(57)【要約】【課題】構成が簡単で、且つ動力損失を低減することができるパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ハンドル９と、このハンドル９の操作量を検出するトルク検出器１５と、このトルク検出器１５が検出したハンドル９の操作量に応じて電動機１７を駆動するコントローラ１６と、電動機１７により回転駆動される油圧ポンプ１０と、この油圧ポンプ１０から吐出される圧油により駆動される左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒとを備える。【選択図】　図２
2004074817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルと、
このハンドルの操作量を検出する操作量検出手段と、
この操作量検出手段が検出した前記ハンドルの操作量に応じて電動機を駆動する制御手段と、
前記電動機により回転駆動される油圧ポンプと、
この油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される操舵用の油圧アクチュエータとを備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１記載のパワーステアリング装置において、前記ハンドルの操作量を前記油圧ポンプに直接伝達するシャフトをさらに備え、且つ、前記制御手段は前記ハンドルの操作量に応じて前記シャフトによる前記油圧ポンプの回転駆動を補助するように前記電動機を制御することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２記載のパワーステアリング装置において、前記操作量検出手段は、前記シャフトのトルクを検出することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１記載のパワーステアリング装置において、前記ハンドルに固定されたハンドル側シャフトと、前記油圧ポンプに固定されたポンプ側シャフトとをさらに備え、前記操作量検出手段は、前記ハンドル側シャフトと前記ポンプ側シャフトとの相対回転量を検出する少なくとも１つの角度検出器であることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載のパワーステアリング装置において、前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとが、閉回路内に配置されていることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項６】
運転者が操作するハンドルと、
このハンドルの操作量を油圧ポンプに直接伝達するシャフトと、
このシャフトのトルクを検出するトルク検出器と、
このトルク検出器の検出した前記シャフトのトルクに応じて駆動信号を演算し出力する制御手段と、
この制御手段が出力した前記駆動信号に応じて前記シャフトによる前記油圧ポンプの回転駆動を補助する電動機と、
前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される操舵用の油圧アクチュエータとを備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項７】
運転者が操作するハンドルと、
このハンドルに固定されたハンドル側シャフトと、
操舵用の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、
この油圧ポンプに固定されたポンプ側シャフトと、
前記ハンドル側シャフトの前記ポンプ側シャフトに対する相対回転量を検出する角度検出器と、
この角度検出器の検出した前記相対回転量に応じて駆動信号を演算し出力する制御手段と、
この制御手段が出力した前記駆動信号に応じて前記油圧ポンプを回転駆動する電動機と、
前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される操舵用の油圧アクチュエータとを備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項８】
運転者が操作するハンドルと、
このハンドルに固定されたハンドル側シャフトと、
このハンドル側シャフトの回転量を検出する第１の角度検出器と、
操舵用の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、
この油圧ポンプに固定されたポンプ側シャフトと、
このポンプ側シャフトの回転量を検出する第２の角度検出器と、
前記第１の角度検出器と前記第２の角度検出器とにより検出された前記ハンドル側シャフトの回転量と前記ポンプ側シャフトの回転量との偏差に応じて駆動信号を演算し出力する制御手段と、
この制御手段が出力した前記駆動信号に応じて前記油圧ポンプを回転駆動する電動機と、
前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される操舵用の油圧アクチュエータとを備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行車両のパワーステアリング装置に係わり、特にホイールローダやホイール式油圧ショベル等の建設機械のパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ホイールローダやホイール式油圧ショベル等の建設機械は車体の重量が大きいため、そのままでは操舵時の運転者のハンドル操作に大きな力が必要となる。このため、パワーステアリング装置を備えることで、ハンドルの操作量を油圧力に変換して軽い操作で大きな操舵力が発生するようにし、運転者の操舵時の負担を軽減するようになっている。
【０００３】
このような建設機械のパワーステアリング装置として、従来より、例えば油空圧工業総覧１９９２年度版ｐ．５２８の図３０に記載のオービットロール（登録商標）と称される全油圧式ステアリングバルブを備えたものがある。このパワーステアリング装置は、油圧源と、ロータリ型の切換弁と、操舵用の油圧アクチュエータ（パワーシリンダ）とを備える油圧開回路を有しており、運転者がハンドルを操作すると切換弁が切り換わり、油圧源からの圧油がハンドルの操作量に応じて油圧アクチュエータに導かれ、油圧アクチュエータが駆動するようになっている。なお、このパワーステアリング装置は、切換弁から油圧アクチュエータへ送られる圧油の油量を計測しこの切換弁にフィードバックする操作量検出手段（容積型油量計）を備えており、ハンドルの操作量分の圧油が油圧アクチュエータに送られた時点で操作量検出手段が切換弁を中立位置に戻し、油圧アクチュエータへの圧油を遮断するようになっている。このようにして、運転者がハンドルを操作してロータリ型の切換弁を切り換えるのみで、そのハンドルの操作量に応じた圧油が油圧アクチュエータに送られ油圧アクチュエータを駆動して、大きな操舵力を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では以下のような課題が存在する。
すなわち、上記従来技術においては、油圧源、油圧源から油圧アクチュエータへ供給される圧油の流れを切り換える切換弁、及び油圧アクチュエータを有する油圧駆動部と、切換弁から油圧アクチュエータへ供給される圧油の油量を計測し切換弁にフィードバックする操作量検出手段を有する操作量フィードバック部とが一体となってパワーステアリング装置が構成されており、その構成が複雑である。また、運転者がハンドルを操作していないときでも、圧油の油量及び圧力を保持するために油圧源は常に駆動しなければならず、操舵時以外の動力の損失が大きい。
【０００５】
本発明の目的は、構成が簡単で、且つ動力損失を低減することができるパワーステアリング装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明のパワーステアリング装置は、ハンドルと、このハンドルの操作量を検出する操作量検出手段と、この操作量検出手段が検出した前記ハンドルの操作量に応じて電動機を駆動する制御手段と、前記電動機により回転駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される操舵用の油圧アクチュエータとを備える。
【０００７】
本発明においては、操舵時に、運転者がハンドルから入力した操作量を操作量検出手段が検出し、この操作量に応じて制御手段が電動機を駆動して油圧ポンプを回転駆動することで、操舵用の油圧アクチュエータが駆動する。すなわち、電動機はハンドルが操作されたときのみ油圧ポンプを回転駆動するので、前述の従来技術のようにハンドルが操作されていないときにも常時油圧源が駆動し圧油の油量と圧力を保持する構造と比べて、操舵時以外の圧油の油量・圧力保持が不要な分、動力損失を低減することができる。
【０００８】
また本発明においては、操作量検出手段、制御手段、及び電動機等からなる電気的システムを有する操作量フィードバック部と、油圧ポンプ及び油圧アクチュエータ等からなる機械的システムを有する油圧駆動部とからパワーステアリング装置を構成することにより、これら操作量フィードバック部と油圧駆動部とを互いに独立させて構成することができる。この結果、前述した従来技術のように上記操作量フィードバック部と油圧駆動部とが一体的に構成されている場合と比べて、比較的簡単な構成とすることができる。さらに本発明においては、電動機で油圧ポンプを回転駆動して油圧アクチュエータを駆動するので、従来構造のように油圧アクチュエータの駆動源としての特別な油圧源を必要としないため、これによっても構成をより簡単にすることができる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記ハンドルの操作量を前記油圧ポンプに直接伝達するシャフトをさらに備え、且つ、前記制御手段は前記ハンドルの操作量に応じて前記シャフトによる前記油圧ポンプの回転駆動を補助するように前記電動機を制御する。
【００１０】
本発明においては、電動機は、ハンドルからシャフトを介して油圧ポンプに直接伝達される駆動力を、ハンドルの操作量に応じて補助するように制御手段により自動制御されるので、さらに動力損失を低減することができる。
【００１１】
（３）上記（２）において、さらに好ましくは、前記操作量検出手段は、前記シャフトのトルクを検出する。
【００１２】
（４）上記（１）において、また好ましくは、前記ハンドルに固定されたハンドル側シャフトと、前記油圧ポンプに固定されたポンプ側シャフトとをさらに備え、前記操作量検出手段は、前記ハンドル側シャフトと前記ポンプ側シャフトとの相対回転量を検出する少なくとも１つの角度検出器である。
【００１３】
本発明においては、角度検出器により例えばハンドル側シャフトのポンプ側シャフトに対する相対回転量を検出し、この回転量に応じて制御手段が電動機を駆動し油圧ポンプを回転駆動する。すなわち、上記（３）のようにトルク検出を行う構成では、例えばハンドル側シャフトとポンプ側シャフトとをトーションバーにより接続しそのトーションバーのねじれ角を検知することによりシャフトのトルクを検出することとなるが、本発明においては上記トーションバーが不要となるため、さらに構成を簡単にでき、且つ製造費の低減を図ることができる。
【００１４】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれか１つにおいて、また好ましくは、前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとを、閉回路内に配置する。
【００１５】
これにより、前述の従来構造のように油圧源及び切換弁等を備える開回路を有する構成と比べて、これら油圧源及び切換弁が不要となる分、さらに簡単な構成とすることができる。
【００１６】
（６）上記目的を達成するために、また本発明のパワーステアリング装置は、運転者が操作するハンドルと、このハンドルの操作量を油圧ポンプに直接伝達するシャフトと、このシャフトのトルクを検出するトルク検出器と、このトルク検出器の検出した前記シャフトのトルクに応じて駆動信号を演算し出力する制御手段と、この制御手段が出力した前記駆動信号に応じて前記シャフトによる前記油圧ポンプの回転駆動を補助する電動機と、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される操舵用の油圧アクチュエータとを備える。
【００１７】
（７）上記目的を達成するために、また本発明のパワーステアリング装置は、運転者が操作するハンドルと、このハンドルに固定されたハンドル側シャフトと、操舵用の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプに固定されたポンプ側シャフトと、前記ハンドル側シャフトの前記ポンプ側シャフトに対する相対回転量を検出する角度検出器と、この角度検出器の検出した前記相対回転量に応じて駆動信号を演算し出力する制御手段と、この制御手段が出力した前記駆動信号に応じて前記油圧ポンプを回転駆動する電動機と、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される操舵用の油圧アクチュエータとを備える。
【００１８】
（８）上記目的を達成するために、また本発明のパワーステアリング装置は、運転者が操作するハンドルと、このハンドルに固定されたハンドル側シャフトと、このハンドル側シャフトの回転量を検出する第１の角度検出器と、操舵用の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプに固定されたポンプ側シャフトと、このポンプ側シャフトの回転量を検出する第２の角度検出器と、前記第１の角度検出器と前記第２の角度検出器とにより検出された前記ハンドル側シャフトの回転量と前記ポンプ側シャフトの回転量との偏差に応じて駆動信号を演算し出力する制御手段と、この制御手段が出力した前記駆動信号に応じて前記油圧ポンプを回転駆動する電動機と、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される操舵用の油圧アクチュエータとを備える。
【００１９】
これにより、ハンドルと油圧ポンプとをシャフト軸線上に配置する等の位置的制約がなくなるので、パワーステアリング装置の機器レイアウトの自由度を大きくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のパワーステアリング装置の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明のパワーステアリング装置の第１の実施の形態を図１乃至図４を参照しつつ以下に説明する。
【００２１】
図１は、本発明のパワーステアリング装置の第１の実施の形態を備えるホイールローダの全体構造を表す側面図である。
この図１において、１はホイールローダであり、このホイールローダ１は、車体前部２と車体後部３とを有している。車体前部２は一対の車輪４，４を、車体後部３は一対の車輪５，５を備えており、これら車体前部２と車体後部３とは左・右側に一対設けられた左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒ（但し、図１には右ステアリングシリンダ６Ｒのみ図示）により相対回動白在に連結されている。また、車体前部２には、土砂の掘削、積み込み作業を行うためのフロント作業装置７が設けられ、車体後部３には、運転室８、及び後述の油圧ポンプ１０、トルク検出器１５、コントローラ１６、電動機１７等（後述の図２参照）が搭載されている。
【００２２】
上記構成のホイールローダ１は、パワーステアリング装置を備えている。図２は、このパワーステアリング装置の全体構成図である。
この図２において、パワーステアリング装置は、上記運転室８に設けられ運転者が操舵操作を行うハンドル９と、このハンドル９の操作量を直接油圧ポンプ１０に伝達するステアリングシャフト１１と、操作量フィードバック部１２と、油圧駆動部１３と、車輪４，４を備えた被操舵部１４とから構成されている。
【００２３】
操作量フィードバック部１２は、上記ステアリングシャフト１１のトルクを検出するトルク検出器１５と、このトルク検出器１５が検出し出力するステアリングシャフト１１のトルクＴに応じて駆動信号Ｓを演算するコントローラ１６と、このコントローラ１６から駆動信号Ｓを入力されステアリングシャフト１１による油圧ポンプ１０の回転駆動を補助するように駆動する電動機１７と、小径歯車１８ａと大径歯車１８ｂとから構成され電動機１７の駆動トルクを増幅して油圧ポンプ１０に伝達する減速機１８とを備えており、上記トルク検出器１５、コントローラ１６、及び電動機１７等からなる電気的システムを有している。
【００２４】
図３は上記トルク検出器１５の内部構造を示す縦断面図であり、図４は図３中ＩＶ−ＩＶ断面におけるトルク検出器１５の横断面図である。
これら図３及び図４において、ステアリングシャフト１１は、ハンドル９側に位置するハンドル側シャフト１１ａと、油圧ポンプ１０側に位置するポンプ側シャフト１１ｂと、これらハンドル側シャフト１１ａとポンプ側シャフト１１ｂとを接続し上記ハンドル側シャフト１１ａ及びポンプ側シャフト１１ｂより径の小さいトーションバー１１ｃとにより構成されている。
【００２５】
また、トルク検出器１５は、上記ハンドル側シャフト１１ａとピン１９により連結されたスリーブ２０と、このスリーブ２０をその周方向の回転を許容するように支持しポンプ側シャフト１１ｂとピン２１により連結されたケーシング２２と、このケーシング２２に固定された本体部２３ａ及び上記ハンドル側シャフト１１ａに固定された被駆動部２３ｂから構成される例えばポテンショメータ等の接触式の角度センサ２３とを備えている。このような構成により、トルク検出器１５は、運転者がハンドル９を操作しステアリングシャフト１１にトルクが生じると、トーションバー１１ｃがねじれて被駆動部２３ｂが回転し、この被駆動部２３ｂの本体部２３ａに対する相対回転量（すなわちトーションバー１４のねじれ角）を角度センサ２３が検知してステアリングシャフト１１のトルクを検出し、トルクＴとしてコントローラ１６へ出力するようになっている。
【００２６】
なお、スリーブ２０の外周面には突部２０ａ，２０ａが周方向正反対に位置するように設けられており、またケーシング２２には上記突部２０ａ，２０ａに対応した位置に開口部２２ａ，２２ａが設けられている。この開口部２２ａは突部２０ａより比較的大きく形成されており、図３及び図４に示すように突部２０ａ，２０ａが開口部２２ａ，２２ａに係合するようにスリーブ２０とケーシング２２とを組んだ状態において、スリーブ２０はその周方向の回転を若干許容される一方で、突部２０ａと開口部２２ａ端面とが当接するとその周方向の回転を制限される。すなわち、突部２０ａ及び開口部２２ａはスリーブ２０の周方向の回転を制限するストッパの役目を果たすようになっている。これにより、例えばコントローラ１６又は電動機１７等に万一何らかの異状をきたし操作量フィードバック部１２が機能しないような場合でも、運転者がハンドル９を操作し突部２０ａを開口部２２ａに押し当ててステアリングシャフト１１を回転させ油圧ポンプ１０を回転駆動することで、手動でホイールローダ１の操舵ができるようになっている。
【００２７】
図２に戻り、油圧駆動部１３は、ホイールローダ１の操舵力を発生させる前記の左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒと、これら左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒを駆動する油圧ポンプ１０と、これら油圧ポンプ１０と左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒとを接続し、その内部を圧油が流動することで左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒが駆動される管路２４と、油を貯留するタンク２５と、管路２４内の圧力がタンク２５内の圧力より小さくなったときに油を補充する逆止弁２６と、管路２４内の圧力が設定されたリリーフ圧よりも大きくなったときに油をタンク２４に逃がすリリーフ弁２７とを備えており、上記操作量フィードバック部１２とは対照的に機械的システムから構成されている。
【００２８】
上記の左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒ、油圧ポンプ１０、及び管路２４は閉回路２８を構成している。すなわち、油圧ポンプ１０がハンドル９及び操作量フィードバック部１２により回転駆動されると圧油が管路２４内を流動し、左ステアリングシリンダ６Ｌのテール室６ＬＡ及び右ステアリングシリンダ６Ｒのロッド室６ＲＢ（又は右ステアリングシリンダ６Ｒのテール室６ＲＡ及び左ステアリングシリンダ６Ｌのロッド室６ＬＢ、以下かっこ内対応関係同じ）に流入して、左ステアリングシリンダ６Ｌが伸長（又は縮短）すると共に右ステアリングシリンダ６Ｒが縮短（又は伸長）し、これにより被操舵部１４が進行方向（図１及び図２中右方向）に対し右方向（又は左方向）を向くようになっている。このようにして被操舵部１４が左・右方向を向くことで、車体前部２が車体後部３に対し車体略中央部から左・右方向に折れ、ホイールローダ１が左・右方向に操舵されるようになっている。
【００２９】
以上において、左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒは、特許請求の範囲各項記載の操舵用の油圧アクチュエータを構成し、ステアリングシャフト１１は、ハンドルの操作量を油圧ポンプに直接伝達するシャフトを構成し、トルク検出器１５は、ハンドルの操作量を検出する操作量検出手段を構成し、コントローラ１６は、ハンドルの操作量に応じて電動機を駆動する制御手段を構成する。
【００３０】
次に、上記構成の本発明のパワーステアリング装置の第１の実施の形態の動作及び作用を以下に説明する。
ホイールローダ１を操舵する際、運転者が運転室８においてハンドル９を操作すると、ステアリングシャフト１１にトルクが生じる。このとき、トルク検出器１５は、トーションバー１１ｃのねじれ角を検知することでステアリングシャフト１１のトルクを検出し、トルクＴとしてコントローラ１６に出力する。コントローラ１６は、入力されたトルクＴに応じて駆動信号Ｓを演算し、電動機１７に出力する。これにより電動機１７が駆動し、その駆動力が減速機１８によりトルクを増幅されて油圧ポンプ１０に伝達され、油圧ポンプ１０が回転駆動する。このようにして、コントローラ１６は、ハンドル９の操作量に応じ、ハンドル９からステアリングシャフト１１を介して直接駆動力が伝達されて油圧ポンプ１０が回転駆動するのを補助するように電動機１７を制御する。
【００３１】
ハンドル９及び操作量フィードバック部１２により油圧ポンプ１０が回転駆動することで、管路２４内の圧油が流動する。このとき、例えば運転者がハンドル９を右に切った場合には、油圧ポンプ１０の回転駆動により圧油が左ステアリングシリンダ６Ｌのテール室６ＬＡ及び右ステアリングシリンダ６Ｒのロッド室６ＲＢに流入し、左ステアリングシリンダ６Ｌが伸長すると共に右ステアリングシリンダ６Ｒが縮短して被操舵部１４が進行方向に対し右方向を向く。これにより車体前部２が車体後部３に対し右方向に折れ、ホイールローダ１は右方向に操舵される。一方、運転者がハンドル９を左に切った場合には、圧油が右ステアリングシリンダ６Ｒのテール室６ＲＡ及び左ステアリングシリンダ６Ｌのロッド室６ＬＢに流入し、右ステアリングシリンダ６Ｒが伸長すると共に左ステアリングシリンダ６Ｌが縮短して被操舵部１４が左方向を向く。これにより車体前部２が車体後部３に対し左方向に折れ、ホイールローダ１は左方向に操舵される。
【００３２】
このように、本実施の形態においては、電動機１７は、ハンドル９が操作されたときのみその操作量に応じて油圧ポンプ１０を回転駆動するように駆動制御されるので、前述した従来技術のようにハンドル９が操作されていないときにも常時油圧源が駆動し圧油の油量と圧力を保持する構造と比べて、操舵時以外の圧油の油量・圧力保持が不要な分、動力損失を低減することができる。さらに本実施の形態においては、電動機１７は、ハンドル９からステアリングシャフト１１を介して油圧ポンプ１０に直接伝達される駆動力を、ハンドル９の操作量に応じて補助するようにコントローラ１６により自動制御されるので、さらに動力損失を低減することができる。
【００３３】
また本実施の形態においては、トルク検出器１５、コントローラ１６、及び電動機１７等からなる電気的システムを有する操作量フィードバック部１２と、油圧ポンプ１０及び左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒ等からなる機械的システムを有する油圧駆動部１３とからパワーステアリング装置を構成することにより、これら操作量フィードバック部１２と油圧駆動部１３とを互いに独立させて構成することができる。この結果、前述した従来技術のように操作量フィードバック部１２と油圧駆動部１３とが一体的に構成されている場合と比べて、比較的簡単な構成とすることができる。特に油圧駆動部１３においては、油圧ポンプ１０、管路２４、及び左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒが閉回路を構成するようにしたことで、前述の従来構造のように油圧源及び切換弁等を備える開回路を有する構成と比べて、これら油圧源及び切換弁が不要となる分、さらに簡単な構成とすることができる。さらに本実施の形態においては、電動機１７で油圧ポンプ１０を回転駆動して左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒを駆動するので、従来構造のように左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒの駆動源としての特別な油圧源を必要としないため、これによっても構成をより簡単にすることができる。
【００３４】
次に、本発明のパワーステアリング装置の第２の実施の形態を図５を参照しつつ以下に説明する。本実施の形態は、ハンドル側シャフト１１ａとポンプ側シャフト１１ｂとを分離し、これらハンドル側シャフト１１ａとポンプ側シャフト１１ｂとの相対回転量を検出することでハンドル９の操作量を検出するようにしたものである。
【００３５】
図５は、本発明のパワーステアリング装置の第２の実施の形態を構成する角度検出器の内部構造を示す縦断面図である。この図５において、前述の第１の実施の形態における図３と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
【００３６】
この図５において、２９は角度検出器であり、この角度検出器２９は、前述の第１の実施の形態におけるトルク検出器１５と同様に、ハンドル側シャフト１１ａとピン１９により連結されたスリーブ２０と、ポンプ側シャフト１１ｂと固定されたケーシング２２と、このケーシング２２に固定された本体部２３ａ及びハンドル側シャフト１１ａに固定された被駆動部２３ｂから構成される例えばポテンショメータ等の接触式の角度センサ２３とを備えている。ここで、前述の第１の実施の形態と異なる点は、ハンドル側シャフト１１ａとポンプ側シャフト１１ｂとが接続されず、分離していることである。このような構成により、運転者がハンドル９を操作しハンドル側シャフト１１ａが回転すると、角度センサ２３が本体部２３ａに対する被駆動部２３ｂの相対回転角度を検出し、回転角度Ａとしてコントローラ１６′へ出力するようになっている。
【００３７】
この回転角度Ａを入力されたコントローラ１６′は、入力された回転角度Ａに応じて駆動信号Ｓ′を演算して電動機１７に出力し、これにより電動機１７が油圧ポンプ１０を回転駆動する。このようにして、コントローラ１６′は、ハンドル９の操作量に応じて油圧ポンプ１０が回転駆動するように電動機１７を駆動制御するようになっている。
【００３８】
以上において、角度検出器２９は、特許請求の範囲各項記載のハンドルの操作量を検出する操作量検出手段を構成し、コントローラ１６′は、操作量検出手段が検出したハンドルの操作量に応じて電動機を駆動する制御手段を構成する。また、回転角度Ａは、ハンドル側シャフトとポンプ側シャフトとの相対回転量に相当する。
【００３９】
このように構成される本発明のパワーステアリング装置の第２の実施の形態においては、角度検出器２９によりハンドル側シャフト１１ａのポンプ側シャフト１１ｂに対する相対回転角度を検出し、この回転角度に応じてコントローラ１６′が電動機１７を駆動し油圧ポンプ１０を回転駆動する。すなわち、前述の第１の実施の形態のようなステアリングシャフト１１のトルク検出を行う構成では、ハンドル側シャフト１１ａとポンプ側シャフト１１ｂとをトーションバー１１ｃにより接続しそのトーションバー１１ｃのねじれ角を検知することでステアリングシャフト１１のトルクを検出することとなるが、本実施の形態においてはトーションバー１１ｃが不要となるので、さらに構成を簡単にでき、且つ製造費の低減を図ることができる。
【００４０】
次に、本発明のパワーステアリング装置の第３の実施の形態を図６を参照しつつ以下に説明する。本実施の形態は、ハンドル側シャフト１１ａとポンプ側シャフト１１ｂとを分離し、これらハンドル側シャフト１１ａ及びポンプ側シャフト１１ｂの双方に角度センサを設けてそれぞれの回転量を検出し、コントローラがそれらの回転量の偏差に応じて電動機１７を駆動制御するようにしたものである。
【００４１】
図６は、本発明のパワーステアリング装置の第３の実施の形態の全体構成図である。この図６において、前述の本発明の第１の実施の形態における図２と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
【００４２】
この図６において、ハンドル側シャフト１１ａ及びポンプ側シャフト１１ｂには例えばポテンショメータ等の接触式の角度センサ３０，３１がそれぞれ取り付けられており、これらの角度センサ３０，３１により、ハンドル側シャフト１１ａ及びポンプ側シャフト１１ｂの回転角度がそれぞれ検出されるようになっている。上記角度センサ３０，３１は、検出したハンドル側シャフト１１ａ及びポンプ側シャフト１１ｂの回転角度を回転角度Ａ１，Ａ２としてコントローラ１６″に出力し、コントローラ１６″はこれら回転角度Ａ１，Ａ２の偏差に応じて駆動信号Ｓ″を演算し電動機１７に出力し、これにより電動機１７は油圧ポンプ１０を回転駆動するようになっている。
その他の構成は、前述の第１の実施の形態と同様である。
【００４３】
以上において、コントローラ１６”は、特許請求の範囲各項記載の操作量検出手段が検出したハンドルの操作量に応じて電動機を駆動する制御手段を構成する。また、角度センサ３０は、ハンドル側シャフトの回転量を検出する第１の角度検出器を構成し、角度センサ３１は、ポンプ側シャフトの回転量を検出する第２の角度検出器を構成し、これらの角度センサ３０，３１がハンドルの操作量を検出する操作量検出手段を構成する。また、回転角度Ａ１はハンドル側シャフトの回転量に相当し、回転角度Ａ２はポンプ側シャフトの回転量に相当する。
【００４４】
このように構成される本発明のパワーステアリング装置の第３の実施の形態においては、ハンドル側シャフト１１ａとポンプ側シャフト１１ｂのそれぞれに角度センサ３０，３１が取り付けられ個別に回転角度Ａ１，Ａ２を検出する。すなわち、前述の第１及び第２の実施の形態のようにハンドル側シャフト１１ａとポンプ側シャフト１１ｂとが同一軸線上に配置される必要がなくなるため、ハンドル９と油圧ポンプ１０とを互いに離れた場所に配置することができる。したがって、ハンドル９及びポンプ１０等の位置的制約がなくなるので、パワーステアリング装置の機器レイアウトの自由度を大きくすることができる。
【００４５】
なお、以上説明したきた本発明の第１乃至第３の実施の形態においては、ハンドル９の操作量を検出するためにポテンショメータ等の接触式の角度センサ２３，３０，３１を使用したが、これに限らず、例えばパルスをカウントするエンコーダ方式や磁気を検出するレゾルバー方式などの非接触式のセンサを用いてもよい。
【００４６】
また、上記本発明の第１乃至第３の実施の形態においては、ホイールローダ１に本発明のパワーステアリング装置を適用したが、例えば図７に示すようにブーム３２、アーム３３、バケット３４等からなるフロント作業装置３５を備えるホイール式油圧ショベル１′に本発明を適用してもよい。またこのとき、上記本発明の第１乃至第３の実施の形態においては一対の左・右ステアリングシリンダ６Ｌ，６Ｒにより被操舵部１４を駆動する構成としたが、上記ホイール式油圧ショベル１′等に本発明を適用した場合には、例えば図８に示すように１つのステアリングシリンダ６′により車輪４′，４′を備える被操舵部１４′を操舵する構成としてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、操舵時のみに、制御手段が操作量検出手段により検出したハンドル操作量に応じてシャフトによる油圧ポンプの回転駆動を補助するように電動機を駆動制御して、操舵用の油圧アクチュエータを駆動する。これにより、従来技術のようにハンドルが操作されていないときにも常時油圧源が駆動し圧油の油量と圧力を保持する構造と比べて、操舵時以外の圧油の油量・圧力保持が不要な分、動力損失を低減することができる。
【００４８】
また本発明によれば、操作量検出手段、制御手段、及び電動機等からなる操作量フィードバック部と、油圧ポンプ及び油圧アクチュエータ等からなる油圧駆動部とを互いに独立させてパワーステアリング装置を構成することができる。これにより、従来技術のように操作量フィードバック部と油圧駆動部とが一体的に構成されている場合と比べて、比較的簡単な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパワーステアリング装置の第１の実施の形態を備えるホイールローダの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明のパワーステアリング装置の第１の実施の形態の全体構成図である。
【図３】本発明のパワーステアリング装置の第１の実施の形態を構成するトルク検出器の内部構造を示す縦断面図である。
【図４】本発明のパワーステアリング装置の第１の実施の形態を構成するトルク検出器の内部構造を示す、図３中ＩＶ−ＩＶ断面における横断面図である。
【図５】本発明のパワーステアリング装置の第２の実施の形態を構成するトルク検出器の内部構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明のパワーステアリング装置の第３の実施の形態の全体構成図である。
【図７】本発明のパワーステアリング装置の実施の形態を備えるホイール式油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
【図８】本発明のパワーステアリング装置の実施の形態の変形例の全体構成図である。
【符号の説明】
６Ｌ　　　　　左ステアリングシリンダ（油圧アクチュエータ）
６Ｒ　　　　　右ステアリングシリンダ（油圧アクチュエータ）
９　　　　　　ハンドル
１０　　　　　油圧ポンプ
１１　　　　　ステアリングシャフト（シャフト）
１１ａ　　　　ハンドル側シャフト
１１ｂ　　　　ポンプ側シャフト
１５　　　　　トルク検出器（操作量検出手段）
１６　　　　　コントローラ（制御手段）
１６′　　　　コントローラ（制御手段）
１６″　　　　コントローラ（制御手段）
１７　　　　　電動機
２８　　　　　閉回路
２９　　　　　角度検出器（操作量検出手段）
３０　　　　　角度センサ（操作量検出手段；第１の角度検出器）
３１　　　　　角度センサ（操作量検出手段；第２の角度検出器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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