JPH11348796A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワーステアリング装置の耐久性を良くし、
ジャーク現象を生じにくくする。 【解決手段】 方向切換弁部１７とメータリング部１８
とを備えたパワーステアリング装置において、メータリ
ング部１８を２室１８ａ、１８ｂに分離して、その管路
２０ａ、２０ｂの合流と分離を切換えるパイロット操作
切換弁２２を設け、そのパイロットポート２３に、油圧
ポンプ１２の吐出管路２４からパイロット管路２５を接
続し、パイロット管路２５にパイロットポート２３をタ
ンク２６側へ切換える電磁切換弁３０を設けると共に、
操舵角検出器３４と、操向角検出器３３と、操舵角検出
器３４及び操向角検出器３３の検出データに基づいて操
向角を補正するよう電磁切換弁３０を切換制御する制御
器３２とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧式パワーステ
アリング装置を備えた産業車両、建設車両等において、
弁、シリンダ等の油圧機器内部での油のリークに起因す
るステアリングホイールの操舵角と車両の操向角の相対
的位置ずれを補正することができ、且つ油圧源の不具合
で圧油の供給が途絶えたときにはハンドポンプ作用で操
舵可能なパワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧式パワーステアリング装置
は、図３に示すように、原動機１１で駆動される油圧ポ
ンプ１２と操向用油圧シリンダ１３との間に設置され、
ステアリングホイール１４の操舵回転で油圧ポンプ１２
の吐出管路２４から操向用油圧シリンダ１３の操向管路
１５、１６への接続方向を切換える方向切換弁部１７
と、ステアリングホイール１４の操舵角に対して予め設
定されている油量を計量して操向用油圧シリンダ１３に
圧油を供給するメータリング部１８とを備えている。

【０００３】このパワーステアリング装置は、理想的な
状態ではステアリングホイール１４の操舵角と車両の操
向角との相対位置関係は一定となる。ところが、実際に
は、油圧機器内部での油のリーク等によって、両者の相
対位置関係にずれが生じるので、オペレータは、ステア
リングホイール１４に固定したノブ１４ａを握って操舵
したとき、ノブ１４ａの位置から車両の操向角を把握す
るのが難くなり、また、操向時にノブ１４ａの位置が大
きくずれていると最適な運転姿勢をとりにくいので頻繁
に操舵を行う場合に疲労が大きい。

【０００４】そこで、メータリング部をバイパスして圧
油を操向用油圧シリンダへ供給するための補助開閉弁と
可変絞りを有するバイパス管路と、ステアリングホイー
ルの操舵角と車両の操向角の相対的位置ずれ及び油圧ポ
ンプの吐出圧力を検出して補助開閉弁の開閉を行うコン
トローラとを設けることにより、油圧機器内部の油のリ
ークに起因する相対的位置ずれを補正でき、且つ油圧源
の不具合で圧油の供給が途絶えたときにはハンドポンプ
作用で操舵を可能とする油圧式パワーステアリング装置
が提案されている（特開平３−５７１号、特開平３−４
５４７０号参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このパワース
テアリング装置では、通常、操向用油圧シリンダに送ら
れる油量はメータリング部で計量された油量にバイパス
管路を経由して流入するバイパス油量を加えたものであ
り、このバイパス油量は油温や車輪に作用する外力の影
響等によって変化するので、基準油量が安定せず、頻繁
に補正が行われて、補助開閉弁として使用されている電
磁切換弁の耐久性がわるくなる。

【０００６】また、ホイールローダ等の車体屈折式の車
両では、操向時に旋回される部分の慣性モーメントが大
きいので、操舵速度が大（可変絞りの開度が大）のとき
に頻繁に補正が行われると、車体がぎくしゃくした動き
（所謂ジャーク現象）を生じやすい。

【０００７】本発明は、パワーステアリング装置におけ
る上記問題を解決するものであって、ステアリングホイ
ールの操舵角と車両の操向角の相対的位置ずれを補正す
ることができ、且つ油圧源の不具合で圧油の供給が途絶
えたときにはハンドポンプ作用で操舵が可能であって、
耐久性に優れ、ジャーク現象が生じにくく、操作性の良
い、パワーステアリング装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明では、ステアリ
ングホイールの操舵回転で油圧ポンプの吐出管路から操
向用油圧シリンダの操向管路への接続方向を切換える方
向切換弁部と、ステアリングホイールの操舵角に対して
予め設定されている油量を計量して操向用油圧シリンダ
に圧油を供給するメータリング部とを備えたパワーステ
アリング装置において、前記メータリング部を複数室に
分離して同一軸上に配置し、複数室の管路の合流と分離
を切換えるパイロット操作切換弁を設け、パイロット操
作切換弁を合流側へ切換えるパイロットポートに、油圧
ポンプの吐出管路からパイロット管路を接続し、パイロ
ット管路の途中にパイロットポートをタンクに連通させ
るよう切換える電磁切換弁を設けると共に、ステアリン
グホイールの操舵角を検出する操舵角検出器と、車両の
操向角を検出する操向角検出器と、操舵角検出器及び操
向角検出器の検出データに基づいて車両の操向角を補正
するよう電磁切換弁を切換制御する制御器とを設けるこ
とにより上記課題を解決している。

【０００９】オペレータは、ステアリングホイールを操
舵することにより車両の操向を行う。このとき操舵角検
出器及び操向角検出器がステアリングホイールの操舵角
と車両の操向角を検出して制御器にその検出データを送
る。

【００１０】油のリーク等によって、ステアリングホイ
ールの操舵角と車両の操向角との相対位置関係にずれが
生じると、制御器は操舵角検出器及び操向角検出器の検
出データに基づいて制御信号を送出し、車両の操向角を
補正するよう電磁切換弁を切換制御する。

【００１１】例えば、操舵角に対して操向角が相対的に
過大であれば、パイロット操作切換弁のパイロットポー
トをタンクと連通するように電磁切換弁を切換えること
により、パイロット操作切換弁を分離側へ切換えて操向
用油圧シリンダへ供給する油量を減少させ、操向角が小
さくなるように補正する。

【００１２】圧油は全てメータリング部を介して操向用
油圧シリンダへ送られるようになっているので、油温や
外力に影響されにくく、基準油量が安定している。従っ
て、補正頻度が少なく、ジャーク現象が生じにくく、電
磁切換弁の耐久性も良い。

【００１３】油圧源の不具合で圧油の供給が途絶えたと
きには、パイロット管路の油圧が低下して、パイロット
操作切換弁が分離側へ切換えられるので、操向用油圧シ
リンダへの供給油量が減少して操舵トルクが低減されて
ハンドポンプ作用で操舵が可能となる。

【００１４】メータリング部を３室に分離して、第一室
の管路と第二室、第三室の各管路との合流と分離をそれ
ぞれ切換えるパイロット操作切換弁を設けると、操向角
の補正制御の追従性がよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態であ
るパワーステアリング装置の構成を示す回路図である。

【００１６】このパワーステアリング装置の基本的構成
は、図３に示す従来のパワーステアリング装置と同様で
あり、パワーステアリング装置は、原動機１１で駆動さ
れる油圧ポンプ１２と操向用油圧シリンダ１３との間
に、ステアリングホイール１４の操舵回転で油圧ポンプ
１２の吐出管路２４から操向用油圧シリンダ１３の操向
管路１５、１６への接続方向を切換える方向切換弁部１
７と、ステアリングホイール１４の操舵角に対して予め
設定されている油量を計量して操向用油圧シリンダ１３
に圧油を供給するメータリング部１８とを備えている。

【００１７】方向切換弁部１７からタンク２６への戻り
管路２７と吐出管路２４との間には、ハンドポンプ使用
時にメータリング部１８がタンク２６から作動油を吸い
上げるための逆止弁２８が設けられている。

【００１８】ここで、メータリング部１８は第一室１８
ａと第二室１８ｂの２室に分離して同一軸上に配置され
ており、第一室１８ａと第二室１８ｂの管路２０ａ、２
０ｂの合流と、第二室１８ｂの管路２０ｂのメータリン
グ管路２１からの分離とを切換えるパイロット操作切換
弁２２が設けられている。

【００１９】このパイロット操作切換弁２２を合流側へ
切換えるパイロットポート２３には、油圧ポンプ１２の
吐出管路２４からパイロット管路２５が接続されてい
る。パイロット管路２５の途中には、２位置の電磁切換
弁３０が設けられている。電磁切換弁３０は、そのソレ
ノイド３０ａが励磁されるとパイロット管路２５をドレ
ン管路３１側へ切換えてパイロットポート２３をタンク
２６へに連通させるようになっている。

【００２０】ステアリングホイール１４と方向切換弁部
１７との間の連結機構部には、ステアリングホイール１
４の操舵角を検出する操舵角検出器３４が設けられてい
る。また、車両の操向機構部もしくは操向用油圧シリン
ダ１３には、車両の操向角を検出する操向角検出器３３
が設けられている。操舵角検出器３４及び操向角検出器
３３は、制御器３２に接続されており、その検出データ
が比例電圧もしくはパルス等の出力信号として制御器３
２に送られる。

【００２１】制御器３２は、入力部３２ａ、出力部３２
ｂ、メモリ３２ｃ、演算処理部３２ｄを備えている。メ
モリ３２ｃにはステアリングホイール１４の操舵角と車
両の操向角との相対位置関係や、ステアリングホイール
１４の操舵角に対して予め設定されている油量等の制御
に必要な基準データと、制御用のプログラムが記憶され
ている。

【００２２】演算処理部３２ｄは、メモリ３２ｃに記憶
された基準データと、操舵角検出器３４及び操向角検出
器３３から入力部３２ａに入力された検出データとに基
づいてステアリングホイールの操舵角と車両の操向角と
の相対位置関係が適切か否かを判断し、油のリーク等に
よって、ステアリングホイール１４の操舵角と車両の操
向角との相対位置関係にずれが生じると、出力部３２ｂ
から電磁切換弁３０のソレノイド３０ａに制御信号を送
出し、車両の操向角を補正するよう電磁切換弁３０を切
換制御する。

【００２３】オペレータは、ステアリングホイール１４
に固定されているノブ１４ａを握りステアリングホイー
ル１４を操舵して車両の操向を行う。このとき、例え
ば、右方向に操舵したとき操舵角に対して操向角が相対
的に過大であれば、制御器３２は、パイロット操作切換
弁２２のパイロットポート２３をタンク２６と連通する
ように電磁切換弁３０を切換えることにより、パイロッ
ト操作切換弁２２を分離側へ切換えて第二室１８ｂの管
路２０ｂをメータリング管路２１から分離し、第一室１
８ａで計量される油量のみを操向用油圧シリンダ１３へ
供給するようにして油量を減少させ、操向角が小さくな
るように補正する。

【００２４】右方向に操舵したとき操舵角に対して操向
角が相対的に過小であれば、左方向に操舵したとき操向
角が過大になるので、制御器３２は、パイロット操作切
換弁２２のパイロットポート２３をタンク２６と連通す
るように電磁切換弁３０を切換えることにより、パイロ
ット操作切換弁２２を分離側へ切換えて第二室１８ｂの
管路２０ｂをメータリング管路２１から分離し、第一室
１８ａで計量される油量のみを操向用油圧シリンダ１３
へ供給するようにして油量を減少させ、操向角が小さく
なるように補正する。

【００２５】このように、圧油は全てメータリング部１
８を介して操向用油圧シリンダ１３へ送られるようにな
っているので、油温や外力に影響されにくく、基準油量
が安定している。従って、補正頻度が少なく、ジャーク
現象が生じにくく、電磁切換弁３０の耐久性も良い。

【００２６】油圧源の不具合で圧油の供給が途絶えたと
きには、パイロット管路２４の油圧が低下して、パイロ
ット操作切換弁２２が分離側へ切換えられるので、第二
室１８ｂの管路２０ｂがメータリング管路２１から分離
し、操向用油圧シリンダ１３への供給油量が減少して操
舵トルクが低減されるので、ハンドポンプ作用での操舵
が可能である。

【００２７】図２は本発明の他の実施の形態であるパワ
ーステアリング装置の構成を示す回路図である。このパ
ワーステアリング装置では、メータリング部１８は第一
室１８ａ、第二室１８ｂ、第三室１８ｃの３室に分離し
て同一軸上に配置されており、第一室の管路２０ａと第
二室１８ｂ、第三室１８ｃの各管路２０ｂ、２０ｃとの
合流と、第二室１８ｂ、第三室１８ｃの各管路２０ｂ、
２０ｃのメータリング管路２１からの分離とを切換える
パイロット操作切換弁２２、４２が設けられている。

【００２８】このパイロット操作切換弁２２、４２を合
流側へ切換えるパイロットポート２３、４３には、油圧
ポンプ１２の吐出管路２４からパイロット管路２５、４
５がそれぞれ接続されている。パイロット管路２５、４
５の途中には、２位置の電磁切換弁３０、４０がそれぞ
れ設けられている。一方の電磁切換弁３０は、そのソレ
ノイド３０ａが制御器３２の出力部３２ｂからの制御信
号により励磁されるとパイロット管路２５をドレン管路
３１側へ切換えてパイロットポート２３をタンク２６へ
に連通させるようになっている。他方の電磁切換弁４０
は、常時パイロット管路４５とドレン管路３１とを連通
させており、そのソレノイド４０ａが制御器３２の出力
部３２ｂからの制御信号により励磁されると、パイロッ
ト管路２５を吐出管路２４側へ切換えるようになってい
る。

【００２９】その他の構成は、図１のものと同様であ
る。この装置では、左右の何れの方向に操舵した場合で
も操舵角に対して操向角が相対的に過大であれば、制御
器３２は、パイロット操作切換弁２２のパイロットポー
ト２３をタンク２６と連通するように電磁切換弁３０を
切換えることにより、パイロット操作切換弁２２を分離
側へ切換えて第二室１８ｂの管路２０ｂをメータリング
管路２１から分離し、第一室１８ａで計量される油量の
みを操向用油圧シリンダ１３へ供給ようにして油量を減
少させ、操向角が小さくなるように補正する。

【００３０】操舵角に対して操向角が相対的に過小であ
れば、制御器３２は、パイロット操作切換弁４２のパイ
ロットポート４３を吐出管路２４と連通するように電磁
切換弁４０を切換えることにより、パイロット操作切換
弁４２を合流側へ切換えて第三室１８ｃの管路２０ｃを
メータリング管路２１に合流し、第一室１８ａ、第二室
１８ｂ、第３室１８ｃの全室で計量される油量を操向用
油圧シリンダ１３へ供給するようにして油量を増加さ
せ、操向角が大きくなるように補正する。

【００３１】この装置ではメータリング部１８を３室に
分離しているので、操向角の補正制御の追従性がよい。
油圧源の不具合で圧油の供給が途絶えたときには、パイ
ロット管路２４の油圧が低下して、パイロット操作切換
弁２２、４２が分離側へ切換えられるので、第二室１８
ｂ、第三室１８ｃの管路２０ｂ、２０ｃのがメータリン
グ管路２１から分離し、操向用油圧シリンダ１３への供
給油量が減少して操舵トルクが低減されて、ハンドポン
プ作用での操舵が可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパワース
テアリング装置は、ステアリングホイールの操舵角と車
両の操向角の相対的位置ずれを補正することができ、且
つ油圧源の不具合で圧油の供給が途絶えたときにはハン
ドポンプ作用で操舵が可能であって、耐久性に優れ、ジ
ャーク現象が生じにくく、操作性が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態であるパワーステアリン
グ装置の構成を示す回路図である。

【図２】本発明の他の実施の形態であるパワーステアリ
ング装置の構成を示す回路図である。

【図３】従来のパワーステアリング装置の構成を示す回
路図である。

【符号の説明】

１２ 油圧ポンプ １３ 操向用油圧シリンダ １４ ステアリングホイール １５ 操向管路 １６ 操向管路 １７ 方向切換弁部 １８ メータリング部 ２１ メータリング管路 ２２ パイロット操作切換弁 ２３ パイロットポート ２４ 吐出管路 ２５ パイロット管路 ２６ タンク ２７ 戻り管路 ３０ 電磁切換弁 ３１ ドレン管路 ３２ 制御器 ３３ 操向角検出器 ３４ 操舵角検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールの操舵回転で油圧
   ポンプの吐出管路から操向用油圧シリンダの操向管路へ
   の接続方向を切換える方向切換弁部と、ステアリングホ
   イールの操舵角に対して予め設定されている油量を計量
   して操向用油圧シリンダに圧油を供給するメータリング
   部とを備えたパワーステアリング装置であって、 前記メータリング部を複数室に分離して同一軸上に配置
   し、複数室の管路の合流と分離を切換えるパイロット操
   作切換弁を設け、パイロット操作切換弁を合流側へ切換
   えるパイロットポートに油圧ポンプの吐出管路からパイ
   ロット管路を接続し、パイロット管路の途中にパイロッ
   トポートをタンクに連通させるよう切換える電磁切換弁
   を設けると共に、 ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出器
   と、車両の操向角を検出する操向角検出器と、操舵角検
   出器及び操向角検出器の検出データに基づいて車両の操
   向角を補正するよう電磁切換弁を切換制御する制御器と
   を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 メータリング部を３室に分離して、第一
   室の管路と第二室、第三室の各管路との合流と分離をそ
   れぞれ切換えるパイロット操作切換弁を設けたことを特
   徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置。