JPH04500944A - 液圧ステアリング装置 - 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】 、；　液圧ステアリング装置 咬 ：　本発明は、後述する請求の範囲の請求項１の冒頭で指−摘した形式の液圧ス テアリング装置に係る。

５　本発明は、主に、請負い業者や大手事業家の利用する菌　形式の機械等に用 いられ、互いに関節接合した２つのビη　−クルハーフを備えている形式の大型 自動車用のステアｒ　リング装置に係る。これらビークルハーフの相対位置は、 制御部を介して油圧をポンプ送りする２つのピストン／ぎ　シリンダ装置により 調節される。制御弁はビークルのスど　テアリングハンドルまたはステアリング ロッドを用いて制御することができる。ポンプはビークルのエンジンと同じ速度 で回転し、また２つのビークルハーフの相対位ｔ　置を望ましいステアリング位 置に調節するのに必要な油）　量の得られる規模の所定の吐出し容積を備えてい る。こ１　の種の周知のステアリング装置では、ピストン／シリンダ装置は複動 式のものでしがも両者はクロス連結されている。従って、一方のシリンダ装置の 第１のチャンバはポンプに連結され、他方のシリンダ装置の第２のチャンバはポ ンプに連結される。この従来例の構造を使用すれば、地面の柔らかな地形でビー クルを運転操作するような場合でも、すなわちステアリングトルクが異常に大き くなる状況下でも常に大きな抵抗に打ち勝って楽な操作を行なえる。しかしなが らこの構造の欠点は、実際の使用に当たってしばしば遭遇する運転条件、すなわ ちビークルが道路面のような比較的固い地面または非常に固い地面に頻用されて いて、しかもステアリング抵抗が比較的小さくてもすむ状況の下ではシステムが 過剰設備となることである。

このように、周知のステアリング装置の欠点の１つとして、大きなステアリング トルクの作用している状況下では比較的大きな油圧流量を必要とするが、この要 件を満たすにはポンプを大型化する必要のあることが挙げられる。ビークルのス テアリングホイールに連結されている制御弁の場合でも、この弁が通常備えてい る構造によったのでは油圧流量の大きな大型弁を選択しなければならなくなる。

前述したステアリング装置は５Ｅ−Ｂ−４０７５４５から周知である。

従って、本発明の目的は非常に小型で極めて安価なポンプを使用でき、しかも非 常に小型で安価な制御弁を使用しても満足のいくステアリング特性を維持でき、 ステアリング抵抗が常時比較的低くてもまたステアリング抵抗が異常に高（なる ことがあってもこうした性能を支障なく発揮することのできるステアリング装置 を提供することにある。

この目的は、請求の範囲の請求項１に特定した特徴を持つ本発明に係る前述した 形式のステアリング装置を使用すれば達成される。

要するに、本発明のステアリング装置の場合には、２つのステアリングシリンダ が切替え弁を用いて互いに連結されていて、通常のステアリング状態では煽動ピ ストン／シリンダ装置として機能し、一方または他方のシリンダ装置の第１のチ ャンバに送られる油圧流量がクロス連結されたピストン／シリンダ装置の場合に 比べてほぼ半分ですみ、しかも２つのピストン／シリンダ装置の第２のチャンバ がステアリング装置の戻しタンクに連結されるようにしであることに特徴がある と言える。こうしてポンプと制御弁を同じように小型化でき、これに伴い販売価 格を大幅に下げることができる。

例外的に起きる状況下でステアリングトルクが異常に高くなった場合、一方のシ リンダの第１のチャンバに送られるポンプ配管の圧力は上昇し、またこの圧力が 所定値を上回るレベルにまで増加した場合、この圧力の影響を受けて本発明の切 替え弁は第２のピストン／シリンダ装置の第２のチャンバをポンプに連結する位 置に調節され、稀に起きる状況の中で２つのピストン／シリンダ装置を単にクロ ス連結するだけでステアリングトルクを増加させるようにしである。切替え弁は 単純でしかも安価な構造からなり、結果的に新規な本発明の装置により大幅なコ スト低減を図れる顕著な利点がある。また小型ポンプの使用により熱損も減り、 言い換えるとエネルギーの節約を図ることが可能となる。

添付の図面に示した本発明のステアリング装置の一連の実施例につき説明する。

第１図は、接続回路の第１の実施例を示している。

第２図は、接続回路の第２の実施例を示している。

第３図は、第１図に示したステアリングハンドル作動式制御弁をロッド作動式制 御弁で置き換えた場合の変更例を示している。

図示の実施例では、油圧ポンプ１０はモータ（図示せず）により駆動される。ポ ンプの油圧は、２つのステアリングピストン／シリンダ装置ＩＩ、１２に供給さ れる。

これら装置は、ピボットジャーナル１５により互いに枢軸結合された２つのビー クルハーフ１３．１４に連結されている。

ポンプの油圧は、ポンプ配管１６Ａを通じて周知の制御弁１６に供給される。第 １図の実施例では、制御弁はビークルのステアリングハンドルに連結されている 。またこの制御弁は、ステアリングハンドルを一方向に回転させると、ポンプは 例えば一方のピストン／シリンダ装置ＩＩの第１のチャンバＩＩＡに連絡すると 同時に、第２のピストン／シリンダ装置１２の第２のチャンバ１２Ｂを戻しタン ク２０に連絡するように構成されている。ステアリングハンドルを反対方向に回 転すれば、ポンプは他方のピストン／シリンダ装置１２の第１のチャンバ！２Ａ に連結される。

またポンプは、分岐配管１６Ｂを通じて切替え弁１７にも油圧を供給している。

図示した切替え弁は中央位置にあり、図面で見て左右の端部位置に向けて調節す ることかできる。

ピストン／シリンダ装置の各々は、当該装置のシリンダをそれぞれ第１と第２の チャンバＩＩＡとＩＩＢおよび１２Ａと１２Ｂに仕切るピストンＩＩｃ、１２ｃ を備えている。ピストンはピストンロッド１１Ｄ、１２Ｄにより前方ビークルハ ーフ１３に連結されている。

制御弁１６は、弁の回転角度に応じた量のオイルを供給するように構成されてい る。またこの弁の回転角度はビークルのステアリングハンドルの回転に対応して おり、前方ビークルハーフ１３をこれに見合う程度に回転させるようにしである 。前方ビークルハーフを一方の端部位置から他方の端部位置に揺動させるには、 通常の場合、ステアリングハンドルを３回転から４回転させる必要がある。

切替え弁１７を中央位置に調節した場合、各ピストン／シリンダ装置の第２のチ ャンバＩＩＢ、１２Ｂは配管１８．１９を通してタンク２０に連絡する戻し配管 ２０Ｂに連結される。分岐配管１６Ｂを第１図に示すように切替え弁１７により 閉じていれば、制御弁を中央位置から一方向または反対方向に回転させてポンプ 配管１６Ａを一方または他方のピストン／シリンダ装置の第１のチャンバＩＩＡ または１２Ａに連結することができる。

分岐配管２１Ａを通じて配管２１から加えられている圧力により、また分岐配管 ２２Ａを通して配管２２から加えられている圧力により、圧力制圓式の切替え弁 ｉ７は一方向に作動される。弁１７は、通常の状態では２つのスプリング１７Ａ 、１７Ｂにより中央位置に保持されている。

通常時、ステアリングトルクが比較的小さいと、配管２１または配管２２に加え られている圧力が所定値Ｐよりも低くなり、スプリングにより加えられている力 に抗して弁１７の位置を変化させるほどの力はない。

このことは、ポンプｌＯが第１のチャンバＩＩＡまたは他方のチャンバ１２Ａに だけ油圧を供給すればよいことを意味している。必要とするステアリングトルク は殆との場合これで充分であり、ポンプおよび制御弁は、周知技術によりステア リングピストン／シリンダ装置を恒久的にクロス接続する従来技術に要する規模 のものよりも大幅に小幇化することができる。

しかしながら、前方ビークルハーフ１３の回転に伴−って異常に高い抵抗に遭遇 した場合、例えば配管２１内の圧力が増加し、状況によっては圧力Ｐを越える程 度まで増加することがある。こうした状況か生じた場合、スプリング１７Ｂは高 圧に抵抗することができず、弁１７は右側端部位置に移動することになる。従っ て、ポンプの分岐配管１６Ｂは第２のビス１ヘン／シリンダ装置１２の第２のチ ャンバ１２Ｂに至る配管に連結され、また第１のピストン／シリンダ装置 はポンプに連結されたままとなる。２つのステアリングピストン／シリンダ装置 は、このような稀に起きる状況の発生を発見した場合にはステアリングトルクを 増加させるためにだけ単にクロス連結される。

これら状況下では、第１のピストン／シリンダ装置の第２のチャンバｌｌＣと第 ２のピストン／シリンダ装置１２の第１のチャンバ１２Ａはタンク２０に連結さ れる。

同様に、配管２０内の圧力か予め設定された圧力値Ｐを越えると弁１７は左側の 端部位置に調節され、ステアリングシリンダ同士は接続されビークルを反対方向 に回転させるようにしである。

分岐配管２１Ａの圧力はパイロット領域２３を経て弁１７に作用し、また分岐配 管２２Ａの圧力はパイロット領域２４を経て弁１７に作用する。

弁Ｉ７が片方の端部位置に向けて調節される際、配管内の圧力状態の変化により 弁が振動する危険性がある。

こうした振動の危険性は、パイロット領域２５．２６のうち領域２５を配管２５ Ａを経て配管１８に接続し、また領域２６を配管２６Ａを経て配管１９に接続す ることにより解消できる。

弁１７は以下の条件の時にバランスか保たれる。

（１）Ｐ２１ｘＡ２３＝Ｐ１９ｘＡ２６＋Ｆ１７Ｂ（２）Ｐ２２ＸＡ２４＝ＰＩ ８ＸＡ２５＋Ｆ１７Ｂここで、Ｐ２］二配管２１の圧力 Ａ２３−パイロット領域２３ Ｐ１９＝配管１９の圧力 Ａ２６＝パイロツト領域２６ ＦＩ７Ｂ＝スプリング力１７Ｂ Ｐ２２＝配管２２の圧力 Ａ２４＝パイロツト領域２４ ２１８＝配管１８の圧力 Ａ２５＝パイロツト領域２５ Ｆ１７Ｂ＝スプリング力１７Ｂ 必要とするステアリングトルクが通常値まで低下すると速やかに配管２１または 配管２２の圧力は所定の制限圧Ｐよりも低下し、切替え弁１７を中央位置に復帰 させる。

第２図は、第１図に示した装置と基本的に同じステアリング装置を示している。

第１図の実施例のパイロット領域２３，２４，２５．２６は第２図の実施例には 省略されているが、その代わり分岐配管２１Ａ、２２Ａの圧力がスプリング操作 弁１７に直接作用している。このスプリング操作弁は、配管２１．２２に作用し ている圧力により制御され、１６ｃからそれぞれの補正チャンバＩＩＢまたは１ ２Ｂに到達する圧力オイルを調節するようにしている。

この場合、中央位置からの調節に伴って生じる弁１７の振動はシーケンス弁また は補助弁２７により防止される。こうした弁は通常時には図示のように左側の閉 鎖中立位置にセットされており、ポンプの分岐配管１６Ｂと弁１７に至る圧力配 管１６Ｃの接続を絶っている。弁２７は、第２図に示した左側の位置からスプリ ング２８の作用に抗して右側の位置に向けて調節することができる。

弁は、配管１６Ｂと１６Ｃを互いに連結する通路２９を備えている。弁は２つの パイロット領域３０．３１により操作される。一方の領域３０は配管３２を経て 配管１６Ｂに連結され、他方の領域３１は配管３３を経て連結通路２９に連絡し ている。

分岐配管１６Ｂの圧力が圧力値Ｐを上回る場合、これに見合う圧力が分岐配管２ １Ａまたは２２Ａに得られ、弁を中央位置から右側または左側の位置に移動させ ることができる。この圧力はパイロット領域３０を経て作用し、弁２３を右側の 開放端部位置にリセットする。この弁位置の状態で、配管２１に加わっている圧 力はパイロット領域３１を経て弁２７に作用し、また圧力状部が弁２７のリセッ トにより平衡状態になるまで弁を右側の端部位置に保持しておく働きをする。

配管１６Ｃを通じて油圧を送るために、配管１６・Ｂと１６Ｃの間の通路を連絡 する弁２７が必要とされる。配管１６Ｂの圧力が圧力値Ｐに到達するとこの通路 の連絡が行なわれ、ＰＸＡ３０＝Ｆ２８の関係が成立する。ここでＡ３０は領域 ３０であり、Ｆ１ａはスプリング力２８である。弁２７が開放すると配管１６に 作用している圧力は速やかにパイロット領域３３に作用する。圧力Ｐがパイロッ ト領域３０とパイロット領域３３の両方に作用しているため、配管１６Ｂの圧力 が開放圧力Ｐ＝Ｆ　２８＋Ａ３０を下回ることがあっても弁２７は開放した状態 に保たれる。

圧力が配管Ｊ６Ｂの圧力Ｐ２を下回ると、弁２７はスプリング２８により左側の 端部位置に切り替わるようになる。、１：こ”Ｃ’Ｐ２＝Ｆ２８＋　（Ａ３０＋ Ａ３１）である。

さらに第３図は、２つのスプリング３５Ａ、３５Ｂにより中央位置に向かう方向 に偏倚させである制御弁３５を設けた実施例を示している。この制御弁は、ステ アリングロッド３４により前記中央位置からいずれか一方の方向に移動させるこ とができる。

弁３５は４つの配管に連結された４つのボートを備えている。ポンプから伸びる 配管１６Ａとタンク２０に連絡する配管２０Ａは図中では弁の一方の側部に連結 され、弁の反対側の側部には配管２１．２２が連結されている。

ロッド３４を用いて弁３５を例えば右側の端部位置に移動させると、ポンプｌＯ は配管２１に連結され、また第１のピストン／シリンダ装置１１の第１のチャン バｌＩＡに連結される。同時に配管２ＯＡは配管２２に連結され、またこの配管 ２２は第２のピストン／シリンダ装置１．１２の第１のチャンバ＋２Ａをタンク ２ｏに連結する。

２つのピストン／シリンダ装置の第２のチャンバ１１Ｂ、１２Ｂは、配管１８． １９と配管２ＯＡを経てタンク２０に連結されている。

配管１６Ａ、１６Ｂの圧力が異常に大きなステアリングトルクにより圧力値Ｐを 上回る圧力値まで増加した場合、弁１７は、第１図に基づいて既に説明したよう に右側の端部位置に調節される。

ロッド３４が一方または他方の端部位置に保持されている限り前方のビークルハ ーフは回転を続ける。ロッドを中央位置に戻せばこの回転運動は停止する。回転 ステアリングハンドルに比べて、比較的長時間にわたり作業を行なうに当たり、 ステアリングロッドのほうが回転ステアリングハンドルに比べて動きが少なくて すむ利点がある。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ジャーナルピボット（１５）により互いに関節接続され２つの液圧ピストン ／シリンダ装置により揺動させることのできる２つのビークルハーフ（１１，１ ２）を有する自動車用の液圧ステアリング装置にして、前記液圧ピストン／シリ ンダ装置の各々は、当該ピストン／シリンダ装置のピストンロッド（１１Ｄ，１ ２Ｄ）に連結されたピストンのそれぞれの側に第１のチャンバ（１１Ａ，１２Ａ ）と第２のチャンバ（１１Ｂ，１２Ｂ）を備え、またビークルのステアリングハ ンドルまたはステアリングロッドにより調節可能な制御弁（１６，３５）と切替 え弁を介して油圧ポンプ（１０）に連結することができ、前記切替え弁は前記油 圧ポンプの油圧により２つの端部位置の何れか一方の位置に調節して互いのビー クルハーフに望ましい揺動運動を行なわせることができ、また切替え弁を前記２ つの端部位置の間の中央位置に保っている間、制御弁を中央位置から調節するこ とで一方のピストン／シリンダ装置（１１または１２）の第１のチャンバ（１１ Ａまたは１２Ａ）を油圧ポンプに連結するようにし、同時に、他方のピストン／ シリンダ装置の第１のチャンバ（１２Ａまたは１１Ａ）を戻しタンク（２０）に 連結し、ピストン／シリンダ装置を単動装置として働かせると同時に、ポンプと 一方または他方のピストン／シリンダ装置の第１のチャンバとの間のそれぞれの 配管の油圧の影響の下で、２つの端部位置の何れか一方の位置に向けて切替え弁 （１７）を調節することによりポンプと前記他方のピストン／シリンダ装置およ び前記一方のピストン／シリンダ装置の各々の第２のチャンバ（１１Ｂ，１２Ｂ ）との間が連結され、２つのピストン／シリンダ装置がクロス連結されるような 液圧ステアリング装置において、油圧を用いて何れかの方向に操作される切替え 弁（１７）は、油圧が所定の値を上回るようになるまで切替え弁をスプリング力 により中央位置に保持するようにスプリング偏倚されており（１７Ａ，１７Ｂ） 、前記所定の油圧を下回る油圧の状態でしかもこれに見合う低いステアリング抵 抗下で、液圧ピストン／シリンダ装置は単動ピストン／シリンダ装置として機能 するように接続されるのに対し、油圧がステアリング抵抗の応分の増加に伴って 増加した場合、切替え弁（１７）は端部位置の何れか一方に移動し、液圧ピスト ン／シリンダ装置が複動ピストン／シリンダ装置として働くように接続すること を特徴とする液圧ステアリング装置。 ２．請求項１に記載された液圧ステアリング装置において、切替え弁（１７）と ２つのピストン／シリンダ装置の第２のチャンバ（１１Ｂ，１２Ｂ）の間に延び る圧力配管（１８，１９）は分岐され（２５Ａ，２６Ａ）、弁の位置を端部位置 の何れか一方の位置に調節する際、切替え弁（１７）の圧力ステアリング（２５ ，２６）のバランスをとるようにしてあることを特徴とする液圧ステアリング装 置。 ３．請求項１に記載された液圧ステアリング装置において、切替え弁（１７）と ポンプ（１０）の間の分岐配管（１６Ｂ，１６Ｃ）は途中に設けた補助弁（２７ ）に合流するようにしてあり、この補助弁は油圧により一方向に操作されスプリ ングにより中立位置に保持されるもので、補助弁がこの位置にあれば、切替え弁 が中央位置を占め分岐配管の圧力が所定値を下回る際に、弁は切替え弁とポンプ の間の連結を遮断し、またステアリング用油圧が所定値を上回るレベルまで増加 すると補助弁（２７）はスプリングの作用に抗して開放位置に調節されるように してあることを特徴とする液圧ステアリング装置。 ４．請求項３に記載された液圧ステアリング装置において、第１の圧力制御部（ ３０）に応答して開放位置に調節されている際、補助弁（２７）が開放位置を占 めていればこの補助弁は第２の圧力制御部（３１）に作用し、前記圧力制御部（ ３１）は補助弁を開く際に生じる圧力変動による補助弁（２７）の振動に反作用 を及ぼす働きをするようにしたことを特徴とする液圧ステアリング装置。