專利名稱：轉向操縱裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種轉向操縱裝置。
背景技術：
作為用于控制車輛轉向角的轉向操縱裝置，已知有所謂操縱桿式轉向操縱裝置。 該操縱桿式轉向控制裝置能夠通過操作人員操作設置于駕駛席的操縱桿傾斜來改變車輛 的轉向角。例如，專利文獻1中所公開的轉向操縱裝置具有一對液壓缸、轉向閥、先導閥。液壓缸橫跨前側車體和后側車體而設置。通過這些液壓缸的伸縮來改變前側車體 與后側車體的角度即轉向角。轉向閥根據(jù)所輸入的先導壓力調節(jié)供給到液壓缸的油的流量。先導閥具有相對可旋轉地設置的操縱輸入軸及反饋輸入軸。操縱輸入軸連接于操 縱桿(7 3 4 7〒7々> K一)，根據(jù)操縱桿的傾斜角進行旋轉。反饋輸入軸通過連接部件 連接于前側車體。通過使轉向角的變化經由連接部件傳遞到反饋輸入軸，反饋輸入軸進行 旋轉。由此，反饋輸入軸根據(jù)轉向角進行旋轉。另外，先導閥根據(jù)操縱輸入軸的旋轉角與反 饋輸入軸的旋轉角之差調節(jié)輸入到轉向閥的先導壓力。如果對操縱桿進行操縱，則該轉向 操縱裝置將如下動作。首先，如果使操縱桿向一側傾斜，則先導閥的操縱輸入軸根據(jù)操縱桿的傾斜角進 行旋轉。此時，轉向角還沒有被變更，反饋輸入軸的旋轉角為0。因此，先導閥以對應于操縱 輸入軸的旋轉角的開度打開并向轉向閥供給先導壓力。轉向閥向液壓缸供給對應于先導壓 力的油的流量。由此，液壓缸被驅動，轉向角被改變。如上所述，若轉向角緊隨操縱桿的傾斜操縱而改變，則連接部件根據(jù)該轉向角的 變更而移動，該連接部件的移動傳遞到反饋輸入軸。這里，如果轉向角與操縱桿的傾斜角一 致，則操縱輸入軸的旋轉角和反饋輸入軸的旋轉角之差為0。由此，先導閥被關閉，轉向閥也 被關閉。因而，轉向角停止變更，以與操縱桿的傾斜角一致的狀態(tài)被固定。這樣，在所述轉向操縱裝置中，能夠得到與操縱桿的傾斜角相對應的轉向角，并且 提高操縱性能。專利文獻1 日本特開平11-105723號公報但是，在如上所述的轉向操縱裝置中，由于先導閥通過連接部件與操縱桿連接，因 此必須配置于操縱桿附近。因此，根據(jù)車體的形狀，從先導閥到前側車體的距離長，則需要 相當長的連接部件。這種情況下，連接部件的設置變得困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明的課題旨在提供一種轉向操縱裝置，不論車體形狀如何，其操縱性能都很 好。第一發(fā)明提供一種轉向操縱裝置，其具有液壓執(zhí)行機構、轉向閥、先導閥、操縱桿、驅動裝置、轉向角檢測部及控制部。液壓執(zhí)行機構由液壓驅動，改變車輛的轉向角。轉 向閥根據(jù)所輸入的先導壓力調節(jié)供給到液壓執(zhí)行機構的油的流量。先導閥具有可動地設置 的操縱輸入部件及反饋輸入部件，根據(jù)操縱輸入部件的位移量與反饋輸入部件的位移量之 差調節(jié)輸入到轉向閥的先導壓力。操縱桿被設置為經操作人員的操縱能夠傾斜，且與操縱 輸入部件連接，根據(jù)傾斜角使操縱輸入部件發(fā)生位移。驅動裝置根據(jù)所輸入的指令信號使 反饋輸入部件發(fā)生位移。轉向角檢測部檢測轉向角并作為檢測信號輸出?？刂撇拷邮諄碜?轉向角檢測部的檢測信號。然后，控制部向驅動裝置發(fā)送指令信號以使驅動裝置根據(jù)所輸 入的轉向角使反饋輸入部件發(fā)生位移。
在該轉向操縱裝置中，轉向角的變化被作為來自轉向角檢測部的檢測信號輸入到 控制部。然后，控制部通過向驅動裝置發(fā)送指令信號，能夠以對應于轉向角的位移量使反饋 輸入部件發(fā)生位移。從而，無需設置連接部件，也能夠反饋轉向角。因此，在該轉向操縱裝 置中，不論車體形狀如何，都能夠提高操縱性能。另外，在該轉向操縱裝置中，雖然對驅動裝置進行電控制，但是，由于操縱桿與操 縱輸入部件連接在一起，因此，通過操縱操縱桿，能夠對先導閥進行非電控制。因此，即使電 氣系統(tǒng)發(fā)生了故障，雖然不能反饋轉向角，但也能夠變更轉向角。因此，能夠避免車體完全 不能轉彎的危險情況，提高安全性能。


圖1是機動平地機的外觀立體圖；圖2是表示轉向操縱裝置結構的液壓回路圖。附圖標記說明1 轉向操縱裝置2，3 轉向用液壓缸(液壓執(zhí)行機構)5:操縱桿6 驅動裝置7:轉向角檢測部8 控制部42:轉向閥52:先導閥54 操縱輸入軸(操縱輸入部件)55 反饋輸入軸(反饋輸入部件)
具體實施例方式1.結構1-1.整體結構圖1表示具有本發(fā)明一實施方式的轉向操縱裝置1的機動平地機100。圖1是機 動平地機100的外觀立體圖。該機動平地機100具有由一對左右前輪11和每側各2個后 輪12所構成的6個行駛輪。該機動平地機100通過設置于前輪11與后輪12之間的刮板 19能夠進行平整地面作業(yè)和除雪作業(yè)。另外，圖1中只示出4個后輪12中的位于左側的部分。該機動平地機100具有車架13、駕駛室14、工作裝置15。 如圖1所示，車架13由后部車架16及前部車架17所構成。后部車架16收容有未圖示的發(fā)動機、液壓源41，53(參考圖2)等。另外，在后部 車架16上設有所述4個后輪12，這些后輪12由來自發(fā)動機的驅動力旋轉驅動，從而能夠使 車輛行駛。前部車架17安裝于后部車架16的前方，具有沿前后方向長的形狀。在前部車架 17的前端部通過前輪支撐架18安裝有前輪11。駕駛室14安裝在后部車架16上。在駕駛室14內配置有方向盤、變速桿等各種操 縱部件。并且，后述的操縱桿5也配置于駕駛室14內。工作裝置15具有刮板19、液壓馬達(未圖示)、各種液壓缸21 23。刮板19經 由牽引桿24及環(huán)形桿25安裝于前部車架17。通過液壓馬達和液壓缸21 23的驅動，工 作裝置15能夠對刮板19進行上下升降的升降操作和改變刮板19的傾斜的傾斜操作。1-2.轉向操縱裝置1的結構下面，基于圖2說明機動平地機100所具有的轉向操縱裝置1的結構。轉向操縱 裝置1具有一對轉向用液壓缸2，3、轉向液壓回路4、操縱桿5、驅動裝置6、轉向角檢測部 7及控制部8。一對轉向用液壓缸2，3由液壓來驅動。轉向用液壓缸2，3安裝于前輪支撐架18 的轉動部18a，18b上，改變一對前輪11的角度。另外，轉動部18a，18b是安裝前輪11的部 件，可轉動地設置于前輪支撐架18的左右兩側。這些轉動部18a，18b通過轉向橫拉桿29 互相連接，能夠一體地變更角度。由此，變更前輪11相對機動平地機100的車體前后方向 的角度即轉向角θ S。在以下的說明中，將左側的轉向用液壓缸2簡稱為“左缸2”，右側的轉向用液壓缸 3簡稱為“右缸3”。在各轉向用液壓缸2，3上分別設有伸長口 21，31和收縮口 22，32。如果向左缸2 的伸長口 21及右缸3的收縮口 32供油并且從左缸2的收縮口 22及右缸3的伸長口 31排 油，則左缸2伸長并且右缸3收縮。由此，變更轉向角θ8，車輛向右轉。如果向左缸2的收 縮口 22及右缸3的伸長口 31供油并且從左缸2的伸長口 21及右缸3的收縮口 32排油， 則左缸2收縮并且右缸3伸長。由此，轉向角θ s向右轉時的反方向變更，車輛向左轉。轉向液壓回路4是用于調節(jié)供給到轉向用液壓缸2，3的油的流量的回路。轉向液 壓回路4具有主液壓回路40和先導液壓回路50。主液壓回路40是用于將來自主液壓源41的油供給到轉向用液壓缸2，3的回路， 設有轉向閥42。另外，主液壓源41例如由液壓泵、流溢閥等構成。轉向閥42是根據(jù)所輸入的先導壓力來調節(jié)供給到轉向用液壓缸2，3的油的流量 的流量控制閥。轉向閥42具有主進油口 Ρ1、主排油口 Ρ2、第一轉向口 Ρ3、第二轉向口 Ρ4。 主進油口 Pl連接于主液壓源41。主排油口 Ρ2連接于回收油的罐Τ。第一轉向口 Ρ3連接 于左缸2的收縮口 22及右缸3的伸長口 31。第二轉向口 Ρ4連接于左缸2的伸長口 21及 右缸3的收縮口 32。并且，轉向閥42具有能夠移動到中立位置Ns、左轉向位置Ls、右轉向位置Rs的閥 體43。當閥體43在中立位置Ns時，主進油口 Pl與主排油口 P2連通。第一轉向口 P3、第二轉向口 P4分別不與任何口相連。當閥體43在左換向位置Ls時，主進油口 Pl與第一轉 向口 P3連通、主排油口 P2與第二轉向口 P4連通。另外，當閥體43在右換向位置Rs時，主 進油口 Pl與第二轉向口 P4連通、主排油口 P2與第一轉向口 P3連通。 并且，轉向閥42具有第一先導室44和第二先導室45。在沒有向第一先導室44和 第二先導室45供給先導壓力以及向第一先導室44和第二先導室45供給相同的先導壓力 的狀態(tài)下，閥體43位于中立Ns位置。在只向第一先導室44供給先導壓力的狀態(tài)下，閥體 43位于左轉向位置Ls。在只向第二先導室45供油的狀態(tài)下，閥體43位于右轉向位置Rs。 另外，當閥體43位于左轉向位置Ls或右轉向位置Rs時，轉向閥42根據(jù)所供給的先導壓力 來改變來自主液壓源41的油所通過的面積。由此，轉向閥42根據(jù)先導壓力來調節(jié)供給到 右缸3或左缸2的油的流量。先導液壓回路50是用于向轉向閥42的第一先導室44和第二先導室45供給來自 先導液壓源53的油的回路。在先導液壓回路50設有可變減壓閥51和先導閥52。另外， 先導液壓源53能夠提供壓力比可變減壓閥51的最大輸出液壓高的油，例如，由先導用液壓 泵、流溢閥等構成?？勺儨p壓閥51對從先導液壓源53輸送到先導閥52的油進行減壓調節(jié)。并且，可 變減壓閥51能夠補償輸送到先導閥52的液壓的最低壓力?？勺儨p壓閥51為電磁式減壓 閥，接受來自控制部8的指令信號并對液壓進行控制。先導閥52是對從先導液壓源53輸送到轉向閥42的先導壓力進行調節(jié)的閥。先 導閥52具有先導進油口 P5、先導排油口 P6、第一先導口 P7、第二先導口 P8。先導進油口 P5 經由可變減壓閥51連接于先導液壓源53。先導排油口 P6連接于回收油的罐T。第一先導 口 P7連接于轉向閥42的第一先導室44。第二先導口 P8連接于轉向閥42的第二先導室 45。并且，先導閥52具有能夠移動到中立位置Np、左先導位置Lp、右先導位置Rp的閥 體56。當閥體56在中立位置Np時，先導進油口 P5、先導排油口 P6、第一先導口 P7、第二先 導口 P8相互連通。當閥體56在左先導位置Lp時，先導進油口 P5與第一先導口 P7連通、 先導排油口 P6與第二先導口 P8連通。另外，當閥體56在右先導位置Rp時，先導進油口 P5 與第二先導口 P8連通、先導排油口 P6與第一先導口 P7連通。另外，先導閥52具有操縱輸入軸54及反饋輸入軸55。操縱輸入軸54設為能夠 繞中心軸旋轉。反饋輸入軸55與操縱輸入軸54同軸配置，能夠繞中心軸旋轉。在該先導 閥52中，閥體56根據(jù)操縱輸入軸54的旋轉角θ in與反饋輸入軸55的旋轉角θ fb之差 Δ θ而移動到中立位置Np、左先導位置Lp、右先導位置Rp。當旋轉角之差Δ θ為0時，閥 體56位于中立位置Np。當閥體56在左先導位置Lp或右先導位置Rp時，先導閥52根據(jù)旋 轉角之差Δ θ來改變來自先導液壓源53的油所通過的開口面積。由此，能夠根據(jù)旋轉角 之差Δ θ來調節(jié)從先導閥52輸送到轉向閥42的先導壓力。另外，先導閥52設置于后部 車架16并配置于操縱桿5的附近。并且，在操縱輸入軸54上設有第一旋轉角檢測部61，檢 測操縱輸入軸54的旋轉角θ in。在反饋輸入軸55上設有第二旋轉角檢測部62，檢測反饋 輸入軸55的旋轉角ΘΛ。由第一旋轉角檢測部61及第二旋轉角檢測部62所檢測到的旋 轉角θ in、θ fb作為檢測信號被傳送到控制部8。操縱桿5是設于駕駛室14內且由操作人員操縱的部件。操縱桿5設為能夠左右傾斜。并且，操縱桿5與操縱輸入軸54連接，操縱輸入軸54根據(jù)操縱桿5的傾斜角而旋轉 位移。具體地說，操縱輸入軸54只旋轉與操縱桿5的傾斜角相同的角度。另外，操縱桿5 與操縱輸入軸54并非限于直接連接，也可通過齒輪、連桿部件等機械連接結構進行連接。驅動裝置6利用電力驅動，根據(jù)所輸入的指令信號，使反饋輸入軸55旋轉位移。驅 動裝置6例如具有伺服電動機，伺服電動機的旋轉軸與反饋輸入軸55連接。另外，驅動裝 置6與反饋輸入軸55并非限于直接連接，也可通過齒輪、連桿部件等機械連接結構進行連 接。并且，驅動裝置6配置于先導閥52附近。轉向角檢測部7檢測所述轉向角θ s并將檢測到的轉向角θ s作為檢測信號向控 制部8輸出。轉向角檢測部7配置于前輪11附近，例如，由電位計構成。控制部8由CPU等運算裝置及RAM、ROM等儲存裝置構成，通過有線或無線向驅動 裝置6和可變減壓閥51發(fā)送指令信號。由此，控制部8能夠控制驅動裝置6和可變減壓閥 51。
轉向角檢測部7所檢測到的轉向角θ s作為檢測信號輸入到控制部8。控制部8 向驅動裝置6發(fā)送指令信號以使驅動裝置6根據(jù)轉向角θ s使反饋輸入軸55發(fā)生位移。具 體地說，控制驅動裝置6使反饋輸入軸55只旋轉與轉向角θ s相同的角度。由此，轉向角 θ s被反饋到先導閥52，能夠根據(jù)操縱桿5的傾斜角變更轉向角θ s。第一旋轉角檢測部61所檢測到的操縱輸入軸54的旋轉角θ in、第二旋轉角檢測 部62所檢測到的反饋輸入軸55的旋轉角θ fb作為檢測信號輸入到控制部8。并且，圖2 所示的車速傳感器63所檢測到的車速V也作為檢測信號輸入到控制部8?？刂撇?基于車 速V、旋轉角θ in、旋轉角θ fb來控制可變減壓閥51。由此，能夠將輸送到先導閥52的先 導壓力的初始壓力控制為使流入左缸2和右缸3的油的流量Q不發(fā)生急劇變化。2.轉向時的動作以下，對轉向時的動作進行說明。當操縱桿5在中央位置時，操縱輸入軸54位于規(guī)定的初始位置，操縱輸入軸54的 旋轉角9in為0。并且，轉向角θ8也為0。因此，反饋輸入軸55位于初始位置，反饋輸入 軸55的旋轉角θ fb也為0。此時，先導閥52的閥體56位于中立位置Np。此情況下，轉向 閥42的第一先導室44與第二先導室45的先導壓力相同，轉向閥42的閥體43也位于中立 位置Ns。從而，不進行對左缸2和右缸3的供油和排油，轉向角θ8保持為0。然后，表示 轉向角θ s為0的檢測信號從轉向角檢測部7傳送到控制部8。由于轉向角θ s為0，因此 控制部8將驅動裝置6控制為使反饋輸入軸55的旋轉角θ fb保持為0。接著，如果操作人員使操縱桿5從中央位置傾斜至左側，則操縱輸入軸54也同樣 旋轉，操縱輸入軸54的旋轉角θ in增大。此時，由于左缸2和右缸3的反應遲緩，轉向角 0 8仍為0。因此，旋轉角之差Δ θ增大。于是，先導閥52的閥體56移動至左先導位置 Lp,向第一先導口 Ρ7供給先導壓力。其結果是，轉向閥42的閥體43移動至左換向位置Ls。 因此，向左缸2的收縮口 22和右缸3的伸長口 31供油，同時，從左缸2的伸長口 21和右缸 3的收縮口 32排油。由此，轉向角θ8從0逐漸增大。因而，前輪11轉向左方。該轉向角 θ s的變化由轉向角檢測部7檢測并傳送至控制部8?？刂撇?將驅動裝置6控制為使反 饋輸入軸55的旋轉角0fb與轉向角θ s相同。如果操作人員將操縱桿5停止在規(guī)定的傾斜角θ 1的位置，則操縱輸入軸54也停止在旋轉角θ 1的位置。另一方面，由于轉向角Θ S逐漸增大，因此旋轉角之差Δ θ逐漸 減小。如果轉向角θ s達到旋轉角θ 1，則旋轉角之差Δ θ變?yōu)镺。此時，先導閥52的閥 體56位于中立位置Np，供給到轉向閥42的第一先導室44和第二先導室45的先導壓力相 同。因此，轉向閥42的閥體43也位于中立位置Ns。由此，不進行對左缸2和右缸3的供油 與排油，轉向角θ s保持為角Θ1。這樣，如果將操縱桿5向左停止在規(guī)定的傾斜角Θ1的 位置，則轉向角θ s也保持為相同的角Θ1。因而，前輪11保持在朝左側角度為Θ1的方 向。接著，如果操作人員將操縱桿5操作返回到中央位置，則操 縱輸入軸54也同樣旋 轉，操縱輸入軸54的旋轉軸θ in減小。此時，由于左缸2和右缸3的反應遲緩，因此旋轉 角θ s仍為角Θ1。因此，旋轉角之差Δ θ從0減小為負值。如此，先導閥52的閥體56移 動至右先導位置Rp，向第二先導口 P8供給先導壓力。其結果是，轉向閥42的閥體43移動 至右換向位置Rs。由此，向左缸2的伸長口 21和右缸3的收縮口 32供油，同時，從左缸2 的收縮口 22和右缸3的伸長口 31排油。因此，轉向角θ s從角θ 1逐漸減小。該轉向角 θ s的變化由轉向角檢測部7檢測并傳送至控制部8?？刂撇?將驅動裝置6控制為使反 饋輸入軸55的旋轉角0fb與轉向角θ s相同。如果操作人員將操縱桿5停止在中央位置，則操縱輸入軸54也停止在初始位置即 旋轉角θ in為0的位置。另一方面，由于轉向角θ s從角度θ 1逐漸減小，因此旋轉角之 差Δ θ逐漸減小。如果轉向角檢測部7檢測到旋轉角θ s變?yōu)?，則控制部8將驅動裝置 6控制為使反饋輸入軸55的旋轉角0fb與轉向角θ s同樣為0。由此，旋轉角之差Δ θ 變?yōu)?。此時，先導閥52的閥體56位于中立位置Np，轉向閥42的閥體43也位于中立位置 Ns。因此，不進行對左缸2和右缸3的供油與排油，轉向角θ8保持為0。這樣，如果將操 縱桿5從規(guī)定的傾斜角θ 1操作返回到中央位置并停止，則轉向角θ s也返回并維持為0。 因而，前輪11返回朝前后方向。另外，由于操作人員將操縱桿5從中央位置向右側傾斜時的動作與上述相同，因 此省略其說明。3.特征在該轉向操縱裝置1中，無需設置連接部件，也能夠向先導閥52反饋轉向角θ s。 因此，即使是像上述機動平地機100那樣從前輪11到駕駛室14的距離長的車輛，在該轉向 裝操縱置1中也能夠提高操縱性能。并且，在該轉向操縱裝置1中，雖然對驅動裝置6進行電控制，但是，由于操縱桿5 與操縱輸入軸54機械地連接在一起，因此，通過操縱操縱桿5，能夠對先導閥52進行非電控 制。因此，即使電氣系統(tǒng)發(fā)生了故障，也能夠改變轉向角θ s。從而，能夠避免車體完全不能 轉彎的危險狀況，提高安全性能。4.其他實施方式在所述實施方式中，雖然本發(fā)明的操縱裝置1適用于機動平地機100，但只要是產 生轉向角θ s的機構與先導閥52的距離長的車輛，本發(fā)明均可適用。例如，也可將本發(fā)明 的轉向操縱裝置1適用于輪式裝載機。在所述實施方式中，作為使轉向角θ s發(fā)生變化的液壓執(zhí)行機構，使用了左缸2和 右缸3，但是并非限定于此，也可使用其他的液壓執(zhí)行機構。
在所述實施方式中，雖然先導閥52根據(jù)操縱輸入軸54與反饋輸入軸55的旋轉角 之差來調節(jié)先導壓力，但也可以通過不是旋轉角而是其他的基于動作產生的位移差來調節(jié) 先導壓力在所述實施方式中，將操縱桿5的傾斜角與轉向角θ s控制為相同，但并非限定于 操縱桿5的傾斜角與轉向角θ s嚴格一致，只要操縱桿5的傾斜角與轉向角θ s以特定關 系增減即可。在所述實施方式中，作為轉向角檢測部7例舉了電位計，但除電位計外，也可以是 附設于轉向用液壓缸2，3的行程傳感器。工業(yè)實用性本發(fā)明具有不論車體形狀如何都能夠提高操縱性的效果，作為轉向操縱裝置是有 用的。
權利要求
一種轉向操縱裝置，其特征在于，具有液壓執(zhí)行機構，其由液壓驅動，改變車輛的轉向角；轉向閥，其根據(jù)所輸入的先導壓力調節(jié)供給到所述液壓執(zhí)行機構的油的流量；先導閥，其具有可動地設置的操縱輸入部件及反饋輸入部件，根據(jù)所述操縱輸入部件的位移量與所述反饋輸入部件的位移量之差調節(jié)輸入到所述轉向閥的先導壓力；操縱桿，其被設置為經操作人員的操縱能夠傾斜，且與所述操縱輸入部件連接，根據(jù)傾斜角使所述操縱輸入部件發(fā)生位移；驅動裝置，其根據(jù)所輸入的指令信號使所述反饋輸入部件發(fā)生位移；轉向角檢測部，其檢測所述轉向角并作為檢測信號輸出；以及控制部，其接收來自所述轉向角檢測部的所述檢測信號，向所述驅動裝置發(fā)送所述指令信號以使所述驅動裝置根據(jù)所述轉向角使所述反饋輸入部件發(fā)生位移。
全文摘要
一種轉向操縱裝置，不論車體形狀如何，其操縱性能都很好。在轉向操縱裝置中，由液壓驅動液壓缸(2，3)，以改變車輛轉向角。轉向閥(42)根據(jù)先導壓力調節(jié)供給到液壓缸(2，3)的油的流量。先導閥(52)根據(jù)操縱輸入軸(54)的旋轉角與反饋輸入軸(55)的旋轉角之差調節(jié)輸入到轉向閥(42)的先導壓力。操縱桿(5)與操縱輸入軸(54)連接并根據(jù)傾斜角使操縱輸入軸(54)旋轉。驅動裝置(6)使反饋輸入軸(55)旋轉。轉向角檢測部(7)檢測轉向角并作為檢測信號輸出?？刂撇?8)向驅動裝置(6)發(fā)送指令信號以使驅動裝置(6)根據(jù)檢測到的轉向角使反饋輸入軸(55)旋轉。
文檔編號B62D5/06GK101959741SQ20098010653
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月3日 優(yōu)先權日2008年3月21日
發(fā)明者品川春樹 申請人:株式會社小松制作所