JPH0427669A - 作業車両の油圧式操向制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、例えばホイールローダ等の作業車両に用いら
れる油圧式操向制御装置に関する。

Ｂ、従来の技術 この種の操向装置は、ステアリングポンプと、このステ
アリングポンプからの吐出油により能動されて車両を操
向するステアリングシリンダと、上記ポンプとシリンダ
との間に介装されたステアリング弁機構とを有する。ス
テアリング弁機構は、ステアリングホイールの回転操作
量に応じて切換わるステアリングバルブと、ステアリン
グバルブを通過した圧油の量に応じて回転し、この回転
をステアリングバルブのスリーブにフィードバックする
油圧モータとを有し、この油圧モータを通過した圧油が
ステアリングシリンダに導かれる。

また上記ステアリングポンプとステアリングバルブとの
間にプライオリティバルブを設け、上記ステアリングポ
ンプの吐出圧力およびステアリングシリンダの負荷圧力
に拘らず、ステアリングポンプの吐出油のうちステアリ
ング操作に必要な圧油を優先して上記ステアリング弁機
構に導き、余剰油を作業装置の能動に使用する、いわゆ
るロードセンシングシステムを採用したものが知られて
いる。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 上述したように従来装置では、油圧力によりステアリン
グホイールの操作力の軽減を図っているが、このホイー
ル操作力は車両速度に拘らず常に一定であるため、高速
走行中に誤って急にステアリングホイールが操作され車
両が不所望に揺れるおそれがある。またステアリング操
作しない時や作業装置を駆動しない時にはステアリング
ポンプの動力損失が大きいという問題もある。

本発明の技術的課題は、車両の高速走行時にステアリン
グホイールが急操作されないようにするとともに、ステ
アリングポンプの動力を少なくして省エネルギーを図る
ことにある。

００課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図により説明すると、本発明は、ス
テアリングポンプ１と、このステアリングポンプ１から
の吐出油により駆動され、車両を操向するステアリング
シリンダ４と、ステアリングホイール２１の操作量に応
じてステアリングシリンダ４に導かれる圧油の量を制御
するステアリングバルブ２２と、ステアリングポンプ１
からの吐出油により駆動される作業用アクチュエータ６
２と、この作業用アクチュエータ６２に導かれる圧油を
制御する作業用制御弁６１と、ステアリングポンプ１と
ステアリングバルブ２２との間に介装され、ステアリン
グポンプ１からの吐出油をステアリングバルブ２２に導
くステアリング位置、および作業用制御弁６１に導く作
業位置との間で切換可能なプライオリティバルブ２とを
備え、ステアリングホイール２１の操作時において、ス
テアリングバルブ２２の前後差圧に応答して作動し、ス
テアリングポンプ１の吐出圧力およびステアリングシリ
ンダ４の負荷圧力の変化に拘らず、ステアリング操作に
必要な圧油を優先してステアリングシリンダ４に導き、
余剰油を作業機用アクチュエータ６２に導くようにした
作業車両の操向制御装置に適用される。

そして、ステアリングポンプ１を可変容量形とするとと
もに１作業用制御弁６１の前後の圧力をそれぞれ検出す
る圧力検出手段３６．３７と、車両の走行速度を検出す
る速度検出手段３５と、作業用制御弁６１の前後の圧力
のうち少なくともいずれか一方が所定値未満の場合には
、ステアリングポンプ１の傾転角を通常よりも小さくす
るとともに、車両走行速度が速くなるほど上記傾転角を
さらに小さくする傾転制御手段３，３１とを具備し、こ
れにより上記技術的課題を達成する。

８１作用 傾転制御手段３，３１は、作業用制御弁６１の前後の圧
力のうち少なくともいずれか一方が所定値未満の場合に
は、ステアリングポンプ１の傾転角を通常よりも小さく
する。したがって作業装置を使用しないときにステアリ
ングポンプ１の動力損失を最小限に抑えることができる
。また車両走行速度が速くなるほどステアリングポンプ
１の傾転角を小さくする。この傾転角の減少によりステ
アリングボンプ１の吐出流量が減少し、プライオリティ
バルブ２がステアリング位ＷＬａ側にあっても、ステア
リングバルブ２２を介して油圧モータに導かれる圧油の
流量が減少するので、ステアリング２１の操作に必要な
操作力が増大する。

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
。

Ｆ、実施例 第１図〜第４図により本発明をホイールローダの油圧式
操向制御装置に適用した場合の一実施例を説明する。

第１図は本発明に係る操向制御装置の全体構成を示して
いる。不図示のエンジンによって駆動される可変容量形
ステアリングポンプ１からの吐出油は、プライオリティ
バルブ２、ステアリング管路１１およびステアリング弁
機構２０を順に介して一対のステアリングシリンダ４に
導かれるようになっている。ここでホイールローダは、
第４図に示すように、作業装置（リフトアームやパケッ
ト）１０１および車輪１０２を有する前部車両１０３と
、車輪１０４を有する後部車両１０５とがセンタピン１
０６により互いに回動可能に連結されて成り、後部車両
１０５に上記ステアリングシリンダ４の基端部が、前部
車両１０３にピストンロッド４ａの先端がそれぞれ連結
される。そしてこのシリンダ４の伸縮により前部車両１
０３を後部車両１０５に対して回動させて操向を行う。

プライオリティバルブ２は、ステアリングポンプ１の吐
出油のうち車両の操向に必要な最低限の圧油を上記ステ
アリング管路］１に導き、余剰油を不図示の作業装置駆
動用として作業用管路１２に導くものであり、ステアリ
ング位置ａと作業位置すとの間で切換可能とされている
。管路１２に導かれた圧油ば、不図示の操作１ツバ−に
よって操作される作業用制御弁６１を介して上記作業装
置間動用の油圧シリンダ（作業用アクチュエータ）６２
に導かれる。ここで、プライオリティバルブ２の切換え
は、後述するステアリングバルブ２２の前後差圧に応じ
て行われる。

ステアリング弁機構２０は、スプール２２ａおよびスリ
ーブ２２ｆから成るステアリングバルブ２２と、このス
テアリングバルブ２２に接続された油圧モータ２３と、
この油圧モータ２３の回転をステアリングバルブ２２の
スリーブ２２ｆに伝達する回転軸２４とを有する。スプ
ール２２ａは、ステアリングホイール２１の回転操作量
に応じて回転し、その回転量に応じた量だけステアリン
グポンプ１の吐出油がステアリングバルブ２２を介して
油圧モータ２３に導かれる。これし二より油圧モータ２
３が回転し、その回転に伴って回転軸２４を介してスリ
ーブ２２ｆがスプール２２ａに追従して回転する。なお
、７０は不図示のエンジンによって能動される作業用補
助ポンプである。

ところで、上記可変容量形ステアリングポンプ１の傾転
角は、ポンプレギュレータ３によりｖＡ節され５このレ
ギュレータ３はコントローラ３１からの制御借号により
制御される。コントローラ３１にはまた、回転数センサ
３５および２つの圧力センサ３６，３７がそれぞれ接続
されている。回転数センサ３５は、トランスミッション
３２と車輪１０２，１０４とを連結するシャフト３４の
回転数（車両の走行速度に依存する）Ｎを検出してコン
トローラ３１に入力する。また圧力センサ３６．３７は
作業用管路１２の上記制御弁６１前後の圧力ＰＬ、Ｐ２
をそれぞれ検出してコントローラ３１に入力する。コン
トローラ３１は入力された回転数Ｎおよび圧力Ｉ）ｌ、
Ｐ２に基づいてレギュレータ３を制御し、後述するよう
にステアリングポンプ１の傾転角を調節する。

ここで、上記圧力Ｐ］は作業レバーの非操作時に作業装
置内に取り込まれた土砂等の重量に依存しており、また
圧力Ｐ２は作業レバーの操作時に作業装置に作用する外
部負荷に依存している。

次に、上記ステアリングバルブ２２とプライオリティバ
ルブ２の関係しこついて説明する。

ステアリングバルブ２２内に形成される正転側および逆
転側の油路２２ｂ、２２ｃは上記ステアリング管路］−
１とそれぞれ接続可能とされ、この油路２２ｂ、２２ｃ
の前後には差圧が生ずる。以降、この差圧を絞り２２ｄ
、２２ｅで表す。そしてこのステアリングバルブ２２が
図示中立位置にあるときには、プライオリティバルブ２
のステアリング位置ａ側のパイロットポート２ａが管路
１３．１４．１５を介してタンク４３に接続されている
。

また管路１３は管路１６を介して上記ステアリング管路
１１に接続され、更にプライオリティバルブ２の作業位
置す側のパイロットボート２ｂも管路１７を介してステ
アリング管路１１に接続される。そして、ステアリング
バルブ２２が中立位置から図示左右いずれかの位置に切
換ねると、油路２２ｂ　（２２ｃ）の絞り２２ｄ　　（
２２ｅ）の下流側が管路１４と接続されるようになって
いる。

ここで管路１４，１６には絞り４１．４２がそれぞれ設
けられている。

以上の構成により、ステアリングバルブ２２が図示左右
いずれかの位置に切換ねっているときには、第２図に示
すように、ステアリングバルブ２２の前後差圧ΔＰｃが
高いほどプライオリティバルブ２がステアリング管路１
１に送る流量が増加し、ΔＰｃが低いほどステアリング
管路１１へ送る流量が減少する。そして、油圧ポンプ１
の流量を一定とすればΔＰｃも一定となり、ステアリン
グバルブ２２を通過する圧油の量は、ステアリングポン
プ１の吐出圧力およびステアリングシリンダ４の負荷圧
力の変化に拘らず一定となる。

次に、実施例の動作を説明する。

第１図において、ステアリングホイール２１が操作され
ていないときにはステアリングバルブ２２は図示中立位
置にあり、このとき上述したように管路１３がタンクと
接続され、かつ絞り４２の存在により管路１７の圧力が
管路１３より高くなっているので、プライオリティバル
ブ２は作業位置すにある。したがって、ステアリングポ
ンプ１の吐出油は大部分が作業用管路１２に導かれ、操
作レバーによる制御弁６１の操作に応じて油圧シリンダ
６２、すなわち作業装置が駆動される。

この状態でステアリングホイール２１を所定方向に回転
操作すると、ステアリングバルブ２２のスプール２２ａ
が回転して図示の左右いずれかに切換ねるので、管路１
３がタンク４３から遮断されて負荷側につながるるとと
もに、ステアリング管路１１から油路２２ｂ　（２２ｃ
）に圧油が流れ込む。これにより絞り２２ｄ　（２２ｅ
）の前後に差圧が発生する。この差圧とばね２ｃのばね
力に応じた量だけプライオリティバルブ２がステアリン
グ位置ａ側に切換ねり、その切換量に応じた量の圧油が
プライオリティバルブ２を介してステアリング管路１１
に導かれる。

ステアリング管路１１に導かれた圧油はステアリングバ
ルブ２２に導かれ、その切換量に応じた量が絞り２２　
ｄ　　（２２ｅ）を介して油圧モータ２３に導かれて油
圧モータ２３が回転する。この回転により回転軸２４が
回転してステアリングバルブ２２のスリーブ２２ｆをス
プール２２ａの回転に追従させる。油圧モータ２３の吐
出油は、再びステアリングバルブ２２を介してステアリ
ングシリンダ４に導かれてシリンダ４が駆動され、これ
により車両が操向する。

ここで、スリーブ２２ｆの回転しこより、油圧モータ２
３への圧油の供給は、ステアリングホイール２１の操作
量に対応した量だけ供給された後に停止されるから、ス
テアリングシリンダ４は、導かれた圧油の量に対応した
量だけ伸縮した後、その位置で保持される。したがって
、車両は、ステアリングホイール２１の操作量に応じた
量だけ操向される。

次に、第３図のフローチャートに基づいてコントローラ
３１によるレギュレータ３の制御について説明する。

第３図において、コントローラ３１はまずステップＳ１
で上記回転数センサ３５および圧力センサ３６，３７の
検出結果、すなわち車両の走行速度に応じた出力軸３４
の回転数Ｎと、制御弁６１の下流の管路圧力（作業装置
の積載量に応した圧力）Ｐｌと、制御弁６１の上流の管
路圧力（作業装置に作用する外部負荷に応じた圧力）Ｐ
２とを読み込む。次いでステップＳ２では、読み込んだ
圧力ＰＬ、Ｐ２が共にそれぞれの所定値Ｐ１゜。

Ｐ２．以上か否か、つまりＰ１≧Ｐ１゜かつＰ２≧Ｐ２
．か否かを判定する。

ここで、圧力ＰＬ、Ｐ２が共に所定値ＰｉＱ。

Ｐ２．以上であるということは、操作レバーにより制御
弁６１が操作されてその前後管路が連通し、かつ作業装
置に負荷が作用している状態、すなわち作業装置を使用
して作業を行っている状態を示している。この場合には
、ステップＳ３に進み、回転数Ｎから特性Ｑｌｋこ基づ
いてステアリングポンプの吐出量Ｑを求めステップＳ７
に進む。

一方、ステップＳ２が否定された場合、すなわち圧力Ｐ
Ｌ、Ｐ２のうち少なくともいずれか一方が所定値未満の
場合には、作業装置が使用されていないと判断し、ステ
ップＳ４で圧力Ｐ１が所定値９１０以上か否かを判定す
る。ここで圧力Ｐ１のみが所定値以上であるということ
は、作業装置は使用されていないが作業装置に所定重量
以上の積載物が積載されているということである。ステ
ップＳ４が否定されるとステップＳ５に進み、回転数Ｎ
から特性Ｑ２に基づいてステアリングポンプ１の吐出量
Ｑを求め、一方、ステップＳ４が肯定されるとステップ
Ｓ６で特性Ｑ３に基づいて上記吐出量Ｑを求めてステッ
プＳ７に進む。ステップＳ７では、求められた吐出量Ｑ
となるよう上記レギュレータ３によりステアリングポン
プ１の傾転角を制御し、その後、ステップ８１に戻る。

以上の手順において、上記特性Ｑ１〜Ｑ３はいずれも回
転数Ｎが所定値Ｎｌ、Ｎ２またはＮ３以上、すなわち車
両の速度が所定速度以上の場合は、その速度が速いほど
ステアリングポンプの吐出量が少なくなるようになって
いる。したがって車両の速度が比較的遅い場合には、吐
出量Ｑが大きいのでステアリング操作に必要な吐出量が
ステアリングバルブ２２を介して油圧モータ２３に導か
れ。

これによりステアリングホイール２１の操作力は小さく
て済む。

一方、車両の走行速度が速くなると、それＬコ応して吐
出量Ｑが小さくなるから必然的にステアリングバルブ２
２に導かれる流量が少なくなり、ステアリングホイール
２１の回転量に応じた流量が油圧モータ２３に導かれな
いから、不足した流量だけ油圧モータ２３を手動でポン
プ操作しなければならなくなり、その結果、ステアリン
グホイール２１の操作が重くなる。したがって高速時の
不所望なステアリングホイール２１の回転が防止される
。この場合、ステアリングポンプ１からの作業装置への
圧油の供給は断れることになるが作業用の補助ポンプ７
０により必要最小限の圧油が確保される。

また、作業装置が使用され操向速度がＮ１以下のときに
は、ステアリングポンプ１の傾転角は最大となり、作業
装置による作業性が低下することがない。

一方、ステアリングホイール２１の操作に必要な圧油の
流量は作業装置駆動のための流量より少ないので、作業
装置を使用していない時には、特性９２．Ω３で示すよ
うしこ、低速時でもポンプ吐出量Ｑをステアリング操作
に必要な吐出量ｑ２゜ｑ３に抑え、ポンプの動力損失を
少なくして省燃費を図っている。さらにこのとき、作業
機に積載物を積載している場合には、車両の安定性が悪
いので、特性Ｑ３で示すようにポンプ吐出量を低減させ
る回転数を積載物がない場合（特性Ｑ２）よりも小さく
、すなわち遅い速度に対応する値Ｎ３としている。した
がって、例えばバケットに土砂等を積載して走行する際
の急激なステアリングホイール操作が防止され５車両の
安定性が確保されるとともに、荷こぼれ等も少なくなる
。

以上の実施例の構成において、圧力センサ３６゜３７が
圧力検出手段を、回転数センサ３５が速度検出手段を、
ポンプレギュレータ３およびコントローラ３１が傾転制
御手段をそれぞれ構成する。

なお、作業装置の高さを検出する手段を設け、第５図に
示すように作業機の高さｈが高いほどポンプ吐出量Ｑの
減少を開始させる回転数を低くするようにしてもよい。

すなわち作業装置が高い位置にあるほど車両が不安定に
なるので、低速時でもステアリングホイール２１を重く
して車両の安定性を確保する。また第６図に示すように
、上記圧力Ｐ１と作業装置の高さｈとの積が大きいほど
ポンプ流量の減少を開始させる回転数を低くするように
してもよい。これによれば、同じ速度でも作業装置の積
載重量が大きいほど、あるいは作業機の高さが高いほど
ステアリングホイールが重くなり、車両の安定性確保が
より確実となる。

さらに以上では、コントローラ３１からの信号により電
気的にレギュレータ３を作動せしめてステアリングポン
プ１の傾転角を変化させるようにしたが、例えば第７図
に示すように、コントローラ３１からの出力信号に応じ
て比例電磁式の減圧弁５１を切換制御し、その切換量に
応じた油圧源５２の吐出油をシリンダ式のレギュレータ
５３に導いてこれを駆動し、このレギュレータ５３の酩
動により上記傾転角を変化させるようにしてもよい。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、作業用制御弁の前後の圧力のうち少な
くともいずれか一方が所定値未満の場合には、ステアリ
ングポンプの傾転角を通常よりも小さくするようにした
ので、作業装置を使用しないときにはステアリングポン
プの吐出流量が低減し、ポンプの動力損失を少なくして
省燃費を図ることができる。また車両走行速度が速くな
るほどステアリングポンプの傾転角をさらに小さくする
ようにしたので、走行速度が速いほどステアリングバル
ブに導かれる流量が減少してステアリングホイールの操
作の際に大きな操作力が必要となり、以って高速走行時
に不所望なステアリングホイールの操作による車体の揺
れを防止できる。さらに作業用制御弁の前後圧力がとも
に所定値以上の場合、すなわち作業装置を使用している
場合には上記傾転角制御は行なわれず、走行速度が遅け
ればステアリングポンプの吐出流量が最大となるので、
作業装置の作業性が低下することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は本
発明に係る操向制御装置の全体構成図、第２図は圧油の
流量とコントロール圧力との関係を示す特性図、第３図
は処理手順のフローチャート、第４図はホイールローダ
の操向を説明する概略構成図である。 第５図および第６図は車両速度に対するポンプ吐出量の
２変形例を示す特性図、第７図はポンプレギュレータ制
御の変形例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステアリングポンプと、 このステアリングポンプからの吐出油により駆動され、
   車両を操向するステアリングシリンダと、 ステアリングホィールの操作量に応じて前記ステアリン
   グシリンダに導かれる圧油の量を制御するステアリング
   バルブと、 前記ステアリングポンプからの吐出油により駆動される
   作業用アクチュエータと、 この作業用アクチュエータに導かれる圧油を制御する作
   業用制御弁と、 前記ステアリングポンプとステアリングバルブとの間に
   介装され、ステアリングポンプからの吐出油をステアリ
   ングバルブに導くステアリング位置、および作業用制御
   弁に導く作業位置との間で切換可能なプライオリティバ
   ルブとを備え、前記ステアリングホィールの操作時にお
   いて、前記ステアリングバルブの前後差圧に応答して作
   動し、ステアリングポンプの吐出圧力およびステアリン
   グシリンダの負荷圧力の変化に拘らず、ステアリング操
   作に必要は圧油を優先してステアリングシリンダに導き
   、余剰油を作業機用アクチュエータに導くようにした作
   業車両の操向制御装置において、 前記ステアリングポンプを可変容量形とするとともに、 前記作業用制御弁の前後の圧力をそれぞれ検出する圧力
   検出手段と、 車両の走行速度を検出する速度検出手段と、前記作業用
   制御弁の前後の圧力のうち少なくともいずれか一方が所
   定値未満の場合には、前記ステアリングポンプの傾転角
   を通常よりも小さくするとともに、車両走行速度が速く
   なるほど傾転角をさらに小さくする傾転制御手段とを具
   備することを特徴とする作業車両の操向制御装置。