傾向にある。

本発明は、前述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、操舵アクチュエータやバルブ等の装置構成機器の強度を低く設定することが可能な作業車両の操舵制御装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する操舵アクチュエータと、上記油圧ポンプから上記操舵アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するバルブと、このバルブを切り換えるステアリングハンドルと、上記油圧ポンプの吐出圧を規定するリリーフバルブとを備えた作業車両の操舵制御装置において、上記作業車両の車輪を制動するブレーキ装置と、上記ブレーキ装置に供給されるブレーキ圧により上記ブレーキ装置の作動状態を検出する圧力センサと、上記ブレーキ装置へ供給されるブレーキ圧を制御するブレーキバルブとを備え、上記ブレーキバルブは、設定圧力が変更可能な可変リリーフバルブから成り、上記圧力センサで上記ブレーキ装置が作動状態にあることが検出されたときには、上記可変リリーフバルブの上記設定圧力を所定の高い圧力値となるように設定し、上記圧力センサで上記ブレーキ装置が作動状態にないことが検出されたときには、上記可変リリーフバルブの上記設定圧力を上記所定の高い圧力値よりも低い圧力値となるように上記設定圧力を調整する調整手段とを備えたことを特徴としている。

このように構成した本発明は、例えば停止状態からステアリングハンドルを最大限まで大きく回し、これによって操舵アクチュエータに供給される圧油の圧力に相応する負荷圧が高くなると、これに伴ってその負荷圧に関連する機器であるブレーキ装置の作動状態が高い負荷圧に相応する状態であることが圧力センサによって検出され、この圧力センサによって検出されたブレーキ装置の作動状態に応じて可変リリーフバルブの設定圧力が高くなるように調整手段によって調整される。また、例えば停止状態からステアリングハンドルを少しだけ回したときとか、走行時等にあっては、操舵アクチュエータの負荷圧が比較的低い状態となる。これに伴ってその負荷圧に関連する機器であるブレーキ装置の作動状態が低い負荷圧に相応する状態であることが圧力センサによって検出され、この圧力センサによって検出されたブレーキ装置の作動状態に応じて、可変リリーフバルブの設定圧力が低くなるように調整手段によって調整される。したがって、操舵アクチュエータやバルブ等の装置構成機器の強度を、常に操舵アクチュエータの最大負荷圧に耐えうるような大きな強度に設計しないで済み、この強度を低く設定することが可能となる。

また、本発明は、パイロットポンプと、このパイロットポンプに接続され、上記ブレーキ装置のブレーキ圧を確保するチャージバルブとを備え、上記ブレーキバルブは、上記チャージバルブから上記ブレーキ装置へ供給されるブレーキ圧を制御するものから成り、上記可変リリーフバルブは、上記パイロットポンプから吐出されるパイロット圧に応じて設定圧力が決定されるものから成り、上記調整手段は、上記可変リリーフバルブの制御部に供給される上記パイロット圧を制御する電磁弁と、この電磁弁を制御するコントローラとから成ることを特徴としている。

また、本発明は、上記発明において、当該作業車両が走行状態にあることを検出する走行検出手段を備えるとともに、この走行検出手段で走行状態にあることが検出されたときに、上記調整手段による調整を無効にし、上記可変リリーフバルブの設定圧力を所定の低い圧力値に保持する手段を備えたことを特徴としている。

本発明は、操舵アクチュエータの負荷圧に関連するブレーキ装置の作動状態に応じて可変リリーフバルブの設定圧力を調整する調整手段を備えたことから、操舵アクチュエータの最大負荷圧に応じた油圧ポンプの吐出圧が操舵アクチュエータに常時供給されることがなく、これにより操舵アクチュエータやバルブ等の装置構成機器の強度を従来に比べて低く設定することが可能となる。これに伴って製作コストを従来よりも安くすることができる。

以下，本発明に係る作業車両の操舵制御装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明者らが先に考案した作業車両の操舵制御装置の参考例を示す油圧回路図である。

この図１に示すように、参考例は、作業車両例えばホイールローダに備えられるものであり、油圧ポンプ１と、この油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動する操舵アクチュエータ、例えば前側部分と後側部分に２分割されてこれらが互いにピンを介して連結して成る車体の、上述の前側部分を左右方向に曲げるステアリングシリンダ２，３と、油圧ポンプ１からステアリングシリンダ２，３に供給される圧油の流れを制御するバルブ４と、このバルブ４を切り換えるステアリングハンドル５とを備えている。

特に、この参考例は、油圧ポンプ１の吐出圧を規定するリリーフバルブが可変リリーフバルブ６から成っている。また、ステアリングシリンダ２，３の負荷圧を検出する検出手段、例えば圧力センサ９，１０を備えている。さらに、圧力センサ９，１０によって検出された負荷圧に応じて、可変リリーフバルブ６の設定圧力の大きさを調整する調整手段を備えている。この調整手段は、例えばパイロットポンプ８に接続され可変リリーフバルブ６の設定圧力を制御する電磁弁７と、圧力センサ９，１０の検出値に応じて電磁弁７を制御するコントローラ１１とを含んでいる。コントローラ１１には、例えば予め可変リリーフバルブ６の設定圧力を所定の高い圧力値とするための所定の閾値を記憶させてある。

この参考例では、例えばこのホイールローダが停止している状態からステアリングハンドル５を最大限まで大きく回し、これによってステアリングシリンダ２または３に供給される圧油の圧力に相応する負荷圧が高くなると、その負荷圧が圧力センサ９または１０によって検出され、該当する検出値がコントローラ１１に出力される。

コントローラ１１は、入力された検出値と上述した所定の閾値とを比較し、例えば検出値が所定の閾値以上であるときには、電磁弁７に可変リリーフバルブ６の設定圧力を所定の高い圧力値とする制御信号を出力し、検出値が所定の閾値よりも小さいときには、電磁弁７に可変リリーフバルブ６の設定圧力を上述の所定の高い圧力値よりも低い所定の圧力値とする制御信号を出力する。今の場合は、ステアリングハンドル５を最大限まで大きく回し、ステアリングシリンダ２または３の負荷圧が高い負荷圧となる状態であり、圧力センサ９または１０によって検出される検出値が所定の閾値以上となるので、可変リリーフバルブ６の設定圧力を所定の高い圧力値とする制御信号が電磁弁７に出力される。これにより、電磁弁７が駆動し、パイロツトポンプ８のパイロット圧が電磁弁７を介して可変リリーフバルブ６の制御部に供給され、可変リリーフバルブ６の設定圧力が所定の高い圧力値に制御される。したがって、油圧ポンプ１の吐出圧は高くなりバルブ４に、車体の前側部分を大きく左方向あるいは右方向に曲げるのに十分な圧油が、ステアリングシリンダ２，３に供給される。

また、例えばホイールローダが停止している状態からステアリングハンドル５を少しだけ回したときとか、走行時等にあっては、ステアリングシリンダ２または３の負荷圧が比較的低い状態となる。その負荷圧が圧力センサ９または１０で検出される。この検出値はコントローラ１１で記憶される所定の閾値よりも小さな値となる。したがって、コントローラ１１から可変リリーフバルブ６の設定圧力を上述した所定の高い圧力値よりも低い所定の圧力値とする制御信号が電磁弁７に出力される。これにより電磁弁７が駆動し、パイロットポンプ８のパイロット圧が電磁弁７を介して可変リリーフバルブ６の制御部に供給され、可変リリーフバルブ６の設定圧力が上述の所定の高い圧力値よりも低い所定の圧力値に制御される。

したがって、ステアリングシリンダ２または３に供給される圧油の圧力は低くなるものの、ステアリングシリンダ２または３に、車体の前側部分をわずかに左方向あるいは右方向に曲げるのに十分な圧油、あるいは走行時に車体の前側部分を左右方向に曲げるのに十分な圧油が供給される。

このように構成した参考例によれば、ステアリングシリンダ２，３やバルブ４の装置構成機器の強度を、常にステアリングシリンダ２，３の最大負荷圧に耐え得るような大きな強度に設計しないで済み、この強度を低く設定することが可能となる。これにより製作コストを安くすることができる。

図２は本発明の一実施形態を示す油圧回路図、図３は図２に示す本実施形態に備えられるコントローラで設定されるブレーキ圧力と電磁弁への出力信号との関係を示す図である。

これらの図２，３に示す本実施形態も、例えばホイールローダに備えられるものであり、上述の参考例と同等の油圧ポンプ１、ステアリングシリンダ２，３、バルブ４、ステアリングハンドル５、可変リリーフバルブ６、電磁弁７、パイロットポンプ８、及びコントローラ１１を備えている。

特に、本実施形態は、操舵アクチュエータすなわちステアリングシリンダ２，３の負荷圧に関連する機器、すなわち車輪を制動する前輪用ブレーキ装置１２及び後輪用ブレーキ装置１３から成るブレーキ装置を備えるとともに、このブレーキ装置の状態を検出する検出手段、すなわち前輪用ブレーキ装置１２に供給されるブレーキ圧を検出する圧力センサ１６を備えている。前輪用ブレーキ装置１２が作動状態、すなわちブレーキ状態にあるときに、車体の前側部分を左右いずれかに曲げようとするときには、ステアリングシリンダ２，３の負荷圧が高くなる。すなわち、前輪用ブレーキ装置１２を含むブレーキ装置は、ステアリングシリンダ２，３の負荷圧に大きく関係する機器である。

また、本実施形態は、前輪用ブレーキ装置１２及び後輪用ブレーキ装置１３に供給されるブレーキ圧を制御するブレーキバルブ１４と、所定のブレーキ圧を確保するとともに、余剰圧を他の回路に供給可能にするチャージバルブ１５とを備えている。

また、本実施形態は、圧力センサ１６によって検出された前輪用ブレーキ装置１２の状態に応じて、可変リリーフバルブ６の設定圧力の大きさを調整する調整手段を備えている。この調整手段は、圧力センサ１６で前輪用ブレーキ装置１２が作動状態、すなわちブレーキ状態にあることが検出されたときには、可変リリーフバルブ６の設定圧力を所定の高い圧力値に調整し、圧力センサ１６で前輪用ブレーキ装置１２が作動状態にないこと、すなわちブレーキ解除状態にあることが検知されたときには、可変リリーフバルブ６の設定圧力を上述の所定の高い圧力値よりも低い所定の圧力値に調整する調整手段から成っている。この調整手段は、上述した電磁弁７とコントローラ１１を含んでいる。

コントローラ１１には、予め図３に示すブレーキ圧力と、電磁弁７の出力信号、すなわち制御信号との関係を記憶させてある。この図３に示すように、ブレーキ圧が所定の高い値Ａ以上になると、電磁弁７への制御信号はオン信号となる。ブレーキ圧が所定の高い値Ａよりも小さな値であるときには、電磁弁７への制御信号はオフ信号となる。また、一旦ブレーキ圧が所定の高い値Ａ以上となった場合には、ブレーキ圧が所定の高い値Ａよりも十分に低い値Ｂとならない限りは、電磁弁７の制御信号はオン信号に保持されるようになっており、所定の値Ｂ以下になったときに電磁弁７の制御信号はオフ信号となるように設定してある。このように制御の安定性を確保するために、すなわち不感帯を形成させるために値Ｂが設定されている。

本実施形態では、例えばホイールローダが停止している状態にあって、しかも前輪用ブレーキ装置１２が作動状態、すなわちブレーキ状態に保持されている状態から、ステアリングシリンダ５を最大限まで大きく回し、これによってステアリングシリンダ２または３に供給される圧油の圧力に相応する負荷圧が高くなると、これに伴ってその負荷圧に関連する機器である前輪用ブレーキ装置１２の状態が、高い負荷圧に相応する高いブレーキ圧を供給されている状態であることが圧力センサ１６によって検出され、この圧力センサ１６の検出値がコントローラ１１に出力される。

コントローラ１１は、入力された検出値と図３に示す所定の高い値Ａとを比較し、例えば検出値が所定の高い値Ａ以上であるときには、電磁弁７に可変リリーフバルブ６の設定圧力を所定の高い圧力値とするオン信号から成る制御信号を出力し、検出値が所定の高い値Ａよりも低いときには、電磁弁７に可変リリーフバルブ６の設定圧力を所定の高い圧力値よりも低い所定の圧力値とするオフ信号から成る制御信号を出力する。今の場合は、ステアリングハンドル５を最大限まで大きく回し、ステアリングシリンダ２または３の負荷圧が高い負荷圧となる前輪用ブレーキ装置１２の作動状態であり、圧力センサ１６によって検出される検出値が図３の所定の高い値Ａ以上となるので、可変リリーフバルブ６の設定圧力を所定の高い圧力値とするオン信号から成る制御信号が電磁弁７に出力される。

これにより、電磁弁７が駆動し、パイロットポンプ８のパイロット圧が電磁弁７を介して可変リリーフバルブ６の制御部に供給され、可変リリーフバルブ６の設定圧力が所定の高い圧力値に制御される。したがって、本実施形態も上述した参考例におけるのと同様に油圧ポンプ１の吐出圧は高くなり、バルブ４を介して車体の前側部分を大きく左方向あるいは右方向に曲げるのに十分な圧油が、ステアリングシリンダ２，３に供給される。

なお、このような状態において、圧力センサ１６の検出値が所定の高い値Ａより低くなっても所定の値Ｂに至らない状態では、電磁弁７にオン信号から成る制御信号が出力され続け、可変リリーフバルブ６の設定圧力は所定の高い圧力値となるように保持される。

また、例えばホイールローダが停止している状態にあって、しかも前輪用ブレーキ装置１２が作動していないとき、すなわちブレーキ解除状態に保持されている状態から、ステアリングハンドル５を少しだけ回したときとか、走行時等にあっては、ステアリングシリンダ２または３の負荷圧が比較的低い状態となる。その負荷圧に関連する前輪用ブレーキ装置１２の状態が、低いブレーキ圧に保持されている状態であることが圧力センサ１６で検出される。この検出値はコントローラ１１で記憶されている所定の高い値Ａよりも小さな値となる。したがって、コントローラ１１から可変リリーフバルブ６の設定圧力を上述した高い圧力値よりも低い所定の圧力値とするオフ信号から成る制御信号が電磁弁７に出力される。これにより電磁弁７が駆動し、パイロットポンプ８のパイロット圧が電磁弁７を介して可変リリーフバルブ６の制御部に供給され、可変リリーフバルブ６の設定圧力が所定の高い圧力値よりも低い所定の圧力値となる。したがって、本実施形態も上述した参考例におけるのと同様に、ステアリングシリンダ２または３に供給される圧油の圧力は低くなるものの、ステアリングシリンダ２または３に、車体の前側部分をわずかに左方向あるいは右方向に曲げるのに十分な圧油、あるいは走行時に車体の前側部分を左右方向に曲げるのに十分な圧油が供給される。

このように構成した本実施形態にあっても、上述した参考例におけるのと同様に、ステアリングシリンダ２，３やバルブ４の装置構成機器の強度を、常にステアリングシリンダ２，３の最大負荷圧に耐え得るような大きな強度に設計しないで済み、この強度を低く設定することが可能となる。これにより製作コストを安くすることができる。

なお、本実施形態において、走行検出手段を備えるとともに、この走行検出手段で走行状態にあることが検出されたときに、上述の調整手段による調整を無効にし、可変リリーフバルブ６の設定圧力を所定の低い圧力値に保持する手段、例えば上述の図３で示したオフ信号から成る制御信号を電磁弁７に出力する手段をコントローラ１１に含ませる構成にしてもよい。

本発明者らが先に考案した作業車両の操舵制御装置の参考例を示す油圧回路図である。 本発明の一実施形態を示す油圧回路図である。 図２に示す本実施形態に備えられるコントローラで設定されるブレーキ圧力と電磁弁への出力信号との関係を示す図である。

１ 油圧ポンプ
２ ステアリングシリンダ（操舵アクチュエータ）
３ ステアリングシリンダ（操舵アクチュエータ）
４ バルブ
５ ステアリングハンドル
６ 可変リリーフバルブ
７ 電磁弁（調整手段）
８ パイロットポンプ
９ 圧力センサ（検出手段）
１０ 圧力センサ（検出手段）
１１ コントローラ（調整手段）
１２ 前輪用ブレーキ装置
１３ 後輪用ブレーキ装置
１６ 圧力センサ（検出手段）

Claims (3)

1. 油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する操舵アクチュエータと、上記油圧ポンプから上記操舵アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するバルブと、このバルブを切り換えるステアリングハンドルと、上記油圧ポンプの吐出圧を規定するリリーフバルブとを備えた作業車両の操舵制御装置において、
   上記作業車両の車輪を制動するブレーキ装置と、
   上記ブレーキ装置に供給されるブレーキ圧により上記ブレーキ装置の作動状態を検出する圧力センサと、
   上記ブレーキ装置へ供給されるブレーキ圧を制御するブレーキバルブとを備え、
   上記ブレーキバルブは、設定圧力が変更可能な可変リリーフバルブから成り、
   上記圧力センサで上記ブレーキ装置が作動状態にあることが検出されたときには、上記可変リリーフバルブの上記設定圧力を所定の高い圧力値となるように設定し、上記圧力センサで上記ブレーキ装置が作動状態にないことが検出されたときには、上記可変リリーフバルブの上記設定圧力を上記所定の高い圧力値よりも低い圧力値となるように上記設定圧力を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする作業車両の操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の作業車両の操舵制御装置において、
   パイロットポンプと、このパイロットポンプに接続され、上記ブレーキ装置のブレーキ圧を確保するチャージバルブとを備え、
   上記ブレーキバルブは、上記チャージバルブから上記ブレーキ装置へ供給されるブレーキ圧を制御するものから成り、
   上記可変リリーフバルブは、上記パイロットポンプから吐出されるパイロット圧に応じて設定圧力が決定されるものから成り、
   上記調整手段は、上記可変リリーフバルブの制御部に供給される上記パイロット圧を制御する電磁弁と、この電磁弁を制御するコントローラとから成ることを特徴とする作業車両の操舵制御装置。
3. 請求項１または２に記載の作業車両の操舵制御装置において、
   当該作業車両が走行状態にあることを検出する走行検出手段を備えるとともに、
   この走行検出手段で走行状態にあることが検出されたときに、上記調整手段による調整を無効にし、上記可変リリーフバルブの設定圧力を所定の低い圧力値に保持する手段を備えたことを特徴とする作業車両の操舵制御装置。

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