JPS6217334Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、車両におけるかじ取り装置に関す
る。

車両かじ取り装置には、かじ取り歯車等を直結
した機械式かじ取り装置および油圧ポンプを動力
源にした動力かじ取り装置がある。前者装置にお
いては、車輪の旋回抵抗がハンドルに直接加わる
ので、それに打勝つための操舵力は一定の関係で
増大し、したがつてある旋回抵抗以上になるとか
じ取りが困難となり、また旋回抵抗と操舵力との
関係はその車両に固有であつて変えられない。後
者装置においては、車輪旋回抵抗が増大してもか
じ取りは可能であるが、動力源を確保するために
当然エンジンの出力を増さねばならず、また装置
自体の価格が高い等の点から小型のの車両に必ず
しも適用し難い。

例えば後者装置において、エンジンが車輪の旋
回抵抗増大時に出力不足で停止しないようにする
ため操舵用油圧ポンプに可変容量形のものを用
い、車輪旋回抵抗に応じた負荷圧力を該ポンプの
吐出量制御部へ導いて、負荷圧力変化に応じてポ
ンプの理論押しのけ容積を変化させ、エンジンの
出力特性に応じた最適のポンプ軸入力でポンプを
回転させるようにしたものが特開昭51−69837号
公報に開示されている。そこでこのような負荷圧
感応形の可変容量液圧ポンプを、エンジン駆動に
よらない手動の簡易液圧かじ取り装置に用いる場
合を考えてみると、普通のかじ取りハンドルに手
動駆動の可変容量液圧ポンプを連結し、操縦者が
ハンドルに加えた操舵トルクで該ポンプを駆動し
て流体エネルギに変換し、これを液圧アクチユエ
ータに導いてリンク機構等を介して車輪旋回抵抗
に打勝つて旋回させる方式のものが考えられる。
その一例を示すと、第１図において、ハンドル２
に正逆回転自在な可変容量液圧ポンプ１、例えば
斜板型アキシヤルピストンポンプを該ハンドルの
回動に応じて回転駆動自在に装着し、前記ポンプ
が吐出する圧液を液圧アクチユエータ３に導入し
て作動させ、ついで該アクチユエータに連結した
リンク機構４を動作させて車輪５に伝えるもの
で、前記ポンプの吸入および吐出側配管を方向制
御弁６で接続して車輪旋回抵抗に応じて発生する
高圧側の液体だけを後述する制御機構７Ａに流入
させ、前記制御機構はシリンダ内部を摺動するピ
ストン９と該ピストンに装着して付勢するばね１
０からなり、前記ピストンは前記の液圧ポンプ１
の斜板１１に係合してその傾角αを変化させるよ
うにしている。

この第１図に示した例の制御方式の理論につい
て述べると、いま操舵トルクＴ、操舵力をｆ、ハ
ンドル半径をrH、液圧ポンプ吐出圧力をＰ、ポ
ンプ１回転当りの吐出容積をｑとすると、 Ｔ＝ｆ・rH＝Ｐ・ｑ／２π ………(1) の関係があることが知られている。

また、車輪の旋回抵抗をＲ、比例定数をｋとす
ると、前記抵抗とそれに打勝つための液圧力、す
なわちポンプ吐出圧力との間には、 Ｒ＝ｋ・Ｐ ………(2) の関係があり、(1)式で操舵力ｆの上限をfmaxと
すると、ハンドル半径rHが一定であるから、操
舵トルクＴの上限Tmaxが決定でき、また前記
Tmaxの範囲内でより大きな旋回抵抗Ｒに打勝つ
ためには、ポンプ１回転当りの吐出容積ｑを小さ
くしていけば発生できる吐出圧力Ｐの最大値をよ
り大きくすることができ、したがつて(2)式から大
きな車輪旋回抵抗でも小さいトルクで操舵可能に
なる。(1)式において、Tmax＝Ｐ・ｑ／２π＝一
定としたときのＰとｑとには、第２図に示すＡ〜
A′曲線の関係があり、吐出容積ｑの上限をq₃と
決めれば、同図において−−−−A′に
沿うようにＰとｑの関係を制御すればよいことに
なる。ピストン９を付勢しているばね１０の取付
荷重をＦ、ピストン９の断面積をＳとすると、該
ピストンに作用する圧力P₁がP₁＞Ｆ／Ｓになれ
ば、ピストンはばね力に抗して斜板１１の傾角α
を変化させることによつてポンプの吐出量が自動
的に第２図の−−−A′に沿つて変化す
る。

このような特性は一般に定トルク特性と呼ばれ
るものであるが、ここで操舵トルクの入力が手動
操作力であることを考え合わせると、フオークリ
フトなどでの空荷時と積荷時、或いはトラクター
での普通道路走行時と田畑内走行時とにおける車
輪旋回抵抗の大巾な違いに対応した広いポンプ吐
出量変化巾を制御範囲とし且つエンジン駆動方式
に比べて操舵トルク上限値を低くして手動操舵駆
動方式に適合したものとするためには、第１図の
ものではその制御機構７Ａのばね１０を大形のも
のにする必要があるという欠点が避けられない。

この考案は上述の欠点を除去して特にトラクタ
ー等の作業用小型車両に好適な手動操舵力による
液圧かじ取り装置を提供しようとするものであ
り、負荷圧に対抗する制御機構のばねを不要とし
或いは用いても小形のばねで済むようにして、車
輪旋回抵抗の大巾な変化に感応するトルク変換機
構付きのかじ取り装置を提供することを目的とし
ている。

すなわちこの考案のかじ取り装置では、第１図
に示した方式において制御機構７Ａの代りに、可
変容量液圧ポンプの吐出容積制御用のロツドに大
口径ピストンと小口径ピストンを組み合わせ、負
荷圧が予じめ定められた切換圧力値に達したとき
大口径ピストンに負荷圧を作用させて前記ロツド
を或る予じめ定められた中途の吐出容積位置まで
移動させることによりポンプ吐出量を階段状に減
じる第１のパイロツト操作切換弁と、負荷圧がさ
らに上昇して前記切換圧力値より高い予じめ定め
られた圧力に達したとき小口径ピストンに負荷圧
を作用させて前記ロツドをさらに移動させること
によりポンプの吐出量をさらに減じる第２のパイ
ロツト操作切換弁とを設けてなる制御機構を用い
るものである。

このように本考案では、操舵駆動力が手動操作
力であつて負荷圧が或る設定値を超えるとポンプ
吐出量がステツプ状に切換り、かじ取りハンドル
を軽くすることができるものであり、これは本考
案で対象とするフオークリフシやトラクタでは旋
回抵抗の上昇現象を起すのが積荷状態ないし田畑
内などの低速走行状態に限られるので必要な旋回
を果たすのにハンドル回転数が多数回になつても
一向に差しつかえないという事実に基づいてい
る。

次にこの考案を実施例図面と共に説明すれば、
この考案のかじ取り装置では第１図において制御
機構７Ａの代りに第４図の制御機構７Ｂ又は第５
図の制御機構７Ｃを接続するもので、各制御機構
７Ｂ，７Ｃについて述べれば以下の通りである。

第４図において、制御機構７Ｂは、液圧ポンプ
１の斜板１１に係合して制御するロツド１２に大
口径ピストン１３および小口径ピストン１４を配
設して夫々の摺動室１３′，１４′内に収容し、前
者室はパイロツト操作切換弁１５に、また後者室
はパイロツト操作切換弁８に接続している。

大口径ピストン１３は負荷圧が予じめ定められ
た切換力P₁になつたときに切換るパイロツト操作
切換弁１５を介して負荷圧を受けたとき斜板１１
を或る吐出量位置に立てるべくロツド１２を図中
右方へ移動させ、小口径ピストン１４は負荷圧が
設定最高圧力P₃に達したときに切換るパイロツト
操作切換弁８を介してこの最高圧の負荷圧を受け
たとき斜板１１をアンロード位置まで立てるべく
ロツド１２を図中右方へ更に移動させるものであ
る。

即ち、切換弁１５は前記方向制御弁６を介して
導入される負荷圧がその設定圧力P₁に達すると開
いて摺動室１３′に負荷圧を導入し、また切換弁
８は負荷圧がその設定圧力P₃（＞P₁）に達すると
開いて摺動室１４′に負荷圧を導入する。そして
この場合、大口径ピストン１３はロツド１２上に
すべり軸受１３ａで相対摺動可能に嵌つている
が、摺動室１３′内の負荷圧によつて図中右方へ
移動する際には、大口径ピストン１３がロツド１
２の途中に固定されているストツパ１２ａとその
内径部で衝合して、該ロツド１２をポンプの図示
しない斜板付勢用ばねに抗して一緒に図中右方へ
移動させる。大口径ピストン１３は、前記吐出量
位置に対応して反対側のタンク側に通じた摺動室
内の途中に設けられた内壁段部１８に達するとそ
れ以上の右方への移動はしない。これに対して小
口径ピストン１４は、その図中右方への移動によ
つてロツド１２を大口径ピストン１３内径部と相
対摺動させながら更に図中右方へ移動させ、斜板
１１をカツトオフ状態にできるようになつてい
る。尚、小口径ピストン１４は、切換弁８が切換
つて摺動室１４′内がタンクに通じたときにロツ
ド１２が前記ポンプの斜板１１の付勢用ばねによ
つて押し戻されることにより後退し、このとき大
口径ピストン１３はロツド１２が戻る際に途中で
ロツドのストツパ１２ａと衝合して後退される。

また、制御機構のさらに他例を示す第５図にお
いては、制御機構７ｃは、前述例と同様のロツド
１２の小口径ピストン１４をばね１６で弾圧し、
摺動室１３′に前記切換弁１５を、摺動室１４′に
は他のパイロツト操作切換弁１７に接続してなつ
ている。

この場合、切換弁１７は負荷圧が前述の例の切
換弁８で設定した最高圧力P₃より低い別の設定圧
力値P₂（＞P₁）に達したとき切換り、以後の負荷
圧上昇に対して小口径ピストン１４がばね１６の
ばね力により近似的な定トルク特性に従つて斜板
１１を立てるべくロツド１２を図中右方へ移動さ
せるようにしてある。

第４図の制御機構７Ｂでポンプ制御をする本考
案によれば、ポンプ吐出量ｑを第２図の−−
−−のように階段上に所定圧力まで制御す
ることができ、ポンプ圧がP₁になると切換弁１５
が開いて大口径ピストン１３がロツド１２を第４
図に対面して右方に摺動させ、したがつて斜板１
１の傾角が小さくなり、さらに最高圧力P₃まで上
昇すると切換弁８が開いて小口径ピストン１４を
右方に摺動させることで前記斜板傾角がさらに小
さくなる。なお、他のパイロツト操作切換弁を用
いることで前記P₁とP₃との間にさらに一段階をも
つ複数段の制御が可能である。

またもうひとつの例の第５図の制御機構７ｃで
ポンプ制御をすれば、ポンプ吐出量ｑを第２図の
−−−−−A′のように制御すること
ができ、切換弁１５をP₁に、切換弁１７をP₂に設
定すると、小口径ピストン１４を弾圧しているば
ね１６のばね力により、圧力P₂以上では第２図の
−−A′の曲線に近似的に沿つて変化する。

したがつて、この考案によれば、操縦者がハン
ドルに加えた操舵トルクが可変容量液圧ポンプを
駆動して液体エネルギに変換し、該エネルギが液
圧アクチユエータを作動させてリンク機構等を介
して車輪旋回抵抗に抗して車輪を旋回することが
でき、前記液圧ポンプは車輪旋回抵抗に比例して
発生した液圧力を感知して導入し、その制御機構
を動作させてポンプ１回転当りの吐出容積を自動
的に或る負荷圧を境にして切換えて操舵トルクを
軽くすることができ、そのためのポンプ制御機構
に大きなばねを用いる必要がなく、大小ピストン
の口径の差で大巾な車輪旋回抵抗の変化に対処で
きるから設計が楽で構造も小形化でき、また予じ
め前記旋回抵抗の大小を推測してそれに打勝つポ
ンプ圧力を自動あるいは手動で設定圧力に変える
ことによつてポンプ１回転当りの吐出容積を変え
る制御をもでき、さらに旋回抵抗の増大に応じて
大液圧が要求されるが、そのためのポンプ１回転
当りの吐出量が液圧に応じて小さくなるために、
液圧と吐出量の積で表示されるポンプ駆動トルク
は比例的に増大することがないので、ハンドル操
舵力を大きくしないでも操舵可能である。したが
つて、農業用トラクタにおいては一般道路走行時
と田畑内走行時、あるいはフオークリフト、小型
車両における空荷時と荷物積載時場合等には、車
両からの旋回抵抗が路面状況、車輪荷重によつて
異なるから特に有効であつて、これら車両は一般
に低速走行であるのでハンドル回転数が車両旋回
半径に対して増大しても運転に支障がなく、また
旋回抵抗が大きくても小半径で旋回できるので、
田畑内隅角部の未耕地部の減少となるとともに、
作業場、通路等における旋回運転が容易であるな
ど、多くの実益をもつ考案である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、手動操舵力で駆動する液圧かじ取り
装置の一例を示す説明用回路図、第２図は、液圧
ポンプ吐出力Ｐとポンプ１回転当りの吐出容積ｑ
との関係図、第３図は、車輪の旋回抵抗Ｒと操舵
力ｆとの関係図、第４図は本考案の一実施例の要
部の制御機構を示す説明用回路図、第５図は、同
じくもうひとつの実施例の要部の制御機構を示す
説明用回路図である。 １：液圧ポンプ、２：ハンドル、３：液圧アク
チユエータ、４：リンク機構、５：車輪、６：方
向制御弁、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ：制御機構、８，１
５，１７：パイロツト操作切換弁、９：ピスト
ン、１１：斜板、１２：ロツド、１２ａ：ストツ
パ、１３ａ：すべり軸受、１４：小口径ピスト
ン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ハンドルに正逆回転自在な可変容量液圧ポンプ
   を該ハンドルの回動に応じて回転駆動自在に装着
   し、前記ポンプの吐出する圧液を導入して作動す
   る液圧アクチユエータでリンク機構を介して車輪
   を旋回させるように構成するとともに、車輪旋回
   抵抗に応じて発生する高圧側液体だけを前記ポン
   プに配備した方向制御弁を介して感知導入してそ
   の液圧力に対応して前記ポンプ１回転当りの吐出
   容積を変化させる制御機構を装備したものにおい
   て、前記制御機構を、前記ポンプの吐出容積制御
   用のロツドと、該ロツドに組み合わされた大口径
   ピストンおよび小口径ピストンと、前記液圧力が
   予じめ定められた切換圧力値に達したとき前記大
   口径ピストンに前記液圧力を作用用させて前記ロ
   ツドを予じめ定められた中途吐出容積位置まで移
   動させることにより前記ポンプの吐出量を階段状
   に減じる第１のパイロツト操作切換弁と、前記液
   圧力がさらに上昇して前記切換圧力値より高い予
   じめ定められた圧力に達したとき前記小口径ピス
   トンに前記液圧力を作用させて前記ロツドをさら
   に移動させることにより前記ポンプの吐出量をさ
   らに減じる第２のパイロツト操作切換弁とにより
   構成したことを特徴とする作業車両用かじ取り装
   置。