JP6612079B2 - 作動油の流量増幅機能を有するステアリング装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。）。

米国特許第Ｒｅ２５，１２６号明細書 米国特許第３，９０５，７２８号明細書 米国特許第３，９５３，１５８号明細書

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。

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。

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。

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。

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、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からなる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２ポート２位置の電磁比例弁、ハンドル角センサ及びコントローラを備え、電磁比例弁の油路をハンドル用制御弁を介するようにすることによって、ハンドルの左右の回転によって作動油の吐出ポートが切り替わる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が並列に配列されるようにして、作動油をステアリングシリンダに供給するようにし、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。

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。

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。

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。

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。

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。 同概略図である。 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。 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。 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。 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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (3)

1. ポンプから供給される作動油を、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からなる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２ポート２位置の電磁比例弁、ハンドル角センサ及びコントローラを備え、電磁比例弁の油路をハンドル用制御弁を介するようにすることによって、ハンドルの左右の回転によって作動油の吐出ポートが切り替わる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が並列に配列されるようにして、作動油をステアリングシリンダに供給するようにし、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。
2. 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に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。
3. 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に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。

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