JPH075091B2 - ホイール式車両の操向装置用油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はホイール式車両のパワステアリング形式操向
装置用油圧回路に関する。

従来の技術 従来から、特殊作業用のホイール式車両では、ホイール
ベースやかじ取角度の大きさの割合に回転半径の小さい
ことが要求されたり、また作業中の行動を迅速に行うた
めにカニ走行と称する機体の幅寄せ走行が必要となるこ
とが多い。

これらの要求を満たすために、第３図に示す一般車両の
如き、前軸輪のみにより操向する前軸ステアリング方式
のほかに、第４図に示す前後軸の車輪を、互いに反対方
向に操向して小さい回転半径を得る２軸ステアリング方
式、第５図に示す如く前・後軸車輪を共に、同一方向に
操向して機体の幅寄せ運転のできるカニ走行方式が採用
され、しかも、これらの各ステアリングモードの変更が
容易に得られるようなパワステアリング式操向装置が採
用される。

この場合、従来からの油圧回路方式は、第６図に示す如
く、前輪のみのステアリング時には、後軸輪はステアリ
ングシリンダ３′,4′を作動せしめないで車体の進行方
向に保持し、パワステアリングユニット５′から送出さ
れる圧油は、油路50または52を経て前軸側のステアリン
グシリンダ１′,2′を作動させ、前軸輪を右または左に
換向させる。２軸ステアリング、カニ走行のときは、油
路50,51の途中に設けたステアリングモード選定のため
のセレクタバルブ12により、中立時は上述の前軸ステア
リング方式となるように、油路50は油路51へと、セレク
タバルブ12が形成するバイパス通路により連通するが、
該セレクタバルブ12を中立位置以外の位置に切換える
と、パワステアリングユニット５′からの圧油は、後軸
輪を前軸輪と反対の方向または同一方向に、同時に換向
せしめて、２軸ステアリング、カニ走行を選択できる。
このとき、前軸輪の操向角度と後軸輪の操向角度を同期
させる目的で、セレクタバルブ12を切換えたときは、ス
テアリングシリンダ１′,2′と３′,4′は、パワステア
リングユニット５′のポートと油路50,26,27,28,25,51,
53,54,52によりループ状のシリーズ回路を形成させてい
る。従って、ステアリングシリンダ１′,2′,3′,4′の
容量およびパワステアリングユニット５′の能力を決定
するときは、前後輪２軸分の操向抵抗に対応できるよう
ステアリングシリンダの直径やストロークを大きくした
り、パワステアリングユニットで発生する圧力を高圧に
したりしなければならない。このことは、特殊作業用の
ホイール式車両の足回り設計上、ステアリングシリンダ
の取付空間確保が益々困難となったり、ステアリングシ
リンダの容量増大につれて、パワステアリングユニット
として、より高圧・大容量のものを採用したり、ステア
リングハンドルの操作回転数を増加せしめたりすること
ともなる。

発明が解決しようとする課題 特殊作業用の車両は一般公道上を走行する車両と異な
り、泥ねい地や凹凸の多い地面を移動することが多く、
それにともない操向輪の操向抵抗は、増大し、しかも２
軸ステアリング或いはカニ走行が要求され、更に、前述
の如く、前軸輪と後軸輪の操向角度を同期させるため、
両者のステアリングシリンダをシリーズ回路で連通さ
せ、１つのパワステアリングユニットから得られる圧油
を使用して操向するので、１軸のみを操向させる圧油で
もって２軸を操向することとなるので、一般車両に比
し、容量の大きいステアリングシリンダを採用するか、
または高い圧力を使用しなくてはならない。通常このス
テアリングシリンダは第１図に示すように、車両の台枠
36の下方で取付長さや、適当なロードクリアランスを設
けて取付け得る上下方向の空間が制約させることから、
大容量の油圧シリンダを設置することは困難であり、ま
た回路圧力も、油圧機器の特性・寿命の観点から、上限
があり、前後２軸の操向抵抗に見合う圧力の設定は困難
である。

本発明は、上記のような問題点を克服するべく、比較的
小径のステアリングシリンダと従来の通常の回路圧力で
もって２軸ステアリング、カニ走行時ともに前後軸輪の
同期操向の可能な操向装置用油圧回路を実現することを
課題とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、この発明は次のような構成
としている。

すなわち、この発明は、パワステアリングユニットから
前後軸のうちの一方の軸輪のステアリングシリンダ、例
えば後軸輪操向用のステアリングシリンダに通じる油路
の途中に前軸輪ステアリング、２軸輪ステアリング、カ
ニ走行を選択する油路切換用のセレクタバルブを設け、
２軸輪ステアリングおよびカニ走行運転のときは前軸輪
操向用ステアリングシリンダと後軸輪操向用ステアリン
グシリンダをパワステアリングユニットの吐出圧油源に
対しシリーズに油路で接続し、パワステアリングユニッ
トからの圧油で両シリンダを作動せしめる操向装置用油
圧回路において、他方軸輪のステアリングシリンダ、例
えば、前軸輪操向用ステアリングシリンダを右操向また
は左操向させる油路の、何れか高い側の圧油をパイロッ
ト圧信号として取出すシャトル弁と、該シャトル弁の下
流側に接続され、通常は内部油路を閉路しているが、受
信部に所定値を超えるパイロット圧信号が作用している
間だけ内部油路を開路して上記パイロット圧信号を下流
側油路に通じさせるパイロットシーケンス弁を設け、該
シーケンス弁の下流側には、受信部に信号が作用しない
とは第１の切換位置にあり、上記パイロット圧信号が受
信部に作用している間だけ第２の切換位置に切換わるパ
イロット切換弁を、前・後軸輪の操向用ステアリングシ
リンダを相互に接続する油路の中間に設ける。該パイロ
ット切換弁の内部油路は、該弁が第１の切換位置にある
ときは前軸輪操向用ステアリングシリンダと後軸輪操向
用ステアリングシリンダとをパワステアリングユニット
の圧油ポートに対しシリーズ回路を形成させ、該弁が第
２の切換位置になるとパラレル回路を形成させる形式の
切換弁とする。

作用 セレクタバルブを操作して、２軸ステアリングまたはカ
ニ走行の状態とし、ステアリングハンドルを回すと、通
常はパワステアリングユニットからの圧油は、直接また
はセレクタバルブを経て前軸輪または後軸輪のステアリ
ングシリンダを伸縮させ、その戻り圧油はセレクタバル
ブを経由して反対側である後軸輪または前軸輪のステア
リングシリンダを伸縮させ、その戻り油はパワステアリ
ングユニットを介してタンクに戻るといったシリーズ回
路で作動する。この作動の途中において、操向抵抗が何
等かの原因で急増し、前・後軸輪操向用ステアリングシ
リンダを、シリーズ回路では作動し得なくなったとき、
すなわち、シャトル弁からのパイロット圧信号が所定値
を超えると、パイロットシーケンス弁は開路し、そのパ
イロット圧信号がパイロット切換弁の受信部に作用し、
該パイロット切換弁は第２の切換位置へと切換わる。こ
れにより、前・後軸輪のステアリングシリンダは、パワ
ステアリングユニットの圧油ポートに対しパラレル回路
を形成するので、同一のステアリング専用ポンプの圧油
にもかかわらず、パイロット切換弁が第１の切換位置の
ときの約２倍の操向力を発揮する。ついで、一時的に過
大な操向抵抗を克服してパイロット圧信号が所定値以下
になるとパイロット切換弁は直ちに第１の切換位置にも
どり、元のシリーズ回路に復帰するので、再び前軸輪と
後軸輪は同期操向する。

実施例 この発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。

特殊作業用のホイール式車両は、一般に、第１図に示す
如く、各種作業装置の取付ベースとなる台枠36の下方に
前後の車軸を備え、車軸の両端部には、前軸輪29,30が
キングピン41,42を、また後軸輪31,32がキングピン43,4
4を軸心として回動自在なナックル45,46,47,48の車輪軸
上で転動する如く取付けられている。該ナックル45,46
は一定長さのタイロッド33により、ナックル47,48はタ
イロッド34によりピン接合されており、走行中にステア
リングハンドル35を操作したとき、常に内外の車輪が同
一回転中心を共有して転動するように操向角度を規制し
ている。前軸輪29,30の操向はステアリングシリンダ1,2
を、後軸輪31,32の操向はステアリングシリンダ3,4を、
それぞれ同時に伸縮させることにより行われる。台枠36
上の所定位置に設けたステアリングハンドル35と同軸
に、パワステアリングユニット５があり、ステアリング
専用ポンプ13から圧油を受け、ステアリングハンドル35
の回動角度に比例した量と吐出方向の圧油をステアリン
グ制御バルブ群38に供給し、ステアリングシリンダ1,2,
3,4を作動せしめる。なお37は本車両のパワユニット
で、上記ステアリング専用ポンプの他に、エンジン39,
主ポンプ40などを備えている。

次に本発明の油圧回路について説明する。

第２図の油圧回路図において、ステアリングハンドル35
を右または左に回転させると、それに応じてパワステア
リングユニット５のポート（イ）または（ロ）から圧油
が油路16または油路21へ送出され、それぞれ反対側の油
路を経て再びパワステアリングユニット５を通ってタン
ク15に戻るようになっている。なお、14はステアリング
専用ポンプ13の吐出圧油を規定圧力に保持するリリーフ
弁である。

パワステアリングユニット５の２つのポートのうちの一
方のポート（イ）は、手動またはソレノイド作動などの
手段で切換わるセレクタバルブ12に油路16で連通し、該
セレクタバルブ12は前軸ステアリングの位置であるＣ位
置では、内部にバイパス通路が形成され、油路16は油路
17によりパイロット切換弁８に通じる。該パイロット切
換弁８は、そのパイロット室にパイロット圧信号が作用
しないときは第１の切換位置であるＢ位置にあり、この
第１の切換位置のときの内部油路はバイパス回路が形成
され、油路17は油路18と連通し、該油路18はステアリン
グシリンダ1,2の一方の油室に通じる作動回路である油
路19と接続している。ステアリングシリンダ1,2の他方
の油室に通じる作動回路である油路20は油路21を経てパ
ワステアリングユニット５の他方のポート（ロ）に通じ
ている。また、油路16から分岐した油路22と上記油路21
から分岐した油路はパイロット切換弁８の独立した２つ
の入口ポートに接続してある。更に油路21と22からそれ
ぞれ分岐した油路を設け、その何れか高い側の圧力をパ
イロット圧信号として取出すシャトル弁６を設け、該パ
イロット圧信号が所定値以上になると内部油路を開路
し、以下になると直ちに閉路する機能を有するパイロッ
トシーケンス弁７を介して、その下流側に生ずるパイロ
ット圧信号を、パイロット切換弁８のパイロット室に導
く油路23が設けてある。また、該パイロットシーケンス
弁７とパイロット切換弁８のパイロット室との間の油路
23は中間で分岐し、絞り弁9,油路24を経てタンク15に通
じている。

一方、後車軸輪のステアリングシリンダ3,4の作動回路
は、従来技術のそれと同様の構成であり、セレクタバル
ブ12のポートは、それぞれ油路25または26を経てステア
リングシリンダ3,4のヘッド側，ロッド側の油室へと、
油路27,28を介して通じている。なお、10,11は、それぞ
れ油路21,22および油路25,26のどちらか一方の回路圧
が、何等かの原因で異常に高圧となったとき、他方の油
路に高圧油をリリーフさせてその油圧系統を保護するた
めのオーバロードリリーフ弁である。

以上の構成からなる油圧回路の操向時の作動を次に説明
する。

前記ステアリング時の作動はステアリングハンドル35を
回してパワステアリングユニット５の例えば、ポート
（イ）から圧油が吐出されたとすると、その圧油は油路
16,セレクタバルブ12のＣ位置のバイパス通路，油路17,
パイロット切換弁８のＢ位置のバイパス通路，油路18,1
9を経てステアリングシリンダ１のロッド側油室および
ステアリングシリンダ２のヘッド側油室に流入し、前軸
輪29,30を回動せしめると同時に、それぞれのステアリ
ングシリンダの反対側油室内の油は油路20,21を通り、
パワステアリングユニット５のポート（ロ）から流入
し、タンク15に戻る。

次に、２軸ステアリングまたはカニ走行のときについて
述べる。

セレクタバルブ12のスプール位置を、手動またはソレノ
イドなどの手段により、Ｃ位置からＤまたはＥ位置に切
換えることによりステアリングモードを変更するのであ
るが、Ｄ位置のときとＥ位置のときとでは単に後軸輪3
1,32の操向方向が逆になるのみであるが、まず最初にＤ
位置、すなわち、カニ走行を選択したときについて説明
する。今、パワステアリングユニット５のポート（イ）
から高圧油が吐出されたとすると、この圧油は油路16、
セレクタバルブ12のＤ位置通路、油路26および27を通っ
てステアリングシリンダ３のヘッド側油室、ステアリン
グシリンダ４のロッド側油室に流入して各シリンダを伸
縮せしめると共に各シリンダの反対側の油室から吐出さ
れる圧油は油路28,25を通り再びセレクタバルブ12のＤ
位置通路を通って、油路17によって接続したパイロット
切換弁８に流入する。該パイロット切換弁８のスプール
位置は、通常の作動状態ではＢ位置となっているので、
流入した圧油は該Ｂ位置のバイパス通路を通り、油路1
8,19を経て、前述のステアリング作動と同様、ステアリ
ングシリンダ1,2を作動せしめ、シリンダから流出した
油は、油路20,21を経てパワステアリングユニット５の
ポート（ロ）からタンク15に戻る。次にセレクタバルブ
12をＥ位置に選択していると、ステアリングシリンダ1,
2は上記と逆方向に伸縮して２軸ステアリングとなる。
すなわち、セレクタバルブ12を操作して、２軸ステアリ
ングまたはカニ走行の何れかのステアリングモードを選
択して、ステアリングハンドル35を右または左に回転さ
せると、パワステアリングユニット５からの圧油は、前
軸輪操向用のステアリングシリンダ1,2と後軸輪操向用
のステアリングシリンダ3,4との回路をシリーズに接続
して作動させるので、前軸輪29,30と後軸輪31,32とは同
時に同量だけの操向角度となる。しかしながら、特殊作
業用の車両では全般的に輪荷重が大きく、先にも述べた
如く大きいステアリング力を必要とする悪路での走行が
強いられる反面、ステアリングシリンダを設ける空間が
制約させるので大容量のものを配置することは困難であ
る。特に、例えば前方に各種作業用アタッチメント類を
装備するたぐいの車両では、前軸輪の操向抵抗が急激に
増大し、更に後軸輪の操向抵抗もこれに加わりステアリ
ングシリンダの負荷圧力の合計が、パワステアリングユ
ニット５で得られる設定圧力を超え、遂には操向不能と
なる。本発明の油圧回路では上記の操向不能な負荷圧力
となる直前に、前および後軸輪用のシリンダ作動回路を
パワステアリングユニット５からの吐出圧油源に対しシ
リーズ接続からパラレル接続へと自動的に切換えるもの
である。すなわち、パワーステアリングユニット５の一
方のポート（イ）に通じる油路16から分岐された油路22
と他方のポート（ロ）に通じる油路21のうちの高圧側の
圧力をシャトル弁６が検出し、パイロット圧信号として
パイロットシーケンス弁７に導き、この圧力が所定値を
超えると、該パイロットシーケンス弁７の内部油路は開
路し上記パイロット圧信号は、該パイロットシーケンス
弁７の下流側に接続された油路23を通ってパイロット切
換弁８のパイロット室に作用し、該弁８をＢ位置からＡ
位置に切換える。このとき、例えばセレクタバルブ12が
Ｄ位置であり、ステアリングハンドル35の操作によりパ
ワステアリングユニット５のポート（イ）から圧油が吐
出されているものとすると、その半量は油路16,セレク
タバルブ12のＤ位置通路，油路26及び27を経てステアリ
ングシリンダ3,4へ流入し後軸輪31,32を第１図の上方か
ら見て右回りに回動させた後の戻り油は油路28及び25,
セレクタバルブ12のＤ位置通路，油路17,パイロット切
換弁８のＡ位置通路，油路21,ポート（ロ）を通ってタ
ンク15へ戻るとともに、ポート（イ）からの圧油の半量
は油路16から分岐した油路22,パイロット切換弁８のＡ
位置通路，油路18及び19を経てステアリングシリンダ1,
2へ流入し前軸輪29,30を第１図の上方から見て右回りに
回動させてカニ走行状態となし、後軸輪の場合と同様、
ステアリングシリンダ1,2からの戻り油は油路20,21ポー
ト（ロ）を通ってタンク15へ戻る。

同様にして、ステアリングハンドル35を上記とは逆の方
向に操作してパワーステアリングユニット５の他方のポ
ート（ロ）からステアリング用の圧油源が吐出される
と、上記した回路をそれぞれ逆に圧油が流れ、前軸輪2
9,30および後軸輪31,32を、第１図の上方から見て左回
りに回動させ、上記とは逆に車両全体を反対側へ幅寄せ
するカニ走行となる。また、セレクタバルブ12をＥ位置
に選択した上で前述の様に一方のポート（イ）から圧油
が供給されるとステアリングシリンダ3,4の伸縮方向は
逆になるが、該シリンダ作動後の戻り油は前述の場合と
同様、セレクタバルブ12のＥ位置通路を経て油路17へと
導かれるので、前軸輪29,30と後軸輪31,32とはそれぞれ
相互に逆方向に回動し、２軸輪ステアリング方式となる
ことはいうまでもない。

上記したように、操向の負荷圧力が一時的に増大する
と、自動的にステアリングシリンダ1,2とステアリング
シリンダ3,4は、パワステアリングユニットからの吐出
圧油源に対してパラレル作動回路を形成するので、１軸
操向時に匹敵する強力な操向力が得られる。

次いで前・後軸輪が、その操向抵抗に打勝ち回動する
と、ステアリングシリンダの負荷圧力は急激に低下する
のでパイロットシーケンス弁７のパイロット室に加わる
パイロット圧信号も低下し、該シーケンス弁７の内部油
路は閉路され、油路23からのパイロット切換弁８へのパ
イロット圧信号は消滅し、直ちに該パイロット切換弁８
はＢ位置へ戻り、前・後軸輪のステアリングシリンダ相
互の作動回路は元のシリーズ回路に復帰して前・後軸輪
の操向角度のずれは僅少で、実用上は何等支障はない。
なお、絞り弁９は、パイロットシーケンス弁７の内部油
路が閉路したとき、パイロット切換弁８のパイロット室
に作用していたパイロット圧信号が閉じ込められること
なく、油路23,該絞り弁9,油路24を通り直ちにタンク15
に戻ることにより、パイロット切換弁８をＡ位置からＢ
位置へす早く戻す役目をしている。

また、上述のようなシリーズ回路操向、パラレル回路操
向を長時間或いは繰返し使用したことにより、前・後軸
輪のステアリング角度のずれが集積したときは、ステア
リングハンドル35を終端まで右または左に回転させ、前
・後軸輪のどちらか一方がストロークエンドに達すれば
回路圧が上昇するので、前述の作動により、シリーズ回
路からパラレル回路に切換わり、遅れている他方の軸輪
をストロークエンドまで作動させて位置のずれを修正す
ることが容易に、何時でもできる。

発明の効果 ホイール式車両における２軸ステアリング、カニ走行の
ときに、常時は前軸側と後軸側の操向角度を同期させ、
万一前軸輪または後軸輪の一方または両方の操向抵抗が
異常に増加したときには、自動的に前・後軸輪の相互の
ステアリングシリンダの作動回路を、シリーズ回路から
パラレル回路に切換えて操向力増大を計り、操向抵抗が
低下すると直ちにシリーズ回路に復帰させて実用上支障
のない同期操向が得られるようにしたので、ステアリン
グシリンダの小形化が可能となり、また、操向抵抗が瞬
時的に増大しても回路圧が所定値を超えることなく強力
な操向力を発揮するので、車両の足廻り設計上有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は特殊作業用ホイール式車両のステアリング機構
を示す平面図、第２図は本発明の油圧回路図、第３図は
前軸ステアリング状況を、第４図は２軸ステアリング状
況を、第５図はカニ走行状況を示す軌跡図、第６図は従
来のパワステアリング装置の油圧回路図である。 1,2,3,4……ステアリングシリンダ ５……パワステアリングユニット ６……シャトル弁 ７……パイロットシーケンス弁 ８……パイロット切換弁 ９……絞り弁 12……セレクタバルブ 37……パワユニット 38……ステアリング制御バルブ群

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パワステアリングユニットの２つのポート
   から正逆方向へ送出される圧油を、１軸のみのステアリ
   ングシリンダへ、或いは２軸のステアリングシリンダへ
   選択的に供給し当該シリンダの伸縮を所定の方向へ切換
   えるセレクタバルブを、前軸または後軸の何れか一方の
   ステアリングシリンダに通じる油路に設け、２軸パワス
   テアリングを選択したときは、通常、前・後軸輪操向用
   ステアリングシリンダの相互をパワステアリングユニッ
   トからの圧油源に対しシリーズ回路で接続した２軸パワ
   ステアリング形式のホイール式車両の操向装置用油圧回
   路において、上記パワステアリングユニットの２つの圧
   油ポートから他方のステアリングシリンダに通じる油路
   のうちの高い側の圧力をパイロット圧信号として取出
   し、該パイロット圧信号が所定値を超えると内部油路を
   開路し該信号を下流側油路に接続させるシーケンス弁
   と、前記他方のステアリングシリンダに通じる油路に設
   け、上記シーケンス弁からのパイロット圧信号の作用に
   より切換わり、前記前・後軸輪操向用ステアリングシリ
   ンダの作動回路をパワステアリングユニットからの圧油
   源に対しパラレル回路に接続換えし、上記パイロット圧
   が消滅すると直ちに元のシリーズ回路に接続換えするが
   如きパイロット切換弁とからなることを特徴とするホイ
   ール式車両の操向装置用油圧回路。