JP2502776B2 - 液圧ステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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。

本発明は、主に、請負い業者や大手事業家の利用する
形式の機械等に用いられ、互いに関節接合した２つのビ
ークルハーフを備えている形式の大型自動車用のステア
リング装置に係る。これらビークルハーフの相対位置
は、制御弁を介して油圧をポンプ送りする２つのピスト
ン／シリンダ装置により調節される。制御弁はビークル
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か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SE−Ｂ−407
545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
抗が異常に高く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端動ピスト
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
れるようにして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
加させるようにしてある。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11,12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11
の第１のチャンバ11A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12A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が
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11Aと11Bおよび12A
と12Bに仕切るピストン11C,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
ようにしてある。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11B,12Bは配管18,19を通
じてタンク20に連結する戻し配管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11A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を通じて配管22から加えられ
ている圧力により、圧力制御式の切替え弁17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10が第１のチャンバ11A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どの場
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
に小型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。こうした状況が生じた場合、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のピストン／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11の第１のチャンバ11A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、このような稀に置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11C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内の圧力が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
せるようにしてある。

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17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25A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が保たれる （１）P21×A23＝P19×A26＋F17B （２）P22×A24＝P18×A25＋F17B ここで、P21＝配管21の圧力 A23＝パイロット領域23 P19＝配管19の圧力 A26＝パイロット領域26 F17B＝スプリング力17B P22＝配管22の圧力 A24＝パイロット領域24 P18＝配管18の圧力 A25＝パイロット領域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11Bまたは12B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16
B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3
0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21A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、また圧力状態が弁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16B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、
Ｐ×A30＝F28の関係が成立する。ここでA30は領域30で
あり、F28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＝F28÷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16B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。こ
こで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てある制御弁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つのポートを備えて
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10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11Aに連結さ
れる。同時に配管20A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12の第１のチャン
バ12Aをタンク20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20A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。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項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（13,14）
   を含む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、該ピストン／シリ
   ンダ装置のピストンロッド（11D,12D）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）お
   よび第２のチャンバ（11B,12B）を有し、またビークル
   ステアリング装置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（11A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向される切替え弁（17）は、油
   圧が所定の値を上回って上昇す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にお
   いて、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に対応した増加の結果として増
   加した場合、前記切替え弁（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ようにし
   て、そして前記切替え弁（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）との間に圧力配
   管（18,19）が延びていて、該圧力配管（18,19）が分岐
   され（25A,26A）、前記切替え弁の位置をその端部位置
   の何れか一方の位置に調節する際、前記切替え弁（17）
   の圧力作動（25,26）をバランスさせるようにしたこと
   を特徴とする液圧ステアリング装置。
2. 【請求項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、前記切替え弁（17）と前記ポンプ（10）と
   の間の分岐配管（16B,16C）はそこに補助弁（27）を組
   み込み、この補助弁が油圧により一方向に操作されかつ
   スプリング（28）により中立位置に保持され、前記補助
   弁が、この中立位置において前記切替え弁が中央位置を
   占めかつ前記分岐配管の圧力が所定値を下回る際に、前
   記切替え弁とポンプとの間の連結を遮断して、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き、
   前記補助弁（27）がスプリングの作用に抗して開放位置
   に調節されることを特徴とする液圧ステアリング装置。
3. 【請求項３】請求項２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、前記補助弁（27）が開放位置を
   占めているときこの補助弁は第２の圧力制御部（31）に
   作用し、前記圧力制御部（31）は、前記補助弁を開く際
   に生じる圧力変動によって補助弁（27）の振動に反作用
   を及ぼす働きをすることを特徴とする液圧ステアリング
   装置。